(57)【要約】【課題】室内空気を冷却しながら室内の換気を行う空気調和装置において、室内空気の冷却能力の向上を図る。【解決手段】室内から室内へ排出される排出空気が流れる第２空気通路（42）には、過冷却熱交換器（44）が配置される。冷房運転時には、過冷却熱交換器（44）において、高圧冷媒と排出空気とが熱交換する。その結果、その後に各室内熱交換器（31,36）へ送られる冷媒が冷却され、各室内熱交換器（31,36）の冷房能力が向上する。【選択図】図２
2008082608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（21）と熱源側熱交換器（22）と利用側熱交換器（31,36）とが接続されて冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備え、上記利用側熱交換器（31,36）で蒸発する冷媒によって室内空気を冷却しながら室内の換気を行う空気調和装置であって、
上記冷媒回路（10）には、上記熱源側熱交換器（22）で放熱した後の高圧冷媒と、室内から室外へ排出される排出空気とを熱交換させる過冷却熱交換器（44）が設けられていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記利用側熱交換器（31,36）の表面で生じた結露水を、上記過冷却熱交換器（44）の表面又は該過冷却熱交換器（44）へ流入する排出空気に向かって供給する第１結露水供給手段（50）を備えていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項３】
請求項１において、
上記冷媒回路（10）には、上記利用側熱交換器（31,36）と並列に接続されて低圧冷媒が流れる補助利用側熱交換器（45）が設けられ、
上記補助利用側熱交換器（45）は、低圧冷媒と、室外から室内へ給気される供給空気とを熱交換させるように構成されていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項４】
請求項３において、
上記補助利用側熱交換器（45）の表面で生じた結露水を、上記過冷却熱交換器（44）の表面又は該過冷却熱交換器（44）へ流入する排出空気に向かって供給する第２結露水供給手段（60）を備えていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つの空気調和装置において、
上記冷媒回路（10）には、冷媒として二酸化炭素が充填されていることを特徴とする空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、換気が行われる室内を利用側熱交換器で冷房する空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、気密性が高い家屋や在室者の多いビル等の室内について、換気扇や排気ファンと、給気ガラリ等の給気口を併用して換気を行う換気装置が知られている。また、冷媒回路で冷凍サイクルを行いながら、室内の冷房を行う空調機も広く知られている。特許文献１には、上記換気装置と空調機とを組み合わせたものとして、室内の換気を行うと同時に室内の冷房を行う空気調和装置が開示されている。
【０００３】
この空気調和装置は、冷媒が充填される冷媒回路に、圧縮機と熱源側熱交換器と膨張弁と利用側熱交換器とが接続されている。上記圧縮機及び熱源側熱交換器は、室外に設置された室外ユニットに搭載され、上記膨張弁及び利用側熱交換器は、室内に設置された室内ユニットに搭載されている。また、この空気調和装置は、室内の換気を行うための換気ユニットとして、室内空気を排出空気として室外へ排出するための排気ファンと、室外空気を供給空気として室内へ供給するための給気ファンと、室内空気と室外空気のエンタルピを交換する全熱交換素子を備えている。
【０００４】
この空気調和装置の冷房運転時には、上記圧縮機が駆動され、冷媒回路で冷凍サイクルが行われる。具体的には、冷媒回路で圧縮機から吐出された冷媒は、熱源側熱交換器を流れる。熱源側熱交換器では、冷媒が室外空気へ放熱する。熱源側熱交換器で放熱した後の冷媒は、膨張弁で減圧された後、利用側熱交換器を流れる。利用側熱交換器では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。その結果、室内空気が冷却されて室内の冷房がなされる。利用側熱交換器で蒸発した冷媒は、圧縮機に吸入される。
【０００５】
この冷房運転時には、上記換気ユニットの排気ファン及び給気ファンも駆動される。その結果、室内空気が排出空気として室外へ排気されると同時に、室外空気が供給空気として室内へ取り込まれる。この際、全熱交換素子では、排出空気と供給空気とが熱交換し、排出空気の冷熱が供給空気に付与される。つまり、この空気調和装置では、全熱交換素子によって排出空気の冷房エネルギーを回収し、この冷房エネルギーを再び室内の冷房に利用するようにしている。
【特許文献１】特開２００６−７１２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
換気扇と給気ガラリ等を組み合わせた換気装置は、装置構造も単純で低コストであるが、換気中に空調機で冷房を行うと、冷却された空気がそのまま室外へ排出されてしまうため、冷房エネルギーの損失が大きくなっていた。
【０００７】
一方、特許文献１の空気調和装置のように、全熱交換素子を用いて冷房エネルギーを回収しようにすると、通風抵抗の増大に起因して給気ファンや排気ファンの動力も大きくなってしまう。また、換気ユニットに全熱交換素子を搭載すると、装置の構造が複雑となり、設置コストの増大を招いてしまう。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、室内の換気を行いながら室内空気を冷却する空気調和装置において、安価で簡便な構造で、且つ排出空気から効率的に冷房エネルギーを回収できる空気調和装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、圧縮機（21）と熱源側熱交換器（22）と利用側熱交換器（31,36）とが接続されて冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備え、上記利用側熱交換器（31,36）で蒸発する冷媒によって室内空気を冷却しながら室内の換気を行う空気調和装置を前提としている。そして、この空気調和装置の冷媒回路（10）には、上記熱源側熱交換器（22）で放熱した後の高圧冷媒と、室内から室外へ排出される排出空気とを熱交換させる過冷却熱交換器（44）が設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
第１の発明の空気調和装置は、室内の換気を行うと同時に室内空気の冷却を行う冷房運転が可能となっている。この冷房運転では、圧縮機（21）の吐出冷媒が熱源側熱交換器（22）で放熱した後、過冷却熱交換器（44）を流れる。ここで、過冷却熱交換器（44）には、排出空気として室外へ排出される室内空気が通過する。この室内空気（排出空気）は、冷房運転によって冷やされているので、過冷却熱交換器（44）では、その内部を流れる高圧冷媒が室内空気によって冷却される。つまり、本発明では、排出空気に含まれる冷熱が、過冷却熱交換器（44）を流れる冷媒に回収されることになる。
【００１１】
過冷却熱交換器（44）で冷却された冷媒は、その後に利用側熱交換器（31,36）に送られる。利用側熱交換器（31,36）では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。その結果、室内空気が冷やされ、室内の冷房が行われる。ここで、利用側熱交換器（31,36）を流れる冷媒は、上述した過冷却熱交換器（44）によって冷却されている。このため、利用側熱交換器（31,36）で蒸発する冷媒のエンタルピ差が拡大し、利用側熱交換器（31,36）の冷房能力が向上する。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明の空気調和装置において、上記利用側熱交換器（31,36）の表面で生じた結露水を、上記過冷却熱交換器（44）の表面又は該過冷却熱交換器（44）へ流入する排出空気に向かって供給する第１結露水供給手段（50）を備えていることを特徴とするものである。
【００１３】
第２の発明では、冷房運転時において、室内空気が利用側熱交換器（31,36）で冷却されることにより、室内空気中の水分が凝縮して結露水が発生する。第１結露水供給手段（50）は、このようにして利用側熱交換器（31,36）から発生した結露水を過冷却熱交換器（44）の表面又は、この過冷却熱交換器（44）へ流入する排出空気に向かって供給する。このため、この結露水によって過冷却熱交換器（44）を流れる高圧冷媒が冷やされる。また、過冷却熱交換器（44）では、高圧冷媒の熱が結露水の蒸発に利用されるので、この冷媒が更に冷却される。従って、その後に利用側熱交換器（31,36）で蒸発する冷媒のエンタルピ差が更に拡大する。
【００１４】
第３の発明は、第１の発明の空気調和装置において、上記冷媒回路（10）には、上記利用側熱交換器（31,36）と並列に接続されて低圧冷媒が流れる補助利用側熱交換器（45）が設けられ、上記補助利用側熱交換器（45）が、低圧冷媒と、室外から室内へ給気される供給空気とを熱交換させるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
第３の発明の冷媒回路（10）には、室内の冷房を行う利用側熱交換器（31,36）と並列に、補助利用側熱交換器（45）が設けられる。ここで、本発明の補助利用側熱交換器（45）には、室外から室内へ供給される供給空気が通過する。この供給空気は比較的高温であるため、補助利用側熱交換器（45）では、低圧冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。その結果、供給空気として室内へ供給される室外空気が冷却され、室内の冷房負荷が低減される。
【００１６】
第４の発明は、第３の発明の空気調和装置において、上記補助利用側熱交換器（45）の表面で生じた結露水を、過冷却熱交換器（44）の表面又は該過冷却熱交換器（44）へ流入する排出空気に向かって供給する第２結露水供給手段（60）を備えていることを特徴とするものである。
【００１７】
第４の発明では、冷房運転時において、室外空気が補助利用側熱交換器（45）で冷却されることにより、室外空気中の水分が凝縮して結露水が発生する。第２結露水供給手段（60）は、このようにして補助利用側熱交換器（45）から発生した結露水を過冷却熱交換器（44）の表面又は、この過冷却熱交換器（44）へ流入する排出空気に向かって供給する。このため、この結露水によって過冷却熱交換器（44）を流れる高圧冷媒が冷やされる。また、過冷却熱交換器（44）では、高圧冷媒の熱が結露水の蒸発に利用されるので、この冷媒が更に冷却される。従って、その後に利用側熱交換器（31,36）で蒸発する冷媒のエンタルピ差が更に拡大する。
【００１８】
第５の発明では、第１乃至第４のいずれか１つの発明の空気調和装置において、上記冷媒回路（10）には、冷媒として二酸化炭素が充填されていることを特徴とするものである。
【００１９】
第５の発明では、冷媒回路（10）に冷媒として二酸化炭素が充填され、冷媒回路（10）では、冷媒が臨界圧力以上まで圧縮される冷凍サイクルが行われる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、室内の換気を行うと同時に室内空気を冷却する冷房運転において、過冷却熱交換器（44）に室内からの排出空気を通過させることで、過冷却熱交換器（44）を流れる高圧冷媒を冷却するようにしている。このため、本発明によれば、室内空気の冷熱を過冷却熱交換器（44）で回収しながら、利用側熱交換器（31,36）で蒸発する冷媒のエンタルピ差を拡大することができる。従って、この空気調和装置では、排出空気の冷房エネルギーを効率的に回収しながら、室内の換気を行うことができる。また、この空気調和装置では、特許文献１のように全熱交換素子を設ける必要がないので、装置構造が簡便となり、空気調和装置の低コスト化を図ることができる。
【００２１】
特に、第２の発明によれば、利用側熱交換器（31,36）で発生した結露水を過冷却熱交換器（44）の表面や、過冷却熱交換器（44）へ流入する排出空気に供給するようにしているので、過冷却熱交換器（44）を流れる冷媒を効果的に冷却することができる。従って、この空気調和装置の冷房能力を更に向上させることができる。
【００２２】
また、第２の発明によれば、利用側熱交換器（31,36）で発生した結露水を排出空気へ付与することで、この結露水を蒸発させながら室外へ排出できる。従って、この空気調和装置のドレン水量を削減することができる。
【００２３】
第３の発明では、室外から室内へ供給される供給空気を補助利用側熱交換器（45）で冷却するようにしている。このため、本発明によれば、室内の換気に伴って室内の冷房負荷が増大してしまうのを未然に回避することができる。
【００２４】
また、このようにして室外空気（供給空気）を補助利用側熱交換器（45）で冷却するようにすると、室内の潜熱負荷も低減することができる。具体的には、夏期などにおいては、室内空気よりも室外空気の方が高温であるため、室外空気の方が室内空気よりも絶対湿度が高くなっている。従って、この室外空気を補助利用側熱交換器（45）で冷却することで、室外空気中に含まれる水分を効果的に凝縮させて結露水として回収することができる。即ち、補助利用側熱交換器（45）で空気を冷却して結露水を回収する場合、室外空気と室内空気とを混合してから冷却するよりも、室内へ供給される前の室外空気を冷却した方が、結露水の回収量が多くなる。従って、本発明によれば、補助利用側熱交換器（45）で供給空気を冷却することにより、室内の潜熱負荷を効果的に処理することができ、空気調和装置全体としての運転効率が向上する。
【００２５】
特に、第４の発明では、補助利用側熱交換器（45）で発生した結露水を過冷却熱交換器（44）の表面や、過冷却熱交換器（44）へ流入する排出空気に供給するようにしているので、過冷却熱交換器（44）を流れる冷媒を更に効果的に冷却することができる。従って、この空気調和装置の冷房能力を更に向上させることができる。
【００２６】
また、第４の発明によれば、補助利用側熱交換器（45）で回収した結露水を排出空気へ付与することで、この結露水を蒸発させながら室外へ排出できる。従って、この空気調和装置のドレン水量を削減することができる。また、このようにすると、補助利用側熱交換器（45）で回収した結露水が室内へ供給されることがない。従って、室内の潜熱負荷を確実に処理することができる。
【００２７】
第５の発明では、冷媒回路（10）に冷媒として二酸化炭素を充填し、いわゆる超臨界サイクルを行うようにしている。このため、本発明によれば、冷房運転において、室外熱交換器等で放熱した後の超臨界状態の高圧冷媒をを過冷却熱交換器（44）で更に冷却することにより、利用側熱交換器（31,36）の冷房能力を向上できる。この場合の冷房能力の向上効果は、例えばＨＦＣ冷媒を使用する通常の冷凍サイクルの場合よりも大きくなる。従って、ＨＦＣ冷媒よりも環境負荷の小さい二酸化炭素を冷媒として使用する空気調和装置において、冷房運転時のＣＯＰを効率的に改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１に係る空気調和装置（1）は、室内の暖房と冷房とを切り換えて行うものである。また、空気調和装置（1）は、室内の換気と同時に暖房や冷房を行うように構成されている。
【００３０】
図１に示すように、この空気調和装置（1）は、室外ユニット（20）と、２台の室内ユニット（30,35）と、換気ユニット（40）とを備えている。この空気調和装置（1）では、室外ユニット（20）と各室内ユニット（30,35）と換気ユニット（40）とが冷媒配管によって互いに連結されることで、冷媒回路（10）が構成されている。この冷媒回路（10）には、冷媒として二酸化炭素が充填されている。冷媒回路（10）では、冷媒が循環することで蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。また、冷媒回路（10）では、冷媒が臨界圧力以上まで圧縮される、いわゆる超臨界サイクルが行われる。
【００３１】
上記室外ユニット（20）は、室外空間に設置されている。室外ユニット（20）には、圧縮機（21）と室外熱交換器（22）と室外膨張弁（23）と四路切換弁（24）とが設けられている。圧縮機（21）は、例えばスクロール圧縮機で構成されている。室外熱交換器（22）は、例えばフィンアンドチューブ式の熱交換器で構成されている。室外熱交換器（22）は、冷媒と室外空気とを熱交換させる、熱源側熱交換器を構成している。室外膨張弁（23）は、例えば電子膨張弁で構成され、開度が調節可能となっている。
【００３２】
上記四路切換弁（24）は、第１から第４までポートを備えている。四路切換弁（24）では、第１ポートが圧縮機（21）の吐出側と繋がり、第２ポートが室外熱交換器（22）と繋がり、第３ポートが各室内ユニット（30,35）側と繋がり、第４ポートが圧縮機（21）の吸入側と繋がっている。四路切換弁（24）は、第１ポートと第２ポートを連通させると同時に第３ポートと第４ポートを連通させる状態（図１の実線に示す状態）と、第１ポートと第３ポートを連通させると同時に第２ポートと第４ポートを連通させる状態（図１の破線に示す状態）とに設定が切り換わるように構成されている。
【００３３】
室内空間（S）には、第１室内ユニット（30）と第２室内ユニット（35）とが設置されている。各室内ユニット（30,35）は、上記室外ユニット（20）に対して並列に接続されている。第１室内ユニット（30）は、第１室内熱交換器（31）と第１室内膨張弁（32）と第１ドレンパン（33）とを備えている。第２室内ユニット（35）は、第２室内熱交換器（36）と第２室内膨張弁（37）と第２ドレンパン（38）とを備えている。
【００３４】
各室内熱交換器（31,36）は、例えばフィンアンドチューブ式の熱交換器で構成されている。各室内熱交換器（31,36）は、冷媒と室内空気とを熱交換させる、利用側熱交換器を構成している。各室内膨張弁（32,37）は、例えば電子膨張弁で構成され、開度が調節可能となっている。各ドレンパン（33,38）は、対応する各室内熱交換器（31,36）の表面で発生する結露水を回収するように構成されている。
【００３５】
上記換気ユニット（40）は、第１空気通路（41）及び第２空気通路（42）を有している。第１空気通路（41）及び第２空気通路（42）は、それぞれ室外空間と室内空間とを連通させている。また、換気ユニット（40）は、プロペラファン（43）及び過冷却熱交換器（44）を有している。
【００３６】
上記プロペラファン（43）は、第２空気通路（42）に配置されている。プロペラファン（43）は、正回転することで、室内空気を排出空気として室外へ送風するように構成されている。また、プロペラファン（43）は、逆回転することで、室外空気を室内へ取り込むことも可能となっている。
【００３７】
上記過冷却熱交換器（44）は、冷媒回路（10）に接続されて第２空気通路（42）に配置されている。過冷却熱交換器（44）は、その一端側が室外膨張弁（23）と繋がり、その他端側には、主高圧配管（11）の一端が接続されている。この主高圧配管（11）の他端側は、第１と第２の高圧分岐配管（12,13）に分岐している。そして、第１高圧分岐配管（12）が上記第１室内膨張弁（32）と接続し、第２高圧分岐配管（13）が上記第２室内膨張弁（37）と接続している。上記過冷却熱交換器（44）は、その内部を流れる冷媒と、第２空気通路（42）を流れる空気とを熱交換させるように構成されている。
【００３８】
また、空気調和装置（1）には、上記各ドレンパン（33,38）で回収した結露水を系外へ排出するためのドレン水排出機構（50）が設けられている。このドレン水排出機構（50）は、主排水管（51）と、２本の分岐排水管（52,53）と、２台の排水ポンプ（52a,53a）とを備えている。
【００３９】
上記主排水管（51）の下流側は、系外に設けられる排水口等（図示省略）に接続されている。一方、主排水管（51）の上流側は、第１と第２の分岐排水管（52,53）とに分岐している。第１分岐排水管（52）の流入端は、第１ドレンパン（33）内の底部に開口している。この第１分岐排水管（52）には、第１排水ポンプ（52a）が設けられている。第２分岐排水管（53）の流入端は、第２ドレンパン（38）内の底部に開口している。この第２分岐排水管（53）には、第２排水ポンプ（53a）が設けられている。各排水ポンプ（52a,53a）は、対応する各ドレンパン（33,38）内に回収された結露水を汲み上げ、この結露水を主排水管（51）側へ圧送するように構成されている。
【００４０】
また、上記主排水管（51）と第１分岐排水管（52）と第２分岐排水管（53）とは、冷媒回路（10）の高圧側の冷媒配管と接触するように配設されている。具体的には、主排水管（51）は、上記主高圧配管（11）と隣り合わせに配設され、この主高圧配管（11）の表面と接触している。そして、主排水管（51）では、その内部を流れる結露水と、主高圧配管（11）を流れる高圧冷媒とが熱交換する。第１分岐排水管（52）は、上記第１高圧分岐配管（12）と隣り合わせに配設され、この第１高圧分岐配管（12）の表面と接触している。そして、第１分岐排水管（52）では、その内部を流れる結露水と、第１高圧分岐配管（12）を流れる高圧冷媒とが熱交換する。第２分岐排水管（53）は、上記第２高圧分岐配管（13）と隣り合わせに配設され、この第２高圧分岐配管（13）の表面と接触している。そして、第２分岐排水管（52）では、その内部を流れる結露水と、第２高圧分岐配管（13）を流れる高圧冷媒とが熱交換する。
【００４１】
また、上記主排水管（51）の途中には、供給配管（54）の一端が接続されている。供給配管（54）の他端は、上記換気ユニット（40）の第２空気通路（42）に開口している。この供給配管（54）の他端開口部には、噴霧ノズル（55）が取り付けられている。噴霧ノズル（55）は、第２空気通路（42）において、上記過冷却熱交換器（44）よりも室内空間側寄りに配置されている。そして、噴霧ノズル（55）は、その噴射方向が、過冷却熱交換器（44）側を向いている。
【００４２】
以上のような構成のドレン水排出機構（50）では、主排水管（51）を流れる結露水の一部が供給配管（54）を経由して、噴霧ノズル（55）より噴霧される。つまり、ドレン水排出機構（50）は、各室内熱交換器（31,36）から発生した結露水を過冷却熱交換器（44）の表面へ供給する、本発明の第１結露水供給手段を構成している。
【００４３】
−運転動作−
実施形態１の空気調和装置（1）の運転動作について説明する。この空気調和装置（1）は、室内の冷房を行いながら室内を換気する冷房運転と、室内の暖房を行いながら室内を換気する暖房運転とを切り換えて行う。なお、冷房運転では、四路切換弁（24）が図１の実線で示す状態に設定され、室外熱交換器（22）が放熱器となり、各室内熱交換器（31,36）が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。一方、暖房運転では、四路切換弁（24）が図１の破線で示す状態に設定され、室外熱交換器（22）が蒸発器となり、各室内熱交換器（31,36）が放熱器となる冷凍サイクルが行われる。以下には、この空気調和装置（1）の冷房運転を代表例として説明する。
【００４４】
〈冷房運転〉
例えば夏期における冷房運転では、四路切換弁（24）が図２に示す状態に設定され、各室外膨張弁（23）が全開となり、各室内膨張弁（32,37）の開度が適宜調節される。また、プロペラファン（43）が正回転することで、第２空気通路（42）では、室内空気が排出空気として室外に排出される。一方、第１空気通路（41）では、室外空気が供給空気として、負圧状態の室内空間（S）へ取り込まれる。
【００４５】
冷媒回路（10）では、運転状態となった圧縮機（21）で冷媒が臨界圧力以上となるまで圧縮される。圧縮機（21）から吐出された冷媒は、室外熱交換器（22）を流れる。室外熱交換器（22）では、高圧冷媒が室外空気へ放熱する。室外熱交換器（22）で放熱した冷媒は、過冷却熱交換器（44）を流れる。
【００４６】
ここで、過冷却熱交換器（44）には、比較的低温となった室内空気が排出空気として流れている。このため、過冷却熱交換器（44）では、高圧冷媒が排出空気へ放熱して冷却される。
【００４７】
過冷却熱交換器（44）で冷却された冷媒は、２手に分岐して各室内膨張弁（32,37）でそれぞれ減圧されてから、各室内熱交換器（31,36）を流れる。各室内熱交換器（31,36）では、冷媒がそれぞれ室内空気から吸熱して蒸発する。その結果、室内空気が冷却され、室内空間（S）の冷房が行われる。各室内熱交換器（31,36）で蒸発した冷媒は、再び合流した後に圧縮機（21）に吸入されて圧縮される。
【００４８】
一方、この冷房運転時において、各室内熱交換器（31,36）で室内空気が冷却されると、この室内空気中に含まれる水分が凝縮し、結露水として各ドレンパン（33,38）内に回収される。各ドレンパン（33,38）内に溜まった結露水は、各排水ポンプ（52a,53a）により圧送され、各分岐排水管（52,53）をそれぞれ流れる。第１分岐排水管（52）を結露水が流れる際には、この結露水が第１高圧分岐配管（12）を流れる高圧冷媒から吸熱する。同様に、第２分岐排水管（53）を結露水が流れる際には、この結露水が第２高圧分岐配管（13）を流れる高圧冷媒から吸熱する。更に、各分岐排水管（52,53）から合流した結露水が主排水管（51）を流れる際には、この結露水が主高圧配管（11）を流れる高圧冷媒から吸熱する。以上のように、各ドレンパン（33,38）から主排水管（51）へ送られる結露水は、各高圧分岐配管（12,13）及び主高圧配管（11）を流れる高圧冷媒の冷却に利用される。
【００４９】
主排水管（51）を流れる結露水は、その一部がドレン水として系外へ排出される。一方、この結露水の残りは、供給配管（54）を流れて噴霧ノズル（55）へ送られる。噴霧ノズル（55）からは、過冷却熱交換器（44）や、過冷却熱交換器（44）へ流入する排出空気に向かって結露水が供給される。その結果、過冷却熱交換器（44）を流れる高圧冷媒は、この結露水によって冷却される。また、過冷却熱交換器（44）では、結露水が高圧冷媒から吸熱して蒸発するため、この高圧冷媒が更に冷却される。
【００５０】
以上のように、実施形態１の空気調和装置（1）の冷房運転では、過冷却熱交換器（44）を流れる冷媒が、室内からの排出空気によって冷却される。更に、この冷媒は、各室内熱交換器（31,36）の表面で発生して噴霧ノズル（55）から噴霧される結露水によって冷却される。また、各高圧配管（11,12,13）を流れる高圧冷媒は、各室内熱交換器（31,36）の表面で発生して各排水管（51,52,53）を流れる結露水によって冷却される。従って、この冷房運転では、各室内熱交換器（31,36）で蒸発する冷媒のエンタルピ差が拡大し、この空気調和装置（1）の冷房能力が向上する。
【００５１】
−実施形態１の効果−
上記実施形態１では、室内空気を冷却しながら室内の換気を行う冷房運転において、過冷却熱交換器（44）に室内からの排出空気を通過させることで、過冷却熱交換器（44）を流れる高圧冷媒を冷却するようにしている。このため、上記実施形態１によれば、冷房された後に室外へ排出される排出空気の冷熱を過冷却熱交換器（44）で回収しながら、各室内熱交換器（31,36）で蒸発する冷媒のエンタルピ差を拡大することができる。従って、この空気調和装置（1）では、比較的単純な装置構造によって、排出空気の冷房エネルギーを効率的に回収しながら、室内の換気を行うことができる。
【００５２】
また、上記実施形態１では、各室内熱交換器（31,36）で発生した結露水を過冷却熱交換器（44）の表面や、過冷却熱交換器（44）へ流入する排出空気に供給するようにしている。このため、上記実施形態１によれば、過冷却熱交換器（44）を流れる冷媒を効果的に冷却することができ、この空気調和装置（1）の冷房能力を更に向上させることができる。また、このように各室内熱交換器（31,36）で発生した結露水を排出空気へ付与することで、この結露水を蒸発させながら室外へ排出できる。従って、この空気調和装置（1）のドレン水量を削減することができる。
【００５３】
更に、上記実施形態１では、過冷却熱交換器（44）を流出した後、各室内膨張弁（32,37）へ流入する前の高圧冷媒と、各室内熱交換器（31,36）で発生した結露水とを配管を介して互いに熱交換させるようにしている。このため、各室内熱交換器（31,36）へ送られる冷媒を更に冷却することができ、この空気調和装置（1）の冷房能力を更に向上させることができる。
【００５４】
また、上記実施形態１では、冷媒回路（10）に冷媒として二酸化炭素を充填し、いわゆる超臨界サイクルを行うようにしている。このため、上記実施形態１によれば、冷房運転において、室外熱交換器（22）で放熱した後の超臨界状態の高圧冷媒をを過冷却熱交換器（44）で更に冷却することにより、室内熱交換器（31,36）の冷房能力を向上できる。この場合の冷房能力の向上効果は、例えばＨＦＣ冷媒を使用する通常の冷凍サイクルの場合よりも大きくなる。従って、ＨＦＣ冷媒よりも環境負荷の小さい二酸化炭素を冷媒として使用する空気調和装置において、冷房運転時のＣＯＰを効率的に改善することができる。
【００５５】
《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２に係る空気調和装置（1）は、上記実施形態１と一部の構成が異なるものである。以下には、上記実施形態１と異なる点について説明する。
【００５６】
図３に示すように、実施形態２の冷媒回路（10）には、各室内熱交換器（31,36）と並列に補助室内熱交換器（45）が接続されている。この補助室内熱交換器（45）の冷媒流入側には、主高圧配管（11）から分岐する換気側分岐配管（14）が接続されている。この換気側分岐配管（14）には、その開度が調節自在な換気側膨張弁（14a）が設けられている。また、補助室内熱交換器（45）は、換気ユニット（40）に組み込まれており、第１空気通路（41）に配置されている。そして、補助室内熱交換器（45）は、冷房運転時において、その内部を流れる低圧冷媒と、室外から室内へ供給される供給空気とを熱交換させる、本発明の補助利用側熱交換器を構成している。
【００５７】
また、実施形態２の換気ユニット（40）には、結露水供給ユニット（60）が設けられている。この結露水供給ユニット（60）は、換気側ドレンパン（61）と、供給配管（54）と、噴霧ノズル（55）とを備えている。
【００５８】
換気側ドレンパン（61）は、第１空気通路（41）における上記補助室内熱交換器（45）の下側に配置されている。この換気側ドレンパン（61）は、補助室内熱交換器（45）の表面で発生した結露水を回収するように構成されている。上記供給配管（54）は、一端が換気側ドレンパン（61）の底部に開口し、他端が第２空気通路（42）に開口している。また、供給配管（54）の他端開口部には、上記噴霧ノズル（55）が取り付けられている。この噴霧ノズル（55）は、第２空気通路（42）において、上記過冷却熱交換器（44）よりも室内空間側寄りに配置されている。そして、噴霧ノズル（55）は、その噴射方向が、過冷却熱交換器（44）側を向いている。
【００５９】
以上のような構成の結露水供給ユニット（60）では、換気側ドレンパン（61）で回収された結露水が供給配管（54）を介して噴霧ノズル（55）より噴霧される。つまり、結露水供給ユニット（60）は、補助室内熱交換器（45）で発生した結露水を過冷却熱交換器（44）の表面へ供給する、本発明の第２結露水供給手段を構成している。
【００６０】
−運転動作−
実施形態２の空気調和装置（1）の運転動作について説明する。この空気調和装置（1）は、実施形態１と同様、室内の冷房を行いながら室内を換気する冷房運転と、室内の暖房を行いながら室内を換気する暖房運転とを切り換えて行う。以下には、この空気調和装置（1）の冷房運転を代表例として説明する。
【００６１】
〈冷房運転〉
例えば夏期における冷房運転では、四路切換弁（24）が図４に示す状態に設定され、各室外膨張弁（23）が全開となり、各室内膨張弁（32,37）及び換気側膨張弁（14a）の開度が適宜調節される。また、プロペラファン（43）が正回転することで、第２空気通路（42）では、室内空気が排出空気として室外に排出される。一方、第１空気通路（41）では、室外空気が供給空気として、負圧状態の室内空間（S）へ取り込まれる。
【００６２】
冷媒回路（10）では、運転状態となった圧縮機（21）で冷媒が臨界圧力以上となるまで圧縮される。圧縮機（21）から吐出された冷媒は、室外熱交換器（22）を流れる。室外熱交換器（22）では、高圧冷媒が室外空気へ放熱する。室外熱交換器（22）で放熱した冷媒は、過冷却熱交換器（44）を流れる。
【００６３】
ここで、過冷却熱交換器（44）には、比較的低温となった室内空気が排出空気として流れている。このため、過冷却熱交換器（44）では、高圧冷媒が排出空気へ放熱して冷却される。
【００６４】
過冷却熱交換器（44）で冷却された冷媒は、第１高圧分岐配管（12）と第２高圧分岐配管（13）と換気側分岐配管（14）とに分流する。各高圧分岐配管（12,13）を流れる冷媒は、各室内膨張弁（32,37）でそれぞれ減圧されてから、各室内熱交換器（31,36）を流れる。各室内熱交換器（31,36）では、冷媒がそれぞれ室内空気から吸熱して蒸発する。その結果、室内空気が冷却され、室内空間（S）の冷房が行われる。
【００６５】
一方、換気側分岐配管（14）を流れる冷媒は、換気側膨張弁（14a）で減圧されてから、補助室内熱交換器（45）を流れる。補助室内熱交換器（45）では、その内部を流れる低圧冷媒が供給空気から吸熱して蒸発する一方、この供給空気が冷却される。従って、室内空間（S）へは補助室内熱交換器（45）で冷却された供給空気が常に取り込まれることになる。以上のようにして、補助室内熱交換器（45）で蒸発した冷媒は、上記各室内熱交換器（31）で蒸発した冷媒と合流し、圧縮機（21）に吸入されて再び圧縮される。
【００６６】
また、上述のようにして補助室内熱交換器（45）で室外空気（供給空気）が冷却されると、室外空気中に含まれる水分が凝縮して結露水となり、この結露水が換気側ドレンパン（61）内に回収される。その結果、室内へ取り込まれる供給空気の除湿がなされる。つまり、実施形態２の空気調和装置（1）の冷房運転では、供給空気中の水分を補助室内熱交換器（45）で回収することにより、供給空気の潜熱も処理される。
【００６７】
換気側ドレンパン（61）内に回収された結露水は、供給配管（54）を介して噴霧ノズル（55）へ送られる。噴霧ノズル（55）からは、過冷却熱交換器（44）や、過冷却熱交換器（44）へ流入する排出空気に向かって結露水が供給される。その結果、過冷却熱交換器（44）を流れる冷媒は、この結露水によって冷却される。また、過冷却熱交換器（44）の表面では、結露水が高圧冷媒から吸熱して蒸発する。その結果、過冷却熱交換器（44）を流れる冷媒が更に冷却される。
【００６８】
一方、各室内熱交換器（31,36）で発生した結露水は、上記実施形態１と同様、各分岐排水管（52,53）及び主排水管（51）を流れる際に、高圧冷媒の冷却に利用される。そして、実施形態２の冷房運転では、主排水管（51）を流れる結露水の全量がドレン水として系外へ排出される。
【００６９】
以上のように、実施形態２の空気調和装置（1）の冷房運転では、過冷却熱交換器（44）を流れる冷媒が、室内からの排出空気によって冷却される。更に、この冷媒は、補助室内熱交換器（45）の表面で発生して噴霧ノズル（55）から噴霧される結露水によって冷却される。また、各高圧配管（11,12,13）を流れる高圧冷媒は、上記実施形態と同様、各室内熱交換器（31,36）の表面で発生して各排水管（51,52,53）を流れる結露水によって冷却される。その結果、各室内熱交換器（31,36）で蒸発する冷媒のエンタルピ差が拡大し、この空気調和装置（1）の冷房能力が向上する。
【００７０】
−実施形態２の効果−
上記実施形態２では、室内空気を冷却しながら室内の換気を行う冷房運転において、上記実施形態１と同様、過冷却熱交換器（44）に室内からの排出空気を通過させることで、過冷却熱交換器（44）を流れる高圧冷媒を冷却するようにしている。このため、この実施形態２においても、比較的単純な装置構造で、排出空気の冷房エネルギーを効率的に回収しながら、室内の換気を行うことができる。
【００７１】
また、上記実施形態２では、室外から室内へ取り込まれる供給空気を補助室内熱交換器（45）で冷却するようにしている。このため、上記実施形態２によれば、室内の換気に伴って室内の冷房負荷が増大してしまうのを未然に回避することができる。更に、高温多湿の室外空気を補助熱交換器（45）で冷却及び除湿してから室内に取り込むので、換気により在室者に与える不快感を防止することができる。
【００７２】
また、このようにして供給空気を補助室内熱交換器（45）で冷却するようにすると、各室内熱交換器（31,36）で処理する潜熱負荷を低減でき、空気調和装置（1）全体としての運転効率が向上する。具体的には、夏期などにおいては、室内空気よりも室外空気の方が高温であるため、室外空気の方が室内空気よりも多くの水分を含むことになる。従って、この室外空気（供給空気）を補助利用側熱交換器（45）で冷却することで、室外空気中に含まれる水分を効果的に凝縮させて結露水として回収することができる。即ち、補助室内熱交換器（45）で空気を冷却して結露水を回収する場合、室外空気と室内空気とを混合させてから冷却するよりも、室内へ供給される前の室外空気を冷却した方が、結露水の回収量が多くなる。従って、上記実施形態２によれば、補助室内熱交換器（45）で供給空気を冷却することにより、換気に伴い発生する潜熱負荷を効果的に処理することができる。
【００７３】
更に、上記実施形態２では、補助室内熱交換器（45）で発生した結露水を過冷却熱交換器（44）の表面や、過冷却熱交換器（44）へ流入する排出空気に供給するようにしているので、過冷却熱交換器（44）を流れる冷媒を更に効果的に冷却することができる。従って、この空気調和装置の冷房能力を更に向上させることができる。また、補助室内熱交換器（45）で回収した結露水を排出空気へ付与することで、この結露水を蒸発させながら室外へ排出できる。従って、この空気調和装置のドレン水量を削減することができる。また、このようにすると、補助室内熱交換器（45）で回収した結露水が室内へ供給されることがない。従って、室内の潜熱負荷を確実に処理することができる。
【００７４】
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００７５】
上記各実施形態では、回収した結露水を噴霧ノズル（55）より過冷却熱交換器（44）の表面や排出空気へ噴霧するようにしている。しかしながら、結露水の供給方法はこれに限らず、例えばこの結露水を過冷却熱交換器（44）の表面や排出空気へ滴下させたり、他の供給方法を用いるようにしても良い。
【００７６】
上記各実施形態では、高圧冷媒が流れる各高圧配管（11,12,13）と、回収後の結露水が流れる各排水管（51,52,53）とを隣り合わせに配置させることで、高圧冷媒と結露水とを熱交換させるようにしている。しかしながら、例えば高圧冷媒が内部を流れ、結露水がその外側を流れるような二重管を設けるようにして、高圧冷媒と結露水とを熱交換させるようにしても良い。
【００７７】
上記各実施形態の空気調和装置（1）は、暖房運転と冷房運転とを切り換えて行うものであるが、冷房専用の空気調和装置であっても良い。
【００７８】
上記各実施形態では、冷媒回路（10）に２台の室内ユニット（30,35）を接続しているが、１台又は３台以上の室内ユニットを接続するようにしても良い。
【００７９】
上記各実施形態では、冷媒回路（10）の冷媒として二酸化炭素を用いているが、これに限らず、ＨＦＣ系冷媒等の他の冷媒を用いるようにしても良い。
【００８０】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
以上説明したように、本発明は、利用側熱交換器で室内を冷房しながら室内の換気を行う空気調和装置について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】図１は、実施形態１の空気調和装置の概略構成図である。
【図２】図２は、実施形態１の空気調和装置の冷房運転を説明するための概略構成図である。
【図３】図３は、実施形態２の空気調和装置の概略構成図である。
【図４】図４は、実施形態２の空気調和装置の冷房運転を説明するための概略構成図である。
【符号の説明】
【００８３】
1    空気調和装置
10   冷媒回路
21   圧縮機
22   室外熱交換器（熱源側熱交換器）
31   第１室内熱交換器（利用側熱交換器）
36   第２室内熱交換器（利用側熱交換器）
44   過冷却熱交換器
45   補助室内熱交換器（補助利用側熱交換器）
50   ドレン水排出機構（第１結露水供給手段）
60   結露水供給ユニット（第２結露水供給手段）
【図１】
2008082608.tif 000003
【図２】
2008082608.tif 000004
【図３】
2008082608.tif 000005
【図４】
2008082608.tif 000006