WO2015122167A1 - 空気調和機 - Google Patents

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WO2015122167A1
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driven compressor
refrigerant
compressor
power
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一善 友近
松井　大
西山　吉継
増田　哲也
雅章 長井
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • F24F1/08—Compressors specially adapted for separate outdoor units
    • F24F1/10—Arrangement or mounting thereof
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    • F25B2500/01—Geometry problems, e.g. for reducing size

Definitions

  • the present invention relates to an air conditioner, and more particularly to an air conditioner provided with a non-power source driven compressor driven by an engine and a power source driven compressor driven by electric power.
  • the power capacity is set according to the planned air conditioning load, so even if you try to increase the number of outdoor units later, there is a problem that you cannot increase the capacity unless there is enough power capacity. there were.
  • the capacity of the non-power supply compressor is 20 HP
  • the capacity of the power supply compressor is 10 HP.
  • the gas pipe connected to the non-power source driven compressor (20HP) is ⁇ 28.58
  • the gas pipe connected to the power source driven compressor (10HP) is ⁇ 22.22. It becomes.
  • the capacity of the non-power-driven compressor is twice that of the power-driven compressor, but the cross-sectional area of the gas pipe is not doubled.
  • the average flow velocity of the refrigerant flowing inside the connection pipe connected to the machine is biased, and there is a problem that the refrigerant / refrigerant oil return amount corresponding to the capacity cannot be returned to the compressor.
  • the present invention solves the above-mentioned problem, and even when a power source driven compressor and a non-power source driven compressor are used in combination, the refrigerant / refrigerant oil return amount corresponding to the capacity is returned to the compressor. It aims at providing the air conditioner which enables.
  • an air conditioner is an air conditioner in which a power source driven compressor driven by electric power and a non-power source driven compressor driven by a driving source other than electric power are connected in parallel.
  • the cross-sectional area of the connecting pipe connected to the non-power-driven compressor is the value obtained by dividing the capacity of the non-power-driven compressor by the capacity of the power-driven compressor and the connecting pipe connected to the power-driven compressor.
  • the cross-sectional area is greater than or equal to the product.
  • connection pipe diameter connected to the non-power supply driven compressor and the connection pipe connected to the power supply compressor are set to an appropriate diameter of the connection pipe.
  • the average flow velocity of the refrigerant flowing through the refrigerant is almost the same. Since the return amount of refrigeration oil depends greatly on the flow rate of the refrigerant (the higher the flow rate of the refrigerant, the more oil is carried), the refrigerant flow rate of the refrigerant and the refrigeration oil is compressed according to the capacity by making the flow rate of the refrigerant the same.
  • the compressor can be returned to the compressor, and the operation reliability of the compressor can be improved.
  • the non-power source driven compressor and the power source driven compressor are incorporated in separate outdoor units.
  • the hybrid air conditioner can be introduced without being subjected to construction restrictions such as new introduction and addition to existing facilities.
  • the third invention is characterized in that in the air conditioner of the first or second invention, the refrigeration oil of the power supply driven compressor and the refrigeration oil of the non-power supply drive compressor are the same. Thereby, it is not necessary to separate the refrigeration oil of a power supply drive compressor and the refrigeration oil of a non-power supply drive compressor. Therefore, in addition to the effects of the first or second invention, the non-power source driven compressor oil separator and the power source driven compressor oil separator can be shared, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the fourth invention is characterized in that, in the air conditioner of any one of the first to third inventions, the excluded volume of the non-power source driven compressor is larger than the excluded volume of the power source driven compressor. Generally, at the time of low load, the operation efficiency of the power source driven compressor is higher than that of the non-power source driven compressor.
  • the displacement volume of the non-power source driven compressor larger than the displacement volume of the power source drive compressor, for example, an efficient power source at a low load that can be operated only intermittently with the non-power source drive compressor alone Operates only the driving compressor, and operates at the most efficient load sharing distribution during medium to high loads. Therefore, in the present invention, in addition to the effects of the first to third inventions, the operation efficiency of the entire outdoor unit can be increased.
  • the pressure loss in the connection pipe can be equalized, and the return amount of refrigerant / refrigerant oil Can be made uniform.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a refrigeration cycle of an air conditioner according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of the refrigeration cycle of the air conditioner according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 1 A refrigeration cycle configuration of the air conditioner of the present embodiment is shown in FIG.
  • the air conditioner of FIG. 1 is a so-called hybrid configuration in which one outdoor unit with a built-in power-driven compressor and one outdoor unit with a non-power-driven compressor are connected in parallel and an indoor unit (not shown) is connected. It has become.
  • the refrigeration cycle configuration is not limited to that shown in FIG. For example, two or more outdoor units and two or more indoor units can be connected in parallel.
  • reference numeral 113 denotes a power source driven compressor that incorporates a motor and is driven by electric power such as a commercial power source.
  • 111 is an engine using gas as a driving source
  • 112 is an engine-driven compressor (non-power source driven compressor) that obtains driving force from the engine 111 and compresses refrigerant.
  • the engine driven compressor 112 and the power supply driven compressor 113 are connected in parallel in the refrigeration cycle.
  • the displacement volume of the engine driven compressor 112 is larger than the displacement volume of the power supply driven compressor 113.
  • the lubricating oil for the engine-driven compressor 112 and the power-driven compressor 113 is the same refrigerating machine oil.
  • Reference numerals 114a and 114b denote accumulators, which supply gas refrigerant to the compressors 112 and 113 through piping connected to the suction piping of the engine-driven compressor 112 and the suction piping of the power-driven compressor 113, respectively, via the regulating valves 118a and 118b. Then, the refrigerating machine oil accumulated in the accumulators 114a and 114b is returned to the compressors 112 and 113 by the oil return pipes connected to the respective suction pipes.
  • Reference numerals 115a and 115b denote oil separators, which are installed in the discharge piping of the engine-driven compressor 112 and the discharge piping of the power-driven compressor 113, respectively, and the refrigeration oil contained in the discharge gas of both the compressors 112 and 113 is respectively To separate.
  • the refrigerating machine oil separated by the oil separators 115a and 115b is returned to the suction pipe of the engine driven compressor 112 by an oil return pipe having an oil return pipe on / off valve 119b, and oil is supplied to the suction pipe of the power supply driven compressor 113. It is returned by an oil return pipe having a return pipe opening / closing valve 119a. Further, the communication of the oil return pipe is controlled by opening and closing the oil return pipe on / off valves 119a and 119b, respectively.
  • the outdoor unit 100b incorporating the engine-driven compressor 112 includes an unillustrated engine exhaust heat exchanger that performs heat exchange between the high-temperature cooling water used for cooling the engine 111 and the refrigerant during heating. It is connected in parallel with 130b.
  • 120a and 120b are outdoor blower fans that supply the air around the outdoor units 100a and 100b to the outdoor heat exchangers 130a and 130b.
  • the cross-sectional area of the connection pipe connected to the engine-driven compressor 112 is calculated by dividing the capacity of the engine-driven compressor 112 by the capacity of the power-driven compressor 113 and the power-driven compressor 113. It is more than the product with the cross-sectional area of the connecting pipe to be connected.
  • the refrigerant liquid pipe 101b connecting the indoor unit and the outdoor unit 100b has a diameter of 15.88 mm
  • the refrigerant gas pipe 102b has a diameter of 28.58 mm.
  • the refrigerant liquid pipe 101a is ⁇ 9.52 mm
  • the refrigerant gas pipe 102a is ⁇ 22.22 mm.
  • the refrigerant liquid pipe 101b connected to the engine driven compressor 112 is approximately 2.78 times the refrigerant liquid pipe 101a connected to the power supply driven compressor 113, and the engine driven compressor 112.
  • the refrigerant gas pipe 102b connected to is about 1.65 times the refrigerant gas pipe 102a connected to the power supply driven compressor 113.
  • the capacity of the outdoor unit 100b incorporating the engine-driven compressor 112 is twice that of the outdoor unit 100a incorporating the power-driven compressor 113, but the cross-sectional area of the refrigerant gas pipe 102a is less than twice (approximately 1 Therefore, the average flow velocity of the refrigerant flowing in the refrigerant gas pipes 102a and 102b is the refrigerant gas in which the refrigerant gas pipe 102b connected to the engine driven compressor 112 is connected to the power supply driven compressor 113. It becomes larger than the pipe 102a, and it becomes impossible to return the refrigerant / refrigerant oil return amount according to the capacity to the compressor.
  • the cross-sectional area becomes twice or more (about 2.04 times), and the refrigerant flowing in the refrigerant gas pipes 102a and 102b
  • the average flow velocity can be made substantially the same, and the refrigerant / refrigerant oil return amount corresponding to the capacity can be returned to the compressor.
  • the refrigerant gas pipe 102c having a large pipe diameter is provided separately from the refrigerant gas pipe 102b connected to the engine-driven compressor 112.
  • the refrigerant gas pipe 102b is removed to remove the refrigerant gas pipe 102b. It is good also as a structure only of 102c.
  • a conversion joint for changing the pipe diameter may be connected to the refrigerant gas pipe 102b so as to have the same pipe diameter as that of the refrigerant gas pipe 102c.
  • the four-way valves 116a and 116b are set so that the refrigerant flows through a solid line (see FIG. 1).
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the engine-driven compressor 112 and the power-driven compressor 113 flows into the oil separators 115a and 115b.
  • the high-purity gas refrigerant from which the refrigeration oil is separated by the oil separators 115a and 115b passes through the four-way valves 116a and 116b and enters the outdoor heat exchangers 130a and 130b.
  • the gas refrigerant exchanges heat with the outside air to dissipate heat, condenses, becomes a high-pressure liquid refrigerant, merges through a path that bypasses the outdoor unit decompression devices 117a and 117b, The liquid passes through the liquid pipe 200 and is supplied to an indoor unit (not shown).
  • the refrigerating machine oil separated by the oil separator 115b is returned to the suction pipe of the engine driven compressor 112 by opening the oil return pipe on / off valve 119b when the engine driven compressor 112 is driven. .
  • the oil return pipe on / off valve 119a is opened to return to the suction pipe of the power supply driven compressor 113.
  • the oil return pipe on / off valve 119b is closed, and when the power supply driven compressor 113 is not driven, the oil return pipe on / off valve 119a is closed.
  • the high-pressure liquid refrigerant that has entered the indoor unit (not shown) is decompressed by an indoor unit decompression device (not shown), enters a gas-liquid two-phase state, and flows into an indoor heat exchanger (not shown).
  • the refrigerant in the gas-liquid two-phase state evaporates after exchanging heat with the air in the space to be air-conditioned in an indoor heat exchanger (not shown), and then evaporates and flows out from an indoor unit (not shown). .
  • the gas refrigerant flowing out from the indoor unit passes through the gas pipe 210 and returns to the outdoor units 100a and 100b again.
  • the gas refrigerant that has flowed into the outdoor units 100a and 100b returns to the engine-driven compressor 112 and the power-driven compressor 113 through the four-way valves 116a and 116b and the accumulators 114a and 114b, respectively.
  • the operating method of the engine driven compressor 112 and the power supply driven compressor 113 during the cooling operation is, for example, as follows.
  • the engine-driven compressor 112 alone causes intermittent operation. Only the power source driven compressor 113 is operated.
  • the cooling capacity when the cooling load is larger than the minimum cooling load of the engine driven compressor 112 and both the engine driven compressor 112 and the power source driven compressor 113 are operated at the minimum operating frequency (when both compressors are operated). If it is smaller than (minimum cooling capacity), one of the engine-driven compressor 112 and the power-driven compressor 113, for example, the one with the lower operating cost or the lower energy consumption is selected for operation.
  • both the engine-driven compressor 112 and the power-driven compressor 113 are operated so that, for example, the operation cost or the energy consumption is minimized. To do.
  • the operating frequency and operating cost of each compressor or the energy consumption Use the relationship.
  • the ratio of the cooling load that the engine-driven compressor 112 has to the overall cooling load is the maximum cooling capacity when both the compressors 112 and 113 are operated at the maximum operating frequency (the maximum when both compressors are operated).
  • the ratio of the cooling capacity when only the engine-driven compressor 112 is operated at the maximum operating frequency with respect to the cooling capacity) is about ⁇ 15%.
  • the four-way valves 116a and 116b are set so as to cause the refrigerant to flow along dotted lines (see FIG. 1).
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the engine-driven compressor 112 and the power-driven compressor 113 flows into the oil separators 115a and 115b, respectively.
  • the high-purity gas refrigerant from which the refrigeration oil is separated by the oil separators 115a and 115b passes through the four-way valves 116a and 116b, merges after leaving the outdoor units 100a and 100b, and is supplied to an indoor unit (not shown).
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant is heat-exchanged with the air in the air-conditioned space in an indoor heat exchanger (not shown), dissipates heat, condenses, and becomes a high-pressure liquid refrigerant. And flows out from an indoor unit (not shown).
  • the indoor unit decompression device of the indoor unit to be stopped is closed to The refrigerant may not be supplied to the heat exchanger.
  • the high-pressure liquid refrigerant that has flowed into the outdoor units 100a and 100b is decompressed by the outdoor unit decompression devices 117a and 117b, becomes a gas-liquid two-phase state, and flows into the outdoor heat exchangers 130a and 130b.
  • the refrigerant in the gas-liquid two-phase state evaporates after exchanging heat with the outdoor air in the outdoor heat exchangers 130a and 130b, evaporates, passes through the pressure-reducing four-way valves 116a and 116b, and the accumulators 114a and 114b, and passes through the engine-driven compressor 112, And return to the power supply compressor 113, respectively.
  • the operation method of the engine-driven compressor 112 and the power-driven compressor 113 during the heating operation is as follows.
  • the heating load is smaller than the heating capacity when the engine-driven compressor 112 is operated at the minimum operating frequency (the minimum heating capacity of the engine-driven compressor 112), the engine-driven compressor 112 alone will cause intermittent operation. Only the power source driven compressor 113 is operated.
  • Heating capacity when the heating load is larger than the minimum heating load of the engine-driven compressor 112 and both the engine-driven compressor 112 and the power-driven compressor 113 are operated at the minimum operating frequency (during both compressor operations) If it is smaller than (minimum heating capacity), one of the engine driven compressor 112 and the power source driven compressor 113, for example, the one with lower operating cost or lower energy consumption is selected for operation.
  • the operating cost or the energy consumption of both the engine driven compressor 112 and the power source driven compressor 113 is minimized.
  • the operating frequency and operating cost of each of the compressors 112 and 113 are determined, or Use the relationship with energy consumption.
  • the ratio of the heating load that the engine-driven compressor 112 has to the overall heating load is the maximum heating capacity when both the compressors 112 and 113 are operated at the maximum operating frequency (the maximum when both compressors are operating).
  • the ratio of the heating capacity when only the engine-driven compressor 112 is operated at the maximum operating frequency with respect to the heating capacity) is about ⁇ 15%.
  • each compressor 112 is configured so that the operation cost or the energy consumption is minimized. , 113, the operation frequency of the engine driven compressor 112 is increased and the operation frequency of the power source driven compressor 113 is decreased.
  • the capacity and the refrigerant circulation amount are in a proportional relationship, and therefore, the refrigerant gas pipe 102c connected to the engine-driven compressor 112 is connected in a suitable balance of capacity.
  • the pipe diameter By setting the pipe diameter, the average flow velocity of the refrigerant flowing through the connection pipe connected to the engine-driven compressor 112 and the connection pipe connected to the power supply-driven compressor 113 becomes substantially the same. Since the return amount of refrigeration oil depends greatly on the flow rate of the refrigerant (the higher the flow rate of the refrigerant, the more oil is carried), the refrigerant flow rate of the refrigerant and the refrigeration oil is compressed according to the capacity by making the flow rate of the refrigerant the same.
  • the compressor can be returned to the compressor, and the operation reliability of the compressor can be improved.
  • connection pipe diameter connected to the engine drive compressor 112 and the connection pipe connected to the power drive compressor 113 are set so as to have a connection pipe diameter suitable for the balance between the capabilities of the engine drive compressor 112 and the power drive compressor 113.
  • FIG. 2 shows the refrigeration cycle configuration of the air conditioner in the present embodiment.
  • a refrigerant liquid pipe 102d is connected to the outdoor unit 100a containing the power supply compressor 113 in parallel with the refrigerant liquid pipe 102a connecting the indoor unit and the outdoor unit.
  • the outdoor unit 100b in which the engine-driven compressor 112 is built is only the refrigerant liquid pipe 102b that connects the indoor unit and the outdoor unit.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
  • a 20HP model using the R410A refrigerant as the outdoor unit 100b incorporating the engine-driven compressor 112 and a 10HP model using the R410A refrigerant as the outdoor unit 100a incorporating the power-driven compressor 113 are used.
  • Select. by setting the refrigerant gas pipe 102d connected to the power source driven compressor 113 to ⁇ 19.05 mm, the cross-sectional area becomes twice or more (about 2.04 times), and the average flow velocity of the refrigerant flowing in the refrigerant gas pipe is increased. It becomes possible to make almost the same, and the refrigerant / refrigerant oil return amount corresponding to the capacity can be returned to the compressor.
  • the refrigerant gas pipe 102d having a small pipe diameter is provided separately from the refrigerant gas pipe 102a connected to the power supply driven compressor 113 .
  • the refrigerant gas pipe 102a is removed and the refrigerant gas pipe is removed. Only 102d may be configured.
  • a conversion joint for changing the pipe diameter may be connected to the refrigerant gas pipe 102a so as to have the same pipe diameter as that of the refrigerant gas pipe 102d.
  • the capacity and the refrigerant circulation amount are proportional to each other, so that the refrigerant gas pipe 102d connected to the power supply driven compressor 113 is connected in a suitable capacity balance.
  • the pipe diameter By setting the pipe diameter, the average flow velocity of the refrigerant flowing through the connection pipe connected to the engine-driven compressor 112 and the connection pipe connected to the power supply compressor 113 is almost the same, as in the first embodiment, Since it is possible to return the refrigerant / refrigerator oil return amount according to the capacity to the compressor, it is possible to improve the operation reliability of the compressor.
  • the pipe diameter of the refrigerant gas pipe 102d connected to the power supply compressor is reduced, so the material cost is reduced, and the same effect as the first embodiment is realized with a lower cost. It becomes possible.
  • the present invention makes it possible to return the refrigerant / refrigerant oil return amount according to the capacity to the compressor. Reliability can be improved.

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Abstract

　電源駆動圧縮機と非電源駆動圧縮機とを組み合わせて使用する場合においても、能力に応じた冷媒・冷凍機油戻り量を圧縮機に戻すことを可能とする空気調和機を提供する。　エンジン駆動圧縮機（１１２）に連結される接続配管の断面積が、エンジン駆動圧縮機（１１２）の能力を電源駆動圧縮機（１１３）の能力で除した値と、電源駆動圧縮機（１１３）に連結される接続配管の断面積との積以上となっている。これによって、エンジン駆動圧縮機（１１２）に連結される接続配管と電源駆動圧縮機（１１３）に連結される接続配管で内部を流れる冷媒の平均流速をほぼ同じにすることで、能力に応じた冷媒・冷凍機油戻り量を圧縮機に戻すことが可能となり、圧縮機の運転信頼性を向上させることができる。

Description

空気調和機
　本発明は、空気調和機に係り、特に、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に関するものである。
　一般に、ビルや工場などの設計時には、予定される空調負荷に応じて電源容量が設定されるため、後から室外ユニットの台数を増設しようとしても、電源容量に余裕がない限り増設できないという問題があった。
　また、電力により駆動する電源駆動圧縮機では、電力需要のピーク時に電力使用量を抑えようとすると、いくつかの室外ユニットの運転を停止しなければならず、快適な空気調和を実現しながら電力使用量の平準化を十分に図ることができないという問題があった。
　これらの課題を解決するため、室外ユニットを増設する際には、電源からの電力とは別の非電源駆動圧縮機を内蔵する室外ユニットを増設して接続する、いわゆる電源駆動圧縮機と非電源駆動圧縮機とのハイブリッド室外ユニットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平５－３４０６２４号公報
　しかしながら、電源駆動圧縮機を内蔵する空気調和機と非電源駆動圧縮機を内蔵する空気調和機を組み合わせて使用した場合、例えば非電源駆動圧縮機の能力を２０ＨＰ、電源駆動圧縮機の能力を１０ＨＰの合計３０ＨＰのハイブリッド室外ユニットにしようとすると、非電源駆動圧縮機（２０ＨＰ）に連結されるガス管はφ２８．５８なのに対し、電源駆動圧縮機（１０ＨＰ）に連結されるガス管はφ２２．２２となる。非電源駆動圧縮機の能力が電源駆動圧縮機の２倍となっているが、ガス管の断面積は２倍となっていないため、非電源駆動圧縮機に連結された接続配管と電源駆動圧縮機に連結された接続配管の内部を流れる冷媒の平均流速に偏りが生じてしまい、能力に応じた冷媒・冷凍機油戻り量を圧縮機に戻すことができないという課題があった。
　本発明は、前記課題を解決するものであり、電源駆動圧縮機と非電源駆動圧縮機とを組み合わせて使用する場合においても、能力に応じた冷媒・冷凍機油戻り量を圧縮機に戻すことを可能とする空気調和機を提供することを目的とする。
　この明細書には、２０１４年２月１４日に出願された日本国特許出願・特願２０１４－０２６７５４の全ての内容が含まれる。
　前記課題を解決するために、第１の発明に係る空気調和機は、電力により駆動する電源駆動圧縮機と、電力以外の駆動源により駆動する非電源駆動圧縮機とを並列に接続した空気調和機において、非電源駆動圧縮機に連結される接続配管の断面積が、非電源駆動圧縮機の能力を電源駆動圧縮機の能力で除した値と、電源駆動圧縮機に連結される接続配管の断面積との積以上となっていることを特徴とする。
　これにより、能力と冷媒循環量は比例の関係となるため、適した接続配管径とすることで、非電源駆動圧縮機に連結された接続配管と電源駆動圧縮機に連結された接続配管の内部を流れる冷媒の平均流速がほぼ同じとなる。冷凍機油の戻り量は冷媒の流速に大きく依存（冷媒の流速の大きい方がオイルをたくさん運ぶ）するため、冷媒の流速を同じにすることで、能力に応じた冷媒・冷凍機油戻り量を圧縮機に戻すことが可能となり、圧縮機の運転信頼性を向上させることができる。
　第２の発明は、第１の発明の空気調和機において、前記非電源駆動圧縮機と前記電源駆動圧縮機がそれぞれ別の室外ユニットに内蔵されていることを特徴とする。これにより、例えば、既存の電源駆動圧縮機を内蔵した室外ユニットに非電源駆動圧縮機を内蔵した室外ユニットを増設するような場合においても容易に対応することが可能となる。よって、第１の発明の効果に加え、新規導入、既存設備への増設などの施工上の制約を受けずにハイブリッド空調機を導入することができる。
　第３の発明は、第１または第２の発明の空気調和機において、電源駆動圧縮機の冷凍機油と、非電源駆動圧縮機の冷凍機油とは同一であることを特徴とする。これにより、電源駆動圧縮機の冷凍機油と非電源駆動圧縮機の冷凍機油とを分ける必要が無い。よって、第１または第２の発明の効果に加え、非電源駆動圧縮機油分離器と電源駆動圧縮機油分離器とを共通化することができ、製造コストを低減することができる。
　第４の発明は、第１～第３のいずれか１つの発明の空気調和機において、非電源駆動圧縮機の排除容積は、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。一般的に、低負荷時において、電源駆動圧縮機の運転効率は非電源駆動圧縮機よりも高い。非電源駆動圧縮機の排除容積を、電源駆動圧縮機の排除容積よりも大きくすることで、例えば、非電源駆動圧縮機のみでは断続的にしか空調運転できないような低負荷時には、効率の良い電源駆動圧縮機のみを稼働し、中～高負荷時は両者を最も効率の良い負荷分担配分で稼働する。よって、本発明では、第１～第３の発明の効果に加え、室外ユニット全体としての運転効率を上げることができる。
　本発明の空気調和機では、非電源駆動圧縮機と電源駆動圧縮機とを組み合わせて使用する場合においても、接続配管での圧力損失の均等化を図ることができ、冷媒・冷凍機油の戻り量を均一にすることができる。
図１は、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構成図である。 図２は、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構成図である。
　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、電源駆動圧縮機を内蔵した室外ユニット１台と非電源駆動圧縮機を内蔵した室外ユニット１台を並列に接続し、図示しない室内ユニットが接続された、いわゆるハイブリッド構成となっている。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、室内ユニットも２台以上、並列に接続可能である。
　１００ａ、１００ｂはそれぞれ室外ユニットであり、図示しない室内ユニットと冷媒が流通する液管２００、ガス管２１０で連結されている。室外ユニット１００ａにおいて、１１３はモータを内蔵し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。室外ユニット１００ｂ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により駆動力を得て冷媒を圧縮するエンジン駆動圧縮機（非電源駆動圧縮機）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。
　１１４ａ、１１４ｂはそれぞれ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、電源駆動圧縮機１１３の吸入配管に接続した配管により圧縮機１１２，１１３にガス冷媒を供給し、調整弁１１８ａ、１１８ｂを介してそれぞれの吸入配管に接続した油戻し管によりアキュムレータ１１４ａ、１１４ｂ内に溜まった冷凍機油を圧縮機１１２，１１３に戻す。
　１１５ａ、１１５ｂはそれぞれ油分離器であり、エンジン駆動圧縮機１１２の吐出配管、電源駆動圧縮機１１３の吐出配管に設置されており、両圧縮機１１２，１１３の吐出ガスに含まれる冷凍機油をそれぞれ分離する。油分離器１１５ａ、１１５ｂで分離された冷凍機油は、エンジン駆動圧縮機１１２の吸入配管に油戻し管開閉弁１１９ｂを有した油戻し管により戻されるとともに、電源駆動圧縮機１１３の吸入配管に油戻し管開閉弁１１９ａを有した油戻し管により戻される。また、油戻し管の連通は、それぞれ、油戻し管開閉弁１１９ａ、１１９ｂの開閉により制御される。
　１１６ａ、１１６ｂは冷房と暖房で冷凍サイクルを切り替える四方弁、１１７ａ、１１７ｂは冷媒を膨張させる室外ユニット減圧装置である。また、エンジン駆動圧縮機１１２を内蔵する室外ユニット１００ｂには、暖房時にエンジン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図示しないエンジン排熱熱交換器が室外熱交換器１３０ｂと並列に接続されている。
　１２０ａ、１２０ｂは、室外熱交換器１３０ａ、１３０ｂに室外ユニット１００ａ、１００ｂ周囲の空気を供給する室外送風ファンである。
　次に、室外ユニット１００ａ、１００ｂのより詳細な構成について説明する。
　本実施の形態においては、エンジン駆動圧縮機１１２に連結される接続配管の断面積は、エンジン駆動圧縮機１１２の能力を電源駆動圧縮機１１３の能力で除した値と、電源駆動圧縮機１１３に連結される接続配管の断面積との積以上となっている。
　具体的には、エンジン駆動圧縮機１１２を内蔵した室外ユニット１００ｂとして、Ｒ４１０Ａ冷媒を用いた２０ＨＰの機種を選定した場合、室内ユニットと室外ユニット１００ｂとを連結する冷媒液管１０１ｂはφ１５．８８ｍｍ、冷媒ガス管１０２ｂはφ２８．５８ｍｍとなる。この時、並列に接続される電源駆動圧縮機１１３を内蔵した室外ユニット１００ａとしてＲ４１０Ａ冷媒を用いた１０ＨＰの機種を選定すると、冷媒液管１０１ａはφ９．５２ｍｍ、冷媒ガス管１０２ａはφ２２．２２ｍｍとなる。各接続配管の断面積を比較すると、エンジン駆動圧縮機１１２に接続される冷媒液管１０１ｂは、電源駆動圧縮機１１３に接続される冷媒液管１０１ａの約２．７８倍、エンジン駆動圧縮機１１２に接続される冷媒ガス管１０２ｂは、電源駆動圧縮機１１３に接続される冷媒ガス管１０２ａの約１．６５倍となる。
　エンジン駆動圧縮機１１２を内蔵した室外ユニット１００ｂの能力は電源駆動圧縮機１１３を内蔵した室外ユニット１００ａの能力の２倍となっているが、冷媒ガス管１０２ａの断面積は２倍以下（約１．６５倍）であるため、冷媒ガス管１０２ａ，１０２ｂ内を流れる冷媒の平均流速は、エンジン駆動圧縮機１１２に接続される冷媒ガス管１０２ｂの方が電源駆動圧縮機１１３に接続される冷媒ガス管１０２ａよりも大きくなってしまい、能力に応じた冷媒・冷凍機油戻り量を圧縮機に戻すことができなくなってしまう。しかしながら、エンジン駆動圧縮機１１２に接続される冷媒ガス管１０２ｃをφ３１．７５ｍｍとすることで、断面積は２倍以上（約２．０４倍）となり、冷媒ガス管１０２ａ，１０２ｂ内を流れる冷媒の平均流速をほぼ同じにすることが可能となり、能力に応じた冷媒・冷凍機油戻り量を圧縮機に戻すことができる。
　なお、実施の形態として、エンジン駆動圧縮機１１２に接続される冷媒ガス管１０２ｂとは別に配管径の大きな冷媒ガス管１０２ｃを設けた例を示したが、冷媒ガス管１０２ｂを取り外して冷媒ガス管１０２ｃのみの構成としてもよい。また、冷媒ガス管１０２ｂに配管径を変更する変換継ぎ手を接続し、冷媒ガス管１０２ｃと同じ配管径となるようにしてもよい。
　次に、室外ユニット１００ａ、１００ｂの動作を説明する。
　冷房運転時、四方弁１１６ａ、１１６ｂ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、電源駆動圧縮機１１３とでそれぞれ圧縮された高温高圧の冷媒は、油分離器１１５ａ、１１５ｂに流入する。油分離器１１５ａ、１１５ｂ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１１６ａ、１１６ｂを通り、室外熱交換器１３０ａ、１３０ｂに入る。ガス冷媒は、室外熱交換器１３０ａ、１３０ｂにて、外気と熱交換して放熱したのち凝縮し、高圧の液冷媒となり、室外ユニット減圧装置１１７ａ、１１７ｂをバイパスする経路を通ってから合流し、液管２００内を通って、図示しない室内ユニットに供給される。
　なお、油分離器１１５ｂで分離された冷凍機油は、エンジン駆動圧縮機１１２が駆動している場合は油戻し管開閉弁１１９ｂを開とすることで、エンジン駆動圧縮機１１２の吸入配管に戻される。同様に、電源駆動圧縮機１１３が駆動している場合は油戻し管開閉弁１１９ａを開とすることで、電源駆動圧縮機１１３の吸入配管に戻される。エンジン駆動圧縮機１１２が駆動していない場合は油戻し管開閉弁１１９ｂは閉、電源駆動圧縮機１１３が駆動していない場合は油戻し管開閉弁１１９ａは閉となる。
　図示しない室内ユニットに入った高圧の液冷媒は、図示しない室内ユニット減圧装置にて減圧され、気液二相状態となって、図示しない室内熱交換器に流入する。気液二相状態の冷媒は、図示しない室内熱交換器にて、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、ガス冷媒となって図示しない室内ユニットから流出する。
　なお、室内ユニットが複数台設置され、運転する室内ユニットと停止する室内ユニットが混在する場合は、停止する室内ユニットの室内ユニット減圧装置を閉じることで、室内ユニットの室内熱交換器に冷媒の供給を行わないようにしてもよい。
　図示しない室内ユニットから流出したガス冷媒は、ガス管２１０内を通って、再度室外ユニット１００ａ、１００ｂに戻る。室外ユニット１００ａ、１００ｂに流入したガス冷媒は、四方弁１１６ａ、１１６ｂ、アキュムレータ１１４ａ、１１４ｂを通って、エンジン駆動圧縮機１１２、電源駆動圧縮機１１３にそれぞれ戻る。
　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、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、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１１２，１１３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、暖房運転時では、四方弁１１６ａ、１１６ｂ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、電源駆動圧縮機１１３で圧縮された高温高圧の冷媒は、それぞれ油分離器１１５ａ、１１５ｂに流入する。油分離器１１５ａ、１１５ｂ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１１６ａ、１１６ｂを通り、室外ユニット１００ａ、１００ｂを出てから合流し、図示しない室内ユニットに供給される。
　図示しない室内ユニットに入った高温高圧のガス冷媒は、図示しない室内熱交換器に流入する。高温高圧のガス冷媒は、図示しない室内熱交換器にて、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、図示しない室内ユニット減圧装置通り、図示しない室内ユニットから流出する。
　なお、冷房運転時と同様に、室内ユニットが複数台設置され、運転する室内ユニットと停止する室内ユニットが混在する場合は、停止する室内ユニットの室内ユニット減圧装置を閉じることで、室内ユニットの室内熱交換器に冷媒の供給を行わないようにしてもよい。
　図示しない室内ユニットから流出した高圧の液冷媒は、液管２００内を通って、分岐した後、再度室外ユニット１００ａ、１００ｂにそれぞれ戻る。室外ユニット１００ａ、１００ｂに流入した高圧の液冷媒は、室外ユニット減圧装置１１７ａ、１１７ｂにて減圧され、気液二相状態となって、室外熱交換器１３０ａ、１３０ｂに流入する。気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器１３０ａ、１３０ｂで外気と熱交換して吸熱したのち蒸発し、減圧四方弁１１６ａ、１１６ｂ、アキュムレータ１１４ａ、１１４ｂ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にそれぞれ戻る。
　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１１２，１１３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１１２，１１３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１１２，１１３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１３０ａ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１１２，１１３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行う。
　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、図示しないエンジン排熱熱交換器に供給される冷却水熱量も増加する。すなわち、図示しないエンジン排熱熱交換器にて、より多くの冷媒を蒸発させることができ、室外熱交換器１３０ｂ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、能力と冷媒循環量は比例の関係となるため、エンジン駆動圧縮機１１２に接続される冷媒ガス管１０２ｃを能力のバランスに適した接続配管径とすることで、エンジン駆動圧縮機１１２に連結された接続配管と電源駆動圧縮機１１３に連結された接続配管の内部を流れる冷媒の平均流速がほぼ同じとなる。冷凍機油の戻り量は冷媒の流速に大きく依存（冷媒の流速の大きい方がオイルをたくさん運ぶ）するため、冷媒の流速を同じにすることで、能力に応じた冷媒・冷凍機油戻り量を圧縮機に戻すことが可能となり、圧縮機の運転信頼性を向上させることができる。
　また、エンジン駆動圧縮機１１２と電源駆動圧縮機１１３の能力バランスに適した接続配管径とすることで、エンジン駆動圧縮機１１２に連結された接続配管と電源駆動圧縮機１１３に連結された接続配管の圧力損失を均等化することで、それぞれの圧縮機の圧縮仕事量の偏りを低減することが可能となり、ハイブリッド空調機システム全体での運転効率の低下を防止することができる。
（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構成を図２に示す。
　電源駆動圧縮機１１３を内蔵する室外ユニット１００ａには、室内ユニットと室外ユニットを連結する冷媒液管１０２ａと並列に冷媒液管１０２ｄが連結されている。
　また、エンジン駆動圧縮機１１２を内蔵する室外ユニット１００ｂには、室内ユニットと室外ユニットを連結する冷媒液管１０２ｂのみとなっている。その他の構成は、実施の形態１と同じなので、それらの説明は省略する。
　次に、室外ユニット１００ａ、１００ｂのより詳細な構成について説明する。
　実施の形態１と同様に、エンジン駆動圧縮機１１２を内蔵した室外ユニット１００ｂとしてＲ４１０Ａ冷媒を用いた２０ＨＰの機種、電源駆動圧縮機１１３を内蔵した室外ユニット１００ａとしてＲ４１０Ａ冷媒を用いた１０ＨＰの機種を選定する。この時、電源駆動圧縮機１１３に接続される冷媒ガス管１０２ｄをφ１９．０５ｍｍとすることで、断面積は２倍以上（約２．０４倍）となり、冷媒ガス管内を流れる冷媒の平均流速をほぼ同じにすることが可能となり、能力に応じた冷媒・冷凍機油戻り量を圧縮機に戻すことができる。
　なお、実施の形態として、電源駆動圧縮機１１３に接続される冷媒ガス管１０２ａとは別に配管径の小さな冷媒ガス管１０２ｄを設けた例を示したが、冷媒ガス管１０２ａを取り外して冷媒ガス管１０２ｄのみの構成としてもよい。また、冷媒ガス管１０２ａに配管径を変更する変換継ぎ手を接続し、冷媒ガス管１０２ｄと同じ配管径となるようにしてもよい。
　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、能力と冷媒循環量は比例の関係となるため、電源駆動圧縮機１１３に接続される冷媒ガス管１０２ｄを能力のバランスに適した接続配管径とすることで、エンジン駆動圧縮機１１２に連結された接続配管と電源駆動圧縮機１１３に連結された接続配管の内部を流れる冷媒の平均流速がほぼ同じとなり、実施の形態１と同様、能力に応じた冷媒・冷凍機油戻り量を圧縮機に戻すことが可能となるため、圧縮機の運転信頼性を向上させることができる。
　また、実施の形態１に比べ、電源駆動圧縮機に接続される冷媒ガス管１０２ｄの配管径が小さくなるため材料費は少なくなり、実施の形態１と同様の効果をより少ないコストアップで実現することが可能となる。
　本発明は、非電源駆動圧縮機と電源駆動圧縮機を組み合わせて使用する、いわゆるハイブリッド空調機において、能力に応じた冷媒・冷凍機油戻り量を圧縮機に戻すことが可能となり、圧縮機の運転信頼性を向上させることができる。
　１００　空気調和機の室外ユニット
　１０１　冷媒ガス管
　１０２　冷媒液管
　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　油分離器
　１１６　四方弁
　１１７　室外ユニット減圧装置
　１１８　調整弁
　１１９　油戻し管開閉弁
　１２０　室外送風ファン
　１３０　室外熱交換器
　２００　液管
　２１０　ガス管

Claims (4)

  1. 　電力により駆動する電源駆動圧縮機と、電力以外の駆動源により駆動する非電源駆動圧縮機とを並列に接続した空気調和機において、
    　前記非電源駆動圧縮機に連結される接続配管の断面積が、前記非電源駆動圧縮機の能力を前記電源駆動圧縮機の能力で除した値と、前記電源駆動圧縮機に連結される接続配管の断面積との積以上となっていることを特徴とする空気調和機。
  2. 　前記非電源駆動圧縮機と前記電源駆動圧縮機がそれぞれ別の室外ユニットに内蔵されていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
  3. 　前記電源駆動圧縮機の冷凍機油と、前記非電源駆動圧縮機の冷凍機油とは同一であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和機。
  4. 　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から請求項３のいずれか一項に記載の空気調和機。
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