(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源側熱交換器(15)と、主熱交換器(3)の１次側熱交換部(13)とを備え、該熱源側熱交換器(15)で吸収した熱を該１次側熱交換部(13)において放出する加熱運転と、該１次側熱交換部(13)で吸収した熱を該熱源側熱交換器(15)において放出する冷却運転との切換が自在に構成された１次側冷媒回路(A,A2)と、
上記主熱交換器(3)の２次側熱交換部(23)と、利用側熱交換器(25)と、２次側冷媒(R2)を循環させる冷媒搬送手段(P)とを備え、上記加熱運転時には２次側熱交換部(23)で吸収した熱を利用側熱交換器(25)で放出する一方、冷却運転時には利用側熱交換器(25)で吸収した熱を２次側熱交換部(23)に放出するように２次側冷媒(R2)の循環経路を切り換える流路切換手段(30)が設けられた２次側冷媒回路(B,B2)とを備えた冷凍装置において、
上記１次側冷媒回路(A,A2)又は２次側冷媒回路(B,B2)の少なくとも一方は、常時高圧となる冷媒循環部と常時低圧となる冷媒循環部との間に所定の高低差圧が保持されるように構成される一方、
上記流路切換手段(30)は、所定の高低差圧が生ずる１次側冷媒回路(A,A2)又は２次側冷媒回路(B,B2)の高圧冷媒と低圧冷媒とを高圧導入管(31)と低圧導入管(32)とによって導いて該高低差圧によって駆動する四路切換弁で構成され、
２次側熱交換部(23)と利用側熱交換器(25)とは、ガス配管(93a)及び液配管(93b)により冷媒循環自在に接続され、
冷媒搬送手段(P)は、上記液配管(93b)に連通し且つ液冷媒の貯留が自在な互いに並列に設けられた第１及び第２タンク手段(95A,95B)と、１次側冷媒(R1)と２次側冷媒(R2)との間で熱交換を行わせて２次側冷媒(R2)を加熱して昇圧し、該第１又は第２タンク手段(95A,95B)のいずれか一方の２次側冷媒(R2)を液配管(93b)に押し出す加圧用熱交換器(81A)と、１次側冷媒(R1)と２次側冷媒(R2)との間で熱交換を行わせて２次側冷媒(R2)を冷却して減圧し、該第１又は第２タンク手段(95A,95B)の他方の２次側冷媒(R2)を液配管(93b)に吸引させる減圧用熱交換器(83A)とを備え、
第１タンク手段(95A)を加圧すると共に第２タンク手段(95B)を減圧する第１状態と、第１タンク手段(95A)を減圧すると共に第２タンク手段(95B)を加圧する第２状態とを交互に切り換えることによって２次側冷媒(R2)を循環させる
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
冷媒搬送手段(P)と、主熱交換器(3)と、該主熱交換器(3)で吸収した冷熱又は温熱を放出する利用側熱交換器(25)とを有する冷媒回路(B,B2,202)を備えた冷凍装置において、
上記冷媒搬送手段(P)は、上記冷媒回路(B,B2,20)の液ライン(51〜54,93b)に設けられる一方、
高圧ガスを供給する常時高圧ガス手段(17,97,252)に接続された高圧導入管(31)と、
ガス又は液状の低圧流体を供給する常時低圧手段(18,103,262)に接続された低圧導入管(32)と、
上記冷媒回路(B,B2,20)の液ライン(51〜54,93b)に設けられ、且つ上記高圧導入管(31)及び低圧導入管(32)に接続され、該両導入管(31,32)から導入した高圧ガス及び低圧流体の高低差圧で駆動して冷媒の循環方向を切り換える四路切換弁(30)とを備え、
主熱交換器(3)と利用側熱交換器(25)とがガス配管(93a)及び液配管(93b)により冷媒循環可能に接続され、
冷媒搬送手段(P)は、
内部空間が上記液配管(93b)に連通し、液冷媒の貯留が可能なタンク手段(T,95A,95B,96A,96B)と、
該タンク手段(T,95A,95B,96A,96B)の内部圧力を上昇させる加圧動作と、内部圧力を下降させる減圧動作とを交互に切換える加減圧手段(99a〜99d,104a〜104b,SV-1,SV-2)とを備え、
該加減圧手段の加圧動作時には上記タンク手段(T,95A,95B,96A,96B)から蒸発器となる熱交換手段(90,91)への液冷媒の供給のみを許容する一方、減圧動作時には凝縮器となる熱交換手段(90,91)からタンク手段(T,95A,95B,96A,96B)への液冷媒の回収のみを許容して冷媒を循環させて利用側熱交換器(25)に吸熱又は放熱を行わせる手段から成り、
常時高圧ガス手段は、タンク手段(T,95A,95B,96A,96B)の高圧側である
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】
熱源側熱交換器(15)と、主熱交換器(3)の１次側熱交換部(13)とを備え、該熱源側熱交換器(15)で吸収した熱を該１次側熱交換部(13)において放出する加熱運転と、該１次側熱交換部(13)で吸収した熱を該熱源側熱交換器(15)において放出する冷却運転との切換が自在に構成された１次側冷媒回路(A,A2)と、
上記主熱交換器(3)の２次側熱交換部(23)と、利用側熱交換器(25)と、２次側冷媒(R2)を循環させる冷媒搬送手段(P)とを備え、上記加熱運転時には２次側熱交換部(23)で吸収した熱を利用側熱交換器(25)で放出する一方、冷却運転時には利用側熱交換器(25)で吸収した熱を２次側熱交換部(23)に放出するように２次側冷媒(R2)の循環経路を切り換える流路切換手段(30)が設けられた２次側冷媒回路(B,B2)とを備えた冷凍装置において、
上記１次側冷媒回路(A,A2)又は２次側冷媒回路(B,B2)の少なくとも一方は、常時高圧となる冷媒循環部と常時低圧となる冷媒循環部との間に所定の高低差圧が保持されるように構成される一方、
上記流路切換手段(30)は、所定の高低差圧が生ずる１次側冷媒回路(A,A2)又は２次側冷媒回路(B,B2)の高圧冷媒と低圧冷媒とを高圧導入管(31)と低圧導入管(32)とによって導いて該高低差圧によって駆動する四路切換弁で構成され、
主熱交換器(3)と利用側熱交換器(25)とがガス配管(93a)及び液配管(93b)により冷媒循環可能に接続され、
冷媒搬送手段(P)は、
内部空間が上記液配管(93b)に連通し、液冷媒の貯留が可能なタンク手段(T,95A,95B,96A,96B)と、
該タンク手段(T,95A,95B,96A,96B)の内部圧力を上昇させる加圧動作と、内部圧力を下降させる減圧動作とを交互に切換える加減圧手段(99a〜99d,104a〜104b,SV-1,SV-2)とを備え、
該加減圧手段の加圧動作時には上記タンク手段(T,95A,95B,96A,96B)から蒸発器となる熱交換手段(90,91)への液冷媒の供給のみを許容する一方、減圧動作時には凝縮器となる熱交換手段(90,91)からタンク手段(T,95A,95B,96A,96B)への液冷媒の回収のみを許容して冷媒を循環させて利用側熱交換器(25)に吸熱又は放熱を行わせる手段から成り、
常時高圧ガス手段は、タンク手段(T,95A,95B,96A,96B)の高圧側である
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の冷凍装置において、
常時低圧手段は、タンク手段(T,95A,95B,96A,96B)の低圧側であることを特徴とする冷凍装置。
【請求項５】
請求項２又は３に記載の冷凍装置において、
低圧導入管(32)は、冷媒搬送手段(P)の吸入側配管に接続されていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項６】
請求項１に記載の冷凍装置において、
高圧導入管(31)は、加圧用熱交換器(81A)とタンク手段(95A,95B,96A,96B)とをつなぐガス供給管(97)に接続されていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項７】
請求項１に記載の冷凍装置において、
高圧導入管(31)は、常時高圧の冷媒循環部である加圧用熱交換器(81A)とタンク手段(95A,95B)とをつなぐガス供給管(97)に接続され、
低圧導入管(32)は、常時低圧の冷媒循環部である減圧用熱交換器(83A)とタンク手段(95A,95B)とをつなぐガス回収管(103)に接続されている
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項８】
請求項１に記載の冷凍装置において、
低圧導入管(32)は、冷媒搬送手段(P)の吸入側配管に接続されていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項９】
冷媒を貯留する第１タンク手段(616)及び第２タンク手段(617)と、
冷媒を加熱することにより昇圧し、該第１タンク手段(616)または第２タンク手段(617)のいずれか一方のタンク手段に対して、昇圧冷媒を供給し、該タンク手段内の冷媒を供給側液配管(638,639)に押し出す加圧用熱交換器(604)と、
冷媒を冷却することにより減圧し、他方のタンク手段内の冷媒を吸引し、回収側液配管(666)から冷媒を該タンク手段内に導く減圧用熱交換器(609)と、
タンク手段から押し出された冷媒を蒸発または凝縮させる熱源側熱交換器(621)と、
該熱源側熱交換器(621)に接続され、冷媒を凝縮または蒸発させる利用側熱交換器(620)と、
上記供給側液配管(638,639)、回収側液配管(666)、利用側熱交換器(620)及び熱源側熱交換器(621)に接続され、冷房運転時にはタンク手段から押し出された冷媒を利用側熱交換器(620)から熱源側熱交換器(621)に流通させる一方、暖房運転時にはタンク手段から押し出された冷媒を熱源側熱交換器(621)から利用側熱交換器(620)に流通させるように冷媒循環方向を切り換える四路切換弁(650)とを有する熱搬送回路(602)を備え、
第１タンク手段(616)を加圧すると共に第２タンク手段(617)を減圧する第１状態と、第１タンク手段(616)を減圧すると共に第２タンク手段(617)を加圧する第２状態とを交互に切り換えることによって、該熱搬送回路(602)において冷媒を循環させる冷凍装置であって、
上記四路切換弁(650)は、上記熱搬送回路(602)から高圧ガス冷媒を導く高圧導入管(671)と、上記回収側液配管(666)から低圧液冷媒を導く低圧導入管(672)とを備え、該両導入管(671,672)から導入した冷媒の高低差圧で駆動する
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の冷凍装置において、
圧縮機(603)、加圧用熱交換器(604)の１次側熱交換部(605)、減圧機構(608)、及び減圧用熱交換器(609)の１次側熱交換部(610)が順に接続された駆動側回路(601)を備え、
該加圧用熱交換器(604)において駆動側冷媒により熱搬送回路(602)の冷媒を加熱して昇圧すると共に、該減圧用熱交換器(609)において駆動側冷媒により熱搬送回路(602)の冷媒を冷却して減圧する一方、
四路切換弁(650)の高圧導入管(671)は、該加圧用熱交換器(604)で昇圧された冷媒を導くように構成されている
ことを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍装置に係り、特に、互いに熱交換を行う１次側流体と２次側流体とをそれぞれ循環させる２つの流体回路を備えた冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、空気調和装置を含めた広義の冷凍装置の一種として、例えば特開昭６２−２３８９５１号公報に開示されているように、２系統の冷媒回路を備えたものが知られている。この種の冷媒回路は、例えば図１０に示すように、圧縮機(a)、熱源側熱交換器(b)、減圧機構(c)、及び主熱交換器(d)の１次側熱交換部(d1)が冷媒配管によって順に接続されて成る１次側冷媒回路(c1)と、ポンプ(e)、４つの電磁弁(g1)〜(g4)で形成されたブリッジ回路(h)、主熱交換器(d)の２次側熱交換部(d2)、及び利用側熱交換器(f)が冷媒配管によって順に接続されて成る２次側冷媒回路(c2)とを備えて構成されている。そして、主熱交換器(d)の１次側熱交換部(d1)と２次側熱交換部(d2)との間で熱交換が可能となっていると共に、空気調和を行う室内側に利用側熱交換器(f)が配置されている。
【０００３】
このような構成により、室内の冷房運転時には、１次側熱交換部(d1)で蒸発する１次側冷媒と２次側熱交換部で凝縮する２次側冷媒との間で熱交換が行われ、この凝縮した２次側冷媒が利用側熱交換器(f)で蒸発することにより、室内を冷房する。一方、室内の暖房運転時には、１次側熱交換部(d1)で凝縮する１次側冷媒と２次側熱交換部(d2)で蒸発する２次側冷媒との間で熱交換が行われ、この蒸発した２次側冷媒が利用側熱交換器(f)で凝縮することにより、室内を暖房する。これにより、１次側冷媒回路(c1)の配管長の短縮化を図り、冷媒の圧力損失の低減や良好な油戻り特性などを確保して、冷凍能力の向上が図られている。
【０００４】
ところで、２次側冷媒回路(c2)において、冷媒搬送手段であるポンプ(e)は、専ら液体を搬送するように構成されているので、ポンプ(e)には常に液体の冷媒が流れるように冷媒循環経路を構成する必要がある。そのため、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流通方向が逆方向になるように、循環経路を切り換える流路切換手段として、４つの電磁弁(g1)〜(g4)を組み合わせて構成されたブリッジ回路(h)が設けられている。
【０００５】
このブリッジ回路(h)は、冷房運転時には、電磁弁(g2)及び(g3)が閉鎖される一方、電磁弁(g1)及び(g4)が開口され、図１０の実線矢印の循環経路、つまり、液冷媒を主熱交換器(d)からポンプ(e)を経て利用側熱交換器(f)に流すような循環経路を形成する。
【０００６】
一方、暖房運転時には、電磁弁(g1)及び(g4)が閉鎖される一方、電磁弁(g2)及び(g3)が開口され、図１０の破線矢印の循環経路、つまり、液冷媒を利用側熱交換器(f)からポンプ(e)を経て主熱交換器(d)に流すような循環経路を形成する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のブリッジ回路(h)は、高価な機器である電磁弁(g1)〜(g4)を４つも必要とするため、コストが高い。また、配管の分岐部を設けるなど配管構成が複雑になるため、冷凍装置の信頼性を低下させる原因となっている。更に、配管が分岐していることにより、冷媒の圧力損失が増加するため、冷凍装置の能力が低下する原因ともなっている。
【０００８】
一方、上記のブリッジ回路と同様の機能を果たすものとして、いわゆる電磁式の四路切換弁がある。電磁式の四路切換弁は、本体に組み込まれた電磁石に通電することによって電磁力を発生させ、この電磁力を駆動力として弁体を所定位置に移動又は保持することによって、所定の配管同士を連通させるものである。例えば、冷房運転時には通電を行わない一方、暖房運転時には通電を行い、連通する配管の組み合わせを変更する。
【０００９】
しかし、電磁式の四路切換弁は、比較的大きい弁体を駆動又は保持する必要性があり、消費電力が大きい。上記の例においては、暖房運転時では常に通電しておく必要があり、比較的多くの電力を必要とする。そのため、冷凍装置の効率の低下を招くので、冷凍装置にはあまり使用されていないのが現状である。
【００１０】
これに対して、冷媒回路内の高低圧差を駆動力として利用するいわゆる外部均圧式四路切換弁がよく用いられている。外部均圧式四路切換弁は、４つの通路のうちの１つを圧縮機の吐出側配管に、他の一つを吸入側配管にそれぞれ接続して設けられる。吸入側配管に接続された通路には毛細管がバイパスされ、この毛細管を通じて、弁本体の両端に設けられた圧力室の一方に低圧冷媒が供給される。そして、弁本体内に高圧部分と低圧部分を形成し、弁体が低圧側に吸引されることにより、通路の切換が行われる。
【００１１】
しかし、上記の外部均圧式四路切換弁は、高圧部分と低圧部分との間で所定の圧力差がなければ、弁体が円滑に移動せず、移動途中で止まってしまって正常に動作しない場合がある。そのため、所定の圧力差以上の圧力差が生じない冷媒回路では、使用することができなかった。上記の冷凍装置の２次側冷媒回路(c2)では、圧縮機ではなくポンプ(e)によって２次側冷媒を循環させているので、冷媒回路内に生じる圧力差は小さい。従って、上記の２次側冷媒回路(c2)では、上記外部均圧式四路切換弁を使用することができなかった。つまり、上記外部均圧式四路切換弁は、冷媒が液状態で流れる配管、即ち、液ラインにおいては良好に作動しなかった。
【００１２】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、２次側冷媒の循環流路を切り換えて冷房運転と暖房運転とを切り換える手段を、冷凍装置の効率を低下させずに、簡単な配管構成によって実現することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、高圧流体と低圧流体とを導入管(31,32)を通じて導入し、高圧流体と低圧流体との圧力差を駆動力として冷媒配管の連通状態の切換を行う流路切換手段(30)を用いることとした。
【００１４】
具体的には、請求項１に記載の発明が講じた手段は、熱源側熱交換器(15)と、主熱交換器(3)の１次側熱交換部(13)とを備え、該熱源側熱交換器(15)で吸収した熱を該１次側熱交換部(13)において放出する加熱運転と、該１次側熱交換部(13)で吸収した熱を該熱源側熱交換器(15)において放出する冷却運転との切換が自在に構成された１次側冷媒回路(A,A2)と、上記主熱交換器(3)の２次側熱交換部(23)と、利用側熱交換器(25)と、２次側冷媒(R2)を循環させる冷媒搬送手段(P)とを備え、上記加熱運転時には２次側熱交換部(23)で吸収した熱を利用側熱交換器(25)で放出する一方、冷却運転時には利用側熱交換器(25)で吸収した熱を２次側熱交換部(23)に放出するように２次側冷媒(R2)の循環経路を切り換える流路切換手段(30)が設けられた２次側冷媒回路(B,B2)とを備えた冷凍装置において、上記１次側冷媒回路(A,A2)又は２次側冷媒回路(B,B2)の少なくとも一方は、常時高圧となる冷媒循環部と常時低圧となる冷媒循環部との間に所定の高低差圧が保持されるように構成される一方、上記流路切換手段(30)は、所定の高低差圧が生ずる１次側冷媒回路(A,A2)又は２次側冷媒回路(B,B2)の高圧冷媒と低圧冷媒とを高圧導入管(31)と低圧導入管(32)とによって導いて該高低差圧によって駆動する四路切換弁で構成されている構成とし、さらに、２次側熱交換部(23)と利用側熱交換器(25)とは、ガス配管(93a)及び液配管(93b)により冷媒循環自在に接続され、冷媒搬送手段(P)は、上記液配管(93b)に連通し且つ液冷媒の貯留が自在な互いに並列に設けられた第１及び第２タンク手段(95A,95B)と、１次側冷媒(R1)と２次側冷媒(R2)との間で熱交換を行わせて２次側冷媒(R2)を加熱して昇圧し、該第１又は第２タンク手段(95A,95B)のいずれか一方の２次側冷媒(R2)を液配管(93b)に押し出す加圧用熱交換器(81A)と、１次側冷媒(R1)と２次側冷媒(R2)との間で熱交換を行わせて２次側冷媒(R2)を冷却して減圧し、該第１又は第２タンク手段(95A,95B)の他方の２次側冷媒(R2)を液配管(93b)に吸引させる減圧用熱交換器(83A)とを備え、第１タンク手段(95A)を加圧すると共に第２タンク手段(95B)を減圧する第１状態と、第１タンク手段(95A)を減圧すると共に第２タンク手段(95B)を加圧する第２状態とを交互に切り換えることによって２次側冷媒(R2)を循環させる構成としたものである。
【００１５】
請求項２に記載の発明が講じた手段は、冷媒搬送手段(P)と、主熱交換器(3)と、該主熱交換器(3)で吸収した冷熱又は温熱を放出する利用側熱交換器(25)とを有する冷媒回路(B,B2,202)を備えた冷凍装置において、上記冷媒搬送手段(P)は、上記冷媒回路(B,B2,20)の液ライン(51〜54,93b)に設けられる一方、高圧ガスを供給する常時高圧ガス手段(17,97,252)に接続された高圧導入管(31)と、ガス又は液状の低圧流体を供給する常時低圧手段(18,103,262)に接続された低圧導入管(32)と、上記冷媒回路(B,B2,20)の液ライン(51〜54,93b)に設けられ、且つ上記高圧導入管(31)及び低圧導入管(32)に接続され、該両導入管(31,32)から導入した高圧ガス及び低圧流体の高低差圧で駆動して冷媒の循環方向を切り換える四路切換弁(30)とを備えている構成とし、さらに、主熱交換器(3)と利用側熱交換器(25)とがガス配管(93a)及び液配管(93b)により冷媒循環可能に接続され、冷媒搬送手段(P)は、内部空間が上記液配管(93b)に連通し、液冷媒の貯留が可能なタンク手段(T,95A,95B,96A,96B)と、該タンク手段(T,95A,95B,96A,96B)の内部圧力を上昇させる加圧動作と、内部圧力を下降させる減圧動作とを交互に切換える加減圧手段(99a〜99d,104a〜104b,SV-1,SV-2)とを備え、該加減圧手段の加圧動作時には上記タンク手段(T,95A,95B,96A,96B)から蒸発器となる熱交換手段(90,91)への液冷媒の供給のみを許容する一方、減圧動作時には凝縮器となる熱交換手段(90,91)からタンク手段(T,95A,95B,96A,96B)への液冷媒の回収のみを許容して冷媒を循環させて利用側熱交換器(25)に吸熱又は放熱を行わせる手段から成る構成とし、さらに、常時高圧ガス手段は、タンク手段(T,95A,95B,96A,96B)の高圧側である構成としたものである。
【００１６】
請求項３に記載の発明が講じた手段は、熱源側熱交換器(15)と、主熱交換器(3)の１次側熱交換部(13)とを備え、該熱源側熱交換器(15)で吸収した熱を該１次側熱交換部(13)において放出する加熱運転と、該１次側熱交換部(13)で吸収した熱を該熱源側熱交換器(15)において放出する冷却運転との切換が自在に構成された１次側冷媒回路(A,A2)と、上記主熱交換器(3)の２次側熱交換部(23)と、利用側熱交換器(25)と、２次側冷媒(R2)を循環させる冷媒搬送手段(P)とを備え、上記加熱運転時には２次側熱交換部(23)で吸収した熱を利用側熱交換器(25)で放出する一方、冷却運転時には利用側熱交換器(25)で吸収した熱を２次側熱交換部(23)に放出するように２次側冷媒(R2)の循環経路を切り換える流路切換手段(30)が設けられた２次側冷媒回路(B,B2)とを備えた冷凍装置において、上記１次側冷媒回路(A,A2)又は２次側冷媒回路(B,B2)の少なくとも一方は、常時高圧となる冷媒循環部と常時低圧となる冷媒循環部との間に所定の高低差圧が保持されるように構成される一方、上記流路切換手段(30)は、所定の高低差圧が生ずる１次側冷媒回路(A,A2)又は２次側冷媒回路(B,B2)の高圧冷媒と低圧冷媒とを高圧導入管(31)と低圧導入管(32)とによって導いて該高低差圧によって駆動する四路切換弁で構成されている構成とし、さらに、主熱交換器(3)と利用側熱交換器(25)とがガス配管(93a)及び液配管(93b)により冷媒循環可能に接続され、冷媒搬送手段(P)は、内部空間が上記液配管(93b)に連通し、液冷媒の貯留が可能なタンク手段(T,95A,95B,96A,96B)と、該タンク手段(T,95A,95B,96A,96B)の内部圧力を上昇させる加圧動作と、内部圧力を下降させる減圧動作とを交互に切換える加減圧手段(99a〜99d,104a〜104b,SV-1,SV-2)とを備え、該加減圧手段の加圧動作時には上記タンク手段(T,95A,95B,96A,96B)から蒸発器となる熱交換手段(90,91)への液冷媒の供給のみを許容する一方、減圧動作時には凝縮器となる熱交換手段(90,91)からタンク手段(T,95A,95B,96A,96B)への液冷媒の回収のみを許容して冷媒を循環させて利用側熱交換器(25)に吸熱又は放熱を行わせる手段から成る構成とし、さらに、常時高圧ガス手段は、タンク手段(T,95A,95B,96A,96B)の高圧側である構成としたものである。
【００１７】
上記発明特定事項により、ブリッジ回路が不要となり、流路を切り換えるための配管の構成が簡単化されると共に、コストが低減する。また、主として、冷媒回路(A,A2,B,B2)内に発生する圧力差が流路を切り換えるための駆動力となるので、流路を切り換えるために必要な電気入力が減少する。また、配管の分岐箇所が減るので、冷媒の圧力損失が低減する。更に、高圧導入管(31)及び低圧導入管(32)を通じて高圧ガス及び低圧ガスを導入するので、液ラインに設置されても良好に作動することとなる。
【００１８】
さらに、上記発明特定事項により、ポンプ等の機械的な搬送手段を用いることなく２次側冷媒の循環が行われ、この場合においても、ブリッジ回路を用いることなく流路の切換が行われる効果が発揮される。具体的には、加圧動作時には加圧用熱交換器(81A)により２次側冷媒(R2)に温熱が与えられ、例えば、冷媒の蒸発に伴う高圧を第１タンク手段の内部に供給する。これにより、第１タンク手段内部の液冷媒が２次側冷媒回路(B2)に押し出される。一方、減圧動作時には減圧用熱交換器(83A)により２次側冷媒(R2)に冷熱が与えられ、冷媒の凝縮に伴う低圧を第２タンク手段の内部に供給する。これにより、２次側冷媒(R2)が第２タンク手段に回収される。この結果、第１タンク手段から第２タンク手段へ向かう２次側冷媒の流れが形成される第１状態が得られる。同様にして、２次側冷媒(R2)が第２タンク手段から第１タンク手段へ流れる第２状態が実現される。そして、第１状態と第２状態とを交互に行うことにより、２次側冷媒回路(B2)において、２次側冷媒(R2)は連続的に循環する。
【００１９】
さらに、上記請求項２及び３の発明特定事項により、配管の施工が容易になる。
【００２０】
請求項４に記載の発明が講じた手段は、請求項２又は３に記載の冷凍装置において、常時低圧手段は、タンク手段(T,95A,95B,96A,96B)の低圧側である構成としたものである。
【００２１】
請求項５に記載の発明が講じた手段は、請求項２又は３に記載の冷凍装置において、低圧導入管(32)は、冷媒搬送手段(P)の吸入側配管に接続されている構成としたものである。
【００２２】
上記発明特定事項により、配管の施工が容易になる。
【００２３】
請求項６に記載の発明が講じた手段は、請求項１に記載の冷凍装置において、高圧導入管(31)は、加圧用熱交換器(81A)とタンク手段(95A,95B,96A,96B)とをつなぐガス供給管(97)に接続されている構成としたものである。
【００２４】
請求項７に記載の発明が講じた手段は、請求項１に記載の冷凍装置において、高圧導入管(31)は、常時高圧の冷媒循環部である加圧用熱交換器(81A)とタンク手段(95A,95B)とをつなぐガス供給管(97)に接続され、低圧導入管(32)は、常時低圧の冷媒循環部である減圧用熱交換器(83A)とタンク手段(95A,95B)とをつなぐガス回収管(103)に接続されている構成としたものである。
【００２５】
上記発明特定事項により、２次側冷媒回路(B2)内に発生する高圧ガスと低圧ガスとを利用することにより、２次側冷媒(R2)の流路が切り換えられる。また、たとえ流路切換手段(30)内で冷媒が漏れ、流路内の冷媒(R2)と各圧力室(61,62)内の高圧ガス及び低圧ガスとが混合したとしても、それらはすべて同一の冷媒なので、問題は起こらない。従って、冷凍装置の信頼性が向上する。
【００２６】
請求項８に記載の発明が講じた手段は、請求項１に記載の冷凍装置において、低圧導入管(32)は、冷媒搬送手段(P)の吸入側配管に接続されている構成としたものである。
【００２７】
請求項９に記載の発明が講じた手段は、冷媒を貯留する第１タンク手段(616)及び第２タンク手段(617)と、冷媒を加熱することにより昇圧し、該第１タンク手段(616)または第２タンク手段(617)のいずれか一方のタンク手段に対して、昇圧冷媒を供給し、該タンク手段内の冷媒を供給側液配管(638,639)に押し出す加圧用熱交換器(604)と、冷媒を冷却することにより減圧し、他方のタンク手段内の冷媒を吸引し、回収側液配管(666)から冷媒を該タンク手段内に導く減圧用熱交換器(609)と、タンク手段から押し出された冷媒を蒸発または凝縮させる熱源側熱交換器(621)と、該熱源側熱交換器(621)に接続され、冷媒を凝縮または蒸発させる利用側熱交換器(620)と、上記供給側液配管(638,639)、回収側液配管(666)、利用側熱交換器(620)及び熱源側熱交換器(621)に接続され、冷房運転時にはタンク手段から押し出された冷媒を利用側熱交換器(620)から熱源側熱交換器(621)に流通させる一方、暖房運転時にはタンク手段から押し出された冷媒を熱源側熱交換器(621)から利用側熱交換器(620)に流通させるように冷媒循環方向を切り換える四路切換弁(650)とを有する熱搬送回路(602)を備え、第１タンク手段(616)を加圧すると共に第２タンク手段(617)を減圧する第１状態と、第１タンク手段(616)を減圧すると共に第２タンク手段(617)を加圧する第２状態とを交互に切り換えることによって、該熱搬送回路(602)において冷媒を循環させる冷凍装置であって、上記四路切換弁(650)は、上記熱搬送回路(602)から高圧ガス冷媒を導く高圧導入管(671)と、上記回収側液配管(666)から低圧液冷媒を導く低圧導入管(672)とを備え、該両導入管(671,672)から導入した冷媒の高低差圧で駆動することとしたものである。
【００２８】
上記発明特定事項により、第１状態では、昇圧された冷媒が第１タンク手段(616)に供給され、第１タンク手段(616)から供給側液配管(638,639)に冷媒が押し出される。押し出された冷媒は、利用側熱交換器(620)及び熱源側熱交換器(621)で蒸発または凝縮し、回収側液配管(666)を通じて第２タンク手段(617)に回収される。一方、第２状態では、昇圧された冷媒が第２タンク手段(617)に供給され、第２タンク手段(617)から供給側液配管(638,639)に冷媒が押し出される。押し出された冷媒は、利用側熱交換器(620)及び熱源側熱交換器(621)で蒸発または凝縮し、回収側液配管(666)を通じて第１タンク手段(616)に回収される。このような第１状態及び第２状態が交互に切り換えられることにより、熱搬送回路(602)において冷媒が継続的に循環する。そして、熱搬送回路(602)から導いた高圧ガス冷媒と、回収側液配管(666)から導いた低圧液冷媒との圧力差を利用して四路切換弁(650)が切り換えられることにより、冷房運転時には利用側熱交換器(620)において冷媒が蒸発する一方、暖房運転時には利用側熱交換器(620)において冷媒が凝縮する。このように、四路切換弁(650)は、四路切換弁(650)が設けられた箇所とは別の箇所から高圧ガス冷媒を導き、当該高圧ガスと低圧液冷媒との圧力差によって駆動されるので、液ラインに設置されても良好に作動することになる。
【００２９】
請求項１０に記載の発明が講じた手段は、請求項９に記載の冷凍装置において、圧縮機(603)、加圧用熱交換器(604)の１次側熱交換部(605)、減圧機構(608)、及び減圧用熱交換器(609)の１次側熱交換部(610)が順に接続された駆動側回路(601)を備え、該加圧用熱交換器(604)において駆動側冷媒により熱搬送回路(602)の冷媒を加熱して昇圧すると共に、該減圧用熱交換器(609)において駆動側冷媒により熱搬送回路(602)の冷媒を冷却して減圧する一方、四路切換弁(650)の高圧導入管(671)は、該加圧用熱交換器(604)で昇圧された冷媒を導くように構成されていることとしたものである。
【００３０】
上記発明特定事項により、駆動側回路(601)において駆動側冷媒が循環し、駆動側冷媒によって熱搬送回路(602)の冷媒が加熱され、昇圧される。また、駆動側冷媒によって熱搬送回路(602)の冷媒が冷却され、減圧される。その結果、熱搬送回路(602)において、高圧領域と低圧領域とが確実に生成され、タンク手段の加圧または減圧が良好に行われる。
【００３１】
【参考形態】
以下、本発明の参考形態を図面に基づいて説明する。
【００３２】
−空気調和装置(1)の構成−
図１に示すように、参考形態に係る冷凍装置は、２次冷媒システムの空気調和装置(1)であって、１次側冷媒回路(A)として、いわゆる圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路(A)を用い、２次側冷媒回路(B)として、機械的な搬送手段である冷媒ポンプ(21)によって冷媒を循環させる冷媒回路(B)を用いたものである。
【００３３】
１次側冷媒回路(A)には１次側冷媒(R1)であるＲ２２が循環し、２次側冷媒回路(B)には２次側冷媒(R2)であるＲ２２が循環する。１次側冷媒回路(A)と２次側冷媒回路(B)とは、１次側冷媒(R1)と２次側冷媒(R2)とが互いに熱交換を行う主熱交換器(3)を介して接続されている。以下、各冷媒回路(A,B)について説明する。
【００３４】
１次側冷媒回路(A)は、圧縮機(11)、第１四路切換弁(12)、主熱交換器(3)の１次側熱交換部(13)、膨張弁(4)、及び熱源側熱交換器(15)が、冷媒配管(16)によって順に接続されて構成されている。
【００３５】
２次側冷媒回路(B)は、冷媒搬送手段であるポンプ(21)、流路切換手段である第２四路切換弁(30)、利用側熱交換器(25)、及び主熱交換器(3)の２次側熱交換部(23)が、冷媒配管(26)によって順に接続されて構成されている。第２四路切換弁(30)は、冷媒回路(B)の液ライン、すなわち、冷媒液が流れる部分に設けられている。具体的には、ポンプ(21)の吐出側配管である第１配管(51)、利用側熱交換器(25)に通じる第２配管(52)、ポンプ(21)の吸入側配管である第３配管(53)、及び２次側熱交換部(23)に通じる第４配管(54)と接続され、冷房運転時には第１配管(51)と第２配管(52)、第３配管(53)と第４配管(54)をそれぞれ連通させる一方、暖房運転時には第１配管(51)と第４配管(54)、第２配管(52)と第３配管(53)をそれぞれ連通させるように構成されている。
【００３６】
第２四路切換弁(30)には、高圧導入管(31)及び低圧導入管(32)が接続されている。高圧導入管(31)は、一端が圧縮機(11)の吐出側配管(17)に、他端が第２四路切換弁(30)の高圧導入口にそれぞれ接続され、圧縮機(11)で昇圧された高圧ガスの１次側冷媒(R1)を第２四路切換弁(30)に供給している。一方、低圧導入管(32)は、一端が圧縮機(11)の吸入側配管(18)に、他端が第２四路切換弁(30)の低圧導入口にそれぞれ接続され、低圧ガスの１次側冷媒(R1)を第２四路切換弁(30)に供給している。高圧導入管(31)及び低圧導入管(32)は共に、キャピラリーチューブ等の細管で形成され、吐出側配管(17)や吸入側配管(18)内で発生する脈動が第２四路切換弁(30)にそのまま伝わらないように構成されている。
【００３７】
１次側冷媒回路(A)、２次側冷媒回路(B)のポンプ(21)、第２四路切換弁(30)、高圧導入管(31)、及び低圧導入管(32)は、室外ユニット(U1)に収納されている。一方、２次側冷媒回路(B)の利用側熱交換器(25)及び図示しない送風機は、室内ユニット(U2)に収納されている。室外ユニット(U1)には、更に、圧縮機(11)、第１四路切換弁(12)、膨張弁(14)、ポンプ(21)、第２四路切換弁(30)、及び図示しない送風機を駆動制御するコントローラ(4)が設けられている。
【００３８】
−四路切換弁(30)の構成−
次に、図２を参照しながら第２四路切換弁(30)を説明する。四路切換弁(30)は、バルブ本体(33)と、２本のパイロット管(36),(37)を介してバルブ本体(33)と接続されたパイロット弁(34)とから構成されている。
【００３９】
パイロット弁(34)は、大径部(76)の内周面に沿って配設された中空円筒状の電磁石(35)と、電磁石(35)の中空部に挿入されたプランジャ(70)と、高圧導入管(31)、低圧導入管(32)、第１パイロット管(36)及び第２パイロット管(37)の連通通路を形成する小径部(72)とから構成されている。プランジャ(70)の外周には、プランジャ(70)を没入方向（図２における右側）に付勢するスプリング(73)が設けられている。プランジャ(70)の先端部には、椀状の弁体(71)が形成されている。この弁体(71)は、低圧導入管(32)と第１パイロット管(36)とが連通すると共に高圧導入管(31)と第２パイロット管(37)とが連通する状態、又は低圧導入管(32)と第２パイロット管(37)とが連通すると共に高圧導入管(31)と第１パイロット管(36)とが連通する状態を択一的に切り換える。小径部(72)の内部には、高圧導入管(31)から供給される高圧の１次側冷媒(R1)を収納する高圧空間(74)が形成されている。また、弁体(71)の内部には、低圧導入管(32)から供給される低圧の１次側冷媒(R1)を収納する低圧空間(75)が形成されている。高圧空間(74)は、プランジャ(70)の移動に伴い、低圧導入管(32)と第１パイロット管(36)とが連通したときには高圧導入管(31)と第２パイロット管(37)とが連通し、低圧導入管(32)と第２パイロット管(37)とが連通したときには高圧導入管(31)と第１パイロット管(36)とが連通するように、十分な広さに形成されている。
【００４０】
高圧導入管(31)は、小径部(72)の上部に接続されている。一方、低圧導入管(32)は、開口が弁体(71)をはさんで高圧導入管(31)の開口と対向するように、小径部(72)の下部に接続されている。第１パイロット管(36)及び第２パイロット管(37)は、小径部(72)の下部に、それぞれ低圧導入管(32)と等間隔を隔てて平行に接続されている。第１及び第２パイロット管(36),(37)は、毛細管、つまりキャピラリーチューブで形成されている。
【００４１】
第１パイロット管(36)は、バルブ本体(33)の左端に接続され、第１ピストン(38)によってバルブ本体(33)左側に区画形成された第１圧力室(61)と連通している。同様に、第２パイロット管(37)は、バルブ本体(33)の右端に接続され、第２ピストン(39)によってバルブ本体(33)右端に区画形成された第２圧力室(62)と連通している。第１ピストン(38)が第１圧力室(61)に面する対向面と、第２ピストン(39)が第２圧力室(62)に面する対向面とは、面積がほぼ等しくなるように形成されている。
【００４２】
略円筒形状の外形を有するバルブ本体(33)の外周面には、１次側冷媒回路(B)の第１配管(51)と接続された第１通路(41)、第２配管(52)に接続された第２通路(42)、第３配管(53)に接続された第３通路(43)、及び第４配管(54)と接続された第４通路(44)が、半径方向外向きに延びるように接続されている。第２通路(42)、第３通路(43)及び第４通路(44)は平行に設けられ、第１通路(41)は開口端が第３通路(43)の開口端に対向するように、第３通路(43)の反対側に設けられている。
【００４３】
第２通路(42)、第３通路(43)及び第４通路(44)は、弁座(55)を通じてバルブ本体(33)内部に開口している。弁座(55)の上面は、後述する弁部(45)が第１圧力室(61)と第２圧力室(62)との圧力差によって容易に摺動するように、平滑面に形成されている。
【００４４】
バルブ本体(33)の内部には、第１ピストン(38)及び第２ピストン(39)に接続された連結体(46)がバルブ本体(33)の軸心付近に設けられている。連結体(46)の中央部には、下方に開口する椀状の弁部(45)が接続されている。つまり、弁部(45)は、第１ピストン(38)及び第２ピストン(39)から等間隔離れて配設されている。上記第１ピストン(38)、第２ピストン(39)、連結体(46)及び弁部(45)は、第１圧力室(61)と第２圧力室(62)との圧力差で左右に摺動自在な弁体(47)を構成している。
【００４５】
また、弁体(47)の軸方向長さは、弁体(47)が最も右側に位置したときに弁部(45)が第３通路(43)と第４通路(44)とを連通させる一方、最も左側に位置したときに弁部(45)が第２通路(42)と第３通路(43)とを連通させるように設定されている。なお、弁体(47)が最も右側に位置したときとは、第２ピストン(39)の外側に突出して設けられた閉鎖突部(64)が、第２パイロット管(37)から供給される冷媒ガスを導入する第２導入口(66)を閉鎖するときであり、最も左側に位置したときとは、第１ピストン(38)の閉鎖突部(63)が、第１パイロット管(36)から供給される冷媒ガスを導入する第１導入口(65)を閉鎖するときのことである。
【００４６】
弁部(45)の頂部と第１通路(41)の開口との間には隙間が設けられ、弁部(45)が第２通路(42)と第３通路(43)とを連通させたときは、第１通路(41)と第４通路(44)とが連通する。一方、第３通路(43)と第４通路(44)とを連通させたときは、第１通路(41)と第２通路(42)とが連通する。
【００４７】
−空気調和装置(1)の動作−
次に、空気調和装置(1)の動作を、冷房運転と暖房運転とに分けて説明する。
【００４８】
（冷房運転）
まず、冷房運転時の空気調和装置(1)の動作を説明する。コントローラ(4)から第１四路切換弁(12)に制御信号が伝達され、第１四路切換弁(12)は図１に示す破線側に設定される。また、コントローラ(4)から制御信号を受け、圧縮機(11)が起動すると共に、ポンプ(21)も起動する。なお、圧縮機(11)の容量及び膨張弁(14)の開度は、冷房負荷や運転状態に応じて連続的に制御される。
【００４９】
第２四路切換弁(30)では、コントローラ(4)から電磁石(35)への通電が停止される。その結果、プランジャ(70)はスプリング(73)の付勢によって、没入側に移動する。
【００５０】
上記のような状態において、１次側冷媒(R1)は、１次側冷媒回路(A)を下記のように循環する。圧縮機(11)から吐出された高圧ガスの１次側冷媒(R1)は、四路切換弁(12)を通過した後、熱源側熱交換器(15)に流入する。この冷媒(R1)は、熱源側熱交換器(15)において、空気や水等の熱源によって冷却され、凝縮する。凝縮した１次側冷媒(R1)は、熱源側熱交換器(15)を流出した後、膨張弁(14)で減圧膨張され、低圧の二相冷媒となり、主熱交換器(3)の１次側熱交換部(13)に流入する。この冷媒(R1)は、主熱交換器(3)において、２次側熱交換部(23)を流れる２次側冷媒(R2)によって加熱され、蒸発する。蒸発した１次側冷媒(R1)は、１次側熱交換部(13)を流出した後、四路切換弁(12)を経て、圧縮機(11)に吸入される。圧縮機(11)に吸入された１次側冷媒(R1)は、圧縮機(11)で圧縮されて昇圧し、上記の循環動作を繰り返す。
【００５１】
その結果、上記の循環動作中、圧縮機(11)の吐出側配管(17)に接続された高圧導入管(31)には、高圧ガス状態の１次側冷媒(R1)が充填される。一方、吸入側配管(18)に接続された低圧導入管(32)には、低圧ガス状態の１次側冷媒(R1)が充填される。
【００５２】
次に、第四路切換弁(30)の動作を詳しく説明する。図２において、上述したように、プランジャ(70)は没入側に移動する。その結果、第１パイロット管(36)は高圧空間(74)と連通し、結果的に高圧導入管(31)と第１パイロット管(36)とが連通する。そして、第１パイロット管(36)を通じて高圧の１次側冷媒(R1)が第１圧力室(61)に流入する。一方、弁体(71)によって低圧導入管(32)及び第２パイロット管(37)の開口が覆われ、低圧導入管(32)と第２パイロット管(37)とが連通する。その結果、低圧導入管(32)から第２パイロット管(37)に低圧の１次側冷媒(R1)が流れ、この低圧冷媒(R1)は第２圧力室(62)に流入する。
【００５３】
この結果、第１圧力室(61)の高圧と第２圧力室(62)の低圧との差によって、弁体(47)は図２の右側に向かう方向に荷重を受けて移動する。そして、第１配管(51)と第２配管(52)とが連通すると共に、第３配管(53)と第４配管(54)とが連通する。
【００５４】
その結果、２次側冷媒(R2)は、下記に説明するように、２次側冷媒回路(B)を図１の実線矢印で示すように循環する。ポンプ(21)から吐出された低温液体である２次側冷媒(R2)は、第１配管(51)を通過した後、四路切換弁(30)によって流路が切り換えられ、第２配管(52)を通過する。そして、第２配管(52)を通過した後、利用側熱交換器(25)に流入する。この２次側冷媒(R2)は、利用側熱交換器(25)において、室内の空気と熱交換して蒸発し、室内空気を冷却する。蒸発して気体になった２次側冷媒(R2)は、利用側熱交換器(25)を流出し、冷媒配管(26)を流通した後、主熱交換器(3)の２次側熱交換部(23)に流入する。２次側熱交換部(23)において、２次側冷媒(R2)は１次側熱交換部(13)を流れる１次側冷媒(R1)と熱交換を行って冷却され、凝縮して低温の液体となる。そして、この２次側冷媒(R2)は、２次側熱交換部(23)を流出後、第４配管(54)を通過し、四路切換弁(30)に流入する。この冷媒(R2)は、四路切換弁(30)において、流路が切り換えられ、第４配管(54)から第３配管(53)に向かって流通する。第３配管(53)を流通した２次側冷媒(R2)は、ポンプ(21)に吸入され、再び上記の循環動作を繰り返す。
【００５５】
（暖房運転）
次に、暖房運転時の空気調和装置(1)の動作を説明する。
【００５６】
冷房運転時の動作と同様に、コントローラ(4)から１次側冷媒回路(A)の第１四路切換弁(12)に制御信号が伝達され、図１に示す実線側に設定される。また、コントローラ(4)から制御信号を受け、圧縮機(11)及びポンプ(21)が起動する。なお、圧縮機(11)の容量及び膨張弁(14)の開度は、暖房負荷や運転状態に応じて連続的に制御される。
【００５７】
第２四路切換弁(30)は、コントローラ(4)によって電磁石(35)が通電されることにより、プランジャ(70)が先端側（図２の左側）に荷重を受け、スプリング(73)の付勢力に抗して先端側に移動する。
【００５８】
上記のような状態において、圧縮機(11)から吐出された高圧ガスの１次側冷媒(R1)は、第１四路切換弁(12)を通過した後、主熱交換器(3)の１次側熱交換部(13)に流入する。この冷媒(R1)は、１次側熱交換部(13)において、２次側熱交換部(23)を流れる２次側冷媒(R2)と熱交換を行い、２次側冷媒(R2)を加熱すると共に、自らは凝縮する。凝縮して液化した１次側冷媒(R1)は、１次側熱交換部(13)を流出後、膨張弁(14)において減圧膨張され、低圧の二相冷媒となる。その後、この冷媒(R1)は熱源側熱交換器(15)において蒸発し、第１四路切換弁(12)を経た後、圧縮機(11)に吸入される。そして、圧縮機(11)で昇圧され、再び上記の循環動作を繰り返す。
【００５９】
その結果、冷房運転時と同様、圧縮機(11)の吐出側配管(17)に接続された高圧導入管(31)には、高圧ガス状態の１次側冷媒(R1)が充填される一方、吸入側配管(18)に接続された低圧導入管(32)には、低圧ガス状態の１次側冷媒(R1)が充填される。
【００６０】
上記の２次側冷媒回路(B)の第２四路切換弁(30)の動作を詳しく説明する。図２において、上述したように、プランジャ(70)は先端側に移動する。このことにより、高圧導入管(31)と第２パイロット管(37)とが連通すると共に、低圧導入管(32)と第１パイロット管(36)とが連通する。そして、第１圧力室(61)に低圧の１次側冷媒(R1)が流入する一方、第２圧力室(62)に高圧の１次側冷媒(R1)が流入する。各圧力室(61),(62)内の冷媒(R1)の圧力差により、弁体(47)は図２の左向きの荷重を受け、左側に移動する。その結果、第１通路(41)と第４通路(44)とが連通し、第２通路(42)と第３通路(43)とが連通する。
【００６１】
その結果、２次側冷媒(R2)は、２次側冷媒回路(B)を冷房運転時とは逆の方向、つまり破線矢印の方向に循環する。具体的には、下記のように循環する。
【００６２】
ポンプ(21)から吐出された低温液体の２次側冷媒(R2)は、第１配管(51)を通過した後、四路切換弁(30)によって流路が切り換えられ、第４配管(54)を通過する。そして、第４配管(54)を通過した後、主熱交換器(3)の２次側熱交換部(23)に流入する。この２次側冷媒(R2)は、２次側熱交換部(23)において、１次側熱交換部(13)を流れる１次側冷媒(R1)によって加熱され、蒸発する。蒸気となった２次側冷媒(R2)は、２次側熱交換部(23)を流出した後、利用側熱交換器(25)に流入する。利用側熱交換器(25)において、２次側冷媒(R2)は、室内空気と熱交換を行い、凝縮する。この際、室内空気は加熱される。凝縮した２次側冷媒(R2)は、利用側熱交換器(25)を流出した後、第２配管(52)を通過し、四路切換弁(30)に流入する。この冷媒(R2)は、四路切換弁(30)において流路を切り換えられ、第２配管(52)から第３配管(53)に向かって流れる。そして、第３配管(53)を通過した冷媒(R2)は、ポンプ(21)に吸入された後、再びポンプ(21)から吐出されて上記の循環動作を繰り返す。
【００６３】
−空気調和装置(1)の効果−
空気調和装置(1)は、２次側冷媒回路(B)に、２次側冷媒(R2)の流路切換手段として、第２四路切換弁(30)が設けられている。そのため、複雑なブリッジ回路を使用することなく、高低圧差の小さい液ラインにおいて流路の切換を行うことができ、配管構成を簡単化することができる。その結果、ブリッジ回路に比べて第２四路切換弁(30)はコストが１／３程度と安価なので、冷凍装置(1)のコストが低減する。また、配管構成が簡単なので、空気調和装置(1)の信頼性が向上する。
【００６４】
配管の分岐がないので、流路を切り換える際の圧力損失は、四路切換弁(30)を通過する時の圧力損失だけで済む。その結果、２次側冷媒回路(B)を循環する冷媒の全体の圧力損失が低減する。そのため、ポンプ(21)の動力が減少し、空気調和装置(1)の性能が向上する。
【００６５】
第２四路切換弁(30)は、高圧ガスと低圧ガスとの圧力差を利用して切換動作を行っており、高圧ガスとして、１次側冷媒回路(A)内の高圧の１次側冷媒(R1)を用い、低圧ガスとして、低圧の１次側冷媒(R1)を用いている。つまり、１次側冷媒回路(A)に発生する高低圧差を利用して切換動作を行っているので、電気入力が少なく、運転コストが安価である。具体的には、第１圧力室(61)に１次側冷媒回路(A)の圧縮機(11)吐出側の高圧ガスを導入する一方、第２圧力室(62)に圧縮機(11)吸入側の低圧ガスを導入し、この高圧ガス及び低圧ガスの圧力差を駆動力として、弁体(47)を移動させ、かつ切換位置に保持している。そのため、流路切換時に弁体(47)を移動させる動力や、各配管(51)〜(54)の連通状態を保持するために弁体(47)を所定位置に維持するための動力を、別途必要とすることがない。従って、四路切換弁(30)の動作に費やす電気入力を低減することができ、空気調和装置(1)の効率を向上することが可能となる。
【００６６】
【発明の実施の形態１】
次に、本発明の第１実施形態について、図３〜図６を用いて説明する。本形態は、２次側冷媒回路(B2)をいわゆる熱駆動型の熱搬送回路で構成した室内マルチ空気調和装置(130)に本発明を適用したものであり、２次側冷媒(R2)を加熱及び冷却して該２次側冷媒(R2)を循環させる冷媒搬送手段(P)が設けられている。以下、具体的な回路構成について説明する。
【００６７】
まず、１次側冷媒回路(A2)は、圧縮機(11)、第１四路切換弁(12)、熱源側熱交換器である室外熱交換器(15)、冷媒搬送手段(P)の加圧用熱交換器(81A)の１次側凝縮部(81)、電動膨張弁(82)、キャピラリーチューブ(84)、主熱交換器(3)の１次側熱交換部(13)が冷媒配管(85)によって接続されたメイン冷媒回路を備えている。電動膨張弁(82)とキャピラリーチューブ(84)との間の配管(114)は配管(115)が分岐し、この配管(115)には、キャピラリーチューブ(84a)、及び冷媒搬送手段(P)の減圧用熱交換器(83A)の１次側蒸発部(83)が設けられている。配管(115)は、圧縮機(11)の吸入側に接続されている。
【００６８】
室外熱交換器(15)と１次側凝縮部(81)とを接続する配管(85A)には、室外熱交換器(15)から１次側凝縮部(81)へ向かう冷媒の流通のみを許容する逆止弁(86a)が設けられている。
【００６９】
更に、この１次側冷媒回路(A2)には、暖房ガス配管(85B)及び暖房液配管(85C)が設けられている。暖房ガス配管(85B)は、一端が主熱交換器(3)の１次側熱交換部(13)と第１四路切換弁(12)との間に、他端が逆止弁(86a)と１次側凝縮部(81)との間に各々接続されている。この暖房ガス配管(85B)には、上記一端側から他端側への冷媒の流通のみを許容する逆止弁(86b)が設けられている。
【００７０】
暖房液配管(85C)は、一端が電動膨張弁(82)とキャピラリーチューブ(84)との間に、他端が室外熱交換器(15)と逆止弁(86a)との間に各々接続されている。この暖房液配管(85C)には、上記一端側から他端側への冷媒の流通のみを許容する逆止弁(86c)及びキャピラリーチューブ(87)が設けられている。
【００７１】
次に、２次側冷媒回路(B2)について説明する。２次側冷媒回路(B2)は、冷媒搬送手段(P)の加圧用熱交換器(81A)の上記１次側凝縮部(81)との間で熱交換可能な２次側蒸発部(90)、冷媒搬送手段(P)の減圧用熱交換器(83A)の１次側蒸発部(83)との間で熱交換可能な２次側凝縮部(91)、及び主熱交換器(3)の２次側熱交換部(23)を備えている。なお、加圧用熱交換器(81A)と減圧用熱交換器(83A)とは、それぞれ二重管構造の一体ものの熱交換器で構成されている。
【００７２】
２次側熱交換部(23)のガス側はガス配管(93a)と、液側は第３液配管(113)とにそれぞれ接続され、該第３液配管(113)は第２四路切換弁(30)を介して液配管(93b)に接続されている。また、ガス配管(93a)と液配管(93b)とには、複数の室内熱交換器(25,25)及び流量調整弁(94,94)がそれぞれ互いに並列に接続されている。
【００７３】
冷媒搬送手段(P)の２次側蒸発部(90)の上端部に接続されたガス供給管(97)は、４本の分岐管(98a)〜(98d)及び高圧導入管(31)に分岐している。分岐管(98a)〜(98d)は、それぞれメインタンク(95A)、(95B)、サブタンク(96A)、(96B)の上端部に接続されている。上記各分岐管(98a)〜(98d)には、第１〜第４のタンク加圧電磁弁(99a)〜(99d)が設けられている。一方、高圧導入管(31)は、第２四路切換弁(30)のパイロット弁(34)に接続され、ガス供給管(97)内の高圧ガスの２次側冷媒がパイロット弁(34)の高圧空間(74)に導入されるように構成されている。
【００７４】
冷媒搬送手段(P)の２次側蒸発部(90)の下端部に接続された液回収管(100)は、２本の分岐管(101a),(101b)に分岐され、各々が各サブタンク(96A),(96B)の下端部に接続されている。また、これらの分岐管(101a),(101b)には、サブタンク(96A),(96B)からの冷媒の流出のみを許容する逆止弁(102a),(102b)が設けられている。
【００７５】
一方、２次側凝縮部(91)の上端部に接続されたガス回収管(103)も、４本の分岐管(103a)〜(103d)及び低圧導入管(32)に分岐している。分岐管(103a)〜(103d)は、それぞれメインタンク(95A)、(95B)、サブタンク(96A)、(96B)の上端部に接続され、これら各分岐管(103a)〜(103d)には、第１〜第４のタンク減圧電磁弁(104a)〜(104d)が設けられている。一方、低圧導入管(32)は、第２四路切換弁(30)のパイロット弁(34)に接続され、ガス回収管(103)内の低圧ガスの２次側冷媒(R2)がパイロット弁(34)の低圧空間(75)に導入されるように構成されている。２次側凝縮部(91)の下端部に接続された液供給管(105)は、２本の分岐管(105a),(105b)に分岐され、各々が各メインタンク(95A),(95B)の下端部に接続されている。これら分岐管(105a),(105b)には、メインタンク(95A),(95B)への冷媒の回収、つまり冷媒の供給のみを許容する逆止弁(106a),(106b)が設けられている。
【００７６】
室内熱交換器(25)の液側から延びる液配管(93b)は、第２四路切換弁(30)の第２通路(42)に接続されている。第２四路切換弁(30)の第１通路(41)に接続された第１液配管(107)は、冷媒搬送手段(P)を構成するための４本の分岐管(108a)〜(108d)に分岐され、各々が各メインタンク(95A),(95B)及び各サブタンク(96A),(96B)の下端部にそれぞれ接続されている。これら分岐管(108a)〜(108d)のうち各メインタンク(95A),(95B)に接続されているものには、メインタンク(95A),(95B)下端からの冷媒の流出のみを許容する逆止弁(109a),(109b)が設けられている。一方、分岐管(108a)〜(108d)のうち各サブタンク(96A),(96B)に接続されているものには、各サブタンク(96A),(96B)への冷媒の流入のみを許容する逆止弁(109c),(109d)が設けられている。
【００７７】
第２四路切換弁(30)の第３通路(43)に接続された第２液配管(110)は、冷媒搬送手段(P)を構成するための２本の分岐管(111a),(111b)に分岐され、各々が各メインタンク(95A),(95B)の下端部に接続されている。この分岐管(111a),(111b)には、メインタンク(95A),(95B)への冷媒の流入のみを許容する逆止弁(112a),(112b)が設けられている。
【００７８】
第２四路切換弁(30)の第４通路(44)に接続された第３液配管(113)は、主熱交換器(3)の２次側熱交換部(23)の液側に接続されている。一方、室内熱交換器(25)のガス側から延びるガス配管(93a)は、主熱交換器(3)の２次側熱交換部(23)のガス側に接続されている。
【００７９】
従って、第２四路切換弁(30)は、液冷媒が流れる配管同士を接続している。つまり、液ラインに設けられている。
【００８０】
以上が本形態に係る空気調和装置(130)の冷媒回路の構成である。
【００８１】
−空気調和装置(130)の運転動作−
次に、室内の冷房及び暖房運転時の冷媒の循環動作について説明する。
【００８２】
（冷房運転）
冷房運転時には、まず、１次側冷媒回路(A2)では、第１四路切換弁(12)が実線側に設定され、電動膨張弁(82)が所定開度に調整される。
【００８３】
一方、２次側冷媒回路(B2)では、第２四路切換弁(30)のパイロット弁(34)の電磁石(35)には通電が行われず、プランジャ(70)は、図４の右側に位置する。つまり、プランジャ(70)は、高圧導入管(31)と第１パイロット管(36)とを連通する一方、低圧導入管(32)と第２パイロット管(37)とを連通するように位置する。その結果、第１圧力室(61)には高圧ガスの２次側冷媒(R2)が導入され、第２圧力室(62)には低圧ガスの２次側冷媒(R2)が導入され、高低圧差が駆動力となって弁体(47)は右側に移動する。そして、第１通路(41)と第２通路(42)とが連通する一方、第３通路(43)と第４通路(44)とが連通し、結局、第２四路切換弁(30)は図５に示す実線側に設定されることになる。
【００８４】
また、第１メインタンク(95A)の加圧電磁弁(99a)、第１サブタンク(96A)の加圧電磁弁(99c)、第２メインタンク(95B)の減圧電磁弁(104b)、及び第２サブタンク(96B)の減圧電磁弁(104d)が開口される。これに対し、第２メインタンク(95B)の加圧電磁弁(99b)、第２サブタンク(96B)の加圧電磁弁(99d)、第１メインタンク(95A)の減圧電磁弁(104a)、及び第１サブタンク(96A)の減圧電磁弁(104c)は閉鎖される。
【００８５】
この状態で、１次側冷媒回路(A2)にあっては、図５に実線の矢印で示す如く、圧縮機(11)から吐出した高温高圧のガス冷媒(R1)は、室外熱交換器(15)を流れ、室外の空気と熱交換を行って一部が凝縮する。室外熱交換器(15)を流出した１次側冷媒(R1)は、１次側凝縮部(81)において、２次側蒸発部(90)を流れる２次側冷媒(R2)との間で熱交換を行い、凝縮する。凝縮した１次側冷媒(R1)は１次側凝縮部(81)を流出した後、電動膨張弁(82)で減圧され、低圧の二相冷媒(R1)となる。
【００８６】
この二相冷媒(R1)は、電動膨張弁(82)から流出した後分流し、一部(R11)は配管(114)を流通して主熱交換器(3)の１次側熱交換部(13)に流入する。１次側熱交換部(13)に流入した１次側冷媒(R11)は、２次側熱交換部(23)を流れる２次側冷媒(R2)と熱交換を行い、２次側冷媒(R2)を冷却すると同時に、自らは蒸発する。
【００８７】
一方、電動膨張弁(82)を流出して分流した他の冷媒(R12)は、配管(115)を通過した後、２次側蒸発部(83)に流入する。２次側蒸発部(83)において、この１次側冷媒(R12)は、２次側凝縮部(91)を流れる２次側冷媒(R2)と熱交換を行い、２次側冷媒(R2)を冷却すると同時に、自らは蒸発する。
【００８８】
そして、主熱交換器(3)を流出した１次側冷媒(R11)は、第１四路切換弁(12)を経た後、１次側蒸発部(83)を流出した１次側冷媒(R12)と合流して、圧縮機(11)に吸入される。その後、この冷媒は、圧縮機(11)で昇圧され、上記の循環動作を繰り返す。
【００８９】
２次側冷媒回路(B2)について、第１メインタンク(95A)及び第１サブタンク(96A)の内圧が高圧となり、逆に、第２メインタンク(95B)及び第２サブタンク(96B)の内圧が低圧となる状態から説明する。この状態において、図５に破線の矢印で示すように、第１メインタンク(95A)で押し出された液冷媒(R2)が、第１液配管(107)、第２四路切換弁(30)、液配管(93b)、及び流量調整弁(94)を経た後、室内熱交換器(25)において室内空気との間で熱交換を行い、蒸発して室内空気を冷却する。その後、この冷媒(R2)は、ガス配管(93a)を経て主熱交換器(3)の２次側熱交換部(23)で凝縮し、第３液配管(113)、四路切換弁(30)、及び第２液配管(110)を経て第２メインタンク(95B)に回収される。
【００９０】
一方、第１サブタンク(96A)は２次側蒸発部(90)と均圧されているので、図５に一点鎖線の矢印で示すように、第１サブタンク(96A)内の液冷媒(R2)が液回収管(100)を経て２次側蒸発部(90)に供給される。この供給された液冷媒(R2)は、２次側蒸発部(90)内で蒸発して第１メインタンク(95A)内の加圧に寄与する。更に、この際、第２サブタンク(96B)内には、第１液配管(107)を流れている冷媒(R2)の一部が回収されている。
【００９１】
このような動作を所定時間行った後、２次側冷媒回路(B2)の電磁弁を切り換える。つまり、第１メインタンク(95A)の加圧電磁弁(99a)、第１サブタンク(96A)の加圧電磁弁(99c)、第２メインタンク(96A)の減圧電磁弁(104b)、及び第２サブタンク(96B)の減圧電磁弁(104d)を閉鎖する。これに対し、第２メインタンク(95B)の加圧電磁弁(99b)、第２サブタンク(96B)の加圧電磁弁(99d)、第１メインタンク(95A)の減圧電磁弁(104a)、及び第１サブタンク(96A)の減圧電磁弁(104c)を開口する。
【００９２】
これにより、第１メインタンク(95A)及び第１サブタンク(96A)の内圧が低圧となり、逆に、第２メインタンク(95B)及び第２サブタンク(96B)の内圧が高圧となる。このため、第２メインタンク(95B)から押し出された液冷媒(R2)が上述と同様に循環して第１メインタンク(95A)に回収される冷媒循環状態となり、また、第２サブタンク(96B)内の液冷媒(R2)が２次側蒸発部(90)に供給され、第１サブタンク(96A)内に、第１液配管(107)を流れる冷媒の一部が回収される。
【００９３】
このような電磁弁の切換動作が繰り返されることにより、２次側冷媒回路(B2)において冷媒(R2)が循環し、室内が冷房されることになる。
【００９４】
（暖房運転）
次に、暖房運転時の動作を説明する。この暖房運転時には、まず、１次側冷媒回路(A2)では、第１四路切換弁(12)が破線側に設定され、電動膨張弁(82)が所定開度に調整される。
【００９５】
一方、２次側冷媒回路(B2)では、図示しないコントローラによって第２四路切換弁(30)のパイロット弁(34)の電磁石(35)が通電され、プランジャ(70)が図４に示す左側の位置に設定される。つまり、高圧導入管(31)と第２パイロット管(37)とを連通する一方、低圧導入管(32)と第１パイロット管(36)とを連通する位置に設定される。そのため、第１圧力室(61)には低圧ガスの２次側冷媒(R2)が導入される一方、第２圧力室(62)には高圧ガスの２次側冷媒(R2)が導入され、弁体(47)は左側に移動する。その結果、第１通路(41)と第４通路(44)とが連通し、第２通路(42)と第３通路(43)とが連通し、結局、第２四路切換弁(30)は図６に示す破線側に設定される。
【００９６】
また、上述した冷房運転の場合と同様に、各電磁弁の切換動作が行われる。
【００９７】
この状態で、１次側冷媒回路(A2)にあっては、図６に実線の矢印で示す如く、圧縮機(11)から吐出された高温高圧のガス冷媒(R1)は、四路切換弁(12)を経た後、分流し、一部の冷媒(R11)が主熱交換器(3)の１次側熱交換部(13)に流入し、ここで２次側熱交換部(23)を流れる２次側冷媒(R2)と熱交換を行って凝縮する。凝縮した冷媒(R11)は、１次側熱交換部(13)を流出した後、キャピラリーチューブ(84)で減圧され、低圧の二相冷媒(R11)となる。一方、分流後の他の冷媒(R12)は、暖房ガス配管(85B)を流れ、１次側凝縮部(81)に流入し、ここで２次側蒸発部(90)を流れる２次側冷媒(R2)と熱交換を行って凝縮する。凝縮した冷媒(R12)は、１次側凝縮部(81)を流出後、電動膨張弁(82)で減圧され、低圧の二相冷媒(R12)となる。電動膨張弁(82)を通過した冷媒(R12)は、キャピラリーチューブ(84)を通過した冷媒(R11)と合流し、その後、室外熱交換器(15)に流入する。この冷媒(R1)は、室外熱交換器(15)において、室外空気と熱交換し、蒸発する。そして、蒸発した冷媒(R1)は、室外熱交換器(15)を流出した後、第１四路切換弁(12)を通過し、圧縮機(11)に吸入される。その後、この冷媒(R1)は昇圧され、再び上記循環動作を繰り返す。
【００９８】
一方、２次側冷媒回路(B2)にあっては、例えば、第１メインタンク(95A)及び第１サブタンク(96A)の内圧が高圧となり、逆に、第２メインタンク(95B)及び第２サブタンク(96B)の内圧が低圧となる状態では、図６に破線の矢印で示すように、第１メインタンク(95A)から押し出された液冷媒(R2)が、第１液配管(107)、第２四路切換弁(30)、及び第３液配管(113)を経て主熱交換器(3)の２次側熱交換部(23)に流入し、２次側熱交換部(23)において蒸発した後、ガス配管(93a)を経て、室内熱交換器(25)に流入する。ここで、室内空気と熱交換して凝縮し、その後、液配管(93b)、第２四路切換弁(30)、第２液配管(110)を経て、第２メインタンク(95B)に回収される。また、この際にも、図６に一点鎖線の矢印で示すように、第１サブタンク(96A)内の液冷媒(R2)が液回収管(100)を経て２次側蒸発部(90)に供給され、また、第２サブタンク(96B)内には、第１液配管(107)から冷媒が回収されている。そして、上述の如く、電磁弁の切換動作が繰り返されることにより、２次側冷媒回路(B2)において冷媒(R2)が循環し、室内が暖房されることになる。
【００９９】
従って、本形態によれば、常時、一方のメインタンクからは液冷媒(R2)が押し出され、他方のメインタンクには液冷媒(R2)が回収されることになり、結果的に２次側冷媒回路(B2)で冷媒(R2)が連続して循環することになる。
【０１００】
−空気調和装置(130)の効果−
以上説明してきたように、実施形態１においても、２次側冷媒(R2)の流路切換手段として、冷媒回路内に発生する高圧ガスと低圧ガスとの圧力差を利用した四路切換弁(30)を用いているので、液ラインにおいて、２次側冷媒(R2)の流路を切り換えることができる。そのため、参考形態と同様、流路を切り換えるための配管構成を簡単化することができる。また、参考形態と同様、ブリッジ回路を設けるよりも安価に流路切換手段を構成することができるので、空気調和装置(130)のコストを低減することができる。また、流路切換手段の信頼性が向上する。
【０１０１】
特に、本実施形態で用いられているような熱駆動式の熱搬送装置では、冷媒流路の周期的な切換が、２次側冷媒回路(B2)における２次側冷媒(R2)の高低圧差、つまり２次側冷媒(R2)を循環させる駆動力を発生させる要因となっているため、流路切換手段には非常に高い信頼性が要求される。従って、流路切換手段として本四路切換弁(30)を用いる効果がより顕著に発揮される。
【０１０２】
また、参考形態と同様、２次側冷媒(R2)の圧力損失が低減する。本実施形態では、２次側冷媒(R2)の搬送をポンプ等の機械的な搬送手段ではなく、冷媒回路内に生ずる冷媒(R2)の圧力差を利用して行っている。そのため、流路切換手段における圧力損失が大きいと、搬送手段の容量を大きくする等の措置を採ることができず、冷媒(R2)の循環動作が円滑に行われないため、空気調和装置(130)の効率を著しく低下させることになる。しかし、本実施形態では、ブリッジ回路ではなく、四路切換弁(30)を用いているので、冷媒(R2)の圧力損失が小さく、２次側冷媒(R2)の循環動作を円滑に行うことができる。従って、空気調和装置(130)を高効率で運転することができる。
【０１０３】
また、上述の通り、１次側冷媒回路(A2)を循環する冷媒の熱を利用して２次側冷媒回路(B2)での冷媒循環動作を行うようにしているので、２次側冷媒(R2)を循環するための冷媒ポンプ等の特別な搬送手段が必要でなくなる。
【０１０４】
更に、本実施形態では、四路切換弁(30)によってその流路が切り換えられる冷媒と、高圧導入管(31)及び低圧導入管(32)によって四路切換弁(30)に導入される冷媒とは、共に同一の２次側冷媒(R2)である。そのため、第１ピストン(38)又は第２ピストン(39)の端面で漏れが発生し、バルブ本体(33)内で各通路(41)〜(44)を流れる冷媒と導入管(31),(32)によって導入された冷媒とが混合したとしても、冷媒の特性が変わって空気調和装置(130)に悪影響を与えるようなことはない。従って、１次側冷媒(R1)と２次側冷媒(R2)との組み合わせの自由度が大きい。また、１次側冷媒回路(A2)には圧縮機(11)が設けられているので、通常、１次側冷媒(R1)には若干の冷凍機油が混入している。しかし、本実施形態では、高圧導入管(31)及び低圧導入管(32)は１次側冷媒回路(A2)に接続されていないので、上記冷凍機油が２次側冷媒(R2)に混入することはない。
【０１０５】
【発明の実施の形態２】
実施形態２に係る空気調和装置は、実施形態１の空気調和装置(130)において、２次側冷媒回路(B2)を、図７に示す冷媒回路(202)に置き換えたものである。
【０１０６】
この２次側冷媒回路(202)は、室内熱交換器(25)と主熱交換器(3)の２次側熱交換部(23)とがガス配管(216)及び液配管(235)によって接続されている。液配管(235)にはタンク(T)が接続されている。また、タンク(T)と２次側熱交換部(23)との間の配管(236)には、２次側熱交換部(23)からタンク(T)への液冷媒の流通のみを許容する第３逆止弁(CV3)が設けられている。また、タンク(T)と室内熱交換器(25)との間の配管(237)には、タンク(T)から室内熱交換器(25)への液冷媒の流通のみを許容する第４逆止弁(CV4) が設けられている。更に、配管(237)には室内電動膨張弁(94)が設けられている。
【０１０７】
そして、このタンク(T) に加圧回路(250)及び減圧回路(260)が接続されている。先ず、加圧回路(250)について説明する。この加圧回路(250)は加圧用熱交換器(81A)の２次側蒸発部(90)を備えている。この２次側蒸発部(90)はタンク(T)の設置位置よりも低い位置に設置されている。そして、この２次側蒸発部(90)は、ガス供給管(252)によってタンク(T)の上部に、液供給管(253)によってタンク(T)の下部に夫々接続されている。ガス供給管(252)には、タンク(T) 内に高圧を作用させる際に開放する第１電磁弁(SV1) が設けられている。一方、液回収管(253)には、タンク(T) から２次側蒸発部(90)への冷媒の流通のみを許容する逆止弁が設けられている。
【０１０８】
次に、減圧回路(260)について説明する。この減圧回路(260)は減圧用熱交換器(83A)の２次側凝縮部(91)を備えている。この２次側凝縮部(91)はタンク(T) の設置位置よりも高い位置に設置されている。そして、この２次側凝縮部(91)は、ガス回収管(262)によりタンク(T)の上部に、また、液供給管(263)によりタンク(T)の下部に夫々接続されている。ガス回収管(262)には、タンク(T) 内に低圧を作用させる際に開放する第２電磁弁(SV2) が設けられている。一方、液供給管(263)には、２次側凝縮部(91)からタンク(T) への冷媒の流通のみを許容する逆止弁が設けられている。
【０１０９】
２次側熱交換部(23)、第３逆止弁(CV3)、室内電動膨張弁(94)、及び逆止弁(CV4)は、配管を通じて四路切換弁(30)に接続されている。加圧回路(250)のガス供給管(252)は高圧導入管(31)に、減圧回路(260)のガス供給管(262)は低圧導入管(32)に、それぞれ接続されている。四路切換弁(30)は、実施形態１の四路切換弁(30)と同様なので、その説明は省略する。
【０１１０】
以下、室内の冷房及び暖房運転時について説明する。１次側冷媒回路については、実施形態１と同様なので、その説明は省略する。従って、以下の説明では、２次側冷媒回路(202)の動作のみを説明する。
【０１１１】
冷房運転時には、四路切換弁(30)は図７に示す実線側に設定される。この状態で、２次側蒸発部(90)では冷媒の蒸発動作が、２次側凝縮部(91)では冷媒の凝縮動作が夫々行われている。つまり、２次側蒸発部(90)では高圧が、２次側凝縮部(91)では低圧が夫々発生している。
【０１１２】
この状態において、先ず、第１電磁弁(SV1) を開放すると共に第２電磁弁(SV2) を閉鎖する。これにより、２次側蒸発部(90)内で発生している高圧がガス供給管(252)によってタンク(T) 内に作用する。これにより、該タンク(T) 内の液冷媒の液面が押し下げられ、該液冷媒が液配管(237) に押し出される。そして、この押し出された液冷媒は、四路切換弁(30)を通過した後、室内熱交換器(25)に向って流れ、室内電動膨張弁(94) によって減圧された後、室内熱交換器(25)において室内空気との間で熱交換を行い、蒸発して室内空気を冷却する。そして、この蒸発したガス冷媒は、ガス配管(216) を介して２次側熱交換部(23)に導入され、１次側熱交換部（図７では図示せず）の冷媒との間で熱交換を行って凝縮する。
【０１１３】
このような動作の後、第１電磁弁(SV1) を閉鎖すると共に第２電磁弁(SV2) を開放する。これにより、２次側凝縮部(91)内で発生している低圧がガス回収管(262)によってタンク(T) 内に作用する。また、２次側凝縮部(91)の凝縮温度は２次側熱交換部(6)の凝縮温度よりも低く設定されるので、この２次側凝縮部(91)の内圧が２次側熱交換部(23)の内圧よりも低く設定されている。これにより、タンク(T)の内圧が２次側熱交換部(23)の内圧よりも低くなり、２次側熱交換部(23)の液冷媒がタンク(T)内に回収される。また、この際、タンク(T)内上層部分のガス冷媒が２次側凝縮部(91)に吸引された後、凝縮して液冷媒となり、液供給管(263)によってタンク(T)内に回収される。また、この状態から上述した加圧回路(250)による加圧動作に移ると、加圧回路(250)全体が均圧されることによってタンク(T)内の液冷媒の一部は２次側蒸発部(90)に回収され、高圧発生用の冷媒として利用されることになる。
【０１１４】
以上のような加圧回路(250)による加圧動作と減圧回路(260)による減圧動作とが交互に繰り返されることにより、加圧動作時にはタンク(T) から液冷媒が押し出され、減圧動作時にはタンク(T) に液冷媒が回収されることになって２次側冷媒回路(202) において冷媒が循環され、室内が冷房されることになる。
【０１１５】
次に、室内の暖房運転時について説明する。この暖房運転時には、四路切換弁(30)は、図７に波線側に設定される。そして、上記と同様にして、タンク(T) に対する加圧動作及び減圧動作が繰り返される。つまり、加圧動作によって、タンク(T)から押し出された液冷媒は、破線の矢印で示すように、配管(237)及び四路切換弁(30)を経て、２次側熱交換部(23)に流入して蒸発し、その後、室内熱交換器(25)において室内空気との間で熱交換を行い、凝縮して室内空気を加温する。そして、減圧動作によって、この凝縮した液冷媒は、四路切換弁(30)を経た後、配管(236)を通過し、タンク(T)に回収される。このような加圧、減圧が繰り返されることにより、２次側冷媒回路(202)において冷媒が循環され、室内が暖房されることになる。
【０１１６】
以上のように、実施形態２においても、２次側冷媒(R2)の流路切換手段として、冷媒回路内に発生する高圧ガスと低圧ガスとの圧力差を利用した四路切換弁(30)を用いているので、液ラインにおいて、２次側冷媒(R2)の流路を切り換えることができる。従って、実施形態１と同様の優れた効果が発揮される。
【０１１７】
−他の実施形態−
１次側冷媒(R1)及び２次側冷媒(R2)は、同一の冷媒に限られず、種類の異なる冷媒であってもよい。
【０１１８】
パイロット弁(34)は電磁石の作用により動作するものに限定されない。冷房運転又は暖房運転に応じて、高圧導入管(31)と一方のパイロット管(36,37)とを連通すると同時に、低圧導入管(32)と他方のパイロット管(36,37)とを連通することができる限り、どのような手段であってもよい。
【０１１９】
低圧導入管(32)に導入する冷媒は、低圧ガスに限られず、低圧の液冷媒であってもよい。従って、低圧導入管(32)は、低圧の液ラインに接続されていてもよい。
【０１２０】
１次側冷媒回路(A,A1)は、いわゆる圧縮式の冷媒回路に限られず、熱駆動型の冷媒回路であってもよい。
【０１２１】
更に、１次側冷媒回路(A,A1)の代わりに、ボイラを利用した加熱手段や、地下水や蓄熱した氷を利用する冷却手段を備えた熱流体回路であってもよい。例えば、工場等の廃熱を利用した回路であってもよい。
【０１２２】
【発明の実施の形態３】
図８に示すように、実施形態３に係る空気調和装置(600)は、１次側回路（駆動側回路）としての熱源駆動回路(601)と、２次側回路としての熱搬送回路(602)とを備えている。
【０１２３】
熱源駆動回路(601)は、圧縮機(603)、加圧用熱交換器(604)の１次側熱交換部(605)、主熱交換器(606)の１次側熱交換部(607)、第１膨張弁(608)、及び減圧用熱交換器(609)の１次側熱交換部(610)が順に接続されて構成される主回路(601a)と、バイパス回路(601b)とを備えている。バイパス回路(601b)の上流端(611)は、主熱交換器(606)と第１膨張弁(608)との間に接続され、その下流端(612)は減圧用熱交換器(609)と圧縮機(603)の吸入側との間に接続されている。バイパス回路(601b)には、上流端(611)から順に、第２膨張弁(613)及び補助熱交換器(614)の１次側熱交換部(615)が設けられている。
【０１２４】
熱搬送回路(602)は、いわゆる熱駆動式の熱搬送回路である。熱搬送回路(602)は、第１メインタンク(616)、第２メインタンク(617)及び補助タンク(618)を備えると共に、各部屋に設置された室内膨張弁(619)及び室内熱交換器(620)と、熱源側熱交換器(621)とを備えている。
【０１２５】
各メインタンク(616),(617)及び補助タンク(618)には、それぞれ上端部に上側流出入口が設けられると共に、下端部に下側流出入口が設けられている。
【０１２６】
第１メインタンク(616)の上側流出入口は、高圧生成部(625)の上端部に接続された高圧ガス配管(632)に接続されている。第１メインタンク(616)と高圧ガス配管(632)との間には、加圧電磁弁(662)が設けられている。なお、高圧生成部(625)は、加圧用熱交換器(604)の２次側熱交換部であり、２次側冷媒が１次側熱交換部(605)の１次側冷媒（駆動側冷媒）によって加熱されることにより、２次側冷媒の高圧領域が生成されるようになっている。また、第１メインタンク(616)の上側流出入口は、低圧生成部(626)の上端部に接続された低圧ガス配管(631)に接続されている。第１メインタンク(616)と低圧ガス配管(631)との間には、減圧電磁弁(661)が設けられている。なお、低圧生成部(626)は、減圧用熱交換器(609)の２次側熱交換部であり、２次側冷媒が１次側熱交換部(610)の１次側冷媒によって冷却されることにより、２次側冷媒の低圧領域が生成されるようになっている。
【０１２７】
第２メインタンク(617)に対しても、上記の第１メインタンク(616)の加圧電磁弁(662)及び減圧電磁弁(661)と同様に、それぞれ加圧電磁弁(664)及び減圧電磁弁(663)が設けられている。
【０１２８】
第１メインタンク(616)の下側流出入口は、回収側液配管(634)を介して、補助熱交換器(614)の２次側熱交換部(633)に接続されている。この回収側液配管(634)には、２次側熱交換部(633)から第１メインタンク(616)への冷媒流れのみを許容する第１逆止弁(CV1)が設けられている。
【０１２９】
第２メインタンク(617)の下側流出入口は、回収側液配管(635)を介して、補助熱交換器(614)の２次側熱交換部(633)に接続されている。この回収側液配管(635)には、２次側熱交換部(633)から第２メインタンク(617)への冷媒流れのみを許容する第２逆止弁(CV2)が設けられている。
【０１３０】
低圧生成部(626)と第１メインタンク(616)の下側流出入口とを接続する液配管(636)には、低圧生成部(626)から第１メインタンク(616)への冷媒流れのみを許容する第３逆止弁(CV3)が設けられている。低圧生成部(626)と第２メインタンク(617)の下側流出入口とを接続する液配管(637)には、低圧生成部(626)から第２メインタンク(617)への冷媒流れのみを許容する第４逆止弁(CV4)が設けられている。
【０１３１】
第１メインタンク(616)の下側流出入口と主熱交換器(606)の２次側熱交換部(640)とを連通する供給側液配管(638)には、第１メインタンク(616)から２次側熱交換部(640)への冷媒流れのみを許容する第５逆止弁(CV5)が設けられている。第２メインタンク(617)の下側流出入口と主熱交換器(606)の２次側熱交換部(640)とを連通する供給側液配管(639)には、第２メインタンク(617)から２次側熱交換部(640)への冷媒流れのみを許容する第６逆止弁(CV6)が設けられている。
【０１３２】
補助タンク(618)の上側流出入口は、加圧電磁弁(641)を介して高圧ガス配管(632)に接続されている。補助タンク(618)の上側流出入口はまた、減圧電磁弁(642)を介して低圧ガス配管(631)に接続されている。補助タンク(618)の下側流出入口は、液配管(645)を介して高圧生成部(625)の下端部に接続されている。液配管(645)には、補助タンク(618)からの液冷媒の流出のみを許容する第７逆止弁(CV7)が設けられている。
【０１３３】
供給側液配管(639)と液配管(645)とは、バイパス管(646)を通じて接続されている。バイパス管(646)の上流端は、供給側液配管(639)における第６逆止弁(CV6)と主熱交換器(606)との間に接続され、その下流端は、液配管(645)における補助タンク(618)と第７逆止弁(CV7)との間に接続されている。バイパス管(646)には、上流端から下流端への冷媒流れのみを許容する第８逆止弁(CV8)が設けられている。
【０１３４】
次に、四路切換弁(650)について説明する。四路切換弁(650)は、運転モードに応じて２次側冷媒の循環経路を切り換える流路切換手段であり、参考形態と同様に、外部均圧式の四路切換弁で構成されている。四路切換弁(650)の第１通路(650a)は、主液配管(651)を介して、熱源側熱交換器(621)に接続されている。四路切換弁(650)の第３通路(650c)は、主液配管(652)を介して、室内膨張弁(619)に接続されている。四路切換弁(650)の第２通路(650b)は、液配管を介して主熱交換器(606)の２次側熱交換部(640)に接続されている。四路切換弁(650)の第４通路(650d)は、回収側液配管(666)を介して補助熱交換器(614)の２次側熱交換部(633)に接続されている。四路切換弁(650)は、第１通路(650a)と第２通路(650b)とを連通すると共に第３通路(650c)と第４通路(650d)とを連通する第１状態と、第１通路(650a)と第４通路(650d)とを連通すると共に第２通路(650b)と第３通路(650c)とを連通する第２状態との間で切り換え動作を行う。具体的には、四路切換弁(650)は、暖房運転の際には第１状態に設定され、冷房運転の際には第２状態に設定される。
【０１３５】
そして、本実施形態の特徴として、四路切換弁(650)の高圧導入管(671)は、高圧生成部(625)の高圧ガス冷媒を導くように、高圧ガス配管(632)に接続されている。また、四路切換弁(650)の低圧導入管(672)は、回収側液配管(666)に接続されている。この回収側液配管(666)は、四路切換弁(650)の第４通路(650d)と補助熱交換器(614)の２次側熱交換部(633)とを接続する配管である。
【０１３６】
補助熱交換器(614)は、メインタンク(616),(617)に回収される液冷媒にフラッシュガスが含まれないように、回収側液配管(666)の２次側冷媒を冷却するための熱交換器である。つまり、補助熱交換器(614)の１次側熱交換部(615)において１次側冷媒が蒸発することにより、２次側熱交換部(633)を流れる２次側冷媒が冷却される。そのため、２次側冷媒にフラッシュガスが混入していても、当該ガス冷媒は冷却されて凝縮する。そのため、メインタンク(616),(617)に回収される冷媒は完全に液状態となり、回収に際しての２次側冷媒の圧力損失が低減される。
【０１３７】
−空気調和装置(600)の動作−
次に、空気調和装置(600)の運転動作を、冷媒の循環動作に基づいて説明する。
【０１３８】
まず、図９を参照しながら、冷房運転について説明する。冷房運転では、四路切換弁(650)は破線側、つまり第２状態に設定される。
【０１３９】
第１メインタンク(616)の加圧電磁弁(662)、第２メインタンク(617)の減圧電磁弁(663)、及び補助タンク(618)の加圧電磁弁(641)は開口される。第１メインタンク(616)の減圧電磁弁(661)、第２メインタンク(617)の加圧電磁弁(664)、及び補助タンク(618)の減圧電磁弁(642)は閉鎖される。
【０１４０】
この状態で、熱源駆動回路(601)にあっては、１次側冷媒が図９に実線矢印で示すように循環する。すなわち、圧縮機(603)から吐出された１次側冷媒は、加圧用熱交換器(604)の１次側熱交換部(605)で凝縮し、高圧生成部(625)の２次側冷媒を加熱する。その後、１次側冷媒は、主熱交換器(606)の１次側熱交換部(607)で凝縮した後、分流する。分流した一部の冷媒は、第１膨張弁(608)で減圧されて膨張した後、減圧用熱交換器(609)の１次側熱交換部(610)で蒸発し、低圧生成部(626)の２次側冷媒を冷却する。一方、分流した他の冷媒は、第２膨張弁(613)で減圧されて膨張した後、補助熱交換器(614)の１次側熱交換部(615)で蒸発する。そして、それらの冷媒は合流し、圧縮機(603)に吸入される。
【０１４１】
熱搬送回路(602)では、補助タンク(618)内の２次側冷媒が下側流出入口から液状態で押し出され、加圧用熱交換器(604)の高圧生成部(625)において、１次側熱交換部(605)の１次側冷媒によって加熱されて蒸発する。この際、高圧生成部(625)において、高圧が発生する。
【０１４２】
第１メインタンク(616)は、高圧生成部(625)と連通しているので、上端部から加圧される。そのため、第１メインタンク(616)内の液冷媒は下側流出入口から押し出され、第５逆止弁(CV5)を通過した後、主熱交換器(606)及び四路切換弁(650)を経て、室内膨張弁(619)で減圧される。室内膨張弁(619)で減圧された２次側冷媒は、室内熱交換器(620)において室内空気と熱交換を行って蒸発する。この際、室内空気は冷却される。室内熱交換器(620)を流出した２次側冷媒は熱源側熱交換器(621)で凝縮し、液冷媒となって四路切換弁(650)を通過して補助熱交換器(614)の２次側熱交換部(633)に流入する。２次側冷媒は、２次側熱交換部(633)で冷却され、液中に含まれるフラッシュガスが完全に液化される。そして、２次側熱交換部(633)を流出した２次側冷媒は、第２メインタンク(617)に回収される。
【０１４３】
第２メインタンク(617)は、減圧用熱交換器(609)の低圧生成部(626)に連通しているので、上端部から減圧される。そのため、第２メインタンク(617)内のガス冷媒は吸引され、低圧生成部(626)に流入する。低圧生成部(626)において、２次側冷媒は１次側熱交換部(610)の１次側冷媒によって冷却され、凝縮する。この際、低圧生成部(626)において低圧が発生する。凝縮した２次側冷媒は、第４逆止弁(CV4)を通過し、第２メインタンク(617)に流入する。
【０１４４】
以上のようにして、熱搬送回路(602)において２次側冷媒が循環することになる。そして、補助タンク(618)内の液冷媒のほとんどが高圧生成部(625)に供給された時点で、加圧電磁弁(641)を閉鎖するとともに減圧電磁弁(642)を開口する。これにより、補助タンク(618)内は低圧となり、第１メインタンク(616)から流出した液冷媒の一部がバイパス管(646)を通じて補助タンク(618)に回収される。
【０１４５】
このような動作を所定時間行った後、加圧電磁弁(662),(664),(641)及び減圧電磁弁(661),(663),(642)の状態を切り換える。つまり、第１メインタンク(616)の加圧電磁弁(662)、第２メインタンク(617)の減圧電磁弁(663)、及び補助タンク(618)の加圧電磁弁(641)を閉鎖すると同時に、第１メインタンク(616)の減圧電磁弁(661)、第２メインタンク(617)の加圧電磁弁(664)、及び補助タンク(618)の減圧電磁弁(642)を閉鎖する。これにより、第１メインタンク(616)内が低圧となり、逆に、第２メインタンク(617)内が高圧となる。従って、上記と同様にして、第２メインタンク(617)から押し出された液冷媒が第１メインタンク(616)に回収される冷媒循環が行われる。
【０１４６】
以上のような電磁弁(661,662,663,664,641,642)の切り換え動作が繰り返されることにより、熱搬送回路(602)において２次側冷媒が継続的に循環し、室内が冷房されることになる。
【０１４７】
一方、暖房運転にあっては、四路切換弁(650)を図中の実線側に設定し、室内熱交換器(620)において２次側冷媒を凝縮させる冷媒循環を行う。
【０１４８】
−実施形態３の効果−
このように、実施形態３においても、２次側冷媒の流路切換手段として、冷媒回路内に発生する高圧と低圧との圧力差を利用した四路切換弁(650)を用いているので、液ラインにおいて、２次側冷媒の流路を切り換えることができる。
【０１４９】
本実施形態では、特に、四路切換弁(650)の第４通路(650d)と補助熱交換器(614)とを接続する回収側液配管(666)に低圧導入管(672)を接続し、回収側液配管(666)から低圧の液冷媒を導入している。つまり、低圧導入管(672)の低圧の取入口を、四路切換弁(650)の近傍に設けている。従って、導入管を含めた四路切換弁(650)の全体構成を簡単化することができる。
【０１５０】
一方、高圧導入管(671)の高圧の取入口は、高圧ガス配管(632)に設けられている。そのため、四路切換弁(650)には、高圧導入管(671)から高圧のガス冷媒が導入されるので、切換時に高圧が弁体に対して迅速に付与される。従って、四路切換弁(650)の切換動作を迅速に行うことができる。
【０１５１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、以下のような効果が発揮される。
【０１５２】
請求項１，２及び３に記載の発明によれば、ブリッジ回路を用いることなく２次側冷媒の流路を切り換えることができ、配管の構成を簡単化することができる。そのため、コストを低減することが可能となると共に、冷凍装置の信頼性が向上する。また、２次側冷媒の圧力損失が低減するので、冷凍装置の能力を向上することができる。流路の切換は回路内で発生する高低圧差を利用して行われるので、流路切換手段の動作に必要な電気入力が少なく、流路切換動作を安価に行うことができる。
【０１５３】
また、請求項１，２及び３に記載の発明によれば、ポンプ等の機械的な搬送手段を用いることなく２次側冷媒の搬送を行うことができる。流路を切り換える部分での圧力損失が小さいので、２次側冷媒を円滑に循環させることができる。
【０１５４】
さらに、請求項２及び３に記載の発明によれば、２次側冷媒回路内に発生する高圧をそのまま利用することができる。従って、常時高圧ガス手段を別途外部に設ける必要がない。
【０１５５】
請求項４に記載の発明によれば、２次側冷媒回路内に発生する低圧をそのまま利用することができる。従って、常時低圧手段を別途外部に設ける必要がない。
【０１５６】
請求項５に記載の発明によれば、低圧導入管を四路切換弁と離れて位置にある配管に接続する必要がないため、低圧導入管を短くすることができ、その施工が容易になる。
【０１５７】
請求項６に記載の発明によれば、２次側冷媒回路内に発生する高圧をそのまま利用することができると共に、高圧導入管の設置が容易になる。
【０１５８】
請求項７に記載の発明によれば、具体的な構成により、高圧導入管及び低圧導入管にそれぞれ高圧冷媒及び低圧冷媒を導入することができる。しかも、たとえ流路切換手段内で冷媒が漏れ、流路内の冷媒と高圧冷媒及び低圧冷媒とが混合したとしても、それらはすべて同一の冷媒なので、冷媒の特性が変化することによる冷凍装置の能力低下等の問題は起こらない。従って、１次側冷媒と２次側冷媒とが異なる場合でも、冷凍装置の信頼性が高い。
【０１５９】
請求項８に記載の発明によれば、２次側冷媒回路内に発生する低圧をそのまま利用することができると共に、低圧導入管の設置が容易になる。
【０１６０】
請求項９に記載の発明によれば、四路切換弁が設けられた箇所とは別の箇所から高圧ガス冷媒を導くと同時に、四路切換弁が設けられた箇所から低圧冷媒を導き、当該高圧ガス冷媒と低圧冷媒との圧力差によって四路切換弁を駆動することとしたので、液ラインに設けた四路切換弁を良好に作動させることができる。また、四路切換弁の構成を簡単化することができる。
【０１６１】
請求項１０に記載の発明によれば、駆動側回路における駆動側冷媒によって熱搬送回路の冷媒を加圧及び減圧することとしたので、タンク手段の加圧及び減圧を良好に行うことができ、熱搬送回路における冷媒循環を円滑かつ確実に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  空気調和装置の冷媒回路図である。
【図２】  四路切換弁の縦断面図である。
【図３】  空気調和装置の冷媒回路図である。
【図４】  四路切換弁の縦断面図である。
【図５】  冷房運転時の冷媒循環動作を示す冷媒回路図である。
【図６】  暖房運転時の冷媒循環動作を示す冷媒回路図である。
【図７】  ２次側冷媒回路の回路図である。
【図８】  実施形態３に係る空気調和装置の冷媒回路図である。
【図９】  冷房運転時の冷媒循環動作を示す図８相当図である。
【図１０】  従来の空気調和装置の冷媒回路図である。
【符号の説明】
(3)   主熱交換器
(15)  熱源側熱交換器
(25)  利用側熱交換器
(30)  第２四路切換弁
(31)  高圧導入管
(32)  低圧導入管
(33)  バルブ本体
(34)  パイロット弁
(35)  電磁石
(47)  弁体
(61)  第１圧力室
(62)  第２圧力室
【図１】
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【図２】
0003972439.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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