JPH0733059Y2 - 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上下方向で複数個の利
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、蒸発器で発
生される冷媒蒸気を凝縮器に戻す冷媒配管中に冷媒液が
混入すると、その冷媒液が下方階側に流下し、下方階か
らの冷媒蒸気の上昇を妨げて冷媒を循環流動できず、下
方階の個別空気調和機それぞれの運転が不能になる問題
があった。

そこで、従来一般に、例えば、特公昭54−19609号公報
に開示されるように、利用側となる複数個の蒸発器から
の冷媒配管の出口箇所に感温筒を設けるとともに、蒸発
器への冷媒配管の入口箇所または出口箇所に流量調節弁
を設け、感温筒内のガスの圧力と蒸発器内の冷媒圧力と
の差によって、蒸発器の出口における冷媒蒸気の過熱度
が大きいときには流量調節弁の開度を大にして蒸発器に
供給する冷媒液の量を増加し、一方、過熱度が小さいと
きには流量調節弁の開度を小にして蒸発器に供給する冷
媒液の量を減少し、常に、過熱度が一定となるように流
量調節弁を制御して、個別空気調和機を設けた室内の温
度が設定範囲内の温度に維持されるようにするととも
に、蒸発器から冷媒配管中に冷媒液が流れ込むという、
いわゆるリキッドバックが発生することを防止できるよ
うに構成されたものがあった。

〈考案が解決しようとする課題〉 しかしながら、夜間などの運転停止状態のときに、外気
温度が低下するに伴って、蒸発器から凝縮器に冷媒蒸気
を戻す冷媒配管が冷やされ、内部に充満している飽和蒸
気の一部が凝縮液化し、その冷媒液が冷媒蒸気を戻す冷
媒配管中に溜まり、朝などに運転を開始しようとしたと
きに、その冷媒配管中の冷媒液に起因して、下方の階の
個別空気調和機の蒸発器からの冷媒蒸気の流動が阻止さ
れ、その冷房運転が不能になる欠点があった。

また、運転途中においても、蒸発器の負荷が急激に減少
し、流量調節弁に対する制御動作に遅れがあって不測に
リキッドバックが生じた場合でも上述の場合と同様に運
転不能に陥る欠点があった。

なお、冷媒蒸気を流す冷媒配管内の液を回収できる構成
として、特開平１−219435号公報に示されるものがあ
る。この公知例では、液配管およびガス配管それぞれの
最下端部に、開閉弁を介して戻り液タンクを接続し、両
開閉弁それぞれの真上に圧力検知センサを設け、両圧力
検知センサで計測される圧力値の差が、空調ユニットの
流量制御弁の動作不全に起因して最下位に設置された空
調ユニットのグループのガス管内に冷媒液が満たされる
状態に相当する設定値よりも小さくなったときにガス配
管側の開閉弁を開き、ガス配管内の冷媒液を戻り液タン
ク内に回収し、上述動作不全の原因を解消した後に、戻
り液タンク内のヒータを作動し、溜められた冷媒液を加
熱し、冷媒蒸気として、熱源側となる凝縮器に戻すよう
に構成されている。

ところが、この公知例では、最下位に設置された空調ユ
ニットのグループのガス管内に冷媒液が満たされるとい
う、極めて異常な状態にならない限り、混入した冷媒液
が戻り液タンク内に回収されず、また、ガス管内に混入
した少量の冷媒液をも回収しようとすると、開閉弁を頻
繁に開閉動作させなければならず、開閉弁が早期に損傷
する問題があり、定常状態における、ガス管内への冷媒
液の混入に起因する冷媒蒸気の流動阻害を防止すること
はできないものである。

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、蒸発器で発生される冷媒蒸気を凝縮器に戻
す冷媒配管中に冷媒液が混入しても、それによって運転
不能状態に陥ることを簡単な構成で防止できるようにす
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、混入した冷媒液を
蒸発して系内に戻し、冷房能力の低下を防止できるよう
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、蒸発器から凝縮器に冷媒蒸気
を戻す冷媒配管の最もレベルの低い箇所に連通接続し
て、冷媒配管内に混入した冷媒液を常時流下して溜める
液溜め部を付設して構成する。

また、請求項第（２）項の考案として、前述した請求項
第（１）項の考案に係る冷媒自然循環式冷房システムの
液溜め部に、冷媒液が設定レベルまで貯留されたことを
検知して液感知信号を出力する液面センサを設けるとと
もに、貯留された冷媒液を加熱する加熱手段を付設し、
前記液感知信号に応答して前記加熱手段を作動する制御
装置を備えて構成する。

〈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時における冷
媒配管の冷却、あるいは、不測のリキッドバック発生に
起因して、凝縮器に冷媒蒸気を戻す冷媒配管中に冷媒液
が混入したとしても、その冷媒液を液溜め部に流下して
貯留し、冷媒配管内の冷媒蒸気の流動を冷媒液によって
阻害することを回避できる。

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、液溜め部に所定量の冷媒液
が溜まると加熱手段を作動し、溜められた冷媒液を加熱
蒸発して凝縮器に戻すことができる。

〈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図は冷媒自然循環式冷房システムの実施例を示す全
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に氷蓄
熱槽などの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と利
用側となる蒸発器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とア
キュムレータ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で封入されている。

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との管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。

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。

最下階の個別空気調和機４…の蒸発器３…それぞれから
の冷媒蒸気を戻す水平方向の冷媒配管７部分の最もレベ
ルが低い箇所に、それよりも下方に位置させて、分岐管
11を介して液溜め部12が連通接続され、蒸発器３…から
凝縮器１に戻す冷媒配管７内に混入した冷媒液を流下し
て貯留できるように構成されている。

液溜め部12には、第２図の拡大断面図に示すように、そ
の内部に貯留された冷媒液の液面レベルを検知して液感
知信号を出力する液面センサ13が設けられるとともに、
加熱手段としてのヒータ14が内装されている。

前記液面センサ13に制御装置15が接続されるとともに、
その制御装置15にタイマ16とヒータ14とが接続され、冷
媒液が設定レベルまで貯留されるに伴い、液面センサ13
からの液感知信号に応答してヒータ14を設定時間だけ作
動し、貯留された冷媒液を加熱蒸発して凝縮器１に戻す
ように構成されている。

図中17は、アキュムレータ６側から受液器５側に冷媒液
が逆流することを防止するチャッキ弁を示している。

アキュムレータ６の上部空間と凝縮器１とが第１の配管
18を介して連通接続され、夜間などの運転停止状態で外
気温度が高温の時に、アキュムレータ６、および、それ
より下方の冷媒配管７中で冷媒液が蒸発して冷媒蒸気が
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とが第２の配管19
を介して連通接続され、凝縮器１で凝縮液化した冷媒液
を受液器５に円滑に流下できるように構成されている。

〈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、冷媒配管に液溜め部を付設するだけであ
りながら、凝縮器に冷媒蒸気を戻す冷媒配管内に冷媒液
が混入したとしても、冷媒蒸気を凝縮器に円滑にもどす
ことができ、冷媒液の混入に起因して運転不能状態に陥
ることを簡単な構成で防止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、液溜め部に溜められる冷媒液の量
を一定以下に維持するから、システム内で循環する冷媒
量の変化を少なくして冷媒量減少による冷房能力の低下
を回避でき、冷房を良好に行うことができる。

【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、全体システム構成図、第２図は
要部の拡大断面図である。 １…凝縮器、３…蒸発器 ７…冷媒配管、12…液溜め部 13…液面センサ 14…加熱手段としてのヒータ 15…制御装置

───────────────────────────────────────────────────── 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

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上下方向で複数個の
   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、 前記蒸発器から前記凝縮器に冷媒蒸気を戻す前記冷媒配
   管の最もレベルの低い箇所に連通接続して、前記冷媒配
   管内に混入した冷媒液を常時流下して溜める液溜め部を
   付設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）項に記載の液溜め部に、冷
   媒液が設定レベルまで貯留されたことを検知して液感知
   信号を出力する液面センサを設けるとともに、貯留され
   た冷媒液を加熱する加熱手段を付設し、前記液感知信号
   に応答して前記加熱手段を作動する制御装置を備えた冷
   媒自然循環式冷房システム。