JP6283815B2 - 空気調和機 - Google Patents

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を内蔵した室外ユニットと、電力により駆動される電源駆動圧縮機を内蔵した室外ユニットとを併設した空気調和機に関するものである。

一般に、複数台の室外ユニット群と複数台の室内ユニット群とを配管で接続し、空調負荷に応じて室外ユニットの運転台数を制御するマルチ型空気調和機が知られており、前記室外ユニット群として電源駆動圧縮機を内蔵する電動駆動室外ユニットと、非電源駆動圧縮機を内蔵する非電源駆動室外ユニットで構成することで、電源容量に余裕のない場合でも増設が可能で、電力使用量の平準化を図ることのできる、いわゆるハイブリッド空気調和機が提案されている。（例えば、特許文献１参照、図３）。

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非電源駆動圧縮機の排除容積を電源駆動圧縮機よりも大きくし、部分負荷時は電源駆動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制御手法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平５−３４０６２４号公報 特開２００３−５６９３１号公報

しかしながら、電源駆動圧縮機よりも大きい排除容積をもつ非電源駆動圧縮機を内蔵する非電動駆動室外ユニットと、電動駆動室外ユニットとを組み合わせて使用する場合、例えば、非電源駆動圧縮機の定格能力を２０ＨＰ、電源駆動圧縮機の定格能力を１０ＨＰの合計３０ＨＰとする場合、低外気温時（例えば外気温度２℃）に３０ＨＰ程度の暖房運転を行うと、電源駆動室外ユニットの空気熱交換器だけ着霜する危険性がある。

暖房運転時、電動駆動室外ユニットと非電動駆動室外ユニットとは、ともに外気と熱交換して冷媒を蒸発させる。しかし、非電源駆動室外ユニットには、当該圧縮機の駆動源（ガスエンジンなど）の排熱も有効利用して冷媒を蒸発させる構成を有しており、非電源駆動圧縮機を最大能力付近で運転しても空気熱交換器には着霜しない。一方、電源駆動室外ユニットには有効利用できる排熱はなく、全ての冷媒を空気熱交換器で蒸発させる必要がある。電源駆動室外ユニットを最大能力付近で運転する場合、当該室外ユニットの空気熱交換器における熱交換能力（蒸発能力）を高めるために、空気熱交換器を流れる冷媒の温度を０℃以下に低下させる必要が生じ、当該空気熱交換器のフィン表面で外気中の水分が凍結し、着霜が起こる。

したがって、最大能力（３０ＨＰ）付近で暖房運転を行う場合、電源駆動室外ユニットの室外熱交換器のみ着霜し、除霜しなければならない事態に陥る。除霜中は、空気調和機全体の暖房能力が低下し、利用者の快適性を損なう課題がある。

本発明は、上記課題を解決するものであり、非電源駆動圧縮機を内蔵する室外ユニット
と、電源駆動圧縮機を内蔵する室外ユニットとを組み合わせた空気調和機において、暖房時には、電源駆動圧縮機を内蔵した室外ユニットの空気熱交換器に極力冷媒を流さないようにして、当該空気熱交換器における着霜を防止し、暖房能力を維持したまま連続運転を可能とする空気調和機を提供することを目的とする。

また、万が一、電源駆動室外ユニットの室外熱交換器に着霜した場合でも、迅速に除霜を行い、速やかに暖房能力を回復できる空気調和機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の発明は、電源駆動室外ユニットにおいて電源駆動圧縮機が吸入する冷媒が流れる電源駆動室外ユニット吸入管と、非電源駆動室外ユニットにおいて非電源駆動圧縮機が吸入する冷媒が流れる非電源駆動室外ユニット吸入管とを結ぶ室外ユニット間吸入連絡管を備え、室外ユニット間吸入連絡管の途中に電源駆動室外ユニット吸入管と非電源駆動室外ユニット吸入管との間の連通を制御する第１開閉弁を備え、暖房運転時にこの第１開閉弁を開放して非電源駆動室外ユニットの室外熱交換器から吐出した冷媒の一部を電源駆動室外ユニットの電源駆動圧縮機に流すようにしたものである。

第２の発明は、電力により駆動する電源駆動圧縮機が搭載された電源駆動室外ユニットと、電力以外の駆動源により駆動する非電源駆動圧縮機が搭載された非電源駆動室外ユニットとを、少なくとも1台の室内機から延びるユニット間配管に並列に接続した空気調和機において、前記電源駆動室外ユニットにおいて前記電源駆動圧縮機が吐出した冷媒が流れる電源駆動室外ユニット吐出管と、前記非電源駆動室外ユニットにおいて前記非電源駆動圧縮機が吐出した冷媒が流れる非電源駆動室外ユニット吐出管とを結ぶ室外ユニット間吐出連絡管を備え、前記室外ユニット間吐出連絡管の途中に前記電源駆動室外ユニット吐出管と前記非電源駆動室外ユニット吐出管との間の連通を制御する第２開閉弁を備え、電源駆動室外ユニットの室外熱交換器の除霜にあたり、この第２開閉弁を開放して非電源駆動室外ユニットの圧縮機から吐出した冷媒の一部を電源駆動室外ユニットの室外熱交換器に流すようにしたものである。

第３の発明は、非電源駆動圧縮機の排除容積は、前記電源駆動圧縮機の排除容積よりも大きくしたものである。

第１の発明により、暖房時には、電源駆動室外ユニットの室外熱交換器において蒸発させるべき冷媒の一部を、非電源駆動室外ユニットに流し、非電源駆動室外ユニットの室外熱交換器、および、非電源駆動圧縮機の駆動源より発生する排熱で蒸発させる。なお、非電源駆動室外ユニット内で蒸発した冷媒は、非電源駆動圧縮機に戻すとともに、第１開閉
弁を開として、室外ユニット間吸入連絡管を通して電源駆動圧縮機にも戻すので、暖房運転時において、電源駆動室外ユニットの室外熱交換器に流れる冷媒量が減り、当該冷媒を蒸発させるための熱交換量が低減するため、電源駆動室外ユニットの室外熱交換器における着霜を防止することができ、暖房能力を維持することが可能となる。

第２の発明により、暖房運転中に電源駆動室外ユニットの室外熱交換器に着霜した場合、電源駆動室外ユニットと非電源駆動室外ユニットを冷房運転に切り替え、室外ユニット間吐出連絡管の第２開閉弁を開として、非電源駆動圧縮機が吐出した冷媒を、電源駆動室外ユニットの室外熱交換器にも流すので、電源駆動室外ユニットの室外熱交換器には、電源駆動圧縮機が吐出した冷媒のみを流した場合よりも、より多くの高温高圧の冷媒を流して除霜するため、除霜を迅速に終わらせることができ、速やかに空気調和機の暖房能力を回復することができる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクル図である。 本発明の実施の形態２における空気調和機の冷凍サイクル図である。 従来技術における空気調和機の冷凍サイクル図である。

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機の冷凍サイクル構成を図１に示す。図１の空気調和機は、室外ユニットとして電源駆動圧縮機を搭載した電源駆動室外ユニット１００と非電源駆動圧縮機を搭載した非電源駆動室外ユニット２００の計２台に対し、室内機を２台接続した、いわゆるマルチ型空気調和機の構成となっている。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３台以上、室内機も３台以上、並列に接続可能である。

電源駆動室外ユニット１００と非電源駆動室外ユニット２００とは、室内機３００、３１０と冷媒が流通する配管で連結されている。

電源駆動室外ユニット１００において、１１１は商用電源など電力により駆動する電源駆動圧縮機、１１２はアキュムレータであり電源駆動圧縮機１１１にガス冷媒を供給する。１１３は電源駆動室外ユニット油分離器であり、電源駆動圧縮機１１１の吐出ガスに含まれる冷凍機油を分離する。電源駆動室外ユニット油分離器１１３で分離された冷凍機油は、電源駆動圧縮機１１１の吸入配管に油戻し管１１３ａにより戻される。また、油戻し管１１３ａの連通は、油戻し管開閉弁１１３ｂの開閉により制御される。

１１４は冷房と暖房で冷凍サイクルを切り替える電源駆動室外ユニット四方弁、１１５は冷媒を膨張させる電源駆動室外ユニット減圧装置である。１２０は室外熱交換器１３０に電源駆動室外ユニット１００周囲の空気を供給する室外送風ファンである。室外熱交換器１３０には、アルミニウム製のフィンに、銅製の内面溝付き管を通した、いわゆる、フィンアンドチューブ熱交換器を用いる。

非電源駆動室外ユニット２００において、２１０は例えばガスを駆動源とするエンジン、２１１はエンジン２１０より駆動力を得て冷媒を圧縮するエンジン駆動圧縮機である。エンジン駆動圧縮機２１１の排除容積は、電源駆動圧縮機１１１の排除容積よりも大きい。また、エンジン駆動圧縮機２１１、電源駆動圧縮機１１１の潤滑油は同じ冷凍機油とする。

２１２はアキュムレータであり、エンジン駆動圧縮機２１１にガス冷媒を供給する。２１３は非電源駆動室外ユニット油分離器であり、エンジン駆動圧縮機２１１の吐出ガスに含まれる冷凍機油を分離する。非電源駆動室外ユニット油分離器２１３で分離された冷凍機油は、エンジン駆動圧縮機２１１の吸入配管に油戻し管２１３ａにより戻される。また、油戻し管２１３ａの連通は、油戻し管開閉弁２１３ｂの開閉により制御される。

２１４は冷房と暖房で冷凍サイクルを切り替える非電源駆動室外ユニット四方弁、２１５は冷媒を膨張させる非電源駆動室外ユニット減圧装置である。また、２１７は、エンジン２１１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。エンジン排熱熱交換器２１７にはプレート熱交換器などが用いられる。２１６はエンジン排熱熱交換器２１７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。

２２０は室外熱交換器２３０に非電源駆動室外ユニット２００周囲の空気を供給する室外送風ファンである。室外熱交換器２３０には、アルミニウム製のフィンに、銅製の内面溝付き管を通した、いわゆる、フィンアンドチューブ熱交換器を用いる。

室内機３００において、３０１は室内空気熱交換器、３０２は室内空気熱交換器３０１に室内機３００周囲の空気を供給する室内送風ファン、３０３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３１０において、３１１は室内空気熱交換器、３１２は室内空気熱交換器３１１に室内機３１０周囲の空気を供給する室内送風ファン、３１３は冷媒を膨張させる室内機減圧装置である。

本実施の形態において、電源駆動室外ユニット１００のアキュムレータ１１２に接続された配管のうち、電源駆動圧縮機１１１とは反対側の配管と、非電源駆動室外ユニット２００のアキュムレータ２１２に接続された配管のうち、エンジン駆動圧縮機２１１とは反対側の配管とは、室外ユニット間吸入連絡管２４０で連結されている。また、室外ユニット間吸入連絡管２４０には、その連通を制御する吸入連絡管開閉弁２４５が設置されている。

次に、電源駆動室外ユニット１００、非電源駆動室外ユニット２００、室内機３００、３１０の動作を説明する。

冷房運転時、電源駆動室外ユニット四方弁１１４と非電源駆動室外ユニット四方弁２１４とは実線に冷媒を流すよう設定される（図１参照）。また、エンジン排熱熱交換器用冷媒流量調整弁２１６は閉で、エンジン排熱熱交換器２１７には冷媒は流れない。さらに、吸入連絡管開閉弁２４５は閉状態となっており、室外ユニット間吸入連絡管２４０には冷媒は流れない。

電源駆動室外ユニット１００において、電源駆動圧縮機１１１にて圧縮された高温高圧の冷媒は、まず電源駆動室外ユニット油分離器１１３に流入する。電源駆動室外ユニット油分離器１１３にて、冷凍機油を分離された純度の高いガス冷媒は電源駆動室外ユニット四方弁１１４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電源駆動室外ユニット減圧装置１１５を通り、室内機３００、３１０に供給される。

なお、電源駆動室外ユニット油分離器１１３で分離された冷凍機油は、油戻し管開閉弁１１３ｂを開とすることで、電源駆動圧縮機１１１の吸入配管に戻される。

非電源駆動室外ユニット２００において、エンジン駆動圧縮機２１１にて圧縮された高温高圧の冷媒は、まず非電源駆動室外ユニット油分離器２１３に流入する。非電源駆動室外ユニット油分離器２１３にて、冷凍機油を分離された純度の高いガス冷媒は非電源駆動室外ユニット四方弁２１４を通り、室外熱交換器２３０に入る。ガス冷媒は、室外熱交換器２３０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非電源駆動室外ユニット減圧装置２１５を通り、室内機３００、３１０に供給される。

なお、電源駆動室外ユニット油分離器１１３で分離された冷凍機油は、油戻し管開閉弁１１３ｂを開とすることで、電源駆動圧縮機１１１の吸入配管に戻される。

室内機３００に入った高圧の液冷媒は、室内機減圧装置３０３にて減圧され、気液二相状態となって、室内熱交換器３０１に流入する。気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器３
０１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３００から流出する。

室内機３１０においても、室内機３００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３１１に流入する。気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器３１１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３１０から流出する。

なお、室内機３００のみ冷房運転を行う場合は、室内機減圧装置３１３を閉じ、室内機３１０の室内熱交換器３１１には冷媒の供給を行わない。一方、室内機３１０のみ冷房運転を行う場合は、室内機減圧装置３０３を閉じ、室内機３００の室内熱交換器３０１には冷媒の供給を行わない。

室内機３００、３１０から流出したガス冷媒は、再度電源駆動室外ユニット１００と非電源駆動室外ユニット２００に戻る。電源駆動室外ユニット１００に流入したガス冷媒は、四方弁１１４、アキュムレータ１１２を通って、電源駆動圧縮機１１１に戻る。また、非電源駆動室外ユニット２００に流入したガス冷媒は、四方弁２１４、アキュムレータ２１２を通って、エンジン駆動圧縮機２１１に戻る。

冷房運転時における、電源駆動圧縮機１１１とエンジン駆動圧縮機２１１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２１１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２１１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２１１のみでは断続運転に陥るため、電源駆動圧縮機１１１のみを運転する。

冷房負荷が、エンジン駆動圧縮機２１１の最小冷房負荷よりも大きく、かつ、電源駆動圧縮機１１１とエンジン駆動圧縮機２１１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、電源駆動圧縮機１１１とエンジン駆動圧縮機２１１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、電源駆動圧縮機１１１とエンジン駆動圧縮機２１１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電源駆動圧縮機１１１とエンジン駆動圧縮機２１１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、冷房負荷全体に対してエンジン駆動圧縮機２１１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２１１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。

次に暖房運転時では、電源駆動室外ユニット四方弁１１４と非電源駆動室外ユニット四方弁２１４とは点線に冷媒を流すよう設定される（図１参照）。また、吸入連絡管開閉弁２４５は開状態となっており、室外ユニット間吸入連絡管２４０には冷媒が流れる状態となっている。

電源駆動室外ユニット１００において、電源駆動圧縮機１１１にて圧縮された高温高圧
の冷媒は、まず電源駆動室外ユニット油分離器１１３に流入する。電源駆動室外ユニット油分離器１１３にて、冷凍機油を分離された純度の高いガス冷媒は電源駆動室外ユニット四方弁１１４を通り、電源駆動室外ユニット１００を出て、室内機３００、３１０に供給される。

なお、電源駆動室外ユニット油分離器１１３で分離された冷凍機油は、油戻し管開閉弁１１３ｂを開とすることで、電源駆動圧縮機１１１の吸入配管に戻される。

非電源駆動室外ユニット２００において、エンジン駆動圧縮機２１１にて圧縮された高温高圧の冷媒は、まず非電源駆動室外ユニット油分離器２１３に流入する。非電源駆動室外ユニット油分離器２１３にて、冷凍機油を分離された純度の高いガス冷媒は非電源駆動室外ユニット四方弁２１４を通り、電源駆動室外ユニット２００を出て、室内機３００、３１０に供給される。

電源駆動室外ユニット１００と非電源駆動室外ユニット２００とから送出された高温高圧のガス冷媒は、合流した後、室内機３００、３１０に供給される。室内機３００に入った高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器３０１に流入する。高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器３０１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のち凝縮し、高圧の液冷媒となって、室内機減圧装置３０３を通り、室内機３００から流出する。

室内機３１０においても、室内機３００と同様に、まず、高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器３１１に流入する。高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器３１１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３１３を通り、室内機３１０から流出する。

なお、冷房時と同様に、室内機３００のみ暖房運転を行う場合は、室内機減圧装置３１３を閉じ、室内機３１０の室内熱交換器３１１には冷媒の供給を行わない。一方、室内機３１０のみ暖房運転を行う場合は、室内機減圧装置３０３を閉じ、室内機３００の室内熱交換器３０１には冷媒の供給を行わない。

室内機３００、３１０から流出した高圧の液冷媒は合流した後、再度電源駆動室外ユニット１００と非電源駆動室外ユニット２００に戻る。このとき、電源駆動室外ユニット１００の電源駆動室外ユニット減圧装置１１５は、全閉、もしくはかなり閉じた状態になっており、電源駆動室外ユニット１００の室外熱交換器１３０に流れる冷媒量は、非電源駆動室外ユニット２００の室外熱交換器２３０に流れる冷媒量と、エンジン排熱熱交換器２１７に流れる冷媒量との和よりもかなり少なくなっている。

例えば、エンジン駆動圧縮機２１１を最高運転周波数で運転した場合の最大暖房能力が、電源駆動圧縮機１１１を最高運転周波数で運転した場合の最大暖房能力の２倍に設定されている場合、暖房負荷全体に対して電源駆動圧縮機１１１が受け持つ暖房負荷の割合は、後述するように、各圧縮機の最大暖房能力にほぼ比例し、非電源駆動圧縮機２１１が受け持つ暖房負荷のほぼ１／２となる。すなわち、本来、電源駆動室外ユニット１００の室外熱交換器１３０に流れる冷媒量は、非電源駆動室外ユニット２００の室外熱交換器２３０とエンジン排熱熱交換器２１７に流れる冷媒量の約１／２となる。

しかし、本実施の形態では、電源駆動室外ユニット１００の室外熱交換器１３０に流れる冷媒量は、非電源駆動室外ユニット２００の室外熱交換器２３０とエンジン排熱熱交換器に流れる冷媒量の１／２よりもかなり小さい量、例えば、１／４以下に設定される。電源駆動室外ユニット１００の室外熱交換器１３０に流れる冷媒量を絞ることにより、室外熱交換器１３０に流れる冷媒を全て蒸発させるために、冷媒の温度を下げなくてもよい。
つまり、室外熱交換器１３０のフィン表面で外気中の水分が凍結しにくくなり、着霜が起こりにくくなる。

なお、暖房運転中は、非電源駆動室外ユニット２００の吸入連絡管開閉弁２４５は開状態となっており、室外熱交換器２３０にて蒸発した冷媒の一部は、四方弁２１４を通った後、室外ユニット間吸入連絡管２４０に流入し、アキュムレータ１１２を通って、電源駆動圧縮機１１１に戻る。

暖房運転時における、電源駆動圧縮機１１１とエンジン駆動圧縮機２１１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２１１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２１１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２１１のみでは断続運転に陥るため、電源駆動圧縮機１１１のみを運転する。

暖房負荷が、エンジン駆動圧縮機２１１の最小暖房負荷よりも大きく、かつ、電源駆動圧縮機１１１とエンジン駆動圧縮機２１１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、電源駆動圧縮機１１１とエンジン駆動圧縮機２１１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、電源駆動圧縮機１１１とエンジン駆動圧縮機２１１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電源駆動圧縮機１１１とエンジン駆動圧縮機２１１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２１１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２１１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、非電源駆動室外ユニット２００の室外熱交換器２３０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２１１の運転周波数を上げ、電源駆動圧縮機１１１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２１１の運転周波数を上げると、エンジン２１０の排熱量が増加し、エンジン排熱熱交換器２１７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２１７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２３０に流す冷媒量を減らして、着霜の危険性を低減する。

以上の説明から明らかなように、本実施の形態においては、暖房時には、電源駆動室外ユニット１００の室外熱交換器１３０において蒸発させるべき冷媒の一部を、非電源駆動室外ユニット２００の室外熱交換器２３０とエンジン排熱熱交換器２１７とで蒸発させる。なお、室外熱交換器２３０とエンジン排熱熱交換器２１７とで蒸発した冷媒は、非電源駆動圧縮機２１１に戻すとともに吸入連絡管開閉弁２４５を開として、室外ユニット間吸入連絡管２４０を通して電源駆動圧縮機１１１にも戻す。

よって、暖房運転時において、電源駆動室外ユニット１１０の室外熱交換器１３０に流れる冷媒量が減り、当該冷媒を蒸発させるための熱交換量が低減するため、室外熱交換器１３０における着霜を防止することができ、暖房能力を維持することが可能となる。

また、電源駆動室外ユニット１１０の室外熱交換器１３０における熱交換量が小さくなる、あるいは無くすことにより、室外送風ファン１２０の回転数を小さく、もしくはゼロとすることができる。よって、室外送風ファン１２０の消費電力を抑え、空気調和機全体の効率を向上させることが可能となる。
（実施の形態２）
本実施の形態における空気調和機の冷凍サイクル図を図２に示す。図２は図１と比較して、室外ユニット間吸入連絡管２４０と吸入連絡管開閉弁２４５がなく、代わりに、室外ユニット間暖房時吸入連絡管２４１と暖房時吸入連絡管開閉弁２４６が存在する。その他の構成は、図１と同じなので、構成要素の説明は省略する。

室外ユニット間暖房時吸入連絡管２４１は、図１に示すように、電源駆動室外ユニット１００における室外熱交換器１３０と四方弁１１４との間の配管と、非電源駆動室外ユニット２００における室外熱交換器２３０、および、エンジン排熱熱交換器２１７と四方弁２１４との間の配管を連結した配管である。また、室外ユニット間吸入連絡管２４０には、その連通を制御する暖房時吸入連絡管開閉弁２４６が設置されている。

次に、電源駆動室外ユニット１００、非電源駆動室外ユニット２００、室内機３００、３１０の動作を説明する。

冷房運転時、電源駆動室外ユニット四方弁１１４と非電源駆動室外ユニット四方弁２１４とは実線に冷媒を流すように設定される（図２参照）。また、エンジン排熱熱交換器用冷媒流量調整弁２１６は閉で、エンジン排熱熱交換器２１７には冷媒は流れない。暖房時吸入連絡管開閉弁２４６は、電源駆動圧縮機１１１と非電源駆動圧縮機２１１の運転状態によって開閉を制御する。

冷房負荷が、電源駆動圧縮機１１１とエンジン駆動圧縮機２１１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）よりも小さく、電源駆動圧縮機１１１とエンジン駆動圧縮機２１１のどちらか一方を選択して運転している場合は、暖房時吸入連絡管開閉弁２４６は閉じている。

冷房負荷が、両圧縮機運転時の最小冷房能力よりも大きく、電源駆動圧縮機１１１とエンジン駆動圧縮機２１１の両方を運転している場合は、例えば、電源駆動室外ユニット１００の室外送風ファン１２０の消費電力と、非電源駆動室外ユニット２００の室外送風ファン２２０の消費電力との合計が最小となるように、暖房時吸入連絡管開閉弁２４６を開とし、電源駆動室外ユニット１００の電源駆動室外ユニット減圧装置１１５の開度と、非電源駆動室外ユニット２００の非電源駆動室外ユニット減圧装置２１５の開度を調整する。もし、電源駆動圧縮機１１１とエンジン駆動圧縮機２１１とが送出する全ての冷媒を、非電源駆動室外ユニット２００の室外熱交換器２３０にて凝縮させる場合、すなわち、電源駆動室外ユニット１００の室外送風ファン１２０を停止した方が、電源駆動室外ユニット１００の室外送風ファン１２０の消費電力と、非電源駆動室外ユニット２００の室外送風ファン２２０の消費電力との合計が最小となる場合は、暖房時吸入連絡管開閉弁２４６を開、電源駆動室外ユニット１００の電源駆動室外ユニット減圧装置１１５を閉、非電源駆動室外ユニット２００の非電源駆動室外ユニット減圧装置２１５の開度を開とする。

こうすることで、電源駆動圧縮機１１１が送出した冷媒は全て、室外ユニット間暖房時吸入連絡管２４１を通って、非電源駆動室外ユニット２００の室外熱交換器２３０に流れることになる。

一方、暖房運転時は、基本的には、実施の形態１に記載した動作を行う。すなわち、電
源駆動室外ユニット１００の電源駆動室外ユニット減圧装置１１５は、全閉、もしくはかなり閉じた状態にし、電源駆動室外ユニット１００の室外熱交換器１３０に流れる冷媒量は、非電源駆動室外ユニット２００において室外熱交換器２３０に流れる冷媒量とエンジン排熱熱交換器２１７に流れる冷媒量との和よりもかなり少なくする。こうすることで、室外熱交換器１３０に流れる冷媒の温度を過度に下げなくても、冷媒は全て蒸発する。つまり、室外熱交換器１３０のフィン表面で外気中の水分が凍結しにくくなり、着霜が起こりにくくなる。

もし、電源駆動室外ユニット１００の室外熱交換器１３０に着霜が発生した場合は、電源駆動室外ユニット１００の室外熱交換器１３０の除霜が必要となる。このとき、電源駆動室外ユニット四方弁１１４と非電源駆動室外ユニット四方弁２１４とは実線に冷媒を流すように設定し（冷房運転時と同じ設定）、電源駆動圧縮機１１１とエンジン駆動圧縮機２１１を同時運転する。また、非電源駆動室外ユニット２００において、エンジン排熱熱交換器用冷媒流量調整弁２１６を閉、非電源駆動室外ユニット減圧装置２１５を閉とし、暖房時吸入連絡管開閉弁２４６を開とする。

こうすることで、電源駆動圧縮機１１１が吐出した高温の冷媒に加え、エンジン駆動圧縮機２１１が吐出した高温の冷媒も、室外ユニット間暖房時吸入連絡管２４１を通って室外熱交換器１３０に流入する。

以上の説明から明らかなように、本実施の形態においては、暖房時には、電源駆動室外ユニット１００の室外熱交換器１３０において蒸発させるべき冷媒の一部を、非電源駆動室外ユニット２００の室外熱交換器２３０とエンジン排熱熱交換器２１７とで蒸発させる。なお、室外熱交換器２３０とエンジン排熱熱交換器２１７とで蒸発した冷媒は、非電源駆動圧縮機２１１に戻すとともに暖房時吸入連絡管開閉弁２４６を開として、室外ユニット間暖房時吸入連絡管２４１を通して電源駆動圧縮機１１１にも戻す。

よって、実施の形態１と同様に、暖房運転時において、電源駆動室外ユニット１１０の室外熱交換器１３０に流れる冷媒量が減り、当該冷媒を蒸発させるための熱交換量が低減するため、室外熱交換器１３０における着霜を防止することができ、暖房能力を維持することが可能となる。

また、電源駆動室外ユニット１１０の室外熱交換器１３０の除霜が必要となった場合は、電源駆動圧縮機１１１に加え、非電源駆動圧縮機２１１の高温の吐出冷媒も、室外ユニット間暖房時吸入連絡管２４１を通って室外熱交換器１３０に流入するように、非電源駆動室外ユニット減圧装置２１５、エンジン排熱熱交換器用冷媒流量調整弁２１６、暖房時吸入連絡管開閉弁２４６を制御する。よって、室外熱交換器１３０の除霜に要する時間を短くすることが可能となり、利用者に快適な暖房を提供することができる。

また、電源駆動室外ユニット１１０の室外熱交換器１３０における熱交換量が小さくなる、あるいは無くすことにより、室外送風ファン１２０の回転数を小さく、もしくはゼロとすることができる。よって、室外送風ファン１２０の消費電力を抑え、空気調和機全体の効率を向上させることが可能となる。

冷房時には、冷房負荷に応じて、電源駆動室外ユニット１００の室外熱交換器１３０に流す冷媒量と、非電源駆動室外ユニット２００の室外熱交換器２３０に流す冷媒量を、室外送風ファン１２０、２２０の消費エネルギーの合計が最も小さくなるように、暖房時吸入連絡管開閉弁２４６を開とし、電源駆動室外ユニット１００の電源駆動室外ユニット減圧装置１１５の開度と、非電源駆動室外ユニット２００の非電源駆動室外ユニット減圧装置２１５の開度を調整する。

よって、冷房運転時でも、室外送風ファン１２０の消費電力を抑え、空気調和機全体の効率を向上させることが可能となる。

本発明は、暖房運転時に、能力を維持して連続運転が可能な空気調和機として好適に利用することができる。

１００ 電源駆動室外ユニット
１１１ 電源駆動圧縮機
１１５ 電源駆動室外ユニット減圧装置
１３０ 電源駆動室外ユニットの室外熱交換器
２００ 非電源駆動室外ユニット
２１１ 非電源駆動圧縮機
２１５ 非電源駆動室外ユニット減圧装置
２１７ エンジン排熱熱交換器
２３０ 非電源駆動室外ユニットの室外熱交換器
２４０ 室外ユニット間吸入連絡管
２４５ 吸入連絡管開閉弁
３００，３１０ 室内機

Claims (3)

1. 電力により駆動する電源駆動圧縮機が搭載された電源駆動室外ユニットと、電力以外の駆動源により駆動する非電源駆動圧縮機が搭載された非電源駆動室外ユニットとを、少なくとも１台の室内機から延びるユニット間配管に並列に接続した空気調和機において、前記電源駆動室外ユニットにおいて前記電源駆動圧縮機が吸入する冷媒が流れる電源駆動室外ユニット吸入管と、前記非電源駆動室外ユニットにおいて前記非電源駆動圧縮機が吸入する冷媒が流れる非電源駆動室外ユニット吸入管とを結ぶ室外ユニット間吸入連絡管を備え、前記室外ユニット間吸入連絡管の途中に前記電源駆動室外ユニット吸入管と前記非電源駆動室外ユニット吸入管との間の連通を制御する第１開閉弁を備え、暖房運転時に前記室内機から前記電源駆動室外ユニットの室外熱交換器に流れ込む冷媒量を少なくし前記非電源駆動室外ユニットの室外熱交換器に流れ込む冷媒量を多くすると共に、前記第１開閉弁を開放してこの非電源駆動室外ユニットの室外熱交換器から吐出した冷媒の一部を前記電源駆動室外ユニットの電源駆動圧縮機に流すようにしたことを特徴とする空気調和機。
2. 電力により駆動する電源駆動圧縮機が搭載された電源駆動室外ユニットと、電力以外の駆動源により駆動する非電源駆動圧縮機が搭載された非電源駆動室外ユニットとを、少なくとも1台の室内機から延びるユニット間配管に並列に接続した空気調和機において、前記電源駆動室外ユニットにおいて前記電源駆動圧縮機が吐出した冷媒が流れる電源駆動室外ユニット吐出管と、前記非電源駆動室外ユニットにおいて前記非電源駆動圧縮機が吐出した冷媒が流れる非電源駆動室外ユニット吐出管とを結ぶ室外ユニット間吐出連絡管を備え、前記室外ユニット間吐出連絡管の途中に前記電源駆動室外ユニット吐出管と前記非電源駆動室外ユニット吐出管との間の連通を制御する第２開閉弁を備え、前記電源駆動室外ユニットの室外熱交換器の除霜にあたり、前記第２開閉弁を開放して前記非電源駆動室外ユニットの圧縮機から吐出した冷媒の一部を前記電源駆動室外ユニットの室外熱交換器に流すようにしたことを特徴とする空気調和機。
3. 前記非電源駆動圧縮機の排除容積は、前記電源駆動圧縮機の排除容積よりも大きいことを特徴とする請求項１または２記載の空気調和機。