JPH01163578A - 冷蔵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、ホテルやマンション等の建物において、各居
室に設置される冷蔵庫ないし冷凍庫をシステム的に構成
し、建築物の付帯設備として取り扱われる冷蔵システム
に関するものである。

【従来技術およびその問題点】

冷蔵庫や冷凍庫については、家庭で用いられるもの、小
売店舗等で用いられる小型業務用のもの、あるいは大型
量販店等で用いられる大型業務用のもの等が広く知られ
ている。これらは１台１台が単独で設置されるものであ
り、それぞれの負荷に応じた能力を発揮する冷凍サイク
ル装置を備えている。この冷凍サイクル装置は、圧縮機
、蒸発器、凝縮器その他受液器等の容積的に大きな機器
類を含むものであり、これらが冷蔵庫や冷凍庫の装置本
体内に組み込まれていると、装置本体が設置スペースに
占める大きさに比して貯蔵物収納可能スペースが小さく
なり、簡単に言えば装置自体が大きくなるという問題が
ある。 また、冷凍サイクル装置にあっては特に圧縮機の運転騒
音が大きく、家庭用の場合にはその騒音源が居室内に設
置されているという状態で使用されていることになる。 また、ホテルやマンション等のように、規格化された居
室をいくつも有する建物では、このような冷蔵庫あるい
は冷凍庫を備え付は設備の一つとして建築時に予め建築
物に組み込んでおくことも可能と考えられるが、従来そ
のような具体案ないし具体例はなく、ましてこれら各室
の冷蔵庫ないし冷凍庫の熱源装置を集中熱源管理するよ
うな技術的思想もなかった。

【発明の目的】

本発明は」二連のごとき従来技術の問題点に鑑み、これ
らを有効に解決すべく創案されたものである。 したがってその目的は、ホテルやマンション等の建物に
おける付帯設備としての冷蔵システムで、且つ低騒音な
る冷蔵システムを提供することにある。

【問題点を解決するための手段】

本発明に係る冷蔵システムは、従来技術の問題点を解決
し、その目的を達成するために以下のように構成されて
いる。すなわち、建物の高所に設置された冷熱源装置と
、１基の上記冷熱源装置に対して複数台に対応し、該冷
熱源装置よりも低所の各居室側に設置される各冷蔵ボッ
クスとを備えている。また、上記冷熱源装置に対応して
上部に放熱部を有し、且つ上記各冷蔵ボックスに対応し
て下部に各吸熱部を有し、該放熱部と各吸熱部と＝３− の間を管で連結して熱移動系をなすとともに、該放熱部
および吸熱部のそれぞれでの熱交換の際に気相と液相の
間で相変化を伴って上記管内を流動しつつ該放熱部と吸
熱部の間で自然循環する冷媒を上記熱移動系内に封入し
てなる重力式ヒートパイプとを備えている。そして、上
記重力式ヒートパイプの放熱部を上記冷熱源装置へ導入
して該放熱部を冷却し、上記吸熱部を上記各冷蔵ボック
スへ導入して該冷蔵ボックス内を冷却するように構成さ
れている。 また好ましくは、上記重力式ヒートパイプの吸熱部は、
該吸熱部内の冷媒液位を所定の高さ位置で検知するとと
もにその検知信号を出力する液位検知手段と、該吸熱部
の冷媒流入口に設けられる流量制御弁とを備え、該流量
制御弁は上記液位検知手段からの出力信号に基づいて開
閉される。

【作用】

本発明に係る冷蔵システムでは、まず重力式ヒートパイ
プによって、冷媒がその相変化と重力とを利用して各居
室側の冷蔵ボックスと冷熱源装置との間を自然循環すべ
く流動し、その間の熱移動に供する。冷蔵ボックス内の
熱負荷を重力式ヒートパイプの吸熱部で吸収した冷媒が
液相から気相に変化し、管内を」二昇して放熱部に至る
。放熱部では、冷熱源装置の冷熱源によって冷媒が冷却
され気相から液相に変化する。気相の冷媒は、重力によ
り管内を下降して冷蔵ボックスの吸熱部へ戻る。したが
って、各居室に設置される各冷蔵ボックスのトータルな
負荷に対しては、冷熱源装置の出力を制御することによ
って管理される。そして、各居室に設置される冷蔵ボッ
クスが、ボックス内を冷却する手段として備えているの
は重力式ヒートパイプの吸熱部だけであり、その他の圧
縮機や放熱器あるいは受液器等の大きな容積を必要とす
る機器類はボックス内には設置されない。また、吸熱部
からの運転騒音は殆ど出ない。 また、冷熱源装置と冷蔵ボックスの間の熱搬送手段には
、圧縮機の吐出圧力により冷媒を循環させる圧縮冷凍サ
イクルを用いる（直膨式システム）のではなく、冷媒を
自然循環させる重力式ヒートパイプを用いているので、
冷媒に冷凍機油が混じることはなく、したがってこの冷
凍機油を回収する必要もない。直膨式システムでは、こ
の冷凍機油回収の制約から、１台のコンデンシングユニ
ットに対してあまり多くの蒸発器部を対応させることは
不可能であり、条件にもよるが１台のコンデンシングユ
ニットに対して連結できる蒸発器部は数台が限度であろ
う。これに対して重力式ヒートパイプを用いれば、冷蔵
ボックスの吸熱部に送られる冷媒を圧縮機から切り離し
、冷凍機油回収の制約を取り除いているので、熱源装置
に対する冷蔵ユニットの設置台数の制約がない。 さらに、直膨式システムにおいて回収されるべき冷凍機
Ａ４＋はミスト状になって冷媒ガスに混在しているので
、この冷凍機油を回収するためには冷媒の流速がある程
度大きくなくてはならない。したがって絞り機構の絞り
量はあまり大きくできず、結果的には冷却能力の調整範
囲が狭くなる。これに対しても重力式ヒートパイプでは
、冷却能力に影響を与える冷媒の流速には制約がなく、
広範囲な熱負荷の変動にも対応して冷却能力を調整でき
る。 また、液位検知手段が吸熱部の所望の位置に設置される
ことによって、この吸熱部内に満たされる冷媒の適切な
液位が設定される。液位検知手段はこの設定値に応じて
吸熱部内の冷媒が適切な液位にあるか、またはそれに満
たないかを検知し、その検知信号を出力する。この検知
信号は、吸熱部の冷媒流入口に設けられた流量調整弁の
開閉を制御すべく出力され、吸熱部内の冷媒液位が適切
である場合にはそれ以」二の冷媒供給を停止すべく流量
調整弁を閉じさせ、適切液位以下の場合には冷媒を吸熱
部内へ供給すべくこの弁を開かせる。 なお、流量調整弁を開く動作に関しては、例えば吸熱部
の冷媒液位が所定の限度を超えて低くなった場合に初め
て開弁命令信号を出力するのが一般的であろうが、特に
本発明の主眼は、冷媒に大きな水頭圧が作用する場合の
冷媒過剰供給を抑制して適切供給を行なうことにある。 したがって、冷媒供給を停止する液位が設定されていれ
ばよく、その供給を開始する液位は冷媒の蒸発速度等を
考慮して適当に設定されていればよい。冷媒の蒸発速度
が極端に遅い場合には流量調整弁を常時閉とし、適切液
位以下の場合にこの弁を開くように制御されてもよい。 このように冷媒の液位に応じてその供給あるいは供給停
止を制御し、このことによって吸熱部内の冷媒液位を常
に適切な設定値に維持する。したがって吸熱部内の冷媒
には液系配管内に満たされている冷媒の水頭圧が作用せ
ず、冷蔵ボックスの設置高さ位置に拘わらずどの冷蔵ボ
ックスの吸熱部においても適切な液位を維持でき、各冷
蔵ボックスにおける吸熱部の冷媒を同温・同圧で蒸発さ
ぜられる。また、熱負荷の変動が生じても冷媒の蒸発温
度を一定に維持することが容易である。

【発明の効果】

以上の説明より明らかなように、本発明によれば次のご
とき優れた効果が発揮される。 すなわち、冷蔵庫をホテルやマンション等の建物におい
て建築付帯設備として備え付けられる。 冷蔵庫自体を小型化でき、運転騒音の問題も解決される
。

【実施例】

以下に本発明の好適一実施例について添付図面を参照し
て説明する。 第１図は本発明に係る冷蔵システムを示す概略構成図で
ある。建物の構成については図示していないが、図にお
いては上側が建物の高所を表している。建物の高所に設
置され、重力式ヒートパイプｌの上端部を冷却する冷熱
源装置２としては以下に説明する諸機器により構成され
ている。ずなわぢ、ヂラー３と水蓄熱槽４が建物の例え
ば屋上のような高所に設置されている。氷蓄熱槽４は顕
熱およびその約８０倍もの潜熱も含めて蓄熱するので、
顕熱のみによって蓄熱する冷水蓄熱槽よりも大きな蓄熱
容量を有しており、したがって同等容量の蓄熱槽を得る
には蓄熱槽をはるかに小さくすることができ、屋上設置
も可能となる。また、冷蔵庫としての熱負荷は比較的安
定しているので、蓄熱槽運転が行なえ、電力の使用時間
も適当に選択でき、特に低料金の夜間電力を使用するの
に好都合である。 水蓄熱槽４と各居室に設置された冷蔵ボックス５の間は
、重力式ヒートパイプ１で連結されている。重力式ヒー
トパイプ１は、その放熱部６が氷蓄熱槽４内に導入され
ており、吸熱部７が建物内の各階の各居室に設置された
各冷蔵ボックス５内に導入され、一つの放熱部６と複数
の吸熱部７との間が液系配管（以下、液管と称す）８と
ガス系配管（以下、ガス管と称す）９とで連結されてい
る。 重力式ヒートパイプ１内の冷媒（図中実線矢印は液流、
破線矢印はガス流を示す）は、氷蓄熱槽４内の放熱部６
で冷却されて凝縮し、受液器１０を経て液管８内を高所
から低所へ流下し、各冷蔵ボックス５へ供給されるべく
分岐された冷媒流入口としての分岐管１１およびこの分
岐管１１に介設された流量制御弁１２を経てそれぞれの
冷蔵ボックス５内の吸熱部７に至る。各冷蔵ボックス５
に供給された液相冷媒は、その吸熱部７で冷蔵ボックス
５内を冷却ずべく熱交換することによって蒸発気化し、
重力式ヒートパイプＩのガス管９内を上昇して放熱部６
へ戻る。すなわち、重力式ヒートパイプ１内の冷媒は氷
蓄熱槽４内の放熱部６によって冷却されるのであって、
チラー３内の圧縮機１３により強制循環される系の冷媒
と、この重力式ヒートパイプ１により水蓄熱槽４と冷蔵
ボックス５の間を自然循環する冷媒とは互いに接触する
ことはない。すなわち圧縮機１３の冷凍機油に関しては
、重力式ヒートパイプＩの冷媒に混じることはなく、し
たがって各冷蔵ボックス５内の吸熱部７へ流入すること
もなく、その回収のための問題は解消されるとともに冷
蔵ボックス５の設置台数の制限もなくなる。 ところで、本実施例における各冷蔵ボックス５は冷熱源
装置２に対してＩ系統の重力式ヒートパイプ１で並列に
接続されている。したがって、建物の」二層階に設置さ
れた冷蔵ボックス５と下層階に設置された冷蔵ボックス
５との間に位置する液管８内は、」二層階の冷蔵ボック
ス５へ冷媒を供給するために常に満液状態となっている
。したがって、上層階の冷蔵ボックス５の吸熱部７へ流
入する冷媒にはさほど大きな水頭圧が作用していなくと
も、下層階の冷蔵ボックス５の吸熱部７へ流入する冷媒
には大きな水頭圧が作用している。 第２図は第１図における吸熱部７とその周辺の重力式ヒ
ートパイプおよび冷媒の液面制御機構を示す概略構成図
である。吸熱部７は、冷蔵ボックス５内に設置され、液
管８の分岐管１１から流量制御弁Ｉ２を介して冷媒が流
入する下部ヘッダ１４と、この下部ヘッダ１４の上側に
接続されて実質的に熱交換部を構成するコイル部１５と
、このコイル部１５の」二側に接続されて更にその上側
のガス管９に接続される上部ヘッダＩ６とから構成され
ている。また吸熱部７の側部には、吸熱部７内の冷媒液
位に等しい冷媒液位を示す連通管１７が設けられている
。すなわちこの連通管１７は、液管８の分岐管ＩＩが流
量制御弁Ｉ２の下流側で下端部に接続され、ガス管９が
直接」一端部に接続されている。連通管１７には、冷媒
の液位が所定の高さになったときにその液位を検知して
流量制御弁１２に閉じるよう命令信号を出力する液面制
御スイッチ１８が取り付けられている。ずなわち、連通
管Ｉ７と液面制御スイッチ１８とによって液位検知手段
が構成されている。液面制御スイッチＩ８が命令信号を
出力する所定の液位は、冷媒がコイル部１５に満たされ
てコイル部１５と上部ヘッダ１６との接続部より若干上
の位置まで満たず液位であり、且つ上部ヘッダ１６とガ
ス管９との接続部を浸漬しない高さ位置の液位に設定さ
れている。また、流量制御弁１２は、冷蔵ボックス５が
運転されない場合には閉じられ、また、冷蔵ボックス５
の運転中であって吸熱ＷＪ７内の冷媒液位が上述の命令
信号の出力される液位であっても、ボックス内温度が設
定温度より低い場合には閉じられる。 このように、各冷蔵ボックス５の設置高さの差による冷
媒の水頭圧の差が生じても、連通管１７、液面制御スイ
ッチ１８および流量制御弁１２によって、各冷蔵ボック
ス５の吸熱部７内の冷媒液位がいずれも」二部液面検知
部より越えることのないように制御でき、しかも流量制
御弁１２は、吸熱部７内の冷媒液位を上昇させるときの
み開いてその他のときは閉じているので、液管８内に満
たされた冷媒の水頭圧はこの弁によって断ち切られる。 したがってどの冷蔵ボックス５においてもその吸熱部７
内の冷媒は同一圧力下で同一蒸発温度となり、同じ冷却
能力を発揮できる。さらに連通管１７、液面制御スイッ
チＩ８および流量制御弁Ｉ２は各冷蔵ボックス５に対し
てそれぞれを独立して制御できる。また、同じ階すなわ
ち同一高さ位置に設置される各冷蔵ボックス５どうしで
も同様にそれぞれ単独に冷房能力を制御できるのは勿論
である。 なお、上述の実施例では、重力式ヒートパイプによる熱
搬送のみで冷蔵ボックス５内を冷却する場合について説
明したが、補助冷却手段として冷蔵ボックス５内に小さ
い冷凍機（図示せず）を設けて圧縮冷凍ザイクルによる
冷却と併用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る冷蔵システムを示す概略構成図、
第２図は第１図にお（）る吸熱部とその周辺の重力式ヒ
ートパイプおよび冷媒の液面制御機構を示す概略構成図
である。 １・・重力式ヒートパイプ、２　・冷熱源装置、５・・
冷蔵ボックス、６・・放熱部、７　吸熱部、８゜９・・
管としての液管およびガス管、■２・・・流量制御弁、
１７．１８　　液位検知手段としての連通管および液面
制御スイッチ 特　許　出　願　人　　　　株式会社竹中工務店（ほか
１名）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、建物の高所に設置された冷熱源装置（２）と、 １基の上記冷熱源装置（２）に対して複数台に対応し、
   該冷熱源装置（２）よりも低所の各居室側に設置される
   各冷蔵ボックス（５）と、 上記冷熱源装置（２）に対応して上部に放熱部（６）を
   有し、上記各冷蔵ボックス（５）に対応して下部に各吸
   熱部（７）を有し、該放熱部（６）と各吸熱部（７）と
   の間を管（８、９）で連結して熱移動系をなすとともに
   、該放熱部（６）および吸熱部（７）のそれぞれでの熱
   交換の際に気相と液相の間で相変化を伴って上記管（８
   、９）内を流動しつつ該放熱部（６）と吸熱部（７）の
   間で自然循環する冷媒を上記熱移動系内に封入してなる
   重力式ヒートパイプ（１）とを備え、上記重力式ヒート
   パイプ（１）の放熱部（６）を上記冷熱源装置（２）へ
   導入して該放熱部（６）を冷却し、上記吸熱部（７）を
   上記各冷蔵ボックス（５）へ導入して該冷蔵ボックス（
   ５）内を冷却するように構成したことを特徴とする冷蔵
   システム。
2. （２）、上記重力式ヒートパイプ（１）の吸熱部（７）
   は、該吸熱部（７）内の冷媒液位を所定の高さ位置で検
   知するとともにその検知信号を出力する液位検知手段（
   １７、１８）と、該吸熱部（７）の冷媒流入口に設けら
   れる流量制御弁とを備え、 該流量制御弁（１２）は上記液位検知手段（１７、１８
   ）からの出力信号に基づいて開閉される特許請求の範囲
   第１項記載の冷蔵システム。