JP2000179898A - 空調装置およびその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 暖房運転が短時間で立ち上がるように、ま
た、安定した運転が継続できるようにする。 【解決手段】 高所に設置する室外機１０の熱交換部１
２の低部に液送出管２１と液取入管２２を接続し、これ
より高い位置にオーバーフロー管２３を接続し、さらに
高い位置に液側路管２４を接続し、暖房運転の開始に当
たっては冷暖切替弁１３・１６を閉じ、開閉弁２７を開
き、暖房用ポンプ４２を起動して液体のＲ−１３４ａを
室外機１０に戻し、熱交換部１２内のＲ−１３４ａの液
面が所定の高レベルに達するのを待って吸収冷凍機１１
を起動し、熱交換部１２内の液体のＲ−１３４ａを加熱
して蒸発させ、気管２５を介して室内機３０に供給す
る。暖房運転中にレシーバタンク４１内の液体のＲ−１
３４ａが不足すると、暖房用ポンプ４２を停止し、冷房
用補助ポンプ１５を起動し、レシーバタンク１４内の液
体のＲ−１３４ａを液側路管２４を介して熱交換部１２
に補給するようにした。

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、全数もしくは過半数
が室外機より下方に設置された複数の室内機との間で、
相変化可能な流体を循環させ、各室内機において冷暖房
可能に構成した空調技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の技術として、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が、例え
ば特開平７−３１８１８９号公報に提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成の空
調システムにおける暖房運転では、外気温度が低いため
に配管内や室内機内で凝縮して溜る流体の量が多く、見
掛け上充填不足となり、暖房用ポンプが液不足で停止す
る。このため、室外機における加熱作用も停止し、循環
に必要な圧力差も失われてシステム全体が停止すると云
った問題点があり、この点の解決が課題となっていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
課題を解決するため、液取入管、液送出管、オーバーフ
ロー管、液測路管、気管が接続された熱交換部を備えた
室外機が室内機より上方に設置され、室外機の熱交換部
で熱操作して相変化させた流体を室内機に循環供給し、
各室内機で流体の潜熱を利用して冷暖房を行う空調装置
において、液送出管に冷房用レシーバタンクと冷房用補
助ポンプとを熱交換部の側から直列に設置し、一端がこ
の液送出管の冷房用レシーバタンク上流側に接続された
オーバーフロー管の他端を熱交換部の液取入管が接続さ
れている部分より高い部分に接続し、液送出管の冷房用
補助ポンプ下流側に一端が接続された液測路管の他端を
熱交換部のオーバーフロー管接続部より高い部分に接続
し、熱交換部の最も高い部分に気管を接続するようにし
た第１の構成の空調装置と、

【０００５】前記第１の構成の空調装置において、液送
出管のオーバーフロー管接続部上流側に第１の冷暖切替
弁を設置し、液送出管の液測路管接続部下流側に第２の
冷暖切替弁を設置し、一端がそれぞれに室外機の熱交換
部に接続された液取入管と液送出管とは液取入管の他端
を液送出管の最も低い部分に接続して連通し、液取入管
の最も低い部分に暖房用レシーバタンクと暖房用ポンプ
とを暖房用レシーバタンクを上流側にして設置すると共
に、この液取入管に室外機方向への流体の流動だけを可
能とする弁を設け、且つ、気管の最も低い部分と液管の
暖房用レシーバタンク上流側とを開閉弁を備えた第２の
液測路管で接続するようにした第２の構成の空調装置
と、

【０００６】室外機の熱交換部で加熱して蒸発させた流
体を室内機に循環供給して行う第２の構成の空調装置に
おける暖房運転を、第１および第２の冷暖切替弁を閉弁
し、第２の液側路管の開閉弁を開弁した状態で暖房用ポ
ンプを起動し、室外機の熱交換部から冷房用レシーバタ
ンクに液体が排出されるのを確認して熱交換部における
加熱を開始するようにした第１の構成の運転方法とを提
供するものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
に基づいて説明する。本発明の空調装置は、例えばビル
の屋上などに設置される室外機１０と、各階に分散して
設置される多数の室内機３０と、地下室などの最も低い
部分に設置される暖房用ポンプユニット４０と、これら
を接続して相変化が可能な流体、例えばＲ−１３４ａを
循環させるための配管群とから構成される。

【０００８】室外機１０は、ガスバーナなどで生成する
熱を利用して運転し、これにより冷熱と温熱との選択的
供給が可能な吸収冷凍機１１を備え、外部に対して熱源
発生部として機能する図示しない蒸発器の伝熱管１２ａ
を備えた熱交換部１２の最もい部分、具体的には水平に
並設された複数の伝熱管１２ａの両端に設置されて伝管
１２ａ同士を連通させている空間１２ｂ、１２ｃそれぞ
れの最も低い部分に液送出管２１と液取入管２２とが接
続され、液送出管２１の途中には冷暖切替弁１３と、主
に冷房運転時に使用されるレシーバタンク１４と、冷房
用補助ポンプ１５と、冷暖切替弁１６とが吸収冷凍機１
１側から直列に介在設置されている。

【０００９】なお、吸収冷凍機の蒸発器内部に設けた伝
熱管１２ａの管壁を介してその内部を流れている流体に
冷熱を供給したり、温熱を供給することができるものと
しては、例えば特開平７−３１８１８９号公報などに開
示されたものが使用できる。また、冷房運転時には外気
温度が高いために途中の配管などに滞留するＲ−１３４
ａは蒸発して気体になる。一方、暖房運転時は外気温度
が低いために配管などに滞留するＲ−１３４ａは凝縮し
て液体となる。このため、暖房運転時には冷房運転時よ
り多くのＲ−１３４ａが必要となるので、暖房運転時に
過不足をきたさないように封入したＲ−１３４ａが冷房
運転時に過剰とならいように、レシーバタンク１４の容
積を決定する。

【００１０】そして、オーバーフロー管２３が空間１２
ｃの中間部分、すなわち液送出管２１、液取入管２２の
接続部分より高い部位に接続され、その他端が液送出管
２１の冷暖切替弁１３とレシーバタンク１４との間に接
続され、オーバーフロー管２３の接続部より高い部位の
空間１２ｃに液側路管２４の一端が接続され、この液側
路管２４の他端は液送出管２１の冷房用補助ポンプ１５
と冷暖切替弁１６との間に接続されている。

【００１１】さらに、空間１２ｃの最上部には気管２５
が接続され、この気管２５とレシーバタンク１４の上部
とは均圧管２６によって連結されている。

【００１２】また、室外機１０には熱交換部１２の空間
１２ｂ内に溜っている液体のＲ−１３４ａの液面レベル
を検出するための液面センサ１８と、レシーバタンク１
４内に溜っている液体のＲ−１３４ａの液面レベルを検
出するための液面センサ１９と、これらの液面センサな
どの出力に基づいて冷暖切替弁１３・１６の開閉を制御
したり、冷房用補助ポンプ１５や、後述する暖房用ポン
プ４２の運転などを制御するための制御装置２０も設け
られている。

【００１３】各室内機３０は、それぞれに熱交換器３１
と膨張弁３２と送風機３３とを有し、各熱交換器３１の
一端は気管２５の縦管２５ａから分岐して水平方向に延
設された横引き管２５ｂに接続され、他端は液送出管２
１の縦管２１ａから分岐して水平方向に延設された横引
き管２１ｂに膨張弁３２を介して連結されている。

【００１４】液送出管２１の縦管２１ａの終端、すなわ
ち最も低い部分に液取入管２２の始端が接続され、液取
入管２２の始端側にＵ字状部が設けられ、そこに暖房用
ポンプユニット４０を構成しているレシーバタンク４１
・暖房用ポンプ４２・逆止弁４３が図示したように直列
に介在設置されている。そして、レシーバタンク４１に
は、その内部に溜った液体のＲ−１３４ａの液面レベル
を検出するための液面センサ４４が設けられている。

【００１５】また、液取入管２２のレシーバタンク４１
上流側と、気管２５の最低部分との間が開閉弁２７を備
えた液側路管２８によって接続されている。

【００１６】また、制御装置２０は、図示しないパネル
面に設けたボタンスイッチなどによって冷暖房運転の指
示が行えるようにも構成されていて、例えば冷房運転が
指示されると、先ず冷暖切替弁１３・１６を開弁させる
ための所要の制御信号を出力すると共に、開閉弁２７を
閉弁させるための所要の制御信号を出力する。

【００１７】さらに、吸収冷凍機１１には再生器で加熱
して蒸発した冷媒が凝縮器に送られて放熱凝縮し、この
凝縮した冷媒液が蒸発器に送られて蒸発するための所要
の弁制御などの指示がなされるようにも構成されてい
て、吸収冷凍機１１の蒸発器で蒸発する冷媒の気化熱に
よって気体のＲ−１３４ａは熱交換部１２の伝熱管１２
ａの管壁を介して冷却されて凝縮し、所定の低温度、例
えば７℃の液体となって液送出管２１に吐出し、レシー
バタンク１４に流れ込み溜る。

【００１８】また、制御装置２０は、レシーバタンク１
４に溜っているＲ−１３４ａの液面が液面センサ１９に
よって、予め設定した所定のレベル以上（満杯に近い状
態）になったことが確認されると、冷房用補助ポンプ１
５を起動させるための制御信号を出力するようにも構成
されている。

【００１９】冷房用補助ポンプ１５が起動すると、室外
機１０のレシーバタンク１４に溜っている液体のＲ−１
３４ａは液送出管２１の縦管２１ａ・横引き管２１ｂを
介して、各階に分散設置した室内機３０に供給される。

【００２０】室内機３０に供給された温度の低い液体の
Ｒ−１３４ａは、膨張弁３２を介して熱交換器３１に流
入し、送風機３３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３１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Ｒ−１３４ａは、Ｒ−１３４ａが凝縮して圧力が低
くなっている室外機１０の吸収冷凍機１１の熱交換部１
２に気管２５を介して戻る循環が行われる。

【００２１】冷房用補助ポンプ１５によって送り出され
た液体のＲ−１３４ａの一部は、暖房ポンプユニット４
０を有する液取入管２２を経由して熱交換部１２に戻さ
れる。このため、外気による加熱によって液管内で気泡
が発生しても、発生した気泡はこの循環路を経て速やか
に排出されるので、気泡による搬送障害は起こり難く、
したがって各階に分散設置した室内機３０への液体のＲ
−１３４ａの安定供給が可能となり、安定した冷房運転
が継続できる。

【００２２】一方、制御装置２０を操作して暖房運転を
指示すると、制御装置２０は先ず冷暖切替弁１３・１６
を閉弁し、開閉弁２７を開弁させるための制御信号を出
力すると共に、暖房用ポンプ４２を起動させるための制
御信号を出力する。

【００２３】この操作により、温度の低い気管２５の内
部で凝縮し最下層部分に溜っていた液体のＲ−１３４ａ
は液測路管２８を介してレシーバタンク４１に流れ込
み、暖房用ポンプ４２によって吸収冷凍機１１の熱交換
部１２に回収される。熱交換部１２に回収される量が多
くなると、液体のＲ−１３４ａはオーバーフロー管２３
を介してレシーバタンク１４に流れ込み溜められる。

【００２４】また、液面センサ１８が検出する熱交換部
１２内のＲ−１３４ａの液面が、予め設定した所定の高
レベルに達すると、制御装置２０から吸収冷凍機１１に
所要の制御信号が出力され、吸収冷凍機１１が運転を開
始してその再生器で加熱されて蒸発した冷媒と吸収液と
が、熱交換部１２が設置されている蒸発器に直接送られ
るようになっている。

【００２５】したがって、室外機１０においては吸収冷
凍機１１の再生器から蒸発器に流入する高温の冷媒蒸気
や吸収液によって、液体のＲ−１３４ａは熱交換部１２
の伝熱管１２ａの管壁を介して加熱されて蒸発し、所定
の高温度、例えば５５℃の気体となって気管２５に吐出
し、室内機３０に供給される。

【００２６】なお、制御装置２０は、液面センサ４４に
よってレシーバタンク４１に溜っている液体のＲ−１３
４ａの液面が所定の低レベルを検知したときに開閉弁２
７を閉弁するようにも構成されている。

【００２７】したがって、気管２５に凝縮して滞留して
いた液体のＲ−１３４ａは、開閉弁２７が閉弁した時点
でその最下層部分まで排出されているため、Ｒ−１３４
ａの凝縮滞留液に邪魔されて最下層の室内機３０に熱交
換部１２で加熱して蒸発したＲ−１３４ａの蒸気が流入
せず、暖房不良に陥ると云ったことがない。

【００２８】また、熱交換部１２内に溜ったＲ−１３４
ａの液面が液面センサ１８によって所定の高レベルに達
したことが確認され、吸収冷凍機１１による加熱を開始
する際に、暖房用ポンプ４２の運転を一旦停止し、吸収
冷凍機１１による加熱によって熱交換部１２内の液体の
Ｒ−１３４ａが蒸発し、その液面レベルが液面センサ１
８によって所定の低レベル以下になったことが確認され
るか、熱交換部１２内のＲ−１３４ａの温度か圧力が所
定値に達した後、暖房用ポンプ４２の運転を再開するよ
うに制御装置２０の制御を構成することもできる。この
ような制御を行えば、室内機３０ではより速やかな温風
取り出しが可能になる。

【００２９】各室内機３０においては、送風機３３によ
って供給される温度の低い室内空気に気体のＲ−１３４
ａが熱交換器３１の管壁を介して放熱して凝縮液化し、
この凝縮時に暖房作用を行ない、さらに、凝縮した液体
のＲ−１３４ａが膨張弁３２を通ってレシーバタンク４
１に流れ込み、暖房用ポンプ４２によって室外機１０に
還流すると云ったＲ−１３４ａの循環が起こって、暖房
運転が継続される。

【００３０】また、制御装置２０は上記の暖房運転中に
液面センサ４４が検出するレシーバタンク４１に溜った
Ｒ−１３４ａの液面が、予め設定した所定のレベルより
低くなると、暖房用ポンプ４２保護のために所要の制御
信号を出力して暖房用ポンプ４２の運転を停止させると
共に、冷房用補助ポンプ１５を起動させてレシーバタン
ク１４に溜っている液体のＲ−１３４ａを液側路管２４
を介して吸収冷凍機１１の熱交換部１２に補給するよう
に構成されている。

【００３１】したがって、暖房運転の起動時は室内機３
０で凝縮したＲ−１３４ａの戻りが遅く、レシーバタン
ク４１に溜る液体のＲ−１３４ａの量が不足して暖房用
ポンプ４２の運転が停止され、液不足のために室外機１
０におけるＲ−１３４ａの加熱が停止されて熱交換部１
２内の圧力が低下し、室内機３０で凝縮した液体のＲ−
１３４ａをレシーバタンク４１に押しやる推進力が消滅
し、見掛け上Ｒ−１３４ａの充填不足を来して暖房運転
が起動しない事態を招き易かったが、制御装置２０によ
る前記運転操作によって、熱交換部１２内で液体のＲ−
１３４ａが不足することがなくなるので、室外機１０に
おけるＲ−１３４ａの加熱が停止されることがないし、
Ｒ−１３４ａが過熱されることもない。

【００３２】また、熱交換部１２内に液冷媒が少なくな
って伝熱のための冷媒液接触面積が不足するため、吸収
冷凍機１１の加熱能力に余力があるにも拘らず、室内機
３０が必要とする熱量に相当する気体のＲ−１３４ａを
発生させることができなくて、必要な暖房が行えないと
云った不都合も回避される。

【００３３】なお、暖房用ポンプ４２の運転再開操作
と、冷房用補助ポンプ１５の停止操作とは、液面センサ
４４が検出するＲ−１３４ａの液面が前記暖房用ポンプ
４２の停止レベルより高い所定のレベルに達したとき
に、制御装置２０からそれぞれ所要の制御信号を出力し
て行なわれる。

【００３４】また、液取入管２２を介して熱交換部１２
に流入する液体のＲ−１３４ａの量が多くなると、余剰
となった液体のＲ−１３４ａはオーバーフロー管２３を
介してレシーバタンク１４に入り込むので、熱交換部１
２から気管２５に冷媒液が混入流入して冷媒蒸気Ｒ−１
３４ａの循環を阻害すると云ったことも回避される。

【００３５】なお、暖房運転を開始する際の吸収冷凍機
１１における加熱開始時点を、液面センサ１９が検出す
るレシーバタンク１４内のＲ−１３４ａの液面が予め設
定した所定の高レベルに達した時とするように構成する
こともできる。

【００３６】また、室外機１０と室内機３０との間で循
環させる相変化可能な流体としては、Ｒ−１３４ａの他
にも、Ｒ−４０７ｃ、Ｒ−４０４Ａ、Ｒ−４１０ｃなど
であっても良い。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、室
外機で加熱して蒸発させるＲ−１３４ａなどの冷媒が不
足するときには、冷房用レシーバタンクや気管の下部な
どに溜った液冷媒を室外機に戻すことができるので、見
掛け上の冷媒不足による運転不能に陥ることがないのは
もちろん、暖房運転の立ち上げ時間が短縮できるように
なった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 室外機 １１ 吸収冷凍機 １２ 熱交換部 １２ａ 伝熱管 １２ｂ 空間 １２ｃ 空間 １３ 冷暖切替弁 １４ レシーバタンク １５ 冷房用補助ポンプ １６ 冷暖切替弁 １８・１９ 液面センサ ２０ 制御装置 ２１ 液送出管 ２２ 液取入管 ２３ オーバーフロー管 ２４ 液側路管 ２５ 気管 ２６ 均圧管 ２７ 開閉弁 ２８ 液測路管 ３０ 室内機 ３１ 熱交換器 ３２ 膨張弁 ３３ 送風機 ４０ 暖房ポンプユニット ４１ レシーバタンク ４２ 暖房用ポンプ ４３ 逆止弁 ４４ 液面センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保 守 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 (72)発明者 泉 雅士 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 (72)発明者 今井 和哉 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 Ｆターム(参考） 3L054 BF04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液取入管、液送出管、オーバーフロー
   管、液測路管、気管が接続された熱交換部を備えた室外
   機が室内機より上方に設置され、室外機の熱交換部で熱
   操作して相変化させた流体を室内機に循環供給し、各室
   内機で流体の潜熱を利用して冷暖房を行う空調装置であ
   って、液送出管に冷房用レシーバタンクと冷房用補助ポ
   ンプとが熱交換部の側から直列に設置され、一端がこの
   液送出管の冷房用レシーバタンク上流側に接続されたオ
   ーバーフロー管の他端が熱交換部の液取入管が接続され
   ている部分より高い部分に接続され、液送出管の冷房用
   補助ポンプ下流側に一端が接続された液測路管の他端が
   熱交換部のオーバーフロー管接続部より高い部分に接続
   され、熱交換部の最も高い部分に気管が接続されたこと
   を特徴とする空調装置。
2. 【請求項２】 液送出管のオーバーフロー管接続部上流
   側に第１の冷暖切替弁が設置され、液送出管の液測路管
   接続部下流側に第２の冷暖切替弁が設置され、端がそれ
   ぞれに室外機の熱交換部に接続された液取入管と液送出
   管とは液取入管の他端が液送出管の最も低い部分に接続
   されて連通し、液取入管の最も低い部分に暖房用レシー
   バタンクと暖房用ポンプとが暖房用レシーバタンクを上
   流側にして設置されると共に、この液取入管に室外機方
   向への流体の流動だけを可能とする弁が設けられ、且
   つ、気管の最も低い部分と液管の暖房用レシーバタンク
   上流側とが開閉弁を備えた第２の液測路管で接続された
   ことを特徴とする請求項１記載の空調装置。
3. 【請求項３】 室外機の熱交換部で加熱して蒸発させた
   流体を室内機に循環供給して行う請求項２記載の空調装
   置における暖房運転を、第１および第２の冷暖切替弁を
   閉弁し、第２の液側路管の開閉弁を開弁した状態で暖房
   用ポンプを起動し、室外機の熱交換部から冷房用レシー
   バタンクに液体が排出されるのを確認して熱交換部にお
   ける加熱を開始することを特徴とする空調装置の運転方
   法。