JPH0638246Y2 - 冷媒自然循環式冷房システム - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、熱源側となる凝縮器と利用側となる蒸発器と
を冷媒配管を介して連通接続し、前記凝縮器と前記蒸発
器および冷媒配管とにわたって密閉状態で冷媒を循環流
動するように構成し、かつ、前記冷媒として、前記蒸発
器での熱交換に伴って液体から蒸気に相変化する冷媒を
使用するとともに、前記凝縮器と前記蒸発器との間に、
液体に相変化した冷媒を前記蒸発器に移送するに足るヘ
ッド差を備えた冷媒自然循環式冷房システムに関する。

＜従来の技術＞ この種の冷媒自然循環式冷房システムでは、冷媒液を蒸
発器に供給する冷媒配管が、室内などの被冷房空間を通
って蒸発器に接続されるため、その冷媒配管を介して冷
媒液が加熱され、それにより冷媒液の一部が気化して泡
を発生し、その泡によって冷媒液の流下が阻害される不
都合があり、このような不都合を解消する技術として、
従来、実公昭61−15424号公報に開示されているものが
知られている。

この従来例では、凝縮器としての放熱器と、蒸発器とし
ての吸熱器とを連通接続する液管が、吸熱器の下部と放
熱器の上部とにわたって連通接続された外管内に設けら
れ、液管が加熱されることを外管およびその内部の冷媒
液により防止し、液管内の冷媒液が加熱によって気化さ
れることを防止するように構成されている。

＜考案が解決しようとする課題＞ しかしながら、夜間などの運転を停止している状態にお
いては、長時間にわたって外管が外気によって加熱さ
れ、それに伴い、凝縮器と蒸発器に至るまでの冷媒配管
も外気によって温められ、その冷媒配管内の冷媒液の温
度が上昇し、次の日の運転開始時には室内温度と同じ状
態になっている。そのような状態で凝縮器に低温エネル
ギーを供給すると、冷媒配管の凝縮器側が冷却されてそ
こでの内圧が減少し、それに伴って冷媒配管内で冷媒液
が気化し、その気化した冷媒蒸気によって冷媒液の流下
が阻害されるとともに、冷媒液が凝縮器側に逆流するよ
うな現象すら発生し、冷媒液が蒸発器に供給されるまで
に時間がかかり、冷房運転の立ち上がりが遅くなり、運
転開始後、所定時間の間は温風が室内に供給されて不快
になる欠点があった。

特に、凝縮器の配設位置と冷媒液を流下する冷媒配管の
位置とが異なり、凝縮器からの冷媒配管を屋上などの最
上部で一旦水平方向に延出してから鉛直方向に流下させ
るように配管した場合に、その水平方向の配管部分に冷
媒蒸気が滞留し、冷媒液が流下できなくなる欠点があっ
た。

本考案は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、請求項第（１）項の考案に係る冷媒自然循環式冷房
システムは、運転開始時における冷媒配管内での冷媒液
の気化に起因する冷媒液の流下不良を防止し、冷房運転
の立ち上がりが早くて快適な冷房運転を行うことができ
るようにすることを目的とし、そして、請求項第（２）
項の考案に係る冷媒自然循環式冷房システムは、運転開
始時における凝縮器での冷却に起因する内圧低下による
冷媒液の凝縮器への逆流を防止できるようにすることを
目的とする。

＜課題を解決するための手段＞ 本考案は、上述のような目的を達成するために、請求項
第（１）項の考案として、冒頭に記載した冷媒自然循環
式冷房システムにおいて、凝縮器から流下される冷媒液
を受ける受液器と前記蒸発器との間に、気液分離部を設
けるとともに、前記気液分離部と前記凝縮器の上部空間
とをガス抜き管を介して連通接続して構成する。

また、請求項第（２）項の考案として、上記請求項第
（１）項の考案に係る冷媒自然循環式冷房システムの構
成に、凝縮器から気液分離部に冷媒液を流下する冷媒配
管に、冷媒液の逆流を防止するチャッキ弁を介装すると
いう構成を付加する。

＜作用＞ 請求項第（１）項の考案に係る冷媒自然循環式冷房シス
テムの構成によれば、夜間などの運転停止状態のとき
に、外気の加熱により冷媒液の一部が蒸発するとか、あ
るいは、運転開始に伴う凝縮器での冷却に起因する内圧
低下によって冷媒液が気化するなどにより、凝縮器から
蒸発器に冷媒液を供給する冷媒配管内に冷媒蒸気が生じ
ても、それらの冷媒蒸気を気液分離部により冷媒液と分
離するとともに、ガス抜き管を介して凝縮器に戻すこと
ができる。

また、請求項第（２）項の考案に係る冷媒自然循環式冷
房システムの構成によれば、運転開始に伴う凝縮器での
冷却に起因する内圧低下によって冷媒液が凝縮器側に吸
い上げられることをチャッキ弁で防止することができ
る。

＜実施例＞ 次に、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

＜第１実施例＞ 第１図は、冷媒自然循環式冷房システムの第１実施例を
示す全体システム構成図であり、１は、ビルの屋上など
に設置される熱源側となる凝縮器を示し、この凝縮器１
に熱源からの冷水や氷スラリーなどを供給するようにな
っている。

ビルの各階の各部屋それぞれなどに、送風ファン２と蒸
発器３を備えた個別空気調和機４が設けられている。

前記凝縮器１と蒸発器３…それぞれとが、受液器５と気
液分離部としての気液分離器６を介装した冷媒配管７を
介して連通接続され、そして、凝縮器１、蒸発器３…お
よび冷媒配管７にわたり、蒸発器３での熱交換に伴って
液体から蒸気に相変化するとともに、凝縮器１での凝縮
により蒸気から液体に相変化する冷媒が密閉状態に封入
されている。

受液器５は、蒸発器３…それぞれよりも高い位置に設置
され、凝縮器１での凝縮により蒸気から液体に相変化さ
れた冷媒が蒸発器３に流下供給されるとともに、蒸発器
３での熱交換に伴って液体から蒸気に相変化された冷媒
が上昇して凝縮器１に戻されるに足るヘッド差が備えら
れ、冷房運転に際して、蒸気と液体との相変化により、
冷媒が凝縮器１と蒸発器３との間で自然的に循環流動す
るように構成されている。

前記冷媒としてはフロンガスＲ−22が用いられる。この
フロンガスＲ−22は、水素、塩素を含んでいて対流圏で
分解するために、オゾン層を破壊する虞の無い利点を有
している。

冷媒配管７の蒸発器３…それぞれへの冷媒液供給用冷媒
配管部分7aの入口箇所には、冷媒液流入量を調節する流
量調節弁８と、冷媒液流入を阻止する電磁開閉弁９とが
設けられている。

冷媒配管７の蒸発器３…それぞれからの冷媒蒸気排出用
冷媒配管部分7bの出口箇所に、冷媒蒸気の温度を感知す
る感温筒10が設けられ、その感温筒10での圧力差により
機械的に作動し、その圧力差が一定に維持されるよう
に、流量調節弁８の開度を自動的に調整できるように構
成されている。この流量調節弁８は、冷凍装置に使用さ
れる自動膨張弁と同様の構造のものであって、その均圧
側は、内部均圧式または外部均圧式のいずれであっても
良い。また、このような冷媒液の供給量を制御する構成
としては、冷媒の飽和相当温度を感知するサーミスタと
その感知温度に応じて開度を調整する電動操作型の流量
調節弁とによって行うものでも良い。

また、前記電磁開閉弁９は、冷房運転の停止状態では閉
じられ、冷房運転開始に伴う送風ファン２の駆動に連動
して開かれるようになっている。また、この電磁開閉弁
９は、冷房運転状態にあっては、蒸発器３の戻り空気の
温度を測定する室温センサと設定温度との比較によって
自動的に開閉制御され、それにより室内温度を設定範囲
内に維持するように構成される。

図示していないが、各階それぞれにおいて配設される、
蒸発器３…それぞれに冷媒液を供給する水平方向の冷媒
配管７部分は、蒸発器３…側程低くなるように傾斜して
設けられ、冷媒液を蒸発器３…それぞれに供給しやすい
ように構成されている。

また、蒸発器３…それぞれで発生した冷媒蒸気を戻す水
平方向の冷媒配管７部分は、蒸発器３…側から遠ざかる
程低くなるように傾斜して設けられ、その冷媒配管７中
に冷媒液が混入したとしても、その冷媒液を蒸発器３…
それぞれから遠ざかる側に流下させやすいように構成さ
れている。

前記気液分離器６は、受液器５の鉛直下方位置よりも偏
位した位置に設けられ、その気液分離器６と受液器５と
が水平方向を向いた配管部分7cを備えた冷媒配管７によ
って連通接続されている。また、水平方向を向いた配管
部分7cは、気液分離器６側に向かう上り勾配で設けら
れ、配管部分7c内で発生した冷媒蒸気が気液分離器６側
に流動しやすいように構成されている。

前記気液分離器６の上部空間と凝縮器１の上部空間とが
ガス抜き管11を介して連通接続され、夜間などの運転停
止状態における外気の加熱とか、運転開始に伴う凝縮器
１での冷却に起因する内圧低下によって、配管部分7cや
気液分離器６、および、それより下方の冷媒配管７中で
冷媒液が気化して冷媒蒸気が発生した場合に、その冷媒
蒸気を凝縮器１に戻すように構成されている。

また、受液器５の上部空間と凝縮器１の上部空間とが配
管12を介して連通接続され、凝縮器１で凝縮気化した冷
媒液を受液器５に円滑に流下できるように構成されてい
る。

凝縮器１と受液器５、および、受液器５と気液分離器６
とを連通接続する配管それぞれにはチャッキ弁13,14が
設けられ、運転開始に伴う凝縮器１での冷却に起因して
冷媒配管７内の内圧が低下し、冷媒液が凝縮器１側に吸
い上げられるような状態になっても、気液分離器６側か
ら受液器５側に、ならびに、受液器５側から凝縮器１側
それぞれに冷媒液が逆流することを防止できるように構
成されている。

＜第２実施例＞ 第２図は、冷媒自然循環式冷房システムの第２実施例の
全体システム構成図であり、凝縮器１と蒸発器３…と連
通接続する冷媒配管７の冷媒液側および冷媒蒸気側のい
ずれの竪配管も、同じ鉛直シャフト15内に収容され、冷
媒液側の竪配管の最上部に気液分離部としての気液分離
器６が連通接続され、鉛直シャフト15から離れた位置に
設置された凝縮器１の鉛直下方の受液器５と気液分離器
６とが、水平方向を向いた長い配管部分7cを備えた冷媒
配管７によって連通接続されている。この配管部分7c
も、前述第１実施例と同様に、気液分離器６側に向かう
上り勾配で設けられるとともに、気液分離器６の上部空
間と凝縮器１の上部空間とがガス抜き管11を介して連通
接続されている。

作用ならびに他の構成は、第１実施例と同じであり、同
一図番を付して説明は省略する。

本考案としては、利用側となる蒸発器３を１個設け、そ
の蒸発器３で得られる冷風をダクトを介して各部屋など
に分配供給するように構成する場合にも適用できる。

上記実施例では、気液分離のために専用構成した気液分
離器６を設けているが、本考案としては、例えば、水平
方向を向いた配管部分7cの終端箇所と凝縮器１の上部空
間とをガス抜き管11を介して連通接続するように構成し
ても良く、この配管への直接的な連通接続構成を気液分
離部と称する。

＜考案の効果＞ 請求項第（１）項の考案に係る冷媒自然循環式冷房シス
テムによれば、凝縮器から蒸発器に冷媒液を供給する冷
媒配管内の冷媒蒸気を冷媒液と分離して凝縮器に戻すこ
とができるから、運転停止時における加熱や運転開始に
伴う凝縮器での冷媒液の冷却に起因する内圧低下による
冷媒蒸気の発生にかかわらず、その冷媒蒸気によって冷
媒液の流下を阻害することを回避でき、運転開始に伴っ
て冷媒液を円滑かつ良好に蒸発器に供給でき、冷房運転
の立ち上がりを早くできて冷房運転を快適に行うことが
できるようになった。

また、請求項第（２）項の考案に係る冷媒自然循環式冷
房システムによれば、気液分離部側から凝縮器側に冷媒
液が逆流することを防止できるから、凝縮器で冷却液化
された冷媒液の流下が阻害されることを抑制でき、運転
開始に伴って冷媒液をより一層円滑かつ良好に蒸発器に
供給でき、冷房運転の立ち上がりをより早くできて冷房
運転を快適に行うことができるようになった。

【図面の簡単な説明】

図面は、本考案に係る冷媒自然循環式冷房システムの実
施例を示し、第１図は、第１実施例の全体システム構成
図、第２図は、第２実施例の全体システム構成図であ
る。 １…凝縮器 ３…蒸発器 ６…気液分離部としての気液分離器 ７…冷媒配管 11…ガス抜き管

フロントページの続き (72)考案者 徳永 研介 大阪府大阪市中央区本町４丁目１番13号 株式会社竹中工務店大阪本店内 (72)考案者 楠本 望 大阪府大阪市中央区本町４丁目１番13号 株式会社竹中工務店大阪本店内 (72)考案者 杉浦 修史 大阪府大阪市中央区本町４丁目１番13号 株式会社竹中工務店大阪本店内 (72)考案者 植野 武夫 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (56)参考文献 特開 昭59−18362（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−116051（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】熱源側となる凝縮器と利用側となる蒸発器
   とを冷媒配管を介して連通接続し、前記凝縮器と前記蒸
   発器および冷媒配管とにわたって密閉状態で冷媒を循環
   流動するように構成し、かつ、前記冷媒として、前記蒸
   発器での熱交換に伴って液体から蒸気に相変化する冷媒
   を使用するとともに、前記凝縮器と前記蒸発器との間
   に、液体に相変化した冷媒を前記蒸発器に移送するに足
   るヘッド差を備えた冷媒自然循環式冷房システムにおい
   て、 前記凝縮器から流下される冷媒液を受ける受液器と前記
   蒸発器との間に、気液分離部を設けるとともに、前記気
   液分離部と前記凝縮器の上部空間とをガス抜き管を介し
   て連通接続したことを特徴とする冷媒自然循環式冷房シ
   ステム。
2. 【請求項２】請求項第（１）項に記載の凝縮器から気液
   分離部に冷媒液を流下する冷媒配管に、冷媒液の逆流を
   防止するチャッキ弁を介装してある冷媒自然循環式冷房
   システム。