特許 6491119 一体型空調装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6491119

(24)【登録日】2019年3月8日

(45)【発行日】2019年3月27日

(54)【発明の名称】一体型空調装置

(51)【国際特許分類】

   F24F 1/0284 20190101AFI20190318BHJP

【ＦＩ】

   F24F1/02 306

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-20487(P2016-20487)

(22)【出願日】2016年2月5日

(65)【公開番号】特開2017-138069(P2017-138069A)

(43)【公開日】2017年8月10日

【審査請求日】2017年12月13日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 発行日：平成２７年１０月８日、刊行物：信濃毎日新聞 ウェブサイトの掲載日：平成２７年１０月８日、ウェブサイトのアドレス：ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｇａｃｊｐ．ｃｏｍ／ｎｅｗ／１５１００８．ｈｔｍｌ 販売日：平成２７年１０月２２日、配売した場所：コスモシステム株式会社 発行日：平成２７年１０月１日、刊行物：ＤＥＮＳＯハイブリッドパワーコンディショナークーラーカタログ

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(73)【特許権者】

【識別番号】591150797

【氏名又は名称】株式会社デンソーエアクール

(74)【代理人】

【識別番号】100140486

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100170058

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 拓真

(74)【代理人】

【識別番号】100139066

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】木村 成秀

(72)【発明者】

【氏名】山口 祥一

(72)【発明者】

【氏名】大木 淳一

【審査官】 河野 俊二

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５３−１４１８４６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０４８２７７３３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１５８１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００２／０７７５３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−１４８８３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｆ １／０２８４

Ｆ２４Ｆ １／０２９

Ｆ２４Ｆ １／０３１

Ｆ２４Ｆ １／０３２３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

室内を冷却するための一体型空調装置（１）であって、
沸騰冷却式の第１冷凍サイクル（１００）と、
蒸気圧縮式の第２冷凍サイクル（２００）と、
前記第１冷凍サイクル及び前記第２冷凍サイクルの熱交換を促進するための送風装置（７）と、
前記第１冷凍サイクル及び前記第２冷凍サイクルを内蔵するハウジング（９）と、
を具備し、
前記第１冷凍サイクルは、
高温の空気から熱を受けて内部の冷媒を沸騰蒸発させる蒸発用熱交換器（１０１）と、
低温の空気に放熱しながら内部の前記冷媒を凝縮液化させる凝縮用熱交換器（１０２）と、
前記蒸発用熱交換器と前記凝縮用熱交換器とを接続して前記冷媒を循環させる冷媒回路を構成する第１冷媒配管（１０３，１０４）と、を備え、
前記第２冷凍サイクルは、
サイクル内の冷媒ガスを圧縮して循環させる圧縮機（２０１）と、
前記圧縮機（２０１）から吐出される冷媒ガスを凝縮させる凝縮器（２０２）と、
前記凝縮器により凝縮液化された冷媒を減圧膨張させる減圧装置（２０４）と、
前記減圧装置により減圧された前記冷媒を蒸発させる蒸発器（２０３）と、
前記圧縮機、前記凝縮器、前記減圧装置、前記蒸発器を接続して前記冷媒または前記冷媒ガスを循環させる冷媒回路を構成する第２冷媒配管（２０５）と、を備え、
前記ハウジングは、
室内側空気を吸入して室内へ吐出する室内側空気流路（３）と、室外側空気を吸入して室外へ吐出する第１室外側空気流路（６−１）と、室外側空気を吸入して室外へ吐出する第２室外側空気流路（６−２）とに内部が区分され、
前記第１冷凍サイクルの前記凝縮用熱交換器は、前記第１室外側空気流路の内部のみに配置され、
前記第１室外側空気流路は、室外から吸入された室外側空気が前記第１冷凍サイクルの前記凝縮用熱交換器を通過した後に室外へ吐出される前記室外側空気の第１流れ（１２Ａ）を形成し、
前記第２冷凍サイクルの前記凝縮器は、前記第２室外側空気流路の内部のみに配置され、
前記第２室外側空気流路は、室外から吸入された室外側空気が前記第２冷凍サイクルの前記凝縮器を通過した後に室外へ吐出される前記室外側空気の第２流れ（１２Ｂ）を形成し、
前記室内側空気流路の内部において、前記第１冷凍サイクルの前記蒸発用熱交換器が室内側空気の流れ（１１）の上流側、前記第２冷凍サイクルの前記蒸発器が前記室内側空気の流れの下流側に直列に配置され、
前記送風装置は、前記室内側空気流路に設けられ、前記送風装置の駆動によって前記室内側空気の流れが生成される、
一体型空調装置。

【請求項2】

前記ハウジングは、
当該一体型空調装置が設置された状態で前記室内側空気流路が上方側から下方側へ室内側空気の流れを形成するよう構成され、
前記室内側空気流路の内部において、前記蒸発用熱交換器を上方側位置、前記蒸発器を下方側位置に配置する、
請求項１に記載の一体型空調装置。

【請求項3】

前記第１冷凍サイクルの前記蒸発用熱交換器と前記第２冷凍サイクルの前記蒸発器を通過する室内側空気の通風方向と、冷却時に前記蒸発用熱交換器及び前記蒸発器の表面に発生する結露水の排水方向とが同一となるように、前記蒸発用熱交換器及び前記蒸発器が配置される、
請求項１または２に記載の一体型空調装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、室内を冷却するための一体型空調装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電子機器などの発熱体を収容する建物（例えば密閉筐体）の内部の冷却用として、沸騰冷却装置とエアコンを取り付けることにより、エアコンの負荷を低減して冷却のランニングコストを低減する手段が提言されている。例えば特許文献１には、屋舎内の機器からの高温排熱を沸騰冷却装置にて冷却することで、屋舎内部の熱を外部に放熱し、エアコンの空調負荷を低減させることができることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第３９９０４９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、沸騰冷却は原理上では密閉筐体内を外気温度以下に冷却することはできず、現実的な設計においては、筐体内温度は循環する冷媒温度（≒(［外気温度］＋［筐体内温度］)／２）程度かそれ以上までが限界であった。そのため、外気温度が３０℃を超えるような高温環境下においては、密閉筐体内部を内部機器の動作保証温度まで十分に冷却することができないため、別途エアコン等の蒸気圧縮式の空調装置を設ける必要があり、そのための場所の確保が必要であった。また、沸騰冷却装置と蒸気圧縮式の空調装置とは、それぞれ密閉筐体内の空気を個別に冷却するため、密閉筐体内の発熱機器の配置等に影響を受け、冷却効率が悪いという問題があった。

【0005】

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、外気温度の状態によらず高効率に室内を冷却することを可能とする一体型空調装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明に係る一体型空調装置は、室内を冷却するための一体型空調装置（１）であって、沸騰冷却式の第１冷凍サイクル（１００）と、蒸気圧縮式の第２冷凍サイクル（２００）と、前記第１冷凍サイクル及び前記第２冷凍サイクルの熱交換を促進するための送風装置（７）と、前記第１冷凍サイクル及び前記第２冷凍サイクルを少なくとも１回路以上内蔵するハウジング（９）と、を具備する。前記第１冷凍サイクルは、高温の空気から熱を受けて内部の冷媒を沸騰蒸発させる蒸発用熱交換器（１０１）と、低温の空気に放熱しながら内部の前記冷媒を凝縮液化させる凝縮用熱交換器（１０２）と、前記蒸発用熱交換器と前記凝縮用熱交換器とを接続して前記冷媒を循環させる冷媒回路を構成する第１冷媒配管（１０３，１０４）と、を備える。前記第２冷凍サイクルは、サイクル内の冷媒ガスを圧縮して循環させる圧縮機（２０１）と、前記圧縮機（２０１）から吐出される冷媒ガスを凝縮させる凝縮器（２０２）と、前記凝縮器により凝縮液化された冷媒を減圧膨張させる減圧装置（２０４）と、前記減圧装置により減圧された前記冷媒を蒸発させる蒸発器（２０３）と、前記圧縮機、前記凝縮器、前記減圧装置、前記蒸発器を接続して前記冷媒または前記冷媒ガスを循環させる冷媒回路を構成する第２冷媒配管（２０５）と、を備える。前記ハウジングは、室内側空気を吸入して室内へ吐出する室内側空気流路（３）と、室外側空気を吸入して室外へ吐出する第１室外側空気流路（６−１）と、室外側空気を吸入して室外へ吐出する第２室外側空気流路（６−２）とに内部が区分される。前記第１冷凍サイクルの前記凝縮用熱交換器は、前記第１室外側空気流路の内部のみに配置される。前記第１室外側空気流路は、室外から吸入された室外側空気が前記第１冷凍サイクルの前記凝縮用熱交換器を通過した後に室外へ吐出される前記室外側空気の第１流れ（１２Ａ）を形成する。前記第２冷凍サイクルの前記凝縮器は、前記第２室外側空気流路の内部のみに配置される。前記第２室外側空気流路は、室外から吸入された室外側空気が前記第２冷凍サイクルの前記凝縮器を通過した後に室外へ吐出される前記室外側空気の第２流れ（１２Ｂ）を形成する。前記室内側空気流路の内部において、前記第１冷凍サイクルの前記蒸発用熱交換器が室内側空気の流れ方向（１１）の上流側、前記第２冷凍サイクルの前記蒸発器が前記流れ方向の下流側に直列に配置され、前記送風装置は、前記室内側空気流路に設けられ、前記送風装置の駆動によって前記室内側空気の流れ方向が生成される。

【0007】

この構成により、先に消費電力が相対的に少ない沸騰冷却式の第１冷凍サイクルを用いて室内側空気の冷却を行い、次に蒸気圧縮式の第２冷凍サイクルを用いて、外気温との温度差に起因して発生し得る第１冷凍サイクルによる冷却の不足分を補填することによって、外気温度の状態によらず高効率に室内を冷却することが可能となる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、外気温度の状態によらず高効率に室内を冷却することを可能とする一体型空調装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る一体型空調装置の基本的構造の概念図である。

【図2】図２は、本実施形態に係る一体型空調装置の使用態様の一例を示す図である。

【図3】図３は、本実施形態の一体型空調装置による密閉筐体の冷却のための消費動力を、通常のエアコンを用いた冷却（比較例）と比較した結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

【0011】

［実施形態］
図１を参照して、本発明の一実施形態に係る一体型空調装置１の基本的構造について説明する。本実施形態に係る一体型空調装置１は、設置される建物の室内を冷却するための装置である。一体型空調装置１は、図１に示すように、沸騰冷却式である第１冷凍サイクル１００と、蒸気圧縮式である第２冷凍サイクル２００と、これらの第１冷凍サイクル１００及び第２冷凍サイクル２００をそれぞれ少なくとも１回路以上ずつ内蔵するハウジング９とを具備する。図１に示す例では、ハウジング９の内部には、第１冷凍サイクル１００及び第２冷凍サイクル２００がそれぞれ１回路ずつ内蔵されている。

【0012】

ハウジング９は、仕切板２によって、その内部が室内側空気流路３と室外側空気流路６とに区分されている。室内側空気流路３は、室内側空気吸込みダクト４から室内側空気を吸入して、室内側空気吹出しダクト５から室内へ吐出する流路である。室内側空気流路３には室内側送風装置７が設置される。この室内側送風装置７の駆動によって、室内側空気流路３には室内側空気吸込みダクト４から室内側空気吹出しダクト５への方向に沿って室外側空気の流れ１１が生成される。本実施形態では、室内側空気吸込みダクト４が上方側、室内側空気吹出しダクト５が下方側に配置され、室内側空気流路３の内部における室外側空気の流れ１１の方向は、上方側から下方側への方向となるよう構成されている。

【0013】

室外側空気流路６は、室外側空気を吸入して室外へ吐出する流路である。本実施形態では、室外側空気流路６はさらに、第１冷凍サイクル１００の放熱用である室外側空気流路６−１と、第２冷凍サイクル２００の放熱用である室外側空気流路６−２とに区分されている。室外側空気流路６−１は、室外側空気の流れ１１の方向に沿った上流側に配置され、室外側空気流路６−２は下流側に配置されている。つまり、室外側空気流路６−１が上方側、室外側空気流路６−２が下方側に配置されている。室外側空気流路６−１及び室外側空気流路６−２のそれぞれの吹出口には、室外側送風装置８−１（第１室外側送風装置）及び室外側送風装置８−２（第２室外側送風装置）が設置される。室外側送風装置８−１の駆動によって、室外側空気流路６−１には吸込口から吹出口への方向に沿って室外側空気の流れ１２Ａ（第１流れ）が生成され、室外側送風装置８−２の駆動によって、室外側空気流路６−２には吸込口から吹出口への方向に沿って室外側空気の流れ１２Ｂ（第２流れ）が生成される。

【0014】

第１冷凍サイクル１００は、高温の空気から熱を受けて内部の冷媒を沸騰蒸発させる蒸発器１０１（蒸発用熱交換器）と、低温の空気に放熱しながら内部の冷媒を凝縮液化させる凝縮器１０２（凝縮用熱交換器）と、を備える。第１冷凍サイクル１００は、蒸発器１０１で気化した冷媒を凝縮器１０２へと導くガス冷媒接続配管１０３と、凝縮器１０２で液化した冷媒を蒸発器１０１へと戻す液冷媒接続配管１０４とで、それぞれ蒸発器１０１と凝縮器１０２とを接続し、冷媒を循環させる沸騰冷却式冷凍サイクルを構成する。ガス冷媒接続配管１０３及び液冷媒接続配管１０４は、蒸発器１０１と凝縮器１０２とを接続して冷媒を循環させる冷媒回路を構成する「第１冷媒配管」とも表現することができる。

【0015】

この第１冷凍サイクル１００は、一体型空調装置１内において、仕切板２によって分離された室内側空気流路３内に蒸発器１０１が、室外側空気流路６−１内に凝縮器１０２が配置される。ガス冷媒接続配管１０３と液冷媒接続配管１０４とは、仕切板２を貫通して蒸発器１０１と凝縮器１０２とを接続する。

【0016】

また、第１冷凍サイクル１００の蒸発器１０１は、室内側空気流路３内において、第２冷凍サイクル２００よりも上流側に設置される。本実施形態においては、蒸発器１０１は、室内側空気流路３の上流側となる、上方に配置される。

【0017】

第２冷凍サイクル２００は、少なくとも圧縮機２０１と凝縮器２０２と蒸発器２０３と減圧装置２０４とを備える蒸気圧縮式冷凍サイクルである。圧縮機２０１は、サイクル内の冷媒ガスを圧縮して循環させる。凝縮器２０２は、圧縮機２０１から吐出される冷媒ガスを凝縮させる。減圧装置２０４は、凝縮器２０２により凝縮液化された冷媒を減圧膨張させる。蒸発器２０３は、減圧装置２０４により減圧された冷媒を蒸発させる。圧縮機２０１、凝縮器２０２、減圧装置２０４、蒸発器２０３は、冷媒配管２０５（第２冷媒配管）により接続され、冷媒または冷媒ガスを循環させる冷媒回路を構成する。

【0018】

この第２冷凍サイクル２００は、一体型空調装置１内において、仕切板２によって分離された室内側空気流路３内に蒸発器２０３が、室外側空気流路６−２内に凝縮器２０２が配置される。

【0019】

また、第２冷凍サイクル２００の蒸発器２０３は、室内側空気流路３内において、第１冷凍サイクル１００よりも下流側に配置される。本実施形態においては、蒸発器２０３は、室内側空気流路３の下流側となる、下方に配置される。

【0020】

なお、本実施形態では、減圧装置２０４が室内側空気流路３内に、圧縮機２０１が室外側空気流路６−２内に配置された構成となっているが、これらは本実施形態を構成する要因ではなく、必ずしも図１に示される配置位置である必要はない。

【0021】

本実施形態においては、第１冷凍サイクル１００の凝縮器１０２と、第２冷凍サイクル２００の凝縮器２０２は、それぞれ室外側空気流路６−１，６−２内にて並列に配置され、それぞれ個別に室外側空気によって放熱を行うように配置される。

【0022】

この構成は次のように言い換えることもできる。すなわち、室外側空気流路６−１が、室外から吸入された室外側空気が第１冷凍サイクル１００の凝縮器１０２を通過した後に室外へ吐出される室外側空気の流れ１２Ａを形成し、室外側空気流路６−２が、室外から吸入された室外側空気が第２冷凍サイクル２００の凝縮器２０２を通過した後に室外へ吐出される室外側空気の流れ１２Ｂを形成する。これらの室外側空気の流れ１２Ａ，１２Ｂは、同一方向（図１では水平方向右側）に空気を吐出するよう構成される。室外側空気流路６−１，６−２は、鉛直方向に積層されるので、これらの内部に配置される第１冷凍サイクル１００の凝縮器１０２と、第２冷凍サイクル２００の凝縮器２０２は、鉛直方向に沿って並んで配置されることになる。

【0023】

また、一体型空調装置１の冷却能力、または運転効率をより高める目的で、第１冷凍サイクル１００を複数搭載したり、第２冷凍サイクル２００を複数搭載したりすることも可能である。図２では、第１冷凍サイクル１００を２回路（回路１００ａ及び回路１００ｂ）、第２冷凍サイクル２００を１回路搭載した例を示している。回路１００ａを構成する蒸発器１０１ａ、凝縮器１０２ａ、ガス冷媒接続配管１０３ａ、及び液冷媒接続配管１０４ａと、回路１００ｂを構成する蒸発器１０１ｂ、凝縮器１０２ｂ、ガス冷媒接続配管１０３ｂ、液冷媒接続配管１０４ｂは、図１の蒸発器１０１、凝縮器１０２、ガス冷媒接続配管１０３、及び液冷媒接続配管１０４と同様の構成であるので説明を省略する。なお、以下では便宜上、図２の第１冷凍サイクル１００を１回路（図１の構成）として説明する。

【0024】

図２を参照して、本実施形態に係る一体型空調装置１の使用態様と、動作について説明する。図２に示すように、一体型空調装置１は、ダクト接続型の空調装置であり、冷却対象である密閉筐体３０１の外部に設置され、室内側空気吸込みダクト４及び室内側空気吹出しダクト５を介して室内側空気流路３と密閉筐体３０１の内部とが接続される。密閉筐体３０１は、電子機器や装置などの発熱体３０２を収容する密閉化された建物であって、例えば携帯電話の基地局などである。本実施形態では、一体型空調装置１は、上述のように室内側空気吸込みダクト４が上方側、室内側空気吹出しダクト５が下方側に配置され、室内側空気流路３の内部における室外側空気の流れ１１は、上方側から下方側への方向となるよう、密閉筐体３０１に設置されている。

【0025】

密閉筐体３０１内部では、発熱体３０２からの排熱が密閉筐体３０１内部の上部に蓄積しやすい。本実施形態の一体型空調装置１は密閉筐体３０１内部の上部より、室内側空気吸込ダクト４を通して室内側空気を室内側空気流路３に導入する。

【0026】

室内側空気流路３に導入された室内側空気１１は、まず最初に第１冷凍サイクル１００の蒸発器１０１を通過する。その際、室内側空気１１の温度により、蒸発器１０１の内部の冷媒が沸騰気化され、その蒸発潜熱により室内側空気１１が冷却される。

【0027】

蒸発器１０１内部で気化した冷媒は、ガス冷媒接続配管１０３を通して室外側空気流路６−１内に配置された凝縮器１０２に達する。そこで、凝縮器１０２を通過する室外側空気１２Ａの温度により、凝縮器１０２の内部の冷媒が凝縮液化され、その凝縮潜熱により室外側空気１２に放熱する。凝縮器１０２内部で液化した冷媒は、液冷媒接続配管１０４を通して室内側空気流路３の蒸発器１０１に再び導入される。また、凝縮器１０２を通過し加熱された室外側空気１２Ａは、吹出口から室外側空気流路６−１の外部へ排出される。

【0028】

第１冷凍サイクル１００の蒸発器１０１を通過し、冷却された室内側空気１１は、次に第２冷凍サイクル２００の蒸発器２０３を通過する。その際、第１冷凍サイクル１００において室内側空気１１が十分に冷却されていない場合には、第２冷凍サイクル２００を運転することで室内側空気１１が必要な温度まで冷却される。第２冷凍サイクル２００の蒸発器２０３を通過して冷却された室内側空気は、室内側空気吹出ダクト５を通して密閉筐体３０１内部の下部側に戻され、発熱体冷却風３０３として利用される。

【0029】

次に、本実施形態に係る一体型空調装置１の効果について説明する。

【0030】

本実施形態によれば、室内側空気流路３の上流側に沸騰冷却式の第１冷凍サイクル１００の蒸発器１０１が配置され、下流側に蒸気圧縮式の第２冷凍サイクル２００の蒸発器２０３が配置される。また、室内側空気流路３には、室内側送風装置７が設けられ、室内側送風装置７の駆動により、室内側空気の流れ１１が生成され、これにより、第１冷凍サイクル１００及び第２冷凍サイクル２００の熱交換を促進する。

【0031】

この構造により、発熱体３０２から排熱された高温の室内側空気１１は、一体型空調装置１内にて最初に圧縮機等の動力を使用しない第１冷凍サイクル１００によって冷却されるため、室外側空気１２の温度が低い運転環境下（例えば冬季）においては、第２冷凍サイクル２００を運転することなく密閉筐体３０１内部を冷却することが可能である。また、室外側空気１２の温度が高い運転環境下（例えば夏季）において、第１冷凍サイクル１００によって十分な冷却性能が得られない場合には、直ちに第２冷凍サイクル２００を運転することで密閉筐体３０１内部を安定して冷却することが可能である。その場合であっても、室内側空気１１は第１冷凍サイクル１００によってある程度の冷却がされた状態で第２冷凍サイクル２００に到達するため、従来のエアコンのみで冷却をおこなう場合に対しては第２冷凍サイクル２００が受け持つべき冷却能力は小さくなり、それにより従来のエアコンによる冷却に比べて省動力にて冷却を行うことが可能となる。

【0032】

ここで、図３を参照して、本実施形態の一体型空調装置１による密閉筐体３０１の冷却のための消費動力を、通常のエアコンを用いた冷却（比較例）と比較した結果について説明する。ここでは、各種条件として、密閉筐体３０１の内部の発熱量を３０ｋＷ、発熱体３０２からの排熱３０４の温度を略４５℃〜６０℃、室外側空気１２の温度を日本国内の東京都の各月の平均気温と設定したときの、本実施形態及び比較例の空調装置の消費電力量を試算した。図３の横軸は１年のうちの各月を示し、図３の縦軸は消費電力量［ｋＷｈ］を示す。また、図３では、網掛け模様の棒グラフが、本実施形態に係る一体型空調装置１の各月の消費電力量を示し、ドット柄の棒グラフが、比較例、すなわち従来のエアコンを密閉筐体３０１の内部に設置して室内の冷却を行った場合の各月の消費電力量を示す。図３に示すように、本実施形態に係る一体型空調装置１は、従来のエアコンによる冷却に比べて、１年を通じて常時７０〜８０％程度の省動力効果が得られることが示された。

【0033】

このように、本実施形態に係る一体型空調装置１は、先に消費電力が相対的に少ない沸騰冷却式の第１冷凍サイクル１００を用いて室内側空気の冷却を行い、次に蒸気圧縮式の第２冷凍サイクル２００を用いて、外気温との温度差に起因して発生し得る第１冷凍サイクル１００による冷却の不足分を補填することによって、外気温度の状態によらず高効率に室内を冷却することが可能となる。

【0034】

また、本実施形態の一体型空調装置１では、室内側空気流路３内にて第１冷凍サイクル１００の蒸発器１０１と第２冷凍サイクル２００の蒸発器２０３とを直列に配置しているため、室内側送風装置７を共用することが可能となっている。そのため、従来技術のように沸騰冷却装置とエアコンとを別々に設置した冷却方式（特許文献１参照）に対して、運転時の動力をより低減することが可能である。さらに、装置を安価に製造することが可能である。

【0035】

さらに、本実施形態の一体型空調装置１は、第１冷凍サイクル１００及び第２冷凍サイクル２００の各要素を含む、冷却機能を実現するための全ての機器を単一のハウジング９に内蔵する。この構成により、この一体型空調装置１を設置する際には、設置場所での冷媒配管の接続工事や冷媒充填工事が不要であり、空調装置自体の設置および運転準備が非常に容易になる。そのため、従来のエアコン設置工事の際に必要であった配管接続工事や冷媒充填工事において発生しうる接続不良や冷媒洩れ、冷媒充填量間違い等が発生しない。

【0036】

また、本実施形態の一体型空調装置１によれば、ハウジング９は、一体型空調装置１が設置された状態で室内側空気流路３が上方側から下方側へ室内側空気の流れ１１を形成するよう構成され、室内側空気流路３の内部において、蒸発器１０１を上方側位置、蒸発器２０３を下方側位置に配置する。つまり、室内側空気流路３内の空気の流し方を空調装置の上部から下部に向けて流すような空気流路の構造としたため、密閉筐体３０１内部の発熱体からの排熱３０４が滞留しやすい密閉筐体３０１の上部より室内側空気を導入でき、効率良く密閉筐体３０１内部を冷却することが可能である。

【0037】

また、本実施形態の一体型空調装置１では、第１冷凍サイクル１００の蒸発器１０１と第２冷凍サイクル２００の蒸発器２０３とが上下方向に直列に配置されているため、第１冷凍サイクル１００の蒸発器１０１にて発生した結露水は、第２冷凍サイクル２００の蒸発器２０３の近傍を通って、第２冷凍サイクル２００の蒸発器２０３の下部に配置されたドレンパン２０に集められ、排水経路２１を通して速やかに排水される。そのため、蒸発器ごとに個別のドレンパンおよび排水経路を設ける必要がなく、一体型空調装置１の構造を簡素なものとすることが可能である。

【0038】

また、本実施形態の一体型空調装置１によれば、図１及び図２に示すように、室内側空気流路３内にて蒸発器１０１，２０３を通過する室内側空気の通風方向（室内側空気の流れ１１の方向）と、冷却時に蒸発器１０１，２０３表面に発生する結露水の排水方向とが略同一方向となるように、第１冷凍サイクル１００の蒸発器１０１と第２冷凍サイクル２００の蒸発器２０３が配置される。この構成により、蒸発器１０１、２０３に結露水が発生しても速やかに排水されることとなり、結露水が蒸発器１０１、２０３表面に滞留することによる通風抵抗増加による室内側空気１１の風量低下を防止することが可能である。

【0039】

また、本実施形態の一体型空調装置１によれば、第１冷凍サイクル１００の凝縮器１０２、及び、第２冷凍サイクル２００の凝縮器２０２は、室外側空気流路６−１，６−２の内部に配置され、室外側空気流路６−１，６−２は、室外から吸入された室外側空気が凝縮器１０２を通過した後に室外へ吐出される室外側空気の流れ１２Ａと、室外から吸入された室外側空気が凝縮器２０２を通過した後に室外へ吐出される室外側空気の流れ１２Ｂとを形成する。この構成により、第１冷凍サイクル１００の凝縮器１０２と、第２冷凍サイクル２００の凝縮器２０２が、それぞれ別系統から導入される室外側空気に放熱を行うことができるので、他方の凝縮器の放熱量の影響を受けることなく高効率な放熱が可能となる。

【0040】

［変形例］
次に、上記実施形態に係る一体型空調装置１の変形例について説明する。

【0041】

上記実施形態では、第１冷凍サイクル１００の蒸発器１０１と第２冷凍サイクル２００の蒸発器２０３とを、室内側空気流路３内にて直列に通風するように配置することとしているが、第２冷凍サイクル２００の蒸発器２０３の取付部側面に室内側空気１１をバイパスさせる空気流路（迂回流路）３２を設け、そこに室内側空気１１をバイパスさせるかどうかを切り替える切替ダンパ３１を設けることもできる。これにより、第２冷凍サイクル２００を運転せずに冷却可能な条件の時の室内側空気流路３の通風抵抗をさらに低減させ、室内側送風装置７の送風動力をより低減することで冷却運転時の消費動力をより低減することが可能となる。

【0042】

上記実施形態では、第１冷凍サイクル１００の凝縮器１０２と第２冷凍サイクル２００の凝縮器２０２とに対して、それぞれ室外側送風装置８−１、８−２を設けて個別に室外側空気との熱交換をさせているが、十分な送風性能を持つ単一の室外側送風装置を使用して、両方の冷凍サイクルの凝縮器１０２，２０２への送風装置を共用で使用してもよい。この場合、２系統の室外側空気流れ１２Ａ，１２Ｂは、共通の吹出口に集約される。この構成により、一体型空調装置１の製造コストをより低減できる。

【0043】

上記実施形態では、一体型空調装置１と密閉筐体３０１とは室内側空気吸込みダクト４と室内側空気吹出しダクト５とで接続される構造としているが、一体型空調装置１と密閉筐体３０１とを一体化して筐体内の空調機能を一体化した構造としてもよい。この場合、例えば一体型空調装置１は密閉筐体３０１の内部に設置され、室外側空気流路６−１，６−２が密閉筐体３０１の室外と接続される構成とすることができる。

【0044】

上記実施形態では、一体型空調装置１のハウジング９に第１冷凍サイクル１００と第２冷凍サイクル２００とを内蔵した構造としているが、機器の構造として分割されており、装置の設置時に組み立てることによって空調装置として完成する構造であってもよい。言い換えると、ハウジング９が、それぞれがハウジング９の内部空間の一部を含む複数のユニットから成り、これらの複数のユニットを組み立てることにより室内側空気流路３及び室外側空気流路６が形成される構成とすることができる。

【0045】

例えば、（i）第１冷凍サイクル１００を内蔵した上部ユニットと第２冷凍サイクル２００を内蔵した下部ユニットで構成され、空調装置設置時に上部ユニットと下部ユニットとを結合することによって一体型空調装置１として完成する構造が挙げられる。または、（ii）室内側空気流路３側の室内ユニットと、室外側空気流路６−１、６−２側の室外ユニットとで構成され、空調装置設置時に室内ユニットと室外ユニットとを結合することによって一体型空調装置１として完成する構造が挙げられる。または、（iii）上記（i），（ii）の分割を実施した４つのユニットで構成され、空調装置設置時に４つのユニットを結合することによって一体型空調装置１として完成する構造が挙げられる。

【0046】

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

【0047】

上記実施形態では、一体型空調装置１のハウジング９の内部構造として、室外側空気流路６が、第１冷凍サイクル１００の要素を収容する室外側空気流路６−１と、第２冷凍サイクル２００の要素を収容する室外側空気流路６−２とに区分される構成を例示したが、室外側空気流路６は、第１冷凍サイクル１００の凝縮器１０２を通過する室外側空気の流れ１２Ａと、第２冷凍サイクル２００の凝縮器２０２を通過する室外側空気の流れ１２Ｂとを形成することができれば、単一の空間としてもよい。

【0048】

また、上記実施形態では、室外側空気流路６に形成される２系統の室外側空気の流れ１２Ａ，１２Ｂが、それぞれ別の吸込口から吸入され、別の吹出口から吐出される構成を例示したが、各流れ１２Ａ，１２Ｂが凝縮器１０２，２０２を通過する際に２系統に分かれていればよく、吸込口及び吹出口の少なくとも一方が共通であってもよい。

【符号の説明】

【0049】

１：一体型空調装置
３：室内側空気流路
６：室外側空気流路
７：室内側送風装置（送風装置）
９：ハウジング
１１：室内側空気の流れ
１２Ａ：室外側空気の流れ（室外側空気の第１流れ）
１２Ｂ：室外側空気の流れ（室外側空気の第２流れ）
１００：第１冷凍サイクル
１０１：蒸発器（蒸発用熱交換器）
１０２：凝縮器（凝縮用熱交換器）
１０３：ガス冷媒接続配管（第１冷媒配管）
１０４：液冷媒接続配管（第１冷媒配管）
２００：第２冷凍サイクル
２０１：圧縮機
２０２：凝縮器
２０３：蒸発器
２０４：減圧装置
２０５：冷媒配管（第２冷媒配管）

【図1】

【図2】

【図3】