JP4902585B2

JP4902585B2 - 空気調和機

Info

Publication number: JP4902585B2
Application number: JP2008097767A
Authority: JP
Inventors: 信齊藤; 悟梁池; 多佳志岡崎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-04-04
Filing date: 2008-04-04
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2028-04-04
Also published as: JP2009250495A

Description

本発明は、例えば蒸気圧縮式冷凍サイクルによる空気調和機に係り、より詳しくは複数の圧縮機を用いて大容量から小容量まで幅広い運転範囲で効率的に運転するための冷媒回路を有し、暖房運転における除霜サイクルの改良に関する。

従来より、複数の圧縮機を用いて運転容量変化幅を拡大できる構成を持ち、特に低外気温度時の最大暖房能力を増大させ得るようにした空気調和機、例えば容量可変型の圧縮機と定容量の圧縮機とを２台並列に配置するとともに、さらに３台目の圧縮機をそれらと直列に配置して、２段圧縮サイクルを形成できるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、２台の圧縮機を並列に配置した冷媒回路を有し、１台の圧縮機の吐出ガスを室外熱交換器に流通させて除霜しながら、他の１台の圧縮機の吐出ガスを室内熱交換器に流通させて暖房運転を行うことで、除霜運転を行う際に、室内温度が低下するのを防止するようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−５６１５６号公報（図１）特開２００１−５６１５９号公報（図１，図３，図４）

しかしながら、前述したように複数圧縮機を直列に配置しても、蒸発器を流通する冷媒流量の増大には寄与しないため、外気からの採熱量に限界がある。さらに、複数圧縮機を並列に配置して冷媒流量の変化幅を拡大させたとしても、蒸発器内の冷媒流速も大きく変化するため、冷媒流量が大きい場合は圧力損失が過大となるし、冷媒流量が小さい場合は、冷凍機油が過剰に滞留するなどの不具合が生じてしまう。

また、複数圧縮機の一方を暖房運転に、他方を除霜運転に使用するものにあっては、室外熱交換器で外気から採熱することができないため、除霜用の熱源は圧縮機の電気入力のみとなり、効率的でない。

本発明は以上の点に鑑み、メイン圧縮機と補助圧縮機を用いて冷媒流量を幅広く調整可能としながらも、大容量運転時の過剰な圧力損失や、小容量運転時の冷凍機油の滞留を生じさせることが無く、さらに除霜運転においても補助圧縮機を用いて高効率な除霜サイクルを形成し、幅広い運転範囲で高効率な暖房運転を行うことができる空気調和機を得ることを目的とする。

本発明に係る空気調和機は、下記の構成からなるものである。すなわち、第１の圧縮機、四方弁、室内熱交換器、第１の減圧装置、第１の室外熱交換器を順次接続してなる冷凍サイクルを備えた空気調和機において、室内熱交換器出口から第１の減圧装置までの間から分岐され、第２の減圧装置、第２の室外熱交換器、第２の圧縮機が順次接続されて第１の圧縮機と四方弁との間に接続された能力増強回路と、第１の圧縮機および第２の圧縮機の双方にそれぞれ設けられて冷媒の逆流を阻止する逆流阻止手段とを設けるとともに、第２の圧縮機の吸入側と逆流阻止手段を含めた吐出側とを、第１の開閉手段を介して接続したものである。

本発明に係る空気調和機は、暖房運転時に所定の凝縮圧力を維持できなくなると、能力増強回路である第２の室外熱交換器と第２の圧縮機を用いるので、第１の圧縮機が循環させうる最大冷媒流量より大きな循環量を得ることができ、暖房能力を増大することができる。さらにこのとき、冷媒流量増加分は第２の室外熱交換器を流通するので主たる冷凍サイクルの圧力損失増大による運転効率低下を生じさせることがない。

また、この第２の圧縮機によれば、第１の室外熱交換器を凝縮器、第２の室外熱交換器を蒸発器として用いる冷凍サイクルを構成できるので、外気を熱源として第１の室外熱交換器を除霜することができる。
また、第２の圧縮機の吸入側と逆流阻止手段を含めた吐出側とを、第１の開閉手段を介して接続しているので、第１の圧縮機を運転し、第２の圧縮機を停止するとともに、第１の室外熱交換器側が蒸発器となるように四方弁により冷媒流路を切り換え、さらに第１の開閉手段を開放して高温冷媒の一部が第２の室外熱交換器にも流れるようにすることで、外気を熱源として第２の室外熱交換器を除霜することができる。

実施の形態１．
以下、図示実施形態により本発明を説明する。
図１は本発明の実施の形態１に係る空気調和機の冷媒回路の構成図である。

本実施形態の空気調和機は、室外ユニット１と室内ユニット２が、接続配管であるガス管３、液管４で接続されて閉回路が形成され、冷媒としてＲ４１０Ａが封入されている。

室外ユニット１は、第１の圧縮機すなわち主圧縮機５と、冷房と暖房で流路を切り換える四方弁６と、第１の室外熱交換器１０と、その冷媒流量を調整する第１の減圧装置すなわち電動膨張弁９と、液溜手段であるアキュムレータ１１とで主たる冷媒回路が形成され、第１の室外熱交換器１０の近傍にこれによる熱交換を促進するための室外送風機１３が配置されている。さらに、室外ユニット１には、第２の室外熱交換器１５と、その冷媒流量を調整する第２の減圧装置すなわち電動膨張弁１４と、第２の圧縮機である回転数一定の補助圧縮機１６が備えられている。また、２台の圧縮機５，１６には、それぞれに逆流を阻止する逆止弁１８，１９が吐出側に配置され、さらに補助圧縮機１６には、それと並列に第１の開閉手段すなわちバイパス用の電磁弁１７が備えられている。この主冷媒回路以外の部分、つまり電動膨張弁１４、第２の室外熱交換器１５、補助圧縮機１６、電磁弁１７、及び逆止弁１９によって、能力増強回路２０が形成されている。

室内ユニット２には、室内熱交換器７と、流量調整用の電動膨張弁８と、熱交換量を調節するための室内送風機１２が備えられている。流量調整用の電動膨張弁８は、例えば室内ユニット２が並列に複数台設置されるような場合に、それぞれの室内ユニットを流通する冷媒流量のバランス調整に必要となるものであり、室内ユニット２が１台のみの場合は第１の減圧装置である電動膨張弁９にて代用可能なものである。

次に、このように構成された本実施形態の空気調和機の冷房運転モード時の冷凍サイクル動作について、図２の冷凍回路図に基づき説明する。図２は図１の冷媒回路構成図に冷房運転時の冷媒流れ方向を示す矢印を付加したものである。

まず、能力増強回路２０を使用しない冷房運転動作について説明する。主圧縮機５から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷房運転モードに流路設定された四方弁６を通って第１の室外熱交換器１０へ流入し、外気に放熱して高圧の液冷媒となる。電動膨張弁９は、第１の室外熱交換器１０の出口過冷却度が所定値、例えば１０℃となるように開度制御されている。この電動膨張弁９で減圧され、低圧二相となった冷媒は液管４を通って室内ユニット２へと流入する。

室内ユニット２に流入した低圧二相冷媒は室内熱交換器７によって室内空気を冷却し、それ自身は蒸発して低圧ガス冷媒となる。電動膨張弁８は所定開度に固定されているか、あるいは室内熱交換器７の出口過熱度が２℃程度となるように開度制御される。ガス管３を通過して室外ユニット１に戻った低圧ガス冷媒は、再び四方弁６を通過してアキュムレータ１１に流入し、再度主圧縮機５に吸入される。このとき、電磁弁１７は閉止されており、能力増強回路２０は使用されない。

次に、能力増強回路２０を使用した場合の冷房運転動作について、図２の冷凍回路図に基づき説明する。なお、主冷媒回路における冷凍サイクル動作については前述の説明と同様であるので説明を省略し、ここでは主に能力増強回路２０の使用部分、つまり図２における破線矢印で示す冷媒流れについて説明する。

冷房運転時、外気および室内温度が非常に高温で、かつ多大な冷房能力を要求されて凝縮圧力が運転範囲を超えてしまうような場合に、電磁弁１７が開放される。すると、主圧縮機５から吐出される高圧ガス冷媒の一部が電磁弁１７を経由して第２の室外熱交換器１５に流入して凝縮するため、第１の室外熱交換器１０では凝縮負荷が軽減されて凝縮圧力が低下する。このとき、第２の減圧装置である電動膨張弁１４は、第２の室外熱交換器１５の出口過冷却度を所定値に制御している。この第２の室外熱交換器１５は、第１の室外熱交換器１０に付随する室外送風機１３の風路に置かれていてもよいし、第２の室外熱交換器専用の送風機を別途設置してもよい。

このように、本実施形態の空気調和機においては、冷房運転モード時に主冷媒回路における凝縮圧力が異常に高くなって過大負荷運転状態となっても、能力増強回路２０の第２の室外熱交換器１５を凝縮器として使用することにより、主冷媒回路すなわち第１の室外熱交換器１０の凝縮負荷を軽減して凝縮圧力を低下させることができ、冷房運転を継続することができる。またこのとき、第１の室外熱交換器１０では冷媒流量そのものが低下するから、過大負荷運転時に合わせて冷媒流路分岐数を過剰に増やす必要が無く、低容量運転でも適正な冷媒流速となるような分岐数で熱交換器を設計することができる。

次に、本実施形態の空気調和機の暖房運転モード時の冷凍サイクル動作について、図３の冷凍回路図に基づき説明する。図３は図１の冷媒回路構成図に暖房運転時の冷媒流れ方向を示す矢印を付加したものである。

まず、能力増強回路２０を使用しない暖房運転動作について説明する。主圧縮機５から吐出された高温高圧のガス冷媒は、暖房運転モードに流路設定された四方弁６を通り、ガス管３を経由して室内ユニット２に流入する。室外ユニット１では、凝縮器となる室内熱交換器７で室内空気に放熱して凝縮し、過冷却液となって室内ユニット２を流出する。室内側の電動膨張弁８は、室内熱交換器７の出口過冷却度が所定値となるように制御され、冷媒は中圧となる。

液管４を経由して室外ユニット１へ戻った中圧の液冷媒は、室外側の電動膨張弁９で減圧されて低圧となり、第１の室外熱交換器１０で外気から採熱して蒸発し、低圧ガス冷媒となる。第１の室外熱交換器１０を流出した低圧ガス冷媒は、四方弁６、アキュムレータ１１を通って再び主圧縮機５に吸入される。このとき、能力増強回路２０の電磁弁１７は閉止されており、また、電動膨張弁１４も全閉されている。

なお、ここでは室内側の電動膨張弁８で過冷却度制御を行うようにしているが、室内側に電動膨張弁８が設置されない場合は、室外側の電動膨張弁９すなわち第１の減圧装置で室内熱交換器７の出口過冷却度を制御してもよいし、また封入冷媒量が予め適正に調整されていれば、電動膨張弁９で第１の室外熱交換器１０の出口過熱度を制御してもよい。

次に、能力増強回路２０を使用した場合の暖房運転動作について、図３の冷凍回路図に基づき説明する。なお、主冷媒回路における冷凍サイクル動作については前述の説明と同様であるので説明を省略し、ここでは主に能力増強回路２０の使用部分、つまり図３における破線矢印で示す冷媒流れについて説明する。

外気が非常に低温である場合、その低温外気から採熱するために蒸発圧力も低くなり、主圧縮機５の吸入ガス密度が小さくなる。その結果、主圧縮機回転数を最大にしても所定の暖房能力が得られなくなってしまう。

本実施形態では、凝縮圧力あるいは凝縮温度が所定値を下回り、ユーザーが要求した暖房能力が得られなくなると、補助圧縮機１６が運転を開始し、第２の減圧装置である電動膨張弁１４が開放され、室内ユニット２で凝縮した液冷媒の一部が第２の室外熱交換器１５にも流入する。第２の室外熱交換器１５で外気から採熱して蒸発したガス冷媒は、補助圧縮機１６で圧縮され、主圧縮機５の吐出ガスと合流して再び室内ユニット２へと送られる。電動膨張弁１４は、補助圧縮機１６の吸入ガス過熱度が２℃程度になるように開度制御される。

次に、圧縮機の運転容量の選定方法について図４に基づき説明する。図４は本実施形態の空気調和機における標準的な運転状態を示す圧力エンタルピ線図（モリエル線図）であり、冷房を実線で、暖房を破線で示している。ここで、圧縮機運転容量とは、圧縮機回転数と当該圧縮機１回転あたりの押しのけ容積との積を示すものである。冷房は外気が３５℃、室内が２７℃、暖房は外気が２℃、室内が２０℃の場合であり、このときの凝縮圧力は冷房・暖房いずれも３．０ＭＰａ（飽和温度５０℃）程度となるが、吸入圧力は冷房で０．９ＭＰａ、暖房では０．６ＭＰａ程度と差異が生じる。圧縮機の吸入ガス密度は吸入圧力にほぼ比例するから、暖房において、冷房と同等の冷媒循環量で運転するためには冷房時の１．５倍（＝０．９／０．６）の回転数で圧縮機を運転する必要がある。

よって、ここでは主圧縮機５の最大運転容量を１００％とし、補助圧縮機１６の運転容量を５０％〜１００％としている。これによって、冷房運転では主圧縮機５で循環できる１００％運転が能力の上限となるが、暖房時の能力増強回路使用運転では主圧縮機５に加えて補助圧縮機１６の５０％〜１００％容量も加わり、最大１５０％〜２００％の運転容量となるため、冷房と暖房で同等の冷媒循環量、すなわち同等の空調能力を発揮することができる。またこのとき、第１の室外熱交換器１０には主圧縮機５が循環させ得る１００％の冷媒が循環し、第２の室外熱交換器１５には補助圧縮機１６が循環させる冷媒流量が循環するというように、１台の熱交換器に基本的に１００％以上の冷媒が循環することがないため、冷媒圧力損失が過大になるようなことがなく、また、最大容量１５０％〜２００％に合わせて熱交換器の流路分岐数を過多に設計する必要もない。

このように、本実施形態では外気２℃の暖房能力と外気３５℃の冷房能力が同等となるように補助圧縮機１６の容量を主圧縮機５の５０％に決定しているが、一般的な空気調和機においては、外気３５℃の冷房能力と外気２℃の暖房能力が同等以上となることが要求されることが多いため、補助圧縮機容量は主圧縮機最大容量の５０％以上であることが望ましい。なお、外気がもっと低温である場合の暖房能力と当該冷房能力を一致させるような設計条件ではもっと大きな補助圧縮機容量が必要となることは言うまでもない。

図５は可変容量型圧縮機の運転容量と運転効率の関係を示すグラフである。図５のように一般的な圧縮機は最も運転時間の長い負荷５０％程度の空調負荷で最大効率となるように設計されている。よって、２０％〜３０％となる最低容量運転時や１００％運転時は効率が低くなるため、これらの空調負荷から外れた領域では運転を制限している。このような場合、圧縮機を可変容量型の主圧縮機５と定容量型の補助圧縮機１６とすることにより、連続的に変化する空調負荷に対応させることができ、図６のように運転することができる。なお、ここでいう空調負荷とは、室内ユニット２が所定能力を発揮するために要求する冷媒循環量を指す。

図６は暖房負荷と各圧縮機５，１６の合計運転容量との関係を示すグラフである。図６に示すように、空調負荷は最低容量２０％以下の場合、連続運転はできず、主圧縮機５の断続運転となる。空調負荷が２０％〜７０％の場合、主圧縮機５だけが運転され、当該主圧縮機５の回転数は空調負荷と一致するように調整される。空調負荷すなわち主圧縮機５の負荷がその最大運転容量の２／３を超える（例えば最大運転容量の７０％）と、補助圧縮機１６が運転され、主圧縮機５は既述したように合計運転容量が空調負荷と一致するように調整される。本実施形態では、補助圧縮機１６に第２の室外熱交換器１５が付随しているので、空調負荷が極力低い状態から補助圧縮機１６を運転した方が熱交換能力の面で有利となるため、主圧縮機５の最低容量２０％と補助圧縮機１６の容量５０％との合計である７０％の空調負荷となったところで補助圧縮機１６を運転するようにした。

また、図６には空調負荷に対応した圧縮機総合運転効率、すなわち主圧縮機５の運転効率と補助圧縮機１６の運転効率とを合わせた運転効率として併記している。図６のように主圧縮機５単独運転での効率は図５と同様、負荷５０％にピークをもつ曲線となるが、負荷７０％では補助圧縮機１６との総合効率となるために主圧縮機５が最低容量２０％であってもそれほど効率は低下せず、また、負荷１００％で再び最大効率となる。

このように、本実施形態によれば、冷房での部分負荷容量である５０％負荷運転、及び暖房での部分負荷容量である７０％〜１００％負荷運転の双方で、主圧縮機５を高効率な回転数領域で使用できる。つまり、各圧縮機５，１６の合計運転容量でみて、５０％の空調負荷時と７０％〜１００％の空調負荷時の双方で、主圧縮機５をその最大効率が発揮できる５０％程度の空調負荷にして使用することができる。

また、補助圧縮機１６の容量は、圧縮機合計運転容量を連続的に変化させるためには主圧縮機５の最低容量と補助圧縮機１６の容量との和が１００％以下である必要がある。本実施形態の場合、２０％〜３０％の最低容量運転が行われることを考慮すると、主圧縮機５の最低容量と補助圧縮機１６の容量との和は８０％以下である必要があるし、主圧縮機５が０％〜１００％の容量制御が可能な場合でも補助圧縮機は１００％容量以下であることが空調能力制御の連続性の面で望ましい。

次に、本実施形態の空気調和機の除霜運転モード時の冷凍サイクル動作について、図７及び図８の冷凍回路図に基づき説明する。図７は図１の冷媒回路構成図に除霜運転時の冷媒流れ方向を示す矢印を付加したもの、図８は同じく図１の冷媒回路構成図に暖房運転と除霜運転を同時に行う時の冷媒流れ方向を示す矢印を付加したものである。

本実施形態においては、第１の室外熱交換器１０および第２の室外熱交換器１５が暖房時に蒸発器となる。よって、着霜するのもこの２台の熱交換器であり、それぞれを除霜する必要がある。ここでは、第１の室外熱交換器１０を除霜する運転を第１除霜運転（図７）、第２の室外熱交換器１５を除霜する運転を第２除霜運転（図８）とする。

第１の室外熱交換器１０を除霜する第１除霜運転では、図７のように主圧縮機５を停止して補助圧縮機１６を運転するとともに、電磁弁１７を閉止する。これにより、補助圧縮機１６から吐出された高温ガス冷媒は、第１除霜運転モードに流路設定された四方弁６を通って第１の室外熱交換器１０へ流入し、それに付いた霜を融解させる。霜の融解熱で凝縮した冷媒は、電動膨張弁９，１４で減圧されて通過し、第２の室外熱交換器１５に流入し、外気と熱交換して蒸発後、再び補助圧縮機１６に吸入される。

この第１除霜運転では、主圧縮機５を運転していないので、液管４、室内ユニット２、ガス管３に冷媒が流通しない。一般に行われているリバース除霜、つまり暖房運転の途中で冷房運転に切り換えることにより行われる除霜では、室内側に低温冷媒が流通するために、暖房中に高温であったガス管３や室内ユニット２を冷やしてしまい、除霜終了後、すぐに高温空気を吹き出すことができないという問題が生じるが、この第１除霜運転ではそのような不具合が生じない。

また、第２の室外熱交換器１５で外気から採った熱を除霜に使用するので、圧縮機への電気入力のみを熱源とする前述のリバース除霜運転よりも迅速に、高効率で除霜を行うことができる。

なお、この第１除霜運転状態下において、補助圧縮機１６の吐出ガス冷媒が室内ユニット２へ流通するように四方弁６を切り換えれば、補助圧縮機１６のみによる暖房サイクルを構成することも可能となる。このような運転は、例えば主圧縮機５が故障した場合の応急的な暖房運転として有効である。

第２の室外熱交換器１５を除霜する第２除霜運転では、図８のように能力増強回路２０を使用しない暖房運転中に電磁弁１７、および電動膨張弁１４を開放する。すると、主圧縮機５から吐出した高温ガス冷媒の一部が電磁弁１７を通って、着霜している第２の室外熱交換器１５へ流入し、霜を融解させる。多量の吐出ガスを除霜側に分岐してしまうと室内側に流通する冷媒流量が不足し、暖房能力が得られなくなるため、電動膨張弁１４は所定の凝縮圧力を維持するように第２の室外熱交換器１５に分岐する冷媒流量を調節する。

また、第２の室外熱交換器１５を除霜するための冷媒流量が小さいと、流入してすぐ凝縮液化してしまい、第２の室外熱交換器１５の内容積全体が液冷媒で満たされる状態となる。そのため、この空気調和機に封入されている冷媒量は通常運転状態で決まる量よりも多くなっており、能力増強回路２０を使用しない暖房運転では第２の室外熱交換器１５の内容積分だけ液冷媒が余剰するので、余剰冷媒を格納するアキュムレータ１１が設置されている。もちろん、アキュムレータ１１ではなく、電動膨張弁８と電動膨張弁９との間にレシーバを設置してもよい。

この第２除霜運転も、第１の室外熱交換器１０で外気から採熱している冷凍サイクルであるから、一般のリバース除霜よりも高効率な除霜を行うことができるし、除霜と同時に暖房運転を継続できるので、除霜のために暖房運転が間欠的となることでの不快感を抑制することができる。

以上のように、本実施形態の空気調和機によれば、蒸発器として機能する第１及び第２の室外熱交換器１０，１５を、第１除霜運転、第２除霜運転により、外気熱源を利用して効率的に除霜することができる。

また、このとき、室内側に低温低圧の冷媒が流通することが無いので、除霜運転中に、室内にコールドドラフトを生じさせることもなく、さらに暖房運転中に高温であったガス管３や室内熱交換器７を除霜運転中も高温に保持することができる。このため、除霜終了後の暖房能力の立ち上がりが早く、快適な暖房空間を形成することができる。

実施の形態２．
図９は本発明の実施の形態２に係る空気調和機の冷媒回路の構成図であり、図中、前述の実施の形態と同一部分には同一符号を付してある。

本実施形態の空気調和機は、能力増強回路２０の一端を主圧縮機５の吸入側にも接続できるように、第２の室外熱交換器１５とアキュムレータ１１の入口側（＝主圧縮機５の吸引側）とを接続する配管を設け、この配管の途中に第２の開閉手段すなわち電磁弁２１を付加したものである。

本実施形態の空気調和機において、能力増強回路２０を使用しない場合、つまり第１の開閉手段である電磁弁１７と第２の開閉手段である電磁弁２１が共に閉止され、補助圧縮機１６が停止している状態下では、主圧縮機５のみによる通常の冷房・暖房運転モードとなる。

また、通常の冷房運転モードの状態から第１の開閉手段である電磁弁１７を開放すると、前述の図２を用いて説明した能力増強回路２０を使用した冷房運転モードとなる。

また、通常の暖房運転モードの状態から補助圧縮機１６の運転を開始すると、前述の図３を用いて説明した能力増強回路２０を使用した暖房運転モードとなる。

また、通常の冷房運転モードの状態から主圧縮機５を停止して補助圧縮機１６を運転すると、前述の図７を用いて説明した第１除霜運転モードとなる。

また、通常の暖房運転モードの状態から電磁弁１７と電動膨張弁１４を開放すると、前述の図８を用いて説明した第２除霜運転モードとなる。

また、前記第１除霜運転モードの状態から補助圧縮機１６の吐出ガス冷媒が室内ユニット２へ流通するように四方弁６を切り換えれば、補助圧縮機１６のみによる応急的な暖房運転モードとなる。

本実施形態の空気調和機においては、第２の室外熱交換器１５とアキュムレータ１１の入口側（＝主圧縮機５の吸引側）とが第２の開閉手段である電磁弁２１を介して接続されているので、通常の暖房運転モードの状態から電磁弁２１を開くことで、第２の室外熱交換器１５の一端を主圧縮機５の吸入側に連通させることができる。そして、この状態（第１の開閉手段である電磁弁１７が閉止され、補助圧縮機１６が停止している状態）から電動膨張弁１４を開くことで、第２の室外熱交換器１５も蒸発器として利用することができ、運転効率を向上させることができる。

また、電動膨張弁１４と第１の開閉手段である電磁弁１７を共に閉止し、第２の開閉手段である電磁弁２１を開放した状態で、四方弁６を圧縮機からの吐出ガス冷媒が第１の室外熱交換器１０へ流通するように切り換えれば、主圧縮機５を停止した状態で補助圧縮機１６のみによる冷房サイクルを構成することが可能となる。このような運転は、例えば主圧縮機５が故障した場合の応急的な冷房運転として有効である。

なお、前述の各実施形態においては、作動冷媒としてＨＦＣ冷媒であるＲ４１０Ａを使用したものを例に挙げて説明したが、ＨＣ冷媒や二酸化炭素などの自然冷媒を用いても全く同じ効果が得られることは言うまでもない。

本発明の実施の形態１に係る空気調和機の冷媒回路の構成図である。本発明の実施の形態１に係る空気調和機の冷房運転時の冷媒流れ方向を示す図である。本発明の実施の形態１に係る空気調和機の暖房運転時の冷媒流れ方向を示す図である。本発明の実施の形態１に係る空気調和機における標準的な運転状態を示す圧力エンタルピ線図である。可変容量型圧縮機の運転容量と運転効率の関係を示すグラフである。本発明の実施の形態１に係る空気調和機の暖房負荷と各圧縮機の合計運転容量との関係を示すグラフである。本発明の実施の形態１に係る空気調和機の第１除霜運転時の冷媒流れ方向を示す図である。本発明の実施の形態１に係る空気調和機の第２除霜運転時の冷媒流れ方向を示す図である。本発明の実施の形態２に係る空気調和機の冷媒回路の構成図である。

符号の説明

１室外ユニット、２室内ユニット、３ガス管、４液管、５主圧縮機（第１の圧縮機）、６四方弁、７室内熱交換器、８流量調整用電動膨張弁、９電動膨張弁（第１の減圧装置）、１０第１の室外熱交換器、１１アキュムレータ（液溜手段）、１２室内送風機、１３室外送風機、１４電動膨張弁（第２の減圧装置）、１５第２の室外熱交換器、１６補助圧縮機（第２の圧縮機）、１７電磁弁（第１の開閉手段）、１８，１９逆止弁（逆流阻止手段）、２０能力増強回路、２１電磁弁（第２の開閉手段）。

Claims

第１の圧縮機、四方弁、室内熱交換器、第１の減圧装置、第１の室外熱交換器を順次接続してなる冷凍サイクルを備えた空気調和機において、
前記室内熱交換器出口から前記第１の減圧装置までの間から分岐され、第２の減圧装置、第２の室外熱交換器、第２の圧縮機が順次接続されて前記第１の圧縮機と前記四方弁との間に接続された能力増強回路と、
前記第１の圧縮機および前記第２の圧縮機の双方にそれぞれ設けられて冷媒の逆流を阻止する逆流阻止手段とを設けるとともに、
前記第２の圧縮機の吸入側と逆流阻止手段を含めた吐出側とを、第１の開閉手段を介して接続した
ことを特徴とする空気調和機。
前記冷凍サイクル内に、第２の室外熱交換器の伝熱管内容積よりも大きい液溜手段が備えられていることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
前記第２の圧縮機は回転数固定であり、前記第１の圧縮機の最大運転容量の２／３以上であり、また、前記第１の圧縮機の最大運転容量と最小運転容量との差よりも小さいことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の空気調和機。
前記第２の圧縮機は回転数固定であるとともに、前記第１の圧縮機の最大運転容量に対する運転容量が５０％〜１００％であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の空気調和機。
前記第１の室外熱交換器を除霜する第１除霜運転モードを有しており、運転モードが該第１除霜運転モードに切り換えられた場合は、前記第１の圧縮機を停止し、前記第２の圧縮機を運転するとともに、前記第１の室外熱交換器が凝縮器、前記第２の室外熱交換器が蒸発器となるように、前記四方弁により冷媒流路を切り換え、さらに前記第１の開閉手段を閉止することで、前記第１の室外熱交換器に高温冷媒を流し、除霜することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の空気調和機。
前記第２の室外熱交換器を除霜する第２除霜運転モードを有しており、運転モードが該第２除霜運転モードに切り換えられた場合は、前記第１の圧縮機を運転し、前記第２の圧縮機を停止するとともに、前記第１の室外熱交換器側が蒸発器となるように前記四方弁により冷媒流路を切り換え、さらに前記第１の開閉手段を開放して高温冷媒の一部が前記第２の室外熱交換器にも流れるようにすることで、前記室内熱交換器と前記第２の室外熱交換器を凝縮器とし、前記第１の室外熱交換器を蒸発器として、前記第２の室外熱交換器を除霜することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の空気調和機。
応急の暖房運転モードを有しており、運転モードが前記応急の暖房運転モードに切り換えられた場合は、前記第１の圧縮機を停止し、前記第２の圧縮機を運転するとともに、前記室内熱交換器が凝縮器となるように前記四方弁により冷媒流路を切り換え、さらに前記第１の開閉手段を閉止することによって、前記第１の室外熱交換器には冷媒を流通させず、前記室内熱交換器を凝縮器として動作させ、前記第２の室外熱交換器を蒸発器として動作させることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の空気調和機。
前記第２の室外熱交換器と前記第１の圧縮機の吸入側とを、第２の開閉手段を介して接続したことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の空気調和機。
応急の冷房運転モードを有しており、運転モードが前記応急の冷房運転モードに切り換えられた場合は、前記第１の圧縮機を停止し、前記第２の圧縮機を運転するとともに、前記第１の室外熱交換器が凝縮器となるように前記四方弁により冷媒流路を切り換え、さらに前記第２の減圧装置と前記第１の開閉手段とを閉止し、前記第２の開閉手段を開放することによって、前記第２の室外熱交換器には冷媒を流通させず、前記第１の室外熱交換器を凝縮器として動作させ、前記室内熱交換器を蒸発器として動作させることを特徴とする請求項８記載の空気調和機。