JP2017110821A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非電源駆動圧縮機と電源駆動圧縮機を併設した空気調和機の室外ユニットにおいて、二つの圧縮機を同時に駆動させた際に生じる各圧縮機内の冷凍機油の偏りを解消する。【解決手段】本発明は、非電源駆動圧縮機側に備えられたオイルセパレータに、流路抵抗の異なる戻し管を並列に設け、電源駆動圧縮機内のオイルレベルに応じて、流路抵抗を切替える手段を設けた。本発明を実施することにより、運転コストもしくはエネルギー消費量を低減する空気調和機として好適に利用することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンにより駆動される非電源駆動圧縮機と、電力により駆動される電源駆動圧縮機とを併設した空気調和機の室外ユニットに関するものである。

ガスヒートポンプは、部分負荷時には、ガスエンジンの熱効率が低下し、空気調和機としての運転効率が低下する。これを回避するため、ガスエンジンにより駆動される圧縮機よりも排除容積が小さく電動モータで駆動する圧縮機を併設し、部分負荷時は電動モータ駆動の圧縮機を主体に運転し、高負荷時にはガスエンジンを主体に運転する、いわゆる、ガスエンジン駆動圧縮機と電動モータ駆動圧縮機とのハイブリッド空調調和機とし、求められる負荷の大きさに応じて高効率運転を可能とすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ハイブリッド空気調和装置には、全ての圧縮機を電源モータ駆動とした空気調和装置と比較して、電気の基本料金を安く設定できる、あるいはエネルギーリスクを分散させるといったメリットがある。そうしたメリットを活かし、ガスエンジン駆動圧縮機の処理負荷能力、電動モータ駆動圧縮機の処理負荷能力、電動モータ駆動圧縮機の使用電力の上限値などのパラメータの組合せ条件によって、ガスエンジン駆動、電動モータ駆動の圧縮機の運転割合を制御し、トータルの効率を高く維持するとともに、電力使用の平準化を図る技術が提案されている。（特許文献２参照）

特開２００３−５６９３１号公報 特開２００７−１８７３４２号公報

特許文献１に開示されている空気調和機では、求められる負荷の大きさに応じて高効率運転を可能とする技術について開示されている。

ただ、特許文献１では、ガスエンジンを駆動源とする圧縮機と電動モータを駆動源とする圧縮機とを併存させ、トータルの効率を高く維持するという発明であり、ハイブリッド空気調和装置のメリットである電力使用の平準化については示されていない。

特許文献２に開示されている空気調和装置では、ガスエンジン駆動、電動モータ駆動圧縮機の運転割合を制御し、トータルの効率を高く維持するとともに、電力使用の平準化を図る技術について開示されている。例えば夏期の日中や、冬期の早朝など、空調負荷が高い場合には、空調調和装置に高い能力が要求され、何も制御を行わない場合には、電力使用量が非常に大きくなる。このような場合、特許文献２に開示されている技術では、電力使用の平準化を図るため、ガスエンジン駆動圧縮機の運転割合を高め、電動モータ駆動圧縮機の運転割合を低下させる制御となるが、そうした場合、ガスエンジン駆動圧縮機が高回転で運転され、電動モータ圧縮機が低回転で運転されるため、それぞれの圧縮機で圧縮される冷媒量に大きな偏りが生じる。その結果、冷媒とともに回路内を循環しているオイルが、高回転で運転しているエンジン駆動圧縮機側に偏って戻されるため、エンジン駆動圧縮機のオイル量が増加することで、低回転で運転される電動モータ駆動圧縮機のオイル量が低下し、オイル不足による圧縮機の損傷、という課題が生じる。

しかしながら、特許文献２に開示された技術は、あくまでも効率を高く維持し、電力使用を平準化するという発明であり、電力使用の平準化のために生じる課題については、解決策が示されてはいない。

本発明の目的は、駆動方式、容量が異なる圧縮機を組合せて駆動させる場合でも、オイル量の偏りを解消し、信頼性の高い空気調和装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の空気調和装置では、ガスエンジンを駆動源とする第一の圧縮機と、電動モータを駆動源とする第二の圧縮機により冷媒を循環させて空調を行う空気調和装置において、第一および第二の圧縮機の吐出側にそれぞれ冷媒と潤滑油とを分離する第一および第二のオイルセパレータと、第一のオイルセパレータで分離された潤滑油を第一の圧縮機の吸込側に導くための第一のオイル戻し管と、第二のオイルセパレータで分離された潤滑油を第二の圧縮機の吸込側に導くための第二のオイル戻し管と、を有し、第一のオイル戻し管には、第一の電磁弁と第一の流路抵抗、および第二の電磁弁と第一の流路抵抗よりも抵抗が小さい第二の流路抵抗が分岐部を介して並列に設けられ、第二の圧縮機に設けられたオイルレベル検知手段からの信号をもとに、第一の電磁弁および第二の電磁弁の開閉を制御する制御手段を備え、第二の圧縮機のオイルレベルが低いと検知した際には第一の電磁弁を閉、第二の電磁弁を開とし、第二の圧縮機のオイルレベルが低いと検知されない際は、第一の電磁弁を開、第二の電磁弁を閉とする制御手段を備えたものである。

これによって、第二圧縮機のオイルレベルが低いと検知された際には、第一の圧縮機へのオイル戻し管のうち、流路抵抗が小さい戻し管が選択されるため、第一の圧縮機へのオイル戻り量が多くなる。圧縮機が吸込むオイル量が増加すると、冷媒とともに圧縮機の圧縮室に流入するオイル量も増え、圧縮機から吐出される冷媒に含まれるオイル量も増加する。その後、圧縮機の吐出側に備えられたオイルセパレータにて、冷媒とオイルが分離されるが、その分離効率（（圧縮機から吐出される冷媒に含まれるオイル量割合−オイルセパレータを通過後の冷媒に含まれるオイル量割合）/圧縮機から吐出される冷媒に含まれ
るオイル量割合））は略一定、たとえば８０〜９０％程度であり、残りの１０〜２０％のオイルは分離されずに、冷媒とともに冷媒回路に吐出される。結果、第一の圧縮機へのオイル戻り量を多くすると、第一の圧縮機から冷媒回路に吐出されるオイル量も増加する。

また、本発明の空気調和装置では、第二の圧縮機のオイルレベルが低いと検知された際、第一の電磁弁を閉、第二の電磁弁を開とする制御を行ってから所定時間経過後も、第二の圧縮機のオイルレベルが回復しない際は、第一の電磁弁、第二の電磁弁をともに開とする制御手段を備える。

これによって、並列に接続された第一の流路抵抗と第二の流路抵抗をともに用いるため、流路抵抗がもっとも小さくなり、より第一の圧縮機へのオイル戻り量が増加し、結果、上述の作用と同様に、第一の圧縮機から冷媒回路に流れるオイル量をより増加させる。

また、本発明の空気調和装置では、第二の圧縮機のオイルレベルが低いと検知された際、第一の電磁弁を閉、第二の電磁弁を開とする制御、または第一の電磁弁、第二の電磁弁をともに開とする制御を行うとともに、第二の圧縮機の回転数を略最大回転数とするものである。

これによって、第二の圧縮機の回転数を略最大としたので、第二の圧縮機で圧縮される冷媒量が増加する。

本発明の空気調和装置では、電動モータにより駆動される圧縮機にオイルレベル低下が検知された際に、冷媒回路に流れるオイル量が増加させたので、第一の圧縮機から冷媒回路に吐出されるオイル量が増加し、結果、電動モータにより駆動される圧縮機に戻るオイル量も増加し、電動モータで駆動する圧縮機のオイルレベル低下を解消することが可能となる。

本発明の空気調和装置の冷凍サイクル構成図 オイルレベル検出手段の概略図

第１の発明は、ガスエンジンを駆動源とする第一の圧縮機と、電動モータを駆動源とする第二の圧縮機により冷媒を循環させて空調を行う空気調和装置において、第一および第二の圧縮機の吐出側にそれぞれ冷媒と潤滑油とを分離する第一および第二のオイルセパレータと、第一のオイルセパレータで分離された潤滑油を第一の圧縮機の吸込側に導くための第一のオイル戻し管と、第二のオイルセパレータで分離された潤滑油を第二の圧縮機の吸込側に導くための第二のオイル戻し管と、を有する。

さらに、第一のオイル戻し管には、第一の電磁弁と第一の流路抵抗、および第二の電磁弁と第一の流路抵抗よりも抵抗が小さい第二の流路抵抗が分岐部を介して並列に設けられ、第二の圧縮機に設けられたオイルレベル検知手段からの信号をもとに、第一の電磁弁および第二の電磁弁の開閉を制御する制御手段を備え、第二の圧縮機のオイルレベルが高いと検知した際には第一の電磁弁を開、第二の電磁弁を閉とし、第二の圧縮機のオイルレベルが低いと検知した際は、第一の電磁弁を閉、第二の電磁弁を閉とするものである。

これにより、第二圧縮機のオイルレベルが低いと検知された際には、第一の圧縮機へのオイル戻し管のうち、流路抵抗が小さい戻し管が選択されるため、第一の圧縮機へのオイル戻り量が多くなる。圧縮機が吸込むオイル量が増加すると、冷媒とともに圧縮機の圧縮室に流入するオイル量も増え、圧縮機から吐出される冷媒に含まれるオイル量も増加する。その後、圧縮機の吐出側に備えられたオイルセパレータにて、冷媒とオイルが分離されるが、分離されずに、冷媒とともに冷媒回路に吐出されるオイル量も増加する。従って、第一の圧縮機へのオイル戻り量を多くすると、第一の圧縮機から冷媒回路に吐出されるオイル量も増加する。

結果、冷媒回路に流れるオイル量が増加したので、第二の圧縮機に戻るオイル量も増加し、第二の圧縮機のオイルレベル低下を解消することができる。

第２の発明は、第１の発明の空気調和装置において、第二の圧縮機のオイルレベルが低いと検知された際、第一の電磁弁を閉、第二の電磁弁を開とする制御を行ってから所定時間経過後も、第二の圧縮機のオイルレベルが回復しない際は、第一の電磁弁、第二の電磁弁をともに開とするものである。

これにより、並列に接続された第一の流路抵抗と第二の流路抵抗をともに用いるため、流路抵抗がもっともちいさくなり、より第一の圧縮機へのオイル戻り量が増加し、結果、第一の発明の作用に加え、より第一の圧縮機から冷媒回路に吐出するオイル量を増加させ、第二の圧縮機のオイルレベル低下を解消することができる。

第３の発明は、第１または第２の発明の空気調和装置において、第二の圧縮機のオイル
レベルが低いと検知された際、第一の電磁弁を閉、第二の電磁弁を開とする制御、または第一の電磁弁、第二の電磁弁をともに開とする制御を行うとともに、第二の圧縮機の回転数を略最大回転数とするものである。これによって、第二の圧縮機で圧縮される冷媒量が増加し、冷媒とともに回路内を循環するオイル戻り量が増加し、第二の圧縮機のオイルレベル低下をより早く解消することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態によって、本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
本実施の形態の空気調和装置の冷凍サイクル構成を図１に示す。図１の空気調和装置は、室外ユニット１台に対し、室内機が２台接続した、いわゆるマルチ構成となっている。なお、冷凍サイクル構成に関しては、図１に示したものに限定されない。例えば、室外ユニットは２台以上、室内機も３台以上、並列に接続可能である。

１００は室外ユニットであり、室外ユニット１００と室内機２００、２１０とは、冷媒が流通する配管で連結されている。室外ユニット１００において、１１１は例えばガスを駆動源とするエンジン、１１２はエンジン１１１より駆動力を得て冷媒を圧縮するエンジン駆動圧縮機、１１３は商用電源など電力により駆動する電源駆動圧縮機である。エンジン駆動圧縮機１１２と電源駆動圧縮機１１３は、冷凍サイクル内で並列に接続されている。エンジン駆動圧縮機１１２の排除容積は、電源駆動圧縮機１１３の排除容積よりも大きい。また、エンジン駆動圧縮機１１２、電源駆動圧縮機１１３の潤滑油は同じ冷凍機油とする。

また、エンジン駆動圧縮機１１２の吐出および吸入配管は、電源駆動圧縮機１１３の吐出および吸入配管よりも太い。こうすることで、冷媒流量が多い非電源駆動圧縮機側の吐出および吸入配管における圧力損失の増大を抑えるとともに、冷凍サイクルからのエンジン駆動圧縮機１１２への冷凍機油の戻り量が、電源駆動圧縮機１１３よりも多くなる。

１１４はアキュムレータであり、エンジン駆動圧縮機１１２の吸入配管と電源駆動圧縮機１１３の吸入配管との合流点から、両圧縮機とは反対側の冷媒配管に接続され、両圧縮機にガス冷媒を供給する。

１１５ａ、１１５ｂはオイルセパレータであり、エンジン駆動圧縮機１１２の吐出側と電源駆動圧縮機１１３の吐出側の冷媒配管に設置されており、両圧縮機の吐出ガスに含まれるオイルをそれぞれ分離する。オイルセパレータ１１５ａで分離されたオイルは、エンジン駆動圧縮機１１２の吸入配管にオイル戻し管１４０ａで、電源駆動圧縮機１１３の吸入配管に油戻し管１４０ｂにより戻される。また、オイル戻し管１４０ａには、分岐部を介し、オイル戻し管開閉弁１５０ａ、流路抵抗１６０ａおよびオイル戻し開閉弁１５０ｂ、流路抵抗１６０ｂが並列に接続されている。なお、流路抵抗１６０ａの抵抗値は流路抵抗１６０ｂの抵抗値よりも大きく設定されている。また、電源駆動圧縮機１１３の側面と電源駆動圧縮機１１３の吸入管は、後述するオイルレベル検知手段１７０を介して接続されている。

１１６は冷房と暖房で冷凍サイクルを切り替える四方弁、１１７は冷媒を膨張させる室外ユニット減圧装置である。また、１１８は、エンジン１１１の冷却に用いた高温の冷却水と冷媒との熱交換を行うエンジン排熱熱交換器であり、暖房時に利用する。１１９はエンジン排熱熱交換器１１８に流入する冷媒流量を調整するエンジン排熱熱交換器用冷媒流量調整弁である。１２０は室外熱交換器１３０に室外ユニット１００周囲の空気を供給する室外送風ファンである。

室内機２００において、２０１は室内空気熱交換器、２０２は室内空気熱交換器２０１に室内機２００周囲の空気を供給する室内送風ファン、２０３は冷媒を膨張させる室内機減圧装置である。同様に、室内機２１０において、２１１は室内空気熱交換器、２１２は室内空気熱交換器２１１に室内機２１０周囲の空気を供給する室内送風ファン、２１３は冷媒を膨張させる室内機減圧装置である。

次に、電源駆動圧縮機１１３内のオイルレベルを検出する検出手段１７０について図２を用いて説明する。電源駆動圧縮機の側面および吸入配管は、キャピラリチューブ１７１を介してオイルレベル検出用配管１７２で接続され、キャピラリチューブ１７１と吸入配管の間には、配管の温度を検出するためのオイル温度検出手段１７３が設けられている。また、電源駆動圧縮機１１３の吐出配管には、吐出された冷媒の温度を検出する吐出温度検出手段１７４が設けられている。なお、電源駆動圧縮機１１３におけるオイルレベル検出用配管１７２の接続位置は、電源駆動圧縮機１１３内におけるオイル量が、最低限度の確保すべきオイル量位置となる高さに設けられている。

次に、検出手段１７０の検出動作について説明する。電源駆動圧縮機１１３内は、圧縮された冷媒で高圧となっており、電源駆動圧縮機１１３の運転中は、オイルレベル検出用配管１７２を通って、低圧となっている吸入配管へ常に電源駆動圧縮機１１３内の流体の流れが生じる。オイルレベル検出用配管１７２には、キャピラリチューブ１７１が設けられているため、オイルレベル検出用配管を流れる流体は、キャピラリチューブ１７１で減圧され吸入配管へ流れる。この際、電源駆動圧縮機１１３内に十分な量のオイルが確保されている場合には、オイルレベル検出用配管１７２を流れる流体はオイルとなり、逆に電源駆動圧縮機１１３内に十分な量のオイルが確保されていない場合には、オイルレベル検出用配管１７２を流れる流体は冷媒ガスとなる。オイルレベル検出用配管１７２を流れる流体がオイルである場合、キャピラリチューブ通過後の流体温度は圧力降下に伴う温度降下が生じないため、オイル温度検出手段１７３で検出される温度Ｔｏｉｌは、吐出温度検出手段１７４で検出される吐出温度Ｔｄｉｓとほぼ同じ温度となる。一方、オイルレベル検出用配管１７２を流れる流体が冷媒ガスである場合、キャピラリチューブ通過後の流体温度は圧力降下に伴う温度降下が生じ、油温度検出手段１７３で検出される温度Ｔｏｉｌは、吐出温度検出手段１７４で検出される吐出温度Ｔｄｉｓに比べ低い温度となる。このＴｏｉｌとＴｄｉｓの温度差を検出することで、検出手段１７０は電源駆動圧縮機１１３内の潤滑油量の過不足を検出する。

次に、室外ユニット１００と室内機２００、２１０の動作を説明する。冷房運転時、四方弁１１６は実線に冷媒を流すよう設定される（図１参照）。エンジン駆動圧縮機１１２と電源駆動圧縮機１１３とで圧縮された高温高圧の冷媒は、合流した後、油分離器１１５に流入する。油分離器１１５にて、冷凍機油を分離された純度の高いガス冷媒は四方弁１１６を通り、室外熱交換器１３０に入る。ガス冷媒は、室外熱交換器１３０にて、外気と熱交換して放熱したのち凝縮し、高圧の液冷媒となって室外ユニット減圧装置１１７を通り、室内機２００、２１０に供給される。

室内機２００に入った高圧の液冷媒は、室内機減圧装置２０３にて減圧され、気液二相状態となって、室内熱交換器２０１に流入する。気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器２０１にて、空調対象となっている空間の空気と熱交換して吸熱した後蒸発し、ガス冷媒となって室内機２００から流出する。

室内機２００に入った高圧の液冷媒は、室内機減圧装置２０３にて減圧され、気液二相状態となって、室内熱交換器２０１に流入する。気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器２０１にて、空調対象となっている空間の空気と熱交換して吸熱したのち蒸発し、ガス冷媒
となって室内機２００から流出する。

室内機２１０においても、室内機２００と同様に、まず、高圧の液冷媒は、室内機減圧装置２１３にて減圧され、気液二相状態となって、室内熱交換器２１１に流入する。気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器２１１にて、空調対象となっている空間の空気と熱交換して吸熱した後蒸発し、ガス冷媒となって室内機２１０から流出する。

なお、室内機２００のみ冷房運転を行う場合は、室内機減圧装置２１３を閉じ、室内機２１０の室内熱交換器２１１には冷媒の供給を行わない。一方、室内機２１０のみ冷房運転を行う場合は、室内機減圧装置２０３を閉じ、室内機２００の室内熱交換器２０１には冷媒の供給を行わない。

室内機２００、２１０から流出したガス冷媒は、再度室外ユニット１００に戻る。室外ユニット１００に流入したガス冷媒は、四方弁１１６、アキュムレータ１１４を通って、エンジン駆動圧縮機１１２と電源駆動圧縮機１１３に戻る。

冷房運転時における、エンジン駆動圧縮機１１２と電源駆動圧縮機１１３の運転方法は、例えば下記のようにする。

冷房負荷が、エンジン駆動圧縮機１１２が最低運転周波数で運転した時の冷房能力（エンジン駆動圧縮機１１２の最小冷房能力）よりも小さい場合には、エンジン駆動圧縮機１１２のみでは断続運転に陥るため、電源駆動圧縮機１１３のみを運転する。

冷房負荷が、エンジン駆動圧縮機１１２の最小冷房負荷よりも大きく、かつ、エンジン駆動圧縮機１１２と電源駆動圧縮機１１３とがともに最低運転周波数で運転した場合の冷房能力（両圧縮機運転時の最小冷房能力）よりも小さい場合は、エンジン駆動圧縮機１１２と電源駆動圧縮機１１３のどちらか一方、例えば、運転コストが安い、もしくは、消費エネルギーが小さい方を選択して運転する。

冷房負荷が、両圧縮機運転時の最小冷房能力よりも大きい場合は、エンジン駆動圧縮機１１２と電源駆動圧縮機１１３の両方を、例えば、運転コスト、もしくは、消費エネルギーが最小となるように運転する。この場合、運転コストト、もしくは、消費エネルギーを最小とするためのエンジン駆動圧縮機１１２と電源駆動圧縮機１１３の運転周波数の決定には、各圧縮機の運転周波数と運転コストト、もしくは、消費エネルギーとの関係を利用する。

実際には、冷房負荷全体に対してエンジン駆動圧縮機１１２が受け持つ冷房負荷の割合は、両圧縮機をともに最高運転周波数で運転した場合の最大冷房能力（両圧縮機運転時の最大冷房能力）に対する、エンジン駆動圧縮機１１２のみを最高運転周波数で運転したときの冷房能力の割合±１５％程度である。

次に暖房運転では、四方弁１１６は点線に冷媒を流すよう設定される（図１参照）。エンジン駆動圧縮機１１２と電源駆動圧縮機１１３とで圧縮された高温高圧の冷媒は、合流した後、油分離器１１５に流入する。油分離器１１５にて、冷凍機油を分離された純度の高いガス冷媒は四方弁１１６を通り、室外ユニット１００を出て、室内機２００、２１０に供給される。

室内機２００に入った高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器２０１に流入する。高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器２０１にて、空調対象となっている空間の空気と熱交換して放熱した後凝縮し、高圧の液冷媒となって、室内機減圧装置２０３を通り、室内機２０
０から流出する。

室内機２１０においても、室内機２００と同様に、まず、高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器２１１に流入する。高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器２１１にて、空調対象となっている空間の空気と熱交換して放熱した後凝縮し、高圧の液冷媒となって、室内機減圧装置２１３を通り、室内機２１０から流出する。

なお、冷房時と同様に、室内機２００のみ暖房運転を行う場合は、室内機減圧装置２１３を閉じ、室内機２１０の室内熱交換器２１１には冷媒の供給を行わない。一方、室内機２１０のみ暖房運転を行う場合は、室内機減圧装置２０３を閉じ、室内機２００の室内熱交換器２０１には冷媒の供給を行わない。

室内機２００、２１０から流出した高圧の液冷媒は、再度室外ユニット１００に戻る。室外ユニット１００に流入した高圧の液冷媒は、室外ユニット減圧装置１１７にて減圧され、気液二相状態となって、室外熱交換器１３０とエンジン排熱熱交換器１１８に流入する。気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器１３０では外気と、また、エンジン排熱熱交換器１１８では、エンジン１１１の冷却に用いた高温の冷却水と熱交換して吸熱したのち蒸発し、減圧四方弁１１６、アキュムレータ１１４を通って、エンジン駆動圧縮機１１２、および、電源駆動圧縮機１１３に戻る。

暖房運転時における、エンジン駆動圧縮機１１２と電源駆動圧縮機１１３の運転方法は、例えば下記のようにする。

暖房負荷が、エンジン駆動圧縮機１１２が最低運転周波数で運転した時の暖房能力（エンジン駆動圧縮機１１２の最小暖房能力）よりも小さい場合には、エンジン駆動圧縮機１１２のみでは断続運転に陥るため、電源駆動圧縮機１１３のみを運転する。

暖房負荷が、エンジン駆動圧縮機１１２の最小暖房負荷よりも大きく、かつ、エンジン駆動圧縮機１１２と電源駆動圧縮機１１３とがともに最低運転周波数で運転した場合の暖房能力（両圧縮機運転時の最小暖房能力）よりも小さい場合は、エンジン駆動圧縮機１１２と電源駆動圧縮機１１３のどちらか一方、例えば、運転コストが安い、もしくは、消費エネルギーが小さい方を選択して運転する。

暖房負荷が、両圧縮機運転時の最小暖房能力よりも大きい場合は、エンジン駆動圧縮機１１２と電源駆動圧縮機１１３の両方を、例えば、運転コスト、もしくは、消費エネルギーが最小となるように運転する。この場合、運転コスト、もしくは、消費エネルギーを最小とするためのエンジン駆動圧縮機１１２と電源駆動圧縮機１１３の運転周波数の決定には、各圧縮機の運転周波数と運転コスト、もしくは、消費エネルギーとの関係を利用する。

実際には、暖房負荷全体に対してエンジン駆動圧縮機１１２が受け持つ暖房負荷の割合は、両圧縮機をともに最高運転周波数で運転した場合の最大暖房能力（両圧縮機運転時の最大暖房能力）に対する、エンジン駆動圧縮機１１２のみを最高運転周波数で運転したときの暖房能力の割合±１５％程度である。

ただし、暖房運転時は、常時室外熱交換器１３０の着霜状態を監視しており、着霜の危険性がある場合は、運転コスト、もしくは、消費エネルギーが最小となるように各圧縮機の運転周波数を設定していても、エンジン駆動圧縮機１１２の運転周波数を上げ、電源駆動圧縮機１１３の運転周波数を下げる制御をおこなう。

エンジン駆動圧縮機１１２の運転周波数を上げると、エンジン１１１の排熱量が増加し、エンジン排熱熱交換器１１８に供給される冷却水熱量も増加する。すなわち、エンジン排熱熱交換器１１８にて、より多くの冷媒を蒸発させることができ、室外熱交換器１３０に流す冷媒量を減らして、着霜の危険性を低減する。

次にオイル戻し管開閉弁１５０ａ、１５０ｂの動作について説明する。オイル戻し管開閉弁１５０ａ、１５０ｂはオイルレベル検出手段１７０と図示しない制御装置によって開、閉を制御される。オイルレベル検出手段１７０によって、電源駆動圧縮機１１３内のオイル量が少なくないと検出された場合には、エンジン駆動圧縮機１１２、電源駆動圧縮機１１３内のオイル量はバランスしており、制御装置はオイル戻し開閉弁１５０ａを開、１５０ｂを閉とし、抵抗値の大きい流路抵抗１６０ａを用いるように制御し、オイルセパレータ１１５ａからエンジン駆動圧縮機１１２へ返流するオイル量を制限している。

一方、オイルレベル検出手段１７０によって、電源駆動圧縮機１１３内のオイル量が少ないと検出された場合には、エンジン駆動圧縮機１１２、電源駆動圧縮機１１３内のオイル量が偏っており、制御装置はオイル戻し開閉弁１５０ａを閉、１５０ｂを開とし、抵抗値の小さい流路抵抗１６０ｂを用いるように制御し、オイルセパレータ１１５ａからエンジン駆動圧縮機１１２へ返流するオイル量を多くする。

エンジン圧縮機１１２へ変流するオイル量が増加すると、冷媒とともにエンジン駆動圧縮機１１３の圧縮室に流入するオイル量が増え、エンジン駆動圧縮機１１２から吐出される冷媒に含まれるオイル量も増加する。その後、エンジン駆動圧縮機１１２の吐出側に備えられたオイルセパレータ１１５ａにて、冷媒とオイルが分離されるが、分離されずに、冷媒とともに冷媒回路に吐出されるオイル量も増加する。従って、エンジン駆動圧縮機１１２へのオイル戻り量を多くすると、エンジン駆動圧縮機１１２から冷媒回路に吐出されるオイル量も増加する。

結果、冷媒回路に流れるオイル量が増加したので、電源駆動圧縮機１１３に戻るオイル量も増加し、電源駆動圧縮機１１３のオイルレベル低下を解消することができる。

（実施の形態２）
オイルレベル検出手段１７０によって、電源駆動圧縮機１１３内のオイル量が少ないと検出され、実施の形態１の制御をおこなっても、電源駆動圧縮機１１３内のオイルレベルが回復しない場合には、制御装置はオイル戻し開閉弁１５０ａ、１５０ｂをともに開としてもよい。

この場合、並列に接続された流路抵抗１６０ａと流路抵抗１６０ｂをともに用いるため、流路抵抗がもっともちいさくなり、よりエンジン駆動圧縮機１１２へのオイル戻り量が増加する。

ｖ結果、実施の形態１の作用に加え、よりエンジン駆動圧縮機１１２から冷媒回路に吐出するオイル量を増加させ、電源駆動圧縮機１１３のオイルレベル低下を解消することができる。その他の構成、制御は、実施の形態１と同じなので、それらの説明は省略する。

（実施の形態３）
オイルレベル検出手段１７０によって、電源駆動圧縮機１１３内のオイル量が少ないと検出され、実施の形態１または実施の形態２の制御を行うとともに、制御装置は電源駆動圧縮機１１３の回転数を略最大とする制御を行っても良い。

この場合、電源駆動圧縮機１１３で圧縮される冷媒量が増加し、冷媒とともに回路内を
循環するオイル戻り量も相対的に増加する。このため電源駆動圧縮機１１３のオイルレベル低下をより早く解消することができる。その他の構成、制御は、実施の形態１と同じなので、それらの説明は省略する。

本発明は、運転コストもしくはエネルギー消費量を低減する空気調和機として好適に利用することができる。

１００ 室外ユニット
１１１ エンジン
１１２ エンジン駆動圧縮機
１１３ 電源駆動圧縮機
１１４ アキュムレータ
１１５ オイルセパレータ
１１６ 四方弁
１１７ 室外ユニット減圧装置
１２０ 室外送風ファン
１３０ 室外熱交換器
１５０ オイル戻し開閉弁
１６０ 流路抵抗
１７０ オイルレベル検出手段
２００，２１０ 室内機

Claims (3)

1. ガスエンジンを駆動源とする第一の圧縮機と、電動モータを駆動源とする第二の圧縮機により冷媒を循環させて空調を行う空気調和装置において、第一および第二の圧縮機の吐出側にそれぞれ冷媒と潤滑油とを分離する第一および第二のオイルセパレータと、第一のオイルセパレータで分離された潤滑油を第一の圧縮機の吸込側に導くための第一のオイル戻し管と、第二のオイルセパレータで分離された潤滑油を第二の圧縮機の吸込側に導くための第二のオイル戻し管と、を有し、
   第一のオイル戻し管には、第一の電磁弁と第一の流路抵抗、および第二の電磁弁と第一の流路抵抗よりも抵抗が小さい第二の流路抵抗が分岐部を介して並列に設けられ、第二の圧縮機に設けられたオイルレベル検知手段からの信号をもとに、第一の電磁弁および第二の電磁弁の開閉を制御する制御手段を備え、第二の圧縮機の第一の電磁弁および第二の電磁弁の開閉を制御する制御手段を備え、第二の圧縮機のオイルレベルが低いと検知した際には第一の電磁弁を閉、第二の電磁弁を開とし、第二の圧縮機のオイルレベルが低いと検知されない際は、第一の電磁弁を開、第二の電磁弁を閉とする制御手段を備えたことを特徴とする空気調和装置。
2. 請求項１に記載の空気調和装置において、第二の圧縮機のオイルレベルが低いと検知された際、第一の電磁弁を閉、第二の電磁弁を開とする制御を行ってから所定時間経過後も、第二の圧縮機のオイルレベルが回復しない際は、第一の電磁弁、第二の電磁弁をともに開とする制御手段を備えたことを特徴とする空気調和装置。
3. 請求項１または２記載の空気調和装置において、第二の圧縮機のオイルレベルが低いと検知された際、第一の電磁弁を閉、第二の電磁弁を開とする制御、または第一の電磁弁、第二の電磁弁をともに開とする制御を行うとともに、第二の圧縮機の回転数を略最大回転数とすることを特徴とする空気調和装置。

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