(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次側熱媒体が循環する１次側回路(101) と、２次側冷媒が循環する２次側回路(102) とを備え、
上記１次側回路(101) では、熱媒体搬送手段(1) と、熱源側熱交換器(4) と、２次側冷媒から熱を奪って２次側回路(102) に低圧を発生させる減圧用熱交換器(7) と、１次側熱媒体と２次側冷媒とを熱交換させる主熱交換器(3) とが接続される一方、
上記２次側回路(102) は、上記主熱交換器(3) と室内熱交換器(8,8,…)との間で主液配管(48,49) 及び主ガス配管(53)を介して冷媒が循環して熱搬送を行う利用側回路(102a)と、主液配管(48,49) に接続されたタンク(21,22) 、該タンク(21,22) を加圧して該利用側回路(102a)への冷媒の押し出しを行う加圧手段(5) 、及び該タンク(21,22) に該利用側回路(102a)から冷媒を回収する上記減圧用熱交換器(7) が接続され、該利用側回路(102a)の冷媒循環の駆動力を発生させる駆動力発生回路(102b)とを備えている熱搬送装置であって、
上記１次側熱媒体は、吸熱に従って温度が上昇する特性を有する熱媒体であり、
冷房運転時に上記１次側熱媒体が上記減圧用熱交換器(7) から上記主熱交換器(3) の順に吸熱しながら流通するように、上記１次側回路(101) において該減圧用熱交換器(7) と該主熱交換器(3) とが直列に接続されている
ことを特徴とする熱搬送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の熱搬送装置において、
１次側熱媒体は、１次側回路(101) 内で相変化を行う１次側冷媒であり、
熱媒体搬送手段は、圧縮機(1) で構成される一方、
加圧手段は、上記１次側冷媒で２次側冷媒を加熱する加圧用熱交換器(5) で構成され、
１次側回路(101) は、上記圧縮機(1) から吐出された１次側冷媒が、熱源側熱交換器(4) 及び加圧用熱交換器(5) で凝縮し、減圧機構(11)で減圧され、減圧用熱交換器(7) から主熱交換器(3) の順に蒸発しながら流通し、該圧縮機(1) に戻る循環を行うように閉回路に構成されている
ことを特徴とする熱搬送装置。
【請求項３】
請求項１に記載の熱搬送装置において、
１次側熱媒体は、１次側回路(101) 内で相変化を行う１次側冷媒であり、
熱媒体搬送手段は、圧縮機(1) で構成される一方、
加圧手段は、上記１次側冷媒で２次側冷媒を加熱する加圧用熱交換器(5) で構成され、
１次側回路(101) は、上記圧縮機(1) の吐出側配管及び吸入側配管に接続された四路切換弁(2) を備え、該四路切換弁(2) の切換によって、
冷房運転時には、上記圧縮機(1) から吐出された１次側冷媒が、上記四路切換弁(2) を経た後、熱源側熱交換器(4) 及び加圧用熱交換器(5) で凝縮し、減圧機構(11)で減圧され、減圧用熱交換器(7) から主熱交換器(3) の順に蒸発しながら流通し、該四路切換弁(2) を通過して該圧縮機(1) に戻る循環を行う一方、
暖房運転時には、上記圧縮機(1) から吐出された１次側冷媒が、上記四路切換弁(2) を経た後、上記主熱交換器(3) 及び上記加圧用熱交換器(5) で凝縮し、上記減圧機構(11)で減圧され、上記減圧用熱交換器(7) 及び上記熱源側熱交換器(4) で蒸発し、該四路切換弁(2) を通過して該圧縮機(1) に戻る循環を行う
ことを特徴とする熱搬送装置。
【請求項４】
請求項２または３のいずれか一つに記載の熱搬送装置において、
１次側冷媒は、非共沸混合冷媒である
ことを特徴とする熱搬送装置。
【請求項５】
請求項４に記載の熱搬送装置において、
１次側冷媒は、Ｒ４０７Ｃである
ことを特徴とする熱搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和装置の冷媒回路等として利用可能な熱搬送装置に係り、特に、冷媒回路での冷媒の加熱及び冷却によって冷媒循環のための駆動力を得るようにした装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、空気調和装置に備えられる冷媒回路として、例えば特開昭６３−１８００２２号公報に開示されているように、冷媒回路において冷媒を加熱及び冷却することにより冷媒循環用の駆動力を得るようにした熱搬送装置が知られている。
【０００３】
この熱搬送装置は、加熱器、凝縮器及びタンクを冷媒配管を介して順に接続して構成されている。タンクは加熱器よりも高い位置に配置され、さらに、加熱器とタンクとは、開閉弁を備えた均圧管を介して接続されている。
【０００４】
このような構成により、室内の暖房運転時には、まず、開閉弁を閉状態にしておき、加熱器で加熱されたガス冷媒を凝縮器で凝縮させて液化した後、この液冷媒をタンクに回収する。その後、開閉弁を開放して、均圧管により加熱器とタンクとを均圧することにより、加熱器よりも高い位置にあるタンクから加熱器に液冷媒を戻すようにしている。このような動作を繰り返すことにより、冷媒の循環を可能としている。
【０００５】
しかしながら、このような構成では、凝縮器からタンクにガス冷媒が導入された場合、タンク内の圧力が上昇してしまい、良好な冷媒の循環動作が行われないおそれがある。このため、凝縮器からガス冷媒が流出しないように、凝縮器において冷媒を過冷却状態にしておく必要があり、大規模なシステムや長配管システムに適用することは難しかった。
【０００６】
本発明の発明者らは、これらの点を解決するために、液冷媒を貯留したタンクに対して加圧動作と減圧動作とを切換可能な駆動用冷媒回路を設け、加圧動作によりタンク内の液冷媒を主冷媒回路に押し出す一方、減圧動作により主冷媒回路中の液冷媒をタンクに回収することにより、冷媒循環を良好にした熱搬送装置を提案している（特願平８−１７４７５１号参照）。
【０００７】
詳しくは、図６に示すように、主冷媒回路(x1)に、液冷媒を貯留した一対のタンク(t1,t2) を設ける一方、圧縮機(a) 、駆動用の加圧熱交換器(b) 、減圧機構(c) 、及び駆動用の減圧熱交換器(d) を順に備える駆動用冷媒回路(x2)を設ける。駆動用冷媒回路(x2)の冷媒は、各駆動用の熱交換器(b,d) を介して主冷媒回路(x1)の冷媒との間で熱交換が可能になっており、Ｒ２２等の単一冷媒が用いられている。この駆動用冷媒回路(x2)では、圧縮機(a) から吐出されたガス冷媒が、加圧熱交換器(b) において主冷媒回路(x1)の冷媒と熱交換を行って凝縮する。この冷媒は、減圧機構(c) で減圧した後、減圧熱交換器(d) において主冷媒回路(x1)の冷媒と熱交換を行って蒸発する。これにより、主冷媒回路(x1)では、加圧熱交換器(b) での冷媒加熱動作により高圧が発生する一方、減圧熱交換器(d) での冷媒冷却動作により低圧が発生する。そして、この高圧を一方のタンク(t1)に供給するとともに、低圧を他方のタンク(t2)に供給する。つまり、一方のタンク(t1)からの液冷媒の押し出しと、他方のタンク(t2)への液冷媒の回収とを同時に行うことにより、主冷媒回路(x1)での冷媒の循環動作を得るようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した構成では以下に述べるような課題が残されており、この課題を克服することにより、この種の装置をより高効率化することが可能となる。
【０００９】
図６に示すように、上述した構成では、駆動用冷媒回路(x2)において、減圧熱交換器(d) は主熱交換器(f) と並列に接続されている。なお、主熱交換器(f) は、駆動用冷媒回路(x2)で発生した温熱または冷熱を主冷媒回路(x1)に伝達するための熱交換器である。つまり、主熱交換器(f) は、主冷媒回路(x1)にとっては、熱源としての駆動用冷媒回路(x2)から温熱または冷熱を吸収するための熱交換器である。
【００１０】
冷房運転時には、主冷媒回路(x1)の冷媒は、室内熱交換器(e) で蒸発する一方、主熱交換器(f) で凝縮する。また、減圧熱交換器(d) でも、主冷媒回路(x1)の冷媒は凝縮する。これに対して、駆動用冷媒回路(x2)の冷媒は、主熱交換器(f) で蒸発するとともに、減圧熱交換器(d) においても蒸発を行う。
【００１１】
ところで、主冷媒回路(x1)の冷媒を循環させる駆動力を発生させるためには、減圧熱交換器(d) 内の冷媒圧力を、主熱交換器(f) 内の冷媒圧力よりも低くする必要がある。そのため、減圧熱交換器(d) の冷媒温度を主熱交換器(f) の冷媒温度よりも低く維持することが必要である。
【００１２】
従って、駆動用冷媒回路(x2)において、主熱交換器(f) よりも減圧熱交換器(d) での冷媒温度を低くする必要がある。そのため、結局のところ、駆動用冷媒回路(x2)における減圧熱交換器(d) 内の冷媒圧力を、主熱交換器(f) 内の冷媒圧力よりも低く維持することが必要である。
【００１３】
その結果、圧縮機(a) に吸入される冷媒の圧力は、主熱交換器(f) での蒸発圧力よりも低くなり、圧縮機(a) の負荷が増大していた。そのため、空気調和装置のＣＯＰ（成績係数）が十分高いものとは言い難かった。
【００１４】
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、駆動用回路における主熱交換器(f) と減圧熱交換器(d) との間の冷媒の圧力差をなくして、ＣＯＰを向上することにある。
【００１５】
【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、１次側回路において、吸熱に従って温度が上昇する熱媒体を用い、主熱交換器(3) から減圧用熱交換器(7) の順に上記熱媒体が流通するように、これらの熱交換器(3,7) を直列に接続することとした。
【００１６】
具体的には、請求項１に記載の発明が講じた手段は、１次側熱媒体が循環する１次側回路(101) と、２次側冷媒が循環する２次側回路(102) とを備え、上記１次側回路(101) では、熱媒体搬送手段(1) と、熱源側熱交換器(4) と、２次側冷媒から熱を奪って２次側回路(102) に低圧を発生させる減圧用熱交換器(7) と、１次側熱媒体と２次側冷媒とを熱交換させる主熱交換器(3) とが接続される一方、上記２次側回路(102) は、上記主熱交換器(3) と室内熱交換器(8,8,…)との間で主液配管(48,49) 及び主ガス配管(53)を介して冷媒が循環して熱搬送を行う利用側回路(102a)と、主液配管(48,49) に接続されたタンク(21,22) 、該タンク(21,22) を加圧して該利用側回路(102a)への冷媒の押し出しを行う加圧手段(5) 、及び該タンク(21,22) に該利用側回路(102a)から冷媒を回収する上記減圧用熱交換器(7) が接続され、該利用側回路(102a)の冷媒循環の駆動力を発生させる駆動力発生回路(102b)とを備えている熱搬送装置であって、上記１次側熱媒体は、吸熱に従って温度が上昇する特性を有する熱媒体であり、冷房運転時に上記１次側熱媒体が上記減圧用熱交換器(7) から上記主熱交換器(3) の順に吸熱しながら流通するように、上記１次側回路(101) において該減圧用熱交換器(7) と該主熱交換器(3) とが直列に接続されている構成としたものである。
【００１７】
上記発明特定事項により、２次側回路(102) にあっては、加圧手段(5) がタンク(21,22) を加圧する。その結果、タンク(21,22) から液冷媒が押し出される。一方、減圧用熱交換器(7) では低圧が発生し、タンク(21,22) を減圧する。その結果、タンク(21,22) 内冷媒の押し出し動作及び吸引動作により、２次側冷媒を循環させる駆動力が発生し、２次側冷媒が循環動作を行う。
【００１８】
一方、１次側回路(101) にあっては、冷房運転時に、熱媒体搬送手段(1) から吐出された熱媒体は、減圧用熱交換器(7) から主熱交換器(3) の順に２次側冷媒から熱を奪いながら流通する。その結果、熱媒体は、温度を上昇させながら減圧用熱交換器(7) 及び主熱交換器(3) の順に流通する。従って、減圧用熱交換器(7) 内の熱媒体の温度は、主熱交換器(3) 内の熱媒体の温度よりも低くなる。
【００１９】
そのため、減圧用熱交換器(7) 内の２次側冷媒の圧力は、主熱交換器(3) 内の２次側冷媒の圧力よりも低圧に維持され、２次側回路(102) の２次側冷媒の循環が良好に行われる。１次側回路(101) の熱媒体搬送手段(1) が吸入する熱媒体の圧力は、主熱交換器(3) 内の熱媒体の圧力と等しいので、ＣＯＰの低下を阻止することができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明が講じた手段は、請求項１に記載の熱搬送装置において、１次側熱媒体は、１次側回路(101) 内で相変化を行う１次側冷媒であり、熱媒体搬送手段は、圧縮機(1) で構成される一方、加圧手段は、上記１次側冷媒で２次側冷媒を加熱する加圧用熱交換器(5) で構成され、１次側回路(101) は、上記圧縮機(1) から吐出された１次側冷媒が、熱源側熱交換器(4) 及び加圧用熱交換器(5) で凝縮し、減圧機構(11)で減圧され、減圧用熱交換器(7) から主熱交換器(3) の順に蒸発しながら流通し、該圧縮機(1) に戻る循環を行うように閉回路に構成されている構成としたものである。
【００２１】
上記発明特定事項により、具体的な構成により、いわゆる冷房専用機としての空気調和装置等が得られる。
【００２２】
請求項３に記載の発明が講じた手段は、請求項１に記載の熱搬送装置において、１次側熱媒体は、１次側回路(101) 内で相変化を行う１次側冷媒であり、熱媒体搬送手段は圧縮機(1) で構成される一方、加圧手段は、上記１次側冷媒で２次側冷媒を加熱する加圧用熱交換器(5) で構成され、１次側回路(101) は、上記圧縮機(1) の吐出側配管及び吸入側配管に接続された四路切換弁(2) を備え、該四路切換弁(2) の切換によって、冷房運転時には、上記圧縮機(1) から吐出された１次側冷媒が、上記四路切換弁(2) を経た後、熱源側熱交換器(4) 及び加圧用熱交換器(5) で凝縮し、減圧機構(11)で減圧され、減圧用熱交換器(7) から主熱交換器(3) の順に蒸発しながら流通し、該四路切換弁(2) を通過して該圧縮機(1) に戻る循環を行う一方、暖房運転時には、上記圧縮機(1) から吐出された１次側冷媒が、上記四路切換弁(2) を経た後、上記主熱交換器(3) 及び上記加圧用熱交換器(5) で凝縮し、上記減圧機構(11)で減圧され、上記減圧用熱交換器(7) 及び上記熱源側熱交換器(4) で蒸発し、該四路切換弁(2) を通過して該圧縮機(1) に戻る循環を行う構成としたものである。
【００２３】
上記発明特定事項により、具体的な構成により、可逆運転自在ないわゆるヒートポンプ式の空気調和装置等が得られる。
【００２４】
請求項４に記載の発明が講じた手段は、請求項２または３のいずれか一つに記載の熱搬送装置において、１次側冷媒は、非共沸混合冷媒である構成としたものである。
【００２５】
請求項５に記載の発明が講じた手段は、請求項４に記載の熱搬送装置において、１次側冷媒は、Ｒ４０７Ｃである構成としたものである。
【００２６】
上記請求項４及び５の各発明特定事項により、具体的な構成により、吸熱に従って温度が上昇する特性を有する冷媒が得られる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
−空気調和装置(100) の構成−
図１に示すように、実施形態１に係る空気調和装置(100) は、１次側回路(101) と２次側回路(102) とを備え、この１次側回路(101) と２次側回路(102) との間での熱搬送により、室内の空気調和を行う空気調和装置である。
【００２９】
始めに２次側回路(102) を説明し、その後に本発明の特徴である１次側回路(101) を説明する。
【００３０】
２次側回路(102) は、主熱交換器(3) の２次側熱交換部(32)、加圧用熱交換器(5) の２次側蒸発部(52)、減圧用熱交換器(7) の２次側凝縮部(72)、第１メインタンク(21)、第２メインタンク(22)、サブタンク(23)、室内に配置された複数の第２膨張弁(14,14,…)、複数の室内熱交換器(8,8,…)、及び第２四路切換弁(25)を備えている。主熱交換器(3) 、第２膨張弁(14,14,…)及び室内熱交換器(8,8, …) は、本発明でいうところの利用側回路(102a)を構成している。また、２次側蒸発部(52)、２次側凝縮部(72)、及び各タンク(21,22,23)は、２次側冷媒を循環させる駆動力を発生させる駆動力発生回路(102b)を構成している。
【００３１】
主熱交換器(3) は、１次側回路(101) で生成した温熱または冷熱を２次側回路(102) に伝達する熱交換器である。加圧用熱交換器(5) 及び減圧用熱交換器(7) は、１次側回路(101)の冷媒（１次側冷媒）によって２次側回路(102)の冷媒（２次側冷媒）を加熱または冷却し、２次側冷媒の循環のための駆動力を発生させる熱交換器である。
【００３２】
詳しく説明すると、主熱交換器(3) の２次側熱交換部(32)の下端部は、主液配管(48)を介して第２四路切換弁(25)に接続している。主熱交換器(3) の２次側熱交換部(32)の上端部は、主ガス配管(53)を介して各室内熱交換器(8,8,…)に接続している。また、室内熱交換器(8,8,…)と接続された各第２膨張弁(14,14,…)は、主液配管(49)を介して第２四路切換弁(25)に接続している。
【００３３】
加圧用熱交換器(5) の２次側蒸発部(52)の上端部には、ガス供給管(41)が接続されている。このガス供給管(41)は、３本の分岐管(41a〜41c)に分岐され、各々が各メインタンク(21,22) 及びサブタンク(23)の上端部に個別に接続している。これら各分岐管(41a〜41c)には、第１〜第３のタンク加圧電磁弁(SV-P1〜SV-P3)が設けられている。一方、加圧用熱交換器(5) の２次側蒸発部(52)の下端部には、液回収管(42)が接続されている。この液回収管(42)は、サブタンク(23)の下端部に接続している。また、液回収管(42)には、サブタンク(23)からの冷媒の流出のみを許容する第４逆止弁(CV4) が設けられている。なお、各メインタンク(21,22) は、減圧用熱交換器(7) よりも低い位置に配置されている。また、サブタンク((23)は、加圧用熱交換器(5) よりも高い位置に配置されている。
【００３４】
一方、減圧用熱交換器(7) の２次側凝縮部(72)の上端部には、ガス回収管(43)が接続されている。このガス回収管(43)も３本の分岐管(43a〜43c)に分岐され、各々が上記ガス供給管(41)の各分岐管(41a〜41c)に接続することにより、各メインタンク(21,22) 及びサブタンク(23)の上端部に個別に接続している。これら各分岐管(43a〜43c)には、第１〜第３のタンク減圧電磁弁(SV-V1〜SV-V3)が設けられている。また、この減圧用熱交換器(7) の２次側凝縮部(72)の下端部には、液配管(47)が接続されている。この液配管(47)は、２本の分岐管(47a,47b) に分岐され、各々がメインタンク(21,22) の下端部に、それぞれ個別に接続している。これら分岐管(47a,47b) には、各メインタンク(21,22) への冷媒の回収のみを許容する第１０逆止弁(CV10)、第１１逆止弁(CV11) がそれぞれ設けられている。
【００３５】
第２四路切換弁(25)は、室内の第２膨張弁(14,14,…)から延びる主液配管(49)と、液供給管(44)と、主熱交換器(3) の２次側熱交換部(32)の下端部に接続された主液配管(48)と、液配管(46)とに接続されている。この第２四路切換弁(25)は、冷房運転時には主液配管(49)と液供給管(44)とを接続するとともに、主液配管(48)と液配管(46)とを接続する一方、暖房運転時には主液配管(49)と液配管(46)とを接続するとともに、液供給管(44)と主液配管(48)とを接続する。
【００３６】
次に、１次側回路(101) について説明する。
【００３７】
１次側回路(101) は、圧縮機(1) 、第１四路切換弁(2) 、室外熱交換器(4) 、加圧用熱交換器(5) 、第１膨張弁(11)、減圧用熱交換器(7) 、及び主熱交換器(3) を順に接続して構成された主回路(103) と、補助回路(104,104a,105,106)とを備えている。
【００３８】
主回路(103) には、所定の位置に電磁弁及び逆止弁が設けられている。すなわち、室外熱交換器(4) と加圧用熱交換器(5) の１次側凝縮部(51)との間には、室外熱交換器(4) から上記１次側凝縮部(51)への冷媒流れのみを許容する第２逆止弁(CV2) が設けられ、減圧用熱交換器(7) の１次側蒸発部(71)と主熱交換器(3) の１次側熱交換部(31)との間には、上記１次側蒸発部(71)から上記１次側熱交換部(31)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。
【００３９】
補助回路(104) は、第１四路切換弁(2) と主熱交換器(3) の１次側熱交換部(31)とを接続している回路である。
【００４０】
補助回路(104a)は、一端が上記補助回路(104) に接続され、他端が主回路(103) の第２逆止弁(CV2) と加圧用熱交換器(5) との間に接続されている。この補助回路(104a)には、上記補助回路(104) 側から加圧用熱交換器(5) 側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。
【００４１】
補助回路(105) は、一端が主回路(103) の主熱交換器(3) と第８逆止弁(CV8) との間に接続され、他端が加圧用熱交換器(5) と第１膨張弁(11)との間に接続されている。補助回路(105) には、主熱交換器(3) 側から第１膨張弁(11)側への冷媒流れのみを許容する第９逆止弁(CV9) と、第１電磁弁(SV1) とが設けられている。
【００４２】
補助回路(106) は、一端が主回路(103) の減圧用熱交換器(7) と第８逆止弁(CV8) との間に接続され、他端が室外熱交換器(4) と第２逆止弁(CV2) との間に接続されている。この補助回路(106) には、減圧用熱交換器(7) 側から室外熱交換器(4) 側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。
【００４３】
このように、１次側回路(101) において、減圧用熱交換器(7) の１次側蒸発部(71)と主熱交換器(3) の１次側熱交換部(31)とは、直列に接続されている。
【００４４】
そして、１次側回路(101) には、１次側冷媒として、吸熱に従って温度が上昇する特性を有する冷媒が充填されている。本実施形態では、具体的には、非共沸混合冷媒であるＲ４０７Ｃが充填されている。
【００４５】
−空気調和装置(100) の動作−
次に、空気調和装置(100) の動作を、冷媒回路(101,102) 内の冷媒の循環動作に基づいて説明する。
【００４６】
（冷房運転）
まず、冷房運転について説明する。冷房運転時には、各四路切換弁(2,25)は図中の破線側に設定される。第１メインタンク(21)の加圧電磁弁(SV-P1) 、第２メインタンク(22)の減圧電磁弁(SV-V2) 、及びサブタンク(23)の減圧電磁弁(SV-V3) は閉鎖される。一方、第１メインタンク(21)の減圧電磁弁(SV-V1) 、第２メインタンク(22)の加圧電磁弁(SV-P2) 、及びサブタンク(23)の加圧電磁弁(SV-P3) は開放される。
【００４７】
この状態で、１次側回路(101) にあっては、図２に破線矢印で示すように、圧縮機(1) から吐出された高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換器(4) において外気と熱交換を行って凝縮する。その後、この冷媒は加圧用熱交換器(5) において２次側冷媒を加熱する。加圧用熱交換器(5) を流出した冷媒は、第１膨張弁(11)で減圧された後、減圧用熱交換器(7) に流入する。この冷媒は、減圧用熱交換器(7) の１次側蒸発部(71)において、その一部が蒸発して２次側冷媒を冷却する。減圧用熱交換器(7) を流出した冷媒は、主熱交換器(3) において蒸発し、２次側冷媒に冷熱を与える。つまり、２次側冷媒から熱を奪って蒸発する。主熱交換器(3) を流出した１次側冷媒は、第１四路切換弁(2) を経た後、圧縮機(1) に吸入される。そして、再び圧縮機(1) から吐出され、上記の循環動作を繰り返す。
【００４８】
次に、上記循環動作における１次側冷媒の状態変化を説明する。
【００４９】
図３のモリエル線図に示すように、圧縮機(1) に吸入された状態点Ａのガス冷媒は、圧縮機(1) によって昇圧され、高温高圧の状態点Ｂの状態になる。そして、室外熱交換器(4) 及び加圧用熱交換器(5) で凝縮し、状態点Ｃの液冷媒となる。状態点Ｃの液冷媒は第１膨張弁(11)で減圧され、状態点Ｄの低温低圧の二相冷媒となる。この冷媒は、減圧用熱交換器(7) で蒸発し、状態点Ｄよりも乾き度の大きい状態点Ｅの二相冷媒となる。状態点Ｅの冷媒は、主熱交換器(3) で蒸発して、状態点Ａのガス冷媒となる。
【００５０】
上述したように、１次側冷媒は非共沸混合冷媒であり、二相状態において、等温線Ｔ１及びＴ２に示すように、等温線と等圧線とは平行にならずに交差している。つまり、１次側冷媒は、二相状態において、圧力一定の条件下でエンタルピが増加すると、温度が上昇する。従って、状態点Ｄの温度は状態点Ｅの温度よりも低い。すなわち、減圧用熱交換器(7) 及び主熱交換器(3) 内では、冷媒の圧力は等しいのに対し、温度は異なっている。つまり、減圧用熱交換器(7) 内の冷媒温度は、主熱交換器(3) 内の冷媒温度よりも低くなっている。
【００５１】
以上が１次側回路(101) における冷媒の循環動作である。
【００５２】
次に、２次側回路(102) における冷媒の循環動作を説明する。
【００５３】
２次側回路(102) にあっては、加圧用熱交換器(5) 及び減圧用熱交換器(7) における１次側冷媒との熱交換により、２次側冷媒を循環させる駆動力が発生する。つまり、加圧用熱交換器(5) の２次側蒸発部(52)では、冷媒の蒸発に伴って高圧が発生し、減圧用熱交換器(7) の２次側凝縮部(72)では、冷媒の凝縮に伴って低圧が発生する。このため、第２メインタンク(22)及びサブタンク(23)の内圧が高圧となり（加圧動作）、逆に、第１メインタンク(21)の内圧が低圧となる（減圧動作）。
【００５４】
これにより、図２に一点鎖線の矢印で示すように、第２メインタンク(22)から押し出された液冷媒は、第２四路切換弁(25)を経た後、主液配管(49)を流れ、第２膨張弁(14,14,…)で減圧された後に、各室内熱交換器(8,8,…)に流入する。この冷媒は室内熱交換器(8,8,…)で室内空気と熱交換を行って蒸発し、室内空気を冷却する。室内熱交換器(8,8,…)を流出した冷媒は、主ガス配管(53)を流れ、主熱交換器(3) の２次側熱交換部(32)に流入する。ここで、この２次側冷媒は１次側熱交換部(31)の１次側冷媒と熱交換を行って凝縮する。凝縮した２次側冷媒は、主液配管(48)を流通し、第２四路切換弁(25)を経て液配管(46)を流れた後、第１メインタンク(21)に回収される。
【００５５】
一方、第１メインタンク(21)内のガス冷媒は、減圧用熱交換器(7) の２次側凝縮部(72)で凝縮し、第１メインタンク(21)に戻る循環動作を行う。つまり、第１メインタンク(21)内のガス冷媒は吸引され、ガス回収管(43a) を経て、減圧用熱交換器(7) の２次側凝縮部(72)に流入する。この冷媒は、１次側蒸発部(71)の１次側冷媒と熱交換を行って凝縮する。凝縮した２次側冷媒は、液配管(47a) を通じて、第１メインタンク(21)に回収される。
【００５６】
また、サブタンク(23)は加圧用熱交換器(5) の２次側蒸発部(52)と均圧されているので、図２に一点鎖線の矢印で示すように、サブタンク(23)内の液冷媒が液回収管(42)を経て加圧用熱交換器(5) の２次側蒸発部(52)に供給される。この供給された液冷媒は、２次側蒸発部(52)で蒸発し、第２メインタンク(22)の加圧に寄与する。その後、サブタンク(23)内の液冷媒のほとんどが２次側蒸発部(52)に供給されると、サブタンク(23)の加圧電磁弁(SV-P3) が閉鎖されるとともに、サブタンク(23)の減圧電磁弁(SV-V3) が開放される。これにより、サブタンク(23)内は低圧になり、図２に二点鎖線の矢印で示すように、液供給管(44)を流れている冷媒の一部が回収される。
【００５７】
このような動作を所定時間行った後、２次側回路(102) の電磁弁を切り換える。つまり、第１メインタンク(21)の減圧電磁弁(SV-V1) 、第２メインタンク(22)の加圧電磁弁(SV-P2) 、及びサブタンク(23)の減圧電磁弁(SV-V3) を閉鎖する。第１メインタンク(21)の加圧電磁弁(SV-P1) 、第２メインタンク(22)の減圧電磁弁(SV-V2) 、及びサブタンク(23)の加圧電磁弁(SV-P3) を開放する。
【００５８】
これにより、第２メインタンク(22)の内圧が低圧となり、逆に、第１メインタンク(21)及びサブタンク(23)の内圧が高圧となる。このため、第１メインタンク(21)から押し出された液冷媒が上記と同様に循環して第２メインタンク(22)に回収される冷媒循環状態となり、また、サブタンク(23)内の液冷媒が加圧用熱交換器(5) に供給される。この場合にも、サブタンク(23)内の液冷媒のほとんどが加圧用熱交換器(5) に供給されると、サブタンク(23)の加圧電磁弁(SV-P3) が閉鎖されるとともに、サブタンク(23)の減圧電磁弁(SV-V3) が開放されて、サブタンク(23)への冷媒の回収が行われる。
【００５９】
以上のような各電磁弁の切り換え動作が繰り返されることにより、２次側回路(102) において冷媒が循環し、室内が冷房されることになる。
【００６０】
（暖房運転）
次に、暖房運転について説明する。暖房運転にあっては、各四路切換弁(2,25)は図中の実線側に設定される。
【００６１】
図４に示すように、１次側回路(101) にあっては、圧縮機(1) から吐出された冷媒は、第１四路切換弁(2) を通過した後に分流する。分流した一方の冷媒は、主熱交換器(3) で凝縮する。分流した他方の冷媒は、加圧用熱交換器(5) で凝縮する。主熱交換器(3) 及び加圧用熱交換器(5) で凝縮した冷媒は合流し、第１膨張弁(11)で減圧された後に減圧用熱交換器(7) に流入する。この冷媒は減圧用熱交換器(7) において、その一部が蒸発する。減圧用熱交換器(7) を流出した冷媒は、室外熱交換器(4) で更に蒸発した後、第１四路切換弁(2) を通過して圧縮機(1) に吸入される。
【００６２】
２次側回路(102) にあっては、いずれか一方のメインタンク(21,22) から押し出された冷媒は、主熱交換器(3) で蒸発した後、主ガス配管(53)を流通し、各室内熱交換器(8,8,…)で室内空気と熱交換を行って凝縮する。このとき、室内空気が加熱され、室内の暖房が行われる。室内熱交換器(8,8,…)を流出した冷媒は、主液配管(49)を流通し、他方のメインタンク(21,22) に回収される。加圧用熱交換器(5) の加圧動作、減圧用熱交換器(7) の減圧動作、及びサブタンク(23)の動作は上記の冷房運転と同様なので、それらの説明は省略する。
【００６３】
−空気調和装置(100) の効果−
以上のように、空気調和装置(100) によれば、１次側冷媒にＲ４０７Ｃを用いるとともに、冷房運転時に、１次側冷媒を減圧用熱交換器(7) 及び主熱交換器(3) の順に蒸発させながら流通させている。そのため、減圧用熱交換器(7) の１次側蒸発部(71)の冷媒温度は、主熱交換器(3) の１次側熱交換部(31)の冷媒温度よりも低くなっている。その結果、減圧用熱交換器(7) の２次側凝縮部(72)の２次側冷媒の温度は、主熱交換器(3) の２次側熱交換部(32)の２次側冷媒の温度よりも低くなる。従って、２次側凝縮部(72)を２次側熱交換部(32)よりも確実に低圧に維持することができるので、２次側冷媒の循環動作を良好に行うことができる。
【００６４】
減圧用熱交換器(7) の１次側蒸発部(71)の冷媒圧力と、主熱交換器(3) の１次側熱交換部(31)の冷媒圧力とは等しいので、圧縮機(1) に吸入される冷媒は、主熱交換器(3) 出口の冷媒圧力よりも低圧になることはない。従って、減圧用熱交換器(7) を設けることによる圧縮機(1) の負荷の増大を回避することができ、ＣＯＰの低下を防止することができる。
【００６５】
−他の実施形態−
上記の実施形態では、本発明に係る熱搬送装置をいわゆるヒートポンプ式の空気調和装置に適用したものであった。しかし、本発明に係る熱搬送装置の適用対象は上記空気調和装置(100) に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するようないわゆる冷房専用機としての空気調和装置(200) に適用することもできる。
【００６６】
図５に示すように、本空気調和装置(200) にあっては、１次側回路(101) は、圧縮機(1) 、室外熱交換器(4) 、加圧用熱交換器(5) 、第１膨張弁(11)、減圧用熱交換器(7) 、及び主熱交換器(3) が順に接続されて閉回路に構成されている。
【００６７】
一方、２次側回路(102) にあっては、上記空気調和装置(100) の２次側回路(102) において、第２四路切換弁(25)を除去し、液供給管(44)と主配管(49)を直接接続するとともに、主液配管(48)と液配管(46)とを直接接続している。
【００６８】
冷媒の循環動作は、上記空気調和装置(100) の冷房運転時と同様である。従って、１次側回路(101) においては、１次側冷媒は、減圧用熱交換器(7) から主熱交換器(3) の順に蒸発しながら流通する。
【００６９】
その結果、空気調和装置(100) と同様の効果を得ることができる。
【００７０】
−変形例−
１次側冷媒はＲ４０７Ｃに限られず、吸熱に従って温度が上昇する冷媒であれば、他の冷媒であってもよい。
【００７１】
また、１次側回路(101) を冷媒回路でなく、水やブライン等の熱媒体が循環する熱媒体回路で構成してもよい。この場合、高温の熱媒体が循環する高温側回路と低温の熱媒体が循環する低温側回路とにより１次側回路(101) を構成し、高温側回路には加圧用熱交換器(5) を接続する。そして、低温側回路には、低温の熱媒体が減圧用熱交換器(7) から主熱交換器(3) の順に流通するように、減圧用熱交換器(7) 及び主熱交換器(3) を直列に接続する。この場合においても、水やブライン等の熱媒体は吸熱に従って温度が上昇するため、空気調和装置(100) と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明によれば、１次側回路の熱媒体は温度を上昇させながら減圧用熱交換器から主熱交換器の順に流通する。そのため、減圧用熱交換器及び主熱交換器内の熱媒体の圧力は等しい一方、減圧用熱交換器内の熱媒体は主熱交換器内の熱媒体よりも低温になる。その結果、減圧用熱交換器内の２次側冷媒の圧力は、主熱交換器内の２次側冷媒の圧力よりも低くなる。従って、１次側回路の熱媒体搬送手段の負荷が減少し、ＣＯＰの低下を防止することができるとともに、２次側冷媒を良好に循環させることができる。
【００７３】
請求項２に記載の発明によれば、具体的な構成により、いわゆる冷房専用機としての空気調和装置等を得ることができる。
【００７４】
請求項３に記載の発明によれば、具体的な構成により、可逆運転自在ないわゆるヒートポンプ式の空気調和装置等を得ることができる。
【００７５】
請求項４または５に記載の発明によれば、具体的な構成により、吸熱に従って温度が上昇する特性を有する冷媒を得ることができる。
【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】冷房運転時の冷媒循環動作を表す冷媒回路図である。
【図３】冷房運転時のモリエル線図である。
【図４】暖房運転時の冷媒循環動作を表す冷媒回路図である。
【図５】空気調和装置の冷媒回路図である。
【図６】従来の空気調和装置の冷媒回路図である。
【符号の説明】
(1)   圧縮機
(2)   第１四路切換弁
(3)   主熱交換器
(4)   室外熱交換器
(5)   加圧用熱交換器
(7)   減圧用熱交換器
(8)   室内熱交換器
(11)  第１膨張弁
(21)  第１メインタンク
(22)  第２メインタンク
(23)  サブタンク
【図１】
0003834934.tif 000002
【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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