(57)【要約】【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、電源駆動圧縮機を機械室（１階）に設置する場合、機械室（１階）には空きスペースがほとんどないため、従来の部品レイアウトを大幅に変更する必要があり、開発工数を要するという課題を有していた。【解決手段】室外ユニット１００を仕切り板１０３で上下２段に分割し、下段に機械室１０１、上段に熱交換器室１０２を設け、電源駆動圧縮機１１３を熱交換器室１０２に、エンジン駆動圧縮機１１２を機械室１０１に設置する。【選択図】図２
2015152239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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の室外ユニットにおいて、本体筐体を仕切り板で上下二段に分割し、上段に熱交換器室、下段に機械室を設け、前記電源駆動圧縮機を前記熱交換器室に、前記非電源駆動圧縮機を前記機械室に設置することを特徴とした空気調和機の室外ユニット。
【請求項２】
前記電源駆動圧縮機を、前記熱交換器室の床面の略中央部に設置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。
【請求項３】
前記仕切り板の前記電源駆動圧縮機の周囲に、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つ設置することを特徴とした請求項１又は２記載の空気調和機の室外ユニット。
【請求項４】
前記非電源駆動圧縮機を稼働しない場合には、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３記載の空気調和機の室外ユニット。
【請求項５】
前記非電源駆動圧縮機が吐出した冷媒から冷凍機油を分離する非電源駆動圧縮機油分離器と、前記電源駆動圧縮機が吐出した冷媒から冷凍機油を分離する電源駆動圧縮機油分離器とを備え、前記非電源駆動圧縮機油分離器から前記非電源駆動圧縮機に冷凍機油を流す配管の流路抵抗を、前記電源駆動圧縮機油分離器から前記電源駆動圧縮機に冷凍機油を流す配管の流路抵抗よりも小さくしたことを特徴とした請求項１から４の何れか一項に記載の空気調和機の室外ユニット
【請求項６】
前記非電源駆動圧縮機油分離器を前記熱交換器室に設置することを特徴とした請求項１から５の何れか一項に記載の空気調和機の室外ユニット。
【請求項７】
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した請求項１から６の何れか一項に記載の空気調和機の室外ユニット。
【請求項８】
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７の何れか一項に記載の空気調和機の室外ユニット。
【請求項９】
前記非電源駆動圧縮機の吐出および吸入配管の内径は、前記電源駆動圧縮機の吐出および吸入配管の内径よりも大きいことを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の空気調和機の室外ユニット
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
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、特許文献１のハイブリッド室外ユニットを構成する場合には、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。
【０００４】
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２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。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−５６９３１号公報
【特許文献２】特開２００９−６８７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来、ハイブリッド室外ユニットにおいて、本体筐体内部における非電源駆動圧縮機或いは電源駆動圧縮機のレイアウトの検討がなされていない。
電源駆動圧縮機を、実際に、他の要素部品と同じように機械室（１階）に設置する場合、機械室（１階）には空きスペースがほとんどないため、従来の部品レイアウトを大幅に変更する必要があり、開発工数を要するという課題を有していた。
本発明は、上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、既存のガスヒートポンプの室外ユニット内部のレイアウトを変更せずに、電源駆動圧縮機を容易に追加配置す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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の空気調和機の室外ユニットは、電源駆動圧縮機を熱交換器室（２階）に設置する。これによって、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、当該室外ユニットにおける機械室のレイアウトを変更する必要性はない。
【０００９】
第１の発明は、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の室外ユニットにおいて、本体筐体を仕切り板で上下二段に分割し、上段に熱交換器室、下段に機械室を設け、電源駆動圧縮機を熱交換器室に、非電源駆動圧縮機を機械室に設置することを特徴とした空気調和機の室外ユニットである。
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、当該室外ユニットにおける機械室のレイアウトを変更する必要性はない。よって、既存のガスヒートポンプの冷媒配管部品や、ガスエンジン、非電源駆動圧縮機や、膨張弁、電磁弁などの各種アクチュエータと制御基板とを結ぶ電源線・信号線などを、そのまま流用することができ、開発期間を短縮し、製造コストを抑えることができる。
【００１０】
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、電源駆動圧縮機を、熱交換器室の床面の略中央部に設置する空気調和機の室外ユニットである。
これにより、電源駆動圧縮機の追加による、既存のガスヒートポンプの室外ユニットの水平方向重心位置の変化は小さい。よって、本発明では、第１の発明の効果に加え、当該室外ユニットは、既存のガスヒートポンプの室外ユニットとほぼ同じ重量バランスで搬送でき、搬送時に設置業者に過度な負担をかけることを避けることができる。
【００１１】
第３の発明は、第２の発明の空気調和機の室外ユニットにおいて、仕切り板の電源駆動圧縮機の周囲に、室外ユニット内部の空気が熱交換器室と機械室とを移動する通気口を少なくとも１つ設置する空気調和機の室外ユニットである。
これにより、電源駆動圧縮機を熱交換器室（２階）の床面の略中央部に設置したうえで、室外ユニット内部の空気が熱交換器室と機械室とを移動する通気口を確保する。よって、本発明では、第１と第２の発明の効果に加え、機械室（１階）のガスエンジン排熱を、熱交換器室を経由して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。
【００１２】
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の室外ユニットにおいて、非電源駆動圧縮機が稼働しない場合には、前記通気口の通風抵抗を大きくする空気調和機の室外ユニットである。
これにより、電源駆動圧縮機のみが稼働し、非電源駆動圧縮機が稼働せず、ガスエンジン排熱がない場合は、機械室（１階）から熱交換器室（２階）に移動する空気量が減る。よって、本発明では、第１から第３の発明の効果に加え、電源駆動圧縮機のみが稼働する場合は、熱交換器を通る風量を増やすことができ、空気調和機の運転効率を向上させることができる。
【００１３】
第５の発明は、第１〜第４のいずれか１つの発明の空気調和機の室外ユニットにおいて、非電源駆動圧縮機が吐出した冷媒から冷凍機油を分離する非電源駆動圧縮機油分離器と、電源駆動圧縮機が吐出した冷媒から冷凍機油を分離する電源駆動圧縮機油分離器とを備え、非電源駆動圧縮機油分離器から非電源駆動圧縮機に冷凍機油を流す配管の流路抵抗を、電源駆動圧縮機油分離器から電源駆動圧縮機に冷凍機油を流す配管の流路抵抗よりも小さくした空気調和機の室外ユニットである。
これにより、非電源駆動圧縮機油分離器から非電源駆動圧縮機に戻る冷凍機油の量は、電源駆動圧縮機油分離器から電源駆動圧縮機に戻る冷凍機油の量よりも多くなる。よって、本発明では、第１から第４の発明の効果に加え、非電源駆動圧縮機の運転信頼性を高めることができる。
【００１４】
第６の発明は、第１〜第５のいずれか１つの発明の空気調和機の室外ユニットにおいて、非電源駆動圧縮機油分離器を熱交換器室に設置する空気調和機の室外ユニットである。
これにより、非電源駆動圧縮機油分離器を、機械室（１階）に設置された非電源駆動圧縮機よりも高い位置である熱交換器室（２階）に設置するので、非電源駆動圧縮機油分離器の油面と、非電源駆動圧縮機の油面との間にヘッド差が生じる。よって、本発明では、第１〜第４の発明の効果に加え、ヘッド差が小さい電源駆動圧縮機に比べて、非電源駆動圧縮機には非電源駆動圧縮機油分離器からより多くの冷凍機油を戻すことができ、第５の発明よりも非電源駆動圧縮機の運転信頼性を高めることができる。
【００１５】
第７の発明は、第１〜第６のいずれか１つの発明の空気調和機の室外ユニットにおいて、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空気調和機の室外ユニットである。
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１〜６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、室外ユニットの製造コストを低減することができる。
【００１６】
第８の発明は、第１〜第７のいずれか１つの発明の空気調和機の室外ユニットにおいて、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空気調和機の室外ユニットである。
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１〜７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。
【００１７】
第９の発明は、第１〜第８のいずれか１つの発明の空気調和機の室外ユニットにおいて、非電源駆動圧縮機の吐出および吸入配管の内径は、電源駆動圧縮機の吐出および吸入配管の内径よりも太い室外ユニットである。
これにより、排除容積が大きく、冷媒流量が多い非電源駆動圧縮機の吐出および吸入配管を太くすることで、非電源駆動圧縮機における吐出および吸入配管の圧力損失の増大を抑え、冷凍サイクルからの非電源駆動圧縮機への冷凍機油の戻り量が電源駆動圧縮機に比べて多くなる。よって、第１〜８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の低下を防止し、非電源駆動圧縮機の運転信頼性を向上させることができる。
【００１８】
以上の場合において、第１空調機（例えば、非電源駆動圧縮機を有し、室内外熱交換器などを冷媒配管で接続した空調機。）と、第１空調機と同一の空調対象空間を空調する、第１空調機より能力の小さい、少なくとも１台の第２空調機（例えば、電源駆動圧縮機を有し、室内外熱交換器などを冷媒配管で接続した空調機。）と、空調対象空間の空調負荷に応じて、消費エネルギーが最小となるように、第１空調機と第２空調機とを制御する制御手段とを備える空気調和システムとすることは可能である。
一般的に、空調機は定格能力が小さいものほど、空調負荷を処理できる下限値（最小能力）が小さく、また効率が高い。したがって、空調負荷が低い場合でも、定格能力が小さい空調機を稼働させることにより、高い効率で空調負荷を処理でき、空気調和システムの消費エネルギーを最小化することができる。
【００１９】
また、この空気調和システムにおいて、制御手段は、空調対象空間の空調負荷が、第１空調機の最小能力よりも小さい場合は、第２空調機のみを運転し、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、第１空調機または第２空調機のどちらか一方を、これら空調機に設けられた非電源駆動圧縮機または電源駆動圧縮機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、第１空調機と第２空調機の双方を運転する空気調和システムとすることは可能である。
この構成では、空調負荷が第１空調機の最小能力以上で、かつ、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、第２空調機を単独で運転させたときよりも消費エネルギーが少ない第１空調機のみを運転する。したがって、空調負荷が第１空調機の最小能力以上で、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でも、空気調和システムの消費エネルギーを最小化することができる。
【００２０】
また、これらの空気調和システムにおいて、制御手段は、第１空調機と第２空調機の双方を運転する場合は、空調対象空間の全空調負荷に対する第１空調機の空調負荷は、第１空調機の最大能力を、第１空調機の最大能力と第２空調機の最大能力の和で求まる合計能力で除した値±１０％の割合とし、残りの空調負荷を第２空調機が受け持つよう制御する空気調和システムとすることは可能である。
この構成では、第１空調機と第２空調機の双方を運転する場合は、第１空調機と第２空調機の受け持つ空調負荷の比を、第１空調機と第２空調機の最大能力の比付近とする。したがって、第１空調機と第２空調機とが受け持つ空調負荷を、能力に応じた配分とすることになり、空気調和システムの消費エネルギーを小さくすることができる。
【００２１】
これらの空気調和システムにおいて、制御手段は、第１空調機と第２空調機の双方を運転する場合は、第１空調機における空調負荷と消費エネルギーとの関係と、第２空調機における空調負荷と消費エネルギーとの関係とを用いて、第１空調機の消費エネルギーと第２空調機の消費エネルギーとの和が最小となるように、空調対象空間の全空調負荷に対する、第１空調機の空調負荷と第２空調機の空調負荷とを決定する空気調和システムとすることは可能である。
この構成では、第１空調機と第２空調機の双方を運転する場合、第１空調機の受け持つ空調負荷を、各空調機における空調負荷と消費エネルギーとの関係を用いて、第１空調機と第２空調機の消費エネルギーの和が最小となるようにする。したがって、第１空調機と第２空調機の双方を運転する場合でも、空気調和システムの消費エネルギーを最も小さくすることができる。
【００２２】
また、これらの空気調和システムにおいて、第１空調機は商用電源以外の駆動源を用いて駆動される空気調和システムとすることは可能である。この構成では、第１空調機は商用電源を用いず、契約電力を低く抑えることになる。したがって、電力消費量を抑えられ、契約電力を低く設定でき、運転コストを下げることができる。
以上の空気調和システムにおいて、消費エネルギーの代わりに、運転コストが最小となるように、第１空調機と第２空調機とを制御する空気調和システムとすることは可能である。この構成では、以上と同様の制御を用いて、運転コストを下げることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の空気調和機の室外ユニットでは、既存のガスヒートポンプの冷媒配管部品や、ガスエンジン、非電源駆動圧縮機や、膨張弁、電磁弁などの各種アクチュエータと制御基板とを結ぶ電源線・信号線などを、そのまま流用することができ、開発期間を短縮し、製造コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の空気調和機の冷凍サイクル構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１における室外ユニット１００の縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における室外ユニット１００の横断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２における室外ユニット１００の縦断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２における室外ユニット１００の横断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３における室外ユニット１００の縦断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３における室外ユニット１００の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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、室内ユニットが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。
【００２６】
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。
【００２７】
エンジン駆動圧縮機１１２の吐出および吸入配管は、電源駆動圧縮機１１３の吐出および吸入配管よりも太い。こうすることで、冷媒流量が多いエンジン駆動圧縮機１１２の吐出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、両圧縮機にガス冷媒を供給する。
【００２８】
１１５は油分離器であり、後述する四方弁１１６から、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に至る冷媒配管に設置されており、両圧縮機の吐出ガスに含まれる冷凍機油をまとめて分離する。油分離器１１５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１１５ａを通じて戻され、電源駆動圧縮機１１３の吸入配管に油戻し管１１５ｃを通じて戻され、それぞれ個別に戻される。また、油戻し管１１５ａ、１１５ｃには、それぞれ、油戻し管開閉弁１１５ｂ、１１５ｄが設置される。
なお、油分離器１１５は、圧縮機ごとに個別に設置されていても良い。個別に設置される場合には、油分離器１１５は、エンジン駆動圧縮機１１２の吐出配管に１台、電源駆動圧縮機１１３の吐出配管に１台設置される。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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２段に分割されており、１０１は機械室、１０２は熱交換器室である。
【００３２】
また、室外ユニット１００の本体筐体１００Ａの内部には、図２に示すように、電力により駆動する電源駆動圧縮機１１３と、電力以外の駆動源により駆動する非電源駆動圧縮機１１２とが一体に纏めて収納されている。
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。電源駆動圧縮機１１３は、例えば内部密閉型ロータリー圧縮機である。熱交換器室１０２は例えば雨水が浸入するため、電源駆動圧縮機１１３は点線で示す雨水防護カバー１４０を配置することが望ましい。電源駆動圧縮機１１３は、室外熱交換器１３０間中央に配置され、奥行方向にも略中心部に設置されている。
電源駆動圧縮機１１３を、機械室１０１内ではなく、熱交換器室１０２内に設置するため、機械室１０１の部品レイアウトは、既存のガスヒートポンプの機械室の部品レイアウトと同じである。
【００３５】
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、合流した後、油分離器１１５に流入する。油分離器１１５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１１５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１１５ｂ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１１５ｄ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１１５ｂ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１１５ｄは閉となる。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、合流した後、油分離器１１５に流入する。油分離器１１５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１１６を通り、室外ユニット１００を出て、ガス管５５内を通って、室内ユニット２００、２１０に供給される。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、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。
【００４５】
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。
【００４６】
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、電源駆動圧縮機１１３を、既存のガスヒートポンプの室外ユニットにおける熱交換器室１０２内部に設置するため、当該室外ユニットにおける機械室１０１の部品レイアウトは、既存のガスヒートポンプの室外ユニットにおける機械室の部品レイアウトと同じである。よって、既存のガスヒートポンプの冷媒配管部品や、ガスエンジン、非電源駆動圧縮機や、膨張弁、電磁弁などの各種アクチュエータと制御基板とを結ぶ電源線・信号線などを、そのまま流用することができ、開発期間を短縮し、製造コストを抑えることができる。
【００４７】
また、本実施の形態においては、電源駆動圧縮機１１３を、熱交換器室１０２の略中央部に設置するため、電源駆動圧縮機１１３の追加による、既存のガスヒートポンプの室外ユニットの水平方向重心位置の変化は小さい。
よって、当該室外ユニットは、既存のガスヒートポンプとほぼ同じ重量バランスで搬送でき、搬送時に設置業者に過度な負担をかけることを避けることができる。
【００４８】
また、本実施の形態においては、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。
したがって、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への冷凍機油の戻り量に比べて多くなり、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。
【００４９】
（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。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。
電源駆動圧縮機１１３は、通風口１０５ａと１０５ｂの間に配置され、奥行方向には略中心部に設置されている。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。
【００５０】
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の動作を説明する。
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の排熱は上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。
【００５１】
一方、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。
【００５２】
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通気口１０５ａ、１０５ｃを設置し、電源駆動圧縮機１１３をこれらの通気口の間に配置するため、電源駆動圧縮機１１３の設置位置が熱交換器室（２階）の床面の略中央部となる。よって、実施の形態１の効果に加え、機械室（１階）のガスエンジン排熱を、熱交換器室を経由して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、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の開度調整弁（不図示）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。
【００５３】
（実施の形態３）
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６、図７に示す。図６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７は室外ユニット１００を底面に平行な水平平面で切った横断面図である。
図６、図７において、油分離器１１５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。油分離器１１５は、エンジン駆動圧縮機１１２の吐出管と、電源駆動圧縮機１１３の吐出管との合流点（図１参照。）に接続されている。また、油分離器１１５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１１５ａ（図１参照。）の流路抵抗は、同じく油分離器１１５から電源駆動圧縮機１１３の吸入配管に接続した油戻し管１１５ｃ（図１参照。）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１１５ａ、１１５ｃ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。
【００５４】
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、および実施の形態２と同様である。ここでは、運転時の油分離器１１５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１１５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１１５ｂ（図１参照。）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１１５ｄ（図１参照。）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１１５ｂ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１１５ｄは閉となる。
【００５５】
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、油分離器１１５は、両圧縮機の吐出ガスに含まれる冷凍機油をまとめて分離することになる。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。
【００５６】
本実施の形態では、油戻し管１１５ａ（図１参照。）の流路抵抗は油戻し管１１５ｃ（図１参照。）の流路抵抗よりも小さく設定されているため、両圧縮機が同時に稼働している場合でも、油分離器１１５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１１５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１１５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１１５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大きなヘッド差がある。一方で、油分離器１１５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、上記ヘッド差により、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。
【００５７】
以上の説明から明らかなように、油分離器１１５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１１５ａの流路抵抗は、オイルセパレータ１１５から電源駆動圧縮機１１３の吸入配管に接続した油戻し管１１５ｃの流路抵抗よりも小さく設定されているため、両圧縮機が同時に稼働している場合でも、油分離器１１５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１１５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。
【００５８】
また、油分離器１１５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、冷凍機油１１５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。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、運転コストもしくはエネルギー消費量を低減する空気調和機として好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
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
１０５  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
１１５  油分離器
１１６  四方弁
１１７  室外ユニット減圧装置
１２０  室外送風ファン
１３０  室外熱交換器
２００，２１０  室内ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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