JP2011038733A

JP2011038733A - 空気調和装置

Info

Publication number: JP2011038733A
Application number: JP2009188177A
Authority: JP
Inventors: Shuji Hattori; 修治服部; Tatsuhiro Tokuyama; 竜弘徳山; Takuji Kimura; 卓司木村
Original assignee: ENTEKKU KK
Current assignee: ENTEKKU KK
Priority date: 2009-08-17
Filing date: 2009-08-17
Publication date: 2011-02-24

Abstract

【課題】環境負荷を低減しながら、コストの大幅な上昇を招くことなく、高い効率での熱交換が可能な空気調和装置を提供する。
【解決手段】空気調和装置１は、冷媒の循環経路中に、コンプレッサ２１と、冷房時に凝縮器として機能するコンデンサ２２と、冷房時に蒸発器として機能する室内機１０とが、この順に挿設されてなるものであって、冷房時における冷媒の循環経路において、コンデンサ２２に対し下流側であって、且つ、室内機１０に対し上流側となる部分（配管３３と配管３４との間）に、当該部分より上流側の冷媒を圧縮する冷媒圧縮部４０が介挿されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和装置に関し、特に、熱交換効率の向上を図るための技術に関する。

現在、空気調和装置は、家庭やオフィースあるいは店舗などの室内の空気調和を行うために、広く普及している。空気調和装置は、室内機と室外に置かれたコンデンサとの間を、冷媒を循環させて、吸熱と放熱とを繰り返すことで熱交換がなされる。
ところで、近年では、オゾン層の破壊に起因するＲ１２やＲ５０２などの冷媒は全面的に使用ができなくなり、その代替となるオゾン破壊係数の低い冷媒が用いられている。このように代替の冷媒を用いる場合には、従来用いられてきたＲ１２やＲ５０２などの冷媒を用いる場合に比べて、熱交換効率が劣ることがある。そして、熱交換効率が劣る冷媒を用いて空気調和を行う場合には、室外機におけるコンプレッサが過負荷の状態となり、結局のところ環境負荷を低減するという目的に反することになる。

上記のような問題に対して、室外機におけるコンデンサの入口部分、あるいはコンデンサの内部に冷媒の凝縮を促進する部分を設ける、という技術が開発されている（特許文献１を参照）。この文献で提案されている技術では、コンデンサの入口部分などで冷媒の凝縮を促進することにより、冷媒の状態を液相としてその容積を減少させることができる。そして、提案の技術では、凝縮促進部により冷媒の容積を減少させることができるので、コンプレッサの負荷を低減することができ、これにより高い効率での熱交換が可能となる、としている。

特許第３２１８２８９号公報

しかしながら、上記特許文献１で提案されている技術では、冷媒の凝縮を室外機におけるコンデンサの上流等で行っているが、凝縮された冷媒の流速が増速してしまい、コンデンサでの熱交換に係る時間が短いものとならざるを得ない。即ち、上記特許文献１で提案の技術では、冷媒の流路の一部を縮径し、これにより冷媒の凝縮を促進しており、このために凝縮促進部を通過した冷媒の流速は、凝縮促進部の上流側に比べて増速されることになり、冷媒がコンデンサ内を短時間に通過してしまうことになる。

よって、特許文献１で提案されている技術では、コンデンサでの熱交換が不十分となり、高い効率を得ることが困難である。
本発明は、上位問題の解決を図るべくなされたものであって、環境負荷を低減しながら、コストの大幅な上昇を招くことなく、高い効率での熱交換が可能な空気調和装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る空気調和装置は、冷媒の循環経路中に、圧縮機と、冷房時に凝縮器として機能する第１の熱交換器と、冷房時に蒸発器として機能する第２の熱交換器とが、この順に挿設されてなるものであって、冷房時における冷媒の循環経路において、第１の熱交換器に対し下流側であって、且つ、第２の熱交換器に対し上流側となる部分に、当該部分より上流側の冷媒を圧縮する冷媒圧縮部が介挿されていることを特徴とする。

上記のように、本発明に係る空気調和装置では、冷房時における冷媒の循環経路において、第１の熱交換器に対し下流側に冷媒圧縮部が介挿されており、冷媒圧縮部は、当該冷媒圧縮部が介挿された部分よりも上流側の冷媒を圧縮する。このため、冷媒圧縮部による冷媒の圧縮は、冷媒の流れの上流に配された第１の熱交換器内にも作用する。よって、第１の熱交換器内における冷媒も、液相がほとんどを占める状態となり、コンプレッサの負荷を低減することができ、また、第１の熱交換器内での冷媒の状態を液相とすることにより、環境負荷の低減をしながら、高い熱交換効率を実現することが可能となる。

また、本発明に係る空気調和装置では、上記特許文献１で提案されている技術とは異なり、冷媒圧縮部を第１の熱交換器と第２の熱交換器との間に介挿している。このため、第１の熱交換器内での冷媒の流速を、循環経路における他の場所よりも低速とすることができ、第１の熱交換器内における熱交換のための時間を長くすることが可能となる。よって、本発明に係る空気調和装置では、この面からも高い熱交換効率を実現することができる。

また、本発明に係る空気調和装置では、冷媒の循環経路中に、冷媒を圧縮する冷媒圧縮部を介挿させるだけであるので、この部分を除く装置構成について、既存のものを用いることもでき、コスト面で優位である。
従って、本発明に係る空気調和装置は、環境負荷を低減しながら、コストの大幅な上昇を招くことなく、高い効率での熱交換が可能である。

実施の形態１に係る空気調和装置１の概略構成を示すブロック図である。（ａ）は、冷媒圧縮部４０の外観構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、冷媒圧縮部４０の断面図である。冷媒圧縮部４０を通過する際の冷媒の状態を説明するための断面図である。実施の形態２に係る空気調和装置２の概略構成を示すブロック図である。実施の形態３に係る空気調和装置３の概略構成を示すブロック図である。実施の形態４に係る空気調和装置４の概略構成を示すブロック図である。水冷ユニット６０の要部構成を示す断面図である。（ａ）は、変形例１に係る冷媒圧縮部４２の外観構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、冷媒圧縮部４２の断面図である。（ａ）は、変形例２に係る冷媒圧縮部４３の外観構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、冷媒圧縮部４３の断面図である。（ａ）は、変形例３に係る冷媒圧縮部４４の外観構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、冷媒圧縮部４４の断面図である。（ａ）は、変形例４に係る冷媒圧縮部４５の外観構成を示す斜視図であり、（ｂ）は、冷媒圧縮部４５の断面図である。

以下では、本発明を実施するための最良の形態について、図面に沿って説明する。なお、以下で説明する実施の形態については、本発明の構成上の特徴および当該構成から奏される作用効果を分かりやすく説明するために一例として用いるものであって、本発明は、その本質的な技術的特徴部分を除き、以下の内容に何ら限定を受けるものではない。
［実施の形態１］
１．空気調和装置１の概略構成
実施の形態１に係る空気調和装置１の概略構成について、図１を用い説明する。

図１に示すように、空気調和装置１は、室内機１０と室外機２０とが、冷媒の経路である配管３１〜３４により接続された構成を有する。室内機１０は、冷房時において蒸発器として機能する熱交換器である。
室外機２０は、冷媒を圧縮するコンプレッサ２１と、冷房時において凝縮器として機能する熱交換器としてのコンデンサ２２とが配管３２により直列接続され構成されている。

なお、暖房時においては、冷媒の流通方向が、図１の矢印で示す方向とは逆転し、また、室内機１０が凝縮器として機能し、コンデンサ２２が蒸発器として機能することになる。
空気調和装置１では、冷房時における冷媒の流れ方向において、コンデンサ２２の下流側であって、且つ、室内機１０の上流側となる部分（配管３３と配管３４との間）に、冷媒を圧縮する冷媒圧縮部４０が介挿されている。なお、図１では、コンデンサ２２に対し、配管３３を挟んで距離をあけた状態で冷媒圧縮部４０を配置しているように図示しているが、この配置関係については、模式的なものであり、現実には、コンデンサ２２に対して、その冷媒出口の近傍付近に冷媒圧縮部４０が配置されている。

２．冷媒圧縮部４０の構成
空気調和装置１の構成中に含まれる冷媒圧縮部４０の構成について、図２（ａ）、（ｂ）を用い説明する。
図２（ａ）に示すように、実施の形態１に係る冷媒圧縮部４０は、Ｘ軸方向に軸芯を有する円筒状をしている。そして、冷媒圧縮部４０は、Ｘ軸方向に沿って、３つの部分４０ａ，４０ｂ，４０ｃからなる。冷媒は、Ｘ軸方向の左側の開口４０ｄから侵入し、反対側から出て行く。

図２（ｂ）に示すように、冷媒圧縮部４０におけるＸ軸方向の左側に位置する部分（縮径部分）４０ａは、内径Ｄ_１に形成されており、これに対して、部分（拡径部分）４０ｂは、内径Ｄ_２に形成されている。また、冷媒が侵入してくる開口４０ｄの縁部分４０ｆは、冷媒の流れに対して障壁となる。また、縮径部分４０ａは、Ｘ軸方向に長さＬ_１を以って形成されている。長さＬ_１については、最低２［ｍｍ］（より望ましくは、最低５［ｍｍ］）あればよい。

なお、図２（ｂ）では詳しくは示していないが、終端側の開口４０ｅは、冷媒の侵入側の開口４０ｄよりも大径に形成されている。
冷媒圧縮部４０では、縮径部分４０ａは、冷媒を圧縮する圧縮部として機能し、また、拡径部分４０ｂは、減圧部として機能する。
３．冷媒圧縮部４０を通過する際の冷媒
冷媒圧縮部４０を通過する際の冷媒の状態変化について、図３を用い説明する。

図３に示すように、冷媒圧縮部４０における開口４０ｄの側には、縮径部分４０ａの外径と同等の内径を有する配管３３が接続される。他方、冷媒圧縮部４０における終端側の開口４０ｅ（図２（ｂ）を参照）には、外径の小さな配管３４が接続される。
冷房時において、冷媒は、配管３３の内側３３ａを通り、冷媒圧縮部４０へと侵入して行く。このとき、冷媒圧縮部４０における縁部分４０ｆが障壁となり、冷媒は、反射波による断熱圧縮を受ける。そして、配管３３よりも内径の小さな圧縮部分４０ａにおいて、冷媒は圧縮される。

冷媒圧縮部４０の圧縮部分４０ａにおいて圧縮を受けた冷媒は、流れの上流側にもその影響を受ける。具体的には、冷媒圧縮部４０の圧縮部分４０ａで圧縮を受けた冷媒は、それよりも流れの上流での流速が減速されることになる。
従って、本実施の形態に係る空気調和装置１では、冷媒圧縮部４０を、冷房時におけるコンデンサ２２の下流側に設けることにより、コンデンサ２２での冷媒の滞留時間を長くすることができ、熱交換に係る高い効率が実現される。このため、オゾン破壊係数の低い代替冷媒を用いる場合においても、高い効率での空気調和が可能となる。

また、実施の形態１に係る空気調和装置１では、配管３３と配管３４との間にパイプ状の冷媒圧縮部４０を介挿させるだけなので、大がかりな装置の改造などを必要とせず、設備コストという観点からも優れている。
なお、冷媒圧縮部４０における圧縮部分４０ａの内径Ｄ_１については（図２（ｂ）を参照）、少なくとも冷媒の入口側に接続される配管３３（図３を参照）の内径よりも縮径されていればよい。特に、配管３３の内径に対する圧縮部分４０ａの内径４０ａの断面積比率が、５［％］〜５０［％］の範囲となるように設定しておくことが望ましい。

また、図２（ｂ）に示す冷媒圧縮部４０では、拡径部分４０ｂの内径Ｄ_２が圧縮部分４０ａの内径Ｄ_１よりも拡径されていればよく、例えば、５［ｍｍ］〜１５［ｍｍ］とすることができる。また、長さＬ_６については、例えば、２［ｍｍ］〜１５［ｍｍ］の範囲とすることができる。
［実施の形態２］
実施の形態２に係る空気調和装置２の構成について、図４を用い説明する。なお、図４において、上記実施の形態１に係る空気調和装置１の構成と同一の部分については、同一の符号を付し、以下での説明を省略する。

図４に示すように、本実施の形態に係る空気調和装置２は、室外機２０と冷媒圧縮部４０との間、即ち、配管３５と配管３３との間に、冷房時において凝縮器となる追設コンデンサ５０を追加設置する。図４では、コンデンサ２２と追設コンデンサ５０との具体的な配置関係についての図示を省略しているが、実際には、追設コンデンサ５０からの吹き出し大気がコンデンサ２２に吸気されるようにしている。

以上のような構成を有する空気調和装置２では、上記実施の形態１に係る空気調和装置１が奏する効果については、そのまま奏することができ、さらに、コンデンサ２２と追設コンデンサ５０とに冷媒の凝縮に係る機能分担をさせることができ、さらに高効率な空気調和を行うことができる。
なお、本実施の形態に係る空気調和装置２では、暖房時においては、外気温度よりも高い温度の追設コンデンサ５０からの排出風がコンデンサ２２に供給されるので、大気温度の低い状況下においても、霜の付着という現象が発生するのを防止することができる。

［実施の形態３］
実施の形態３に係る空気調和装置３の構成について、図５を用い説明する。なお、図５において、上記実施の形態１に係る空気調和装置１の構成と同一の部分については、同一の符号を付し、以下での説明を省略する。
図５に示すように、本実施の形態に係る空気調和装置３では、冷媒の循環経路中において、コンデンサ２２と室内機１０との間、即ち、配管３６と配管３３との間に冷媒圧縮部４１がさらに増設されている。冷媒圧縮部４１の構成については、図２（ａ）、（ｂ）に示す冷媒圧縮部４０と同一の構成を採用する。

本実施の形態に係る空気調和装置３が採用するように、２つの冷媒圧縮部４０，４１を直列接続することにより、コンデンサ２２内における冷媒の滞留時間は、より確実に長時間化されることになり、さらに高い熱変換効率を実現することができる。
［実施の形態４］
実施の形態４に係る空気調和装置４の構成について、図６および図７を用い説明する。なお、図６において、上記実施の形態１に係る空気調和装置１の構成と同一の部分については、同一の符号を付し、以下での説明を省略する。

図６に示すように、本実施の形態に係る空気調和装置４では、冷媒の循環経路中において、冷媒圧縮部４０と室内機１０との間、即ち、配管３４に対して水冷ユニット６０が並設されている。
図７に示すように、水冷ユニット６０の構成中に含まれる水冷用配管６１は、冷媒が循環する配管３４の一部を取り囲むように配されており、冷却水が入口６１ａから導入され、冷媒の流れ方向とは逆方向（向流）に、流路６１ｂ，６１ｃを流れた後に、出口６１ｄから排出される。なお、図示を省略しているが、水冷ユニット６０には、ウォーターポンプやラジエータも備えられている。

以上のように、冷媒の循環経路中における配管３４に対し、水冷ユニット６０が並設されてなる本実施の形態に係る空気調和装置４では、室内機１０へ戻る冷媒の更なる凝縮が可能であり、高い熱交換効率を実現することができる。
なお、図６及び図７では、図示を省略しているが、水冷ユニット６０については、冷媒の圧力や温度などを検出し、これをフィードバックすることにより、選択的に機能させる構成としている。

［変形例１］
変形例１に係る冷媒圧縮部４２の構成について、図８を用い説明する。
図８（ａ）に示すように、本変形例に係る冷媒圧縮部４２は、Ｘ軸方向に同じ内径および外径を有する円筒状をしている。冷媒は、Ｘ軸方法左側の開口４２ｄから侵入し、反対側へと通過する。

図８（ｂ）に示すように、冷媒圧縮部４２の内径Ｄ４は、Ｘ軸方向の左右両側に接続される配管３３，３４の内径Ｄ３に比べて、縮径されている。このため、配管３３から侵入する冷媒は、縮径により圧縮を受ける。
また、上記実施の形態１に係る冷媒圧縮部４０と同様に、冷媒圧縮部４２に侵入する際の冷媒は、その縁部分４２ｆに衝突することで、反射波による断熱圧縮を受ける。

本変形例に係る冷媒圧縮部４２は、そのＸ軸方向における長さＬ_２が、２［ｍｍ］以上確保されている。なお、長さＬ_２については、５［ｍｍ］以上確保しておくことが、より望ましい。
以上より、冷媒圧縮部４２によっても、コンデンサ２２中における冷媒の滞留時間を長時間化することができ、高い熱交換効率を確保し、コンプレッサ２１の負荷の低減を図ることができる。これより、環境負荷の低いものとなっている。

［変形例２］
変形例２に係る冷媒圧縮部４３の構成について、図９を用い説明する。
図９（ａ）に示すように、本変形例に係る冷媒圧縮部４３は、上記変形例１に係る冷媒圧縮部４２と同様に、Ｘ軸方向に長い円筒状の外観形状を有している。本変形例に係る冷媒圧縮部４３が最も特徴とするのは、Ｘ軸方向の左側端に４つの開口４３ｇ〜４３ｊが設けられており、冷媒が流通する流路が４つに独立している点である。

図９（ｂ）に示すように、冷媒圧縮部４３は、Ｘ軸方向の左側から右側に軸方向に沿って、開口４３ｇ，４３ｉ，・・から開口４３ｋ，４３ｌ，・・に向けて冷媒流路が形成され、互いの流路が分けられている。開口４３ｉの開口高さＨ_１と開口４３ｇの開口高さＨ_２とは、略同一である。また、冷媒圧縮部４３におけるＸ軸方向の長さＬ_３は、上記同様に、２［ｍｍ］以上確保されている。なお、長さＬ_３についても、５［ｍｍ］以上確保しておくことが、より望ましい。

さらに、冷媒圧縮部４３における開口４３ｇ〜４３ｊの周りの縁部分４３ｆは、冷媒の流れに対して障壁となり、冷媒に対して、反射波による断熱圧縮を加える。
以上のような構成を有する冷媒圧縮部４３を備える空気調和装置においても、上記同様の効果を奏することができる。
なお、冷媒圧縮部４３の外径Ｄ_５については、少なくともＸ軸方向の左側、即ち、冷媒の侵入側に接続される配管の内径と同一である。

［変形例３］
変形例３に係る冷媒圧縮部４４の構成について、図１０を用い説明する。
図１０（ａ）に示すように、本変形例に係る冷媒圧縮部４４についても、円筒状の外観形状を有している。本変形例に係る冷媒圧縮部４４が構成上で特徴とするのは、冷媒流路が、Ｚ軸方向に４段に分けられている点にある。即ち、冷媒圧縮部４４では、Ｘ軸方向の左側の端部において、Ｚ軸方向に互いに分離された４つの開口４４ｇ〜４４ｊが設けられている。

図１０（ｂ）に示すように、冷媒圧縮部４４は、Ｘ軸方向の左側から右側に軸方向に沿って、開口４４ｇ〜４４ｊから開口４４ｋ〜４４ｎに向けて冷媒流路が形成され、互いの流路が分けられている。開口４４ｊ，４４ｉ，４４ｈ，４４ｇの各開口高さＨ_３，Ｈ_４，Ｈ_５，Ｈ_６は、略同一である。また、冷媒圧縮部４４におけるＸ軸方向の長さＬ_４も、上記同様に、２［ｍｍ］以上確保されている。なお、長さＬ_４については、５［ｍｍ］以上確保しておくことが、より望ましい。

さらに、冷媒圧縮部４４における開口４４ｇ〜４４ｊの周りの縁部分４４ｆは、冷媒の流れに対して障壁となり、冷媒に対して、反射波による断熱圧縮を加える。
以上のような構成を有する冷媒圧縮部４４を備える空気調和装置においても、上記同様の効果を奏することができる。
なお、冷媒圧縮部４４の外径Ｄ_６についても、少なくともＸ軸方向の左側、即ち、冷媒の侵入側に接続される配管の内径と同一である。

［変形例４］
変形例４に係る冷媒圧縮部４５の構成について、図１１を用い説明する。
図１１（ａ）に示すように、本変形例に係る冷媒圧縮部４５については、その外観形状を除き、上記変形例３に係る冷媒圧縮部４４と同一構成を有する。即ち、冷媒圧縮部４５においても、冷媒流路が、Ｚ軸方向に４段に分けられており、Ｘ軸方向の左側の端部において、Ｚ軸方向に互いに分離された４つの開口４５ｇ〜４５ｊが設けられている。冷媒圧縮部４５における外観形状は、概略において角柱状をしている。

図１１（ｂ）に示すように、冷媒圧縮部４５は、Ｘ軸方向の左側から右側に軸方向に沿って、開口４５ｇ〜４５ｊから開口４５ｋ〜４５ｎに向けて冷媒流路が形成され、互いの流路が分けられている。開口４５ｊ，４５ｉ，４５ｈ，４５ｇの各開口高さＨ_７，Ｈ_８，Ｈ_９，Ｈ_１０は、略同一である。また、冷媒圧縮部４５におけるＸ軸方向の長さＬ_４５も、上記同様に、２［ｍｍ］以上確保されている。長さＬ_４５については、５［ｍｍ］以上確保しておくことが、より望ましい。

さらに、冷媒圧縮部４５における開口４５ｇ〜４５ｊの周りの縁部分４５ｆは、冷媒の流れに対して障壁となり、冷媒に対して、反射波による断熱圧縮を加える。
以上のような構成を有する冷媒圧縮部４５を備える空気調和装置においても、上記同様の効果を奏することができる。
なお、冷媒圧縮部４５は、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、幅Ｗ_１と高さＨ_１１を有する角柱型の外観形状を有するので、これと接続される配管についても形状を合わせておく必要がある。

［効果の考察］
（考察１）
本実施の形態１〜４および各変形例１〜４でその外縁を示す本発明の奏する効果の考察を以下で行う。
１）比較例１
比較例に係る空気調和装置では、冷媒の循環経路中に冷媒圧縮部を備えない、即ち、図１における実施の形態１に係る空気調和装置１から冷媒圧縮部４０を取り除いた状態の装置とした。

２）比較例２
比較例２に係る空気調和装置では、コンデンサに対して追設コンデンサを直列的に追加し、冷媒圧縮部を設けない構成とした。即ち、上記実施の形態２に係る空気調和装置２から冷媒圧縮部４０を取り除いた状態の装置とした。
３）実施例１
実施例１に係る空気調和装置では、図４に示す上記実施の形態２に係る空気調和装置２と同一構成の装置とした。

４）実施例２
実施例２に係る空気調和装置では、上記実施の形態２に係る空気調和装置２に対し、冷媒圧縮部を直列的に２個接続した形態の装置とした。
（確認条件）
上記比較例１，２および実施例１，２の各装置を用い、次の３条件の下で効果の確認を行った。なお、特に示していない構成及び条件については、各装置で同一である。

ａ）条件ａ
・外気温；４６［℃］
・室内設定温度；２９［℃］
ｂ）条件ｂ
・外気温；３５［℃］
・室内設定温度；２７［℃］
ｃ）条件ｃ
・外気温；２７［℃］
・室内設定温度；２１［℃］
各条件での測定結果を、（表１）〜（表３）に示す。

（表１）に示すように、条件ａにおいては、比較例１及び比較例２に係る空気調和装置に対し、実施例１及び実施例２に係る空気調和装置では、吸出温度差が１．７［ｄｅｇ．］から４．１［ｄｅｇ．］大きくなっており、また、コンデンサ出入温度差は、比較例２に対して実施例１及ぶ実施例２では、２倍以上大きくなっていた。

同様に、（表２）及び（表３）を参照しても、冷媒圧縮部を介挿させている実施例１及び実施例２に係る空気調和装置では、高い熱交換効率が実現できていることが分かる。
（考察２）
次に、上記実施の形態１で採用した冷媒圧縮部４０のサイズについて、考察する。
１）実施例１１
図２（ｂ）における長さＬ_１，Ｌ_６および内径Ｄ_１，Ｄ_２を次のように設定した。

Ｌ_１＝２．０［ｍｍ］
Ｌ_６＝１０．０［ｍｍ］
Ｄ_１＝１．８［ｍｍ］
Ｄ_２＝１２．４［ｍｍ］
なお、冷媒圧縮部４０の入口側に接続される配管３３の内径は、７．９２［ｍｍ］とした。

２）実施例１２
図２（ｂ）における長さＬ_１，Ｌ_６および内径Ｄ_１，Ｄ_２を次のように設定した。
Ｌ_１＝５．０［ｍｍ］
Ｌ_６＝１０．０［ｍｍ］
Ｄ_１＝１．８［ｍｍ］
Ｄ_２＝１２．４［ｍｍ］
なお、冷媒圧縮部４０の入口側に接続される配管３３の内径は、上記実施例１１と同様に７．９２［ｍｍ］とした。

３）実施例１３
図２（ｂ）における長さＬ_１，Ｌ_６および内径Ｄ_１，Ｄ_２を次のように設定した。
Ｌ_１＝１０．０［ｍｍ］
Ｌ_６＝１０．０［ｍｍ］
Ｄ_１＝１．８［ｍｍ］
Ｄ_２＝１２．４［ｍｍ］
なお、冷媒圧縮部４０の入口側に接続される配管３３の内径は、上記実施例１１と同様に７．９２［ｍｍ］とした。

４）実施例１４
図２（ｂ）における長さＬ_１，Ｌ_６および内径Ｄ_１，Ｄ_２を次のように設定した。
Ｌ_１＝２．０［ｍｍ］
Ｌ_６＝１０．０［ｍｍ］
Ｄ_１＝４．６［ｍｍ］
Ｄ_２＝１２．４［ｍｍ］
なお、冷媒圧縮部４０の入口側に接続される配管３３の内径は、上記実施例１１と同様に７．９２［ｍｍ］とした。

５）実施例１５
図２（ｂ）における長さＬ_１，Ｌ_６および内径Ｄ_１，Ｄ_２を次のように設定した。
Ｌ_１＝５．０［ｍｍ］
Ｌ_６＝１０．０［ｍｍ］
Ｄ_１＝４．６［ｍｍ］
Ｄ_２＝１２．４［ｍｍ］
なお、冷媒圧縮部４０の入口側に接続される配管３３の内径は、上記実施例１１と同様に７．９２［ｍｍ］とした。

以上の各実施例１１〜１５と比較例１について、上記（考察１）と同様の確認を行った。その結果を、（表４）に示す。なお、比較例１については、上記（考察１）で用いたものと同様である。

（表４）に示すように、実施例１１および実施例１２では、吸出温度差が比較例１に対して大きくなっている。そして、実施例１５では、吸出温度差が比較例１に対して僅かに大きくなっているものの、実施例１４では、殆ど同じであった。

以上より、冷媒圧縮部４０における圧縮部分４０ａの内径Ｄ_１については、入口側に接続される配管３３の内径に対してできるだけ小さな断面積となるようにすることが、冷却効率という観点から望ましいことが分かる。また、圧縮部分４０ａの長さＬ_１については、少なくとも２［ｍｍ］以上であればよく、内径Ｄ_１との関係を考慮するときには、５［ｍｍ］以上とすることが、より望ましいことが分かる。
（考察３）
次に、冷媒圧縮部の形状およびサイズについて、確認を行った。

１）実施例２１
図８（ｂ）に示す冷媒圧縮部４２の形状を採用し、長さＬ_２および内径Ｄ_４を次のように設定した。
Ｌ_２＝２．０［ｍｍ］
Ｄ_１＝１．８［ｍｍ］
なお、冷媒圧縮部４２の入口側および出口側の双方に接続される配管の内径は、７．９２［ｍｍ］とした。

２）実施例２２
図２（ｂ）に示す冷媒圧縮部４０の形状を採用し、長さＬ_１，Ｌ_６および内径Ｄ_１，Ｄ_２を次のように設定した。
Ｌ_１＝２．０［ｍｍ］
Ｌ_６＝１０．０［ｍｍ］
Ｄ_１＝１．８［ｍｍ］
Ｄ_２＝１２．４［ｍｍ］
なお、冷媒圧縮部４０の入口側に接続される配管３３の内径は、７．９２［ｍｍ］とした。

３）実施例２３
図８（ｂ）に示す冷媒圧縮部４２の形状を採用し、長さＬ_２および内径Ｄ_４を次のように設定した。
Ｌ_２＝５．０［ｍｍ］
Ｄ_１＝１．８［ｍｍ］
なお、冷媒圧縮部４２の入口側および出口側の双方に接続される配管の内径は、７．９２［ｍｍ］とした。

４）実施例２４
図２（ｂ）に示す冷媒圧縮部４０の形状を採用し、長さＬ_１，Ｌ_６および内径Ｄ_１，Ｄ_２を次のように設定した。
Ｌ_１＝５．０［ｍｍ］
Ｌ_６＝１０．０［ｍｍ］
Ｄ_１＝１．８［ｍｍ］
Ｄ_２＝１２．４［ｍｍ］
なお、冷媒圧縮部４０の入口側に接続される配管３３の内径は、７．９２［ｍｍ］とした。

５）実施例２５
図２（ｂ）に示す冷媒圧縮部４０の形状を採用し、長さＬ_１，Ｌ_６および内径Ｄ_１，Ｄ_２を次のように設定した。
Ｌ_１＝５．０［ｍｍ］
Ｌ_６＝２０．０［ｍｍ］
Ｄ_１＝１．８［ｍｍ］
Ｄ_２＝１２．４［ｍｍ］
なお、冷媒圧縮部４０の入口側に接続される配管３３の内径は、７．９２［ｍｍ］とした。

６）実施例２６
図２（ｂ）に示す冷媒圧縮部４０を２つ用い、図５に示すシステム構成を採用した。２つの冷媒圧縮部４０のサイズは次のように設定した。
（ｉ）上流側に配置の冷媒圧縮部
Ｌ_１＝５．０［ｍｍ］
Ｌ_６＝１０．０［ｍｍ］
Ｄ_１＝１．８［ｍｍ］
Ｄ_２＝１２．４［ｍｍ］
（ｉｉ）下流側に配置の冷媒圧縮部
Ｌ_１＝２．０［ｍｍ］
Ｌ_６＝１０．０［ｍｍ］
Ｄ_１＝１．８［ｍｍ］
Ｄ_２＝１２．４［ｍｍ］
なお、２つの冷媒圧縮部については、互いの間に配管などを介挿させることなく、直結とした。また、冷媒圧縮部４０の入口側に接続される配管３３の内径は、７．９２［ｍｍ］とした。

ここで、比較例３については、上記（考察１）で採用した比較例１と実質的に同一構成のものとした。以下の（表５）におけるデータの相違は、測定誤差である。

（表５）に示すように、実施例２１〜実施例２６の全てにおいて、吸出温度差が比較例３に対して大きくなった。特に、実施例２３〜実施例２６では、差異が大きくなった。これより、冷媒圧縮部における圧縮部分の長さについては、５［ｍｍ］以上あることが、より望ましいということが分かる。

また、実施例２６のように、２つの冷媒圧縮部を連結した形態では、高い効率を達成することができる。
以上より、上記効果が確認された。
［その他の事項］
上記実施の形態１〜４及び変形例１〜４は、本発明に係る空気調和装置及び冷媒圧縮部の各構成を説明するために用いた一例であって、本発明は、何らこれらの形態に限定を受けるものではない。例えば、変形例１〜４に冷媒圧縮部について採用し得る例を示したが、外観形状及び冷媒の流路形状などについては、種々の形状を採用し得る。例えば、冷媒流路については、円形断面や楕円形断面、さらには多角形断面とすることもできる。

また、上記実施の形態１〜４では、冷媒圧縮部４０が常に介挿されている構成としたが、これに限らず、冷媒圧縮部に対してバイパス路を形成しておき、冷媒の圧力や温度に基づいて、選択的に冷媒が冷媒圧縮部を通過する構成とすることもできる。
また、上記（考察３）の実施例２６のように、複数の冷媒圧縮部を直列に接続することで高い効率を得るために効果的であることが分かったが、直列に接続する冷媒圧縮部の個数については、２つの限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。

さらに、変形例１〜４の各冷媒圧縮部の下流側に、冷媒圧縮部４０と同様に拡径部分を設ける構成を採用することも勿論できる。

本発明は、環境負荷の低減を図りながら、高効率の空気調和を実行することができる空気調和装置を実現するのに有用である。

１．空気調和装置
１０．室内機
２０．室外機
２１．コンプレッサ
２２．コンデンサ
３１〜３５．配管
４０〜４５．冷媒圧縮部
５０．追設コンデンサ
６０．水冷ユニット
６１．水冷用配管

Claims

冷媒の循環経路中に、圧縮機と、冷房時に凝縮器として機能する第１の熱交換器と、冷房時に蒸発器として機能する第２の熱交換器とが、この順に挿設されてなる空気調和装置において、
冷房時における前記冷媒の循環経路において、前記第１の熱交換器に対し下流側であって、且つ、前記第２の熱交換器に対し上流側となる部分に、当該部分より上流側の前記冷媒を圧縮する冷媒圧縮部が介挿されている
ことを特徴とする空気調和装置。
前記冷媒圧縮部は、前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器との間における前記循環経路の他の部分よりも、前記冷媒の流路が縮径されており、
前記流路の縮径により、前記上流側の前記冷媒が圧縮される
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
前記冷媒圧縮部における前記流路が縮径された部分は、前記冷媒の流れ方向に２ｍｍ以上の長さで設けられている
ことを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置。
前記冷媒圧縮部における前記流路の縮径された部分は、当該部分の冷媒入口側に接続される配管の内径に対し、断面積比率で５％以上４０％以下の範囲である
ことを特徴とする請求項２または３に記載の空気調和装置。
前記冷媒圧縮部における前記流路が縮径された部分は、前記冷媒の流れ方向に沿って設けられた１または複数の整流板により、複数の細管部に分割されている
ことを特徴とする請求項２から４の何れかに記載の空気調和装置。
前記冷媒圧縮部は、前記第１の熱交換器側に、前記冷媒の流れ方向に対して交差し、前記冷媒の流れに対する障壁となる壁面を有する
ことを特徴とする請求項２から５の何れかに記載の空気調和装置。
前記冷媒の循環経路において、前記第１の熱交換器と前記冷媒圧縮部との間に、冷房時に凝縮器として機能する第３の熱交換器が介挿されており、
前記第１の熱交換器と前記第３の熱交換器とは、前記第３の熱交換器を通過した熱交換流体が、前記第１の熱交換器を通過するように、互いに配置されている
ことを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の空気調和装置。
冷房時における前記冷媒の循環経路において、前記第１の熱交換器と前記冷媒圧縮部との間に、当該部分より上流側の前記冷媒を圧縮する第２の冷媒圧縮部が介挿されている
ことを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の空気調和装置。
冷房時において、前記冷媒圧縮部に対し、前記冷媒の下流側となる部分に対し、前記冷媒に対して熱交換可能な状態で、前記冷媒の循環経路に対して並設された液冷部を備える
ことを特徴とする請求項１から８の何れかに記載の空気調和装置。