JP2016080300A - 冷却ユニットおよび冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒を沸騰蒸発する熱交換器について安定した性能を発揮させる。
【解決手段】熱交換により冷媒を沸騰蒸発させる熱交換器２１と、熱交換器２１へ液冷媒５９を供給するライン５３に接続されたプリチャージタンク７０であって、内部に液冷媒を貯留し、液面７３が形成された状態で冷媒が熱交換器２１へ供給されるプリチャージタンク７０と、熱交換器２１の高さ方向Ｘの位置に対応するプリチャージタンク７０の内部７２の所定の位置Ｘ３に液面７３を形成するオーバーフロー管７５とを有する冷却ユニット２０を供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、沸騰型の熱交換器を有する冷却ユニットおよびシステムに関するものである。

特許文献１には、室内に配置される熱交換ユニットの結露を抑制できる自然循環型（沸騰循環型）の冷房システムを提供することが記載されている。特許文献１の冷房システムにおいては、室外に設置される室外熱交換ユニットを含む室外ユニットに、室外熱交換ユニットに対し直列または並列に接続された少なくとも１つのリザーバを含む冷媒回収ユニットを設ける。冷媒回収ユニットは、運転中に配管システムを流通する冷媒を液体状態で回収する容量を少なくとも備えている。したがって、室外熱交換ユニットから室内熱交換ユニットへの液冷媒の供給をバルブ群で遮断することにより、冷房システムを循環する液冷媒を全て室外ユニットに回収でき、室内熱交換ユニットをドライアウトできる。

特開２０１３−６８３７０号公報

沸騰循環型のシステムにおいては室内熱交換ユニットで冷媒が沸騰することにより室内を冷却する。一方、液冷媒を供給する室外熱交換ユニットの能力は外気の状態に依存するファクターがある。このため、沸騰循環型のシステムは、コンプレッサーにより冷媒を圧縮して強制循環する空調システムの補助システムとして用いられることが多い。しかしながら、沸騰循環型のシステムの室内熱交換ユニットの能力を安定的に得られれば、空調システムにおける動力を削減できる効果は大きく、冷媒を安定的に室内熱交換ユニットに供給することが求められている。

本発明の一態様は、熱交換により冷媒を沸騰蒸発させる熱交換器と、熱交換器へ液冷媒を供給するラインに接続されたプリチャージタンクであって、内部に液冷媒を貯留し、液面が形成された状態で液冷媒が熱交換器へ供給されるプリチャージタンクと、熱交換器の高さ方向の位置に対応する、プリチャージタンク内の所定の位置に液面を形成するレベル制御ユニットとを有する冷却ユニットである。プリチャージタンク内に、熱交換器の高さ方向の位置に対応する位置、例えば熱交換器のチューブの上端などに対応する位置に液面を形成することにより、プリチャージタンク内の液面までの静圧に対応する一定の圧力で液冷媒が熱交換器に供給される。したがって、液冷媒を安定的に熱交換器に供給でき、熱交換器が接する冷却対象、例えば、室内空気の状態に応じた性能を熱交換器が発揮し、冷却対象を冷却できる。

レベル制御ユニットは、オーバーフロー管を含んでもよい。オーバーフロー管（管台）をプリチャージタンクに設け、液冷媒をオーバーフローするように供給することによりプリチャージタンクの所定の位置に液面を安定して形成できる。

熱交換器が液冷媒を受け入れる下部ヘッダーと、チューブを介して下部ヘッダーに繋がった上部ヘッダーとを含む場合は、レベル制御ユニットは、下部ヘッダーと上部ヘッダーとの間に相当するプリチャージタンク内の所定の位置に液面を形成するユニットを含むことが望ましい。レベル制御ユニットは、チューブが上部ヘッダーに繋がる上端付近に相当するプリチャージタンク内の所定の位置に液面を形成するユニットを含んでもよい。熱交換器の伝熱面積を最大限に利用でき、液冷媒が上部ヘッダーからキャリーオーバーすることを抑制できる。

プリチャージタンクは、熱交換器に液冷媒を供給する配管に接続されていてもよく、下部ヘッダーと連通していてもよい。さらに、プリチャージタンクは、下部ヘッダーから立ち上がっているものであってもよい。

本発明の他の態様の１つは、上記の冷却ユニットと、プリチャージタンクに液冷媒を供給するポンプとを有する冷却システムである。プリチャージタンクには気化（ガス）冷媒を冷却する他の熱交換器、例えば、室外熱交換器から液冷媒が供給されてもよい。プリチャージタンクにポンプを介して液冷媒を供給することにより、室外熱交換器などの他の熱交換器の設置位置（設置高さ）を、熱交換器に対して自由に設定できる。

冷却システムは、ポンプの上流に接続されたレシーバーを有していてもよい。レベル制御ユニットは、レシーバーに接続されたオーバーフロー管を含んでいてもよく、液冷媒がオーバーフローするようにポンプでプリチャージタンクに供給することにより、プリチャージタンクの所定の位置に安定して液面を形成できる。

熱交換器の典型的なものは室内に設置される室内熱交換器であり、冷却システムは、室内熱交換器で生成された気化冷媒を外気により冷却する室外熱交換器と、室内熱交換器と室外熱交換器とを連通する気化冷媒管と、室外熱交換器とレシーバーとを連通する液冷媒管とを有していてもよい。沸騰循環型の冷却システム（冷房システム）を提供できる。

空調システムの概略構成を示す図。 室内ユニットの周囲を抜き出して示す図。 室内ユニットの異なる例を示す図。 室内ユニットのさらに異なる例を示す図。

図１に本発明に係る空調システムの一例を示している。この空調システム１０は、建屋１の屋内（室内）２で発生した熱を屋外（室外）３に放出する冷却システム（排熱システム）であり、室内２に設置された室内ユニット（冷却ユニット）２０と、室外３に設置された室外ユニット（排熱ユニット）３０と、室内ユニット２０および室外ユニット３０との間で冷媒を交換する配管システム５０と、室内ユニット２０に液冷媒を供給するポンプユニット６０とを含む。

室外ユニット３０は、外気６と熱交換する室外熱交換ユニット（室外熱交換器）３１と、室外熱交換器３１に外気６を供給する外気ファン３２とを含む。室外熱交換器３１は、配管システム５０の気化冷媒供給管５１と接続（連通）し、気化冷媒５８を受け入れる上部ヘッダー３５と、外気６と熱交換して気化冷媒５８を液化するチューブ３７と、配管システム５０の液冷媒返送管（返送管）５２と接続（連通）し、液冷媒５９を出力する下部ヘッダー３６とを含む。

ポンプユニット６０は、液冷媒返送管５２を介して室外ユニット３０から液冷媒５９を受け入れて一時的に貯留するレシーバー６１と、レシーバー６１に貯留された液冷媒５９を配管システム５０の液冷媒供給管（供給管）５３を介して室内ユニット２０に供給するポンプ６２とを含む。

室内ユニット（冷却ユニット）２０は、冷却対象の室内の空気５と熱交換する室内熱交換ユニット（室内熱交換器）２１を含む。室内熱交換器２１は、配管システム５０の液冷媒供給管５３と接続（連通）し、液冷媒５９を受け入れる下部ヘッダー２６と、室内空気５と熱交換して液冷媒５９を熱交換により沸騰蒸発させるチューブ２７と、配管システム５０の気化冷媒供給管５１と接続（連通）し、気化冷媒５８を出力する上部ヘッダー２５とを含む。室内ユニット２０は、室内熱交換器２１に室内空気５を供給する室内ファンを含んでいてもよい。

室内ユニット２０は、さらに、室内熱交換器２１へ液冷媒５９を供給する液冷媒供給管５３に接続されたプリチャージタンク７０と、プリチャージタンク７０の側壁７１の上方にタンク７０の内部に繋がるように接続されたオーバーフロー管７５とを含む。プリチャージタンク７０は、室内熱交換器２１の高さ方向Ｘに、下部ヘッダー２６に対応する位置（高さ）Ｘ１から上部ヘッダー２５に対応する位置（高さ）Ｘ２にわたって鉛直または斜めに伸びた貯留部（タンク内部）７２を含む。

オーバーフロー管７５は、下部ヘッダー２６に相当する高さＸ１および上部ヘッダー２５に相当する高さＸ２の間の高さＸ３に取り付けられ、ポンプユニット６０のレシーバー６１と連通している。ポンプ６２により液冷媒供給管５３を介してプリチャージタンク７０に供給された液冷媒５９がオーバーフロー管７５を介してレシーバー６１に戻ることにより、室内熱交換器２１の高さ方向Ｘに対応するプリチャージタンク７０の内部７２の所定の位置Ｘ３に液面７３が形成される。したがって、オーバーフロー管７５は、プリチャージタンク７０の所定の位置（所定の高さ）Ｘ３に液面７３を形成するレベル制御ユニットとして機能する。また、プリチャージタンク７０は液冷媒供給管５３に接続された状態で内部７２に液冷媒５９を貯留し、プリチャージタンク７０の内部７２に液面７３が形成された状態で冷媒５９が室内熱交換器２１へ供給される。

この空調システム１０は、吸熱側である室内熱交換器２１に対し、放熱側である室外熱交換器３１が高い位置に配置されており、沸騰蒸発した冷媒（気化冷媒）５８と液化した冷媒（液冷媒）５９との比重差で冷媒を循環するシステム構成にしてもよいタイプである。したがって、この空調システム１０は沸騰蒸発により吸熱する排熱システムであるとともに、重力を用いて冷媒を循環する自然循環型の冷却システムとして構築することも可能である。自然循環型のシステムの場合、理想的あるいは理論的には室外熱交換器３１により冷却された液冷媒５９が室内熱交換器２１に冷媒を供給する返送管５２を満たし、室外熱交換器３１と室内熱交換器２１との器内圧差に相当する液柱が返送管５２に形成される。しかしながら、冷媒の状態を確認する試験等においては、返送管５２の内部では液相と気相とが混在あるいは分離して流れる様子が多く観察されており、返送管５２の内部に明確な液柱が形成されない場合もある。

また、室外ユニット３０においては、外気ファン３２を駆動することにより室外熱交換器３１の熱交換性能を一定に保つようにしているが、外気６の条件、例えば、温度、風向き、風量は変動しやすく、室外熱交換器３１から返送される液冷媒５９の量および圧力は変動しやすい。一方、室内ユニット２０の性能を安定して維持するためには室内熱交換器２１に供給される液冷媒５９の量および圧力の変動は少ないことが望ましい。

図２に、空調システム１０の室内ユニット２０を中心として抜き出して示している。室内ユニット２０は、液冷媒５９の供給ラインである供給管５３にプリチャージタンク７０を接続し、オーバーフロー管７５を設けることによりプリチャージタンク７０の内部７２に、室内熱交換器２１の高さ方向Ｘの位置Ｘ３に液面７３を形成している。したがって、供給管５３には、プリチャージタンク７０の液面７３までの静圧に対応する一定の圧力が加わり、一定の圧力で液冷媒５９が室内熱交換器２１に供給される。また、プリチャージタンク７０により供給管５３に液面７３までの液柱７４が形成された状態となる。このため、室内熱交換器２１に、気液混合の状態ではなく、液冷媒５９を安定的に一定の圧力で供給できる。したがって、室内熱交換器２１は、冷却対象の室内空気５の状態に応じて、所望の冷却（吸熱）性能を発揮できる。

プリチャージタンク７０の液面７３の高さＸ３、すなわち、液柱７４の高さＸ３を、下部ヘッダー２６とチューブ２７との接合部の高さＸ１よりも高くセットすることにより、チューブ２７に対し、プリチャージタンク７０をバッファとして常に液冷媒５９が供給される。プリチャージタンク７０の液面７３の高さＸ３を、上部ヘッダー２５とチューブ２７との接合部の高さＸ２よりも低くすることにより、チューブ２７の内部に形成される液面の高さを上部ヘッダー２５より下に維持することができ、液冷媒が気化冷媒管５１にキャリーオーバーされることを防止できる。

また、プリチャージタンク７０の液面７３の高さＸ３を、上部ヘッダー２５とチューブ２７との接合部の高さＸ２と同程度にすることにより、チューブ２７に液冷媒５９を充満させることができ、チューブ２７の伝熱面積を最も効率良く熱交換に使用できる。室内熱交換器２１においては、室内空気５との熱交換により冷媒が沸騰する。このため、通常、明確な液面は形成されないが、平均的な液高さはプリチャージタンク７０の液面７３より低くなる。したがって、プリチャージタンク７０の液面７３の高さＸ３は、上部ヘッダー２５とチューブ２７との接合部の高さＸ２と同程度であることが望ましい。複数のオーバーフロー管を異なる高さに配置して制御弁で切り替えることにより室内熱交換器２１の冷却能力を制御するようにしてもよい。

プリチャージタンク７０の液面７３の高さの制御は、室外熱交換器３１からプリチャージタンク７０への液冷媒５９の供給量を流量制御弁などにより制御したり、流量をオンオフ弁によりオンオフすることにより制御することも可能である。室外熱交換器３１からプリチャージタンク７０への液冷媒５９の供給量を直に制御すると、室外熱交換器３１の熱交換能力が変動する可能性が高い。したがって、外気温が変動するなどの冷却条件が変化したときに空調システム１０の冷媒の循環量の変動が加速され、空調システム１０が不安定になる可能性がある。

空調システム１０においては、ポンプユニット６０を設け、ポンプ６２の上流のレシーバー（バッファタンク）６１により室外熱交換器３１により液化された液冷媒５９をいったん受け（貯蓄し）、ポンプ６２により供給管５３を介して液冷媒５９を加圧して強制的にプリチャージタンク７０に供給し、さらに、プリチャージタンク７０からオーバーフローさせた液冷媒５９をポンプユニット６０の上流のレシーバー６１に戻すようにしている。プリチャージタンク７０のレベル（液面）７３を形成する際に、空調システム１０の冷媒の循環量Ｇｒを一定に保ったり、循環量Ｇｒの変動を小さくすることができる。

すなわち、ポンプ６２が、一定の吐出量ＰＧｒの液冷媒５９を室内ユニット２０に向けて供給した場合、循環量Ｇｒが室内熱交換ユニット２１で蒸発して気化冷媒５８として室外熱交換器３１に供給される。室外熱交換器３１においては循環量Ｇｒの気化冷媒５８を液化することにより循環量Ｇｒの液冷媒５９が生成され、返送管５２を介してレシーバー６１に戻される。プリチャージタンク７０においては、吐出量ＰＧｒと循環量Ｇｒとの差分（ＰＧｒ−Ｇｒ、リターンフロー（オーバーフロー量））の液冷媒５９がオーバーフロー（リターンフロー）管７５を通ってバッファタンク６１に戻される。したがって、ポンプ６２の吐出量ＰＧｒが空調システム１０の循環量Ｇｒに対し以下の条件（１）を満たしていれば、プリチャージタンク７０の所定の高さに液面７３を安定して維持できる。
ＰＧｒ＞Ｇｒ ・・・（１）

また、プリチャージタンク７０に液面７３を形成することにより、循環量Ｇｒの液冷媒５９を一定の圧力で安定して室内熱交換器２１に供給できる。また、室内熱交換器２１および室外熱交換器３１を循環する冷媒の循環量Ｇｒを安定して確保できる。

すなわち、この空調システム１０は、ポンプ（冷媒ポンプ）６２−プリチャージタンク（室内機冷媒タンク）７０−レシーバー６１−ポンプ６２という冷媒の流れ（第１のフロー）と、プリチャージタンク７０−室内熱交換器２１（沸騰気化）−気化冷媒供給管５１−室外熱交換器３１（凝集液化）−液冷媒返送管５２−レシーバー６１という冷媒の流れ（第２のフロー）とが形成される。第１のフローで冷媒をポンプ６２とレシーバー６１との間で循環させ、室内熱交換器２１において沸騰して気化した冷媒５８が第２のフローを経由してレシーバー６１に戻る。したがって、ポンプ６２の吐出量ＰＧｒを、プリチャージタンク７０からオーバーフローがあるように制御することにより第２のフローの循環量Ｇｒを安定して確保できる。

オーバーフローの有無は、液面計などで一定の高さＸ３に液面７３があることを確認したり、オーバーフロー管７５に液冷媒５９の流れがあることを流量計などで確認することにより判断できる。また、第２のフローを流れる循環量Ｇｒの最大値をシミュレーションなどにより予め求めておき、その最大循環量Ｇｒｍａｘよりも吐出量ＰＧｒが大きなポンプ６２を採用してもよい。

液冷媒５９の戻り（供給）側にポンプユニット６０が設けられた空調システム１０においては、液冷媒５９はいったんレシーバー６１に集められる。したがって、室外熱交換器３１の設置の条件は、レシーバー６１との距離に対し、重力で液冷媒５９が流れ込むだけの高さ距離が確保できる位置であればよい。一方、室内熱交換器２１の設置条件は、ポンプ６２の吐出圧により液冷媒５９が供給できる高さおよび距離の範囲内であれば良い。このため、室外ユニット３０の設置場所は、室内ユニット２０に対して低い位置であってもよく、たとえば、室内ユニット２０を室内の天井に配置し、室外ユニット３０を屋外の屋根ではなく地上に設置することが可能となる。また、室内ユニット２０と室外ユニット３０とは一対一でなくてもよい。

また、レシーバー６１は、冷媒配管途中の冷媒をレシーバー６１に向けて集めることが可能である。このため、ドレンがトラップされる可能性がある形状、たとえば、Ｕ字型などに設置された部分により、トラップされたドレンをレシーバー６１に排出するシステムを空調システム１０に設けることができる。

図１に示した空調システム１０の気化冷媒供給管５１は、建物（建屋）１の梁１ａを避けて配管するために梁１ａに沿ってＵ字型の配管部分５１ａを設けざるを得ないケースがある。空調システム１０の停止時あるいは起動時に、気化冷媒供給管５１の気化冷媒５８が放熱により液化する可能性があり、いったん液化するとＵ字型の配管部分５１ａに液冷媒がトラップされる。従来のシステムでは、基本的にトラップされる部分がないように気化冷媒供給管５１を配置する必要があり、梁貫通を余儀なくされるケースもある。しかしながら、既存の建屋１に空調システム１０を設置する場合は梁貫通が困難なことも多い。したがって、トラップされた液冷媒が気化するのを待つか、Ｕ字型の配管部分５１ａにヒートトレースを配置して強制的に気化するなどの対策が取られる。

空調システム１０は、Ｕ字型の配管部分５１ａの最も低い個所と、レシーバー６１の近傍の液冷媒返送管５２とを接続（連通）する液抜き用の配管５４と、液抜き用の配管５４に設けられた第１の仕切弁６５と、液冷媒返送管５２のレシーバー６１の上流に設けられた第２の仕切弁６６と、これらの仕切弁６５および６６を制御する機能を含む制御ユニット６７とを含む。仕切弁６５および６６の一例は電磁弁である。仕切弁６５および６６は、その他の適当なアクチュエータが設けられた弁であってもよく、起動停止が頻繁でない場合は手動弁であってもよい。また、液抜き用の配管５４は、レシーバー６１に直に接続してもよく、複数の液抜き用の配管５４を、集合ヘッダーを介してレシーバー６１に接続してもよい。

この空調システム１０においては、起動時に、返送管５２の第２の仕切弁６６を閉めて液抜き用の配管５４の第１の仕切弁６５を開けて配管部分５１ａにトラップされている液冷媒を排出する。その後、第２の仕切弁６６を開けて第１の仕切弁６５を閉めて運転を開始する。運転中は、第１の仕切弁６５を閉じることにより、液冷媒５９が液抜き用の配管５４を逆流して気化冷媒供給管５１に流れたり、気化冷媒供給管５１から気化冷媒５８がレシーバー６１の側に流れて冷媒の循環を阻害したりすることを抑制できる。運転中に結露防止などの要因で冷媒の循環が一時的に停止することがある場合は、冷媒の循環の再開に先立ち、第１および第２の仕切弁６５および６６を開閉してもよい。

図３に、室内ユニット２０の異なる例を示している。この室内ユニット２０においては、プリチャージタンク７０に液冷媒供給管５３が接続され、プリチャージタンク７０の下側と室内熱交換器２１の下部ヘッダー２６とが配管５３ａで接続され、液冷媒５９はプリチャージタンク７０を介して室内熱交換器２１に供給される。また、プリチャージタンク７０の上部と気化冷媒供給管５１とを連通する均圧管５５が設けられており、プリチャージタンク７０の内圧と室内熱交換器２１の内圧とを均等にすることによりプリチャージタンク７０から室内熱交換器２１への液冷媒５９の供給がさらにスムーズに行われるようにしている。均圧管５５には、気化冷媒５８の逆流を防止するために逆止弁を設けたり、器内圧の急激な変化を防止するためにオリフィスを設けてもよい。

図４に、室内ユニット２０のさらに異なる例を示している。この室内ユニット２０においては、プリチャージタンク７０が室内熱交換器２１の下部ヘッダー２６から立ち上がっており、プリチャージタンク７０が下部ヘッダー２６と一体になっている。液冷媒供給管５３は、下部ヘッダー２６に直に接続されていてもよく、プリチャージタンク７０に接続されていてもよい。また、プリチャージタンク７０の上部が熱交換器２１の上部ヘッダー２５と構造的に一体で、内部で分離されている構成を採用してもよい。プリチャージタンク７０を室内熱交換器２１に組み込むことにより室内ユニット２０をさらにコンパクトにすることができる。

いずれの室内ユニット２０においても、室内熱交換器２１の上流に設置されたプリチャージタンク７０の内部７２に、熱交換器２１の高さ方向Ｘの位置に対応する位置、例えば熱交換器２１のチューブ２７の上端に対応する位置Ｘ３に液面７３を形成することにより、プリチャージタンク７０の液面７３までの静圧に対応する一定の圧力で液冷媒５９を熱交換器２１に供給できる。したがって、液冷媒５９を安定的に熱交換器２１に供給でき、熱交換器２１が接する冷却対象、本例では室内空気５の状態に応じた性能を熱交換器２１が発揮でき、室内空気５を冷却できる。

沸騰循環型のシステムでは、冷媒循環を沸騰した冷媒ガスの圧力および凝縮した液冷媒の自重による落下によって行う。このため、室内ユニット２０と室外ユニット３０を接続する配管途中に、鳥居型やトラップ形状、例えば、Ｕ字型の配管部分５１ａなどの重力に反する方向への流れが必要となる配管形状があると、冷媒循環が阻害され冷却能力が低下、もしくは冷媒循環の停止といった問題が発生する。そのため、従来は施工時に配管勾配が常に保たれるように設置しなくてはならないという課題があった。これに対し、空調システム（冷却システム）１０においては、液冷媒５９を回収するレシーバー６１あるいは液冷媒返送管５２のレシーバー６１の近傍と、気化冷媒供給管５１の中で液冷媒がトラップされる可能性がある配管部分とを配管５４で接続し、起動時などに液抜きできるようにしている。したがって、配管途中に重力に反する方向に流れが発生するような部分が気化冷媒供給管５１に設けられてもよく、配管の設計および施工のフレキシビリティが増し、低コストで安定した性能を発揮する冷却システム１を提供できる。

また、沸騰循環の特性として室内熱交換器にて効率良く沸騰させるために適正な量の冷媒をシステム中に存在させる必要がある。従来のシステムでは最適な冷媒量を室内ユニットに確保できるよう、冷媒充填量を、施工されるシステム毎に調整することが必要であった。本冷却システム（空調システム）１においては、冷媒ポンプ６２を用いて強制的に液冷媒５９を室内熱交換器２１に供給することにより、上記の最適沸騰効率を維持するために適した量の冷媒を常に室内ユニット２０に供給できる。さらに、プリチャージタンク７０を室内熱交換器２１の上流側に設置し、オーバーフローで所定の高さに液面７３を形成する。このため、適正冷媒量が室内熱交換器２１に存在するように熱交換器内の冷媒量を検知する手段や、冷媒供給量を制御する手段が不要となり、複雑な流量調整機構の代わりに簡易な構成で適量の液冷媒５９を安定して室内熱交換器２１に供給できる。また、この冷却システム１においては液冷媒側にポンプ６２を設けるだけでよいので消費電力は小さい。したがって、ガス側を圧縮および圧送するコンプレッサーに比べて所要動力は少なく、沸騰循環システムのメリットを活かした低消費電力の冷却システムを提供できる。

なお、プリチャージタンク７０は円筒状であってもよく、角柱状であってもよく、配管の一部であってもよく、また、一定面積の断面を備えていても、備えていなくてもよく、プリチャージタンク７０の全体的な形状、長さは上記に例示したものに限定されない。プリチャージタンク７０は鉛直方向に延びていてもよく、熱交換器２１とともにあるいは別に鉛直方向以外に伸びていてもよい。プリチャージタンク７０の適当な位置に液面７３が安定して形成されるものであればよい。

液面７３のレベルを制御する方法は、オーバーフローに限定されないが、オーバーフロー管７５を設けて液冷媒５９をポンプ６２により循環させる方法およびシステムは、低コストであり、また、ポンプ６２を連続運転できる点で液面７３のレベル制御ユニットとして好適である。

また、プリチャージタンク７０を設ける熱交換器は沸騰循環型であればよく、外気を冷却源（放熱源）とする空調システム１０あるいは冷却システムに限らず、水冷により冷媒を凝縮させるシステムであってもよい。

１０ 空調システム、 ２０ 室内ユニット、 ２１ 室内熱交換器
３０ 室外ユニット、 ３１ 室外熱交換器
７０ プリチャージタンク、 ７５ オーバーフロー管

Claims (9)

1. 熱交換により冷媒を沸騰蒸発させる熱交換器と、
   前記熱交換器へ液冷媒を供給するラインに接続されたプリチャージタンクであって、内部に液冷媒を貯留し、液面が形成された状態で液冷媒が前記熱交換器へ供給されるプリチャージタンクと、
   前記熱交換器の高さ方向の位置に対応する前記プリチャージタンク内の所定の位置に前記液面を形成するレベル制御ユニットとを有する冷却ユニット。
2. 請求項１において、前記レベル制御ユニットは、オーバーフロー管を含む、冷却ユニット。
3. 請求項１または２において、前記熱交換器は液冷媒を受け入れる下部ヘッダーと、チューブを介して前記下部ヘッダーに繋がった上部ヘッダーとを含み、
   前記レベル制御ユニットは、前記下部ヘッダーと前記上部ヘッダーとの間に相当する前記プリチャージタンク内の所定の位置に前記液面を形成するユニットを含む、冷却ユニット。
4. 請求項３において、前記レベル制御ユニットは、前記チューブが前記上部ヘッダーに繋がる上端付近に相当する前記プリチャージタンク内の所定の位置に前記液面を形成するユニットを含む、冷却ユニット。
5. 請求項３または４において、前記プリチャージタンクは前記下部ヘッダーと連通している、冷却ユニット。
6. 請求項５において、前記プリチャージタンクは、前記下部ヘッダーから立ち上がっている、冷却ユニット。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の冷却ユニットと、
   前記プリチャージタンクに液冷媒を供給するポンプとを有する冷却システム。
8. 請求項７において、前記ポンプの上流に接続されたレシーバーを有し、
   前記レベル制御ユニットは、前記レシーバーに接続されたオーバーフロー管を含む、冷却システム。
9. 請求項８において、前記熱交換器は室内に設置される室内熱交換器であり、
   さらに、前記室内熱交換器で生成された気化冷媒を外気により冷却する室外熱交換器と、
   前記室内熱交換器と前記室外熱交換器とを連通する気化冷媒管と、
   前記室外熱交換器と前記レシーバーとを連通する液冷媒管とを有する、冷却システム。

Images