JP2013249974A

JP2013249974A - Heat pump

Info

Publication number: JP2013249974A
Application number: JP2012123175A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Kawabata; 克宏川端
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2013-12-12

Abstract

【課題】直列に接続された熱源側熱交換器と地中熱利用熱交換器の両方が同時に蒸発器となる加熱運転を行うヒートポンプにおいて、地中熱交換器への着氷を抑制して熱交換効率の低下を抑制する。
【解決手段】空調システム（1）は、冷媒回路（10）と、地中に埋設された地中熱交換器（21）、及び該地中熱交換器（21）と冷媒回路（10）とに接続された地中熱利用熱交換器（25）を有する熱媒体回路（20）とを備え、利用側熱交換器（60）が凝縮器として機能する一方、熱源側熱交換器（80）と地中熱利用熱交換器（25）とが蒸発器として同時に機能する加熱運転を行う。地中熱利用熱交換器（25）を、冷媒回路（10）の膨張機構（70）と熱源側熱交換器（80）との間に接続し、熱源側熱交換器（80）と地中熱利用熱交換器（25）との間に減圧機構（71）を設ける。
【選択図】図１In a heat pump that performs a heating operation in which both a heat source side heat exchanger connected in series and a heat exchanger using ground heat are simultaneously used as an evaporator, heat is generated by suppressing icing on the ground heat exchanger. Reduces exchange efficiency.
An air conditioning system (1) includes a refrigerant circuit (10), an underground heat exchanger (21) buried in the ground, and the underground heat exchanger (21) and the refrigerant circuit (10). A heat medium circuit (20) having a geothermal heat utilization heat exchanger (25) connected to the heat source side heat exchanger (80), while the utilization side heat exchanger (60) functions as a condenser And a geothermal heat exchanger (25) perform a heating operation that simultaneously functions as an evaporator. A ground heat heat exchanger (25) is connected between the expansion mechanism (70) of the refrigerant circuit (10) and the heat source side heat exchanger (80), and the heat source side heat exchanger (80) and the underground A pressure reducing mechanism (71) is provided between the heat-use heat exchanger (25).
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、地中熱を利用したヒートポンプに関するものである。 The present invention relates to a heat pump using underground heat.

従来より、熱源側熱交換器と利用側熱交換器とが接続されて冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えたヒートポンプが用いられている。この種のヒートポンプの中には、室外空気の熱と地中熱とを利用して冷媒回路の冷媒を蒸発させることとしたものがある（例えば、下記特許文献１を参照）。 Conventionally, a heat pump including a refrigerant circuit in which a heat source side heat exchanger and a use side heat exchanger are connected to perform a refrigeration cycle has been used. Among this type of heat pump, there is one that evaporates the refrigerant in the refrigerant circuit using the heat of the outdoor air and the underground heat (see, for example, Patent Document 1 below).

特許文献１のヒートポンプは、圧縮機と室内熱交換器と膨張機構と室外熱交換器とが接続された冷媒回路と、地中に埋設されて熱媒体に地中熱を吸収させる地中熱交換器と地中熱利用熱交換器とを有する熱媒体回路とを備えている。地中熱利用熱交換器は、地中熱交換器と冷媒回路とに接続されて地中熱交換器から供給される熱媒体と冷媒回路の冷媒とを熱交換させるように構成されている。上記ヒートポンプでは、室内熱交換器が凝縮器となり、室外熱交換器と地中熱利用熱交換器とが同時に蒸発器として機能する加熱運転が行われる。つまり、上記ヒートポンプでは、加熱運転において、室外空気の熱だけでなく、地中熱も利用して冷媒回路の冷媒を蒸発させることにより、冷媒回路における冷媒の蒸発圧力を高くして消費エネルギ量を低減することとしている。 The heat pump of Patent Document 1 includes a refrigerant circuit in which a compressor, an indoor heat exchanger, an expansion mechanism, and an outdoor heat exchanger are connected, and underground heat exchange that is buried in the ground and causes the heat medium to absorb ground heat. And a heat medium circuit having a ground heat utilization heat exchanger. The ground heat utilization heat exchanger is connected to the ground heat exchanger and the refrigerant circuit, and is configured to exchange heat between the heat medium supplied from the ground heat exchanger and the refrigerant in the refrigerant circuit. In the heat pump, an indoor heat exchanger serves as a condenser, and a heating operation is performed in which the outdoor heat exchanger and the underground heat utilization heat exchanger simultaneously function as an evaporator. That is, in the heat pump, in the heating operation, not only the heat of the outdoor air but also the underground heat is used to evaporate the refrigerant in the refrigerant circuit, thereby increasing the evaporation pressure of the refrigerant in the refrigerant circuit and reducing the amount of energy consumed. We are going to reduce it.

特開２０１０−２１６７７０号公報JP 2010-216770 A

しかしながら、上記ヒートポンプでは、外気温度が著しく低い場合など、冷媒回路における冷媒の蒸発温度が著しく低くなる場合に、地中熱交換器の熱媒体の温度も著しく低くなる。そのため、地中熱交換器の周囲の土壌の水分が凍結し、外表面に氷が付着していた（着氷していた）。地中熱交換器の外表面に付着した氷は、周囲の土壌を押しのけながら成長するため、地中温度が上昇する等して氷が融けると、地中熱交換器の周囲に空隙が生じてしまう。地中熱交換器の周囲に空隙が生じると、地中熱交換器の熱媒体と土壌との間の熱交換効率が著しく低下するため、次回の運転の際に地中熱を十分に吸収できなくなるおそれがあった。 However, in the heat pump, when the evaporation temperature of the refrigerant in the refrigerant circuit is extremely low, such as when the outside air temperature is extremely low, the temperature of the heat medium of the underground heat exchanger is also extremely low. Therefore, the water in the soil around the underground heat exchanger was frozen, and ice was attached to the outer surface (it was icing). The ice attached to the outer surface of the underground heat exchanger grows while pushing away the surrounding soil, so if the ice melts due to an increase in the underground temperature, a void is generated around the underground heat exchanger. End up. If voids are created around the underground heat exchanger, the heat exchange efficiency between the heat medium of the underground heat exchanger and the soil is significantly reduced, so that the underground heat can be sufficiently absorbed during the next operation. There was a risk of disappearing.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、直列に接続された熱源側熱交換器と地中熱利用熱交換器の両方が同時に蒸発器となる加熱運転を行うヒートポンプにおいて、地中熱交換器への着氷を抑制して熱交換効率の低下を抑制することにある。 The present invention has been made in view of such a point, and the object thereof is a heat pump that performs a heating operation in which both a heat source side heat exchanger connected in series and a ground heat utilization heat exchanger simultaneously serve as an evaporator. Is to suppress icing on the underground heat exchanger to suppress a decrease in heat exchange efficiency.

第１の発明は、圧縮機構（50）と空気熱交換器によって構成された熱源側熱交換器（80）と膨張機構（70）と利用側熱交換器（60）とが接続されて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）と、地中に埋設され、熱媒体に地中熱を吸収させる地中熱交換器（21）、及び該地中熱交換器（21）に接続される一方、上記冷媒回路（10）に接続され、上記地中熱交換器（21）から供給された熱媒体と上記冷媒回路（10）の冷媒とを熱交換させる地中熱利用熱交換器（25）を有する熱媒体回路（20）とを備え、上記利用側熱交換器（60）が凝縮器として機能する一方、上記熱源側熱交換器（80）と上記地中熱利用熱交換器（25）とが蒸発器として同時に機能する加熱運転を行うヒートポンプであって、上記地中熱利用熱交換器（25）は、上記冷媒回路（10）の上記膨張機構（70）と上記熱源側熱交換器（80）との間に接続され、上記冷媒回路（10）の上記熱源側熱交換器（80）と上記地中熱利用熱交換器（25）との間には、冷媒を減圧する減圧機構（71）が設けられている。 In the first aspect of the present invention, a heat source side heat exchanger (80) constituted by a compression mechanism (50) and an air heat exchanger, an expansion mechanism (70), and a use side heat exchanger (60) are connected to form a vapor compression. Connected to the refrigerant circuit (10) that performs the refrigeration cycle, the underground heat exchanger (21) that is buried in the ground and absorbs the underground heat into the heat medium, and the underground heat exchanger (21) On the other hand, a heat exchanger using ground heat that is connected to the refrigerant circuit (10) and exchanges heat between the heat medium supplied from the underground heat exchanger (21) and the refrigerant in the refrigerant circuit (10) ( 25), and the use side heat exchanger (60) functions as a condenser, while the heat source side heat exchanger (80) and the underground heat use heat exchanger ( 25) and a heat pump that performs a heating operation that simultaneously functions as an evaporator, wherein the geothermal heat exchanger (25) includes the refrigerant circuit (10) Connected between the expansion mechanism (70) and the heat source side heat exchanger (80), the heat source side heat exchanger (80) of the refrigerant circuit (10) and the underground heat utilization heat exchanger ( 25) is provided with a decompression mechanism (71) for decompressing the refrigerant.

第１の発明では、利用側熱交換器（60）が凝縮器として機能する一方、直列に接続された熱源側熱交換器（80）と地中熱利用熱交換器（25）とが蒸発器として機能する加熱運転が行われる。加熱運転の際には、地中熱利用熱交換器（25）、熱源側熱交換器（80）の順に冷媒が流れ、減圧機構（71）によって地中熱利用熱交換器（25）から流出して熱源側熱交換器（80）に流入する冷媒が減圧される。その結果、地中熱利用熱交換器（25）における冷媒の蒸発温度は、熱源側熱交換器（80）における冷媒の蒸発温度よりも高くなる。 In the first invention, the use side heat exchanger (60) functions as a condenser, while the heat source side heat exchanger (80) and the underground heat use heat exchanger (25) connected in series are evaporators. The heating operation is performed. During the heating operation, the refrigerant flows in the order of the ground heat utilization heat exchanger (25) and the heat source side heat exchanger (80), and flows out of the ground heat utilization heat exchanger (25) by the decompression mechanism (71). Thus, the refrigerant flowing into the heat source side heat exchanger (80) is decompressed. As a result, the evaporating temperature of the refrigerant in the underground heat utilizing heat exchanger (25) becomes higher than the evaporating temperature of the refrigerant in the heat source side heat exchanger (80).

第２の発明は、第１の発明において、上記膨張機構（70）及び上記減圧機構（71）は、いずれか一方が開度が調節可能な膨張弁によって構成され、他方がキャピラリーチューブによって構成されている。 According to a second invention, in the first invention, one of the expansion mechanism (70) and the pressure reducing mechanism (71) is configured by an expansion valve whose opening degree is adjustable, and the other is configured by a capillary tube. ing.

第２の発明では、加熱運転において、開度が調節可能な膨張弁と、キャピラリーチューブとによって冷媒が二段階に減圧される。つまり、一方の膨張弁の開度を調節するだけで冷媒が二段階に減圧され、地中熱利用熱交換器（25）における冷媒の蒸発温度が熱源側熱交換器（80）における冷媒の蒸発温度よりも高くなる。 In the second invention, in the heating operation, the refrigerant is depressurized in two stages by the expansion valve whose opening degree can be adjusted and the capillary tube. In other words, the refrigerant is depressurized in two stages just by adjusting the opening of one of the expansion valves, and the refrigerant evaporation temperature in the geothermal heat exchanger (25) becomes the refrigerant evaporation in the heat source side heat exchanger (80). It becomes higher than the temperature.

第３の発明は、第１又は第２の発明において、上記熱媒体回路（20）は、地中熱交換器（21）及び上記地中熱利用熱交換器（25）においてそれぞれ相変化して熱媒体が自然循環するように構成されている。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the heat medium circuit (20) undergoes a phase change in the ground heat exchanger (21) and the ground heat utilization heat exchanger (25), respectively. The heat medium is configured to circulate naturally.

第３の発明では、熱媒体回路（20）の熱媒体は、地中熱交換器（21）及び地中熱利用熱交換器（25）においてそれぞれ熱交換に伴って相変化して自然循環する。つまり、地中熱交換器（21）において地中熱を吸収した熱媒体が地中熱利用熱交換器（25）へ流れ、地中熱利用熱交換器（25）において冷媒回路（10）の冷媒に吸熱された熱媒体が地中熱交換器（21）へ流れる。その結果、地中熱交換器（21）において熱媒体に吸収された地中熱が、熱媒体の自然循環に伴って地中熱利用熱交換器（25）に搬送されて冷媒回路（10）の冷媒の蒸発に利用されることとなる。 In the third aspect of the invention, the heat medium of the heat medium circuit (20) naturally circulates in a phase change in the ground heat exchanger (21) and the ground heat utilization heat exchanger (25) with heat exchange. . In other words, the heat medium that has absorbed the geothermal heat in the underground heat exchanger (21) flows to the underground heat-utilizing heat exchanger (25), and in the underground heat-utilizing heat exchanger (25), the refrigerant circuit (10) The heat medium absorbed by the refrigerant flows to the underground heat exchanger (21). As a result, the underground heat absorbed by the heat medium in the underground heat exchanger (21) is transported to the underground heat utilization heat exchanger (25) as the heat medium is naturally circulated, and the refrigerant circuit (10). It will be used for evaporation of the refrigerant.

第４の発明は、第１乃至第３のいずれか１つの発明において、上記冷媒回路（10）には、冷媒の循環方向を可逆に切り換えることにより、少なくとも上記熱源側熱交換器（80）が凝縮器として機能する一方、上記利用側熱交換器（60）が蒸発器として機能する冷却運転と上記加熱運転とを切り換える切換機構（90）が設けられている。 According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the refrigerant circuit (10) includes at least the heat source side heat exchanger (80) by reversibly switching a circulation direction of the refrigerant. A switching mechanism (90) for switching between the cooling operation in which the use side heat exchanger (60) functions as an evaporator and the heating operation is provided while functioning as a condenser.

第４の発明では、切換機構（90）によって冷媒回路（10）における冷媒の循環方向を切り換えることにより、加熱運転と冷却運転とが切り換えられる。 In the fourth invention, the heating operation and the cooling operation are switched by switching the circulation direction of the refrigerant in the refrigerant circuit (10) by the switching mechanism (90).

第１の発明によれば、加熱運転の際に、地中熱利用熱交換器（25）、熱源側熱交換器（80）の順に冷媒が流れるように冷媒回路（10）の膨張機構（70）と熱源側熱交換器（80）との間に地中熱利用熱交換器（25）を設けると共に、熱源側熱交換器（80）と地中熱利用熱交換器（25）との間に減圧機構（71）を設けることとした。そのため、加熱運転の際に、地中熱利用熱交換器（25）における冷媒の蒸発温度を熱源側熱交換器（80）における冷媒の蒸発温度よりも高くすることができる。よって、外気温度が著しく低い場合においても、地中熱交換器（21）の熱媒体の温度が比較的高い温度に保持されるため、該地中熱交換器（21）への着氷を抑制することができる。従って、地中熱交換器（21）に付着した氷が融けて、該地中熱交換器（21）の周囲に空隙が生じることを抑制することができる。その結果、空隙が生じることによる地中熱交換器（21）の熱交換効率の低下を抑制することができ、次回の運転の際にも地中熱を十分に熱媒体に吸収させることができる。 According to the first invention, during the heating operation, the expansion mechanism (70) of the refrigerant circuit (10) is arranged such that the refrigerant flows in the order of the underground heat utilization heat exchanger (25) and the heat source side heat exchanger (80). ) And the heat source side heat exchanger (80), and a ground heat utilization heat exchanger (25) is provided between the heat source side heat exchanger (80) and the ground heat utilization heat exchanger (25). A pressure reducing mechanism (71) was provided. Therefore, during the heating operation, the evaporation temperature of the refrigerant in the underground heat utilization heat exchanger (25) can be made higher than the evaporation temperature of the refrigerant in the heat source side heat exchanger (80). Therefore, even when the outside air temperature is extremely low, the temperature of the heat medium of the underground heat exchanger (21) is maintained at a relatively high temperature, so that icing on the underground heat exchanger (21) is suppressed. can do. Accordingly, it is possible to prevent the ice adhering to the underground heat exchanger (21) from melting and generating a gap around the underground heat exchanger (21). As a result, it is possible to suppress a decrease in the heat exchange efficiency of the underground heat exchanger (21) due to the generation of voids, and the underground heat can be sufficiently absorbed by the heat medium during the next operation. .

ところで、加熱運転の際に、膨張機構（70）及び減圧機構（71）の双方に開度が調節可能な膨張弁を用いると、制御が難しくなる。 By the way, when an expansion valve whose opening degree is adjustable is used for both the expansion mechanism (70) and the decompression mechanism (71) during the heating operation, control becomes difficult.

第２の発明によれば、膨張機構（70）及び減圧機構（71）のいずれか一方に開度が調節可能な膨張弁を採用し、他方にキャピラリーチューブを採用して冷媒を二段階に減圧することとした。そのため、難しい制御を行うことなく、容易に、地中熱利用熱交換器（25）における冷媒の蒸発温度を熱源側熱交換器（80）における冷媒の蒸発温度よりも高くすることができる。 According to the second aspect of the present invention, the expansion valve (70) and the decompression mechanism (71) employ an expansion valve whose opening degree can be adjusted, and the other employs a capillary tube to depressurize the refrigerant in two stages. It was decided to. Therefore, the evaporating temperature of the refrigerant in the underground heat utilizing heat exchanger (25) can be easily made higher than the evaporating temperature of the refrigerant in the heat source side heat exchanger (80) without performing difficult control.

また、第３の発明によれば、熱媒体が地中熱交換器（21）及び地中熱利用熱交換器（25）においてそれぞれ相変化して自然循環するように熱媒体回路（20）が構成されている。そのため、循環ポンプ等の動力を用いることなく地中熱交換器（21）と地中熱利用熱交換器（25）との間において熱媒体を循環させることができる。また、地中熱交換器（21）及び地中熱利用熱交換器（25）のそれぞれにおいて熱媒体が相変化を伴う熱交換を行うため、地中の温度と地中熱利用熱交換器（25）における冷媒の蒸発温度との温度差が小さい場合であっても、熱媒体に十分に地中熱を吸収させて冷媒回路（10）の冷媒の蒸発に用いることができる。よって、相変化を利用せずに熱媒体を循環させる場合のように、地中における熱媒体の流路を長くして吸熱量を確保する必要がないため、地中熱交換器（21）を小型化することができる。従って、地中熱交換器（21）の製作及び埋設コストを削減することができる。 Further, according to the third aspect of the invention, the heat medium circuit (20) is arranged so that the heat medium is naturally circulated through phase change in the underground heat exchanger (21) and the underground heat utilizing heat exchanger (25). It is configured. Therefore, the heat medium can be circulated between the underground heat exchanger (21) and the underground heat utilization heat exchanger (25) without using power such as a circulation pump. In addition, in each of the underground heat exchanger (21) and the underground heat utilization heat exchanger (25), the heat medium performs heat exchange with phase change, so the underground temperature and the underground heat utilization heat exchanger ( Even when the temperature difference from the refrigerant evaporation temperature in 25) is small, the heat medium can sufficiently absorb the underground heat and can be used for evaporation of the refrigerant in the refrigerant circuit (10). Therefore, unlike the case where the heat medium is circulated without using the phase change, it is not necessary to secure the heat absorption amount by lengthening the flow path of the heat medium in the ground. It can be downsized. Therefore, the production and burying costs of the underground heat exchanger (21) can be reduced.

図１は、実施形態１に係る空調システムのシステム図である。FIG. 1 is a system diagram of an air conditioning system according to the first embodiment. 図２は、地中熱交換器を地中に設置した状態を模式的に示す図である。Drawing 2 is a figure showing typically the state where the underground heat exchanger was installed in the ground. 図３は、冷媒回路における冷凍サイクルを示すモリエル線図である。FIG. 3 is a Mollier diagram showing a refrigeration cycle in the refrigerant circuit. 図４は、実施形態２に係る空調システムのシステム図であり、冷房運転時の状態を示す図である。FIG. 4 is a system diagram of the air conditioning system according to the second embodiment and is a diagram illustrating a state during a cooling operation. 図５は、実施形態２に係る空調システムのシステム図であり、暖房運転時の状態を示す図である。FIG. 5 is a system diagram of the air conditioning system according to the second embodiment, and is a diagram illustrating a state during a heating operation. 図６は、実施形態３に係る空調システムの配管系統図である。FIG. 6 is a piping diagram of an air conditioning system according to the third embodiment. 図７は、実施形態３に係る地中熱利用熱交換器の構成を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing the configuration of the underground heat utilizing heat exchanger according to the third embodiment. 図８は、実施形態３に係る地中熱利用熱交換器の構成を示す側面図である。FIG. 8 is a side view showing the configuration of the underground heat utilizing heat exchanger according to the third embodiment. 図９は、図７のＡ−Ａ断面図である。9 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 図１０は、複数の地中熱交換器を有した空調システムの概略構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of an air conditioning system having a plurality of underground heat exchangers.

以下、本発明のヒートポンプの一例として空調システム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 an air conditioning system will be described as an example of the heat pump of the present invention 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, constituent elements having the same functions as those described once will be assigned the same reference numerals and description thereof will be omitted.

《発明の実施形態１》
図１に示すように、空調システム（1）は、冷媒回路（10）と熱媒体回路（20）とを備え、地中から吸収した地中熱を利用して暖房運転を行うものである。冷媒回路（10）には冷媒が充填され、冷媒回路（10）では、冷媒が循環することによって蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。一方、熱媒体回路（20）は、地中に埋設された地中熱交換器（21）と、冷媒回路（10）に接続された地中熱利用熱交換器（25）とを有し、二酸化炭素等の相変化する物質が熱媒体として充填されている。熱媒体回路（20）では、熱媒体が循環することにより、地中熱交換器（21）において熱媒体に吸収された地中熱が、地中熱利用熱交換器（25）に搬送されて冷媒回路（10）の冷媒の蒸発に利用される。 Embodiment 1 of the Invention
As shown in FIG. 1, the air conditioning system (1) includes a refrigerant circuit (10) and a heat medium circuit (20), and performs a heating operation using the underground heat absorbed from the ground. The refrigerant circuit (10) is filled with a refrigerant, and the refrigerant circuit (10) performs a vapor compression refrigeration cycle by circulating the refrigerant. On the other hand, the heat medium circuit (20) includes a ground heat exchanger (21) embedded in the ground and a ground heat utilization heat exchanger (25) connected to the refrigerant circuit (10), A phase-changing substance such as carbon dioxide is filled as a heat medium. In the heat medium circuit (20), when the heat medium circulates, the underground heat absorbed by the heat medium in the underground heat exchanger (21) is transferred to the underground heat utilization heat exchanger (25). Used to evaporate the refrigerant in the refrigerant circuit (10).

〈冷媒回路〉
冷媒回路（10）は、圧縮機（圧縮機構）（50）、室内熱交換器（利用側熱交換器）（60）、膨張弁（膨張機構）（70）、地中熱利用熱交換器（25）、減圧機構（71）及び室外熱交換器（熱源側熱交換器）（80）が順に配管によって接続されている。 <Refrigerant circuit>
The refrigerant circuit (10) includes a compressor (compression mechanism) (50), an indoor heat exchanger (use side heat exchanger) (60), an expansion valve (expansion mechanism) (70), a ground heat use heat exchanger ( 25) The pressure reducing mechanism (71) and the outdoor heat exchanger (heat source side heat exchanger) (80) are connected in order by piping.

圧縮機（50）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、圧縮機（50）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。本実施形態では、圧縮機（50）は、吐出ポートが室内熱交換器（60）に接続され、吸入ポートが室外熱交換器（80）に接続されている。なお、圧縮機（50）には潤滑油が必要なので、圧縮機（50）内には潤滑油が充填されている。潤滑油の一部は、圧縮機（50）の運転に伴って、冷媒回路（10）を循環する。 The compressor (50) 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 (50). In the present embodiment, the compressor (50) has a discharge port connected to the indoor heat exchanger (60) and a suction port connected to the outdoor heat exchanger (80). Since the compressor (50) requires lubricating oil, the compressor (50) is filled with lubricating oil. Part of the lubricating oil circulates in the refrigerant circuit (10) as the compressor (50) is operated.

室内熱交換器（60）は、冷媒と空気とを熱交換させる空気熱交換器によって構成されている。室内熱交換器（60）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。室内熱交換器（60）は、空気調和を行う室内に配置され、室内熱交換器（60）の近傍には、室内ファン（61）が設置されている。室内熱交換器（60）は、室内ファン（61）によって室内から取り込まれた室内空気と冷媒回路（10）の冷媒とを熱交換させる。 The indoor heat exchanger (60) is configured by an air heat exchanger that exchanges heat between refrigerant and air. For the indoor heat exchanger (60), for example, a cross fin type fin-and-tube heat exchanger can be employed. The indoor heat exchanger (60) is disposed in a room that performs air conditioning, and an indoor fan (61) is installed in the vicinity of the indoor heat exchanger (60). The indoor heat exchanger (60) exchanges heat between the indoor air taken in from the room by the indoor fan (61) and the refrigerant in the refrigerant circuit (10).

膨張弁（70）は、開度が調節可能な電動弁によって構成されている。膨張弁（70）は、冷媒回路（10）の室内熱交換器（60）と地中熱利用熱交換器（25）との間に接続され、後述する暖房運転において室内熱交換器（60）から地中熱利用熱交換器（25）へ流れる高圧の液状態の冷媒を減圧する。 The expansion valve (70) is an electric valve whose opening degree can be adjusted. The expansion valve (70) is connected between the indoor heat exchanger (60) of the refrigerant circuit (10) and the geothermal heat-utilizing heat exchanger (25), and the indoor heat exchanger (60) in the heating operation described later. The pressure of the high-pressure liquid refrigerant flowing from the ground to the geothermal heat exchanger (25) is reduced.

地中熱利用熱交換器（25）は、密閉容器（26）と、熱交管部（27）とを有している。密閉容器（26）には、後述する熱媒体回路（20）の熱媒体が収容されている。一方、熱交管部（27）は、コイル状に形成された冷媒管によって構成され、密閉容器（26）内の上部空間に設けられている。熱交管部（27）の両端部は、それぞれ密閉容器（26）の上面を内側から外側へ貫通し、一方の端部は膨張弁（70）の流出端に接続され、他方の端部は減圧機構（71）の流入端に接続されている。 The geothermal heat utilization heat exchanger (25) includes a sealed container (26) and a heat exchanger tube (27). The sealed container (26) contains a heat medium of a heat medium circuit (20) described later. On the other hand, the heat exchanger tube part (27) is constituted by a refrigerant tube formed in a coil shape, and is provided in an upper space in the sealed container (26). Both ends of the heat exchanger tube (27) penetrate the upper surface of the sealed container (26) from the inside to the outside, one end is connected to the outflow end of the expansion valve (70), and the other end is decompressed It is connected to the inflow end of the mechanism (71).

減圧機構（71）は、冷媒回路（10）の地中熱利用熱交換器（25）と室外熱交換器（80）との間に設けられ、後述する暖房運転において地中熱利用熱交換器（25）から室外熱交換器（80）へ流れる中間圧の気液二相状態の冷媒を減圧する。本実施形態では、減圧機構（71）は、キャピラリーチューブによって構成されている。 The decompression mechanism (71) is provided between the ground heat utilization heat exchanger (25) and the outdoor heat exchanger (80) of the refrigerant circuit (10), and is used in a heating operation to be described later. The intermediate-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flowing from (25) to the outdoor heat exchanger (80) is depressurized. In the present embodiment, the decompression mechanism (71) is constituted by a capillary tube.

室外熱交換器（80）は、冷媒と空気とを熱交換させる空気熱交換器によって構成されている。室外熱交換器（80）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。室外熱交換器（80）は、室外に配置され、室外熱交換器（80）の近傍には、室外ファン（81）が設置されている。室外熱交換器（80）は、室外ファン（81）によって取り込まれた室外空気と冷媒回路（10）の冷媒とを熱交換させる。 The outdoor heat exchanger (80) is configured by an air heat exchanger that exchanges heat between refrigerant and air. For the outdoor heat exchanger (80), for example, a cross fin type fin-and-tube heat exchanger or the like can be employed. The outdoor heat exchanger (80) is disposed outside, and an outdoor fan (81) is installed in the vicinity of the outdoor heat exchanger (80). The outdoor heat exchanger (80) exchanges heat between the outdoor air taken in by the outdoor fan (81) and the refrigerant in the refrigerant circuit (10).

〈熱媒体回路〉
熱媒体回路（20）は、地中熱交換器（21）、地中熱利用熱交換器（25）、液配管（23）及びガス配管（24）を備えている。地中熱交換器（21）と地中熱利用熱交換器（25）とは、液配管（23）及びガス配管（24）によって互いに接続されている。また、熱媒体回路（20）には、熱媒体として、二酸化炭素等の相変化する物質が充填されている。熱媒体は、後述するように、地中熱交換器（21）において地中熱を吸収して蒸発し、地中熱利用熱交換器（25）において冷媒回路（10）の冷媒に吸熱されて凝縮する。 <Heat medium circuit>
The heat medium circuit (20) includes a ground heat exchanger (21), a ground heat utilization heat exchanger (25), a liquid pipe (23), and a gas pipe (24). The underground heat exchanger (21) and the underground heat utilization heat exchanger (25) are connected to each other by a liquid pipe (23) and a gas pipe (24). Further, the heat medium circuit (20) is filled with a phase-changing substance such as carbon dioxide as a heat medium. As will be described later, the heat medium absorbs underground heat in the underground heat exchanger (21) and evaporates, and is absorbed by the refrigerant in the refrigerant circuit (10) in the underground heat utilization heat exchanger (25). Condensate.

地中熱交換器（21）は、地中に埋設されて土壌から採熱するものである。ここでの土壌とは、種々の地層を含む概念である。例えば、図２は、地中熱交換器（21）を地中に設置した状態を模式的に示す図である。図２に示すように、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（21）は何れの地層に設置してもよい。図２では、これらの各層に渡り地中熱交換器（21）が設置された状態を示しているが、例えば、何れか一つの地層のみにおいて地中熱交換器（21）が熱交換を行うように設置してもよい。なお、図２において、「ＨＰ」と記載されているのは、空調システム（1）の本体部分（地中熱交換器（21）以外の部分）を示している。 The underground heat exchanger (21) is buried in the ground and collects heat from the soil. The soil here is a concept including various strata. For example, FIG. 2 is a diagram schematically showing a state in which the underground heat exchanger (21) is installed in the ground. As shown in FIG. 2, the formation includes a layer mainly composed of earth and sand, a layer containing earth and sand, a layer mainly containing water, and a bedrock in which rocks are continuously distributed. Etc. This underground heat exchanger (21) may be installed in any formation. FIG. 2 shows a state in which the underground heat exchanger (21) is installed over each of these layers. For example, the underground heat exchanger (21) performs heat exchange only in any one of the formations. You may install as follows. In FIG. 2, “HP” indicates a main body part (a part other than the underground heat exchanger (21)) of the air conditioning system (1).

地中熱交換器（21）は、具体的には、図１に示すように、両端が閉じた管状に形成され、地中に縦向きに埋設されている。本実施形態では、地中熱交換器（21）は、５ｍ程度の長さを有した鋼管によって構成されている。地中熱交換器（21）を埋設する場合は、垂直に地中に埋設するのが理想であるが、ある程度の傾斜は許容される。なお、本実施形態では、地中熱交換器（21）は、その下端が１０ｍ程度に達するように埋設深さが設定されている。また、地中熱交換器（21）の上端部には、液配管（23）及びガス配管（24）が接続されている。地中熱交換器（21）は、液配管（23）を介して供給されて内周面を伝って流下する液状態の熱媒体と、周囲の土壌とを熱交換させる。これにより、地中熱交換器（21）内では、液状態の熱媒体が地中熱を吸収して蒸発してガス状態になる。 Specifically, as shown in FIG. 1, the underground heat exchanger (21) is formed in a tubular shape whose both ends are closed, and is buried vertically in the ground. In the present embodiment, the underground heat exchanger (21) is constituted by a steel pipe having a length of about 5 m. When the underground heat exchanger (21) is embedded, it is ideal to embed it vertically in the ground, but a certain degree of inclination is allowed. In the present embodiment, the underground heat exchanger (21) has an embedding depth set so that its lower end reaches about 10 m. Moreover, the liquid piping (23) and the gas piping (24) are connected to the upper end part of the underground heat exchanger (21). The underground heat exchanger (21) exchanges heat between the liquid heat medium supplied via the liquid pipe (23) and flowing down along the inner peripheral surface, and the surrounding soil. As a result, in the underground heat exchanger (21), the liquid heat medium absorbs the underground heat and evaporates into a gas state.

地中熱利用熱交換器（25）は、上述のように、密閉容器（26）と、熱交管部（27）とを有している。地中熱利用熱交換器（25）では、密閉容器（26）に、上記液配管（23）及びガス配管（24）が接続されている。つまり、地中熱利用熱交換器（25）では、密閉容器（26）が熱媒体回路（20）に接続され、密閉容器（26）内に収容された熱交管部（27）が冷媒回路（10）に接続されている。このような構成により、地中熱利用熱交換器（25）は、熱交管部（27）の内部を流通する低圧の冷媒と密閉容器（26）内のガス状態の熱媒体とを熱交換させる。これにより、地中熱利用熱交換器（25）内では、ガス状態の熱媒体が低圧の冷媒に吸熱されて凝縮し、液状態になる。そのため、地中熱利用熱交換器（25）は、密閉容器（26）内の熱交管部（27）の下方に、液状態の熱媒体が溜まるように構成されている。 As described above, the geothermal heat utilization heat exchanger (25) includes the sealed container (26) and the heat exchanger tube (27). In the geothermal heat exchanger (25), the liquid pipe (23) and the gas pipe (24) are connected to the sealed container (26). That is, in the geothermal heat utilization heat exchanger (25), the sealed container (26) is connected to the heat medium circuit (20), and the heat exchanger tube (27) housed in the sealed container (26) is connected to the refrigerant circuit ( 10) connected. With such a configuration, the underground heat-utilizing heat exchanger (25) exchanges heat between the low-pressure refrigerant flowing through the heat exchanger tube (27) and the gas-like heat medium in the sealed container (26). . Thereby, in the geothermal heat utilization heat exchanger (25), the heat medium in the gas state is absorbed by the low-pressure refrigerant and condensed to be in a liquid state. For this reason, the underground heat utilization heat exchanger (25) is configured such that a liquid heat medium accumulates below the heat exchanger tube (27) in the sealed container (26).

なお、地中熱利用熱交換器（25）の形式は、特に限定されない。例えば、地中熱利用熱交換器（25）には、いわゆるプレート式熱交換器やダブルチューブ式熱交換器などの種々の形式のものを採用できる。 The form of the geothermal heat utilization heat exchanger (25) is not particularly limited. For example, a variety of types such as a so-called plate heat exchanger and a double tube heat exchanger can be adopted as the underground heat utilizing heat exchanger (25).

液配管（23）は、地中熱利用熱交換器（25）内の液状態の熱媒体を地中熱交換器（21）内に送るための配管である。液配管（23）は、上端部が地中熱利用熱交換器（25）の底壁を貫通して該底壁に固定される一方、下端部が地中熱交換器（21）の上部の壁面を貫通して該壁面に固定されている。液配管（23）は、上端が地中熱利用熱交換器（25）内の底面から突出しないように設けられている。そのため、地中熱利用熱交換器（25）に溜まった熱媒体は液配管（23）を介して流出する。また、液配管（23）は、下端が地中熱交換器（21）内の上部空間において開口するように設けられている。より具体的には、液配管（23）の下端は、内部の液状態の熱媒体が地中熱交換器（21）の内周面を伝って流下するように内周面付近に設けられている。 The liquid pipe (23) is a pipe for sending the liquid heat medium in the underground heat utilization heat exchanger (25) into the underground heat exchanger (21). The liquid pipe (23) has an upper end passing through the bottom wall of the underground heat-utilizing heat exchanger (25) and being fixed to the bottom wall, while a lower end is formed on the upper part of the underground heat exchanger (21). It penetrates the wall surface and is fixed to the wall surface. The liquid pipe (23) is provided such that its upper end does not protrude from the bottom surface in the underground heat utilizing heat exchanger (25). Therefore, the heat medium accumulated in the underground heat utilization heat exchanger (25) flows out through the liquid pipe (23). Further, the liquid pipe (23) is provided such that the lower end opens in the upper space in the underground heat exchanger (21). More specifically, the lower end of the liquid pipe (23) is provided near the inner peripheral surface so that the internal liquid heat medium flows down along the inner peripheral surface of the underground heat exchanger (21). Yes.

ガス配管（24）は、地中熱交換器（21）内のガス状態の熱媒体を地中熱利用熱交換器（25）内に送るための配管である。ガス配管（24）は、上端部が地中熱利用熱交換器（25）の底壁を貫通して該底壁に固定される一方、下端部が地中熱交換器（21）の上部（地中熱交換器（21）を埋設した状態での地表側の部分）の壁面を貫通して該壁面に固定されている。ガス配管（24）は、上端が地中熱利用熱交換器（25）に溜まった液状態の熱媒体の液面よりも上方に突出するように設けられている。そのため、地中熱利用熱交換器（25）に液状態の熱媒体が溜まっている状態でも、ガス配管（24）の下端からガス状態の熱媒体が導入される。また、ガス配管（24）は、下端が地中熱交換器（21）内の上部空間において開口するように設けられている。ガス配管（24）の下端は、地中熱交換器（21）内において、液配管（23）よりも径方向の内側寄りに設けられている。 The gas pipe (24) is a pipe for sending the gaseous heat medium in the underground heat exchanger (21) into the underground heat utilization heat exchanger (25). The gas pipe (24) has an upper end that passes through the bottom wall of the underground heat-utilizing heat exchanger (25) and is fixed to the bottom wall, while a lower end is the upper part of the underground heat exchanger (21) ( The wall surface of the ground heat exchanger (21) in the state where the underground heat exchanger (21) is buried is passed through and fixed to the wall surface. The gas pipe (24) is provided so that the upper end protrudes above the liquid level of the liquid heat medium accumulated in the geothermal heat utilization heat exchanger (25). Therefore, even in a state where the liquid heat medium is accumulated in the underground heat utilization heat exchanger (25), the gas heat medium is introduced from the lower end of the gas pipe (24). The gas pipe (24) is provided so that the lower end opens in the upper space in the underground heat exchanger (21). The lower end of the gas pipe (24) is provided closer to the inside in the radial direction than the liquid pipe (23) in the underground heat exchanger (21).

−運転動作−
本実施形態の空調システム（1）の暖房運転（加熱運転）の動作について説明する。暖房運転では、圧縮機（50）、室内ファン（61）、及び室外ファン（81）が駆動される。これにより、冷媒回路（10）では、冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。一方、熱媒体回路（20）では、地中熱交換器（21）と地中熱利用熱交換器（25）とにおいて熱媒体がそれぞれ相変化することによって熱媒体が自然循環する。 -Driving action-
The operation of the heating operation (heating operation) of the air conditioning system (1) of the present embodiment will be described. In the heating operation, the compressor (50), the indoor fan (61), and the outdoor fan (81) are driven. Thereby, in the refrigerant circuit (10), the refrigerant circulates and a vapor compression refrigeration cycle is performed. On the other hand, in the heat medium circuit (20), the heat medium naturally circulates by the phase change of the heat medium in the underground heat exchanger (21) and the underground heat utilizing heat exchanger (25).

〈冷媒回路における動作〉
まず、冷媒回路（10）における冷凍サイクルについて図１及び図３を用いて説明する。冷媒回路（10）では、まず、圧縮機（50）において低圧のガス状態の冷媒が圧縮されて高圧の圧力状態になる（図３の点Ａ→点Ｂ）。 <Operation in refrigerant circuit>
First, the refrigeration cycle in the refrigerant circuit (10) will be described with reference to FIGS. In the refrigerant circuit (10), first, the refrigerant in the low-pressure gas state is compressed in the compressor (50) to be in the high-pressure state (point A → point B in FIG. 3).

圧縮機（50）の吐出ポートから吐出された高圧のガス状態の冷媒は、室内熱交換器（60）に流入する。室内熱交換器（60）では、高圧のガス状態の冷媒と、室内ファン（61）によって取り込まれた室内空気とが熱交換し、冷媒が室内空気に放熱する。この熱交換により、室内空気が加熱される。加熱された空気は、室内ファン（61）によって室内へ送り返される。これにより、室内が暖房される。一方、上記熱交換により、室内熱交換器（60）に流入した高圧のガス状態の冷媒は、室内空気へ放熱して凝縮し、液状態となる（図３の点Ｂ→点Ｃ）。 The high-pressure gaseous refrigerant discharged from the discharge port of the compressor (50) flows into the indoor heat exchanger (60). In the indoor heat exchanger (60), the refrigerant in the high-pressure gas state and the indoor air taken in by the indoor fan (61) exchange heat, and the refrigerant radiates heat to the indoor air. The room air is heated by this heat exchange. The heated air is sent back into the room by the indoor fan (61). Thereby, the room is heated. On the other hand, by the heat exchange, the high-pressure gas refrigerant flowing into the indoor heat exchanger (60) dissipates heat to the indoor air and condenses into a liquid state (point B → point C in FIG. 3).

室内熱交換器（60）から流出した高圧の液状態の冷媒は、膨張弁（70）に流入する。該膨張弁（70）では、高圧の液状態の冷媒が減圧されて気液二相状態となる（図３の点Ｃ→点Ｄ）。 The high-pressure liquid refrigerant flowing out of the indoor heat exchanger (60) flows into the expansion valve (70). In the expansion valve (70), the high-pressure liquid refrigerant is decompressed to be in a gas-liquid two-phase state (point C → point D in FIG. 3).

膨張弁（70）において減圧された中間圧の気液二相状態の冷媒は、地中熱利用熱交換器（25）の熱交管部（27）に流入する。ここで、地中熱利用熱交換器（25）の密閉容器（26）には、後述する熱媒体回路（20）における熱媒体の自然循環により、地中熱交換器（21）において地中熱を吸収することによって蒸発してガス状態となった熱媒体が供給されている。地中熱利用熱交換器（25）では、この密閉容器（26）内のガス状態の熱媒体と熱交管部（27）を流れる中間圧の気液二相状態の冷媒とが熱交換する。この熱交換により、熱交管部（27）を流れる中間圧の気液二相状態の冷媒は、密閉容器（26）内のガス状態の熱媒体から吸熱して蒸発する（図３の点Ｄ→点Ｅ）。 The intermediate-pressure gas-liquid two-phase refrigerant decompressed in the expansion valve (70) flows into the heat exchanger tube (27) of the geothermal heat exchanger (25). Here, in the closed vessel (26) of the geothermal heat utilization heat exchanger (25), the ground heat exchanger (21) has a ground heat due to natural circulation of the heat medium in the heat medium circuit (20) described later. The heat medium evaporated by absorbing the gas to be in a gas state is supplied. In the geothermal heat exchanger (25), the heat medium in the gas state in the hermetic container (26) exchanges heat with the intermediate-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flowing in the heat exchanger tube (27). By this heat exchange, the intermediate-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flowing through the heat exchanger tube (27) absorbs heat from the gaseous heat medium in the hermetic container (26) and evaporates (point D → in FIG. 3). Point E).

地中熱利用熱交換器（25）から流出した気液二相状態の冷媒は、減圧機構（71）を構成するキャピラリーチューブに流入する。該キャピラリーチューブでは、中間圧の気液二相状態の冷媒がさらに減圧され、低圧の圧力状態となる（図３の点Ｅ→点Ｆ）。 The gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the geothermal heat exchanger (25) flows into the capillary tube that constitutes the decompression mechanism (71). In the capillary tube, the intermediate-pressure gas-liquid two-phase refrigerant is further depressurized to a low pressure state (point E → point F in FIG. 3).

キャピラリーチューブにおいて減圧された低圧の気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器（80）に流入する。室外熱交換器（80）では、低圧の気液二相状態の冷媒と室外空気とが熱交換する。この熱交換により、低圧の気液二相状態の冷媒は、室外空気から吸熱して蒸発し、ガス状態となる（図３の点Ｆ→点Ａ）。 The low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant decompressed in the capillary tube flows into the outdoor heat exchanger (80). In the outdoor heat exchanger (80), heat is exchanged between the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant and the outdoor air. By this heat exchange, the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant absorbs heat from the outdoor air and evaporates to be in a gas state (point F → point A in FIG. 3).

室外熱交換器（80）から流出した低圧のガス状態の冷媒は、吸入ポートから再び圧縮機（50）に吸入されて圧縮される。 The low-pressure gaseous refrigerant that has flowed out of the outdoor heat exchanger (80) is again sucked into the compressor (50) from the suction port and compressed.

以上の動作が冷媒回路（10）において繰り返され、空調システム（1）では、室内熱交換器（60）が凝縮器として機能する一方、地中熱利用熱交換器（25）と室外熱交換器（80）とが蒸発器として同時に機能する暖房運転が行われる。 The above operation is repeated in the refrigerant circuit (10), and in the air conditioning system (1), the indoor heat exchanger (60) functions as a condenser, while the underground heat utilization heat exchanger (25) and the outdoor heat exchanger are used. Heating operation is performed in which (80) simultaneously functions as an evaporator.

〈熱媒体回路における動作〉
次に、熱媒体回路（20）における動作について図１を用いて説明する。熱媒体回路（20）では、地中熱交換器（21）と地中熱利用熱交換器（25）とのそれぞれにおいて、熱媒体が相変化する。 <Operation in heat medium circuit>
Next, the operation in the heat medium circuit (20) will be described with reference to FIG. In the heat medium circuit (20), the heat medium undergoes a phase change in each of the underground heat exchanger (21) and the underground heat utilization heat exchanger (25).

具体的には、上記冷媒回路（10）において冷媒が循環することにより、地中熱利用熱交換器（25）の密閉容器（26）内では、上部空間において、熱交管部（27）を流れる中間圧の気液二相状態の冷媒と、熱交管部（27）の外部のガス状態の熱媒体とが熱交換を行う。この熱交換により、ガス状態の熱媒体が、熱交管部（27）を流れる低圧の液状態の冷媒に吸熱されて凝縮し、液状態となる。液状態となった熱媒体は、ガス状態の熱媒体よりも比重が大きいため、地中熱利用熱交換器（25）の密閉容器（26）の底部へ移動し、該底部に溜まる。地中熱利用熱交換器（25）の密閉容器（26）の底部に溜まった液状態の熱媒体は、地中熱利用熱交換器（25）と地中熱交換器（21）との高低差に基づく圧力ヘッド差によって液配管（23）を通って下降し、地中熱交換器（21）に流入する。 Specifically, when the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (10), the heat flows through the heat exchanger tube (27) in the upper space in the sealed container (26) of the geothermal heat exchanger (25). The refrigerant in the gas-liquid two-phase state at intermediate pressure and the heat medium in the gas state outside the heat exchanger tube (27) exchange heat. By this heat exchange, the heat medium in the gas state is absorbed by the low-pressure liquid refrigerant flowing through the heat exchanger tube (27) and condensed to be in a liquid state. Since the heat medium in the liquid state has a higher specific gravity than the gas-state heat medium, the heat medium moves to the bottom of the sealed container (26) of the underground heat utilization heat exchanger (25) and accumulates at the bottom. The liquid heat medium accumulated at the bottom of the closed vessel (26) of the geothermal heat exchanger (25) is the height of the ground heat exchanger (25) and the underground heat exchanger (21). Due to the pressure head difference based on the difference, it descends through the liquid pipe (23) and flows into the underground heat exchanger (21).

ここで、圧力ヘッド差Ｈとは、液配管（23）内の熱媒体の液柱が該液柱の下端にもたらす圧力のことであり、熱媒体の液柱の高さに依存するものである。なお、地中熱利用熱交換器（25）と地中熱交換器（21）との高低差は、圧力ヘッド差Ｈが、地中熱交換器（21）と地中熱利用熱交換器（25）の内部の圧力差ΔＰと液配管（23）内の圧力損失の和よりも大きくなるように設定されている。 Here, the pressure head difference H is the pressure that the liquid column of the heat medium in the liquid pipe (23) brings to the lower end of the liquid column, and depends on the height of the liquid column of the heat medium. . The difference in elevation between the underground heat exchanger (25) and the underground heat exchanger (21) is that the pressure head difference H is the difference between the underground heat exchanger (21) and the underground heat exchanger ( 25) is set to be larger than the sum of the pressure difference ΔP inside and the pressure loss inside the liquid pipe (23).

液配管（23）は、下端が地中熱交換器（21）の内周面付近に設けられているため、液配管（23）を介して地中熱交換器（21）の上端部から内部へ流入した熱媒体は、地中熱交換器（21）の内周面を伝って流下する。地中熱交換器（21）では、内周面を伝って流下する液状の熱媒体と周囲の土壌とが熱交換を行う。この熱交換により、地中熱交換器（21）の内周面を伝って流下する液状態の熱媒体が、該地中熱交換器（21）の壁面を介して土壌から地中熱を吸収して蒸発し、ガス状態となる。ガス状態となった熱媒体は、地中熱交換器（21）内を上昇する。 Since the lower end of the liquid pipe (23) is provided near the inner peripheral surface of the underground heat exchanger (21), it is connected from the upper end of the underground heat exchanger (21) through the liquid pipe (23). The heat medium that has flowed into the ground flows down along the inner peripheral surface of the underground heat exchanger (21). In the underground heat exchanger (21), the liquid heat medium flowing down along the inner peripheral surface exchanges heat with the surrounding soil. By this heat exchange, the liquid heat medium flowing down along the inner peripheral surface of the underground heat exchanger (21) absorbs the underground heat from the soil through the wall surface of the underground heat exchanger (21). Then, it evaporates and enters a gas state. The heat medium in a gas state rises in the underground heat exchanger (21).

このように、地中熱利用熱交換器（25）では、熱媒体が冷媒回路（10）の中間圧の冷媒に吸熱されてガス状態から液状態に相変化する一方、地中熱交換器（21）では、熱媒体が地中熱を吸収して液状態からガス状態に相変化する。そのため、地中熱交換器（21）内の圧力（Ｐｅ）は、地中熱利用熱交換器（25）内の圧力（Ｐｃ）よりも大きくなる。これにより、地中熱交換器（21）内においてガス状態となった熱媒体は、地中熱交換器（21）と地中熱利用熱交換器（25）の内部の圧力差ΔＰ（＝Ｐｅ−Ｐｃ）によってガス配管（24）を上向きに流れ、地中熱利用熱交換器（25）の密閉容器（26）内に流入する。 As described above, in the heat exchanger using geothermal heat (25), the heat medium is absorbed by the intermediate-pressure refrigerant in the refrigerant circuit (10) and changes in phase from a gas state to a liquid state. In 21), the heat medium absorbs underground heat and changes from a liquid state to a gas state. Therefore, the pressure (Pe) in the underground heat exchanger (21) becomes larger than the pressure (Pc) in the underground heat utilization heat exchanger (25). As a result, the heat medium in a gas state in the underground heat exchanger (21) is converted into a pressure difference ΔP (= Pe) inside the underground heat exchanger (21) and the underground heat utilization heat exchanger (25). -Pc) flows upward through the gas pipe (24) and flows into the sealed vessel (26) of the geothermal heat exchanger (25).

このように、熱媒体回路（20）では、地中熱利用熱交換器（25）において相変化して液状態となった熱媒体が圧力ヘッド差によって地中熱交換器（21）に供給され、地中熱交換器（21）において相変化してガス状態となった熱媒体が内部空間の圧力差ΔＰによって地中熱利用熱交換器（25）に供給される。つまり、熱媒体回路（20）では、地中熱交換器（21）及び地中熱利用熱交換器（25）において熱媒体がそれぞれ相変化することにより、熱媒体が自然循環する。また、この熱媒体の自然循環により、地中熱交換器（21）において熱媒体に吸収された地中熱が、地中熱利用熱交換器（25）に搬送されて冷媒回路（10）の冷媒の蒸発に利用されることとなる。 In this way, in the heat medium circuit (20), the heat medium that has undergone a phase change in the ground heat utilization heat exchanger (25) and is in a liquid state is supplied to the ground heat exchanger (21) due to the pressure head difference. Then, the heat medium which has changed into a gas state in the underground heat exchanger (21) is supplied to the underground heat utilizing heat exchanger (25) by the pressure difference ΔP in the internal space. That is, in the heat medium circuit (20), the heat medium naturally circulates by the phase change of the heat medium in the underground heat exchanger (21) and the underground heat utilizing heat exchanger (25). Also, due to the natural circulation of the heat medium, the underground heat absorbed by the heat medium in the underground heat exchanger (21) is transferred to the underground heat-utilizing heat exchanger (25), and the refrigerant circuit (10) It will be used for evaporation of the refrigerant.

〈減圧機構の作用〉
上述のように、地中熱利用熱交換器（25）及び室外熱交換器（80）は、暖房運転においていずれも蒸発器として機能する。暖房運転を行う際に、室外空気の温度が著しく低い場合には、減圧機構（70）が設けられていないと、地中熱利用熱交換器（25）及び室外熱交換器（80）における冷媒の蒸発温度が著しく低くなり、これに伴って、地中熱交換器（21）の熱媒体の温度も著しく低くなる。そのため、地中熱交換器（21）の周囲の土壌の水分が凍結して外表面に氷が付着するおそれがあった。地中熱交換器（21）の外表面に付着した氷がやがて融けると、地中熱交換器（21）の周囲に空隙を生じて熱媒体と土壌との熱交換効率を低下させ、次回の運転の際に地中熱を十分に吸収できなくなるおそれがある。 <Operation of decompression mechanism>
As described above, the underground heat utilization heat exchanger (25) and the outdoor heat exchanger (80) both function as an evaporator in the heating operation. When the temperature of the outdoor air is extremely low during heating operation, the refrigerant in the underground heat utilization heat exchanger (25) and the outdoor heat exchanger (80) is not provided if the pressure reducing mechanism (70) is not provided. As a result, the temperature of the heat medium in the underground heat exchanger (21) also decreases significantly. Therefore, there was a possibility that the water in the soil around the underground heat exchanger (21) was frozen and ice was attached to the outer surface. When the ice adhering to the outer surface of the underground heat exchanger (21) melts, a gap is formed around the underground heat exchanger (21), reducing the heat exchange efficiency between the heat medium and the soil. There is a risk that it will not be possible to sufficiently absorb underground heat during operation.

しかしながら、上述のように、本空調システム（1）では、冷媒回路（10）の地中熱利用熱交換器（25）と室外熱交換器（80）との間に減圧機構（71）が設けられている。そのため、室内熱交換器（60）が凝縮器として機能する一方、地中熱利用熱交換器（25）及び室外熱交換器（80）が蒸発器として同時に機能する暖房運転の際に、地中熱利用熱交換器（25）から流出して室外熱交換器（80）に流入する冷媒が減圧機構（71）によって減圧される。これにより、地中熱利用熱交換器（25）における冷媒の蒸発温度は、室外熱交換器（80）における冷媒の蒸発温度よりも高くなる。よって、室外空気の温度が著しく低い場合に、室外熱交換器（80）における冷媒の蒸発温度が著しく低下しても、地中熱利用熱交換器（25）における冷媒の蒸発温度は比較的高い温度に保持される。その結果、地中熱交換器（21）の熱媒体の温度も比較的高い温度に保持されることとなる。 However, as described above, in the air conditioning system (1), the pressure reducing mechanism (71) is provided between the ground heat utilization heat exchanger (25) and the outdoor heat exchanger (80) of the refrigerant circuit (10). It has been. Therefore, during the heating operation in which the indoor heat exchanger (60) functions as a condenser while the underground heat-utilizing heat exchanger (25) and the outdoor heat exchanger (80) function simultaneously as an evaporator, The refrigerant flowing out of the heat-use heat exchanger (25) and flowing into the outdoor heat exchanger (80) is decompressed by the decompression mechanism (71). Thereby, the evaporating temperature of the refrigerant in the underground heat utilizing heat exchanger (25) becomes higher than the evaporating temperature of the refrigerant in the outdoor heat exchanger (80). Therefore, when the outdoor air temperature is extremely low, the refrigerant evaporation temperature in the geothermal heat exchanger (25) is relatively high even if the refrigerant evaporation temperature in the outdoor heat exchanger (80) is significantly reduced. Held at temperature. As a result, the temperature of the heat medium of the underground heat exchanger (21) is also maintained at a relatively high temperature.

−実施形態１の効果−
本実施形態によれば、暖房運転の際に、地中熱利用熱交換器（25）、室外熱交換器（80）の順に冷媒が流れるように冷媒回路（10）の膨張弁（70）と室外熱交換器（80）との間に地中熱利用熱交換器（25）を設けると共に、室外熱交換器（80）と地中熱利用熱交換器（25）との間に減圧機構（71）を設けることとした。そのため、暖房運転の際に、地中熱利用熱交換器（25）における冷媒の蒸発温度を室外熱交換器（80）における冷媒の蒸発温度よりも高くすることができる。よって、外気温度が著しく低い場合においても、地中熱交換器（21）の熱媒体の温度が比較的高い温度に保持されるため、該地中熱交換器（21）への着氷を抑制することができる。従って、地中熱交換器（21）に付着した氷が融けて、該地中熱交換器（21）の周囲に空隙が生じることを抑制することができる。その結果、空隙が生じることによる地中熱交換器（21）の熱交換効率の低下を抑制することができ、次回の運転の際にも地中熱を十分に熱媒体に吸収させることができる。 -Effect of Embodiment 1-
According to the present embodiment, during the heating operation, the expansion valve (70) of the refrigerant circuit (10) is arranged so that the refrigerant flows in the order of the ground heat utilization heat exchanger (25) and the outdoor heat exchanger (80). A geothermal heat exchanger (25) is provided between the outdoor heat exchanger (80) and a pressure reducing mechanism (between the outdoor heat exchanger (80) and the geothermal heat exchanger (25)). 71). Therefore, during the heating operation, the refrigerant evaporation temperature in the geothermal heat exchanger (25) can be made higher than the refrigerant evaporation temperature in the outdoor heat exchanger (80). Therefore, even when the outside air temperature is extremely low, the temperature of the heat medium of the underground heat exchanger (21) is maintained at a relatively high temperature, so that icing on the underground heat exchanger (21) is suppressed. can do. Accordingly, it is possible to prevent the ice adhering to the underground heat exchanger (21) from melting and generating a gap around the underground heat exchanger (21). As a result, it is possible to suppress a decrease in the heat exchange efficiency of the underground heat exchanger (21) due to the generation of voids, and the underground heat can be sufficiently absorbed by the heat medium during the next operation. .

ところで、暖房運転の際に、膨張弁（70）及び減圧機構（71）の双方を開度が調節可能な膨張弁によって構成すると、制御が難しくなる。 By the way, when heating operation is performed, if both the expansion valve (70) and the pressure reducing mechanism (71) are configured by expansion valves whose opening degrees can be adjusted, control becomes difficult.

本実施形態によれば、膨張弁（70）及び減圧機構（71）のいずれか一方に開度が調節可能な膨張弁を採用し、他方にキャピラリーチューブを採用して冷媒を二段階に減圧することとした。そのため、難しい制御を行うことなく、容易に、地中熱利用熱交換器（25）における冷媒の蒸発温度を室外熱交換器（80）における冷媒の蒸発温度よりも高くすることができる。 According to the present embodiment, an expansion valve whose opening degree can be adjusted is employed for one of the expansion valve (70) and the decompression mechanism (71), and a capillary tube is employed for the other to decompress the refrigerant in two stages. It was decided. Therefore, the evaporating temperature of the refrigerant in the underground heat utilizing heat exchanger (25) can be easily made higher than the evaporating temperature of the refrigerant in the outdoor heat exchanger (80) without performing difficult control.

なお、本実施形態では、膨張弁（70）として開度が調節可能の電動弁を採用し、減圧機構（71）としてキャピラリーチューブを採用することとしているが、膨張弁（70）をキャピラリーチューブによって構成し、減圧機構（71）を開度が調節可能な膨張弁によって構成することとしても同様の効果を奏することができる。 In the present embodiment, an electric valve whose opening degree can be adjusted is adopted as the expansion valve (70), and a capillary tube is adopted as the pressure reducing mechanism (71). However, the expansion valve (70) is made of a capillary tube. The same effect can be achieved by configuring the pressure reducing mechanism (71) with an expansion valve whose opening degree is adjustable.

また、本実施形態によれば、熱媒体が地中熱交換器（21）及び地中熱利用熱交換器（25）においてそれぞれ相変化して自然循環するように熱媒体回路（20）が構成されている。そのため、循環ポンプ等の動力を用いることなく地中熱交換器（21）と地中熱利用熱交換器（25）との間において熱媒体を循環させることができる。また、地中熱交換器（21）及び地中熱利用熱交換器（25）のそれぞれにおいて熱媒体が相変化を伴う熱交換を行うため、地中の温度と地中熱利用熱交換器（25）における冷媒の蒸発温度との温度差が小さい場合であっても、熱媒体に十分に地中熱を吸収させて冷媒回路（10）の冷媒の蒸発に用いることができる。よって、相変化を利用せずに熱媒体を循環させる場合のように、地中における熱媒体の流路を長くして吸熱量を確保する必要がないため、地中熱交換器（21）を小型化することができる。従って、地中熱交換器（21）の製作及び埋設コストを削減することができる。 Further, according to the present embodiment, the heat medium circuit (20) is configured so that the heat medium undergoes natural phase change in the ground heat exchanger (21) and the ground heat utilization heat exchanger (25). Has been. Therefore, the heat medium can be circulated between the underground heat exchanger (21) and the underground heat utilization heat exchanger (25) without using power such as a circulation pump. In addition, in each of the underground heat exchanger (21) and the underground heat utilization heat exchanger (25), the heat medium performs heat exchange with phase change, so the underground temperature and the underground heat utilization heat exchanger ( Even when the temperature difference from the refrigerant evaporation temperature in 25) is small, the heat medium can sufficiently absorb the underground heat and can be used for evaporation of the refrigerant in the refrigerant circuit (10). Therefore, unlike the case where the heat medium is circulated without using the phase change, it is not necessary to secure the heat absorption amount by lengthening the flow path of the heat medium in the ground. It can be downsized. Therefore, the production and burying costs of the underground heat exchanger (21) can be reduced.

《発明の実施形態２》
実施形態２は、実施形態１の空調システム（1）の冷媒回路（10）の構成を一部変更し、暖房運転と冷房運転の両方を実行可能に構成したものである。 << Embodiment 2 of the Invention >>
In the second embodiment, a part of the configuration of the refrigerant circuit (10) of the air conditioning system (1) of the first embodiment is changed so that both the heating operation and the cooling operation can be executed.

具体的には、図４及び図５に示すように、実施形態２の空調システム（1）は、実施形態１の空調システム（1）に、四路切換弁（90）が追加して設けられている。 Specifically, as shown in FIGS. 4 and 5, the air conditioning system (1) of the second embodiment is provided with an additional four-way switching valve (90) to the air conditioning system (1) of the first embodiment. ing.

四路切換弁（90）は、第１から第４ポート（P1,…,P4）を備えている。第１ポート（P1）は室内熱交換器（60）に接続され、第２ポート（P2）は圧縮機（50）の吐出ポートに接続され、第３ポート（P3）は室外熱交換器（80）に接続され、第４ポート（P3）は圧縮機（50）の吸入ポートに接続されている。 The four-way switching valve (90) includes first to fourth ports (P1,..., P4). The first port (P1) is connected to the indoor heat exchanger (60), the second port (P2) is connected to the discharge port of the compressor (50), and the third port (P3) is connected to the outdoor heat exchanger (80 The fourth port (P3) is connected to the suction port of the compressor (50).

四路切換弁（90）は、第１ポート（P1）と第４ポート（P4）とが互いに連通し且つ第２ポート（P2）と第３ポート（P3）とが互いに連通する第１状態（図４に示す状態）と、第１ポート（P1）と第２ポート（P2）とが互いに連通し且つ第３ポート（P3）と第４ポート（P4）とが互いに連通する第２状態（図５に示す状態）とを切り換えるように構成されている。四路切換弁（90）を第１状態に切り換えると、冷媒回路（10）において図４に示すように冷媒が循環して後述する冷房運転が実行される。一方、四路切換弁（90）を第２状態に切り換えると、冷媒回路（10）において図５に示すように冷房運転とは逆方向に冷媒が循環して実施形態１と同様の暖房運転が実行される。つまり、四路切換弁（90）は、冷媒の循環方向を可逆に切り換えることにより、冷房運転と暖房運転とを切り換える切換機構を構成している。 The four-way selector valve (90) is in a first state in which the first port (P1) and the fourth port (P4) communicate with each other and the second port (P2) and the third port (P3) communicate with each other ( The second state (shown in FIG. 4), the first port (P1) and the second port (P2) communicate with each other, and the third port (P3) and the fourth port (P4) communicate with each other. (State shown in FIG. 5). When the four-way selector valve (90) is switched to the first state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (10) as shown in FIG. On the other hand, when the four-way selector valve (90) is switched to the second state, the refrigerant circulates in the direction opposite to the cooling operation in the refrigerant circuit (10) as shown in FIG. Executed. That is, the four-way selector valve (90) constitutes a switching mechanism that switches between the cooling operation and the heating operation by reversibly switching the refrigerant circulation direction.

−運転動作−
〈冷房運転〉
まず、冷房運転の動作について説明する。図４に示すように、冷房運転では四路切換弁（90）が第１状態に切り換えられ、圧縮機（50）、室内ファン（61）、及び室外ファン（81）が駆動される。 -Driving action-
<Cooling operation>
First, the operation of the cooling operation will be described. As shown in FIG. 4, in the cooling operation, the four-way switching valve (90) is switched to the first state, and the compressor (50), the indoor fan (61), and the outdoor fan (81) are driven.

冷媒回路（10）では、まず、圧縮機（50）において低圧のガス状態の冷媒が圧縮されて高圧の圧力状態になる。 In the refrigerant circuit (10), first, the refrigerant in the low-pressure gas state is compressed in the compressor (50) to be in a high-pressure state.

圧縮機（50）の吐出ポートから吐出された高圧のガス状態の冷媒は、室外熱交換器（80）に流入する。室外熱交換器（80）では、高圧のガス状態の冷媒と、室外ファン（81）によって取り込まれた室外空気とが熱交換し、冷媒が室外空気に放熱する。この熱交換により、室外熱交換器（80）に流入した高圧のガス状態の冷媒は、凝縮して液状態となる。 The high-pressure gaseous refrigerant discharged from the discharge port of the compressor (50) flows into the outdoor heat exchanger (80). In the outdoor heat exchanger (80), the refrigerant in a high-pressure gas state and the outdoor air taken in by the outdoor fan (81) exchange heat, and the refrigerant radiates heat to the outdoor air. By this heat exchange, the high-pressure gaseous refrigerant that has flowed into the outdoor heat exchanger (80) is condensed into a liquid state.

室外熱交換器（80）から流出した高圧の液状態の冷媒は、減圧機構（71）を構成するキャピラリーチューブに流入し、該キャピラリーチューブを通過する際に僅かに減圧された後、地中熱利用熱交換器（25）の熱交管部（27）に流入する。 The high-pressure liquid refrigerant that has flowed out of the outdoor heat exchanger (80) flows into the capillary tube constituting the pressure-reducing mechanism (71), and is slightly depressurized when passing through the capillary tube. It flows into the heat exchanger tube (27) of the heat exchanger (25).

地中熱利用熱交換器（25）の熱交管部（27）に流入する高圧の液状態の冷媒の温度は、地中温度よりも高い。そのため、熱媒体回路（20）では、地中熱利用熱交換器（25）の内部の温度が地中熱交換器（21）の内部の温度よりも高くなる。これにより、地中熱利用熱交換器（25）の熱交管部（27）を通過する高圧の液状態の冷媒は熱媒体とほとんど熱交換することがなく、高温高圧状態を維持したまま地中熱利用熱交換器（25）を通過する。このように、地中熱利用熱交換器（25）は、冷房運転時に熱交換器としての機能を殆んど発揮しない。 The temperature of the high-pressure liquid refrigerant flowing into the heat exchanger tube (27) of the geothermal heat exchanger (25) is higher than the underground temperature. Therefore, in the heat medium circuit (20), the temperature inside the underground heat utilization heat exchanger (25) is higher than the temperature inside the underground heat exchanger (21). As a result, the high-pressure liquid refrigerant that passes through the heat exchanger tube (27) of the geothermal heat exchanger (25) hardly exchanges heat with the heat medium, and maintains the high-temperature and high-pressure state in the ground. It passes through the heat-use heat exchanger (25). Thus, the underground heat-utilizing heat exchanger (25) hardly exhibits the function as a heat exchanger during the cooling operation.

地中熱利用熱交換器（25）を通過した高圧の液状態の冷媒は、膨張弁（70）に流入する。該膨張弁（70）では、高圧の液状態の冷媒が低圧の圧力状態となるまで減圧され、気液二相状態になる。 The high-pressure liquid refrigerant that has passed through the geothermal heat exchanger (25) flows into the expansion valve (70). In the expansion valve (70), the high-pressure liquid refrigerant is decompressed until it reaches a low-pressure state, and a gas-liquid two-phase state is obtained.

膨張弁（70）において減圧された低圧の気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器（60）に流入する。室内熱交換器（60）では、低圧の液状態の冷媒と、室内ファン（61）によって取り込まれた室内空気とが熱交換し、冷媒が室内空気から吸熱する。この熱交換により、室内空気が冷却される。冷却された空気は、室内ファン（61）によって室内へ送り返される。これにより、室内が冷房される。一方、上記熱交換により、室内熱交換器（60）に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、室内空気から吸熱して蒸発し、ガス状態となる。 The low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant decompressed in the expansion valve (70) flows into the indoor heat exchanger (60). In the indoor heat exchanger (60), the low-pressure liquid refrigerant and the indoor air taken in by the indoor fan (61) exchange heat, and the refrigerant absorbs heat from the indoor air. The indoor air is cooled by this heat exchange. The cooled air is sent back into the room by the indoor fan (61). Thereby, the room is cooled. On the other hand, the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the indoor heat exchanger (60) by the heat exchange absorbs heat from the indoor air and evaporates to a gas state.

室内熱交換器（60）から流出した低圧のガス状態の冷媒は、吸入ポートから再び圧縮機（50）に吸入されて圧縮される。 The low-pressure gaseous refrigerant that has flowed out of the indoor heat exchanger (60) is again sucked into the compressor (50) from the suction port and compressed.

以上の動作が冷媒回路（10）において繰り返され、空調システム（1）では、室外熱交換器（80）が凝縮器として機能する一方、室内熱交換器（60）が蒸発器として機能する冷房運転が行われる。 The above operation is repeated in the refrigerant circuit (10), and in the air conditioning system (1), the outdoor heat exchanger (80) functions as a condenser, while the indoor heat exchanger (60) functions as an evaporator. Is done.

〈暖房運転〉
次に、暖房運転の動作について説明する。図５に示すように、暖房運転では、四路切換弁（90）が第２状態に設定され、圧縮機（50）、室内ファン（61）、及び室外ファン（81）が駆動される。実施形態２においても、実施形態１と同様に、空調システム（1）では、室内熱交換器（60）が凝縮器として機能する一方、地中熱利用熱交換器（25）と室外熱交換器（80）とが蒸発器として同時に機能する暖房運転が行われる。 <Heating operation>
Next, the heating operation will be described. As shown in FIG. 5, in the heating operation, the four-way switching valve (90) is set to the second state, and the compressor (50), the indoor fan (61), and the outdoor fan (81) are driven. In the second embodiment, as in the first embodiment, in the air conditioning system (1), the indoor heat exchanger (60) functions as a condenser, while the underground heat utilization heat exchanger (25) and the outdoor heat exchanger are used. Heating operation is performed in which (80) simultaneously functions as an evaporator.

実施形態２によれば、実施形態１と同様の効果を奏することができると共に、冷媒回路（10）に四路切換弁（90）を設けることにより、暖房運転と冷房運転との両立が可能になる。 According to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the four-way switching valve (90) is provided in the refrigerant circuit (10), thereby making it possible to achieve both heating operation and cooling operation. Become.

《発明の実施形態３》
実施形態３は、実施形態１の空調システム（1）の地中熱利用熱交換器（25）の構成を変更すると共に、地中熱交換器（21）を複数（本実施形態では５つ）設けることとしたものである。 << Embodiment 3 of the Invention >>
The third embodiment changes the configuration of the underground heat utilization heat exchanger (25) of the air conditioning system (1) of the first embodiment, and includes a plurality of (5 in this embodiment) underground heat exchangers (21). It is to be provided.

実施形態３では図６〜図９に示すように、地中熱利用熱交換器（25）は、マンホール等に設けられ、冷媒回路（10）に接続された冷媒管（31）と、熱媒体回路（20）に接続された複数の熱媒体管（32）とを備えている。熱媒体管（32）は地中熱交換器（21）と同じ数（本実施形態では５つ）だけ設けられ、一対一に対応して設けられている。 In the third embodiment, as shown in FIGS. 6 to 9, the geothermal heat exchanger (25) is provided in a manhole or the like, the refrigerant pipe (31) connected to the refrigerant circuit (10), and the heat medium And a plurality of heat medium tubes (32) connected to the circuit (20). The same number of heat medium tubes (32) as the underground heat exchanger (21) (five in this embodiment) are provided, and are provided in a one-to-one correspondence.

冷媒管（31）は、螺旋状に巻回された本体管部と、該本体管部の一端側に設けられた流入管部（33）と、本体管部の他端側に設けられた流出管部（34）とを有している。冷媒管（31）は、マンホール内において本体管部の巻回軸が上下方向に延在すると共に、流入管部（33）が流出管部（34）よりも下側に位置するように設置されている。流入管部（33）及び流出管部（34）は、それぞれＴ字状に形成され、直進方向に延びる直進部とその直進部の中間位置から直進部に垂直な方向に延びる分岐部とを有している。各直進部の一端側は閉塞され、他端側が本体管部に接続されている。また、流入管部（33）の分岐部には、膨張弁（70）に繋がる配管が接続され、流出管部（34）の分岐部には、減圧機構（71）に繋がる配管が接続されている。 The refrigerant pipe (31) includes a main body pipe wound spirally, an inflow pipe part (33) provided on one end side of the main body pipe part, and an outflow provided on the other end side of the main body pipe part. And a pipe portion (34). The refrigerant pipe (31) is installed so that the winding axis of the main body pipe part extends in the vertical direction in the manhole, and the inflow pipe part (33) is positioned below the outflow pipe part (34). ing. Each of the inflow pipe portion (33) and the outflow pipe portion (34) is formed in a T shape, and has a rectilinear portion that extends in the rectilinear direction and a branch portion that extends from an intermediate position of the rectilinear portion in a direction perpendicular to the rectilinear portion. doing. One end side of each rectilinear portion is closed, and the other end side is connected to the main body tube portion. A pipe connected to the expansion valve (70) is connected to the branch part of the inflow pipe part (33), and a pipe connected to the pressure reducing mechanism (71) is connected to the branch part of the outflow pipe part (34). Yes.

このような構成により、冷媒管（31）は、冷媒回路（10）の膨張弁（70）と減圧機構（71）との間に接続されている。また、冷媒管（31）では、流入管部（33）の分岐部から冷媒回路（10）の冷媒が流入し、流入管部（33）の直進部、本体管部、流出管部（34）の直進部を通過して、流出管部（34）の分岐部から冷媒回路（10）へ流出する。 With this configuration, the refrigerant pipe (31) is connected between the expansion valve (70) and the pressure reducing mechanism (71) of the refrigerant circuit (10). In the refrigerant pipe (31), the refrigerant in the refrigerant circuit (10) flows from the branch part of the inflow pipe part (33), and the straight part, the main body pipe part, and the outflow pipe part (34) of the inflow pipe part (33). And flows out from the branch part of the outflow pipe part (34) to the refrigerant circuit (10).

各熱媒体管（32）は、冷媒管（31）よりも外径の小さい管によって冷媒管（31）と同様の螺旋状に形成され、流入管部（33）から流出管部（34）に亘って冷媒管（31）に挿通されている。各熱媒体管（32）の両端部は、冷媒管（31）の流入管部（33）及び流出管部（34）の直進部の一端を閉塞する壁面を内側から外側へ貫通し、流入管部（33）側の端部は対応する地中熱交換器（20）に接続された液配管（23）に接続され、流出管部（34）側の端部は対応する地中熱交換器（20）に接続されたガス配管（24）に接続されている。 Each heat medium pipe (32) is formed in the same spiral shape as the refrigerant pipe (31) by a pipe having an outer diameter smaller than that of the refrigerant pipe (31), and from the inflow pipe section (33) to the outflow pipe section (34). The refrigerant pipe (31) is passed through. Both ends of each heat transfer medium pipe (32) penetrate from the inside to the outside through the wall that closes one end of the inflow pipe part (33) of the refrigerant pipe (31) and the straight part of the outflow pipe part (34). The end on the part (33) side is connected to the liquid pipe (23) connected to the corresponding underground heat exchanger (20), and the end on the outflow pipe part (34) side is the corresponding underground heat exchanger Connected to the gas pipe (24) connected to (20).

上述のように、各地中熱交換器（20）と熱媒体管（32）とは一対一に対応して接続されている。そのため、各地中熱交換器（20）と対応する熱媒体管（32）との間で、熱媒体は独立に循環する。熱媒体管（32）は冷媒管（31）内に均等に配置され、熱媒体管（32）の管壁を介して、流入したガス状態の熱媒体が冷媒と熱交換するように構成されている。ガス状態の熱媒体は、熱交換によって凝縮し液状態となる。液状態の熱媒体は、熱媒体管（32）の下端部に溜まるようになっている。 As described above, the heat exchangers (20) and the heat medium pipes (32) are connected in a one-to-one correspondence. For this reason, the heat medium circulates independently between the heat exchangers (20) in the various locations and the corresponding heat medium pipes (32). The heat medium pipe (32) is arranged uniformly in the refrigerant pipe (31), and is configured so that the heat medium in the gas state that has flowed in exchanges heat with the refrigerant via the pipe wall of the heat medium pipe (32). Yes. The heat medium in the gas state is condensed by heat exchange and becomes a liquid state. The liquid heat medium is accumulated at the lower end of the heat medium pipe (32).

本実施形態３の暖房運転では、冷媒回路（10）において、膨張弁（70）で減圧された中間圧の気液二相状態の冷媒が、地中熱利用熱交換器（25）の冷媒管（31）に流入する。一方、熱媒体回路（20）において、各地中熱交換器（21）において蒸発したガス状態の熱媒体は、ガス配管（24）を介して地中熱利用熱交換器（25）の各熱媒体管（32）に流入する。地中熱利用熱交換器（25）では、各熱媒体管（32）の壁面において、ガス状態の熱媒体が冷媒管（31）内の冷媒と熱交換する。これにより、冷媒は、熱媒体から吸熱して蒸発し、ガス状態となる一方、熱媒体は、冷媒へ放熱して凝縮し、液状態となって各熱媒体管（32）の下端部に貯留される。各熱媒体管（32）の下端部に溜まった液状態の熱媒体は、液配管（23）を介して対応する地中熱交換器（21）内に流入する。各地中熱交換器（21）に流入した液状態の熱媒体は、地中熱を吸収して再び蒸発する。このように、本実施形態３の熱媒体回路（20）においても、地中熱交換器（21）及び地中熱利用熱交換器（25）で熱媒体がそれぞれ相変化することにより、熱媒体が自然循環する。 In the heating operation of the third embodiment, in the refrigerant circuit (10), the intermediate-pressure gas-liquid two-phase refrigerant decompressed by the expansion valve (70) is converted into the refrigerant pipe of the geothermal heat exchanger (25). Flows into (31). On the other hand, in the heat medium circuit (20), the heat medium in the gas state evaporated in the heat exchangers (21) in each location is transferred to each heat medium of the geothermal heat exchanger (25) via the gas pipe (24). Flows into the pipe (32). In the ground heat utilization heat exchanger (25), the heat medium in a gas state exchanges heat with the refrigerant in the refrigerant pipe (31) on the wall surface of each heat medium pipe (32). As a result, the refrigerant absorbs heat from the heat medium and evaporates to enter a gas state, while the heat medium dissipates heat to the refrigerant and condenses to become a liquid state and is stored at the lower end of each heat medium pipe (32). Is done. The liquid heat medium accumulated at the lower end of each heat medium pipe (32) flows into the corresponding underground heat exchanger (21) via the liquid pipe (23). The liquid heat medium flowing into the heat exchangers (21) in each region absorbs the underground heat and evaporates again. As described above, also in the heat medium circuit (20) of the third embodiment, the heat medium undergoes a phase change in the underground heat exchanger (21) and the underground heat utilization heat exchanger (25). Circulates naturally.

本実施形態３では、上述したように、熱媒体回路（20）において、地中熱交換器（21）毎に独立した熱媒体の循環流路が形成されている。そのため、地中熱交換器（21）間で熱媒体の偏流を防止することができる。その結果、各地中熱交換器（21）において熱媒体の必要循環量を確保することができるので、各地中熱交換器（21）において必要量の地中熱を確実に採取できる。 In the third embodiment, as described above, in the heat medium circuit (20), an independent heat medium circulation channel is formed for each underground heat exchanger (21). Therefore, it is possible to prevent the heat medium from drifting between the underground heat exchangers (21). As a result, since the necessary circulation amount of the heat medium can be secured in the local heat exchangers (21), the required amount of underground heat can be reliably collected in the local heat exchangers (21).

また、上述したように地中熱交換器（21）毎に独立した熱媒体の循環流路を形成することにより、熱媒体が循環する流路が一部破損して熱媒体が外部に漏れても、熱媒体の漏洩を地中熱交換器（21）単位で抑えることができる。 In addition, as described above, by forming an independent heat medium circulation channel for each underground heat exchanger (21), the channel through which the heat medium circulates is partially broken and the heat medium leaks to the outside. However, the leakage of the heat medium can be suppressed in units of the underground heat exchanger (21).

また、本実施形態３では、複数の熱媒体管（32）を冷媒管（31）内に形成するようにしたため、冷媒と熱媒体との熱交換が行われる流路壁の面積を大きくでき、熱交換量を増大させることができる。 In the third embodiment, since the plurality of heat medium pipes (32) are formed in the refrigerant pipe (31), the area of the flow path wall in which heat exchange between the refrigerant and the heat medium can be performed, The amount of heat exchange can be increased.

《その他の実施形態》
上記各実施形態では、減圧機構（71）をキャピラリーチューブによって構成していたが、減圧機構（71）はこれに限られない。例えば、開度調節が可能な電動弁によって構成することとしてもよい。 << Other Embodiments >>
In each of the above embodiments, the pressure reducing mechanism (71) is configured by a capillary tube, but the pressure reducing mechanism (71) is not limited to this. For example, it may be configured by an electric valve capable of adjusting the opening degree.

また、減圧機構（71）を開度調節が可能に構成した場合には、暖房運転（加熱運転）において、外気温度などの条件に応じて、減圧機構（71）の開度を調節して冷媒を減圧する場合と、減圧機構（71）を全開状態に調節して冷媒を減圧しない場合とを切り換えることとしてもよい。具体的には、外気温度が低い場合など、地中熱交換器（21）の周囲にひどい凍結のおそれがある場合には、上記各実施形態と同様に減圧機構（71）の開度を適宜調節して冷媒が減圧されるようにする一方、外気温度が比較的高い場合など、地中熱交換器（21）の周囲にひどい凍結のおそれがない場合には、減圧機構（71）を全開状態に調節して冷媒が減圧されないようにする。減圧機構（71）を全開状態に調節すると、地中熱利用熱交換器（25）と室外熱交換器（80）とにおける冷媒の蒸発温度が等しくなるが、外気温度が比較的高い場合には、冷媒の蒸発温度が比較的高くなるため、地中熱交換器（21）の熱媒体の温度も比較的高くなる。そのため、地中熱交換器（21）の周囲にひどい凍結が生じるおそれがなく、地中熱交換器（21）の熱交換効率の低下を抑制することができる。 In addition, when the decompression mechanism (71) is configured so that the opening degree can be adjusted, in the heating operation (heating operation), the opening degree of the decompression mechanism (71) is adjusted according to the conditions such as the outside air temperature and the refrigerant. May be switched between a case where the refrigerant is decompressed and a case where the refrigerant is not decompressed by adjusting the decompression mechanism (71) to the fully open state. Specifically, when there is a risk of severe freezing around the underground heat exchanger (21), such as when the outside air temperature is low, the opening degree of the decompression mechanism (71) is appropriately set as in the above embodiments. While adjusting the refrigerant to reduce the pressure, if there is no risk of severe freezing around the underground heat exchanger (21), such as when the outside air temperature is relatively high, fully open the pressure reducing mechanism (71). The state is adjusted so that the refrigerant is not decompressed. When the decompression mechanism (71) is adjusted to the fully open state, the refrigerant evaporating temperatures in the underground heat-utilizing heat exchanger (25) and the outdoor heat exchanger (80) are equal, but if the outdoor air temperature is relatively high, Since the evaporation temperature of the refrigerant is relatively high, the temperature of the heat medium of the underground heat exchanger (21) is also relatively high. Therefore, there is no possibility that severe freezing will occur around the underground heat exchanger (21), and a decrease in the heat exchange efficiency of the underground heat exchanger (21) can be suppressed.

また、上記実施形態１又は２では、熱媒体回路（20）が、地中熱交換器（21）と地中熱利用熱交換器（25）とをそれぞれ１つずつ備えていたが、熱媒体回路（20）は、地中熱交換器（21）を複数備えるものであってもよい。具体的には、図１０に示すように、熱媒体回路（20）は、地中側の端部が複数に分岐した液配管（23）及びガス配管（24）によって、複数の地中熱交換器（21）を１つの地中熱利用熱交換器（25）に並列に接続し、１つの地中熱利用熱交換器（25）を共用するようにしてもよい。 In the first or second embodiment, the heat medium circuit (20) includes one underground heat exchanger (21) and one underground heat utilization heat exchanger (25). The circuit (20) may include a plurality of underground heat exchangers (21). Specifically, as shown in FIG. 10, the heat medium circuit (20) has a plurality of underground heat exchanges by a liquid pipe (23) and a gas pipe (24) whose end on the ground side branches into a plurality of parts. The heat exchanger (21) may be connected in parallel to one geothermal heat exchanger (25), and one geothermal heat exchanger (25) may be shared.

また、地中熱交換器（21）の長さは例示である。上記各実施形態よりもさらに長く（例えば１０ｍ）するなど、利用側熱交換器に必要とされる能力等の諸条件に応じて設定すればよい。 The length of the underground heat exchanger (21) is an example. What is necessary is just to set according to various conditions, such as the capability required for a utilization side heat exchanger, such as making it still longer (for example, 10 m) than each said embodiment.

また、上記各実施形態では、熱媒体回路（20）が、地中熱交換器（21）と地中熱利用熱交換器（25）とにおいて熱媒体がそれぞれ相変化することによって熱媒体が自然循環するように構成されていたが、熱媒体回路（20）はこれに限られない。例えば、熱媒体回路（20）は、熱媒体が相変化することなく冷媒及び土壌とそれぞれ熱交換し、ポンプ等の搬送装置を用いて地中熱交換器（21）と地中熱利用熱交換器（25）とにおいて循環するものであってもよい。 In each of the above embodiments, the heat transfer medium circuit (20) is a natural heat transfer medium that undergoes a phase change in the underground heat exchanger (21) and the underground heat utilizing heat exchanger (25). Although it was comprised so that it might circulate, a heat carrier circuit (20) is not restricted to this. For example, the heat medium circuit (20) exchanges heat with the refrigerant and the soil without changing the phase of the heat medium, and exchanges heat with the ground heat exchanger (21) using the ground heat exchanger (21) using a transport device such as a pump. It may circulate in the vessel (25).

また、本発明のヒートポンプは空調システムに限られず、例えば、利用側熱交換器において水を加熱する給湯システムへの応用も可能である。 Moreover, the heat pump of this invention is not restricted to an air conditioning system, For example, the application to the hot-water supply system which heats water in a utilization side heat exchanger is also possible.

本発明は、地中熱を利用したヒートポンプとして有用である。 The present invention is useful as a heat pump using geothermal heat.

１空調システム
１０冷媒回路
２０熱媒体回路
２１地中熱交換器
２５地中熱利用熱交換器
５０圧縮機（圧縮機構）
６０室内熱交換器（利用側熱交換器）
７０膨張弁（膨張機構）
７１減圧機構
８０室外熱交換器（熱源側熱交換器）
９０四路切換弁（切換機構） 1 Air conditioning system
10 Refrigerant circuit
20 Heat medium circuit
21 Underground heat exchanger
25 Geothermal heat exchanger
50 Compressor (compression mechanism)
60 Indoor heat exchanger (use side heat exchanger)
70 Expansion valve (expansion mechanism)
71 Pressure reducing mechanism
80 Outdoor heat exchanger (heat source side heat exchanger)
90 Four-way switching valve (switching mechanism)

Claims

The heat source side heat exchanger (80) configured by the compression mechanism (50) and the air heat exchanger, the expansion mechanism (70), and the use side heat exchanger (60) are connected to perform a vapor compression refrigeration cycle. Refrigerant circuit (10),
It is buried in the ground and connected to the ground heat exchanger (21) that absorbs the ground heat to the heat medium and the ground heat exchanger (21), while connected to the refrigerant circuit (10), A heat medium circuit (20) having a ground heat utilization heat exchanger (25) for exchanging heat between the heat medium supplied from the ground heat exchanger (21) and the refrigerant in the refrigerant circuit (10). ,
While the use side heat exchanger (60) functions as a condenser, the heat source side heat exchanger (80) and the underground heat use heat exchanger (25) perform a heating operation that simultaneously functions as an evaporator. A heat pump,
The underground heat utilization heat exchanger (25) is connected between the expansion mechanism (70) of the refrigerant circuit (10) and the heat source side heat exchanger (80),
A decompression mechanism (71) for decompressing the refrigerant is provided between the heat source side heat exchanger (80) of the refrigerant circuit (10) and the geothermal heat utilization heat exchanger (25). Features heat pump.

In claim 1,
One of the expansion mechanism (70) and the pressure reduction mechanism (71) is constituted by an expansion valve whose opening degree can be adjusted, and the other is constituted by a capillary tube.

In claim 1 or 2,
The heat medium circuit (20) is configured so that the heat medium naturally circulates by changing phases in the underground heat exchanger (21) and the underground heat utilizing heat exchanger (25), respectively. And heat pump.

In any one of Claims 1 thru | or 3,
In the refrigerant circuit (10), at least the heat source side heat exchanger (80) functions as a condenser by reversibly switching the refrigerant circulation direction, while the use side heat exchanger (60) is an evaporator. A heat pump comprising a switching mechanism (90) for switching between a cooling operation functioning as a heating operation and the heating operation.