JP2015152243A - 空気調和機の室外ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】非電源駆動圧縮機と電源駆動圧縮機を併設した空気調和機の室外ユニットにおいて、電源駆動圧縮機の温度が低いときに電源駆動圧縮機を起動すると、冷凍機油に溶解している冷媒が発砲する所謂オイルフォーミングが発生し、電源駆動圧縮機内の冷凍機油が吐出口を経由して回路内へ排出されることで電源駆動圧縮機内の冷凍機油が不足し、電源駆動圧縮機の信頼性が低下するという課題を有していた。【解決手段】機械室１０１の底板１２２の中心を通り機械室１０１の奥行方向に延びる水平直線によって底板１２２を２つの領域に区分し、エンジン１１１と非電源駆動圧縮機１１２とで構成されるエンジン圧縮機ユニット１２３の略中心と、電源駆動圧縮機１１３の略中心とが、どちらか一方の同じ領域に位置する。【選択図】図２

Description

本発明は、空気調和機の室外ユニットに係り、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の室外ユニットに関するものである。

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よりも排除容積が小さい電源駆動圧縮機を併設し、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、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）。

ハイブリッド室外ユニットでは、ガスエンジンにより駆動される非電源駆動圧縮機は電源駆動圧縮機よりも排除容積が大きく、また、排気マフラー、冷却水ポンプなど、電気式ヒートポンプにはない、ガスヒートポンプ固有の要素部品も設置する必要がある。したがって、ガスヒートポンプの室外ユニットをベースとし、電源駆動圧縮機を当該室外ユニットの内部に追加配置することが望ましい。

ところで、従来のガスヒートポンプは、本体筐体内部が仕切り板により上下二段に分割された構造となっている（例えば、特許文献２参照）。

１階部分は機械室であり、ガスエンジン、ガスエンジンにより駆動される非電源駆動圧縮機、非電源駆動圧縮機の吐出ガスから冷凍機油を分離する油分離器、ガスエンジンの排気マフラー、ガスエンジンの冷却水を循環させる冷却水ポンプ、制御基板など、多くの部品が搭載されている。

一方、２階部分は熱交換器室となっており、仕切り板上には、空気と冷媒とが熱交換するための空気熱交換器が、熱交換器室の外壁を形成するように設置されている。この空気熱交換器室の内部には、機械室と熱交換器室との間の空気の移動を可能とする通気口以外は、ほとんど何も設置されていない。

なお、熱交換器室の上面には、ファンと空気吹き出し口からなる送風機が設置されており、ファンが回転することで、熱交換器室内は負圧となって、空気熱交換器の外周部から空気を取り込む。そして、空気熱交換器において冷媒と熱交換した空気は、熱交換器室内を通って空気吹き出し口から筐体上方に排出される。

特開２００３−０５６９３１号公報 特開２００９−０６８７５０号公報

しかしながら、ガスヒートポンプの室外ユニットをベースとした室外ユニットの内部に、電源駆動圧縮機を追加設置する場合、電源駆動圧縮機の温度が低いときに電源駆動圧縮機を起動すると、冷凍機油に溶解している冷媒が発砲する所謂オイルフォーミングが発生し、電源駆動圧縮機内の冷凍機油が吐出口を経由して回路内へ排出されることで電源駆動圧縮機内の冷凍機油が不足し、電源駆動圧縮機の信頼性が低下するという課題を有していた。

本発明は、前記課題を解決するものであり、ガスエンジンにより駆動される非電源駆動圧縮機と電源駆動圧縮機とを併設する室外ユニットにおいて、エンジン排熱を電源駆動圧縮機へ流入させやすくし、電源駆動圧縮機の温度が過度に低くなるのを抑え、電動駆動圧縮を起動する際に電源駆動圧縮機の温度が低いことによって生じるオイルフォーミングを発生しにくくし、電源駆動圧縮機内の冷凍機油を十分に確保することで、電源駆動圧縮機の信頼性を向上させることを可能とした空気調和機の室外ユニットを提供することを目的とする。

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の室外ユニットは、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が配置された機械室と、室外熱交換器および室外送風ファンを格納した熱交換器室とを、仕切り板で上下二段に分割し、前記機械室を下段部分に、前記熱交換器室を上段部分に備え、前記機械室の底部に設けられる底板の中心を通り、直線を含む略鉛直方向の平面で前記底板を２つの領域に分割し、前記非電源駆動圧縮機を含む非電源駆動圧縮機ユニットの略中心と前記電源駆動圧縮機の略中心とが、前記領域のどちらか一方の同じ領域に位置することを特徴とする。

これにより、電源駆動圧縮機を既存のガスヒートポンプの室外ユニット内部に追加配置する際に、非電源駆動圧縮機ユニットと電源駆動圧縮機の間隔を狭くすることができ、電力以外の駆動源の排熱を電源駆動圧縮機へ流入させやすく、電源駆動圧縮機の温度が過度に低くなるのを抑えることが可能となる。よって、電源駆動圧縮機を起動する際に電源駆動圧縮機の温度が低いことによって生じるオイルフォーミングが発生しにくくなり、電源駆動圧縮機内の冷凍機油を十分に確保できるため、電源駆動圧縮機の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の室外ユニットにおいて、仕切り板に、前記室外ユニット内部の空気が前記熱交換器室と前記機械室とを移動できる通気口を少なくとも１つ設置し、電源駆動圧縮機の起動前に前記通気口の通風抵抗を大きくすることを特徴とした請求項１記載の空気調和機の室外ユニットである。

これにより、電力以外の駆動源の排熱が機械室（１階）から熱交換器室（２階）に移動する空気量を減らすことができる。よって、本発明では、第１の発明の効果に加え、電力以外の駆動源の排熱を機械室（１階）に留めることで電源駆動圧縮機の温度が過度に低くなるのをさらに抑えることが可能となる。よって、電源駆動圧縮機を起動する際に電源駆動圧縮機の温度が低いことによって生じるオイルフォーミングが発生しにくくなり、電源駆動圧縮機内の冷凍機油を十分に確保できるため、電源駆動圧縮機の信頼性を向上させることができる。

第３の発明は、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２に記載の空気調和機の室外ユニットである。

これにより、非電源駆動圧縮機の排除容積を大きくすることで、電力以外の駆動源の排熱が多くなり電源駆動圧縮機に流入する熱量が増える。よって、本発明では、第１から第２の発明の効果に加え、より多くの電力以外の駆動源の排熱を電源駆動圧縮機に流入させることができ、電源駆動圧縮機の温度が過度に低くなるのをさらに抑えることが可能となる。よって、電源駆動圧縮機を起動する際に電源駆動圧縮機の温度が低いことによって生じるオイルフォーミングが発生しにくくなり、電源駆動圧縮機内の冷凍機油を十分に確保できるため、電源駆動圧縮機の信頼性を向上させることができる。

本発明の空気調和機の室外ユニットでは、電源駆動圧縮を起動する際に電源駆動圧縮機の温度が低いことによって生じるオイルフォーミングが発生しにくくなり、電源駆動圧縮機内の冷凍機油を十分に確保できるため、電源駆動圧縮機の信頼性を向上させることができる。

本発明の空気調和機の冷凍サイクル構成図である。 本発明の実施の形態１における空気調和機の室外ユニット１００の縦断面図である。 本発明の実施の形態１における空気調和機の室外ユニット１００の横断面図である。 本発明の実施の形態２における空気調和機の室外ユニット１００の縦断面図である。 本発明の実施の形態２における空気調和機の室外ユニット１００の横断面図である。

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１台に対し、室内ユニットを２台接続した、いわゆるツイン構成となっている。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３台以上、並列に接続可能である。

１００は室外ユニットであり、室外ユニット１００と室内ユニット２００、２１０とは、冷媒が流通する液管５０、ガス管５５で連結されている。室外ユニット１００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）、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。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くなっており、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、同じ冷凍機油とされている。

また、エンジン駆動圧縮機１１２の吐出配管および吸入配管は、電源駆動圧縮機１１３の吐出配管および吸入配管よりも太く形成されている。こうすることで、冷媒流量が多いエンジン駆動圧縮機１１２側の吐出配管および吸入配管における圧力損失の増大を抑えるとともに、冷凍サイクルからのエンジン駆動圧縮機１１２への冷凍機油の戻り量が、電源駆動圧縮機１１３への冷凍機油の戻り量よりも多くなる。

１１４はアキュムレータであり、後述する四方弁１１６から、エンジン駆動圧縮機１１２の吸入配管と電源駆動圧縮機１１３の吸入配管との合流点に至る冷媒配管に接続され、両圧縮機１１２，１１３にガス冷媒を供給する。

１１５ａ、１１５ｂは油分離器であり、油分離器１１５ａはエンジン駆動圧縮機１１２の吐出配管に設置され、油分離器１１５ｂは電源駆動圧縮機１１３の吐出配管に設置されており、各圧縮機１１２，１１３の吐出ガスに含まれる冷凍機油を分離する。油分離器１１５ａ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１１５ｃで、油分離器１１５ｂで分離された冷凍機油は、電源駆動圧縮機１１３の吸入配管に油戻し管１１５ｄにより個別に戻される。また、油戻し管１１５ｃ、１１５ｄには、それぞれ、油戻し管開閉弁１１５ｅ、１１５ｆが接続されており、この油戻し管開閉弁１１５ｅ、１１５ｆの開閉により、油戻し管１１５ｃ、１１５ｄの連通が制御される。

なお、油分離器１１５ａ、１１５ｂは、両圧縮機１１２，１１３の吐出ガスに含まれる冷凍機油をまとめて分離するように単一の油分離器１１５として設置されても良い。この場合、油分離器１１５は、エンジン駆動圧縮機１１２の吐出配管と電源駆動圧縮機１１３の吐出配管との合流点より、両圧縮機１１２，１１３とは反対側の冷媒配管に設置される。

１１６は冷房と暖房で冷凍サイクルを切り替える四方弁、１１７は冷媒を膨張させる室外ユニット減圧装置である。また、１１８は、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１１８には、冷却水配管（不図示）が敷設されている。
１１９はエンジン排熱熱交換器１１８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。１２０は室外熱交換器１３０に室外ユニット１００周囲の空気を供給する室外送風ファンである。

室内ユニット２００において、２０１は室内空気熱交換器、２０２は室内空気熱交換器２０１に室内ユニット２００周囲の空気を供給する室内送風ファン、２０３は冷媒を膨張させる室内ユニット減圧装置である。
同様に、室内ユニット２１０において、２１１は室内空気熱交換器、２１２は室内空気熱交換器２１１に室内ユニット２１０周囲の空気を供給する室内送風ファン、２１３は冷媒を膨張させる室内ユニット減圧装置である。

次に、本実施の形態における空気調和機の室外ユニット１００の内部構造を図２、図３に示す。図２は室外ユニット１００を前面に平行な鉛直平面で切った縦断面図、図３は室外ユニット１００を底面に平行な水平平面（図中、Ｘ−Ｘ）で切った横断面図である。
図２に示すように、室外ユニット１００は、フレーム構成された本体筐体１００Ａを備え、この本体筐体１００Ａの内部が、仕切り板１０３により上下二段に分割されており、１０１は機械室、１０２は熱交換器室である。

機械室１０１には、エンジン１１１、エンジン駆動圧縮機１１２が設置され、さらに電源駆動圧縮機１１３が設置されている。図２には示さないが、これらの他にも、アキュムレータ１１４、油分離器１１５、四方弁１１６、室外ユニット減圧装置１１７、エンジン排熱熱交換器１１８、エンジン排熱熱交換器用冷媒流量調整弁１１９、エンジン１１１の排気マフラー、エンジン１１１の冷却水を循環させる冷却水ポンプ、制御基板、冷媒配管など、多くの部品が搭載されている。そして、これらの部品の配置は、既存のガスヒートポンプの部品の配置をそのまま流用している。

そして、例えば空調負荷が、非電源駆動圧縮機（第１空調機）１１２の最小能力よりも小さい場合は、電源駆動圧縮機（第２空調機）１１３のみを運転し、空調対象空間の空調負荷が、非電源駆動圧縮機（第１空調機）１１２の最小能力以上で、第１空調機の最小能力と第２空調機の最小能力との和よりも小さい場合は、非電源駆動圧縮機（第１空調機）１１２または電源駆動圧縮機（第２空調機）１１３のどちらか一方を、これら空調機に設けられた非電源駆動圧縮機（第１空調機）１１２または電源駆動圧縮機（第２空調機）１１３の運転コストが安い、もしくは、消費エネルギーの小さい方を任意に選択して運転し、空調対象空間の空調負荷が、第１空調機の最小能力と第２空調機の最小能力との和以上の場合は、非電源駆動圧縮機（第１空調機）１１２と電源駆動圧縮機（第２空調機）１１３の双方を運転する。

熱交換器室１０２において、室外熱交換器１３０は熱交換器室１０２の外壁を形成するように構成されており、仕切り板１０３の略中央部に電源駆動圧縮機１１３が設置されている。

図２、図３に示すように、機械室１０１の底部に設けられる底板１２２の中心を通り、機械室１０１の奥行き方向に延びる水平直線によって区分される底板１２２の２つの領域に対して、エンジン１１１とエンジン駆動圧縮機１１２とで構成されるエンジン圧縮機ユニット１２３の略中心（図中、点Ａ）と、電源駆動圧縮機１１３の略中心（図中、点Ｂ）とがどちらか一方の同じ領域に位置する。

次に、室外ユニット１００と室内ユニット２００、２１０の動作を説明する。

冷房運転時、四方弁１１６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と電源駆動圧縮機１１３とで圧縮された高温高圧の冷媒は、それぞれ、油分離器１１５ａ、１１５ｂに流入し、冷凍機油を分離する。それぞれの油分離器１１５ａ、１１５ｂで分離された純度の高いガス冷媒は合流後、四方弁１１６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室外ユニット減圧装置１１７を通り、液管５０内を通って、室内ユニット２００、２１０に供給される。

なお、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が駆動している場合は油戻し管開閉弁１１５ｅ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１１５ｆ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１１５ｅ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１１５ｆは閉となる。

室内ユニット２００に入った高圧の液冷媒は、室内ユニット減圧装置２０３にて減圧され、気液二相状態となって、室内熱交換器２０１に流入する。気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器２０１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ユニット２００から流出する。

室内ユニット２１０においても、室内ユニット２００と同様に、まず、高圧の液冷媒は、室内ユニット減圧装置２１３にて減圧され、気液二相状態となって、室内熱交換器２１１に流入する。気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器２１１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ユニット２１０から流出する。

なお、室内ユニット２００のみ冷房運転を行う場合は、室内ユニット減圧装置２１３を閉じ、室内ユニット２１０の室内熱交換器２１１には冷媒の供給を行わない。一方、室内ユニット２１０のみ冷房運転を行う場合は、室内ユニット減圧装置２０３を閉じ、室内ユニット２００の室内熱交換器２０１には冷媒の供給を行わない。

室内ユニット２００、２１０から流出したガス冷媒は、ガス管５５内を通って、再度室外ユニット１００に戻る。室外ユニット１００に流入したガス冷媒は、四方弁１１６、アキュムレータ１１４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に戻る。

冷房運転時における、エンジン駆動圧縮機１１２および電源駆動圧縮機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１１６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と電源駆動圧縮機１１３とで圧縮された高温高圧の冷媒は、それぞれ油分離器１１５ａ、１１５ｂに流入し、冷凍機油を分離する。それぞれの油分離器１１５ａ、１１５ｂで分離された純度の高いガス冷媒は合流後、四方弁１１６を通り、ガス管５５内を通って、室外ユニット１００を出て、室内ユニット２００、２１０に供給される。

室内ユニット２００に入った高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器２０１に流入する。高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器２０１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、室内ユニット減圧装置２０３を通り、室内ユニット２００から流出する。

室内ユニット２１０においても、室内ユニット２００と同様に、まず、高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器２１１に流入する。高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器２１１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、室内ユニット減圧装置２１３を通り、室内ユニット２１０から流出する。

なお、冷房時と同様に、室内ユニット２００のみ暖房運転を行う場合は、室内ユニット減圧装置２１３を閉じ、室内ユニット２１０の室内熱交換器２１１には冷媒の供給を行わない。一方、室内ユニット２１０のみ暖房運転を行う場合は、室内ユニット減圧装置２０３を閉じ、室内ユニット２００の室内熱交換器２０１には冷媒の供給を行わない。

室内ユニット２００、２１０から流出した高圧の液冷媒は、液管５０内を通って、再度室外ユニット１００に戻る。室外ユニット１００に流入した高圧の液冷媒は、室外ユニット減圧装置１１７にて減圧され、気液二相状態となって、室外熱交換器１３０とエンジン排熱熱交換器１１８に流入する。気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器１３０では外気と、また、エンジン排熱熱交換器１１８では、エンジン１１１の冷却に用いた高温の冷却水と熱交換して吸熱したのち蒸発し、四方弁１１６、アキュムレータ１１４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１３０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おこなう。

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、エンジン排熱熱交換器１１８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１１８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１３０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、エンジン１１１と、前記エンジンで駆動されるエンジン駆動圧縮機１１２とで構成されるエンジン圧縮機ユニット１２３、モータで駆動される電源駆動圧縮機１１３とが、機械室１０１に設置され、エンジン圧縮機ユニット１２３と電源駆動圧縮機１１３との位置関係が、機械室１０１の底部に設けられる底板１１８の中心を通り、機械室１０１の奥行方向に延びる水平直線によって底板１２２を２つの領域に区分し、エンジン圧縮機ユニット１２３の略中心（図中、点Ａ）と、電源駆動圧縮機１１３の略中心（図中、点Ｂ）とが、どちらか一方の同じ領域に位置することで、エンジン圧縮機ユニットと電源駆動圧縮機１１３の間隔を狭くすることができ、エンジン排熱を電源駆動圧縮機１１３へ流入させやすく、電源駆動圧縮機１１３の温度が過度に低くなるのを抑えることが可能となる。よって、電源駆動圧縮機１１３を起動する際に電源駆動圧縮機１１３の温度が低いことによって生じるオイルフォーミングが発生しにくくなり、電源駆動圧縮機１１３内の冷凍機油を十分に確保できるため、電源駆動圧縮機１１３の信頼性を向上させることができる。

また、本実施の形態においては、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ため、エンジン排熱が多くなり電源駆動圧縮機１１３に流入する熱量が増える。よって、より多くのガスエンジン排熱を電源駆動圧縮機１１３に流入させることができ、電源駆動圧縮機１１３の温度が過度に低くなるのをさらに抑えることが可能となる。よって、電源駆動圧縮機１１３を起動する際に電源駆動圧縮機１１３の温度が低いことによって生じるオイルフォーミングが発生しにくくなり、電源駆動圧縮機１１３内の冷凍機油を十分に確保できるため、電源駆動圧縮機１１３の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の吐出および吸入配管の内径は、電源駆動圧縮機１１３の吐出および吸入配管の内径よりも太くしているため、エンジン駆動圧縮機１１２における吐出および吸入配管における圧力損失の増大を抑え、室外ユニット全体としての運転効率の低下を防止することができる。また、冷凍サイクルからのエンジン駆動圧縮機１１２への冷凍機油の戻り量が電源駆動圧縮機１１３に比べて多くなり、エンジン駆動圧縮機１１２の運転信頼性を向上させることができる。

なお、本実施の形態においては、エンジン１１１と、前記エンジンで駆動されるエンジン駆動圧縮機１１２とで構成されるエンジン圧縮機ユニット１２３、モータで駆動される電源駆動圧縮機１１３とが、機械室１０１に設置され、エンジン圧縮機ユニット１２３と電源駆動圧縮機１１３との位置関係が、機械室１０１の底部に設けられる底板１２２の中心を通り、機械室１０１の奥行方向に延びる水平直線によって底板１２２を２つの領域に区分し、エンジン圧縮機ユニット１２３の略中心（図中、点Ａ）と、電源駆動圧縮機１１３の略中心（図中、点Ｂ）とが、どちらか一方の同じ領域に位置することで、エンジン圧縮機ユニットと電源駆動圧縮機１１３の間隔を狭くすることができ、主回路から冷媒を分岐させて電源駆動圧縮機１１３の吸込口に冷媒を流入させる吸入管と、電源駆動圧縮機１１３から吐出した冷媒を主回路に合流させるための吐出管と、の長さが過度に長くなることを抑え、係る部材のコストを抑え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室外ユニット１００の内部構造を図４、図５に示す。図４は室外ユニット１００を前面に平行な鉛直平面で切った縦断面図、図５は室外ユニット１００を底面に平行な水平平面（図中、Ｙ−Ｙ）で切った横断面図である。

図４、図５において、１０５ａ、１０５ｂは、室外ユニット１００内の仕切り板１０３に設置された通風口である。通風口１０５ａ、１０５ｂは、仕切り板１０３を幅方向（図５における横方向）に２分する直線に対して、ほぼ対称となるように配置されている。通風口１０５ａ、１０５ｂを通じて、室外ユニット１００の内部の空気が機械室１０１と熱交換器室１０２との間を移動できる。また、通風口１０５ａ、１０５ｂには、開度調整弁（不図示）が設置され、通風口１０５ａ、１０５ｂの開度は調節可能となっている。油分離器１１５ａは、室外ユニット１００内の仕切り板１０３の上に設置されている。

また、油分離器１１５ａからエンジン駆動圧縮機１１２の吸入配管に接続した油戻し管１１５ｃの流路抵抗は、油分離器１１５ｂから電源駆動圧縮機１１３の吸入配管に接続した油戻し管１１５ｄの流路抵抗よりも小さく設定されている。流路抵抗の設定は、例えば、油戻し管に設置された細管（キャピラリーチューブ）の内径と長さによって調整する。

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。

室外ユニット１００の冷房、暖房時の運転動作は実施の形態１と同様である。ここでは、冷房、暖房運転時の通風口１０５ａ、１０５ｂの動作と、運転時の油分離器１１５ａ、１１５ｂから、エンジン駆動圧縮機１１２と電源駆動圧縮機１１３への油戻し動作について説明する。

まず、冷房、暖房運転時の通風口１０５ａ、１０５ｂの動作について説明する。エンジン１１１とエンジン駆動圧縮機１１２とが稼働している場合、エンジン１１１ではガスなどの燃料を燃焼させるため、高温の排熱が発生する。エンジン１１１は、機械室１０１に設置された冷却水ポンプ（図示せず）により循環する冷却水で冷却される。

なお、エンジン１１１の排熱を受けて高温になった冷却水は、熱交換器室１０２に設置されたラジエータ（図示せず）で放熱したのち、再びエンジン１１１に戻される。ラジエータは、熱交換器室１０２において、室外熱交換器１３０の内側に設置され、室外熱交換器１３０にて冷媒と熱交換を終えた空気と熱交換する構成となっている。

エンジン１１１の排熱は前記冷却水だけでは完全には取れない。そこで、通風口１０５ａ、１０５ｂの開度調整弁（不図示）を開とし、室外送風ファン１２０の動作により機械室１０１内の空気を熱交換器室１０２に逃がし、エンジン１１１の排熱により機械室１０１が高温になることを防止する。

一方、外気温度が低い場合などにおいて、電源駆動圧縮機１１３が低温に冷やされるため、通風口１０５ａ、１０５ｂの開度調整弁（不図示）を閉とする。すると、機械室１０１から熱交換室１０２への空気の移動がなくなるため、通風口１０５ａ、１０５ｂを開としていた場合と比較して、機械室１０１に留まるエンジン１１１の排熱が増加し、電源駆動圧縮機１１３の温度が過度に低くなり、電源駆動圧縮機１１３の起動時にオイルフォーミングが発生するのを抑えられる。なお、機械室１０１に搭載されている制御基板（図示せず）の冷却のため、通風口１０５ａ、１０５ｂの一部を開とするように制御してもよい。

また、エンジン１１１とエンジン駆動圧縮機１１２とが稼働せず、電源駆動圧縮機１１３のみが稼働している場合、エンジン１１１の排熱は発生しないため、通風口１０５ａ、１０５ｂの開度調整弁（不図示）を閉とする。すると、機械室１０１から熱交換室１０２への空気の移動がなくなるため、通風口１０５ａ、１０５ｂを開としていた場合と比較して、熱交換器を通過する風量が増加し、冷凍サイクル全体の効率が向上する。なお、機械室１０１に搭載されている制御基板（図示せず）の冷却のため、通風口１０５ａ、１０５ｂの一部を開とするように制御してもよい。

次に、運転時の油分離器１１５ａ、１１５ｂから、エンジン駆動圧縮機１１２と電源駆動圧縮機１１３への油戻し動作について説明する。

油分離器１１５ａ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１１５ｅ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、油分離器１１５ｂで分離された冷凍機油は、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１１５ｆ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１１５ｅ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１１５ｆは閉となる。

エンジン圧縮機１１２と電源駆動圧縮機１１３とが同時に稼働している場合、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く設定されているため、エンジン駆動圧縮機１１２が吐出する冷媒流量は、電源駆動圧縮機１１３が吐出する冷媒流量よりも多い。よって、エンジン駆動圧縮機１１２が吐出する冷凍機油は、電源駆動圧縮機１１３が吐出する冷凍機油よりも多い。

本実施の形態では、油戻し管１１５ｃの流路抵抗は油戻し管１１５ｄの流路抵抗よりも小さく設定されているため、両圧縮機１１２，１１３が同時に稼働している場合でも、油分離器１１５ａからエンジン駆動圧縮機１１２に戻る冷凍機油の量は、油分離器１１５ｂから電源駆動圧縮機１１３に戻る冷凍機油の量よりも多くなる。

また、油分離器１１５ａは、室外ユニット１００内の仕切り板１０３の上に設置されており、油分離器１１５ａ内の冷凍機油の油面と、エンジン駆動圧縮機１１２に存在する冷凍機油の油面との間にはヘッド差がある。一方で、油分離器１１５ｂ内の冷凍機油の油面と、電源駆動圧縮機１１３に存在する冷凍機油の油面との間のヘッド差は小さい。したがって、低負荷時など、冷凍サイクルの高圧と低圧の圧力差が小さい場合でも、前記ヘッド差により、冷凍機油１１５からエンジン駆動圧縮機１１２には、電源駆動圧縮機１１３よりも冷凍機油が戻りやすい。

以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、仕切り板１０３を幅方向（図５における横方向）に２分する直線に対して略対称となるように開度の調節が可能な通気口１０５ａ、１０５ｃを設置する。よって、実施の形態１の効果に加え、機械室１０１のエンジン１１１の排熱を、熱交換器室１０２を経由して室外ユニット１００の本体筐体外に排出するための通風経路を確保することができる。

また、外気温度が低い場合などにおいては、電源駆動圧縮機１１３が低温に冷やされるため、通風口１０５ａ、１０５ｂを閉として、機械室１０１から熱交換室１０２への空気の移動を遮断するため、機械室１０１に留まるエンジン１１１の排熱が増加し、電源駆動圧縮機１１３の温度が過度に低くなることを抑え、電源駆動圧縮機１１３の起動時にオイルフォーミングが発生するのを抑えられることで電源駆動圧縮機１１３の信頼性を向上させることができる。

また、エンジン１１１とエンジン駆動圧縮機１１２とが稼働せず、電源駆動圧縮機１１３のみが稼働する場合は、通風口１０５ａ、１０５ｃを閉として、機械室１０１から熱交換室１０２への空気の移動を遮断するため、熱交換器を通過する風量が増加し、冷凍サイクル効率を向上させることができる。

また、油分離器１１５ａからエンジン駆動圧縮機１１２の吸入配管に接続した油戻し管１１５ｃの流路抵抗は、油分離器１１５ｂから電源駆動圧縮機１１３の吸入配管に接続した油戻し管１１５ｄの流路抵抗よりも小さく設定されているため、両圧縮機１１２，１１３が同時に稼働している場合でも、油分離器１１５ａからエンジン駆動圧縮機１１２に戻る冷凍機油の量は、油分離器１１５ｂから電源駆動圧縮機１１３に戻る冷凍機油の量よりも多くなる。よって、冷凍機油の吐出量が多いエンジン駆動圧縮機１１２の運転信頼性を高めることができる。

また、油分離器１１５ａは、室外ユニット１００内の仕切り板１０３の上に設置されているため、低負荷時など、冷凍サイクルの高圧と低圧の圧力差が小さい場合でも、油分離器１１５ａからエンジン駆動圧縮機１１２には冷凍機油が戻りやすい。よって、冷凍機油の吐出量が多いエンジン駆動圧縮機１１２の運転信頼性をさらに高めることができる。

本発明に係る空気調和機の室外ユニットは、モータで駆動する電源駆動圧縮機を機械室に追加配置した時に、電源駆動圧縮機の温度が過度に低くなるのを抑え、電動駆動圧縮を起動する際に電源駆動圧縮機の温度が低いことによって生じるオイルフォーミングを発生しにくくし、電源駆動圧縮機内の冷凍機油を十分に確保することで、電源駆動圧縮機の信頼性を向上させることを可能とする。よってエンジンにより駆動されるエンジン駆動圧縮機とモータで駆動する電源駆動圧縮機とを機械室に併設する室外ユニットに用いるのに好適である。

１００ 空気調和機の室外ユニット
１０１ 機械室
１０２ 熱交換器室
１０３ 仕切り板
１０５ａ、１０５ｂ 通風口
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
１１５ａ、１１５ｂ 油分離器
１１５ｃ、１１５ｄ 油戻し管
１１５ｅ、１１５ｆ 油戻し管開閉弁
１１６ 四方弁
１１７ 室外ユニット減圧装置
１１８ エンジン排熱熱交換器
１１９ エンジン排熱熱交換器用冷媒流量調整弁
１２０ 室外送風ファン
１２１ 室外送風ファンモータ
１２２ 底板
１２３ エンジン圧縮機ユニット
１３０ 室外熱交換器
２００ 室内ユニット
２０１ 室内熱交換器
２０２ 室内送風ファン
２０３ 室内ユニット減圧装置
２１０ 室内ユニット
２１１ 室内熱交換器
２１２ 室内送風ファン
２１３ 室内ユニット減圧装置

Claims (3)

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が配置された機械室と、室外熱交換器および室外送風ファンを格納した熱交換器室とを、仕切り板で上下二段に分割し、前記機械室を下段部分に、前記熱交換器室を上段部分に備え、前記機械室の底部に設けられる底板の中心を通り、直線を含む略鉛直方向の平面で前記底板を２つの領域に分割し、前記非電源駆動圧縮機を含む非電源駆動圧縮機ユニットの略中心と前記電源駆動圧縮機の略中心とが、前記領域のどちらか一方の同じ領域に位置することを特徴とする空気調和機の室外ユニット。
2. 前記仕切り板に、室外ユニット内部の空気が前記熱交換器室と前記機械室とを移動できる通気口を少なくとも１つ設置し、前記電源駆動圧縮機の起動前に前記通気口の通風抵抗を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の室外ユニット。
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または請求項２に記載の空気調和機の室外ユニット。

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