(57)【要約】  空調及びヒートポンプシステムは、主熱交換システムと、熱分配システムと、エネルギ高効率構造とを含む。エネルギ高効率構造は、主熱交換システムの第一主熱交換器及び第二主熱交換器に接続された第一省のエネルギ型熱交換器、第一エネルギ節約熱交換器に接続された第二ポンプ装置、及び換気装置の換気熱交換ユニットと吸気口との間の位置で支持フレームに支持された予熱熱交換器を含む。予熱熱交換器は、第二ポンプ装置及び第一エネルギ節約熱交換器に接続される。
2019515238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調及びヒートポンプシステムであって、
複数の接続管と、
主熱交換システムであって、
主ケーシングと、
前記主ケーシング内に支持され、圧縮機出口と圧縮機入口とを有する圧縮機と、
前記主ケーシング内に支持され、少なくとも１つの前記接続管を介して前記圧縮機に接続された第一主熱交換器と、
前記主ケーシング内に支持され、少なくとも１つの前記接続管を介して前記圧縮機及び前記第一主熱交換器に接続された第二主熱交換器と、を備える前記主熱交換システムと、
熱分配システムであって、
少なくとも１つの前記接続管を介して前記主熱交換システムの前記第一主熱交換器に接続された第一ポンプ装置と、
少なくとも１つの前記接続管を介して前記第一ポンプ装置と前記第一主熱交換器とに接続された少なくとも１つの端末装置と、を備える熱分配システムと、
換気装置であって、
吸気口を通して空気の吸入を可能にするように周囲空気に曝された前記吸気口を有する支持フレームと、
前記支持フレーム内で支持され、前記第一ポンプ装置と前記第一主熱交換器とに接続され、前記吸気口から引き込まれた前記周囲空気を予熱するための換気熱交換ユニットと、
前記支持フレーム内で支持され、前記吸気口を通して周囲空気を引き込み、所定の室内空間に空気を給送する遠心ファンと、を備える前記換気装置と、
高エネルギ効率構造であって、
少なくとも１つの前記接続管を介して前記第一主熱交換器と前記第二主熱交換器とに接続された第一エネルギ節約熱交換器と、
少なくとも１つの前記接続管を介して前記第一エネルギ節約熱交換器に接続された第二ポンプ装置と、
前記換気熱交換ユニットと前記吸気口との間の位置で前記支持フレーム内で支持され、前記第二ポンプ装置と前記第一エネルギ節約熱交換器に接続された予熱熱交換器と、を備える高エネルギ効率構造と、を備え、
前記空調及びヒートポンプシステムは、空調モードとヒートポンプモードとの間で選択的に動作され、
前記空調モードでは、所定量の蒸気冷媒が前記圧縮機から流出し、熱を放出するために前記第二主熱交換器に流入するように誘導され、
前記第二主熱交換器から流出した前記冷媒は、熱を吸収するために前記第一主熱交換器に流入するように誘導され、
前記第一主熱交換器から流出した前記冷媒は、前記圧縮機に還流して空調サイクルを完了するように誘導され、
所定量の水が熱を前記冷媒に放出するために前記換気装置と前記第一主熱交換器とを通って循環し、前記第一エネルギ節約熱交換器から流出した前記水は、前記吸気口を通って流れる前記周囲空気を加熱するために前記換気熱交換ユニットに流入するように誘導され、
前記ヒートポンプモードでは、所定量の蒸気冷媒が、前記圧縮機から流出して、前記第一主熱交換器を通って循環する所定量の水に熱を放出するために前記第一主熱交換器に流入するように誘導され、
前記第一主熱交換器から流出した冷媒は、前記第一エネルギ節約熱交換器を通って循環する前記水に熱を放出するために前記第一エネルギ節約熱交換器に流入するように誘導され、
前記第一エネルギ節約熱交換器から流出する前記冷媒は、熱を吸収するために前記第二主熱交換器に流入するように誘導され、
前記第二主熱交換器から流出する前記冷媒は、前記圧縮機に還流して空調サイクルを完了するように誘導され、
前記水は、前記冷媒から熱を吸収するために前記第一エネルギ節約熱交換器を通って循環し、
前記第一エネルギ節約熱交換器から流出した前記水は、前記吸気口を通って流れる前記周囲空気に熱を放出するために前記予熱熱交換器に流入するように誘導される、空調及びヒートポンプシステム。
【請求項２】
前記第一エネルギ節約熱交換器は、前記第一主熱交換器に接続された第一冷媒入口と、前記第二主熱交換器に接続された冷媒出口と、前記第一主熱交換器に接続された第一水入口と、前記予熱熱交換器に接続された第一水入口と、同様に前記予熱熱交換器に接続された第一水出口と、を有する、請求項１に記載の空調及びヒートポンプシステム。
【請求項３】
前記第一主熱交換器は、第一連通ポートと第二連通ポートとを有し、前記熱分配システムを循環する水と前記冷媒の間で熱交換を行うように構成され、前記第一主熱交換器は、前記空調及びヒートポンプシステムが前記空調モードで動作されるときは蒸発器として、また前記空調及びヒートポンプシステムが前記ヒートポンプモードで動作されるときは凝縮器として構成される、請求項２に記載の空調及びヒートポンプシステム。
【請求項４】
前記第一主熱交換器は、第三連通ポートと第四連通ポートとをさらに有し、前記第三連通ポートと前記第四連通ポートとは前記熱分配システムに接続され、前記熱分配システムを通って循環する水の入口及び出口としての機能をそれぞれ果たす、請求項３に記載の空調及びヒートポンプシステム。
【請求項５】
前記第二主熱交換器は、第一流路ポートと第二流路ポートとを有し、前記冷媒と前記周囲空気との間で熱交換を行って前記冷媒からの熱を放出するように構成され、前記第二主熱交換器は、前記空調及びヒートポンプシステムが前記空調モードで動作されるときは凝縮器として機能し、前記空調及びヒートポンプシステムが前記ヒートポンプモードで動作されるときは蒸発器として機能するように構成される、請求項４に記載の空調及びヒートポンプシステム。
【請求項６】
前記主熱交換システムは、前記第一主熱交換器と前記第二主熱交換器との間を接続する切換装置をさらに備え、前記切換装置は、第一〜第四接続ポートを有し、空調切換モードとヒートポンプ切換モードとの間で切換えられ、前記空調切換モードでは、前記第一接続ポートは前記第二接続ポートに接続される一方、前記第三の接続ポートは前記第四の接続ポートに接続され、前記ヒートポンプ切換モードでは、前記切替装置は、前記第一接続ポートが前記第三の接続ポートに接続される一方、前記第二接続ポートが前記第四の接続ポートに接続されるように切り替えられる、請求項５に記載の空調及びヒートポンプシステム。
【請求項７】
前記第一接続ポートは、前記圧縮機の前記圧縮機出口に接続され、前記第二接続ポートは、前記第二主熱交換器の前記第二流路ポートに接続され、前記第三接続ポートは、前記第一主熱交換器の前記第二連通ポートに接続され、前記第四接続ポートは、前記圧縮機の前記圧縮機入口に接続される、請求項６に記載の空調及びヒートポンプシステム。
【請求項８】
前記主熱交換システムは、前記第一主熱交換器と前記第二主熱交換器との間に並列に接続された第一一方向弁と第二一方向弁をさらに備え、前記第一及び前記第二一方向弁は、一つの所定の方向の冷媒の流れを制限し、逆方向の流れは制限しないように構成される、請求項７に記載の空調及びヒートポンプシステム。
【請求項９】
前記主熱交換システムは、前記第一一方向弁及び前記第二一方向弁にそれぞれ接続された第一フィルタ装置及び第二フィルタ装置をさらに含む、請求項８に記載の空調及びヒートポンプシステム。
【請求項１０】
前記主熱交換システムは、前記第一フィルタ装置及び前記第一エネルギ節約熱交換器にそれぞれ接続された第一膨張弁と第二膨張弁を備え、前記主熱交換器システムは、前記第一エネルギ節約熱交換器と前記第二フィルタ装置との間に接続された減圧弁をさらに備える、請求項９に記載の空調及びヒートポンプシステム。
【請求項１１】
前記高エネルギ効率構造は、前記第一エネルギ節約熱交換器と前記第二主熱交換器との間に接続された第二エネルギ節約熱交換器をさらに備え、前記第二エネルギ節約熱交換器は、前記第一エネルギ節約熱交換器に直列に接続され、かつ、前記第一エネルギ節約熱交換器の前記第一溶媒出口に接続された第二溶媒入口と、前記第二主熱交換器に接続された第二冷媒出口と、前記端末装置に接続された第二水入口と、前記第一エネルギ節約熱交換器の前記第一水入口に接続された第二水出口とを有し、前記第一エネルギ節約熱交換器の前記第一水出口は前記端末装置に接続される、請求項２に記載の空調及びヒートポンプシステム。
【請求項１２】
前記第一エネルギ節約熱交換器の前記第一水入口は、前記第一エネルギ節約熱交換器から追加の熱を吸収するために、前記第二エネルギ節約熱交換器の前記第二水出口に接続され、前記第二エネルギ節約熱交換器から流出する前記水が前記第一エネルギ節約熱交換器に流入するように誘導される、請求項１１に記載の空調及びヒートポンプシステム。
【請求項１３】
前記ヒートポンプモードでは、前記第一主熱交換器を通って循環する所定量の水に熱を放出するために、所定量の蒸気冷媒が前記圧縮機を流出して前記第一主熱交換器に流入するように配置され、前記第一主熱交換器から流出した前記冷媒は、前記第一エネルギ節約熱交換器及び前記第二エネルギ節約熱交換器を通って循環する前記水に熱を放出するために前記第一エネルギ節約熱交換器及び前記第二エネルギ節約熱交換器に順次流入するように誘導され、前記第二主熱交換器から流出した冷媒は、熱を吸収するために前記第二主熱交換器に流入するように誘導され、前記第二主熱交換器から流出した前記冷媒は、前記圧縮機に還流してヒートポンプサイクルを完了するように誘導され、前記冷媒から熱を吸収するために所定量の水が順次前記第二エネルギ節約熱交換器及び前記第一エネルギ節約熱交換器を通って循環するように誘導され、前記第二エネルギ節約熱交換器から流出する前記水は、前記第一エネルギ節約熱交換器に流入するように誘導され、前記第一エネルギ節約熱交換器から流出する前記水は、前記周囲空気を予熱するために前記吸気口を通って流れる前記周囲空気に熱を放出するために前記予熱熱交換器に流入するように誘導される、請求項１２に記載の空調及びヒートポンプシステム。
【請求項１４】
前記第一主熱交換器は、第一連通ポートと第二連通ポートとを有し、前記熱分配システムを循環する水と冷媒の間で熱交換を行うように構成され、前記第一主熱交換器は、前記空調及びヒートポンプシステムが前記空調モードで動作される場合は蒸発器として構成され、前記空調及びヒートポンプシスシステムが前記ヒートポンプモードで動作される場合は凝縮器として構成される、請求項１３に記載の空調及びヒートポンプシステム。
【請求項１５】
前記第一主熱交換器は、第三連通ポート及び第四連通ポートをさらに有し、前記第三連通ポート及び前記第四連通ポートは、前記熱分配システムに接続され、前記熱分配システムを通って循環する水の入口及び出口としてそれぞれ機能する、請求項１４に記載の空調及びヒートポンプシステム。
【請求項１６】
前記第二主熱交換器は、第一流路ポートと第二流路ポートとを有し、前記冷媒から熱を放出するために前記冷媒と前記周囲空気との間で熱交換を行うように構成され、前記第二主熱交換器は、前記空調及びヒートポンプシステムが前記空調モードで動作される場合は凝縮器として、前記空調及びヒートポンプシステムが前記ヒートポンプモードで動作される場合は蒸発器として動作するように構成される、請求項１５に記載の空調及びヒートポンプシステム。
【請求項１７】
前記主熱交換システムは、前記第一主熱交換器と前記第二主熱交換器との間を接続する切換装置をさらに備え、前記切換装置は、第一〜第四接続ポートを有し、空調切換モードとヒートポンプ切換モードとの間で切り換えられ、前記空調切換モードでは、前記第一接続ポートが前記第二接続ポートに接続される一方で前記第三接続ポートが前記第四接続ポートに接続され、前記ヒートポンプ切換モードでは、前記切換装置は、前記第一接続ポートが前記第三接続ポートに接続される一方で前記第二接続ポートが前記第四接続ポートに接続されるように切り替えられる、請求項１６に記載の空調及びヒートポンプシステム。
【請求項１８】
前記第一接続ポートは前記圧縮機の前記圧縮機出口に接続され、前記第二接続ポートは前記第二主熱交換器の前記第二流路ポートに接続され、前記第三接続ポートは前記第一主熱交換器の前記第二連通ポートに接続され、前記第四接続ポートは前記圧縮機の前記圧縮機入口に接続される、請求項１７に記載の空調及びヒートポンプシステム。
【請求項１９】
前記主熱交換システムは、前記第一主熱交換器と前記第二主熱交換器との間に並列に接続された第一一方向弁と第二一方向弁をさらに備え、前記第一及び前記第二一方向弁は、一つの所定の方向の冷媒の流れを制限し、逆の方向の流れは制限しないように構成される、請求項１８に記載の空調及びヒートポンプシステム。
【請求項２０】
前記主熱交換システムは、前記第一一方向弁及び前記第二一方向弁にそれぞれ接続された第一フィルタ装置及び第二フィルタ装置をさらに含む、請求項１９に記載の空調及びヒートポンプシステム。
【請求項２１】
前記主熱交換システムは、第一膨張弁と、前記第一フィルタ装置及び前記第一エネルギ節約熱交換器にそれぞれ接続された第二膨張弁とを備え、前記主熱交換システムは、前記第一エネルギ節約熱交換器と前記第二フィルタ装置との間に接続された減圧バルブをさらに備える、請求項２０に記載の空調及びヒートポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調及びヒートポンプシステムがヒートポンプモードで動作されている場合に相当量のエネルギを節減するように構成された、高エネルギ効率構造を含むセントラル空調及びヒートポンプシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空調及びヒートポンプシステムは大まかに主な２つのタイプに分けられる。第一のタイプは、室内空間の空気を直接加熱又は冷却するように構成された空調及びヒートポンプシステムである。第一のタイプの例は、窓型空気調和装置及び／又はヒートポンプユニットであり、これらは室内空間から空気を制御可能に吸い込み、空気を直接加熱又は冷却する。空気が加熱又は冷却された後、空気は室内空間に戻される。
【０００３】
第二のタイプは、熱交換媒体（通常は水）を使用して室内空間の空気を加熱又は冷却することができるセントラル空調ヒートポンプシステムである。図１から図２を参照すると、セントラル空調及びヒートポンプシステムは、主熱交換システム１０Ｐ及び熱給送システム２０Ｐを含む。主熱交換システム１０Ｐは、外部ケーシング１１Ｐと、圧縮機１２Ｐと、少なくとも１つの熱交換器１３Ｐと、気液熱交換装置１４Ｐと、ファンアセンブリ１５Ｐとを備えている。主熱交換システム１０Ｐは、通常、建物の屋根に設置され、周囲空気からの熱を吸収し、又は、周囲空気に熱を放出し得る。幾つかの熱交換プロセスを実行するために、所定量の冷媒が圧縮機１２Ｐ、熱交換器１３Ｐ、気液熱交換装置１４Ｐを通って循環し得る。
【０００４】
一方、熱給送システム２０Ｐは、ウォーターポンプ２１Ｐと、ウォーターポンプ２１Ｐに接続された水パイプラインシステム２２Ｐとを備えている。水パイプラインシステム２２Ｐは、建物内の異なる指定の屋内空間に水を移送するように構成される。熱交換器２０Ｐを循環する水は、主熱交換器１０Ｐの気液熱交換装置１４Ｐで冷媒と熱交換するように構成されている。さらに、熱給送システム２０Ｐは、水パイプラインシステム２２Ｐに接続された新鮮空気供給装置２３Ｐをさらに備えることができる。図１に示されるように、新鮮空気供給装置２３Ｐは、通常、支持フレーム２３１Ｐと、支持フレーム２３１Ｐ内に収容された遠心ファン２３２Ｐと、これも支持フレーム２３に収容された新鮮空気熱交換器２３３Ｐとを備えている。支持フレーム２３１Ｐは吸気口２３１Ｐを有し、周囲空気は吸気口２３１１Ｐを経て新鮮空気供給装置２３Ｐに引き込まれ得る。
【０００５】
主熱交換システム１０を循環する冷媒は、周囲空気から熱を吸収し、気液熱交換装置１４Ｐを通って循環する水に熱を放出するように構成される。冷媒から吸熱した水は、次いで新鮮空気供給装置２３Ｐ等の各種端末装置に圧送される。端末装置の目的は、指定された室内空間への、また室内空間からの空気の調節及び換気である。熱給送システム２０Ｐ内には、上述の新鮮空気供給装置２３Ｐ、又は他の空気ハンドラ（空気取扱器）を含み得る幾つかの端末装置が存在してもよい。
【０００６】
新鮮空気供給装置２３Ｐに給送された水は、新鮮空気熱交換器２３３Ｐで周囲空気と熱交換を行うように構成されている。水は大気に熱を放出するように構成されている。加熱された空気は、室内環境に新鮮空気を供給するために、指定された室内空間に移送され得る。通常は周囲空気の温度が非常に低いため、周囲空気の加熱は不可欠であり、まさにそれがセントラル空調ヒートポンプシステムを使用して屋内空間で熱を発生させる理由である。
【０００７】
大気の温度が非常に低い場合には、所望の温度の新鮮空気を室内空間に供給することは、新鮮空気供給装置２３Ｐ内の周囲空気を加熱するのに相当な量のエネルギを必要とすることを意味する。大気の温度が非常に低い場合には、所望の温度の新鮮空気を室内空間に供給することは、新鮮空気供給装置２３Ｐ内の周囲空気を加熱するのに相当なエネルギを必要とすることを意味する。熱給送システム２０Ｐ内を循環する水を加熱するために必要なエネルギ量は、気液熱交換装置１４Ｐを通過する冷媒の温度に依存する。この温度は、最終的に、圧縮機１２Ｐによってなされる仕事と効率とに依存する。
【０００８】
上述の空調システム及びヒートポンプシステムは、世界中で広く長年にわたって利用されてきたが、これらのシステムには、必要な仕事に対するタンクに供給され、又はタンク除去される熱の比率として定義され得る性能係数（ＣＯＰ）が比較的低いという一般的な欠点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、ＣＯＰが実質的に向上した空調及びヒートポンプシステムを開発する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の特定の変形形態は、空調及びヒートポンプシステムがヒートポンプモードで動作されている場合に実質的なエネルギ量を節減するように構成された高エネルギ効率構造を含む空調及びヒートポンプシステムを提供する。
【００１１】
本発明の特定の変形形態は、周囲空気が換気熱交換ユニットに給送される前にこれを予熱するように構成された高エネルギ効率構造を含む空調及びヒートポンプシステムを提供する。
【００１２】
本発明の特定の変形は、上述のような従来の空調及びヒートポンプシステムと比較して、システムによって行われる所与の仕事のために指定された室内空間に対してより多くの熱を発生することができる空調及びヒートポンプシステムを提供する。
【００１３】
本発明の一態様では、本発明は、
空調及びヒートポンプシステムであって、
複数の接続管と、
主熱交換システムであって、
主ケーシングと、
前記主ケーシング内に支持され、圧縮機出口と圧縮機入口とを有する圧縮機と、
前記主ケーシング内に支持され、少なくとも１つの前記接続管を介して前記圧縮機に接続された第一主熱交換器と、
前記主ケーシング内に支持され、少なくとも１つの前記接続管を介して前記圧縮機及び前記第一主熱交換器に接続された第二主熱交換器と、を備える前記主熱交換システムと、
熱分配システムであって、
少なくとも１つの前記接続管を介して前記主熱交換システムの前記第一主熱交換器に接続された第一ポンプ装置と、
少なくとも１つの前記接続管を介して前記第一主熱交換器と前記第一ポンプ装置に接続された少なくとも１つの端末装置と、を備える熱分配システムと、
換気装置であって、
吸気口を通して空気の吸入を可能にするように周囲空気に露出した前記吸気口を有する支持フレームと、
前記支持フレーム内で支持され、前記第一ポンプ装置と前記第一主熱交換器とに接続され、前記吸気口から引き込まれた前記周囲空気を予熱するための換気熱交換ユニットと、
前記支持フレーム内で支持され、前記吸気口を通して周囲空気を引き込み、所定の室内空間に空気を給送する遠心ファンと、を備える前記換気装置と、
高エネルギ効率構造であって、
少なくとも１つの前記接続管を介して前記第一主熱交換器と前記第二主熱交換器とに接続された第一エネルギ節約熱交換器と、
少なくとも１つの前記接続管を介して前記第一エネルギ節約熱交換器に接続された第二ポンプ装置と、
前記換気熱交換ユニットと前記吸気口との間の位置で前記支持フレームに支持された第二エネルギ節約熱交換器と、を備える高エネルギ効率構造と、を備え、
前記第二エネルギ節約熱交換器は前記第二ポンプ装置と前記第一エネルギ節約熱交換器に接続され、
前記空調及びヒートポンプシステムは、空調モードとヒートポンプモードとの間で選択的に動作され、
前記空調モードでは、所定量の蒸気冷媒が前記圧縮機から流出し、そこに熱を放出するために前記第二主熱交換器に流入するように誘導され、
前記第二主熱交換器から流出した前記冷媒は、熱を吸収するために前記第一主熱交換器に流入するように誘導され、
前記第一主熱交換器から流出した前記冷媒は、前記圧縮機に還流して空調サイクルを完了するように誘導され、
所定量の水が熱を前記冷媒に放出するために前記換気装置と前記第一主熱交換器とを通って循環し、前記第一エネルギ節約熱交換器から流出した前記水は、前記吸気口を通って流れる前記周囲空気を加熱するために前記換気熱交換ユニットに流入するように誘導され、
前記ヒートポンプモードでは、所定量の蒸気冷媒が、前記圧縮機から流出して、前記第一主熱交換器を通って循環する所定量の水に熱を放出するために前記第一主熱交換器に流入するように誘導され、
前記第一主熱交換器から流出した前記冷媒は、前記第一エネルギ節約熱交換器を通って循環する前記水に熱を放出するために前記第一エネルギ節約熱交換器に流入するように誘導され、
前記第一エネルギ節約熱交換器から流出する前記冷媒は、熱を吸収するために前記第二主熱交換器に流入するように誘導され、
前記第二主熱交換器から流出する前記冷媒は、前記圧縮機に還流して空調サイクルを完了するように誘導され、
前記水は、前記冷媒から熱を吸収するために前記第一エネルギ節約熱交換器を通って循環し、
前記第一エネルギ節約熱交換器から流出した前記水は、前記吸気口を通って流れる前記周囲空気に熱を放出するために前記第二エネルギ節約熱交換器に流入するように誘導される、空調及びヒートポンプシステムを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来のセントラル空調及びヒートポンプシステムの概略図である。
【００１５】
【図２】従来のセントラル空調及びヒートポンプシステムの熱給送システムの概略図である。
【００１６】
【図３】本発明の第一の好ましい実施形態による空調ヒートポンプシステムの概略図である。
【００１７】
【図４】本発明の第一の好ましい実施形態による、空調ヒートポンプシステムの冷媒の流路を示す概略図である。
【００１８】
【図５】本発明の第二の好ましい実施形態による空調ヒートポンプシステムの概略図である。
【００１９】
【図６】本発明の第二の実施形態による、空調ヒートポンプシステムの冷媒の流路を示す概略図である。
【００２０】
【図７】本発明の第二の好ましい実施形態による、高エネルギ効率構造の水の流路を示す空調及びヒートポンプシステムの簡略概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
好ましい実施形態の以下の詳細な説明は、本発明を実施する好ましい形態である。説明はいかなる限定的な意味にも解釈されない。これは、本発明の一般的な原理を例示する目的で提示される。
【００２２】
図面の図３〜図４を参照すると、本発明の第一の好ましい実施形態による空調及びヒートポンプシステムが示されている。概して、空調及びヒートポンプシステムは、主熱交換システム１と、主熱交換システム１に接続された熱分配システム２とを備えることができる。所定量の冷媒が主熱交換システム１の様々な構成部品（後述）を通って循環することができ、一方、所定の量の水が熱分配システム２の様々な構成部品（後述）を通って循環することができる。冷媒及び水は、複数の接続管４を介して様々な構成部品通って循環することができる。
【００２３】
主熱交換システム１は、主ケーシング１１と、圧縮機１２と、第一主熱交換器１３と、少なくとも１つの第二主熱交換器１４とを備えることができる。圧縮機１２は、主ケーシング１０に支持されてもよく、圧縮機出口１２１及び圧縮機入口１２２を有することができる。
【００２４】
第一主熱交換器１３は、主ケーシング１１内に支持され、少なくとも１つの接続管４を介して圧縮機１２に接続されている。第二主熱交換器１４も、主ケーシング１１に支持され、少なくとも１つの接続管４を介して圧縮機１２と第一主熱交換器１３に接続される。
【００２５】
熱分配システム２は、第一ポンプ装置２１と、換気装置２２を含む端末装置２００とを備えることができる。第一ポンプ装置２１は、少なくとも１つの接続管４を介して主熱交換システム１の第一主熱交換器１３に接続され得る。換気装置２２は、少なくとも一つの接続管４を介して第一ポンプ装置２１及び第一主熱交換器１３に連結され、支持フレーム２２１、換気熱交換ユニット２２２、及び遠心ファンユニット２２３を備えている。前記支持フレーム２２１は、空気取入口２２１１を通して空気を吸気できるように周囲空気に露出された吸気口２２１１を有することができる。
【００２６】
換気熱交換ユニット２２２は、支持フレーム２２１に支持され、吸気口２２１１から引き込まれた周囲空気を加熱するために第一ポンプ装置２１及び第一主熱交換器１３に接続されて、室内空間に給送される新鮮空気が一定の暖かい温度であるようにする。
【００２７】
遠心ファンユニット２２３は、吸気口２２１１を介して周囲空気引き込むたように、支持フレーム２２１に支持され、所定の室内空間に空気を送るように構成されている。
【００２８】
高エネルギ効率構造３は、第一エネルギ節約熱交換器３１と、第二ポンプ装置３２と、予熱熱交換器３３とを備えることができる。第一エネルギ節約熱交換器３１は、少なくとも１つの接続管を介して第一主熱交換器１３と、第二主熱交換器１４とに接続され得る。
【００２９】
第二ポンプ装置３２は、接続管４を介して第一エネルギ節約熱交換器３１に連結され得る。予熱熱交換器３３は、換気熱交換ユニット２２２と吸気口２２１１間の位置で支持フレーム２２１に支持され得る。さらに、予熱熱交換器３３は、第二ポンプ装置３２及び第一エネルギ節約熱交換器３１に接続され得る。
【００３０】
本発明の空調及びヒートポンプシステムは、空調モードとヒートポンプモードとの間で選択的に作動させ得る。空調モードでは、所定量の蒸気冷媒が圧縮機１２から流出して、熱を放出するために第二主熱交換器１４に流入するように誘導され得る。第二主熱交換器１４か流出した冷媒は、熱を吸収するために第一主熱交換器１３に流入するように誘導され得る。第一主熱交換器１３から流出した冷媒は、圧縮機１２に還流するように誘導されて空調サイクルを完了することができる。
【００３１】
一方、空調及びヒートポンプシステムがヒートポンプモードで動作される場合には、所定量の蒸気冷媒が圧縮機１２から流出して、第一主熱交換器１３を通って循環する所定量の水に熱を放出するために、第一主熱交換器１３に流入するように誘導され得る。第一主熱交換器１３から流出した冷媒は、第一エネルギ節約熱交換器３１を通って循環する水に熱を放出するために第一エネルギ節約熱交換器３１に流入するように誘導され得る。第一エネルギ節約熱交換器３１から流出した冷媒は、熱を吸収するために第二主熱交換器１４に流入するように誘導され得る。第二主熱交換器１４から流出した冷媒は、ヒートポンプサイクルを完了するように圧縮機１２に還流するように誘導され得る。
【００３２】
同時に、水は、冷媒から熱を吸収するように、第一エネルギ節約熱交換器３１を通って循環するように配置され得る。第一エネルギ節約熱交換器３１から流出した水は、予熱熱交換器３３に流入して、吸気口２２１１を通って流れる周囲空気に熱を放出するように誘導され得る。
【００３３】
本発明の第一の好ましい実施形態によれば、主ケーシング１１は、建物の屋根に設置すされてもよく、収容空洞１１１を有することができる。本発明の空調及びヒートポンプシステムは、建物内の指定された屋内空間への空調と暖房を提供するように配置され得る。図３に示されるように、圧縮機１２、第一主熱交換器１３及び第一エネルギ節約熱交換器３１は、主ケーシング１１の下部に支持され得る。第二主熱交換器１３は、主ケーシング１１の上部に支持され得る。
【００３４】
主熱交換システム１は、主ケーシング１１の上部に設けられ、換気を提供し、収容空洞１１１と大気との間の空気の通過と熱交換を可能にするための主ファンユニット１５をさらに備えることができる。
【００３５】
圧縮機１２は、そこを流れる冷媒を加圧するように構成され得る。この圧縮機は、代表的な空調サイクル又はヒートポンプサイクルの冷媒循環の出発点を形成する。
【００３６】
第一主熱交換器１３は、第一連通ポート１３１及び第二連通ポート１３２を有し、冷媒と水などの他の作動流体との熱交換を行うように構成され得る。空調及びヒートポンプシステムが空調モードで動作されるときに、第一主熱交換器１３は、蒸発器として作用するように（すなわち、冷媒を気体状態又は蒸気状態に変換するように）構成され得る。第一の好ましい実施形態では、第一主熱交換器１３は、（図３、図４に示されるように）熱分配システム２を通って流れる水と冷媒の間で熱交換を可能にして、水から熱を抽出するように構成され得る。このようにして抽出された熱は、加熱されて蒸気状態又は気体状態に変化する冷媒によって吸収される。このようにして抽出された熱は、加熱されて蒸気状態又は気体状態になる冷媒によって吸収される。第一連通ポート１３１及び第二連通ポート１３２は、第一主熱交換器１３を通過する冷媒の入口又は出口として形成することができる。
【００３７】
さらに、第一主熱交換器１３は、第三連通ポート１３３及び第四連通ポート１３４をさらに有することができる。第三連通ポート１３３及び第四連通ポート１３４は、熱分配システム２に接続され、それぞれ熱分配システム２を通って循環する水の入口及び出口としての機能を果たし得る。
【００３８】
一方、第一主熱交換器１３は、空調及びヒートポンプシステムがヒートポンプモードで動作されるときに、凝縮器として作用する（すなわち、冷媒を液体状態に変換する）ように構成され得る。このように、第一主熱交換器１３は、熱分配システム２を流れる水と冷媒の熱交換を可能にして、冷媒から熱を抽出するように構成され得る。このように抽出された熱は水によって吸収され、ある温度に加熱される。
【００３９】
第二主熱交換器１４は、第一流路ポート１４１と第二流路ポート１４２とを有し、冷媒と空気などの他の作動流体との熱交換を行うように構成され得る。第二主熱交換器１４は、空調及びヒートポンプシステムが空調モードで動作される場合に、凝縮器として作用するように（すなわち、冷媒を液体状態に変換するように）構成され得る。第一の好ましい実施形態では、第二主熱交換器１４は、冷媒と主ファンユニット１５によって引き込まれた周囲空気との熱交換を可能にして、冷媒から熱を抽出するように構成され得る。第一流路ポート１４１及び第二流路ポート１４２は、第二主熱交換器１４を通過する冷媒の入口又は出口として形成することができる。
【００４０】
一方、第二主熱交換器１４は、空調及びヒートポンプシステムがヒートポンプモードで動作される場合に、蒸発器として作用する（すなわち、冷媒を蒸気状態又は気体状態に変換する）ように構成され得る。したがって、第二主熱交換器１４は、冷媒と周囲空気との間の熱交換を可能にして、周囲空気から熱を吸収するように構成され得る。
【００４１】
ある特定の構成では、圧縮機、主熱交換システム１の第一主熱交換器１３及び第二主熱交換器１４及び熱分配システム２の換気熱交換ユニット２２２が配置され、複数の接続管４を介して接続され得ることに留意することは重要である。例示的な構成が図４に示されている。
【００４２】
主熱交換システム１は、第一主熱交換器１３と第二主熱交換器１４との間を接続して冷媒の流路を変更する切換装置１６をさらに備えることができる。具体的には、切換装置１６は、第一〜第四接続ポート１６１、１６２、１６３、１６４を有し、空調切換モードとヒートポンプ切換モードとの切換えが可能であり、空調切換モードでは、冷媒が第一接続ポート１６１から第二接続ポート１６２に流れるように第一接続ポート１６１が第二接続ポート１６２に接続され、一方、冷媒が第三接続ポート１６３から第四接続ポート１６４に流れるように第三接続ポート１６３が第四接続ポート１６４に接続され得る。
【００４３】
ヒートポンプ切換モードでは、冷媒が第一接続ポート１６１から第三接続ポート１６３に流れるように第一接続ポート１６１が第三接続ポート１６３に接続されて、一方、冷媒が第二接続ポート１６２から第四接続ポート１６４に流れるように第二接続ポート１６２が第四接続ポート１６４に接続されるように切換装置１６が切換えられ得る。
【００４４】
図４に示されように、第一接続ポート１６１は、圧縮機１２の圧縮機出口１２１に接続され得る。第二接続ポート１６２は、第二主熱交換器１４の第二流路ポート１４２に接続され得る。第三接続ポート１６３は、第一主熱交換器１３の第二連通ポート１３２に接続され得る。第四接続ポート１６４は、圧縮機１２の圧縮機入口１２２に接続され得る。
【００４５】
第二主熱交換器１４の第一流路ポート１４１は、並列に接続された様々な構成部品を介して第一主熱交換器１３の第一連通ポート１３１に接続され得る。例示的な構成が図４に示されている。読解の明快と容易のため、図４の２つの平行な経路を経路及び経路２と呼ぶ。「経路」は冷媒の流路を指す。
【００４６】
主熱交換システム１は、経路１及び経路２にそれぞれ接続される第一一方向弁１７１及び第二一方向弁１７２をさらに備えることができる。第一及び第二一方向弁１７１、１７２は、冷媒の流れを１つの所定の方向に制限し、その逆は制限しないするように構成され得る。第一の好ましい実施形態では、第一一方向弁１７１は、冷媒が経路１を通って第二主熱交換器１４から第一主熱交換器１３へと流れることを可能にするように構成され得る。第二一方向弁１７２は、冷媒が経路２を通って第一主熱交換器１３から第二主熱交換器１４へと流れることを可能にするように構成され得る。
【００４７】
主熱交換システム１は、経路１の第一一方向弁１７１と経路２の第二一方向弁１７２とにそれぞれ接続された第一フィルタ装置１８１と第二フィルタ装置１８２とをさらに備えることができる。第一フィルタ装置１８１及び第二フィルタ装置１８２は、それらを通過する冷媒から不要な物質を濾過するように構成され得る。
【００４８】
主熱交換システム１は、経路１の第一フィルタ装置１８１と経路２の第一エネルギ節約熱交換器３１にそれぞれ接続された第一膨張弁１９１及び第二膨張弁１９２をさらに備えることができる。第一膨張弁１９１及び第二膨張弁１９２は、それらを通過する冷媒の流れを制御及び調整するように構成され得る。したがって、第一エネルギ節約熱交換器３１は、経路２において第二膨張弁１９２と第二フィルタ装置１８２との間に接続され得る。
【００４９】
主熱交換システム１は、経路２内の第一エネルギ節約熱交換器３１と第二フィルタ装置１８２との間に接続された減圧弁１９３をさらに備えることができる。減圧弁１９３は、それを通過する冷媒の圧力を低下させるように構成され得る。
【００５０】
熱分配システム２は、主熱交換システム１によって生成された熱を回収し、少なくとも１つの端末装置２００を介して指定された室内空間に熱を分配するように構成され得る。そのような端末装置２００の１つは、上述の換気装置２２であってよい。
【００５１】
第一エネルギ節約熱交換器３１は、主熱交換システム１の主ケーシング１１内に設置され得る。第一エネルギ節約熱交換器３１は、減圧弁１９３に接続された第一冷媒入口３１１と、経路２の第二膨張弁１９２に接続された冷媒出口３１２とを有することができる。一方、第一エネルギ節約熱交換器３１は、第二ポンプ装置３２を介して予熱熱交換器３３に接続された第一水出口３１３と、予熱熱交換器３３及び他の端末装置２００に接続された第一水出口３１４とをさらに有することができる。したがって、端末装置２００は、熱分配システム２及び高エネルギ効率構造３に対して平行に接続され得る。
【００５２】
本発明の動作は以下の通りである：上述の空調及びヒートポンプシステムは、冷媒流サイクル及び２つの水流サイクルを含む。冷媒は、主熱交換システム１の様々な構成部品を通って流れることができ、一方、水は、熱分配システム２及び高エネルギ効率構造３の様々な構成部品を通って流れることができる。
【００５３】
空調及びヒートポンプシステムが空調モードにある場合に、このシステムは指定された室内空間に冷気を発生させるように構成される。冷媒サイクルは、圧縮機１２から始まる。過熱又は蒸気冷媒は、圧縮機出口１２１を通って圧縮機１２から流出するように配置され得る。切換装置１６は空調切換モードに切換えられ得る。圧縮機１２から流出した冷媒は、第一接続ポート１６１、第二接続ポート１６２を通り、第二流路ポート１４２を通過して第二主熱交換器１４に流入することができる。そこで冷媒は、周囲空気に熱を放出するように、周囲空気などの冷却材との熱交換を行うことができる。熱を放出した後、冷媒は液体状態に変化し得る。次いで、冷媒は、第一流路ポート１４１を通って第二主熱交換器１４を出るように誘導され得る。次いで、第二主熱交換器１４から流出した冷媒は、経路１に接続されている第一一方向弁１７１、第一フィルタ装置１８１、及び第一膨張弁を通って流れるように誘導され得る。このとき、第二一方向弁１７２によって冷媒が経路２に流入することが防止され得る。その後、冷媒は、第一連通ポート１３１を通って第一主熱交換器１３に流入するように誘導され得る。そこで、第一主熱交換器１３に流入した冷媒は、水から熱を吸収し、蒸気状態又は過熱状態に戻るように、熱分配システム２を循環する水と熱交換を行うように構成され得る。冷媒は、その後、第二連通ポート１３２を通って第一主熱交換器１３から流出するように誘導され得る。次いで、冷媒は切換装置１６の第三接続ポート１６３及び第四接続ポート１６４を通って流れ、最終的には圧縮機入口１２２を通って圧縮機１２に戻るように誘導され得る。これにより、空調モードのための１つの冷媒サイクルが完了する。
【００５４】
一方、所定量の水が、第一ポンプ装置２１を介して端末装置２００と第一主熱交換器１３との間で循環することができる。水の目的は、冷媒から端末装置２００に熱を伝達することであり、次いで端末装置は個々の室内空間に熱を供給する。図３に示されるように、第一主熱交換器１３内の冷媒は、第一主熱交換器１３も循環している水の熱を吸収するようにされ得る。次いで水は第一主熱交換器から流出し、並列接続され得る端末装置２００に流入する。
【００５５】
例示的な端末装置２００は、図３に示される換気装置２２である。換気装置２２は、新鮮空気を指定された室内空間に供給するように配置され得る。第一主熱交換器１３からの（周囲空気よりも相対的に低温の）水は、水が相対的に高い温度を有する周囲空気との熱交換を行うことができるように構成され得るため、換気熱交換ユニット２２２を通って流れるように誘導されて、吸気口２２１１から回収された空気の温度を低下させ得る。周囲空気から熱を吸収した水は、上昇した温度を有することができ、そこで第一ポンプ装置２１によって揚水され、冷媒との別の熱交換サイクルを行うために第一主熱交換器１３に還流され得る。
【００５６】
空調及びヒートポンプシステムが空気調和モードにある場合は、高エネルギ効率構造３は停止されてもよいことに留意されたい。
【００５７】
空調及びヒートポンプシステムがヒートポンプモードにある場合、このシステムは指定された室内空間に熱を発生するように構成される。対応する冷媒サイクルも圧縮機１２から始まる。過熱又は蒸気冷媒は、圧縮機出口１２１を通って圧縮機１２から流出するように配置され得る。切換装置１６は、ヒートポンプモードに切換えられ得る。圧縮機１２から流出した冷媒は、第一接続ポート１６１、第三接続ポート１６３を通り、第二連通ポート１３２を通って第一主熱交換器１３に流入する。次いで冷媒は、第一主熱交換器１３を循環する水に熱を放出するように水との熱交換を行うことができる。冷媒は熱を放出した後、液体状態に変換され得る。次いで、冷媒は、第一連通ポート１３１を通って第一主熱交換器１３から流出するように誘導され得る。第一主熱交換器１３から流出した冷媒は、次いで、経路２に接続されている第二一方向弁１７２、第二フィルタ装置１８２、減圧弁１９３を通って流れるように誘導され得る。このとき、第一一方向弁１７１により冷媒が経路１に流入することを防止することができる。
【００５８】
冷媒は次いで、第一エネルギ節約熱交換器３１を通って流れる水に熱を放出するために、第一冷媒入口３１１を通って高エネルギ効率構造３の第一エネルギ節約熱交換器３１に流入するように誘導され得る。冷媒は次いで、第一流路ポート３１２を通って第一エネルギ節約熱交換器３１から流出し、経路２内の第二膨張弁１９２を通って流れるように誘導されるように配置され得る。第一一方向弁１７１は、冷媒が経路１に流入することを防止し得る。その結果、冷媒は次いで、第一流路ポート１４１を通って第二主熱交換器１４に流入するように誘導され得る。冷媒は、熱交換を行い、第二主熱交換器１４内の周囲空気から熱を吸収するように配置され得る。冷媒は次いで、蒸発して蒸気状態又は過熱状態になり得る。冷媒は次いで、第二流路ポート１４２を通って第二主熱交換器１４から流出するように誘導され得る。冷媒は次いで、切換装置１６の第二接続ポート１６２及び第四接続ポート１６４を通って流れ、最終的には圧縮機入口１２２を通って圧縮機１２に還流されるように誘導され得る。これによって、ヒートポンプモードの１つの冷媒サイクルが完了する。
【００５９】
一方、端末装置２００と第一主熱交換器１３との間で所定量の水が循環することができる。水の目的は、冷媒から端末装置２００に熱を伝達することであり、次いで端末装置２００が個々の室内空間に熱を伝達する。図４に示されるように、第一主熱交換器１３内の冷媒は、同様に第一主熱交換器１３を循環する水の熱を吸収するように配置され得る。水は、第三連通ポート１３３を通って第一主熱交換器１３に流入し、第四連通ポート１３４を通って第一主熱交換器１３から流出して、互いに並列に接続され得る端末装置２００に流入し得る。
【００６０】
この場合も、典型的な端末装置２００は、図３に示される換気装置２２である。換気装置２２は、新鮮空気を指定された室内空間に供給するように構成され得る。第一主熱交換器１３からの（周囲空気よりも比較的暖温である）水は、換気熱交換ユニット２２２を通って流れるように誘導されて、吸気口２２１１から取得された空気の温度を上昇させ得る。なぜならば、水は、相対的に低い温度の周囲空気との熱交換を行うように配置され得るからである。周囲空気に熱を放出した水は、温度が低下し、その後、第一ポンプ装置２１によって揚水され、冷媒との別の熱交換サイクルを行うために第一主熱交換器１３に還流され得る。
【００６１】
ヒートポンプモードでは、高エネルギ効率構造３が作動され、所定量の水が高エネルギ効率構造３の様々な構成部品を循環し得る。上述のように、水は経路２に接続された第一エネルギ節約熱交換器３１からの熱を吸収し得る。次いで、水は周囲空気に熱を放出するように、第二エネルギ節約熱交換器３２を通って流れるように誘導され得る。その後、周囲空気は、換気熱交換ユニット２２２との熱交換を実施する前に予冷却される。換気熱交換ユニット２２２を通って流れる水は、次いで第二ポンプ装置３２を通って流れ、最終的に再び熱を吸収するために第一エネルギ節約熱交換器３１へと還流され得る。これにより、高エネルギ効率構造３のための１つの熱交換サイクルが完了する。
【００６２】
当業者は、高エネルギ効率構造３によって周囲空気を予熱することにより、より少ないエネルギが換気熱交換ユニット２２２により周囲空気を加熱するために使用され得るので、空調及びヒートポンプシステム全体の全体の性能係数（ＣＯＰ）が実質的に増加され得ることを理解するであろう。しかし、周囲空気は屋内に給送される前に加熱されていなければならない。経路２内の冷媒の熱を利用することによって、室内空間に給送されるための所定の温度目標まで周囲空気の温度を上昇させるためにより少ないエネルギが使用され得るように、周囲空気が予熱され得る。さらに、経路２を流れる冷媒の熱の一部を移送することにより、第二主熱交換器１４に流入する冷媒の温度が従来のヒートポンプシステムと比較して低下され得る。第二主熱交換器１４に流入する冷媒の温度が低いほど、冷媒は所与の圧縮効率で周囲空気からより多くの熱を吸収し得る。したがって、圧縮機１２によって行われる所与の仕事で、空調及びヒートポンプシステムによりより多くの熱が生成され得る。
【００６３】
図５〜図７を参照すると、本発明の第二の好ましい実施形態による空調及びヒートポンプシステムが示されている。第二の好ましい実施形態は、高エネルギ効率構造３が、第一エネルギ節約熱交換器３１と第二膨張弁１９２との間に接続された第二エネルギ節約熱交換器３４をさらに備えることができる点を除いて、上述した第一の好ましい実施形態のシステムと同様である。第二の好ましい実施形態によれば、第二エネルギ節約熱交換器３４は、第一エネルギ節約熱交換器３１と直列に、かつ上述の経路２内で接続され得る。したがって、第二エネルギ節約熱交換器３４は、第一エネルギ節約熱交換器３１の第一冷媒出口３１２に接続された第二冷媒入口３４１と、経路２内の第二膨張弁１９２に接続された第二冷媒出口３４２とを有することができる。一方、第二エネルギ節約熱交換器３４は、端末装置２００に接続された第二水入口３４３と、第一エネルギ節約熱交換器３１の第一水入口３１３に接続された第二水出口３４４とをさらに有することができる。第一エネルギ節約熱交換器３１の第一水出口３１４は、水の還流経路を提供するために端末装置２００に接続され得る。
【００６４】
さらに主熱交換システム１は、第一冷媒出口３１２と第二冷媒入口３４１との間に接続され、第二エネルギ節約熱交換器３４に流入する冷媒の圧力を調整する追加の減圧弁１９３をさらに備えてもよい。
【００６５】
一方、第一エネルギ節約熱交換器３１の第一水入口３１３は、第二エネルギ節約熱交換器３４の第二 ３４４に接続され、第二エネルギ節約熱交換器３４から流出した水は、第一エネルギ節約熱交換器３１からの追加の熱を吸収するために第一エネルギ節約熱交換器３１に流入するように誘導され得る。
【００６６】
第二の好ましい実施形態による本発明の動作は以下のように説明される：上述の空調及びヒートポンプシステムは、冷媒流サイクル及び２つの独立した水流サイクルを含む。冷媒は、主熱交換システム１の様々な構成部品を通って流れ、一方、水は、熱分配システム２及び高エネルギ効率構造３の様々な構成部品を通って流れる。
【００６７】
空調及びヒートポンプシステムが空調モードにある場合、このシステムは、指定された室内空間に冷気を発生させるように構成される。冷媒サイクルは圧縮機１２から始まる。過熱又は蒸気冷媒は、圧縮機出口１２１を通って圧縮機１２から流出するように配置され得る。切換装置１６は、空調モードに切換えられ得る。圧縮機１２から流出した冷媒は、第一接続ポート１６１、第二接続ポート１６２を通過し、第二流路ポート１４２を通って第二主熱交換器１４に流入し得る。次いで、冷媒は周囲空気との熱交換を行い、周囲空気に熱を放出し得る。冷媒は、熱を放出した後、液体状態に変換され得る。次いで、冷媒は、第一流路ポート１４１を通って第二主熱交換器１４から流出するように誘導され得る。次いで、第二主熱交換器１４から流出した冷媒は、次いで経路１に接続されている第一一方向弁１７１、第一フィルタ装置１８１、及び第一膨張弁１９１を通って流れるように誘導され得る。このとき冷媒は、第二一方向弁１７２によって経路２に流入することが防止され得る。次いで冷媒は、第一連通ポート１３１を通って第一主熱交換器１３に流入するように誘導され得る。第一主熱交換器１３に流入した冷媒は次いで、熱分配システム２を循環する水と熱交換して、水から熱を吸収し、蒸気状態又は過熱状態に戻されるように配置され得る。次いで、冷媒は、第二連通ポート１３２を通って第一主熱交換器１３から流出するように誘導され得る。その後、冷媒は、切換装置１６の第三接続ポート１６３及び第四接続ポート１６４を通って流れ、最終的に圧縮機入口１２２を通って圧縮機１２に還流するように誘導され得る。これにより、空調モードの１つの冷媒サイクルが完了する。この冷媒サイクルは、第一の実施形態の冷媒サイクルと同様である。
【００６８】
一方、所定量の水が端末装置２００と第一主熱交換器１３との間で循環することができる。水の目的は、冷媒から端末装置２００に熱を伝達することであり、端末装置２００は次いで個々の室内空間に熱を伝達する。図５に示されるように、第一主熱交換器１３内の冷媒は、同様に第一主熱交換器１３を循環する水から熱を吸収するように配置され得る。水は、第一主熱交換器１３から流出し、並列接続され得る端末装置２００に流入し得る。
【００６９】
第一の好ましい実施形態と同様に、例示的な端末装置２００は、図５に示される換気装置２２である。換気装置２２は、新鮮空気を指定された室内空間に供給するように構成され得る。第一主熱交換器１３からの（周囲空気よりも相対的に低温の）水は、水が相対的に高い温度の周囲空気との熱交換を行うように配置され得るので、吸気口２２１１から回収された空気の温度を低下させるように換気熱交換ユニット２２２を通って流れるように誘導され得る。周囲空気から熱を吸収した水は、上昇した温度を有することができ、次いで第一ポンプ装置２１によって揚水され、冷媒の別の熱交換サイクルを実行するために第一主熱交換器１３に還流することができる。
【００７０】
空調及びヒートポンプシステムが空調モードにある場合、高エネルギ効率構造３は停止されてもよい。
【００７１】
空調及びヒートポンプシステムがヒートポンプモードにある場合、それは指定された室内空間に熱を発生するように構成される。対応する冷媒サイクルも圧縮機１２から始まる。過熱又は蒸気冷媒は、圧縮機出口１２１を通って圧縮機１２から流出するように配置され得る。切換装置１６は、ヒートポンプモードに切換えられ得る。圧縮機１２から流出した冷媒は、第一接続ポート１６１、第の３接続ポート１６３を通過し、第二連通ポート１３２を通って第一主熱交換器１３に流入することができる。次いで冷媒は、水との熱交換を行って、第一主熱交換器１３を循環する水に熱を放出することができる。熱を放出した後、冷媒は液体状態に変換され得る。冷媒は、次いで第一連通ポート１３１を通って第一主熱交換器１３を出るように誘導され得る。第一主熱交換器１３から流出した冷媒は、次いで第二一方向弁１７２、第二フィルタ装置１８２、及び第一エネルギ節約熱交換器３１と第二フィルタ装置１８２との間に接続された減圧弁１９３を通って流れるように誘導され得る。このとき冷媒は、第一一方向弁１７１によって経路１に流入することが防止され得る。
【００７２】
次いで冷媒は、第一エネルギ節約熱交換器３１を通って流れる水に熱を放出するために、第一冷媒入口３１１を通って高エネルギ効率構造３の第一エネルギ節約熱交換器３１に流入するように誘導され得る。次いで冷媒は、第一冷媒出口３１２を通って第一エネルギ節約熱交換器３１から流出し、第二エネルギ節約熱交換器３４を通って流れる水に熱を放出するために第二冷媒入口３４１を通って高エネルギ効率構造３の第二エネルギ節約熱交換器３４に流入するように配置され得る。冷媒は次いで、第二エネルギ節約熱交換器３４から流出し、経路２の第二膨張弁１９２を通って流れるように誘導され得る。第一一方向弁１７１は、冷媒が経路１に流入することを防止し得る。その結果、冷媒は次いで、第一流路ポート１４１を通って第二主熱交換器１４に流入するように誘導され得る。冷媒は、熱交換を実行して、第二主熱交換器１４で周囲空気から熱を吸収するように配置され得る。次いで冷媒は蒸発して蒸気状態又は過熱状態になる。次いで、冷媒は、第二流路ポート１４２を通って第二主熱交換器１４から流出するように誘導され得る。次いで、冷媒は、切換装置１６の第二接続ポート１６２及び第四接続ポート１６４を通って流れ、最終的に圧縮機入口１２２を通って圧縮機１２に還流するように誘導され得る。これにより、ヒートポンプモードの１つの冷媒サイクルが完了する。
【００７３】
一方、所定量の水が端末装置２００と第一主熱交換器１３との間を循環し得る。水の目的は、冷媒から端末装置２００に熱を移送することであり、端末装置は次いで個々の室内空間に熱を給送する。図５に示されるように、第一主熱交換器１３内の冷媒は、同様に第一主熱交換器１３を循環する水から熱を吸収するように配置され得る。水は第三連通ポートを通って第一主熱交換器に流入することができる。次いで水は、第四連通ポート１３４を通って第一主熱交換器１３から流出し、並列に接続され得る端末装置２００に流入し得る。
【００７４】
例示的な端末装置２００は、図５に示される換気装置２２である。換気装置２２は、新鮮空気を指定された室内空間に供給するように構成され得る。第一主熱交換器１３からの（周囲空気よりも比較的暖温である）水は、水が比較的より低温の空気との熱交換を行うよう構成され得るため、吸気口２２１１から取得された空気の温度を上昇させるように換気熱交換ユニット２２２を通って流れるように誘導され得る。周囲空気に熱を放出した水は、低下した温度を有する場合があり、次いで第一ポンプ装置２１で揚水されて、第一主熱交換器１３に還流して第一主熱交換器１３内の冷媒と別の熱交換サイクルを実行する。
【００７５】
ヒートポンプモードでは、高エネルギ効率構造３が作動され、所定量の水が高エネルギ効率構造３様々な構成部品を通って循環し得る。水は、経路２内に直列に接続されている第一エネルギ節約熱交換器３１及び第二エネルギ節約熱交換器３４からの熱を吸収することができる。次いで、水は、周囲空気に熱を放出するために予熱熱交換器３３を通って流れるように誘導され得る。次いで周囲空気は、換気熱交換ユニット２２２による熱交換を実施する前に予熱される。予熱熱交換器３３を流れる水は、次いで第二ポンプ装置３２を通って流れ、最終的には再び熱を吸収するために第一エネルギ節約熱交換器３４及び第一エネルギ節約熱交換器３１に還流する。これにより高効率エネルギ配置３の１つの熱交換サイクルが完了する。
【００７６】
具体的には、図５及び図７に示されるように、所定量の水が予熱熱交換器３３から第二水入口３４３を通って第二エネルギ節約熱交換器３４に流入し得る。次いで、水は第二エネルギ節約熱交換器３４を通過する冷媒から熱を吸収し、第二水出口３４４を通ってそれから流出することができる。第二エネルギ節約熱交換器３４から流出した水は、第一水入口３１３を通って第一エネルギ節約熱交換器３１に流入するように誘導され得る。水は次いで、第一エネルギ節約熱交換器３１を循環する冷媒からより多くの熱を吸収し、第一水出口３１４を通ってそこから流出する。第一エネルギ節約熱交換器３１から流出した水は、対応する端末装置２００に配置された予熱熱交換器３３に還流するように誘導され得る。一例として、第一エネルギ節約熱交換器３１から流出した水は、吸気口２２１１から回収された周囲空気を予熱するように予熱熱交換器３３を通って流れるように誘導され得る。
【００７７】
エネルギ削減（エネルギの節約／省エネルギ）をなし得る原理が、第一の好ましい実施形態において上述された。もう１つのエネルギ節約熱交換器を通過することにより、第二主熱交換器１４に流入する冷媒の温度は、第一の好ましい実施形態の冷媒の温度よりも低くなることに留意されたい。エネルギ節約熱交換器の数は変更されてもよい。
【００７８】
本発明は、好ましい実施形態及び幾つかの代替形態に関して図示され、説明されているが、本明細書に含まれる特定の説明に限定されない。さらなる代替又は同等の構成部品もまた、本発明を実施するために使用され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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