JPH11351684A - 二次冷媒冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の冷凍サイクル装置と同等以上の効率を
確保しながら、地球温暖化の影響の小さい二次冷媒対応
冷凍サイクル装置を構成する。 【解決手段】 一次冷媒にＨＣ冷媒を、二次冷媒に水を
使用して二次冷媒空調システムを構成し、一次側冷凍サ
イクルと二次側熱搬送サイクルとの間の熱交換をＨＣ冷
媒と水とを熱交換槽１２で混合して行う。ＨＣ冷媒と水
とは互いに溶解しにくく、比重も異なるので、熱交換槽
１２の中で短時間で分離し、それぞれ一次側冷凍サイク
ルと二次側熱搬送サイクルに戻る。したがって、室内側
にはＨＣ冷媒が流入することなしに効率よく熱交換を行
う二次冷媒対応冷凍サイクル装置が構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一次冷媒には自然冷
媒であるＨＣ系冷媒を使用し、二次冷媒には一次冷媒に
溶解しにくく、かつ一次冷媒より比重の大きい水・ブラ
イン等の熱搬送媒体を用いた二次冷媒冷凍サイクルにお
いて、一次冷媒と二次冷媒を直接混合・接触させて熱交
換を行う二次冷媒冷凍サイクル装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球温暖化問題が急速に注目され
るようになり、地球温暖化に大きな影響を与えるＨＦＣ
系冷媒に代わる自然系冷媒を用いた空調システムの開発
が急がれている。特に、オゾン層破壊もなく、地球温暖
化にも影響を与えないＨＣ系冷媒を用いた冷凍冷蔵庫や
空調システムの開発が有望視されている。

【０００３】一般に、冷凍サイクル装置にＨＣ系冷媒を
使用する場合には、万一の時に冷媒が漏洩し引火する等
の危険性を回避するために、直接膨張型の冷凍サイクル
装置において冷媒の充填量を少なくするなどの対策が検
討されている。

【０００４】しかし、冷凍空調機器が大型化するにつれ
て冷凍サイクル装置に必要とされる冷媒量は増加するた
め、小型の冷凍空調機器以外にはＨＣ系冷媒を用いたシ
ステム展開が困難とされ、一定量以上のＨＣ冷媒が必要
とされる冷凍サイクル装置には、二次冷媒を用いること
が検討されている。なお、これまでにも、ＣＦＣ系、Ｈ
ＣＦＣ系、アンモニア系の冷媒を一次冷媒とした二次冷
媒冷凍サイクル装置は、オフィスビルなどのファンコイ
ルユニットやチリングユニット等の大型空調機器で採用
されている。

【０００５】従来の二次冷媒冷凍サイクル装置の例を図
７に示す。図７では、一例として二次冷媒空調システム
を示しており、一次冷媒にＨＣＦＣ系冷媒のＲ２２を、
二次冷媒に清水を使用した二次冷媒空調システムの冷房
運転時のシステム構成を示している。

【０００６】システムは一次側冷凍サイクルと二次側熱
搬送サイクルから構成されており一次側冷凍サイクルは
圧縮機１、四方弁２、第一の熱交換器３（以下、室外熱
交換器という）、絞り装置４（以下、膨張弁という）、
中間熱交換器５から成り、それぞれが一次側接続配管６
で接続されている。

【０００７】一方、二次側熱搬送サイクルは、中間熱交
換器５、第二の熱交換器７（以下、室内熱交換器とい
う）、循環ポンプ８から成り、二次側接続配管９から構
成されている。

【０００８】図７において、太線は一次冷媒の冷房運転
時の流れを、細線は二次冷媒の流れを示しており、一次
側冷凍サイクルと二次側熱搬送サイクルの一部は室外機
の中にパッケージングされ、室内熱交換器は室内機の中
にパッケージングされ、室外機と室内機は二次側接続配
管９および信号線（図示せず）等で接続されている。

【０００９】冷房時の一次側冷凍サイクルの運転に対し
ては、四方弁２の切り替えにより、圧縮機１、四方弁
２、室外熱交換器３（凝縮器として作用する）、膨張弁
４、中間熱交換器５（蒸発器として作用する）、四方弁
２、圧縮機１の順でそれぞれ一次側接続配管６を介して
一次冷媒が流れ、暖房時の一次側冷凍サイクルの運転に
対しては、四方弁２の切り替えにより、圧縮機１、四方
弁２、中間熱交換器５（凝縮器として作用する）、膨張
弁４、室外熱交換器３（蒸発器として作用する）、四方
弁２、圧縮機１の順でそれぞれ一次側接続配管６を介し
て一次冷媒が流れる。

【００１０】また、二次側熱搬送システムの運転に対し
ては、冷房運転や暖房運転に関わらず、中間熱交換器
５、室内熱交換器７、循環ポンプ８、中間熱交換器５の
順で二次側接続配管９を介して二次冷媒が流れる。

【００１１】中間熱交換器５は一次冷媒の流入口および
流出口と、二次冷媒の流入口および流出口をそれぞれ少
なくとも一つづつ備え、一次冷媒と二次冷媒は中間熱交
換器５内部で銅やステンレス等の金属を介して間接的に
互いの熱の授受を行い、冷房運転時には一次冷媒から二
次冷媒に冷熱を伝え、暖房運転時には一次冷媒から二次
冷媒に温熱を伝えている。

【００１２】このように二次冷媒空調システムでは一次
冷媒と二次冷媒の一部を室外に備え、室内には二次冷媒
のみが循環することで室内の空調を行っている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一般に二次冷
媒冷凍サイクルでは、中間熱交換器で一次冷媒と二次冷
媒の間接的な熱交換を必要とするために、二次冷媒で所
定の熱量を一次側から受け取るには、一次側冷媒の中間
熱交換器における飽和温度を直接膨張式の冷凍サイクル
における利用側熱交換器の冷媒の飽和温度よりも冷房運
転時で低く、暖房運転時で高くする必要があり、圧縮機
での圧縮比が大きくなるために一次側冷凍サイクルにお
ける圧縮機入力の増加が避けられない。

【００１４】また、二次冷媒冷凍サイクルでは、二次側
熱搬送サイクルにおける二次冷媒の循環動力として循環
ポンプを設置することが必須とされており、循環ポンプ
の入力も加わり空調システム全体としての入力増加は避
けられない。

【００１５】地球温暖化に大きく影響するＨＦＣ系の冷
媒から地球温暖化への影響のないＨＣ系冷媒へ転換する
ことで冷媒自体による地球温暖化への直接的影響は低減
する一方で、冷凍サイクル装置自体の効率が著しく低下
するのではシステム運転時に必要な電気エネルギーが増
加し、その電気エネルギーの生産時に発生する二酸化炭
素が増加するために間接的に地球温暖化に寄与すること
となり、地球温暖化防止とはならない。

【００１６】そのため、地球温暖化への影響のないＨＣ
系冷媒を使用しながら、従来の直膨式の冷凍サイクル装
置と比較しても、システム効率として同等レベル以上に
ある二次冷媒対応冷凍サイクル装置を開発することが課
題とされてきた。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載の本発明は、熱交換槽で一次側冷凍サイ
クルと二次側熱搬送サイクルとの間の熱交換を行う二次
冷媒冷凍サイクル装置において、前記一次側冷凍サイク
ルが、一次冷媒と、前記一次冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記一次冷媒と熱源との間で熱交換を行う第一の熱交換
器と、前記一次冷媒を減圧膨張させる絞り装置と、前記
熱交換槽と、前記圧縮機、前記第一の熱交換器、前記絞
り装置および前記熱交換槽を接続する接続配管と、から
成り、前記二次側熱搬送サイクルが、二次冷媒と、前記
熱交換槽と、循環ポンプと、前記二次冷媒と負荷との間
で熱交換を行う第二の熱交換器と、前記熱交換槽、前記
循環ポンプおよび前記第二の熱交換器を接続する接続配
管と、から成り、前記熱交換槽に、前記一次冷媒と前記
二次冷媒とが流入して、直接混合して接触し、熱交換を
行った後、前記一次冷媒と前記二次冷媒とが分離して、
前記一次冷媒は前記一次側冷凍サイクルへ、前記二次冷
媒は前記二次側熱搬送サイクルへ循環するように構成さ
れている二次冷媒冷凍サイクル装置を構成したことを特
徴とする。

【００１８】また、請求項２記載の本発明は、前記一次
冷媒がＨＣ系冷媒であり、前記二次冷媒が、前記一次冷
媒に対する溶解性が低く、かつ前記一次冷媒より比重の
大きい熱搬送媒体である請求項１記載の二次冷媒冷凍サ
イクル装置を構成したことを特徴とする。

【００１９】また、請求項３記載の本発明は、前記圧縮
機の吐出配管と、前記圧縮機の吸入配管と、前記第一の
熱交換器の接続配管と、前記熱交換槽の接続配管との間
に四方弁を設置し、前記四方弁の切り替えにより冷房運
転と暖房運転のいずれの運転も行えるように構成された
請求項１または２記載の二次冷媒冷凍サイクル装置を構
成したことを特徴とする。

【００２０】また、請求項４記載の本発明は、前記熱交
換槽上部と前記絞り装置とを第一の配管で接続し、前記
熱交換槽上部と前記四方弁あるいは前記圧縮機とを第二
の配管で接続し、前記熱交換槽上部と前記ポンプとを第
三の配管で接続し、前記熱交換槽下部と前記第二の熱交
換器とを第四の配管で接続した請求項１、２または３記
載の二次冷媒冷凍サイクル装置を構成したことを特徴と
する。

【００２１】また、請求項５記載の本発明は、前記熱交
換槽の内部に備えられた少なくとも一枚の分離壁により
前記熱交換槽の内部を少なくとも第一の部屋と第二の部
屋に分離し、前記分離壁下部に、前記少なくとも第一の
部屋と第二の部屋とを連通させる連通路とを備え、前記
第一の配管は第一の部屋の上部に接続され、前記第二の
配管は第二の部屋の上部に接続されている請求項４記載
の二次冷媒冷凍サイクル装置を構成したことを特徴とす
る。

【００２２】また、請求項６記載の本発明は、前記第三
の配管が、二次冷媒冷凍サイクル装置が冷房運転を行う
構成のときは第一の部屋に接続されるように、二次冷媒
冷凍サイクル装置が暖房運転を行う構成のときは第二の
部屋に接続されるように構成されており、さらに二次冷
媒冷凍サイクル装置が冷房運転と暖房運転のいずれの運
転も行うように構成されているときは、前記第三の配管
は、前記熱交換槽に接続する直前で三方弁を介して第一
の分岐管および第二の分岐管に分岐され、前記第一の分
岐管は前記第一の部屋の上部に接続され、前記第二の分
岐管は前記第二の部屋の上部に接続されており、冷房運
転の時は、前記二次冷媒を前記第三の配管から前記三方
弁を切り替えることで前記第一の分岐管を通じて前記第
一の部屋へ流入させ、暖房運転の時は、前記二次冷媒を
前記第三の配管から前記三方弁を切り替えることで前記
第二の分岐管を通じて前記第二の部屋へ流入させる請求
項５記載の二次冷媒冷凍サイクル装置を構成したことを
特徴とする。

【００２３】また、請求項７記載の本発明は、少なくと
も暖房運転を行う構成である二次冷媒冷凍サイクル装置
において、前記第一の配管は前記第一の部屋の内部で上
下に伸縮する構成を有し、前記第一の配管の伸縮側の先
端は、前記第一の部屋に貯留した前記一次冷媒の液面の
表面部と接する構成とした請求項６記載の二次冷媒冷凍
サイクル装置を構成したことを特徴とする。

【００２４】また、請求項８記載の本発明は、前記第四
の配管から前記第二の熱交換器に至る前記接続配管に気
液分離器を設置し、前記気液分離器には、前記熱交換槽
へ接続する前記第四の配管と、前記第二の熱交換器へ接
続する前記接続配管と、前記気液分離器上相部のガス状
態の前記一次冷媒を前記一次側冷凍サイクルの前記圧縮
機の吸入管へ流す冷媒戻し配管と、を備えている請求項
４ないし７いずれかに記載の二次冷媒冷凍サイクル装置
を構成したことを特徴とする。

【００２５】また、請求項９記載の本発明は、前記二次
側熱搬送サイクルを構成する接続配管に、前記熱交換槽
と前記第二の熱交換器の前記二次冷媒の流れを遮断する
少なくとも一組以上の開閉弁を設置し、前記気液分離器
内の前記一次冷媒のガスが所定量以上となった場合、も
しくは、前記二次冷媒の液が所定量以下となった場合に
は、前記一次側冷凍サイクルおよび前記二次側熱搬送サ
イクルの運転を停止すると共に前記開閉弁を全閉とする
請求項８記載の二次冷媒冷凍サイクル装置を構成したこ
とを特徴とする。

【００２６】また、請求項１０記載の本発明は、前記第
一の分岐管は前記第一の配管と前記熱交換槽外部で接続
されて第一の部屋に接続され、前記第二の分岐管は前記
第二の配管と前記熱交換槽外部で接続されて第二の部屋
に接続されている請求項６ないし９記載の二次冷媒冷凍
サイクル装置を構成したことを特徴とする。

【００２７】また、請求項１１記載の本発明は、少なく
とも二次冷媒冷凍サイクル装置が冷房運転を行う構成の
ときは、前記第一の配管と前記第一の分岐管の接続部分
において、前記第一の配管の前記熱交換槽へ前記一次冷
媒が流れる方向に第一のノズルが設置され、前記第一の
ノズルの出口に前記第一の分岐管が前記第一の配管に流
入する方向に第二のノズルを介して接続され、前記第一
の配管と前記第一の分岐管の接続部分において、前記一
次冷媒の前記第一のノズル出口と前記二次冷媒の前記第
二のノズル出口の圧力差で前記第二のノズルから前記二
次冷媒を前記第一の配管へ吸引して前記二次冷媒を前記
二次側熱搬送サイクルで循環させる構成であり、少なく
とも二次冷媒冷凍サイクル装置が暖房運転を行う構成の
ときは、前記第二の配管と前記第二の分岐管の接続部分
において、前記第二の配管の前記熱交換槽へ前記一次冷
媒が流れる方向に第三のノズルが設置され、前記第三の
ノズルの出口に前記第二の分岐管が前記第二の配管に流
入する方向に第四のノズルを介して接続され、前記第二
の配管と前記第二の分岐管の接続部分において、前記一
次冷媒が前記第三のノズル出口と前記二次冷媒の前記第
四のノズル出口の圧力差で前記第四のノズルから前記二
次冷媒を前記第二の配管へ吸引して前記二次冷媒を前記
二次側熱搬送サイクルで循環させる構成である請求項１
０記載の二次冷媒冷凍サイクル装置を構成したことを特
徴とする。

【００２８】また、請求項１２記載の本発明は、前記第
二の配管において、前記第二の分岐管との接続部分の前
後をバイパスして接続する第一のバイパス配管が設置さ
れ、前記第一のバイパス配管には、前記熱交換槽から流
出する方向にのみ前記一次側冷媒が通過するように第一
の逆止弁が設置され、前記第一の配管において、前記第
一の分岐管との接続部分の前後をバイパスして接続する
第二のバイパス配管が設置され、前記第二のバイパス配
管には、前記熱交換槽から流出する方向にのみ前記一次
冷媒が通過するように第二の逆止弁が設置された請求項
１１記載の二次冷媒冷凍サイクル装置を構成したことを
特徴とする。

【００２９】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）本発明における
二次冷媒冷凍サイクル装置の異なる実施の形態を図３に
示す。図１では、一次冷媒にＨＣ系冷媒のプロパンを、
二次冷媒に清水を使用した二次冷媒空調システムの冷房
運転専用のシステム構成を示している。

【００３０】本システムは一次側冷凍サイクルと二次側
熱搬送サイクルから構成されており、一次側冷凍サイク
ルは圧縮機１、第一の熱交換器３（以下、室外熱交換器
という）、絞り装置４（以下、膨張弁という）、オイル
セパレータ１０、アキュムレータ１１、熱交換槽１２、
第一の配管１７、第二の配管１８等から成り、それぞれ
が一次側接続配管６で接続され、一次冷媒および冷凍機
油が封入されている。

【００３１】一方、二次側熱搬送サイクルは、第二の熱
交換器７（以下、室内熱交換器という）、循環ポンプ
８、熱交換槽１２、気液分離器１３、開閉弁１４および
１５、第三の配管１９、、第四の配管２０等から成り、
それぞれが二次側接続配管９で接続され、二次冷媒が封
入されている。

【００３２】図１において、太線は一次冷媒の流れを、
細線は二次冷媒の流れを示しており、一次側冷凍サイク
ルと二次側熱搬送サイクルの一部は室外機の中にパッケ
ージングされ、室内熱交換器７は室内機の中にパッケー
ジングされ、室外機と室内機は二次側接続配管９および
信号線（図示せず）等で接続されている。

【００３３】オイルセパレータ１０は圧縮機１から吐出
された冷凍機油を再び圧縮機１の吸入管へ戻す返油管を
備えている。

【００３４】気液分離器１３は、熱交換槽１２から流入
する二次冷媒に混入している一次冷媒を分離して一次側
冷凍サイクルへ戻すガス戻し配管９８を備えている。

【００３５】また、一次冷媒で有る二酸化炭素と二次冷
媒である清水とは少しは相互に溶解するが、比重の違い
から、熱交換槽１２の中で混合しても短時間で上部の一
次冷媒と下部の二次冷媒に互いに分離する性質を持って
いる。

【００３６】一次側冷凍サイクルの運転に対しては、圧
縮機１、オイルセパレータ１０、室外熱交換器３（凝縮
器として作用する）、膨張弁４、第一の配管１７、熱交
換槽１２（蒸発器として作用する）、第二の配管１８、
四方弁２、アキュムレータ１１、圧縮機１の順でそれぞ
れ一次側接続配管６を介して一次冷媒が流れる。

【００３７】また、このとき、一次側冷凍サイクルにお
ける冷凍機油は圧縮機１から吐出した後、オイルセパレ
ータ１０で完全に冷媒と分離し、圧縮機１の吸入管へ戻
される。

【００３８】二次側熱搬送サイクルの運転に対しては、
熱交換槽１２、第四の配管２０、気液分離器１３、開閉
弁１４、室内熱交換器７、開閉弁１５、循環ポンプ８、
第三の配管１９、熱交換槽１２の順でそれぞれ二次側接
続配管９を介して二次冷媒が流れる。

【００３９】また、二次側熱搬送サイクルにおいて熱交
換槽１２から二次冷媒と共に流出した一次冷媒は、気液
分離器１３を経て一次側冷凍サイクルの圧縮機１の吸入
管へ戻される。

【００４０】熱交換槽１２は第一の配管１７、第二の配
管１８、第三の配管１９、第四の配管２０、分離壁２
１、撹拌用抵抗板２２、冷媒分離板２３、を備えてい
る。

【００４１】熱交換槽１２における一次冷媒の流れは、
第一の配管１７から熱交換槽１２の第一の部屋へ流入
し、撹拌用抵抗板２２で滞留して二次冷媒と混合され二
次冷媒に冷熱を伝え、冷媒分離板２３で二次冷媒と分離
され熱交換槽１２の第二の部屋を経て第二の配管１８か
らガス冷媒状態で流出し、熱交換槽１２における二次冷
媒の流れは、第三の配管１９から熱交換槽１２の第一の
部屋へ流入し、撹拌用抵抗板２２で滞留して一次冷媒と
混合され一次冷媒から冷熱をもらい、冷媒分離板２３で
一次冷媒と分離され、第四の配管２０から流出する。

【００４２】また、二次側熱搬送サイクルの気液分離器
１３において、液面センサ（図示せず）によって二次冷
媒の液面を計測し、液面が規定高さ以下となった場合に
は、一次冷媒が二次側熱搬送サイクル内へ流入されてい
ると判断し、圧縮機１の運転と循環ポンプ８の運転を停
止すると共に、開閉弁１４および１５を閉じることで室
内熱交換器７に一次冷媒が流入するのを防ぐ。なお、気
液分離器１３において、前記液面センサによって二次冷
媒の液面が低下したときには、圧縮機１の運転周波数を
下げたり、循環ポンプ８の二次冷媒循環流量を少なくす
る等の適切な制御を行うことで気液分離器１３における
二次冷媒の液面が低下するのを防ぐ制御を行っても、も
ちろん構わない。

【００４３】以上述べたように、一次側冷凍サイクル、
二次側熱搬送サイクルが熱交換槽１２を介して熱交換を
行うことで、室内側には一次冷媒が流入することなし
に、しかも一次冷媒と二次冷媒の温度差を小さくしたま
まで効率よく熱交換を行いながら、室内熱交換器７によ
って室内の空調空間の空調制御を行うことができる。

【００４４】（実施の形態２）本発明における二次冷媒
冷凍サイクル装置の異なる実施の形態を図２に示す。図
２では、一次冷媒にＨＣ系冷媒のプロパンを、二次冷媒
に清水を使用した二次冷媒空調システムの暖房運転専用
のシステム構成を示している。

【００４５】本システムは一次側冷凍サイクルと二次側
熱搬送サイクルから構成されており、一次側冷凍サイク
ルは圧縮機１、第一の熱交換器３（以下、室外熱交換器
という）、絞り装置４（以下、膨張弁という）、オイル
セパレータ１０、アキュムレータ１１、熱交換槽１２、
第一の配管１７、第二の配管１８等から成り、それぞれ
が一次側接続配管６で接続され、一次冷媒および冷凍機
油が封入されている。

【００４６】一方、二次側熱搬送サイクルは、第二の熱
交換器７（以下、室内熱交換器という）、循環ポンプ
８、熱交換槽１２、気液分離器１３、開閉弁１４および
１５、第三の配管１９、第四の配管２０等から成り、そ
れぞれが二次側接続配管９で接続され、二次冷媒が封入
されている。

【００４７】図２において、太線は一次冷媒の流れを、
細線は二次冷媒の流れを示しており、一次側冷凍サイク
ルと二次側熱搬送サイクルの一部は室外機の中にパッケ
ージングされ、室内熱交換器７は室内機の中にパッケー
ジングされ、室外機と室内機は二次側接続配管９および
信号線（図示せず）等で接続されている。

【００４８】オイルセパレータ１０は圧縮機１から吐出
された冷凍機油を再び圧縮機１の吸入管へ戻す返油管を
備えており、気液分離器１３は熱交換槽１２から流入す
る二次冷媒に混入している一次冷媒を分離して一次側冷
凍サイクルへ戻すガス戻し配管を備えている。

【００４９】また、一次冷媒であるプロパンと二次冷媒
である清水とは互いに溶解しにくく、比重の違いから、
熱交換槽１２の中で混合しても短時間で上部の一次冷媒
と下部の二次冷媒に互いに分離する性質を持っている。

【００５０】一次側冷凍サイクルの運転に対しては、圧
縮機１、オイルセパレータ１０、第二の配管１８、熱交
換槽１２（凝縮器として作用する）、第一の配管１７、
膨張弁４、室外熱交換器３（蒸発器として作用する）、
アキュムレータ１１、圧縮機１の順でそれぞれ一次側接
続配管６を介して一次冷媒が流れる。

【００５１】また、このとき、一次側冷凍サイクルにお
ける冷凍機油は圧縮機１から吐出した後、オイルセパレ
ータ１０で完全に冷媒と分離し、圧縮機１の吸入管へ戻
される。

【００５２】二次側熱搬送サイクルの運転に対しては、
熱交換槽１２、第四の配管２０、気液分離器１３、開閉
弁１４、室内熱交換器７、開閉弁１５、循環ポンプ８、
第三の配管１９、熱交換槽１２の順でそれぞれ二次側接
続配管９を介して二次冷媒が流れる。

【００５３】また、二次側熱搬送サイクルにおいて熱交
換槽１２から二次冷媒と共に流出した一次冷媒は、気液
分離器１３を経て一次側冷凍サイクルの圧縮機１の吸入
管へ戻される。

【００５４】熱交換槽１２は第一の配管１７、第二の配
管１８、第三の配管１９、第四の配管２０、分離壁２
１、撹拌用抵抗板２２、冷媒分離板２３、を備え、第一
の配管１７は先端に液冷媒流出調整管２４が取り付けら
れており、液冷媒流出調整管２４は先端に浮きが接続さ
れ、一次冷媒流入出管１７に沿って自由に上下すること
で熱交換槽１２内の第一の部屋の一次冷媒の液面に接す
る構造となっている。

【００５５】熱交換槽１２における一次冷媒の流れは、
第二の配管１８から熱交換槽１２の第二の部屋へ流入
し、撹拌用抵抗板２２で滞留して二次冷媒と混合され二
次冷媒に温熱を伝え、冷媒分離板２３で二次冷媒と分離
され熱交換槽１２の第一の部屋を経て第一の配管１７か
ら液冷媒状態で流出し、熱交換槽１２における二次冷媒
の流れは、第三の配管１９から熱交換槽１２の第二の部
屋へ流入し、撹拌用抵抗板２２で滞留して一次冷媒と混
合され一次冷媒から温熱をもらい、冷媒分離板２３で一
次冷媒と分離され、第四の配管２０から流出する。

【００５６】なお、暖房運転時に熱交換槽１２から一次
冷媒が流出するとき、第一の配管１７の先端の液冷媒流
出調整管２４によって、二次冷媒より比重の小さい一次
冷媒の液冷媒が選択的に流出する。

【００５７】また、二次側熱搬送サイクルの気液分離器
１３において、液面センサによって二次冷媒の液面を計
測し、液面が規定高さ以下となった場合には、一次冷媒
が二次側熱搬送サイクル内へ流入されていると判断し、
圧縮機１の運転と循環ポンプ８の運転を停止すると共
に、開閉弁１４および１５を閉じることで室内熱交換器
７に一次冷媒が流入するのを防ぐ。なお、気液分離器１
３において、前記液面センサによって二次冷媒の液面が
低下したときには、圧縮機１の運転周波数を下げたり、
循環ポンプ８の二次冷媒循環流量を少なくする等の適切
な制御を行うことで気液分離器１３における二次冷媒の
液面が低下するのを防ぐ制御を行っても、もちろん構わ
ない。

【００５８】以上述べたように、一次側冷凍サイクル、
二次側熱搬送サイクルが熱交換槽１２を介して熱交換を
行うことで、室内側には一次冷媒が流入することなし
に、しかも一次冷媒と二次冷媒の温度差を小さくしたま
まで効率よく熱交換を行いながら、室内熱交換器７によ
って室内の空調空間の空調制御を行うことができる。

【００５９】（実施の形態３）本発明における二次冷媒
冷凍サイクル装置の一実施の形態を図３に示す。図３で
は、一次冷媒にＨＣ系冷媒のプロパンを、二次冷媒に清
水を使用した二次冷媒空調システムの冷房運転時のシス
テム構成を示している。

【００６０】本システムは一次側冷凍サイクルと二次側
熱搬送サイクルから構成されており、一次側冷凍サイク
ルは圧縮機１、四方弁２、第一の熱交換器３（以下、室
外熱交換器という）、絞り装置４（以下、膨張弁とい
う）、オイルセパレータ１０、アキュムレータ１１、熱
交換槽１２、第一の配管１７、第二の配管１８等から成
り、それぞれが一次側接続配管６で接続され、一次冷媒
および冷凍機油が封入されている。

【００６１】一方、二次側熱搬送サイクルは、第二の熱
交換器７（以下、室内熱交換器という）、循環ポンプ
８、熱交換槽１２、気液分離器１３、開閉弁１４および
１５、三方弁１６、第三の配管１９、第三の配管１９の
第一の分岐管１９ａ（以下、第一分岐管という）、第三
の配管１９の第二の分岐管１９ｂ（以下、第二分岐管と
いう）、第四の配管２０等から成り、それぞれが二次側
接続配管９で接続され、二次冷媒が封入されている。

【００６２】図３において、太線は一次冷媒の冷房運転
時の流れを、細線は二次冷媒の流れを示しており、一次
側冷凍サイクルと二次側熱搬送サイクルの一部は室外機
の中にパッケージングされ、室内熱交換器７は室内機の
中にパッケージングされ、室外機と室内機は二次側接続
配管９および信号線（図示せず）等で接続されている。

【００６３】オイルセパレータ１０は圧縮機１から吐出
された冷凍機油を再び圧縮機１の吸入管へ戻す返油管を
備えており、気液分離器１３は熱交換槽１２から流入す
る二次冷媒に混入している一次冷媒を分離して一次側冷
凍サイクルへ戻すガス戻し配管を備えている。

【００６４】また、一次冷媒であるプロパンと二次冷媒
である清水とは互いに溶解しにくく、比重の違いから、
熱交換槽１２の中で混合しても短時間で上部の一次冷媒
と下部の二次冷媒に互いに分離する性質を持っている。

【００６５】冷房時の一次側冷凍サイクルの運転に対し
ては、四方弁２の切り替えにより、圧縮機１、オイルセ
パレータ１０、四方弁２、室外熱交換器３（凝縮器とし
て作用する）、膨張弁４、第一の配管１７、熱交換槽１
２（蒸発器として作用する）、第二の配管１８、四方弁
２、アキュムレータ１１、圧縮機１の順でそれぞれ一次
側接続配管６を介して一次冷媒が流れ、暖房時の一次側
冷凍サイクルの運転に対しては、四方弁２の切り替えに
より、圧縮機１、オイルセパレータ１０、四方弁２、第
二の配管１８、熱交換槽１２（凝縮器として作用す
る）、第一の配管１７、膨張弁４、室外熱交換器３（蒸
発器として作用する）、四方弁２、アキュムレータ１
１、圧縮機１の順でそれぞれ一次側接続配管６を介して
一次冷媒が流れる。

【００６６】また、このとき、一次側冷凍サイクルにお
ける冷凍機油は圧縮機１から吐出した後、オイルセパレ
ータ１０で完全に冷媒と分離し、圧縮機１の吸入管へ戻
される。

【００６７】冷房時の二次側熱搬送サイクルの運転に対
しては、三方弁１６の切り替えにより、熱交換槽１２、
第四の配管２０、気液分離器１３、開閉弁１４、室内熱
交換器７、開閉弁１５、循環ポンプ８、第三の配管１
９、三方弁１６、第一分岐管１９ａ、熱交換槽１２の順
でそれぞれ二次側接続配管９を介して二次冷媒が流れ、
暖房時の二次側熱搬送サイクルの運転に対しては、三方
弁１６の切り替えにより、熱交換槽１２、第四の配管２
０、気液分離器１３、開閉弁１４、室内熱交換器７、開
閉弁１５、循環ポンプ８、第三の配管１９、三方弁１
６、第二分岐管１９ｂ、熱交換槽１２の順でそれぞれ二
次側接続配管９を介して二次冷媒が流れる。

【００６８】また、二次側熱搬送サイクルにおいて熱交
換槽１２から二次冷媒と共に流出した一次冷媒は、気液
分離器１３を経て一次側冷凍サイクルの圧縮機１の吸入
管へ戻される。

【００６９】図４に本発明における熱交換槽１２の一例
を示す。熱交換槽１２は第一の配管１７、第二の配管１
８、第一分岐管１９ａ、第二分岐管１９ｂ、第四の配管
２０、分離壁２１、撹拌用抵抗板２２、じゃま板２２
ａ、冷媒分離板２３を備え、第一の配管１７は先端に液
冷媒流出調整管２４が取り付けられており、液冷媒流出
調整管２４は先端に浮きが接続され（図示せず）、一次
冷媒流入出管１７に沿って自由に上下することで熱交換
槽１２内の第一の部屋（図２における右室）の一次冷媒
の液面に接する構造となっている。また、第一分岐管１
９ａ、第二分岐管１９ｂの先端は、スプリンクラー状に
なっており、二次冷媒の清水が噴出する時に、拡散され
て（液滴状や噴霧状に）供給される構造となっている。

【００７０】冷房運転時の熱交換槽１２における一次冷
媒の流れは、第一の配管１７から熱交換槽１２の第一の
部屋へ流入し、じゃま板２２ａで二次冷媒と一緒に攪拌
されながら撹拌用抵抗板２２で滞留して二次冷媒と混合
され二次冷媒に冷熱を伝え、冷媒分離板２３で二次冷媒
と分離され熱交換槽１２の第二の部屋（図２における左
室）を経て第二の配管１８からガス冷媒状態で流出し、
冷房運転時の熱交換槽１２における二次冷媒の流れは、
第三の配管１９から三方弁１６の切り替えにより第一分
岐管１９ａへ流れ、第一分岐管１９ａから熱交換槽１２
の第一の部屋へ拡散されて流入し、じゃま板２２ａで一
次冷媒と一緒に攪拌されながら撹拌用抵抗板２２で滞留
して一次冷媒と混合され一次冷媒から冷熱をもらい、冷
媒分離板２３で一次冷媒と分離され、第四の配管２０か
ら流出する。拡散されて流入することと、じゃま板２２
ａとで一次冷媒と二次冷媒の混合が促進され、熱交換が
速やかに行われる。

【００７１】暖房運転時の熱交換槽１２における一次冷
媒の流れは、第二の配管１８から熱交換槽１２の第二の
部屋へ流入し、じゃま板２２ａで二次冷媒と一緒に攪拌
されながら撹拌用抵抗板２２で滞留して二次冷媒と混合
され二次冷媒に温熱を伝え、冷媒分離板２３で二次冷媒
と分離され熱交換槽１２の第一の部屋を経て第一の配管
１７から液冷媒状態で流出し、暖房運転時の熱交換槽１
２における二次冷媒の流れは、第三の配管１９から三方
弁１６の切り替えにより第二分岐管１９ｂへ流れ、第二
分岐管１９ｂから熱交換槽１２の第二の部屋へ拡散され
て流入し、じゃま板２２ａで一次冷媒と一緒に攪拌され
ながら撹拌用抵抗板２２で滞留して一次冷媒と混合され
一次冷媒から温熱をもらい、冷媒分離板２３で一次冷媒
と分離され、第四の配管２０から流出する。拡散されて
流入することと、じゃま板２２ａとで一次冷媒と二次冷
媒の混合が促進され、熱交換が速やかに行われる。

【００７２】なお、暖房運転時に熱交換槽１２から一次
冷媒が流出するとき、第一の配管１７の先端の液冷媒流
出調整管２４によって、二次冷媒より比重の小さい一次
冷媒の液冷媒が選択的に流出する。

【００７３】また、二次側熱搬送サイクルの気液分離器
１３において、液面センサ（図示せず）によって二次冷
媒の液面を計測し、液面が規定高さ以下となった場合に
は、一次冷媒が二次側熱搬送サイクル内へ流入されてい
ると判断し、圧縮機１の運転と循環ポンプ８の運転を停
止すると共に、開閉弁１４および１５を閉じることで室
内熱交換器７に一次冷媒が流入するのを防ぐ。なお、気
液分離器１３において、前記液面センサによって二次冷
媒の液面が低下したときには、圧縮機１の運転周波数を
下げたり、循環ポンプ８の二次冷媒循環流量を少なくす
る等の適切な制御を行うことで気液分離器１３における
二次冷媒の液面が低下するのを防ぐ制御を行っても、も
ちろん構わない。

【００７４】以上述べたように、一次側冷凍サイクル、
二次側熱搬送サイクルが熱交換槽１２を介して熱交換を
行うことで、室内側には一次冷媒が流入することなし
に、しかも一次冷媒と二次冷媒の温度差を小さくしたま
まで効率よく熱交換を行いながら、室内熱交換器７によ
って室内の空調空間の空調制御を行うことができる。

【００７５】（実施の形態４）本発明における二次冷媒
冷凍サイクル装置の異なる実施の形態を図５に示す。図
５では、一次冷媒にＨＣ系冷媒のプロパンを、二次冷媒
に清水を使用した二次冷媒空調システムの冷房運転時の
システム構成を示している。

【００７６】本システムは一次側冷凍サイクルと二次側
熱搬送サイクルから構成されており、一次側冷凍サイク
ルは圧縮機１、四方弁２、第一の熱交換器（以下、室外
熱交換器という）３、絞り装置（以下、膨張弁という）
４、オイルセパレータ１０、アキュムレータ１１、熱交
換槽１２、第一の配管１７、第二の配管１８、第一のバ
イパス配管２５、第二のバイパス配管２６等から成り、
それぞれが一次側接続配管６で接続され、一次冷媒およ
び冷凍機油が封入されている。

【００７７】また、第一のバイパス配管２５には冷房運
転時に熱交換槽１２から圧縮機１の方向へのみ冷媒が流
れるように第一の逆止弁２７が、第二のバイパス配管２
６には暖房運転時に熱交換槽１２から圧縮機１の方向へ
のみ冷媒が流れるように第二の逆止弁２８がそれぞれ設
置されている。

【００７８】一方、二次側熱搬送サイクルは、第二の熱
交換器（以下、室内熱交換器という）７、熱交換槽１
２、気液分離器１３、開閉弁１４および１５、三方弁１
６、第三の配管１９、第三の配管１９の第一の分岐管
（以下、第一分岐管という）１９ａ、第三の配管１９の
第二の分岐管（以下、第二分岐管という）１９ｂ、第四
の配管２０、二次冷媒用逆止弁２９等から成り、それぞ
れが二次側接続配管９で接続され、二次冷媒が封入され
ている。

【００７９】図５において、太線は一次冷媒の冷房運転
時の流れを、細線は二次冷媒の流れを示しており、一次
側冷凍サイクルと二次側熱搬送サイクルの一部は室外機
の中にパッケージングされ、室内熱交換器７は室内機の
中にパッケージングされ、室外機と室内機は二次側接続
配管９および信号線（図示せず）等で接続されている。

【００８０】オイルセパレータ１０は圧縮機１から吐出
された冷凍機油を再び圧縮機１の吸入管へ戻す返油管を
備えており、気液分離器１３は熱交換槽１２から流入す
る二次冷媒に混入している一次冷媒を分離して一次側冷
凍サイクルへ戻すガス戻し配管を備えている。

【００８１】また、一次冷媒であるプロパンと二次冷媒
である清水とは互いに溶解しにくく、比重の違いから、
熱交換槽１２の中で混合しても短時間で上部の一次冷媒
と下部の二次冷媒に互いに分離する性質を持っている。

【００８２】冷房時の一次側冷凍サイクルの運転に対し
ては、四方弁２の切り替えにより、圧縮機１、オイルセ
パレータ１０、四方弁２、室外熱交換器３（凝縮器とし
て作用する）、膨張弁４、第一の配管１７、熱交換槽１
２（蒸発器として作用する）、第二の配管１８、第一の
バイパス配管２５、第一の逆止弁２７、四方弁２、アキ
ュムレータ１１、圧縮機１の順でそれぞれ一次側接続配
管６を介して一次冷媒が流れ、暖房時の一次側冷凍サイ
クルの運転に対しては、四方弁２の切り替えにより、圧
縮機１、オイルセパレータ１０、四方弁２、第二の配管
１８、熱交換槽１２（凝縮器として作用する）、第一の
配管１７、第二のバイパス配管２６、第二の逆止弁２
８、膨張弁４、室外熱交換器３（蒸発器として作用す
る）、四方弁２、アキュムレータ１１、圧縮機１の順で
それぞれ一次側接続配管６を介して一次冷媒が流れる。

【００８３】また、一次側冷凍サイクルにおける冷凍機
油は圧縮機１から吐出した後、オイルセパレータ１０で
完全に冷媒と分離し、圧縮機１の吸入管へ戻される。

【００８４】冷房時の二次側熱搬送サイクルの運転に対
しては、三方弁１６の切り替えにより、熱交換槽１２、
第四の配管２０、気液分離器１３、開閉弁１４、室内熱
交換器７、開閉弁１５、二次冷媒用逆止弁２９、第三の
配管１９、三方弁１６、第一分岐管１９ａ、熱交換槽１
２の順で二次側接続配管９を介して二次冷媒が流れ、暖
房時の二次側熱搬送サイクルの運転に対しては、三方弁
１６の切り替えにより、熱交換槽１２、第四の配管２
０、気液分離器１３、開閉弁１４、室内熱交換器７、開
閉弁１５、二次冷媒用逆止弁２９、第三の配管１９、三
方弁１６、第二分岐管１９ｂ、熱交換槽１２の順で二次
側接続配管９を介して二次冷媒が流れる。

【００８５】また、一次側冷凍サイクルにおける冷凍機
油は圧縮機１から吐出した後、オイルセパレータ１０で
完全に冷媒と分離し、圧縮機１の吸入管へ戻される。

【００８６】また、二次側熱搬送サイクルにおいて熱交
換槽１２から二次冷媒と共に流出した一次冷媒は、気液
分離器１３を経て一次側冷凍サイクルへ戻される。

【００８７】図６に本発明における熱交換槽１２と熱交
換槽１２に接続する接続配管の一例を示す。

【００８８】熱交換槽１２は第一の配管１７、第二の配
管１８、第三の配管１９の第一分岐管１９ａおよび第二
分岐管１９ｂ、第四の配管２０、分離壁２１、撹拌用抵
抗板２２、冷媒分離板２３、を備え、第一の配管１７は
先端に液冷媒流出調整管２４が取り付けられており、液
冷媒流出調整管２４は先端に浮き（図示せず）が接続さ
れ、第一の配管１７に沿って自由に上下することで熱交
換槽１２内の第一の部屋（図６における右室）内の一次
冷媒の液面に接する構造となっている。

【００８９】また、第一の配管１７は熱交換槽１２に接
続する直前に熱交換槽１２へ流入する方向に第一のノズ
ル３０ａが備わっており、第一分岐管１９ａは第一のノ
ズル３０ａの出口近傍に第三のノズル３１ａを介して接
続され、さらに、第一のノズル３０ａの前後を接続する
形で第二のバイパス配管２６が接続され、第二のバイパ
ス配管２６には、熱交換槽１２からの冷媒の流れのみを
流す第二の逆止弁２８が接続されている。

【００９０】また、第二の配管１８は熱交換槽１２に接
続する直前に熱交換槽１２へ流入する方向に第三のノズ
ル３０ｂが備わっており、第二分岐管１９ｂは第三のノ
ズル３０ｂの出口近傍に第四のノズル３１ｂを介して接
続され、さらに、第三のノズル３０ｂの前後を接続する
形で第一のバイパス配管２５が接続され、第一のバイパ
ス配管２５には、熱交換槽１２からの冷媒の流れのみを
流す第一の逆止弁２７が接続されている。

【００９１】冷房運転時の熱交換槽１２における一次冷
媒の流れは、第一の配管１７から第一のノズル３０ａを
経て熱交換槽１２の第一の部屋へ流入し、撹拌用抵抗板
２２で滞留して二次冷媒と混合され二次冷媒に冷熱を伝
え、冷媒分離板２３で二次冷媒と分離され熱交換槽１２
の第二の部屋（図６における左室）を経て第二の配管１
８からガス冷媒状態で流出し、第一のバイパス配管２
５、第一の逆止弁２７を経て四方弁２へ向かう。

【００９２】冷房運転時の熱交換槽１２における二次冷
媒の流れは、第三の配管１９から三方弁１６の切り替え
により第一分岐管１９ａへ流れ、第二のノズル３１ａか
ら第一の配管１７を経て熱交換槽１２の第一の部屋へ流
入し、撹拌用抵抗板２２で滞留して一次冷媒と混合され
一次冷媒から冷熱をもらい、冷媒分離板２３で一次冷媒
と分離され、第四の配管２０から流出する。このとき二
次冷媒は第一のノズル３０ａと第二のノズル３１ａで構
成されたエゼクタにより第一のノズル３０ａの一次冷媒
の圧力降下で第二のノズル３１ａから二次冷媒が吸引さ
れて熱交換槽１２へ流入し、デフューザーの作用で二次
冷媒の圧力が上昇することで、二次側熱搬送サイクルで
循環する。

【００９３】暖房運転時の熱交換槽１２における一次冷
媒の流れは、第二の配管１８から第三のノズル３０ｂを
経て熱交換槽１２の第二の部屋へ流入し、撹拌用抵抗板
２２で滞留して二次冷媒と混合され二次冷媒に温熱を伝
え、冷媒分離板２３で二次冷媒と分離され熱交換槽１２
の第一の部屋を経て第一の配管１７から液冷媒状態で流
出し、第二のバイパス配管２６、第２の逆止弁２８を経
て膨張弁４へ向かう。

【００９４】暖房運転時の熱交換槽１２における二次冷
媒の流れは、第三の配管１９から三方弁１６の切り替え
により第二分岐管１９ｂへ流れ、第四のノズル３１ｂか
ら第二の配管１８を経て熱交換槽１２の第二の部屋へ流
入し、撹拌用抵抗板２２で滞留して一次冷媒と混合され
一次冷媒から温熱をもらい、冷媒分離板２３で一次冷媒
と分離され、第四の配管２０から流出する。このとき二
次冷媒は第三のノズル３０ｂと第四のノズル３１ｂで構
成されたエゼクタにより第三のノズル３０ｂの一次冷媒
の圧力降下で第四のノズル３１ｂから二次冷媒が吸引さ
れて熱交換槽１２へ流入し、デフューザーの作用で二次
冷媒の圧力が上昇することで、二次側熱搬送サイクルで
循環する。

【００９５】なお、暖房運転時に熱交換槽１２から一次
冷媒が流出するとき、第一の配管１７の先端の液冷媒流
出調整管２４によって、二次冷媒より比重の小さい一次
冷媒の液冷媒が選択的に流出する。

【００９６】また、二次側熱搬送サイクルの気液分離器
１３において、液面センサ（図示せず）によって二次冷
媒の液面を計測し、液面が規定高さ以下となった場合に
は、一次冷媒が二次側熱搬送サイクル内へ流入されてい
ると判断し、圧縮機１の運転の運転を停止すると共に、
開閉弁１４および１５を閉じることで室内熱交換器７に
一次冷媒が流入するのを防ぐ。なお、気液分離器１３に
おいて、前記液面センサによって二次冷媒の液面が低下
したときには、圧縮機１の運転周波数を下げる等の適切
な制御を行うことで気液分離器１３における二次冷媒の
液面が低下するのを防ぐ制御を行っても、もちろん構わ
ない。

【００９７】以上述べたように、一次側冷凍サイクル、
二次側熱搬送サイクルが熱交換槽１２を介して熱交換を
行うことで、室内側には一次冷媒が流入することなし
に、しかも一次冷媒と二次冷媒の温度差を小さくしたま
まで効率よく熱交換を行いながら、室内熱交換器７によ
って室内の空調空間の空調制御を行うことができる。

【００９８】また、一次冷媒と二次冷媒を混合する部分
にノズルを設けてエゼクタを構成して一次冷媒と二次冷
媒の圧力差を利用して二次冷媒を循環させることにより
循環ポンプなどの二次冷媒用の循環動力を必要としない
ので初期コストが低減でき、運転時の二次冷媒循環入力
も不要となることで、さらにシステムとしての効率が向
上する。

【００９９】なお、前述のエゼクタによる二次冷媒循環
量が不足する場合には、二次冷媒用の循環ポンプ８を設
け、循環ポンプ８による動力とエゼクタの二つの力を併
用することで二次冷媒を循環させても、二次冷媒の循環
動力削減となるのでもちろん構わない。

【０１００】

【発明の効果】以上述べたことから明らかなように、本
発明によれば、 １．一次側冷凍サイクルと二次側熱搬送サイクルとの間
で直接接触・混合して熱交換を行う二次冷媒冷凍サイク
ル装置を構成することにより、従来の直膨式の冷凍サイ
クル装置と比較しても高いシステム効率を得ることがで
きるという効果がある。

【０１０１】２．また、一次冷媒にＨＣ冷媒を用い、一
次冷媒とは溶解性が低く、比重の異なる二次冷媒を用い
ることで、冷媒の分離を容易に行える効果がある。

【０１０２】３．また、一次側冷凍サイクル中に四方弁
を設けることで、容易に冷房と暖房の切り替えができる
という効果がある。

【０１０３】４．また、一次冷媒と二次冷媒とが分離混
合しやすいという性質を利用して熱交換槽の配管を構成
すれば、簡単に冷媒を分離できる熱交換槽を実現できる
という効果がある。

【０１０４】５．また、熱交換槽を二つの部屋にわけ、
下部にその部屋を連通する連通路を設け、第一の配管を
第一の部屋の上部に、第二の配管を第二の部屋の上部に
設置することで、冷房運転・暖房運転の切り替えにより
一次冷媒の噴出方向が変わっても、噴出時には抵抗を受
けることが無く冷媒の噴出ができ、吸い込み時には確実
に冷媒を分離した後にそれぞれ一次冷媒は一次側冷凍サ
イクル側に、二次冷媒は二次側熱搬送サイクル側に吸い
込むことができるという効果がある。

【０１０５】６．また、冷媒の液面に添う一次冷媒の吸
い込み口を設けることで、液面の変化に応じて対応して
吸い込み口を設定でき、一次冷媒のみを確実に一次側冷
凍サイクルに戻す効果がある。

【０１０６】７．また、二次冷媒を三方弁を用いて、冷
房運転、暖房運転に応じて、熱交換槽の第一の部屋、第
二の部屋に流入させることにより、一次冷媒・二次冷媒
の接触・混合が促され、熱交換効率が高くなるという効
果がある。

【０１０７】８．また、二次側熱搬送サイクル中に気液
分離器を設けることで、二次側熱搬送サイクル中に混入
した一次冷媒を室内に流入させない効果があり、仮に二
次冷媒が室内でもれた場合にも、一次冷媒が同時に漏れ
出すことがないという効果が得られる。

【０１０８】９．また、二次側熱搬送サイクル中に少な
くとも一組以上の遮断弁を設けることで、異常運転時に
この弁を用いて冷媒の流れを遮断でき、二次側熱搬送サ
イクル中に一次冷媒を流入させない効果が得られる。

【０１０９】１０．また、第一の分岐管と第一の配管、
第二の分岐管と第二の配管を熱交換槽外部で接続するこ
とで、一次冷媒と二次冷媒との混合が管の中で起こり、
熱交換を容易に行えるという効果が得られる。

【０１１０】１１．さらに、第一の分岐管と第一の配管
で、または第二の分岐管と第二の配管で一次冷媒と二次
冷媒とを混合させる際にノズルを用いることで、循環ポ
ンプの動力の低下、または循環ポンプが不要となるとい
う効果が得られる。

【０１１１】１２．さらに、ノズル部のところに別途逆
止弁付きのバイパス流路を設けることで、ノズルの通常
流れ方向と逆向きの方向に流れる時に圧力損失が高くな
り、ポンプ動力が大きくなることを防ぎ、一次冷媒がス
ムーズに流れるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である冷房専用の二次冷
媒冷凍サイクル装置の構成図

【図２】本発明の異なる実施の形態である暖房専用の二
次冷媒冷凍サイクル装置の構成図

【図３】本発明の異なる実施の形態である二次冷媒冷凍
サイクル装置の構成図

【図４】同二次冷媒冷凍サイクルの熱交換槽の拡大構成
図

【図５】本発明の異なる実施の形態である二次冷媒冷凍
サイクル装置の構成図

【図６】同二次冷媒冷凍サイクルの熱交換槽の拡大構成
図

【図７】従来の二次冷媒冷凍サイクル装置の構成図

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 四方弁 ３ 第一の熱交換器（室外熱交換器） ４ 絞り装置（膨張弁） ５ 中間熱交換器 ６ 一次側接続配管 ７ 第二の熱交換器（室内熱交換器） ８ 循環ポンプ ９ 二次側接続配管 １０ オイルセパレータ １１ アキュムレータ １２ 熱交換槽 １３ 気液分離器 １４，１５ 開閉弁 １６ 三方弁 １７ 第一の配管 １８ 第二の配管 １９ 第三の配管 １９ａ 第一分岐管 １９ｂ 第二分岐管 ２０ 第四の配管 ２１ 分離壁 ２２ 撹拌用抵抗板 ２２ａ じゃま板 ２３ 冷媒分離板 ２４ 液冷媒流出調整管 ２５ 第一のバイパス配管 ２６ 第二のバイパス配管 ２７ 第一の逆止弁 ２８ 第二の逆止弁 ２９ 二次冷媒用逆止弁 ３０ａ 第一のノズル ３０ｂ 第三のノズル ３１ａ 第二のノズル ３１ｂ 第四のノズル ９８ ガス戻し配管 ９９ 連通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 雄二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱交換槽で一次側冷凍サイクルと二次側熱
   搬送サイクルとの間の熱交換を行う二次冷媒冷凍サイク
   ル装置において、 前記一次側冷凍サイクルが、一次冷媒と、前記一次冷媒
   を圧縮する圧縮機と、前記一次冷媒と熱源との間で熱交
   換を行う第一の熱交換器と、前記一次冷媒を減圧膨張さ
   せる絞り装置と、前記熱交換槽と、前記圧縮機、前記第
   一の熱交換器、前記絞り装置および前記熱交換槽を接続
   する接続配管と、から成り、 前記二次側熱搬送サイクルが、二次冷媒と、前記熱交換
   槽と、循環ポンプと、前記二次冷媒と負荷との間で熱交
   換を行う第二の熱交換器と、前記熱交換槽、前記循環ポ
   ンプおよび前記第二の熱交換器を接続する接続配管と、
   から成り、 前記熱交換槽に、前記一次冷媒と前記二次冷媒とが流入
   して、直接混合して接触し、熱交換を行った後、前記一
   次冷媒と前記二次冷媒とが分離して、前記一次冷媒は前
   記一次側冷凍サイクルへ、前記二次冷媒は前記二次側熱
   搬送サイクルへ循環するように構成されていることを特
   徴とする二次冷媒冷凍サイクル装置。
2. 【請求項２】前記一次冷媒がＨＣ系冷媒であり、前記二
   次冷媒が、前記一次冷媒に対する溶解性が低く、かつ前
   記一次冷媒より比重の大きい熱搬送媒体であることを特
   徴とする請求項１記載の二次冷媒冷凍サイクル装置。
3. 【請求項３】前記圧縮機の吐出配管と、前記圧縮機の吸
   入配管と、前記第一の熱交換器の接続配管と、前記熱交
   換槽の接続配管との間に四方弁を設置し、前記四方弁の
   切り替えにより冷房運転と暖房運転のいずれの運転も行
   えるように構成されたことを特徴とする請求項１または
   ２記載の二次冷媒冷凍サイクル装置。
4. 【請求項４】前記熱交換槽上部と前記絞り装置とを第一
   の配管で接続し、前記熱交換槽上部と前記四方弁あるい
   は前記圧縮機とを第二の配管で接続し、前記熱交換槽上
   部と前記ポンプとを第三の配管で接続し、前記熱交換槽
   下部と前記第二の熱交換器とを第四の配管で接続したこ
   とを特徴とする請求項１、２または３記載の二次冷媒冷
   凍サイクル装置。
5. 【請求項５】前記熱交換槽の内部に備えられた少なくと
   も一枚の分離壁により前記熱交換槽の内部を少なくとも
   第一の部屋と第二の部屋に分離し、前記分離壁下部に、
   前記少なくとも第一の部屋と第二の部屋とを連通させる
   連通路とを備え、前記第一の配管は第一の部屋の上部に
   接続され、前記第二の配管は第二の部屋の上部に接続さ
   れていることを特徴とする請求項４記載の二次冷媒冷凍
   サイクル装置。
6. 【請求項６】前記第三の配管が、二次冷媒冷凍サイクル
   装置が冷房運転を行う構成のときは第一の部屋に接続さ
   れるように、二次冷媒冷凍サイクル装置が暖房運転を行
   う構成のときは第二の部屋に接続されるように構成され
   ており、さらに二次冷媒冷凍サイクル装置が冷房運転と
   暖房運転のいずれの運転も行うように構成されていると
   きは、前記第三の配管は、前記熱交換槽に接続する直前
   で三方弁を介して第一の分岐管および第二の分岐管に分
   岐され、前記第一の分岐管は前記第一の部屋の上部に接
   続され、前記第二の分岐管は前記第二の部屋の上部に接
   続されており、冷房運転の時は、前記二次冷媒を前記第
   三の配管から前記三方弁を切り替えることで前記第一の
   分岐管を通じて前記第一の部屋へ流入させ、暖房運転の
   時は、前記二次冷媒を前記第三の配管から前記三方弁を
   切り替えることで前記第二の分岐管を通じて前記第二の
   部屋へ流入させることを特徴とする請求項５記載の二次
   冷媒冷凍サイクル装置。
7. 【請求項７】少なくとも暖房運転を行う構成である二次
   冷媒冷凍サイクル装置において、前記第一の配管は前記
   第一の部屋の内部で上下に伸縮する構成を有し、前記第
   一の配管の伸縮側の先端は、前記第一の部屋に貯留した
   前記一次冷媒の液面の表面部と接する構成としたことを
   特徴とする請求項６記載の二次冷媒冷凍サイクル装置。
8. 【請求項８】前記第四の配管から前記第二の熱交換器に
   至る前記接続配管に気液分離器を設置し、前記気液分離
   器には、前記熱交換槽へ接続する前記第四の配管と、前
   記第二の熱交換器へ接続する前記接続配管と、前記気液
   分離器上相部のガス状態の前記一次冷媒を前記一次側冷
   凍サイクルの前記圧縮機の吸入管へ流す冷媒戻し配管
   と、を備えていることを特徴とする請求項４ないし７い
   ずれかに記載の二次冷媒冷凍サイクル装置。
9. 【請求項９】前記二次側熱搬送サイクルを構成する接続
   配管に、前記熱交換槽と前記第二の熱交換器の前記二次
   冷媒の流れを遮断する少なくとも一組以上の開閉弁を設
   置し、 前記気液分離器内の前記一次冷媒のガスが所定量以上と
   なった場合、もしくは、前記二次冷媒の液が所定量以下
   となった場合には、前記一次側冷凍サイクルおよび前記
   二次側熱搬送サイクルの運転を停止すると共に前記開閉
   弁を全閉とすることを特徴とする請求項８記載の二次冷
   媒冷凍サイクル装置。
10. 【請求項１０】前記第一の分岐管は前記第一の配管と前
    記熱交換槽外部で接続されて第一の部屋に接続され、前
    記第二の分岐管は前記第二の配管と前記熱交換槽外部で
    接続されて第二の部屋に接続されていることを特徴とす
    る請求項６ないし９記載の二次冷媒冷凍サイクル装置。
11. 【請求項１１】少なくとも二次冷媒冷凍サイクル装置が
    冷房運転を行う構成のときは、前記第一の配管と前記第
    一の分岐管の接続部分において、前記第一の配管の前記
    熱交換槽へ前記一次冷媒が流れる方向に第一のノズルが
    設置され、前記第一のノズルの出口に前記第一の分岐管
    が前記第一の配管に流入する方向に第二のノズルを介し
    て接続され、前記第一の配管と前記第一の分岐管の接続
    部分において、前記一次冷媒の前記第一のノズル出口と
    前記二次冷媒の前記第二のノズル出口の圧力差で前記第
    二のノズルから前記二次冷媒を前記第一の配管へ吸引し
    て前記二次冷媒を前記二次側熱搬送サイクルで循環させ
    る構成であり、 少なくとも二次冷媒冷凍サイクル装置が暖房運転を行う
    構成のときは、前記第二の配管と前記第二の分岐管の接
    続部分において、前記第二の配管の前記熱交換槽へ前記
    一次冷媒が流れる方向に第三のノズルが設置され、前記
    第三のノズルの出口に前記第二の分岐管が前記第二の配
    管に流入する方向に第四のノズルを介して接続され、前
    記第二の配管と前記第二の分岐管の接続部分において、
    前記一次冷媒が前記第三のノズル出口と前記二次冷媒の
    前記第四のノズル出口の圧力差で前記第四のノズルから
    前記二次冷媒を前記第二の配管へ吸引して前記二次冷媒
    を前記二次側熱搬送サイクルで循環させる構成であるこ
    とを特徴とする請求項１０記載の二次冷媒冷凍サイクル
    装置。
12. 【請求項１２】前記第二の配管において、前記第二の分
    岐管との接続部分の前後をバイパスして接続する第一の
    バイパス配管が設置され、前記第一のバイパス配管に
    は、前記熱交換槽から流出する方向にのみ前記一次側冷
    媒が通過するように第一の逆止弁が設置され、 前記第一の配管において、前記第一の分岐管との接続部
    分の前後をバイパスして接続する第二のバイパス配管が
    設置され、前記第二のバイパス配管には、前記熱交換槽
    から流出する方向にのみ前記一次冷媒が通過するように
    第二の逆止弁が設置されたことを特徴とする請求項１１
    記載の二次冷媒冷凍サイクル装置。