JP3834934B2

JP3834934B2 - Heat transfer device

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Publication number: JP3834934B2
Application number: JP14634297A
Authority: JP
Inventors: 真理佐田; 昌弘岡; 忠竿尾; 悟大倉
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1997-06-04
Filing date: 1997-06-04
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2017-06-04
Also published as: JPH10339482A

Description

【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat transfer device that can be used as a refrigerant circuit or the like of an air conditioner, and more particularly to an improvement in a device that obtains a driving force for refrigerant circulation by heating and cooling of the refrigerant in the refrigerant circuit.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a refrigerant circuit provided in an air conditioner, for example, as disclosed in JP-A-63-180022, a refrigerant circulation driving force is obtained by heating and cooling the refrigerant in the refrigerant circuit. A heat transfer device is known.
[0003]
This heat transfer device is configured by sequentially connecting a heater, a condenser, and a tank via a refrigerant pipe. The tank is disposed at a position higher than the heater, and the heater and the tank are connected via a pressure equalizing pipe having an on-off valve.
[0004]
With such a configuration, at the time of indoor heating operation, the on-off valve is first closed, the gas refrigerant heated by the heater is condensed and liquefied by the condenser, and then the liquid refrigerant is collected in the tank. . Thereafter, the on-off valve is opened, and the heater and the tank are pressure-equalized by a pressure equalizing pipe, whereby the liquid refrigerant is returned from the tank located higher than the heater to the heater. By repeating such an operation, the refrigerant can be circulated.
[0005]
However, in such a configuration, when the gas refrigerant is introduced from the condenser into the tank, the pressure in the tank rises, and there is a possibility that good refrigerant circulation operation may not be performed. For this reason, it is necessary to keep the refrigerant in a supercooled state in the condenser so that the gas refrigerant does not flow out of the condenser, and it has been difficult to apply to a large-scale system or a long piping system.
[0006]
In order to solve these points, the inventors of the present invention provide a driving refrigerant circuit capable of switching between a pressurizing operation and a depressurizing operation for a tank storing liquid refrigerant, The liquid refrigerant in the main refrigerant circuit is recovered in the tank by the pressure reducing operation while pushing out the liquid refrigerant in the main refrigerant circuit (Japanese Patent Application No. 8-1474751). Issue).
[0007]
Specifically, as shown in FIG. 6, the main refrigerant circuit (x1) is provided with a pair of tanks (t1, t2) that store liquid refrigerant, while the compressor (a) includes a pressurized heat exchanger for driving ( b) A driving refrigerant circuit (x2) including a decompression mechanism (c) and a decompression heat exchanger (d) for driving in this order is provided. The refrigerant in the driving refrigerant circuit (x2) can exchange heat with the refrigerant in the main refrigerant circuit (x1) via the heat exchangers (b, d) for driving. A single refrigerant is used. In this driving refrigerant circuit (x2), the gas refrigerant discharged from the compressor (a) is condensed by exchanging heat with the refrigerant in the main refrigerant circuit (x1) in the pressurized heat exchanger (b). This refrigerant is depressurized by the depressurization mechanism (c), and then evaporates by exchanging heat with the refrigerant in the main refrigerant circuit (x1) in the depressurization heat exchanger (d). Thus, in the main refrigerant circuit (x1), a high pressure is generated by the refrigerant heating operation in the pressurized heat exchanger (b), while a low pressure is generated by the refrigerant cooling operation in the decompression heat exchanger (d). The high pressure is supplied to one tank (t1) and the low pressure is supplied to the other tank (t2). That is, the refrigerant circulation operation in the main refrigerant circuit (x1) is obtained by simultaneously performing the extrusion of the liquid refrigerant from one tank (t1) and the recovery of the liquid refrigerant to the other tank (t2). I have to.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described configuration still has problems as described below. By overcoming this problem, it is possible to make this type of apparatus more efficient.
[0009]
As shown in FIG. 6, in the configuration described above, in the driving refrigerant circuit (x2), the reduced pressure heat exchanger (d) is connected in parallel with the main heat exchanger (f). The main heat exchanger (f) is a heat exchanger for transferring the hot or cold generated in the driving refrigerant circuit (x2) to the main refrigerant circuit (x1). That is, the main heat exchanger (f) is a heat exchanger for absorbing hot or cold heat from the driving refrigerant circuit (x2) as a heat source for the main refrigerant circuit (x1).
[0010]
During the cooling operation, the refrigerant in the main refrigerant circuit (x1) evaporates in the indoor heat exchanger (e) and condenses in the main heat exchanger (f). The refrigerant in the main refrigerant circuit (x1) also condenses in the decompression heat exchanger (d). In contrast, the refrigerant in the driving refrigerant circuit (x2) evaporates in the main heat exchanger (f) and also evaporates in the decompression heat exchanger (d).
[0011]
By the way, in order to generate the driving force for circulating the refrigerant in the main refrigerant circuit (x1), the refrigerant pressure in the decompression heat exchanger (d) is made lower than the refrigerant pressure in the main heat exchanger (f). There is a need. Therefore, it is necessary to maintain the refrigerant temperature of the decompression heat exchanger (d) lower than the refrigerant temperature of the main heat exchanger (f).
[0012]
Therefore, in the driving refrigerant circuit (x2), it is necessary to lower the refrigerant temperature in the decompression heat exchanger (d) than in the main heat exchanger (f). Therefore, after all, it is necessary to maintain the refrigerant pressure in the decompression heat exchanger (d) in the driving refrigerant circuit (x2) lower than the refrigerant pressure in the main heat exchanger (f).
[0013]
As a result, the pressure of the refrigerant sucked into the compressor (a) is lower than the evaporation pressure in the main heat exchanger (f), and the load on the compressor (a) is increased. For this reason, it has been difficult to say that the COP (coefficient of performance) of the air conditioner is sufficiently high.
[0014]
The present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is to determine the refrigerant pressure difference between the main heat exchanger (f) and the reduced pressure heat exchanger (d) in the drive circuit. It is to eliminate COP.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention uses a heat medium whose temperature increases in accordance with heat absorption in the primary circuit, and the heat medium in the order of the main heat exchanger (3) to the heat exchanger for pressure reduction (7). These heat exchangers (3, 7) were connected in series so that
[0016]
Specifically, the means taken by the invention of claim 1 includes a primary circuit (101) through which the primary heat medium circulates, and a secondary circuit (102) through which the secondary refrigerant circulates. In the primary side circuit (101), the heat medium conveying means (1), the heat source side heat exchanger (4), and the secondary side circuit (102) are depressurized by taking heat from the secondary side refrigerant. And a main heat exchanger (3) for exchanging heat between the primary heat medium and the secondary refrigerant are connected to the secondary circuit (102). The refrigerant circulates between the main heat exchanger (3) and the indoor heat exchanger (8, 8,...) Via the main liquid pipes (48, 49) and the main gas pipe (53) and heats them. Use side circuit (102a) for carrying, tank (21, 22) connected to main liquid pipe (48, 49), pressurizing tank (21, 22) to supply side circuit (102a) In addition to recovering the refrigerant from the use side circuit (102a) to the pressurizing means (5) for extruding the refrigerant and the tanks (21, 22). A heat transfer device connected to a decompression heat exchanger (7) and having a driving force generation circuit (102b) for generating a driving force for circulating the refrigerant in the use side circuit (102a), The side heat medium is a heat medium having a characteristic that the temperature rises as the heat is absorbed. During the cooling operation, the primary heat medium absorbs heat in the order of the heat exchanger for pressure reduction (7) to the main heat exchanger (3). However, the pressure reducing heat exchanger (7) and the main heat exchanger (3) are connected in series in the primary side circuit (101) so as to circulate.
[0017]
In the secondary circuit (102), the pressurizing means (5) pressurizes the tanks (21, 22) according to the above-mentioned invention specific matters. As a result, the liquid refrigerant is pushed out of the tank (21, 22). On the other hand, a low pressure is generated in the heat exchanger for decompression (7), and the tanks (21, 22) are decompressed. As a result, a driving force for circulating the secondary side refrigerant is generated by the push-out operation and suction operation of the refrigerant in the tank (21, 22), and the secondary side refrigerant performs the circulation operation.
[0018]
On the other hand, in the primary side circuit (101), during the cooling operation, the heat medium discharged from the heat medium conveying means (1) is transferred from the pressure reducing heat exchanger (7) to the main heat exchanger (3). It circulates while taking heat from the secondary side refrigerant in order. As a result, the heat medium flows in the order of the pressure reducing heat exchanger (7) and the main heat exchanger (3) while increasing the temperature. Therefore, the temperature of the heat medium in the heat exchanger for pressure reduction (7) is lower than the temperature of the heat medium in the main heat exchanger (3).
[0019]
Therefore, the pressure of the secondary side refrigerant in the pressure reducing heat exchanger (7) is maintained at a lower pressure than the pressure of the secondary side refrigerant in the main heat exchanger (3), and the secondary side circuit (102) The secondary side refrigerant is circulated satisfactorily. Since the pressure of the heat medium sucked by the heat medium conveying means (1) of the primary side circuit (101) is equal to the pressure of the heat medium in the main heat exchanger (3), it is possible to prevent the COP from decreasing. .
[0020]
According to a second aspect of the present invention, in the heat transfer device according to the first aspect, the primary heat medium is a primary refrigerant that undergoes a phase change in the primary circuit (101). The heat medium conveying means is composed of the compressor (1), while the pressurizing means is composed of the pressurizing heat exchanger (5) for heating the secondary side refrigerant with the primary side refrigerant. The side circuit (101) condenses the primary refrigerant discharged from the compressor (1) in the heat source side heat exchanger (4) and the pressurizing heat exchanger (5), and the decompression mechanism (11) The pressure is reduced, and the refrigerant is circulated while evaporating in the order from the heat exchanger for pressure reduction (7) to the main heat exchanger (3), and is configured to be configured in a closed circuit so as to circulate back to the compressor (1). Is.
[0021]
With the above-described invention specific matter, an air conditioner or the like as a so-called cooling-only machine can be obtained with a specific configuration.
[0022]
According to a third aspect of the present invention, in the heat transfer device according to the first aspect, the primary side heat medium is a primary side refrigerant that undergoes a phase change in the primary side circuit (101). The heat medium conveying means is composed of the compressor (1), while the pressurizing means is composed of the pressurizing heat exchanger (5) for heating the secondary side refrigerant with the primary side refrigerant. The circuit (101) includes a four-way switching valve (2) connected to the discharge-side piping and the suction-side piping of the compressor (1), and by switching the four-way switching valve (2), during cooling operation, The primary refrigerant discharged from the compressor (1) passes through the four-way switching valve (2), condenses in the heat source side heat exchanger (4) and the pressure heat exchanger (5), and is depressurized. The pressure is reduced by the mechanism (11) and flows while evaporating in the order from the heat exchanger for pressure reduction (7) to the main heat exchanger (3), passes through the four-way switching valve (2), and passes through the compressor (1) In the heating operation, The primary refrigerant discharged from the compressor (1) passes through the four-way switching valve (2) and then condenses in the main heat exchanger (3) and the pressurizing heat exchanger (5). The pressure is reduced by the pressure reducing mechanism (11), evaporated by the pressure reducing heat exchanger (7) and the heat source side heat exchanger (4), passes through the four-way switching valve (2), and the compressor (1) It is set as the structure which performs the circulation which returns to (1).
[0023]
With the above-described invention specific matters, a so-called heat pump type air conditioner that can be reversibly operated is obtained with a specific configuration.
[0024]
According to a fourth aspect of the present invention, in the heat transfer apparatus according to any one of the second and third aspects, the primary refrigerant is a non-azeotropic refrigerant mixture. .
[0025]
According to a fifth aspect of the present invention, in the heat transfer device according to the fourth aspect, the primary refrigerant is R407C.
[0026]
According to the specific matters of each of the fourth and fifth aspects of the present invention, a refrigerant having a characteristic that the temperature rises according to heat absorption can be obtained by a specific configuration.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0028]
-Configuration of air conditioner (100)-
As shown in FIG. 1, the air conditioner (100) according to Embodiment 1 includes a primary side circuit (101) and a secondary side circuit (102), and the primary side circuit (101) and the secondary side circuit (102). It is an air conditioner that performs indoor air conditioning by heat transfer with the side circuit (102).
[0029]
First, the secondary circuit (102) will be described, and then the primary circuit (101), which is a feature of the present invention, will be described.
[0030]
The secondary circuit (102) is composed of a secondary heat exchange section (32) of the main heat exchanger (3), a secondary evaporation section (52) of the pressurizing heat exchanger (5), and a decompression heat exchanger. (7) secondary side condensing part (72), first main tank (21), second main tank (22), sub tank (23), and a plurality of second expansion valves (14, 14, ...), a plurality of indoor heat exchangers (8, 8, ...), and a second four-way selector valve (25). The main heat exchanger (3), the second expansion valve (14, 14,...), And the indoor heat exchanger (8, 8,...) Constitute a use side circuit (102a) in the present invention. . Further, the secondary side evaporation section (52), the secondary side condensation section (72), and the tanks (21, 22, 23) each have a driving force generation circuit (102b) that generates a driving force for circulating the secondary side refrigerant. ).
[0031]
The main heat exchanger (3) is a heat exchanger that transfers the heat or cold generated in the primary side circuit (101) to the secondary side circuit (102). The heat exchanger for pressurization (5) and the heat exchanger for decompression (7) are composed of the refrigerant (secondary refrigerant) in the secondary circuit (102) by the refrigerant (primary refrigerant) in the primary circuit (101). Is a heat exchanger that generates a driving force for circulating the secondary refrigerant by heating or cooling.
[0032]
More specifically, the lower end of the secondary heat exchange section (32) of the main heat exchanger (3) is connected to the second four-way switching valve (25) via the main liquid pipe (48). The upper end of the secondary heat exchange section (32) of the main heat exchanger (3) is connected to each indoor heat exchanger (8, 8,...) Via a main gas pipe (53). Each second expansion valve (14, 14,...) Connected to the indoor heat exchanger (8, 8,...) Is connected to the second four-way switching valve (25) via the main liquid pipe (49). Connected.
[0033]
A gas supply pipe (41) is connected to the upper end of the secondary evaporation section (52) of the pressurizing heat exchanger (5). The gas supply pipe (41) is branched into three branch pipes (41a to 41c), which are individually connected to the upper ends of the main tanks (21, 22) and the sub tank (23). Each of the branch pipes (41a to 41c) is provided with first to third tank pressurizing solenoid valves (SV-P1 to SV-P3). On the other hand, a liquid recovery pipe (42) is connected to the lower end of the secondary evaporation section (52) of the pressurizing heat exchanger (5). The liquid recovery pipe (42) is connected to the lower end of the sub tank (23). The liquid recovery pipe (42) is provided with a fourth check valve (CV4) that allows only the refrigerant to flow out of the sub tank (23). Each main tank (21, 22) is arranged at a position lower than the pressure reducing heat exchanger (7). The sub tank ((23) is disposed at a position higher than the pressurizing heat exchanger (5).
[0034]
On the other hand, a gas recovery pipe (43) is connected to the upper end of the secondary side condensing part (72) of the pressure reducing heat exchanger (7). This gas recovery pipe (43) is also branched into three branch pipes (43a to 43c), each connected to each branch pipe (41a to 41c) of the gas supply pipe (41), so that each main tank ( 21,22) and the upper end of the sub tank (23) are individually connected. Each of the branch pipes (43a to 43c) is provided with first to third tank pressure reducing solenoid valves (SV-V1 to SV-V3). In addition, a liquid pipe (47) is connected to the lower end portion of the secondary-side condensing portion (72) of the decompression heat exchanger (7). The liquid pipe (47) is branched into two branch pipes (47a, 47b), and each is individually connected to the lower end of the main tank (21, 22). The branch pipes (47a, 47b) are respectively provided with a tenth check valve (CV10) and an eleventh check valve (CV11) that allow only the recovery of the refrigerant to the main tanks (21, 22). Yes.
[0035]
The second four-way selector valve (25) includes a main liquid pipe (49) extending from the indoor second expansion valve (14, 14,...), A liquid supply pipe (44), and a main heat exchanger (3). The main liquid pipe (48) connected to the lower end of the secondary heat exchange section (32) and the liquid pipe (46) are connected. The second four-way selector valve (25) connects the main liquid pipe (49) and the liquid supply pipe (44) and also connects the main liquid pipe (48) and the liquid pipe (46) during cooling operation. On the other hand, during the heating operation, the main liquid pipe (49) and the liquid pipe (46) are connected, and the liquid supply pipe (44) and the main liquid pipe (48) are connected.
[0036]
Next, the primary side circuit (101) will be described.
[0037]
The primary circuit (101) includes a compressor (1), a first four-way switching valve (2), an outdoor heat exchanger (4), a pressurizing heat exchanger (5), a first expansion valve (11), A decompression heat exchanger (7) and a main heat exchanger (3) are connected in order, and a main circuit (103) and an auxiliary circuit (104, 104a, 105, 106) are provided.
[0038]
The main circuit (103) is provided with a solenoid valve and a check valve at predetermined positions. That is, between the outdoor heat exchanger (4) and the primary-side condensing part (51) of the pressurizing heat exchanger (5), the outdoor-side heat exchanger (4) to the primary-side condensing part (51) is provided. A second check valve (CV2) that allows only the refrigerant flow to the first side is provided, and the primary side heat of the primary heat exchanger (3) and the primary side evaporator (71) of the heat exchanger for decompression (7) An eighth check valve (CV8) is provided between the exchanger (31) and allows only the refrigerant flow from the primary evaporator (71) to the primary heat exchanger (31). ing.
[0039]
The auxiliary circuit (104) is a circuit that connects the first four-way selector valve (2) and the primary heat exchanger (31) of the main heat exchanger (3).
[0040]
The auxiliary circuit (104a) has one end connected to the auxiliary circuit (104) and the other end connected between the second check valve (CV2) of the main circuit (103) and the heat exchanger for pressurization (5). Has been. The auxiliary circuit (104a) is provided with a third check valve (CV3) that allows only the refrigerant flow from the auxiliary circuit (104) side to the pressurizing heat exchanger (5) side.
[0041]
One end of the auxiliary circuit (105) is connected between the main heat exchanger (3) of the main circuit (103) and the eighth check valve (CV8), and the other end is connected to the pressurizing heat exchanger (5). It is connected between the first expansion valve (11). The auxiliary circuit (105) includes a ninth check valve (CV9) that allows only refrigerant flow from the main heat exchanger (3) side to the first expansion valve (11) side, and a first solenoid valve (SV1). And are provided.
[0042]
The auxiliary circuit (106) has one end connected between the decompression heat exchanger (7) of the main circuit (103) and the eighth check valve (CV8), and the other end connected to the outdoor heat exchanger (4). It is connected between the second check valve (CV2). The auxiliary circuit (106) is provided with a first check valve (CV1) that allows only a refrigerant flow from the decompression heat exchanger (7) side to the outdoor heat exchanger (4) side.
[0043]
Thus, in the primary side circuit (101), the primary side evaporator (71) of the heat exchanger for pressure reduction (7) and the primary side heat exchanger (31) of the main heat exchanger (3) Are connected in series.
[0044]
The primary side circuit (101) is filled with a refrigerant having a characteristic that the temperature rises according to the heat absorption as the primary side refrigerant. In the present embodiment, specifically, R407C that is a non-azeotropic refrigerant mixture is filled.
[0045]
-Operation of the air conditioner (100)-
Next, the operation of the air conditioner (100) will be described based on the circulation operation of the refrigerant in the refrigerant circuit (101, 102).
[0046]
(Cooling operation)
First, the cooling operation will be described. During the cooling operation, each four-way switching valve (2, 25) is set on the broken line side in the figure. The pressure solenoid valve (SV-P1) of the first main tank (21), the pressure reduction solenoid valve (SV-V2) of the second main tank (22), and the pressure reduction solenoid valve (SV-V3) of the sub tank (23) are Closed. On the other hand, the pressure reducing solenoid valve (SV-V1) of the first main tank (21), the pressure solenoid valve (SV-P2) of the second main tank (22), and the pressure solenoid valve (SV-V) of the sub tank (23). P3) is released.
[0047]
In this state, in the primary side circuit (101), as indicated by broken line arrows in FIG. 2, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor (1) is passed through the outdoor heat exchanger (4). It condenses by exchanging heat with the outside air. Thereafter, the refrigerant heats the secondary refrigerant in the pressurizing heat exchanger (5). The refrigerant flowing out of the pressurizing heat exchanger (5) is depressurized by the first expansion valve (11) and then flows into the depressurizing heat exchanger (7). A part of this refrigerant evaporates in the primary side evaporating section (71) of the decompression heat exchanger (7) to cool the secondary side refrigerant. The refrigerant that has flowed out of the decompression heat exchanger (7) evaporates in the main heat exchanger (3), and gives cold heat to the secondary-side refrigerant. That is, it evaporates by taking heat from the secondary refrigerant. The primary refrigerant flowing out of the main heat exchanger (3) passes through the first four-way switching valve (2) and then is sucked into the compressor (1). And it discharges from a compressor (1) again and repeats said circulation operation | movement.
[0048]
Next, changes in the state of the primary refrigerant in the circulation operation will be described.
[0049]
As shown in the Mollier diagram of FIG. 3, the gas refrigerant at the state point A sucked into the compressor (1) is pressurized by the compressor (1) to be in the state of the high-temperature and high-pressure state point B. Then, it is condensed in the outdoor heat exchanger (4) and the pressurizing heat exchanger (5) to become a liquid refrigerant at the state point C. The liquid refrigerant at the state point C is decompressed by the first expansion valve (11), and becomes a low-temperature and low-pressure two-phase refrigerant at the state point D. This refrigerant evaporates in the heat exchanger for decompression (7), and becomes a two-phase refrigerant at a state point E having a dryness greater than that at the state point D. The refrigerant at state point E evaporates in the main heat exchanger (3) to become a gas refrigerant at state point A.
[0050]
As described above, the primary-side refrigerant is a non-azeotropic refrigerant mixture, and in the two-phase state, as indicated by the isotherms T1 and T2, the isotherm and the isobaric line intersect without being parallel. That is, in the two-phase state, the temperature of the primary refrigerant increases when enthalpy increases under a constant pressure condition. Therefore, the temperature of the state point D is lower than the temperature of the state point E. That is, in the heat exchanger for pressure reduction (7) and the main heat exchanger (3), the pressure of the refrigerant is equal, but the temperature is different. That is, the refrigerant temperature in the decompression heat exchanger (7) is lower than the refrigerant temperature in the main heat exchanger (3).
[0051]
The above is the refrigerant circulation operation in the primary circuit (101).
[0052]
Next, the refrigerant circulation operation in the secondary circuit (102) will be described.
[0053]
The secondary side circuit (102) has a driving force for circulating the secondary side refrigerant by heat exchange with the primary side refrigerant in the pressurizing heat exchanger (5) and the depressurizing heat exchanger (7). appear. That is, in the secondary side evaporation section (52) of the pressurizing heat exchanger (5), a high pressure is generated as the refrigerant evaporates, and in the secondary side condensing section (72) of the decompression heat exchanger (7). A low pressure is generated as the refrigerant condenses. For this reason, the internal pressure of the second main tank (22) and the sub tank (23) becomes high (pressurization operation), and conversely, the internal pressure of the first main tank (21) becomes low (pressure reduction operation).
[0054]
As a result, as indicated by the one-dot chain arrow in FIG. 2, the liquid refrigerant pushed out of the second main tank (22) passes through the second four-way switching valve (25) and then passes through the main liquid pipe (49). After flowing and decompressed by the second expansion valves (14, 14,...), They flow into the indoor heat exchangers (8, 8,...). This refrigerant exchanges heat with indoor air in the indoor heat exchanger (8, 8,...) And evaporates to cool the indoor air. The refrigerant that has flowed out of the indoor heat exchanger (8, 8,...) Flows through the main gas pipe (53) and flows into the secondary heat exchange section (32) of the main heat exchanger (3). Here, the secondary side refrigerant condenses by exchanging heat with the primary side refrigerant of the primary side heat exchange section (31). The condensed secondary refrigerant flows through the main liquid pipe (48), flows through the liquid pipe (46) through the second four-way switching valve (25), and is then collected in the first main tank (21). .
[0055]
On the other hand, the gas refrigerant in the first main tank (21) condenses in the secondary side condensing part (72) of the decompression heat exchanger (7) and returns to the first main tank (21). That is, the gas refrigerant in the first main tank (21) is sucked and flows through the gas recovery pipe (43a) into the secondary side condensing part (72) of the pressure reducing heat exchanger (7). This refrigerant is condensed by exchanging heat with the primary side refrigerant of the primary side evaporation section (71). The condensed secondary refrigerant is collected in the first main tank (21) through the liquid pipe (47a).
[0056]
Further, since the sub-tank (23) is pressure-equalized with the secondary-side evaporator (52) of the pressurizing heat exchanger (5), the sub-tank (23) contains the sub-tank (23) in the sub-tank (23) as shown by the dashed line arrow in FIG. The liquid refrigerant is supplied to the secondary side evaporation section (52) of the pressurizing heat exchanger (5) through the liquid recovery pipe (42). The supplied liquid refrigerant evaporates in the secondary evaporation section (52) and contributes to pressurization of the second main tank (22). Thereafter, when most of the liquid refrigerant in the sub-tank (23) is supplied to the secondary-side evaporation section (52), the pressurized solenoid valve (SV-P3) of the sub-tank (23) is closed and the sub-tank (23 ) The pressure reducing solenoid valve (SV-V3) is opened. As a result, the pressure in the sub tank (23) becomes low, and a part of the refrigerant flowing through the liquid supply pipe (44) is recovered as shown by the two-dot chain line arrow in FIG.
[0057]
After performing such an operation for a predetermined time, the solenoid valve of the secondary circuit (102) is switched. That is, the pressure reducing solenoid valve (SV-V1) of the first main tank (21), the pressure solenoid valve (SV-P2) of the second main tank (22), and the pressure reducing solenoid valve (SV-V3) of the sub tank (23). ). Pressurized solenoid valve (SV-P1) of the first main tank (21), decompression solenoid valve (SV-V2) of the second main tank (22), and pressurization solenoid valve (SV-P3) of the sub tank (23) Is released.
[0058]
As a result, the internal pressure of the second main tank (22) becomes low, and conversely, the internal pressure of the first main tank (21) and the sub tank (23) becomes high. For this reason, the liquid refrigerant pushed out from the first main tank (21) circulates in the same manner as described above and is in a refrigerant circulation state where the liquid refrigerant is collected in the second main tank (22), and the liquid refrigerant in the sub tank (23) Is supplied to the heat exchanger for pressurization (5). Also in this case, when most of the liquid refrigerant in the sub tank (23) is supplied to the pressurizing heat exchanger (5), the pressurizing solenoid valve (SV-P3) of the sub tank (23) is closed, The pressure reducing solenoid valve (SV-V3) of the sub tank (23) is opened, and the refrigerant is collected into the sub tank (23).
[0059]
By repeating the switching operation of each electromagnetic valve as described above, the refrigerant circulates in the secondary side circuit (102), and the room is cooled.
[0060]
(Heating operation)
Next, the heating operation will be described. In the heating operation, each four-way switching valve (2, 25) is set on the solid line side in the figure.
[0061]
As shown in FIG. 4, in the primary side circuit (101), the refrigerant discharged from the compressor (1) is diverted after passing through the first four-way switching valve (2). One of the divided refrigerant is condensed in the main heat exchanger (3). The other refrigerant separated is condensed in the pressurizing heat exchanger (5). The refrigerant condensed in the main heat exchanger (3) and the pressurizing heat exchanger (5) merges, and after being depressurized by the first expansion valve (11), flows into the depressurizing heat exchanger (7). A part of this refrigerant evaporates in the heat exchanger for decompression (7). The refrigerant that has flowed out of the decompression heat exchanger (7) is further evaporated in the outdoor heat exchanger (4), then passes through the first four-way switching valve (2) and is sucked into the compressor (1).
[0062]
In the secondary circuit (102), the refrigerant pushed out from one of the main tanks (21, 22) evaporates in the main heat exchanger (3) and then flows through the main gas pipe (53). Then, each indoor heat exchanger (8, 8,...) Exchanges heat with room air to condense. At this time, indoor air is heated and indoor heating is performed. The refrigerant that has flowed out of the indoor heat exchanger (8, 8,...) Flows through the main liquid pipe (49) and is collected in the other main tank (21, 22). The pressurizing operation of the pressurizing heat exchanger (5), the depressurizing operation of the depressurizing heat exchanger (7), and the operation of the sub-tank (23) are the same as those in the above cooling operation, and the description thereof is omitted.
[0063]
-Effect of air conditioner (100)-
As described above, according to the air conditioner (100), R407C is used as the primary side refrigerant, and the primary side refrigerant is used as the decompression heat exchanger (7) and the main heat exchanger (3) during the cooling operation. It is distributed while evaporating in this order. Therefore, the refrigerant temperature of the primary side evaporation part (71) of the heat exchanger for pressure reduction (7) is lower than the refrigerant temperature of the primary side heat exchange part (31) of the main heat exchanger (3). . As a result, the temperature of the secondary refrigerant in the secondary condenser (72) of the heat exchanger for decompression (7) is the secondary side of the secondary heat exchanger (32) in the main heat exchanger (3). It becomes lower than the temperature of the refrigerant. Therefore, since the secondary side condensing part (72) can be reliably maintained at a lower pressure than the secondary side heat exchanging part (32), the circulation operation of the secondary side refrigerant can be performed satisfactorily.
[0064]
Since the refrigerant pressure in the primary evaporator (71) of the heat exchanger for pressure reduction (7) and the refrigerant pressure in the primary heat exchanger (31) of the main heat exchanger (3) are equal, the compressor ( The refrigerant sucked into 1) does not become lower than the refrigerant pressure at the outlet of the main heat exchanger (3). Accordingly, an increase in the load on the compressor (1) due to the provision of the heat exchanger for pressure reduction (7) can be avoided, and a reduction in COP can be prevented.
[0065]
-Other embodiments-
In the above embodiment, the heat transfer device according to the present invention is applied to a so-called heat pump type air conditioner. However, the application object of the heat transfer device according to the present invention is not limited to the air conditioner (100), and for example, is applied to an air conditioner (200) as a so-called cooling-only machine as described below. You can also
[0066]
As shown in FIG. 5, in the air conditioner (200), the primary circuit (101) includes a compressor (1), an outdoor heat exchanger (4), a pressurizing heat exchanger (5). The first expansion valve (11), the pressure reducing heat exchanger (7), and the main heat exchanger (3) are connected in order to form a closed circuit.
[0067]
On the other hand, in the secondary side circuit (102), in the secondary side circuit (102) of the air conditioner (100), the second four-way switching valve (25) is removed and the liquid supply pipe (44) is removed. And main pipe (49) are directly connected, and main liquid pipe (48) and liquid pipe (46) are directly connected.
[0068]
The refrigerant circulation operation is the same as that during the cooling operation of the air conditioner (100). Accordingly, in the primary circuit (101), the primary refrigerant flows while evaporating in the order from the heat exchanger for decompression (7) to the main heat exchanger (3).
[0069]
As a result, the same effect as the air conditioner (100) can be obtained.
[0070]
-Modification-
The primary-side refrigerant is not limited to R407C, and may be other refrigerants as long as the temperature increases as the heat is absorbed.
[0071]
Further, the primary circuit (101) may be configured not by a refrigerant circuit but by a heat medium circuit in which a heat medium such as water or brine circulates. In this case, a primary side circuit (101) is constituted by a high temperature side circuit through which a high temperature heat medium circulates and a low temperature side circuit through which a low temperature heat medium circulates, and the high temperature side circuit includes a pressurizing heat exchanger (5). Connect. In the low-temperature circuit, the low-pressure heat exchanger (7) and the main heat exchanger (the main heat exchanger (7) and the main heat exchanger (3) are circulated in the order from the low-pressure heat exchanger (7) to the main heat exchanger (3). 3) Connect in series. Also in this case, since the temperature of the heat medium such as water or brine increases as the heat is absorbed, the same effect as the air conditioner (100) can be obtained.
[0072]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the heat medium in the primary circuit flows in the order from the heat exchanger for pressure reduction to the main heat exchanger while increasing the temperature. For this reason, the pressures of the heat medium in the pressure reducing heat exchanger and the main heat exchanger are equal, while the heat medium in the pressure reducing heat exchanger has a lower temperature than the heat medium in the main heat exchanger. As a result, the pressure of the secondary side refrigerant in the heat exchanger for pressure reduction becomes lower than the pressure of the secondary side refrigerant in the main heat exchanger. Therefore, the load on the heat transfer means of the primary side circuit can be reduced, the COP can be prevented from being lowered, and the secondary side refrigerant can be circulated well.
[0073]
According to invention of Claim 2, the air conditioning apparatus etc. as what is called a cooling only machine can be obtained by specific structure.
[0074]
According to the third aspect of the present invention, a so-called heat pump type air conditioner that can be reversibly operated can be obtained with a specific configuration.
[0075]
According to invention of Claim 4 or 5, the refrigerant | coolant which has the characteristic that temperature rises according to heat absorption with a concrete structure can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of an air conditioner.
FIG. 2 is a refrigerant circuit diagram illustrating a refrigerant circulation operation during cooling operation.
FIG. 3 is a Mollier diagram during cooling operation.
FIG. 4 is a refrigerant circuit diagram showing refrigerant circulation operation during heating operation.
FIG. 5 is a refrigerant circuit diagram of the air conditioner.
FIG. 6 is a refrigerant circuit diagram of a conventional air conditioner.
[Explanation of symbols]
(1) Compressor
(2) First four-way selector valve
(3) Main heat exchanger
(4) Outdoor heat exchanger
(5) Heat exchanger for pressurization
(7) Heat exchanger for decompression
(8) Indoor heat exchanger
(11) First expansion valve
(21) 1st main tank
(22) Second main tank
(23) Sub tank

Claims

A primary circuit (101) through which the primary heat medium circulates and a secondary circuit (102) through which the secondary refrigerant circulates,
In the primary side circuit (101), the heat medium conveying means (1), the heat source side heat exchanger (4), and the secondary side refrigerant are deprived of heat to generate a low pressure in the secondary side circuit (102). While the decompression heat exchanger (7) and the main heat exchanger (3) for exchanging heat between the primary heat medium and the secondary refrigerant are connected,
The secondary circuit (102) has a main liquid pipe (48, 49) and a main gas pipe (53) between the main heat exchanger (3) and the indoor heat exchanger (8, 8,...). The use side circuit (102a) through which the refrigerant circulates and transfers heat, the tank (21, 22) connected to the main liquid pipe (48, 49), and pressurizes the tank (21, 22) to Pressurizing means (5) for extruding the refrigerant to the use side circuit (102a), and the pressure reducing heat exchanger (7) for collecting the refrigerant from the use side circuit (102a) to the tanks (21, 22) A heat transfer device provided with a driving force generation circuit (102b) for generating a driving force for circulating the refrigerant of the use side circuit (102a),
The primary side heat medium is a heat medium having a characteristic that the temperature rises according to endotherm,
In the primary circuit (101), the primary side heat medium flows while absorbing heat in the order of the primary heat exchanger (3) from the decompression heat exchanger (7) during the cooling operation. A heat transfer device, wherein the heat exchanger (7) and the main heat exchanger (3) are connected in series.

The heat transfer device according to claim 1,
The primary heat medium is a primary refrigerant that undergoes phase change in the primary circuit (101),
The heat medium conveying means is composed of a compressor (1),
The pressurizing means includes a pressurizing heat exchanger (5) for heating the secondary side refrigerant with the primary side refrigerant,
In the primary side circuit (101), the primary refrigerant discharged from the compressor (1) is condensed in the heat source side heat exchanger (4) and the pressurizing heat exchanger (5), and the decompression mechanism (11 ), The refrigerant is circulated while evaporating in the order from the heat exchanger for pressure reduction (7) to the main heat exchanger (3), and is configured in a closed circuit so as to circulate back to the compressor (1). A heat transfer device.

The heat transfer device according to claim 1,
The primary heat medium is a primary refrigerant that undergoes phase change in the primary circuit (101),
The heat medium conveying means is composed of a compressor (1),
The pressurizing means includes a pressurizing heat exchanger (5) for heating the secondary side refrigerant with the primary side refrigerant,
The primary side circuit (101) includes a four-way switching valve (2) connected to the discharge side piping and the suction side piping of the compressor (1). By switching the four-way switching valve (2),
During the cooling operation, the primary refrigerant discharged from the compressor (1) passes through the four-way switching valve (2) and then passes through the heat source side heat exchanger (4) and the pressurizing heat exchanger (5). Condensed, depressurized by the depressurization mechanism (11), circulated while evaporating in the order from the depressurizing heat exchanger (7) to the main heat exchanger (3), passed through the four-way switching valve (2), and then compressed. While circulating back to the machine (1)
During the heating operation, the primary refrigerant discharged from the compressor (1) passes through the four-way switching valve (2), and then the main heat exchanger (3) and the pressurizing heat exchanger (5). Is condensed by the decompression mechanism (11), evaporated by the decompression heat exchanger (7) and the heat source side heat exchanger (4), passes through the four-way switching valve (2), and A heat transfer device characterized in that circulation is performed to return to the compressor (1).

In the heat transfer apparatus according to any one of claims 2 and 3,
The heat transfer device, wherein the primary refrigerant is a non-azeotropic refrigerant mixture.

The heat transfer device according to claim 4,
The heat transfer device, wherein the primary refrigerant is R407C.