JP2000337663A - 空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 相変化可能な冷媒を加熱して暖房を行う際
に、システム上の冷媒不足（見かけ上の充填不足）が生
じて、安定した空調能力が得られなくなることがある。 【解決手段】冷凍機６と冷房時にこの冷凍機６からの液
体を貯えるブースタタンク７とを備えた室外機１と、こ
の室外機１より下方に設置された室内機２との間を、揚
液ポンプ２９が設けられた液相管１０，１１と気相管９
とでつなぎ、暖房運転時は室外機１で吸熱して蒸発した
気体を室内機２に導入してこの室内機２で凝縮した液体
を揚液ポンプ２９の運転によって室外機１に戻すように
した空調装置において、暖房運転時にブースタタンク７
への液体の溜まり込み量が所定値以上になった時のみこ
の溜まり込み液体を冷凍機６へ戻すようにしたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は空調技術に関するも
のであり、特に詳しくは室外機と室内機との間で相変化
可能な熱操作流体（冷媒）を循環させて室内機において
冷暖房可能に構成した空調の運転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】建物の屋上などに室外機として設置した
吸収式冷凍機で発生させる冷熱または温熱によって相変
化した熱操作流体が、冷暖房何れの運転においても各階
に分散して配置した室内機に自然に循環供給されるよう
に構成したビルの空調システムとして、出願人は特願平
１０−３５０５１８号を提案している。

【０００３】上記の空調システムの冷媒の流れを制御す
るための開閉弁において、一般的にこの開閉弁のＭＯＰ
（最高作動圧力差）を確保するためにキャピラリチュー
ブが設けられているため、暖房運転中にこのキャピラリ
チューブよりブースタタンクに絶えず冷媒液が若干量流
れ込み、システム上の冷媒不足（見かけ上の充填不足）
が生じることが考えれる。

【０００４】ところで、従来は、ブースタタンクの出口
側にブースタポンプを設け、このブースタタンクに溜ま
った冷媒を液相管を介して室外機の冷凍機へ戻してい
た。この場合は、液相管から室内機に冷媒が逆流して、
暖房運転能力が安定しなかった。

【０００５】従って、上記出願人の提案は、ブースタタ
ンクからの冷媒をブースタポンプを運転させることによ
って、戻り管を介して強制的に室外機の冷凍機に戻すこ
とにより、システム上の冷媒不足（見かけ上の充填不
足）を解消し、室内機の暖房能力を安定させるものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案によれば、このブースタポンプは冷房時も運転される
ため．このポンプから吐出された液体の殆どは室内機に
導かれるものの、一部の冷媒はこの戻し管を介して室外
機の冷凍機に導かれて十分な液体が室内機に導かれなく
なり、結果として所望の冷房能力がえられないという課
題が考えられる。本発明は、係る課題を解決するために
成されたものであり、冷房時、暖房時いずれの場合もシ
ステム上の冷媒不足（見かけ上の充填不足）が生じにく
くし、室内機の運転能力を安定させることを目的とした
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するため、請求項１に記載の発明は、冷凍機と冷房時
にこの冷凍機からの液体を貯えるブースタタンクとを備
えた室外機と、この室外機より下方に設置された室内機
との間を、揚液ポンプが設けられた液相管と気相管とで
つなぎ、暖房運転時は室外機で吸熱して蒸発した気体を
室内機に導入してこの室内機で凝縮した液体を揚液ポン
プの運転によって室外機に戻し、冷房運転時はこの室外
機で凝縮しブースタタンクからの液体を室内機に導入し
てこの室内機で蒸発した気体を前記室外機に戻すように
した空調装置において、暖房運転時にブースタタンクへ
の液体の溜まり込み量が所定値以上になった時のみこの
溜まり込み液体を冷凍機へ戻すようにしたものである。

【０００８】請求項２に記載の発明は、冷凍機と冷房時
にこの冷凍機からの液体を貯えるブースタタンクとを備
えた室外機と、この室外機より下方に設置された室内機
との間を、気相管と揚液ポンプが設けられた液相管とで
つなぎ、且つ入口側が室外機並びに気相管につながれ出
口側が液相管につながれ作動流体が貯留されるブースタ
タンクを備え、暖房運転時はこの室外機で吸熱して蒸発
した気体を室内機に導入してこの室内機で凝縮した液体
を揚液ポンプの運転によって室外機に戻し、冷房運転時
はこの室外機で凝縮しブースタタンクからの液体を室内
機に導入してこの室内機で蒸発した気体を室外機に戻す
ようにした空調装置において、一端がブースタタンクの
出口側に他端が冷凍機につながれる戻し管を設け、暖房
運転時にブースタタンクへの液体の溜まり込み量が所定
値以上になった時にブースタポンプを運転させてこの溜
まり込みの液体を戻し管を介して冷凍機へ戻すようにし
たものである。

【０００９】請求項１並びに２記載の発明によって、冷
房運転時はブースタタンクからの液体が確実に室内機に
流れ込み、一方、暖房運転時はブースタタンクに貯留し
た液体は確実に冷凍機に流れ込む。従って、いずれの運
転においても適正な操作流体がシステム内に供給され、
室内機の空調能力が安定する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
並びに図２に基づいて説明する。空調装置は、例えばビ
ルの屋上などに設置される室外機１、各階に分散して設
置される複数の室内機２、地下室などの最も低い部分に
設置される揚液ポンプユニット３、これらを接続して相
変化が可能な熱操作流体、例えば冷媒のＲ４０４Ａを循
環させるための配管群４、コントローラ５などから構成
される。

【００１１】室外機１には、配管群４を通って戻ってき
た冷媒のＲ４０４Ａを加熱して蒸発させたり冷却して凝
縮させたりすることができる吸収式の冷凍機（例えば特
開平７−３１８１８９号公報参照）６と、冷房時にこの
冷凍機からの液体を溜めるためのブースタタンク７と、
ブースタポンプ８とが設けられている。

【００１２】配管群４は、気体のＲ４０４Ａが流れる気
相管９と、冷房時に液体のＲ４０４Ａが下降する冷房液
相管１０と、暖房時に液体のＲ４０４Ａが上昇する暖房
液相管１１とからなる。

【００１３】気相管９、冷房液相管１０、暖房液相管１
１の一端は何れも冷凍機６に連結され、気相管９の他端
は室内機２に内蔵された室内熱交換器１２に連結され、
冷房液相管１０の他端は室内機２に内蔵された室内熱交
換器１２に連結され、暖房液相管１１の他端は揚液ポン
プユニット３の揚液ポンプ２９の吐出側に連結されてい
る。１３は揚液ポンプユニット３につながれたレシーバ
タンクで、暖房時に液体が溜められる。

【００１４】室外機１において、１４はブースタタンク
７の上下に設けられた液面センサで、暖房運転時にブー
スタタンク７内に溜まりこんだ液体のＲ４０４Ａの液面
が所定値以上になったら信号をコントローラ５に出力す
る。１５、１６、１７は気相管９に設けられて気体のＲ
４０４Ａの温度と圧力を検出する温度センサと圧力セン
サ並びに高圧スイッチである。１８は冷凍機６に設けら
れた冷媒検知フロートスイッチ、１９は冷凍機６とブー
スタタンク７とをつなぐ配管に設けられた液体の温度セ
ンサ、２０，２１，２２、２３はそれぞれ第１〜４開閉
弁で、第１〜３開閉弁２０，２１，２２は冷房運転時に
開放され暖房運転時に閉じられるよう制御される。又、
第４開閉弁２３は暖房運転時においてブースタタンク７
内の液体が所定値以上になったら開放され冷房運転時に
閉じられるよう制御される。

【００１５】６０は第１開閉弁２０と並列に設けられた
キャピラリチューブで、この第１開閉弁２０の内部の圧
力を調整してこの開閉弁に内蔵された弁体（図示せず）
の作動をスム−ズにさせるためのものである。

【００１６】ブースタポンプ８はブースタタンク７内の
液体が所定値以上になったらコントローラ５からの出力
で運転される。尚、コントローラ５は第１〜４開閉弁２
０，２１，２２、２３等の制御信号も出力することは言
うまでもない。４０は第４開閉弁２３が設けられた戻し
管で、一端がブースタタンク７の出口端に他端が冷凍機
６につながれ、暖房運転時に前記ブースタタンク７への
液体の溜まり込み量が所定値以上になった時にブースタ
ポンプ８を運転させてこの溜まり込みの液体を戻し管４
０を介して冷凍機６へ戻すものである（後述する）。

【００１７】室内機２において、２４は室内熱交換器１
２の設けられた温度センサ、２５はこの熱交換器１２の
液体温度検出センサ、２６はこの熱交換器１２の気体温
度検出センサである。

【００１８】２７は電動式の膨張弁、２８はレシーバタ
ンク１３の上下に設けられた液面センサである。このよ
うな構成をそなえた空調装置において、冷房運転時は図
１のように、暖房運転時は図２のように夫々熱操作流体
（冷媒：Ｒ４０４Ａ）が流れる。尚、これらの図におい
て、太線の配管は熱操作流体が流れるものを示し、細線
の配管は熱操作流体が流れないものを示している。各々
の開閉弁の黒塗りは閉鎖状態を、白抜きは開放状態を示
している。ポンプの黒塗りは運転を、白抜きは停止を示
している。

【００１９】図１において、冷房運転時は、第４開閉弁
２３のみ閉鎖されているため、ブースタタンク７内の液
体のＲ４０４Ａはブースタポンプ８の運転とその液体の
自重で実線矢印のように冷房液相管１０を介して室内機
２に導かれる。室内機２に導かれる液体のＲ−１３４ａ
は電動式の膨張弁２７を介して室内熱交換器１２に流入
し、送風機３０によって供給される温度の高い室内空気
からその熱交換器１２の管壁を介して熱を奪い、蒸発し
て冷房作用を行う。この冷房作用によって蒸発した気体
のＲ４０４Ａは、破線矢印のように冷凍機６に戻され、
ここで気体のＲ４０４Ａは液化される。

【００２０】この冷房運転時、特に第４開閉弁２３の閉
鎖によってブースタタンク７から送り出された液体のＲ
４０４Ａはすべて実線矢印のように室内機２に導かれる
ため、適正な量の熱操作流体（Ｒ４０４Ａ）がシステム
内に供給され、所望の冷房（空調）能力が発揮される。

【００２１】図２において、暖房運転時は、レシーバタ
ンク１３内の液体のＲ４０４Ａは揚液ポンプ２９の運転
によって実線矢印のように暖房液相管１１を介して冷凍
機６に戻され、ここで気化される。気化されたＲ４０４
Ａは破線矢印のように気相管９を介して室内機２に導か
れる。室内機２に導かれた気体のＲ４０４Ａは室内熱交
換器１２に流入し、送風機３０によって供給される温度
の低い室内空気からその熱交換器１２の管壁を介して熱
を放出し、凝縮して暖房作用を行う。この暖房作用によ
って凝縮した液体のＲ４０４Ａは、破線矢印のように電
動式の膨張弁２７を介してレシーバタンク１３に戻され
る。この暖房運転中は、第１、２開閉弁２０，２１は閉
鎖されているためブースタタンク７には本来液体のＲ４
０４Ａは溜まり込まない。しかしながら、ブースタタン
ク７に液体が溜まっている冷房運転から暖房運転への切
り換え初期においては、ブースタタンク７に液体が溜ま
っている。また、暖房運転中、第１開閉弁２０の弁体の
作動をスムーズに行わせることを目的に設けられたキャ
ピラリチューブ６０を介して、気相管９から液冷媒の一
部がブースタタンク７へ徐々にブースタタンク７に液体
が溜まることが考えられる。このような状態になると、
システム上の冷媒不足（見かけ上の充填不足）が生じ、
暖房能力が安定しなくなる。

【００２２】従って、このような暖房運転の初期並びに
暖房運転中に、ブースタタンク７内に所定量以上の液体
のＲ４０４Ａが溜まると、液面センサ１４が作動してコ
ントローラ５へ信号を出力し、コントローラ５はブース
タポンプ８の作動と第１並びに第４開閉弁２０、２３の
開放を指示する。これによって、ブースタタンク７には
気相管９からの圧力が流入しこのブースタタンク７の圧
力は上昇し、且つ溜まっていた液体のＲ４０４Ａは一点
鎖線矢印のように戻り管４０を介して冷凍機６に戻され
る。そして、ブースタタンク７内の液体のＲ４０４Ａが
所定量以下になると、液面センサ１４が作動してブース
タポンプ８の作動の停止と第１並びに第４開閉弁２０、
２３の閉鎖を指示する。すなわち、暖房運転の初期並び
に暖房運転中に、ブースタタンク７内に液体のＲ４０４
Ａが溜まっても、戻し管４０を介して冷凍機６へ戻すよ
うにしたので、暖房時の適正な量の熱操作流体（Ｒ４０
４Ａ）がシステム内に供給され、暖房（空調）能力の安
定が図られる。上述したように、冷房運転時は、ブース
タタンク７に流れ込んだ液体のＲ４０４Ａは全て冷房液
相管１０を介して室内機２に導かれ、暖房運転時にブー
スタタンク７に溜まりこんだ液体のＲ４０４Ａは全て戻
し管４０を介して冷凍機６に戻されるので、いずれの運
転時（特に暖房運転時）においても、システム上の冷媒
不足（見かけ上の充填不足）が生じにくくなり、空調能
力が安定する。

【００２３】尚、第３、４開閉弁２２，２３の代わり
に、戻し管４０と冷房液相管１０との接続部５０に三方
切換弁を設けても良いことは言うまでもない。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明は、冷凍機と冷房時にこの冷凍機からの液体を貯える
ブースタタンクとを備えた室外機と、この室外機より下
方に設置された室内機との間を、揚液ポンプが設けられ
た液相管と気相管とでつなぎ、暖房運転時は室外機で吸
熱して蒸発した気体を室内機に導入してこの室内機で凝
縮した液体を揚液ポンプの運転によって室外機に戻し、
冷房運転時はこの室外機で凝縮しブースタタンクからの
液体を室内機に導入してこの室内機で蒸発した気体を前
記室外機に戻すようにした空調装置において、暖房運転
時にブースタタンクへの液体の溜まり込み量が所定値以
上になった時のみこの溜まり込み液体を室外機へ戻すよ
うにしたものである。

【００２５】請求項２に記載の発明は、冷凍機と冷房時
にこの冷凍機からの液体を貯えるブースタタンクとを備
えた室外機と、この室外機より下方に設置された室内機
との間を、気相管と揚液ポンプが設けられた液相管とで
つなぎ、且つ入口側が室外機並びに気相管につながれ出
口側が液相管につながれ作動流体が貯留されるブースタ
タンクを備え、暖房運転時はこの室外機で吸熱して蒸発
した気体を室内機に導入してこの室内機で凝縮した液体
を揚液ポンプの運転によって室外機に戻し、冷房運転時
はこの室外機で凝縮しブースタタンクからの液体を室内
機に導入してこの室内機で蒸発した気体を室外機に戻す
ようにした空調装置において、一端がブースタタンク出
口側に他端が冷凍機につながれる戻し管を設け、暖房運
転時にブースタタンクへの液体の溜まり込み量が所定値
以上になった時にブースタポンプを運転させてこの溜ま
り込みの液体を戻し管を介して室外機へ戻すようにした
ものである。

【００２６】これによって、冷房運転時はタンクからの
液体が確実に室内機に流れ込み、一方、暖房運転時はタ
ンクに貯留した液体は確実に室外機に流れ込む。従っ
て、いずれの運転においても適正な操作流体がシステム
内に供給され、空調能力を安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示し、冷房運転時の冷媒
の流れを示す冷媒回路図である。

【図２】同形態の暖房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回
路図である。

【符号の説明】

１ 室外機 ２ 室内機 ６ 冷凍機 ７ ブースタタンク ９ 気相管 １０，１１ 液相管 ２９ 揚液ポンプ ４０ 戻し管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畑山 朗 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3L054 BA06 BB01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷凍機と冷房時にこの冷凍機からの液体
   を貯えるブースタタンクとを備えた室外機と、この室外
   機より下方に設置された室内機との間を、揚液ポンプが
   設けられた液相管と気相管とでつなぎ、暖房運転時は前
   記室外機で吸熱して蒸発した気体を前記室内機に導入し
   てこの室内機で凝縮した液体を前記揚液ポンプの運転に
   よって室外機に戻し、冷房運転時はこの室外機で凝縮し
   て前記ブースタタンクからの液体を前記室内機に導入し
   てこの室内機で蒸発した気体を前記室外機に戻すように
   した空調装置において、 暖房運転時に前記ブースタタンクへの液体の溜まり込み
   量が所定値以上になった時のみこの溜まり込み液体を前
   記冷凍機へ戻すための戻し管を設けたことを特徴とする
   空調装置。
2. 【請求項２】 冷凍機と冷房時にこの冷凍機からの液体
   を貯えるブースタタンクとを備えた室外機と、この室外
   機より下方に設置された室内機との間を、揚液ポンプが
   設けられた液相管と気相管とでつなぎ、暖房運転時はこ
   の室外機で吸熱して蒸発した気体を前記室内機に導入し
   てこの室内機で凝縮した液体を前記揚液ポンプの運転に
   よって室外機に戻し、冷房運転時はこの室外機で凝縮し
   て前記ブースタタンクからの液体を前記室内機に導入し
   てこの室内機で蒸発した気体を前記室外機に戻すように
   した空調装置において、 一端が前記ブースタタンクの出口側に他端が前記冷凍機
   につながれる戻し管を設け、暖房運転時に前記ブースタ
   タンクへの液体の溜まり込み量が所定値以上になった時
   にこの溜まり込みの液体を前記戻し管を介して前記冷凍
   機へ戻すようにしたことを特徴とする空調装置。