JP2008051427A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、簡単な循環回路構成および配管構成により、安全性の高い空気調和装置を提供することを目的とする。
【解決手段】空気調和装置は、第１の熱搬送媒体が封入されたた第１の循環回路（１）と、第２の熱搬送媒体が封入された第２の循環回路（２）と、第１の熱搬送媒体と第２の熱搬送媒体との熱交換を行う中間熱交換機構（９）と、を具備し、第２の熱搬送媒体として、空気または窒素を主成分とするガスが大気圧より高い圧力で封入されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、安全性の高い空気または窒素を主成分とするガスを熱搬送媒体とする空気調和装置に関する。

図５は特許文献１に記載された従来の空気調和装置を示すブロック図である。図５に示す従来の空気調和装置は、第１の冷媒回路１０１と第２の冷媒回路１０２とを有しており、第１の冷媒回路１０１と第２の冷媒回路１０２との間に中間熱交換器１１０を設けて互いに熱交換を行う構成である。第１の冷媒回路１０１においては、圧縮機１０３、四方弁１０４、室外熱交換器１０５、および膨張弁１０６が配管により接続されており、第１の冷媒回路１０１の内部には第１の冷媒が封入されている。第２の冷媒回路１０２においては、ガスポンプ１０７、四方弁１０８、および室内熱交換器１０９が配管により接続されており、第２の冷媒回路１０２の内部には第２の冷媒が封入されている。第１の冷媒と第２の冷媒は、中間熱交換器１１０において熱交換される。第１の冷媒には炭化水素が用いられており、第２の冷媒には二酸化炭素が用いられている。

図５において、上記のように構成された従来の空気調和装置における冷房運転時の冷媒が流れる方向を実線の矢印で示し、暖房運転時の冷媒が流れる方向を破線の矢印で示す。図６は、第１の冷媒に関する飽和線と、第１の冷媒の圧力とエンタルピとの関係を示す状態線図（Ｐ−ｈ線図）である。図７は、第２の冷媒に関する飽和線と、第２の冷媒の圧力とエンタルピとの関係を示す状態線図（Ｐ−ｈ線図）である。図７において、［１］−［４］が冷房運転時の第２の冷媒のＰ−ｈ線図であり、［５］−［８］が暖房運転時の第２の冷媒のＰ−ｈ線図である。
図５に示す空気調和装置において、冷房運転と暖房運転との切換は、第１の冷媒回路１０１と第２の冷媒回路１０２のそれぞれに設けられた四方弁１０４、１０８の切り替え動作により行われる。即ち、各四方弁１０４、１０８の切り替え動作により、室内熱交換器１０９においては、室内空気を冷却する冷房運転と、室内空気を加熱する暖房運転の２つの動作モードが行われる。

［冷房運転］
まず、冷房運転について説明する。図５において、冷房運転では、冷媒が実線の矢印で示す方向に流れる。
第１の冷媒回路１０１内において、低温低圧のガス状態の第１の冷媒である炭化水素は、圧縮機１０３により吸引されて[Ａ]、圧縮される。圧縮された第１の冷媒は、昇圧し、高温高圧のガス状態[Ｂ]に変化する。高温高圧の第１の冷媒は四方弁１０４を介して、室外熱交換器１０５に導かれる。室外熱交換器１０５において、第１の冷媒は室外の空気を加熱しつつ凝縮して高圧の液状態[Ｃ]に変化する。高圧となった第１の冷媒は、膨張弁１０６において減圧され、低温低圧の気液二相状態[Ｄ]に変化する。低温低圧の気液二相状態の第１の冷媒は、中間熱交換器１１０において第２の冷媒の二酸化炭素を冷却しながら蒸発してガス状態[Ａ]に変化する。このガス状態の第１の冷媒は、四方弁１０４を介して圧縮機１０３に戻される。

一方、第２の冷媒の二酸化炭素は、第２の冷媒回路１０２内において、ガスポンプ１０７に吸引されて[１]、ガス状態に昇圧［２］される、昇圧された第２の冷媒は、四方弁１０８を介して、中間熱交換器１１０に導かれる。中間熱交換器１１０において、第２の冷媒は、第１の冷媒により冷却されて凝縮し、高圧の液状態[３]に変化する。高圧で液状態の第２の冷媒は、配管における圧力損失により圧力がわずかに低下して気液二相状態[４]に変化する。気液二相状態の第２の冷媒は、室内熱交換器１０９において室内空気を冷却しながら蒸発してガス状態[１]に変化する。このガス状態の第１の冷媒は、四方弁１０８を介してガスポンプ１０７に戻される。

［暖房運転］
次に、暖房運転について説明する。図５において、暖房運転では、冷媒が破線の矢印で示す方向に流れる。
第１の冷媒回路１０１内において、低温低圧のガス状態の第１の冷媒である炭化水素は、圧縮機１０３により吸引されて[Ａ]、圧縮される。圧縮された第１の冷媒は、昇圧し、高温高圧のガス状態［Ｂ］に変化する。高温高圧の第１の冷媒は四方弁１０４を介して、中間熱交換器１１０に導かれる。中間熱交換器１１０において、第１の冷媒は、第２の冷媒である二酸化炭素を加熱しながら凝縮して高圧の液状態［Ｃ］に変化する。高圧の液状態の第１の冷媒は、膨張弁１０６において減圧され、低温低圧の気液二相状態［Ｄ］に変化する。低温低圧の気液二相状態の第１の冷媒は、室外熱交換器１０５で室外の空気によって冷却されて蒸発し、ガス状態［Ａ］に変化する。このガス状態の第１の冷媒は、四方弁１０４を介して圧縮機１０３に戻される。

一方、第２の冷媒である二酸化炭素は、圧力が臨界圧以上となる超臨界状態でガスポンプ１０７に吸入されて［５］、ガス状態に昇圧される［６］。昇圧された第２の冷媒は、四方弁１０８を介して、室内熱交換器１０９に導かれる。室内熱交換器１０９において、第２の冷媒は室内空気を加熱しながら超臨界状態のまま温度が低下する［７］。この超臨界状態の第２の冷媒である二酸化炭素は、配管の圧力損失により圧力がわずかに低下する［８］。超臨界状態のまま、中間熱交換器１１０において、第２の冷媒は第１の冷媒により加熱される［５］。加熱された第２の冷媒は、四方弁１０８を介してガスポンプ１０７に戻る。
特許第３４１４８２５号明細書

上記のように構成された従来の空気調和装置においては、冷房運転と暖房運転を行うため、第１の冷媒回路１０１と第２の冷媒回路１０２のそれぞれに、冷房運転と暖房運転の運転モードを切換えるための機構が必要であり、具体的にはそれぞれの冷媒回路に四方弁を備える必要がある。この結果、第１の冷媒回路１０１と第２の冷媒回路１０２のそれぞれの回路構成および配管構成が複雑になり、装置の大型化、エネルギーの損失が大きくなるという問題がある。
本発明は、簡単な循環回路構成および配管構成を有し、装置の小型化および省エネルギー化を達成した安全性の高い空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明の空気調和装置は、圧縮機構と熱交換器と膨張機構とが配管により接続されて循環回路が構成され、第１の熱搬送媒体が封入された第１の循環回路と、
ガス駆動機構と熱交換器とが配管により接続されて循環回路が構成され、第２の熱搬送媒体が封入された第２の循環回路と、
前記第１の循環回路と前記第２の循環回路の各循環回路に設けられ、前記第１の熱搬送媒体と前記第２の熱搬送媒体との熱交換を行う中間熱交換機構と、を具備し、
前記第２の熱搬送媒体として、空気または窒素を主成分とするガスが大気圧より高い圧力で封入されている。このように構成された本発明の空気調和装置は、簡単な循環回路構成および配管構成により、安全性の高い空気調和装置を提供することができる。

本発明によれば、簡単なガス循環回路構成およびガス配管構成により、装置の小型化および省エネルギー化を達成することができ、安全性の高い空気調和装置を提供することが可能となる。

以下、本発明の空気調和装置に係る好適な実施の形態について添付の図面を参照しつつ説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明に係る実施の形態１の空気調和装置の構成を示す系統図であり、冷媒が流れる循環回路図を示している。
図１に示すように、実施の形態１の空気調和装置は、第１の循環回路１と第２の循環回路２とを有しており、第１の循環回路１と第２の循環回路２との間には中間熱交換機構である中間熱交換器９が設けられている。中間熱交換器９は、第１の循環回路１と第２の循環回路２との間の熱交換を行っている。第１の循環回路１には、圧縮機構である圧縮機３、切替弁である四方弁４、室外熱交換器５、および膨張機構である膨張弁６が設けられており、中間熱交換器９に配管により接続され循環回路が構成されている。第１の循環回路１の内部には第１の熱搬送媒体が封入されており、第１の熱搬送媒体としてはＲ２２，Ｒ３２，Ｒ１３４ａ，Ｒ１４３ａまたはＲ１２５などを主成分とするフロン系冷媒よりも地球温暖化係数が小さい冷媒である炭化水素またはアンモニアが用いられている。

第２の循環回路２においては、ガス駆動機構であるガスポンプ７および室内熱交換器８を有し、中間熱交換機構である中間熱交換器９に配管により接続され循環回路が構成されている。第２の循環回路２の内部には第２の熱搬送媒体が封入されている。第１の熱搬送媒体と第２の熱搬送媒体は、中間熱交換器９において熱交換するよう構成されており、第２の熱搬送媒体としては空気または窒素を主成分とするガスが用いられている。第２の熱搬送媒体としてのガスは大気圧より高い圧力に設定されて第２の循環回路内２に封入されている。即ち、第２の循環回路２はガス循環回路である。循環回路の駆動機構として特別な駆動手段を設ける必要がなく、潤滑油を必要とするガスポンプ７なども使用できる構成である。

次に、上記のように構成された実施の形態１の空気調和装置の動作について図１および図２を用いて説明する。図１に示す空気調和装値の循環回路図おいて実線の矢印が冷房運転時の冷媒の流れる方向を示しており、破線の矢印が暖房運転時の冷媒の流れる方向を示している。図２は、実施の形態１の空気調和装置における第２の熱搬送媒体であるガスのＰ−ｈ線図（第２の熱搬送媒体に関する圧力とエンタルピとの関係を示す状態線図）と、第２の熱搬送媒体であるガスに関する飽和線を示している。図２において、［１］−［４］が冷房運転時の第２の熱搬送媒体のＰ−ｈ線図であり、［５］−［８］が暖房運転時の第２の熱搬送媒体のＰ−ｈ線図である。

実施の形態１の空気調和装置において、冷房運転と暖房運転との切換は、第１の循環回路１に設けられた四方弁４の切り替え動作のみにより行われる。即ち、１つの四方弁４の切り替え動作により、室内熱交換器８においては、室内空気を冷却する冷房運転と、室内空気を加熱する暖房運転の２つの動作モードが行われる。

［冷房運転］
まず、冷房運転について説明する。図１において、冷房運転では、冷媒が実線の矢印で示す方向に流れる。
第１の循環回路１内において、低温低圧のガス状態の冷媒である第１の熱搬送媒体である、例えば炭化水素は、圧縮機３により吸引されて、圧縮される。圧縮された第１の熱搬送媒体は、昇圧し、高温高圧のガス状態に変化する。高温高圧の第１の熱搬送媒体は四方弁４を介して、室外熱交換器５に導かれる。室外熱交換器５において、第１の熱搬送媒体は室外の空気を加熱しつつ凝縮して高圧の液状態に変化する。高圧となった第１の熱搬送媒体は、膨張弁６において減圧され、低温低圧の気液二相状態に変化する。低温低圧の気液二相状態の第１の熱搬送媒体は、中間熱交換器９において第２の熱搬送媒体の空気または窒素を主成分とするガスを冷却しながら蒸発してガス状態に変化する。このガス状態の第１の熱搬送媒体は、四方弁４を介して圧縮機３に戻される。以上のように、実施の形態１における第１の循環回路１内の第１の熱搬送媒体の状態変化は、図６に示した第１の冷媒の状態変化［Ａ］−［Ｂ］−［Ｃ］−［Ｄ］と実質的に同じである。

一方、第２の循環回路２における冷房運転時の第２の熱搬送媒体であるガスは、ガスポンプ７により低温低圧のガス状態で吸入されて［１］、昇圧される［２］。低温で圧力が上昇したガスは、室内熱交換器８において室内の空気を冷却してガス状態のままで温度が上昇する［３］。さらに、室内熱交換器８から送り出されたガスは、配管の圧力損失により圧力が低下して［４］、ガスの状態のまま中間熱交換器９に流入する。そこで、第２の熱搬送媒体であるガスは、第１の循環回路１の第１の熱搬送媒体である炭化水素またはアンモニアにより冷却されてガス状態のまま温度が低下して［１］、ガスポンプ７に戻る。

［暖房運転］
次に、暖房運転について説明する。図１において、暖房運転では、冷媒が破線の矢印で示す方向に流れる。
第１の循環回路１内において、低温低圧のガス状態の第１の熱搬送媒体である例えば炭化水素は、圧縮機３により吸引されて、圧縮される。圧縮された第１の熱搬送媒体は、昇圧し、高温高圧のガス状態に変化する。高温高圧の第１の熱搬送媒体は四方弁４を介して、中間熱交換器９に導かれる。中間熱交換器９において、第１の熱搬送媒体は、第２の熱搬送媒体である空気または窒素を主成分とするガスを加熱しながら凝縮して高圧の液状態に変化する。高圧の液状態の第１の熱搬送媒体は、膨張弁６において減圧され、低温低圧の気液二相状態に変化する。低温低圧の気液二相状態の第１の熱搬送媒体は、室外熱交換器５で室外の空気によって冷却されて蒸発し、ガス状態に変化する。このガス状態の第１の熱搬送媒体は、四方弁４を介して圧縮機３に戻される。

一方、第２の熱搬送媒体である空気または窒素を主成分とするガスは、ガスポンプ７に吸入されて［５］、昇圧される［６］。昇圧された第２の熱搬送媒体は、室内熱交換器１０９に導かれて、室内空気を加熱しながらガス状態のままで温度が低下する［７］。この第２の熱搬送媒体は、配管の圧力損失により圧力がわずかに低下して［８］中間熱交換器９に導かれる。中間熱交換器９において、第２の熱搬送媒体は第１の熱搬送媒体により加熱される［５］。加熱された第２の熱搬送媒体は、ガス状態のままガスポンプ７に戻る。

以上のように構成した実施の形態１の空気調和装置において、室内熱交換器８を含む室内側となる第２の循環回路２には第２の熱搬送媒体として空気または窒素を主成分とするガスが用いられている。相変化を伴うフロン系冷媒や二酸化炭素のような冷媒と異なり、空気または窒素を主成分とするガスは相変化を行わないため、実施の形態１の空気調和装置は以下のような相変化に伴う課題を解決できる効果を有する。

前述の図５に示した従来の空気調和装置において、室内熱交換器１０９を含む第２の冷媒回路１０２は、冷房と暖房を切り換えるための冷暖房切換手段が必ず必要である。
例えば、従来の空気調和装置において冷房運転と暖房運転では、各冷媒を駆動する圧縮機１０３とガスポンプ１０７の運転状況が異なっている。表１は、従来の空気調和装置の冷房運転と暖房運転の時の圧縮機１０３とガスポンプ１０７の動作状況を示している。
二酸化炭素を利用した従来の第２の冷媒回路１０２の場合には、表１に示すように、冷房運転と暖房運転で、ガスポンプ１０７に吸入される二酸化炭素の密度が大きく異なっている。このように従来の空気調和装置においては、広い範囲の押しのけ量の制御を行って効率を維持しなければならず、ガスポンプ１０７の制御装置等が必要であった。また、複数の室内熱交換器を有する空気調和装置の場合においては、複数のガスポンプのための台数制御装置等が必要になる。

一方、実施の形態１で示した本発明の空気調和装置においては、第２の循環回路２を流れる第２の熱搬送媒体として空気または窒素を主成分とするガスが用いられているため、冷房運転時と暖房運転時における冷媒の流れ方向は同じであるため、冷房と暖房との切り換えを行うための冷暖房切換手段が必要ではなくなる。
ガスポンプ７に吸入される第２の熱搬送媒体として用いる空気または窒素を主成分とするガスは、冷房運転と暖房運転でその密度が大きく異ならないため、ガスポンプに対する広範囲の押しのけ量の制御が必要ではなく、簡単な駆動回路で対応できる。また、複数の室内熱交換器を有する空気調和装置の場合においても、各ガスポンプのための簡単な駆動回路で対応可能である。

従来の空気調和装置において、冷房運転と暖房運転でガスポンプが吸入するガスの密度が変化するため、中間熱交換器や室内熱交換器において、冷房運転と暖房運転で冷媒の流速が大きく変化する。したがって、従来の空気調和装置では冷房または暖房のどちらか一方の運転において熱交換性能が低下するという問題がある。さらに、従来の空気調和装置において、暖房運転時には中間熱交換器と室内熱交換器を含む第２の冷媒回路内のすべてにおいて、冷媒は高密度の超臨界流体である。一方、冷房運転時には中間熱交換器と室内熱交換器で気液二相状態となる。このため、従来の空気調和装置においては、暖房運転と冷房運転で適正な冷媒量が異なっている。したがって、従来の空気調和装置において、効率よく運転するためには、余剰冷媒を蓄えるための容器が必要になる。

一方、実施の形態１で示した本発明の空気調和装置においては、第２の循環回路２を流れる第２の熱搬送媒体として空気や窒素を主成分とするガスが用いられているため、冷房運転時と暖房運転時における冷媒の適正量にほとんど変化がなく、冷房運転と暖房運転における実質的に同じ動作で効率高く運転することが可能である。

表１

また、本発明において第２の熱搬送媒体として用いる空気または窒素は地球上に多量に存在する自然冷媒であり、地球温暖化を防止できる。さらに、本発明においては、室外側の第１の循環回路１に第１の熱搬送媒体としては炭化水素またはアンモニアを用いる構成であり、プロパンやアンモニアといった可燃性や毒性のある冷媒を室内に設置される配管や熱交換器へ循環させない構成である。このため、本発明の空気調和装置は、安全性が高く保守管理が容易であるという優れた効果を有する。また、冷媒として二酸化炭素を用いた従来の空気調和装置において二酸化炭素が漏洩した場合には、人体に対して悪影響があり、その濃度が数％に達すると人体への悪影響が確実に表れる。一方、本発明の空気調和装置においては、第２の熱搬送媒体として人体に無害である空気や窒素を用いているため、安全性の点で優れた効果を有している。

さらに、本発明の空気調和装置においては、空気または窒素を主成分とするガスを大気圧よりも高い圧力で封入しているため、第２の循環回路２であるガス循環回路の配管を細くすることが可能であり、流動損失を少なくして性能低下を抑制することができる。また、高い圧力のガスが封入されているため、ガスを駆動する圧縮機の押しのけ量を小さくすることが可能となり、圧縮機を小型化することができる。
さらに、本発明の空気調和装置においては、第２の循環回路が密閉であるため、回路内を流れる流体が室内に漏れ出すことがないため、ガスポンプの潤滑に利用する冷凍機油などを回路内に充填することができ、第２の循環回路の駆動機構として特別な駆動手段を設ける必要がなく、空気調和装置の信頼性を向上できる。

実施の形態２．
図３は、本発明に係る実施の形態２の空気調和装置における室内熱交換器の構成を示す斜視図である。実施の形態２の空気調和装置において、室内熱交換器以外の構成は前述の実施の形態１の構成と同じであるためその説明は省略する。

図３に示すように、実施の形態２の空気調和装置における室内熱交換器１０は、矩形板状の複数枚のフィン１１が一定間隔を有して平行に配置されている。これらのフィン１１を貫通するように、フィン１１の配設方向と直交するパイプが伝熱管１３として設けられている。伝熱管１３は１本のパイプを最外端のフィン１１の外側で折れ曲げて蛇行させて形成したものである。実施の形態２においては、上下二つの蛇行パイプである伝熱管１３のそれぞれに、第１の循環回路１の空気または窒素を主成分とするガスが流れるよう構成されている。
室内熱交換器１０に第２の熱搬送媒体であるガスを導き、かつ室内熱交換器１０からガスを送出する配管１２は、室内の空気の流れと平行に配設されており、かつ配管１２を流れる第２の熱搬送媒体の流れ方向と、室内の空気の流れ方向が逆方向となるよう設けられている。

実施の形態２の空気調和装置においては、第２の循環回路であるガス循環回路を循環するガスの流れ方向が、冷房と暖房の運転の切り替えに関係なく、一定である。このため、ガス循環回路を流れるガスと室内の空気が運転モードに関係なく、室内熱交換器において常に対向流となるよう構成できる。従来の空気調和装置のように、運転モードの切り替えによってガスの流れ方向が逆方向となる場合には、どちらか一方の運転においてはガスと室内の空気が並行流となるため熱交換性能は低下する。
上記のように、実施の形態２の空気調和装置においては、ガス循環回路を流れるガスと室内の空気が常に対向流となるよう構成されているため、効率の高い熱交換が可能となり、本発明の空気調和装置の性能を向上させている。
なお、実施の形態２の空気調和装置においては、室内の空気の流れ方向に対して直交する伝熱管１３は、４列の構成の場合について説明したが、その構成は空気調和装置の仕様、特性に応じて変更されるものであり、配管１２と室内の空気の流れ方向が実施の形態２のように規定されていれば同様の効果が得られる。

図４は、本発明に係る実施の形態２の空気調和装置における室内熱交換器の別の構成を示す斜視図である。
図４に示す室内熱交換器１４においては、室内空気の流れ方向と直交して配設されたフィン１５のそれぞれが複数に分割されている。この室内熱交換器１４においては、同じ列の伝熱管１３が１枚のフィン１５に固着されており、４列の伝熱管１３が４枚のフィン１５，１５，１５，１５によりそれぞれが固着されている。このようにフィン１５を分割して隣り合う列の伝熱管１３との間に隙間を形成することにより、熱伝導による伝熱を遮断して熱交換性能がさらに向上させることができる。なお、分割されたフィン１５の隙間は室内熱交換器１４等の仕様に応じて適宜設定される。

本発明の空気調和装置において、図１に示したように、中間熱交換器９内における冷媒の流れ方向は、冷房運転では炭化水素とガスが並行流（図１における実線の矢印）で熱交換する構成であり、暖房運転では対向流（図１における破線の矢印）で熱交換する構成である。中間熱交換器９において炭化水素がほぼ一定の温度で蒸発する冷房運転時には、並行流により、伝熱性能を維持しつつ、ガスと熱交換している。一方、炭化水素の温度が変化する暖房運転時には、対向流により、炭化水素の過熱蒸気域や過冷却域の伝熱性能を向上させて、空気調和装置の性能向上を図っている。

なお、上記の実施の形態においては、空気調和装置の主要な要素機器のみを図示して、説明したが、その他の補助的な要素機器が追加されても、本発明の主旨に反するものではない。たとえば、補助的な要素機器としては、冷媒（ガスを含む）の循環流量を制御するための流量制御手段、圧縮機への液の流入を防止するためのアキュムレータ、ガス循環回路の圧力を制御するガスタンク若しくは、冷媒（ガスを含む）の漏洩の検知や防止に関する安全装置などが、その一例である。

また、上記の実施の形態においては、室外熱交換器、圧縮機、ガスポンプ、室内熱交換器などの要素機器のそれぞれが１台の場合の構成について説明したが、それぞれが複数有する構成であっても、本発明の主旨を損なうことなく実現できる。

以上のように、本発明の空気調和装置においては、室内側のガス循環回路内を第２の熱搬送媒体である空気または窒素を主成分とするガスが、大気圧よりも高い圧力で封入されて循環するよう構成されており、即ち密度の高いガスが、冷媒循環回路の冷媒である第１の熱搬送媒体により中間熱交換器において加熱または冷却される構成である。このように加熱または冷却されたガスは、室内熱交換器において室内の空気などを加熱または冷却して、ガス循環回路内を循環する。
本発明の空気調和装置は、地球温暖化係数が小さい冷媒を第１の循環回路の冷媒循環回路に封入する構成を有しているため、地球温暖化対策を施した地球環境を考慮した装置である。

本発明の空気調和装置の構成では、中間熱交換器における冷媒とガスとの温度差、および室内熱交換器におけるガスと室内空気との平均温度差が大きくなり、効率的な熱交換が可能となる。
本発明の空気調和装置は、第１の循環回路である冷媒循環回路における冷媒の循環方向を切替えることにより、１つの中間熱交換器おいて第２の熱搬送媒体であるガスを加熱または冷却することができ、そして室内熱交換器おいてガスにより効率高く室内空気を加熱または冷却することができる。

前述の実施の形態において詳細に説明したように、本発明の空気調和装置においては、以下のような優れた効果を有する。
本発明によれば、室内側にある第２の循環回路のガス循環回路からガスが漏れても人体への影響がなく、安全性が高く、信頼性の高い空気調和装置となる。
本発明においては、熱搬送媒体として水などの液体を用いていないため、液漏れによって室内を濡らすような問題が生じることがない。

本発明の空気調和装置は、ガス循環回路の配管を細くすることが可能であり、また流動損失による性能低下を抑制することができる。また、圧縮機の必要な押しのけ量を小さくでき、圧縮機を小型化できる。
本発明においては、地球温暖化を防止でき、可燃性や毒性のある冷媒が室内に設置される配管や熱交換器内を循環しないため、安全性の高い空気調和装置となる。
本発明によれば、簡単な構成により空気調和装置としての性能を大幅に向上させることが可能となる。
本発明によれば、室外側に設けた１つの切替手段を操作するだけで、冷房と暖房の両方の運転が可能となる。

この発明の空気調和装置は、安全性および信頼性の高い熱交換が実現できるため、空調の分野において有用である。

本発明に係る実施の形態１の空気調和装置の構成を示す系統図である。 実施の形態１の空気調和装置におけるガス飽和線およびＰ−ｈ線図である。 本発明に係る実施の形態２の空気調和装置における室内熱交換器の概略構成を示す斜視図である。 本発明に係る実施の形態２の空気調和装置における室内熱交換器の別の構成を示す斜視図である。 従来の空気調和装置の構成を示す系統図である。 従来の空気調和装置における第１の冷媒の状態を示す飽和線とＰ−ｈ線図である。 従来の空気調和装置における第２の冷媒の状態を示す飽和線とｐ−ｈ線図である。

符号の説明

１ 第１の循環回路、２ 第２の循環回路、３ 圧縮機、４ 四方弁、５ 室外熱交換器、６ 膨張弁、７ ガスポンプ、８ 室内熱交換器、９ 中間熱交換器、１０ 室内熱交換器、１１ フィン、１２ 配管、１３ 伝熱管、１４ 室内熱交換器、１５ フィン

Claims (8)

1. 圧縮機構と熱交換器と膨張機構とが配管により接続されて循環回路が構成され、第１の熱搬送媒体が封入された第１の循環回路、
   ガス駆動機構と熱交換器とが配管により接続されて循環回路が構成され、第２の熱搬送媒体が封入された第２の循環回路、および
   前記第１の循環回路と前記第２の循環回路の各循環回路に設けられ、前記第１の熱搬送媒体と前記第２の熱搬送媒体との熱交換を行う中間熱交換機構、を具備し、
   前記第２の熱搬送媒体として、空気または窒素を主成分とするガスが大気圧より高い圧力で封入された空気調和装置。
2. 前記第１の熱搬送媒体が、Ｒ２２，Ｒ３２，Ｒ１３４ａ，Ｒ１４３ａまたはＲ１２５などを主成分とするフロン系冷媒よりも地球温暖化係数が小さい冷媒である請求項１記載の空気調和装置。
3. 前記第１の熱搬送媒体が、炭化水素またはアンモニアを主成分とする冷媒である請求項２記載の空気調和装置。
4. 前記熱交換器および前記中間熱交換機構において少なくとも一方が対向流で熱交換するように構成された請求項１記載の空気調和装置。
5. 前記第１の循環回路に第１の熱搬送媒体の循環方向を切り替える切替弁を設けた請求項１記載の空気調和装置。
6. 前記第１の循環回路が圧縮機、切替弁、室外熱交換器を有する循環回路であり、前記第２の循環回路がガスポンプ、室内熱交換器を有する循環回路であり、それぞれの循環回路に中間熱交換機構が設けられて前記第１の搬送媒体と前記第２の搬送媒体との間の熱交換を行うよう構成されており、
   冷房運転と暖房運転との切換を、前記切替弁の駆動操作により前記第１の循環回路を流れる前記第１の熱搬送媒体の方向を可逆することにより行い、前記第２の循環回路を流れる前記第２の熱搬送媒体の方向を一定とする請求項１記載の空気調和装置。
7. 前記室内熱交換器は、所定間隔を有して室内の空気の流れ方向と並行に配設された板状の複数のフィンと、
   前記フィンを貫通して固着され、室内の空気と直交するように配設されて前記第１の熱搬送媒体が流通する伝熱管と、
   前記第１の熱搬送媒体を前記伝熱管へ供給し、または前記第１の熱搬送媒体を前記伝熱管から排出する配管と、を有し、
   前記配管が、室内の空気の流れと並行に配設され、かつ前記第１の熱搬送媒体の流れを室内の空気の流れと実質的に対向するよう配設した請求項６記載の空気調和装置。
8. 所定間隔を有して室内の空気の流れ方向と並行に配設された板状の複数のフィンのそれぞれが、複数に分割されて隙間を有して配置された請求項７記載の空気調和装置。
   

Images