JPWO2015122171A1

JPWO2015122171A1 - 空気調和装置

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Publication number: JPWO2015122171A1
Application number: JP2015562734A
Authority: JP
Inventors: 増田　哲也; 哲也増田; 松井　大; 大松井; 西山　吉継; 吉継西山
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-02-14
Filing date: 2015-02-09
Publication date: 2017-03-30
Anticipated expiration: 2035-02-09
Also published as: DE112015000790T5; DE112015000790B4; JP6296364B2; WO2015122171A1

Abstract

複数台の室内ユニットを同時に冷房運転もしくは暖房運転可能とし、または、これらの暖房運転と冷房運転を混在して実施可能とする空気調和装置において、暖房運転時に定格能力付近で運転すると、室外ユニットの熱交換器が着霜するため、除霜運転を行う必要があり、システム全体の暖房能力が低下し、利用者の快適性を損なうという課題があった。電力により駆動される電源駆動圧縮機２０１Ａが搭載された室外ユニット２Ａと、電力以外の駆動源により駆動される非電源駆動圧縮機２０２Ｂが搭載された室外ユニット２Ｂと、を少なくとも１台ずつ含む。

Description

本発明は、室内ユニットに対して互いに並列な複数の室外ユニットが接続された空気調和装置に関し、特に、室外熱交換器の着霜防止運転に係るものである。

近年、空気調和装置には高い空調性能が要求されており、室内ユニットの空調負荷が大きくなると、１台の室外ユニットのみで必要な容量を確保することが困難となる。ここで、室内ユニットの空調性能に応じて室外ユニットの熱交換器や圧縮機を大型化することも考えられるが、それに伴って室外ユニットのケーシングが大きくなってしまい、例えば、設置現場までエレベータで搬入することが困難となり、工場内の組み立てラインで搬送することができず組み立て工数が増大する等、様々な問題がある。
そこで、上記室内ユニットから延びたユニット間配管に、室外ユニットを複数個並列につなぎ、室内の空調負荷に応じて複数個の室外ユニットの運転を制御させ、空気調和装置の容量のシステムアップを図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）。

特開平７−２２５０６７号公報

ところで、上述したような空気調和装置では、暖房運転時において室外ユニットの熱交換器に霜が生じた場合、暖房運転を停止し、暖房サイクルを冷房サイクルに切り換え、圧縮機から吐出された高温の冷媒を室外熱交換器に直接導くことでデフロスト（除霜）するようにしている。
しかしながら、デフロスト（除霜）すると、暖房運転を停止するために、利用者の快適性を損なう等の課題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、暖房運転時において、室外ユニットの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装置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２０１４−０２６９６７の全ての内容が含まれる。

上記課題を解決するために、本発明の空気調和装置では、圧縮機、室外熱交換器及び室外膨張弁を備えた複数台の室外ユニットと、室内熱交換器及び室内膨張弁を備えた複数台の室内ユニットとがユニット間配管により接続され、室外熱交換器の一端が、圧縮機の冷媒吐出管と冷媒吸込管とに択一に分岐して接続され、ユニット間配管が、冷媒吐出管に接続された高圧ガス管と、冷媒吸込管に接続された低圧ガス管と、室外熱交換器の他端に接続された液管とを有して構成され、室内熱交換器の一端が高圧ガス管及び低圧ガス管に、それぞれ高圧ガス分岐管及び低圧ガス分岐管を介して接続され、他端が液管に液分岐管を介して接続され、高圧ガス分岐管及び低圧ガス分岐管にそれぞれ開閉弁が設けられ、複数台の室内ユニットを同時に冷房運転若しくは暖房運転可能とし、または、これらの冷房運転と暖房運転を混在して実施可能とするよう構成された空気調和装置において、複数台の室外ユニットは、電力により駆動される電源駆動圧縮機が搭載された室外ユニットと、電力以外の駆動源により駆動される非電源駆動圧縮機が搭載された室外ユニットと、を少なくとも１台ずつ含むこと、を特徴とする。
これによって、室内ユニットに暖房運転が含まれ、室外ユニットの室外熱交換器に着霜が発生するような場合に、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、非電源駆動室外ユニット内で蒸発した冷媒を非電源駆動圧縮機に戻すとともに、低圧ガス管を通して電源駆動圧縮機にも戻す。

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おける熱交換負荷を下げ、当該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が可能となる。

図１は、本発明の実施の形態１における空気調和装置の冷凍サイクル図である。

第１の発明は、圧縮機、室外熱交換器及び室外膨張弁を備えた複数台の室外ユニットと、室内熱交換器及び室内膨張弁を備えた複数台の室内ユニットとがユニット間配管により接続され、室外熱交換器の一端が、圧縮機の冷媒吐出管と冷媒吸込管とに択一に分岐して接続され、ユニット間配管が、冷媒吐出管に接続された高圧ガス管と、冷媒吸込管に接続された低圧ガス管と、室外熱交換器の他端に接続された液管とを有して構成され、室内熱交換器の一端が高圧ガス管及び低圧ガス管に、それぞれ高圧ガス分岐管及び低圧ガス分岐管を介して接続され、他端が液管に液分岐管を介して接続され、高圧ガス分岐管及び低圧ガス分岐管にそれぞれ開閉弁が設けられ、複数台の室内ユニットを同時に冷房運転若しくは暖房運転可能とし、または、これらの冷房運転と暖房運転を混在して実施可能とするよう構成された空気調和装置において、複数台の室外ユニットは、電力により駆動される電源駆動圧縮機が搭載された室外ユニットと、電力以外の駆動源により駆動される非電源駆動圧縮機が搭載された室外ユニットと、を少なくとも１台ずつ含むこと、を特徴とする。

これにより、室内ユニットに暖房運転が含まれる場合、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、低圧ガス管を通して電源駆動圧縮機にも戻す。
よって、本発明では、室内ユニットに暖房運転が含まれる場合、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の発明は、第１の発明において、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空気調和装置である。
これにより、暖房時において、非電源駆動圧縮機の駆動源より発生する排熱量は、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熱交換量よりも相対的に大きくなる。
よって、本発明では、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うち、第１の発明よりも多くの冷媒を、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にて蒸発させることができ、第１の発明に比べ、電源駆動室外ユニットの室外熱交換器における着霜の危険性を低減することができる。

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）
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。
図１は、本発明に係る空気調和装置の一実施の形態を示す回路図である。この空気調和装置１は、複数台（例えば２台）の室外ユニット２Ａ、２Ｂと、複数台（例えば３台）の室内ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃと、を備えている。室外ユニット２Ａ、２Ｂと室内ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃとを接続するユニット間配管５は、低圧ガス管６と、高圧ガス管７と、液管８とから構成され、空気調和装置１は、室内ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃを同時に冷房運転若しくは暖房運転可能とし、または、これらの冷房運転と暖房運転とを混在して実施可能としている。

室外ユニット２Ａは、電源を駆動源とする能力可変型の圧縮機２０１Ａと、室外熱交換器２０２Ａと、室外膨張弁２０３Ａ等から概略構成されている。
この室外ユニット２Ａにおいて、圧縮機２０１Ａの吸込口に接続された冷媒吸込管２０４Ａが、アキュムレータ２０５Ａを介して低圧ガス管６に接続される。また、圧縮機２０１Ａの吐出口に接続された冷媒吐出管２０６Ａは、オイルセパレー２０７Ａを介して２つに分岐し、一方の冷媒吐出分岐管２０６Ａａが高圧ガス管７に接続され、他方の冷媒吐出分岐管２０６Ａｂが室外熱交換器２０２Ａの一端に接続される。

ここで、上記冷媒吐出分岐管２０６Ａａおよび２０６Ａｂには、切換弁２０８Ａおよび２０９Ａが設けられ、この切換弁２０８Ａを閉め、切換弁２０９Ａを開けると圧縮機２０１Ａの吐出冷媒が室外熱交換器２０２Ａに供給される。
さらに、この冷媒吐出分岐管２０６Ａｂが接続される室外熱交換器２０２Ａの一端には、室外熱交換器２０２Ａから見て冷媒吐出分岐管２０６Ａｂと並列に切換弁２１０Ａを介して暖房用配管２０６Ａｃが接続され、暖房用配管２０６Ａｃの他端は冷媒吸込管２０４Ａに接続される。

室外熱交換器２０２Ａの他端は、室外熱交換器２０２Ａに供給する冷媒流量を調整するための室外膨張弁２０３Ａを介して液管８と配管接続される。

また、室外ユニット２Ａは、室外熱交換器２０２Ａの出入口温度を検出する温度センサ（図示しない）、圧縮機２０１Ａの吸込圧を検出する圧力センサ（図示しない）及び圧縮機２０１Ａの吐出圧を検出する圧力センサ（図示しない）等の各種センサ、各種センサの検出結果を入力して室外ユニット２Ａ全体を制御する室外制御装置１００Ａ等を備える。
室外ユニット２Ｂは、例えばガスを駆動源とするエンジン４、エンジン４を駆動源とするエンジン駆動圧縮機２０１Ｂと、室外熱交換器２０２Ｂ、室外膨張弁２０３Ｂ等から概略構成されている。

この室外ユニット２Ｂにおいて、圧縮機２０１Ｂの吸込口に接続された冷媒吸込管２０４Ｂが、アキュムレータ２０５Ｂを介して低圧ガス管６に接続される。また、圧縮機２０１Ｂの吐出口に接続された冷媒吐出管２０６Ｂは、オイルセパレー２０７Ｂを介して２つに分岐し、一方の冷媒吐出分岐管２０６Ｂａが高圧ガス管７に接続され、他方の冷媒吐出分岐管２０６Ｂｂが室外熱交換器２０２Ｂの一端に接続される。

ここで、上記冷媒吐出分岐管２０６Ｂａおよび２０６Ｂｂには、切換弁２０８Ｂおよび２０９Ｂが設けられ、この切換弁２０８Ｂを閉め、切換弁２０９Ｂを開けると圧縮機２０１Ｂの吐出冷媒が室外熱交換器２０２Ｂに供給される。

さらに、この冷媒吐出分岐管２０６Ｂｂが接続される室外熱交換器２０２Ｂの一端には、室外熱交換器２０２Ｂから見て冷媒吐出分岐管２０６Ｂｂと並列に切換弁２１０Ｂを介して暖房用配管２０６Ｂｃが接続され、暖房用配管２０６Ｂｃの他端は冷媒吸込管２０４Ｂに接続される。

室外熱交換器２０２Ｂの他端は、室外熱交換器２０２Ｂに供給する冷媒流量を調整するための室外膨張弁２０３Ｂを介して液管８と配管接続される。
さらに室外熱交換器２０２Ｂと並列にエンジン４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２１２Ｂが、エンジン排熱熱交換器２１２Ｂに供給する冷媒流量を調整するためのエンジン排熱熱交換器用の膨張弁２１１Ｂを介して液管８からの液管分岐管８Ｂを介して設けられ、液分岐管８Ｂは冷媒吸込管２０４Ｂに接続される。

また、室外ユニット２Ｂは、室外熱交換器２０２Ｂの出入口温度を検出する温度センサ（図示しない）、圧縮機２０１Ｂの吸込圧を検出する圧力センサ（図示しない）及び圧縮機２０１Ｂの吐出圧を検出する圧力センサ（図示しない）等の各種センサ、各種センサの検出結果を入力して室外ユニット２Ｂ全体を制御する室外制御装置１００Ｂ等を備える。
ここで、各室外ユニット２Ａ、２Ｂのいずれか１つが親機として機能し、親機の室外制御装置１００Ａまたは１０１Ｂは、リモートコントローラ（図示しない）を介して入力したユーザ指示に基づいて、室内制御装置（図示しない）と通信し、この空気調和装置１全体の運転制御を行う。

室内ユニット３Ａは、室内熱交換器１０と室内膨張弁１１とを備えて構成され、この室内熱交換器１０の一端は、室内膨張弁１１を設けた液分岐管１８を介して液管８に接続される。また、室内熱交換器１０の他端には、分岐管１２が接続され、この分岐管１２は、高圧ガス分岐管１２Ａと低圧ガス分岐管１２Ｂとに分岐する。高圧ガス分岐管１２Ａは第１開閉弁１３を介して高圧ガス管７に接続され、低圧ガス分岐管１２Ｂは第２開閉弁１４を介して低圧ガス管６に接続される。

また、室内ユニット３Ａには、室外熱交換器２１の出入口温度や室温を検出する温度センサ（図示しない）、室内熱交換器２１内の冷媒圧力を検出する圧力センサ（図示しない）等が配置される他、これら各センサの検出結果を入力してこの室内ユニット３Ａの制御を行う室内制御装置（図示しない）を備えている。なお、室内ユニット３Ｂ、３Ｃは、室内ユニット３Ａと略同一の構成であるため、同一の部分に同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。

次に、空気調和装置１の運転動作を説明する。
全ての室内ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃを同時に冷房運転する場合、各室外ユニット２Ａ、２Ｂでは、切換弁２０９Ａ、２０９Ｂが開くと共に切換弁２０８Ａ、２０８Ｂ、２１０Ａ、２１０Ｂが閉じられ、また、各室内ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃでは第１開閉弁１３が閉じ、第２開閉弁１４が開く。この場合、図１に実線矢印で示すように、圧縮機２０１Ａ、２０１Ｂの吐出冷媒が、オイルセパレータ２５を介して室外熱交換器２０２Ａ、２０２Ｂに供給され、ここで室外ファン２１２Ａ、２１２Ｂによって送風される空気と熱交換し、凝縮して液冷媒となり、液管８に供給される。

そして、室内ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃにおいては、液管８を介して液冷媒が膨張弁１１を介して室内熱交換器１０に供給され、ここで室内ファン１５によって送風される空気と熱交換し、吸熱、蒸発し、低温低圧のガス冷媒となり、第２開閉弁１４を介して低圧ガス管６に供給される。この低圧ガス管６に供給されたガス冷媒は、室外ユニット２Ａ、２Ｂの吸込管２０４Ａ、２０４Ｂを介して圧縮機２０１Ａ、２０１Ｂで再び圧縮される。これによって、全ての室内ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃで同時に冷房運転が可能になる。

冷房運転時における、電源駆動圧縮機２０１Ａとエンジン駆動圧縮機２０１Ｂ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２０１Ｂ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２０１Ｂ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２０１Ｂのみでは断続運転に陥るため、電源駆動圧縮機２０１Ａのみを運転する。
冷房負荷が、エンジン駆動圧縮機２０１Ｂの最小冷房負荷よりも大きく、かつ、電源駆動圧縮機２０１Ａとエンジン駆動圧縮機２０１Ｂ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２０１Ａとエンジン駆動圧縮機２０１Ｂ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２０１Ａとエンジン駆動圧縮機２０１Ｂ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２０１Ａとエンジン駆動圧縮機２０１Ｂ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２０１Ｂ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２０１Ｂ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。

一方、全ての室内ユニット３Ａ、３Ｂを同時に暖房運転する場合、各室外ユニット２Ａ、２Ｂでは、切換弁２０９Ａ、２０９Ｂが閉じると共に、切換弁２０８Ａ、２０８Ｂ、２１０Ａ、２１０Ｂが閉じ、各室内ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃでは第１開閉弁１３が開き、第２開閉弁１４が閉じる。この場合、図１に破線矢印で示すように、圧縮機２０が吐出した高温高圧のガス冷媒が、オイルセパレータ２５を介して高圧ガス管７に供給される。
そして、室内ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃにおいては、高圧ガス管７を介してガス冷媒が室内熱交換器１０に供給され、ここで、室内ファン１５によって送風される空気と熱交換し、凝縮して液冷媒となった後、膨張弁１１を介して液管８に供給される。この液管８に供給された液冷媒は、室外ユニット２Ａ、２Ｂの室外膨張弁２０３Ａ、２０３Ｂを介して室外熱交換器２０２Ａ、２０２Ｂに供給され、ここで、室外ファン２１２Ａ、２１２Ｂによって送風される空気と熱交換、蒸発し、ここで低温低圧のガス冷媒となり、暖房用配管２０６Ａｃ、２０６Ｂｃおよび吸込管２０４Ａ、２０４Ｂを介して圧縮機２０１Ａ、２０１Ｂで再び圧縮される。

なお、暖房運転の場合、室外ユニット２Ｂにおいては、室外膨張弁２０３Ｂと共に、エンジン排熱熱交換器用の膨張弁２１１Ｂが開き、液管８を介して室外ユニット２Ｂに供給された一部の冷媒は、圧縮機２０１Ｂの駆動用エンジン４の冷却水（図示しない）とエンジン排熱熱交換器２１２Ｂで熱交換、蒸発し、ガス冷媒となって、液分岐管８Ｂを介して吸込管２０４Ｂにおいて室外熱交換器２０２Ｂで蒸発したガス冷媒と合流する。
これによって、全ての室内ユニット３Ａ、３Ｂ、３Ｃで同時に暖房運転が可能になる。

また、低外気温時に、例えば電源駆動圧縮機２０１Ａが最高回転数で駆動されるような状況が生じた場合、室外ユニット２Ａの室外膨張弁２０３Ａは、全閉、もしくはかなり閉じた状態になっており、室外ユニット２Ａの室外熱交換器２０２Ａに流れる冷媒量は、室外ユニット２Ｂの室外熱交換器２０２Ｂに流れる冷媒量と、エンジン排熱熱交換器２１２Ｂ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２０１Ｂ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２０１Ａ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２０１Ａ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２０１Ｂが受け持つ暖房負荷のほぼ１／２となる。すなわち、本来、室外ユニット２Ａの室外熱交換器２０２Ａに流れる冷媒量は、室外ユニット２Ｂの室外熱交換器２０２Ｂとエンジン排熱熱交換器２１２Ｂ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、室外ユニット２Ａの室外熱交換器２０２Ａに流れる冷媒量は、室外ユニット２Ｂの室外熱交換器２０２Ｂとエンジン排熱熱交換器２１２Ｂ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。室外ユニット２Ａの室外熱交換器２０２Ａに流れる冷媒量を絞ることにより、室外熱交換器２０２Ａ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２０２Ａ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、室外ユニット２Ｂの切換弁２１０Ｂは開状態となっており、室外熱交換器２０２Ｂ、エンジン排熱熱交換器２１２Ｂにて蒸発した冷媒の一部は、暖房用配管２０６Ｂｃ、および液分岐管８Ｂを通った後、低圧配管６に流入し、低圧ガス管５を介して室外ユニット２Ａの吸込管２０４Ａに流入し、アキュムレータ２０５Ａを通って、電源駆動圧縮機２０１Ａに戻る。

暖房運転時における、電源駆動圧縮機２０１Ａとエンジン駆動圧縮機２０１Ｂ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２０１Ｂ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２０１Ｂ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２０１Ｂのみでは断続運転に陥るため、電源駆動圧縮機２０１Ａのみを運転する。
暖房負荷が、エンジン駆動圧縮機２０１Ｂの最小暖房負荷よりも大きく、かつ、電源駆動圧縮機２０１Ａとエンジン駆動圧縮機２０１Ｂ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２０１Ａとエンジン駆動圧縮機２０１Ｂ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２０１Ａとエンジン駆動圧縮機２０１Ｂ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２０１Ａとエンジン駆動圧縮機２０１Ｂ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２０１Ｂ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２０１Ｂ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、室外ユニット２Ｂの室外熱交換器２０２Ｂ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２０１Ｂの運転周波数を上げ、電源駆動圧縮機２０１Ａ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２０１Ｂの運転周波数を上げると、エンジン４の排熱量が増加し、エンジン排熱熱交換器２１２Ｂ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２１２Ｂ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２０２Ｂ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、室外ユニット２Ａの室外熱交換器２０２Ａにおいて蒸発させるべき冷媒の一部を、室外ユニット２Ｂの室外熱交換器２０２Ｂとエンジン排熱熱交換器２１２Ｂとで蒸発させる。なお、室外熱交換器２０２Ｂとエンジン排熱熱交換器２１２Ｂとで蒸発した冷媒は、非電源駆動圧縮機２０１Ｂに戻すとともに切換弁２１０Ｂを開として、低圧ガス管６を通して電源駆動圧縮機２０１Ａにも戻す。
よって、暖房運転時において、室外ユニット２Ａの室外熱交換器２０２Ａ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２０２Ａ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、室外ユニット２Ａの室外熱交換器２０２Ａ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２１２Ａ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２１２Ａの消費電力を抑え、空気調和装置全体の効率を向上させることが可能となる。

また、暖房運転と冷房運転の混在運転を行う場合、例えば、室内ユニット３Ａ、３Ｂを暖房運転し、室内ユニット３Ｃを冷房運転する場合、室外ユニット２Ａ、２Ｂが上記同時暖房運転の場合と同様に制御される一方、室内ユニット３Ａ、３Ｂにおいては、第１開閉弁１３が開き、第２開閉弁１４が閉じ、室内ユニット３Ｃにおいては、第１開閉弁１３が閉じ、第２開閉弁１４が開く。この場合、各室外ユニット２Ａ、２Ｂから高温高圧のガス冷媒が高圧ガス管７に供給され、室内ユニット３Ａ、３Ｂにおいては、高圧ガス管７を介してガス冷媒が室内熱交換器１０に供給され、ここで室内ファン１５によって送風される空気と熱交換、凝縮して液冷媒となった後、膨張弁１１を介して液管８に供給される。この液管８に供給された液冷媒の一部は室外ユニット２Ａ、２Ｂへ戻り、室外熱交換器２０２Ａ、２０２Ｂで室外ファン２１２Ａ、２１２Ｂによって送風される空気と熱交換、蒸発し、低温低圧のガス冷媒となる。

一方、液管８に供給された液冷媒の残りは、室内ユニット３Ｃの膨張弁１１を介して室内熱交換器１０に供給され、ここで室内ファン１５によって送風される空気と熱交換、蒸発し、低温低圧のガス冷媒となった後、第２開閉弁１４を介して低圧ガス管６に供給される。そして、この低圧ガス管６に供給された冷媒は、室外熱交換器２０２Ａ、２０２Ｂを経た上記ガス冷媒と共に、吸込管３０を介して圧縮機２０１Ａ、２０１Ｂで再び圧縮される。これによって、室内ユニット３Ａ、３Ｂで暖房運転、室内ユニット３Ｃで冷房運転を行うことが可能になる。

なお、この場合にも室外ユニット２Ａおよび２Ｂは上記同時暖房運転の場合と同様に制御されるため、低外気温等、例えば電源駆動圧縮機２０１Ａが最高回転数で駆動されるような状況が生じた場合、室外ユニット２Ａの室外熱交換器２０２Ａの着霜を回避するための制御が行われる。

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装置として好適に利用することができる。

１空気調和装置
２Ａ電源駆動室外ユニット
２Ｂ非電源駆動室外ユニット
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ室内ユニット
４エンジン
５ユニット配管
６低圧ガス管
７高圧ガス管
８液管
２０１Ａ電源駆動圧縮機
２０１Ｂ非電源駆動圧縮機
２０２Ａ、２０２Ｂ室外熱交換器
２０３Ａ、２０３Ｂ室外膨張弁
２１２Ｂエンジン排熱熱交換器

Claims

圧縮機、室外熱交換器及び室外膨張弁を備えた複数台の室外ユニットと、室内熱交換器及び室内膨張弁を備えた複数台の室内ユニットとがユニット間配管により接続され、前記室外熱交換器の一端が、圧縮機の冷媒吐出管と冷媒吸込管とに択一に分岐して接続され、前記ユニット間配管が、前記冷媒吐出管に接続された高圧ガス管と、前記冷媒吸込管に接続された低圧ガス管と、前記室外熱交換器の他端に接続された液管とを有して構成され、室内熱交換器の一端が前記高圧ガス管及び前記低圧ガス管に、それぞれ高圧ガス分岐管及び低圧ガス分岐管を介して接続され、他端が前記液管に液分岐管を介して接続され、前記高圧ガス分岐管及び前記低圧ガス分岐管にそれぞれ開閉弁が設けられ、複数台の前記室内ユニットを同時に冷房運転若しくは暖房運転可能とし、または、これらの冷房運転と暖房運転を混在して実施可能とするよう構成された空気調和装置において、前記複数台の室外ユニットは、電力により駆動される電源駆動圧縮機が搭載された室外ユニットと、電力以外の駆動源により駆動される非電源駆動圧縮機が搭載された室外ユニットと、を少なくとも１台ずつ含むこと、を特徴とする空気調和装置。
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記載の空気調和装置。