JPH0771831A - 直接空調式ヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高圧受液器を削除し、そのことにより冷媒充
填量を大幅に削減し、システムをシンプルにし、もって
建設費を削減することを目的とする。 【構成】 高所に低圧受液器２を設け、低圧受液器の液
取り出し口２ａと各空調機１および空気熱交換器３の一
端を低温液供給管５で接続し、低圧受液器のガス取り出
し口２ｂと各空調機１および空気熱交換器３の他端およ
び圧縮機５の吸入口を低温ガス戻し管７で接続し、圧縮
機５の吐出口と各空調機１および空気熱交換器３の一端
とを高温ガス供給管８で接続し、各空調機１および空気
熱交換器３の他端と低圧受液器２の冷媒供給口２ｃとを
凝縮液戻し管６で接続し、各空調機１および空気熱交換
器３の低温液供給管５および凝縮液戻し管６との接続端
にそれぞれ流量調節弁１３ａ，１３ｂを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は大型ビルディングの空調
に適用可能な直接空調式ヒートポンプ装置に係わり、高
圧受液器を廃し、冷媒充填量を削減させる構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】直接空調式ヒートポンプとしては特公平
２−３５２１３号公報に記載されている直接空調式ヒー
トポンプ装置が知られている。この直接空調式ヒートポ
ンプ装置は、図２に示すように圧縮機３１，高圧受液器
３２，膨張弁３３を低所に設け、低圧受液器３５を空調
機３４より高所に設置し、低圧受液器の液取り出し口３
５ａと各空調機３４を低温液供給管３７で接続し、低圧
受液器のガス取り出し口３５ｂと各空調機３４および圧
縮機３１とを低温ガス戻し管３８で接続し、圧縮機３１
と空気熱交換器３６を電動弁４２を介して高温ガス供給
管３９で接続し、この高圧ガス供給管３９を各空調機３
４に接続し、高圧受液器３２と空気熱交換器３６を電動
弁４３を介して高温液戻し管４０で接続し、この高温液
戻し管４０を各空調機３４に接続し、高圧受液器３２と
低圧受液器３５とを膨張弁３３を介して液管４１で接続
してなっている。

【０００３】この装置の動作は以下の通りである。まず
冷房サイクル時は、圧縮機３１により圧縮された高温高
圧冷媒ガスは高温ガス供給管３９を通って空気熱交換器
３６に導かれ、ここで周囲空気に熱を放出し、凝縮液化
して、高温高圧液となり、高温液戻し管４０を通って高
圧受液器３２に貯められる。高圧受液器３２内の高温高
圧液は膨張弁３３により減圧され、低温低圧の気液二相
流となり、液管４１を通って低圧受液器３５に導かれ
る。低圧受液器３５内の低温低圧液は低温液供給管３７
を通って各空調機３４に落差で送られ、流量調節弁４８
で流量制御され、空調機３４で室内空気を冷却し、低温
低圧ガスとなって低温ガス戻し管３８を通って圧縮機３
１に吸引される。このとき空調機３４回りの電磁弁の開
閉状態は、電磁弁４７，４９が開き、電磁弁４６，５０
は閉じている。また低圧受液器３５内の低温低圧ガスは
同じく低温ガス戻し管３８を通って圧縮機３１に吸引さ
れる。

【０００４】次に暖房サイクルについて説明する。圧縮
機３１により圧縮された高温高圧冷媒ガスは高温ガス供
給管３９を通って各空調機３４に導かれ、ここで室内空
気を加熱して、高温高圧液となり、高温液戻し管４０を
通って高圧受液器３２に貯められる。高圧受液器３２内
の高温高圧液は膨張弁３３により減圧され、低温低圧の
気液二相流となり、液管４１を通って低圧受液器３５に
導かれる。低圧受液器３５内の低温低圧液は低温液供給
管３７を通って空気熱交換器３６に落差で送られ、ここ
で周囲空気より熱を奪い、低温低圧ガスとなって低温ガ
ス戻し管３８を通って圧縮機３１に吸引され、サイクル
を完了する。

【０００５】

【発明が解決しようとする問題点】図２に示したよう
に、従来の技術は凝縮液を回収するためには高温液戻し
管４０および高圧受液器３２が必要であり、さらに高温
高圧液を落差で高圧受液器３２に戻すため、高圧受液器
３２は空調機３４および空気熱交換器３６より低所に設
置する必要があった。その結果、膨張弁３３は低所に設
置され、液管４１は低所に設置される高圧受液器３２と
高所に設置される低圧受液器３５を接続するためビルデ
ィングを下から上に貫通することになる。すなわち従来
システムではビルディングを上下方向に５本の冷媒管、
すなわち低温液供給管３７，低温ガス戻し管３８，高温
ガス供給管３９，高温液戻し管４０，液管４１が通って
いた。そして高圧受液器３２が必要であった。

【０００６】本発明は上記の問題点を解消させ、高圧受
液器，膨張弁，高温液戻し管および液管を廃し、冷媒充
填量を少なくする直接空調式ヒートポンプ装置を実現す
ることを目的とする。

【０００７】

【問題点を解決するための手段】上記の目的を達成する
ために、本発明における直接空調式ヒートポンプ装置
は、高所に低圧受液器を設置し、この低圧受液器の液取
り出し口と各空調機および空気熱交換器の一端を低温液
供給管で接続し、低圧受液器のガス取り出し口と空調機
および空気熱交換器の他端および圧縮機の吸入口を低温
ガス戻し管で接続し、圧縮機の吐出口と各空調機および
空気熱交換器の一端とを高温ガス供給管で接続し、各空
調機および空気熱交換器の他端と低圧受液器の冷媒供給
口とを凝縮液戻し管で接続し、各空調機および空気熱交
換器の低温液供給管ならびに凝縮液戻し管との接続端に
流量調節弁を設けた。

【０００８】

【作用】冷房運転時を例にその作用を説明する。この
時、空気熱交換器が凝縮器となるが、空気熱交換器と凝
縮液戻し管との接続部に設けられた流量調節弁は空気熱
交換器出口の凝縮液の過冷却度を一定にするよう動作す
る。そして凝縮液戻し管は低圧受液器に接続されている
ため低圧空間となっており、そのため空気熱交換器を出
た高温高圧の凝縮液は流量調節弁で減圧され、低温低圧
の気液二相流となって凝縮液戻し管を通って低圧受液器
にはいる。したがって本装置では流量調節弁が従来シス
テムの膨張弁の役割を担い、凝縮液戻し管が従来システ
ムの高温液戻し管と液管の役割を兼用している。このよ
うにして本システムでは高圧受液器，膨張弁，高温液戻
し管および液管を削除することが出来る。

【０００９】暖房時には空調機が凝縮器として働くが、
その作用は冷房時の空気熱交換器の場合とと全く同一で
ある。また流量調節弁が空気熱交換器または空調機が凝
縮器として働く場合は過冷却度調節弁として動作するこ
とは上述の通りであるが、これらが蒸発器として働く場
合は従来システムの場合と同様、過熱度調節弁として動
作する。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例を図１を参照しながら説明す
る。図１は本発明の構成を示す回路図である。１はビル
ディング内に多数設置された空調機であり、空調機１よ
り高所の屋上には低圧受液器２，空気熱交換器３が設置
されており、地階の機械室に圧縮機４が設置されてい
る。そして低圧受液器２の液取り出し口２ａと各空調機
１および空気熱交換器３の一端が低温液供給管５で接続
され、低圧受液器２のガス取り出し口２ｂと各空調機１
および空気熱交換器３の他端および圧縮機４の吸入口が
低温ガス戻し管７で接続され、圧縮機４の吐出口と各空
調機１および空気熱交換器３の低温ガス戻し管７との接
続端が高温ガス供給管８で接続され、各空調機１および
空気熱交換器３の低温液供給管５との接続端と低圧受液
器２の冷媒供給口２Ｃが凝縮液戻し管６で接続されてい
る。そして各空調機１および空気熱交換器３と低温液供
給管５，凝縮液戻し管６，低温ガス戻し管７，高温ガス
供給管８との接続部にはそれぞれ電磁弁１１ａ，１１
ｂ，１２ａ，１２ｂ，，９ａ，９ｂ，，１０ａ，１０ｂ
が取り付けられており、低温液供給管５および凝縮液戻
し管６と空調機１ならびに空気熱交換器３との接続端に
はそれぞれ流量調節弁１３ａ，１３ｂが取り付けられて
いる。そして低温ガス戻し管７の低圧受液器２のガス取
り出し口２ｂとの接続部には圧力調整弁１４が取り付け
られている。

【００１１】次に上記実施例の作用について説明する。
初めに冷房運転においては圧縮機４で圧縮された高温高
圧の冷媒ガスは高温ガス供給管８，電磁弁１０ｂを通っ
て凝縮器となる空気熱交換器３に到り、ここで凝縮液化
し、高温高圧液となる。流量調節弁１３は、この高温高
圧液があらかじめ設定された過冷却度になるよう、その
開度を調節する。そして、高温高圧の過冷却液は流量調
節弁１３ｂを通過するとき減圧され、低温低圧の気液二
相流となって電磁弁１２ｂ，凝縮液戻し管６を通って低
圧受液器２に入る。低圧受液器２内の低温低圧液は低温
液供給管５，電磁弁１１ａ，流量調節弁１３ａを通っ
て、落差および圧力調整弁１４で生じる差圧で、蒸発器
となる各空調機１に送られる。流量調節弁１３ａは空調
機出口の冷媒過熱度が一定になるように冷媒流量を制御
する。空調機１，電磁弁９ａを出た冷媒ガスは低圧受液
器２内の低温低圧ガスと共に低温ガス戻し管７を通って
圧縮機４に吸入され、サイクルを完了する。なお圧力調
整弁１４は、低圧受液器２内の圧力を低温ガス戻し管７
内圧力より若干高くし、低圧受液器２と各空調器１およ
び空気熱交換器３との落差不足を補うよう動作する。

【００１２】次に暖房運転について説明する。暖房運転
では空調機１が凝縮器として働き、空気熱交換器３が蒸
発器として働く。そして作用は前記冷房運転の場合と同
じである。すなわち圧縮機４より吐出された高温高圧ガ
スは空調器１で凝縮し、流量調節弁１４ａで減圧され、
低温低圧の気液二相流となって低圧受液器２にはいる。
そして低圧受液器２内の低温低圧液は空気熱交換器３で
蒸発し、低温低圧ガスとなって圧縮機４に戻る。

【００１３】

【発明の効果】本発明は上述の通り構成されているの
で、次の効果を有する。従来の直接空調式ヒートポンプ
装置では凝縮液を高圧のまま落差で高圧受液器に戻して
いたため、高圧受液器が必要であり、その設置位置も各
空調機および空気熱交換器より下である必要があった。
そして高圧受液器内の高温高圧液を低温低圧にして低圧
受液器へ送るための膨張弁，液管も必要であり、さらに
膨張弁開度を操作して低圧受液器内の液面を適正にコン
トロールする必要があった。その結果ビルディングを上
下に５本の冷媒管、すなわち低温液供給管，低温ガス戻
し管，高温ガス供給管，高温液戻し管および液管が通っ
ていた。そして高圧受液器には多量の冷媒を保有してい
たため、冷媒の充填量が多かった。

【００１４】本発明によると、凝縮液を流量調節弁で絞
り、直接、凝縮液戻し管を通じて低圧受液器に戻すため
高圧受液器が不要となった。これにより、装置内の余剰
冷媒がすべて低圧受液器に集合することになり、低圧受
液器の液レベル制御が不要となると同時に冷媒充填量を
大幅に削減できるようになった。そして膨張弁，液管も
不要となり、そのうえ、システムがシンプルになり、ま
た建設費も大幅に削減できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す回路図である。

【図２】従来の直接空調式ヒートポンプ装置の一例を示
す回路図である。

【符号の説明】

１ 空調機 ２ 低圧受液器 ２ａ 低圧受液器の液取り出し口 ２ｂ 低圧受液器のガス取り出し口 ２ｃ 低圧受液器の冷媒供給口 ３ 空気熱交換器 ４ 圧縮機 ５ 低温液供給管 ６ 凝縮液戻し管 ７ 低温ガス戻し管 ８ 高温ガス供給管 １３ａ 流量調整弁 １３ｂ 流量調整弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 浩 東京都江東区牡丹二丁目13番１号 株式会 社前川製作所内 (72)発明者 原 健 千葉県匝瑳郡光町宮川5655番地

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平面的および立体的に多数設置された空
   調機にフロン系冷媒を直接通じて冷暖房を行なう直接空
   調式ヒートポンプ装置において、高所に低圧受液器を設
   置し、この低圧受液器の液取り出し口と各空調機および
   空気熱交換器の一端を低温液供給管で接続し、低圧受液
   器のガス取り出し口と各空調機および空気熱交換器の他
   端および圧縮機の吸入口を低温ガス戻し管で接続し、圧
   縮機の吐出口と各空調機および空気熱交換器の一端とを
   高温ガス供給管で接続し、各空調機および空気熱交換器
   の他端と低圧受液器の冷媒供給口とを凝縮液戻し管で接
   続し、各空調機および空気熱交換器の低温液供給管なら
   びに凝縮液戻し管との接続端にそれぞれ流量調節弁を設
   けたことを特長とする直接空調式ヒートポンプ装置。