(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】
(24)【登録日】2024-11-11
(45)【発行日】2024-11-19
(54)【発明の名称】外気調和装置
(51)【国際特許分類】
F24F 3/147 20060101AFI20241112BHJP
F24F 11/41 20180101ALI20241112BHJP
F24F 11/42 20180101ALI20241112BHJP
【ＦＩ】
F24F3/147
F24F11/41 240
F24F11/42
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2023570489
(86)(22)【出願日】2021-12-27
(86)【国際出願番号】 JP2021048463
(87)【国際公開番号】W WO2023126992
(87)【国際公開日】2023-07-06
【審査請求日】2024-02-28
(73)【特許権者】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100109612
【弁理士】
【氏名又は名称】倉谷 泰孝
(74)【代理人】
【識別番号】100116643
【弁理士】
【氏名又は名称】伊達 研郎
(74)【代理人】
【識別番号】100184022
【弁理士】
【氏名又は名称】前田 美保
(72)【発明者】
【氏名】宮脇 皓亮
(72)【発明者】
【氏名】鳩村 傑
【審査官】葛原 怜士郎
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－１４８４２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２８１７０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１０９１５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１３９９０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６２－２４２７４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／１５５６１４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１８０５０５（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２４Ｆ ３／１４７
Ｆ２４Ｆ １１／４１
Ｆ２４Ｆ １１／４２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
冷媒の流路となる冷媒配管と、前記冷媒の流れを制御する制御部と、
前記冷媒配管に設けられ、前記冷媒を吸入し、圧縮した前記冷媒を吐出する圧縮機と、
室内に供給される給気が流れる第１経路に配置された給気ファンと、
室内から排出される還気が流れる第２経路に配置された排気ファンと、
前記給気と前記還気とを熱交換する全熱交換器と、
前記第１経路の前記給気の流れにおける前記全熱交換器の下流に位置する第１熱交換器と、
前記第２経路の前記還気の流れにおける前記全熱交換器の上流に位置する第２熱交換器と、
前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間に設けられ、前記制御部により前記冷媒の流れを調整する第１絞り部と、
前記冷媒配管により、一方が前記第１熱交換器または前記第２熱交換器に接続され、他方が前記圧縮機に接続され、前記冷媒配管を流れる前記冷媒と外気とを熱交換する第３熱交換器とを備え、
前記冷媒配管には前記第１熱交換器または前記第２熱交換器と前記第３熱交換器とを接続する前記冷媒配管の途中に位置する第１冷媒配管分岐と、前記第３熱交換器と前記圧縮機とを接続する前記冷媒配管の途中に位置する第２冷媒配管分岐とにより分岐される、前記第３熱交換器を介さない流路が設けられ、前記第３熱交換器を介さない流路に、前記制御部により前記冷媒の流れを調整する第２絞り部が設けられたことを特徴とする外気調和装置。
【請求項2】
前記第１冷媒配管分岐と前記第３熱交換器との間に設けられ、前記制御部により前記冷媒の流れを調整する第３絞り部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の外気調和装置。【請求項3】
前記制御部は、前記第３熱交換器に付着した霜を取る霜取り制御において、前記圧縮機から高温高圧のガス冷媒を吐出させ、前記第１熱交換器により前記高温高圧のガス冷媒と前記給気との間で熱交換させて高圧の液冷媒を生成させ、
前記第１絞り部を開いて、生成された前記高圧の液冷媒を膨張させて低圧のガス冷媒及び液冷媒にして前記第２熱交換器に運び、
前記第２熱交換器により前記低圧のガス冷媒及び液冷媒と前記還気との間で熱交換させて前記低圧のガス冷媒を生成させ、
前記第２絞り部を開いて、生成された前記低圧のガス冷媒を、前記第１熱交換器に運ぶとともに、前記第３熱交換器へ分流させ、前記分流させた低圧のガス冷媒と前記霜との間で熱交換させて前記霜を溶かす
制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の外気調和装置。
【請求項4】
前記制御部は、前記第３熱交換器に付着した霜を取る霜取り制御において、前記圧縮機から高温高圧のガス冷媒を吐出させ、前記第２絞り部を開いて、前記第１熱交換器又は前記第２熱交換器に運ぶとともに、前記第３熱交換器へ分流させ、前記分流させた前記高温高圧のガス冷媒と前記霜との間で熱交換させて前記霜を溶かし、
前記第１熱交換器により前記高温高圧のガス冷媒と前記給気との間で熱交換させて高圧の液冷媒を生成させ、
前記第１絞り部を開いて、生成された前記高圧の液冷媒を膨張させて低圧のガス冷媒及び液冷媒にして前記第２熱交換器に運び、
前記第２熱交換器により前記低圧のガス冷媒及び液冷媒と前記還気との間で熱交換させて前記低圧のガス冷媒を生成させる
制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の外気調和装置。
【請求項5】
前記制御部は、前記第３熱交換器に付着した霜を取る霜取り制御において、前記圧縮機から高温高圧のガス冷媒を吐出させ、前記第２絞り部を閉じて、前記高温高圧のガス冷媒と前記霜との間で熱交換させて前記霜を溶かし、高圧の液冷媒を生成させ、
前記第３絞り部を開いて、生成された前記高圧の液冷媒を膨張させて低圧のガス冷媒及び液冷媒にして前記第２熱交換器に運び、
前記第２熱交換器により前記低圧のガス冷媒及び液冷媒と前記還気との間で熱交換させて前記低圧のガス冷媒を生成させる
制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の外気調和装置。
【請求項6】
前記制御部は、前記全熱交換器に付着した霜を取る霜取り制御において、前記圧縮機から高温高圧のガス冷媒を吐出させ、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器により前記高温高圧のガス冷媒と前記給気及び前記還気との間で熱交換させて高圧の液冷媒を生成させ、
前記還気と前記霜との間で熱交換させて前記霜を溶かし、
前記第２絞り部を閉じ、前記第３絞り部を開いて、生成された前記高圧の液冷媒を膨張させて低圧のガス冷媒及び液冷媒にして前記第３熱交換器に運び、
前記第３熱交換器により前記低圧のガス冷媒及び液冷媒と外気との間で熱交換させて前記低圧のガス冷媒を生成させる
制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の外気調和装置。
【請求項7】
前記第１熱交換器は前記圧縮機に接続され、前記第２熱交換器は前記第３熱交換器に接続されることを特徴とする請求項１から３、５、６のいずれか一項に記載の外気調和装置。【請求項8】
前記第２熱交換器は前記圧縮機に接続され、前記第１熱交換器は前記第３熱交換器に接続されることを特徴とする請求項１、２、４のいずれか一項に記載の外気調和装置。【請求項9】
前記冷媒配管に設けられ、前記第１熱交換器を介さずに、前記圧縮機へ冷媒を運ぶ第３冷媒配管分岐及び４冷媒配管分岐と、前記第３冷媒配管分岐と前記４冷媒配管分岐との間に設けられ、前記制御部により前記冷媒の流れを調整する第４絞り部と、
を備えたことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の外気調和装置。
【請求項10】
前記第１経路は、前記給気の流れにおいて前記全熱交換器より下流の経路を有し、前記第２経路は、前記還気の流れにおいて前記全熱交換器より上流及び下流の経路を有し、
前記給気の流れにおける下流の経路と前記還気の流れにおける上流の経路との間に設けられた開閉ダンパーを備え、
前記開閉ダンパーが開いている場合、前記第２熱交換器を通過した前記還気が前記第１熱交換器を経由し室内へ供給されることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の外気調和装置。
【請求項11】
前記第１経路は、前記給気の流れにおいて前記全熱交換器より下流の経路を有し、前記第２経路は、前記還気の流れにおいて前記全熱交換器より上流及び前記給気の流れに向かう下流の経路を有し、
前記給気の流れにおける下流の経路と前記還気の流れにおける下流の経路との間に設けられた開閉ダンパーを備え、
前記開閉ダンパーが開いている場合、前記第２熱交換器を通過した前記還気が前記全熱交換器及び前記第１熱交換器を経由し室内へ供給されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の外気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、外気調和装置に関わる。
【背景技術】
【0002】
一般に外気調和装置は、ヒートポンプ回路中の熱交換器を用いて、外気、室内からの還気、又はその両方から熱回収する。このヒートポンプ回路において、圧縮機から吐出された高温高圧のガス冷媒は、熱交換器により凝縮され高圧の液冷媒となり、膨張弁によって減圧され低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒となる。二相状態の冷媒は、熱交換器により蒸発され低圧のガス冷媒となり、圧縮機に吸入され高温高圧のガス冷媒となり、再び圧縮機から吐出される。そして、このサイクルが繰り返される。このときヒートポンプ回路の空気の流れは、送風機により取り込まれた外気が、熱交換器で昇温又は降温されて室内に供給され、送風機により室内から取り込まれた還気が、熱交換器で放熱又は熱回収され再び室外へ排気され、このサイクルが繰り返される。
【0003】
例えば、特許文献１に開示された潜熱処理モジュールのヒートポンプ回路では、冷媒回路、圧縮機、四方弁、水熱交換器等の熱交換器、膨張弁、送風機等を操作することにより、室内の温度及び湿度調整が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１９－１４８４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、熱交換器が低温の外気に曝される場合、表面に霜が付着することがあり、霜がヒートポンプ回路を閉塞しないよう、従来では室内への給気を停止し、圧縮機から高温高圧のガス冷媒を熱交換器へ供給する等して霜を取り除いていた。このように給気を長時間停止すると、室内の温度が低下するという課題があった。
【0006】
本開示は、上述した課題を解決するためになされたものであり、室内の温度を維持しつつ除霜ができる外気調和装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示に係る外気調和装置は、冷媒の流路となる冷媒配管と、冷媒の流れを制御する制御部と、冷媒配管に設けられ、冷媒を吸入し、圧縮した冷媒を吐出する圧縮機と、室内に供給される給気が流れる第１経路に配置された給気ファンと、室内から排出される還気が流れる第２経路に配置された排気ファンと、給気と還気とを熱交換する全熱交換器と、第１経路の給気の流れにおける全熱交換器の下流に位置する第１熱交換器と、第２経路の還気の流れにおける全熱交換器の上流に位置する第２熱交換器と、第１熱交換器と第２熱交換器との間に設けられ、制御部により冷媒の流れを調整する第１絞り部と、冷媒配管により、一方が第１熱交換器または第２熱交換器に接続され、他方が圧縮機に接続され、冷媒配管を流れる冷媒と外気とを熱交換する第３熱交換器とを備え、冷媒配管は、第１熱交換器または第２熱交換器と第３熱交換器とを接続する冷媒配管の途中に位置する第１冷媒配管分岐と、第３熱交換器と圧縮機とを接続する冷媒配管の途中に位置する第２冷媒配管分岐とにより分岐される、第３熱交換器を介さない流路を有し、第３熱交換器を介さない流路に、制御部により冷媒の流れを調整する第２絞り部を有すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、室内の温度を維持しつつ除霜ができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施の形態１に係る外気調和装置の概略構成図である。
【図2】実施の形態１に係る外気調和装置の運転時の各機構の状態を示す説明図である。
【図3】実施の形態１に係る外気調和装置の他の概略構成図である。
【図4】実施の形態２に係る外気調和装置の概略構成図である。
【図5】実施の形態３に係る外気調和装置の概略構成図である。
【図6】実施の形態４に係る外気調和装置の概略構成図である。
【図7】実施の形態５に係る外気調和装置の概略構成図である。
【図8】実施の形態５に係る外気調和装置の他の概略構成図である。
【図9】実施の形態５に係る外気調和装置の他の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
【0011】
図１において、矢印で示すＯＡは外気を、ＳＡは給気を示し、外気は、給気ファン３１により室外空間３０１から全熱交換器１４及び第１熱交換器１１を経由して室内空間３００へと供給される。矢印で示すＲＡは還気を、ＥＡは排気を示し、還気は排気ファン３２により室内空間３００から第２熱交換器１２及び全熱交換器１４を経由して室外空間３０１へ排気される。
第１経路２１は、給気ファン３１により外気が給気されるまでの経路、第２経路２２は、排気ファン３２により還気が排気されるまでの経路を示す。
第１経路２１は、給気ファン３１により外気が給気されるまでの経路、第２経路２２は、排気ファン３２により還気が排気されるまでの経路を示す。
【0012】
図１において、矢印で示すＨＲＦは暖房運転時の冷媒の流れ方向、矢印で示すＣＲＦは冷房運転時の冷媒流れ方向を示す。また、四方弁５２における冷房運転時の冷媒の流れを破線で、暖房運転の冷媒流れを実線で示している。
【0013】
給気ファン３１、第１熱交換器１１、排気ファン３２、第２熱交換器１２、全熱交換器１４を有する外気処理ユニット２００は、例えば、壁３０２に挟まれた設置空間３０３に設置される。冷媒を圧縮する圧縮機５１、圧縮された冷媒を分配する四方弁５２を有する熱源機ユニット２０１は、例えば室外空間３０１に設置される。設置空間３０３は、暖房又は冷房する室内空間３００と壁３０２を介して隣接しており、室外空間３０１とも壁３０２を介して隣接している。
【0014】
さらに、熱源機ユニット２０１は、外気を取り込む熱源機ファン３３、取り込んだ外気と熱交換する第３熱交換器１３を備え、暖房運転時には、第２熱交換器１２から第３熱交換器１３を経由して、四方弁５２に冷媒が流れるように、冷媒配管５３が設けられている。そして、第２熱交換器１２と第３熱交換器１３を繋ぐ冷媒配管５３には、第３熱交換器１３を経由せず四方弁５２へ冷媒を流す、第１冷媒配管分岐４１及び第２冷媒配管分岐４２が設けられ、これらの間には、冷媒の流れを調整する第２絞り部２が設けられている。
【0015】
暖房運転時、冷媒回路は、冷媒配管５３により接続された圧縮機５１、四方弁５２、第１熱交換器１１、第１絞り部１、第２熱交換器１２、第３熱交換器１３、四方弁５２、圧縮機５１の順で形成される。さらに、冷媒配管５３には、第２熱交換器１２と第３熱交換器１３との間に第１冷媒配管分岐４１が、第３熱交換器１３と圧縮機５１との間に第２冷媒配管分岐４２が、第１冷媒配管分岐４１と第２冷媒配管分岐４２との間に第２絞り部２が設けられ、第１冷媒配管分岐４１と第２冷媒配管分岐４２により第３熱交換器１３を介さない冷媒回路が形成される。
【0016】
給気ファン３１は、室外空間３０１から室内空間３００へ空気を送風する。給気ファン３１は第１経路２１に設けられ、全熱交換器１４に室外空間３０１の空気を、第１熱交換器１１に熱交換流体である全熱交換器１４を通過した空気を、室内空間３００に第１熱交換器１１を通過した空気を供給する。
排気ファン３２は、室内空間３００から室外空間３０１へ空気を送風する。排気ファン３２は、第２経路２２に設けられ、第２熱交換器１２に熱交換流体である室内空間３００の空気を、全熱交換器１４に第２熱交換器１２を通過した空気を供給する。給気ファン３１、排気ファン３２は、例えば、遠心送風機、軸流送風機、横流送風機等で構成される。給気ファン３１、排気ファン３２の形状、形態等は異なっていてもよい。
排気ファン３２は、室内空間３００から室外空間３０１へ空気を送風する。排気ファン３２は、第２経路２２に設けられ、第２熱交換器１２に熱交換流体である室内空間３００の空気を、全熱交換器１４に第２熱交換器１２を通過した空気を供給する。給気ファン３１、排気ファン３２は、例えば、遠心送風機、軸流送風機、横流送風機等で構成される。給気ファン３１、排気ファン３２の形状、形態等は異なっていてもよい。
【0017】
第１熱交換器１１は、暖房運転時に凝縮器、冷房運転時には蒸発器として機能する。第２熱交換器１２は、暖房運転時に蒸発器又は凝縮器として、冷房運転時に主に凝縮器として機能する。第１熱交換器１１、第２熱交換器１２は、例えば、フィンと伝熱管を備えたフィンアンドチューブ型熱交換器、伝熱管が小径であるマイクロチャネル熱交換器等で構成される。第１熱交換器１１、第２熱交換器１２の形状、形態等は異なっていてもよい。
【0018】
全熱交換器１４は、室外空間３０１の空気と第２熱交換器１２を通過した空気との間で潜熱及び顕熱の熱交換を行う。全熱交換器１４は、例えば回転型全熱交換器、静止型全熱交換器等で構成される。
【0019】
第１絞り部１は、第１熱交換器１１又は第２熱交換器１２を経由した冷媒を膨張させて減圧する。第１絞り部１は、例えば開度が可変に制御される電動膨張弁で構成され、一端が第１熱交換器１１に接続され、他端が第２熱交換器１２に接続されている。第１絞り部１は、受圧部にダイアフラムを用いた機械式膨張弁、キャピラリーチューブ等を適用してもよい。
【0020】
第３熱交換器１３は、暖房運転時に蒸発器、冷房運転時に凝縮器として機能する。第３熱交換器１３は、例えばフィンと伝熱管を備えたフィンアンドチューブ型熱交換器、伝熱管が小径であるマイクロチャネル熱交換器等で構成される。
【0021】
熱源機ファン３３は、熱源機ユニット２０１外から熱源機ユニット２０１内へ空気を送風し、第３熱交換器１３に、熱交換流体である熱源機ユニット２０１外の空気を供給する。熱源機ファン３３は、例えば、遠心送風機、軸流送風機、横流送風機等で構成される。
【0022】
また、外気調和装置１００１は、図示しない制御部５４を備える。制御部５４は、例えばアナログ回路、デジタル回路、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）及びメモリ、又はこれらのうちの２つ以上の組み合わせにより構成される。
制御部５４は、リモコン等の入力装置からの指示に基づいて、外気調和装置１００１の全体の制御することにより冷媒の流れを制御する。本実施の形態では、第１絞り部１及び第２絞り部２の開度制御、給気ファン３１、排気ファン３２及び熱源機ファン３３の回転数制御、並びに圧縮機５１の周波数制御を行う。給気ファン３１、排気ファン３２及び熱源機ファン３３の回転数制御はＯＮ／ＯＦＦの切替えも含む。制御部５４は、外気処理ユニット２００内に設けてもよく、熱源機ユニット２０１内に設けてもよい。別の筐体内に設けてもよい。
制御部５４は、リモコン等の入力装置からの指示に基づいて、外気調和装置１００１の全体の制御することにより冷媒の流れを制御する。本実施の形態では、第１絞り部１及び第２絞り部２の開度制御、給気ファン３１、排気ファン３２及び熱源機ファン３３の回転数制御、並びに圧縮機５１の周波数制御を行う。給気ファン３１、排気ファン３２及び熱源機ファン３３の回転数制御はＯＮ／ＯＦＦの切替えも含む。制御部５４は、外気処理ユニット２００内に設けてもよく、熱源機ユニット２０１内に設けてもよい。別の筐体内に設けてもよい。
【0023】
図２に示すように、制御部５４は、例えば高負荷暖房運転の場合、四方弁５２をＨＲＦに、第１絞り部１を開、第２絞り部２を閉、第３絞り部３を開とし、給気ファン３１及び排気ファン３２を作動するように制御を行う。
【0024】
圧縮機５１は、冷媒を吸入し、圧縮して高温高圧の状態にする。圧縮機５１で圧縮された冷媒は、吐出されて四方弁５２へ送られる。圧縮機５１は、例えば容量制御可能なインバータ圧縮機、ロータリー圧縮機、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機、往復圧縮機等で構成される。
【0025】
四方弁５２は、暖房運転と冷房運転とにおいて冷媒の流れを切り替える。四方弁５２は、暖房運転時、圧縮機５１の吐出口と第１熱交換器１１とを接続するとともに、圧縮機５１の吸入口と第３熱交換器１３及び第２絞り部２とを接続するように冷媒の流れを切り替える。また、四方弁５２は、冷房運転時、圧縮機５１の吐出口と第３熱交換器１３及び第２絞り部２とを接続するとともに、圧縮機５１の吸入口と第１熱交換器１１とを接続するように冷媒の流れを切り替える。
【0026】
第２絞り部２は、第１冷媒配管分岐４１と第２冷媒配管分岐４２との間に設けられ、冷媒の流れを調整する。第２絞り部２を開とすると、冷媒は圧損の大きな第３熱交換器１３を介さない冷媒回路を形成する。第２絞り部２は、例えば開度が可変に制御できる電動膨張弁で構成される。受圧部にダイアフラムを用いた機械式膨張弁、キャピラリーチューブ等を用いてもよい。
【0027】
冷媒回路に用いる冷媒としては、例えばＲ３２冷媒、Ｒ４１０Ａ等を用いればよい。特に後述の第２霜取り運転においては、ＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅ（Ｅ）等のオレフィン系冷媒、又はプロパン、ＤＭＥ（ジメチルエーテル）を含むＲ３２冷媒に対してガス密度の小さい冷媒を用いれば霜取り能力が大きくなり好ましい。
【0028】
＜外気調和装置１００１の動作＞
室外空間３０１の空気を室内空間３００に昇温して給気する暖房運転する場合の外気調和装置１００１の動作について説明する。暖房運転時の冷媒の流れは、図１中のＨＲＦである。ここでは、熱交換流体が空気であり、被熱交換流体が冷媒である。
室外空間３０１の空気を室内空間３００に昇温して給気する暖房運転する場合の外気調和装置１００１の動作について説明する。暖房運転時の冷媒の流れは、図１中のＨＲＦである。ここでは、熱交換流体が空気であり、被熱交換流体が冷媒である。
【0029】
圧縮機５１を駆動させることによって、圧縮機５１から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出する。圧縮機５１から吐出した高温高圧のガス冷媒（単相）は、四方弁５２を介して凝縮器として機能する第１熱交換器１１に流れ込む。第１熱交換器１１では、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、給気ファン３１によって室外空間３０１から室内空間３００へ給気される第１経路２１の空気との間で熱交換が行われて、高温高圧のガス冷媒が凝縮して高圧の液冷媒（単相）になる。
【0030】
第１熱交換器１１から送り出された高圧の液冷媒は、第１絞り部１によって低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、蒸発器として機能する第２熱交換器１２および下流の第３熱交換器１３に流れ込む。第２熱交換器１２では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、排気ファン３２によって室内空間３００から室外空間３０１へ供給される第２経路２２の空気との間で熱交換が行われる。第３熱交換器１３では、第２熱交換器１２から流れ込んだ二相状態の冷媒と、熱源機ファン３３によって送風された外気との間で熱交換が行われる。第２熱交換器１２から第３熱交換器１３にかけて二相状態の冷媒のうち液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒（単相）になる。
【0031】
第３熱交換器１３から送り出された低圧のガス冷媒は、四方弁５２を介して圧縮機５１に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機５１から吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。
【0032】
暖房運転の際、圧縮機５１に冷媒が液状態で流入すると液圧縮を起こし、圧縮機５１の故障の原因となってしまう。そのため、暖房運転時の第３熱交換器１３から流出する冷媒はガス冷媒（単相）となっていることが望ましい。
【0033】
例えば、図２に示すように、高負荷暖房運転時、第２絞り部２を閉じ、第３熱交換器１３の熱交換を促進することで、冷媒が室内空間３００及び室外空間３０１の熱と熱交換を行い高出力運転を実現できる。低負荷暖房運転時には、第２絞り部２を開け、冷媒の大部分が圧力損失体である第３熱交換器１３を介さない冷媒回路を通過することで、第３熱交換器１３の熱交換が抑えられ、冷媒が室内空間３００の熱と熱交換を行うので低入力運転を実現できる。
【0034】
暖房運転の際の空気は、先に述べたとおり給気ファン３１を駆動させることで、図１中の第１経路２１において室外から室内に流れる。室外空間３０１から外気処理ユニット２００に流入した空気は全熱交換器１４において第１経路２１の空気と顕熱及び潜熱交換が行われ加熱及び加湿される。そして凝縮器として動作する第１熱交換器１１によりさらに加熱され、室内空間３００へ給気される。
【0035】
また排気ファン３２を駆動させることで、第２経路２２において還気から排気までの気流が形成される。室内空間３００から外気処理ユニット２００に流入した空気は蒸発器として動作する第２熱交換器１２によって冷却されることにより冷媒に熱が回収され、下流の全熱交換器１４によって顕熱及び潜熱交換が行われ冷却及び除湿されて室外空間３０１に排出される。
【0036】
熱源機ユニット２０１においては、熱源機ファン３３を駆動させることで外気を熱源機ユニット２０１内へ取り込み、第３熱交換器１３を介して再び熱源機ユニット２０１外へ排出する。
【0037】
冷媒配管５３を通過する冷媒が低温の外気により冷却され、第３熱交換器１３の冷媒温度が０℃以下となる場合、外気から第３熱交換器１３に結露した水分が霜を形成し、霜の形成により風路を閉塞して第３熱交換器１３の熱交換性能が低下することがある。また第１経路２１において低温の外気を取り込んだ全熱交換器１４中の空気の温度が０℃以下となった場合、第２経路２２における気流から除湿された水分が、全熱交換器１４で霜を形成し、風路を閉塞して全熱交換器１４の熱交換性能を低下させることがある。
【0038】
第３熱交換器１３に着霜した霜を融かす第１霜取り運転による外気調和装置１００１の動作、冷媒及び空気流れについて説明する。第１霜取り運転時の冷媒の流れは、暖房運転時と同様であり図１中のＨＲＦである。圧縮機５１から冷媒が吐出し、冷媒が第２熱交換器１２に流れ込むまでの冷媒及び空気流れは、暖房運転時と同様である。
圧縮機５１から冷媒が吐出し、冷媒が第２熱交換器１２に流れ込むまでの冷媒及び空気流れは、暖房運転時と同様である。
圧縮機５１から冷媒が吐出し、冷媒が第２熱交換器１２に流れ込むまでの冷媒及び空気流れは、暖房運転時と同様である。
【0039】
第２熱交換器１２では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、排気ファン３２によって室内空間３００から室外空間３０１へ供給される第２経路２２の空気との間で熱交換が行われ、二相状態の冷媒のうち液冷媒が蒸発して低温のガス冷媒（単相）になる。このとき、第２熱交換器１２で外気より高温な還気と熱交換しているため、外気よりも高温な冷媒を下流に供給することが可能である。
【0040】
第１霜取り運転では、第２絞り部２を開けることにより、第２熱交換器１２から送り出された低圧のガス冷媒（単相）は、第１冷媒配管分岐４１で分流し、大部分の冷媒は第３熱交換器１３を介さない冷媒回路を、一部の冷媒は第３熱交換器１３を通過した後、第２冷媒配管分岐４２にて冷媒が合流する。大部分の冷媒が第３熱交換器１３を通過せずに、第３熱交換器１３を介さない冷媒回路を通過するのは、第３熱交換器１３が圧力損失体となるからである。
第２熱交換器１２にて還気から吸熱した冷媒温度は０℃以上であるので、低圧のガス冷媒（単相）が第３熱交換器１３に形成される霜を融解し、一部が液化し、二相状態の冷媒となる。
第２熱交換器１２にて還気から吸熱した冷媒温度は０℃以上であるので、低圧のガス冷媒（単相）が第３熱交換器１３に形成される霜を融解し、一部が液化し、二相状態の冷媒となる。
【0041】
第３熱交換器１３を介さない冷媒回路を通過した低圧のガス冷媒（単相）及び第３熱交換器１３を通過した二相状態の冷媒は、第２冷媒配管分岐４２で合流し、四方弁５２を介して圧縮機５１に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機５１から吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。
【0042】
したがって、第２絞り部２を開いて、第３熱交換器１３を介さない冷媒回路を設けることにより、第２絞り部２を閉じた場合に比べて、低圧のガス冷媒の液化を低減できるので、圧縮機５１に吸入される冷媒の乾き度が向上し、液冷媒を過剰に圧縮機５１に流すことなく運転できる。
【0043】
このように外気調和装置１００１は、冷媒の流路となる冷媒配管５３と、冷媒の流れを制御する制御部５４と、冷媒配管５３に設けられ、冷媒を吸入し、圧縮した冷媒を吐出する圧縮機５１と、室内に供給される給気が流れる第１経路２１に配置された給気ファン３１と、室内から排出される還気が流れる第２経路２２に配置された排気ファン３２と、給気と還気とを熱交換する全熱交換器１４と、第１経路２１の給気の流れにおける全熱交換器１４の下流に位置する第１熱交換器１１と、第２経路２２の還気の流れにおける全熱交換器１４の上流に位置する第２熱交換器１２と、第１熱交換器１１と第２熱交換器１２との間に設けられ、制御部５４により冷媒の流れを調整する第１絞り部１と、冷媒配管５３により、一方が第１熱交換器１１または第２熱交換器１２に接続され、他方が圧縮機５１に接続され、冷媒配管５３を流れる冷媒と外気とを熱交換する第３熱交換器１３とを備え、冷媒配管５３は、第１熱交換器１１または第２熱交換器１２と第３熱交換器１３とを接続する冷媒配管５３の途中に位置する第１冷媒配管分岐４１と、第３熱交換器１３と圧縮機５１とを接続する冷媒配管５３の途中に位置する第２冷媒配管分岐４２とにより分岐される、第３熱交換器１３を介さない流路を有し、第３熱交換器１３を介さない流路に、制御部５４により冷媒の流れを調整する第２絞り部２を有する。
そして、第１霜取り運転において、第２絞り部２を開けることにより、第３熱交換器１３に着霜した霜を融かすことができるとともに、温風を室内空間３００に供給するため、室内空間３００の温度維持と第３熱交換器１３の除霜を両立することができる。
そして、第１霜取り運転において、第２絞り部２を開けることにより、第３熱交換器１３に着霜した霜を融かすことができるとともに、温風を室内空間３００に供給するため、室内空間３００の温度維持と第３熱交換器１３の除霜を両立することができる。
【0044】
第１霜取り運転について詳述すると、蒸発器として機能する第２熱交換器１２に流入する冷媒は、外気より高温な還気から熱回収するため、外気より高温なガス冷媒（単相）となる。第２熱交換器１２から送り出されたガス冷媒（単相）の一部が、霜が形成された第３熱交換器１３を通過する際に、放熱するため除霜が可能となる。
【0045】
第２絞り部２及び第３熱交換器１３を通過した冷媒は、圧縮機５１で高温高圧のガス冷媒となって再び圧縮機５１から吐出される。高温高圧のガス冷媒が凝縮器として機能する第１熱交換器１１を通過する際に、第１経路２１の全熱交換器１４を通過した空気を昇温する。当該空気が室内空間３００に給気として供給されるので、第３熱交換器１３の除霜と並行して室内空間３００への温風供給が可能となる。
【0046】
そして第１経路２１の気流が、全熱交換器１４を経由して第１熱交換器１１を通過することにより、第２熱交換器１２を通過した空気及び第１熱交換器１１を通過する高温高圧のガス冷媒から熱回収することで昇温し、第１霜取り運転における暖房能力が向上する。
【0047】
また、第２経路２２の気流が、第２熱交換器１２を経由して全熱交換器１４を通過することにより、第２熱交換器１２を通過時に、冷媒に放熱することで降温し、全熱交換器１４で熱交換される第１経路２１及び第２経路２２の気流の温度差が小さくなるため、温度効率の向上及び着霜の抑制が可能となる。
【0048】
なお、本実施の形態において、第２冷媒配管分岐４２を第３熱交換器１３と四方弁５２との間に設ける例を示したが、第２冷媒配管分岐４２は第３熱交換器１３と圧縮機５１の吸入口との間に設ければよい。さらに、四方弁５２から圧縮機５１に至る冷媒配管５３上に冷媒タンクを設けることで、圧縮機５１への液冷媒の過剰流入を抑制することができる。
【0049】
また図１において、室内空間３００と設置空間３０３を隔てる壁３０２に給気ファン３１及び排気ファン３２を設置する例を示したが、例えば図３に示すように、給気ファン３１及び排気ファン３２を室内空間３００に設置してもよい。第１経路２１及び第２経路２２の空気流れが形成されれば、給気ファン３１、排気ファン３２はどこに配置してもよい。
また、図３に示すように、第１経路２１及び第２経路２２をダクト５５等の別筐体で包囲してもよい。第１経路２１及び第２経路２２上に送風ユニット２０２、第１経路２１上にフィルタ等を設け異物除去機能を付加してもよい。
また、図３に示すように、第１経路２１及び第２経路２２をダクト５５等の別筐体で包囲してもよい。第１経路２１及び第２経路２２上に送風ユニット２０２、第１経路２１上にフィルタ等を設け異物除去機能を付加してもよい。
【0050】
また、外気処理ユニット２００及び熱源機ユニット２０１は別筐体で設置空間３０３及び室外空間３０１に設置される例を示したが、同一筐体で構成してもよく、冷媒配管５３で接続されている限りは別空間に設置してもよい。
【0051】
また、外気処理ユニット２００と熱源機ユニット２０１が一台ずつ冷媒配管５３により接続されている例を示したが、冷媒配管５３上に冷媒を分流する冷媒分流ユニットを設けて複数の外気処理ユニット２００、熱源機ユニット２０１を構成してもよい。冷媒配管５３に冷媒を循環させる内気循環ユニットを設けてもよい。水等を作動流体とする熱源負荷ユニット等を設けてもよい。
【0052】
また、外気調和装置１００１の冷媒回路及び空気流路を紙面水平方向に配置した例を示したが、重力方向を規定するものではなく、紙面奥行き方向に配置してもよい。
【0053】
実施の形態２．
図４を用いて実施の形態２における外気調和装置１００２について説明する。
実施の形態１において、第１冷媒配管分岐４１と第３熱交換器１３とを冷媒配管５３で接続する構成について説明したが、実施の形態２では、第１冷媒配管分岐４１と第３熱交換器１３とを接続する冷媒配管５３に第３絞り部３が設けられている点が異なる。それ以外の構成は実施の形態１と同様である。
図４を用いて実施の形態２における外気調和装置１００２について説明する。
実施の形態１において、第１冷媒配管分岐４１と第３熱交換器１３とを冷媒配管５３で接続する構成について説明したが、実施の形態２では、第１冷媒配管分岐４１と第３熱交換器１３とを接続する冷媒配管５３に第３絞り部３が設けられている点が異なる。それ以外の構成は実施の形態１と同様である。
【0054】
＜外気調和装置１００２の動作＞
外気調和装置１００２における第３熱交換器１３に着霜した霜を融かす第２霜取り運転の冷媒及び空気流れについて説明する。第２霜取り運転時の冷媒の流れは、冷房運転時と同様であり図４にＣＲＦで示している。
外気調和装置１００２における第３熱交換器１３に着霜した霜を融かす第２霜取り運転の冷媒及び空気流れについて説明する。第２霜取り運転時の冷媒の流れは、冷房運転時と同様であり図４にＣＲＦで示している。
【0055】
圧縮機５１を駆動させることによって、圧縮機５１から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出する。圧縮機５１から吐出した高温高圧のガス冷媒（単相）は、第３熱交換器１３に形成される霜を融解し、液化する。
【0056】
図２に示すように、第２霜取り運転時、第２絞り部２は閉じている。第３熱交換器１３から送り出された高圧の液冷媒は、第３絞り部３を開くことによって低温低圧の二相状態の冷媒となる。二相状態の冷媒は、蒸発器として機能する第２熱交換器１２に流れ込み、排気ファン３２によって室内空間３００から室外空間３０１へ供給される第２経路２２の空気との間で熱交換が行われる。
【0057】
続いて、二相状態の冷媒の液冷媒が蒸発しガス冷媒（単相）となった冷媒が第１絞り部１を介して第１熱交換器１１へ流入する。低温低圧のガス冷媒は、給気ファン３１をＯＦＦにすることによって第１経路２１の空気と熱交換を行わず、四方弁５２を介して圧縮機５１に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機５１から吐出し、このサイクルが繰り返される。
【0058】
本実施の形態における外気調和装置１００２は、第３熱交換器１３に着霜した霜を融かす第２霜取り運転時、圧縮機５１を停止させないため室内空間３００への温風供給の停止時間を短縮することができる。したがって、室内空間３００の温度維持と全熱交換器１４の除霜を両立することができる。
【0059】
第２霜取り運転について詳述すると、圧縮機５１から吐出した高温高圧のガス冷媒（単相）が、霜が形成された第３熱交換器１３を通過する際に、放熱するため除霜が可能となる。
【0060】
霜取り動作において、排気ファン３２を停止し、第２熱交換器１２にて還気から熱回収しない場合、低温低圧の二相状態の冷媒がそのまま第１絞り部１、第１熱交換器１１及び四方弁５２を経由して圧縮機５１に吸入される。その結果、圧縮機５１へ液冷媒が過剰に流入し、圧縮機５１停止による暖房運転停止を引き起こすおそれがある。これに対し、第２霜取り運転では、第３絞り部３から送り出された低温低圧の二相状態の冷媒が、第２熱交換器１２にて還気から熱回収し、低温低圧のガス冷媒（単相）となる。そのため、圧縮機５１への液冷媒の過剰流入を防止し、圧縮機５１停止による暖房停止時間の短縮が可能である。
【0061】
また、第２熱交換器１２を蒸発器として機能させることで、第２熱交換器１２にて冷媒は還気から熱回収し、低温低圧のガス冷媒となることができる。そのため第３熱交換器１３から第２熱交換器１２までの冷媒配管５３を通過する低温低圧の二相状態の冷媒のうち液冷媒の密度を大きくし、冷媒回路を循環する液冷媒の余剰分を削減することができる。したがって、圧縮機５１への液冷媒の過剰流入を防止し、圧縮機５１停止による暖房停止を防止できる。
【0062】
また、第１絞り部１の開度調整を行い、第１熱交換器１１の配管温度を外気以下とすることで、第２熱交換器１２から送り出された低温低圧のガス冷媒が、第１熱交換器１１通過時に液化するのを防止できる。
【0063】
次に、外気調和装置１００２における、全熱交換器１４に着霜した霜を融かす第３霜取り運転の冷媒及び空気流れについて説明する。第３霜取り運転時の冷媒の流れは、暖房運転時と同様であり図４にＨＲＦで示している。
【0064】
圧縮機５１を駆動させることによって、圧縮機５１から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出する。圧縮機５１から吐出した高温高圧のガス冷媒（単相）は、四方弁５２を介して凝縮器として機能する第１熱交換器１１及び第２熱交換器１２に流れ込む。第１熱交換器１１及び第２熱交換器１２では、流れ込んだ空気温度よりも高温な高温高圧のガス冷媒と、給気ファン３１によって室外空間３０１から室内空間３００へ給気される第１経路２１の空気、及び排気ファン３２によって室内空間３００から室外空間３０１へ供給される第２経路２２の空気との間でそれぞれ熱交換が行われて、高温高圧のガス冷媒が凝縮して高圧の液冷媒（単相）になる。
【0065】
図２に示すように、第３霜取り運転時、第２絞り部２は閉じている。第２熱交換器１２から送り出された高圧の液冷媒（単相）は、第３絞り部３を開にすることによって低温低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。空気温度よりも低温な二相状態の冷媒は、蒸発器として機能する第３熱交換器１３に流れ込む。第３熱交換器１３では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、熱源機ファン３３によって送風される外気との間で熱交換が行われる。第３熱交換器１３では二相状態の冷媒のうち液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒（単相）になる。
【0066】
第３熱交換器１３から送り出された低圧のガス冷媒は、四方弁５２を介して圧縮機５１に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機５１から吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。
【0067】
本実施の形態における外気調和装置１００２は、全熱交換器１４に着霜した霜を融かす第３霜取り運転をしながら温風を室内空間３００に供給するため、室内空間３００の温度維持と全熱交換器１４の除霜を両立することができる。
【0068】
第３霜取り運転について詳述すると、圧縮機５１から吐出された高温高圧のガス冷媒が、凝縮器として機能する第２熱交換器１２を通過する際に、室内空間３００からの還気に放熱し、還気を昇温する。昇温した還気が、霜が形成された全熱交換器１４を通過する際に、放熱するため除霜が可能となる。
【0069】
さらに、圧縮機５１から吐出された高温高圧のガス冷媒が、凝縮器として機能する第１熱交換器１１を通過する際に、第１経路２１の全熱交換器１４を通過した空気を昇温する。当該空気が室内空間３００に給気として供給されるので、全熱交換器１４の除霜と平行して室内空間３００への温風供給が可能となる。
【0070】
実施の形態３．
図５を用いて実施の形態３における外気調和装置１００３について説明する。
実施の形態２において、第１冷媒配管分岐４１と第３熱交換器１３とを接続する冷媒配管５３に第３絞り部３が設けられている構成について説明したが、実施の形態３では、第２熱交換器１２が圧縮機５１に、第１熱交換器１１が第３熱交換器１３に、それぞれ冷媒配管５３を介して接続され、第１熱交換及び第２熱交換器１２の配置変更に伴い、給気ファン３１と排気ファン３２の、第１経路２１と第２経路２２の配置が入れ替わっている点が異なる。それ以外の構成は実施の形態２と同様である。
図５を用いて実施の形態３における外気調和装置１００３について説明する。
実施の形態２において、第１冷媒配管分岐４１と第３熱交換器１３とを接続する冷媒配管５３に第３絞り部３が設けられている構成について説明したが、実施の形態３では、第２熱交換器１２が圧縮機５１に、第１熱交換器１１が第３熱交換器１３に、それぞれ冷媒配管５３を介して接続され、第１熱交換及び第２熱交換器１２の配置変更に伴い、給気ファン３１と排気ファン３２の、第１経路２１と第２経路２２の配置が入れ替わっている点が異なる。それ以外の構成は実施の形態２と同様である。
【0071】
＜外気調和装置１００３の動作＞
まず、外気調和装置１００３が実行する室外空間３０１の空気を室内空間３００に昇温して給気する暖房運転における冷媒流れについて説明する。暖房運転時の冷媒の流れ方向は、図５にＨＲＦで示している。
まず、外気調和装置１００３が実行する室外空間３０１の空気を室内空間３００に昇温して給気する暖房運転における冷媒流れについて説明する。暖房運転時の冷媒の流れ方向は、図５にＨＲＦで示している。
【0072】
圧縮機５１を駆動させることによって、圧縮機５１から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出する。圧縮機５１から吐出した高温高圧のガス冷媒（単相）は、四方弁５２を介して凝縮器として機能する第２熱交換器１２及び第１熱交換器１１に流れ込む。第２熱交換器１２及び第１熱交換器１１では、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、排気ファン３２によって室内空間３００から室外空間３０１へ供給される第２経路２２の空気、及び給気ファン３１によって室外空間３０１から室内空間３００へ給気される第１経路２１の空気との間で熱交換が行われて、高温高圧のガス冷媒が凝縮して高圧の液冷媒（単相）になる。
【0073】
第１熱交換器１１から送り出された高圧の液冷媒（単相）は、第３絞り部３によって低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、蒸発器として機能する第３熱交換器１３に流れ込む。第３熱交換器１３では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、熱源機ファン３３によって送風される外気との間で熱交換が行われる。第３熱交換器１３では二相状態の冷媒のうち液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒（単相）になる。
【0074】
第３熱交換器１３から送り出された低圧のガス冷媒は、四方弁５２を介して圧縮機５１に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機５１から吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。
【0075】
高負荷暖房運転時には、第２絞り部２を閉じ、第３熱交換器１３の熱交換を促進することで、冷媒が室内空間３００及び室外空間３０１の熱と熱交換を行い高出力運転が実現する。低負荷暖房運転時では、第２熱交換器１２から送り出された高圧の液冷媒を、第１絞り部１によって空気温度以下の冷媒とし、第１熱交換器１１を蒸発器として運転することで第１熱交換器１１から送り出される冷媒を低圧のガス冷媒（単相）とする。さらに、第２絞り部２を開け、冷媒の大部分が圧力損失体である第３熱交換器１３を介さない冷媒回路を形成することで、第３熱交換器１３の熱交換が抑えられ、冷媒が室内空間３００の熱と熱交換を行うので低入力運転を実現できる。
【0076】
また図５に示すように、本実施の形態に係る外気処理ユニット２００では、第１熱交換器１１及び第２熱交換器１２の位置に対応した給気ファン３１及び排気ファン３２の配置が実施の形態１、２と異なり、第１経路２１と第２経路２２が逆となるが、第１熱交換器１１及び第２熱交換器１２にて供給される空気並びに全熱交換器１４にて熱交換される空気は実施の形態１、２と同様であるため、外気調和装置１００３の空気流れの説明は省略する。
【0077】
次に、外気調和装置１００３において、第３熱交換器１３に着霜した霜を融かす第１霜取り運転を行う場合の冷媒流れについて説明する。第１霜取り運転時の冷媒の流れ方向は、冷房運転時と同様であり図５にＣＲＦで示している。
【0078】
圧縮機５１を駆動させることによって、圧縮機５１から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出する。圧縮機５１から吐出した高温高圧のガス冷媒（単相）は、第２冷媒配管分岐４２で分流し、大部分の冷媒は第３熱交換器１３を介さない冷媒回路を、一部の冷媒は第３熱交換器１３を通過した後、第１冷媒配管分岐４１にて冷媒が合流する。
ここで圧縮機５１から吐出した高温高圧のガス冷媒（単相）の温度は０℃以上であるので、高温高圧のガス冷媒（単相）が第３熱交換器１３に形成される霜を融解する。
ここで圧縮機５１から吐出した高温高圧のガス冷媒（単相）の温度は０℃以上であるので、高温高圧のガス冷媒（単相）が第３熱交換器１３に形成される霜を融解する。
【0079】
第１冷媒配管分岐４１にて合流した高温高圧冷媒が、凝縮器として機能する第１熱交換器１１に流れ込む。第１熱交換器１１では、流れ込んだ高温高圧冷媒と給気ファン３１によって室外空間３０１から室内空間３００へ給気される第１経路２１の空気との間で熱交換が行われて、高温高圧のガス冷媒が凝縮して高圧の液冷媒（単相）になる。
【0080】
第１熱交換器１１から送り出された高圧の液冷媒（単相）は、第１絞り部１によって低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、蒸発器として機能する第２熱交換器１２に流れ込む。第２熱交換器１２では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、排気ファン３２によって室内空間３００から室外空間３０１へ供給される第２経路２２の空気との間で熱交換が行われる。第２熱交換器１２で二相状態の冷媒のうち液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒（単相）になる。
【0081】
第２熱交換器１２から送り出された低圧のガス冷媒は、四方弁５２を介して圧縮機５１に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機５１から吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。
【0082】
本実施の形態における外気調和装置１００３は、第３熱交換器１３に着霜した霜を融かす第１霜取り運転をしながら温風を室内空間３００に供給するため、室内空間３００の温度維持と第３熱交換器１３の除霜を両立することができる。
【0083】
第１霜取り運転について詳述すると、第２絞り部２を開けることで、圧縮機５１から吐出した高温高圧のガス冷媒（単相）の一部が、霜が形成された第３熱交換器１３を通過する際に、放熱するため除霜が可能となる。
【0084】
さらに、高温高圧のガス冷媒（単相）の大部分は、第２絞り部２を経由して、凝縮器として機能する第１熱交換器１１に供給され、第１経路２１の全熱交換器１４を通過した空気を昇温する。当該空気が室内空間３００に給気として供給されるので、第３熱交換器１３の除霜と平行して室内空間３００への温風供給が可能となる。
【0085】
実施の形態４．
図６を用いて実施の形態４における外気調和装置１００４について説明する。
図６を用いて実施の形態４における外気調和装置１００４について説明する。
【0086】
実施の形態２において、第２熱交換器１２と四方弁５２とを第１絞り部１及び第１熱交換器１１を介して冷媒配管５３により接続する構成について説明したが、実施の形態４では、第２熱交換器１２と第１絞り部１との間に第３冷媒配管分岐４３、第１熱交換器１１と圧縮機５１との間に第４冷媒配管分岐４４が設けられ、第３冷媒配管分岐４３と第４冷媒配管分岐４４を冷媒配管５３により第１絞り部１及び第１熱交換器１１を介さずに接続して形成された冷媒回路に、第４絞り部４が設けられている点が異なる。それ以外の構成は実施の形態２と同様である。
【0087】
＜外気調和装置１００４の動作＞
外気調和装置１００４において、第３熱交換器１３に着霜した霜を融かす第２霜取り運転を行った場合の冷媒及び空気流れについて説明する。第２霜取り運転時の冷媒の流れ方向は、冷房運転時と同様であり図６にＣＲＦで示している。
外気調和装置１００４において、第３熱交換器１３に着霜した霜を融かす第２霜取り運転を行った場合の冷媒及び空気流れについて説明する。第２霜取り運転時の冷媒の流れ方向は、冷房運転時と同様であり図６にＣＲＦで示している。
【0088】
圧縮機５１から冷媒が吐出し、冷媒が第２熱交換器１２で熱交換を行うまでの冷媒及び空気流れは、実施の形態２の第２霜取り運転と同様である。
【0089】
二相状態の冷媒のうち液冷媒が蒸発しガス冷媒（単相）となると、第１絞り部１を介して第１熱交換器１１へ流入する。このとき第１熱交換器１１に流入するガス冷媒（単相）が外気温度より高温である場合、第１熱交換器１１において液化した冷媒が圧縮機５１へ流れ込むことにより、圧縮機５１への液冷媒が過剰流入するおそれがある。
【0090】
第２霜取り運転では、第４絞り部４を開けることにより、第２熱交換器１２から送り出された低圧のガス冷媒（単相）は、第３冷媒配管分岐４３で分流され、大部分の冷媒は第１絞り部１及び第１熱交換器１１を介さない冷媒回路を、一部の冷媒は第１絞り部１及び第１熱交換器１１を通過した後、第４冷媒配管分岐４４にて冷媒が合流する。大部分の冷媒が第１絞り部１及び第１熱交換器１１を通過せずに、第１絞り部１及び第１熱交換器１１を介さない冷媒回路を通過するのは、第１熱交換器１１が圧力損失体となるからである。
【0091】
第１絞り部１及び第１熱交換器１１を介さない冷媒配管５３を通過した低圧のガス冷媒（単相）、第１絞り部１及び第１熱交換器１１を通過した冷媒は、第４冷媒配管分岐４４で合流し、四方弁５２を介して圧縮機５１に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機５１から吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。
【0092】
本実施の形態における外気調和装置１００４は、第３熱交換器１３に着霜した霜を融かす第２霜取り運転時、室内空間３００への温風供給の停止時間を短縮することにより、早期の暖房運転再開を実現し、室内空間３００の温度維持と全熱交換器１４の除霜を両立することができる。ここで本実施の形態における第２霜取り運転の動作は、実施の形態２における第２霜取り運転と同様である。
【0093】
第２霜取り運転について詳述すると、第４絞り部４を開けることで、第２熱交換器１２から送り出された低温低圧のガス冷媒（単相）は第１熱交換器１１を介さず、第３冷媒配管分岐４３から第４冷媒配管分岐４４を通過する。これは、第１熱交換器１１が圧力損失体であるためである。
【0094】
したがって特に、第２熱交換器１２の冷媒温度が外気温度よりも高い場合、第２熱交換器１２から送り出された低温低圧のガス冷媒（単相）が、第１熱交換器１１通過時に液化し、液化した冷媒が圧縮機５１へ過剰に流入することを抑制することができる。
【0095】
実施の形態５．
図７、図８、図９を用いて実施の形態５における外気調和装置１００５について説明する。
実施の形態２において、第２熱交換器１２と四方弁５２とを第１絞り部１及び第１熱交換器１１を介して冷媒配管５３により接続する構成について説明したが、実施の形態５では、第１経路２１と第２経路２２との間に開閉ダンパー５６が設けられている点が異なる。それ以外の構成は実施の形態２と同様である。
図７、図８、図９を用いて実施の形態５における外気調和装置１００５について説明する。
実施の形態２において、第２熱交換器１２と四方弁５２とを第１絞り部１及び第１熱交換器１１を介して冷媒配管５３により接続する構成について説明したが、実施の形態５では、第１経路２１と第２経路２２との間に開閉ダンパー５６が設けられている点が異なる。それ以外の構成は実施の形態２と同様である。
【0096】
外気調和装置１００５において、開閉ダンパー５６は、給気の流れにおいて全熱交換器１４より下流側の経路、排気の流れにおいて全熱交換器１４より上流側の経路との間に設けられる。そして、第１経路２１は給気の流れにおいて全熱交換器１４より上流側及び下流側、第２経路２２は排気の流れにおいて全熱交換器１４より上流側及び下流側に形成される。そして開閉ダンパー５６を制御して全熱交換器１４へ流れる空気の流れを途中で切り替ることにより、室内空間３００からの還気が第２熱交換器１２を通過した後、第１熱交換器１１を経由し、給気として室内空間３００へ供給される第３経路２３を形成する。このように外気との熱交換を行わない内気循環運転を可能とする。
【0097】
＜外気調和装置１００５の動作＞
外気調和装置１００５において全熱交換器１４に着霜した霜を融かす第３霜取り運転を行った場合の冷媒及び空気流れについて説明する。第３霜取り運転時の冷媒の流れ方向は、暖房運転時と同様であり図７にＨＲＦで示している。
外気調和装置１００５において全熱交換器１４に着霜した霜を融かす第３霜取り運転を行った場合の冷媒及び空気流れについて説明する。第３霜取り運転時の冷媒の流れ方向は、暖房運転時と同様であり図７にＨＲＦで示している。
【0098】
圧縮機５１を駆動させることによって、圧縮機５１から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出する。圧縮機５１から吐出した高温高圧のガス冷媒（単相）は、四方弁５２を介して凝縮器として機能する第１熱交換器１１及び第２熱交換器１２に流れ込む。
【0099】
第１熱交換器１１及び第２熱交換器１２では、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、内気循環運転である第３経路２３において還気から第２熱交換器１２を通過後の空気、及び第３経路２３において室内空間３００からの還気との間でそれぞれ熱交換が行われて、高温高圧のガス冷媒が凝縮して高圧の液冷媒（単相）になる。
【0100】
このとき、第１熱交換器１１と第２熱交換器１２との間の空気は、大気圧より昇圧されている。そのため、第２熱交換器１２を通過した空気の一部は全熱交換器１４へ流入する。
【0101】
第２熱交換器１２から送り出された高圧の液冷媒（単相）が、第３絞り部３及び第３熱交換器１３を経由し圧縮機５１に流れ込むまでは、実施の形態２の第３霜取り運転と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。
【0102】
本実施の形態における外気調和装置１００５は、全熱交換器１４に着霜した霜を融かす第３霜取り運転をしながら温風を室内空間３００に供給するため、室内空間３００の温度維持と全熱交換器１４の除霜を両立することができる。
【0103】
第３霜取り運転について詳述すると、圧縮機５１から吐出された高温高圧のガス冷媒が、凝縮器として機能する第２熱交換器１２を通過する際に、室内空間３００からの還気に放熱し、還気を昇温する。昇温した還気の一部が、霜が形成された全熱交換器１４を通過する際に、放熱するため除霜が可能となる。
【0104】
さらに、圧縮機５１から吐出された高温高圧のガス冷媒が、凝縮器として機能する第１熱交換器１１を通過する際に、内気循環運転である第３経路２３において、すでに第２熱交換器１２の高温高圧のガス冷媒（単相）から熱回収して昇温されている空気をさらに昇温する。当該空気が室内空間３００に給気として供給されるので、全熱交換器１４の除霜と並行して室内空間３００への温風供給が可能となる。
【0105】
また、開閉ダンパー５６を図８に示すように、開閉ダンパー５７は給気の流れにおいて全熱交換器１４より下流側の経路、排気の流れにおいて全熱交換器１４より下流側の経路との間に設けてもよい。開閉ダンパー５７を制御することにより、室内空間３００からの還気が第２熱交換器１２を経由して全熱交換器１４を通過後、排気されずに、第１熱交換器１１を経由し、給気として室内空間３００へ供給される。このようにして第３経路が形成され、外気との熱交換を行わない内気循環運転を可能とする。
【0106】
さらに図９に示すように、壁３０２を貫通させて第１経路２１の一部となる経路２４を形成し、壁面に開閉ダンパー５８を設けてもよい。すなわち室内空間３００からの還気が第２熱交換器１２を経由して全熱交換器１４を通過後、経路２４を通過し、第１熱交換器を経由し、給気として室内空間３００へ供給されるようにして外気との熱交換を行わない内気循環運転を可能としてもよい。
【0107】
本実施の形態による外気調和装置１００５、１００６、１００７によれば、換気量を向上させて、室内空間３００の温度維持と全熱交換器１４の除霜を両立することができる。
【0108】
上述以外にも、各実施の形態の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、又は各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。また、圧力及び温度の高低については、特に絶対的な値との関係で高低が定まっているものではなく、装置の状態、動作等において相対的に定まるものとする。
【符号の説明】
【0109】
１ 第１絞り部、２ 第２絞り部、３ 第３絞り部、４ 第４絞り部、１１ 第１熱交換器、１２ 第２熱交換器、１３ 第３熱交換器、１４ 全熱交換器、２１ 第１経路、２２ 第２経路、２３ 第３経路、２４ 経路、３１ 給気ファン、３２ 排気ファン、３３ 熱源機ファン、４１ 第１冷媒配管分岐、４２ 第２冷媒配管分岐、４３ 第３冷媒配管分岐、４４ 第４冷媒配管分岐、５１ 圧縮機、５２ 四方弁、５３ 冷媒配管、５４ 制御部、５５ ダクト、５６、５７、５８ 開閉ダンパー、２００ 外気処理ユニット、２０１ 熱源機ユニット、２０２ 送風ユニット、３００ 室内空間、３０１ 室外空間、３０２ 壁、３０３ 設置空間、１００１、１００２、１００３、１００４、１００５、１００６、１００７ 外気調和装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】