(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次側循環サイクル内にあって、自然冷媒を用い、１次・２次熱交換部の下方位置に一方向のみの流路を形成する逆止弁を介して昇圧器を備え、この昇圧装置の出口側に上記自然冷媒の流路を開閉制御する電磁弁を備え、上記１次・２次熱交換部と逆止弁との間に液溜めを備えた冷凍装置。
【請求項２】
上記２次側循環サイクル内には、上記１次・２次熱交換部を昇圧器との間に上記逆止弁と並列に流路を開閉制御する電磁弁を備えた均圧管を備えた請求項１記載の冷凍装置。
【請求項３】
上記逆止弁と並列な電磁弁を有する均圧管を入口側に備え出口側に電磁弁を備えた昇圧器からなる組を並列に２組備えた請求項２記載の冷凍装置。
【請求項４】
一方の均圧管の電磁弁を閉じると共に昇圧器に備えられた加熱装置をオンし、時間遅れをもって昇圧器出口の電磁弁を開き、他方の均圧管の電磁弁を上記時間遅れをもって開き、更に上記時間遅れをもって他方の昇圧器の加熱装置をオフし、上記時間遅れをもって昇圧器出口の電磁弁を閉じる請求項３記載の冷凍装置。
【請求項５】
１次側循環サイクル内にあって圧縮機の吐出管及びその下流にあって凝縮器を有する熱源側熱交換器の出口側のいずれか一方から配管を分岐させ流量調節弁を介して上記昇圧器の加熱装置に連通した請求項１，２，３又は４記載の冷凍装置。
【請求項６】
１次側循環サイクル内にあって上記１次・２次熱交換部の１次側配管を分岐させ、流量調節弁を介して上記昇圧器の冷却器を構成した請求項１，２，３，４又は５記載の冷凍装置。
【請求項７】
１次側循環サイクル内にあって圧縮機は、容量可変形圧縮機を用い、運転速度を変化させるようにした請求項１記載の冷凍装置。
【請求項８】
１次側循環サイクル内にあって圧縮機から弁を介して凝縮器を有する熱源側熱交換器及び１次・２次熱交換部のいずれかに自然冷媒を送り、２次側循環サイクル内にあって上記１次・２次熱交換部の下位値に逆止弁、昇圧器、電磁弁を備え、
１次・２次熱交換部の出口に介装された第１三方弁の一方を室内熱交換器に接続すると共にその他方を逆止弁に接続し、室内熱交換器を出た配管の一方を二方弁を介して逆止弁に接続すると共にその他方を電磁弁の後流に介装された第２三方弁に接続し、逆止弁、昇圧器、電磁弁、第２三方弁と接続された配管を室外側の管路中に配設された第３三方弁に接続し、この第３三方弁の一方を第１三方弁と室内熱交換器との間の配管に接続すると共にその他方を１次・２次熱交換部に接続することにより、閉サイクルを構成して、
１次・２次熱交換部、昇圧器、室内熱交換器の順に構成される冷房回路と、１次・２次熱交換部、室内熱交換器、昇圧器の順に構成される暖房回路とを切換えるようにした冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自然冷媒を用いたり機械式ポンプ代替機関を用いた冷凍（ここでは本来の冷凍の外冷暖房など温湿度調節すなわち空調を含めている。以下同じ）装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
図１５は、従来の冷凍装置を示しており、システムとしては室外設置の圧縮式サイクルを有する１次側と室内を空調する２次側とから構成される。冷房時には、１次側では圧縮機１１で圧縮された１次冷媒が四方弁１２で流路が切り換えられファン１４を有する熱源側熱交換器１３で冷媒を凝縮液化した後、膨張弁１５で減圧され１次・２次熱交換器１６で蒸発して四方弁１２、アキュムレータ１７を経て圧縮機１１に吸入される。他方、２次側ではポンプ１８で圧送された２次冷媒は１次・２次熱交換器１６で１次側の冷媒に冷却されファン２０を有する室内熱交換器１９で室内を冷房した後ポンプ１８に戻る。暖房時には四方弁１２で流路が逆方向に切り換えられ１次・２次熱交換器１６で加熱された２次冷媒が室内熱交換器１９に循環し室内を暖房する。上述の場合、１次冷媒としてフロン系冷媒Ｒ２２等を用い、２次冷媒として水、ブライン等が用いられる例が多い。
【０００３】
ところが、１次側のフロン系冷媒の中には、オゾン層を破壊することから生態系上あるいは地球温暖化の観点から問題が生ずるものがあり、また２次側の水やブラインの循環にあっては漏れにより室内が水びたしとなることがあるという問題がある。
【０００４】
上述の１次側でのフロンの問題に対処するため、自然冷媒であるアンモニアを使用する例もあるが、このアンモニアにあっては毒性、爆発性、銅に対する腐食性という問題があり、使用条件が極めて限られ、あまり使用したくないものである。
なお、最近International Status Report on Compression Systems with National Working Fluids (1996/2, Report No HPP-AIV22-2) には、数か月間での２次冷媒にＣＯ2 を利用したアンモニアシステムの運転が示されているが、２次冷媒ＣＯ2 をポンプにて循環させていることから、一般的に高圧に基因する信頼性や高コストに問題を残している。
また、ＮＨ3 ／ＣＯ2 システムの例も示されているが、重力利用の自然循環方式であり、流量制御の自由度はない。
このようにして自然冷媒を用いるとき、毒性等の点、信頼性やコストの点、流量制御の点にてそれぞれ問題が生ずることとなった。
【０００５】
全く別の観点からポンプについて着目した場合、実開平６−４０７７１にて開示される先行技術がある。図１６はこの先行技術における冷媒強制循環装置であり自然循環できない高所や遠方に冷媒を送るに当り機械式ポンプを用いることなく強制循環させる装置である。すなわち、１次側冷凍機１の２次側配管３を被冷却体を冷却する２次側熱交換器２に通すのであるが、更にこの２次側配管３の２次冷媒を搬送する搬送手段にも通すことによって、被冷却体の冷却のみならず強制循環を行なおうとするものである。
【０００６】
搬送手段は、動力が必要で全体の効率を低下させしかも耐久性に問題のある機械式ポンプではなく、１次側冷凍機１の下流配管３で低い位置に逆流防止手段４ａ，４ｂ、冷媒貯溜容器５、ヒータ６等を備えた構成を有し、冷凍機１からの液体冷媒を冷媒貯溜容器５に自然に流れ入ませ、ヒータ６をオンして容器５内の圧力を上げ、逆流防止手段４ａに加わる圧力以上になるとこの逆流防止手段４ａから２次側熱交換器２に向って冷媒が押し出されるというもので、ヒータ６のオフによって冷媒貯溜容器５内の圧力が低下すると再び冷凍機１からの冷媒が流れ込むというサイクルを繰り返して冷媒を断続的に循環させている。なお、図１６では、７は圧力検出器、８は制御手段、９はヒータ６のオンオフ切換手段である。
【０００７】
かかる搬送手段は、図１５に示すポンプ１８などの機械式ポンプ代替手段とな得るものであり、高所や遠方への冷媒循環に効果的である。
【０００８】
ところが、貯留容器５内部の圧力を上昇させて冷媒を強制循環させた後、再び貯溜容器５内部に冷媒を導入するにはヒータ６により加熱した貯溜容器５内部の冷媒温度が低下して圧力が下がるまで待つ必要があり、液冷媒の熱容量を考慮すれば応答が緩慢になることと熱ロスが生じるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上述の問題に鑑み、フロン系冷媒を用いることなくオゾン破壊係数をゼロ、地球温暖化係数も極めて小さい自然冷媒を熱駆動させ、また水やブラインを用いることなく漏れがあっても水びたしになるなどの問題を除くようにした冷凍装置の提供を目的とする。
更に、本発明は、毒性等にて問題となるアンモニアを用いることなく他の自然冷媒を用いると共に機械式ポンプに替る搬送手段にあって応答の緩慢さや熱ロスの発生を軽減した冷凍装置の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成する本発明は、次の発明特定事項を有する。
（１）  ２次側循環サイクル内にあって、自然冷媒を用い、１次・２次熱交換部の下方位置に一方向のみの流路を形成する逆止弁を介して昇圧器を備え、この昇圧装置の出口側に上記自然冷媒の流路を開閉制御する電磁弁を備え、上記１次・２次熱交換部と逆止弁との間に液溜めを備えたことを特徴とする。
（２） 上記（１）において、上記２次側循環サイクル内には、上記１次・２次熱交換部を昇圧器との間に上記逆止弁と並列に流路を開閉制御する電磁弁を備えた均圧管を備えたことを特徴とする。
（３） 上記（２）において、上記逆止弁と並列な電磁弁を有する均圧管を入口側に備え出口側に電磁弁を備えた昇圧器からなる組を並列に２組備えたことを特徴とする。
（４） 上記（３）において、一方の均圧管の電磁弁を閉じると共に昇圧器に備えられた加熱装置をオンし、時間遅れをもって昇圧器出口の電磁弁を開き、他方の均圧管の電磁弁を上記時間遅れをもって開き、更に上記時間遅れをもって他方の昇圧器の加熱装置をオフし、上記時間遅れをもって昇圧器出口の電磁弁を閉じることを特徴とする。
（５） 上記（１），（２），（３）又は（４）において、１次側循環サイクル内にあって圧縮機の吐出管及びその下流にあって凝縮器を有する熱源側熱交換器の出口側のいずれか一方から配管を分岐させ流量調節弁を介して上記昇圧器の加熱装置に連通したことを特徴とする。
（６） 上記（１），（２），（３），（４）又は（５）において，１次側循環サイクル内にあって上記１次・２次熱交換部の１次側配管を分岐させ、流量調節弁を介して上記昇圧器の冷却器を構成したことを特徴とする。
（７） 上記（１）において、１次側循環サイクル内にあって圧縮機は、容量可変形圧縮機を用い、運転速度を変化させるようにしたことを特徴とする。
（８）  １次側循環サイクル内にあって圧縮機から弁を介して凝縮器を有する熱源側熱交換器及び１次・２次熱交換部のいずれかに自然冷媒を送り、２次側循環サイクル内にあって上記１次・２次熱交換部の下位値に逆止弁、昇圧器、電磁弁を備え、１次・２次熱交換部の出口に介装された第１三方弁の一方を室内熱交換器に接続すると共にその他方を逆止弁に接続し、室内熱交換器を出た配管の一方を二方弁を介して逆止弁に接続すると共にその他方を電磁弁の後流に介装された第２三方弁に接続し、逆止弁、昇圧器、電磁弁、第２三方弁と接続された配管を室外側の管路中に配設された第３三方弁に接続し、この第３三方弁の一方を第１三方弁と室内熱交換器との間の配管に接続すると共にその他方を１次・２次熱交換部に接続することにより、閉サイクルを構成して、１次・２次熱交換部、昇圧器、室内熱交換器の順に構成される冷房回路と、１次・２次熱交換部、室内熱交換器、昇圧器の順に構成される暖房回路とを切換えるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
ここで、図１〜図１４を参照して本発明の実施の形態の例を説明する。なお、図１５、図１６と同一部分には同符号を付す。
図１において、１は１次側冷凍機、２は２次側熱交換器、３は２次側配管である。この１次側冷凍機１の下流にあって２次側熱交換器２との間には、図１に示すような構成が備えられる。すなわち、１次側冷凍機１の凝縮部より下に位置して液溜め５１、逆止弁５２を順に介して昇圧器５３が備えられ、液溜め５１、逆止弁５２と並列に液溜め５１入口から昇圧器５３入口まで電磁弁５４を介して均圧管５５が連通され、昇圧器５３の出口には電磁弁５６が備えられている。また、昇圧器５３内には加熱装置５７が備えられる。
【００１２】
ここにおいて、１次側に冷凍機１にて放熱し凝縮された例えばＣＯ2 などの自然冷媒である２次冷媒は２次側熱交換器２にて吸熱し被冷却体を冷やし１次側冷凍機１に戻るという作用は図１６と同じである。
１次側冷凍機１の凝縮部よりも下流下位値にある液溜め５１に２次冷媒が自重で落下してい貯溜され、更にこの２次冷媒は逆止弁５２を通り昇圧器５３に入る。この場合、電磁弁５４は開かれており液溜め５１と昇圧器５３とを強制的に均圧化して液溜め内部の２次冷媒を自重により昇圧器１３に導入するようにしている。
【００１３】
昇圧器５３の内部に液冷媒が十分に貯溜されたところで電磁弁５４および５６を閉じ、逆止弁５２も含めて昇圧器５３を密閉状態とする。ここで加熱装置５７により２次冷媒を加熱し、昇圧器５３の内部の圧力を上昇させる。例えば熱交換器２が昇圧器５３よりも高所にある場合に、昇圧器５３内部の圧力がヘッド差及び圧力損失分の程度上昇した後に電磁弁５６を開くことで昇圧器５３から液冷媒が押し出され、２次冷媒回路内を循環する。このとき、昇圧器５３の内部の液冷媒が、加熱装置５７の位置よりも低下して、有効に圧力を上昇させることが出来なくなるまで加熱装置５７を作動させることで昇圧器５３の内部の圧力を常に高く保ち、冷媒を連続的に搬送させる。また、加熱装置５７による加熱量を制御することで昇圧器５３の圧力、ひいては２次冷媒循環量を制御することができる。昇圧器５３内部の圧力が高くなり冷媒が搬送されている間は、逆止弁５２があることから液溜め５１から昇圧器５３へは２次冷媒が導入されず、液溜め５１に２次冷媒が貯溜される。
【００１４】
昇圧器５３の内部の液冷媒が減少して２次冷媒を搬送できなくなった後、電磁弁５６を閉じて再び昇圧器５３内部に冷媒を貯溜する必要がある。しかし、昇圧器５３の内部の圧力は高くなっており、そのままでは逆止弁５２を通じて２次冷媒を昇圧器内に導入出来ない。本例では、図１６に示すような冷媒貯溜容器５３の自然冷却によらず、前述したように電磁弁５４を開いて液溜め５１と昇圧器５３を強制的に均圧化し、液溜め５１内部の２次冷媒を自重により昇圧器５３に導入している。昇圧器５３内部に冷媒が十分貯溜されたところで電磁弁５６及び５４を閉じ、加熱装置５７を作動させ、圧力が上昇したところで電磁弁５６を開いて冷媒搬送を繰り返す。
昇圧器５３から搬送された２次冷媒は、ヘッド差及び圧力損失に打ち勝って配管３を通り熱交換器２に送られる。ここで被冷却体から吸熱し、２次側冷媒は蒸発して１次側冷凍機１に戻り、そこで放熱・凝縮して液冷媒となり、再び液溜め５１に戻ってサイクルを完成する。
このシステムを用いることにより、２次冷媒を機械式ポンプを利用せず冷媒を循環させる際、従来例よりもより効率的な搬送を行なうことが出来る。
なお、本例において液溜め５１の存在は、１次側冷凍機１の凝縮部が過冷却になるのを防止するために２次冷媒を溜めるものであるが、例えば図２に示す如く液溜め５１を除いた構成では電磁弁５４を有する均圧管５５を１次側冷凍機１の上流側に連通させるようにすればよい。
【００１５】
こうして、図１の例では機械式ポンプを使用しないで２次冷媒を搬送するに当って、液溜めや昇圧器を２次側配管途中に備え、強制的な均圧化を行なうことにより効率良く２次冷媒を循環させることができる。
【００１６】
図３は、図１の例を更に発展させたもので、逆止め弁５２ａ，５２ｂ、昇圧器５３ａ，５３ｂ、電磁弁５６ａ，５６ｂ、及び均圧管を並列配置して２次冷媒を連続的に循環させるようにしたものである。
すなわち、図３に示すように液溜め５１から逆止弁５２ａ，５２ｂを並列配置してそれぞれ加熱装置５７ａ，５７ｂを有する昇圧器５３ａ，５３ｂに連通させる一方、昇圧器５３ａ，５３ｂの入口側をそれぞれ電磁弁５４ａ，５４ｂを備えた均圧管にて液溜め５１の入口側に連通させ、更に、昇圧器５３ａ，５３ｂの出口側を電磁弁５６ａ，５６ｂを介して２次配管に連通させている。
【００１７】
かかる図３に示す構成において、まず加熱装置５７ａを作動させ、電磁弁５６ａを開けて５４ａを閉じることで、前述例の手法を用いて昇圧器５３ａ内部の２次冷媒を循環させる。この間、１次側冷凍機１により凝縮した２次冷媒は液溜め５１に貯溜されるが、電磁弁５６ｂを閉、さらに電磁弁５４ｂを開とすることで、液溜め５１と均圧化された昇圧器５３ｂに２次冷媒が貯溜される。昇圧器５３ａの内部の液冷媒は搬送により減少していくが、その液冷媒がある程度減少したところで電磁弁５４ｂを閉じ、さらに加熱装置５７ｂを作動させて昇圧器５３ｂの内部圧力を上昇させる。加熱装置５７ａ，５７ｂおよび電磁弁５６ａ，５６ｂ，５４ａ，５４ｂの作動の状態を図４に示す。
【００１８】
図４に示すタイミングでは、例えば均圧管の電磁弁５４ａを閉じ昇圧器５３ａの加熱装置５７ａをオンし、時間的に少し遅らせて電磁５６ａを開とすると同時に電磁弁５６ｂを閉じ、昇圧器５３ｂの加熱装置５７ｂをオフとし電磁弁５４ｂを開とする。この時点で、昇圧器５３ａから２次冷媒が送出され、一方昇圧器５３ｂへは液溜め５１から冷媒が送り込まれる。昇圧器５３ａで液冷媒を搬送し終る前に電磁弁５４ｂを閉じ加熱装置５７ｂをオンし、少し遅らせた時点で均圧管の電磁弁５４ａを開とし加熱装置５７ａをオフとし電磁弁５６ｂを開、電磁弁５６ａを閉として、２次冷媒を昇圧器５３ｂから搬送し昇圧器５３ａへ液溜め５１から冷媒が送り込まれる。
【００１９】
この動作のタイミングとしては、昇圧器５３ａで液冷媒を搬送し終わる時に、昇圧器５３ｂの内部の圧力が、２次冷媒回路内のヘッド差及び圧力損失分の圧力上昇を生じる程度とする。１次側冷凍機１によって冷却された液冷媒の熱容量および過冷却分を考慮すると、加熱装置５７ａ，５７ｂにより冷媒を加熱しはじめてから圧力が上昇しはじめるまでに時間のずれが生じるが、上記タイミングの遅れにより電磁弁５６ａ，５７ａを開けた際の冷媒搬送までの時間遅れをなくすことが出来る。
この電磁弁５４ａ，５４ｂが双方共閉じている遅れの時間は、昇圧器５３ａ，５３ｂが共に圧力が高くなるので、逆止弁５２ａおよび５２ｂを通って昇圧器５３ａ，５３ｂに冷媒を導入することが出来ず、凝縮した冷媒は液溜め５１に貯溜される。昇圧器５３ａ内部の液冷媒を搬送し終わった後、電磁弁５６ａを閉じ、代わりに電磁弁５６ｂを開とすることで、予め圧力を上昇させた昇圧器５３ｂから液冷媒が熱交換器２に搬送され、２次側冷媒が途切れることなく連続的に循環させることができる。さらに、このとき電磁弁５４ａを開として液溜め５１と昇圧器５３ａを均圧化し、液溜め５１内部に貯溜された液冷媒を昇圧器５３ａに導入する。昇圧器５３ｂ内部の液冷媒を搬送し終わった後、再び二つの昇圧器５３ａ，５３ｂの役割を交替させることで、前述例より更に発展させて連続的に冷媒を循環させることが出来る。
なお、本例においても液溜め５１を備える必要がない場合には、図２から類推されるように均圧管入口を１次冷凍機１の上流側に連通させればよい。
【００２０】
こうして、図３の例では、図１の例の効果に加え図４の如く電磁弁と加熱装置の動作のタイミングを適正化して、機械式ポンプ等の手段によらずに２次側冷媒を連続的に循環できる。
【００２１】
以上の説明は機械式ポンプを用いずＣＯ2 などの自然冷媒を循環させる冷却のみの冷凍装置を得て応答の緩慢さや熱ロスを少なくしたものである。
【００２２】
次に、図４以下により前例による搬送装置を用いた１次側及び２次側の冷凍装置を示す。なお、図５以下の図にて図１５と同一部分には同符号を付す。すなわち、１次側にて圧縮機１１、流路切換えのための四方弁１２、ファン１４を有する熱源側熱交換器１３、膨張弁１５、１次・２次熱交換器１６、アキュムレータ１７を有して１次冷媒が循環し、２次側にて１次・２次熱交換器１６、ファン２０を有する室内熱交換器１９を有して２次冷媒が循環する。この場合、１次冷媒はプロパン、２次冷媒はＣＯ2 を使用している。
【００２３】
本例では、１次・２次熱交換器１６の２次側にて下流下位値に液溜め１０１、逆止弁１０２、加熱装置１０５を有する昇圧器１０３、及び電磁弁１０４が順に備えられている。この図５にて、１次側の冷媒プロパンは圧縮機１１により圧縮されて循環し、冷房時には熱源側熱交換器１３の凝縮器で凝縮液化し１次・２次熱交換器１６で蒸発する。
一方、２次側では１次・２次熱交換器１６は凝縮器として使用し、ここで１次冷媒プロパンによって冷却された２次側の炭酸ガス冷媒は冷却液化して液溜め１０１、逆止弁１０２を通って昇圧器１０３に落下する。電磁弁１０４を閉じることにより昇圧器１０３には液化した炭酸ガスが溜まり所定量溜まったとこで加熱装置１０５を加熱する。加熱量は室内熱交換器１９が高位置にある場合その液ヘッドや圧力損失に抗して循環させるに足る圧力差がつく量であればよい。所定圧力差がついたときに電磁弁１０４を開くことにより液化冷媒は逆止弁１０２の作用により液溜め１０１に逆流することなく室内熱交換器１９まで圧送され、ここで室内を冷房することにより蒸発気化して１次・２次熱交換器１６に戻って再度液化するサイクルを繰り返す。
【００２４】
この際、電磁弁１０４を開くと同時に加熱装置１０５の通電を停止するか又は電磁弁１０４を開いた後も所定時間通電しその後通電停止とする。前者の場合は駆動力となる差圧の低下が大きく循環量がすぐ低下するのに対し、後者の場合は加熱により昇圧器１０３から液が流出し液冷媒量が減少することも相まって加熱装置１０５の入力を減らしても循環量を多く保て搬送時間を拡大できる。
また液溜め１０１は１次・２次加熱交換器１６に冷媒が滞留し過冷却がつくことにより加熱時間が長くなるのを防止するために設けているが、昇圧器１０３が単独の場合には液溜め１０１がなくても昇圧器１０３で代替することができる。
なお、加熱装置１０５は昇圧器１０３内の下部に配設し液冷媒が流出により減少しても常に液が加熱できるようにするとよい。
【００２５】
冷媒についていえば、１次側の冷媒プロパンは可燃性ではあるが室内では使用せず室外で使用する上記構成としたことにより万一漏れた場合でも火災となる可能性は小さい。又、１次側の冷媒プロパンは圧力、湿度特性とも従来のフロン冷媒Ｒ２２とほぼ同じ特性を持っているため従来の機器を何ら設計変更することなく使用することができる。
２次側の冷媒炭酸ガスは高圧冷媒で（例えば３０℃ではＲ２２の１．２ＭＰa に対し約７ＭＰa ）ポンプ利用の場合には耐圧性を考慮する必要があるが、上記の如くポンプレスとすることによりサイクル中に可動部をなくすことができ故障等の問題もなくなる。
又、高圧冷媒であるが故に加熱量が小さくても駆動力である圧力差を大きくすることができるメリットがある。
又、１次側、２次側ともに自然冷媒を使用しているためオゾン破壊係数がゼロであることはいうに及ばず、地球温暖化係数（ＧＷＰ）も格段に小さいシステムとすることができる。ＧＷＰはＣＯ2 ＝１、プロパン＝３に対し、Ｒ２２＝１７００である。
【００２６】
図６は、図５の変形例であり、図５と異なる点として昇圧器１０３の加熱装置１０５の熱源として１次側圧縮機の吐出ガスを利用するものである。すなわち、圧縮機１１から四方弁１２に向って出た吐出管は、途中で分岐され流量調節弁１１０、加熱装置１０５を通った後元の吐出管に連通されている。この場合、流量調節弁１１０は分岐管でなく吐出管に備えるようにしてもよい。
また、別の例として熱源側熱交換器１３の凝縮器を出た液管より分岐させるようにしてもよい。
更に、吐出管や液管に替えて外気を昇圧器１０３に送風させてもよい。昇圧器１０３にはフィンを備えれば熱交換効率があがる。
図６の構成にあって動作は次のようになる。
昇圧器１０３に所定量の液冷媒が溜った時点で流量調節弁１１０を開き適正量の吐出ガスで昇圧器１０３内の温度を上げる。電磁弁１０４を開けば冷媒はシステム内を循環することとなる。その後流量調節弁１１０を閉じると同時に電磁弁１０４を閉成すれば昇圧器１０３内に冷媒が溜まることとなりこの操作をくり返すことにより冷媒を搬送することができる。
図１５の例に比して無駄なエネルギを使用することなく１次側のエネルギを有効に回収することができる。
【００２７】
図７は第２の変形例であり、図５に示す構成と異なる点は、１次・２次熱交換器１６の１次側出口配管を分岐しその分岐管１２０中に昇圧器１０３を冷やす冷却器１２１と流量調節弁１２２を設けているものである。図５では加熱装置１０５をオンとして昇圧器１０３内の液冷媒を送出した後加熱装置１０５をオフにしても昇圧器１０３の熱容量のためその温度は仲々低下しない。このため作動圧力、温度とも上昇傾向となり冷房効率が低下することとなる。このため、本例では、１次側の低温冷媒で昇圧器１０３を適正に冷却することにより作動圧力、温度を所定値に保つようにしたものである。即ち加熱装置１０５をオフとすると同時に分岐管１２０の流量調節弁１２２の開度を調節することにより冷却器１２１で昇圧器１０３の温度を所定温度に保つようにし、加熱装置１０５をオンとすると同時に流量調節弁１２２を閉じて冷却器１２１に冷媒を流さないようにしている。
【００２８】
図８は第３の変形例であり、図５と異なる点は１次側圧縮機１１をインバータ等を用いた容量可変形圧縮機１１ａとし、昇圧器１０３の加熱装置１０５を除いた点にある。
かかる構成では次の動作を行なう。
可変容量圧縮機１１ａを低速で運転することにより２次側の液化冷媒を昇圧器１０３に溜め込む。所定量溜まったとこで１次側の圧縮機１１ａを高速運転することにより１次・２次熱交換器１６の凝縮温度を下げ凝縮圧力を低下させる。
逆止弁１０２の前後に２次側の冷媒を循環させるに足る圧力差がついた時点で電磁弁１０４を開くことにより冷媒を循環させる。
【００２９】
図９は、第４の変形例であり、図５の例と異なる点は、液溜め１０１の下流にて逆止弁１０２ａ，１０２ｂ、加熱装置１０５ａ，１０５ｂを備える昇圧器１０３ａ，１０３ｂ、電磁弁１０４ａ，１０４ｂを並列につなげて構成したことである。
かかる構成においては、次の動作となる。
液溜め１０１を出た冷媒は電磁弁１０４ａ，１０４ｂを閉じておくことにより昇圧器１０３ａ，１０３ｂに溜り込む、冷媒が所定量溜ったら一方の加熱装置１０５ａをオンとし所定圧力に上昇するか所定時間経過後電磁弁１０４ａを開く。これにより昇圧器１０３ａ内の冷媒は逆止弁１０２ａの作用で液溜め１０１側へ逆流することなくシステム内を循環することとなる。一方、加熱装置１０５ｂはオフ、電磁弁１０４ｂは閉止のままのため１次・２次熱交換器１６で凝縮した冷媒は液溜め１０１を経由して昇圧器１０３ｂに溜り続ける。昇圧器１０３ａ内の冷媒量又は循環量が低下するか昇圧器１０３ｂ内の冷媒が所定量になるか所定時間経過したら加熱装置１０５ｂを加熱し所定圧力又は所定時間後電磁弁１０４ｂを開き同時に電磁弁１０４ａを閉じ加熱装置１０５ａをオフとする。これにより今度は昇圧器１０３ｂ内の冷媒がシステム内を循環し昇圧器１０３ａ内に冷媒が溜り始めるようになる。
こうして交互に溜めと加熱、電磁弁のオンオフを繰り返すことにより連続して冷媒を循環させることができる。
【００３０】
図１０は、第５の変形例で、図９と異なる点は、昇圧１０３ａ，１０３ｂと液溜め１０１とを電磁弁１４０ａ，１４０ｂを介して均圧管１４１ａ，１４１ｂにて接続したことにある。
かかる構成は次の動作となる。
液溜め１０１を出た冷媒は電磁弁１０４ａ，１０４ｂを閉成しておくことにより昇圧器１０３ａ，１０３ｂに溜り込む。この際、電磁弁１４０ａ，１４０ｂは開成、閉成どちらでもよい。
冷媒が所定量溜ったら一方の電磁弁１０５ａを加熱し同時に電磁弁１４０ａを閉成する。昇圧器１０３ａ内が所定圧力に上昇するか所定時間経過後電磁弁１０４ａを開く。これにより昇圧器１０３ａ内の冷媒は逆止弁１０２ａの作用で液溜め１０１側へ逆流することなくシステム内を循環することとなる。
一方加熱装置１０５ｂは非加熱、電磁弁１０４ｂは閉成とし、電磁弁１４０ｂを開成とすることにより昇圧器１０３ｂ内の圧力と液溜め１０１内の圧力は均圧されるため液溜め１０１内の液は重力で昇圧器１０３ｂ内に落下し続けることとなる。
その後昇圧器１０３ａ内の冷媒量が低下するか循環量が低下するか昇圧器１０３ｂ内の冷媒が所定溜まるか所定時間経過したら電磁弁１４０ｂ内を閉成し加熱装置１０５ｂをオンとする。所定圧力となるか所定時間後電磁弁１０４ｂを開くと同時に電磁弁１０４ａを閉、加熱装置１０５ａをオフ、電磁弁１４０ａを開とする。すると今度は昇圧器１０３ｂ内の冷媒がシステム内を循環し始め昇圧器１０３ａ内に冷媒が溜り始めることとなる。加熱装置１０５ａをオフとしても昇圧器１０３ａ内の圧力はすぐには低下しないが電磁弁１４０ａをオンとすることにより液溜め１０１と昇圧器１０３ａの圧力が均圧され液冷媒は落下し易くなる。
なお、図１０において１次・２次熱交換器１６の過冷却防止のため液溜め１０１を備えているが、その恐れが少ない場合には、液溜め１０１を省いてもよい。
この場合には、図１０に示す均圧管１４１ａ，１４１ｂは図１１に示すように１次・２次熱交換器１６の２次側上流側に連通させることができる。
【００３１】
図１２は、第６の変形例であり、図５との構成の違いは、１次・２次熱交換器１６の下流、下位値に室内熱交換器２０と送風機１９を配置し、更にその下流下位値に逆止弁１０２、加熱装置１０５を有する昇圧器１０３が備えられたものである。したがって、逆止弁１０２、昇圧器１０３、電磁弁１０４は室内側に存在する。
かかる構成において、１次側システムは四方弁１２が切り換えられ、圧縮機１１を出たプロパン冷媒は１次・２次熱交換器１６で凝縮液化し膨張弁１５で絞られた後、熱源側熱交換器１３で蒸発して圧縮機１１に戻る。
２次側では１次・２次熱交換器１６で加熱され蒸発した炭酸ガス冷媒はその下方にある室内熱交換器２０で送風機１９から送風される室内空気により凝縮液化し室内は暖房される。電磁弁１０４が閉の為室内熱交換器２０で凝縮液化した冷媒は逆止弁１０２を通って更にその下方にある昇圧器１０３に溜まる。所定量たまったとこで加熱装置１０５をオンとし所定圧力となって時点で電磁弁１０４をオンとすれば昇圧器１０３内の液冷媒は送出され再度１次・２次熱交換器１６に戻って１次側の高温冷媒で加熱され蒸発するサイクルを繰り返す。
室内熱交換器２０を１次・２次熱交換器１６の下方に配設することにより１次側、２次側とも自然冷媒を用いたシステムでポンプレスで暖房サイクルを構成することができる。更に加熱装置１０５の熱量も暖房に有効に使うことができる。
【００３２】
図１３，１４は、図１２の変形例であり、図１２と異なる点は２次側の管路中に三方弁及び二方弁を介装し各々を切換えることにより冷房及び暖房ともに実施できるようにした点である。１次・２次熱交換器１６の出口に三方弁Ａを介装し一方を室内熱交換器２０へ他方を逆止弁１０２に接続する。又、室内熱交換器２０を出た配管は一方が二方弁Ｄを介して逆止弁１０２、他方は電磁弁１０４の後流に介装された三方弁Ｂに分岐接続される。逆止弁１０２、昇圧器１０３、電磁弁１０４、三方弁Ｂと接続された配管は室外側の管路中に配設された三方弁Ｃで一方が三方弁Ａと室内熱交換器２０との間の配管に他方は１次・２次熱交換器１６に接続されて閉サイクルを構成する。かかる構成により次の動作となる。暖房時は三方弁Ａ，Ｂ，Ｃを図１３の如き位置とし二方弁Ｄを開成することにより図１２と同様暖房を行なうことができる。一方冷房時は三方弁Ａ，Ｂ，Ｃを図１４の如く切り換え、二方弁Ｄを閉成することにより２次側のサイクルは１次・２次熱交換器１６、三方弁Ａ、逆止弁１０２、昇圧器１０３、電磁弁１０４、三方弁Ｂ、室内熱交換器２０、分岐点Ｅ、三方弁Ｃ、１次・２次熱交換器１６の回路が構成され冷房サイクルとなる。三方弁Ａ，Ｂ，Ｃ及び二方弁Ｄを切り換えることにより１次側にプロパン、２次側に炭酸ガスを用いた自然冷媒システムをポンプレスで冷房、暖房ともに実施することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では次の効果を有する。
（１）  ２次側循環サイクル内にあって、自然冷媒を用い、１次・２次熱交換部の下方位置に一方向のみの流路を形成する逆止弁を介して昇圧器を備え、この昇圧装置の出口側に上記自然冷媒の流路を開閉制御する電磁弁を備えたことにより、オゾン破壊係数ゼロ、地球温暖化係数も極めて小さく、しかも漏れが仮にあってもプロパンやＣＯ2 を用いることで水びたしや爆発の問題も極めて少なくなり、更には機械式ポンプを用いることなく熱ロスを少なくでき、従来に比べ応答の緩慢さも軽くできる。
（２）  上記１次・２次熱交換部と逆止弁との間に液溜めを備えたことにより、１次・２次熱交換部の過冷却を抑えることができる。
（３）  上記２次側循環サイクル内には、上記１次・２次熱交換部と昇圧器との間に上記逆止弁と並列に流路を開閉制御する電磁弁を備えた均圧管を備えたことにより、昇圧器への冷媒落下を確実かつ円滑に行なうようにできる。
（４）  上記逆止弁と並列な電磁弁を有する均圧管を入口側に備え出口側に電磁弁を備えた昇圧器からなる組を並列に２組備えたことにより、各組交互のオンオフ制御により冷媒の連続送出が可能となる。
（５）  一方の均圧管の電磁弁を閉じると共に昇圧器に備えられた加熱装置をオンし、時間遅れをもって昇圧器出口の電磁弁を開き、他方の均圧管の電磁弁を上記時間遅れをもって開き、更に上記時間遅れをもって他方の昇圧器の加熱装置をオフし、上記時間遅れをもって昇圧器出口の電磁弁を閉じることにより、昇圧器出口の電磁弁を開いた後も加熱をすることで搬送時間を拡大することができる。
（６）  １次側循環サイクル内にあって圧縮機の吐出管及びその下流にあって凝縮器を有する熱源側熱交換器の出口側のいずれか一方から配管を分岐させ流量調節弁を介して上記昇圧器の加熱装置に連通したことにより、加熱装置に１次側エネルギを利用したことでエネルギの有効利用が図れる。
（７）  １次側循環サイクル内にあって上記１次・２次熱交換部の１次側配管を分岐させ、流量調節弁を介して上記昇圧器の冷却器を構成したことで、１次側の低温冷媒により作動圧力や温度を上昇させないようにした。
（８）  １次側循環サイクル内にあって圧縮機は、容量可変形圧縮機を用い、運転速度を変化させるようにしたことで、圧縮機回転数を上げることにより圧力差がつけられるので、加熱装置が必要なくなる。
（９）  １次側循環サイクル内にあって圧縮機から１次・２次熱交換部に自然冷媒を送り、２次側循環サイクル内にあって上記１次・２次熱交換部の下流には室内熱交換器を備え、その下位値に昇圧器を備えたことにより、自然冷媒による暖房運転をポンプレスにて可能にでき、また加熱装置の熱エネルギを暖房にとり込むことができる。
（１０）  １次側循環サイクル内にあって圧縮機から弁を介して凝縮器を有する熱源側熱交換器及び１次・２次熱交換部のいずれかに自然冷媒を送り、２次側循環サイクル内にあって上記１次・２次熱交換部の下位値に逆止弁、昇圧器、電磁弁を備え、１次・２次熱交換部の出口に介装された第１三方弁の一方を室内熱交換器に接続すると共にその他方を逆止弁に接続し、室内熱交換器を出た配管の一方を二方弁を介して逆止弁に接続すると共にその他方を電磁弁の後流に介装された第２三方弁に接続し、逆止弁、昇圧器、電磁弁、第２三方弁と接続された配管を室外側の管路中に配設された第３三方弁に接続し、この第３三方弁の一方を第１三方弁と室内熱交換器との間の配管に接続すると共にその他方を１次・２次熱交換部に接続することにより、閉サイクルを構成して、１次・２次熱交換部、昇圧器、室内熱交換器の順に構成される冷房回路と、１次２次熱交換部、室内熱交換器、昇圧器の順に構成される暖房回路とを切換えるようにしたことで、冷暖房兼用を実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本的な実施の形態の一例の構成図。
【図２】図１にて液溜めを省略した場合の構成図。
【図３】図１の構成を二組並列配置した構成図。
【図４】図３の各部波形図。
【図５】１次循環サイクルをも示した構成図。
【図６】図５の第１の変形例の構成図。
【図７】図５の第２の変形例の構成図。
【図８】図５の第３の変形例の構成図。
【図９】図５の第４の変形例の構成図。
【図１０】図５の第５の変形例の構成図。
【図１１】図１０の変形例の構成図。
【図１２】図５による暖房例の構成図。
【図１３】図５による冷暖房兼用例の暖房時の構成図。
【図１４】図５による冷暖房兼用例の冷房時の構成図。
【図１５】図５に対応する従来例の構成図。
【図１６】図１に対応する従来例の構成図。
【符号の説明】
１  １次側冷凍機
２  ２次側熱交換器
１１，１１ａ  圧縮機
１６  １次・２次熱交換器
２０  室内熱交換器
５１，１０１  液溜め
５２，５２ａ，５２ｂ，１０２，１０２ａ，１０２ｂ  逆止弁
５３，５３ａ，５３ｂ，１０３，１０３ａ，１０３ｂ  昇圧器
５４，５６，５４ａ，５４ｂ，５６ａ，５６ｂ，１０４，１０４ａ，１０４ｂ，１４０ａ，１４０ｂ  電磁弁
１１０，１２２  流量調節弁
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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