(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用側熱交換器(HEX1)及び熱源側熱交換器(HEX2)を有する冷媒流路(21)と、
液冷媒を加熱蒸発させて高圧を発生すると共に、ガス冷媒を冷却凝縮させて低圧を発生する圧力発生手段(HEX3,HEX4)と、
液冷媒の貯留が可能であり、上記圧力発生手段(HEX3)の高圧を受けて一方の熱交換器(HEX1,HEX2)に向かって液冷媒を押し出す一方、圧力発生手段(HEX4)の低圧を受けて他方の熱交換器(HEX1,HEX2)から液冷媒を回収するメインタンク(T1,T2)とを備えた冷凍装置において、
液冷媒の貯留が可能であり、導入管(37c)を介してメインタンク(T1,T2)の押し出し側に接続し、供給管(34)を介して圧力発生手段(HEX3)に接続したサブタンク(ST)と、
上記供給管(34)に設けられた逆止弁(CV-1)と、
上記メインタンク(T1,T2)から押し出された液冷媒の一部を導入管(37c)を経てサブタンク(ST)に導入する導入動作を行わせる導入手段(SV-V3)と、
上記導入動作によりサブタンク(ST)に導入された液冷媒を供給管(34)を経て圧力発生手段(HEX3)に供給する供給動作を行わせる供給手段(SV-P3)とを備え、
上記供給動作においてサブタンク(ST)内の液冷媒の全てが該サブタンク(ST)から排出された後に供給動作を停止して導入動作を開始させるように導入手段(SV-V3)及び供給手段(SV-P3)を切り換える切換制御手段(71)が設けられる一方、
上記圧力発生手段(HEX3)とサブタンク(ST)とは高圧導入管(31)によって接続され、
上記供給管(34)における逆止弁(CV-1)の下流側と高圧導入管(31)とはバイパス管(80)により連通していることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
請求項１記載の冷凍装置において、
供給動作の開始と同時にカウントを開始し、所定時間経過後にタイムアップ信号を発信するタイマ(72)を備えており、
切換制御手段(71)は、タイマ(72)のタイムアップ信号を受信可能であり、該信号を受信したとき、供給動作を停止して導入動作を開始させるように導入手段(SV-V3)及び供給手段(SV-P3)を切り換えることを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】
請求項１記載の冷凍装置において、
逆止弁(CV-1)付近の供給管(34)内部温度を検出し、該温度が所定温度に達したときに空検知信号を発する温度センサ(60)を備えており、
切換制御手段(71)は、温度センサ(60)の空検知信号を受信可能であり、該信号を受信したとき、供給動作を停止して導入動作を開始させるように導入手段(SV-V3)及び供給手段(SV-P3)を切り換えることを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
請求項１記載の冷凍装置において、
サブタンク(ST)内の液冷媒の液面を検出し、該液面がサブタンク(ST)内の底部に達したときに空検知信号を発する液面センサを備えており、
切換制御手段(71)は、液面センサの空検知信号を受信可能であり、該信号を受信したとき、供給動作を停止して導入動作を開始させるように導入手段(SV-V3)及び供給手段(SV-P3)を切り換えることを特徴とする冷凍装置。
【請求項５】
請求項１記載の冷凍装置において、
バイパス管(80)には高圧導入管(31)から供給管(34)に向かう冷媒流通のみを許容する逆止弁(CV-6)が設けられていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項６】
請求項１記載の冷凍装置において、
バイパス管(80)は、少なくとも一部がサブタンク(ST)よりも高い位置に配設されていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項７】
利用側熱交換器(HEX1)及び熱源側熱交換器(HEX2)を有する冷媒流路(21)と、
液冷媒を加熱蒸発させて高圧を発生すると共に、ガス冷媒を冷却凝縮させて低圧を発生する圧力発生手段(HEX3,HEX4)と、
液冷媒の貯留が可能であり、上記圧力発生手段(HEX3)の高圧を受けて一方の熱交換器(HEX1,HEX2)に向かって液冷媒を押し出す一方、圧力発生手段(HEX4)の低圧を受けて他方の熱交換器(HEX1,HEX2)から液冷媒を回収するメインタンク(T1,T2)とを備えた冷凍装置において、
液冷媒の貯留が可能であって、逆止弁(CV-4)を備えた導入管(37c)を介してメインタンク(T1,T2)の押し出し側に接続し、供給管(34)を介して圧力発生手段(HEX3)に接続したサブタンク(ST)を備え、
上記導入管(37c)及び供給管(34)は接続して共有管となり、該共有管がサブタンク(ST)の底部に接続しており、
上記メインタンク(T1,T2)から押し出された液冷媒の一部を導入管(37c)を経てサブタンク(ST)に導入する導入動作を行わせる導入手段(SV-V3)と、上記導入動作によりサブタンク(ST)に導入された液冷媒を供給管(34)を経て圧力発生手段(HEX3)に供給する供給動作を行わせる供給手段(SV-P3)とを備え、
上記導入管(37c)と供給管(34)との接続部(A)の管径が、その他の部分の管径よりも大きく設定されていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項８】
利用側熱交換器(HEX1)及び熱源側熱交換器(HEX2)を有する冷媒流路(21)と、
液冷媒を加熱蒸発させて高圧を発生すると共に、ガス冷媒を冷却凝縮させて低圧を発生する圧力発生手段(HEX3,HEX4)と、
液冷媒の貯留が可能であり、上記圧力発生手段(HEX3)の高圧を受けて一方の熱交換器(HEX1,HEX2)に向かって液冷媒を押し出す一方、圧力発生手段(HEX4)の低圧を受けて他方の熱交換器(HEX1,HEX2)から液冷媒を回収するメインタンク(T1,T2)とを備えた冷凍装置において、
液冷媒の貯留が可能であって、逆止弁(CV-4)を備えた導入管(37c)を介してメインタンク(T1,T2)の押し出し側に接続し、供給管(34)を介して圧力発生手段(HEX3)に接続したサブタンク(ST)を備え、
上記導入管(37c)及び供給管(34)は接続して共有管となり、該共有管がサブタンク(ST)の底部に接続しており、
上記メインタンク(T1,T2)から押し出された液冷媒の一部を導入管(37c)を経てサブタンク(ST)に導入する導入動作を行わせる導入手段(SV-V3)と、上記導入動作によりサブタンク(ST)に導入された液冷媒を供給管(34)を経て圧力発生手段(HEX3)に供給する供給動作を行わせる供給手段(SV-P3)とを備え、
上記導入管(37c)と供給管(34)との接続部(A)には、液冷媒を貯留可能なバッファタンク(BT)が設けられていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項９】
請求項１〜８のうち１つに記載の冷凍装置において、
利用側熱交換器(HEX1)は、室内空間に設置された室内熱交換器(HEX1)であり、冷媒流路(21)を流通する冷媒と室内空気とを熱交換させることにより、室内空気を温度調整することを特徴とする冷凍装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のうち１つに記載の冷凍装置において、
一対のメインタンク(T1,T2)を備えており、圧力発生手段(HEX3,HEX4)は、一方のメインタンク(T1)に高圧を作用させ、他方のメインタンク(T1)に低圧を作用させる状態と、一方のメインタンク(T1)に低圧を作用させ、他方のメインタンク(T1)に高圧を作用させる状態とが交互に切り換わるよう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る。特に、本発明は、液冷媒を貯留したタンク内に高圧及び低圧を作用させ、これら圧力によってタンクからの液冷媒の押し出し動作と、タンクへの液冷媒の回収動作とを行って熱搬送する冷凍装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ポンプを用いることなく冷媒を循環させて、熱源から受けた温熱又は冷熱を利用側熱交換器に搬送する冷凍装置が知られている。この種の冷凍装置は、例えば特開平９−１７８２１７号公報に開示されている。
【０００３】
この冷凍装置は、利用側冷媒回路及び駆動用回路を備えている。利用側冷媒回路は、熱源との間で熱交換を行う熱源側熱交換器及び利用側空間に設置された利用側熱交換器を有する。これら熱交換器同士は液配管及びガス配管によって利用側冷媒の循環が可能に接続されている。この利用側冷媒回路は、該回路を構成する液配管に接続し且つ液冷媒の貯留が可能な一対のメインタンクを有する。駆動用回路は、圧縮機、駆動用加熱熱交換器、減圧機構及び駆動用冷却熱交換器が冷媒配管によって駆動用冷媒の循環が可能に接続されて構成される。各駆動用の熱交換器は駆動用冷媒と利用側冷媒とを熱交換させる。駆動用回路での冷媒循環動作により、駆動用加熱熱交換器において駆動用冷媒が利用側冷媒を加熱する。これにより利用側冷媒が蒸発して高圧が発生する。一方、駆動用冷却熱交換器において駆動用冷媒が利用側冷媒を冷却する。これにより利用側冷媒が凝縮して低圧が発生する。
【０００４】
このようにして発生した高圧を一方のメインタンクに作用させ、低圧を他方のメインタンクに作用させる。つまり、一方のメインタンクからの液冷媒の押し出しと、他方のメインタンクへの液冷媒の回収とを同時に行うことにより利用側冷媒回路で冷媒が循環し、熱搬送が行われる。
【０００５】
また、利用側冷媒回路はサブタンクを備えている。このサブタンクの底部には液管が接続している。この液管は分岐し、一方がメインタンクの押し出し管に接続する導入管であり、他方が駆動用加熱熱交換器に接続する供給管である。また、このサブタンク内にも上記駆動用加熱熱交換器からの高圧及び駆動用冷却熱交換器からの低圧が作用するよう構成されている。
【０００６】
サブタンクに駆動用冷却熱交換器からの低圧が作用すると、メインタンクから押し出し管に押し出された利用側冷媒の一部が導入管によりサブタンクに導入される。この導入量が所定量に達した状態で、サブタンクに駆動用加熱熱交換器からの高圧を作用させると、このサブタンク内の液冷媒が供給管により駆動用加熱熱交換器に供給される。この駆動用加熱熱交換器に供給された液冷媒は、蒸発してメインタンクから液冷媒を押し出すための高圧発生に寄与する。これにより、駆動用加熱熱交換器内に連続的に高圧が発生する。
【０００７】
また、上記導入管及び供給管には、液冷媒の逆流を防止するための逆止弁が設けられている。導入管には、メインタンクからサブタンクに向かう冷媒流通のみを許容する逆止弁が設けられている。一方、供給管には、サブタンクから駆動用加熱熱交換器に向かう冷媒流通のみを許容する逆止弁が設けられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した冷凍装置では、上記サブタンクの液冷媒給排動作に伴って、該サブタンクに繋がる配管に設けられた逆止弁が振動することがある。この振動が発生する状況では、該逆止弁の機能が阻害されたり、弁体の破損が生じたりして信頼性が十分に確保できない。また、振動に伴う異音が発生するといった不具合が生じる。以下、この振動の発生原因について説明する。
【０００９】
先ず、供給管に設けられた逆止弁に振動が発生する状況について説明する。サブタンクに高圧が作用して該サブタンクから駆動用加熱熱交換器に向かって液冷媒が押し出されている状態において、サブタンク内の液冷媒の全てが押し出される前に、サブタンクに低圧が作用した場合を考える。つまり、サブタンク内の液冷媒の全てが押し出される前に液冷媒の導入動作に切り換わった場合である。この際、供給管に設けられた逆止弁での液冷媒の流れが急に停止することになる。これにより、逆止弁付近の液冷媒の流れが急激に変化する。この流れの変化により逆止弁の弁体に作用する力が変化し、該弁体の動きが不安定になる。このような状況では、弁体は、弁座に当接する閉塞位置と弁座から離れる開放位置との間で往復動し、これに伴って逆止弁が振動する。
【００１０】
次に、導入管に設けられた逆止弁に振動が発生する状況について説明する。サブタンクに高圧が作用して該サブタンクから駆動用加熱熱交換器に向かって液冷媒が押し出されている状態では、供給管には比較的高い流速の液冷媒が流れている。つまり、この供給管と導入管との分岐部においても比較的高い流速の液冷媒が流れている。この供給管を流れる液冷媒のイジェクタ効果により、導入管の液冷媒が供給管に吸い出され、それに伴って導入管に設けられた逆止弁の弁体が弁座から浮き上がる。この場合にも、該弁体の動きが不安定になり、該弁体は、弁座に当接する閉塞位置と弁座から離れる開放位置との間で往復動し、これに伴って逆止弁が振動する。
【００１１】
このように、逆止弁が振動することにより、上述したように、該逆止弁の信頼性が阻害され、また、異音が発生するといった不具合が生じる。
【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、液冷媒を貯留したタンク内に高圧及び低圧を作用させ、これら圧力によってタンクからの液冷媒の押し出しと、タンクへの液冷媒の回収とを行って冷媒による熱搬送を行うと共に、サブタンクを利用して連続的に高圧を発生させることができるようにした冷凍装置に対し、サブタンクに接続する配管に設けられた逆止弁の振動発生を回避することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
−発明の概要−
上記目的を達成するために、本発明は、サブタンクに接続する配管の構成を改良することにより、この配管に設けられた逆止弁が安定して動作するようにしている。
【００１４】
−解決手段−
具体的に、本発明が講じた第１の解決手段は、図６に示すように、利用側熱交換器(HEX1)及び熱源側熱交換器(HEX2)を有する冷媒流路(21)と、液冷媒を加熱蒸発させて高圧を発生すると共に、ガス冷媒を冷却凝縮させて低圧を発生する圧力発生手段(HEX3,HEX4)と、液冷媒の貯留が可能であり、上記圧力発生手段(HEX3)の高圧を受けて一方の熱交換器(HEX1,HEX2)に向かって液冷媒を押し出す一方、圧力発生手段(HEX4)の低圧を受けて他方の熱交換器(HEX1,HEX2)から液冷媒を回収するメインタンク(T1,T2)とを備えた冷凍装置を前提とする。この冷凍装置に対し、液冷媒の貯留が可能であり、導入管(37c)を介してメインタンク(T1,T2)の押し出し側に接続し、供給管(34)を介して圧力発生手段(HEX3)に接続したサブタンク(ST)と、上記供給管(34)に設けられた逆止弁(CV-1)と、上記メインタンク(T1,T2)から押し出された液冷媒の一部を導入管(37c)を経てサブタンク(ST)に導入する導入動作を行わせる導入手段(SV-V3)と、上記導入動作によりサブタンク(ST)に導入された液冷媒を供給管(34)を経て圧力発生手段(HEX3)に供給する供給動作を行わせる供給手段(SV-P3)とを備えさせる。また、上記供給動作においてサブタンク(ST)内の液冷媒の全てが該サブタンク(ST)から排出された後に供給動作を停止して導入動作を開始させるように導入手段(SV-V3)及び供給手段(SV-P3)を切り換える切換制御手段(71)を設けている。加えて、上記圧力発生手段(HEX3)とサブタンク(ST)とを高圧導入管(31)によって接続する。また、供給管(34)における逆止弁(CV-1)の下流側と高圧導入管(31)とをバイパス管(80)により連通している。
【００１５】
この特定事項により、メインタンク(T1,T2)に対する圧力発生手段(HEX3,HEX4)からの高圧及び低圧の作用により、利用側熱交換器(HEX1)と熱源側熱交換器(HEX2)との間を冷媒が流れて熱搬送を行う。この際、サブタンク(ST)の導入動作では、メインタンク(T1,T2)から押し出された液冷媒の一部が導入管(37c)を経てサブタンク(ST)に導入する。一方、供給動作では、上記導入動作によりサブタンク(ST)に導入された液冷媒を供給管(34)を経て圧力発生手段(HEX3)に供給する。この導入動作と供給動作とが交互に行われて圧力発生手段(HEX3)での高圧発生が連続して行われる。供給動作から導入動作へ切り換わる切り換えタイミングとしては、上記供給動作においてサブタンク(ST)内の液冷媒の全てが該サブタンク(ST)から排出された後に供給動作を停止して導入動作を開始させる。このため、供給管(34)の逆止弁(CV-1)付近に液冷媒が流れている状況で導入動作へ切り換わるといった状況は生じない。その結果、逆止弁(CV-1)付近で液冷媒の流れが急に変化して逆止弁(CV-1)の弁体の動きが不安定になることがない。このため、逆止弁(CV-1)の振動が防止できる。
【００１６】
また、供給動作から導入動作に切り換わる際に、バイパス管(80)を経て逆止弁(CV-1)に作用する圧力発生手段(HEX3)の高圧により、該逆止弁(CV-1)の弁体の動きを安定させることができる。つまり、圧力発生手段(HEX3)の高圧を有効に利用して逆止弁(CV-1)の振動が防止できる。
【００１７】
第２の解決手段は、上記第１の解決手段において、供給動作の開始と同時にカウントを開始し、所定時間経過後にタイムアップ信号を発信するタイマ(72)を備えさせる。切換制御手段(71)が、タイマ(72)のタイムアップ信号を受信可能であり、該信号を受信したとき、供給動作を停止して導入動作を開始させるように導入手段(SV-V3)及び供給手段(SV-P3)を切り換える構成としている。
【００１８】
この特定事項により、タイマ(72)がタイムアップする時間を、サブタンク(ST)内の液冷媒の全てが該サブタンク(ST)から排出されるまでの時間に設定すれば、逆止弁(CV-1)付近に液冷媒が存在しない状態で、供給動作から導入動作に切り換えることができる。これによっても逆止弁(CV-1)の振動が防止できる。特に、このタイマ(72)がタイムアップする時間として、サブタンク(ST)から排出された液冷媒の全てが逆止弁(CV-1)の下流側へ流れるまでの時間に設定しておくことが好ましい。
【００１９】
第３の解決手段は、上記第１の解決手段において、逆止弁(CV-1)付近の供給管(34)内部温度を検出し、該温度が所定温度に達したときに空検知信号を発する温度センサ(60)を備えさせる。切換制御手段(71)が、温度センサ(60)の空検知信号を受信可能であり、該信号を受信したとき、供給動作を停止して導入動作を開始させるように導入手段(SV-V3)及び供給手段(SV-P3)を切り換える構成としている。
【００２０】
この特定事項により、逆止弁(CV-1)付近の供給管(34)に液冷媒が流れている状態では、温度センサ(60)の検出温度は飽和温度以下である。この温度センサ(60)の検出温度が飽和温度以上になると、逆止弁(CV-1)付近の供給管(34)にガス冷媒が流れていると判断できる。つまり、この温度センサ(60)の検出温度によって逆止弁(CV-1)付近に液冷媒が流れているのかガス冷媒が流れているのかを判定できる。本発明では、温度センサ(60)の検出温度に基づき、逆止弁(CV-1)付近の供給管(34)にガス冷媒が流れている状態で、供給動作から導入動作に切り換える。これによっても逆止弁(CV-1)の振動が防止できる。
【００２１】
第４の解決手段は、上記第１の解決手段において、サブタンク(ST)内の液冷媒の液面を検出し、該液面がサブタンク(ST)内の底部に達したときに空検知信号を発する液面センサを備えさせる。切換制御手段(71)が、液面センサの空検知信号を受信可能であり、該信号を受信したとき、供給動作を停止して導入動作を開始させるように導入手段(SV-V3)及び供給手段(SV-P3)を切り換える構成としている。
【００２２】
この特定事項により、サブタンク(ST)内の液冷媒の全てが排出された状態で供給動作から導入動作に切り換わる。つまり、サブタンク(ST)下流側の逆止弁(CV-1)付近に液冷媒が存在しない状態で動作を切り換えることが可能である。
【００２３】
第５の解決手段は、上記第１の解決手段において、バイパス管(80)に、高圧導入管(31)から供給管(34)に向かう冷媒流通のみを許容する逆止弁(CV-6)を設けている。
【００２４】
第６の解決手段は、上記第１の解決手段において、バイパス管(80)の少なくとも一部をサブタンク(ST)よりも高い位置に配設している。
【００２５】
これら特定事項により、バイパス管(80)を液冷媒が逆流することが防止できる。このため、第１の解決手段の作用を良好に得ることが可能である。
【００２６】
第７の解決手段も、前提を上述した第１の解決手段の前提と同じくする。また、液冷媒の貯留が可能であって、逆止弁(CV-4)を備えた導入管(37c)を介してメインタンク(T1,T2)の押し出し側に接続し、供給管(34)を介して圧力発生手段(HEX3)に接続したサブタンク(ST)を備えている。更に、上記導入管(37c)及び供給管(34)は接続して共有管となり、該共有管がサブタンク(ST)の底部に接続されている。加えて、上記メインタンク(T1,T2)から押し出された液冷媒の一部を導入管(37c)を経てサブタンク(ST)に導入する導入動作を行わせる導入手段(SV-V3)と、上記導入動作によりサブタンク(ST)に導入された液冷媒を供給管(34)を経て圧力発生手段(HEX3)に供給する供給動作を行わせる供給手段(SV-P3)とを備えている。そして、上記導入管(37c)と供給管(34)との接続部(A)の管径を、その他の部分の管径よりも大きく設定している。
【００２７】
第８の解決手段も、前提を上述した第１の解決手段の前提と同じくする。また、上記第７の解決手段と同様のサブタンク(ST)、共有管、導入手段(SV-V3)、供給手段(SV-P3)を備えさせる。そして、上記導入管(37c)と供給管(34)との接続部(A)に、液冷媒を貯留可能なバッファタンク(BT)を設けている。
【００２８】
これら特定事項により、供給動作において、導入管(37c)と供給管(34)との接続部(A)での液冷媒の流速を低下させることができる。これにより、供給管(34)を流れる液冷媒のイジェクタ作用を低減でき、導入管(37c)の液冷媒を供給管(34)に吸い出そうとする力が低減されて、逆止弁(CV-4)の振動が防止できる。
【００２９】
第９の解決手段は、上記第１の解決手段〜第８のうち１つの解決手段において、利用側熱交換器(HEX1)を室内空間に設置された室内熱交換器(HEX1)とする。冷媒流路(21)を流通する冷媒と室内空気とを熱交換させることにより、室内空気を温度調整するようにしている。
【００３０】
この特定事項により、上述した各解決手段の作用を空気調和装置に適用した場合にも同様に得ることができ、室内空間の快適性が良好に得られる。
【００３１】
第１０の解決手段は、上記第１の解決手段〜第９のうち１つの解決手段において、一対のメインタンク(T1,T2)を備えさせ、圧力発生手段(HEX3,HEX4)が、一方のメインタンク(T1)に高圧を作用させ、他方のメインタンク(T1)に低圧を作用させる状態と、一方のメインタンク(T1)に低圧を作用させ、他方のメインタンク(T1)に低圧高圧用させる状態とが交互に切り換わる構成としている。
【００３２】
この特定事項により、液冷媒を押し出すメインタンク(T1,T2)と液冷媒を回収するメインタンク(T2,T1)とが交互に切り換わりながら冷媒搬送が連続的に行われる。このため、利用側熱交換器(HEX1)と熱源側熱交換器(HEX2)との間での熱搬送を連続して行うことが可能である。
【００３３】
【発明の実施の形態１】
以下、本発明の実施の形態１を図面に基づいて説明する。本実施形態では、本発明に係る冷凍装置を室内の暖房又は冷房を行う空気調和装置に適用した場合について説明する。尚、本発明の実施の形態１の前提となる前提技術を説明した後、本発明の実施形態１を説明する。
【００３４】
〈前提技術１〉
図１に示すように、本前提技術の空気調和装置は、熱源側冷媒回路(10)と、搬送回路(30)を備えた利用側冷媒回路(20)と、駆動用回路(50)とを備えている。上記熱源側冷媒回路(10)は冷媒循環動作によって温熱又は冷熱を生成する。利用側冷媒回路(20)は熱源側冷媒回路(10)からの温熱又は冷熱を室内熱交換器(HEX1)へ搬送して空気調和に利用する。駆動用回路(50)は利用側冷媒回路(20)の冷媒に循環駆動力を付与する。また、上記熱源側冷媒回路(10)及び駆動用回路(50)は、蒸気圧縮式冷凍サイクルで構成されている。以下、熱源側冷媒回路(10)を１次側回路(10)といい、利用側冷媒回路(20)を２次側回路(20)という。
【００３５】
−２次側回路(20)の説明−
上記２次側回路(20)は、熱源側熱交換器としての主熱交換器(HEX2)と複数の室内ユニット(22)とを備えて成る冷媒流路としての主回路(21)に、２次側四路切換弁(23)を介して上記搬送回路(30)が接続して構成されている。室内ユニット(22)は、利用側熱交換器としての室内熱交換器(HEX1)と室内電動弁(EV)とを冷媒配管で直列に接続して構成されている。各室内ユニット(22)の室内熱交換器(HEX1)側(ガス側)の一端は、それぞれ主ガス配管(24)を介して上記主熱交換器(HEX2)の上端部に接続している。一方、各室内ユニット(22)の室内電動弁(EV)側(液側)の一端は、それぞれ主液配管(25)を介して上記２次側四路切換弁(23)に接続している。また、主熱交換器(HEX2)の下端部は、主液配管(26)を介して２次側四路切換弁(23)に接続している。この主液配管(26)には、第２電動弁(EV-2)が設けられている。以上のようにして、上記主回路(21)が形成される。
【００３６】
また、この主回路(21)には、蓄熱ユニット(40)が接続している。該蓄熱ユニット(40)は、蓄熱槽(41)に蓄熱熱交換部(42)を収納して成る。蓄熱槽(41)には蓄熱媒体としての水が満たされている。蓄熱熱交換部(42)は、所定の長さを有する所定本数の伝熱管によって構成されて蓄熱槽(41)の内部に収納されている。この蓄熱熱交換部(42)は、一端が上記主液配管(25)に、他端が上記主ガス配管(24)に、それぞれ蓄熱配管(43)を介して接続している。また、蓄熱熱交換部(42)と主液配管(25)との間の蓄熱配管(43)には、第１電動弁(EV-1)が設けられている。更に、この蓄熱配管(43)には、蓄熱回収管(44)が接続している。この蓄熱回収管(44)は、蓄熱電磁弁(SV)を備える一方、一端が蓄熱熱交換部(42)と第１電動弁(EV-1)との間に、他端が２次側四路切換弁(23)と第２電動弁(EV-2)との間の主液配管(26)にそれぞれ接続している。そして、上記蓄熱熱交換部(42)において２次側回路(20)の冷媒と蓄熱槽(41)内の水とを熱交換させるようにしている。
【００３７】
上記搬送回路(30)は、加熱熱交換器(HEX3)と、冷却熱交換器(HEX4)と、放熱熱交換器(HEX5)と、液冷媒を貯留する第１及び第２メインタンク(T1,T2)と、サブタンク(ST)とを備える。
【００３８】
上記加熱熱交換器(HEX3)は、駆動用回路(50)の冷媒と２次側回路(20)の液冷媒とを熱交換し、該液冷媒を加熱蒸発させる。この２次側回路(20)の液冷媒の蒸発によって、加熱熱交換器(HEX3)の内部は高圧状態となる。一方、上記冷却熱交換器(HEX4)は、駆動用回路(50)の冷媒と２次側回路(20)のガス冷媒とを熱交換し、該ガス冷媒を冷却凝縮させる。この２次側回路(20)のガス冷媒の凝縮によって、冷却熱交換器(HEX4)の内部は低圧状態となる。そして、第１及び第２メインタンク(T1,T2)のうち一方のメインタンク(T1,T2)を加熱熱交換器(HEX3)と連通して加圧し、該メインタンク(T1,T2)内の液冷媒を押し出す。同時に、他方のメインタンク(T1,T2)を冷却熱交換器(HEX4)と連通して減圧し、該メインタンク(T1,T2)内へ液冷媒を回収する。つまり、室内熱交換器(HEX1)及び主熱交換器(HEX2)のうちの一方に搬送回路(30)から液冷媒を押し出し、他方から搬送回路(30)に液冷媒を吸引する。以上のようにして、駆動用回路(50)は、２次側回路(20)の冷媒に循環駆動力を付与する。これら加熱熱交換器(HEX3)及び冷却熱交換器(HEX4)によって圧力発生手段が構成されている。
【００３９】
具体的に、上記冷却熱交換器(HEX4)の上端部にはガス回収管(32)が接続している。このガス回収管(32)は、３本の分岐管(32a,32b,32c)に分岐し、この各分岐管(32a〜32c)が各メインタンク(T1,T2)及びサブタンク(ST)の上端部に個別に接続している。これら各分岐管(32a〜32c)には、第１〜第３のタンク減圧電磁弁(SV-V1,SV-V2,SV-V3)が設けられている。これらタンク減圧電磁弁(SV-V1,SV-V2,SV-V3)のうちサブタンク(ST)に繋がるタンク減圧電磁弁(SV-V3)が本発明でいう導入手段を構成している。また、この冷却熱交換器(HEX4)の下端部には液供給管(33)が接続している。この液供給管(33)は２本の分岐管(33a,33b)に分岐し、この各分岐管(33a,33b)が各メインタンク(T1,T2)の下端部にそれぞれ接続している。これら分岐管(33a,33b)には、各メインタンク(T1,T2)への冷媒の回収のみを許容する逆止弁(CV-2)が設けられている。
【００４０】
上記加熱熱交換器(HEX3)の上端部には高圧導入管としてのガス供給管(31)が接続している。このガス供給管(31)は、３本の分岐管(31a,31b,31c)に分岐し、この各分岐管(31a〜31c)が上記ガス回収管(32)の分岐管(32a〜32c)に接続している。これにより、該ガス供給管(31)の各分岐管(31a〜31c)が各メインタンク(T1,T2)及びサブタンク(ST)の上端部に上記分岐管(32a〜32c)を介して個別に接続している。これら各分岐管(31a〜31c)には、第１〜第３のタンク加圧電磁弁(SV-P1,SV-P2,SV-P3)が設けられている。これらタンク加圧電磁弁(SV-P1,SV-P2,SV-P3)のうちサブタンク(ST)に繋がるタンク減圧電磁弁(SV-P3)が本発明でいう供給手段を構成している。また、この加熱熱交換器(HEX3)の下端部には本発明でいう供給管としての液回収管(34)が接続している。この液回収管(34)はサブタンク(ST)の下端部に接続している。この液回収管(34)には、サブタンク(ST)からの冷媒の流出のみを許容する逆止弁(CV-1)が設けられている。
【００４１】
尚、各メインタンク(T1,T2)は、冷却熱交換器(HEX4)よりも低い位置に設置されている。また、サブタンク(ST)は、加熱熱交換器(HEX3)よりも高い位置に設置されている。
【００４２】
また、各メインタンク(T1,T2)には回収用液配管(38)と押し出し用液配管(37)とが接続している。回収用液配管(38)は２本の分岐管(38a,38b)に分岐し、各分岐管(38a,38b)が各メインタンク(T1,T2)の下端部にそれぞれ接続している。これら各分岐管(38a,38b)には、各メインタンク(T1,T2)への冷媒の流入のみを許容する逆止弁(CV-5)が設けられている。一方、押し出し用液配管(37)は３本の分岐管(37a,37b,37c)に分岐し、各分岐管(37a〜37c)が上記回収用液配管(38)の分岐管(38a,38b)及び液回収管(34)に接続することにより、各メインタンク(T1,T2)及びサブタンク(ST)の下端部に接続している。これら分岐管(37a〜37c)のうち、各メインタンク(T1,T2)に接続する分岐管(37a,37b)には、メインタンク(T1,T2)下端からの冷媒の流出のみを許容する逆止弁(CV-3)が設けられている。一方、サブタンク(ST)に接続する本発明でいう導入管としての分岐管(37c)には、該サブタンク(ST)への冷媒の流入のみを許容する逆止弁(CV-4)が設けられている。この分岐管(37c)のサブタンク(ST)側と上記液回収管(34)のサブタンク(ST)側とが接続して１本の配管となってサブタンク(ST)の下端に接続している。この分岐管(37c)と液回収管(34)との接続部と、サブタンク(ST)との間の配管が本発明でいう共有管となっている。この構成により、サブタンク(ST)が冷却熱交換器(HEX4)と連通し、該サブタンク(ST)に低圧が作用する際には、押し出し用液配管(37)を流れる液冷媒の一部が分岐管(37c)を経てサブタンク(ST)内に導入する（導入動作）。一方、サブタンク(ST)が加熱熱交換器(HEX5)と連通し、該サブタンク(ST)に高圧が作用する際には、サブタンク(ST)内の液冷媒が液回収管(34)を経て加熱熱交換器(HEX3)に供給される（供給動作）。
【００４３】
上記放熱熱交換器(HEX5)は、上記回収用液配管(38)に設けられ、各メインタンク(T1,T2)へ回収する２次側回路(20)の液冷媒と、駆動用回路(50)の冷媒とを熱交換させる。この放熱熱交換器(HEX5)における両冷媒の熱交換によって、冷却熱交換器(HEX4)における熱交換量と加熱熱交換器(HEX3)における熱交換量とをバランスさせるようになっている。つまり、駆動用回路(50)では、圧縮機(51)への入力エネルギ分に相当する温熱が余っており、放熱熱交換器(HEX5)を設けない場合には、この余剰熱が加熱熱交換器(HEX3)において２次側回路(20)の液冷媒に与えられてしまって、冷却熱交換器(HEX4)における熱交換量と加熱熱交換器(HEX3)における熱交換量とがアンバランスになる。放熱熱交換器(HEX5)は、この各熱量をバランスさせるために設けている。即ち、上記余剰熱を放熱熱交換器(HEX5)において回収用液配管(38)を流れる液冷媒に放熱し、冷却熱交換器(HEX4)における熱交換量と加熱熱交換器(HEX3)における熱交換量とをバランスさせ、メインタンク(T1,T2)の冷媒押し出し力と、冷媒吸引力とを等しくして、２次側回路(20)での円滑な冷媒循環動作を可能にしている。
【００４４】
以上のように上記搬送回路(30)が構成されると共に、該搬送回路(30)の回収用液配管(38)及び押し出し用液配管(37)が、２次側四路切換弁(23)を介して主回路(21)の主液配管(25,26)に接続している。つまり、上記２次側回路(20)は、一方のメインタンク(T1,T2)から押し出された液冷媒が押し出し用液配管(37)を通って主回路(21)へ流れ、主回路(21)を循環した後に回収用液配管(38)を通って他方のメインタンク(T1,T2)に回収される構成となっている。また、２次側四路切換弁(23)は、押し出し用液配管(37)を室内ユニット(22)に接続し、且つ回収用液配管(38)を主熱交換器(HEX2)に接続する切り換え状態と、押し出し用液配管(37)を主熱交換器(HEX2)に接続し、且つ回収用液配管(38)を室内ユニット(22)に接続する切り換え状態とが切り換え可能である。この切り換えによって、主回路(21)における冷媒の循環方向が反転可能である。
【００４５】
−駆動用回路(50)の説明−
上記駆動用回路(50)は、駆動圧縮機(51)、上記加熱熱交換器(HEX3)、放熱熱交換器(HEX5)、減圧機構としての第４膨張弁(EV-4)及び冷却熱交換器(HEX4)を順に冷媒配管で接続した蒸気圧縮式冷凍サイクルを構成している。この駆動用回路(50)は、上述したように、加熱熱交換器(HEX3)において２次側回路(20)の冷媒を蒸発させて該加熱熱交換器(HEX3)内を高圧状態にすると同時に、冷却熱交換器(HEX4)において２次側回路(20)の冷媒を凝縮させて該冷却熱交換器(HEX4)内を低圧状態にする。
【００４６】
また、上記放熱熱交換器(HEX5)は、上述したように、２次側回路(20)の液冷媒と駆動用回路(50)の冷媒とを熱交換させることによって、冷却熱交換器(HEX4)における熱交換量と加熱熱交換器(HEX3)における熱交換量とを均衡させる。つまり、２次側回路(20)の冷媒に適切な循環駆動力を付与するには、加熱熱交換器(HEX3)における２次側回路(20)の液冷媒の蒸発量と、冷却熱交換器(HEX4)における２次側回路(20)のガス冷媒の凝縮量とを等しくする必要がある。従って、加熱熱交換器(HEX3)における駆動用回路(50)の冷媒の放熱量と、冷却熱交換器(HEX4)における駆動用回路(50)の冷媒の吸熱量とを均衡させなければならない。本前提技術では上記放熱熱交換器(HEX5)を設け、駆動圧縮機(51)への入力電力に起因する入熱分を放熱熱交換器(HEX5)において放熱させることよって、上述の加熱熱交換器(HEX3)における放熱量と冷却熱交換器(HEX4)における吸熱量とをバランスさせる。
【００４７】
−１次側回路(10)の説明−
上記１次側回路(10)は、１次側圧縮機(11)、１次側四路切換弁(12)、室外熱交換器(HEX6)、第３膨張弁(EV-3)及び上記主熱交換器(HEX2)を冷媒配管により接続して蒸気圧縮式冷凍サイクルを構成している。この１次側回路(10)は、主熱交換器(HEX2)を介して上記２次側回路(20)へ温熱又は冷熱を供給する。
【００４８】
−コントローラの説明−
本装置は、上述した各回路(10,20,50)における冷媒循環動作を制御するためのコントローラ(70)を備えている。つまり、このコントローラ(70)は、各圧縮機(11,51)の運転周波数制御、各電動弁(EV,EV-1〜EV-4)の開度調整、各電磁弁(SV,SV-P1〜SV-P3,SV-V1〜SV-V3)の開閉調整等を行う。
【００４９】
本前提技術のコントローラ(70)は、切換制御手段(71)及びタイマ(72)を備えている。
【００５０】
タイマ(72)は、サブタンク(ST)の供給動作の開始と同時にカウントを開始し、所定時間経過後にタイムアップ信号を発信する。この所定時間は、供給動作が開始されてからサブタンク(ST)内の液冷媒の全てが排出されるまでの時間として設定されている。詳しくは、サブタンク(ST)内の液冷媒の全てが排出されるまでの時間よりも僅かに長く設定されている。これは、サブタンク(ST)から排出された液冷媒の全てが液回収管(34)の逆止弁(CV-1)の下流側に達した後にタイマ(72)がタイムアップするようにしたものである。この所定時間は、サブタンク(ST)の容量、該サブタンク(ST)と加熱熱交換器(HEX3)との高低差（ヘッド差）、サブタンク(ST)と逆止弁(CV-1)との間の距離等に基づいて定められる。
【００５１】
切換制御手段(71)は、タイマ(72)のタイムアップ信号を受信可能であり、該信号を受信したとき、供給動作から導入動作に切り換えるように第３タンク加圧用電磁弁(SV-P3)及び第３タンク減圧用電磁弁(SV-V3)を切り換える。つまり、第３タンク加圧用電磁弁(SV-P3)が開放し、且つ第３タンク減圧用電磁弁(SV-V3)が閉鎖して行われる供給動作が所定時間継続して行われた後、第３タンク加圧用電磁弁(SV-P3)を閉鎖し、且つ第３タンク減圧用電磁弁(SV-V3)を開放することで導入動作を開始させる。
【００５２】
−冷房運転動作−
１次側回路(10)で生成した冷熱を室内ユニット(22)へ搬送する冷房運転時の動作について説明する。
【００５３】
先ず、１次側回路(10)の動作について説明する。この運転時において、１次側回路(10)では、１次側四路切換弁(12)が図２に実線で示すように切り換わると共に、第３膨張弁(EV-3)が所定開度に調整される。
【００５４】
この状態において、図２に一点鎖線の矢印で示すように、１次側回路(10)を冷媒が循環する。即ち、１次側圧縮機(11)から吐出した高圧のガス冷媒は、１次側四路切換弁(12)を通って室外熱交換器(HEX6)へ流れ、該室外熱交換器(HEX6)で外気と熱交換して凝縮して高圧の液冷媒となる。この高圧の液冷媒は、第３膨張弁(EV-3)で減圧されて低圧の液冷媒となり、その後、主熱交換器(HEX2)において２次側回路(20)の冷媒と熱交換して蒸発する。その際、１次側回路(10)において冷熱が生成し、該冷熱が２次側回路(20)の冷媒に供給される。該主熱交換器(HEX2)で蒸発した１次側回路(10)の冷媒は、１次側圧縮機(11)に吸入され、この循環を繰り返す。
【００５５】
次に、上記駆動用回路(50)の動作について説明する。この運転時において、駆動用回路(50)では、第４膨張弁(EV-4)が所定開度に調整される。
【００５６】
この状態において、図２に二点鎖線の矢印で示すように、駆動用回路(50)内を冷媒が循環する。即ち、駆動圧縮機(51)から吐出した高圧のガス冷媒は、加熱熱交換器(HEX3)へ流れ、該加熱熱交換器(HEX3)で２次側回路(20)の液冷媒と熱交換を行い、凝縮して高圧の液冷媒となる。その際、２次側回路(20)の液冷媒は加熱されて蒸発する。加熱熱交換器(HEX3)で凝縮した冷媒は、放熱熱交換器(HEX5)へ流れ、２次側回路(20)の液冷媒との熱交換によって冷却される。これにより、駆動用回路(50)の駆動圧縮機(51)を駆動させるための入力エネルギに相当する余剰熱が２次側回路(20)の液冷媒に放熱される。この冷却された液冷媒は、第４膨張弁(EV-4)で減圧されて低圧の液冷媒となり、その後、冷却交換器(HEX4)において２次側回路(20)の冷媒と熱交換して蒸発する。その際、２次側回路(20)のガス冷媒は冷却されて凝縮する。該冷却交換器(HEX4)で蒸発した駆動用回路(50)の冷媒は、駆動圧縮機(51)に吸入されて、この循環を繰り返す。
【００５７】
この駆動用回路(50)での冷媒循環動作において、上記余剰熱は放熱熱交換器(HEX5)において２次側回路(20)の液冷媒に放熱されている。このため、加熱熱交換器(HEX3)における駆動用回路(50)の冷媒の放熱量と、冷却熱交換器(HEX4)における駆動用回路(50)の冷媒の吸熱量とはほぼ等しくなっている。
【００５８】
次に、上記２次側回路(20)の動作について説明する。搬送回路(30)の各電磁弁(SV-P1,SV-P2,…)が次の状態にあるところから説明する。第１メインタンク(T1)の加圧電磁弁(SV-P1)、サブタンク(ST)の加圧電磁弁(SV-P3)、第２メインタンク(T2)の減圧電磁弁(SV-V2)が開放している。一方、第２メインタンク(T2)の加圧電磁弁(SV-P2)、第１メインタンク(T1)の減圧電磁弁(SV-V1)、サブタンク(ST)の減圧電磁弁(SV-V3)は閉鎖している。また、２次側四路切換弁(23)は図２に実線で示すように切り換わり、各室内ユニット(22)の室内電動弁(EV)は所定開度に調整され、第２電動弁(EV-2)は開放し、第１電動弁(EV-1)及び蓄熱電磁弁(SV)は閉鎖している。
【００５９】
この状態において、加熱熱交換器(HEX3)では、駆動用回路(50)の冷媒と２次側回路(20)の液冷媒とが熱交換し、該液冷媒が加熱されて蒸発する。この２次側回路(20)の液冷媒の蒸発によって加熱熱交換器(HEX3)内が高圧状態となる。加圧電磁弁(SV-P1)の開放によって加熱熱交換器(HEX3)と第１メインタンク(T1)とが連通し、第１メインタンク(T1)が加圧される。このため、第１メインタンク(T1)に貯留された液冷媒が、図２の実線の矢印に示すように、第１メインタンク(T1)から押し出される。第１メインタンク(T1)から押し出された液冷媒は、押し出し用液配管(37)の分岐管(37a)及び２次側四路切換弁(23)を通って主回路(21)の主液配管(25)へ流れる。
【００６０】
一方、冷却熱交換器(HEX4)では、駆動用回路(50)の冷媒と２次側回路(20)のガス冷媒とが熱交換し、該２次側冷媒が冷却されて凝縮する。この２次側回路(20)のガス冷媒の凝縮によって冷却熱交換器(HEX4)内が低圧状態となる。そして、減圧電磁弁(SV-V2)の開放によって冷却熱交換器(HEX4)と第２メインタンク(T2)とが連通し、第２メインタンク(T2)が減圧される。このため、第２メインタンク(T2)には主回路(21)の液冷媒が回収される。つまり、図２の実線の矢印に示すように、主液配管(26)の液冷媒が吸引され、２次側四路切換弁(23)、回収用液配管(38)の分岐管(38b)を順に流れて第２メインタンク(T2)に回収される。
【００６１】
上記２次側回路(20)の主回路(21)では、上述のような第１メインタンク(T1)からの液冷媒の押し出し動作と、第２メインタンク(T2)への液冷媒の回収動作とによって冷媒が循環し、１次側回路(10)の冷熱を室内熱交換器(HEX1)へ搬送して室内の冷房が行われる。具体的に、第１メインタンク(T1)から押し出されて主液配管(25)へ流れた液冷媒は、各室内ユニット(22)へ分流される。その際、各室内電動弁(EV)の開度を調整することにより、各室内ユニット(22)へ流れる液冷媒の流量が調節される。各室内ユニット(22)へ分流した液冷媒は、各室内熱交換器(HEX1)で室内空気と熱交換を行って蒸発し、室内空気を冷却して調和空気を生成する。そして、この低温の調和空気が室内の冷房に供される。各室内熱交換器(HEX1)で蒸発した冷媒は、合流して主ガス配管(24)を通って主熱交換器(HEX2)へ流れる。主熱交換器(HEX2)へ流れたガス冷媒は、１次側回路(10)の冷媒と熱交換を行い、該１次側冷媒が蒸発して生成した冷熱によって冷却されて凝縮し、再び液冷媒となる。この液冷媒は、主液配管(26)を流れ、２次側四路切換弁(23)、放熱熱交換器(HEX5)及び回収用液配管(38)を通って第２メインタンク(T2)に回収される。
【００６２】
この２次側回路(20)での冷媒循環動作において、上述したように、駆動用回路(50)の余剰熱が放熱熱交換器(HEX5)で処理されるため、加熱熱交換器(HEX3)における熱交換量と、冷却熱交換器(HEX4)における熱交換量とがほぼ等しくなっている。このため、加熱熱交換器(HEX3)における２次側回路(20)の液冷媒の蒸発量と、冷却熱交換器(HEX4)における２次側回路(20)のガス冷媒の凝縮量とが等しくなる。その結果、メインタンク(T1,T2)の冷媒押し出し力と、冷媒吸引力とが等しくなり、２次側回路(20)での冷媒循環動作が円滑に行われる。
【００６３】
また、搬送回路(30)において、サブタンク(ST)は、加熱熱交換器(HEX3)と均圧されている。このため、図２に実線の矢印で示すように、該サブタンク(ST)内の液冷媒が液回収管(34)を経て加熱熱交換器(HEX3)に供給される。この供給された液冷媒は加熱熱交換器(HEX3)内で蒸発して第１メインタンク(T1)内の加圧に寄与する。
【００６４】
このサブタンク(ST)から加熱熱交換器(HEX3)への液冷媒の供給動作に際し、この動作の開始と同時にコントローラ(70)のタイマ(72)がカウントを開始する。その後、所定時間が経過してタイマ(72)がタイムアップすると、該タイマ(72)はタイムアップ信号を発する。上述したように、このタイマ(72)がタイムアップするまでの所定時間は、サブタンク(ST)内の全ての液冷媒が液回収管(34)の逆止弁(CV-1)の下流側に排出される時間に設定されている。このため、このタイマ(72)がタイムアップした状態では、サブタンク(ST)内及び液回収管(34)の逆止弁(CV-1)の上流側はガス冷媒が存在した状態となっている。
【００６５】
タイマ(72)が発信したタイムアップ信号は切換制御手段(71)が受信する。該信号を受信した切換制御手段(71)は、サブタンク(ST)の供給動作から導入動作に切り換わるようにタンク加圧用電磁弁(SV-P3)及びタンク減圧用電磁弁(SV-V3)を切り換える。つまり、サブタンク(ST)のタンク加圧用電磁弁(SV-P3)が開放し、且つサブタンク(ST)の第３タンク減圧用電磁弁(SV-V3)が閉鎖している状態から、このタンク加圧用電磁弁(SV-P3)が閉鎖し、且つタンク減圧用電磁弁(SV-V3)が開放する状態に切り換える。この切り換えにより、サブタンク(ST)内は低圧になり、押し出し用液配管(37)を流れている冷媒の一部が該サブタンク(ST)内に回収される。
【００６６】
この切り換え動作時には、液回収管(34)の逆止弁(CV-1)には液冷媒が存在していない。このため、この逆止弁(CV-1)付近で液冷媒の流れが急激に変化して逆止弁(CV-1)の弁体の動きが不安定になるといった状況が回避される。その結果、この供給動作から導入動作に切り換わる際に逆止弁(CV-1)に振動が発生するといったことはなくなる。
【００６７】
このような動作を所定時間行い、第１メインタンク(T1)内の液冷媒の全てが押し出されると、搬送回路(30)の電磁弁(SV-P1,SV-P2,…)を切換える。つまり、第１メインタンク(T1)の加圧電磁弁(SV-P1)、第２メインタンク(T2)の減圧電磁弁(SV-V2)、サブタンク(ST)の減圧電磁弁(SV-V3)を閉鎖する。第２メインタンク(T2)の加圧電磁弁(SV-P2)、第１メインタンク(T1)の減圧電磁弁(SV-V1)、サブタンク(ST)の加圧電磁弁(SV-P3)を開放する。
【００６８】
これによって、第１メインタンク(T1)が減圧され、逆に、第２メインタンク(T2)及びサブタンク(ST)が加圧される。このため、第２メインタンク(T2)から押し出された液冷媒が上述と同様に循環して第１メインタンク(T1)に回収される冷媒循環状態となる。また、サブタンク(ST)内の液冷媒が加熱熱交換器(HEX3)に供給される。この場合にも、このサブタンク(ST)内の液冷媒の殆どが加熱熱交換器(HEX3)に供給されると、サブタンク(ST)の加圧電磁弁(SV-P3)が閉鎖すると共に、サブタンク(ST)の減圧電磁弁(SV-V3)が開放して、サブタンク(ST)への冷媒の回収が行われる。
【００６９】
以上のように各電磁弁(SV-P1,SV-P2,…)が切換え動作を行い、冷媒が第１メインタンク(T1)から押し出されて第２メインタンク(T2)に回収される動作と、冷媒が第２メインタンク(T2)から押し出されて第２メインタンク(T2)に回収される動作とが交互に行われる。そして、２次側回路(20)の主回路(21)において冷媒が循環し、室内の冷房が行われる。
【００７０】
−冷蓄熱運転動作−
次に、１次側回路(10)で生成した冷熱を蓄熱ユニット(40)へ搬送して蓄熱する冷蓄熱運転時における運転動作について説明する。
【００７１】
この運転時において、１次側回路(10)及び駆動用回路(50)は、上述の冷房運転時と同様に動作する。また、２次側回路(20)の搬送回路(30)も上述の冷房運転時と同様に動作し、主回路(21)において冷媒を循環させる。上記主回路(21)では、２次側四路切換弁(23)が図２に実線で示すように切り換わり、各室内ユニット(22)の室内電動弁(EV)及び蓄熱電磁弁(SV)が閉鎖され、第１電動弁(EV-1)及び第２電動弁(EV-2)が開放される。
【００７２】
この状態で、一方のメインタンク(T1,T2)から押し出されて主液配管(25)へ流れた液冷媒は、図２に破線の矢印で示すように、蓄熱配管(43)を通って蓄熱熱交換部(42)へ流れる。蓄熱熱交換部(42)へ流れた液冷媒は、蓄熱槽(41)に満たされた水と熱交換して蒸発する。この液冷媒との熱交換によって蓄熱槽(41)内の水が冷却されて氷が生成し、蓄熱媒体である水に冷熱が蓄えられる。蓄熱熱交換部(42)で蒸発した冷媒は、主ガス配管(24)を通って主熱交換器(HEX2)へ流れ、上記冷房運転時と同様に凝縮して液冷媒となった後に、２次側四路切換弁(23)及び放熱熱交換器(HEX5)を経て他方のメインタンク(T1,T2)に回収される。
【００７３】
−利用冷房運転−
次に、蓄熱ユニット(40)に蓄えられた冷熱を室内ユニット(22)へ搬送する利用冷房運転時における運転動作について説明する。
【００７４】
この運転時において、１次側回路(10)の１次側圧縮機(11)は停止し、駆動用回路(50)は上述の冷房運転時と同様に動作する。また、２次側回路(20)の搬送回路(30)は上述の冷房運転時と同様に動作し、主回路(21)において冷媒を循環させる。一方、上記主回路(21)では、２次側四路切換弁(23)が図３に実線で示すように切り換わり、各室内ユニット(22)の室内電動弁(EV)は所定開度に調整され、第１電動弁(EV-1)及び第２電動弁(EV-2)は閉鎖され、蓄熱電磁弁(SV)は開放される。
【００７５】
この状態で、一方のメインタンク(T1,T2)からの押し出されて主液配管(25)へ流れた液冷媒は、図３に実線の矢印で示すように、各室内ユニット(22)へ分流される。その際、各室内電動弁(EV)の開度を調整することにより、各室内ユニット(22)へ流れる液冷媒の流量が調節される。各室内ユニット(22)へ分流した液冷媒は、各室内熱交換器(HEX1)で室内空気と熱交換を行って蒸発し、室内空気を冷却して調和空気を生成する。そして、この低温の調和空気が室内の冷房に供される。一方、各室内熱交換器(HEX1)で蒸発した冷媒は、合流して主ガス配管(24)を流れ、蓄熱配管(43)を通って蓄熱熱交換部(42)へ流れる。上記蓄熱槽(41)の水には上述の冷蓄熱運転によって冷熱が蓄えられているため、蓄熱熱交換部(42)へ流れたガス冷媒は、蓄熱槽(41)の水と熱交換を行って凝縮する。この蓄熱熱交換部(42)で凝縮した冷媒は、蓄熱配管(43)及び蓄熱回収管(44)を通って主液配管(26)へ流れ、２次側四路切換弁(23)及び放熱熱交換器(HEX5)を経て他方のメインタンク(T1,T2)に回収される。
【００７６】
−暖房運転−
次に、１次側回路(10)で生成した温熱を室内ユニット(22)へ搬送する暖房運転時における運転動作について説明する。
【００７７】
この運転時において、該１次側回路(10)では、１次側四路切換弁(12)が図４に破線で示すように切り換えられ、第３膨張弁(EV-3)が所定開度に調整される。
【００７８】
この状態において、図４に一点鎖線の矢印で示すように、１次側回路(10)内を冷媒が循環する。即ち、１次側圧縮機(11)から吐出した高圧のガス冷媒は、１次側四路切換弁(12)を通って主熱交換器(HEX2)へ流れ、該主熱交換器(HEX2)で２次側回路(20)の冷媒と熱交換して凝縮して高圧の液冷媒となる。その際、１次側回路(10)において温熱が生成し、該温熱が２次側回路(20)の冷媒に供給される。主熱交換器(HEX2)で凝縮した冷媒は、第３膨張弁(EV-3)で減圧されて低圧の液冷媒となる。この低圧の液冷媒は、冷媒配管を通って室外熱交換器(HEX6)へ流れ、室外熱交換器(HEX6)において外気と熱交換して蒸発する。該室外熱交換器(HEX6)で蒸発した１次側回路(10)のガス冷媒は、１次側四路切換弁(12)を通って１次側圧縮機(11)に吸入され、この循環を繰り返す。
【００７９】
上記駆動用回路(50)では、図４に二点鎖線で示すように冷媒が流れ、上述の冷房運転時と同様に動作する。また、２次側回路(20)の搬送回路(30)は上述の冷房運転時と同様に動作し、主回路(21)において冷媒を循環させるようにしている。一方、上記主回路(21)では、２次側四路切換弁(23)が図４に破線で示すように切り換わり、各室内ユニット(22)の室内電動弁(EV)は所定開度に調整され、第２電動弁(EV-2)は開放され、第１電動弁(EV-1)及び蓄熱電磁弁(SV)は閉鎖される。
【００８０】
この状態で、上記２次側回路(20)の主回路(21)では、各メインタンク(T1,T2)での液冷媒の押し出しと回収とによって冷媒が循環し、１次側回路(10)の温熱を室内熱交換器(HEX1)へ搬送して室内の暖房が行われる。具体的に、搬送回路(30)の押し出し用液配管(37)から主回路(21)へ流れる液冷媒は、２次側四路切換弁(23)と主液配管(26)とを順に通り、主熱交換器(HEX2)へ流れる。主熱交換器(HEX2)へ流れた液冷媒は、１次側回路(10)の冷媒と熱交換し、該１次側回路(10)の冷媒によって加熱されて蒸発する。これによって、１次側回路(10)で生成した温熱が２次側回路(20)へ供給される。主熱交換器(HEX2)で蒸発したガス冷媒は、主ガス配管(24)を流れ、各室内ユニット(22)へ分流される。その際、各室内電動弁(EV)の開度を調整することにより、各室内ユニット(22)へ流れるガス冷媒の流量が調節される。各室内ユニット(22)へ分流したガス冷媒は、各室内熱交換器(HEX1)で室内空気と熱交換を行って凝縮し、室内空気を加熱して調和空気を生成する。そして、この高温の調和空気が室内の暖房に供される。各室内熱交換器(HEX1)で凝縮した冷媒は、合流して主液配管(25)、２次側四路切換弁(23)、放熱熱交換器(HEX5)を順に通り、搬送回路(30)の回収用液配管(38)に流れる。以上のように、２次側回路(20)の主回路(21)において冷媒が循環し、室内の暖房が行われる。
【００８１】
−前提技術１の効果−
以上説明したように、本前提技術に係る空気調和装置は、液回収管(34)の逆止弁(CV-1)に液冷媒が存在していない状態で、供給動作から導入動作に切り換わる。このため、この切り換え時に逆止弁(CV-1)の弁体の動きが不安定になるといった状況が回避でき、逆止弁(CV-1)の振動発生を回避できる。その結果、逆止弁(CV-1)が振動して、該逆止弁(CV-1)の冷媒流通方向制限機能が阻害されたり、破損が生じたりすることが回避でき、逆止弁(CV-1)の信頼性の向上を図ることができる。また、振動に伴う異音が発生することもない。このため、装置の運転時の静粛性を向上できる。
【００８２】
〈前提技術２〉
次に、前提技術２を図５（サブタンク及びその周辺部分の配管系統を示す図）に基づいて説明する。本前提技術は、供給動作から導入動作への切り換えタイミングを設定するための変形例である。従って、ここでは前提技術１との相違点についてのみ説明する。
【００８３】
図５に示すように、液回収管(34)における逆止弁(CV-1)の直下流側には温度センサ(60)が設けられている。この温度センサ(60)は、液回収管(34)内の冷媒温度を検出する。つまり、サブタンク(ST)から冷媒が押し出されている状態では、液回収管(34)には飽和温度以下の液冷媒が流れており、温度センサ(60)が検出する温度は比較的低い。一方、サブタンク(ST)内の全ての冷媒が押し出されて、この液冷媒が逆止弁(CV-1)の下流側まで達すると、逆止弁(CV-1)にはガス冷媒が流れる。このガス冷媒は、加熱熱交換器(HEX3)で加熱蒸発した比較的高温の冷媒である。従って、この状態では、温度センサ(60)が検出する温度は比較的高い。つまり、この温度センサ(60)が検出する冷媒温度によって、逆止弁(CV-1)付近に液冷媒が存在している状態であるか、ガス冷媒が存在している状態であるかを認識できる。言い換えると、サブタンク(ST)に繋がる第３タンク加圧用電磁弁(SV-P3)が開放している状態で、逆止弁(CV-1)付近に存在する冷媒を認識することにより、サブタンク(ST)から液冷媒が押し出されている状態であるのか、サブタンク(ST)内の全ての液冷媒が押し出された状態であるのかを判定することが可能である。そして、この温度センサ(60)は、検出温度が比較的低い状態（冷媒の飽和温度程度）から急上昇した場合には空検知信号を発する。具体的には、検出温度が飽和温度を超えると空検知信号を発する。
【００８４】
本前提技術のコントローラ(70)に備えられた切換制御手段(71)は、上記温度センサ(60)の空検知信号を受信可能であり、この信号を受信したとき、供給動作から導入動作に切り換えるように第３タンク加圧用電磁弁(SV-P3)及び第３タンク減圧用電磁弁(SV-V3)を切り換える。つまり、第３タンク加圧用電磁弁(SV-P3)が開放し、且つ第３タンク減圧用電磁弁(SV-V3)が閉鎖して行われる供給動作が所定時間継続して行われた後、サブタンク(ST)内の全ての冷媒が押し出されて、この液冷媒が逆止弁(CV-1)の下流側まで達すると、第３タンク加圧用電磁弁(SV-P3)を閉鎖し、且つ第３タンク減圧用電磁弁(SV-V3)を開放することで導入動作を開始させる。
【００８５】
従って、本前提技術においても、液回収管(34)の逆止弁(CV-1)に液冷媒が存在していない状態でサブタンク(ST)の供給動作から導入動作に切り換わるようになっている。このため、この切り換え時に逆止弁(CV-1)の弁体の動きが不安定になるといった状況が回避でき、逆止弁(CV-1)の振動発生を回避できる。
【００８６】
【前提技術２の変形例】
上述した前提技術２では、液回収管(34)における逆止弁(CV-1)の直下流側に設けた温度センサ(60)によって逆止弁(CV-1)付近を液冷媒が流れているか否かを検知するようにしていた。本発明はこれに限らない。例えば、サブタンク(ST)の底部に温度センサを設け、この温度センサの検出温度が急上昇した際に空検知信号を発するようにしてもよい。この構成の場合、好ましくは、温度センサの検出温度が急上昇した後、僅かな時間をおいてサブタンク(ST)の供給動作から導入動作に切り換える。これは、サブタンク(ST)内の全ての液冷媒が排出された後、この液冷媒が逆止弁(CV-1)の下流側に達するまでの時間を考慮するためである。
【００８７】
また、サブタンク(ST)内の全ての液冷媒が押し出されたか否かの判定を行う手段としては、温度の検出に限るものではない。例えば、赤外線を利用した液面センサをサブタンク(ST)内に設けてもよい。この液面センサは、タンク内の液冷媒の液面を検知し、この液面が所定液位よりも低下した際に空検知信号を発する。その他、フロートを備えたフロートスイッチによって液面を検知する構成としてもよい。これらの場合にも、サブタンク(ST)内の空検知を行った後、僅かな時間をおいてサブタンク(ST)の供給動作から導入動作に切り換えることが好ましい。
【００８８】
〈本発明の実施形態１〉
次に、本発明の実施の形態１を図６（搬送回路を示す図）に基づいて説明する。本実施形態は、供給動作において液回収管(34)の逆止弁(CV-1)付近を液冷媒が流れている状態から導入動作へ切り換わった場合であっても該逆止弁(CV-1)に振動が発生しないようにしたものである。尚、前提技術１との相違点についてのみ説明する。
【００８９】
図６に示すように、液回収管(34)における逆止弁(CV-1)の下流側とガス供給管(31)とはバイパス管(80)によって接続されている。このバイパス管(80)にはガス供給管(31)から液回収管(34)に向かって流れる冷媒流通のみを許容する逆止弁(CV-6)が設けられている。
【００９０】
上記の構成により、供給動作において液回収管(34)の逆止弁(CV-1)付近を液冷媒が流れている状態から導入動作へ切り換わった場合、加熱熱交換器(HEX3)の高圧がバイパス管(80)を経て逆止弁(CV-1)に作用する。この圧力が、逆止弁(CV-1)の弁体を閉鎖方向に押すことになる。このため、この動作の切り換わり時においても逆止弁(CV-1)の弁体の動きを安定して得ることができ、逆止弁(CV-1)の振動発生を回避できる。
【００９１】
【実施形態１の変形例】
上述した実施形態１ではバイパス管に逆止弁を設けて、該バイパス管での逆流を防止していた。本変形例では、図７に示すように、バイパス管(80)の一部をサブタンク(ST)と同等の高さ位置かまたはサブタンク(ST)よりも高い位置に設けている。つまり、このバイパス管(80)にトラップを設けて該バイパス管(80)での逆流を防止している。
【００９２】
本変形例においても上述した実施形態１の場合と同様に、供給動作から導入動作への切り換えわり時における逆止弁(CV-1)の弁体の動きを安定して得ることができ、逆止弁(CV-1)の振動発生を回避できる。
【００９３】
【発明の実施の形態２】
以下、本発明の実施の形態２を図８（サブタンク及びその周辺部分の配管系統を示す図）に基づいて説明する。本実施形態も、押し出し用液配管(37)の分岐管(37a〜37c)のうちサブタンク(ST)に接続する分岐管(37c)の逆止弁(CV-4)の振動を防止するものである。
【００９４】
図９に示すように、本形態では、液回収管(34)とサブタンク(ST)に接続する分岐管(37c)との接続部分(A)の配管内径を、他の部分よりも大径にしている。これにより、この接続部分での液冷媒の流速を低下させるようになっている。
【００９５】
つまり、供給動作時において、液回収管(34)を流れる冷媒の流速が、この接続部分で低下し、イジェクタ作用が小さくなる。このため、分岐管(37c)の液冷媒が液回収管(34)側へ吸い出されるといったことが回避でき、逆止弁(CV-4)の閉鎖状態を安定して得ることができる。その結果、この逆止弁(CV-4)の振動発生を回避できる。
【００９６】
【実施形態２の変形例】
以下、上述した実施形態２の変形例について図９に基づいて説明する。上述した実施形態２では、液回収管(34)と分岐管(37c)との接続部分の配管内径を、他の分よりも大径にしていた。本変形例では、この接続部分に小型のバッファタンク(BT)を備えさせている。この構成によっても、供給動作時において、液回収管(34)を流れる冷媒の流速が、この接続部分で低下し、イジェクタ作用が低減する。このため、分岐管(37c)の液冷媒が液回収管(34)側へ吸い出されるといったことが回避でき、逆止弁(CV-4)の閉鎖状態を安定して得ることができて、該逆止弁(CV-4)の振動発生を回避できる。
【００９７】
【その他の実施形態】
上述した各実施形態では、本発明に係る冷凍装置を空気調和装置に適用した場合について説明したが、本発明は、これに限らず、その他の冷凍装置に適用することも可能である。
【００９８】
また、各実施形態では、搬送回路(30)に一対のメインタンク(T1,T2)を備えさせ、それぞれのタンク(T1,T2)に対する液冷媒の押し出し動作と回収動作とを交互に切り換えるようにしていた。本発明は、これに限らず、搬送回路(30)に１個のメインタンクを備えさせ、このタンクに対して押し出し動作と回収動作とを交互に切り換えるようにしてもよい。
【００９９】
更に、各実施形態では、１個のサブタンク(ST)を備えた搬送回路(30)を例に掲げて説明したが、本発明は、複数のサブタンクを備えた搬送回路(30)に対しても適用することが可能である。例えば、一対のサブタンクを備えさせ、一方のサブタンクが供給動作を行い、他方のサブタンクが導入動作を行うようにした搬送回路の各サブタンクに対して同様の構成を適用することが可能である。
【０１００】
【発明の効果】
以上のように、本発明では以下に述べる効果が発揮される。請求項１では、液冷媒を貯留したメインタンク(T1,T2)内に高圧及び低圧を作用させ、これら圧力によってメインタンク(T1,T2)からの液冷媒の押し出しと、メインタンク(T1,T2)への液冷媒の回収とを行って冷媒による熱搬送を行うと共に、サブタンク(ST)を利用して連続的に高圧を発生させることができるようにした冷凍装置に対し、サブタンク(ST)に導入された液冷媒を供給管(34)を経て圧力発生手段(HEX3)に供給する供給動作においてサブタンク(ST)内の液冷媒の全てが該サブタンク(ST)から排出された後に、メインタンク(T1,T2)から押し出された液冷媒の一部を導入管(37c)を経てサブタンク(ST)に導入する導入動作を開始させるようにした。このため、この切り換え時において供給管(34)の逆止弁(CV-1)の弁体の動きが不安定になるといった状況が回避でき、逆止弁(CV-1)の振動発生を回避できる。その結果、逆止弁(CV-1)が振動して、該逆止弁(CV-1)の冷媒流通方向制限機能が阻害されたり、破損が生じたりすることが回避でき、逆止弁(CV-1)の信頼性の向上を図ることができる。また、振動に伴う異音が発生することもない。その結果、装置の運転時の静粛性を向上できる。
【０１０１】
また、圧力発生手段(HEX3)とサブタンク(ST)とを接続する高圧導入管(31)と、供給管(34)における逆止弁(CV-1)の下流側とをバイパス管(80)により連通している。これにより、供給動作から導入動作に切り換わる際に、バイパス管(80)を経て逆止弁(CV-1)に作用する圧力発生手段(HEX3)の高圧により、該逆止弁(CV-1)の弁体の動きを安定させている。これによっても、逆止弁(CV-1)が振動して、該逆止弁(CV-1)の冷媒流通方向制限機能が阻害されたり、破損が生じたりすることが回避でき、逆止弁(CV-1)の信頼性の向上を図ることができる。また、振動に伴う異音が発生することもなく、装置の運転時の静粛性を向上できる。
【０１０２】
また、サブタンク(ST)から全ての液冷媒が排出されたことを検出する手段として、請求項２記載の発明では、供給動作の開始と同時にカウントを開始するタイマ(72)を利用している。請求項３記載の発明では、逆止弁(CV-1)付近の供給管(34)内部温度を検出する温度センサ(60)を利用している。請求項４記載の発明では、サブタンク(ST)内の液冷媒の液面を検出する液面センサを利用している。特に、請求項２記載の発明では、液冷媒が逆止弁(CV-1)の下流側まで流れたことを正確に検出することができ、請求項１記載の発明の効果を確実に得ることができる。
【０１０３】
また、請求項５記載の発明では、バイパス管(80)に、高圧導入管(31)から供給管(34)に向かう冷媒流通のみを許容する逆止弁(CV-6)を設けている。請求項６記載の発明では、バイパス管(80)の少なくとも一部をサブタンク(ST)よりも高い位置に配設している。これらによれば、バイパス管(80)を液冷媒が逆流することが防止できる。このため、請求項５記載の発明に係る効果を良好に得ることが可能である。
【０１０４】
請求項７記載の発明では、導入管(37c)と供給管(34)との接続部(A)の管径を、その他の部分の管径よりも大きく設定している。請求項８記載の発明では、導入管(37c)と供給管(34)との接続部(A)に、液冷媒を貯留可能なバッファタンク(BT)を設けている。これら発明によれば、導入管(37c)と供給管(34)との接続部(A)での液冷媒の流速を低下させることができる。これにより、供給管(34)を流れる液冷媒のイジェクタ作用を低減でき、導入管(37c)の液冷媒を供給管(34)に吸い出そうとする力が低減されて、逆止弁(CV-4)の振動が防止できる。
【０１０５】
請求項９記載の発明では、本発明に係る冷凍装置を空気調和装置に適用している。これにより、室内空調性能を良好に維持できる。
【０１０６】
請求項１０記載の発明では、液冷媒を押し出すメインタンク(T1,T2)と液冷媒を回収するメインタンク(T2,T1)とを交互に切り換えている。これにより、冷媒搬送が連続的に行われ、利用側熱交換器(HEX1)と熱源側熱交換器(HEX2)との間での熱搬送を連続して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  前提技術１に係る空気調和装置の冷媒配管系統図である。
【図２】  前提技術１の冷房運転動作及び冷蓄熱運転動作を示す図である。
【図３】  前提技術１の利用冷房運転動作を示す図である。
【図４】  前提技術１の暖房運転動作を示す図である。
【図５】  前提技術２に係るサブタンク及びその周辺部分の配管系統図である。
【図６】  実施形態１に係る空気調和装置の搬送回路を示す配管系統図である。
【図７】  実施形態１の変形例に係る空気調和装置の搬送回路を示す配管系統図である。
【図８】  実施形態２に係るサブタンク及びその周辺部分の配管系統図である。
【図９】  実施形態２の変形に係るサブタンク及びその周辺部分の配管系統図である。
【符号の説明】
(21)        主回路（冷媒流路）
(31)        ガス供給管（高圧導入管）
(34)        液回収管（供給管）
(37c)       押し出し用液配管の分岐管（導入管）
(60)        温度センサ
(71)        切換制御手段
(72)        タイマ
(80)        バイパス管
(HEX1)      室内熱交換器（利用側熱交換器）
(HEX2)      主熱交換器（熱源側熱交換器）
(HEX3)      加熱熱交換器（圧力発生手段）
(HEX4)      冷却熱交換器（圧力発生手段）
(SV-P3)     第３タンク加圧用電磁弁（供給手段）
(SV-V3)     第３タンク減圧用電磁弁（導入手段）
(T1,T2)     メインタンク
(ST)        サブタンク
(BT)        バッファタンク
(CV-1,CV-4,CV-6)逆止弁
(A)         分岐管
【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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