JP3063348B2 - 間接冷媒空調装置、間接冷媒空調装置用の脱着型熱交換器及び間接冷媒空調方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は二次冷媒を用いた間接冷
媒空調装置に関し、特に多様なニ−ズに適応できるフレ
キシブルな間接冷媒空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】二次冷媒を用いた間接冷媒空調装置とし
ては、冷温水を大型のチラ−で製造し、この冷温水を各
部屋のファンコイルユニットへ分配するようにした、い
わゆるセントラル空調方式が古くから用いられている。

【０００３】また、最近では、例えば特開平２−１２２
１４１に記載されているように、分離型空調機の室内機
と室外機との接続可能長さ及び高低差を拡大するため
に、一次側の冷凍サイクルで発生する冷熱を二次側の冷
媒ル−プに伝える空調方式が考えられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来例のもの
では、空調システムの設置に時間を要し、また一度空調
システムとして設置すると、空調システムの変更は容易
でなく、室内のレイアウト変更時等に容易に対応出来な
いという問題点があった。また、ファンコイルユニット
に冷温水を流す方式では、水漏れ時の処理の問題があっ
た。

【０００５】本発明の目的は、室外機の設置位置を変更
することなく、利用側熱交換器を、必要な時に必要な場
所へ自由かつ容易に設置することができるようにするこ
とにある。

【０００６】本発明の他の目的は、冷凍サイクル側の熱
交換器に対しサ−モサイフォン側の熱交換器を容易に着
脱できるようにすることにある。

【０００７】本発明の更に他の目的は、安全で信頼性の
高い間接冷媒空調装置を得ることにある。

【０００８】本発明の他の目的は、サ−モサイフォン側
の冷媒配管としてフレキシブルな配管を使用できるよう
にし、利用側熱交換器の設置位置を容易に変更可能とし
たフレキシブルな空調システムを得ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器を順次接続
して構成される冷凍サイクルと、熱源側熱交換器と利用
側熱交換器等を閉ル−プ接続して構成されるサ−モサイ
フォンとを備え、前記冷凍サイクルの蒸発器と前記サ−
モサイフォンの熱源側熱交換器とをお互いに熱交換可能
で且つ着脱自在に構成したことにある。

【００１０】本発明の他の特徴は、圧縮機、凝縮器、膨
張弁、蒸発器を順次接続して構成される冷凍サイクル
と、熱源側熱交換器と利用側熱交換器等をを閉ル−プ接
続して構成した第１及び第２のサ−モサイフォンとを備
え、前記冷凍サイクル中の蒸発器と前記第１のサ−モサ
イフォン中の熱源側熱交換器とをお互いに熱交換可能で
且つ着脱自在に接続し、且つ前記第１のサ−モサイフォ
ンの利用側熱交換器と前記第２のサ−モサイフォンの熱
源側熱交換器とをお互いに熱交換可能で且つ着脱自在に
接続したことにある。

【００１１】本発明の更に他の特徴は、圧縮機、四方
弁、室外側熱交換器、膨張弁、室内側熱交換器を順次接
続した冷凍サイクルと、熱源側熱交換器と利用側熱交換
器を閉ル−プ接続したサ−モサイフォンとを備え、前記
冷凍サイクル側の室内側熱交換器及び前記サ−モサイフ
ォン側の熱源側熱交換器は、冷媒が流れる伝熱管とこの
伝熱管に接合された拡大伝熱面とをそれぞれ有し、それ
ぞれの拡大伝熱面には他の拡大伝熱面と広い伝熱面積で
噛合う噛合部を形成し、これらの噛合部を互いに着脱す
ることにより、冷凍サイクルの室内側熱交換器とサ−モ
サイフォンの熱源側熱交換器とをお互いに熱交換可能で
且つ着脱自在としたことにある。

【００１２】本発明の更に他の特徴は、圧縮機、凝縮
器、膨張弁、蒸発器を順次接続して構成される冷凍サイ
クルの中の前記蒸発器と、熱源側熱交換器、気液分離用
タンク、冷媒を流動させるためのポンプ、利用側熱交換
器を順次閉ル−プ接続して構成されるサ−モサイフォン
の中の前記熱源側熱交換器とを、それぞれお互いに着脱
可能な拡大伝熱面により結合したことにある。

【００１３】本発明の更に他の特徴は、容量可変型の圧
縮機、室外側熱交換器、膨張弁、室内側熱交換器を順次
接続し建屋外に設けられた冷凍サイクルと、熱源側熱交
換器と利用側熱交換器を閉ル−プ接続し建屋内に設けら
れたサ−モサイフォンとを備え、前記冷凍サイクルの室
内側熱交換器はコンセント状に構成して建屋の壁体ある
いは床の少なくとも１個所以上に埋設して設け、前記サ
−モサイフォンの熱源側熱交換器は前記コンセント状の
室内側熱交換器と結合されるプラグ状に構成し、かつ前
記室内側熱交換器への冷媒の出入口部における冷媒状態
を検出する検出手段を設け、この検出手段からの検出値
に応じて前記容量可変型の圧縮機を制御する制御装置を
備えていることにある。

【００１４】本発明の更に他の特徴は、第１の冷媒が流
れる第１の伝熱管とこの第１の伝熱管に密着接合された
拡大伝熱面とを有する第１の熱交換器と、第２の冷媒が
流れる伝熱管とこの第２の伝熱管に密着接合された拡大
伝熱面とを有する第２の熱交換器とを備え、前記第１及
び第２のそれぞれの熱交換器の拡大伝熱面には他の拡大
伝熱面と着脱自在に噛合う凹凸状の噛合部が形成されて
いる間接冷媒空調装置用の脱着型熱交換器にある。

【００１５】本発明の更に他の特徴は、圧縮機、凝縮
器、膨張弁、蒸発器を順次接続して構成される冷凍サイ
クルを屋外に設置し、この冷凍サイクル中の蒸発器また
は凝縮器となる熱交換器を屋内の少なくとも１ケ所に設
置しておき、一方この熱交換器に着脱自在な熱源側熱交
換器と利用側熱交換器等とを閉ル−プ接続して構成され
るサ−モサイフォンを準備し、サ−モサイフォン側の熱
源側熱交換器を前記冷凍サイクル側の熱交換器に結合す
る間接冷媒空調方法にある。

【００１６】

【作用】室外に設けられた冷凍サイクル側の熱交換器
（蒸発器または凝縮器）と利用側の冷媒ル−プであるサ
−モサイフォン側の熱源側熱交換器とはお互いに着脱可
能な構造を有し、拡大伝熱面あるいはヒ−トパイプを介
して熱結合されるので、小さい熱抵抗とすることがで
き、冷凍サイクル側の冷媒とサ−モサイフォン側の冷媒
との間の一体の熱交換器としての作用を行なわせること
ができる。このため、冷凍サイクル側で作られた冷熱を
効率よくサ−モサイフォン側に伝えることができる。例
えば、サ−モサイフォンの利用側熱交換器で気化した冷
媒をサ−モサイフォンの熱源側熱交換器で液化できるの
で、継続した冷房作用を行なわせることができる。

【００１７】特に本発明によれば、冷凍サイクル側の熱
交換器とサ−モサイフォン側の熱交換器とを、電源にお
けるコンセントとプラグとの関係と同じように、極めて
容易にそれらを着脱することができ、コンセント状に構
成した冷凍サイクル側の熱交換器を室内の複数個所に予
め設置しておけば、室内のレイアウト変更時などには、
冷凍サイクル側とサ−モサイフォン側とを冷媒を放出す
ることなしに容易に切り離し、設置位置を簡単に変更す
ることができる。

【００１８】また、サ−モサイフォン側に用いる冷媒と
して、冷凍サイクル側に用いる冷媒よりも低圧の冷媒を
用いることによって、サ−モサイフォン側の配管材料の
選択幅が広がり、フレキシブルな配管材料の使用が可能
となるから、空調装置の取扱性が向上する。

【００１９】さらに、サ−モサイフォンは室内に設置
し、熱源側となる冷凍サイクルは室外に設置することに
より、冷凍サイクルに用いる冷媒は、多少の可燃性や毒
性があっても冷凍サイクル効率の高くなる冷媒を使用す
ることができるので、室外機の小型化および省電力化を
図ることができる。

【００２０】また、冷凍サイクルおよびサ−モサイフォ
ン側に冷媒の流れを逆転する四方切り替え弁を用いれ
ば、サ−モサイフォンの利用側熱交換器を加熱器として
使用することも可能となる。

【００２１】

【実施例】本発明は、熱源をつくるための冷凍サイクル
の熱交換器と利用側の冷媒ル−プであるサ−モサイフォ
ンの熱交換器とを、着脱自在なくし歯状の拡大伝熱面、
あるいはヒ−トパイプを用いた着脱自在な高効率熱交換
器にょって結合するようにしたものである。また、フレ
キシブルな配管を可能とするためサ−モサイフォン側に
用いる冷媒として、冷凍サイクル側に用いる冷媒より、
低圧の冷媒を用いたものである。さらに、安全な空調シ
ステムを構成するため、冷凍サイクル側は室外に、そし
てサ−モサイフォン側のみを室内に設置し、サ−モサイ
フォン側の冷媒は、熱源側の冷凍サイクルに用いる冷媒
に比べて燃えにくく、かつ漏洩が生じても人体への影響
のない冷媒を使用したものである。

【００２２】以下、本発明を具体的な実施例に基づき説
明する。 図１は本発明はの一実施例を示すものであ
る。図は、間接冷媒空調装置が建屋１２に設置された状
態の空調システムを示しており、Ａはその大部分（主要
部）が屋外に設置された冷凍サイクル、Ｂ１、Ｂ２は室
内に設置されたサ−モサイフォンを示している。Ａのう
ち、１は容量可変形の圧縮機、２は凝縮器（熱交換
器）、３ａ，３ｂは減圧機構、４ａ，４ｂは蒸発器（熱
交換器）、５はこれらの機器を順次接続する接続配管
（冷媒配管）を表している。また、サ−モサイフォンＢ
１，Ｂ２のうち、６ａ、６ｂは冷凍サイクルの蒸発器４
ａ，４ｂと熱交換される熱源側熱交換器、７ａ，７ｂは
室内の空調等に使用される利用側熱交換器、８ａ，８ｂ
は各サ−モサイフォンを閉ル−プ状に接続する配管、９
ａ，９ｂは各サ−モサイフォン内の冷媒を循環させるた
めのポンプ、１０ａ，１０ｂは気液分離用タンクを表し
ている。２３は冷凍サイクルの蒸発器４ａ，４ｂの熱負
荷を検知し圧縮機１に容量可変の指令を与える制御装置
である。冷凍サイクルの蒸発器となる複数の熱交換器４
ａ，４ｂは建屋の壁体あるいは床に埋設して設けられて
おり、これらはサ−モサイフォン側の熱源側熱交換器６
ａ，６ｂが自由に着脱可能な形で結合できるように構成
されている。すなわち、熱交換器４ａ，４ｂには複数の
凹部を設けてあたかも熱源を取り出すコンセントのよう
な形で設置され、また熱源側熱交換器６ａ，６ｂはその
コンセント状の凹部に嵌合される凸部を有するプラグ状
の構成としている。壁体等に埋設設置された室内側熱交
換器は凹部が形成されているだけなので、壁体等から突
出部がなく安全である。冷凍サイクルの蒸発器４ａ，４
ｂの入口および出口には、それぞれ温度センサ２４ａ，
２４ｂおよび２５ａ，２５ｂが取り付けられており、蒸
発器４ａ，４ｂの冷媒過熱度の大小により冷凍サイクル
の熱負荷の大小を検知する。例えば、サ−モサイフォン
Ｂ１が有効に動作しており、利用側熱交換器７ａで吸熱
が行なわれていると、温度センサ２４ａと２５ａとの間
に温度差が生じ、サ−モサイフォンＢ２が動作していな
い場合には、２４ｂと２５ｂとの間に温度差は生じな
い。サ−モサイフォンＢ２が接続されていない場合（着
脱可能な熱交換器６ｂと４ｂとが結合されていない場
合）も温度センサ２４ｂと２５ｂとの間に温度差は生じ
ない。制御装置２３はこれらの状態を検知して、冷凍サ
イクルの圧縮機１の容量を制御する。本発明によれば、
冷凍サイクル側の熱交換器を建屋内の適当な個所に予め
設置しておくことにより、必要な時必要な場所にサ−モ
サイフォンを接続し利用側熱交換器７ａ，７ｂを利用で
きるので、フレキシブルな空調システムを構成すること
ができる。

【００２３】図２、図３は図１における冷凍サイクルＡ
とサ−モサイフォンＢ（Ｂ１またはＢ２）との部分をサ
イクル構成図として示したものである。これら冷凍サイ
クル側およびサ−モサイフォン側にはそれぞれ、相変化
をする冷媒が封入されている。図において、５’は冷凍
サイクルＡ内の冷媒の流れ、８’はサ−モサイフォンＢ
内の冷媒の流れを示す。冷凍サイクル側の蒸発器４とサ
−モサイフォン側の熱源側熱交換器６とはそれぞれ図に
示すように、冷媒が流れる伝熱管に密着接合されたくし
歯状の拡大伝熱面４１，６１を有し、それぞれの拡大伝
熱面はそれらのくし歯状の部分（噛合部）で他の拡大伝
熱面と広い伝熱面積で噛合うように構成されている。前
記噛合部はあたかも電源のコンセントとプラグとの関係
のように互いに着脱自在に構成されている。

【００２４】冷凍サイクルの蒸発器４で相変化により発
生する冷熱は、着脱可能に結合されたサ−モサイフォン
側の熱源側熱交換器６に伝えられ、サ−モサイフォンの
利用側熱交換器７で、例えば冷房対象とする室内から熱
を得て気化した冷媒を凝縮させる。すなわち、冷凍サイ
クルＡとサ−モサイフォンＢとは利用側熱交換器７で吸
熱し、凝縮器２で放熱する単一の冷凍サイクルのように
動作する間接冷媒空調装置を構成する。

【００２５】図３は、図２におけるポンプ９および気液
分離用タンク１０を省略した簡単な構成のサ−モサイフ
ォンＢとした例である。サ−モサイフォンＢ内の液冷媒
は重力によって利用側熱交換器７へ運ばれる。熱源側熱
交換器６と利用側熱交換器７との間の配管長さや高低差
が小さい場合には、この様な簡単な構成としてもよい。
図４，図５は、それぞれ図１の実施例の他の例を示す
ものである。図４において、冷凍サイクルＡは建屋１２
の室外側に設置されている。冷凍サイクルのうち蒸発器
４のみが建屋の壁を貫通して室内側にコンセント状に露
出させて構成している。室内側にはサ−モサイフォンＢ
が設置されており、サ−モサイフォンの熱源側熱交換器
６を前記蒸発器４と着脱自在なプラグ状に構成され、コ
ンセント状の蒸発器にプラグ状の熱源側熱交換器を結合
することによって、室外側の冷凍サイクルＡと接続され
る。室内側の機器のレイアウト変更等によって、空調シ
ステムのレイアウト変更も必要となった場合には、冷凍
サイクルの蒸発器４とサ−モサイフォンの熱源側熱交換
器６との接続を解除すれば、利用側熱交換器７を他の位
置へ変更することが容易にでき、封入されている冷媒の
放出も不要である。すなわち、図４でサ−モサイフォン
を実線の位置から破線で示す位置に変更することが容易
に行える。

【００２６】また、図５はサ−モサイフォンを分散配置
する場合の一例で、冷却容量が１の蒸発器４に容量が
０．５の熱源側熱交換器６ａ，６ｂを２台接続してあ
る。この実施例では利用側熱交換器７ａ，７ｂが分散配
置されることになり、室内の温度分布を改善できる効果
が期待できる。蒸発器４の容量を大きくし、かつ蒸発器
４に多数の熱源側熱交換器を接続可能な構成とすれば、
もっと多くの熱源側熱交換器６を接続することが可能と
ある。

【００２７】図６は、サ−モサイフォンＢ１とサ−モサ
イフォンＢ２とをカスケ−ド的に順次接続した例を示す
図であり、冷凍サイクルの蒸発器４ａとサ−モサイフォ
ンの利用側熱交換器との距離を延長出来るように構成し
た例である。冷凍サイクルの蒸発器４ａとサ−モサイフ
ォンＢ１の熱源側熱交換器６ａとを熱的に結合し、さら
にサ−モサイフォンＢ１の利用側熱交換器７ａとサ−モ
サイフォンＢ２の熱源側熱交換器６ｂとを熱的に結合し
ている。熱交換器６ａと６ｂとの結合部は熱交換器４ａ
と６ａとの結合部と同様な構成となっている。この例の
サ−モサイフォンＢ１のようなものを標準的なサ−モサ
イフォンとして複数個用意しておけば、空調システムを
さらにフレキシブルに構成できる。

【００２８】図７は、サ−モサイフォンを接続するため
の熱交換器４ｃを冷凍サイクル側に増設できるようにし
た例を示す。冷凍サイクルの配管５の一部に分岐管２
６，２７およびこれらの一端に閉止バルブ２８，２９が
設けられている。通常は閉止バルブ２８，２９は閉じら
れているが、熱交換器４ｃが新設された後は閉止バルブ
２８，２９を開放することにより、冷凍サイクルの一つ
の蒸発器として機能させることができ、サ−モサイフォ
ンを接続したり、その蒸発器をそのまま冷却器として使
用できる。

【００２９】図８は、冷凍サイクルおよびサ−モサイフ
ォンに使用する冷媒の一例としてふっか炭素系冷媒Ｒ２
２及びＲ１２の温度圧力線図を示している。Ｒ２２の温
度圧力線はＲ１２の温度圧力線より左上にあり、同一の
温度に対して圧力が高く、Ｒ２２はＲ１２に比べて高圧
冷媒であることが示されている。今、冷凍サイクルの冷
媒としてＲ２２を用い、凝縮温度を４０℃、蒸発温度を
０℃とすると凝縮器２および蒸発器４の圧力は、それぞ
れ図８の点Ｄ、Ｅで示されるように１５．６kg／cm²、
５．０７kg／cm²となる。サ−モサイフォンの冷媒とし
てＲ１２を用い、ポンプ９の圧力損失を考慮して、利用
側熱交換器７での蒸発温度を１５℃、熱源側熱交換器６
での凝縮温度を１０℃とすると、利用側熱交換器７およ
び熱源側熱交換器６の圧力は、それぞれ図中の点Ｆ，Ｇ
で示されるように５．０１kg／cm²、４．３１kg／cm²と
なり、冷凍サイクル側に比べて、かなり低い圧力で冷房
運転ができることになる。このように室内側の機器に高
圧部がなくなり安全性が向上する。また、サ−モサイフ
ォン側の配管８は耐圧および剛性を低くできるから、や
わらかい材料の配管を使用でき、取扱性も著しく向上で
きる。

【００３０】このように冷凍サイクルに使用する冷媒を
サ−モサイフォンに使用する冷媒よりも低圧力で使用で
きる冷媒としたり、さらにサ−モサイフォン側の冷媒を
冷凍サイクル側に用いる冷媒より人体に対して危険度の
小さい冷媒とすることができ、それによって空調装置を
よりフレキシブルにでき、また安全性を向上することも
できる。

【００３１】また、冷凍サイクルおよびサ−モサイフォ
ンに使用する冷媒の組み合わせとして、室外に設置する
冷凍サイクル側には、冷凍サイクルとしての効率向上効
果が大きい冷媒を使用する事が出来る。例えば、アンモ
ニアは蒸発潜熱が大きいため、冷凍サイクルの冷媒とし
て優れており、我が国でも過去に使用されたことが有る
が、その毒性のために、Ｒ２２等のフロン系の冷媒に置
き換えられてきていた。しかし、現在、広く用いらてい
るフロン系の冷媒も環境破壊防止の観点から将来は規制
されることが考えられ、選択の幅が小さくなる可能性が
大きい。実際，Ｒ１２は、オゾン層保護のため、すでに
規制が決まっており、Ｒ２２に関しても将来規制の可能
性がある。Ｒ１２については物性が似ているＲ１３４ａ
が代替冷媒の候補として有力である。また、Ｒ２２につ
いては若干の可燃性はあるものの、現状では、Ｒ３２単
独またはＲ３２とＲ１３４ａとの混合冷媒等が代替冷媒
の候補と考えられている。本発明によれば、冷凍サイク
ル側を室外に設置し、冷媒として、アンモニアも含めて
これらの代替冷媒を使用し、室内のサ−モサイフォン側
には、Ｒ１３４ａのような毒性または危険性の点で問題
のない冷媒を使用すれば、安全で使い勝手の良い空調シ
ステムを構成することができる。

【００３２】図９は、本発明を複数の室内機を持つマル
チ冷凍サイクルに応用した例を示している。冷凍サイク
ルＡ側にはレシ−バ１１が追加され、蒸発器として４
ａ，４ｂ，４ｃの３台の蒸発器が接続されており、減圧
機構もこれらの蒸発器に応じて３ａ，３ｂ，３ｃが接続
されている。蒸発器４ａ，４ｂは一次側の冷凍サイクル
の冷媒が流れる通常の蒸発器である。サ−モサイフォン
Ｂは３台目の蒸発器４ｃに着脱可能に接続されている。

【００３３】図１０は、図９のマルチ冷凍サイクルが実
際のビル等の建物１２に設置した状況の一例を示してい
る。蒸発器４ａ，４ｂは冷房作用を行うための固定の室
内機１３，１４として設置されている。蒸発器４ｃは建
物１２の壁体の一部に設置されており、必要に応じてサ
−モサイフォンを接続して利用側熱交換器７によって個
人用の局所的な空調等を行うことができるように構成さ
れている。

【００３４】図１１は、同様なマルチ冷凍サイクルを家
庭用の空調機１５と冷蔵庫１６に適用した例である。す
なわち、蒸発器４ａは固定設置の空調機１５として使用
され、蒸発器４ｂ，４ｃはコンセント状に床面に設置し
ておき、蒸発器４ｃにはサ−モサイフォンが接続し、こ
の利用側熱交換器７は冷蔵庫１６の冷却器として使用し
ている。冷蔵庫１６の設置場所の変更は、例えば冷凍サ
イクルの蒸発器への接続を４ｃから４ｂに変更すること
によって容易に行える。このように、本発明によれば、
単一の冷凍サイクルから得られる冷熱を空調と冷蔵庫用
の両方に利用できる効果がある。

【００３５】図１２は、冷凍サイクルの蒸発器４とサ−
モサイフォンの熱源側熱交換器６とからなる脱着型交換
器の構成の一例を示す。図１２において、４’は冷凍サ
イクルの冷媒が流れ蒸発器となる伝熱管、１５はこの伝
熱管に密着して接合された、くし歯状の拡大伝熱面、
６’はサ−モサイフォンの冷媒が流れ熱源側熱交換器と
なる伝熱管、１６はこの伝熱管に密着して接合され、前
記拡大伝熱面１５と密着して組み合わすことができるく
し歯状の拡大伝熱面、１７はこれらのくし歯状の拡大伝
熱面（凹凸状の噛合部）の間を満たす熱伝導性のグリ−
スを示す。このような構成からなる脱着型熱交換器にお
いては、冷凍サイクルの蒸発器となる伝熱管４’からの
冷熱はくし歯状の拡大伝熱面１５，１６を介してサ−モ
サイフォンの熱源側熱交換器となる伝熱管６’に熱伝導
によって伝えられる。この際、くし歯状の拡大伝熱面１
５，１６の間には熱導性のグリ−スが満たされているの
で熱伝導効果をさらに向上できる。

【００３６】図１３，図１４は脱着型熱交換器の他の例
を示す。

【００３７】図１３は山形状のくし歯状拡大伝熱面１
５，１６で噛合部が形成され、拡大伝熱面の溝と伝熱管
の長手方向とは直交するように構成されている。３０は
蒸発器４と熱源側熱交換器６とを固定するためのボルト
等の固定手段である。

【００３８】図１４は、くし歯状拡大伝熱面１５，１６
の溝と伝熱管の長手方向とが平行にになるように構成し
た例である。

【００３９】図１５及び図１６は、脱着型熱交換器のさ
らに他の例を示すもので、図１５はその概略断面図、図
１６はその全体構成を示す斜視図である。図において、
１６はサ−モサイフォン側の拡大伝熱面、１８はこの拡
大伝熱面１６に接着して一体に取り付けられたヒ−トパ
イプ、１５は冷凍サイクル側の拡大伝熱面で前記ヒ−ト
パイプ１８を密着嵌合するための孔１５’が形成されて
いる。３０は拡大伝熱面１５と１６を固定するためのボ
ルト等による固定手段である。このように構成すること
によって、ヒ−トパイプ１８の作用で冷凍サイクルの蒸
発器となる伝熱管４’からの冷熱をサ−モサイフォンの
熱源側熱交換器となる伝熱管６’に効率良く伝えること
ができる。特に本発明によれば、図１６に示すように、
電源のコンセントとプラグとの関係と同じように着脱自
在で且つ熱交換可能な熱交換器が得られる。

【００４０】図１７は本発明の間接冷媒空調装置の冷凍
サイクル側とサ−モサイフォン側をそれぞれヒ−トポン
プサイクルで構成した場合の例を示す。図において、１
９は冷凍サイクルにおける冷媒の流れを切り替えるため
の四方弁、２０はサ−モサイフォン側の冷媒の流れを切
り替えるための四方弁である。また、サ−モサイフォン
側には有効冷媒量を調整するための容器２１と冷媒の流
出を制御するための弁２２が設けられている。サ−モサ
イフォンの利用側熱交換器７で冷却を行う場合について
は図１、図２の場合と同様であるので、ここでは四方弁
１９が図示の状態、すなわち利用側熱交換器７で加熱ま
たは暖房を行う場合について説明する。冷凍サイクル側
は圧縮機１，四方弁１９，（室内側）熱交換器４，減圧
機構３，（室外側）熱交換器２の順に冷媒が流れる。冷
媒としてＲ２２を使用する場合を考えると、冷凍サイク
ルの作動点は熱交換器４での凝縮温度５２℃，凝縮圧力
２０．７kg／cm²，室外側熱交換器２での蒸発温度０
℃，蒸発圧力５．０７kg／cm²となる。サ−モサイフォ
ン側はポンプ９，四方弁２０，利用側熱交換器７，熱源
側熱交換器６，気液分離用タンク１０の順に、またこの
タンク１０と並列に容器２１，弁２２の順に冷媒が流れ
る。冷媒としてＲ１２を使用する場合を考えると、作動
点は熱源側熱交換器６での蒸発温度４５℃，蒸発圧力１
１．１kg／cm²，利用側熱交換器７での凝縮温度４０
℃，凝縮圧力９．８kg／cm²となる。図１，図２で説明
した利用側熱交換器７で冷却を行う場合に比べて、加熱
または暖房を行うために、サ−モサイフォン側の圧力は
高い値が必要となる。このために冷媒量を調整するため
の容器２１が設けられており、暖房運転時には弁２２を
開放してサ−モサイフォン内を流れる冷媒の有効量を増
加させるようにし、図１，図２で説明したような冷却運
転時には弁２２を閉止し冷媒の有効量を減少させるよう
にする。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、熱源側となる冷凍サイ
クルの熱交換器と利用側となるサ−モサイフォンの熱交
換器とをお互いに熱交換可能で且つ着脱自在に構成して
いるので、サ−モサイフォンの熱交換器と熱交換される
冷凍サイクル側の熱交換器を屋内の複数個所に設置して
おけば、室内のレイアウト変更時などに利用側熱交換器
を自由且つ容易に設置できる効果がある。したがって、
自由度の高い空調システムを得ることができる。

【００４２】また、本発明によれば、冷凍サイクル側の
熱交換器とサ−モサイフォン側の熱交換器とはそれぞれ
拡大伝熱面を有し、この拡大伝熱面に噛合部を形成して
互いに結合するようにしたので、冷凍サイクル側の熱交
換器にサ−モサイフォン側の熱交換器を容易に着脱でき
るという効果がある。特に、前記拡大伝熱面の噛合部を
多数の平行な板状フィンからなるくし歯形状とすれば広
い伝熱面で高効率な熱交換を行わせることができ、しか
も両熱交換器はコンセントとプラグのような関係で着脱
を行わせることができるから、着脱が大変容易になる。
さらに、前記拡大伝熱面における熱伝達をヒ−トパイプ
により行えば、着脱が容易でさらに高効率な熱交換を行
わせることができる。

【００４３】なお、本発明によれば、サ−モサイフォン
側に用いる冷媒を冷凍サイクル側に用いる冷媒に比べて
低圧で可燃性等が小さく、また漏洩が生じても人体に与
える害が小さい冷媒を選択して使用できるので、安全で
信頼性の高い空調システムを実現できる。

【００４４】さらに、サ−モサイフォン側の冷媒を冷凍
サイクルに用いる冷媒より低圧力で使用できる冷媒とす
ることにより、サ−モサイフォン側の冷媒配管としてフ
レキシブルな配管を使用できるから、利用側熱交換器の
設置位置を容易に変更可能なフレキシブルな空調システ
ムが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の間接冷媒空調装置の実施例を示す全体
構成図である。

【図２】本発明の実施例のサイクル構成の一例を示す図
である。

【図３】本発明の実施例のサイクル構成の一例を示す図
である。

【図４】本発明の間接冷媒空調装置の変形例を示す全体
構成図である。

【図５】本発明の間接冷媒空調装置の変形例を示す全体
構成図である。

【図６】本発明の間接冷媒空調装置の変形例を示す全体
構成図である。

【図７】本発明の間接冷媒空調装置の変形例を示す全体
構成図である。

【図８】本発明に使用する冷媒の一例（Ｒ２２，Ｒ１
２）の温度圧力線図である。

【図９】本発明を複数の室内機を持つマルチ冷凍サイク
ルに応用した例を示すサイクル構成図である。

【図１０】図９のマルチ冷凍サイクルを建物に設置した
状況を示す概略図である。

【図１１】図９のマルチ冷凍サイクルを空調機および冷
蔵庫に適用した例を示す全体構成図である。

【図１２】本発明に適用される脱着型熱交換器の一例を
示す断面図である。

【図１３】本発明に適用される脱着型熱交換器の一例を
示す斜視図である。

【図１４】本発明に適用される脱着型熱交換器の一例を
示す斜視図である。

【図１５】本発明に適用される脱着型熱交換器の一例を
示す断面図である。

【図１６】図１５の脱着型熱交換器の斜視図である。

【図１７】本発明におけるサイクル構成の他の例を示す
図である。

【符号の説明】

Ａ…冷凍サイクル、Ｂ…サ−モサイフォン、Ｃ…建屋、
Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ…冷媒の温度圧力線図上の点、１…圧縮
機、２…凝縮器、３，３ａ，３ｂ，３ｃ…減圧機構、
４，４ａ，４ｂ，４ｃ…蒸発器、４’…（冷凍サイクル
の蒸発器となる）伝熱管、５…接続配管、５’…冷凍サ
イクルの冷媒の流れ、６…熱源側熱交換器、６’…（サ
−モサイフォンの熱源側熱交換器となる）伝熱管、７…
利用側熱交換器、８…接続配管、８’…サ−モサイフォ
ンにおける冷媒の流れ、９…ポンプ、１０…気液分離用
タンク、１１…レシ−バ、１２…建物、１３，１４…室
内機、１５…（伝熱管４’に密着して接合されたくし歯
状の）拡大伝熱面、１６…（サ−モサイフォン側の）拡
大伝熱面、１７…（拡大伝熱面の間を満たす）熱導性の
グリ−ス、１８…（サ−モサイフォン側に接着された）
ヒ−トパイプ、 １９，２０…四方弁、２１…冷媒量調
節容器、２２…開閉弁、２３…制御装置、２４ａ，２４
ｂ…温度センサ、２５ａ，２５ｂ…温度センサ、２６，
２７…分岐管、２８，２９…閉止バルブ、３０…固定手
段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 勝又 直登 静岡県清水市村松390番地 株式会社 日立製作所 清水工場内 (72)発明者 千秋 隆雄 静岡県清水市村松390番地 株式会社 日立製作所 清水工場内 (56)参考文献 特開 平３−117844（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−297767（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−263481（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−87137（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−83739（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−67936（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 5/00 F25B 1/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器を順次
   接続を有する冷凍サイクルと、熱源側熱交換器と利用側
   熱交換器等を閉ル−プ接続されるサ−モサイフォンとを
   備え、前記冷凍サイクルの蒸発器と前記サ−モサイフォ
   ンの熱源側熱交換器とをお互いに熱交換可能で且つ着脱
   自在にしたことを特徴とする間接冷媒空調装置。
2. 【請求項２】 圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器を順次
   接続して構成される冷凍サイクルと、熱源側熱交換器と
   利用側熱交換器等をを閉ル−プ接続して構成した第１及
   び第２のサ−モサイフォンとを備え、前記冷凍サイクル
   中の蒸発器と前記第１のサ−モサイフォン中の熱源側熱
   交換器とをお互いに熱交換可能で且つ着脱自在に接続
   し、且つ前記第１のサ−モサイフォンの利用側熱交換器
   と前記第２のサ−モサイフォンの熱源側熱交換器とをお
   互いに熱交換可能で且つ着脱自在に接続したことを特徴
   とする間接冷媒空調装置。
3. 【請求項３】 圧縮機、四方弁、室外側熱交換器、膨張
   弁、室内側熱交換器を順次接続した冷凍サイクルと、熱
   源側熱交換器と利用側熱交換器を閉ル−プ接続したサ−
   モサイフォンとを備え、前記冷凍サイクル側の室内側熱
   交換器及び前記サ−モサイフォン側の熱源側熱交換器
   は、冷媒が流れる伝熱管とこの伝熱管に接合された拡大
   伝熱面とをそれぞれ有し、それぞれの拡大伝熱面には他
   の拡大伝熱面と広い伝熱面積で噛合う噛合部を形成し、
   これらの噛合部を互いに着脱することにより、冷凍サイ
   クルの室内側熱交換器とサ−モサイフォンの熱源側熱交
   換器とをお互いに熱交換可能で且つ着脱自在としたこと
   を特徴とする間接冷媒空調装置。
4. 【請求項４】 圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器を順次
   接続して構成される冷凍サイクルの中の前記蒸発器と、
   熱源側熱交換器、気液分離用タンク、冷媒を流動させる
   ためのポンプ、利用側熱交換器を順次閉ル−プ接続して
   構成されるサ−モサイフォンの中の前記熱源側熱交換器
   とを、それぞれお互いに着脱可能な拡大伝熱面により結
   合したことを特徴とする間接冷媒空調装置。
5. 【請求項５】 容量可変型の圧縮機、室外側熱交換器、
   膨張弁、室内側熱交換器を順次接続し建屋外に設けられ
   た冷凍サイクルと、熱源側熱交換器と利用側 熱交換器を
   閉ル−プ接続し建屋内に設けられたサ−モサイフォンと
   を備え、前記冷凍サイクルの室内側熱交換器はコンセン
   ト状に構成して建屋の壁体あるいは床の少なくとも１個
   所以上に埋設して設け、前記サ−モサイフォンの熱源側
   熱交換器は前記コンセント状の室内側熱交換器と結合さ
   れるプラグ状に構成し、かつ前記室内側熱交換器への冷
   媒の出入口部における冷媒状態を検出する検出手段を設
   け、この検出手段からの検出値に応じて前記容量可変型
   の圧縮機を制御する制御装置を備えていることを特徴と
   する間接冷媒空調装置。
6. 【請求項６】 第１の冷媒が流れる第１の伝熱管とこの
   第１の伝熱管に密着接合された拡大伝熱面とを有する第
   １の熱交換器と、第２の冷媒が流れる伝熱管とこの第２
   の伝熱管に密着接合された拡大伝熱面とを有する第２の
   熱交換器とを備え、前記第１及び第２のそれぞれの熱交
   換器の拡大伝熱面には他の拡大伝熱面と着脱自在に噛合
   う凹凸状の噛合部が形成されていることを特徴とする間
   接冷媒空調装置用の脱着型熱交換器。
7. 【請求項７】 圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器を順次
   接続して構成される冷凍サイクルを屋外に設置し、この
   冷凍サイクル中の蒸発器または凝縮器となる熱交換器を
   屋内の少なくとも１ケ所に設置しておき、一方この熱交
   換器に着脱自在な熱源側熱交換器と利用側熱交換器等と
   を閉ル−プ接続して構成されるサ−モサイフォンを準備
   し、サ−モサイフォン側の熱源側熱交換器を前記冷凍サ
   イクル側の熱交換器に結合することを特徴とする間接冷
   媒空調方法。