JP4993415B2 - 空調システム及びその運転方法 - Google Patents

Description

本発明は空調システム及びその運転方法に係り、特に、多層階にわたって設置されたコンピュータやサーバ等の電子機器を局所的に冷却する空調システム及びその運転方法に関する。

サーバルームには、コンピュータやサーバ等の電子機器が集約された状態で多数設置される。電子機器は一般にラックマウント方式、すなわち、電子機器を機能単位別に分割して収納するラック（筐体）をキャビネットに段積みする方式で設置され、キャビネットはサーバルームの床上に多数整列配置される。

これらの電子機器は、正常な動作をするために一定の温度環境が必要とされ、高温状態になるとシステム停止等のトラブルを引き起こすおそれがある。このため、サーバルームは空調機によって一定の温度環境に管理されている。しかし、近年では、電子機器の処理速度や処理能力の急激な上昇に伴い、電子機器からの発熱量が上昇の一途をたどっており、空調機のランニングコストも大幅に増加している。

このような背景から、電子機器を効率的に冷却するための様々な技術が提案されている。たとえば特許文献１には、電子機器を通る閉ループ流を形成し、この閉ループ流を熱交換器で冷却することによって、電子機器を局所的に冷却する方法が提案されている。また、特許文献２には、電子機器の収納ラック内に蒸発器とファンを設け、収納ラック内を局所的に冷却する方法が提案されている。これらの方法によれば、電子機器を局所的に冷却するので、サーバルーム全体の空調にかかるランニングコストを低減することができる。しかし、電子機器を冷却するためのランニングコストが増加するという問題が新たに発生する。

一方で、ランニングコストを大幅に低減できる空調システムとして、冷媒を動力なしで自然循環させる冷媒自然循環型の空調システムが知られている。たとえば、特許文献３や特許文献４に記載される空調システムは、蒸発器と、この蒸発器よりも高所の凝縮器とを、ガス配管及び液配管で接続することによって構成されている。そして蒸発器で気化された冷媒の気体がガス配管を介して凝縮器に送られ、凝縮器で液化された冷媒の液体が液配管を介して蒸発器に送られることによって、冷媒が自然循環され、蒸発器で冷却作用を得ることができる。このような冷媒自然循環型の空調システムを、サーバの局所冷却に適用することによって、前述したランニングコストを削減することが期待される。たとえば、蒸発器をサーバの排気口の近傍に配置するとともに、凝縮器として建屋の屋上に冷却塔を設置し、この冷却塔で外気を利用して冷媒を冷却することによって、ランニングコストを大幅に削減することが可能となる。
特表２００６−５０７６７６号公報 特開２００４−２３２９２７号公報 特開２００７−１２７３１５号公報 特開２００５−２８２９８８号公報

しかしながら、自然循環型の空調システムは、蒸発器と凝縮器の高さ位置が重要になり、蒸発器を異なる高さ位置に複数設けた場合には、全ての蒸発器で十分な冷却能力を発揮することが困難になる。具体的に説明すると、複数の階層に蒸発器を設ける場合、下層階の蒸発器に供給される冷媒は、上層階の蒸発器に供給される冷媒よりも圧力が大きくなる。このため、下層階の蒸発器では、冷媒の蒸発温度が高くなり、冷媒が蒸発しにくくなるので、冷却性能が低下するという問題が発生する。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、冷媒を自然循環させる空調システムにおいて、複数の蒸発器を異なる高さ位置に設けた場合であっても全ての蒸発器で十分な冷却性能を発揮することのできる空調システム及びその運転方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、異なる高さ位置に複数設けられ、冷媒を気化させる複数の蒸発器と、前記複数の蒸発器よりも高所に配置され、前記気化された冷媒を液化させる凝縮器とを備え、前記複数の蒸発器で気化された冷媒の気体がガス配管によって前記凝縮器に送られ、該凝縮器で液化された冷媒の液体が液配管によって分岐されて前記蒸発器に送られることによって冷媒が自然循環する空調システムにおいて、前記液配管の各分岐管で、該各分岐管が接続される蒸発器よりも高所に設けられ、前記冷媒の流量を調節するバルブと、前記バルブよりも下側の前記各分岐管内に形成される冷媒の液柱の大きさを前記各分岐管内の差圧を測定することによって求める測定手段と、前記測定手段の測定結果に応じて前記バルブを制御するバルブ制御手段と、前記液配管に設けられ、前記複数の蒸発器よりも高所で、且つ、前記凝縮器よりも低所に、前記凝縮器で液化された冷媒を貯留すると共に前記各分岐管に接続されるバッファタンクと、前記バッファタンクの上部と前記各分岐管の前記バルブ下流側との間で接続されるガス抜き管と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、液配管の分岐管内に形成される冷媒の液柱の大きさ（すなわち液面の高さ）を求め、その結果に応じてバルブを制御するようにしたので、液柱を予め設定した大きさに調節することができる。これにより、複数の蒸発器を異なる高さ位置に配置した場合であっても、全ての蒸発器に冷媒を適切な圧力で供給することができ、全ての蒸発器で十分な冷却性能を発揮することができる。

なお、本発明は、サーバ等の発熱機器が複数階に分けて配置され、各発熱機器を蒸発器によって局所的に冷却する場合に特に効果があり、全ての蒸発器で発熱機器を十分に冷却することができる。

本発明によれば、分岐管内の差圧を測定することによって、液柱の大きさを求めることができる。したがって、分岐管内の差圧を予め設定された値に制御することによって、液柱を所望の大きさに制御することができる。

請求項２に記載の発明は請求項１の発明において、前記測定手段の代わりに、前記バルブよりも下側の分岐管に設けられた冷媒の貯留タンク内の液面高さを測定することによって、前記液柱の大きさを求める測定手段を備えたことを特徴とする。本発明によれば、冷媒の貯留タンクを設けてその液面高さを測定するようにしたので、液柱の大きさを求めることができる。したがって、冷媒の貯留タンク内の液面高さを予め設定された値に制御することによって、液柱を所望の大きさに制御することができる。

請求項１の発明によれば、液配管にバッファタンクを設け、このバッファタンクから分岐管に冷媒液を送るようにしたので、各分岐管に冷媒液を確実に送液して液柱を形成することができる。また、バッファタンクを設けたことによって、液配管全体に冷媒を充填する必要がなくなるので、冷媒の使用量を減らすことができる。

請求項３に記載の発明は前記目的を達成するために、異なる高さ位置に設けられた複数の蒸発器で冷媒が気化され、該気化された冷媒がガス配管を介して前記蒸発器よりも高所の凝縮器に送られ、該凝縮器で液化された冷媒が液配管によって分岐されて前記複数の蒸発器に送られることによって前記冷媒が自然循環する空調システムの運転方法において、前記液配管の各分岐管で、該各分岐管が接続される蒸発器よりも高所に設けられ、前記冷媒の流量を調節するバルブと、前記バルブよりも下側の前記各分岐管内に形成される冷媒の液柱の大きさを前記各分岐管内の差圧を測定することによって求める測定手段と、前記測定手段の測定結果に応じて前記バルブを制御するバルブ制御手段と、前記液配管に設けられ、前記複数の蒸発器よりも高所で、且つ、前記凝縮器よりも低所に、前記凝縮器で液化された冷媒を貯留すると共に前記各分岐管に接続されるバッファタンクと、前記バッファタンクの上部と前記各分岐管の前記バルブ下流側との間で接続されるガス抜き管と、を備え、前記バルブを制御して前記各分岐管に形成される液柱の大きさを調節することによって、前記複数の蒸発器に供給される冷媒の圧力を制御すると共に、該制御において前記バッファタンクから前記各分岐管に冷媒を流下させた際に前記各分岐管内のガスが前記ガス抜き管を介して前記バッファタンクに送られることを特徴とする。

本発明によれば、分岐管に形成される冷媒の液柱の大きさを調節するようにしたので、各蒸発器に供給される冷媒の圧力を制御することができる。したがって、複数の蒸発器が異なる高さ位置に配置された場合であっても、全ての蒸発器に冷媒を適切な圧力で供給することができる。これにより、全ての蒸発器において十分な冷却能力を発揮することができる。なお、液柱の大きさは、分岐管の差圧を測定したり、分岐管にタンクを設けてそのタンクの液面高さを測定したりすることによって求めることができる。

以上説明したように本発明によれば、液配管の分岐管に形成される冷媒の液柱の大きさを調節することによって、各蒸発器に供給される冷媒の圧力を調節するようにしたので、複数の蒸発器が異なる高さ位置に配置される場合であっても、全ての蒸発器に冷媒を適切な圧力で供給することができ、全ての蒸発器で十分な冷却性能を発揮することができる。

以下、添付図面に従って本発明に係る空調システム及びその運転方法の実施の形態について詳説する。なお、本実施の形態は、複数階に設置されたサーバを局所的に冷却する空調システムの例で説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施形態の空調システム１０を示す概念図である。同図に示す空調システム１０は、上下二階のサーバルーム１２Ｘ、１２Ｙに設けられたサーバ１４の近傍を局所的に冷却するシステムである。なお、以下の説明で符号に付すＸは下層階の空調システムに係わる部材であり、Ｙは上層階の空調システムに係わる部材である。

サーバ１４は、エアの吸引口１４Ａ及び排気口１４Ｂを備えるとともに、内部にファン１４Ｃを備え、このファン１４Ｃを駆動することによって、吸引口１４Ａからエアが吸引され、排気口１４Ｂからそのエアが排気される。これにより、サーバ１４内を空冷することができ、サーバ１４内で発生した熱を排出することができる。

サーバ１４は、サーバラック１６内に段積みされて収納されることによって、サーバルーム１２Ｘ、１２Ｙ内に設置される。なお、サーバ１４の設置方法はサーバラック１６に限定するものではなく、様々な態様が可能である。

各サーバルーム１２Ｘ、１２Ｙの床面の下には床下チャンバ１８Ｘ、１８Ｙが形成されており、床面に形成された複数の吹出口（不図示）を介して床下チャンバ１８Ｘ、１８Ｙとサーバルーム１２Ｘ、１２Ｙが連通される。床下チャンバ１８Ｘ、１８Ｙには、パッケージ空調機等（不図示）で冷却された空調エアが給気され、この空調エアが吹出口からサーバルーム１２Ｘ、１２Ｙに吹き出される。なお、吹出口は、サーバ１４の吸引口１４Ａの近傍に形成されており、この空調エアがサーバ１４に吸引されることによって、サーバ１４を効率よく冷却することができる。

さらに、サーバ１４は、本実施の形態の空調システム１０によって局所的に冷却される。空調システム１０は主として蒸発器２０Ｘ、２０Ｙ、凝縮器２２、液配管２４、ガス配管２６で構成される。

蒸発器２０Ｘ、２０Ｙはそれぞれ、サーバ１４の排気口１４Ｂの近傍に設けられる。蒸発器２０Ｘ、２０Ｙの内部には不図示のコイルが設けられ、このコイルの外側を排気口１４Ｂからの排気エアが流れ、コイルの内側を冷媒の液体が流れるようになっている。これにより、コイル内の冷媒が排気エアから気化熱を奪って蒸発するので、排気エアを冷却することができる。

凝縮器２２は、蒸発器２０Ｘ、２０Ｙで気化した冷媒を冷却して凝縮させる装置であり、本実施の形態では冷却塔が使用される。凝縮器２２（以下、冷却塔２２ともいう）は、蒸発器２０Ｙよりも高所、たとえば建屋の屋上に設けられる。冷却塔２２の上端と側面には開口が形成され、内部にはファン２８が設けられる。このファン２８を駆動することによって、側面の開口からエアが吸引され、上昇気流となって上端の開口から排気される。また、冷却塔２２の内部には、コイル３０が設けられ、このコイル３０の内部を冷媒が流れるようになっている。コイル３０の上方には、散水管３２が設けられ、冷却塔２２の下部に貯留されている水が散水用ポンプ３４によって散水管３２に送られ、散水管３２から散水される。上記の如く構成された冷却塔２２では、ファン２８による上昇気流と散水管３２による散水とによって、コイル３０内の冷媒が冷却され、冷媒が液化される。なお、凝縮器２２の構成は冷却塔に限定するものではなく、冷凍機を利用したもの等を使用してもよい。

蒸発器２０Ｘ、２０Ｙと凝縮器２２は、液配管２４（分岐管２４Ｘ、２４Ｙを含む）とガス配管２６（分岐管２６Ｘ、２６Ｙを含む）によって接続される。ガス配管２６の上端は凝縮器２２内のコイル３０に接続されており、ガス配管２６の下端は、分岐管２６Ｘ、２６Ｙに分岐され、その分岐管２６Ｘ、２６Ｙが蒸発器２０Ｘ、２０Ｙのコイルに接続されている。一方、液配管２４の上端は、凝縮器２２のコイル３０に接続されており、液配管の下端は、分岐管２４Ｘ、２４Ｙに分岐され、その分岐管２４Ｘ、２４Ｙが蒸発器２０Ｘ、２０Ｙのコイルに接続されている。したがって、各蒸発器２０Ｘ、２０Ｙで気化された冷媒の気体はガス配管２６を通って凝縮器２２に自然に送られ、この凝縮器２２で液化された後、液化された冷媒は液配管２４を通って蒸発器２０Ｘ、２０Ｙに自然に流下される。これにより、冷媒の自然循環が行われる。

循環する冷媒としては、フロン、あるいは代替フロンとしてのＨＦＣ（ハイドロフロロカーボン）等を使用することができる。また、大気圧よりも低い圧力で使用するならば、水を使用することも可能である。

ところで、液配管２４には、バッファタンク３６が設けられている。バッファタンク３６は、冷媒の自然循環を妨げないように、蒸発器２０Ｙよりも高所で、且つ、凝縮器２２よりも低所に設けられる。また、前述した液配管２４の分岐管２４Ｘ、２４Ｙは、その上端がバッファタンク３６の下部（好ましくは底面）に接続される。これにより、凝縮器２２内で液化された冷媒の液体は自然にバッファタンク３６に貯留され、このバッファタンク３６から自然に分岐管２４Ｘ、２４Ｙに流れ、蒸発器２０Ｘ、２０Ｙに送液される。

分岐管２４Ｘ、２４Ｙにはそれぞれ、バルブ３８Ｘ、３８Ｙが設けられる。バルブ３８Ｘ、３８Ｙはそれぞれ、蒸発器２０Ｘ、２０Ｙよりも高所に配置されており、このバルブ３８Ｘ、３８Ｙの開度を調節することによって、（冷媒の送液の開始、停止も含めて）分岐管２４Ｘ、２４Ｙを流れる冷媒の流量が調節される。したがって、バルブ３８Ｘ、３８Ｙの開度を調節することによって、その下側の分岐管２４Ｘ、２４Ｙ内に形成される液柱の大きさ（すなわち液面の高さ）が調節される。そして、液柱の大きさを調節することによって、蒸発器２０Ｘ、２０Ｙに供給される冷媒の圧力が制御される。

また、分岐管２４Ｘ、２４Ｙにはそれぞれ、差圧センサ４０Ｘ、４０Ｙが設けられる。差圧センサ４０Ｘ、４０Ｙは、バルブ３８Ｘ、３８Ｙよりも下流側（すなわち下方）に設けられており、分岐管２４Ｘ、２４Ｙ内の特定の二点の差圧を測定できるようになっている。なお、差圧センサ４０Ｘ、４０Ｙは、分岐管２４Ｘ、２４Ｙ内の液柱の大きさを測定するのに適した位置として、分岐管２４Ｘ、２４Ｙの最も下側の位置と、バルブ３８Ｘ、３８Ｙの近傍の位置とで差圧を測定することが好ましい。

差圧センサ４０Ｘ、４０Ｙはそれぞれ制御装置４２Ｘ、４２Ｙに電気的に接続され、制御装置４２Ｘ、４２Ｙはそれぞれバルブ３８Ｘ、３８Ｙに接続されている。制御装置４２Ｘ、４２Ｙは、差圧センサ４０Ｘ、４０Ｙの測定値に基づいてバルブ３８Ｘ、３８Ｙの開度を調節し、差圧センサ４０Ｘ、４０Ｙの測定値が予め入力された設定値（または設定範囲）になるようにバルブ３８Ｘ、３８Ｙの開度を調節する。たとえば、差圧センサ４０Ｘ、４０Ｙの測定値が設定値よりも小さい場合はバルブ３８Ｘ、３８Ｙの開度を大きくし、冷媒の液柱が大きくなるように制御する。逆に差圧センサ４０Ｘ、４０Ｙの測定値が設定値よりも大きい場合はバルブ３８Ｘ、３８Ｙの開度を小さくし、冷媒の液柱が小さくなるように制御する。これにより、分岐管２４Ｘ、２４Ｙの内部に所望の大きさの液柱を形成することができ、蒸発器２０Ｘ、２０Ｙに供給される冷媒の圧力を所望の圧力に制御することができる。なお、蒸発器２０Ｘ、２０Ｙで同じ冷却性能を得たい場合は、制御装置４２Ｘ、４２Ｙに同じ設定値を入力すればよい。

次に上記の如く構成された空調システム１０の作用について図２を用いて説明する。図２は比較例の空調システムであり、その液配管２４には図１のバッファタンク３６、バルブ３８Ｘ、３８Ｙ、差圧センサ４０Ｘ、４０Ｙがなく、液配管２４の分岐管２４Ｘ、２４Ｙがそのまま蒸発器２０Ｘ、２０Ｙに接続されている。図２の空調システムでは、上層階の蒸発器２０Ｙに合わせて液配管２４内に冷媒の液柱を形成する必要がある。このため、下層階の蒸発器２０Ｘでは、供給される冷媒の圧力が過大になり、冷媒の蒸発温度が高くなっている。したがって、蒸発器２０Ｘでは、冷媒が蒸発しにくく、冷却性能が低下している。

これに対して、図１の空調システム１０は、液配管２４の分岐管２４Ｘ、２４Ｙごとに冷媒の液柱を形成し、その液柱の大きさをそれぞれ制御している。すなわち、図１の空調システム１０は、分岐管２４Ｘ、２４Ｙにそれぞれバルブ３８Ｘ、３８Ｙと差圧センサ４０Ｘ、４０Ｙが設けられるとともに、差圧センサ４０Ｘ、４０Ｙの測定値に基づいてバルブ３８Ｘ、３８Ｙが制御装置４２Ｘ、４２Ｙによって調節される。差圧センサ４０Ｘ、４０Ｙで測定された分岐管２４Ｘ、２４Ｙ内の差圧から、分岐管２４Ｘ、２４Ｙ内に形成される冷媒の液柱の大きさが分かるので、差圧センサ４０Ｘ、４０Ｙの測定値に基づいてバルブ３８Ｘ、３８Ｙを制御することによって、冷媒の液柱を予め設定された大きさに制御することができる。これにより、蒸発器２０Ｘ、２０Ｙが異なる高さ位置に配置された場合であっても、全ての蒸発器２０Ｘ、２０Ｙで十分な冷却性能を発揮することができる。

また、本実施の形態によれば、液配管２４にバッファタンク３６を設けたので、冷媒の全使用量を減らすことができる。すなわち、バッファタンク３６がない場合には、液配管２４の略全体に冷媒を充填する必要があるが、バッファタンク３６を設けることによって、バッファタンク３６よりも上側の液配管２４には冷媒を充填する必要がないので、冷媒の全使用量を減らすことができる。

なお、上述した第１の実施形態において、分岐管２４Ｘ、２４Ｙの上部にガス抜き管を接続し、冷媒の液柱が形成されやすく構成するとよい。すなわち、図３に示すように、分岐管２４Ｘ、２４Ｙの上部で、バルブ３８Ｘ、３８Ｙのすぐ下流側（下側）となる位置に、ガス抜き管４４Ｘ、４４Ｙの下端を接続する。そして、ガス抜き管４４Ｘ、４４Ｙの上端をバッファタンク３６の上部に接続する。これにより、バルブ３８Ｘ、３８Ｙを開いて冷媒を流下させた際に、分岐管２４Ｘ、２４Ｙ内のガスがバッファタンク３６に送られるので、分岐管２４Ｘ、２４Ｙの内部に冷媒の液柱が形成されやすくなる。したがって、分岐管２４Ｘ、２４Ｙが細い場合でも液柱を形成することができるので、分岐管２４Ｘ、２４Ｙを細径化して冷媒の使用量を減らすことが可能となる。
（第２の実施の形態）
図４は、第２の実施形態の空調システム５０を示す概念図である。同図に示す空調システム５０は、図１に示した第１の実施形態の空調システム１０と比較して、分岐管２４Ｘ、２４Ｙに図１の差圧センサ４０Ｘ、４０Ｙがなく、代わりにタンク５２Ｘ、５２Ｙと、その液位を測定する液面センサ５４Ｘ、５４Ｙを備えている。すなわち、図４の空調システム５０は、分岐管２４Ｘ、２４Ｙにそれぞれタンク５２Ｘ、５２Ｙが設けられ、冷媒を一時的に貯留できるようになっている。タンク５２Ｘ、５２Ｙはそれぞれ、バルブ３８Ｘ、３８Ｙの下流側（下側）で、且つ、蒸発器２０Ｘ、２０Ｙよりも高所に配置されている。これにより、タンク５２Ｘ、５２Ｙの下流側の分岐管２４Ｘ、２４Ｙには、冷媒の液体が充填される。

タンク５２Ｘ、５２Ｙにはそれぞれ、液面センサ５４Ｘ、５４Ｙが設けられており、この液面センサ５４Ｘ、５４Ｙによってタンク５２Ｘ、５２Ｙの液面レベルが測定される。液面センサ５４Ｘ、５４Ｙはそれぞれバルブ３８Ｘの制御装置４２Ｘ、バルブ３８Ｙの制御装置４２Ｙに接続される。制御装置４２Ｘ、４２Ｙは、液面センサ５４Ｘ、５４Ｙの測定値が、予め入力された設定値（または設定範囲）になるようにバルブ３８Ｘ、３８Ｙの開度を調節する。たとえば、液面センサ５４Ｘ、５４Ｙの測定値が設定値よりも小さい場合はバルブ３８Ｘ、３８Ｙの開度を大きくし、タンク５２Ｘ、５２Ｙ内の液面レベルが大きくなるように制御する。逆に液面センサ５４Ｘ、５４Ｙの測定値が設定値よりも大きい場合はバルブ３８Ｘ、３８Ｙの開度を小さくし、タンク５２Ｘ、５２Ｙ内の液面レベルが小さくなるように制御する。これにより、タンク５２Ｘ、５２Ｙの液面レベルを所望の値に制御することができる。タンク５２Ｘ、５２Ｙの液面レベルは、冷媒の液柱の大きさに相当するので、蒸発器２０Ｘ、２０Ｙに供給される冷媒の圧力を所望の圧力に制御することができる。したがって、下層階の蒸発器２０Ｘにも適切な圧力の冷媒を供給することができるので、蒸発器２０Ｘの冷却性能を向上させることができる。

このように第２の実施形態によれば、バルブ３８Ｘ、３８Ｙによってタンク５２Ｘ、５２Ｙの液面レベル（すなわち液柱の大きさ）を調節するようにしたので、蒸発器２０Ｘ、２０Ｙが異なる高さ位置に配置された場合であっても、全ての蒸発器２０Ｘ、２０Ｙで十分な冷却性能を発揮することができる。

なお、上述した第１、第２の実施形態は、蒸発器２０Ｘ、２０Ｙを二つの階に設けたが、階数はこれに限定するものではなく三階以上であってもよい。また、複数の蒸発器２０Ｘ、２０Ｙを同じ階で異なる高さ位置に設置してもよい。

また、上述した実施形態は、バッファタンク３６を設けた例であるが、バッファタンク３６のない態様も可能である。

本発明の空調システムの第１の実施の形態を説明する概念図 比較例の空調システムを示す概念図 図１と異なる構成の空調システムを示す概念図 本発明の空調システムの第２の実施の形態を説明する概念図

符号の説明

１０、５０…空調システム、１２Ｘ、１２Ｙ…サーバルーム、１４…サーバ、１６…サーバラック、１８Ｘ、１８Ｙ…床下チャンバ、２０Ｘ、２０Ｙ…蒸発器、２２…凝縮器、２４…液配管、２４Ｘ、２４Ｙ…分岐管、２６…ガス配管、２６Ｘ、２６Ｙ…分岐管、２８…ファン、３０…コイル、３２…散水管、３４…散水用ポンプ、３６…バッファタンク、３８…バルブ、４０…差圧センサ、４２…制御装置、４４Ｘ、４４Ｙ…ガス抜き管、５２Ｘ、５２Ｙ…タンク、５４Ｘ、５４Ｙ…液面センサ

Claims (3)

1. 異なる高さ位置に複数設けられ、冷媒を気化させる複数の蒸発器と、前記複数の蒸発器よりも高所に配置され、前記気化された冷媒を液化させる凝縮器とを備え、前記複数の蒸発器で気化された冷媒の気体がガス配管によって前記凝縮器に送られ、該凝縮器で液化された冷媒の液体が液配管によって分岐されて前記蒸発器に送られることによって冷媒が自然循環する空調システムにおいて、
   前記液配管の各分岐管で、該各分岐管が接続される蒸発器よりも高所に設けられ、前記冷媒の流量を調節するバルブと、
   前記バルブよりも下側の前記各分岐管内に形成される冷媒の液柱の大きさを前記各分岐管内の差圧を測定することによって求める測定手段と、
   前記測定手段の測定結果に応じて前記バルブを制御するバルブ制御手段と、
   前記液配管に設けられ、前記複数の蒸発器よりも高所で、且つ、前記凝縮器よりも低所に、前記凝縮器で液化された冷媒を貯留すると共に前記各分岐管に接続されるバッファタンクと、
   前記バッファタンクの上部と前記各分岐管の前記バルブ下流側との間で接続されるガス抜き管と、を備えたことを特徴とする空調システム。
2. 前記測定手段の代わりに、前記バルブよりも下側の分岐管に設けられた冷媒の貯留タンク内の液面高さを測定することによって、前記液柱の大きさを求める測定手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
3. 異なる高さ位置に設けられた複数の蒸発器で冷媒が気化され、該気化された冷媒がガス配管を介して前記蒸発器よりも高所の凝縮器に送られ、該凝縮器で液化された冷媒が液配管によって分岐されて前記複数の蒸発器に送られることによって前記冷媒が自然循環する空調システムの運転方法において、
   前記液配管の各分岐管で、該各分岐管が接続される蒸発器よりも高所に設けられ、前記冷媒の流量を調節するバルブと、
   前記バルブよりも下側の前記各分岐管内に形成される冷媒の液柱の大きさを前記各分岐管内の差圧を測定することによって求める測定手段と、
   前記測定手段の測定結果に応じて前記バルブを制御するバルブ制御手段と、
   前記液配管に設けられ、前記複数の蒸発器よりも高所で、且つ、前記凝縮器よりも低所に、前記凝縮器で液化された冷媒を貯留すると共に前記各分岐管に接続されるバッファタンクと、
   前記バッファタンクの上部と前記各分岐管の前記バルブ下流側との間で接続されるガス抜き管と、を備え、
   前記バルブを制御して前記各分岐管に形成される液柱の大きさを調節することによって、前記複数の蒸発器に供給される冷媒の圧力を制御すると共に、該制御において前記バッファタンクから前記各分岐管に冷媒を流下させた際に前記各分岐管内のガスが前記ガス抜き管を介して前記バッファタンクに送られることを特徴とする空調システムの運転方法。

Images