WO2018079517A1 - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

低外気温時でも暖房を停止することなく高効率運転可能な空気調和装置を提供する。　着霜時に、エンジン１０１ａにより駆動する第１圧縮機１０１の吐出冷媒を室内熱交換器２００へ、モーター１０１ｂにより駆動する第２圧縮機１０２の吐出冷媒を室外熱交換器１０５へ分配可能な切替回路１１０と、中温中圧冷媒が通過する中圧冷媒回路に一端を接続され低圧冷媒が通過する低圧冷媒回路に他端を接続された中間バイパス管上において、室外熱交換器１０５及び室内熱交換器２００において凝縮した冷媒を加熱する排熱熱交換器１０８ａを設ける。

Description

空気調和装置

　本発明は空気調和装置に関するものである。

　従来技術として、室内ユニットと室外ユニットからなる空気調和装置において、圧縮機の動力源として用いるエンジンの排熱を有効利用できる空気調和装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この空気調和装置によれば、暖房運転時に室外熱交換器が着霜しそうな場合もしくは着霜した場合には、室外熱交換器を用いて空気から吸熱する代わりに排熱熱交換器を用いてエンジンの冷却水から吸熱することにより暖房を継続している。

特開２００３－５６９３２号公報

　しかしながら、特許文献１の技術では、着霜時には室外空気から吸熱できないという課題を有していた。
　本発明は、前記の従来課題を解決するもので、着霜時に空気から吸熱できる空気調和装置を提供することを目的とする。

　この明細書には、２０１６年１０月３１日に出願された日本国特許出願・特願２０１６－２１２７２５の全ての内容が含まれる。
　前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和装置は、エンジンにより駆動する第１圧縮機と、前記第１圧縮機と並列に接続された第２圧縮機と、前記第１圧縮機および前記第２圧縮機から吐出された冷媒の流路を切替える切替回路と、室内熱交換器と室外熱交換器との間に設けられ、中圧冷媒が通過する中圧冷媒回路と、前記第１圧縮機および前記第２圧縮機の吸入側に設けられ、低圧冷媒が通過する低圧冷媒回路と、前記中圧冷媒回路と前記低圧冷媒回路とを接続する中間バイパス管と、前記中間バイパス管に設けられ、前記エンジンの排熱を冷媒に移動させる排熱熱交換器と、を備え、前記切替回路は、少なくとも、前記室内熱交換器と前記室外熱交換器とのいずれか一方へ前記第１圧縮機から吐出された冷媒を流すとともに、いずれか他方へ前記第２圧縮機から吐出された冷媒を流す流路に切替える。
　これによって、室外熱交換器に着霜した際には、第１圧縮機または第２圧縮機からの吐出冷媒の一部は室内熱交換器に流し、一部は室外熱交換器に流し、室内熱交換器を通過した冷媒および室外熱交換器を通過した冷媒を合流させ、中間バイパス管を介して第１圧縮機および第２圧縮機に戻すことができる。
　そのため、室内熱交換器に流れる冷媒により暖房運転を継続しつつ、室外熱交換器に流れる冷媒により除霜運転を行うことができ、着霜時にも空気から吸熱できる空気調和装置を提供することができる。

　本発明の空気調和装置によれば、着霜した場合でも暖房運転中に室外空気から吸熱できるようになる。

図１は、本発明の実施の形態１における空気調和装置の構成。 図２は、本発明の実施の形態１における冷房運転時の冷媒流路。 図３は、本発明の実施の形態１における暖房運転時の冷媒流路。 図４は、本発明の実施の形態１における暖房・除霜並行運転時の冷媒流路。 図５は、エンジン圧縮機及びモーター圧縮機の圧縮機効率曲線。 図６は、本発明の実施の形態２における空気調和装置の構成。 図７は、本発明の実施の形態３における空気調和装置の構成。

　第１の発明は、エンジンにより駆動する第１圧縮機と、前記第１圧縮機と並列に接続された第２圧縮機と、前記第１圧縮機および前記第２圧縮機から吐出された冷媒の流路を切替える切替回路と、室内熱交換器と室外熱交換器との間に設けられ、中圧冷媒が通過する中圧冷媒回路と、前記第１圧縮機および前記第２圧縮機の吸入側に設けられ、低圧冷媒が通過する低圧冷媒回路と、前記中圧冷媒回路と前記低圧冷媒回路とを接続する中間バイパス管と、前記中間バイパス管に設けられ、前記エンジンの排熱を冷媒に移動させる排熱熱交換器と、を備え、前記切替回路は、少なくとも、前記室内熱交換器と前記室外熱交換器とのいずれか一方へ前記第１圧縮機から吐出された冷媒を流すとともに、いずれか他方へ前記第２圧縮機から吐出された冷媒を流す流路に切替えることを特徴とする空気調和装置である。
　この発明によれば、室外熱交換器に着霜した際には、第１圧縮機または第２圧縮機からの吐出冷媒の一部は室内熱交換器に流し、一部は室外熱交換器に流し、室内熱交換器を通過した冷媒および室外熱交換器を通過した冷媒を合流させ、中間バイパス管を介して第１圧縮機および第２圧縮機に戻すことができる。
　そのため、暖房運転時に室外熱交換器に着霜した際に、室内熱交換器に流れる冷媒により暖房運転を継続しつつ、室外熱交換器に流れる冷媒により除霜が行われるため、着霜着霜した場合でも室外空気から吸熱できるようになる。

　第２の発明は、前記切替回路は、暖房・除霜並行運転時に、前記第１圧縮機からの吐出冷媒と前記第２圧縮機からの吐出冷媒とを合流させることなく、前記室内熱交換器と前記室外熱交換器とのいずれか一方へ前記第１圧縮機から吐出された冷媒を流すとともに、いずれか他方へ前記第２圧縮機から吐出された冷媒を流す流路に切替えることを特徴とする空気調和装置である。
　この発明によれば、第１圧縮機からの吐出冷媒と第２圧縮機からの吐出冷媒との圧力が揃うことがないため、低負荷の圧縮機の負荷を上昇させることなく、室内熱交換器に流れる冷媒により暖房運転を継続しつつ、室外熱交換器に流れる冷媒により除霜を行うことができる。

　第３の発明は、前記切替回路は、前記第１圧縮機および前記第２圧縮機のうち能力の高い圧縮機からの吐出冷媒を前記室内熱交換器へ供給し、前記第１圧縮機および前記第２圧縮機のうち能力の低い圧縮機からの吐出冷媒を前記室外熱交換器へ供給する、ことを特徴とする空気調和装置である。
　この発明によれば、第１圧縮機および前記第２圧縮機のうち能力の高い圧縮機により暖房運転をまかなうことができ、室内の空調温度を保つことが容易となる。

　第４の発明は、前記切替回路は、前記第１圧縮機から吐出された冷媒を前記室内熱交換器と前記室外熱交換器とのいずれか一方へ流す流路に切替える第１切替手段と、前記第２圧縮機から吐出された冷媒を前記室内熱交換器と前記室外熱交換器とのいずれか他方へ流す流路に切替える第２切替手段と、前記室内熱交換器または前記室外熱交換器において蒸発した冷媒の流路を基準として、前記第１切替手段または前記第２切替手段の下流に設けられる開閉手段と、を備え、前記低圧冷媒回路は、前記開閉手段より下流の回路であることを特徴とする空気調和装置である。
　この発明によれば、第１圧縮機から吐出された冷媒を、第１切替手段により室内熱交換器と室外熱交換器とのいずれか一方へ流すことができ、第２圧縮機から吐出された冷媒を室内熱交換器と室外熱交換器とのいずれか他方へ流すことができ、室内熱交換器を通過した冷媒および室外熱交換器を通過した冷媒を合流させ、中間バイパス管を介して第１圧縮機および第２圧縮機に戻すことができる。
　そのため、室内熱交換器に流れる冷媒により暖房運転を継続しつつ、室外熱交換器に流れる冷媒により除霜運転を行うことができ、着霜時にも空気から吸熱できる空気調和装置を提供することができる。

　第５の発明は、前記切替回路は、前記第２切替手段と前記室内熱交換器との間であり、暖房運転時に前記第２圧縮機の吐出冷媒のみが流れる回路上に設けられる第２開閉手段と、前記第１切替手段と前記室外熱交換器との間であり、冷房運転時に前記第１圧縮機の吐出冷媒のみが流れる回路上に設けられる第３開閉手段と、をさらに備えることを特徴とする空気調和装置である。
　この発明によれば、第１圧縮機から吐出された冷媒を、第１切替手段により室内熱交換器または前記室外熱交換器へ流すことができ、第２圧縮機から吐出された冷媒を第１圧縮機から吐出された冷媒が流れる熱交換器とは別の熱交換器に流すことができ、室内熱交換器を通過した冷媒および室外熱交換器を通過した冷媒を合流させ、中間バイパス管を介して第１圧縮機および第２圧縮機に戻すことができる。
　そのため、室内熱交換器に流れる冷媒により暖房運転を継続しつつ、室外熱交換器に流れる冷媒により除霜運転を行うことができ、着霜時にも空気から吸熱できる空気調和装置を提供することができる。

　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、本実施の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）
　図１は、本発明の実施の形態１における空気調和装置の構成を示すものである。
　実施の形態１における空気調和装置は、室外ユニット１１１と、室内ユニット２０２と、を備えている。
　室外ユニット１１１は、ガスを駆動源とするエンジン１００ａと、エンジン１００ａにより駆動力を得て冷媒を圧縮する第１圧縮機１０１と、モーター１００ｂを駆動源とする第２圧縮機１０２と、を備える。
　第１圧縮機１０１は、第２圧縮機１０２よりも能力の高いものが選定されている。
　なお、第２圧縮機１０２は、ガスエンジンにより駆動力を得て冷媒を圧縮する圧縮機としてもよい。

　第１圧縮機１０１の吐出口には、第１吐出配管１２１が接続されている。第２圧縮機１０２の吐出口には、第２吐出配管１２２が接続されている。
　第１吐出配管１２１は、第１オイルセパレーター１０３ａを介して、四方弁（第１切替手段）１１０ｂの箇所において第１冷媒配管１２３に接続される。第１冷媒配管１２３は、室内熱交換器２００の一端に接続されている。第１オイルセパレーター１０３ａにおいて分離されたオイルは、第１圧縮機１０１の吸入口に接続される第１吸入管１３４に、図示しないオイル戻し配管を通って戻される。第１オイルセパレーター１０３ａの下流に設けられる四方弁１１０ｂは、後述する三方弁（第２切替手段）１１０ａとともに、冷房と暖房で冷凍サイクルを切替えるためのものである。なお、図１において、実線に冷媒を流す場合は暖房運転、点線に冷媒を流す場合は冷房運転となる。

　室内熱交換器２００の他端には、第２冷媒配管１２４が接続される。第２冷媒配管１２４は、室内膨張弁２０１、室外膨張弁１０７を介して、室外熱交換器１０５の一端に接続されている。室外熱交換器１０５の風下側には、ラジエータ１０６が備えられており、図示しない室外ファンによりエンジン冷却水の放熱が行われる。

　ここで、中圧冷媒回路とは、中温中圧冷媒が通過する回路をいう。本実施の形態１においては、第２冷媒配管１２４のうち、室内膨張弁２０１と室外膨張弁１０７との間の配管が中圧冷媒回路となる。

　室外熱交換器１０５の他端には、第３冷媒配管１２５が接続される。第３冷媒配管１２５は、四方弁１１０ｂを介して第４冷媒配管１２６に接続される。第４冷媒配管１２６は、開閉弁（開閉手段）１１０ｃを介して、第１圧縮機１０１の吸入口に接続される第１吸入管１３４と接続されている。また、第４冷媒配管１２６は、開閉弁１１０ｃを介して、第２圧縮機１０２の吸入口に接続される第２吸入管１３５と接続されている。
　第１吸入管１３４は、第１アキュムレーター１０４ａを介して、第１圧縮機１０１の吸入口に接続される。
　第２吸入管１３５は、第２アキュムレーター１０４ｂを介して、第２圧縮機１０２の吸入口に接続される。

　第２吐出配管１２２は、第２オイルセパレーター１０３ｂ、三方弁（第２切替手段）１１０ａを介して、第１冷媒配管１２３に接続される。また、第２吐出配管１２２は、三方弁１１０ａを介して、第３冷媒配管１２５に接続される。三方弁１１０ａは、四方弁１１０ｂとともに、冷房と暖房で冷凍サイクルを切替えるためのものである。

　第１圧縮機１０１から吐出された冷媒を室内熱交換器２００または室外熱交換器１０５へ流すように冷媒の流れを切替える四方弁（第１切替手段）１１０ｂと、第２圧縮機１０２から吐出された冷媒を室内熱交換器２００または室外熱交換器１０５へ流すように冷媒の流れを切替える冷媒の流路を切替える三方弁（第２切替手段）１１０ａと、室内熱交換器２００または室外熱交換器１０５において蒸発した冷媒の流路を基準として、四方弁１１０ｂまたは三方弁１１０ａの下流に設けられる開閉弁（開閉手段）１１０ｃと、は切替回路１１０を構成している。

　切替回路１１０を備える本実施の形態１においては、開閉弁１１０ｃより下流の回路が低圧冷媒回路となる。すなわち、暖房運転時の冷媒の流れを基準とした場合において第４冷媒配管１２６のうち開閉弁１１０ｃよりも下流の配管、第１吸入管１３４、および第２吸入管１３５は、低圧冷媒回路となる。

　第２冷媒配管（中圧冷媒回路）１２４と第４冷媒配管（低圧冷媒回路）１２６とは、中間バイパス管１２７により接続されている。
　中間バイパス管１２７は、暖房時の中圧側である第２冷媒配管１２４の側から、排熱膨張弁１０９ａ、排熱熱交換器１０８ａを介して第２冷媒配管１２４と第４冷媒配管１２６とを接続する。
　この中間バイパス管１２７は、中圧冷媒回路と低圧冷媒回路とを接続するものであればよい。

　以上のように構成された空気調和装置について、以下、その動作、作用を説明する。
　図２は本発明の実施の形態１における冷房運転時の冷媒流路を示すものである。冷房運転時は、冷媒が実線に示すように流れるように四方弁１１０ｂおよび三方弁１１０ａを切替え、開閉弁１１０ｃを開とする。
　これにより、第１圧縮機１０１及び第２圧縮機１０２により圧縮された高圧冷媒が存在する高圧側の回路は室外熱交換器１０５側に接続され、一方低圧冷媒が存在する低圧側の回路は室内熱交換器２００側に接続される。

　エンジン１００ａの動力により第１圧縮機１０１により圧縮され第１オイルセパレーター１０３ａを通過した高温高圧のガス冷媒と、第２圧縮機１０２により圧縮され第２オイルセパレーター１０３ｂを通過した高温高圧のガス冷媒とは、四方弁１１０ｂおよび三方弁１１０ａよりも上流において合流しない。そして、第１圧縮機１０１から吐出された高温高圧冷媒は四方弁１１０ｂにより室外熱交換器１０５側へ流され、第２圧縮機１０２から吐出された高温高圧冷媒は三方弁１１０ａにより室外熱交換器１０５側に流され、四方弁１１０ｂおよび三方弁１１０ａよりも下流の第３冷媒配管１２５において合流し、室外熱交換器１０５へ流入する。室外熱交換器１０５において空気と交換をすることにより凝縮して中温中圧になった冷媒は、室内熱交換器２００へ流入し、室内熱交換器２００において室内空気と熱交換をして蒸発し低温低圧状態になる。その後、室内熱交換器２００を通過した冷媒は、四方弁１１０ｂにおいて実線に示すように流れ、開閉弁１１０ｃを通過し、第１アキュムレーター１０４ａ及び第２アキュムレーター１０４ｂを介して第１圧縮機１０１および第２圧縮機１０２により再び圧縮される。

　また、図５は第１圧縮機１０１及び第２圧縮機１０２の圧縮効率曲線を示すものである。
　エンジン効率は中負荷以降で高くなり、一方、モーター効率は低負荷から中負荷の領域で効率が高いという特性を持つ。そのため、図５において低負荷領域ではモーター１００ｂにより駆動する第２圧縮機１０２の効率が高くなり、中負荷以降ではエンジン１００ａで駆動する第１圧縮機１０１の効率が高くなる。負荷が小さい場合には、負荷が小さい運転での効率が高い第２圧縮機１０２のみを駆動させ、中負荷以上の場合には第１圧縮機１０１主体により空調を賄う、というように負荷に応じて駆動させる圧縮機を選択することにより効率の良い運転が可能になる。

　図３は本発明の実施の形態１における暖房運転時の冷媒流路を示すものである。暖房運転時は、冷媒が実線に示すように流れるように四方弁１１０ｂおよび三方弁１１０ａを切替え、開閉弁１１０ｃを開とする。
　これにより、第１圧縮機１０１及び第２圧縮機１０２により圧縮された高圧冷媒が存在する高圧側の回路は室内熱交換器２００側に接続され、一方、低圧冷媒が存在する低圧側の回路は室外熱交換器１０５側に接続される。

　エンジン１００ａの動力により第１圧縮機１０１により圧縮され第１オイルセパレーター１０３ａを通過した高温高圧のガス冷媒と、モーター１００ｂの動力により第２圧縮機１０２により圧縮され第２オイルセパレーター１０３ｂを通過した高温高圧のガス冷媒とは、四方弁１１０ｂおよび三方弁１１０ａよりも上流において合流しない。そして、第１圧縮機１０１から吐出された高温高圧冷媒は四方弁１１０ｂにより室内熱交換器２００側へ流され、第２圧縮機１０２から吐出された高温高圧冷媒は三方弁１１０ａにより室内熱交換器２００側へ流され、四方弁１１０ｂおよび三方弁１１０ａよりも下流の第１冷媒配管１２３において合流し、室内ユニット２０２へ流入する。室内ユニット２０２内の室内熱交換器２００において室内空気と交換をすることにより凝縮して中温中圧になった冷媒は、室外ユニット１１１へ流入し、室外熱交換器１０５において室外空気と熱交換をして蒸発し低温低圧状態になる。その後、室外熱交換器１０５を通過した冷媒は、四方弁１１０ｂにおいて実線に示すように流れ、開閉弁１１０ｃを通過し、第１アキュムレーター１０４ａ及び第２アキュムレーター１０４ｂを介して第１圧縮機１０１および第２圧縮機１０２により再び圧縮される。

　なお、外気温度が低い場合には、室内ユニット２０２から流入してきた中温中圧冷媒は室外熱交換器１０５のみならず、第１排熱熱交換器１０８において吸熱して蒸発させることも可能である。また、冷房運転時と同様に、負荷に応じて駆動させる圧縮機を選択することにより効率の良い運転が可能になる。

　図４は本発明の実施の形態１における暖房・除霜並行運転時の冷媒流路を示すものである。暖房・除霜並行運転時は、冷媒が実線に示すように流れるように四方弁１１０ｂおよび三方弁１１０ａを切替え、開閉弁１１０ｃを閉とする。
　これにより、第１圧縮機１０１により圧縮された高圧冷媒が存在する高圧側の回路は室内熱交換器２００側に接続され、一方、第２圧縮機１０２により圧縮された高圧冷媒が存在する高圧側の回路は室外熱交換器１０５側に接続される。

　暖房運転時に着霜を検知した場合もしくは着霜しそうな場合は、エンジン１００ａの動力により第１圧縮機１０１により圧縮され第１オイルセパレーター１０３ａを通過した高温高圧のガス冷媒は四方弁１１０ｂを介して室内ユニット２０２へ流入する。そして、室内ユニット２０２に流入した冷媒は、室内熱交換器２００において凝縮して中温中圧冷媒となり、室外ユニット１１１に戻る。一方、モーター１００ｂの動力により第２圧縮機１０２により圧縮され第２オイルセパレーター１０３ｂを通過した高温高圧のガス冷媒は三方弁１１０ａを介して第１圧縮機１０１により圧縮された冷媒と合流することなく室外熱交換器１０５へ流入する。そして、室外熱交換器１０５に流入した冷媒は、室外空気もしくは室外熱交換器１０５に生成した霜と熱交換をして凝縮し、中温中圧冷媒となる。そして、室外熱交換器１０５において中温中圧となった冷媒は、室内熱交換器２００において凝縮した中温中圧冷媒と中間バイパス管１２７において合流する。合流した冷媒は排熱熱交換器１０８ａにおいてエンジン１００ａの排熱により蒸発して低圧のガス冷媒となり、第１アキュムレーター１０４ａ及び第２アキュムレーター１０４ｂを介した後に第１圧縮機１０１および第２圧縮機１０２により再び圧縮される。

　以上のように、本発明の実施の形態１における空気調和装置は、エンジン１００ａにより駆動する第１圧縮機１０１と、第１圧縮機１０１と並列に接続された第２圧縮機１０２と、第１圧縮機１０１および第２圧縮機１０２から吐出された冷媒の流路を切替える切替回路１１０と、室内熱交換器２００と室外熱交換器１０５との間に設けられ、中圧冷媒が通過する第２冷媒配管（中圧冷媒回路）１２４と、第１圧縮機１０１および第２圧縮機１０２の吸入側に設けられ、低圧冷媒が通過する第４冷媒配管（低圧冷媒回路）１２６と、第２冷媒配管１２４と第４冷媒配管１２６とを接続する中間バイパス管１２７と、中間バイパス管１２７に暖房運転時の中圧側からこの順で設けられる、排熱膨張弁１０９ａおよび排熱熱交換器１０８ａと、を備え、切替回路１１０は、少なくとも、室内熱交換器２００と室外熱交換器１０５とのいずれか一方へ第１圧縮機１０１から吐出された冷媒を流すとともに、いずれか他方へ第２圧縮機１０２から吐出された冷媒を流す流路に切替える。
　暖房運転時に室外熱交換器１０５に着霜した際には、第１圧縮機１０１または第２圧縮機１０２からの吐出冷媒の一部は室内熱交換器２００に流し、一部は室外熱交換器１０５に流し、室内熱交換器２００を通過した冷媒および室外熱交換器１０５を通過した冷媒を合流させ、中間バイパス管１２７を介して第１圧縮機１０１および第２圧縮機１０２に戻すことができる。
　第２圧縮機１０２の吐出冷媒が室外熱交換器１０５に流入することにより除霜が行われるため、室外熱交換器１０５が着霜した場合でも室外空気から吸熱できるようになる。

　また、本実施の形態１によれば、切替回路１１０は、暖房・除霜並行運転時に、第１圧縮機１０１からの吐出冷媒と第２圧縮機１０２からの吐出冷媒とを合流させることなく、室内熱交換器２００と室外熱交換器１０５とのいずれか一方へ第１圧縮機１０１から吐出された冷媒を流すとともに、いずれか他方へ第２圧縮機１０２から吐出された冷媒を流す流路に切替える回路である。
　この場合、第１圧縮機１０１からの吐出冷媒と第２圧縮機１０２からの吐出冷媒との圧力が揃うことがないため、低負荷である第２圧縮機１０２の負荷を上昇させることなく、室内熱交換器２００に流れる冷媒により暖房運転を継続しつつ、室外熱交換器１０５に流れる冷媒により除霜を行うことができる。

　また、本実施の形態１によれば、切替回路１１０は、能力の高い第１圧縮機１０１からの吐出冷媒を室内熱交換器２００へ供給し、第１圧縮機１０１よりも能力の低い第２圧縮機１０２からの吐出冷媒を室外熱交換器１０５へ供給することのできる回路である。
　この場合、第２圧縮機１０２よりも能力の高い第１圧縮機１０１により暖房運転をまかなうことができ、室内の空調温度を保つことが容易となる。
　また、この場合、エンジン１００ａを駆動することにより第１圧縮機１０１を動作させるため、第１圧縮機１０１の駆動により排熱も多くなり、排熱熱交換器１０８ａを有効に利用できる。

　また、本実施の形態１によれば、切替回路１１０は、第１圧縮機１０１から吐出された冷媒を室内熱交換器２００と室外熱交換器１０５とのいずれか一方へ流す流路に切替える四方弁（第１切替手段）１１０ｂと、第２圧縮機１０２から吐出された冷媒を室内熱交換器２００と室外熱交換器１０５とのいずれか他方へ流す流路に切替える三方弁（第２切替手段）１１０ａと、室内熱交換器２００または室外熱交換器１０５において蒸発した冷媒の流路を基準として、四方弁１１０ｂまたは三方弁１１０ａの下流に設けられる開閉弁（開閉手段）１１０ｃと、を備えており、開閉弁（開閉手段）１１０ｃより下流の回路が低圧冷媒回路とされている。
　この切替回路１１０を備えることで、第１圧縮機１０１から吐出された冷媒を、四方弁１１０ｂにより室内熱交換器２００へ流すことができ、第２圧縮機１０２から吐出された冷媒を三方弁１１０ａにより室外熱交換器１０５に流すことができ、室内熱交換器２００を通過した冷媒および室外熱交換器１０５を通過した冷媒を合流させ、中間バイパス管１２７を介して第１圧縮機１０１および第２圧縮機１０２に戻すことができる。
　そのため、室内熱交換器２００に流れる冷媒により暖房運転を継続しつつ、室外熱交換器１０５に流れる冷媒により除霜運転を行うことができ、着霜時にも空気から吸熱できる空気調和装置を提供することができる。

　なお、第１圧縮機１０１から吐出された冷媒を、四方弁１１０ｂにより室外熱交換器１０５に流し、第２圧縮機１０２から吐出された冷媒を三方弁１１０ａにより室内熱交換器２００に流してもよい。

　また、本実施の形態１によれば、モーター１００ｂにより駆動する第２圧縮機１０２に接続される第２吐出配管１２２に三方弁１１０ａを備え、エンジン１００ａにより駆動する第１圧縮機１０１接続される第１吐出配管１２１に四方弁１１０ｂを備える。
　暖房運転中に、暖房・除霜並行運転を行う場合には、三方弁（第２切替手段）１１０ａの切替えを行う。この第２切替手段の切替えは、四方弁よりも三方弁が切替え時間が短くスムーズに行うことができる。
　そのため、本実施の形態１によれば、暖房運転中に、暖房・除霜並行運転を行う場合に切替えを行う第２替手段を三方弁（第２切替手段）１１０ａとすることで、暖房運転中に、暖房・除霜並行運転を行う場合の切替えをスムーズに行うことができる。

　（実施の形態２）
　図６は本発明の実施の形態２における空気調和装置の構成を示すものである。なお、実施の形態２において、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
　実施の形態２においては、実施の形態１における四方弁（第１切替手段）１１０ｂにかえて三方弁（第１切替手段）２１０ｂが設けられている。また、実施の形態１における三方弁（第２切替手段）１１０ａにかえて四方弁（第２切替手段）２１０ａが設けられている。

　実施の形態２においては、第１圧縮機１０１から吐出された冷媒を室内熱交換器２００または室外熱交換器１０５へ流すように冷媒の流れを切替える三方弁（第１切替手段）２１０ｂと、第２圧縮機１０２から吐出された冷媒を室内熱交換器２００または室外熱交換器１０５へ流すように冷媒の流れを切替える冷媒の流路を切替える四方弁（第２切替手段）２１０ａと、室内熱交換器２００または室外熱交換器１０５において蒸発した冷媒の流路を基準として、四方弁１１０ｂまたは三方弁１１０ａの下流に設けられる開閉弁（開閉手段）１１０ｃと、は切替回路２１０を構成している。

　切替回路２１０を備える本実施の形態２においても、開閉弁１１０ｃより下流の回路が低圧冷媒回路となる。すなわち、暖房運転時の冷媒の流れを基準とした場合において第４冷媒配管１２６のうち開閉弁１１０ｃよりも下流の配管、第１吸入管１３４、および第２吸入管１３５は、低圧冷媒回路となる。
　また、第２冷媒配管１２４のうち室内膨張弁２０１と室外膨張弁１０７との間の配管は、中圧冷媒回路となる。

　以上のように構成された空気調和装置について、以下、その動作、作用を説明する。
　冷房運転の場合、第１圧縮機１０１から吐出した冷媒は、点線に冷媒を流すように設定された三方弁２１０ｂを介して室外熱交換器１０５側へ流入する。また、第２圧縮機１０２から吐出した冷媒は、点線に冷媒を流すように設定された四方弁２１０aを介して室外熱交換器１０５側へ流入し、第１圧縮機１０１から吐出された吐出冷媒と合流する。このとき、開閉弁１１０ｃを開とする。その後の冷媒流路は実施の形態１と同様である。

　暖房運転の場合、第１圧縮機１０１から吐出した冷媒は、実線に冷媒を流すように設定された三方弁２１０ｂを介して室内ユニット２０２へ流入する。また、第２圧縮機１０２から吐出した冷媒は、実線に冷媒を流すように設定された四方弁２１０aを介して室内ユニット２０２へ流入し、第１圧縮機１０１から吐出された吐出冷媒と合流する。このとき、開閉弁１１０ｃを開とする。その後の冷媒流路は実施の形態１と同様である。

　暖房運転中に着霜を検知した場合もしくは着霜しそうな場合は、まず開閉弁１１０ｃが閉となり、第１圧縮機１０１から吐出した冷媒は、実線に冷媒を流すように設定された三方弁２１０ｂを介して室内ユニット２０２へ流入する。また、第２圧縮機１０２から吐出した冷媒は、点線に冷媒を流すように設定された四方弁２１０aを介して室外熱交換器１０５へ流入する。このとき、開閉弁１１０ｃを閉とする。その後の冷媒流路は実施の形態１と同様である。

　以上のように、本発明の実施の形態２においては、実施の形態１における四方弁（第１切替手段）１１０ｂにかえて三方弁（第１切替手段）２１０ｂが設けられている。また、実施の形態１における三方弁（第２切替手段）１１０ａにかえて四方弁（第２切替手段）２１０ａが設けられている
　切替回路２１０により、暖房運転時に室外熱交換器１０５に着霜した際には、第１圧縮機１０１または第２圧縮機１０２からの吐出冷媒の一部は室内熱交換器２００に流し、一部は室外熱交換器１０５に流し、室内熱交換器２００を通過した冷媒および室外熱交換器１０５を通過した冷媒を合流させ、中間バイパス管１２７を介して第１圧縮機１０１および第２圧縮機１０２に戻すことができる。
　実施の形態２においても、第２圧縮機１０２の吐出冷媒が室外熱交換器１０５に流入することにより除霜が行われるため、室外熱交換器１０５が着霜した場合でも室外空気から吸熱できるようになり、実施の形態１と同様の効果を奏する。

　（実施の形態３）
　図７は本発明の実施の形態３における空気調和装置の構成を示すものである。なお、実施の形態３において、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
　実施の形態３においては、実施の形態１における三方弁（第２切替手段）１１０ａにかえて第２四方弁（第２切替手段）１１０ｄが設けられている。

　第２吐出配管１２２は、第２オイルセパレーター１０３ｂ、第２四方弁１１０ｄ、第２開閉弁（第２開閉手段）１１０ｅを介して、第１冷媒配管１２３に接続される。
　第２開閉弁１１０ｅは、第２四方弁１１０ｄと室内熱交換器２００との間であり、暖房運転時に第２圧縮機１０２の吐出冷媒のみが流れる回路上に設けることができる。実施の形態３において、第２開閉弁１１０ｅは、第２吐出配管１２２のうち、第２四方弁１１０ｄよりも下流に設けられている。

　第３冷媒配管１２５は、第１の第３冷媒配管４００と、第２の第３冷媒配管５００とに分岐している。第１の第３冷媒配管４００は、第３開閉弁（第３開閉手段）１１０ｆ、四方弁１１０ｂを介して第２の第３冷媒配管５００と合流する。第２の第３冷媒配管５００は、第２四方弁１１０ｄを介して第１の第３冷媒配管４００と合流する。第１の第３冷媒配管４００と第２の第３冷媒配管５００との接続箇所には、第４冷媒配管１２６が接続されている。
　第３開閉弁１１０ｆは、四方弁１１０ｂと室外熱交換器１０５の間であり、冷房運転時に第１圧縮機１０１の吐出冷媒のみが流れる回路上に設けることができる。実施の形態３において、第３開閉弁１１０ｆは、第１の第３冷媒配管４００のうち、冷房運転時の冷媒の流れを基準として四方弁１１０ｂよりも下流に設けられている。

　第１吐出配管１２１から室内熱交換器２００または室外熱交換器１０５へ冷媒を流すように冷媒の流れを切替える四方弁（第１切替手段）１１０ｂと、第２吐出配管１２２から室内熱交換器２００または室外熱交換器１０５へ冷媒を流すように冷媒の流れを切替える第２四方弁（第２切替手段）１１０ｄと、室内熱交換器２００または室外熱交換器１０５において蒸発した冷媒の流路を基準として、四方弁１１０ｂまたは三方弁１１０ａの下流に設けられる開閉弁（開閉手段）１１０ｃと、第２四方弁１１０ｄと室内熱交換器２００との間であり、暖房運転時に第２圧縮機１０２の吐出冷媒のみが流れる回路上に設けられる第２開閉弁（第２開閉手段）１１０ｅと、四方弁１１０ｂと室外熱交換器１０５との間であり、冷房運転時に第１圧縮機１０１の吐出冷媒のみが流れる回路上に設けられる第３開閉弁（第３開閉手段）１１０ｆと、は切替回路３１０を構成している。

　切替回路３１０を備える本実施の形態３においても、開閉弁１１０ｃより下流の回路が低圧冷媒回路となる。すなわち、暖房運転時の冷媒の流れを基準とした場合において第４冷媒配管１２６のうち開閉弁１１０ｃよりも下流の配管、第１吸入管１３４、および第２吸入管１３５は、低圧冷媒回路となる。
　また、第２冷媒配管１２４のうち室内膨張弁２０１と室外膨張弁１０７との間の配管は、中圧冷媒回路となる。

　以上のように構成された空気調和装置について、以下、その動作、作用を説明する。
　冷房運転の場合、開閉弁１１０ｃおよび第３開閉弁１１０ｆを開とする。第１圧縮機１０１から吐出した冷媒は、点線に冷媒を流すように設定された四方弁１１０ｂを介して室外熱交換器１０５へ流入する。また、第２圧縮機１０２から吐出した冷媒は、点線に冷媒を流すように設定された第２四方弁１１０ｄを介して室外熱交換器１０５へ流入し、第１圧縮機１０１から吐出された冷媒と合流する。その後の冷媒流路は実施の形態１と同様である。

　暖房運転の場合、開閉弁１１０ｃおよび第２開閉弁１１０ｅを開とする。第１圧縮機１０１から吐出した冷媒は、実線に冷媒を流すように設定された四方弁１１０ｂを介して室内ユニット２０２へ流入する。また、第２圧縮機１０２から吐出した冷媒は、実線に冷媒を流すように設定された第２四方弁１１０ｄを介して室内ユニット２０２へ流入し、第１圧縮機１０１から吐出冷媒と合流する。その後の冷媒流路は実施の形態１と同様である。

　暖房運転中に着霜を検知した場合もしくは着霜しそうな場合は、まず開閉弁１１０ｃ、第２開閉弁１１０ｅ、第３開閉弁１１０ｆが閉となり、第１圧縮機１０１から吐出した冷媒は、実線に冷媒を流すように設定された四方弁１１０ｂを介して室内ユニット２０２へ流入する。また、第２圧縮機１０２から吐出した冷媒は、点線に冷媒を流すように設定された第２四方弁１１０ｄを介して室外熱交換器１０５へ流入する。その後の冷媒流路は実施の形態１と同様である。

　以上のように、本発明の実施の形態３において、切替回路３１０は、第１圧縮機１０１から吐出された冷媒を室内熱交換器２００と室外熱交換器１０５とのいずれか一方へ流す流路に切替える四方弁（第１切替手段）１１０ｂと、第２圧縮機１０２から吐出された冷媒を室内熱交換器２００と室外熱交換器１０５とのいずれか他方へ流す流路に切替える第２四方弁（第２切替手段）１１０ｄと、室内熱交換器２００または室外熱交換器１０５において蒸発した冷媒の流路を基準として、四方弁１１０ｂまたは三方弁１１０ａの下流に設けられる開閉弁（開閉手段）１１０ｃと、第２四方弁１１０ｄと室内熱交換器２００との間であり、暖房運転時に第２圧縮機１０２の吐出冷媒のみが流れる回路上に設けられる第２開閉弁（第２開閉手段）１１０ｅと、四方弁１１０ｂと室外熱交換器１０５との間であり、冷房運転時に第１圧縮機１０１の吐出冷媒のみが流れる回路上に設けられる第３開閉弁（第３開閉手段）１１０ｆと、により構成した。
　これによれば、暖房運転時に室外熱交換器１０５に着霜した際には、切替回路３１０により、第１圧縮機１０１または第２圧縮機１０２からの吐出冷媒の一部は室内熱交換器２００に流し、一部は室外熱交換器１０５に流し、室内熱交換器２００を通過した冷媒および室外熱交換器１０５を通過した冷媒を合流させ、中間バイパス管１２７を介して第１圧縮機１０１および第２圧縮機１０２に戻すことができる。
　第２圧縮機１０２の吐出冷媒が室外熱交換器１０５に流入することにより除霜が行われるため、室外熱交換器１０５が着霜した場合でも室外空気から吸熱できるようになる。

　また、本実施の形態３においても、切替回路３１０は、暖房・除霜並行運転時に、第１圧縮機１０１からの吐出冷媒と第２圧縮機１０２からの吐出冷媒とを合流させることなく、室内熱交換器２００と室外熱交換器１０５とのいずれか一方へ第１圧縮機１０１から吐出された冷媒を流すとともに、いずれか他方へ第２圧縮機１０２から吐出された冷媒を流す流路に切替える。そのため、低負荷である第２圧縮機１０２の負荷を上昇させることなく、室内熱交換器２００に流れる冷媒により暖房運転を継続しつつ、室外熱交換器１０５に流れる冷媒により除霜を行うことができる。

　また、本実施の形態３においても、能力の高い第１圧縮機１０１の吐出冷媒を室内熱交換器２００へ流入させ、能力の低い第２圧縮機１０２の吐出冷媒を室外熱交換器１０５へ流入させるため、第２圧縮機１０２よりも能力の高い第１圧縮機１０１により暖房運転をまかなうことができ、室内の空調温度を保つことが容易となる。

　以上、本実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。あくまでも本発明の実施の態様を例示するものであるから、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において任意に変更、及び応用が可能である。

　例えば、切替回路は、第１圧縮機１０１または第２圧縮機１０２からの吐出冷媒の一部は室内熱交換器２００に流し、第１圧縮機１０１または第２圧縮機１０２からの吐出冷媒の一部は室外熱交換器１０５に流すことができる回路構成とすればよく、本実施の形態のものに限られるものではない。
　また、低圧冷媒回路は、中間バイパス管を介して中圧冷媒回路から冷媒を流せる回路であればよい。

　また、例えば、第２圧縮機１０２の上流側に第４開閉弁を設け、中圧冷媒が通過する中圧冷媒回路において中間バイパス管１２７の接続端よりも下流側に一端を接続され、第２圧縮機１０２と弁の間に他端を接続された第２中間バイパスを設け、第２中間バイパスには、暖房時の中圧側から、第２排熱膨張弁、エンジン１００ａの冷却水と冷媒により熱交換させる第２排熱熱交換器を順に設け、中間冷媒回路において、中間バイパス管１２７の接続端と、第２中間バイパスの接続端の間に第５開閉弁を設けてもよい。
　この場合、除霜をする際に、第４開閉弁及び第５開閉弁を閉とすることにより、第２圧縮機１０２による除霜サイクルの低圧回路と、第１圧縮機１０１による暖房サイクルの低圧回路が独立する。そのため、第２圧縮機１０２の吸込側の圧力が第１圧縮機１０１の低圧によって下げられることがなくなり、第２圧縮機１０２の負荷が低下する。このため、除霜運転時の第２圧縮機１０２の効率が上がり、結果として暖房運転の効率が上がる。

　以上のように、本発明にかかる空気調和装置は低外気時でも高効率な暖房運転が継続可能となり、空気から空気へ熱をくみ上げる形式のヒートポンプのみならず、空気から水へ熱をくみ上げて温水を生み出す形式のヒートポンプへの展開も可能である。

　１００ｂ　モーター
　１０１　第１圧縮機
　１０２　第２圧縮機
　１０５　室外熱交換器
　１０７　室外膨張弁
　１０８ａ　排熱熱交換器
　１０９ａ　排熱膨張弁
　１１０、２１０、３１０　切替回路
　１１０ａ　三方弁（第２切替手段）
　１１０ｂ　四方弁（第１切替手段）
　１１０ｃ　開閉弁（開閉手段）
　１１０ｄ　第２四方弁（第２切替手段）
　１１０ｅ　第２開閉弁（第２開閉手段）
　１１０ｆ　第３開閉弁（第３開閉手段）
　１１１　室外ユニット
　１２１　第１吐出配管
　１２２　第２吐出配管
　１２３　第１冷媒配管
　１２４　第２冷媒配管（中圧冷媒回路）
　１２５　第３冷媒配管
　１２６　第４冷媒配管（低圧冷媒回路）
　１２７　中間バイパス管
　１３４　第１吸入管（低圧冷媒回路）
　１３５　第２吸入管（低圧冷媒回路）
　２００　室内熱交換器
　２０１　室内膨張弁
　２０２　室内ユニット
　２１０ａ　三方弁（第１切替手段）
　２１０ｂ　四方弁（第２切替手段）
　４００　第１の第３冷媒配管
　５００　第２の第３冷媒配管

Claims (5)

1. 　エンジンにより駆動する第１圧縮機と、
   　前記第１圧縮機と並列に接続された第２圧縮機と、
   　前記第１圧縮機および前記第２圧縮機から吐出された冷媒の流路を切替える切替回路と、
   　室内熱交換器と室外熱交換器との間に設けられ、中圧冷媒が通過する中圧冷媒回路と、
   　前記第１圧縮機および前記第２圧縮機の吸入側に設けられ、低圧冷媒が通過する低圧冷媒回路と、
   　前記中圧冷媒回路と前記低圧冷媒回路とを接続する中間バイパス管と、
   　前記中間バイパス管に設けられ、前記エンジンの排熱を冷媒に移動させる排熱熱交換器と、を備え、
   　前記切替回路は、
   　少なくとも、前記室内熱交換器と前記室外熱交換器とのいずれか一方へ前記第１圧縮機から吐出された冷媒を流すとともに、いずれか他方へ前記第２圧縮機から吐出された冷媒を流す流路に切替えることを特徴とする空気調和装置。
2. 　前記切替回路は、
   　暖房・除霜並行運転時に、
   　前記第１圧縮機からの吐出冷媒と前記第２圧縮機からの吐出冷媒とを合流させることなく、前記室内熱交換器と前記室外熱交換器とのいずれか一方へ前記第１圧縮機から吐出された冷媒を流すとともに、いずれか他方へ前記第２圧縮機から吐出された冷媒を流す流路に切替えることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 　前記切替回路は、
   　前記第１圧縮機および前記第２圧縮機のうち能力の高い圧縮機からの吐出冷媒を前記室内熱交換器へ供給し、
   　前記第１圧縮機および前記第２圧縮機のうち能力の低い圧縮機からの吐出冷媒を前記室外熱交換器へ供給する、ことを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置。
4. 　前記切替回路は、
   　前記第１圧縮機から吐出された冷媒を前記室内熱交換器と前記室外熱交換器とのいずれか一方へ流す流路に切替える第１切替手段と、
   　前記第２圧縮機から吐出された冷媒を前記室内熱交換器と前記室外熱交換器とのいずれか他方へ流す流路に切替える第２切替手段と、
   　前記室内熱交換器または前記室外熱交換器において蒸発した冷媒の流路を基準として、前記第１切替手段または前記第２切替手段の下流に設けられる開閉手段と、を備え、
   　前記低圧冷媒回路は、前記開閉手段より下流の回路であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の空気調和装置。
5. 　前記切替回路は、
   　前記第２切替手段と前記室内熱交換器との間であり、暖房運転時に前記第２圧縮機の吐出冷媒のみが流れる回路上に設けられる第２開閉手段と、
   　前記第１切替手段と前記室外熱交換器との間であり、冷房運転時に前記第１圧縮機の吐出冷媒のみが流れる回路上に設けられる第３開閉手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の空気調和装置。

Images