JP2007132303A

JP2007132303A - 流体搬送装置

Info

Publication number: JP2007132303A
Application number: JP2005327623A
Authority: JP
Inventors: Shigeji Taira; 繁治平良
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2005-11-11
Filing date: 2005-11-11
Publication date: 2007-05-31

Abstract

【課題】本発明の課題は、圧縮機と膨張機とを同一のケーシングに収容した流体搬送装置において、効率的に熱を回収をすることにある。
【解決手段】流体搬送装置１１は、圧縮部５０、膨張部６０、電動機４０、ケーシング３１、および熱回収部２１Ａ，３８を備える。電動機は、圧縮部および膨張部を駆動させる。ケーシングは、圧縮部、膨張部、および電動機を収容する。熱回収部は、ケーシングのうち圧縮部および電動機の少なくとも一方に近傍する部分のみに設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機と膨張機とが同一のケーシングに収容されている流体搬送装置に関する。

過去に「圧縮機を蓄熱槽に設置し、蓄熱材により圧縮機から生じる廃熱を回収し、冷媒回路中の冷媒にその回収熱を供給する」という発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−２４９４１９号公報

ところで、近年、圧縮機と膨張機とを同一のケーシングに収容した流体搬送装置が登場している（例えば、特開２００３−１３８９０１号公報）。このような流体搬送装置において、特許文献１に示されるような熱回収部を全体に設けると、圧縮部や電動機から生じる熱が膨張部に流れて熱回収率が低下するおそれがある。
本発明の課題は、圧縮機と膨張機とを同一のケーシングに収容した流体搬送装置において、効率的に熱を回収をすることにある。

第１発明に係る流体搬送装置は、圧縮部、膨張部、電動機、ケーシング、および熱回収部を備える。電動機は、圧縮部および膨張部を駆動させる。ケーシングは、圧縮部、膨張部、および電動機を収容する。熱回収部は、ケーシングのうち圧縮部および電動機の少なくとも一方に近傍する部分のみに設けられる。
この流体搬送装置では、熱回収部が、ケーシングのうち圧縮部および電動機の少なくとも一方に近傍する部分のみに設けられる。つまり、この流体搬送装置では、熱回収部が膨張部にほぼ接触しないようになっている。このため、この流体搬送装置では、圧縮機や電動機から熱回収部に流入した熱が膨張部に流入するのを防止することができる。したがって、この流体搬送装置では、圧縮機と膨張機とを同一のケーシングに収容しながらも効率的に圧縮機や電動機から廃熱を回収をすることが可能となる。

また、圧縮部と膨張部とを同一ケーシングに収容すると、騒音レベルが大きくとなるという不都合があるが、本発明では、熱回収部が、ケーシングのうち圧縮部および電動機の少なくとも一方に近傍する部分に設けられている。このため、この流体搬送装置では、圧縮機と膨張機とを同一のケーシングに収容しながらも騒音レベルを十分に抑制することが可能となる。

第２発明に係る流体搬送装置は、第１発明に係る流体搬送装置であって、熱回収部は、熱交換器である。
この流体搬送装置では、熱回収部が、熱交換器である。このため、この流体搬送装置では、熱交換器に冷媒や水などを流すようにすれば、冷媒や水に直接、圧縮機や電動機の廃熱を供給することができる。

第３発明に係る流体搬送装置は、第１発明に係る流体搬送装置であって、熱回収部は、蓄熱材である。なお、ここにいう「蓄熱材」とは、例えば、ポリエチレングリコール、トレイトール、パラフィン、酢酸ナトリウム三水和物、硫酸ナトリウム十水和物などである。
この流体搬送装置では、熱回収部が、蓄熱材である。このため、この流体搬送装置では、必要に応じて冷媒や水などに熱を供給することができる。また、蓄熱材は騒音レベルの抑制に非常に有効であることが判明している。このため、この流体搬送装置では、更に、騒音レベルを抑制することも可能となる。

第４発明に係る流体搬送装置は、第１発明から第３発明のいずれかに係る流体搬送装置であって、断熱部をさらに備える。断熱部は、ケーシングのうち膨張部に近傍する部分に設けられる。なお、ここにいう「断熱部」とは断熱部材などから構成される。
この流体搬送装置では、断熱部が、ケーシングのうち膨張部に近傍する部分に設けられる。このため、この流体搬送装置では、圧縮部や電動機から生じる熱が膨張部に更に流入しにくくなる。したがって、この流体搬送装置では、圧縮部や電動機から生じる熱が更に熱回収部へ流入しやすくなる。この結果、この流体搬送装置では、更に効率よく圧縮機や電動機から廃熱を回収をすることが可能となる。

第５発明に係る流体搬送装置は、第３発明に係る流体搬送装置であって、密閉容器および空気層をさらに備える。密閉容器は、ケーシングを密閉する。空気層は、密閉容器内に存在し、ケーシングのうち膨張機に相当する部分を覆う。
この流体搬送装置では、空気層が、密閉容器内に存在し、ケーシングのうち膨張機に相当する部分を覆う。このため、この流体搬送装置では、膨張機に対する防音効果を享受することができる。

第１発明に係る流体搬送装置では、圧縮機や電動機から熱回収部に流入した熱が膨張部に流入するのを防止することができる。したがって、この流体搬送装置では、圧縮機と膨張機とを同一のケーシングに収容しながらも効率的に圧縮機や電動機から廃熱を回収をすることが可能となる。
また、圧縮部と膨張部とを同一ケーシングに収容すると、騒音レベルが大きくとなるという不都合があるが、本発明では、熱回収部が、ケーシングのうち圧縮部および電動機の少なくとも一方に近傍する部分に設けられている。このため、この流体搬送装置では、圧縮機と膨張機とを同一のケーシングに収容しながらも騒音レベルを十分に抑制することが可能となる。

第２発明に係る流体搬送装置では、熱交換器に冷媒や水などを流すようにすれば、冷媒や水に直接、圧縮機や電動機の廃熱を供給することができる。
第３発明に係る流体搬送装置では、必要に応じて冷媒や水などに熱を供給することができる。また、蓄熱材は騒音レベルの抑制に非常に有効であることが判明している。このため、この流体搬送装置では、更に、騒音レベルを抑制することも可能となる。

第４発明に係る流体搬送装置では、圧縮部や電動機から生じる熱が膨張部に更に流入しにくくなる。したがって、この流体搬送装置では、圧縮部や電動機から生じる熱が更に熱回収部へ流入しやすくなる。この結果、この流体搬送装置では、更に効率よく圧縮機や電動機から廃熱を回収をすることが可能となる。
第５発明に係る流体搬送装置では、膨張機に対する防音効果を享受することができる。

＜第１実施形態＞
ここでは、図１および図２を用いて本発明の第１実施形態に係る給湯機能付き空気調和機１について説明する。
〔給湯機能付き空気調和機の構成〕
本発明の実施の形態に係る給湯機能付き空気調和機１は、図１に示されるように、主に、ヒートポンプユニット１０、貯湯タンクユニット７０、およびヒートポンプユニット１０と貯湯タンクユニット７０とを接続する連絡用水配管９１，９２から構成される。

以下、ヒートポンプユニット１０および貯湯タンクユニット７０についてそれぞれ詳述する。
（１）ヒートポンプユニット
ヒートポンプユニット１０には、図１に示されるように、冷媒回路３が収容されている。そして、この冷媒回路３は、主に、主冷媒回路５、給湯用バイパス路６、および熱回収用バイパス路７から形成されている。なお、この冷媒回路３には冷媒として二酸化炭素が封入されており、この冷媒回路３では高圧側で二酸化炭素が超臨界圧力となるようにコントロールされる。

主冷媒回路５は、膨張圧縮機１１、第１四路切換弁１２、ガス閉鎖弁１３、室内熱交換器１４、液閉鎖弁１５、第２四路切換弁１６、室外熱交換器１７、および第１電磁弁２３が接続用冷媒主管２４Ａ〜２４Ｌにより接続されて形成されている。なお、図１において、第１四路切換弁１２および第２四路切換弁１６が実線の状態にあるとき給湯機能付き空気調和機１は暖房兼給湯運転状態、暖房運転状態、あるいは給湯運転状態であり、第１四路切換弁１２および第２四路切換弁１６が破線の状態にあるとき給湯機能付き空気調和機１は冷房運転状態あるいはデフロスト運転状態である。また、給湯機能付き空気調和機１が暖房兼給湯運転状態、暖房運転状態、あるいは給湯運転状態であるとき室内熱交換器１４はガスクーラとして機能し、室外熱交換器１７は蒸発器として機能する。その一方、給湯機能付き空気調和機１は冷房運転状態あるいはデフロスト運転状態であるとき、室外熱交換器１７はガスクーラとして機能し、室内熱交換器１４は蒸発器として機能する。

膨張圧縮機１１は、図２に示すように、冷媒を臨界圧力以上に圧縮して送り出す圧縮機５０と、冷媒を膨張させる膨張機６０と、圧縮機５０及び膨張機６０に駆動軸４５を通じて動力を供給する電動機４０とが円筒形のケーシング３１内に密封状態で収納されたものである。そして、圧縮機５０、電動機４０、および膨張機６０は共通の駆動軸４５により連結されている。また、ケーシング３１には、吸入ポート３４、吐出ポート３５、流入ポート３６、および流出ポート３７が設けられている。なお、吸入ポート３４には、第９接続用冷媒配管２４Ｉを介して第１四路切換弁１２の第３ポートが接続される。吐出ポート３５には、第１接続用冷媒配管２４Ａを介して第１四路切換弁１２の第１ポートが接続される。流入ポート３６には、第５接続用冷媒配管２４Ｅを介して液閉鎖弁１５が接続される。流出ポート３７には、第６接続用冷媒配管２４Ｆを介して第２四路切換弁１６の第１ポートが接続される。

ケーシング３１の内部には、フレーム４１が設けられている。このフレーム４１により、ケーシング３１の内部空間は、膨張機側空間３２と圧縮機側空間３３とに区画される。そして、ケーシング３１内の膨張機側空間３２には膨張機６０が設置され、その圧縮機側空間３３には圧縮機５０及び電動機４０が設置されている。また、圧縮機側空間３３において、電動機４０は圧縮機５０の上方に配置されている。

圧縮機５０は、図２に示すように、いわゆる揺動ピストン型ロータリ圧縮機に構成されている。圧縮機５０は、電動機４０から動力を伝達する駆動軸４５、クランク軸５５、ピストン５３、シリンダ５１、およびシリンダ室５２を備えている。
ピストン５３は、円環状に形成され、駆動軸４５に連設されたクランク軸５５の外周に回転自在に嵌め込まれている。図２には示されないが、ピストン５３には、ブレードが一体に形成されている。ブレードは、ブッシュ（図示せず）を介してシリンダ５１に挿入されている。そして、ピストン５３は、ブッシュを支点に揺動し、シリンダ室５２の容積を減少させて冷媒を圧縮する。

シリンダ５１には、冷媒の吸入口５７と吐出口５８が形成されている。この吸入口５７には、膨張圧縮機１１の吸入ポート３４が接続されている。また、吐出口５８には吐出弁５６が設けられている。この吐出口５８は、ケーシング３１内の圧縮機側空間３３に開口している。そして、圧縮機側空間３３の上端付近には、吐出ポート３５の一端が開口している。

膨張機６０は、図２に示すように、スクロール型膨張機により構成されている。この膨張機６０は、固定スクロール６１と可動スクロール６４とを備えている。固定スクロール６１は、鏡板６２と、鏡板６２の下面側へ突出する渦巻き状の固定側ラップ６３とを備えている。固定スクロール６１の鏡板６２は、ケーシング３１に固定されている。一方、可動スクロール６４は、板状の鏡板６５と、鏡板６５の上面側へ突出する渦巻き状の可動側ラップ６６とを備えている。

固定スクロール６１と可動スクロール６４とは互いに対向する姿勢で配置され、固定側ラップ６３と可動側ラップ６６が噛み合うことで膨張室６７が区画される。固定スクロール６１の中心部には、冷媒の流入口８０が穿設されている。一方、可動スクロール６４の中心部には、駆動軸４５に連設された偏心軸６８が摺動自在に嵌め込まれている。
可動スクロール６４は、オルダムリングを介してフレーム４１に支持されている。また、フレーム４１は、駆動軸４５を支持しており、膨張機６０の軸受けを兼ねている。

そして、この膨張圧縮機１１は、図１および図２示されるように、密閉型の蓄熱槽２１内に収容されている。そして、この膨張圧縮機１１は、蓄熱槽２１内において、圧縮機５０および電動機４０の部分のみが蓄熱用熱交換器２２に覆われるとともに、圧縮機５０および電動機４０の部分のみが蓄熱材２１Ａに浸けられている。なお、膨張機６０の部分は、空気層に覆われるようになっている。

膨張圧縮機１１の圧縮機５０は、図２に示すように、電動機４０によって駆動される。すなわち、電動機４０の駆動軸４５から圧縮機５０の駆動軸４５に動力が伝達されると、駆動軸４５に連設されたクランク軸５５が回動する。クランク軸５５が回動すると、クランク軸５５に摺動自在に外接するピストン５３がシリンダ５１内で揺動運動を行う。
冷媒は、ピストン５３の揺動運動に従って吸入口５７からシリンダ室５２に吸入される。吸入された冷媒は、ピストン５３とシリンダ内周壁およびブレード５４に区画されたシリンダ室５２で圧縮され、冷媒である二酸化炭素の臨界圧力以上の所定圧力まで圧縮される。所定圧力を越えた冷媒は、吐出弁５６を通じて、吐出口５８より圧縮機側空間３３に吐出される。ケーシング３１内に吐出された冷媒は、吐出ポート３５から冷媒回路３へ吐出される。

膨張機６０は、流入する冷媒を等エントロピ膨張させて、冷媒から機械的動力を回収する。すなわち、流入ポート３６から膨張機側空間３２に流入した冷媒は、流入口８０から膨張室６７内へ流れ込む。膨張室６７内に流入した冷媒は、膨張しながら可動スクロール６４を押し動かす。
冷媒が膨張するに従って可動スクロール６４が公転運動し、偏心軸６８を介して駆動軸４５に回転トルクが伝達される。駆動軸４５に与えられた回転トルクは、機械的動力として圧縮機５０に伝達される。

さらに可動スクロール６４が回転してゆくと、膨張室６７内の冷媒は、膨張過程を終えて流出ポート３７から冷媒回路３へ流出する。
ここで、膨張機６０では、流入した冷媒を等エントロピ過程で膨張させており、冷媒のエンタルピ低下量に相当する回転動力が回収される。この回収された回転動力は、駆動軸４５によって圧縮機５０へ伝達され、圧縮機５０の駆動に利用される。また、圧縮機５０へは、電動機４０により駆動軸４５を通じて回転動力が伝達され、この回転動力は膨張機６０から伝達される回転動力と共に、圧縮機５０を駆動するために用いられる。

第１四路切換弁１２は、４つのポートを有する流路切換弁であって、第１ポートが第１接続用冷媒配管２４Ａを介して膨張圧縮機１１の吐出ポート３５に接続され、第２ポートが第２接続用冷媒配管２４Ｂを介してガス閉鎖弁１３に接続され、第３ポートが第９接続用冷媒配管２４Ｉを介して膨張圧縮機１１の吸入ポート３４に接続され、第４ポートが第８接続用冷媒配管２４Ｈを介して室外熱交換器１７に接続されている。そして、本実施の形態において、第１四路切換弁１２は、図示しない制御装置からの制御信号により、膨張圧縮機１１の吐出ポート３５とガス閉鎖弁１３と接続し、室外熱交換器１７と膨張圧縮機１１の吸入ポート３４とを接続する第１状態（実線の状態）と、膨張圧縮機１１の吐出ポート３５と室外熱交換器１７とを接続し、ガス閉鎖弁１３と膨張圧縮機１１の吸入ポート３４とを接続する第２状態（破線の状態）とに切り換わる。

ガス閉鎖弁１３は、電磁弁であって、一方のポートが第２接続用冷媒配管２４Ｂを介して第１四路切換弁１２の第２ポートに接続されるとともに、他方のポートが第３接続用冷媒配管２４Ｃを介して室内熱交換器１４に接続されている。そして、このガス閉鎖弁１３は、給湯機能付き空気調和機１が暖房兼給湯運転状態、暖房運転状態、冷房運転状態、またはデフロスト運転状態にあるときに開状態となり、給湯機能付き空気調和機１が給湯運転状態にあるときに閉状態となる。

室内熱交換器１４は、クロスフィン・アンド・チューブ式の熱交換器であって、第３接続用冷媒配管２４Ｃを介してガス閉鎖弁１３に接続されるとともに、第４接続用冷媒配管２４Ｄを介して液閉鎖弁１５に接続されている。
液閉鎖弁１５は、電磁弁であって、一方のポートが第４接続用冷媒配管２４Ｄを介して室内熱交換器１４に接続されるとともに、第５接続用冷媒配管２４Ｅを介して膨張圧縮機の流入ポート３６に接続される。そして、この液閉鎖弁１５は、給湯機能付き空気調和機１が暖房兼給湯運転状態、暖房運転状態、または給湯運転状態にあるときに開状態となり、給湯機能付き空気調和機１が冷房運転状態またはデフロスト運転状態にあるときに閉状態となる。

第２四路切換弁１６は、４つのポートを有する流路切換弁であって、第１ポートが第６接続用冷媒配管２４Ｆを介して流出ポート３７に接続され、第２ポートが第７接続用冷媒配管２４Ｇを介して室外熱交換器１７に接続され、第３ポートが第１０接続用冷媒配管２４Ｊを介して膨張圧縮機１１の流入ポート３６に接続され、第４ポートが第１１接続用冷媒配管２４Ｋを介して第１電磁弁２３に接続されている。そして、本実施の形態において、第２四路切換弁１６は、制御装置からの制御信号により、膨張圧縮機１１の流出ポート３７と室外熱交換器１７と接続し、第１電磁弁２３と膨張圧縮機１１の流入ポート３６とを接続する第３状態（実線の状態）と、第１電磁弁２３と膨張圧縮機１１の流出ポート３７とを接続し、室外熱交換器１７と膨張圧縮機１１の流入ポート３６とを接続する第４状態（破線の状態）とに切り換わる。

室外熱交換器１７は、クロスフィン・アンド・チューブ式の熱交換器であって、第７接続用冷媒配管２４Ｇを介して第２四路切換弁１６の第２ポートに接続されるとともに、第８接続用冷媒配管２４Ｈを介して第１四路切換弁１２の第４ポートに接続されている。
第１電磁弁２３は、一方のポートが第１１接続用冷媒配管２４Ｋを介して第２四路切換弁１６の第４ポートにに接続されるとともに、他方のポートが第１２接続用冷媒配管２４Ｌを介して室内熱交換器１４に接続される。そして、この第１電磁弁２３は、給湯機能付き空気調和機１が暖房兼給湯運転状態、暖房運転状態、または給湯運転状態にあるときに閉状態となり、給湯機能付き空気調和機１が冷房運転状態またはデフロスト運転状態にあるときに開状態となる。

給湯用バイパス路６は、図１に示されるように、主に、第３電磁弁１８、給湯用熱交換器１９、および第３電磁弁１８と給湯用熱交換器１９とを接続する第２２接続用冷媒配管２７Ｂから構成されている。そして、この給湯用バイパス路６は、第３電磁弁１８から延びる第２１接続用冷媒配管２７Ａが第２接続用冷媒配管２４Ｂに接合され、給湯用熱交換器１９から延びる第２３接続用冷媒配管２７Ｃが第４接続用冷媒配管２４Ｄに接合されることによって主冷媒回路５と連結されている。

給湯用熱交換器１９は、主に、水ジャケット（図示せず）と、水ジャケット内に配置される複数回折り返された伝熱管（図示せず）とを備えている。そして、水ジャケットは、入口側が第１水配管２９Ａに接続され、出口側が第２水配管２９Ｂに接続されている。そして、この給湯用熱交換器１９では、第１水配管２９Ａから水ジャケットに流入する水または温水が、圧縮機５０から伝熱管に流入する高温の超臨界冷媒と熱交換して高温の温水（湯）となると同時に伝熱管に流れる超臨界冷媒が冷却される。そして、超臨界冷媒との熱交換を終えた高温の温水（湯）は、その後、第２水配管２９Ｂに流入する。

第３電磁弁１８は、給湯機能付き空気調和機１が暖房兼給湯運転状態または給湯運転状態にあるときに開状態となり、給湯機能付き空気調和機１が暖房運転状態、冷房運転状態、またはデフロスト運転状態にあるときに閉状態となる。
熱回収用バイパス路７は、図１に示されるように、主に、第２電磁弁２０、蓄熱用熱交換器２２、および第２電磁弁２０と蓄熱用熱交換器２２とを接続する第３２接続用冷媒配管２６Ｂから構成されている。そして、この熱回収用バイパス路７は、第２電磁弁２０から延びる第３１接続用冷媒配管２６Ａが第７接続用冷媒配管２４Ｇに接合され、蓄熱用熱交換器２２から延びる第３３接続用冷媒配管２６Ｃが第９接続用冷媒配管２４Ｉに接合されることによって主冷媒回路５と連結されている。

蓄熱用熱交換器２２は、図１に示されるように、蓄熱槽２１内において膨張圧縮機１１の圧縮機５０および電動機４０の部分のみを取り囲んでいる。
第２電磁弁２０は、給湯機能付き空気調和機１が暖房兼給湯運転状態、暖房運転状態、または給湯運転状態にあるときに開状態となり、給湯機能付き空気調和機１が冷房運転状態またはデフロスト運転状態にあるときに閉状態となる。

（２）貯湯タンクユニット
貯湯タンクユニット７０は、図１に示されるように、主に、貯湯タンク７１、水ポンプ７２、および複数の水配管７３〜７６から構成されている。
貯湯タンク７１は、貯湯タンク７１内に貯蔵される水または温水をヒートポンプユニット１０の給湯用熱交換器１９の水ジャケットに供給するための第３水配管７４に接続されていると共に、ヒートポンプユニット１０の給湯用熱交換器１９の水ジャケットから流出される高温の温水あるいは湯を貯湯タンク７１に戻すための第４水配管７３と接続されている。なお、ここで、第３水配管７４は貯湯タンク７１の下部から延びており、第４水配管７３は貯湯タンク７１の上部から延びている。また、第３水配管７４は第１連絡用水配管９１を介してヒートポンプユニット１０の第１水配管２９Ａに接続され、第４水配管７３は第２連絡用水配管９２を介して第２水配管２９Ｂに接続されている。また、この貯湯タンク７１は、外部からの水を貯湯タンク７１に供給するための給水配管７５に接続されると共に、住戸に高温の温水または湯を供給するための給湯配管７６に接続されている。なお、ここで、給水配管７５は貯湯タンク７１の上部から延びており、給湯配管７６は貯湯タンク７１の中央付近から延びている。また、この貯湯タンク７１には内部に図示しない温度センサが挿入されており、温度センサの信号値が所定の閾値（設定湯温）を下回ると、膨張圧縮機１１および水ポンプ７２が運転されるようになっている。
水ポンプ７２は、第３水配管７４に設けられており、貯湯タンク７１に貯蔵されている水あるいは温水をヒートポンプユニット１０の給湯用熱交換器１９の水ジャケットに供給する駆動源となる。

〔給湯機能付き空気調和機の運転〕
（１）暖房兼給湯運転
給湯機能付き空気調和機１が暖房兼給湯モードに設定されると、第１四路切換弁１２が第１状態となり、第２四路切換弁１６が第３状態となる。また、このとき、ガス閉鎖弁１３は開状態となり、液閉鎖弁１５は開状態となり、第１電磁弁２３は閉状態となり、第２電磁弁２０は開状態となり、第３電磁弁１８は開状態となる。

このような状態で膨張圧縮機１１が運転を開始し出すと、ガス冷媒が膨張圧縮機１１に収容される圧縮機５０に吸入されて圧縮された後、超臨界状態となり、第１接続用冷媒配管２４Ａ、第１四路切換弁１２、第２接続用冷媒配管２４Ｂ、ガス閉鎖弁１３、および第３接続用冷媒配管２４Ｃを通って室内熱交換器１４に送られると同時に、その一部が第２接続用冷媒配管２４Ｂから第２１接続用冷媒配管２７Ａに流入し、第３電磁弁１８および第２２接続用冷媒配管２７Ｂを通って給湯用熱交換器１９の伝熱管に送られる。

室内熱交換器１４に送られたガス冷媒は、図示しない室内ファンから送られる室内空気と熱交換して冷却された後、第４接続用冷媒配管２４Ｄを通って液閉鎖弁１５に至る。つまり、このとき、室内空気は暖められる。
また、給湯用熱交換器１９の伝熱管に送られたガス冷媒は、給湯用熱交換器１９の水ジャケットを流れる水または温水と熱交換して冷却された後、第２３接続用冷媒配管２７Ｃおよび第４接続用冷媒配管２４Ｄを通って液閉鎖弁１５に至る。つまり、このとき、給湯用熱交換器１９の伝熱管を流れる水または温水は、加熱されて高温の温水（湯）となる。なお、この高温の温水（湯）は、水ポンプ７２により貯湯タンク７１に送られる。そして、貯湯タンク７１に送られた高温の温水（湯）が設定湯温に達しない場合は、更にその温水（湯）が水ポンプ７２により給湯用熱交換器１９に送られることになる。逆に、貯湯タンク７１に送られた高温の温水（湯）が設定湯温に達した場合は、第３電磁弁１８が閉状態とされ、水ポンプ７２が停止させられることになる。

そして、液閉鎖弁１５に至った超臨界冷媒は、第５接続用冷媒配管２４Ｅを通って膨張圧縮機１１に収容される膨張機６０に送られ、減圧された後に第６接続用冷媒配管２４Ｆ、第２四路切換弁１６、および第７接続用冷媒配管２４Ｇを通って室外熱交換器１７に送られると同時に、その一部が第７接続用冷媒配管２４Ｇから第３１接続用冷媒配管２６Ａに流入し、第２電磁弁２０および第３２接続用冷媒配管２６Ｂを通って蓄熱用熱交換器２２に送られる。

室外熱交換器１７に送られた超臨界冷媒は、図示しない室外ファンから送風される空気と熱交換することにより蒸発されてガス冷媒となった後、第８接続用冷媒配管２４Ｈ、第１四路切換弁１２、および第９接続用冷媒配管２４Ｉを通って、再び、膨張圧縮機１１の圧縮機５０に吸入される。
また、蓄熱用熱交換器２２に送られた超臨界冷媒は、蓄熱材２１Ａに蓄えられている膨張圧縮機１１の廃熱を吸収することにより蒸発されてガス冷媒となった後、第３３接続用冷媒配管２６Ｃおよび第９接続用冷媒配管２４Ｉを通って、再び、膨張圧縮機１１の圧縮機５０に吸入される。

（２）暖房運転
給湯機能付き空気調和機１が暖房モードに設定されると、第１四路切換弁１２が第１状態となり、第２四路切換弁１６が第３状態となる。また、このとき、ガス閉鎖弁１３は開状態となり、液閉鎖弁１５は開状態となり、第１電磁弁２３は閉状態となり、第２電磁弁２０は開状態となり、第３電磁弁１８は閉状態となる。

このような状態で膨張圧縮機１１が運転を開始し出すと、ガス冷媒が膨張圧縮機１１に収容される圧縮機５０に吸入されて圧縮された後、超臨界状態となり、第１接続用冷媒配管２４Ａ、第１四路切換弁１２、第２接続用冷媒配管２４Ｂ、ガス閉鎖弁１３、および第３接続用冷媒配管２４Ｃを通って室内熱交換器１４に送られ、図示しない室内ファンから送られる室内空気と熱交換して冷却される。つまり、このとき、室内空気は暖められる。

そして、室内熱交換器１４において冷却された超臨界冷媒は、第４接続用冷媒配管２４Ｄ、液閉鎖弁１５、および第５接続用冷媒配管２４Ｅを通って膨張圧縮機１１に収容される膨張機６０に送られ、減圧された後に第６接続用冷媒配管２４Ｆ、第２四路切換弁１６、および第７接続用冷媒配管２４Ｇを通って室外熱交換器１７に送られると同時に、その一部が第７接続用冷媒配管２４Ｇから第３１接続用冷媒配管２６Ａに流入し、第２電磁弁２０および第３２接続用冷媒配管２６Ｂを通って蓄熱用熱交換器２２に送られる。

（３）給湯運転
給湯機能付き空気調和機１が給湯モードに設定されると、第１四路切換弁１２が第１状態となり、第２四路切換弁１６が第３状態となる。また、このとき、ガス閉鎖弁１３は閉状態となり、液閉鎖弁１５は開状態となり、第１電磁弁２３は閉状態となり、第２電磁弁２０は開状態となり、第３電磁弁１８は開状態となる。

このような状態で膨張圧縮機１１が運転を開始し出すと、ガス冷媒が膨張圧縮機１１に収容される圧縮機５０に吸入されて圧縮された後、超臨界状態となり、第１接続用冷媒配管２４Ａ、第１四路切換弁１２、第２接続用冷媒配管２４Ｂ、第２１接続用冷媒配管２７Ａ、第３電磁弁１８、および第２２接続用冷媒配管２７Ｂを通って給湯用熱交換器１９の伝熱管に送られ、給湯用熱交換器１９の水ジャケットを流れる水または温水と熱交換して冷却される。つまり、このとき、給湯用熱交換器１９の伝熱管を流れる水または温水は、加熱されて高温の温水（湯）となる。なお、この高温の温水（湯）は、水ポンプ７２により貯湯タンク７１に送られる。そして、貯湯タンク７１に送られた高温の温水（湯）が設定湯温に達しない場合は、更にその温水（湯）が水ポンプ７２により給湯用熱交換器１９に送られることになる。逆に、貯湯タンク７１に送られた高温の温水（湯）が設定湯温に達した場合は、膨張圧縮機１１および水ポンプ７２が停止させられることになる。

そして、給湯用熱交換器１９において冷却された超臨界冷媒は、第２３接続用冷媒配管２７Ｃ、第４接続用冷媒配管２４Ｄ、液閉鎖弁１５、および第５接続用冷媒配管２４Ｅを通って膨張圧縮機１１に収容される膨張機６０に送られ、減圧された後に第６接続用冷媒配管２４Ｆ、第２四路切換弁１６、および第７接続用冷媒配管２４Ｇを通って室外熱交換器１７に送られると同時に、その一部が第７接続用冷媒配管２４Ｇから第３１接続用冷媒配管２６Ａに流入し、第２電磁弁２０および第３２接続用冷媒配管２６Ｂを通って蓄熱用熱交換器２２に送られる。

（４）デフロスト運転
給湯機能付き空気調和機１がデフロストモードに設定されると、第１四路切換弁１２が第２状態となり、第２四路切換弁１６が第４状態となる。また、このとき、ガス閉鎖弁１３は閉状態となり、液閉鎖弁１５は閉状態となり、第１電磁弁２３は閉状態となり、第２電磁弁２０は開状態となり、第３電磁弁１８は閉状態となる。

このような状態で膨張圧縮機１１が運転を開始し出すと、ガス冷媒が膨張圧縮機１１に収容される圧縮機５０に吸入されて圧縮された後、超臨界状態となり、第１接続用冷媒配管２４Ａ、第１四路切換弁１２、および第８接続用冷媒配管２４Ｈを通って室外熱交換器１７に送られ、室外熱交換器１７に付着している霜と熱交換して冷却される。つまり、このとき、霜は暖められて融解する。

そして、室外熱交換器１７において冷却された超臨界冷媒は、第７接続用冷媒配管２４Ｇ、第３１接続用冷媒配管２６Ａ、第２電磁弁２０、および第３２接続用冷媒配管２６Ｂを通って蓄熱用熱交換器２２に送られ、蓄熱材２１Ａに蓄えられている膨張圧縮機１１の廃熱を吸収することにより蒸発されてガス冷媒となった後、第３３接続用冷媒配管２６Ｃおよび第９接続用冷媒配管２４Ｉを通って、再び、膨張圧縮機１１の圧縮機５０に吸入される。

（５）冷房運転
給湯機能付き空気調和機１が冷房モードに設定されると、第１四路切換弁１２が第２状態となり、第２四路切換弁１６が第４状態となる。また、このとき、ガス閉鎖弁１３は開状態となり、液閉鎖弁１５は閉状態となり、第１電磁弁２３は開状態となり、第２電磁弁２０は閉状態となり、第３電磁弁１８は閉状態となる。

このような状態で膨張圧縮機１１が運転を開始し出すと、ガス冷媒が膨張圧縮機１１に収容される圧縮機５０に吸入されて圧縮された後、超臨界状態となり、第１接続用冷媒配管２４Ａ、第１四路切換弁１２、および第８接続用冷媒配管２４Ｈを通って室外熱交換器１７に送られ、図示しない室外ファンから送られる室外空気と熱交換して冷却される。つまり、このとき、室外空気は暖められる。

そして、室外熱交換器１７において冷却された超臨界冷媒は、第７接続用冷媒配管２４Ｇ、第２四路切換弁１６、第１０接続用冷媒配管２４Ｊ、および第５接続用冷媒配管２４Ｅを通って膨張圧縮機１１に収容される膨張機６０に送られ、減圧された後に第６接続用冷媒配管２４Ｆ、第２四路切換弁１６、第１１接続用冷媒配管２４Ｋ、第１電磁弁２３、および第１２接続用冷媒配管２４Ｌを通って室内熱交換器１４に送られる。

室内熱交換器１４に送られた超臨界冷媒は、図示しない室内ファンから送られる室外空気と熱交換して加熱され、ガス冷媒となる。つまり、このとき、室外空気は冷却される。
そして、そのガス冷媒は、第３接続用冷媒配管２４Ｃ、ガス閉鎖弁１３、第２接続用冷媒配管２４Ｂ、第１四路切換弁１２、および第９接続用冷媒配管２４Ｉを通って、再び、膨張圧縮機１１の圧縮機５０に吸入される。

〔給湯機能付き空気調和機の特徴〕
本実施の形態に係る冷媒回路３では、膨張圧縮機１１が蓄熱槽２１により密閉された上で、さらに圧縮機５０および電動機４０の部分を覆うように蓄熱材２１Ａが注入されており、圧縮機５０および電動機４０からの廃熱が蓄熱用熱交換器２２を介して冷媒回路３に回収されるようになっている。また、この冷媒回路３では、膨張圧縮機１１の膨張機６０の部分が空気層に覆われている。このため、この膨張圧縮機１１では、圧縮機５０や電動機４０からの廃熱を有効に利用することができるとともに、圧縮機５０および膨張機６０からの騒音を抑制することができる。

〔変形例〕
（Ａ）
先の実施の形態に係る給湯機能付き空気調和機１では、膨張機６０としてスクロール型膨張機が採用されたが、これに代えて、歯車型膨張機や、ルーツ型膨張機、スクリュー型膨張機、揺動ピストン型ロータリ膨張機などの他の形式を有する膨張機が採用されてもかまわない。

（Ｂ）
先の実施の形態に係る給湯機能付き空気調和機１では、圧縮機５０として揺動ピストン型ロータリ圧縮機が採用されたが、これに代えて、スクロール型圧縮機などの他の形式を有する圧縮機が採用されてもかまわない。
（Ｃ）
先の実施の形態では、特に言及しなかったが、図３に示されるように、膨張圧縮機１１のケーシング３１の圧縮機５０および電動機４０に相当する部分に放熱フィン３９を設けてもよい。

（Ｄ）
先の実施の形態に係る給湯機能付き空気調和機１では、膨張機６０の部分が空気層に覆われていたが、これに代えて、膨張機６０の部分を断熱材で覆ってもよい。このようにすれば、この膨張圧縮機１１では、圧縮機５０や電動機４０からの廃熱が膨張機６０に更に流入しにくくすることができ、さらに効率よくその廃熱を利用することができる。

（Ｅ）
先の実施の形態に係る給湯機能付き空気調和機１では、圧縮機５０および電動機４０の部分を覆うように蓄熱槽２１に蓄熱材２１Ａが注入されていたが、圧縮機５０の部分のみを覆うように蓄熱材２１Ａを注入してもよい。
（Ｆ）
先の実施の形態に係る給湯機能付き空気調和機１では、圧縮機５０および電動機４０の部分を覆うように蓄熱槽２１に蓄熱材２１Ａが注入されていたが、電動機４０の部分のみを覆うように蓄熱材２１Ａを注入してもよい。

（Ｇ）
先の実施の形態では、特に言及しなかったが、膨張圧縮機１１の吸入ポート３４にアキュムレータを接続してもよい。なお、このアキュームレータは蓄熱槽２１の内側に設けてもよいし、蓄熱槽２１の外側に設けてもよい。
（Ｈ）
先の実施の形態に係る給湯機能付き空気調和機１では、膨張圧縮機１１の圧縮機５０および電動機４０に相当する部分に蓄熱材２１Ａが注入されることで、圧縮機５０および電動機４０の廃熱回収が行われたが、図４に示されるように、膨張圧縮機１１のケーシング３１の圧縮機５０および電動機４０に相当する部分にスパイラル形状の熱交換用器３８を設けることにより圧縮機５０および電動機４０の廃熱回収が行われてもよい。

（Ｉ）
先の実施の形態に係る給湯機能付き空気調和機１では、熱回収用バイパス路７が主冷媒回路５に接続されていたが、熱回収用バイパス路７は、第１水配管２９Ａに接続されもよい。なお、このとき、第３１接続用冷媒配管２６Ａが第３３接続用冷媒配管２６Ｃの接続位置の水流れ方向下流側に接続されてもよいし、第３３接続用冷媒配管２６Ｃが第３１接続用冷媒配管２６Ａの接続位置の水流れ方向下流側に接続されてもよい。かかる場合、圧縮機５０および電動機４０からの廃熱は、第１水配管２９Ａに流れる水または温水の沸き上げに利用されることになる。

（Ｊ）
先の実施の形態に係る給湯機能付き空気調和機１では、熱回収用バイパス路７が主冷媒回路５に接続されていたが、熱回収用バイパス路７は、一端が第１連絡用水配管９１に、他端が給湯用熱交換器１９の伝熱管の入口側（図１において第１水配管２９Ａが接続されている側）に接続されるようにしてもよい。かかる場合、第１水配管２９Ａは不要となる。このようにすれば、第１連絡用水配管９１に流れる水または温水は、必ず、蓄熱用熱交換器２２を通った後に給湯用熱交換器１９に流入することになり、圧縮機５０および電動機４０からの廃熱を有効に湯の沸き上げに利用することができる。

（Ｋ）
先の実施の形態に係る給湯機能付き空気調和機１では、蓄熱槽２１内において、膨張圧縮機１１の圧縮機５０および電動機４０の部分のみが蓄熱材２１Ａに浸けられており、膨張機６０の部分が空気層に覆われるようになっていた。しかし、蓄熱槽２１の全空間を蓄熱材２１Ａで満たしてもよい。このようにすれば、蓄熱材２１Ａの防音効果により膨張機６０から発せられる騒音のレベルを低減することができる。

＜第２実施形態＞
ここでは、図５を用いて本発明の第２実施形態に係るヒートポンプ給湯装置１０１について説明する。
〔ヒートポンプ給湯装置の構成〕
本発明の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置１０１は、図５に示されるように、主に、ヒートポンプユニット１１０、貯湯タンクユニット７０、およびヒートポンプユニット１１０と貯湯タンクユニット７０とを接続する連絡用水配管９１，９２から構成される。なお、本実施の形態に係る貯湯タンクユニットおよび連絡用水配管は第１実施形態に係る貯湯タンクユニット７０および連絡用水配管９１，９２と同一であるので同じ符号を付して説明を省略し、以下、ヒートポンプユニット１１０について詳述する。

（ヒートポンプユニット）
本実施の形態に係るヒートポンプユニット１１０には、図５に示されるように、冷媒回路１０３が収容されている。そして、この冷媒回路１０３は、主に、主冷媒回路１０５および熱回収用バイパス路７から形成されている。なお、この冷媒回路１０３には冷媒として二酸化炭素が封入されており、この冷媒回路１０３では高圧側で二酸化炭素が超臨界圧力となるようにコントロールされる。また、本実施の形態に係る熱回収用バイパス路は第１実施形態に係る熱回収用バイパス路７と同一であるので同じ符号を付して説明を省略し、以下、主冷媒回路１０５について詳述する。

主冷媒回路１０５は、膨張圧縮機１１、給湯用熱交換器１９、および室外熱交換器１７が接続用冷媒配管１２４Ａ〜１２４Ｃにより接続されて形成されている。
膨張圧縮機１１は、第１実施形態に記載される膨張圧縮機１１と同一のものであって、本実施の形態においては吐出ポート３５が第１３接続用冷媒配管１２４Ａを介して給湯用熱交換器１９の伝熱管の入口側に接続され、吸入ポート３４が第１６接続用冷媒配管１２４Ｄを介して室外熱交換器１７の出口側に接続され、流入ポート３６が第１４接続用冷媒配管１２４Ｂを介して給湯用熱交換器１９の伝熱管の出口側に接続され、流出ポート３７が第１５接続用冷媒配管１２４Ｃを介して室外熱交換器１７の入口側に接続される。

なお、本実施の形態に係る給湯用熱交換器および室外熱交換器は、第１実施形態に係る給湯用熱交換器１９および室外熱交換器１７と同一であるので同じ符号を付して説明を省略する。
〔ヒートポンプ給湯装置の運転〕
膨張圧縮機１１が運転を開始し出すと、ガス冷媒が膨張圧縮機１１に収容される圧縮機５０に吸入されて圧縮された後、超臨界状態となり、第１３接続用冷媒配管１２４Ａを通って給湯用熱交換器１９の伝熱管に送られ、給湯用熱交換器１９の水ジャケットを流れる水または温水と熱交換して冷却される。つまり、このとき、給湯用熱交換器１９の伝熱管を流れる水または温水は、加熱されて高温の温水（湯）となる。なお、この高温の温水（湯）は、水ポンプ７２により貯湯タンク７１に送られる。そして、貯湯タンク７１に送られた高温の温水（湯）が設定湯温に達しない場合は、更にその温水（湯）が水ポンプ７２により給湯用熱交換器１９に送られることになる。逆に、貯湯タンク７１に送られた高温の温水（湯）が設定湯温に達した場合は、膨張圧縮機１１および水ポンプ７２が停止させられることになる。

そして、給湯用熱交換器１９において冷却された超臨界冷媒は、第１４接続用冷媒配管１２４Ｂを通って膨張圧縮機１１に収容される膨張機６０に送られ、減圧された後に第１５接続用冷媒配管１２４Ｃを通って室外熱交換器１７に送られる。
室外熱交換器１７に送られた超臨界冷媒は、図示しない室外ファンから送風される空気と熱交換することにより蒸発されてガス冷媒となった後、第１６接続用冷媒配管１２４Ｄを通って、再び、膨張圧縮機１１の圧縮機５０に吸入される。

なお、ヒートポンプユニット１１０の性能を向上させたい場合や、室外熱交換器１７のデフロストを行いたい場合には、第２電磁弁２０が開状態とされる。このとき、室外熱交換器１７から送られてくるガス冷媒は、第１６接続用冷媒配管１２４Ｄを通って膨張圧縮機１１の圧縮機５０に吸入されると同時に、その一部が第１６接続用冷媒配管１２４Ｄから第３３接続用冷媒配管２６Ｃに流入し、蓄熱用熱交換器２２に送られる。蓄熱用熱交換器２２に送られたガス冷媒は、蓄熱材２１Ａに蓄えられている膨張圧縮機１１の廃熱を吸収して高温のガス冷媒となった後、第３２接続用冷媒配管２６Ｂ、第２電磁弁２０、および第３１接続用冷媒配管２６Ａを通って室外熱交換器１７に送られる。

〔ヒートポンプ給湯装置の特徴〕
本実施の形態に係る冷媒回路１０３では、膨張圧縮機１１が蓄熱槽２１により密閉された上で、さらに圧縮機５０および電動機４０の部分を覆うように蓄熱材２１Ａが注入されており、圧縮機５０および電動機４０からの廃熱が蓄熱用熱交換器２２を介して冷媒回路１０３に回収されるようになっている。また、この冷媒回路１０３では、膨張圧縮機１１の膨張機６０の部分が空気層に覆われている。このため、この膨張圧縮機１１では、圧縮機５０や電動機４０からの廃熱を有効に利用することができるとともに、圧縮機５０および膨張機６０からの騒音を抑制することができる。

〔変形例〕
（Ａ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置１０１では、第３１接続用冷媒配管２６Ａが、膨張機６０の流出側と室外熱交換器１７とを接続する第１５接続用冷媒配管１２４Ｃに接合されていた。しかし、第３１接続用冷媒配管２６Ａは、室外熱交換器１７の中間部分に接合されてもよい。係る場合、熱回収用バイパス路７はインジェクション路として用いられることとなる。

（Ｂ）
先の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置１０１では、蓄熱槽２１内において、膨張圧縮機１１の圧縮機５０および電動機４０の部分のみが蓄熱材２１Ａに浸けられており、膨張機６０の部分が空気層に覆われるようになっていた。しかし、蓄熱槽２１の全空間を蓄熱材２１Ａで満たしてもよい。このようにすれば、蓄熱材２１Ａの防音効果により膨張機６０から発せられる騒音のレベルを低減することができる。

（Ｃ）
その他、第１実施形態の変形例に採用される形態を有することも可能である。

本発明に係る流体搬送装置は、圧縮機と膨張機とを同一のケーシングに収容しながらも効率的に圧縮機や電動機から廃熱を回収をすることが可能となるという特徴を有し、高いエネルギー効率が求められる空気調和機や給湯機、およびデフロスト運転が必要となる空気調和機や給湯機などに有用である。

本発明の第１実施形態に係る給湯機能付き空気調和機の回路図である。本発明の第１実施形態に係る給湯機能付き空気調和機に採用される膨張圧縮機の縦断面図である。第１実施形態の変形例（Ｃ）に係る膨張圧縮機の縦断面図である。第１実施形態の変形例（Ｈ）に係る膨張圧縮機の縦断面図である。本発明の第２実施形態に係るヒートポンプ給湯装置の回路図である。

符号の説明

１１膨張圧縮機（流体搬送装置）
２１蓄熱槽（密閉容器）
２１Ａ蓄熱材
３１ケーシング
３８熱交換器
４０電動機
５０圧縮部（圧縮機）
６０膨張部（膨張機）

Claims

圧縮部（５０）と、
膨張部（６０）と、
前記圧縮部および前記膨張部を駆動させる１台の電動機（４０）と、
前記圧縮部、前記膨張部、および前記電動機を収容するケーシング（３１）と、
前記ケーシングのうち前記圧縮部および前記電動機の少なくとも一方に近傍する部分のみに設けられる熱回収部と、
を備える、流体搬送装置（１１）。
前記熱回収部は、熱交換器（３８）である、
請求項１に記載の流体搬送装置。
前記熱回収部は、蓄熱材（２１Ａ）である、
請求項１に記載の流体搬送装置。
前記ケーシングのうち前記膨張部に近傍する部分に設けられる断熱部をさらに備える、
請求項１から３のいずれかに記載の流体搬送装置。
前記ケーシングを密閉する密閉容器（２１）と、
前記密閉容器内に存在し、前記ケーシングのうち前記膨張機に相当する部分を覆う空気層と、
をさらに備える、請求項３に記載の流体搬送装置。