JP2001181610A

JP2001181610A - 熱搬送媒体及び熱搬送装置

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Publication number: JP2001181610A
Application number: JP36711399A
Authority: JP
Inventors: Koji Matsuoka; 弘二松岡; Sadayasu Inagaki; 定保稲垣
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2001-07-03
Anticipated expiration: 2019-12-24
Also published as: JP4581165B2

Abstract

(57)【要約】【課題】熱搬送密度が大きく且つ冷熱搬送に特に適し
た熱搬送媒体と、当該熱搬送媒体を活用した熱搬送装置
とを提供する。【解決手段】熱搬送媒体として、約１０℃で包接化合
物を生成する水及びＨＦＣ１３４ａの混合物を用いる。
クラスレートを生成する冷熱源(70)と室内ユニット(50)
とを主配管(6)で接続する。主配管(6)の両端には、押出
し用配管(31)及び吸引用配管(32)を介して、第１及び第
２タンク(T1,T2)を接続する。第１及び第２タンク(T1,T
2)を加減圧して利用側回路(B)内で熱搬送媒体を循環さ
せ、熱搬送媒体の冷熱を室内ユニット(50)へ搬送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱搬送媒体及び熱
搬送装置に関し、特に、熱搬送量の向上策に係るもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、熱源側と利用側との間で熱搬
送媒体を循環させて熱搬送を行う熱搬送装置が知られて
いる。この種の熱搬送装置の一例である空気調和装置
は、室外熱交換器、室内熱交換器をそれぞれ熱源側、利
用側とし、熱搬送媒体として冷媒を用いたものである。

【０００３】近年、地球環境問題に鑑み、代替冷媒とし
て、ＨＦＣ４０７Ｃ（Ｒ４０７Ｃ）が着目されている。
しかし、ＨＦＣ４０７Ｃはオゾン破壊係数は小さいもの
の、地球温暖化係数が高いため、環境保護の観点から新
たな熱搬送媒体が求められている。そこで、環境に優し
い熱搬送媒体として、水（Ｈ₂０）が見直されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、水を熱搬送媒
体として考えた場合、熱搬送密度は充分に高いとは言い
難く、充分な熱搬送量を確保するためには、熱搬送媒体
の搬送速度を大きくするか、あるいは配管サイズを大き
くする必要があった。しかし、熱搬送媒体の搬送速度を
大きくするためには、装置の搬送動力を大きくしなけれ
ばならず、省エネルギー化の要請に反する結果となる。
一方、配管サイズを大きくすると、装置の大型化を招く
ことになる。

【０００５】そこで、本発明者は、熱搬送密度を高める
ために、水分子に包接されるゲスト分子を有する媒体を
水に混合し、熱搬送に際して水分子とゲスト分子とが包
接化合物を形成することによって水の顕熱分以上の熱を
搬送することに着目した。

【０００６】しかし、包接化合物の生成温度は、ゲスト
分子の種類によって異なる。そのため、たとえ熱搬送密
度が大きくても、包接化合物が利用側または熱源側にお
ける必要温度に応じた温度で生成されなければ、利用価
値は低い。また、取扱性を考慮すると、充分な安全性を
備えていることが好ましい。

【０００７】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、熱搬送密度が大きく
且つ冷熱搬送に特に適した熱搬送媒体と、当該熱搬送媒
体を活用した熱搬送装置とを提供することにある。

【０００８】

【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、ＨＦＣ１３４ａと水との混合物を用いる
こととした。

【０００９】具体的には、第１の発明は、熱搬送装置に
用いられる熱搬送媒体であって、水とＨＦＣ１３４ａと
を含み、冷熱搬送時に水分子とＨＦＣ１３４ａ分子とが
包接化合物を形成するものである。

【００１０】第２の発明は、熱源側(70)と利用側(50)と
の間で熱搬送媒体を流通させ、該熱源側(70)から該利用
側(50)へ冷熱を搬送する冷熱搬送を少なくとも行う熱搬
送装置であって、水とＨＦＣ１３４ａとを含み、冷熱搬
送時に水分子とＨＦＣ１３４ａ分子とが包接化合物を形
成する熱搬送媒体を備えているものである。

【００１１】第３の発明は、熱源側(60,70)と利用側(5
0)との間で熱搬送媒体を流通させ、該熱源側(70)から該
利用側(50)へ冷熱を搬送する冷熱搬送と、該熱源側(60)
から該利用側(50)へ温熱を搬送する温熱搬送とを選択的
に行う熱搬送装置であって、水とＨＦＣ１３４ａとを含
み、冷熱搬送時に水分子とＨＦＣ１３４ａ分子とが包接
化合物を形成する熱搬送媒体を備えるとともに、温熱搬
送時にＨＦＣ１３４ａが流通しないように該熱搬送媒体
に含まれるＨＦＣ１３４ａを分離し且つ貯留する分離貯
留手段(61〜64)を備えていることとしたものである。

【００１２】第４の発明は、上記第２または第３のいず
れかの発明において、熱源側と利用側との間で熱搬送媒
体を循環させる利用側回路(B)と、熱搬送媒体を貯留す
る貯留手段(T1,T2)と、上記利用側回路(B)の熱搬送媒体
に循環駆動力を付与するために、上記貯留手段(T1,T2)
の内部を加圧して該貯留手段(T1,T2)内の熱搬送媒体を
該利用側回路(B)に押し出す加圧動作、または上記貯留
手段(T1,T2)の内部を減圧して該利用側回路(B)から該貯
留手段(T1,T2)に熱搬送媒体を回収する減圧動作を行う
加減圧手段(C)とを備えていることとしたものである。

【００１３】第５の発明は、上記第４の発明において、
加減圧手段(C)は、冷媒を加熱することにより高圧を生
成する高圧生成部(29)と、冷媒を冷却することにより低
圧を生成する低圧生成部(28)とを備え、該高圧生成部(2
9)と貯留手段(T1,T2)とを連通させることによって加圧
動作を実行し、該低圧生成部(28)と貯留手段(T1,T2)と
を連通させることによって減圧動作を実行するように構
成され、上記冷媒は、ＨＦＣ１３４ａからなっているこ
ととしたものである。

【００１４】上記第１または第２の発明によれば、冷熱
搬送時に、熱搬送媒体が熱源側からの冷熱を受けて放熱
し、水の温度が低下すると共に、水分子とＨＦＣ１３４
ａ分子（ゲスト分子）とから成る包接化合物が約１０℃
の低温にて生成される。この包接化合物の生成の際には
所定の生成熱が生じ、この生成熱に相当する熱量が熱搬
送媒体から放熱される。そのため、水の顕熱に加えて、
この生成熱に相当する冷熱量が熱搬送媒体に蓄えられる
ことになる。その後、熱搬送媒体は利用側へ流れて吸熱
し、水の温度が上昇するとともに、上記包接化合物が分
解する。その際、熱搬送媒体は、水の顕熱変化に対応す
る熱量に加えて、包接化合物の生成熱に相当する熱量を
も吸熱する。そのため、熱搬送媒体の熱搬送密度が向上
する。

【００１５】上記第３の発明によれば、温熱搬送時には
熱搬送媒体に含まれるＨＦＣ１３４ａは分離され、分離
貯留手段に貯留される。従って、温熱搬送時には熱搬送
媒体にＨＦＣ１３４ａが含まれないので、ＨＦＣ１３４
ａのガス化に起因する圧力損失の増加はなく、搬送負荷
が増大することはない。また、ＨＦＣ１３４ａは水より
も比熱が小さいため、搬送媒体からＨＦＣ１３４ａが除
かれることにより、温熱搬送時の熱搬送媒体の比熱は、
ＨＦＣ１３４ａを含む場合よりも大きくなる。そのた
め、冷熱搬送に際して上記第２の発明と同様の効果が得
られるとともに、良好な温熱搬送をも実行することがで
き、冷熱搬送及び温熱搬送の双方に優れた熱搬送装置が
実現される。

【００１６】上記第４の発明によれば、加減圧手段(C)
が所定の加圧動作または減圧動作を行い、貯留手段(T1,
T2)内を加減圧することによって、利用側回路(B)の熱搬
送媒体に循環駆動力を付与する。ここで、熱搬送媒体に
循環駆動力を付与するために遠心ポンプや軸流ポンプ等
のような機械式のポンプを用いると、羽根車などによっ
て熱搬送媒体に機械的な力が作用し、包接化合物がその
機能を充分に発揮しないおそれがある。これに対して、
上記第３の発明によれば、加減圧によって熱搬送媒体に
循環駆動力を付与するので、上記のような機械的な力は
作用せず、熱搬送媒体の熱搬送密度が高く維持されたま
ま、熱搬送が行われることになる。

【００１７】上記第５の発明によれば、熱搬送媒体に含
まれるＨＦＣ１３４ａを利用して貯留手段(T1,T2)の加
圧動作及び減圧動作を実行することが可能となる。

【００１８】

【発明の効果】従って、第１または第２の発明によれ
ば、熱搬送に際して水の顕熱だけでなく包接化合物の生
成熱をも利用するので、熱搬送密度を向上させることが
できる。水とＨＦＣ１３４ａとの包接化合物は約１０℃
の低温で生成されるので、冷熱搬送に特に適した熱搬送
を行うことができる。

【００１９】第３の発明によれば、高効率の冷熱搬送だ
けでなく、効率の良い温熱搬送を行うことも可能とな
る。従って、冷熱搬送及び温熱搬送の双方に優れた熱搬
送装置を得ることができる。

【００２０】第４の発明によれば、包接化合物の生成及
び分解作用を損なうことなく熱搬送媒体を循環させるこ
とができ、ＨＦＣ１３４ａ及び水の混合物を熱搬送媒体
として利用するのに好適な熱搬送装置を得ることができ
る。

【００２１】第５の発明によれば、熱搬送媒体に含まれ
るＨＦＣ１３４ａを熱搬送媒体の搬送に有効活用するこ
とができる。

【００２２】

【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。

【００２３】図１に示すように、本実施形態に係る熱搬
送装置は、加減圧手段である搬送用回路(C)と利用側回
路(B)と駆動用回路(D)とを備え、利用側回路(B)の冷熱
源(70)の冷熱を室内ユニット(50)に搬送する冷熱搬送
と、温熱源(60)の温熱を室内ユニット(50)に搬送する温
熱搬送を選択的に実行するように構成されている。これ
により、上記熱搬送装置は、温熱搬送により室内を暖房
する暖房運転と、冷熱搬送により室内を冷房する冷房運
転とを行う空気調和装置となっている。

【００２４】利用側回路(B)は、熱源側として冷熱源(7
0)及び温熱源(60)を備え、利用側として複数の室内ユニ
ット(50)を備え、これらを利用側四路切換弁(39)ととも
に主配管(6)を介して接続して構成されている。そし
て、この利用側回路(B)には、ＨＦＣ１３４ａ（Ｒ１３
４ａ）と水（Ｈ₂０）との混合物が熱搬送媒体として充
填され、回路内で当該熱搬送媒体を循環させるように構
成されている。

【００２５】つまり、本実施形態に係る熱搬送媒体は、
水分子に包接されるゲスト分子となるＨＦＣ１３４ａが
水に混入されて成り、後述する冷房運転時に水分子とゲ
スト分子とが包接化合物（クラスレート化合物）を形成
するように構成されている。

【００２６】ところで、水分子と包接化合物を形成する
ゲスト分子としては、他の種類の媒体も考えられる。し
かし、ゲスト分子としてＨＦＣ３２を用いた場合には、
生成温度は約２０℃であり、冷房を行うのに適した温度
とは言い難い。一方、プロパンを用いた場合には、生成
温度は約６℃と低温であるが、漏洩時の安全対策が別途
必要となる。二酸化炭素（ＣＯ₂）を用いた場合には、
生成温度は約１０℃と低温であるが、包接化合物を生成
するためには大きな圧力が必要となり、装置の耐圧性を
高めなければならない。これに対し、ＨＦＣ１３４ａ
は、臨界分解点の温度が約１０℃、圧力が約４２０ｋＰ
ａであり、生成熱は約７４ｋｃａｌ／ｋｇである。従っ
て、冷熱搬送にとって特に好適である。

【００２７】冷熱源(70)は、冷房運転時に熱搬送媒体を
冷却し、クラスレートを生成するクラスレート生成部に
よって形成されている。

【００２８】温熱源(60)は、暖房運転時に熱搬送媒体を
加熱し、熱搬送媒体に温熱を供給するものである。図２
に示すように、温熱源(60)は、熱搬送媒体を加熱する加
熱部(61)と、加熱されてガス化したＨＦＣ１３４ａを水
から分離するための分離器(62)と、分離されたＨＦＣ１
３４ａを冷却して液化する冷却部(63)と、液化したＨＦ
Ｃ１３４ａを貯留するレシーバ(64)とを備えている。

【００２９】室内ユニット(50)は、室内熱交換器(36)と
室内電動弁(37)とを直列に接続して構成されている。そ
して、各室内ユニット(50)の室内電動弁(37)側の一端
は、主配管(6)を介して利用側四路切換弁(39)に接続さ
れ、室内熱交換器(36)側の一端は、主配管(6)を介して
温熱源(60)の一端に接続されている。

【００３０】利用側四路切換弁(39)には、吸引用配管(3
2)及び押出し用配管(31)を介して、第１タンク(T1)及び
第２タンク(T2)が接続されている。これら第１タンク(T
1)及び第２タンク(T2)は、内部に蓄熱媒体を貯留する貯
留手段として構成されている。

【００３１】上記吸引用配管(32)は、一端が利用側四路
切換弁(39)に接続されるとともに、他端が第１吸引分岐
管(32a)と第２吸引分岐管(32b)とに分岐されている。第
１吸引分岐管(32a)は第１タンク(T1)の下端部に接続さ
れ、第２吸引分岐管(32b)は第２タンク(T2)の下端部に
接続されている。各分岐管(32a,32b)には、両タンク(T
1,T2)への熱搬送媒体の流入のみを許容する逆止弁(CV-
5)が設けられている。

【００３２】一方、押出し用配管(31)は、一端が利用側
四路切換弁(39)に接続されるとともに、他端が第１押出
し分岐管(31a)と第２押出し分岐管(31b)とに分岐されて
いる。第１押出し分岐管(31a)は、第１吸引分岐管(32a)
に接続されることにより第１タンク(T1)の下端部に接続
され、第２押出し分岐管(31b)は第２吸引分岐管(32b)に
接続されることにより第２タンク(T2)の下端部に接続さ
れている。各分岐管(31a,31b)には、両タンク(T1,T2)か
らの熱搬送媒体の流出のみを許容する逆止弁(CV-3)が設
けられている。

【００３３】第１タンク(T1)及び第２タンク(T2)には、
各タンク(T1,T2)内を上部空間(3)と下部空間(4)とに区
画する隔壁(2)がそれぞれ設けられている。この隔壁(2)
は、各タンク(T1,T2)内における熱搬送媒体の液面の変
動に従って上下移動し、各タンク(T1,T2)内の上部空間
(3)の圧力変動を下部空間(4)の熱搬送媒体に伝達するよ
うに構成されている。

【００３４】搬送用回路(C)は、冷却熱交換器(28)と加
熱熱交換器(29)と冷媒タンク(RT)とを備え、その内部に
は冷媒が充填されている。そして、この搬送用回路(C)
は、第１及び第２タンク(T1,T2)内を加減圧して利用側
回路(B)の熱搬送媒体に搬送力を付与する加減圧手段を
構成している。

【００３５】加熱熱交換器(29)の上端部にはガス供給管
(21)が接続され、このガス供給管(21)は、第１ガス供給
分岐管(21a)と第２ガス供給分岐管(21b)と第３ガス供給
分岐管(21c)とに分岐されている。そして、第１ガス供
給分岐管(21a)は第１タンク(T1)の上端部に、第２ガス
供給分岐管(21b)は第２タンク(T2)の上端部に、第３ガ
ス供給分岐管(21c)は冷媒タンク(RT)の上端部にそれぞ
れ接続されている。第１ガス供給分岐管(21a)には第１
加圧電磁弁(SV-P1)が、第２ガス供給分岐管(21b)には第
２加圧電磁弁(SV-P2)が、第３ガス供給分岐管(21c)には
第３加圧電磁弁(SV-P3)が、それぞれ設けられている。

【００３６】また、加熱熱交換器(29)の下端部には、液
供給管(22)の一端が接続されている。この液供給管(22)
の他端は冷媒タンク(RT)の下端部に接続されるととも
に、冷媒タンク(RT)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。

【００３７】一方、冷却熱交換器(28)の上端部にはガス
回収管(25)が接続され、このガス回収管(25)は、第１ガ
ス回収分岐管(25a)と第２ガス回収分岐管(25b)と第３ガ
ス回収分岐管(25c)とに分岐されている。そして、第１
ガス回収分岐管(25a)は、第１ガス供給分岐管(21a)に接
続されることにより第１タンク(T1)の上端部に、第２ガ
ス回収分岐管(25b)は、第２ガス供給分岐管(21b)に接続
されることにより第２タンク(T2)の上端部に、第３ガス
回収分岐管(25c)は、第３ガス供給分岐管(21c)に接続さ
れることにより冷媒タンク(RT)の上端部に、それぞれ接
続されている。第１ガス回収分岐管(25a)には第１減圧
電磁弁(SV-V1)が、第２ガス回収分岐管(25b)には第２減
圧電磁弁(SV-V2)が、第３ガス回収分岐管(25c)には第３
減圧電磁弁(SV-V3)が、それぞれ設けられている。

【００３８】また、冷却熱交換器(28)の下端部に液回収
管(26)の一端が接続されている。この液回収管(26)の他
端は冷媒タンク(RT)の下端部に接続されるとともに、冷
媒タンク(RT)への冷媒の流入のみを許容する逆止弁(CV-
2)が設けられている。

【００３９】なお、冷却熱交換器(28)は、加熱熱交換器
(29)よりも高い位置に設置されている。冷媒タンク(RT)
は、加熱熱交換器(29)よりも高く且つ冷却熱交換器(28)
よりも低い位置に設置されている。

【００４０】加熱熱交換器(29)と冷却熱交換器(28)とに
は、駆動用回路(D)が接続されている。この駆動用回路
(D)は、駆動用圧縮機(41)と、加熱熱交換器(29)と、放
熱熱交換器(44)と、駆動用膨張弁(43)と、冷却熱交換器
(28)とが順に接続されて成る閉回路であって、冷凍サイ
クル回路を構成している。そして、加熱熱交換器(29)で
は搬送用回路(C)の冷媒を加熱して蒸発させる一方、冷
却熱交換器(28)では搬送用回路(C)の冷媒を冷却して凝
縮させるようにしている。

【００４１】−運転動作− まず、冷房運転時における運転動作について説明する。

【００４２】冷房運転時には、温熱源(60)は作動を停止
する。つまり、熱搬送媒体の加熱は行われない。一方、
冷熱源(70)においては、熱搬送媒体にクラスレートが生
成される。

【００４３】駆動用回路(D)では、駆動用膨張弁(43)が
所定開度に調整され、駆動用圧縮機(41)から吐出された
高圧のガス冷媒は、加熱熱交換器(29)へ流れ、加熱熱交
換器(29)で搬送用回路(C)の液冷媒と熱交換を行い、凝
縮して高圧の液冷媒となる。一方、搬送用回路(C)の液
冷媒は加熱されて蒸発する。加熱熱交換器(29)で凝縮し
た冷媒は、放熱熱交換器(44)へ流れ、外気と熱交換を行
う。これによって、駆動用回路(D)からの放熱が行われ
る。その後、液冷媒は、駆動用膨張弁(43)で減圧された
後に、冷却熱交換器(28)において搬送用回路(C)の冷媒
と熱交換して蒸発する一方、搬送用回路(C)の冷媒は冷
却されて凝縮する。その後、冷却熱交換器(28)で蒸発し
た駆動用回路(D)の冷媒は、駆動用圧縮機(41)に吸入さ
れ、このような循環を繰り返す。

【００４４】上述のように、放熱熱交換器(44)において
駆動用回路(D)の冷媒と外気とを熱交換させ、駆動用回
路(D)からの放熱を行うようにしているが、その理由
は、この放熱によって、加熱熱交換器(29)における搬送
用回路(C)の冷媒への加熱量と、冷却熱交換器(28)にお
ける搬送用回路(C)の冷媒からの吸熱量とを均等化し、
装置の円滑な動作を確保するためである。

【００４５】次に、搬送用回路(C)及び利用側回路(B)の
動作について説明する。搬送用回路(C)の各電磁弁(SV-P
1,SV-V2,SV-P3)が次の状態にあるところから説明する。
すなわち、本状態では、第１タンク(T1)の加圧電磁弁(S
V-P1)、冷媒タンク(RT)の加圧電磁弁(SV-P3)及び第２タ
ンク(T2)の減圧電磁弁(SV-V2)は開口されている。一
方、第１タンク(T1)の減圧電磁弁(SV-V1)、第２タンク
(T2)の加圧電磁弁(SV-P2)及び冷媒タンク(RT)の減圧電
磁弁(SV-V3)は閉鎖されている。また、利用側四路切換
弁(39)は図１に実線で示すように切り換えられ、各室内
ユニット(50)の室内電動弁(37)は所定開度に調整されて
いる。

【００４６】この状態において、加熱熱交換器(29)で
は、駆動用回路(D)の冷媒と搬送用回路(C)の液冷媒とが
熱交換し、液冷媒は加熱されて蒸発する。この搬送用回
路(C)の液冷媒の蒸発によって加熱熱交換器(29)内は高
圧状態となり、この状態で加圧電磁弁(SV-P1)が開口し
て加熱熱交換器(29)と第１タンク(T1)とが連通すること
により、第１タンク(T1)の上部空間(3)は加圧される。
このように第１タンク(T1)の上部空間(3)が加圧される
と、内部の隔壁(2)が押し下げられ、第１タンク(T1)の
下部空間(4)に貯留された熱搬送媒体は、図１の実線の
矢印に示すように、第１タンク(T1)から押し出される。
なお、第１タンク(T1)内の熱搬送媒体は１０℃よりも低
い低温状態にあり、水分子とゲスト分子とから成る包接
化合物が生成された状態となっている。第１タンク(T1)
から押し出された熱搬送媒体は、押出し用配管(31)の分
岐管(31a)から押出し用配管(31)へ流れ、利用側四路切
換弁(39)を通って利用側回路(B)の主配管(6)へ流れる。

【００４７】一方、冷却熱交換器(28)では、駆動用回路
(D)の冷媒と搬送用回路(C)のガス冷媒とが熱交換を行
い、搬送用回路(C)の冷媒は冷却されて凝縮する。この
搬送用回路(C)の冷媒の凝縮によって、冷却熱交換器(2
8)内は低圧状態となる。そして、減圧電磁弁(SV-V2)の
開口によって冷却熱交換器(28)と第２タンク(T2)とが連
通し、第２タンク(T2)の上部空間(3)は減圧される。こ
れにより、第２タンク(T2)の隔壁(2)が引き上げられ、
利用側回路(B)の主配管(6)から熱搬送媒体が第２タンク
(T2)に回収される。つまり、図１の実線の矢印に示すよ
うに、主配管(6)の熱搬送媒体は第２タンク(T2)側に吸
引され、利用側四路切換弁(39)、吸引用配管(32)、吸引
用配管(32)の分岐管(32b)を順に流れて第２タンク(T2)
の下部空間(4)に回収される。

【００４８】上記利用側回路(B)では、上述のような第
１タンク(T1)からの熱搬送媒体の押し出しと、第２タン
ク(T2)への熱搬送媒体の回収とによって熱搬送媒体が循
環し、室内熱交換器(36)に冷熱が搬送されて室内の冷房
が行われる。つまり、第１タンク(T1)から押し出された
熱搬送媒体は、主配管(6)を通って各室内ユニット(50)
へ分流され、各室内熱交換器(36)において室内空気と熱
交換を行って室内空気を冷却し、低温の調和空気を生成
する。なお、各室内電動弁(37)の開度を調節することに
より、各室内ユニット(50)へ流れる熱搬送媒体の流量が
調節される。

【００４９】この際、室内空気からの吸熱によって、熱
搬送媒体の温度が上昇するとともに、水分子とＨＦＣ１
３４ａ分子とからなる包接化合物が分解する。そして、
上記低温の調和空気は室内の冷房に供される。その後、
熱搬送媒体は、合流して主配管(6)を通り、冷熱源(70)
に流入する。冷熱源(70)においては、再びクラスレート
が生成される。このクラスレートは冷熱源(70)から吸引
用配管(32)を通って第２タンク(T2)に回収される。

【００５０】また、搬送用回路(C)において、冷媒タン
ク(RT)は加熱熱交換器(29)と均圧されている。このた
め、冷媒タンク(RT)の液冷媒は液供給管(22)を経て加熱
熱交換器(29)に供給される。この供給された液冷媒は、
加熱熱交換器(29)において蒸発して第１タンク(T1)の加
圧に寄与する。その後、この冷媒タンク(RT)内の液冷媒
の殆どが加熱熱交換器(29)に供給されると、冷媒タンク
(RT)の加圧電磁弁(SV-P3)が閉鎖されるとともに、冷媒
タンク(RT)の減圧電磁弁(SV-V3)が開口される。これに
よって冷媒タンク(RT)は減圧され、冷却熱交換器(28)で
凝縮した冷媒は、液回収管(26)を通じて冷媒タンク(RT)
に回収される。

【００５１】このような動作を所定時間行った後、搬送
用回路(C)の電磁弁(SV-P1,SV-P2,…)を切り換える。つ
まり、第１タンク(T1)の加圧電磁弁(SV-P1)、第２タン
ク(T2)の減圧電磁弁(SV-V2)、及び冷媒タンク(RT)の減
圧電磁弁(SV-V3)を閉鎖する一方、第２タンク(T2)の加
圧電磁弁(SV-P2)、第１タンク(T1)の減圧電磁弁(SV-V
1)、及び冷媒タンク(RT)の加圧電磁弁(SV-P3)を開く。

【００５２】これにより、第１タンク(T1)は減圧され、
逆に、第２タンク(T2)及び冷媒タンク(RT)は加圧され
る。そのため、第２タンク(T2)から押し出された熱搬送
媒体が上述と同様に循環して第１タンク(T1)に回収され
る冷媒循環状態となり、また、冷媒タンク(RT)内の液冷
媒が加熱熱交換器(29)に供給される。この場合にも、冷
媒タンク(RT)内の液冷媒の殆どが加熱熱交換器(29)に供
給されると、冷媒タンク(RT)の加圧電磁弁(SV-P3)が閉
鎖されるとともに、冷媒タンク(RT)の減圧電磁弁(SV-V
3)が開口されて、冷媒タンク(RT)への冷媒の回収が行わ
れる。

【００５３】以上のように各電磁弁(SV-P1,SV-P2,…)が
切り換え動作を行い、熱搬送媒体が第１タンク(T1)から
押し出されて第２タンク(T2)に回収される動作と、熱搬
送媒体が第２タンク(T2)から押し出されて第１タンク(T
1)に回収される動作とが交互に行われる。そして、利用
側回路(B)において熱搬送媒体が循環し、室内の冷房が
行われる。

【００５４】次に、暖房運転の運転動作について説明す
る。暖房運転時には、冷熱源(70)は作動を停止する。つ
まり、冷熱源(70)において、クラスレートは生成されな
い。一方、温熱源(60)においては、熱搬送媒体が加熱部
(61)によって加熱され、熱搬送媒体に含まれるＨＦＣ１
３４ａはガス化する。そして、水及びＨＦＣ１３４ａ
は、分離器(62)において気液分離され、水は熱搬送媒体
として室内ユニット(50)に供給される一方、ガス化した
ＨＦＣ１３４ａは冷却器(63)で液化された後、レシーバ
(64)に貯留される。

【００５５】駆動用回路(D)では、上述の冷房運転時と
同様に冷媒が循環する。また、搬送用回路(C)は上述の
冷房運転時と同様に動作し、利用側回路(B)において熱
搬送媒体を循環させる。一方、利用側回路(B)では、利
用側四路切換弁(39)が図３に破線で示すように切り換え
られ、各室内ユニット(50)の室内電動弁(37)は所定開度
に調整される。

【００５６】この状態で、利用側回路(B)では、第１及
び第２タンク(T1,T2)での熱搬送媒体の押し出しと回収
とによって熱搬送媒体が循環し、温熱を室内熱交換器(3
6)へ搬送して室内の暖房が行われる。具体的には、第１
タンク(T1)から押し出された熱搬送媒体は、押出し用配
管(31)及び主配管(6)を通り、温熱源(60)へ流れる。

【００５７】この温熱源(60)に流れた熱搬送媒体は、上
述したように加熱され、温水とＨＦＣ１３４ａとに分離
される。そして、温水のみが熱搬送媒体として主配管
(6)を流れ、各室内ユニット(50)へ分流される。その
際、各室内電動弁(37)の開度を調整することにより、各
室内ユニット(50)へ流れる熱搬送媒体の流量が調節され
る。

【００５８】各室内ユニット(50)へ分流した熱搬送媒体
は、室内熱交換器(36)で室内空気と熱交換を行い、室内
空気を加熱して調和空気を生成する。その際、室内空気
への放熱によって熱搬送媒体の温度は低下する。そし
て、加熱されて高温になった調和空気は、室内の暖房に
供される。その後、熱搬送媒体は合流し、主配管(6)、
利用側四路切換弁(39)、吸引用配管(32)を順に流れて第
２タンク(T2)に回収される。以上のように、利用側回路
(B)において熱搬送媒体が循環し、室内の暖房が行われ
る。

【００５９】このように、暖房運転時には水のみが熱搬
送媒体として搬送されるので、ＨＦＣ１３４ａがガス化
して熱搬送媒体が二相流となることはない。従って、配
管内の圧力損失が増大するおそれはない。

【００６０】上記実施形態は、熱搬送媒体をいわゆる熱
駆動方式によって搬送する形態であったが、熱媒体の搬
送は機械式ポンプを用いて行ってもよい。暖房運転時に
熱搬送媒体は二相流にならないので、ポンプの搬送効率
が低下するおそれはない。

【００６１】しかし、本実施形態では、熱搬送媒体を熱
駆動方式によって搬送しているので、たとえ熱搬送媒体
が二相流となったとしても、ポンプのエア噛みは生じな
い。また、機械的駆動部分がないので、メンテナンスが
容易である。

【００６２】また、ＨＦＣ１３４ａは水よりも比熱が小
さいため、暖房運転時に熱搬送媒体として水のみを搬送
することにより、ＨＦＣ１３４ａと水との混合体を熱搬
送媒体とした場合にくらべて、熱搬送媒体の全体の比熱
は大きくなる。従って、温熱搬送の効率が向上する。

【００６３】−変形例− なお、搬送用回路(C)に充填する冷媒としてＨＦＣ１３
４ａを用いることとすれば、タンク(T1,T2)の隔壁(2)を
省略することができるので、特に好適である。すなわ
ち、隔壁(2)を省略したとしても、タンク(T1,T2)の下部
空間(4)に位置する熱搬送媒体はＨＦＣ１３４ａを含む
ものであるので、タンク(T1,T2)の上部空間(3)に位置す
るＨＦＣ１３４ａと混ざり合ったとして、何ら問題はな
い。

【００６４】また、このようにＨＦＣ１３４ａを搬送用
回路(C)の冷媒として利用することにより、タンク(T1,T
2)を、暖房運転時のＨＦＣ１３４ａ用の分離器(62)やレ
シーバ(64)として利用することも可能となる。

【００６５】冷熱源(70)及び温熱源(60)を別々に設ける
のではなく、これらを四路切換弁を有するいわゆるヒー
トポンプ式の冷媒回路によって構成してもよい。つま
り、冷熱源と温熱源を兼用する冷媒回路を設けるように
してもよい。また、駆動用圧縮機(41)を冷熱源(70)また
は温熱源(60)用の圧縮機として兼用するようにしてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る空気調和装置の冷媒配管系統図
である。

【図２】温熱源の回路図である。

【図３】実施形態に係る空気調和装置の暖房運転時の冷
媒循環動作を示す冷媒配管系統図である。

【符号の説明】

(28) 冷却熱交換器 (29) 加熱熱交換器 (36) 室内熱交換器 (44) 放熱熱交換器 (50) 室内ユニット（利用側） (60) 温熱源（熱源側） (70) 冷熱源（熱源側） (B) 利用側回路 (C) 搬送用回路（加減圧手段） (D) 駆動用回路 (T1) 第１タンク（貯留手段） (T2) 第２タンク（貯留手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱搬送装置に用いられる熱搬送媒体であ
って、水とＨＦＣ１３４ａとを含み、冷熱搬送時に水分子とＨ
ＦＣ１３４ａ分子とが包接化合物を形成する熱搬送媒
体。
【請求項２】熱源側(70)と利用側(50)との間で熱搬送
媒体を流通させ、該熱源側(70)から該利用側(50)へ冷熱
を搬送する冷熱搬送を少なくとも行う熱搬送装置であっ
て、水とＨＦＣ１３４ａとを含み、冷熱搬送時に水分子とＨ
ＦＣ１３４ａ分子とが包接化合物を形成する熱搬送媒体
を備えている熱搬送装置。
【請求項３】熱源側(60,70)と利用側(50)との間で熱
搬送媒体を流通させ、該熱源側(70)から該利用側(50)へ
冷熱を搬送する冷熱搬送と、該熱源側(60)から該利用側
(50)へ温熱を搬送する温熱搬送とを選択的に行う熱搬送
装置であって、水とＨＦＣ１３４ａとを含み、冷熱搬送時に水分子とＨ
ＦＣ１３４ａ分子とが包接化合物を形成する熱搬送媒体
を備えるとともに、温熱搬送時にＨＦＣ１３４ａが流通しないように該熱搬
送媒体に含まれるＨＦＣ１３４ａを分離し且つ貯留する
分離貯留手段(61〜64)を備えている熱搬送装置。
【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、熱源側(60,70)と利用側(50)との間で熱搬送媒体を循環
させる利用側回路(B)と、熱搬送媒体を貯留する貯留手段(T1,T2)と、上記利用側回路(B)の熱搬送媒体に循環駆動力を付与す
るために、上記貯留手段(T1,T2)の内部を加圧して該貯
留手段(T1,T2)内の熱搬送媒体を該利用側回路(B)に押し
出す加圧動作、または上記貯留手段(T1,T2)の内部を減
圧して該利用側回路(B)から該貯留手段(T1,T2)に熱搬送
媒体を回収する減圧動作を行う加減圧手段(C)とを備え
ている熱搬送装置。
【請求項５】請求項４に記載の熱搬送装置において、加減圧手段(C)は、冷媒を加熱することにより高圧を生
成する高圧生成部(29)と、冷媒を冷却することにより低
圧を生成する低圧生成部(28)とを備え、該高圧生成部(2
9)と貯留手段(T1,T2)とを連通させることによって加圧
動作を実行し、該低圧生成部(28)と貯留手段(T1,T2)と
を連通させることによって減圧動作を実行するように構
成され、上記冷媒は、ＨＦＣ１３４ａからなっている熱搬送装
置。