(57)【要約】【課題】２次循環によって温度を調節することが可能な空気調和システムにおいて、潤滑油が圧縮機から排出されて大きな冷却システム内に蓄積され、圧縮機に戻ることができないという問題を解決する。【解決手段】空気調和システムは、第１循環モジュールと第２循環モジュールとを含む。２つの循環モジュールは、熱交換器によって連結される。第１循環は、モジュール式冷却システムであって、圧縮機と、膨張装置と、熱交換器とを含む。第２循環モジュールは、主液体冷却タンクと、多くの分配型液体冷却タンクと、液体ポンプと、複数の室内機とを含み、室内機は、熱交換装置と蒸気推進装置とを含む。熱交換装置は、主液体タンクに接続される。蒸気推進装置は、飽和蒸気状態の作動流体を第１熱交換器に推進し、そうして作動流体ループを形成する。暖房モードと冷房モードとの間で切り替えが可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を循環する第１作動流体を有し、
前記第１作動流体を低圧蒸気状態から高圧蒸気状態へと圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機に接続された第１熱交換器と、
第１熱交換器に接続された膨張装置と、
前記膨張装置と前記圧縮機との間に接続された第２熱交換器とを備えた
第１循環モジュールと、
内部を循環する第２作動流体を有し、
複数の第３熱交換器であって、前記第３熱交換器のそれぞれが熱交換装置と蒸気推進装置とを備えた第２循環モジュールであって、
前記熱交換装置は、第１の端と第２の端とを有し、前記蒸気推進装置は、前記第１の端と前記第２熱交換器との間を連通し、前記第２の端は、前記第２熱交換器に接続されて前記第２熱交換器と前記第３熱交換器との間に作動流体ループを形成し、前記蒸気推進装置は、前記熱交換装置と前記第２熱交換器との間を流れるよう飽和蒸気状態の前記第２作動流体を推進する第２循環モジュールと、を備えた空気調和システムであって、
前記第２熱交換器において、前記第２作動流体と前記第１作動流体との間で熱交換が行われる、
空気調和システム。
【請求項２】
前記第２熱交換器と前記第３熱交換器の第２の端との間に接続された液体貯蔵タンクをさらに備えた、
請求項１に記載の空気調和システム。
【請求項３】
前記主液体貯蔵タンクは、前記第３熱交換器よりも高く配置された、
請求項２に記載の空気調和システム。
【請求項４】
前記第２の端よりも低く配置されて前記主液体貯蔵タンクに連通したポンプと、
前記主液体貯蔵タンクと、前記第２の端と、前記ポンプとの間を連通して第１の状態と第２の状態とを有する制御装置とをさらに備え、
前記第１の状態において、前記制御装置は、前記第２作動流体を前記第２の端へと導き、
前記第２の状態において、前記制御装置は、前記第２作動流体を前記ポンプへと導く、
請求項２に記載の空気調和システム。
【請求項５】
前記第１循環モジュールは、
前記主液体貯蔵タンクに設置された第４熱交換器と、
前記膨張装置と、前記第２熱交換器と、前記第４熱交換器との間を連通して第１の状態と第２の状態とを有する制御装置モジュールとをさらに備え、
前記第１状態において、前記制御装置モジュールは、前記第２作動流体を前記第２熱交換器へと導き、
前記第２の状態において、前記制御モジュールは、前記第２作動流体を前記第４熱交換器へと導く、
請求項４に記載の空気調和システム。
【請求項６】
前記制御装置モジュールは、第１の弁と第２の弁とを備え、
前記第１の弁は、前前記膨張装置から記第２熱交換器を通って前記主液体貯蔵タンクまで延伸した第１流路内に設置され、
前記第２の弁は、前記膨張装置から前記第２熱交換器を通過することなく前記主液体貯蔵タンクまで延伸したもう１つの流路管内に設置された、
請求項５に記載の空気調和システム。
【請求項７】
前記第３熱交換器のそれぞれは、液体・蒸気分離タンクを備え、
前記液体・蒸気分離タンクの上部側は、前記蒸気推進装置及び前記主液体貯蔵タンクに連通し、
前記液体・蒸気分離タンクの下部側は、前記制御装置に連通した、
請求項４に記載の空気調和システム。
【請求項８】
前記液体・蒸気分離タンク内の前記第２作動流体の液体レベルを計測するため、前記液体・蒸気分離タンク内に設置された液体レベルセンサをさらに備えた、
請求項７に記載の空気調和システム。
【請求項９】
前記制御装置は、前記第２の端と前記ポンプとの間の高さに配置された弁である、
請求項４に記載の空気調和システム。
【請求項１０】
前記弁と前記ポンプとの間を連通した２次液体貯蔵タンクをさらに備えた、
請求項９に記載の空気調和システム。
【請求項１１】
前記複数の第３熱交換器のそれぞれは、前記主液体貯蔵タンクと前記熱変換装置との間を連通した弁をさらに備えた、
請求項４に記載の空気調和システム。
【請求項１２】
前記蒸気推進装置は、ファンである、
請求項１に記載の空気調和システム。
【請求項１３】
前記蒸気推進装置は、送風機である、
請求項１に記載の空気調和システム。
【請求項１４】
前記複数の第３熱交換器は、前記第１循環モジュールの下方に設置される、
請求項１に記載の空気調和システム。
【請求項１５】
前記主液体貯蔵タンクと前記第３熱交換器との間に設置されたポンプをさらに備えた、
請求項１に記載の空気調和システム。
【請求項１６】
前記第２循環モジュールは、圧縮機を有さない、
請求項１に記載の空気調和システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和システムに関し、より具体的に、２次循環によって温度を調節することが可能な空気調和システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
可変冷媒流量（ＶＲＦ）としても知られる可変冷媒体積（ＶＲＶ）は、モジュール式外部凝縮ユニットに接続された多くの空気処理ユニットから成り、空気が調和される空間内の冷房又は暖房要件の変化に応じて、インバータ制御式可変速度圧縮機又は多様な容量の複数の圧縮機を用いて冷媒の流れが変えられる。精巧な制御システムが暖房及び冷房モードの切り替えを可能にしている。この種のシステムは、屋内の設備室空間を必要とせず、利用可能な種類が豊富な空気処理ユニットによって高い柔軟性を提供している。用途は、オフィスから、店舗、ホテル、高級マンション、産業用の新築及びリフォーム建築物まで及ぶ。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のＶＲＶ空気調和システムは、室外機及び室内機が同じ循環に属しており、つまり、室外機も室内機もみな同じ冷媒循環ループ内に設置されるため、以下の問題を有している。
【０００４】
一般に、圧縮機を正常に動作させるため、従来技術においては、潤滑油を使って圧縮機の潤滑を行う。圧縮機に塗布される潤滑油は、通常、圧縮機の油タンク又は冷媒循環システム内に液体の状態で存在し、蒸発器を通って圧縮機に戻る冷媒は、通常、蒸気の状態である。圧縮機の動作時、潤滑油の一部が冷媒と共に圧縮機から吐き出される。従来のＶＲＶ空気調和システムの室外機及び室内機はいずれも同じ循環に属するため、圧縮機から排出された潤滑油は、冷媒と共に循環冷却システム内を流れる。
【０００５】
上記の問題を解決するため、従来技術においては、潤滑油を維持するための冷却システムにある装置が付加される（例えば、圧縮機の冷媒の吐出口に効率の良い油分離器が取り付けられて潤滑油を遮断して気化した冷媒と共に潤滑油が圧縮機から排出されるのを防ぐ）か、又はより複雑な制御方法を用いて（例えば、低負荷状態にして特定の時間に圧縮機の動作速度を上げて冷媒流を加速させ、そうして充分な蒸気速度を提供して油の戻りを確実にし）潤滑油が圧縮機に流れ戻るようにする。しかしながら、このような設計では、システムの複雑化が増すことになる。
【０００６】
上述した冷却循環は、一般に、大きな建物に用いられるため、圧縮機は、蒸発器よりも３０メートル又はそれ以上上に配置される。蒸発器と圧縮機との高さの差が大きすぎる、または空気の調和を行う対象からの冷房要求が低いため圧縮機が無負荷であると、吸込ラインを流れる蒸気の速度が不充分になるため、気化した冷媒が潤滑油を含むことがなくなり、潤滑油が冷房管及びパイプ内に蓄積して、圧縮機からの油の進行ロスを生む可能性がある。圧縮機を適切に潤滑して冷房するのに充分な油が残っていないと、それによって圧縮機が故障することになる。その結果、従来技術における配管設計の垂直方向の制約が生じる。
【０００７】
同様に、パイプの水平方向の長さが長すぎると、吸込ラインを流れる蒸気の速度が不充分になるため、気化した冷媒が潤滑油を含むことがなくなり、潤滑油は、冷房管及びパイプ内に溜まりやすくなる。その結果、従来技術における配管設計の水平方向の制約が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
従って、本発明は、２次循環によって温度を調節することが可能な空気調和システムを対象とし、潤滑油が圧縮機から排出されて大きな冷却システム内に蓄積され、圧縮機に戻ることができないという従来技術の問題を解決する。
【０００９】
第１循環モジュールと第２循環モジュールとを備えた空気調和システムを提供する。第１作動流体及び第２作動流体は、それぞれ前記第１循環モジュール及び前記第２循環モジュール内を循環する。前記第１循環モジュールは、圧縮機と、第１熱交換器と、膨張装置と、第２熱交換器とを備える。前記圧縮機は、前記第１作動流体を低圧蒸気状態から高圧蒸気状態に圧縮するために用いられる。前記第１熱交換器は、前記圧縮機に接続される。前記膨張装置は、前記第１熱交換器に接続される。前記第２熱交換器は、前記膨張装置と前記圧縮機との間に接続される。前記第２循環モジュールは、複数の第３熱交換器を備える。前記第３熱交換器のそれぞれは、熱交換装置と蒸気推進装置とを備える。前記熱交換装置は、第１の端と第２の端とを有する。前記蒸気推進装置は、前記第１の端と前記第３熱交換器との間を連通し、前記第２の端は、前記第３熱交換器に接続されて前記第４熱交換器と前記第３熱交換器との間に作動流体ループを形成する。前記蒸気推進装置は、前記熱交換装置と前記第２熱交換器との間を流れるよう飽和蒸気状態の前記第２作動流体を推進し、前記第２熱交換器において、前記第２作動流体と前記第１作動流体との間で熱交換が行われる。
【００１０】
本発明の好適な実施形態によれば、前記空気調和システムは、前記第３熱交換器と前記第２の端との間に接続された主液体貯蔵タンクをさらに備える。好ましくは、前記主液体貯蔵タンクは、前記第４熱交換器よりも高く配置される。
【００１１】
本発明の好適な実施形態によれば、前記主液体貯蔵タンクに加えて、前記空気調和システムは、ポンプと制御装置とをさらに備える。前記ポンプは、前記熱交換装置の第２の端よりも低く配置されて前記主液体貯蔵タンクに連通する。前記制御装置は、前記主液体貯蔵タンクと、前記第２の端と、前記ポンプとの間を連通して第１の状態と第２の状態とを有する。前記第１の状態において、前記制御装置は、前記第２作動流体を前記第２の端へと導き、前記第２の状態において、前記制御装置は、前記第２作動流体を前記ポンプへと導く。好ましくは、前記制御装置は、前記第２の端と前記ポンプとの間の高さに配置された弁である。
【００１２】
本発明の好適な実施形態によれば、前記ポンプ及び前記制御装置に加えて、前記空気調和システムは、第４熱交換器と制御装置モジュールとをさらに備える。前記第４熱交換器は、前記主液体貯蔵タンク内に設置される。前記制御装置モジュールは、前記膨張装置と、前記第２熱交換器と、前記第４熱交換器との間を連通して第１の状態と第２の状態とを有する。前記第１の状態において、前記制御装置モジュールは、前記第２作動流体を前記第２熱交換器へと導き、前記第２の状態において、前記制御装置モジュールは、前記第２作動流体を前記第４熱交換器へと導く。好ましくは、前記制御装置モジュールは、第１の弁と第２の弁とを備える。前記第１の弁は、前記膨張装置から前記第２熱交換器を通って前記主液体貯蔵タンクまで延伸した第１流路内に設置される。前記第２の弁は、前記膨張装置から前記第２熱交換器を通過することなく前記主液体貯蔵タンクまで延伸したもう１つの流路管内に設置される。
【００１３】
本発明の好適な実施形態によれば、前記ポンプ及び前記制御装置に加えて、前記空気調和システムは、液体・蒸気分離タンクをさらに備える。前記液体・蒸気分離タンクの上部側は、前記蒸気推進装置及び前記主液体貯蔵タンクに連通し、前記液体・蒸気分離タンクの下部側は、前記制御装置に連通する。好ましくは、２次液体貯蔵タンクが前記弁と前記ポンプとの間を連通する。好ましくは、前記空気調和システムは、前記液体・蒸気分離タンク内の前記第２作動流体の液体レベルを計測するため、前記液体・蒸気分離タンク内に設置された液体レベルセンサをさらに備える。
【００１４】
本発明の好適な実施形態によれば、前記ポンプ及び前記制御装置に加えて、前記第４熱交換器のそれぞれは、前記主液体貯蔵タンクと前記熱交換装置との間を連通した弁をさらに備える。
【００１５】
本発明の好適な実施形態によれば、前記蒸気推進装置は、ファン又は送風機である。
【００１６】
本発明の好適な実施形態によれば、前記第４熱交換器は、前記第１循環モジュールの下方に設置される。
【００１７】
本発明の好適な実施形態によれば、前記空気調和システムは、前記主液体貯蔵タンクと前記第４熱交換器との間に設置されたポンプをさらに備える。
【００１８】
本発明の好適な実施形態によれば、前記空気調和システムの前記第２循環モジュールは、圧縮気を備えていない。
【００１９】
上記を踏まえると、本発明は、第１循環モジュール及び第２循環モジュールを互いに独立して採用しており、さらに第２循環モジュールは、作動流体を低圧蒸気状態から高圧蒸気状態に圧縮するための圧縮機を有していないため、潤滑油が循環冷却システム内に留まってしまうという問題が第２循環モジュール内では生じないといえる。
【００２０】
本発明は、以下に記載する詳細な説明からよりよく理解されるが、当該説明は、例示のためにのみあって本発明を制約するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態による空気調和システムの概略図である。
【図２】図１の第４熱交換器の概略拡大図である。
【図３】冷房モードにある図１の空気調和システムの概略図である。
【図４】暖房モードにある図１の空気調和システムの概略図である。
【図５】予備冷房モードにおける図１の空気調和システムの概略図である。
【図６】部分負荷モードにおける図１の空気調和システムの概略図である。
【図７】本発明の他の実施形態による空気調和システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明の実施形態による空気調和システムの概略図である。図２は、図１の第３熱交換器３２０の概略拡大図である。図１及び図２を併せて参照すると、空気調和システム１００は、第１循環モジュール２００と第２循環モジュールとを備えている。第１循環モジュール２００は、圧縮機２１０と、第１熱交換器２２０と、膨張装置２３０と、第２熱交換器２４０とを備えている。第１熱交換器２２０は、圧縮機２１０に接続されている。膨張装置２３０は、第１熱交換器２２０に接続されている。第２熱交換器２４０は、膨張装置２３０と圧縮機２１０との間に接続されている。第１作動流体Ｒ１（図示せず）は、圧縮機２１０と、第１熱交換器２２０、膨張装置２３０と、第２熱交換器２４０との間を循環している。第１作動流体Ｒ１は、Ｒ−１３４ａ、Ｒ−１２、Ｒ−２２又はその他の種類の冷媒である。本明細書において、第１循環モジュール２００の数は、限定されない。本実施形態において、図１に示すように、空気調和システム１００は、空気調和システム１００の冷房能力を高めるように並列に接続された複数の第１循環モジュール２００を備えていてもよい。
【００２３】
第２循環モジュールは、複数の第３熱交換器３２０を備えている。第３熱交換器３２０のそれぞれは、第１循環モジュール２００の下方に設置され、熱交換装置３２２と蒸気推進装置３２４とを備えている。熱交換装置３２２は、第１の端３２２ａと第２の端３２２ｂとを有している。第１の端３２２ａの吐出口に設置された蒸気推進装置３２４は、第１の端３２２ａと第２熱交換器２４０との間を連通し、第２熱交換器２４０は、第２の端３２２ｂに接続され、第３熱交換器３２０のそれぞれと第２熱交換器２４０との間に第２作動流体Ｒ２のループを形成している。第２作動流体Ｒ２は、そのループを通って、第２熱交換器２４０と、熱交換装置３２２と、蒸気推進装置３２４との間を循環している。第２作動流体Ｒ２は、Ｒ−１３４ａ、Ｒ−１２、Ｒ−２２又はその他の種類の冷媒である。
【００２４】
上記の構造に基づくと、本実施形態の空気調和システム１００は、ある空間に対して冷却空気調和を行ってその空間の温度を下げる、つまり、空気調和システム１００は、冷房モードにあることになる。図３は、冷房モードにある空気調和システム１００の概略図である。本実施形態において、説明の都合上、建物Ｂ内の空間の温度調節を例に取る。本実施形態において、第１循環モジュール２００及び第２熱交換器２４０は、建物Ｂの屋上に設置され、第３熱交換器３２０は、建物Ｂ内に設置されている。空気調和システム１００が冷房モードにあるとき、第１熱交換器２２０は、凝縮器として機能し、第２熱交換器２４０は、蒸発器として機能している。
【００２５】
第１循環モジュール２００の上記構造に基づき、低圧蒸気状態の第１作動流体Ｒ１は、圧縮機２１０によって圧縮されて高圧蒸気状態になる。続いて、高圧蒸気状態にある第１作動流体Ｒ１は、第１熱交換器２２０に入って熱を外部環境に放出し、そうして高圧液体状態へと変化する。本実施形態において、高圧液体状態にある第１作動流体Ｒ１が発生した熱は、ファン２５０によって周囲環境に放出される。その後、高圧液体状態の第１作動流体Ｒ１は、膨張装置２３０に入って膨張させられて飽和低圧状態になる。低圧液体状態の第１作動流体Ｒ１は、膨張装置２３０を流れた後、第２熱交換器２４０に入って第２作動流体Ｒ２（後述する）の熱を受け取って低圧蒸気状態の第１作動流体Ｒ１になり、続いて圧縮機２１０に戻って第１作動流体Ｒ１の循環を完了する。
【００２６】
尚、従来技術と比較すると、第１循環モジュール２００内の圧縮機２１０、第１熱交換器２２０、膨張装置２３０及び第２熱交換器２４０は全て、同じ高さに略配置されるため、圧縮機２１０は、圧縮機２１０から第１作動流体Ｒ１によって運び出された潤滑油を圧縮機２１０に戻すのに充分な運動エネルギーを第１作動流体Ｒ１に供給することができることに留意されたい。
【００２７】
本実施形態において、第２熱交換器２４０は、第２循環モジュールのための凝縮器として機能し、第３熱交換器３２０は、蒸発器として機能している。このような構成に基づくと、飽和蒸気状態の第２作動流体Ｒ２は、第２熱交換器２４０において、第１作動流体Ｒ１と熱交換を行って第１作動流体Ｒ１に熱を移動させて、そうして飽和液体状態へと変化する。その後、飽和液体状態の第２作動流体Ｒ２は、第２熱交換器２４０が第３熱交換器３２０よりも高く配置されているため、重力の作用を受けて第３熱交換器３２０の熱交換装置３２２に入り、建物Ｂの空間内の熱を吸収して再び飽和蒸気状態へと変化する。飽和蒸気状態の第２作動流体Ｒ２は、続いて蒸気推進装置３２４によって推進されて第２熱交換器２４０に戻り、そうして第２作動流体Ｒ２の循環を完了する。
【００２８】
尚、第２循環モジュールにおいて、蒸気推進装置３２４は、飽和蒸気状態の第２作動流体Ｒ２を第３熱交換器３２０から第２熱交換器２４０に推進するよう適合されており、蒸気推進装置３２４は、ファン又は送風機であることに留意されたい。さらに、第２循環モジュールは、圧縮機を備えていないため、第２作動流体Ｒ２内に潤滑油が含まれるという従来技術の問題を有していない。
【００２９】
次に、図１、図２及び図３を併せて参照すると、第２作動流体Ｒ２がいっそう滑らかに流れるようにするため、本実施形態において、空気調和システム１００は、主液体貯蔵タンク３３０をさらに備えている。主液体貯蔵タンク３３０は、第２熱交換器２４０と熱交換装置３２２のそれぞれの第２の端３２２ｂとの間を連通し、主液体貯蔵タンク３３０の開口部３３２は、第２の端３２２ｂに連通している。そのため、本実施形態において、第２作動流体Ｒ２の一部が主液体貯蔵タンク３３０内に収納されている。好ましくは、主液体貯蔵タンク３３０内の第２作動流体Ｒ２が重力の作用を受けて第３熱交換器３２０のそれぞれに分配されるように、主液体貯蔵タンク３３０が第３熱交換器３２０よりも高く配置される。
【００３０】
また、図１及び図２を再び参照すると、本実施形態において、空気調和システム１００は、ポンプ３４０と制御装置３５０とをさらに備えている。ポンプ３４０は、熱交換装置３２２の第２の端３２２ｂよりも低く配置され、主液体貯蔵タンク３３０の開口部３３４を経由して主液体貯蔵タンク３３０と連通している。制御装置３５０は、主液体貯蔵タンク３３０と、第２の端３２２ｂと、ポンプ３４０との間を連通している。本実施形態において、制御装置３５０は、第２の端３２２ｂとポンプ３４０との間の高さに配置された弁である。制御装置３５０は、第１の状態（閉じた状態）と第２の状態（開いた状態）とを有している。制御装置３５０は、第１の状態において、第２作動流体Ｒ２を第２の端３２２ｂへと導き、第２の状態において、第２作動流体Ｒ２をポンプ３４０へと導く。上記の設計に基づき、空気調和システム１００は、建物Ｂ内の温度を上昇させるよう冷房モードだけでなく暖房モードでも動作してもよい。
【００３１】
図１、図２及び図４を併せて参照すると、図４は、暖房モードにある空気調和システム１００の概略図である。空気調和システム１００が暖房モードにあるとき、第１熱交換器２２０は、蒸発器として機能し、第２熱交換器２４０は、凝縮器として機能している。つまり、低圧蒸気状態の第１作動流体Ｒ１は、圧縮機２１０によって圧縮されて高圧蒸気状態になる。続いて、高圧蒸気状態の第１作動流体Ｒ１は、第２熱交換器２４０に入って熱を外部環境に放出し、そうして高圧液体状態へと変化する。その後、高圧液体状態の第１作動流体Ｒ１は、膨張装置２３０に入って膨張させられて飽和低圧状態になる。高圧液体状態の第１作動流体Ｒ１は、膨張装置２３０を流れた後、第１熱交換器２２０に入って第２作動流体Ｒ２（後述する）の熱を受け取って低圧蒸気状態の第１作動流体Ｒ１になり、続いて圧縮機２１０に戻って第１作動流体Ｒ１の循環を完了する。
【００３２】
また、空気調和システム１００が暖房モードにあるとき、制御装置３５０は、第２の状態にあり、主液体貯蔵タンク３３０の開口部３３２と第３暖房交換器３２０の端部との間の流路は、弁３２６によって閉じられている。第２熱交換器２４０は、蒸発器として機能し、第三熱交換器３２０は、凝縮器として機能している。特に、飽和液体状態の第２作動流体Ｒ２は、第２熱交換器２４０で、第１作動流体Ｒ１と熱交換を行って第１作動流体Ｒ１の熱を吸収して飽和蒸気状態へと変化する。その後、飽和蒸気状態の第２作動流体Ｒ２は、蒸気推進装置３２４によって推進されて第１の端３２２ａを経由して第３熱交換器３２０の熱交換装置３２２に入り、建物Ｂの空間内に熱を放出して再び飽和液体状態へと変化する。最後に、飽和液体状態の第２作動流体Ｒ２は、ポンプ３４０によって第２熱交換器２４０に引き戻され、そうして第２作動流体Ｒ２の循環を完了する。
【００３３】
また、再び図１及び図２を併せて参照すると、本発明の実施形態において、空気調和システム１００は、第４熱交換器３６０と制御装置モジュール３７０とをさらに備えている。第４熱交換器３６０は、主液体貯蔵タンク３３０内に設置されている。制御装置モジュール３７０は、膨張装置２３０と、第２熱交換器２４０と、第４熱交換器３６０との間を連通している。具体的に、本実施形態において、制御装置モジュール３７０は、弁３７１と弁３７２とを備えている。弁３７１は、膨張装置２３０から第２熱交換器２４０を通って主液体貯蔵タンク３３０まで延伸している流路内に設置されている。弁３７２は、膨張装置２３０から第２熱交換器２４０を通過することなく主液体貯蔵タンク３３０まで延伸しているもう１つの流路内に設置されている。
【００３４】
制御装置モジュール３７０は、第１の状態と第２の状態とを有している。制御装置モジュール３７０は、第１の状態にあるとき、弁３７１が開いて弁３７２が閉じて第２作動流体Ｒ２を第２熱交換器２４０へと導く。制御装置モジュール３７０は、第２の状態にあるとき、弁３７１が閉じて弁３７２が開いて第１作動流体Ｒ１を第４熱交換器３６０へと導く。
【００３５】
図１、図２及び図５を併せて参照すると、図５は、予備冷房モードにある空気調和システム１００の概略図である。上記の設計に基づき、空気調和システム１００は、冷房モード又は暖房モードで動作するだけでなく、冷房前の予備冷房モードでも動作してもよい。空気調和システム１００が予備冷房モードで動作するとき、第４熱交換器３６０は、蒸発器として機能し、第１熱交換器２２０は、凝縮器として機能しており、制御装置モジュール３７０は、第２の状態にあり、制御装置３５０もまた第２の状態にある。それによって、第１循環モジュール２００は、第４熱交換器３６０を用いることによって主液体貯蔵タンク３３０内の第２作動流体Ｒ２の温度を下げることができる。さらに、第４熱交換器３６０が主液体貯蔵タンク３３０内の第２作動流体Ｒ２の温度を下げると、制御装置モジュール３５０は、第２の状態にあるので、主液体貯蔵タンク３３０の開口部３３２から流れ出る第２作動流体Ｒ２は、ポンプ３４０によって直接主液体貯蔵タンク３３０に引き戻されて第２作動流体の循環を完了する。尚、この循環において、第２作業流体Ｒ２は、熱交換装置３２２の第２の端３２２ｂを通って熱交換装置３２２に流入しないことに留意されたい。予備冷房モードにおいて、第２作動流体Ｒ２は、熱交換装置３２２に入らないため、第２循環モジュール内の第２作動流体Ｒ２のほとんどがポンプ３４０によって主液体貯蔵タンク３３０へと引き込まれ、そうして空気調和システム１００は、第２作動流体Ｒ２のほとんどの温度を予め設定された値に短時間で下げることができる。第２作動流体Ｒ２が予め設定された温度に達した後、制御装置モジュール３７０及び制御装置３５０はいずれも、第２の状態から第１の状態に切り替えられ、そうして空気調和システム１００は、予備冷房モードから冷房モードに切り替えられて建物Ｂ内の温度を下げる。
【００３６】
さらに、第２作業流体Ｒ２がいっそう滑らかに流れるようにするため、本発明の実施形態において、空気調和システム１００は、２次液体貯蔵タンク３９０をさらに備えており、この２次液体貯蔵タンク３９０は、制御装置３５０とポンプ３４０との間を連通して第２作動流体Ｒ２の一部を貯蔵するように適合されている。
【００３７】
また、再び図１及び図２を参照すると、本実施形態における空気調和システム１００において、第３熱交換器３２０のそれぞれは、空気調和システム１００が部分負荷モードで動作できるよう、弁３２６を備えている。弁３２６は、主液体貯蔵タンク３３０と熱交換装置３２２の第２の端３２２ｂとの間に設置されている。具体的には、空気調和システム１００において、主作動流体管路３８０及び複数の２次作動流体管路３８２ａは、主液体貯蔵タンク３３０と第３熱交換器３２０との間に配置されている。主作動流体管路３８０の一端は、主液体貯蔵タンク３３０に連通している。２次作動流体管路３８２のそれぞれの一端は、主作動流体管路３８０に連通し、他端は、第３熱交換器３２０のそれぞれの蒸気推進装置３２４にそれぞれ連通している。弁３２６は、２次作動流体管路３８２内に設置されている。空気調和システム１００が部分負荷モードにあるとき、第３熱交換３２０の一部は、動作中であり、一方、その他は、停止している。
【００３８】
図１、図２及び図６を併せて参照すると、図６は、部分負荷モードにある空気調和システム１００の概略図である。部分負荷モードにおいて、空気調和システム１００は、冷房モードに似た動作をする。但し、冷房モードと異なって、空気調和システム１００が部分負荷モードにあるとき、主液体貯蔵タンク３３０をオフ状態の第３熱交換器３２０（図６において破線で囲まれた２つの第３熱交換器３２０によって示されている）に連通させるための経路が切断され、つまり、オフ状態の第３熱交換器３２０の弁３２６が閉じており、第２作動流体Ｒ２は、主液体貯蔵タンク３３０からオフ状態の第３熱交換３２０に入ることができない。また、主液体貯蔵タンク３３０をオン状態の第３熱交換器３２０（図６において破線で囲まれていない複数の第３熱交換器３２０によって示されている）に連通させるための経路が開いている、つまり、オン状態の第３熱交換器３２０の弁３２６が開いており、第２作動流体Ｒ２は、主液体貯蔵タンク３３０からオン状態の第３熱交換器３２０に入ることができる。さらに、オフ状態の第３熱交換器３２０内に残っている第２作動流体Ｒ２は、ポンプ３４０によって主液体貯蔵タンク３３０へと引き込まれる。
【００３９】
上記の構造に基づき、本実施形態において、特定の位置にある第３熱交換器３２０をオン又はオフする、若しくはオン状態の第３熱交換器３２０の数を空気調和要件に応じて調整するため、空気調和システム１００は、第２作動流体Ｒ２の高い使用効率を少量で達成する。
【００４０】
また、本発明の実施形態において、第３熱交換器３２０のそれぞれは、液体・蒸気分離タンク３２８をさらに備えている。液体・気体分離タンク３２８の上部側は、蒸気推進装置３２４及び主液体貯蔵タンク３３０に連通し、液体・蒸気分離タンク３２８の下部側は、制御装置３５０に連通している。この液体・蒸気分離タンク３２８の設計によって、第２作動流体Ｒ２の一部が液体・蒸気分離タンク３２８内に収容されており、空気調和システム１００は、例えば液体レベルセンサ（図示せず）によって液体・蒸気分離タンク３２８内の第２作動流体Ｒ２の液体レベルを検知している。冷房モードにある空気調和システム１００は、第３熱交換器３２０の液体・蒸気分離タンク３２８内の第２作動流体Ｒ２の液体レベルを計測することによって弁３２６を開ける度合いを決定して第３熱交換器３２０に流入する第２作動流体Ｒ２の量を調整している。
【００４１】
上記の実施形態において、第１循環モジュール２００が第４熱交換器よりも高く配置されなければならないということに限定されない。図７は、本発明の他の実施形態による空気調和システムの概略図であり、同図において、図１と同じ部材は、同じ参照符合で表している。図７を参照すると、本実施形態の空気調和システム１００’は、主に、第１循環モジュール２００が第３熱交換器３２０ほど高く配置されていない点で、図１の空気調和システム１００と異なっている。主液体貯蔵タンク３３０内の第２作動流体Ｒ２が第３熱交換器３２０のそれぞれに均一に分配されるようにするため、空気調和システム１００’は、ポンプ３９５をさらに備えている。ポンプ３９５は、主液体貯蔵タンク３３０と第３熱交換器３２０との間に配置されており、空気調和システム１００’が冷房、予備冷房、又は部分負荷モードにあるとき、第２作動流体Ｒ２は、ポンプ３９５によって第３熱交換器３２０のそれぞれに均一に分配される。
【００４２】
上記を踏まえると、本発明は、第１循環モジュール及び第２循環モジュールを互いに独立して用いて、さらに第２循環モジュールは、作動流体を液体状態から蒸気状態へと圧縮するための圧縮機を有していないため、潤滑油が循環管路内に留まってしまうという問題は、第２循環モジュールに生じないといえる。従って、従来技術に比べ、本発明において、第２循環管路の設計は、垂直方向の高さ又は水平方向の長さによって限定されない。
【００４３】
また、本発明の第４熱交換は、第１循環モジュールの下方に設置されるため、液体第２作動流体は、重力の作用を受けて、第４熱交換器のそれぞれに均一に分配されるといえる。
【００４４】
以上、本発明を説明してきたが、本発明を多様に変更することができることは明らかである。そのような変更は、本発明の趣旨及び適用範囲からの逸脱とみなされるものではなく、当業者にとって明らかであろう修正はいかなるものも、以下に記載する請求の範囲に含まれることを意図している。
【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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