特許 5939011 エンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5939011

(24)【登録日】2016年5月27日

(45)【発行日】2016年6月22日

(54)【発明の名称】エンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 27/00 20060101AFI20160609BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20160609BHJP

   F24F 11/02 20060101ALI20160609BHJP

【ＦＩ】

   F25B27/00 B

   F25B1/00 361L

   F24F11/02 102Q

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-95389(P2012-95389)

(22)【出願日】2012年4月19日

(65)【公開番号】特開2013-221724(P2013-221724A)

(43)【公開日】2013年10月28日

【審査請求日】2015年3月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】アイシン精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100081776

【弁理士】

【氏名又は名称】大川 宏

(72)【発明者】

【氏名】西村 理

【審査官】 鈴木 充

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２５５７８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２００１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１４３３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０１０２９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２７１０３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ ２７／００

Ｆ２５Ｂ １／００

Ｆ２４Ｆ １１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１台の室外熱交換器と、室内熱交換器と、膨張弁と、前記１台の室外熱交換器及び前記室内熱交換器に対してのみ機能する複数の圧縮機と、を有する冷媒回路と、
前記複数の圧縮機に接続された複数のエンジンと、
前記複数のエンジンを制御する制御ユニットと、
を備え、
各前記エンジンには、１台以上の前記圧縮機が接続され、
前記制御ユニットは、空気調和の負荷に応じて前記複数のエンジンのうちの一部の前記エンジンを選択し、当該選択されたエンジンを停止させる又は定格回転数とするまで、当該選択されたエンジンの回転数のみを空気調和の負荷に応じて変動させ、
前記複数の圧縮機は、第１圧縮機、第２圧縮機、及び第３圧縮機を含み、
前記複数のエンジンは、前記第１圧縮機に接続された第１エンジンと、前記第２圧縮機及び前記第３圧縮機に接続された第２エンジンと、を含み、
前記制御ユニットは、前記複数のエンジンに対する制御状態を、前記負荷の低下に伴い、前記第１エンジン及び前記第２エンジンを駆動させる第１制御状態から、前記第１エンジンを停止し前記第２エンジンのみを駆動させる第２制御状態に切り替え、さらに前記負荷の低下に伴い、前記第２制御状態から、前記第２エンジンを停止し且つ停止中の前記第１エンジンを起動させて前記第１エンジンのみを駆動させる第３制御状態に切り替えるエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置。

【請求項2】

前記制御ユニットは、
前記第１制御状態において、前記負荷の低下に伴って前記第１エンジンの回転数を前記第１エンジンの定格回転数から低下させ、前記第２エンジンの回転数を前記第２エンジンの定格回転数で維持する制御を実行し、
前記第２制御状態において、前記負荷の低下に伴って前記第２エンジンの回転数を前記第２エンジンの定格回転数から低下させる制御を実行し、
前記第３制御状態において、前記負荷の低下に伴って前記第１エンジンの回転数を前記第１エンジンの定格回転数から低下させる制御を実行する請求項１に記載のエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置。

【請求項3】

前記第１エンジンの定格回転数は、前記第２エンジンの定格回転数よりも小さい請求項１又は２に記載のエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置。

【請求項4】

前記複数のエンジンは、互いに異なる圧縮性能の前記圧縮機が接続された少なくとも２台の前記エンジンを含んでいる請求項１〜３の何れか一項に記載のエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンで圧縮機を駆動するエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置に関する。

【背景技術】

【0002】

昨今、エンジンで圧縮機を駆動させて冷媒を圧縮し、冷媒を冷媒回路で循環させて部屋の空気調和を行うエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置（以下、単にヒートポンプ装置とも称する）の研究開発が進められている。冷媒回路は、主に室外機と室内機で構成されている。ヒートポンプ装置としては、特開２００４−３０１３４３号公報（特許文献１）や特開２００１−４１０９３号公報（特許文献２）に記載されている。特許文献１では、２つのヒートポンプ装置を２つの冷媒回路（２台の室外機と２台の室内機）に対して設けたものが記載されている。

【0003】

また、特許文献２では、１台の室外機に２台の室内機がつながれており、２台の室内機に対して２台のエンジンと２台の圧縮機が設けられている。そして、２台の室内機が作動している場合（２つの場所で空気調和が行われている場合）、２台のエンジン及び圧縮機が作動し、２台の室内機のうち１台の室内機が停止している場合、１台のエンジン及び圧縮機のみが作動するように設定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４−３０１３４３号公報

【特許文献2】特開２００１−４１０９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記ヒートポンプ装置では、１つの冷媒回路、すなわち１台の室内機に対して１台のエンジンが作動することとなる。これによれば、作動中の１台の室内機に対して、空気調和負荷を小さくする指令が為された場合、当該作動中の１台のエンジンに対して回転数を落とす制御が為される。

【0006】

エンジンは、定格回転数で運転している際に高いトルクを発生し、エンジン効率が良くなる。つまり、高トルク運転時にエンジン効率は高くなる。一方、空気調和負荷が比較的小さい場合には、エンジンの出力が小さくて済むため、エンジンの回転数は小さく制御され、それに伴いトルクも低下する。エンジンの排気量（ｃｃ）に対して低いトルクでエンジンを運転することは、エンジン効率の面で好ましくない。例えば、エンジンの出力を最大出力の半分にしても、出力半分でエンジンを運転させるのに必要な燃料は、最大出力で必要な燃料の半分より大きくなる。つまり、エンジンを排気量に対するトルク出力割合が低い状態で運転すると、燃費が悪くなる。

【0007】

上記ヒートポンプ装置では、１つの冷媒回路における空気調和負荷が小さい場合に、エンジン効率が低下するという問題があった。特に昨今では、二酸化炭素排出の低減や省エネルギーが求められており、コスト低減以上にエンジン効率の向上が求められている。

【0008】

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、エンジン効率を向上させることができるエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置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】

【0009】

請求項１に記載の発明は、エンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置であって、１台の室外熱交換器と、室内熱交換器と、膨張弁と、前記１台の室外熱交換器及び前記室内熱交換器に対してのみ機能する複数の圧縮機と、を有する冷媒回路と、前記複数の圧縮機に接続された複数のエンジンと、前記複数のエンジンを制御する制御ユニットと、を備え、各前記エンジンには、１台以上の前記圧縮機が接続され、前記制御ユニットは、空気調和の負荷に応じて前記複数のエンジンのうちの一部の前記エンジンを選択し、当該選択されたエンジンを停止させる又は定格回転数とするまで、当該選択されたエンジンの回転数のみを空気調和の負荷に応じて変動させ、前記複数の圧縮機は、第１圧縮機、第２圧縮機、及び第３圧縮機を含み、前記複数のエンジンは、前記第１圧縮機に接続された第１エンジンと、前記第２圧縮機及び前記第３圧縮機に接続された第２エンジンと、を含み、前記制御ユニットは、前記複数のエンジンに対する制御状態を、前記負荷の低下に伴い、前記第１エンジン及び前記第２エンジンを駆動させる第１制御状態から、前記第１エンジンを停止し前記第２エンジンのみを駆動させる第２制御状態に切り替え、さらに前記負荷の低下に伴い、前記第２制御状態から、前記第２エンジンを停止し且つ停止中の前記第１エンジンを起動させて前記第１エンジンのみを駆動させる第３制御状態に切り替える。

【0010】

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項において、前記複数のエンジンは、互いに異なる圧縮性能の前記圧縮機が接続された少なくとも２台の前記エンジンを含んでいる。

【発明の効果】

【0012】

請求項１に記載の発明によれば、１つの冷媒回路で必要な空気調和能力を複数のエンジンに分割できるため、１つのエンジンの排気量（ｃｃ）を小さくすることができる。これにより、最大の空気調和能力が必要な場合、すべてのエンジンを定格回転数（エンジンに設定された適切な運転が可能な最大回転数）で運転させ、小さい空気調和能力が必要な場合、複数のうちの選択された一部のエンジンに対してのみ回転数低下又は停止させ、他のエンジンを定格回転数で運転させることができる。つまり、低い空気調和負荷（低負荷）の際にも、一部のエンジンを高いトルクで運転させることができる。また、低負荷の際、一部のエンジンを停止させることで、低トルク運転のエンジンを無くすことができる。このように本発明によれば、エンジン効率を向上させることができる。

【0013】

請求項４に記載の発明によれば、少なくとも２台のエンジンで圧縮機の圧縮能力が異なるため空気調和負荷に応じてより細かく空気調和能力を調整することができる。そして、細かな調整制御が可能となることで、一部のエンジン停止回数が増え、エンジン停止に起因して他のエンジンのトルクが上昇する現象の回数も増やすことができる。本発明によれば、細かな制御が可能となり、高トルク運転期間を増やすことができ、エンジン効率をさらに向上させることができる。

【0014】

また、上記エンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置が互いに異なる台数の圧縮機が接続された少なくとも２台のエンジンを含むことにより、エンジンに対する圧縮機接続台数を調整するだけで、エンジン効率を向上させることができ、例えば同一性能の圧縮機を準備すれば良く、調整及び製造が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第一実施形態のエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置の構成を示す概念図である。

【図2】第一実施形態のエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置の制御例を説明するための説明図である。

【図3】第一実施形態のエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置の制御例を説明するための説明図である。

【図4】第二実施形態のエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置の構成を示す概念図である。

【図5】第二実施形態のエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置の制御例を説明するための説明図である。

【図6】従来のエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置の制御例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

【0017】

＜第一実施形態＞
第一実施形態のエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置は、図１に示すように、主に、室外機１と、室内機２と、制御ユニット１０と、を備えている。室外機１及び室内機２は、流路を形成する配管Ａ〜Ｆと共に、１つの冷媒回路Ｚを形成している。

【0018】

室外機１は、室外に配置されており、室外熱交換器１１と、ファン１２と、切替弁１３と、第一エンジン１４と、第二エンジン１５と、第一圧縮機１６と、第二圧縮機１７と、第三圧縮機１８と、アキュムレータ１９と、を備えている。

【0019】

室外熱交換器１１は、内部を通過する冷媒と外気との間で熱交換を実行させる装置である。室外熱交換器１１は、室外機１内に１台設置されている。室外熱交換器１１は、図１では並列に分かれているが、片方が独立して機能することはない。つまり、１台の熱交換器とは、冷媒回路上の近接する場所（実質的に同一の場所）において、分離制御不可で一体的に機能する熱交換器を意味する。

【0020】

室外熱交換器１１の一方側は、配管Ｆを介して切替弁１３の第四ポート３４に接続されている。室外熱交換器１１の他方側は、配管Ｄを介して膨張弁２３及び室内熱交換器２１に接続されている。ファン１２は、室外熱交換器１１に隣接して配置され、室外熱交換器１１に向かって送風する。

【0021】

切替弁１３は、４つのポート３１〜３４を備えた四方切替弁である。切替弁１３は、制御ユニット１０により制御され、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流路を切り替える。切替弁１３は、冷房運転時には冷媒の流れが図１の実線矢印で示す流れとなる流路を形成し、暖房運転時には冷媒の流れが図１の破線矢印で示す流れとなる流路を形成する。

【0022】

第一エンジン１４は、ガスを燃料として駆動するガスエンジンである。第一エンジン１４は、制御ユニット１０により回転数を制御されている。第一エンジン１４には、第一圧縮機１６が接続されている。つまり、第一エンジン１４は、自身の駆動力により第一圧縮機１６を駆動させる。具体的に本実施形態では、第一エンジン１４の駆動軸と第一圧縮機１６の入力軸とにプーリが取り付けられており、これらをベルトで接続している。

【0023】

第一エンジン１４の排気量は、想定される最大空気調和負荷時に必要な空気調和能力（出力）の半分の能力を発揮できる排気量となっている。例えば、最大空気調和負荷（例えば外気温３５度の際の冷房）で定格回転数（又は定格回転数付近）となるエンジンの排気量が２０００ｃｃである場合、第一エンジン１４の排気量は１０００ｃｃとなる。

【0024】

第二エンジン１５は、ガスを燃料として駆動するガスエンジンである。第二エンジン１５は、制御ユニット１０により回転数を制御されている。第二エンジン１５には、第二圧縮機１７及び第三圧縮機１８が接続されている。つまり、第二エンジン１５は、自身の駆動力により第二圧縮機１７及び第三圧縮機１８を駆動させる。具体的に本実施形態では、第二エンジン１５の駆動軸と第二圧縮機１７の入力軸及び第三圧縮機１８の入力軸とにプーリが取り付けられており、これらをベルトで接続している。第二エンジン１５の排気量は、第一エンジン１４同様、最大空気調和負荷時に必要な能力の半分の能力で定格回転数（又は定格回転数付近）となる排気量である。各エンジン１４、１５の定格回転数は、接続される圧縮機の台数に応じて設定されることが好ましい。本実施形態では、第一エンジン１４の定格回転数は、第二エンジン１５の定格回転数よりも低くなっている。

【0025】

第一圧縮機１６は、冷媒を圧縮するコンプレッサであって、第一エンジン１４に接続されている。第一圧縮機１６は、第一エンジン１４の駆動力で作動する。第一圧縮機１６の吐出口は、配管Ａ１及び配管Ａを介して切替弁１３の第一ポート３１に接続されている。第一圧縮機１６の吸入口は、配管Ｂ１及び配管Ｂを介してアキュムレータ１９の吐出口に接続されている。

【0026】

第二圧縮機１７及び第三圧縮機１８は、冷媒を圧縮するコンプレッサであって、第二エンジン１５に接続されている。第二圧縮機１７及び第三圧縮機１８は、第二エンジン１５の駆動力で作動する。第二圧縮機１７の吐出口は、配管Ａ２及び配管Ａを介して切替弁１３の第一ポート３１に接続されている。第二圧縮機１７の吸入口は、配管Ｂ２及び配管Ｂを介してアキュムレータ１９の吐出口に接続されている。第三圧縮機１８の吐出口は、配管Ａ３及び配管Ａを介して切替弁１３の第一ポート３１に接続されている。第三圧縮機１８の吸入口は、配管Ｂ３及び配管Ｂを介してアキュムレータ１９の吐出口に接続されている。

【0027】

配管Ａの圧縮機１６〜１８側は３つの配管Ａ１〜Ａ３に分岐しており、配管Ｂの圧縮機１６〜１８側も３つの配管Ｂ１〜Ｂ３に分岐している。つまり、各圧縮機１６〜１８は、冷媒回路Ｚ上で互いに並列に接続されている。本実施形態において、全圧縮機１６〜１８の圧縮能力は、互いに実質的に同一に設定されている。つまり、第一エンジン１４よりも第二エンジン１５のほうが、発揮される圧縮能力は大きくなる。

【0028】

アキュムレータ１９は、液分離器であって、圧縮機１６〜１８内に液体冷媒が流入しないようにするものである。アキュムレータ１９の吸入口は、配管Ｃを介して切替弁１３の第二ポート３２に接続されている。

【0029】

室内機２は、室内に配置されており、室内熱交換器２１と、ファン２２と、膨張弁２３と、を備えている。室内熱交換器２１は、内部を通過する冷媒と外気との間で熱交換を実行させる装置である。室内熱交換器２１の一方側は、配管Ｄにより膨張弁２３を介して室外熱交換器１１の他方側に接続されている。室内熱交換器２１の他方側は、配管Ｅにより切替弁３の第三ポート３３に接続されている。ファン２２は、室内熱交換器２１に隣接して配置され、室内熱交換器２１に向かって送風する。

【0030】

膨張弁２３は、制御ユニット１０により開度制御可能な電動の電子膨張弁である。膨張弁２３は、配管Ｄ上に配置され、開度を調整することで配管Ｄ内の冷媒の流量を調整する。膨張弁２３は、圧縮された冷媒を膨張させて低温にする。

【0031】

制御ユニット１０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）であって、室外機１及び室内機２の運転を制御している。具体的に、制御ユニット１０は、ファン１２、２２（図示しない駆動モータ）、切替弁１３、第一エンジン１４、第二エンジン１５、及び膨張弁２３をそれぞれ制御している。制御ユニット１０により切替弁１３が切り替えられることで、エンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置は、冷房運転又は暖房運転に設定される。切替弁１３が冷房側に切り替わると、図１実線矢印に示すように、室外熱交換器１１が凝縮器として機能し、室内熱交換器２１が蒸発器として機能する。切替弁１３が暖房側に切り替わると、図１破線矢印に示すように、室内熱交換器２１が凝縮器として機能し、室外熱交換器１１が凝縮器として機能する。

【0032】

制御ユニット１０は、冷房運転時又は暖房運転時に、室内機２の空気調和負荷に応じて、膨張弁２３の開度やファン１２、２２の駆動量を制御する。また、制御ユニット１０は、冷房運転時又は暖房運転時に、室内機２の空気調和負荷に応じて、第一エンジン１４又は第二エンジン１５の回転数を制御する。

【0033】

ここで、制御ユニット１０によるエンジン１４、１５の制御について説明する。図２に示すように、冷房運転状態又は暖房運転状態において、室内機２の空気調和負荷（以下、単に負荷とも称する）が最大のとき、制御ユニット１０は、第一エンジン１４及び第二エンジン１５の回転数を共に定格回転数に制御する。両エンジン１４、１５が定格回転数で駆動しているため、両エンジン１４、１５で高トルク運転となり、エンジン効率は良い状態となる。

【0034】

次に、負荷が最大の状態よりも低い状態のとき、制御ユニット１０は、第一エンジン１４を制御対象に選択し、第一エンジン１４の回転数のみを負荷に応じて制御する。この場合、制御ユニット１０は、第一エンジン１４の回転数を定格回転数よりも低い回転数（定格回転数未満最低回転数以上）に制御する。第二エンジン１５は、負荷に応じて制御されずに、定格回転数を維持する。第二エンジン１５が定格回転数で運転しているため、第二エンジン１５については高トルク運転が維持され、エンジン効率の低下は抑制される。

【0035】

制御ユニット１０によるエンジン１４、１５の選択については、制御ユニット１０内において、負荷の大きさによって予め設定されている。本実施形態の制御ユニット１０は、最大負荷又は負荷０からの負荷の変化量が小さい範囲では、１台分の圧縮能力である第一エンジン１４を選択し回転数制御するように設定され、他の範囲では第一エンジン１４を定格回転数又は停止状態で維持して、第二エンジン１５を選択し回転数制御するように設定されている。制御ユニット１０は、選択されたエンジン１４又は１５の回転数を、当該選択されたエンジン１４又は１５を停止させるか又は定格回転数とするまで、負荷に応じて変動させ、選択されなかったエンジン１４又は１５については定格回転数又は停止状態で維持する。つまり、制御ユニット１０は、選択されたエンジン１４又は１５のみを負荷に応じて変動制御し、選択されなかったエンジン１４又は１５を高トルク運転又は停止状態に維持する。

【0036】

次に、負荷がさらに低い状態のとき、制御ユニット１０は、第一エンジン１４を停止させ、第二エンジン１５を定格回転数で維持する。第一エンジン１４が停止により燃料を消費せず、第二エンジン１５が高トルク状態で維持されるため、エンジン効率を向上させることができる。

【0037】

次に、負荷がさらに低い状態のとき、制御ユニット１０は、第二エンジン１５を選択し、第二エンジン１５の回転数を負荷に応じて定格回転数未満最低回転数以上で変動させる。第一エンジン１４が停止状態であるため、エンジン効率の低下は抑制される。次に、負荷がさらに低い状態のとき、制御ユニット１０は、第二エンジン１５を停止状態とし、第一エンジン１４の回転数を停止状態から負荷に応じて上昇させる（最低回転数以上定格回転数以下）。第二エンジン１５が停止状態であるため、エンジン効率の低下は抑制される。

【0038】

このように、本実施形態では、１つの冷媒回路Ｚに対して、最大負荷時の必要出力を複数の小さいエンジン１４、１５で担当し、制御ユニット１０によって選択された一方のエンジン１４又は１５のみの回転数を負荷に応じて変動制御することで、他方のエンジン１４又は１５を高トルク状態又は停止状態で維持することができる。これにより、装置全体におけるエンジン効率を向上させることができる。また、同じ負荷に対しても、１台のエンジンの排気量に対するトルク出力割合を高く維持することができる。このように、エンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置の燃費は向上する。

【0039】

また、本実施形態では、接続された圧縮機１６〜１８の台数がエンジン１４、１５毎に異なるため、圧縮能力を細かく制御でき、エンジン効率をさらに向上させることができる。少なくとも２台のエンジンに対して互いに異なる台数の圧縮機を設けることで、例えば図２に示すように、負荷に応じて３つの異なる制御状態（両エンジン１４、１５駆動、第一エンジン１４のみ駆動、第二エンジン１５のみ駆動）を設定することができる。以下、実施例として最大負荷状態から負荷が低下していった場合を例に説明する。

【0040】

本実施例では、図３に示すように、負荷が最大（１００％）である場合、第二エンジン１５が定格回転数で運転され、第一エンジン１４も定格回転数で運転される。圧縮機の接続台数が少ないエンジンには、圧縮機の接続台数が多いエンジンに比べて、定格回転数が低いエンジンを使用している。そして、制御ユニット１０は、負荷の低下に伴って、第一エンジン１４のみ回転数を低下させる。接続された圧縮機台数が第二エンジン１５より少ない第一エンジン１４、すなわち定格回転数が第二エンジン１５より低い第一エンジン１４の回転数を低下させる。そして、制御ユニット１０は、負荷の低下に伴って、第一エンジン１４を最低回転数とし、停止させる。ここで、第一エンジン１４が停止すると、第一エンジン１４が担当していた負荷が第二エンジン１５に掛かり、第二エンジン１５のトルクが上昇する。この際に、第二エンジン１５がさらなる高トルク状態となり、第二エンジン１５のエンジン効率が向上する。

【0041】

そして、さらに負荷が低下すると、制御ユニット１０は、第二エンジン１５の回転数を低下させる。ここで、１つの負荷状態における１つの第二エンジン１５に対して、本実施形態では第一エンジン１４よりも多い２台の圧縮機１７、１８が作動している。これにより、第二エンジン１５は、１つのエンジンに１台の圧縮機が作動している場合に比べて、低い回転数により同一の能力を発揮することができる。出力が同一の場合、回転数が低いほどトルクが高くなる（出力＝回転数×トルク×定数）。つまり、第二エンジン１５は、１つの負荷状態において、１台の圧縮機が接続されている場合よりも低回転高トルクで運転される。エンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置が互いに接続台数の異なる複数のエンジンを有することで、第二エンジン１５のエンジン効率が向上し、装置全体のエンジン効率が向上する。

【0042】

さらに負荷が低下すると、制御ユニット１０は、第二エンジン１５を停止させ、第一エンジン１４を一気に作動させる。この際、第二エンジン１５の停止に伴い、第一エンジン１４に加わる負荷が大きくなり、第一エンジン１４が高トルク運転となる。これにより、第一エンジン１４のエンジン効率が向上する。

【0043】

このように、第一実施形態によれば、エンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置のエンジン効率を向上させることができる。なお、参考に、従来装置におけるエンジン効率、すなわち冷媒回路Ｚと同条件の１つの冷媒回路に１台のエンジン（エンジン１４、１５の倍の排気量）及び１台の圧縮機（圧縮機１６〜１８と同一性能）が設けられた場合のエンジン効率について図６に示す。本実施例は、従来に比べて２〜３割程度エンジン効率が向上している。

【0044】

また、エンジン１４、１５に対し異なる圧縮性能の圧縮機を設けても良い。圧縮性能は、例えばスクロール１回転（又はエンジンの出力軸１回転）で圧縮できる圧縮容量や圧縮比、又は圧縮機の排除容積で決まる。また、エンジンが圧縮機を駆動する際の減速比を変更することで圧縮性能を変更しても良い。

【0045】

＜第二実施形態＞
第二実施形態のエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置は、第一エンジン１４に２台の圧縮機が接続されている点で第一実施形態と異なっている。つまり、第二実施形態では、第一エンジン１４と第二エンジン１５に同数の圧縮機が接続されている。すべての圧縮機の性能は、第一実施形態同様、実質的に同一である。

【0046】

図４に示すように、第一エンジン１４には、プーリ及びベルトにより第一圧縮機１６と第四圧縮機１６０とが接続されている。第四圧縮機１６０は、第一エンジン１４の駆動力により作動する。第四圧縮機１６０の吸入口は、配管Ｂ４及び配管Ｂを介してアキュムレータ１９の吐出口に接続されている。第四圧縮機１６０の吐出口は、配管Ａ４及び配管Ａを介して切替弁１３の第一ポート３１に接続されている。つまり、圧縮機１６〜１８、１６０は、冷媒回路Ｚ上で並列的に接続されている。

【0047】

この構成であっても、第一実施形態同様の制御により、エンジン効率を向上させることができる。ただし、制御ユニット１０は、変動制御対象となるエンジンの選択において、両エンジン１４、１５が同様の圧縮能力を発揮するため、負荷に応じて選択するに際し、いずれのエンジン１４、１５を選択しても良いこととなる。

【0048】

具体的に実施例を図５を参照して説明する。図５に示すように、負荷が最大のとき、両エンジン１４、１５は同じ回転数で高トルク運転状態となる。そして、制御ユニット１０は、負荷の低下に応じて、一方のエンジン（ここでは第一エンジン１４）の回転数を低下させる。制御ユニット１０が負荷の低下に伴って第一エンジン１４を停止させると、第二エンジン１５に停止した分の負荷が掛かり、第二エンジン１５のトルクが高くなる。これにより、第二エンジン１５のエンジン効率は向上する。

【0049】

さらに負荷が低下すると、制御ユニット１０は、第二エンジン１５の回転数を低下させる。これにより、第二エンジン１５のエンジン効率は、従来のように悪化するが、排気量が小さい（ここでは必要排気量の半分の排気量）分、同じ負荷状態で比べると従来よりも高いエンジン効率で運転されることとなる。同じ負荷状態であっても、排気量に対するトルク低下割合が、排気量が小さいほうが小さくて済む。このように、第二実施形態においても、エンジン効率を向上させることができる。ただし、第一実施形態のほうが第二実施形態よりもエンジン効率の向上度は大きい。

【0050】

なお、本発明は上記実施形態に限られない。例えば、エンジンと圧縮機の接続は、プーリ機構でなくても良く、直接的でもクラッチを介した接続でも良い。また、複数の圧縮機は、冷媒回路Ｚ上で直列接続されていても良い。この場合、例えば各圧縮機に対してバイパス通路（図示せず）を設け、停止したエンジンに接続された圧縮機に対しては制御ユニット１０等が冷媒流路をバイパス通路に切り替えて、冷媒回路Ｚを維持する構成としても良い。これによっても、上記同様の効果が発揮される。

【0051】

また、エンジンの燃料は、ガスに限らず、ガソリン、軽油、又は灯油等の液体燃料でも良い。図３、図５、及び図６は、上段が負荷と回転数の関係を示し、中段が負荷とトルクの関係を示し、下段が負荷とエンジン効率の関係を示す。

【符号の説明】

【0052】

１：室外機、 １１：室外熱交換器、 １２：ファン、 １３：切替弁、
１４：第一エンジン、 １５：第二エンジン、 １６：第一圧縮機、
１７：第二圧縮機、 １８：第三圧縮機、 １６：第四圧縮機、
１９：アキュムレータ、
２：室内機、 ２１：室内熱交換器、 ２２：ファン、 ２３：膨張弁、
１０：制御ユニット、 Ｚ：冷媒回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】