JPH03160236A - 冷媒自然循環式冷房システム - 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−ヒの利用分野〉 本発明は、熱源側となる凝縮器と複数個の利用側となる
茂発器とを冷媒配管を介して連通接続し、前記凝縮器と
前記黄発器および冷媒配管とにわたって密閉状態で冷媒
を循環流動ずるように構或し、かつ、前記冷媒として、
前記蒸発器での熱交換に伴って７夜体から茎気に相変化
ずる冷媒を使用するどともに、前記凝縮器と前記蒸発器
との間に、液体に相変化した冷媒を前記蒸発器に移送す
るに足るへ，ノド差を備えた冷媒自然循環式冷房システ
ムに関する。

〈従来の技術〉 この種の冷媒自然Ｗｉ環式冷房システムでは、萬発器で
発生される冷媒蒸気をｉＡ　ｋｌ器に戻す冷媒配管中に
冷媒液が混入すると、その冷媒７夜が下方階側に流下し
て配管抵抗が増大し、下方階からの冷媒葵気の上昇を妨
げて冷媒を自然楯環流動できず、下方階の奈発器それぞ
れでの冷房運転が不能になる問題があった。

そこで、従来一般に、例えば、特公昭５４−１９６０９
号公報に開示されるように、利用側となる？ｉ数個の蒸
発器からの冷媒配管の出口箇所に感温筒を設けるととも
に、蒸発器への冷媒配管の人口箇所または出口箇所に流
量調節弁を設け、感温筒内のガスの圧力と蒸発器内の冷
媒圧力との差によって、茂発器の出口にお＋′Ｊる冷媒
蒸気の過熱度が大きいときには疏量調節弁の開度を大に
して朶発器に供給する冷媒液の量を増加し、一方、ｉ８
熱度が小さいときには流量調節弁の開度を小にしてス発
器に供給する冷媒演の量を滅少し、常に、過熱度が一定
となるように流量調節弁を制御して、蒸発器出口側の冷
媒配管中に冷媒液が流れ込むという、いわゆるリキノド
バ・ンクが発生ずることを防止できるように構成された
ものがあった。

く発明が解決しようとするＲ’ｄ＞ しかしながら、運転開始時には、感温筒が冷房する前と
ほぼ同一温度状態であり、運転を開始しても、感温筒自
身の熱容量を有することから、感／温筒と冷媒芸気との
間に大きな温度差があって、見掛け上過熱度が大きいこ
ととなるために流！調節弁が全開状態のままになり、そ
の状態で蒸発器に冷媒液が急激に流れ込む。これに対し
て、感温筒においては、冷房用熱交換器の出口の冷媒配
管を介しての伝熱によって内部のガス圧を変化させるも
のであり、感温筒が冷媒温度に追従するようになるまで
Ｃこ一定ζこ時間がかかるため、流量調節弁が閉しられ
るまでに遅れがあり、蒸発器から凝縮器に冷媒蒸気を戻
す冷媒配管中に冷媒液が流入し、その冷媒配管中の冷媒
液に起因して、下方の階の個別空気調和機のツ発器から
の冷媒革気の流動が阻止され、その冷房運転が不能にな
る欠点があった， また、運転途中において、蒸発器の負荷が急激に減少し
、ＩＰｉ量調節弁に対する制御動作に遅れがあって不測
にリキンドバックが生した場合でも上述の場合と同様に
運転不能に陥る欠点があった。

本発明は、このような事情に鑑ミてなされたものであっ
て、蒸発器からの冷媒液の流出を的確に防止して、運転
開始時や蒸発器の負荷の急激な滅少に起因ずるりキソド
ハンク発生を防Ｉ１：できるようにすることを目的とす
る。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、上述のような目的を達或するために、請求項
第（１）項の発明として、冒頭に記載した冷媒自然循環
式冷房システムにおいて、蒸発器それぞれへの冷媒液供
給用冷媒配管部分に電磁開閉弁を設け、前記次発器それ
ぞれからの冷媒草気排出用冷媒配管部分に、冷媒液を感
知して液感知信号を出力する発熱式サーミスタを設ける
とともに、前記液感知信号に応答して前記電磁開閉弁を
閉じる第１の制御装置を付設して構成する。

また、請求項第（２）項の発明として、Ｗ頭に記叔した
冷媒自然循環式冷房システム６こおいて、蒸発器それぞ
れへの冷媒液供給用冷媒配管部分６こＮ　Ｌｍ開閉弁を
設け、前記蒸発器それぞれからの冷媒出口の冷媒の温度
を測定する出口温度センサを設けるとともに、前記英発
器それぞれへの冷媒人口の冷媒の温度を測定する人口温
度センサを設け、前記出口温度センサと前記入口温度セ
ンサとの温度差が設定値よりも小さくなったときに前記
電磁開閉弁を閉じる第２の制御装置を付設して構成子る
。

く作用〉 請求項第（１）項の発明に係る冷媒自然循環式冷房シス
テムの構成によれば、電力を加えて発熱させた状態で、
液中と気体中とで、その熱の放散が異なるために安定す
る温度に違いを生し、その温度を判定することによって
液の存在を精度良く感知できるという特性を有する発熱
式サーミスタを利用し、蒸発器からの冷媒華気排出用冷
媒配管部分に冷媒液力＜ｎｒ出されたことを精度良く感
知し、その液感知に基づいて電磁開閉弁を即座に閉し、
蒸発器での熱交換により蒸発させ、冷媒液の状態でその
まま流出することを回避できる。

また、請求項第（２）項の発明に係る冷媒自然Ｖａ環式
冷房システムの構或によれば、蒸発器からの冷媒草気排
出用冷媒配管部分に冷媒液が排出されると、蒸発器から
の冷媒出口の冷媒の温度と蒸発器への冷媒入口の冷媒の
温度との差が小さくなることに着目し、その温度差に基
づいて電磁開閉弁を？座に閉し、■発器での熱交換によ
り蒸発させ、冷媒液の状態でそのまま流出することを回
避できる。

く実施例〉 次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は冷媒自然循環式冷房ンステムの第ｌ実施例を示
す全体システム構成図であり、１は、ビルの屋上などに
設置される熱源側となる凝縮器を示し、この凝縮器１に
氷蓄熱槽などの熱源からの冷水や氷スラリーを供給する
ようになっている。

ビルの各階の各部屋それぞれなどに、送風ファン２と利
用側となる蒸発器３を備えた個別空気調和機４が設けら
れている。

前記凝縮器１と葎発器３・・・それぞれとが、受液藷５
とアキュムレータ６を介装した冷媒配管７を介して連通
接続され、そして、凝縮器１、蒸発器３・・・および冷
媒配管７にわたり、蕉発器３での熱交換に伴って液体か
ら蒸気に相変化するとともに、凝縮器１での凝縮により
蒸気から液体に相変化する冷媒が密閉状態で封入されて
いる。

受液器５は、蒸発器３・・・それぞれよりも高い位置に
設置され、凝縮器１での凝縮により草気から液体に相変
化された冷媒が蒸発器３に流下供給されるとともに、蒸
発器３での熱交換に伴って液体から蒸気に相変化された
冷媒が上昇して凝縮器１に戻されるに足るヘノド差が備
えられ、冷房運転に際して、蒸気と液体との相変化によ
り、冷媒が凝縮器１と蒸発器３との間で自然的に循環流
動するように構或されている。

前記冷媒としてはフロンガスＲ−２２が用いられる。こ
のフロンガスＲ−２２は、水素、塩素を含んでいて対流
圏で分解するために、オゾン層を破壊する虞の無い利点
を有している。

冷媒配管７の泉発器３・・・それぞれへの冷媒液供給用
冷媒配管部分７ａの人口箇所には、冷媒液流入量を調節
する流Ｍ調節弁８と、冷媒液疏人を阻止する電磁開閉弁
９とが設けられている。

冷媒配管７の蒸発器３・・・それぞれからの冷媒草気排
出用冷媒配管部分７ｂの出口箇所に、冷媒蒸気の温度を
感知する感温筒１０が設けられ、その感温筒１０での圧
力差により機械的に作動し、その圧力差が一定に維持さ
れるように、流量調節弁８の開度を自動的に調整できる
ように構成されている。この流量調節弁８は、冷凍装置
に使用される自動膨張弁と同様の構造のものであって、
その均圧側は、内部均圧式または外部均圧式のいずれで
あっても良い。また、このような冷媒液の供給量を制御
する構戒としては、冷媒の飽和相当温度を感知するサー
ミスタとその感知温度に応して開度を調整する電動操作
型の流量調節弁とによって行うものでも良い。

また、前記冷媒蒸気排出用冷媒配管部分７ｂの出口箇所
には、第２図の要部の構戊図に示すように、そこに流入
した冷媒液を感知する発熱式サーミスタ１１が付設され
、その発熱式サーミスタｉ１が第ｌの制御装置（マイク
ロコンピュータ）１２に接続されるとともに、その第１
の制御装置１２に電磁開閉弁９が接続されている。

前記第１の制′４ＴＢ装置１２には、第３図のブロック
図に示すように、液感知ＩＩＩ別手段１３と比較判別千
段１４とが備えられている， 液感知判別手段ｌ３では、発熱式サーミスタ１１からの
電圧出力と、設定器１５とからの設定電圧とを比較し、
液感知に伴う電圧出力状態にあることを］′Ｊ１別して
、電磁開閉弁９の弁駆動回路１６に液感知信号を出力し
、電磁開閉弁９を閉して冷媒液の供給を停止するように
なっている。

また、比較判別千段Ｉ４では、室温設定器１７による設
定室温と、莢発器３への戻り空気の温度を測定ずる室温
センザ１８から入力される実際の室内温度とを比較し、
その室内温度が設定室温よりも低くなったときに、弁駆
動回路Ｉ６に指令信号を出力し、電磁開閉弁９を閉して
冷媒液の供給を停ＩＪ：するようになっている。

以上の構戒により、運転開始時とか冷房負荷の急激な減
少などにより、冷媒液が冷媒奈気排出用冷媒配管部分７
ｂに不測乙こ流入したとしても、そのことを発熱式サー
ξスク１ｌで精度良く感知して電もＲ開閉弁９を即座に
閉し、冷媒液による冷媒の自然循環不良を回避し、かつ
、流星調節弁８による冷媒液の供給量調整に加え、室温
センサｌ８で測定される実際の室内温度に基づく電磁開
閉弁９の開閉により、蒸発器３への冷媒液供給量を適正
な状態に調整して室内温度を設定室温に自動的１，こ維
持することができる， 図示していないが、各階それぞれにおいて配設される、
赤発器３・・・それぞれ６こ冷媒液を供給する水平方向
の冷媒配管７部分は、范発器３・・・側程低＜　ｔＫる
ように傾斜して設けられ、冷媒液をＦ，Ｗ発器３・・・
それぞれに供給しやすいよう乙こ構成されている。

また、茂発器３・・・それぞれで発生した冷媒法気を戻
す水平方向の冷媒配管７部分は、革発器３・・側から遠
ざかる程低くなるように傾斜して設けられ、そのｉ媒配
管７中に冷媒液が混入し７たとしても、その冷媒液を萬
発器３・・・それぞれから遠ざかる側に流下させやすい
ように構成されている。

最下階の個別空気調和機４・・・の蒸発器３・・・それ
ぞれからの冷媒法気を戻す水平方向の冷媒配管７部分の
最もレベルが低い箇所に、それよりも下方に位置させて
、分岐管ｌ９を介して液溜め部２０が連通接続され・法
発器３・から凝縮器１６こ戻す冷媒配管７内に混入した
冷媒液を流下して貯留できるように構成されている。

ｍｌ＋＄＋２１は、アキュムレータ６側から受戒器５側
に冷媒冴が逆流するごとを防止するチャ，キ弁を示して
いる。

アキ，ムレータ６の上部空間と１・精縮器１とが第１の
配管２２を介して連通接続され、夜間などの運乾停止状
態で外気温度が高温の時に、ア４ｊムＩノ一夕６、およ
び、それより下方の冷媒配管７中で冷媒液が蕉発して冷
媒茶気が発生した場合に、その冷媒法気を凝縮器１に戻
すように構成されている。

また、受液器５の上部空間と磨縮器１とが第２の配管２
３を介して連通接続され、凝縮器１で凝縮液化した冷媒
液を受液器５に円滑に流下できるように構成されている
。

第４図の構成図に示すようＣこ、冷媒液供給用冷媒配管
部分７ａの蒸発器３への冷媒入口箇所６こ、そこでの冷
媒の温度を測定１−る人口温度センサ２４が付設され、
一方、冷媒英気排出用冷媒配管部分７ｂの冷媒出口箇所
に、そこでの冷媒の温度を測定ずる出口温度センザ２５
が付設され、それらの人口温度センサ２４および出口思
度センリ２５それぞれが第２の制御装置２６４こ接続さ
れるとともに、その第２の制御装置２Ｇに電磁開閉弁９
が接続されている。

前記第２の制御装置２６には、第５図のブロンク図に示
すように、減算千段２７と液感知判別手段２８と、前述
第１実施例と同じ比較判別手段１４とが備えられている
。

′．４．算手段２７では、出口温度センサ２５と入口温
度センサ２４との温度差を算出し、その温度差を液感知
判別手段２８に出力ずるよ・う６こなってい液感知判別
手段２８では、減算手段２７から入力される温度差と設
定器２９からの設定値とを比較し、その温度差が設定値
よりも小さくなったときに、冷媒液の流出を感知したと
して、電もＲ開閉弁９の弁駆動回路１６に液感知信号を
出力し、電磁開閉弁９を閉して冷媒液の供給を停止する
ようになっている。

また、比較判別千段ｌ４では、前述第１実施例と同様に
、室温設定器１７による設定室温と、室温センサｌ８か
ら人力される実際の室内温度とに基づき、電磁開閉弁９
を閉して冷媒液の供給を停止するようになっている。

以上の構或により、第１実施例と同様に、運転開始時と
か冷房負荷の急激な減少などにより、冷媒液が冷媒蒸気
排出用冷媒配管部分７ｂに不測に流入したとしても、そ
のことを蒸発器３の冷媒出口と冷媒入口との温度差によ
り精度良く感知して電磁開閉弁９を即座に閉し、冷媒液
による冷媒循環不良を回避し、かつ、？Ｊ．量調節弁８
による冷媒ｌ夜の供給量調整に加え、室温センサｌ８で
測定される実際の室内温度に基づく電磁開閉弁９の開閉
により、薫発器３への冷媒液供給量を適正な状態に調整
して室内温度を設定室温に自動的に維持することができ
る。

上述した第１および第２実施例それぞれにおける電磁開
閉弁９としては、電動操作型の流量調節弁を用いても良
い。

く発明の効果〉 請求項第（１）項の発明に係る冷媒自然循環式冷房ソス
テムによれば、冷媒蒸気排出用冷媒配管部分に冷媒液が
流入したとしても、それを発熱式サー兆スタにより精度
良く感知して即座に電ＥＨ開閉弁を閉じるから、冷媒液
の供給を即座に停止して蒸発器での熱交換により蒸発さ
せ、冷媒液のままで冷媒英気排出用冷媒配管部分に漬れ
込んでいくことを回避でき、運転開始時や蒸発器の負荷
の急激な減少時のように冷媒液が蒸発器に急激に流入す
る場合であっても、冷媒液の虐人に起因して運転不能状
態に陥ることを良好に防止できるようになった。

また、請求項第（２）項の発明に係る冷媒自然循環式冷
房システムによれば、冷媒茂気排出用冷媒配管部分に冷
媒液が流入したとしても、それを蒸発器の冷媒出口と冷
媒人口それぞれにおける冷媒温度の差に基づいて精度良
く感知して即座に電磁開閉弁を閉じるから、冷媒液の供
給を即座に停止して蒸発器での熱交換により蒸発させ、
冷媒ｌ夜のままで冷媒蒸気排出用冷媒配管部分に流れ込
んでいくことを回避でき、運転開始時や范発器の負荷の
急激な減少時のように冷媒液が急激に流入する場合であ
っても、冷媒液の混入に起因して運転不能状態に陥るこ
とを良好に防止できるようになった。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係る冷媒自然循環式冷房システムの実
施例を示し、第１図は、第１実施例の全体システム構或
図、第２図は、第１実施例の要部の構成図、第３図は、
第１実施例のプロンク図、第４図は、第２実施例の要部
の構或図、第５図は、第２実施例のブロック図である。 １・・・凝縮器 ３・・・蒸発器 ７・・・冷媒配管 ７ａ・・・冷媒液供給用冷媒配管部分 ７ｂ・・・冷媒草気排出用冷媒配管部分９・・・電磁開
閉弁 １１・・・第１の制御装置 ２４・・・人口温度センサ ２５・・・出口点度センサ ２６・・・第２の制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱源側となる凝縮器と複数個の利用側となる蒸発
   器とを冷媒配管を介して連通接続し、前記凝縮器と前記
   蒸発器および冷媒配管とにわたって密閉状態で冷媒を循
   環流動するように構成し、かつ、前記冷媒として、前記
   蒸発器での熱交換に伴って液体から蒸気に相変化する冷
   媒を使用するとともに、前記凝縮器と前記蒸発器との間
   に、液体に相変化した冷媒を前記蒸発器に移送するに足
   るヘッド差を備えた冷媒自然循環式冷房システムにおい
   て、 前記蒸発器それぞれへの冷媒液供給用冷媒配管部分に電
   磁開閉弁を設け、前記蒸発器それぞれからの冷媒蒸気排
   出用冷媒配管部分に、冷媒液を感知して液感知信号を出
   力する発熱式サーミスタを設けるとともに、前記液感知
   信号に応答して前記電磁開閉弁を閉じる第１の制御装置
   を付設したことを特徴とする冷媒自然循環式冷房システ
   ム。
2. （２）熱源側となる凝縮器と複数個の利用側となる蒸発
   器とを冷媒配管を介して連通接続し、前記凝縮器と前記
   蒸発器および冷媒配管とにわたって密閉状態で冷媒を循
   環流動するように構成し、かつ、前記冷媒として、前記
   蒸発器での熱交換に伴って液体から蒸気に相変化する冷
   媒を使用するとともに、前記凝縮器と前記蒸発器との間
   に、液体に相変化した冷媒を前記蒸発器に移送するに足
   るヘッド差を備えた冷媒自然循環式冷房システムにおい
   て、 前記蒸発器それぞれへの冷媒液供給用冷媒配管部分に電
   磁開閉弁を設け、前記蒸発器それぞれからの冷媒出口の
   冷媒の温度を測定する出口温度センサを設けるとともに
   、前記蒸発器それぞれへの冷媒入口の冷媒の温度を測定
   する入口温度センサを設け、前記出口温度センサと前記
   入口温度センサとの温度差が設定値よりも小さくなった
   ときに前記電磁開閉弁を閉じる第２の制御装置を付設し
   たことを特徴とする冷媒自然循環式冷房システム。