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JP5381325B2 - Heat exchanger and air conditioning system - Google Patents
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Description

本発明は、地中又は水中に設置される熱交換器、及びそれを利用した空調システムに関するものである。   The present invention relates to a heat exchanger installed in the ground or underwater, and an air conditioning system using the heat exchanger.

冷凍サイクルによって暖房を行ういわゆるヒートポンプ式暖房システムには、熱源として地熱や水中の熱を用いて冷媒を蒸発させるようにしたものがある。例えば、地熱を利用したヒートポンプ式暖房システムには、地中から地熱の回収を行う地中熱交換器が用いられる(例えば特許文献1を参照)。特許文献1の地中熱交換器では、熱媒体(2次媒体)を内部に有したパイプ(本明細書では埋設パイプと呼ぶ)を地中に埋設し、埋設パイプ内の熱媒体を地熱によって蒸発させる。そして、その埋設パイプからパイプを分岐させてその分岐パイプに熱交換器を取り付け、その熱交換器で回収した熱をヒートポンプ式暖房システムの熱源として使用している。   Some so-called heat pump heating systems that perform heating by a refrigeration cycle use a geothermal heat or heat in water as a heat source to evaporate the refrigerant. For example, a geothermal heat exchanger that collects geothermal heat from the ground is used in a heat pump heating system that uses geothermal heat (see, for example, Patent Document 1). In the underground heat exchanger of Patent Document 1, a pipe (referred to as an embedded pipe in this specification) having a heat medium (secondary medium) therein is embedded in the ground, and the heat medium in the embedded pipe is generated by geothermal heat. Evaporate. Then, the pipe is branched from the buried pipe, a heat exchanger is attached to the branch pipe, and the heat recovered by the heat exchanger is used as a heat source of the heat pump heating system.

国際公開第WO2004/111559号パンフレットInternational Publication No. WO2004 / 111559 Pamphlet

しかしながら、例えば土壌から採熱する地中熱交換器の場合、土壌の伝熱抵抗が大きいため、従来の地中熱交換器の熱交換性能では、小型のもの、例えば、長さが短いあるいは管径が小さいものを用いると、十分な熱量を得るのが困難であった。そのため、例えば垂直方向に地中熱交換器を埋設するいわゆる垂直式地中熱交換器で十分な熱量を得ようとすると、かなりの深さまで地中熱交換器を埋設する必要がある。また、埋設パイプ内部に充填した熱媒体の相変化を利用して間接的に回収した熱をヒートポンプ式暖房システムの熱源として使用するため、どうしても地中熱の回収とその利用率が低下する。さらに、水やエチレングリコール、アルコール水溶液など不凍液を地中熱交換器に循環させて地中熱を回収する方式を用いると、一般家庭用の暖房システムにおける地中熱交換器で、100m程度の埋設深さを要する例もある。このように地中熱交換器の埋設深さを要すると、その設置費用が問題となる。そして、このような深さに埋設したパイプに対しては、パイプ内の熱媒体(2次媒体)を搬送するためにポンプが必要になり、そのポンプの消費電力が暖房システム全体の効率を低下させるという問題が起こりえる。また、これらの問題は、従来の地中熱交換器を冷房用の凝縮器として使用する場合にも、同様に起こりえる。   However, for example, in the case of underground heat exchangers that collect heat from soil, the heat transfer resistance of the soil is large, so that the heat exchange performance of conventional underground heat exchangers is small, for example, a short length or a tube When using a small diameter, it was difficult to obtain a sufficient amount of heat. Therefore, for example, in order to obtain a sufficient amount of heat with a so-called vertical underground heat exchanger in which the underground heat exchanger is embedded in the vertical direction, it is necessary to embed the underground heat exchanger to a considerable depth. In addition, since the heat recovered indirectly using the phase change of the heat medium filled in the buried pipe is used as a heat source of the heat pump heating system, the recovery of the ground heat and its utilization rate are inevitably reduced. Furthermore, if a system that recovers geothermal heat by circulating antifreeze such as water, ethylene glycol, or alcohol aqueous solution to the underground heat exchanger, it will be buried about 100m in the underground heat exchanger in a general household heating system. Some examples require depth. Thus, when the burial depth of the underground heat exchanger is required, its installation cost becomes a problem. For pipes buried at such a depth, a pump is required to transport the heat medium (secondary medium) in the pipe, and the power consumption of the pump reduces the efficiency of the entire heating system. Can cause problems. These problems can also occur when a conventional underground heat exchanger is used as a cooling condenser.

本発明は前記の問題に着目してなされたものであり、寒冷地などの外気温が低い地域おいて、空調システムの消費動力の低減に貢献できる熱交換器を提供することを目的としている。   The present invention has been made paying attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide a heat exchanger that can contribute to a reduction in power consumption of an air conditioning system in an area where the outside air temperature is low such as a cold district.

上記の課題を解決するため、第1の発明は、
地中又は水中に設置される熱交換器であって、
地中又は水中に設置されて、冷凍サイクルにおける冷媒が内部に導入される外管(51)と、
前記外管(51)が蒸発器となる暖房運転時に、前記外管(51)内へ前記冷媒を導入する暖房時用液管(52)と、
前記暖房時用液管(52)に導入された冷媒を前記外管(51)の内面壁に噴霧する噴霧手段(53)と、
前記外管(51)が凝縮器となる冷房運転時に、前記外管(51)内で凝縮した前記冷媒を導出する冷房時用液管(56)を備え、
前記冷房時用液管(56)は、前記外管(51)の下端まで延在していることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the first invention is
A heat exchanger installed in the ground or in water,
An outer pipe (51) installed in the ground or in water, into which refrigerant in the refrigeration cycle is introduced ;
A heating liquid pipe (52) for introducing the refrigerant into the outer pipe (51) during heating operation in which the outer pipe (51) serves as an evaporator;
Spray means (53) for spraying the refrigerant introduced into the heating liquid pipe (52) onto the inner wall of the outer pipe (51);
During cooling operation in which the outer pipe (51) serves as a condenser, a cooling liquid pipe (56) for deriving the refrigerant condensed in the outer pipe (51) is provided.
The cooling liquid pipe (56) extends to the lower end of the outer pipe (51) .

これにより、地中又は水中に設置される熱交換器において、冷凍サイクルにおける冷媒(作動流体)が地中又は水中から直接熱を得て蒸発気化する直膨方式で熱交換を行う Thereby, in the heat exchanger installed in the ground or underwater, the refrigerant (working fluid) in the refrigeration cycle performs heat exchange by a direct expansion method in which heat is directly obtained from the ground or underwater and evaporated .

また、これにより、暖房運転時に、冷媒が外管(51)の内面壁に噴霧される。そして、噴霧された冷媒は、該内面壁で液膜化されて蒸発する。 This also, during the heating operation, the refrigerant is sprayed to the inner surface wall of the outer tube (51). Then, the sprayed refrigerant is turned into a liquid film on the inner wall and evaporates.

また、これにより、暖房運転時には、冷媒が外管(51)の内面壁全体に均一に噴霧される。そして、噴霧された冷媒は、該内面壁で液膜化されて蒸発する。また、冷房運転時には、冷媒が外管(51)の内面壁において凝縮する。  Thereby, at the time of heating operation, the refrigerant is sprayed uniformly on the entire inner wall of the outer pipe (51). Then, the sprayed refrigerant is turned into a liquid film on the inner wall and evaporates. Further, during the cooling operation, the refrigerant condenses on the inner wall of the outer pipe (51).

また、これにより、冷房運転時に、外管(51)内で冷媒が気液二相に分離されるとともに、外管(51)の底部の液冷媒がガス冷媒の圧力によって導出される。  Thereby, during cooling operation, the refrigerant is separated into two phases in the outer pipe (51), and the liquid refrigerant at the bottom of the outer pipe (51) is derived by the pressure of the gas refrigerant.

また、第の発明は、
の発明の熱交換器において、
前記噴霧手段(53)は、前記暖房時用液管(52)に設けられた複数の噴霧穴(53)であることを特徴とする。
In addition, the second invention,
In the heat exchanger of the first invention,
The spray means (53) is a plurality of spray holes (53) provided in the heating liquid pipe (52).

これにより、噴霧穴(53)から冷媒が内面壁に噴霧されて、該内面壁で冷媒が液膜化される。   Thereby, a refrigerant | coolant is sprayed on an inner surface wall from the spray hole (53), and a refrigerant | coolant turns into a liquid film by this inner surface wall.

また、第の発明は、
の発明の熱交換器において、
前記噴霧手段(53)は、前記暖房時用液管(52)に設けられた複数のノズル(80)であることを特徴とする。
In addition, the third invention,
In the heat exchanger of the first invention,
The spray means (53) is a plurality of nozzles (80) provided in the heating liquid pipe (52).

これにより、ノズル(80)から冷媒が内面壁に噴霧されて、該内面壁で冷媒が液膜化される。   Thereby, a refrigerant | coolant is sprayed on an inner surface wall from a nozzle (80), and a refrigerant | coolant turns into a liquid film by this inner surface wall.

また、第の発明は、
の発明の熱交換器において、
前記暖房時用液管(52)は、前記外管(51)の中心に設けられていることを特徴とする。
In addition, the fourth invention is
In the heat exchanger of the first invention,
The heating liquid pipe (52) is provided at the center of the outer pipe (51).

これにより、外管(51)の内面壁と暖房時用液管(52)の外面壁との距離が一定に保たれる As a result, the distance between the inner wall of the outer pipe (51) and the outer wall of the heating liquid pipe (52) is kept constant .

た、第の発明は、
1の発明の熱交換器において、
前記外管(51)内には、該外管(51)の内面壁に沿ってウイック(81)が設けられていることを特徴とする。
In addition, a fifth aspect of the present invention,
In the heat exchanger of the first invention,
A wick (81) is provided in the outer pipe (51) along the inner wall of the outer pipe (51).

これにより、ウイック(81)が、噴霧された液状冷媒を浸透させて保持するとともに、保持した液冷媒を外管(51)の内面壁に接触させる。   Thereby, the wick (81) permeates and holds the sprayed liquid refrigerant and brings the held liquid refrigerant into contact with the inner wall of the outer pipe (51).

また、第の発明は、
1の発明の熱交換器において、
前記外管(51)の内面壁には、冷媒を保持するグルーブ(82)が形成されていることを特徴とする。
In addition, the sixth invention,
In the heat exchanger of the first invention,
A groove (82) for holding a refrigerant is formed on the inner wall of the outer pipe (51).

これにより、グルーブ(82)が、噴霧された液状冷媒を保持するとともに、外管(51)の内面壁に液膜化させる Thus, the groove (82) holds the sprayed liquid refrigerant and forms a liquid film on the inner wall of the outer pipe (51) .

た、第の発明は、
の発明の熱交換器において、
前記前記外管(51)は、該外管(51)内の冷媒を圧縮機(30)に導出する圧縮機用配管(55)を備え、
前記圧縮機用配管(55)には、前記外管(51)の底部に溜った潤滑油を前記圧縮機(30)に戻す油戻し機構(90)が形成されていることを特徴とする。
In addition, a seventh aspect of the present invention,
In the heat exchanger of the first invention,
The outer pipe (51) includes a compressor pipe (55) for leading the refrigerant in the outer pipe (51) to the compressor (30),
The compressor pipe (55) is formed with an oil return mechanism (90) for returning the lubricating oil accumulated at the bottom of the outer pipe (51) to the compressor (30).

これにより、暖房運転時に潤滑油(冷凍機油)が外管(51)の底部に溜った場合に油戻し機構(90)によって、その潤滑油は圧縮機(30)に戻される。   Thereby, when lubricating oil (refrigerating machine oil) accumulates at the bottom of the outer pipe (51) during heating operation, the lubricating oil is returned to the compressor (30) by the oil return mechanism (90).

また、第の発明は、
1の発明の熱交換器を備えて冷凍サイクルを行うことを特徴とする空調システムである。
Further, the eighth invention is
An air conditioning system comprising the heat exchanger according to the first invention and performing a refrigeration cycle.

これにより、直膨方式で地中又は水中において熱交換を行う熱交換器を用いて、空気調和が行われる。   Thereby, air conditioning is performed using the heat exchanger which performs heat exchange in the ground or underwater by a direct expansion method.

また、第の発明は、
の発明の熱交換器と、
前記冷媒が、前記暖房時用液管(52)及び前記冷房時用液管(56)の何れかに選択的に導入されるように切り替える切り替えバルブ(60)と、
を備えて冷凍サイクルを行う冷媒回路(10)を備えていることを特徴とする空調システムである。
In addition, the ninth invention,
The heat exchanger of the first invention;
A switching valve (60) for switching so that the refrigerant is selectively introduced into either the heating liquid pipe (52) or the cooling liquid pipe (56);
An air conditioning system comprising a refrigerant circuit (10) for performing a refrigeration cycle.

これにより、直膨方式で地中又は水中において熱交換を行う熱交換器を用いて、冷房及び暖房(空気調和)の何れかが選択的に行われる。   Thereby, either a cooling or heating (air conditioning) is selectively performed using a heat exchanger that performs heat exchange in the ground or underwater by a direct expansion method.

第1の発明によれば、2次媒体の搬送用のポンプが不要になり、空調システムの消費動力の低減に貢献できる。   According to the first invention, a pump for transporting the secondary medium becomes unnecessary, which can contribute to reduction of power consumption of the air conditioning system.

また、第、第及び第の発明によれば、冷媒が外管(51)の内面壁で液膜化され、地熱もしくは水中の熱により直接蒸発するので、熱交換器の熱交換性能が向上する。 Further, according to the first , second and third inventions, the refrigerant is formed into a liquid film on the inner wall of the outer pipe (51) and directly evaporated by geothermal heat or heat in water. Will improve.

また、第の発明によれば、外管(51)の内面壁と暖房時用液管(52)の外面壁との距離が一定に保たれるので、冷媒が均等に外管(51)の内面壁に噴霧され、熱交換性能がより向上する。 According to the fourth invention, the distance between the inner wall of the outer pipe (51) and the outer wall of the heating liquid pipe (52) is kept constant, so that the refrigerant is evenly distributed in the outer pipe (51). The heat exchange performance is further improved by being sprayed on the inner wall of the glass.

また、第の発明によれば、外管(51)内で冷媒が気液二相に分離されるとともに、外管(51)の底部の液冷媒がガス冷媒の圧力によって導出されるので、効率よく冷媒を搬送できる。その結果、熱交換性能が向上する。 According to the first invention, the refrigerant is separated into two phases in the outer pipe (51), and the liquid refrigerant at the bottom of the outer pipe (51) is derived by the pressure of the gas refrigerant. The refrigerant can be transported efficiently. As a result, the heat exchange performance is improved.

また、第の発明によれば、噴霧された冷媒がウイック(81)によって外管(51)の内面壁に保持されるので、外管(51)の内面壁に対し均一な濡れを確保することができ、壁面からの効率よく受熱し気化することで特に暖房運転時における熱交換性能が向上する。 According to the fifth aspect of the invention, the sprayed refrigerant is held on the inner wall of the outer pipe (51) by the wick (81), so that uniform wetting is ensured with respect to the inner wall of the outer pipe (51). The heat exchange performance can be improved particularly during heating operation by efficiently receiving and vaporizing from the wall surface.

また、第の発明によれば、噴霧された冷媒がグルーブ(82)によって外管(51)の内面壁に保持されるので、外管(51)の内面壁に対し均一な濡れを確保することができ、壁面からの効率よく受熱し気化することで特に暖房運転時における熱交換性能が向上する。 According to the sixth aspect of the invention, since the sprayed refrigerant is held on the inner wall of the outer pipe (51) by the groove (82), uniform wetting is ensured with respect to the inner wall of the outer pipe (51). The heat exchange performance can be improved particularly during heating operation by efficiently receiving and vaporizing from the wall surface.

また、第の発明によれば、暖房運転時には、外管(51)の内面壁で液膜化されて蒸発するので、熱交換器の熱交換性能が向上する。また、冷房運転時に、効率よく冷媒を搬送できるので、やはり熱交換性能が向上する。 Further, according to the first invention, during the heating operation, since the liquid film is evaporated on the inner wall of the outer pipe (51), the heat exchange performance of the heat exchanger is improved. Further, since the refrigerant can be efficiently conveyed during the cooling operation, the heat exchange performance is also improved.

また、第の発明によれば、暖房運転時に外管(51)の底部に溜った潤滑油が圧縮機(30)に戻されるので、圧縮機(30)を安定に運転させることが可能になる。 Further, according to the seventh aspect , since the lubricating oil accumulated at the bottom of the outer pipe (51) during the heating operation is returned to the compressor (30), the compressor (30) can be stably operated. Become.

また、第の発明によれば、地中又は水中に設置される熱交換器を用いた空調システムにおいて、システムの消費動力の低減が可能になる。 According to the eighth aspect of the present invention, in the air conditioning system using the heat exchanger installed in the ground or in water, the power consumption of the system can be reduced.

また、第の発明によれば、地中又は水中に設置される熱交換器を用いた冷暖房の切り替えが可能な空調システムにおいて、空調システムの消費動力の低減が可能になる。また、熱交換性能が向上する。 According to the ninth aspect , in the air conditioning system capable of switching between cooling and heating using a heat exchanger installed in the ground or underwater, it is possible to reduce the power consumption of the air conditioning system. In addition, the heat exchange performance is improved.

本発明の実施形態に係る地中熱交換器(50)を含んだ空調システムのシステム図である。It is a system diagram of an air-conditioning system including an underground heat exchanger (50) according to an embodiment of the present invention. 地中熱交換器(50)の構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of a underground heat exchanger (50). 地中熱交換器(50)を地中に設置した状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the state which installed the underground heat exchanger (50) in the ground. 暖房運転時における地中熱交換器(50)内の状態を説明する図である。It is a figure explaining the state in the underground heat exchanger (50) at the time of heating operation. 冷房運転時における地中熱交換器(50)内の状態を説明する図である。It is a figure explaining the state in the underground heat exchanger (50) at the time of air_conditionaing | cooling operation. 本発明の実施形態に係る地中熱交換器(50)を含み、暖房のみを行う空調システム(1)のシステム図である。It is a system diagram of an air-conditioning system (1) that includes the underground heat exchanger (50) according to the embodiment of the present invention and performs only heating. 地中熱交換器(50)を傾斜して設置した状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the state which installed the underground heat exchanger (50) inclining. 油戻し機構として、エジェクタ(90)を設けた地中熱交換器(50)を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the underground heat exchanger (50) which provided the ejector (90) as an oil return mechanism. エジェクタ(90)の構造を説明する縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view explaining the structure of an ejector (90). 地中熱交換器(50)を斜めに配置した状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the state which has arrange | positioned the underground heat exchanger (50) diagonally. 油戻し機構を圧縮機用配管(55)で構成した地中熱交換器(50)を示す図である。It is a figure which shows the underground heat exchanger (50) which comprised the oil return mechanism with the piping for compressors (55). 地中熱交換器(50)を斜めに配置した状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the state which has arrange | positioned the underground heat exchanger (50) diagonally. 地中熱交換器(50)を水平に設置した状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the state which installed the underground heat exchanger (50) horizontally. 地中熱交換器(50)を水平に設置した状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the state which installed the underground heat exchanger (50) horizontally. 熱交換器(50)を水中に設置した状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the state which installed the heat exchanger (50) in water. 噴霧手段の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of a spraying means. 外管(51)の他の構成例を示す図であり、(A)が外管(51)の横断面、(B)が外管(51)の一部を切り取った斜視図である。It is a figure which shows the other structural example of an outer pipe | tube (51), (A) is the cross section of an outer pipe | tube (51), (B) is the perspective view which cut off a part of outer pipe | tube (51). 外管(51)のさらに他の構成例を示す横断面図である。It is a cross-sectional view showing still another configuration example of the outer tube (51).

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。また、以下の各実施形態や変形例の説明において、一度説明した構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use. In the following description of each embodiment and modification, components having the same functions as those described once will be given the same reference numerals and description thereof will be omitted.

《発明の実施形態1》
実施形態1では、本発明の熱交換器の一例として、地中に設置される熱交換器(地中熱交換器)の例を説明する。本発明の実施形態に係る地中熱交換器は、例えば、冷暖房運転が可能なヒートポンプ式の空調システムに用いられ、暖房運転時には、気化器として機能して土壌を熱源にして暖房用の地熱を集熱し、冷房運転時には、凝縮器として機能して土壌に対して熱を放熱する。なお、ここで土壌とは、土砂のみで形成されたものの他に、土砂と水の両方を含んだいわゆる帯水層や、岩石が連続して分布している岩盤も含まれる。すなわち、この地中熱交換器は、設置される場所や深さによっては、土砂の他にも地中の水、岩盤、或いはそれらの全てに渡って熱交換を行う場合がある。
Embodiment 1 of the Invention
Embodiment 1 demonstrates the example of the heat exchanger (ground heat exchanger) installed in the ground as an example of the heat exchanger of this invention. The underground heat exchanger according to the embodiment of the present invention is used, for example, in a heat pump type air conditioning system capable of cooling and heating operation. During heating operation, the underground heat exchanger functions as a vaporizer and uses the soil as a heat source to generate geothermal heat for heating. It collects heat and functions as a condenser during cooling operation to dissipate heat to the soil. In addition, the soil here includes not only what is formed only of earth and sand but also a so-called aquifer including both earth and sand and water and a bedrock where rocks are continuously distributed. That is, this underground heat exchanger may perform heat exchange not only on earth and sand but also on underground water, bedrock, or all of them depending on the installation location and depth.

<空調システムの全体構成>
図1は、本発明の実施形態に係る地中熱交換器(50)を含んだ空調システム(1)のシステム図である。本実施形態の空調システム(1)は、図1に示すように、冷媒回路(10)を備えている。この冷媒回路(10)には、四方切換弁(20)、圧縮機(30)、室内熱交換器(40)、地中熱交換器(50)、切り替えバルブ(60)、及び膨張弁(70)が接続されている。そして、この冷媒回路(10)には、冷媒として二酸化炭素が充填されている。
<Overall configuration of air conditioning system>
FIG. 1 is a system diagram of an air conditioning system (1) including a ground heat exchanger (50) according to an embodiment of the present invention. The air conditioning system (1) of this embodiment is provided with the refrigerant circuit (10), as shown in FIG. The refrigerant circuit (10) includes a four-way switching valve (20), a compressor (30), an indoor heat exchanger (40), a ground heat exchanger (50), a switching valve (60), and an expansion valve (70 ) Is connected. The refrigerant circuit (10) is filled with carbon dioxide as a refrigerant.

四方切換弁(20)は、第1から第4ポートの4つのポートが設けられている。そして、この四方切換弁(20)は、第1ポートと第3ポートが連通すると同時に第2ポートと第4ポートが連通する第1状態(図1に破線線で示す状態)と、第1ポートと第4ポートが連通すると同時に第2ポートと第3ポートが連通する第2状態(図1に実線で示す状態)とに切り換え可能となっている。図1で実線が暖房運転時、破線が冷房運転時の四方切換弁(20)の状態を示す。   The four-way switching valve (20) is provided with four ports from first to fourth ports. The four-way switching valve (20) includes a first state (state indicated by a broken line in FIG. 1) in which the first port and the third port communicate with each other and the second port and the fourth port communicate with each other. Can be switched to a second state (state indicated by a solid line in FIG. 1) in which the second port and the third port communicate with each other. In FIG. 1, the solid line indicates the state of the four-way switching valve (20) during the heating operation and the broken line indicates the cooling operation.

また、圧縮機(30)は、冷媒を吸入ポートから吸入して圧縮し、圧縮した冷媒を吐出ポートから吐出する。具体的には、この圧縮機(30)には、例えばスクロール圧縮機などの種々の圧縮機を採用できる。この冷媒回路(10)では、圧縮機(30)は、吸入ポートが四方切換弁(20)の第2ポートに接続され、吐出ポートが四方切換弁(20)の第1ポートに接続されている。   The compressor (30) sucks and compresses the refrigerant from the suction port, and discharges the compressed refrigerant from the discharge port. Specifically, various compressors such as a scroll compressor can be adopted as the compressor (30). In the refrigerant circuit (10), the compressor (30) has a suction port connected to the second port of the four-way switching valve (20) and a discharge port connected to the first port of the four-way switching valve (20). .

室内熱交換器(40)は、冷媒を室内空気と熱交換させるための空気熱交換器である。この空調システム(1)では、室内熱交換器(40)は、空気調和を行う室内に配置されたいわゆる室内機に組み込まれる。そして、暖房運転時には圧縮機(30)から送られた高圧冷媒の熱を室内空気へ放熱させ、冷房運転時には膨張弁(70)から送られた低圧冷媒に室内空気の熱を吸熱させる。この冷媒回路(10)においては、室内熱交換器(40)の一端は、膨張弁(70)に接続され、他の一端は四方切換弁(20)の第4ポートに接続されている。そして、暖房運転時には放熱させた冷媒を膨張弁(70)に流出させ、冷房運転時には膨張弁(70)から流入した冷媒に吸熱させる。この室内熱交換器(40)には、例えば、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器などを採用することができる。なお、この室内熱交換器(40)の近傍には、室内ファン(41)が設置されている。室内ファン(41)は、調和空気を室内へ送風する。   The indoor heat exchanger (40) is an air heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and room air. In this air conditioning system (1), the indoor heat exchanger (40) is incorporated in a so-called indoor unit arranged in a room that performs air conditioning. The heat of the high-pressure refrigerant sent from the compressor (30) is radiated to the room air during the heating operation, and the heat of the room air is absorbed by the low-pressure refrigerant sent from the expansion valve (70) during the cooling operation. In this refrigerant circuit (10), one end of the indoor heat exchanger (40) is connected to the expansion valve (70), and the other end is connected to the fourth port of the four-way switching valve (20). Then, the radiated refrigerant is caused to flow out to the expansion valve (70) during the heating operation, and the refrigerant flowing from the expansion valve (70) is made to absorb heat during the cooling operation. For this indoor heat exchanger (40), for example, a cross fin type fin-and-tube heat exchanger or the like can be employed. An indoor fan (41) is installed in the vicinity of the indoor heat exchanger (40). The indoor fan (41) blows conditioned air into the room.

地中熱交換器(50)は、土壌と熱交換を行う。詳しくは、この地中熱交換器(50)は、暖房運転時には地熱を熱源として暖房用の熱を集熱し、冷房運転時には凝縮器として機能して、土壌に対して放熱する(図1では、地中熱交換器(50)の熱の流れを矢印で示してある斜線矢印が暖房時、白抜き矢印が冷房運転時の状態を示す)。本実施形態の地中熱交換器(50)は、図2に示すように、外管(51)、暖房時用液管(52)、圧縮機用配管(55)、及び冷房時用液管(56)を備えている。   The underground heat exchanger (50) exchanges heat with the soil. Specifically, this underground heat exchanger (50) collects heat for heating using geothermal heat as a heat source during heating operation, and functions as a condenser during cooling operation to dissipate heat to the soil (in FIG. 1, (The shaded arrows with the arrows indicating the heat flow of the underground heat exchanger (50) are for heating, and the white arrows are for cooling operation). As shown in FIG. 2, the underground heat exchanger (50) of this embodiment includes an outer pipe (51), a heating liquid pipe (52), a compressor pipe (55), and a cooling liquid pipe. (56).

外管(51)は、両端が閉じた管状に形成され、この例では、地中に縦向きに埋設される。例えば、図3は、地中熱交換器(50)を地中に設置した状態を模式的に示す図である。地層には、主に土砂のみで形成された層、土砂と水を含んだ層、主に水を含んだ層、さらには、岩石が連続して分布している岩盤等がある。この地中熱交換器(50)は何れの地層に設置してもよい。また、図3では、これらの各層に渡り地中熱交換器(50)が設置された状態を示しているが、例えば、何れかの地層のみにおいて地中熱交換器(50)が熱交換を行うように設置してもよい。   The outer pipe (51) is formed in a tubular shape whose both ends are closed, and in this example, it is buried vertically in the ground. For example, FIG. 3 is a diagram schematically showing a state in which the underground heat exchanger (50) is installed in the ground. The stratum includes a layer mainly composed of earth and sand, a layer including earth and sand, a layer mainly including water, and a bedrock in which rocks are continuously distributed. This underground heat exchanger (50) may be installed in any formation. FIG. 3 shows a state in which the underground heat exchanger (50) is installed in each of these layers. For example, the underground heat exchanger (50) performs heat exchange only in one of the formations. May be installed to do.

暖房時用液管(52)は、先端が閉じた管状に形成され、暖房運転時に気液二相の冷媒が導入されて、その冷媒を外管(51)の内面壁に噴霧する。具体的には、暖房時用液管(52)は、外管(51)の上方側(外管(51)を埋設した状態で地表側となる側)から、該外管(51)内に挿入されて、先端側(閉じた側)が外管(51)の底面付近まで延在している。そして、この暖房時用液管(52)の壁面には、暖房時用液管(52)内に導入された冷媒を外管(51)の内面壁に噴霧する手段(噴霧手段)が設けられている。具体的には、本実施形態の噴霧手段は、複数の噴霧穴(53)である。これらの噴霧穴(53)は、暖房時用液管(52)の全長に渡って設けられている。これらの噴霧穴(53)の数や間隔などは、噴霧した冷媒が偏りなく外管(51)の内面壁の周方向や長さ方向に均一に付着するように定めるのが理想である。また、外管(51)内には、複数箇所にスペーサ(54)を設けてあり、暖房時用液管(52)を外管(51)のほぼ中心に保持している。なお、スペーサ(54)は熱伝達率が低いものでできている。また、蒸気の流れを束縛しない形状である。このように、暖房時用液管(52)を外管(51)のほぼ中心に保持することによって、外管(51)の内面壁と暖房時用液管(52)の外面壁との距離が一定に保たれ、暖房時用液管(52)内の冷媒を外管(51)の内面壁に、偏りなく噴霧できる。   The heating liquid pipe (52) is formed in a tubular shape with a closed tip, and a gas-liquid two-phase refrigerant is introduced during the heating operation to spray the refrigerant on the inner wall of the outer pipe (51). Specifically, the heating liquid pipe (52) is inserted into the outer pipe (51) from the upper side of the outer pipe (51) (the side on the ground surface with the outer pipe (51) embedded). When inserted, the distal end side (closed side) extends to the vicinity of the bottom surface of the outer tube (51). The wall surface of the heating liquid pipe (52) is provided with means (spraying means) for spraying the refrigerant introduced into the heating liquid pipe (52) onto the inner wall of the outer pipe (51). ing. Specifically, the spray means of this embodiment is a plurality of spray holes (53). These spray holes (53) are provided over the entire length of the heating liquid pipe (52). Ideally, the number and interval of the spray holes (53) should be determined so that the sprayed refrigerant is uniformly applied in the circumferential direction and the length direction of the inner wall of the outer pipe (51). In the outer pipe (51), spacers (54) are provided at a plurality of locations, and the heating liquid pipe (52) is held substantially at the center of the outer pipe (51). The spacer (54) is made of a material having a low heat transfer coefficient. Moreover, it is a shape which does not restrain the flow of steam. In this way, the distance between the inner wall of the outer pipe (51) and the outer wall of the heating liquid pipe (52) by holding the heating liquid pipe (52) substantially at the center of the outer pipe (51). Is kept constant, and the refrigerant in the heating liquid pipe (52) can be sprayed evenly on the inner wall of the outer pipe (51).

圧縮機用配管(55)は、外管(51)と圧縮機(30)とを接続する配管である。この圧縮機用配管(55)の一端は外管(51)のほぼ上端付近で該外管(51)内に開口し、その他端側は四方切換弁(20)の第3ポートに接続されている。つまり、この空調システム(1)では、圧縮機用配管(55)は、暖房運転時には外管(51)内のガス冷媒を、四方切換弁(20)を介して圧縮機(30)に導入し、冷房運転時には、圧縮機(30)が吐出した高圧のガス冷媒を外管(51)内に導入する。   The compressor pipe (55) is a pipe connecting the outer pipe (51) and the compressor (30). One end of the compressor pipe (55) is opened in the outer pipe (51) near the upper end of the outer pipe (51), and the other end is connected to the third port of the four-way switching valve (20). Yes. That is, in this air conditioning system (1), the compressor pipe (55) introduces the gas refrigerant in the outer pipe (51) into the compressor (30) via the four-way switching valve (20) during heating operation. During the cooling operation, the high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor (30) is introduced into the outer pipe (51).

冷房時用液管(56)は、管状に形成されて、冷房運転時に、外管(51)の底部に溜まった液冷媒を、切り替えバルブ(60)を介して膨張弁(70)に導出する。具体的には、冷房時用液管(56)は、外管(51)の上方側から、該外管(51)内に挿入されて、その端部が外管(51)の底面付近まで延在して、該底面の付近で開口している。   The cooling liquid pipe (56) is formed in a tubular shape, and at the time of cooling operation, the liquid refrigerant accumulated at the bottom of the outer pipe (51) is led to the expansion valve (70) via the switching valve (60). . Specifically, the cooling liquid pipe (56) is inserted into the outer pipe (51) from the upper side of the outer pipe (51), and the end thereof is near the bottom of the outer pipe (51). It extends and opens near the bottom.

以上のように、この外管(51)では、暖房運転時には、冷媒(二相の冷媒)が暖房時用液管(52)によって、該外管(51)の内面壁に噴霧され、外管(51)内で蒸発した冷媒(すなわちガス冷媒)を外管(51)の上方の圧縮機用配管(55)から導出する。また、冷房運転時には、圧縮機用配管(55)からガス冷媒が導入され、外管(51)内壁面で凝縮して該外管(51)の底部に溜まった液冷媒を冷房時用液管(56)から導出する。つまり、地中熱交換器(50)は、直膨方式で土壌と熱交換を行う熱交換器である。   As described above, in the outer pipe (51), during the heating operation, the refrigerant (two-phase refrigerant) is sprayed on the inner wall of the outer pipe (51) by the heating liquid pipe (52). The refrigerant evaporated in (51) (that is, the gas refrigerant) is led out from the compressor pipe (55) above the outer pipe (51). Further, during the cooling operation, the gas refrigerant is introduced from the compressor pipe (55), condensed on the inner wall surface of the outer pipe (51), and collected in the bottom of the outer pipe (51). Derived from (56). That is, the underground heat exchanger (50) is a heat exchanger that exchanges heat with soil by a direct expansion method.

切り替えバルブ(60)は、膨張弁(70)を地中熱交換器(50)の暖房時用液管(52)及び冷房時用液管(56)の何れか一方に選択的に接続する。具体的には、暖房運転時には、膨張弁(70)と暖房時用液管(52)とを接続させ、冷房運転時には、膨張弁(70)と冷房時用液管(56)とを接続させる。すなわち切り替えバルブ(60)は、冷媒が、暖房時用液管(52)及び冷房時用液管(56)の何れかに選択的に導入されるように切り替える。   The switching valve (60) selectively connects the expansion valve (70) to one of the heating liquid pipe (52) and the cooling liquid pipe (56) of the underground heat exchanger (50). Specifically, the expansion valve (70) and the heating liquid pipe (52) are connected during heating operation, and the expansion valve (70) and the cooling liquid pipe (56) are connected during cooling operation. . That is, the switching valve (60) switches so that the refrigerant is selectively introduced into either the heating liquid pipe (52) or the cooling liquid pipe (56).

膨張弁(70)は、既述の通り、一端が切り替えバルブ(60)に接続され、他の一端が室内熱交換器(40)と接続されている。そして、暖房運転時には、室内熱交換器(40)から流入した冷媒を膨張させて、所定の圧力まで減圧させてから、切り替えバルブ(60)を介して暖房時用液管(52)に流出させる。また、冷房運転時には、外管(51)から冷房時用液管(56)等を介して、流入した冷媒を所定の圧力まで減圧させて、室内熱交換器(40)に流出させる。   As described above, one end of the expansion valve (70) is connected to the switching valve (60), and the other end is connected to the indoor heat exchanger (40). During heating operation, the refrigerant flowing in from the indoor heat exchanger (40) is expanded and depressurized to a predetermined pressure, and then flows out to the heating liquid pipe (52) via the switching valve (60). . Further, during the cooling operation, the refrigerant flowing in is reduced to a predetermined pressure from the outer pipe (51) through the cooling liquid pipe (56) and the like, and flows out to the indoor heat exchanger (40).

−運転動作−
次に、空調システム(1)における運転動作について説明する。
-Driving action-
Next, the operation in the air conditioning system (1) will be described.

(暖房運転)
まず、暖房運転について説明する。暖房運転時には、四方切換弁(20)が第2状態に切り替えられる。これにより、四方切換弁(20)では、第1ポートと第4ポートが連通し、第2ポートと第3ポートが連通する。また、切り替えバルブ(60)は、膨張弁(70)と暖房時用液管(52)とが連通するように切り替えられる。
(Heating operation)
First, the heating operation will be described. During the heating operation, the four-way selector valve (20) is switched to the second state. Thereby, in the four-way selector valve (20), the first port communicates with the fourth port, and the second port communicates with the third port. The switching valve (60) is switched so that the expansion valve (70) communicates with the heating liquid pipe (52).

この状態で、圧縮機(30)が運転状態にされると、圧縮された冷媒(ガス冷媒)が圧縮機(30)の吐出ポートから吐出される。そして、圧縮機(30)から吐出された冷媒は、室内熱交換器(40)へ送られる。室内熱交換器(40)に流入した冷媒は、室内熱交換器(40)で室内空気へ放熱する。室内熱交換器(40)では室内空気が加熱され、加熱された室内空気が室内ファン(41)によって室内へ送り返される。室内熱交換器(40)で放熱した冷媒は、膨張弁(70)へ送られる。膨張弁(70)に流入した冷媒は、膨張弁(70)を通過する際に減圧され、その後に切り替えバルブ(60)を介して暖房時用液管(52)に導入される。暖房時用液管(52)に導入された冷媒は、気液二相の状態であり、外管(51)内において、暖房時用液管(52)に設けられた噴霧穴(53)から、外管(51)の内面壁に噴霧される。これにより、液状の冷媒は、図4に示すように、外管(51)の内面壁に付着して液膜化される。   In this state, when the compressor (30) is put into an operating state, the compressed refrigerant (gas refrigerant) is discharged from the discharge port of the compressor (30). Then, the refrigerant discharged from the compressor (30) is sent to the indoor heat exchanger (40). The refrigerant that has flowed into the indoor heat exchanger (40) radiates heat to the indoor air in the indoor heat exchanger (40). In the indoor heat exchanger (40), the indoor air is heated, and the heated indoor air is sent back into the room by the indoor fan (41). The refrigerant radiated by the indoor heat exchanger (40) is sent to the expansion valve (70). The refrigerant flowing into the expansion valve (70) is depressurized when passing through the expansion valve (70), and then introduced into the heating liquid pipe (52) via the switching valve (60). The refrigerant introduced into the heating liquid pipe (52) is in a gas-liquid two-phase state, and in the outer pipe (51), from the spray hole (53) provided in the heating liquid pipe (52). And sprayed on the inner wall of the outer tube (51). As a result, as shown in FIG. 4, the liquid refrigerant adheres to the inner wall of the outer tube (51) to form a liquid film.

圧縮機の吸引量を制御し、外管(51)内部の圧力を操作し、冷媒の気化温度と蒸発量が一定に保たれる範囲内になる様に温度差を設ける。土壌の熱抵抗と圧縮機の負荷動力から蒸発温度は設定する。外管(51)の内面壁で液膜化された冷媒は、内面壁から吸熱して蒸発する。これにより、外管(51)内の圧力が上昇するとともに、外管(51)内には圧縮機(30)の吸入圧が作用しているので、外管(51)内のガス冷媒は、圧縮機用配管(55)から導出されて、四方切換弁(20)を介して圧縮機(30)の吸入ポートに導入される。そして、圧縮機(30)は、この冷媒を吸入して圧縮し、四方切換弁(20)を介して室内熱交換器(40)へ吐出する。   The suction amount of the compressor is controlled, the pressure inside the outer pipe (51) is manipulated, and a temperature difference is provided so that the vaporization temperature and the evaporation amount of the refrigerant are kept constant. The evaporation temperature is set from the thermal resistance of the soil and the load power of the compressor. The refrigerant formed into a liquid film on the inner wall of the outer tube (51) absorbs heat from the inner wall and evaporates. As a result, the pressure in the outer pipe (51) increases and the suction pressure of the compressor (30) acts in the outer pipe (51), so the gas refrigerant in the outer pipe (51) Derived from the compressor pipe (55) and introduced into the suction port of the compressor (30) through the four-way switching valve (20). The compressor (30) sucks and compresses the refrigerant, and discharges it to the indoor heat exchanger (40) through the four-way switching valve (20).

この空調システム(1)では、以上の動作が繰り返され、地中熱交換器(50)を蒸発器として圧縮機(30)で冷媒を圧縮する冷凍サイクル(この例では暖房)が行われる。なお、暖房運転時には、冷房時用液管(56)を使用していない。   In the air conditioning system (1), the above operation is repeated, and a refrigeration cycle (heating in this example) is performed in which the refrigerant is compressed by the compressor (30) using the underground heat exchanger (50) as an evaporator. In the heating operation, the cooling liquid pipe (56) is not used.

上記のように、この空調システム(1)では暖房運転時に、暖房時用液管(52)によって冷媒が外管(51)の内面壁に噴霧されて外管(51)の内面壁上で液膜化するので、液状の冷媒を効率よく外管(51)の内面壁に接触させて蒸発させることができる。そのため、地中熱交換器(50)の熱交換性能が向上する。   As described above, in this air conditioning system (1), during the heating operation, the refrigerant is sprayed on the inner wall of the outer pipe (51) by the heating liquid pipe (52), and the liquid is sprayed on the inner wall of the outer pipe (51). Since the film is formed, the liquid refrigerant can be efficiently brought into contact with the inner wall of the outer pipe (51) and evaporated. Therefore, the heat exchange performance of the underground heat exchanger (50) is improved.

(冷房運転)
次に冷房運転について説明する。冷房運転時には、まず、四方切換弁(20)が第1状態に切り替えられる。これにより、四方切換弁(20)では、第1ポートと第3ポートが連通し、第2ポートと第4ポートが連通する。また、切り替えバルブ(60)は、膨張弁(70)と冷房時用液管(56)とが連通するように切り替えられる。
(Cooling operation)
Next, the cooling operation will be described. During the cooling operation, first, the four-way switching valve (20) is switched to the first state. Thereby, in the four-way selector valve (20), the first port and the third port are communicated, and the second port and the fourth port are communicated. The switching valve (60) is switched so that the expansion valve (70) and the cooling liquid pipe (56) communicate with each other.

この状態で、圧縮機(30)が運転状態にされると、圧縮された冷媒(ガス冷媒)が圧縮機(30)の吐出ポートから吐出される。そして、圧縮機(30)から吐出された冷媒は、四方切換弁(20)と圧縮機用配管(55)とを介して、地中熱交換器(50)の外管(51)内へ送られる。   In this state, when the compressor (30) is put into an operating state, the compressed refrigerant (gas refrigerant) is discharged from the discharge port of the compressor (30). Then, the refrigerant discharged from the compressor (30) is sent into the outer pipe (51) of the underground heat exchanger (50) through the four-way switching valve (20) and the compressor pipe (55). It is done.

外管(51)内に導入されたガス冷媒の温度は土壌の温度よりも高くなる様に操作され、外管(51)の内面壁で放熱して凝縮する。この凝縮した冷媒は、外管(51)の内面壁を伝って下方へ流れ、図5に示すように、外管(51)の底部に溜まり、やがて、冷房時用液管(56)の開口端に達する。また、このとき、外管(51)内は、ガス冷媒が導入されたことによって圧力が上昇してゆく。また、室内熱交換器(40)側は、外管(51)の内圧よりも低圧である。これにより、外管(51)内に溜まった液冷媒は冷房時用液管(56)内を押し上げられてゆく。冷房時用液管(56)内を押し上げられた液冷媒は、切り替えバルブ(60)を介して膨張弁(70)に導入され、膨張弁(70)で減圧されてから室内熱交換器(40)に導入される。室内熱交換器(40)に流入した冷媒は、室内空気から吸熱して蒸発する。これにより室内熱交換器(40)では室内空気が冷却され、冷却された室内空気が室内ファン(41)によって室内へ送り返される。室内熱交換器(40)で蒸発した冷媒は、圧縮機(30)の吸入ポートに導入される。そして、圧縮機(30)は、この冷媒を吸入して圧縮し、圧縮機用配管(55)を介して外管(51)へ吐出する。   The temperature of the gas refrigerant introduced into the outer pipe (51) is operated so as to be higher than the temperature of the soil, and the heat is radiated and condensed on the inner wall of the outer pipe (51). The condensed refrigerant flows downward along the inner wall of the outer pipe (51) and accumulates at the bottom of the outer pipe (51) as shown in FIG. 5, and eventually opens the cooling liquid pipe (56). Reach the end. At this time, the pressure in the outer pipe (51) increases due to the introduction of the gas refrigerant. Moreover, the indoor heat exchanger (40) side has a lower pressure than the internal pressure of the outer pipe (51). Thereby, the liquid refrigerant accumulated in the outer pipe (51) is pushed up in the cooling liquid pipe (56). The liquid refrigerant pushed up in the liquid pipe for cooling (56) is introduced into the expansion valve (70) through the switching valve (60) and is decompressed by the expansion valve (70), and then the indoor heat exchanger (40 ). The refrigerant flowing into the indoor heat exchanger (40) absorbs heat from the indoor air and evaporates. As a result, the indoor air is cooled in the indoor heat exchanger (40), and the cooled indoor air is sent back into the room by the indoor fan (41). The refrigerant evaporated in the indoor heat exchanger (40) is introduced into the suction port of the compressor (30). The compressor (30) sucks and compresses the refrigerant, and discharges it to the outer pipe (51) via the compressor pipe (55).

この空調システム(1)では、以上の動作が繰り返され、地中熱交換器(50)を凝縮器として圧縮機(30)で冷媒を圧縮する冷凍サイクル(この例では冷房)が行われる。なお、冷房運転時には、暖房時用液管(52)を使用していない。   In the air conditioning system (1), the above operation is repeated, and a refrigeration cycle (cooling in this example) is performed in which the refrigerant is compressed by the compressor (30) using the underground heat exchanger (50) as a condenser. Note that the liquid pipe for heating (52) is not used during the cooling operation.

なお、暖房運転時には外管(51)内で冷媒が蒸発するので、該外管(51)の底部に潤滑油(冷凍機油)が溜ることが考えられる。このような場合には、例えば、空調システム(1)において、暖房運転の停止中、或いは暖房運転中に、一時的に冷房運転を行えば、潤滑油を圧縮機(30)に戻すことができる。すなわち、冷房運転時には、地中熱交換器(50)内で冷媒が凝縮して外管(51)の底部に溜るので、その凝縮した冷媒に潤滑油が溶けた状態になり、溶けた潤滑油が冷媒とともに圧縮機(30)に戻ることになるのである。また、地中熱交換器(50)に冷媒を導入する前の段階で、潤滑油を分離しておいてもよい。   In addition, since a refrigerant | coolant evaporates in an outer pipe | tube (51) at the time of heating operation, it is possible that lubricating oil (refrigeration machine oil) accumulates in the bottom part of this outer pipe | tube (51). In such a case, for example, in the air conditioning system (1), if the cooling operation is temporarily performed while the heating operation is stopped or during the heating operation, the lubricating oil can be returned to the compressor (30). . That is, during cooling operation, the refrigerant condenses in the underground heat exchanger (50) and accumulates at the bottom of the outer pipe (51), so that the lubricating oil is dissolved in the condensed refrigerant, and the molten lubricating oil Will return to the compressor (30) together with the refrigerant. Further, the lubricating oil may be separated at a stage before introducing the refrigerant into the underground heat exchanger (50).

《本実施形態における効果》
上記のように、この空調システム(1)では、外管(51)内で冷媒が気液二相に分離されるとともに、液冷媒がガス冷媒の圧力によって導出される。そのため、外管(51)内の液冷媒を効率よく搬送でき、熱交換性能が向上する。
<< Effect in this embodiment >>
As described above, in this air conditioning system (1), the refrigerant is separated into two phases in the outer pipe (51), and the liquid refrigerant is derived by the pressure of the gas refrigerant. Therefore, the liquid refrigerant in the outer pipe (51) can be efficiently conveyed, and the heat exchange performance is improved.

以上のように、本実施形態は、直膨方式であるため、従来の地中熱交換器のように、2次媒体の搬送用ポンプを必要とせず、システムの消費動力の低減が可能になる。   As described above, since the present embodiment is a direct expansion method, unlike the conventional underground heat exchanger, a pump for transporting the secondary medium is not required, and the power consumption of the system can be reduced. .

また、本実施形態では、冷房運転時においても、暖房運転時においても、熱交換性能が向上する。そのため、地中熱交換器の小型化が可能になる。この小型化により、空調システムの低コスト化も期待できる。   In the present embodiment, the heat exchange performance is improved both during the cooling operation and during the heating operation. Therefore, it is possible to reduce the size of the underground heat exchanger. This miniaturization can be expected to reduce the cost of the air conditioning system.

《発明の実施形態2》
上記の地中熱交換器(50)は、冷房運転のみを行う空調システム、あるいは暖房運転のみを行う空調システムにも利用できる。
<< Embodiment 2 of the Invention >>
The above-mentioned underground heat exchanger (50) can also be used for an air conditioning system that performs only a cooling operation or an air conditioning system that performs only a heating operation.

図6は、暖房のみを行う空調システムのシステム図である。図6に示すように、暖房のみを行う空調システムでは、切り替えバルブ(60)と四方切換弁(20)とは不要である。すなわち、暖房のみを行う空調システムでは、実施形態1の空調システムで四方切換弁(20)を第2の状態とし、且つ切り替えバルブ(60)を暖房時用液管(52)側に切り替えた場合と等価な冷媒回路である。したがって、暖房のみを行う空調システムの地中熱交換器(50)では冷房時用液管(56)が不要である。   FIG. 6 is a system diagram of an air conditioning system that performs only heating. As shown in FIG. 6, the switching valve (60) and the four-way switching valve (20) are unnecessary in the air conditioning system that performs only heating. That is, in the air conditioning system that performs only heating, the four-way switching valve (20) is set to the second state and the switching valve (60) is switched to the heating liquid pipe (52) side in the air conditioning system of the first embodiment. It is an equivalent refrigerant circuit. Therefore, in the underground heat exchanger (50) of the air conditioning system that performs only heating, the cooling liquid pipe (56) is unnecessary.

同様に、冷房のみを行う空調システムでも、切り替えバルブ(60)と四方切換弁(20)とは不要であり、実施形態1の空調システムで四方切換弁(20)を第1の状態とし、且つ切り替えバルブ(60)を冷房時用液管(56)側に切り替えた場合と等価な冷媒回路を形成する。冷房のみを行う空調システムの地中熱交換器(50)では暖房時用液管(52)が不要である。なお、地中熱交換器(50)内に溜った潤滑油を圧縮機(30)に戻すには、例えば実施形態1と同様の構成を適用できる。   Similarly, even in an air conditioning system that only performs cooling, the switching valve (60) and the four-way switching valve (20) are unnecessary, and the four-way switching valve (20) is set to the first state in the air conditioning system of Embodiment 1, and A refrigerant circuit equivalent to the case where the switching valve (60) is switched to the cooling liquid pipe (56) side is formed. The underground heat exchanger (50) of the air conditioning system that only performs cooling does not require the heating liquid pipe (52). In order to return the lubricating oil accumulated in the underground heat exchanger (50) to the compressor (30), for example, the same configuration as that of the first embodiment can be applied.

《実施形態1,2の変形例》
なお、実施形態1及び2の地中熱交換器(50)は、縦方向以外に、傾斜して設置することも可能である。図7は、地中熱交換器(50)を傾斜して設置した状態を模式的に示す図である。このように設置しても、上記の各実施形態と同様にして熱交換が行われる。なお、同図において、「HP」と記載されているのは、空調システム(1)(或いは実施形態2の空調システム)の本体部分(熱交換器以外の部分)を示している(以下同様)。
<< Modification of Embodiments 1 and 2 >>
In addition, the underground heat exchanger (50) of Embodiment 1 and 2 can also be installed in inclination other than the vertical direction. Drawing 7 is a figure showing typically the state where the underground heat exchanger (50) was installed inclining. Even if it installs in this way, heat exchange is performed like said each embodiment. In the figure, “HP” indicates a main body portion (a portion other than the heat exchanger) of the air conditioning system (1) (or the air conditioning system of the second embodiment) (the same applies hereinafter). .

《発明の実施形態3》
実施形態3では、暖房運転時などに地中熱交換器(50)内に溜った潤滑油を圧縮機(30)に戻す機構(以下、油戻し機構とも呼ぶことにする)を備えた地中熱交換器の例を説明する。図8は、油戻し機構を設けた地中熱交換器を模式的に示す縦断面図である。図8の地中熱交換器は、具体的には実施形態1の地中熱交換器(50)に油戻し機構として、エジェクタ(90)を設けたものである。図9は、エジェクタ(90)の構造を説明する縦断面図である。このエジェクタ(90)は、図9に示すように、エジェクタ本体(91)、油戻し配管(92)、及びフィルタ(93)を備えている。
<< Embodiment 3 of the Invention >>
In the third embodiment, the underground including a mechanism (hereinafter also referred to as an oil return mechanism) that returns the lubricating oil accumulated in the underground heat exchanger (50) to the compressor (30) during heating operation or the like. An example of a heat exchanger will be described. FIG. 8 is a longitudinal sectional view schematically showing an underground heat exchanger provided with an oil return mechanism. Specifically, the underground heat exchanger of FIG. 8 is obtained by providing an ejector (90) as an oil return mechanism to the underground heat exchanger (50) of the first embodiment. FIG. 9 is a longitudinal sectional view for explaining the structure of the ejector (90). As shown in FIG. 9, the ejector (90) includes an ejector body (91), an oil return pipe (92), and a filter (93).

エジェクタ本体(91)は、図9に示すように、テーパー状流路(91a)と、直状流路(91b)とが内部に連続的に形成され、地中熱交換器(50)の上方で、直状流路(91b)の部分が圧縮機用配管(55)と接続されている。また、テーパー状流路(91a)は、外管(51)の底面側に開口している。   As shown in FIG. 9, the ejector body (91) has a tapered flow path (91a) and a straight flow path (91b) formed continuously inside, and above the underground heat exchanger (50). Thus, the portion of the straight channel (91b) is connected to the compressor pipe (55). The tapered channel (91a) opens to the bottom surface side of the outer tube (51).

油戻し配管(92)は、管状の部材であり、その一端がエジェクタ本体(91)の直状流路(91b)内で開口している。また、油戻し配管(92)の他の一端には、潤滑油内のダストを除去するフィルタ(93)が取り付けられており、フィルタ(93)が該外管(51)の底部に溜る潤滑油に浸かるように、該油戻し配管(92)は外管(51)の底部まで延びている。   The oil return pipe (92) is a tubular member, and one end of the oil return pipe (92) opens in the straight flow path (91b) of the ejector body (91). In addition, a filter (93) for removing dust in the lubricating oil is attached to the other end of the oil return pipe (92), and the filter (93) collects the lubricating oil collected at the bottom of the outer pipe (51). The oil return pipe (92) extends to the bottom of the outer pipe (51) so as to be immersed in the water.

なお、本実施形態において地中熱交換器(50)を斜めに配置する場合には、図10に示すように、液層の最も下方となる部分に、潤滑油の吸入部分(すなわちフィルタ(93))が位置するようにするのが好ましい。   In the present embodiment, when the underground heat exchanger (50) is disposed obliquely, as shown in FIG. 10, the lubricating oil suction portion (that is, the filter (93) is disposed at the lowermost portion of the liquid layer. )) Is preferably located.

《油戻し機構(エジェクタ(90))による油戻し》
暖房運転中には実施形態1で説明したように、外管(51)内の圧力が上昇するとともに、外管(51)内には圧縮機(30)の吸入圧が作用しているので、外管(51)内のガス冷媒は、エジェクタ本体(91)のテーパー状流路(91a)から導入され、さらに直状流路(91b)部分を通過して、圧縮機用配管(55)から導出される。このとき冷媒は、テーパー状流路(91a)から直状流路(91b)を通過する際に速度が増加し、油戻し配管(92)の直状流路(91b)側の開口部は減圧状態になる。これにより、外管(51)の底部に溜っている潤滑油は、フィルタ(93)を介して油戻し配管(92)内に引き込まれ、直状流路(91b)側の開口から噴出する。噴出した潤滑油は直状流路(91b)内のガス状冷媒とともに、圧縮機(30)に戻ってゆく。このように潤滑油が圧縮機(30)に戻されることにより、圧縮機(30)を安定に運転させることが可能になる。
<< Oil return by oil return mechanism (ejector (90)) >>
During the heating operation, as described in the first embodiment, the pressure in the outer pipe (51) rises, and the suction pressure of the compressor (30) acts in the outer pipe (51). The gas refrigerant in the outer pipe (51) is introduced from the tapered flow path (91a) of the ejector body (91), and further passes through the straight flow path (91b) portion, and from the compressor pipe (55). Derived. At this time, the refrigerant increases in speed when passing from the tapered channel (91a) to the straight channel (91b), and the opening on the straight channel (91b) side of the oil return pipe (92) is depressurized. It becomes a state. As a result, the lubricating oil accumulated at the bottom of the outer pipe (51) is drawn into the oil return pipe (92) through the filter (93) and ejected from the opening on the straight flow path (91b) side. The jetted lubricating oil returns to the compressor (30) together with the gaseous refrigerant in the straight flow path (91b). Thus, by returning the lubricating oil to the compressor (30), the compressor (30) can be stably operated.

なお、使用する冷媒、潤滑油の種類によっては、冷媒の方が潤滑油よりも底部側に溜ることもありえるが、その場合には、潤滑油は冷媒とともに地中熱交換器(50)の外に運ばれることになる。   Depending on the type of refrigerant and lubricating oil used, the refrigerant may accumulate on the bottom side of the lubricating oil. In that case, the lubricating oil will be removed from the underground heat exchanger (50) together with the refrigerant. Will be carried to.

《発明の実施形態4》
実施形態4では、油戻し機構の他の例を説明する。図11は、油戻し機構を圧縮機用配管(55)で構成した地中熱交換器(50)を示す図である。図11では、(A)が地中熱交換器(50)の全体構造を示す縦断面図であり、また、(B)が圧縮機用配管(55)の構成を説明する図である。この例の圧縮機用配管(55)は、図11の(A)、(B)にそれぞれ示すように、U字管で構成され、該U字管の湾曲部分が外管(51)の底部で潤滑油の溜りに浸かるようになっている。
<< Embodiment 4 of the Invention >>
In the fourth embodiment, another example of the oil return mechanism will be described. FIG. 11 is a view showing an underground heat exchanger (50) in which the oil return mechanism is configured by a compressor pipe (55). In FIG. 11, (A) is a longitudinal sectional view showing the entire structure of the underground heat exchanger (50), and (B) is a diagram for explaining the configuration of the compressor pipe (55). As shown in FIGS. 11A and 11B, the compressor pipe (55) of this example is formed of a U-shaped tube, and the curved portion of the U-shaped tube is the bottom of the outer tube (51). So that it can be immersed in a pool of lubricating oil.

また、この圧縮機用配管(55)には、外管(51)内の上方で開口する上部孔(55a)が設けられている。さらに、U字管の湾曲部分(詳しくは潤滑油の溜りに浸かる部分)に、下部孔(55b)が設けられている。また、この下部孔(55b)には、潤滑油内のダストを除去するフィルタ(55c)が取り付けられている。本実施形態では、圧縮機用配管(55)の内径、上部孔(55a)の直径、及び下部孔(55b)の直径は、以下の関係に設定されている。   The compressor pipe (55) is provided with an upper hole (55a) that opens upward in the outer pipe (51). Furthermore, a lower hole (55b) is provided in a curved portion of the U-shaped tube (specifically, a portion immersed in a lubricating oil reservoir). Further, a filter (55c) for removing dust in the lubricating oil is attached to the lower hole (55b). In the present embodiment, the inner diameter of the compressor pipe (55), the diameter of the upper hole (55a), and the diameter of the lower hole (55b) are set as follows.

圧縮機用配管(55)の内径>上部孔(55a)の直径>下部孔(55b)の直径
なお、本実施形態において地中熱交換器(50)を斜めに配置する場合には、図12に示すように、液層の最も下方となる部分に、潤滑油の吸入部分(すなわちフィルタ(55c))が位置するようにするのが好ましい。
Inner diameter of compressor pipe (55)> Diameter of upper hole (55a)> Diameter of lower hole (55b) In the present embodiment, when the underground heat exchanger (50) is disposed obliquely, FIG. As shown in FIG. 3, it is preferable that the lubricating oil suction portion (that is, the filter (55c)) is located at the lowermost portion of the liquid layer.

《油戻し機構(圧縮機用配管(55))による油戻し》
空調システム(1)の暖房運転が開始されると、外管51内のガス状冷媒は、外管(51)内におけるU字管(圧縮機用配管(55))端部の開口(以下、単に開口端と呼ぶ)、及び下部孔(55b)から圧縮機用配管(55)に入ってゆく(図11(B)を参照)。すなわち、圧縮機用配管(55)内にガス状冷媒の流れが形成される。ここで例えば、空調システム(1)が運転開始時などの外管(51)内の圧力が比較的低い状態で、外管(51)の底部に潤滑油が溜っていると、圧縮機用配管(55)内の流れは、上部孔(55a)から吸い込まれた冷媒による流れが支配的となる。
<< Oil return by oil return mechanism (compressor piping (55)) >>
When the heating operation of the air conditioning system (1) is started, the gaseous refrigerant in the outer pipe 51 is opened at the end of the U-shaped pipe (compressor pipe (55)) in the outer pipe (51) (hereinafter, The compressor pipe (55) is entered through the lower hole (55b) (refer to FIG. 11B). That is, a gaseous refrigerant flow is formed in the compressor pipe (55). Here, for example, when the pressure in the outer pipe (51) is relatively low, such as when the air conditioning system (1) starts operation, if lubricating oil accumulates at the bottom of the outer pipe (51), The flow in (55) is dominated by the refrigerant sucked from the upper hole (55a).

また、外管(51)内の圧力がある程度以上になると、圧縮機用配管(55)内の流れは、前記開口端から吸い込まれた冷媒による流れが支配的となる。このように、前記開口端からの冷媒で圧縮機用配管(55)内に流れが形成されると、圧縮機用配管(55)内の下部孔(55b)付近の圧力が下がり、外管(51)の底部に溜っている潤滑油が下部孔(55b)から吸入される。このように潤滑油が圧縮機(30)に戻されることにより、圧縮機(30)を安定に運転させることが可能になる。   Further, when the pressure in the outer pipe (51) exceeds a certain level, the flow in the compressor pipe (55) is dominated by the refrigerant sucked from the opening end. Thus, when a flow is formed in the compressor pipe (55) by the refrigerant from the open end, the pressure near the lower hole (55b) in the compressor pipe (55) decreases, and the outer pipe ( 51) Lubricating oil collected at the bottom is sucked from the lower hole (55b). Thus, by returning the lubricating oil to the compressor (30), the compressor (30) can be stably operated.

《発明の実施形態5》
また、地中熱交換器(50)は、水平方向に設置することも可能である。図13は、地中熱交換器(50)を水平に設置した状態を模式的に示す図である。既述のとおり、地層には、主に土砂のみで形成された層、土砂と水を含んだ層、主に水を含んだ層、さらには、岩石が連続して分布している岩盤等がある。この地中熱交換器(50)は何れの地層に、或いは複数の層にまたがって設置してもよい。図13では、例1が土砂のみで形成された層に設置した例、例2が土砂と水を含んだ層に設置した例、例3が主に水を含んだ層に設置した例、例4が岩盤に設置した例をそれぞれ示している。
<< Embodiment 5 of the Invention >>
The underground heat exchanger (50) can also be installed in the horizontal direction. Drawing 13 is a figure showing typically the state where the underground heat exchanger (50) was installed horizontally. As already mentioned, the stratum includes a layer mainly composed of earth and sand, a layer containing earth and sand, a layer mainly containing water, and a bedrock where rocks are continuously distributed. is there. This underground heat exchanger (50) may be installed in any formation or across a plurality of layers. In FIG. 13, Example 1 is installed in a layer formed only of earth and sand, Example 2 is installed in a layer containing earth and sand and water, Example 3 is installed in a layer mainly containing water, Example Examples 4 are installed on the bedrock.

例えば、実施形態3の地中熱交換器(50)を水平方向に設置する場合には、図14に示すように、冷房時用液管(56)及び油戻し配管(92)を、設置状態で下側になる側(すなわち、重力で冷媒や潤滑油が溜る側)に、それぞれの先端を曲げておくとよい。こうすることで、外管(51)に溜った液状の冷媒や潤滑油を確実に吸入することが可能になる。   For example, when the underground heat exchanger (50) of Embodiment 3 is installed in the horizontal direction, as shown in FIG. 14, the cooling liquid pipe (56) and the oil return pipe (92) are installed. It is advisable to bend each tip on the lower side (that is, the side on which the refrigerant and lubricating oil accumulate due to gravity). By doing so, it becomes possible to reliably suck in the liquid refrigerant and lubricating oil accumulated in the outer pipe (51).

《実施形態5の変形例》
なお、油戻し機構(エジェクタ(90))を有していない地中熱交換器(50)を水平方向に設置することも可能である。実施形態1の地中熱交換器(50)のように外管(51)内にエジェクタ(90)を設けていない場合には、例えば、冷房時用液管(56)を、設置状態で下側になる方にその先端を曲げておいて、暖房運転の停止中、或いは暖房運転中に、一時的に冷房運転を行えば、外管(51)内の潤滑油を圧縮機(30)に戻すことができる。すなわち、冷房運転時には、地中熱交換器(50)内で冷媒が凝縮して外管(51)の底部に溜るので、その凝縮した冷媒に潤滑油が溶けた状態になり、溶けた潤滑油が冷媒とともに圧縮機(30)に戻ることになるのである。また、地中熱交換器(50)に冷媒を導入する前の段階で、潤滑油を分離しておいてもよい。
<< Modification of Embodiment 5 >>
An underground heat exchanger (50) that does not have an oil return mechanism (ejector (90)) can also be installed in the horizontal direction. When the ejector (90) is not provided in the outer pipe (51) as in the underground heat exchanger (50) of the first embodiment, for example, the cooling liquid pipe (56) is lowered in the installed state. If the tip is bent to the side and the cooling operation is temporarily performed while the heating operation is stopped or during the heating operation, the lubricating oil in the outer pipe (51) is transferred to the compressor (30). Can be returned. That is, during cooling operation, the refrigerant condenses in the underground heat exchanger (50) and accumulates at the bottom of the outer pipe (51), so that the lubricating oil is dissolved in the condensed refrigerant, and the molten lubricating oil Will return to the compressor (30) together with the refrigerant. Further, the lubricating oil may be separated at a stage before introducing the refrigerant into the underground heat exchanger (50).

《発明の実施形態6》
なお、上記の各実施形態や変形例に係る熱交換器は、地中に設置するほかに、水中に設置することも可能である。具体的な設置場所としては、例えば、海、湖、池、プール、貯水槽、河川、下水道などが上げられる。図15は、熱交換器(50)を水中に設置した状態を模式的に示す図である。この図では、熱交換器(50)(水中熱交換器)の設置例として6つの例(例1〜6)を記載している。例1、2は、貯水槽又はプールに熱交換器(50)を設置した例であり、例1では縦向きに配置し、例2では水平方向に配置している。また、例3、4は、海、湖、又は池に熱交換器(50)を設置した例であり、例3では縦向きに配置し、例4では水平方向に配置している。また、例5は下水道に熱交換器(50)を配置した例であり、水平方向に配置している。すなわち、水中に設置する場合にも、熱交換器(50)は、縦向きに配置してもよいし、水平方向に設置してもよい。また、水中に設置する場合においても、熱交換器(50)を傾斜して設置することも可能である(図15の例6を参照)。
Embodiment 6 of the Invention
In addition, the heat exchanger according to each of the above-described embodiments and modifications can be installed in water in addition to being installed in the ground. As specific installation locations, for example, the sea, lakes, ponds, pools, water tanks, rivers, sewers, etc. can be raised. FIG. 15 is a diagram schematically showing a state in which the heat exchanger (50) is installed in water. In this figure, six examples (Examples 1 to 6) are described as installation examples of the heat exchanger (50) (underwater heat exchanger). Examples 1 and 2 are examples in which a heat exchanger (50) is installed in a water tank or pool. In Example 1, the heat exchanger (50) is arranged vertically, and in Example 2, it is arranged horizontally. Examples 3 and 4 are examples in which the heat exchanger (50) is installed in the sea, lake, or pond. In Example 3, the heat exchanger (50) is arranged vertically, and in Example 4, the heat exchanger (50) is arranged horizontally. Moreover, Example 5 is an example which has arrange | positioned the heat exchanger (50) in the sewer, and has arrange | positioned in the horizontal direction. That is, also when installing in water, a heat exchanger (50) may be installed vertically and may be installed horizontally. Moreover, even when installing in water, it is also possible to incline and install a heat exchanger (50) (refer Example 6 of FIG. 15).

このように熱交換器(50)を水中に設置した場合にも、上記の各実施形態や変形例と同様のメカニズムで熱交換が行われる。   Even when the heat exchanger (50) is installed in the water as described above, heat exchange is performed by the same mechanism as that of each of the above embodiments and modifications.

《その他の実施形態》
(暖房時用液管(52)のその他の構成例)
冷媒の噴霧手段としては、噴霧穴(53)には限定されない。例えば、図16に示すように、噴霧手段としてノズル(80)を、暖房時用液管(52)の外面壁に設けてもよい。このノズル(80)は、噴霧した冷媒で外管(51)の内面壁がなるべく均一に濡れるように、数、位置、内面壁との距離などを定める。
<< Other Embodiments >>
(Other configuration examples of the liquid pipe for heating (52))
The spraying means for the refrigerant is not limited to the spray hole (53). For example, as shown in FIG. 16, a nozzle (80) may be provided on the outer wall of the heating liquid pipe (52) as spraying means. The nozzle (80) determines the number, position, distance from the inner wall and the like so that the inner wall of the outer pipe (51) is wetted as uniformly as possible by the sprayed refrigerant.

(外管(51)のその他の構成例)
また、外管(51)の内面壁には、図17の(A)及び(B)に示すように、ウイック(81)を設けてもよい。このウイック(81)は、噴霧穴(53)等の噴霧手段によって噴霧された液状冷媒を浸透させて保持するとともに、保持した液冷媒を外管(51)の内面壁に接触させる。このようなウイック(81)としては、例えば、金属多孔質体、多孔質セラミック、繊維の集合体などが挙げられる。このように、外管(51)の内面壁にウイック(81)を設けることで、外管(51)の内面壁に対し、均一な濡れを確保することができ、特に暖房運転時における熱交換性能が向上する。
(Other configuration examples of outer pipe (51))
Further, as shown in FIGS. 17A and 17B, a wick (81) may be provided on the inner wall of the outer tube (51). The wick (81) permeates and holds the liquid refrigerant sprayed by the spraying means such as the spray hole (53), and makes the held liquid refrigerant contact the inner wall of the outer pipe (51). Examples of such wicks (81) include metal porous bodies, porous ceramics, fiber aggregates, and the like. Thus, by providing the wick (81) on the inner wall of the outer pipe (51), it is possible to ensure uniform wetting with respect to the inner wall of the outer pipe (51), and in particular heat exchange during heating operation Performance is improved.

また、外管(51)の内面壁には、図18の断面図に示すように、複数のグルーブ(82)を設けてもよい。具体的には、このグルーブ(82)は、噴霧手段によって噴霧された液状冷媒を、表面張力を利用、又は内表面での接触角を低減させて保持するように、幅、深さ、数などを定める。このようなグルーブ(82)を外管(51)の内面壁に設けることで、外管(51)の内面壁に対し、やはり均一な濡れを確保することができ、特に暖房運転時における熱交換性能が向上する。   Further, a plurality of grooves (82) may be provided on the inner wall of the outer tube (51) as shown in the cross-sectional view of FIG. Specifically, this groove (82) has a width, depth, number, etc. so as to hold the liquid refrigerant sprayed by the spraying means by utilizing the surface tension or reducing the contact angle on the inner surface. Determine. By providing such a groove (82) on the inner wall of the outer tube (51), the inner wall of the outer tube (51) can still be evenly wetted, especially during heat operation. Performance is improved.

本発明は、地中又は水中に設置される熱交換器、及びそれを利用した空調システムとして有用である。   INDUSTRIAL APPLICATION This invention is useful as a heat exchanger installed in the ground or underwater, and an air conditioning system using the same.

1 空調システム
50 地中熱交換器
51 外管
52 暖房時用液管
53 噴霧穴(噴霧手段)
56 冷房時用液管
60 切り替えバルブ
80 ノズル(噴霧手段)
81 ウイック
82 グルーブ
90 エジェクタ(油戻し機構)
1 Air-conditioning system 50 Ground heat exchanger 51 Outer pipe 52 Heating liquid pipe 53 Spray hole (spraying means)
56 Liquid tube for cooling 60 Switching valve 80 Nozzle (spraying means)
81 Wick 82 Groove 90 Ejector (oil return mechanism)

Claims (9)

地中又は水中に設置される熱交換器であって、
地中又は水中に設置されて、冷凍サイクルにおける冷媒が内部に導入される外管(51)と、
前記外管(51)が蒸発器となる暖房運転時に、前記外管(51)内へ前記冷媒を導入する暖房時用液管(52)と、
前記暖房時用液管(52)に導入された冷媒を前記外管(51)の内面壁に噴霧する噴霧手段(53)と、
前記外管(51)が凝縮器となる冷房運転時に、前記外管(51)内で凝縮した前記冷媒を導出する冷房時用液管(56)を備え、
前記冷房時用液管(56)は、前記外管(51)の下端まで延在していることを特徴とする熱交換器。
ていることを特徴とする熱交換器。
A heat exchanger installed in the ground or in water,
An outer pipe (51) installed in the ground or in water, into which refrigerant in the refrigeration cycle is introduced ;
A heating liquid pipe (52) for introducing the refrigerant into the outer pipe (51) during heating operation in which the outer pipe (51) serves as an evaporator;
Spray means (53) for spraying the refrigerant introduced into the heating liquid pipe (52) onto the inner wall of the outer pipe (51);
During cooling operation in which the outer pipe (51) serves as a condenser, a cooling liquid pipe (56) for deriving the refrigerant condensed in the outer pipe (51) is provided.
The heat exchanger according to claim 1, wherein the cooling liquid pipe (56) extends to a lower end of the outer pipe (51) .
A heat exchanger characterized by that.
請求項の熱交換器において、
前記噴霧手段(53)は、前記暖房時用液管(52)に設けられた複数の噴霧穴(53)であることを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger of claim 1 ,
The heat exchanger, wherein the spray means (53) is a plurality of spray holes (53) provided in the heating liquid pipe (52).
請求項の熱交換器において、
前記噴霧手段(53)は、前記暖房時用液管(52)に設けられた複数のノズル(80)であることを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger of claim 1 ,
The spray means (53) is a plurality of nozzles (80) provided in the heating liquid pipe (52).
請求項の熱交換器において、
前記暖房時用液管(52)は、前記外管(51)の中心に設けられていることを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger of claim 1 ,
The heat exchanger according to claim 1, wherein the heating liquid pipe (52) is provided at a center of the outer pipe (51).
請求項1の熱交換器において、
前記外管(51)内には、該外管(51)の内面壁に沿ってウイック(81)が設けられていることを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger of claim 1 ,
In the outer pipe (51), a wick (81) is provided along the inner wall of the outer pipe (51).
請求項1の熱交換器において、
前記外管(51)の内面壁には、冷媒を保持するグルーブ(82)が形成されていることを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger of claim 1 ,
A heat exchanger, wherein a groove (82) for holding a refrigerant is formed on an inner wall of the outer pipe (51).
請求項の熱交換器において、
前記前記外管(51)は、該外管(51)内の冷媒を圧縮機(30)に導出する圧縮機用配管(55)を備え、
前記圧縮機用配管(55)には、前記外管(51)の底部に溜った潤滑油を前記圧縮機(30)に戻す油戻し機構(90)が形成されていることを特徴とする熱交換器。
The heat exchanger of claim 1 ,
The outer pipe (51) includes a compressor pipe (55) for leading the refrigerant in the outer pipe (51) to the compressor (30),
The compressor pipe (55) is provided with an oil return mechanism (90) for returning the lubricating oil accumulated at the bottom of the outer pipe (51) to the compressor (30). Exchanger.
請求項1の熱交換器を備えて冷凍サイクルを行うことを特徴とする空調システム。 An air conditioning system comprising the heat exchanger according to claim 1 and performing a refrigeration cycle. 請求項の熱交換器と、
前記冷媒が、前記暖房時用液管(52)及び前記冷房時用液管(56)の何れかに選択的に導入されるように切り替える切り替えバルブ(60)と、
を備えて冷凍サイクルを行う冷媒回路(10)を備えていることを特徴とする空調システム。
A heat exchanger according to claim 1 ;
A switching valve (60) for switching so that the refrigerant is selectively introduced into either the heating liquid pipe (52) or the cooling liquid pipe (56);
An air conditioning system comprising a refrigerant circuit (10) for performing a refrigeration cycle.
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