JPH01147290A - 熱移動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は冷媒自然循環式の熱移動装置に関するものであ
る。

【従来技術】

一般に、冷媒を熱の授受とともに気液相変化させながら
系内を自然循環させて熱を移動させる装置の一つとして
重力式ヒートパイプが知られている。この重力式ヒート
パイプは、上部に凝縮器を備えるとともに下部に蒸発器
を備えており、これらの間が液相冷媒の流下する冷媒液
管（以下、単に液管と称す）と、気相冷媒の上昇する冷
媒ガス管（以下、単にガス管と称す）とによって連結さ
れ、その内部に熱搬送媒体としての冷媒が封入されてい
る。内部に封入された冷媒は、下部に設置された蒸発器
で熱負荷を吸収して液相から気相に変化し、ガス管内を
上昇して上部に設置された凝縮器に至る。また、凝縮器
に至った冷媒はここで放熱して気相から液相に変化し、
液管内を重力により流下して下部に設置された蒸発器へ
再び戻る。このようにして、重力式ヒートパイプ内では
、冷媒・　　　が熱の授受とともに相変化を繰り返しつ
つ循環する。

【発明が解決しようとする問題点】

ところで、冷媒が重力式ヒートパイプ内で通常の自然循
環を行なう場合の凝縮器内では、過熱蒸気もしくは乾き
飽和蒸気の状態となっている冷媒が飽和液の状態となる
まで冷却される。そして、その飽和液の状態となった冷
媒液が液管内を流れて蒸発器へ供給される。このような
状態で液管内を流れる冷媒液はフラッシュガスを発生し
やすく、例えば配管抵抗による圧力損失のために圧力が
低下すると、冷媒液は飽和圧力を下回ってその一部が気
化し、また、液管の外部から熱を受けてエン＝４− タルピが上昇すると冷媒液は飽和点を超え、この場合に
も一部気化を生じてフラッシュガスを発生する。 重力式ヒートパイプを基本構成とする熱移動装置を、例
えば空調システムの熱源側ユニットと負荷側ユニットの
間で熱を搬送する手段として用いる場合には、負荷側ユ
ニットに対して冷媒液を定常的に供給するために凝縮器
の直ぐ下流側には受液器が設けられ、凝縮器で液化され
た冷媒を一旦受液器内に蓄えておき、蒸発器側での熱負
荷に応じた冷媒液がこの受液器から流出するように構成
されている。そして、この受液器から流出する冷媒液は
殆ど飽和液の状態となっており、また、受液器から流出
したばかりの位置では水頭圧自体も小さいため、配管内
での僅かな圧力損失があっても、あるいは液管の外部か
ら僅かな熱の侵入があってもフラッシュガスが発生し易
い状態となっている。フラッシュガスが発生ずると、冷
媒は湿り蒸気の状態となって冷媒液と冷媒ガスとが混在
するかたちになり、冷媒自体の比体積が増大する。また
、このフラッシュガスは泡状に発生して液管内を上昇し
、液管内での冷媒液の流下を阻害することになる。した
がって冷媒循環量が減少し、結果として蒸発器における
冷却能力が低下することになる。また、フラッシュガス
の発生量が多くなると、液管内での圧力損失がさらに増
大し、フラッシュガスの発生量もさらに増大するという
悪循環を生じ、最終的には冷媒の自然循環自体が停止す
ることになる。 本発明は」二連のごとき問題点に鑑み、これらを有効に
解決すべく創案されたものである。したがってその目的
は、液管内でフラッシュガスが発生し、これに起因して
冷媒の自然循環障害を生じても、この障害、を逸早（検
知し、直ちに正常な自然循環を行なわしめる熱移動装置
を提供することにある。

【問題点を解決するための手段］ 本発明に係る熱移動装置は、従来技術の問題点を解決し
、上記目的を達成するため？こ以下のように構成されて
いる。 ずなわぢ、上部に凝縮器を、下部に蒸発器をそれぞれ有
するとともに、これら凝縮器と蒸発器を冷媒液管および
冷媒ガス管で連結し、内部に気液相変化して該凝縮器と
蒸発器の間を自然循環する冷媒を封入してなり、且つ該
冷媒液管の途中に受液器を有する熱移動装置において、
前記冷媒の自然循環状態を監視し、該冷媒の自然循環障
害を検知してその検知信号を出力する検知手段と、該検
知手段の出力信号に基づいて冷媒を強制的に循環させる
強制循環手段とを備えている。 また、前記検知手段と強制循環手段との間には、該検知
手段が出力する検知信号に基づいて該強制循環手段を自
動的に駆動すべく、該検知信号が入力されて操作信号を
出力する制御器を介設してもよい。すなわち、前記検知
手段と前記強制循環手段との間に制御器が介設され、該
強制循環手段が、該検知手段の出力する検知信号に基づ
いて該制御器から出力される操作信号により自動的に駆
動されてもよい。換言すれば、検知信号に基づいて例え
ば警報等の信号が出され、この警報信号によって強制循
環手段の駆動力が手動切り替えで入力さ＝７− れる場合も本発明は含んでいる。 前記検知手段は、前記受液器の冷媒流出口近辺の冷媒液
管に設けられる液流歯針と、前記冷媒ガス管に設けられ
るガス流量計とにより構成されてもよく、その場合には
前記制御器が必要とされ、該制御器は、前記液流歯針お
よびガス流量計の双方の計測値が０である場合には直ち
に、且つ、前記液流歯針の第１次計測値が０であるとと
もにその時の前記ガス流量計の計測値がＯ以外である場
合には、その計測から所定時間経過後に該液流歯針の第
２次計測を行ない、第２次計測値が再度０であるときに
、前記操作信号を出力するように構成される。 その他、前記検知手段は、前記受液器内と前記蒸発器の
冷媒流入口近辺の前記冷媒液管内との圧力差を検知する
圧カセンザにより構成されてもよい。また、前記受液器
の下流側の前記冷媒液管内に設けられる超音波発信器お
よび超音波受信器により構成されてもよい。さらには、
前記受液器の冷媒流出口近辺の冷媒液管に設けられる液
流量計と、前記蒸発器の冷媒流入口近辺の冷媒液管に設
けられてその弁開度信号を出力する流量調整弁とにより
構成されてもよい。 一方、前記強制循環手段は、前記冷媒液管または冷媒ガ
ス管の少なくともいずれか一方の途中に設けられ、前記
冷媒を強制的に循環させるポンプや送風機等の有圧流体
機械により構成されてもよく、あるいは、前記凝縮器を
第１凝縮器とし、該第１凝縮器と並列に設けられ、該第
１凝縮器よりも低温で前記冷媒を冷却する第２凝縮器に
より構成されてもよい。 【作用】 本発明に係る熱移動装置によれば、蒸発器での　　・熱
交換により加熱されて気化した冷媒ガスは、冷媒ガス管
内を上昇して凝縮器内へ流入し、凝縮器内へ流入した冷
媒ガスは熱交換により冷却されて凝縮し、冷媒液管を経
て受液器に一旦貯留され、さらにこの冷媒液は蒸発器で
の熱負荷に応じた流量だけ蒸発器に供給されるべく、受
液器から蒸発器へと冷媒液管を流下して自然循環する。 この自然循環が行なわれているときに何等かの原因で冷
媒液管内にフラッシュガスが発生し、冷媒流動が自然循
環障害を起こした場合には、その障害の生じていること
が検知手段によって検知され、検知信号が出力される。 この検知信号が出力されると自動的に、あるいは手動切
り替えによって強制循環手段の運転が開始される。強制
循環手段はその運転が行なわれることによって、自然の
循環力を失いつつある、あるいは失った冷媒流動に新た
な循環力を与える。そして冷媒液管内でのフラッシュガ
スによる自然循環障害を取り除き、自然循環力を復帰さ
せて停止される。 まず、自然循環障害を検知する手段として、受液器の冷
媒流出口近辺の冷媒液管に設けられる液流量計と、冷媒
ガス管に設けられるガス流量計を用いる場合、本熱移動
装置の運転中は常に冷媒液流量および冷媒ガス流量が計
測され、液流量計の計測値をし、ガス流量計の計測値を
Ｇとし、Ｌ≠０且つＧ≠０のとき、およびＬ≠０且つＧ
＝Ｏのときには、それぞれの計測値が信号として各流量
計から制御器へ出力され、制御器では冷媒の自然循環は
正常であると判断する。すなわち、強制循環手段を運転
するまでもなく、冷媒は自然の循環力で循環する。 また、Ｌ＝Ｏ且っＧ＝０のときには、それぞれの計測値
が異常を検知した検知信号として各流量計から制御器へ
出力され、制御器では、冷媒の自然循環は停止している
、すなわち異常状態で自然循環障害が生じていると判断
し、直ちに制御器からこの検知信号に基づいて強制循環
手段を運転する操作信号が出力される。ただし、これら
各流量計からの計測値の信号は本熱移動装置が運転され
ている場合にのみ出力されるのであって、本然移動装置
が運転されていないときにはＬ＝Ｏ且っＧ−〇であるの
は当然であるが、その場合には計測値の信号は出力され
ない。 また、Ｌ＝Ｏ且つＧ≠０のときには、それぞれの計測値
が信号として各流量計から制御器へ出力されるが、この
計測値信号では、フラッシュガスの発生で冷媒液の流下
が阻害されている状態（異常状態）であるのか、あるい
は蒸発器の冷媒流入口近辺に設けられる流量制御弁が流
量制御のために一時的に閉止している状態（正常状態）
であるのかが明確でない。そこでこの場合には、ある所
定の時間遅れの後に再び液流量計から得られる第２次計
測値をＴ、２とし、この第２次計測値信号がＬ２−〇で
あるか否かによって異常状態であるか正常状態であるか
の判断が行なわれる。この所定の時間は、蒸発器内で冷
媒の蒸発が進行した後に冷媒の供給を行なうべく流量制
御弁が開かれるまでの時間であり、例えば制御器に内蔵
されるタイマに設定される。この所定時間経過後の第２
次計測値信号がＬ２−０の場合には、異常状態を示す検
知信号であると制御器により判断され、制御器からこの
検知信号に基づいて強制循環手段を運転する操作信号が
出力される。 その他、自然循環障害を検知する手段として、受液器内
の圧力と蒸発器の冷媒流入口近辺における冷媒液管内の
圧力との差を検知する圧力センサを用いる場合、冷媒液
管内にフラッシュガスが発生して自然循環が停止したと
きにその差圧が０となるので、その計測値信号が差圧Ｐ
＝０であるという検知信号が圧力センサから出力される
。あるいは上述の２箇所に設置された各圧力センサから
の各計測値信号が制御器へ出力され、二つの計測値信号
によって差圧Ｐ＝０である場合に、これが自然循環障害
を示す検知信号であるとして制御器で判断される。 また、自然循環障害を検知する手段として、受液器の下
流側の冷媒液管内に設けられる超音波発信器および超音
波受信器を用いる場合、冷媒液管内に設置された超音波
発信器からは常に超音波が発信されており、超音波受信
器に受信されている。 冷媒液管内の発信器と受信器との間に冷媒液が満たされ
ている場合の超音波の伝搬時間と、これらの間に冷媒ガ
スが存在している場合の伝搬時間とは異なり、冷媒ガス
が存在している場合の方が長くなる。冷媒の自然循環が
行なわれている間に何等かの原因によりフラッシュガス
が発生し、発信器と受信器の間にそのガスが存在する場
合には、その間が冷媒液で満たされている場合よりも長
い伝搬時間が検知され、フラッシュガス検知信号が自然
循環障害検知信号として出力される。 冷媒液管内でフラッシュガスが発生した場合には、フラ
ッシュガスは液管内を逆流して受液器の直ぐ下流側の冷
媒液管内に滞留する。したがって、受液器の直ぐ下流側
の冷媒液管部分に発信器および受信器が設けられていれ
ば、フラッシュガスの発生を逸早く検知でき、この検知
信号を取り出すことができる。また、超音波は、冷媒液
管の管内壁に衝突する毎に反射して管内をジグザグに伝
搬するので発信器と受信器との間の距離は任意に設定で
き、その間の距離が長ければ長いほど、その間でフラッ
シュガスの存在を検知する確率が高くなるので検知精度
も良くなる。 さらに他の、自然循環障害を検知する手段として、受液
器の冷媒流出口近辺の冷媒液管に設けられる液流量計と
、蒸発器の冷媒流入口近辺の冷媒液管に設けられる流量
制御弁とを用いる場合、本熱移動装置の運転中は常に冷
媒液流量が計測されるが、この液流量計の計測値が０で
あるときには、フラッシュガスの発生で冷媒液の流下が
阻害されている状態（異常状態）であるのか、あるいは
流量制御弁が流量制御のために一時的に閉止している状
態（正常状態）であるのかが明確でない。そこでこの場
合には流量制御弁の開閉状態を直接監視し、全閉でない
（僅かでも開いている）にも拘わらず液流量計の計測値
が０であるときにフラッシュガスの発生による自然循環
障害が生じていると判断できる。すなわち、流量制御弁
が僅かでも開いているという信号と、液流量計の計測値
が０であるという信号とが同時に出力された状態を自然
状態障害検知信号が出力されたとする。 また、上述のような各検知手段から得られる検知信号に
基づいて、自然循環障害を取り除くべく強制的に冷媒を
循環させる強制循環手段が作動させられる。すなわち、
冷媒液管にバイパス経路を設けてこのバイパス経路に有
圧流体機械としてのポンプを設置していれば、ポンプを
一時的に作動させることによって冷媒液を強制的に流動
させることができる。また、他の有圧流体機械としては
、冷媒ガス管にバイパス経路を設けてこのバイパス経路
にファンを設置していれば、ファンを一時的に作動させ
ることによってファンの吸引側での負圧が大きくなり、
蒸発器を介して冷媒液管内の冷媒液を吸引する力が作用
し、冷媒液を強制的に流動させることができる。 さらに、有圧流体機械に代わる強制循環手段として、前
記凝縮器（第１凝縮器とする）と並列な配置関係で第２
凝縮器を補助的に設け、この第２凝縮器によって第１凝
縮器よりも低温で冷媒ガスを冷却して一時的に凝縮能力
が高められる。このことによってガス管内の圧力が急降
下し、蒸発器を介して冷媒液管内の冷媒液を吸引する力
が作用し、冷媒液を強制的に流動させる。ことができる
。

【発明の効果】

以上の説明より明らかなように、本発明によれば次のご
とき優れた効果が発揮される。すなわち、冷媒を自然循
環させて熱搬送を行なう熱移動装置において、液管内で
フラッシュガスが発生し、これに起因して冷媒の自然循
環障害を生じても、この自然循環障害を逸早く検知し、
直ちに冷媒を強制的に循環させることによって自然循環
力を回復させられる。

【実施例】

以下に本発明の好適な実施例について第１図ないし第５
図を参照して説明する。 第１図は本発明に係る熱移動装置の第１実施例が空調シ
ステムに採用された状態の概略構成を示す模式図である
。本発明に係る熱移動装置は重力式ヒートパイプをその
基本構造とするものであり、上部すなわち高所に凝縮器
１が設置され、下部すなわち低所に蒸発器に相当して空
調ユニット２が群をなして設置されている。すなわち、
空調ユニット２内の熱交換器２３が蒸発器として機能す
る。 凝縮器１と空調ユニット２の間は、液相の冷媒が重力に
よって流下する液管３と、気相の冷媒がガス圧で上昇す
るガス管４とで、冷媒の自然循環サイクルを形成するよ
うに連結されている。また、凝縮器１の直ぐ下流側の液
管３には、受液器５が介設されている。受液器５からは
液管３が主経路６およびバイパス経路８の２経路に並列
に取り出されており、主経路６には電磁弁１０が、バイ
パス経路８には強制循環手段としてのポンプ１５がそれ
ぞれ介設されている。液管３のバイパス経路８が主経路
６に合流する位置の下流側には、冷媒液の流量を計測し
、その計測値信号を出力する検知手段としての液流量計
１７が設けられている。 一方、ガス管４にも、凝縮器１の上流側に主経路７およ
びバイパス経路９の２経路が並列に配管されており、主
経路７には電磁弁＋１が、バイパス経路９には強制循環
手段としてのブースターファン２０がそれぞれ介設され
、これらの下流側に冷媒ガスの流量を計測してその計測
値信号を出力する検知手段としてのガス流量計２４が設
けられている。 図中１６は液流量計１７およびガス流量計２４からの検
知信号が入力されて各ポンプＩ５、ブースターファン２
０および電磁弁１０．１１へ操作信号を出力する制御器
であり、したがって、これらポンプ１５、ブースターフ
ァン２０および電磁弁１０．１１の作動は、液流量計１
７およびガス流量計２４の計測値信号に基づいて制御さ
れる。 すなわち、液流量計１７が液管３内の冷媒液の流量を、
ガス流量計２４がガス管４内の冷媒ガスの流量をそれぞ
れ計測しており、系内での冷媒の自然循環が順調に行な
われている場合には、液流量計１７およびガス流量計２
４の計測値が共に０以外となり、その計測値信号が制御
器Ｉ６へ出力される。制御器１６は、この計測値信号に
基づいて、主経路６および７の電磁弁ＩＯおよび１１を
開き、バイパス経路８および９のポンプ１５およびブー
スターファン２０の運転を停止する（運転しない）操作
信号を出力する。この場合、ポンプ１５またはブースタ
ーファン２０の強制循環力に因らずとも自然循環が維持
される。 また、液管３内にフラッシュガスが発生して系内の冷媒
の流動に自然循環障害を生じた場合には、まず液流量計
１７の計測値が０になってその計測値信号が制御器１６
へ出力される。しかしながら、液流量計１７の計測値が
０になる場合としては、他に各空調ユニット２の熱負荷
が小さく、その熱交換器２３への冷媒供給中を制御する
流量制御弁２５が総て全閉となっている場合がありうる
。その場合には、ある程度の時間の経過の間に熱交換器
２３内の冷媒液の蒸発が進行し、その時間の経過後には
熱交換器２３へ冷媒を供給すべく流量制御弁２５が開か
れるので、冷媒の自然循環障害が生じていなければ液流
量計１７の計測値は０以外の値を示すことになる。した
がって本実施例では、制御器１６内にタイマ（図示せず
）を内蔵しており、この所定の時間経過後に再び液流量
計１７による計測すなわち第２次計測を行ない、その第
２次計測値が０であるか否かによって冷媒の自然循環障
害の有無が判断される。第２次計測値が０以外である場
合は、総ての流量制御弁２５が単に閉じられていたに過
ぎない正常状態であると判断し、制御器１６は、この計
測値信号に基づいて、主経路６および７の電磁弁１０お
よび１１を開き、バイパス経路８および９のポンプ１５
およびブースター２０＝ 一ファン２０の運転を停止する（運転しない）操作信号
を出力する。一方、第２次計測値がＯである場合は、冷
媒の自然循環障害が生じていると判断し、制御器１６は
、主経路６および７の電磁弁１０および１１を閉じ、バ
イパス経路８および９のポンプ１５およびブースターフ
ァン２０を運転する操作信号を出力する。 液流量計１７の計測値がＯであり、且つガス流量計２４
の計測値が０以外の場合には、上述のように正常である
場合と異常である場合との両方のケースが考えられるが
、本実施例の空調システムが運転中にあって液流量計１
７およびガス流量計２４の双方の計測値が０である場合
には、直ちに異常状態であると判断できる。すなわち、
液流量計１７の計測値が０となる理由は、総ての流量制
御弁２５が全閉である（正常状態）か、フラッシュガス
の発生による冷媒の自然循環障害が生じている（異常状
態）かの２通りのケースが考えられる。 正常状態の場合には熱交換器２３内の冷媒の蒸発がある
程度進行すれば、熱交換器２３内へ冷媒液を供給すべく
流量制御弁２５が開かれ、常に熱交換器２３内には冷媒
液が満たされる状態が維持される。したがって、熱交換
すなわち冷媒の蒸発は順調に進行し、ガス管４内で冷媒
ガスの流量が０になるということは有り得ない。しかし
ながら、異常状態の場合には、熱交換器２３内で冷媒の
蒸発が進行しても冷媒液は熱交換器２３内へ供給されな
いため、残存冷媒が総て蒸発してしまうとガス管４内で
の冷媒流量は０となってしまう。空調システムの運転中
にあって両方の流量計１７．２４の計測値が共に０とな
るのはこのような場合であり、直ちに異常であると判断
し、主経路６および７の電磁弁ＩＯおよび１１を閉じ、
バイパス経路８および９のポンプ１５およびブースター
ファン２０を運転する操作信号が制御器１６から出力さ
れる。 なお、本実施例では強制循環手段としてポンプ１５およ
びブースターファン２０を備えているが、いずれか一方
のみを備えるものであってもよい。ポンプ１５およびブ
ースターファン２０が、あるいはそのいずれか一方が運
転されると系内の冷媒が強制的に循環させられる。また
、系内の冷媒が強制的に循環させられると液流量計１７
が液管３内の冷媒液の流動を検知する（計測値が０以外
となる）ので電磁弁ｌＯおよび１１が開かれ、ポンプ１
５およびブースターファン２０の運転が停止されて、冷
媒の自然循環が維持もしくは再開される。 第２図は本発明に係る熱移動装置の第２実施例を空調シ
ステムに採用した状態の概略構成を示す模式図である。 第１図に示した実施例と大略同一構造であるが、第１実
施例との相違は、検知手段が１対の圧力センサ１８，１
９によって構成されている点である。なお、第１図の第
１実施例と同様の他の構成部分については第１図と同一
番号を付すことによって重複する説明を省略している。 これら１対の圧カセンザ１８，１９は、一方が受液器５
の上部に取りイ」けられて受液器５内の気相部分の圧力
を検知しており、他方は空調ユニット２の冷媒液流入口
近辺の液管３の部分に取り付けられ、その高さ位置での
冷媒液の水頭圧を検知している。液管３内でフラッシュ
ガスが発生して冷媒液の流動が停止すると、フラッシュ
ガスが液管３を閉塞している部分より下流側に存在して
いる冷媒液は空調ユニット２内で熱交換が進行するにつ
れてどんどん蒸発するので、冷媒液の水頭圧が急激に低
下し、冷媒の循環が再開されないままだと空調ユニット
２の冷媒液流入口近辺の液管３の部分の圧力は最終的に
は受液器５内の気相部分の圧力に等しくなってしまう。 圧力センサ１ｇ、１９は、この２箇所の圧力差がＯとな
った場合、あるいは一定の値よりも小さくなった場合に
検知信号を制御器１６に出力し、制御器１６からは電磁
弁１０および１１を閉じてポンプ１５およびブースター
ファン２０を運転する操作信号が出力される。この実施
例においても、強制循環手段としてポンプ１５およびブ
ースターファン２０を備えているが、いずれか一方のみ
を備えるものであってもよいのは勿論である。ポンプ１
５およびブースターファン２０が、あるいはそのいずれ
か一方が運転されると系内の冷媒が強制的に循環させら
れる。また、系内の冷媒が強制的に循環させられると液
管３内に冷媒液が充満するので水頭圧が上昇し、圧力セ
ンサ１８，１９が所定の圧力差を検知するので電磁弁１
０および１１が開かれ、ポンプ１５およびブースターフ
ァン２０の運転が停止されて、冷媒の自然循環が再開さ
れる。 第３図は本発明に係る熱移動装置の第３実施例を空調シ
ステムに採用した状態の概略構成を示す模式図である。 第１図に示した実施例と大略同一構造であるが、第１実
施例との相違は、検知手段が超音波発信器２６および超
音波受信器２７によって構成されている点である。なお
、第１図の第１実施例と同様の他の構成部分については
第１図と同一番号を付すことによって重複する説明を省
略している。これら超音波発信器２６および超音波受信
器２７は、バイパス経路８と主経路６とが合流する位置
よりも下流側の液管３内に設置されており、これらの間
で常時あるいは一定時間の間隔毎に超音波が発信受信さ
れている。発信器２６がら発信された超音波は、液管３
の内周壁面で反射しながらジクザグに液管３内を伝搬し
、受信器２７へ到達する。 液管３内で発信器２６と受信器２７の間に冷媒液が充満
されている場合には、これらの間での超音波伝搬速度は
一定しており、発信器２６と受信器２７の間の距離から
この状態での超音波伝搬に要する基準時間が得られる。 もし、液管３内でフラッシュガスとして発生した冷媒ガ
スが発信器２６と受信器２７の間に存在した場合には、
この間に冷媒液が満たされている場合よりも超音波の伝
搬速度が遅くなり、したがって伝搬に要する時間は基準
時間よりも長くなる。この伝搬に要した時間が計測値信
号として制御器１６に入力され、その計測値が基準時間
よりも長くなったときにその計測値信号がフラッシュガ
スの発生を検知した検知信号として超音波発信器２６お
よび超音波受信器２７から制御器１６へ入力される。制
御器１６からは、各ポンプ１５、ブースターファン２０
および電磁弁１０．１１へ操作信号が出力される。すな
わち、これらポンプＩ５、ブースターファン２０および
電磁弁１０．１１の作動は超音波発信器２６および超音
波受信器２７の計測値信号に基づいて制御され、その計
測値信号が発信器２６と受信器２７の間に冷媒ガスの存
在しないことを示す場合には、主経路６および７の電磁
弁１０およびＩＩを開き、且つバイパス経路８および９
のポンプ１５およびブースターファン２０の運転を停止
する（運転しない）という操作信号が制御器１６から出
力され、一方、発信器２６と受信器２７の間にフラッシ
ュガスが存在していることを示す場合には、その検知信
号が発信器２６および受信器２７から制御器１６へ出力
されるとともに、制御器１６からは電磁弁１０および１
１を閉じてポンプ１５およびブースターファン２０を運
転する操作信号がそれぞれへ出力される。なお、本実施
例においても強制循環手段としてポンプ１５およびブー
スターファン２０を備えているが、第１実施例および第
２実施例と同様、いずれか一方のみを備えるものであっ
てもよい。ポンプ１５およびブースターファン２０が、
あるいはそのいずれか一方が運転されると系内の冷媒が
強制的に循環させられ、このことにより系内の冷媒液は
液管３内を流下し、フラッシュガスとして発生した冷媒
ガスは受液器５へ戻るべく逆流するか、もしくは空調ユ
ニット２内の熱交換器２３へ冷媒液とともに流入し、さ
らにガス管４へと流れ、いずれにしても液管３内には冷
媒ガスが存在しない状態、すなわち冷媒の自然循環が可
能な状態となる。この状態になると、発信器２６と受信
器２７の間には冷媒ガスが存在しなくなるので、計測値
信号は基準時間を示し、主経路６および７の電磁弁ＩＯ
および１１が開かれ、バイパス経路８および９のポンプ
１５およびブースターファン２０の運転が停止されて、
冷媒の自然循環が再開される。 第４図は本発明に係る熱移動装置の第４実施例を空調シ
ス゛テムに採用した状態の概略構成を示す模式図である
。本実施例も第１図に示した実施例と大略同一構造であ
るが、第１実施例との相違は、検知手段が液流量計１７
と、各空調ユニット２の熱交換器２３の冷媒流入口に設
けられた流量制御弁２５とによって構成されている点で
ある。なお、第１図の第１実施例と同様の他の構成部分
については第１図と同一番号を付すことによって重複す
る説明を省略している。液流量計１７の計測値が０にな
る場合としては、第１実施例でも説明したように、液管
３内にフラッシュガスが発生して系内の冷媒の流動に自
然循環障害を生じた場合と、空調ユニット２の熱負荷が
小さくてそれぞれの熱交換器２３の流量制御弁２５がす
べて全閉となっている場合とがあり得る。そこで、流量
制御弁２５が全閉であるか否かを示す弁開度信号が各流
量制御弁２５から制御器１６へ出力される。一方、液流
量計１７からもその計測値信号が制御器１６へ出力され
る。すなわち、流量計測値が０以外である場合は勿論、
その計測値がＯであっても各流量制御弁２５の弁開度が
総て全閉の場合には、冷媒の自然循環状態は正常である
と判断し、制御器１６は、これらの弁開度信号および計
測値信号に基づいて、主経路６および７の電磁弁１０お
よびＩＩを開き、バイパス経路８および９のポンプ１５
およびブースターファン２０の運転を停止する（運転し
ない）という操作信号を出力する。この場合、ポンプＩ
５またはブースターファン２０の強制循環力に因らず自
然循環が維持される。また、流量計測値が０であって、
各流量制御弁２５のうち一つでも全閉ではなく開いてい
る弁があった場合には、冷媒の自然循環が異常であると
判断し、制御器１６は、これらの計測値信号および弁開
度信号に基づいて、主経路６および７の電磁弁ｌＯおよ
び１１を閉じ、バイパス経路８および９のポンプ１５お
よびブースターファン２０を運転する操作信号を出力す
る。なお、本実施例においても強制循環手段としてポン
プ１５およびブースターファン２０を備えているが、第
１．２．３実施例と同様、いずれか一方のみを備えるも
のであってもよい。 ポンプ１５およびブースターファン２０が、あるいはそ
のいずれか一方が運転されると、系内の冷媒が強制的に
循環させられ、流量制御弁２５のうち開いている弁を通
って冷媒が流動し、液流量計１７の計測値が０以外とな
るので冷媒の自然循環状態は正常であると判断され、電
磁弁１０および１１が開かれ、ポンプ１５およびブース
ターファン２０の運転が停止されて、冷媒の自然循環が
再開される。 第５図は本発明に係る熱移動装置の第５実施例を空調シ
ステムに採用した状態の概略構成を示す模式図である。 この実施例では、検知手段として液流量計１７およびガ
ス流量計を用いている点は第１実施例と大略同一である
が、第１実施例との相違は、強制循環手段としてポンプ
１５やブースターファン２０を用いず、第２凝縮器２１
を備えている点である。すなわち、受液器５の上流側に
は、第１実施例における凝縮器１を第１凝縮器１゜とし
、この第１凝縮器１゛と並列に第２凝縮器２１が設けら
れている。この場合、第１凝縮器１′において冷媒を凝
縮させるべくこれを冷却する手段としては、通常の自然
循環を行なわしめるべく設けられた熱源装置としての低
温蓄熱槽２２から取り出される冷水であり、５°Ｃ〜７
°Ｃ程度の冷水が用いられているが、第２凝縮器２１に
おいて冷媒を凝縮させるべくこれを冷却する手段として
は、上記冷水よりも低温でＯ′Ｃ〜３°Ｃ程度のブライ
ンが用いられている。ガス管４が分岐してそれぞれ第１
凝縮器１″と第２凝縮器２１に接続される箇所には、い
ずれの凝縮器による運転を行なうか選択して切り替える
ための電磁弁１２．１３が設けられており、また第２凝
縮器２１と受液器５との間の液管３にも電磁弁１４が設
けられている。これら電磁弁１２，１３．１４は制御器
１６を介して液流量計１７およびガス流量計２４の検知
信号に基づいてその開閉が制御される。すなわち、液流
量計１７が液管３内の冷媒液の流量を、ガス流量計２４
がガス管４内の冷媒ガスの流量をそれぞれ計測しており
、系内での冷媒の自然循環が順調に行なわれている場合
には、電磁弁Ｉ３を開くとともに電磁弁１２．１４を閉
じて第１凝縮器１゛による運転をする操作信号が制御器
１６から出力される。 また、液流量計１７の計測値が０であってガス流量計２
４の計測値が０以外である場合には、第１実施例の場合
と同様に、制御器１６内のタイマが作動し、所定時間経
過後における液流量計１７の第２次計測値が０であるか
否かによって冷媒の自然循環障害の有無を判断する。第
２次計測値が０以外である場合には、電磁弁Ｉ３を開く
とともに電磁弁１２．１４を閉じて第１凝縮器１′によ
る運転をする操作信号が制御器１６から出力される。 第２次計測値が０である場合には、電磁弁１３を閉じる
とともに電磁弁１２．１４を開いて第２凝縮器２１によ
る運転をする操作信号が制御器１６から出力される。 また、液流量計１７の計測値が０であり且つガス流量計
２４の計測値も０である場合には直ちに異常状態である
と判断し、電磁弁１３を閉じるとともに電磁弁１２．１
４を開いて第２凝縮器２１による運転をする操作信号が
制御器１６から出力される。第２凝縮器２１による運転
が行なわれる場合には、第１凝縮器１′による運転の場
合よりも冷媒の凝縮能力が著しく大きくなるので、ガス
管４内の圧力を急激に低下させられ、熱交換器２３を介
して液管３内の冷媒液が吸引されるかたちとなり、系内
の冷媒が強制的に循環させられる。また、系内の冷媒が
強制的に循環させられると液流量計１７の計測値が０以
外となるので、電磁弁１３が開かれるとともに電磁弁１
２．１４が閉じられ、第１凝縮器１′による運転が行な
イつれて、冷媒の自然循環が再開される。 第５実施例で説明したように、強制循環手段として第１
実施例におけるポンプ１５やブースターファン２０に代
えて第２凝縮器２１を備え得ることは、第２．３．４実
施例についても同様であり、図示はしないが、第２．３
．４実施例においても強制循環手段として、第１実施例
におけるポンプ１５やブースターファン２０に代えて第
５実施例の第２凝縮器２１を備え得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る熱移動装置の第１実施例　゛を空
調システムに採用した状態の概略構成を示す模式図、第
２図は本発明に係る熱移動装置の第２実施例を空調シス
テムに採用した状態の概略構成を示す模式図、第３図は
本発明に係る熱移動装置の第３実施例を空調システムに
採用した状態の概略構成を示す模式図、第４図は本発明
に係る熱移動装置の第４実施例を空調システムに採用し
た状態の概略構成を示す模式図、第５図は本発明に係る
熱移動装置の第５実施例を空調システムに採用した状態
の概略構成を示す模式図である。 ■・・・凝縮器、２・・蒸発器としての空調ユニット、
３　冷媒液管、４・・冷媒ガス管、５　・受液器、１５
・・強制循環手段としてのポンプ、１６・・・制御器、
１７・・検知手段としての液流量計、Ｉ　８．１９・・
検知手段としての圧カセンザ、２０・・・強制循環手段
としてのブースターファン、２１・強制循環手段として
の第２凝縮器、２４・・・検知手段としてのガス流量計
、２５　流量制御弁、２６　検知手段としての超音波発
信器、２７・・検知手段としての超音波受信器 特　許　出　願　人　　　　株式会社竹中工務店（ほか
１名）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）、上部に凝縮器（１）を、下部に蒸発器（２）を
   それぞれ有するとともに、これら凝縮器（１）と蒸発器
   （２）を冷媒液管（３）および冷媒ガス管（４）で連結
   し、内部に気液相変化して該凝縮器（１）と蒸発器（２
   ）の間を自然循環する冷媒を封入してなり、且つ該冷媒
   液管（３）の途中に受液器（５）を有する熱移動装置に
   おいて、 前記冷媒の自然循環状態を監視し、該冷媒の自然循環障
   害を検知してその検知信号を出力する検知手段（１７、
   １８、１９、２４、２５、２６、２７）と、該検知手段
   （１７、１８、１９、２４、２５、２６、２７）の出力
   信号に基づいて冷媒を強制的に循環させる強制循環手段
   （１５、２０、２１）とを備えたことを特徴とする熱移
   動装置。
2. （２）、前記検知手段（１７、１８、１９、２４、２５
   、２６、２７）と前記強制循環手段（１５、２０、２１
   ）との間に制御器（１６）が介設され、該強制循環手段
   （１５、２０、２１）は、該検知手段（１７、１８、１
   ９、２４、２５、２６、２７）が出力する検知信号に基
   づいて該制御器（１６）から出力される操作信号により
   自動的に駆動される特許請求の範囲第１項記載の熱移動
   装置。
3. （３）、前記検知手段（１７、２４）は、前記受液器（
   ５）の冷媒流出口近辺の冷媒液管（３）に設けられる液
   流量計（１７）と、前記冷媒ガス管（４）に設けられる
   ガス流量計（２４）とにより構成され、 前記制御器（１６）は、前記液流量計（１７）およびガ
   ス流量計（２４）の双方の計測値が０である場合には直
   ちに、且つ、前記液流量計（１７）の第１次計測値が０
   であるとともにその時の前記ガス流量計（２４）の計測
   値が０以外である場合には、その計測から所定時間経過
   後に該液流量計（１７）の第２次計測を行ない、第２次
   計測値が再度０であるときに、前記操作信号を出力する
   特許請求の範囲第２項記載の熱移動装置。
4. （４）、前記検知手段（１８、１９）は、前記受液器（
   ５）内と前記蒸発器（２）の冷媒流入口近辺の前記冷媒
   液管（３）内との圧力差を検知する圧力センサ（１８、
   １９）により構成される特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載の熱移動装置。
5. （５）、前記検知手段（２６、２７）は、前記受液器（
   ５）の下流側の前記冷媒液管（３）内に設けられる超音
   波発信器（２６）および超音波受信器（２７）により構
   成される特許請求の範囲第１項または第２項記載の熱移
   動装置。
6. （６）、前記検知手段（１７、２５）は、前記受液器（
   ５）の冷媒流出口近辺の冷媒液管（３）に設けられる液
   流量計（１７）と、前記蒸発器（２）の冷媒流入口近辺
   の冷媒液管（３）に設けられてその弁開度信号を出力す
   る流量調整弁（２５）とにより構成される特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の熱移動装置。
7. （７）、前記強制循環手段（１５、２０）は、前記冷媒
   液管（３）または冷媒ガス管（４）の少なくともいずれ
   か一方の途中に設けられ、前記冷媒を強制的に循環させ
   る有圧流体機械（１５、２０）により構成される特許請
   求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記載の熱移動
   装置。
8. （８）、前記強制循環手段（２１）は、前記凝縮器（１
   ）を第１凝縮器（１’）とし、該第１凝縮器（１’）と
   並列に設けられ、該第１凝縮器（１’）よりも低温で前
   記冷媒を冷却する第２凝縮器（２１）により構成される
   特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記載の
   熱移動装置。