JP3972135B2 - 熱搬送装置 - Google Patents

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によっ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する。さらに、加熱器とタンクとを、開閉弁を備えた均圧管を介して接続する。
【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、この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１３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) 、駆動用加圧熱交換器(b) 、減圧機構(c) 、及び駆動用減圧熱交換器(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、駆動用加圧熱交換器(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、駆動用減圧熱交換器(d) において主冷媒回路(x1)の冷媒と熱交換を行って蒸発し、圧縮機(a) に戻る。これにより、主冷媒回路(x1)では、駆動用加圧熱交換器(b) での冷媒加熱動作により高圧が発生する一方、駆動用減圧熱交換器(d) での冷媒冷却動作により低圧が発生する。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低コスト化、高性能化することが可能となる。
【０００９】
つまり、上述した構成においては、タンク(t1,t2) に流入する液冷媒がフラッシュした場合、タンク(t1,t2) 内のガスの処理量が多くなることにより、冷媒回路のコストを十分安価にすることが困難であった。その理由を以下に説明する。
【００１０】
例えば暖房運転時に、室内熱交換器(e) から一方のタンク(t1)へは、液冷媒が戻ってくる。しかし、室内熱交換器(e) とタンク(t1)との間の配管は長配管であるため、この液冷媒は配管の圧力損失によりフラッシュし、一部が気化する場合がある。
【００１１】
フラッシュした冷媒は、そのままタンク(t1)に流入し、タンク(t1)内のガス冷媒量が増加する。このガス冷媒は、駆動用減圧熱交換器(d) において冷却され、凝縮する。従って、タンク(t1)内のガス冷媒量が増加すると、駆動用減圧熱交換器(d) における凝縮量が多くなる。
【００１２】
従って、凝縮量を多くするために多くの冷却熱量を必要としていた。また、多くのガス冷媒を駆動用減圧熱交換器(d) に流入させなければならないため、タンク(t1)と駆動用減圧熱交換器(d) との間の冷媒の圧力損失が大きかった。
【００１３】
タンク(t1)と駆動用減圧熱交換器(d) との間で、冷媒は、ほぼ自然循環により循環しているため、それらの間の圧力損失が大きいと、円滑に循環を行わない。従って、それらの良好な循環を確保するため、タンク(t1)と駆動用減圧熱交換器(d) との間の通路を並列な複数の通路に構成することにより、冷媒の圧力損失を減少させている。つまり、複数の通路を設ける必要がある。また、これらの通路には電磁弁が必要であるが、電磁弁を通過する際にも若干の圧力損失が発生する。電磁弁の圧力損失は、その口径が小さいほど大きくなる。従って、冷媒の圧力損失を減少させるために、より大型の電磁弁を用いる場合があった。その結果、冷媒回路のコストが十分安価であるとは言えなかった。
【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、タンク内へのガス冷媒の流入を防止し、冷媒回路のコストダウンを図ることにある。
【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、タンクに接続された液配管(46)に、フラッシュしたガス冷媒を冷却して凝縮させる冷却熱交換器(6) を設けることとした。
【００１６】
具体的には、請求項１に記載の発明が講じた手段は、図１に示すように、主熱交換器(3) と利用側熱交換器(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、上記利用側回路(102a)の主液配管(48,49) に接続されたタンク(21,22) と、該タンク(21,22) に液配管(42,47) 及びガス配管(41,43) を介して接続され、該タンク(21,22) を加圧及び減圧して該利用側回路(102a)からの冷媒の回収及び該利用側回路(102a)への冷媒の押し出しを行う加減圧手段(5,7) とを有し、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)とを備えた熱搬送装置であって、上記タンク(21,22) に流入する上記利用側回路(102a)からの液冷媒が流通する流入側主液配管(45,46) には、流入冷媒を冷却する冷却手段(6) が設けられている構成としたものである。
【００１７】
さらに、請求項１に記載の発明が講じた手段は、上記加減圧手段は、加圧用熱交換器 (5) と減圧用熱交換器 (7) とにより構成され、該加圧用熱交換器 (5) 及び該減圧用熱交換器 (7) にそれぞれ温熱及び冷熱を供給する駆動源回路 (104,105) に接続され、上記駆動源回路 (104,105) は、圧縮機 (1) 、熱源側熱交換器（ 4 ）、上記加圧用熱交換器 (5) 、減圧機構 (13) 、及び上記減圧用熱交換器 (7) が順に接続されて駆動用冷媒が循環するように構成される一方、上記冷却手段は、上記駆動源回路 (104,105) と利用側回路 (102a) とに接続された冷却熱交換器 (6) で構成され、上記駆動源回路 (104,105) は、駆動用冷媒が、暖房時には上記圧縮機（ 1 ）から上記加圧用熱交換器 (5) 、上記減圧機構 (13) 、及び上記減圧用熱交換器 (7) の順に循環し、冷房時には上記圧縮機（ 1 ）から上記熱源側熱交換器（ 4 ）、上記加圧用熱交換器 (5) 、上記減圧機構 (13) 、及び上記減圧用熱交換器 (7) の順に循環するように構成されている構成としたものである。
【００１８】
上記発明特定事項により、加減圧手段(5,7) は、タンク(21,22) を加圧及び減圧する。その結果、液冷媒が押し出され、また、液冷媒が吸引される。このような押し出し動作及び吸引動作により、利用側回路(102a)の冷媒を循環させる駆動力が発生し、この冷媒が循環動作を行う。
【００１９】
そして、流入側主液配管(46)を通じてタンク(21,22) に吸引される冷媒は、冷却手段(6) において冷却される。そのため、冷媒の一部がフラッシュしていても、ガス冷媒は冷却されて凝縮するので、タンク(21,22) へは液冷媒のみが吸引されることになる。従って、加減圧手段(5,7) で処理するガス冷媒の量が減少し、タンク(21,22) から加減圧手段(5,7) に向かうガス冷媒の循環量が減少する。その結果、タンク(21,22) と加減圧手段(5,7) との間の回路を簡素化することができ、冷媒回路が安価に構成される。
【００２０】
さらに、上記発明特定事項により、具体的かつ簡易な構成により加減圧手段及び冷却手段が得られ、冷媒回路が安価に構成される。
【００２１】
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、主熱交換器(3) は、１次側冷媒が循環する熱源側回路(103) に接続されて該熱源側回路(103) の１次側冷媒と利用側回路(102a)の２次側冷媒とを熱交換させる一方、上記熱源側回路(103)は、圧縮機(1) と熱源側熱交換器(4)と減圧機構(CP1) と主熱交換器(3) とが接続されて構成されるとともに、加圧用熱交換器(5) と減圧機構(13)と減圧用熱交換器(7) とに接続されて駆動源回路(104,105) を兼用し、１次側冷媒が駆動用冷媒を兼用している構成としたものである。
【００２２】
上記発明特定事項により、熱源側回路(103) と駆動源回路(104,105) とが兼用されるので、冷媒回路が簡易かつ安価に構成される。
【００２３】
請求項３に記載の発明が講じた手段は、請求項１または２のいずれか一つに記載の熱搬送装置において、図３に示すように、冷却熱交換器(6) は減圧用熱交換器(7) と一体化され、冷却熱交換器(6) の蒸発部(61)と、減圧用熱交換器(7) の蒸発部(71)とが兼用されている構成としたものである。
【００２４】
上記発明特定事項により、冷却熱交換器(6) が小型化され、冷媒回路が省スペース化されることになる。
【００２５】
請求項４に記載の発明が講じた手段は、請求項１または２のいずれか一つに記載の熱搬送装置において、冷却熱交換器(6) は、プレート式熱交換器で構成されている構成としたものである。
【００２６】
上記発明特定事項により、冷却熱交換器(6) がより小型化され、冷媒回路は更に省スペース化されることになる。
【００２７】
請求項５に記載の発明が講じた手段は、請求項１または２のいずれか一つに記載の熱搬送装置において、冷却熱交換器(6)は、利用側回路 (102a) に接続されると共に、駆動源回路 (104,105) における減圧機構 (13) と減圧用熱交換器(7)との間に接続されている構成としたものである。
【００２８】
上記発明特定事項により、冷却熱交換器(6) 用の減圧機構と減圧用熱交換器(7) 用の減圧機構とを共用することができ、駆動源回路(104,105) に設ける減圧機構の個数が減少する。その結果、冷媒回路が安価に構成される。
【００２９】
請求項６に記載の発明が講じた手段は、請求項１または２のいずれか一つに記載の熱搬送装置において、冷却熱交換器(6)は、利用側回路 (102a) に接続されると共に、駆動源回路 (104,105) における減圧用熱交換器(7)と互いに並列に接続されている構成としたものである。
【００３０】
上記発明特定事項により、冷却熱交換器(6) の冷媒循環量と減圧用熱交換器(7) の冷媒循環量とは、互いに独立したものとなる。従って、減圧用熱交換器(7) での２次側冷媒の冷却量は、減圧用熱交換器(7) での冷却量に依存されなくなる。そのため、冷媒のフラッシュ量に応じて、２次側冷媒の冷却量をコントロールすることができる。
【００３１】
請求項７に記載の発明が講じた手段は、請求項６に記載の熱搬送装置において、図５に示すように、冷却熱交換器(6) の駆動用冷媒の上流側には、該冷却熱交換器(6) に流入する冷媒を減圧して低圧にする膨張弁(13)が設けられる一方、上記冷却熱交換器(6) における利用側回路(102a)の冷媒圧力を検出する圧力センサ(PS)と、該冷却熱交換器(6) 出口における利用側回路(102a)の冷媒温度を検出する温度センサ(TS)とが設けられ、上記冷却熱交換器(6) 出口における利用側回路(102a)の冷媒のサブクールが所定値になるように、上記膨張弁(13)の開度を制御する制御手段(30)を備えている構成としたものである。
【００３２】
上記発明特定事項により、冷却熱交換器(6) 出口の冷媒のサブクールが一定になり、タンク(21,22) へのガス冷媒の流入が確実に防止される。
【００３３】
請求項８に記載の発明が講じた手段は、請求項６に記載の熱搬送装置において、図５に示すように、冷却熱交換器(6) の駆動用冷媒の上流側には、該冷却熱交換器(6) に流入する冷媒を減圧して低圧にする膨張弁(13)が設けられる一方、上記冷却熱交換器(6) 出口における利用側回路(102a)の冷媒温度を検出する温度センサ(TS)が設けられ、上記冷却熱交換器(6) 出口における利用側回路(102a)の冷媒温度が所定値になるように、上記膨張弁(13)の開度を制御する制御手段(30)を備えている構成としたものである。
【００３４】
上記発明特定事項により、簡便な制御により、タンク(21,22) へのガス冷媒の流入が確実に防止される。また、比較的高価な圧力センサが不要なので、冷媒回路が安価に構成される。
【００３５】
【発明の実施の形態１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３６】
−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次側冷媒が循環する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、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。
【００３７】
まず、１次側回路(101) を説明する。１次側回路(101) は、熱源側回路としての主回路(103) と、駆動源回路としての加圧用回路(104) 及び減圧用回路(105) とから構成されている。
【００３８】
主回路(103) は、圧縮機(1) 、第１四路切換弁(2) 、主熱交換器(3) の１次側熱交換部(31)、第１キャピラリーチューブ(CP1) 、第２キャピラリーチューブ(CP2) 、及び室外熱交換器(4) が順に配管を介して接続されて構成されている。第１四路切換弁(2) と主熱交換器(3) との間には、第１膨張弁(11)が接続されている。また、第１キャピラリーチューブ(CP1) と第２キャピラリーチューブ(CP2) との間には、第１キャピラリーチューブ(CP1) から第２キャピラリーチューブ(CP2) への冷媒流れのみを許容する第１逆止弁(CV1) が接続されている。
【００３９】
加圧用回路(104) は、２次側回路(102) の冷媒を加熱することにより、２次側回路(102) に冷媒循環の駆動力を与える回路である。加圧用回路(104) の上流端は、主回路(103) の第２キャピラリーチューブ(CP2) と室外熱交換器(4) との間に接続され、下流端は第１キャピラリーチューブ(CP1) と第２キャピラリーチューブ(CP2) との間に接続されている。加圧用回路(104) は、上流端から順に加圧用熱交換器(5) の１次側凝縮部(51)及び第２膨張弁(12)が配管を介して接続されて構成されている。また、第２膨張弁(12)と並列に、第３キャピラリーチューブ(CP3) が設けられている。上流端と加圧用熱交換器(5) との間には、上流端から加圧用熱交換器(5) への冷媒流れのみを許容する第２逆止弁(CV2) が設けられている。また、加圧用熱交換器(5) の上流側には、バイパス回路(104a)が設けられている。このバイパス回路(104a)は、上流端が主回路(103) の第１膨張弁(11)と第１四路切換弁(2) との間に接続され、下流端が加圧用回路(104) 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。バイパス回路(104a)には、上流端から下流端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。
【００４０】
減圧用回路(105) は、２次側回路(102) の冷媒を冷却することにより、２次側回路(102) に冷媒循環の駆動力を与える回路である。減圧用回路(105) の上流端は、加圧用回路(104) の第２膨張弁(12)と下流端との間に接続され、減圧用回路(105) の下流端は、主回路(103) の第１四路切換弁(2) と圧縮機(1) の吸入側との間に接続されている。減圧用回路(105) には、上流端から順に第３膨張弁(13)、冷却熱交換器(6) の１次側蒸発部(61)、及び減圧用熱交換器(7) の１次側蒸発部(71)が配管を介して接続されている。
【００４１】
一方、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)、冷却熱交換器(6) の２次側凝縮部(62)、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４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。２次側熱交換部(32)、第４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、２次側蒸発部(52)、２次側凝縮部(62)、２次側凝縮部(72)、及び各タンク(21,22,23)は、駆動力発生回路(102b)を構成している。
【００４２】
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４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。
【００４３】
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。また、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。
【００４４】
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。
【００４５】
冷却熱交換器(6) の２次側凝縮部(62)の下端部は液配管(45)に接続され、その上端部は液配管(46)に接続されている。つまり、冷却熱交換器(6) は、上記タンク(21,22) に流入する液冷媒が流通する流入側主液配管(45,46) に設けられている。液配管(46)は２本の分岐管(46a,46b) に分岐され、メインタンク(21,22) の下端部に接続された分岐管(44a) 、分岐管(44b) にそれぞれ接続されている。これら分岐管(46a,46b) には、各メインタンク(21,22) への冷媒の流入のみを許容する第８逆止弁(CV8) 、第９逆止弁(CV9) がそれぞれ設けられている。
【００４６】
第２四路切換弁(25)は、室内の第４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(45)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(45)とを接続する一方、暖房運転時には主液配管(49)と液配管(45)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。
【００４７】
以上が空気調和装置(100)の冷媒回路の構成である。
【００４８】
上記の冷媒回路において、室外熱交換器(4) 及び室内熱交換器(8,8,…)は、空気熱交換器で構成されている。また、主熱交換器(3) 、加圧用熱交換器(5) 、減圧用熱交換器(7) 、及び冷却熱交換器(6) は、液−液熱交換器で構成されている。冷却熱交換器(6) は、具体的には、プレート式熱交換器で構成されている。
【００４９】
−空気調和装置(100) の動作−
次に、空気調和装置(100) の動作を、冷媒回路内の冷媒の循環動作に基づいて説明する。
【００５０】
まず、暖房運転について説明する。暖房運転時には、各四路切換弁(2,25)は図中の実線側に設定される。各膨張弁(11,12,13,14) は所定開度に設定される。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。
【００５１】
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、第１四路切換弁(2) を流れた後に分流し、一部が主熱交換器(3) の１次側熱交換部(31)に流入する一方、他の部分がバイパス回路(104a)を流れて加圧用熱交換器(5) の１次側凝縮部(51)に流入する。主熱交換器(3) において、１次側冷媒は凝縮し、２次側冷媒に温熱を与える。加圧用熱交換器(5) においても、１次側冷媒は凝縮し、２次側冷媒を加熱する。
【００５２】
主熱交換器(3) を流出した冷媒は分流し、その一部は減圧された後に室外熱交換器(4) で蒸発する一方、他の部分は加圧用熱交換器(5) を流出した冷媒と合流する。この合流した冷媒は、第３膨張弁(13)で減圧された後に、冷却熱交換器(6) に流入する。冷却熱交換器(6) に流入した冷媒は、１次側蒸発部(61)で蒸発して、２次側凝縮部(62)の２次側冷媒を冷却する。１次側蒸発部(61)を流出した冷媒は、更に減圧用熱交換器(7) の１次側蒸発部(71)で蒸発して、２次側凝縮部(72)の２次側冷媒を冷却する。減圧用熱交換器(7) の１次側蒸発部(71)を流出した冷媒は、室外熱交換器(4) を流出した冷媒と合流した後、圧縮機(1) に吸入される。その後、再び圧縮機(1) から吐出され、上記の循環動作を繰り返す。
【００５３】
次に、２次側回路(102) における冷媒の循環動作を説明する。
【００５４】
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）。
【００５５】
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が、第２四路切換弁(25)を経た後、主液配管(48)を通じ、主熱交換器(3) の２次側熱交換部(32)に流入する。この冷媒は、主熱交換器(3) の１次側熱交換部(31)の１次側冷媒と熱交換を行って蒸発する。蒸発したガス冷媒は、各室内熱交換器(8,8,…)で凝縮し、室内空気を加熱する。室内熱交換器(8,8,…)を流出した冷媒は、第４膨張弁(14,14,…)を通過した後、主液配管(49)を流れる。主液配管(49)が長配管である場合には、冷媒は管内の圧力損失により減圧し、その一部がフラッシュしてガス化する。この冷媒は、冷却熱交換器(6) の２次側凝縮部(62)に流入し、１次側蒸発部(61)の１次側冷媒によって冷却される。その結果、上記のガス化した冷媒、つまりフラッシュ冷媒は凝縮する。従って、冷却熱交換器(6) の２次側凝縮部(62)を流出する２次側冷媒は、液冷媒となる。そして、この液冷媒は、液配管(46)を流通して、第１メインタンク(21)に回収される。
【００５６】
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)に戻る自然循環的な循環動作を行う。つまり、第１メインタンク(21)内のガス冷媒は、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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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、室内が暖房されることになる。
【００６１】
冷房運転にあっては、各四路切換弁(2,25)を図中の破線側に設定する。１次側回路(101)では、室外熱交換器(4)で冷媒が凝縮し、主熱交換器(3)の１次側熱交換部(31)で冷媒が蒸発して２次側回路(102)に冷熱を与える。また、加圧用熱交換器(5)、冷却熱交換器(6)、減圧用熱交換器(7)では、上記暖房運転の場合と同様の熱交換動作が行われる。一方、２次側回路(102)では、２次側冷媒の循環方向が暖房運転の場合とは逆方向となって室内の冷房を行う。
【００６２】
−空気調和装置(100) の効果−
このように、本空気調和装置(100) によれば、第１メインタンク(21)または第２メインタンク(22)に回収する冷媒を、その回収前に冷却熱交換器(6) で冷却している。そのため、上記回収冷媒がタンクに回収される前にフラッシュし、一部がガス化した場合であっても、ガス冷媒は冷却熱交換器(6) において冷却されて凝縮する。従って、メインタンク(21,22) に回収される冷媒を、確実に液状態にすることができる。
【００６３】
そのように、メインタンク(21,22) に回収される冷媒にガス冷媒が含まれないため、減圧用熱交換器(7) で凝縮させなければならない２次側冷媒（ガス冷媒）の量が減少する。そのため、メインタンク(21,22) と減圧用熱交換器(7) との間での冷媒の循環が良好になる。
【００６４】
メインタンク(21,22) と減圧用熱交換器(7) との間での冷媒の循環量が減少するので、それらの間に設けるガス回収管(43a,43b) の流路断面積を減少させることができる。具体的には、従来はガス冷媒の圧力損失を減少させるために、並列な複数本のガス回収管(43a,43b) を設ける必要があった。しかし、本空気調和装置(100) によれば、ガス回収管(43a,43b) に流れるガス冷媒の量が減少するので、ガス回収管(43a,43b) の本数を少なくすることができる。また、ガス回収管(43a,43b) の本数の減少に伴って、ガス回収管(43a,43b) に設置すべき電磁弁(SV-V1,SV-V2) の個数を低減することができる。また、電磁弁(SV-V1,SV-V2) の口径を小さくすることができるので、電磁弁(SV-V1,SV-V2) を小型化することができる。そのため、冷媒回路を簡素化することができ、そのコストを低減することができる。
【００６５】
また、冷却熱交換器(6) としてプレート式熱交換器を用いているので、冷却熱交換器(6) をコンパクトに構成することができる。
【００６６】
１次側回路(101) にあっては、冷却熱交換器(6) と減圧用熱交換器(7) とを直列に接続しているので、それぞれに個別の膨張弁を設ける必要がない。つまり、第３膨張弁(13)を各熱交換器(6,7) 用の膨張弁として共用することができる。
【００６７】
【発明の実施の形態２】
図３に示すように、実施形態２に係る空気調和装置(200) は、実施形態１の空気調和装置(100) において、冷却熱交換器(6) と減圧用熱交換器(7) とを一体化したものである。
【００６８】
−空気調和装置(200) の構成−
図３に示すように、空気調和装置(200) では、２次側回路(102) の２次側冷媒に循環駆動力を発生させる減圧用熱交換器(7) の１次側蒸発部(71)及び２次側凝縮部(72)と、メインタンク(21,22) に回収される冷媒を冷却する２次側凝縮部(62)とを、単一の冷却熱交換器(9) で構成している。この冷却熱交換器(9) は、プレート式熱交換器で構成されている。
【００６９】
実施形態１と同様に、２次側凝縮部(72)の上端部には、各メインタンク(21,22) 及びサブタンク(23)の上流端に分岐して接続されたガス回収管(43)が接続され、２次側凝縮部(72)の下端部には、各メインタンク(21,22) の下端部に分岐して接続された液配管(47)が接続されている。１次側蒸発部(71)の上流端及び下流端は、それぞれ減圧用回路(105) の下流側及び上流側に接続されている。２次側凝縮部(62)の上流端には、第２四路切換弁(25)に通じる液配管(45)が接続され、２次側凝縮部(62)の下流端には、各メインタンク(21,22) の下端部に分岐して接続された液配管(46)が接続されている。
【００７０】
−空気調和装置(200) の動作−
空気調和装置(200) の動作は、実施形態１の空気調和装置(100) の動作と同様である。すなわち、例えば暖房運転時には、冷媒は、図４に矢印で示すように循環する。以下では、暖房運転時における冷却熱交換器(9) での冷媒循環動作のみを説明する。
【００７１】
冷却熱交換器(9) の１次側蒸発部(71)には、１次側回路(101) を流れる１次側冷媒が蒸発しながら流れる。そして、この蒸発により、２次側凝縮部(72)内の２次側冷媒が冷却され、２次側凝縮部(72)内に低圧が発生する。そのため、メインタンク(21,22) のガス冷媒が２次側凝縮部(72)で凝縮し、再び当該メインタンク(21,22) に回収される自然循環的な循環動作が行われる。また、１次側蒸発部(71)における１次側冷媒の蒸発により、２次側凝縮部(62)を流れる冷媒が冷却される。その結果、室内熱交換器(8,8,…)を流出して主液配管(49)を流れてきた液冷媒にフラッシュが起こったとしても、フラッシュ冷媒は２次側凝縮部(62)において凝縮するので、メインタンク(21,22) には液冷媒のみが回収される。
【００７２】
−空気調和装置(200) の効果−
従って、本空気調和装置(200) も、実施形態１の空気調和装置(100) と同様の効果を奏する。
【００７３】
さらに、本空気調和装置(200) では、２次側冷媒の駆動用の低圧を発生させる減圧用熱交換器(7) と、フラッシュ冷媒を冷却して液化する冷却熱交換器(6) とを一体化し、単一の冷却熱交換器(9) としているので、冷媒回路を簡素化することができる。また、そのコストを低減することができる。
【００７４】
冷却熱交換器(9) はプレート式熱交換器で構成されているので、一体化が容易である。また、小型に構成することができるので、冷媒回路の省スペース化を達成することができる。
【００７５】
【発明の実施の形態３】
図５に示すように、実施形態３に係る空気調和装置(300) は、実施形態１の空気調和装置(100) において、１次側回路(101) の冷却熱交換器(6) と減圧用熱交換器(7) とを並列に設けたものである。
【００７６】
−空気調和装置(300) の構成−
図５に示すように、本空気調和装置(300) では、１次側回路(101) の減圧用回路(105) を、冷却熱交換器(6) を備える第１冷却用回路(106) と、減圧用熱交換器(7) を備える第２冷却用回路(107) とから構成している。第１冷却用回路(106) と第２冷却用回路(107) とは、互いに並列に接続されている。
【００７７】
具体的には、第１冷却用回路(106) の上流端及び第２冷却用回路(107) の上流端は、加圧用回路(104) の第１キャピラリーチューブ(CP1) と第２膨張弁(12)との間にそれぞれ接続されている。第１冷却用回路(106) 及び第２冷却用回路(107) の下流端は合流し、主回路(103) の第１四路切換弁(2) と圧縮機(1) の吸入側との間に接続されている。第１冷却用回路(106) には、その上流側から順に、第３膨張弁(13)及び冷却熱交換器(6) の１次側蒸発部(61)が設けられている。一方、第２冷却用回路(107) には、その上流側から順に、第５膨張弁(15)及び減圧用熱交換器(7) の１次側蒸発部(71)が設けられている。
【００７８】
また、２次側回路(102) にあっては、液配管(46)に、冷却熱交換器(6) の２次側凝縮部(62)から流出した冷媒の温度を検出する温度センサ(TS)が設けられている。液配管(45)には、２次側凝縮部(62)の冷媒圧力を検出する圧力センサ(PS)が設けられている。これら温度センサ(TS)及び圧力センサ(PS)と、第３膨張弁(13)は、コントローラ(30)に電気的に接続されている。コントローラ(30)は、２次側凝縮部(62)出口の冷媒のサブクールを演算し、このサブクールが所定の値になるように第３膨張弁(13)の開度を制御する。
【００７９】
その他の構成は、実施形態１と同様である。
【００８０】
−空気調和装置(300) の動作−
暖房運転時における１次側回路(101) の冷媒循環動作を説明する。なお、２次側回路(102) の冷媒循環動作は実施形態１と同様なので、その説明は省略する。
【００８１】
図５に破線矢印で示すように、圧縮機(1) から吐出された冷媒は、第１四路切換弁(2) を経た後分流し、一部が主熱交換器(3) に流入する一方、他の部分が加圧用熱交換器(5) に流入する。
【００８２】
加圧用熱交換器(5) に流入した冷媒は、加圧用熱交換器(5) で凝縮した後、第１冷却用回路(106) 及び第２冷却用回路(107) に分流する。一方、主熱交換器(3) で凝縮した冷媒は、主熱交換器(3) を流出後に分流し、その一部は減圧された後に室外熱交換器(4) で蒸発し、他の一部は加圧用熱交換器(5) を流出した冷媒と合流して第２冷却用回路(107) に流入する。
【００８３】
第１冷却用回路(106) に流入した冷媒は、第３膨張弁(13)によって減圧された後、冷却熱交換器(6) の１次側蒸発部(61)において蒸発し、２次側凝縮部(62)の２次側冷媒を冷却する。その結果、メインタンク(21,22) に回収される２次側冷媒を液化する。
【００８４】
一方、第２冷却用回路(107) に流入した冷媒は、第５膨張弁(15)によって減圧された後、減圧用熱交換器(7) の１次側蒸発部(71)において蒸発し、２次側凝縮部(72)の２次側冷媒を冷却する。その結果、２次側冷媒を循環させる駆動力となる低圧を、２次側凝縮部(72)に発生させる。
【００８５】
冷却熱交換器(6) を流出した冷媒と減圧用熱交換器(7) を流出した冷媒とは合流し、さらに室外熱交換器(4) を流出した冷媒とも合流した後、圧縮機(1) に吸入される。圧縮機(1) に吸入された冷媒は、再び圧縮機(1) から吐出され、上記の循環動作を行う。
【００８６】
そして、本実施形態の特徴として、上記の冷媒循環動作に際して、コントローラ(30)が第３膨張弁(13)の開度を調節している。第３膨張弁(13)の開度は、冷却熱交換器(6) の２次側凝縮部(62)に流入する冷媒のフラッシュ量に応じて制御されている。具体的には、２次側凝縮部(62)出口の冷媒のサブクールが所定値（例えば０度）未満のときは、メインタンク(21,22) に回収される冷媒にガス冷媒が含まれると判断して、第３膨張弁(13)の開度を開き気味に制御する。その結果、１次側蒸発部(61)への１次側冷媒の流入量が増大し、２次側冷媒の冷却量が増加する。そのため、メインタンク(21,22) に回収される冷媒は完全な液状態となる。一方、上記サブクールが所定値以上のときは、冷却熱交換器(6) における冷却量が過大であると判断し、第３膨張弁(13)の開度を絞り気味に制御する。その結果、１次側蒸発部(61)への１次側冷媒の流入量が減少し、２次側冷媒の冷却量が減少する。そのため、冷却熱交換器(6) での過剰な冷却は回避される。
【００８７】
−空気調和装置(300) の効果−
本空気調和装置(300) は、実施形態１で説明した効果に加えて、以下のような効果を奏する。
【００８８】
冷却熱交換器(6) 及び減圧用熱交換器(7) を、互いに並列な２つの回路、つまり第１冷却用回路(106) 及び第２冷却用回路(107) にそれぞれ設けているので、それぞれに供給する冷媒循環量を異なった量にすることができる。
【００８９】
コントローラ(30)がメインタンク(21,22) に回収される冷媒のサブクールに基づいて第３膨張弁(13)を制御するので、フラッシュした冷媒がメインタンク(21,22) に流入することを確実に防止することができる。また、フラッシュ量に応じて冷媒の冷却量をコントロールすることができるので、冷却熱交換器(6) での過剰な冷却を防止することが可能となり、減圧用熱交換器(7) における冷却量の減少を抑制することができる。その結果、１次側回路(101) で生成した熱量を、２次側回路(102) でバランスよく効率的に利用することができる。従って、空気調和装置(300) の効率を向上することができる。
【００９０】
−変形例−
第３膨張弁(13)の制御は、冷却熱交換器(6) の２次側凝縮部(62)出口の冷媒温度に基づいて行ってもよい。つまり、２次側凝縮部(62)出口の冷媒温度が所定温度になるように、第３膨張弁(13)の開度を制御するように構成してもよい。定常運転状態にあっては、２次側凝縮部(62)の冷媒温度はほぼ一定の値となる。そのため、この冷媒温度よりも低い温度を所定温度に設定することにより、２次側凝縮部(62)出口の冷媒を完全に液化することが可能となる。
【００９１】
この場合、圧力センサ(PS)を設ける必要がなくなるので、冷媒回路のコストをさらに低減することができる。
【００９２】
−その他の実施形態−
上記の実施形態はいずれも、冷却熱交換器(6) において、２次側冷媒が１次側冷媒によって冷却される構成であった。しかし、２次側冷媒を冷却する熱交換媒体は、１次側回路(101) を循環する１次側冷媒に限定されるものではない。例えば、冷却熱交換器(6) を空気熱交換器で構成し、空気によって２次側冷媒を冷却するものであってもよい。
【００９３】
また、２次側回路(102) に温熱または冷熱を与える熱源側回路(103) と、２次側回路(102) に循環駆動力を発生させる駆動源回路(104,105) とを、互いに独立した別々の冷媒回路で構成してもよい。また、駆動源回路(104,105) は冷媒回路に限定されず、他の加熱手段及び冷却手段で構成してもよい。
【００９４】
−複数の主回路を備えた実施形態−
上述した各実施形態は、１つの１次側回路(101)を備え、この１次側回路(101)が熱源としての機能と駆動源としての機能とを兼ね備えたものであった。以下に示す各実施形態はこの回路を複数備えたものである。
【００９５】
【発明の実施の形態４】
−空気調和装置の構成−
図６に示すように、実施形態４に係る空気調和装置(400) は、２次側回路(102) に温熱または冷熱を与える熱源側回路(103) とは、別に第１及び第２の駆動源回路(108),(109)を備えたものである。
【００９６】
上記熱源側回路(103)は、圧縮機(1)、四路切換弁(2)、室外熱交換器(4)、膨張弁(12)、主熱交換器(3)の１次側熱交換部(31)が冷媒管によって接続されて成る。暖房運転時は四路切換弁(2)が図中破線側に切換わる。これにより、２次側回路(102)に温熱を与える。一方、冷房運転時は四路切換弁(2)が図中実線側に切換わる。これにより、２次側回路(102)に冷熱を与えるようになっている。
【００９７】
各駆動源回路(108),(109)は共に同一の構成で成る。これら駆動源回路(108),(109)は、圧縮機(91)、加圧用熱交換器(5)の１次側凝縮部(51)、補助熱交換器(92)の１次側熱交換部(93)、膨張弁(94)、減圧用熱交換器(7)の１次側蒸発部(71)が順に接続されてる主回路(95)と、この主回路(95)に接続された冷却用回路(106)とを備えており、駆動源冷媒の循環が可能となっている。
【００９８】
冷却用回路(106)は、上流端が補助熱交換器(92)の１次側熱交換部(93)と膨張弁(94)との間に、下流端が圧縮機(91)の吸入側に接続している。この冷却用回路(106)には、膨張弁(96)及び冷却熱交換器(6)の１次側蒸発部(61)が備えられている。
【００９９】
−駆動源回路の動作−
この構成により、本空気調和装置(400)の駆動時における駆動源回路(108),(109)の動作としては、圧縮機(91)から吐出した駆動源冷媒が、加圧用熱交換器(5)の１次側凝縮部(51)で凝縮して２次側冷媒に高圧発生用の温熱を与える。その後、この駆動源冷媒は、補助熱交換器(92)を経た後、一部が膨張弁(94)で減圧し、減圧用熱交換器(7)の１次側蒸発部(71)で蒸発して２次側冷媒に低圧発生用の冷熱を与える。他の駆動源冷媒は、冷却用回路(106)を流れ、膨張弁(96)で減圧し、冷却熱交換器(6)の１次側蒸発部(61)で蒸発してメインタンク(21,22)に回収される冷媒を冷却する。これにより、メインタンク(21,22)にガス相の冷媒が回収されることが抑制される。これら減圧用熱交換器(7)及び冷却熱交換器(6)を経た駆動源冷媒は合流して圧縮機(91)の吸入側に回収される。このような駆動源冷媒の循環動作が各駆動源回路(108),(109)において行われる。また、補助熱交換器(92)では、駆動源冷媒と２次側冷媒との間で熱交換を行って、駆動源回路(108),(109)を循環する駆動源冷媒の熱の収支をバランスさせるようにしている。
【０１００】
尚、熱源側回路(103)及び２次側回路(102)での冷媒循環動作は上述した各実施形態の場合と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【０１０１】
本形態によれば、メインタンク(21,22) に回収される冷媒を、確実に液状態にすることができるばかりでなく、熱源側回路(103) とは別に第１及び第２の駆動源回路(108),(109)を備えているため、これら駆動源回路(108),(109)の駆動を選択的に切り換えることで、空気調和装置(400)の能力を制御することもできる。つまり、一方の駆動源回路(108)のみを駆動した場合と、両駆動源回路(108),(109)を共に駆動した場合とで加圧用熱交換器(5)及び減圧用熱交換器(7)での熱交換量を変化させることができる。これにより、２次側回路(102)での冷媒循環量を調整することができ、空気調和装置(400)の能力制御が可能となる。
【０１０２】
【発明の実施の形態５】
−空気調和装置の構成−
図７に示すように、実施形態５に係る空気調和装置(500) は、上述した実施形態４の空気調和装置(400)と同様に、２次側回路(102)に温熱または冷熱を与える熱源側回路(103) とは別に、第１及び第２の駆動源回路(108),(109)を備えたものである。本形態では、実施形態４との相違点についてのみ説明する。
【０１０３】
図７に示すように、第１駆動源回路(108)は、圧縮機(91A)、補助熱交換器(92)の１次側熱交換部(93)、膨張弁(96)、冷却熱交換器(6)の１次側蒸発部(61)が冷媒配管によって順に接続されて成っている。
【０１０４】
一方、第２駆動源回路(109)は、圧縮機(91B)、加圧用熱交換器(5)の１次側凝縮部(51)、補助熱交換器(92)の１次側熱交換部(93)、膨張弁(94)、減圧用熱交換器(7)の１次側蒸発部(71)が冷媒配管によって順に接続されて成っている。
【０１０５】
２次側回路(102)及び熱源側回路(103)の構成は、実施形態４のものと同様である。
【０１０６】
−駆動源回路の動作−
以下、本空気調和装置(500)の駆動時における駆動源回路(108),(109)の動作について説明する。第１駆動源回路(108)では、圧縮機(91A)から吐出した冷媒が、補助熱交換器(92)の１次側熱交換部(93)で凝縮した後、膨張弁(96)で減圧し、冷却熱交換器(6)の１次側蒸発部(61)で蒸発する。これにより、メインタンク(21,22)に回収される冷媒を冷却する。従って、メインタンク(21,22)にガス相の冷媒が回収されることが抑制されることになる。
【０１０７】
一方、第２駆動源回路(109)では、圧縮機(91B)から吐出した駆動源冷媒が、加圧用熱交換器(5)の１次側凝縮部(51)で凝縮して２次側冷媒に高圧発生用の温熱を与える。その後、この駆動源冷媒は、補助熱交換器(92)を経た後、膨張弁(94)で減圧し、減圧用熱交換器(7)の１次側蒸発部(71)で蒸発して２次側冷媒に低圧発生用の冷熱を与える。
【０１０８】
本形態にあっても、熱源側回路(103)及び２次側回路(102)での冷媒循環動作は上述した各実施形態の場合と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【０１０９】
本形態の構成によれば、一方の駆動源回路(108)を、フラッシュ防止専用の回路として構成したことにより、メインタンク(21,22) に回収される冷媒を、確実に液状態にすることができる。
【０１１０】
【発明の実施の形態６】
−空気調和装置の構成−
図８（熱源側回路を省略している）に示すように、実施形態６に係る空気調和装置(600) は、一対の駆動力発生回路(102bA,102bB)を備え、各駆動力発生回路(102bA,102bB)のそれぞれに対応して駆動源回路(108,109)を設けた構成となっている。
【０１１１】
各駆動力発生回路(102bA,102bB)は、上述した各実施形態のものと同様である。また、各駆動力発生回路(102bA,102bB)の液供給管(44,44)同士は互いに連結されている。また、各駆動力発生回路(102bA,102bB)の主液配管(46,46)同士も互いに連結されている。つまり、各駆動力発生回路(102bA,102bB)から押し出された液冷媒が合流して利用側回路(102a)に供給され、この利用側回路(102a)から回収された冷媒が各駆動力発生回路(102bA,102bB)に分流される構成となっている。
【０１１２】
第１駆動源回路(108)は、上述した実施形態５の第２駆動源回路と同様の構成でなっている。一方、第２駆動源回路(109)は、上述した実施形態４の駆動源回路と同様の構成でなっている（各駆動源回路(108,109)において上記実施形態と同一部材には同符号を付している）。また、本形態における冷却熱交換器(6)の配設位置は、液配管(46,46)同士の合流部分である。これにより、本形態の各駆動源回路(108,109)は、２次側回路(102)での冷媒の循環駆動力を得るための温熱及び冷熱を駆動力発生回路(102bA,102bB)に与える構成となっている。また、第２駆動源回路(109)は、この循環駆動力を得るための温熱及び冷熱を与えるばかりでなく、駆動力発生回路(102bA,102bB)に回収される冷媒を冷却し液化させる構成をも有している。
【０１１３】
各回路での冷媒循環動作は、上述した実施形態のものと略同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１１４】
本形態の構成によれば、駆動させる駆動源回路(108,109)の台数を調整することによって冷凍能力を調整することが可能となる。つまり、第１及び第２の駆動源回路のうち一方を駆動させ、他の駆動源回路を駆動させるか否かによって冷凍能力を調整することができる。尚、少なくとも第２駆動源回路(109)を駆動させた場合には、駆動力発生回路(102bA,102bB)に回収される冷媒を冷却し液化させる効果を得ることができる。
【０１１５】
【発明の実施の形態７】
−空気調和装置の構成−
本形態は、上述した実施形態６の変形例である。従って、ここでは、実施形態６との相違点についてのみ説明する。
【０１１６】
図９に示すように、本形態に係る空気調和装置(700)は、第１駆動源回路(108)の回路構成を、第２駆動源回路(109)と同様にしている。つまり、この第１駆動源回路(108)にも、駆動力発生回路(102bA,102bB)に回収される冷媒を冷却して液化させる機能を備えさせている。このため、冷却熱交換器(6)は、各駆動源回路(108,109)に接続する１次側蒸発部(61,61)と、駆動力発生回路(102b)に接続する２次側凝縮部(62)とが熱交換可能に配設されて構成されている。その他の構成は、上述した実施形態６と同様である。
【０１１７】
【発明の実施の形態８】
−空気調和装置の構成−
図１０に示すように、実施形態８に係る空気調和装置(800)は、１つの駆動力発生回路(102b)を備え、この駆動力発生回路(102b)に対して複数の１次側回路(101A,101B)から温熱及び冷熱が供給される構成となっている。
【０１１８】
１次側回路は第１〜第３の１次側回路(101A,101B,101C)を備えている。第１及び第２の１次側回路(101A,101B)は、冷暖房用の熱源としての機能と駆動源としての機能とを有している。第３の１次側回路(101C)は冷暖房用の熱源としての機能のみを有している。
【０１１９】
−冷媒回路の説明−
先ず、第１及び第２の１次側回路(101A,101B)について説明する。これら１次側回路(101A,101B)は、圧縮機(1)の出口側に四路切換弁(2)を備え、冷媒循環方向が可逆となっている。室外熱交換器(4)の液側には、加圧用熱交換器(5)の１次側凝縮部(51)及び膨張弁(12)が接続されている。この膨張弁(12)の下流側は、３本の分岐管(111,112,113)に分岐されている。第１の分岐管(111)には主熱交換器(3)の１次側熱交換部(31)が設けられている。第２の分岐管(112)には減圧用熱交換器(7)の１次側蒸発部(71)が設けられている。第３の分岐管(113)には冷却熱交換器(6)の１次側蒸発部(61)が設けられている。これら各分岐管(111,112,113)の熱交換器(3,6,7)上流側には膨張弁(13,15,16)が設けられている。また、これら熱交換器(3,6,7)のガス側は圧縮機(1)の吸入側に接続している。
【０１２０】
この１次側回路(101A,101B)には、第２分岐管(112)を流れる冷媒を室外熱交換器(4)の液側にバイパスする第１バイパス管(114)が設けられている。この第１バイパス管(114)には、電動弁(116)及び室外熱交換器(4)の液側に向かう冷媒流通のみを許容する逆止弁(CV)が設けられている。
【０１２１】
更に、主熱交換器(3)の１次側熱交換部(31)のガス側と、加圧用熱交換器(5)の１次側凝縮部(51)とを接続する第２バイパス管(115)が設けられている。この第２バイパス管(115)には、加圧用熱交換器(5)の１次側凝縮部(51)へ向かう冷媒流通のみを許容する逆止弁(CV)が設けられている。
【０１２２】
一方、第３の１次側回路(101C)は、圧縮機(1)、四路切換弁(2)、室外熱交換器(4)、主熱交換器(3)が冷媒配管によって接続されて成る。つまり、主熱交換器(3)での熱交換によって２次側冷媒に暖房時の温熱または冷房時の冷熱を与えるようになっている。
【０１２３】
駆動力発生回路(102b)は、ガス供給管(41)及び液回収管(42)における加圧用熱交換器(5)側が共に分岐されて、ガス供給管(41,41)が各加圧用熱交換器(5,5)の２次側蒸発部(52,52)の上端部に、液回収管(42,42)が各加圧用熱交換器(5,5)の２次側蒸発部(52,52)の下端部にそれぞれ接続している。同様に、ガス回収管(43)及び液配管(47)における減圧用熱交換器(7)側も共に分岐されて、ガス回収管(43,43)が各減圧用熱交換器(7,7)の２次側凝縮部(72,72)の上端部に、液配管(47,47)が各減圧用熱交換器(7,7)の２次側凝縮部(72,72)の下端部にそれぞれ接続している。駆動力発生回路(102b)のその他の構成は上述したのもと同様であるので説明を省略する。また、利用側回路(102a)の構成も上述した各実施形態のものと同様であるのでここでは説明を省略する。
【０１２４】
本形態の構成においても、冷暖房用の熱源としての機能を有する１次側回路(101A,101B,101C)を複数備えている。このことにより、駆動させる１次側回路(101A,101B,101C)の台数を調整することによって冷凍能力を調整することが可能となる。つまり、第１及び第２の１次側回路(101A,101B)のうち少なくとも一方を駆動させ、その他の１次側回路を駆動させるか否かによって冷凍能力を調整することができる。尚、図１０には、第１の１次側回路(101A)及び第３の１次側回路(101C)における暖房時の冷媒循環動作を実線の矢印で、冷房時の冷媒循環動作を破線の矢印で示している。第２の１次側回路(101B)にあっては、この第１の１次側回路(101A)と同様の冷媒循環動作が行われる。
【０１２５】
この回路構成によれば、駆動力発生回路(102b)に駆動用の熱を与える１次側回路は第１及び第２の１次側回路(101A,101B)である。このため、一方の回路に故障が発生しても他方の回路により駆動用の熱を駆動力発生回路に与えることができ、信頼性の向上が図れる。また、これら各１次側回路(101A,101B)が共に駆動している場合には、２次側回路(102)での冷媒循環量が十分に確保されるため、COPの向上も図れる。
【０１２６】
【発明の実施の形態９】
以下、本発明の実施の形態９を図１１に基づいて説明する。本形態は、第１〜第３の３つの１次側回路(101A〜101C)及び、各１次側回路(101A〜101C)との間で熱の授受を行う駆動力発生回路(102b)を備えている。
【０１２７】
各１次側冷媒回路(101A〜101C)は、上述した実施形態８の第１及び第２の１次側冷媒回路(101A,101B)と同様の構成でなっている。
【０１２８】
次に、駆動力発生回路(102b)の構成について説明する。ここでも、上述した実施形態８の駆動力発生回路との相違点についてのみ説明する。この駆動力発生回路(102b)は、ガス供給管(41)及び液回収管(42)における加圧用熱交換器(5)側が共に分岐されて、ガス供給管(41,41,41)が各加圧用熱交換器(5,5,5)の２次側蒸発部(52,52,52)の上端部に、液回収管(42,42,42)が各加圧用熱交換器(5,5,5)の２次側蒸発部(52,52,52)の下端部にそれぞれ接続している。同様に、ガス回収管(43)及び液配管(47)における減圧用熱交換器(7)側も共に分岐されて、ガス回収管(43,43,43)が各減圧用熱交換器(7,7,7)の２次側凝縮部(72,72,72)の上端部に、液配管(47,47,47)が各減圧用熱交換器(7,7,7)の２次側凝縮部(72,72,72)の下端部にそれぞれ接続している。
【０１２９】
従って、本形態における冷媒循環動作としては、各１次側冷媒回路(101A〜101C)における動作は上述した実施形態８における第１及び第２の１次側冷媒回路の動作と同様である（図１１では第１の１次側冷媒回路(101A)に対し、暖房運転時の冷媒循環状態を実線の矢印で、冷房運転時の冷媒循環状態を破線の矢印でそれぞれ示している）。つまり、主熱交換器(3,3,3)において２次側冷媒回路(102)の冷媒に熱源となる熱を与える。また、加圧用熱交換器(5,5,5)において駆動力発生回路(102b)の冷媒に駆動源となる温熱を与え、且つ減圧用熱交換器(7,7,7)において駆動力発生回路(102b)の冷媒に駆動源となる冷熱を与える。
【０１３０】
また、駆動力発生回路(102b)における冷媒の押し出し回収動作も、上述した実施形態８における駆動力発生回路の動作と同様である。
【０１３１】
以上説明したように、本形態では、全ての１次側冷媒回路(101A〜101C)が、冷暖房用の熱源としての機能と駆動源としての機能とを兼ね備えている。従って、少なくとも１つの任意の１次側冷媒回路(101A〜101C)を駆動させれば、冷房または暖房運転動作を行うことができる。この駆動させる１次側冷媒回路(101A〜101C)の数によって冷凍能力を調整することができる。
【０１３２】
また、この回路構成によれば、駆動力発生回路(102b)に駆動用の熱を与える１次側冷媒回路は全ての１次側冷媒回路(101A〜101C)である。このため、２つの回路に故障が発生しても残りの１つの回路により駆動用の熱を駆動力発生回路(102b)に与えることができ、信頼性の向上が図れる。
【０１３３】
【発明の実施の形態１０】
以下、本発明の実施の形態１０を図１２に基づいて説明する。本形態は、上述した実施形態８の一部を改良したものである。従って、ここでは、実施形態８との相違点についてのみ説明する。
【０１３４】
本形態は、第２の１次側冷媒回路(101B)の構成のみが、実施形態８のものと異なっている。つまり、本形態の第２の１次側冷媒回路(101B)は、減圧用熱交換器(7)を備えていない。
【０１３５】
これにより、冷房運転時には、加圧用熱交換器(5)の１次側凝縮部(51)を経た液冷媒の一部は電動膨張弁(13)を経て主熱交換器(3)を流れ、他の冷媒は冷却熱交換器(6)を流れるようになっている（この冷房運転時の第２の１次側冷媒回路の冷媒循環動作を図１２に破線の矢印で示す）。一方、暖房運転時には、主熱交換器(3)を経た液冷媒の一部は電動弁(116)を経て室外熱交換器(4)を流れ、他の冷媒は冷却熱交換器(6)を流れるようになっている（この暖房運転時の第２の１次側冷媒回路の冷媒循環動作を図１２に実線の矢印で示す）。このように、本形態の第２の１次側冷媒回路(101B)は、冷暖房用の熱源としての機能と、冷房時においてのみ駆動力発生回路(102b)に高圧を発生させるための駆動用温熱源としての機能とを兼ね備えたものとなっている。その他の構成及び冷媒循環動作は実施形態８と同様である。
【０１３６】
また、第２の１次側冷媒回路(101B)は、減圧用熱交換器を備えていないことから、本形態の駆動力発生回路(102b)は、ガス回収管(43)及び液配管(47)における
減圧用熱交換器(7)側は分岐されていない。つまり、この駆動力発生回路(102b)は１つの減圧用熱交換器(7)においてのみ駆動用の冷熱を受けるようになっている。 その他の構成及び冷媒循環動作は、実施形態８の場合と同様である。
【０１３７】
本形態の回路構成によれば、複数の加圧用熱交換器(5,5)が設けられているため、特に、冷房運転時に加圧量が不足するといったことが解消でき、２次側冷媒回路(102)での冷媒循環動作の信頼性の向上を図ることができる。この効果は、特に外気温度が低い場合の冷房運転時に顕著である。また、減圧用熱交換器(7)に減圧用の冷熱を与える駆動源回路よりも冷却熱交換器(6)に冷熱を与える駆動源回路の方が多くなっているため、メインタンク(21,22)へ回収される冷媒量に比較して冷却熱交換器(6)による冷却熱量を増大でき、フラッシュガス量が増大した場合であっても対応可能となっている。
【０１３８】
本発明による熱搬送装置の適用対象は、上記のような空気調和装置に限定されるものではない。従って、本熱搬送装置を他の種類の冷凍装置に適用することも可能である。
【０１３９】
【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、タンクに吸引される冷媒を冷却手段で冷却するので、フラッシュした冷媒がタンクに流入することを防止することができる。そのため、加減圧手段で処理するガス冷媒の量が減少し、タンクから加減圧手段に向かうガス冷媒の循環量を減少させることができる。その結果、タンクと加減圧手段との間をつなぐ配管の本数を低減することができる。それに伴い、それらの配管に設ける開閉弁の個数を少なくすることができ、また、開閉弁を小型化することができる。従って、冷媒回路を安価に構成することができる。
【０１４０】
さらに、請求項１に記載の発明によれば、具体的かつ簡易な構成により、加減圧手段及び冷却手段を得ることができ、冷媒回路を安価に構成することができる。
【０１４１】
請求項２に記載の発明によれば、熱源側回路と独立に駆動源回路を別途設ける必要がなくなり、冷媒回路を安価に構成することができる。
【０１４２】
請求項３に記載の発明によれば、冷却熱交換器及び減圧用熱交換器を一体化することにより、コンパクトに構成することができる。その結果、冷媒回路を省スペース化することが可能となる。
【０１４３】
請求項４に記載の発明によれば、冷却熱交換器をより小型化することができ、冷媒回路の設置スペースを一層低減することが可能となる。
【０１４４】
請求項５に記載の発明によれば、冷却熱交換器用の減圧機構と減圧用熱交換器用の減圧機構とを共用することができ、１次側回路に設ける減圧機構の個数を減少させることができる。その結果、冷媒回路を安価に構成することができる。
【０１４５】
請求項６に記載の発明によれば、冷却熱交換器の冷媒循環量と減圧用熱交換器の冷媒循環量とを互いに独立に調整することができる。そのため、冷媒のフラッシュ量に応じて、冷却熱交換器の冷却量を独立して制御することができる。その結果、１次側回路で生成した熱量を２次側回路でバランスよく利用することができ、効率的な運転が可能となる。
【０１４６】
請求項７に記載の発明によれば、冷却熱交換器出口の冷媒のサブクールが一定に維持され、タンクに回収される冷媒は確実に液状態となる。その結果、フラッシュ冷媒がタンクに流入することを確実に防止することができる。
【０１４７】
請求項８に記載の発明によれば、簡便な制御により、タンクへのガス冷媒の流入を防止することができる。冷却熱交換器での冷却量を制御するための圧力センサが不要となるので、冷媒回路をより低コストに構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態１の空気調和装置の冷媒回路図である。
【図２】 実施形態１の空気調和装置の冷媒循環動作を表す冷媒回路図である。
【図３】 実施形態２の空気調和装置の冷媒回路図である。
【図４】 実施形態２の空気調和装置の冷媒循環動作を表す冷媒回路図である。
【図５】 実施形態３の空気調和装置の冷媒回路図である。
【図６】 実施形態４の空気調和装置の冷媒回路図である。
【図７】 実施形態５の空気調和装置の冷媒回路図である。
【図８】 実施形態６の空気調和装置の冷媒回路図である。
【図９】 実施形態７の空気調和装置の冷媒回路図である。
【図１０】 実施形態８の空気調和装置の冷媒回路図である。
【図１１】 実施形態９の空気調和装置の冷媒回路図である。
【図１２】 実施形態１０の空気調和装置の冷媒回路図である。
【図１３】 従来の空気調和装置の冷媒回路図である。
【符号の説明】
(3) 主熱交換器
(4) 室外熱交換器
(5) 加圧用熱交換器（加減圧手段）
(6) 冷却熱交換器（冷却手段）
(7) 減圧用熱交換器（加減圧手段）
(8) 室内熱交換器（利用側熱交換器）
(13) 膨張弁（減圧機構）
(21) 第１メインタンク
(22) 第２メインタンク
(30) コントローラ（制御手段）
(41) ガス供給管（ガス配管）
(42) 液回収管（液配管）
(43) ガス回収管（ガス配管）
(45,46) 液配管（流入側主液配管）
(47) 液配管
(48,49) 主液配管
(53) 主ガス配管
(101) １次側回路
(102) ２次側回路
(102a) 利用側回路
(102b) 駆動力発生回路
(103) 主回路（熱源側回路）
(104) 加圧用回路（駆動源回路）
(105) 減圧用回路（駆動源回路）
(108,109) 駆動源回路
(PS) 圧力センサ
(TS) 温度センサ
(SV-P1)〜(SV-P3) 加圧電磁弁
(SV-V1)〜(SV-V3) 減圧電磁弁

Claims (8)

1. 主熱交換器 (3) と利用側熱交換器 (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、
   上記利用側回路 (102a) の主液配管 (48,49) に接続されたタンク (21,22) と、該タンク (21,22) に液配管 (42,47) 及びガス配管 (41,43) を介して接続され、該タンク (21,22) を加圧及び減圧して該利用側回路 (102a) からの冷媒の回収及び該利用側回路 (102a) への冷媒の押し出しを行う加減圧手段 (5,7) とを有し、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) とを備えた熱搬送装置であって、
   上記タンク (21,22) に流入する上記利用側回路 (102a) からの液冷媒が流通する流入側主液配管 (45,46) には、流入冷媒を冷却する冷却手段 (6) が設けられ、
   上記加減圧手段は、加圧用熱交換器(5) と減圧用熱交換器(7) とにより構成され、該加圧用熱交換器(5) 及び該減圧用熱交換器(7) にそれぞれ温熱及び冷熱を供給する駆動源回路(104,105) に接続され、
   上記駆動源回路(104,105) は、圧縮機(1) 、熱源側熱交換器（ 4 ）、上記加圧用熱交換器(5) 、減圧機構(13)、及び上記減圧用熱交換器(7) が順に接続されて駆動用冷媒が循環するように構成される一方、
   上記冷却手段は、上記駆動源回路(104,105) と利用側回路(102a)とに接続された冷却熱交換器(6) で構成され、
   上記駆動源回路 (104,105) は、駆動用冷媒が、暖房時には上記圧縮機（ 1 ）から上記加圧用熱交換器 (5) 、上記減圧機構 (13) 、及び上記減圧用熱交換器 (7) の順に循環し、冷房時には上記圧縮機（ 1 ）から上記熱源側熱交換器（ 4 ）、上記加圧用熱交換器 (5) 、上記減圧機構 (13) 、及び上記減圧用熱交換器 (7) の順に循環するように構成されている
   ことを特徴とする熱搬送装置。
2. 請求項１に記載の熱搬送装置において、
   主熱交換器(3) は、１次側冷媒が循環する熱源側回路(103) に接続されて該熱源側回路(103) の１次側冷媒と利用側回路(102a)の２次側冷媒とを熱交換させる一方、
   上記熱源側回路(103)は、圧縮機(1) と熱源側熱交換器(4)と減圧機構(CP1) と上記主熱交換器(3) とが接続されて構成されるとともに、加圧用熱交換器(5) と減圧機構(13)と減圧用熱交換器(7) とに接続されて駆動源回路(104,105) を兼用し、１次側冷媒が駆動用冷媒を兼用している
   ことを特徴とする熱搬送装置。
3. 請求項１または２のいずれか一つに記載の熱搬送装置において、
   冷却熱交換器(6) は減圧用熱交換器(7) と一体化され、冷却熱交換器(6) の蒸発部(61)と、減圧用熱交換器(7) の蒸発部(71)とが兼用されている
   ことを特徴とする熱搬送装置。
4. 請求項１または２のいずれか一つに記載の熱搬送装置において、
   冷却熱交換器(6) は、プレート式熱交換器で構成されている
   ことを特徴とする熱搬送装置。
5. 請求項１または２のいずれか一つに記載の熱搬送装置において、
   冷却熱交換器(6)は、利用側回路 (102a) に接続されると共に、駆動源回路 (104,105) における減圧機構 (13) と減圧用熱交換器(7)との間に接続されている
   ことを特徴とする熱搬送装置。
6. 請求項１または２のいずれか一つに記載の熱搬送装置において、
   冷却熱交換器(6)は、利用側回路 (102a) に接続されると共に、駆動源回路 (104,105) における減圧用熱交換器(7)と互いに並列に接続されている
   ことを特徴とする熱搬送装置。
7. 請求項６に記載の熱搬送装置において、
   冷却熱交換器(6) の駆動用冷媒の上流側には、該冷却熱交換器(6) に流入する冷媒を減圧して低圧にする膨張弁(13)が設けられる一方、
   上記冷却熱交換器(6) における利用側回路(102a)の冷媒圧力を検出する圧力センサ(PS)と、該冷却熱交換器(6) 出口における利用側回路(102a)の冷媒温度を検出する温度センサ(TS)とが設けられ、
   上記冷却熱交換器(6) 出口における利用側回路(102a)の冷媒のサブクールが所定値になるように、上記膨張弁(13)の開度を制御する制御手段(30)を備えている
   ことを特徴とする熱搬送装置。
8. 請求項６に記載の熱搬送装置において、
   冷却熱交換器(6) の駆動用冷媒の上流側には、該冷却熱交換器(6) に流入する冷媒を減圧して低圧にする膨張弁(13)が設けられる一方、
   上記冷却熱交換器(6) 出口における利用側回路(102a)の冷媒温度を検出する温度センサ(TS)が設けられ、
   上記冷却熱交換器(6) 出口における利用側回路(102a)の冷媒温度が所定値になるように、上記膨張弁(13)の開度を制御する制御手段(30)を備えている
   ことを特徴とする熱搬送装置。

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