JP2018084410A - 空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】建物の美観を損なわない。配管を単純化する。【解決手段】建物７０内の空間を調和する空調装置であって、熱源ユニット３０と少なくとも１つの室内ユニット５０とを備える空調装置が提供される。熱源ユニット３０は、第一ケース２に配置されるとともに熱源と熱交換を行うように構成された第一熱交換器５を備える熱交換器ユニット３１、及び、第一ケース２とは別個の第二ケース４４に配置された圧縮機３７を備える圧縮機ユニット３２を有する。少なくとも１つの室内ユニット５０は、空調対象の空間と熱交換を行うように構成されるとともに、熱交換器ユニット及び／又は圧縮機ユニットと流体接続する第二熱交換器５３を有する。熱交換器ユニット３１は建物７０内に配置されるとともに、建物７０の外部と流体接続する。【選択図】図１

Description

本発明は、空調装置に関し、特に、熱源として外気を使用する又は水を循環させる空調装置に関する。このような空調装置は、ヒートポンプとも呼ばれる場合がある。更に、これらの空調装置は、空調対象の空間を冷房する及び／又は暖房するために使用可能である。特に、本発明は、このような空調装置用の圧縮機ユニットと、このような空調装置用の熱源ユニットとに関する。

一般に、空調装置は、冷媒配管を介して接続された一以上の室外ユニットと一以上の室内ユニットとからなる。室外及び室内ユニットはそれぞれ、熱源と熱を交換するための熱交換器を一方に備え、空調対象の空間と熱を交換するための熱交換器を他方に備える。空調装置の室外ユニットは、大抵の場合、屋根の上やファサード等の建物の外側に設置される。しかしながら、この場合、美的見地から不利であると認識される特定の状況となってしまう。そこで、ＥＰ ２ １０８ ８９７ Ａ１では、建物の天井内に室外ユニットを一体化して内部に室外ユニットを隠し、建物の外側からはわからないようにすることを提案している。

但し、この文献で提案される室外ユニットには幾つかの欠点がある。一つ目のマイナスの側面は、このような室外ユニットによって騒音が発生し、建物の内側にいる人達を煩わせる可能性があることである。二つ目のマイナスの側面は、設置と保守に関する。室外ユニットは比較的重いし、その組み立てには高さに対して比較的大きな設置スペースが必要となってしまうからである。

ＥＰ ２ １０８ ８９７ Ａ１

このような欠点を克服するべく、本出願の出願人は、熱源ユニットを圧縮機ユニットと熱源側熱交換器ユニットとに分割することを考えた。更に、器具によっては、過冷却部を冷媒回路に一体化して効率を上げる必要がある。しかしながら、分割後の熱源ユニット内に過冷却部を一体化すると、熱源側熱交換器ユニットと圧縮機ユニット及び室内ユニットとの間の配管がより多く必要となり、設置が複雑化して設置費用が増える可能性がある。加えて、気体状冷媒が流れる配管がより多く必要となる。このような配管は、必要な径がより大きいものであって材料がより多く必要となるために、より高価である。更に、設置にはより多くの時間が必要である。また、圧縮機ユニットと熱源側熱交換器ユニットとの間の気体状冷媒用の配管が長すぎる場合には、効率が損なわれる場合がある。過冷却熱交換器を熱源側熱交換器に近接して、即ち熱源側熱交換器ユニット内に配置する場合、上述のような欠点が認識されている。

従って、本発明の目的の一つは、熱源ユニットと少なくとも１つの室内ユニットを含む空調装置を提供することである。ここで、熱源ユニットは、熱源ユニットの一部として圧縮機ユニットを含む。このような圧縮機ユニットを有する熱源ユニットは、過冷却部を一体化した場合でも、配管、特に幾つかのユニットを接続するための気体状冷媒用の配管を最小限に減らすことができ、これによって設置を容易にし、設置費用を抑えることができる。

本発明の一態様によれば、建物内の空間を調和する空調装置であって、熱源ユニットと少なくとも１つの室内ユニットとを備える空調装置が提供される。熱源ユニットは、第一ケースに配置されるとともに熱源と熱交換を行うように構成された第一熱交換器を備える熱交換器ユニット、及び、第一ケースとは別個の第二ケースに配置された圧縮機を備える圧縮機ユニットを有する。少なくとも１つの室内ユニットは、空調対象の空間と熱交換を行うように構成されるとともに、熱交換器ユニット及び／又は圧縮機ユニットと流体接続する第二熱交換器を有する。熱交換器ユニットは建物内に配置されるとともに、建物の外部と流体接続する。
好ましくは、第一ケース及び／又は第二ケースは防音されている。
好ましくは、圧縮機ユニットは建物内に配置される。
好ましくは、第一ケースは建物の内部に対して完全に閉じている。
好ましくは、熱交換器ユニット、圧縮機ユニット、及び室内ユニットは冷媒配管によって流体接続する。

別の一態様によれば、空調装置用の圧縮機ユニットが提案される。この空調装置は、建物の内部の部屋等の空間を暖房又は冷房して空調するよう構成される。圧縮機ユニットは、第一のケース内に配置された圧縮機を備える。従って、第一のケースは、圧縮機を収納し、好ましくは、圧縮機を包み込む。更に、ケースの内側又は外側には防音材が設けられ、圧縮機が発生する騒音が圧縮機を設置する環境へと伝わらないようにする。また、第一及び第二の熱源ポートが設けられ、好ましくは第一及び第二の熱源ポートはケースの外側からアクセス可能であって容易に接続できる。第一及び第二の熱源ポートは、空調装置の熱源ユニットの熱源側熱交換器と圧縮機とを冷媒配管によって接続するよう構成される。第一及び第二の熱源ポートは、一端が開放されてその端部に外部ねじ山を有するパイプ等、圧縮機に冷媒配管を接続できるものであれば任意の種類のポートであってよい。但し、いわゆるセルフシール式のコネクタやクイックファスナーを用いてもよい。但し、大抵の場合、規制があるためにフレア又はろう付けによる接続が必要となる。熱源側熱交換器は、第一のケースとは分離された第二のケース内に配置して熱源と熱を交換するよう構成される。ここでの「分離」は、それぞれのケースが別の部品又はユニットを示すという意味であって、一方のケースが他方のケースの内部に配置される場合は含まれない。特定の実施形態において、熱源側熱交換器ユニットは、外気（即ち、建物の外部の空気）を熱源として使用する。このために、第二のケースは、熱交換器の一方の側に第一の接続部を有し、熱交換器の他方の側に第二の接続部を有することが好ましい。第一及び第二の接続部は、建物の外側と流体連通する導管に接続されて外気が第一の熱交換器を流れるようにすることが好ましい。更に、圧縮機ユニットは、冷媒配管によって空調装置の少なくとも一つの室内ユニットの室内側熱交換器に圧縮機を接続するよう構成された第一及び第二室内ユニットポートを備える。第一及び第二室内ユニットポートは、第一及び第二熱源ポートと同じ種類であっても違う種類であってもよい。更に、圧縮機ユニットは、好ましくは第一のケース内に配置した第一の冷媒配管を備える。第一の冷媒配管は、第一熱源ポートと第一室内ユニットポートとを流体接続する。従って、第一熱源ポートと第一室内ユニットポートとを用いて、熱源側熱交換器ユニットを一以上の室内ユニットに冷媒配管を用いて流体接続する。熱源側熱交換器ユニットと室内ユニットとの間の接続は直接行われる可能性もあるが、一態様によれば、これらのユニットを圧縮機ユニットを介して接続し、これらのユニットを接続する冷媒配管の一部が圧縮機ユニットの第一のケース内を通過することが提案される。更に、過冷却熱交換器が第一のケースの内部に配置され、第一冷媒配管と流体接続されて、過冷却冷媒が第一冷媒配管を流れる。第一冷媒配管が第一のケース内を通過しているので、圧縮機ユニットと熱源側熱交換器ユニット、特に熱源側熱交換器ユニットと、過冷却熱交換器を通過する圧縮機の吸入側とを接続するのに更なる気体状冷媒配管を設ける必要なく、過冷却熱交換器を空調装置内に一体化できる。このような更なる長い気体状冷媒用の配管を圧縮機ユニット内に一体化するので、配管がかなり短くなり必要な材料が少なくなって、設置に必要な時間も少なくて済む。従って、設置が容易となり、設置費用が抑えられる。

一実施形態によれば、圧縮機ユニットは更に、第二冷媒配管を備える。第二冷媒配管は、第二熱源ポートと第二室内ユニットポートとを流体連通又は接続する。圧縮機と好ましくは四方弁とが、第二熱源ポートと第二室内ユニットポートとの間、又は特にこれらのポートを接続する第二冷媒配管内に介在する。圧縮機の吸入側にアキュムレータを備えてもよい。更に、圧縮機と四方弁との間の圧縮機の吸入側で、バイパス流路が第二冷媒配管に接続され、過冷却熱交換器がこのバイパス流路に流体接続されてバイパス流路内を流れる冷媒と第一冷媒配管内を流れる冷媒との間で熱が移動する。従って、過冷却ユニットに関連する全ての配管が第一のケース内に収容され、一実施形態において圧縮機ユニットと、熱源側熱交換器ユニットと、一つの室内ユニットとを接続するのに必要なのは四つのポートのみである。特に、圧縮機ユニット内に過冷却熱交換器を配置して、熱源側熱交換器モジュールを圧縮機ユニットを介して室内ユニットと接続する冷媒配管をループ状にすることによって、熱源側熱交換器ユニットと室内ユニットとの間の追加の経路を避けることができる。圧縮機モジュール内に過冷却熱交換器を配置する更なる利点は、気体状の冷媒を流すのに通常必要な大径の配管を避けることができることである。

一態様によれば、圧縮機ユニットは、空調装置の主膨張弁を備えない。空調装置の「主膨張弁」は、冷房時に冷媒回路内の冷媒の総量が通過する膨張弁として定義される。暖房時には、主膨張弁によって、熱源側熱交換器後の過熱が定義される。冷房時には、主膨張弁は常に全開として圧力低下が大きくならないようにする。冷房時には、冷媒の総量が主膨張弁を通過する。暖房時には、冷媒の量は、過冷却熱交換器と熱源側熱交換器とを介する流れに分離される。

暖房動作時には、過冷却熱交換器を熱源側熱交換器に接続する比較的長い冷媒配管によって、比較的大きな圧力低下が起こる。主膨張弁が圧縮機ユニット内に配置されないので、圧縮機ユニットと熱源側熱交換器ユニットとの間の冷媒圧力の低下を補償可能であって、二相流の騒音が抑えられる。

一実施形態によれば、圧縮機ユニットは、圧縮機と四方弁との間の圧縮機の排出側に位置するオイルセパレータを備えてもよい。

別の実施形態によれば、上述の圧縮機ユニットと熱源側熱交換器ユニットとを備える空調装置用の熱源ユニットが提案される。熱源側熱交換器ユニットは、上述のように第一のケースとは分離された第二のケース内に配置した熱源側熱交換器を有する。熱源側熱交換器は、熱源、特に外気と熱を交換するよう構成され、第一及び第二の熱源ポートを介して圧縮機ユニットと流体接続又は連通する。これに関して、第一冷媒配管による第一熱源ポートと第一室内ユニットポートとの接続によって、熱源側熱交換器ユニットと室内ユニットとが圧縮機ユニット（第一のケース）を介してループ状になっている。これにより、圧縮機ユニットと熱源側熱交換器ユニットとを接続するのに必要な更なる配管の必要なく、圧縮機ユニット内に過冷却ユニットを一体化することができる。

先に述べたように、空調装置の主膨張弁は、第二のケース内、即ち熱源側熱交換器ユニットに配置される。従って、圧縮機ユニットと熱源側熱交換器ユニットとの間の冷媒圧力の低下が最低限に保たれ、二相流の騒音が避けられる。

先に示したように、一以上の室内ユニットは、第一及び第二室内ユニットポートを介して圧縮機ユニットと流体接続又は連通可能である。これに関して、第一室内ユニットポートは、室内ユニット、特に室内熱交換器と、熱源側熱交換器ユニット、特に熱源側熱交換器との接続の役目を果たす。第二室内ユニットポートは、室内ユニット、特に室内熱交換器と第二冷媒配管、従って圧縮機との接続の役目を果たす。複数の室内ユニットを設ける場合には、これらの室内ユニットを並列に接続可能である。

熱源ユニットの更なる特徴及び効果は、以下の実施形態の説明より得られる。これらの実施形態の説明において、以下の図面を参照する。

図１は、空調装置の概略回路図である。 図２は、建物内に設置した図１に示す空調装置の概略図である。 図３は、熱源側熱交換器ユニットの斜視図である。 図４は、圧縮機ユニットの斜視図である。 図５は、図３の熱源側熱交換器ユニットの縦断面図である。 図６は、図１に示した構成の変形による空調装置の概略回路図である。

図１に、空調装置の回路図を示す。空調装置は、熱源側熱交換器ユニット３１と圧縮機ユニット３２とを備える熱源ユニット３０を有する。

熱源側熱交換器ユニット３１は、側面図又は断面図（図５参照）においてＶ字形状を形成するよう互いに位置決めされた、上部熱交換器要素６と下部熱交換器要素７とからなる熱交換器５を備える。熱源側熱交換器ユニット３１は更に、冷媒回路の主膨張弁３３を備える。図１から明らかなように、回路内に収容される冷媒の全体量が、冷房時には主膨張弁３３を更に通過する。即ち、圧縮機３７から送られた即ち供給された冷媒の全体量が、冷房時には主膨張弁３３を流れる。

熱源側熱交換器ユニットについて、図３及び図５に更に詳細に示す。

図３及び図５は、熱源ユニット３０の一部である熱源側熱交換器ユニット３１を示す図である。

熱源側熱交換器ユニット３１は、空調装置の外気ダクトとの接続用に構成されたケース２（第二ケース）を備える。特に、熱源側熱交換器ユニットは、空調装置の「室外」ユニットとして構成されるが、建物の天井、とりわけ天井の内部に配置される。従って、ケース２には、熱源側熱交換器ユニット３１を建物の外部と連通させる空気ダクトとの接続用に第一接続部３が設けられ、ケース２内に外気を取り込めるようになっている。ケース２の反対側には、熱源側熱交換器ユニット３１を空気ダクトと接続するための接続部４（図５参照）が設けられ、空気ダクトは再び建物の外部に通じており、熱交換器５を通過した空気を外部に排出することができる。

ケース２は、実質的に矩形で平坦であって、高さＨは、幅Ｗ及び長さＬより小さい。一実施形態において、高さＨは、５０ｃｍ以下であって、好ましくは４５ｃｍ以下であり、更に好ましくは４０ｃｍ以下であって、最も好ましくは３５ｃｍ以下である。

熱源側熱交換器ユニット３１は更に、図３にも見られる熱交換器５（熱源側熱交換器）を備える。但し、熱交換器５の構成は図５において最も良く示されている。図５は更に、本出願の意味での熱交換器５の側面図である。

熱交換器５は、上部熱交換器要素６と下部熱交換器要素７とを備える。上部及び下部熱交換器要素６、７は共に、平坦即ち平面形状であって、その間に角度αを形成するよう配置される。図１から最も良く分かるように、上部及び下部熱交換器要素６、７は、冷媒配管に平行に流体接続される。従って、熱交換器５は、Ｖ字形状を有し、この「Ｖ」字は水平方向の向きを有する。「Ｖ」字の頂点８を通過する線ＣＬは水平の向きを有し、熱源側熱交換器ユニット３１が延在する長さＬに沿う。線ＣＬは、熱交換器５の中心線でもあって、言い換えれば、熱交換器要素６、７に関する対称軸である。

熱交換器５は、ケース２によって形成される空気ダクト内部に配置され、接続部３の開口を介して吸入した空気が全て熱交換器５を通って流れ、熱交換器５の幅方向Ｗの頂部、底部又は側部にて熱交換器５を空気が擦り抜けることがないようになっている。

上部及び下部熱交換器要素６、７は、接続要素９によって頂部８にて互いに接続される。接続要素は、空気を透過させないものであって、更に上部及び下部熱交換器要素６、７を機械的即ち物理的に接続するのに使用する。熱交換器要素６、７はそれぞれ、熱交換器コイル１０（管状部材をループにしたもの）とその間に配置したフィン１１とを備える。本実施形態の熱交換器は、室外用途用、即ち空調装置の熱源ユニットの一部として使用される。この場合、上部及び下部熱交換器要素６、７のフィンは、格子状（ｗａｆｆｌｅｄ）のフィンであることが好ましい。熱交換器を通る空気流をよくするためにルーバー式フィンを使用するのも好ましいが、フィンを介して空気が流れるように幾つかの穴が設けられているため、周囲の温度が約７°Ｃを下回る場合には、凝縮水がこれらの穴に溜まり、暖房動作中に霜が形成される問題につながる可能性がある。このような問題を防ぐためには、これらの場合格子状のフィンを使用することが好ましい。

ケースの内部には、２つの後方に湾曲した遠心ファン２０が設けられる。これらの後方に湾曲した遠心ファン２０はそれぞれ吸い込み口２１を有する。側面図（図５）において、吸い込み口２１の従ってファン２０の中心軸は、熱交換器５の中心線ＣＬと実質的に一致し即ち一直線上にある。但し、器具によっては、図示した実施形態のように、吸い込み口２１の中心軸と熱交換器５の中心線ＣＬとは平行であるが水平方向に互いにずれた位置にあってもよい。

使用時には、ファン２０によって、吸い込み口２１において吸引力が発生し、方向Ｆの流体の流れ（気流）が引き起こされる。従って、空気特に外気が、接続部３を通って熱交換器５の開口端１２に向かって引き込まれて、上部及び下部熱交換器要素６、７を通過し、吸い込み口２１を通って吸引されて、接続部４を通って流出する。このように、ケース２は、接続部３から熱交換器５及びファン２０を介して接続部４までのダクトを形成する。この意味において、接続部３及び接続部４は、流入口１３及び流出口１４を形成する。

更に、ドレンパン１５がケースの内部に設けられる。ドレンパン１５は、側面図においてケース２の長さＬに沿って二分割された部分１６、１７に分けられる。図５において、この二分割された部分１６、１７が点線によって示され、一方は点線の左側にもう一方は点線の右側に位置する。ドレンパン１５は、最下位置１８を有し、この位置に排液口１９が設けられる。ドレンパン１５の底部は、排液口１９に即ち最下位置１８に向かって傾斜する。従って、任意の部品からドレンパンへと落ちてきた水は、ファン２０からは最も離れた位置にある排液口１９及び最下位置１８へと直接誘導される。これによって、ドレンパン内部に溜まった水がファン２０内に吸引されて開口１４を通ってダクト内へと吸引されることが防止される。排液口１９は、排水設備に直接つながっており、水は直接排出される。

更に、ケース２の内部には、中心線ＣＬに対してドレンパン１５の反対側に防音及び／又は断熱材２２が設けられる。断面図即ち側面図（図５）において、それぞれ熱交換器１５に対向するドレンパン１５と防音断熱材２２の内表面は、ケース２内に形成されるダクトができる限り対称となるように似せるべきである。

更に、長さを小さくするために、頂点８と吸い込み口２１の入口との間の距離をできるだけ短くするべきである。特に、ファンの高速領域は、側面図において熱交換器５及び／又はドレンパン１５と重ならないようにするべきである。

ケース２の側部において、熱源側熱交換器ユニット３１を冷媒回路の冷媒配管に接続するための第一及び第二冷媒配管接続部３４、３５が見られる。加えて、排液口１９を排水設備（図示しない）に接続するための接続口３６が、冷媒配管接続部３４、３５と同じケース２の側部の表面から延びている。

ケース２は、接続部３、４及び冷媒配管接続部３４、３５と排水設備への接続部３６を除いて、周囲に対して完全に閉じている。従って、図５から分かるように、ケースは防音され、例えばファン等からの騒音が空調対象の空間に伝わらないように包み込まれている。更に以下に説明するように、圧縮機３７はケース２ではなく圧縮機ユニット３２の内部に配置されるので、熱源側熱交換器ユニット３１を流れる空気を介して及び建物の外部に接続される空気ダクトにおいて圧縮機の騒音が引き起こされて伝えられることはない。

圧縮機ユニット３２は、ケース４４（第一ケース）を有する。図４では、ケース４４の前方壁と対応する防音材とを省略してケース４４の内部が部分的に見えるようにしている。圧縮機３７（図１参照）がケース４４内に配置される。更に、以下に示す圧縮機ユニットの他の全ての部品及びそのような部品が存在すればそれらの部品もケース４４内に配置される。加えて、圧縮機ユニットは、随意のアキュムレータ３８及び四方弁３９を備えてもよい。

更に、圧縮機ユニット３２は、過冷却熱交換器４０と過冷却膨張弁４１とを備える。過冷却熱交換器は、管状の熱交換器である。

圧縮機ユニット３２は更に、図４に示すように第一及び第二冷媒配管接続部４２、４３（第一及び第二熱源側熱交換器ユニットポート）を備える。

停止弁４５（２つの停止弁、各接続部４２、４３に一つ）が、第一及び第二冷媒配管接続部４２、４３に近接してそれぞれ提供されてもよい。

更に、第三及び第四冷媒配管接続部４６、４７（第一及び第二室内ユニットポート）が提供されるが、空調対象の空間と流体連通するよう配置した一以上の室内ユニット５０（本実施形態では一つ）と接続するためのものである。停止弁４８（２つの停止弁、各接続部４６、４７に一つ）が更に、冷媒配管接続部４６、４７に近接してそれぞれ提供される。

ポート４２、４３及び４６、４７は全て、圧縮機ユニットの前面に近接して配置され、保守性が向上する。特に、ケース４４の前方壁及び対応する防音断熱材を図４に示すように取り除けば、これらのポートに容易にアクセス可能である。

更に、冷媒配管８０（第二冷媒配管）によって、冷媒配管接続部４２と冷媒配管接続部４７とが接続され、四方弁３９、圧縮機３７、アキュムレータ３８、冷媒配管５７への接続部８１、冷媒配管５２への接続部８２、及び四方弁３９がこの順で介在する。

上述の部品は、冷房動作（図１の実線の矢印）を考えると、冷媒配管接続部４７から冷媒配管接続部４２へと以下の順で配置される。四方弁３９、アキュムレータ３８、圧縮機３７、四方弁３９及び冷媒配管接続部４２の順である。上述の部品は、暖房動作（図１の破線の矢印）を考えると、冷媒配管接続部４２から冷媒配管接続部４７へと以下の順で配置される。四方弁３９、アキュムレータ３８、圧縮機３７、四方弁３９及び冷媒配管接続部４７の順である。

更に、冷媒配管４９によって、第一冷媒配管接続部４３と第三冷媒配管接続部４６とが接続される。過冷却熱交換器４０は、冷媒配管４９を流れる冷媒と冷媒配管５２を流れる冷媒との間で熱を交換するよう構成される。過冷却膨張弁４１は、過冷却熱交換器と冷媒配管接続部４３との間の冷媒配管５２内に配置される。言い換えれば、過冷却膨張弁４１は、冷媒配管４９と冷媒配管５２との接続部と過冷却熱交換器４０との間に配置する。いずれにせよ暖房及び冷房動作の間、過冷却膨張弁４１は、冷媒配管５２内の過冷却熱交換器４０の上流に配置される。

冷媒配管５１によって、アキュムレータ３８と四方弁３９とが接続される。更に、冷媒配管５２（気体状冷媒配管）が、一端で冷媒配管４９へと他端で冷媒配管５１へと接続される。更に、冷媒配管５７によって、冷媒配管４９と冷媒配管５１とが接続され、圧力調整弁５８が中間位置で冷媒配管５７内に一体化されている。

圧縮機ユニット３２のケース４４は、圧縮機３７によって発生する騒音がケースから出て建物内の人の迷惑となることを防げるよう防音されていてもよい。更に、ケース４４は小型なので、床の上に配置して容易に設置及び保守ができ、台所の食器棚の下やその他の技術的装置の空間にも配置できる。ケース４４は更に、水平支持表面にケース４４を配置及び固定するための図４に示すような足部５９を備えてもよい。特に高さ、幅、奥行きに関してケース４４の大きさは、台所家具及び台所器具の規格ＤＩＮ ＥＮ １１１６に準拠する。

一例として室内ユニット５０は、第三及び第四冷媒配管接続部５４、５５及び冷媒配管を介して圧縮機ユニット３２の第三及び第四冷媒接続部４６、４７にそれぞれ接続された室内熱交換器５３（第二熱交換器）を備える。随意に、室内ユニット５０は、室内熱交換器５３と第三冷媒配管接続部５４との間に配置した室内膨張弁５６を備えてもよい。室内ユニット５０は、原理上、空調装置等に使用される一般的な室内ユニットとして構成可能である。

図２から最も良く分かるように、空調装置は、建物７０内に設置可能である。可能な一実施形態において、熱源側熱交換器ユニット３１は、空調対象の空間７２の天井７１に天井７１内に隠すように配置可能である。接続部３、４を空気ダクト７３に接続して、熱源側熱交換器ユニット３１のケース２が空気ダクト７３の一部を形成するようにすることが好ましい。空気ダクト７３の端部は、両端７４、７５で建物の外部へと開放し、端部７４を通って外気を吸い込んで、その外気が熱源側熱交換器ユニット３１の熱交換器５を通過し、端部７５を通って排出されるようにする。

熱源側熱交換器ユニット３１は、冷媒配管７６によって、冷媒配管接続部３４及び３５と４３及び４２とをそれぞれ用いて圧縮機ユニット３２へと接続される。圧縮機ユニット３２は再び、冷媒配管７７を介して、第三乃至第四冷媒配管接続部４６、４７及び５４、５５をそれぞれ用いて一つ又は複数の室内ユニット５０へと接続される。

上述の空調装置の動作について以下に述べる。冷房動作（図１の実線の矢印）の間、冷媒は、冷媒配管接続部４７にて圧縮機ユニット３２内に流入し、四方弁３９を通過して、アキュムレータ３８内へと導入される。アキュムレータを通過する際、付随する（ａｓｓｏｃｉａｔｅ）液体冷媒を気体状の冷媒から分離し、アキュムレータ３８に液体冷媒を一時的に貯蔵する。

次に、気体状の冷媒を圧縮機３７内に導入し圧縮する。圧縮された冷媒は、第一冷媒配管接続部４２、３５及び冷媒配管７１を介して、熱源側熱交換器ユニット３１内に導入される。冷媒は、熱源側熱交換器ユニット３１のプレート６、７を備える熱交換器５を通過し、これによって、冷媒が凝縮する（熱交換器５は凝縮器として機能する）。従って、熱は、熱交換器５の熱交換器要素６、７を並列に通過する外気に伝えられる。膨張弁３３を完全に開いて、冷房時に圧力が大きく低下することのないようにする。次に、冷媒は、第三冷媒配管接続部３４、４３及び冷媒配管を介して圧縮機ユニット３２内に流入する。圧縮機ユニット３２において、冷媒は、一部は冷媒配管５２を流れ、それによって過冷却膨張弁４１及び過冷却熱交換器４０を流れ、一部は冷媒配管４９を通って第三冷媒配管接続部４６へ導入され、冷媒配管及び第三の冷媒接続部５４を経て室内ユニット５０へと流れる。冷媒は次に室内膨張弁５６によって更に膨張し、熱交換器５３内で蒸発して（熱交換器５３は蒸発器として機能する）、空調対象の空間７２を冷却する。従って、空調対象の空間の空気から熱交換器５３を流れる冷媒へと熱が移動する。冷房において、過冷却熱交換器４０の主目的は、冷媒配管４９を通って室内ユニット５０へと流れる液状冷媒を過冷却することである。最後に、冷媒は、第四冷媒配管接続部５５、４７及び冷媒配管を介して圧縮機ユニット３２内に再び導入される。

一般的に知られているように、室内側の空調装置の容量は、エンタルピーと質量流量との乗算である。従って、エンタルピーが増加する場合、減少した質量流量を使用可能である。過冷却熱交換器は、室内側でのエンタルピーを大きくするような役目を果たす。結果として、容量を損なうことなく質量流量を減らせる。この結果、液体配管における圧力低下を減らすことができ、圧縮機３７の発すべき仕事の量が少なくてすむのでシステム全体の効率が改善する。

暖房の間、この回路を逆向きにするが、暖房について図１の点線の矢印で示す。工程は原理上同じである。但し、暖房中は、第一熱交換器５が蒸発器として機能する一方で、第二熱交換器５３が凝縮器として機能する。特に、冷媒は、第一冷媒配管接続部４２を介して圧縮機ユニット３２に導入され、四方弁３９を介してアキュムレータ３８内に流入し、その後、圧縮機３７内で圧縮されて四方弁３９に流入し、第四冷媒配管接続部４７、５５及び冷媒配管を通って室内ユニット５０特に室内熱交換器５３内に流入して、そこで冷媒は凝縮される（室内熱交換器５３は凝縮器として機能する）。次に、冷媒は、膨張弁５６によって膨張し、その後第三冷媒配管接続部５４、４６を介して圧縮機ユニット３２内に再導入され、配管４９内に流入して過冷却熱交換器４０を通過する。

蒸発器の後に冷媒を注入することによって、圧縮機の前の吸入過熱を最適化することができる。この結果、排出温度が下げられるので、システムの効率が良くなって寿命が長くなるという有益な効果が得られる。暖房時には、過冷却熱交換器４０は、圧縮機３７の上流の冷媒配管５１に接続された冷媒配管５２を介して圧縮機入口での、即ち吸入側での冷媒の品質を改善するという役目を果たす。更に、過冷却熱交換器４０は、冷媒配管４９内で所望のように二相の冷媒を蒸発させるという役目を果たす。

次に、冷媒の一部は冷媒配管５２内に流入し、過冷却膨張弁４１内で膨張し、過冷却熱交換器４０を流れてアキュムレータ３８の上流の冷媒配管５１内に再導入されることによって、冷媒配管４９を流れて過冷却熱交換器４０を通過する冷媒が予備冷却される。残りの部分は、第二冷媒配管接続部４３、３４及び冷媒配管を介して熱源側熱交換器ユニット３１内に流入する。冷媒は、熱源側熱交換器ユニット３１内の主膨張弁３３によって更に膨張し、その後、熱交換器５内で蒸発し（熱交換器５は蒸発器として機能する）、第一冷媒配管接続部３５、４２及び冷媒配管を介して圧縮機ユニット３２内に再導入される。

圧縮機ユニット３２と熱源側熱交換器ユニット３１とを分割したことで、騒音に敏感ではない場所に圧縮機ユニット３２を設置することができ、室内に配置されていても圧縮機によって起こる騒音の煩わしさがなくなる。更に、圧縮機ユニット３２のケース４４は、しっかりと防音材によって防音されている。更に、熱源側熱交換器ユニット３１と圧縮機ユニット３２とを分けるという考え方によって、熱源側熱交換器ユニット３１を流れる空気において、空調対象の空間に伝わったかもしれない圧縮機の騒音がなくなる。

熱源側熱交換器ユニット３１と圧縮機ユニット３２とのユニット毎の重量が少なくなるので、その設置作業が改善される。加えて、圧縮機ユニット３２は床の上に設置可能であって、重い圧縮機ユニットを持ち上げる必要がない。圧縮機ユニット３２の設置面積（幅及び奥行き）が比較的小さいこと、圧縮機ユニット３２、特にケース４４の高さが低いことにより、食器棚やカウンターボード等の下等、空調対象の部屋の内部に配置する際に、圧縮機ユニット３２を隠すこともできる。

熱源側熱交換器ユニット３１も騒音による煩わしさがないという利点を有する。圧縮機が熱源側熱交換器ユニット３１内に収容されていないので、空気流に乗る可能性のある唯一の音は、ファンの騒音だけであって、空気流の騒音が大幅に低減される。更に、ケース２が空調対象の空間７２に完全に閉鎖されているので、この空間に音が伝わらない。また、このケースは、しっかりと防音材によって防音されている。熱源側熱交換器ユニット３１の高さが低いので、例えば天井内にユニットを隠すのが容易である。従って、ユニット３１は外部から見えない。同じケース内に圧縮機を有するユニットと較べて重量が小さく、熱源側熱交換器ユニット３１の高さが低いので、その設置作業が更に改善される。高さが低いのは、特に熱交換器５の「Ｖ」字形状に因るものであって、比較的低い高さで高い効率が得られる。

過冷却ユニット特に過冷却熱交換器を熱源側熱交換器ユニットではなく圧縮機ユニット内に一体化したことによって、熱源側熱交換器と圧縮機の吸入側とを接続する一つの長い気体状冷媒配管を、圧縮機ユニット内に収容した短いライン５２で置き換えることが可能である。従って、気体状の冷媒を流すのに通常必要な大径の配管を短くすることができる。即ち、圧縮機ユニット内に過冷却熱交換器を配置して、熱源側熱交換器モジュールを圧縮機ユニットを通って室内ユニットと接続する冷媒配管をループ状にすることによって、熱源側熱交換器ユニットと室内ユニットとの間の追加の経路を避けることができる。

過冷却熱交換器を熱源側熱交換器モジュール内に配置してユニット３１と５０との間の流体接続を圧縮機ユニット３２のケース４４を通ってループ状にせずに直接接続した場合には、圧縮機ユニット３２において第三の熱源側熱交換器ポートが必要となり、ライン５２を実現するために圧縮機ユニット３２と熱源側熱交換器ユニット３１とを接続する更なるラインが必要となってしまう。このように、このような場合と比較して本実施形態は改善され、より容易な設置作業と設置費用が抑えられるという結果が得られる。

更に、主膨張弁３３が熱源側熱交換器ユニット３１内に配置されているので、圧縮機ユニット３２と熱源側熱交換器ユニット３１との間の比較的長い冷媒配管による冷媒圧力の低下を補償可能であって、二相流の騒音が少なくとも幾分低減される。

図６に、図１に示した構成の変形による空調装置の回路図を示す。図１と図６との構成の差異は、水熱源を利用するよう構成した熱源側熱交換器モジュール３１’を使用したことである。

本変形による空調装置は、熱源側熱交換器ユニット３１’と、冷却塔９０と、圧縮機ユニット３２とを備える熱源ユニット３０を有する。熱源側熱交換器ユニット３１’は、冷却塔９０と協働して動作することによって水熱源としての役目を果たす。

冷房動作（図８の実線の矢印）の間、気体状の冷媒を圧縮機３７内に導入し圧縮する。圧縮された冷媒は、第一冷媒配管接続部４２、３５及び冷媒配管７６を介して熱源側熱交換器ユニット３１’内に導入される。冷媒は、熱源側熱交換器ユニット３１’の水−冷媒熱交換器５’の冷媒回路部を通過し、これによって、冷媒が凝縮する（水−冷媒熱交換器５’は凝縮器として機能する）。従って、熱は、水−冷媒熱交換器’５の水回路部を通過する水に伝えられる。膨張弁３３を完全に開いて、冷房時に圧力が大きく低下することのないようにする。次に、冷媒は、第三冷媒配管接続部３４、４３及び冷媒配管を介して圧縮機ユニット３２内に流入する。

この水は、冷却塔９０と水−冷媒熱交換器５’の水回路部とを備える水回路を循環する。冷却塔９０では、循環する水が熱を放出して冷却される。

設置に関して、例えば熱源側熱交換器ユニット３１’は、空調対象の空間の天井内に配置可能であり、冷却塔９０は建物の屋根等に配置可能である。

暖房動作について、循環水を加熱するボイラー設備（図示せず）を、冷却塔９０の代わりに又はこれに加えて採用可能である。

Claims (5)

1. 建物（７０）内の空間（７２）を調和する空調装置であって、
   第一ケース（２）に配置されるとともに熱源と熱交換を行うように構成された第一熱交換器（５）を備える熱交換器ユニット（３１）、及び、前記第一ケースとは別個の第二ケース（４４）に配置された圧縮機（３７）を備える圧縮機ユニット（３２）を有する熱源ユニット（３０）と、
   空調対象の空間と熱交換を行うように構成されるとともに、前記熱交換器ユニット及び／又は圧縮機ユニットと流体接続する第二熱交換器（５３）を有する少なくとも１つの室内ユニット（５０）と、
   を備え、
   前記熱交換器ユニット（３１）は前記建物内に配置されるとともに、前記建物の外部と流体接続する、空調装置。
2. 前記第一ケース（２）及び／又は前記第二ケース（４４）は防音されている、請求項１に記載の空調装置。
3. 前記圧縮機ユニット（３２）は前記建物内に配置される、請求項１又は２に記載の空調装置。
4. 前記第一ケース（２）は前記建物の内部に対して完全に閉じている、請求項１から３のいずれか１つに記載の空調装置。
5. 前記熱交換器ユニット（３１）、前記圧縮機ユニット（３２）、及び前記室内ユニット（５０）は冷媒配管によって流体接続する、請求項１から４のいずれか１つに記載の空調装置。

Images