JPH03175220A - 冷媒自然循環式暖房システム - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、熱源側となる蒸発器と利用側となる凝縮器と
を冷媒配管を介して連通接続し、前記蒸発器と前記凝縮
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
動するように構威し、かつ、前記冷媒として、前記凝縮
器での熱交換に伴って蒸気から液体に相変化する冷媒を
使用するとともに、前記蒸発器と前記凝縮器との間に、
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暖房システムに関する。

〈従来の技術〉 この種の冷媒自然循環式暖房システムとしては、従来、
特開昭４８−１０１６４０号公報に開示されているよう
に、凝縮器を加熱ユニットとして室内に設け、一方、蒸
発器を吸熱ユニットとして設け、凝縮器と蒸発器との間
に所定のヘッドを保持させるとともに、それらユニット
を接続する配管内に液化性ガス冷媒を充填し、蒸発器で
のガス化と凝縮器での液化とにより冷媒を自然循環させ
、室内の暖房を行うように構成されている。

ところが、蒸発器で発生される冷媒蒸気を凝縮器として
の凝縮器に供給する冷媒配管が夜間に冷却されているた
め、朝などの運転開始時にあっては、先ず、その冷媒蒸
気の熱エネルギーが冷媒蒸気供給用の冷媒配管を加熱す
るために消費され、冷媒蒸気が凝縮器に供給されるまで
に時間がかかり、利用側となる凝縮器による暖房の立ち
上がりが遅いという問題があった。

そこで、従来では、冷媒蒸気供給用の冷媒配管を断熱材
で被覆し、冷媒配管が夜間などに冷却されることを仰制
するように構成することが考えられていた。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上述したような断熱材の被覆によって冷
媒配管の極端な冷却は回避できるものの、朝などの運転
開始時までにおける冷媒配管の温度低下は避けられず、
蒸発器で発生した冷媒蒸気が冷媒蒸気供給用の冷媒配管
内に供給されるに伴い、その初期では、冷媒蒸気が凝縮
されて液化が繰り返されるのみならず、運転開始によっ
て凝縮器で送風ファンが起動されるに伴い、凝縮器で急
激に凝縮が開始され、蒸発器から冷媒蒸気が急激に供給
されるとともに冷媒液までが吸い上げられる状態になり
、蒸発器自体での冷媒の蒸発そのものに支障をきたし、
冷媒蒸気が凝縮器に供給されるまでに時間がかかり、利
用側となる凝縮器による暖房の立ち上がりが遅いという
問題を解消するには至らず、未だ改善の余地があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、請求項第（１）項の発明に係る冷媒自然循環式暖房
システムは、朝などの運転開始に際し、夜間における冷
媒配管の冷却や凝縮器での急激な凝縮開始に起因して蒸
発器での冷媒液蒸発が阻害されることを簡単な構成で防
止できるようにすることを目的とし、そして、請求項第
（２）項の発明に係る冷媒自然循環式暖房システムは、
冷媒蒸気供給用の冷媒配管内での冷媒液量が多くても、
蒸発器での蒸発を安定して行うことができるようにする
ことを目的とし、更に、請求項第（３）項の発明に係る
冷媒自然循環式暖房システムは、凝縮器での急激な凝縮
に起因する蒸発器での蒸発性能の低下を回避できるよう
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遠戚するために、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
式暖房システムにおいて、蒸発器に近い箇所で、凝縮器
に冷媒蒸気を供給する冷媒配管に気液分離器を連通接続
し、その気液分離器の上部空間と前記蒸発器の冷媒蒸気
出口とを第１の配管を介して連通接続するとともに、前
記気液分離器の下部と前記蒸発器への冷媒液入口とを第
２の配管を介して連通接続して構成する。

また、請求項第（２）項の発明として、上記請求項第（
１）項の発明に係る冷媒自然循環式暖房システムの気液
分離器と蒸発器との間に、充填された冷媒液の全量を収
容するに足る容積のレシーバを介在し、そのレシーバの
上部空間に、前記蒸発器の冷媒蒸気出口および前記気液
分離器の上部空間それぞれを第３および第４の配管を介
して連通接続し、かつ、前記気液分離器の下部と前記レ
シーバとを第５の配管を介して連通接続するとともに、
前記レシーバの下部と前記蒸発器への冷媒液入口とを第
６の配管を介して連通接続するという溝底を付加する。

また、請求項第（２）項の発明として、上記請求項第（
１）項または第（２）項の発明に係る冷媒自然循環式暖
房システムの蒸発器と凝縮器とを連通接続する冷媒液流
下用の冷媒配管に、冷媒液の逆流を防止する逆止弁を介
装するという構成を付加する。

〈作用〉 請求項第（１）項の発明に係る冷媒自然循環式暖房シス
テムの構成によれば、夜間などの運転停止時における冷
媒配管の冷却に起因し、運転開始時に冷媒蒸気供給用の
冷媒配管中で冷媒蒸気が凝縮液化するとか、運転開始に
伴って凝縮器で急激に凝縮が開始されて冷媒液が吸い上
げられるような状態になったとしても、それらの冷媒液
を冷媒蒸気と分離し、分離した冷媒液を気液分離器に流
下して貯留するとともに蒸発器に戻し、蒸発器側に流下
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Ｗ１環式
暖房システムの構成によれば、外気温度が低下して、夜
間の運転停止時に冷媒蒸気供給用の冷媒配管が極度に冷
却され、運転開始時に冷媒配管内での凝縮液化による冷
媒液発生量が多くても、その冷媒液を気液分離器からレ
シーバに流し、レシーバ内でも、冷媒液と冷媒蒸気とを
分離し、冷媒液が蒸発器に流下することをより確実に回
避できる。

また、請求項第（３）項の発明に係る冷媒自然循環式暖
房システムの構成によれば、運転開始に伴って、凝縮器
で急激に凝縮が開始され、それにより凝縮器側で負圧を
生じ、蒸発器の冷媒液入口側から凝縮器側に冷媒液が移
動することを防止できる。

〈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
。

図は、冷媒自然循環式暖房システムの実施例を示す全体
システム構成図であり、ｌは、ビルの地下室などに設置
される熱源側となる蒸発器を示し、この蒸発器ｌに、冷
房システムと併用した場合における冷凍システムからの
排熱利用によって得られる温水とか地域冷暖房システム
からの温水などを熱源として供給するようになっている
。

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

前記蒸発器ｌと凝縮器３・・・それぞれとが、冷媒蒸気
供給用の冷媒配管５と冷媒液流下用の冷媒配管６とを介
して連通接続されるとともに、蒸発器１、凝縮器３・・
・および冷媒配管５．６にわたり、凝縮器３・・・での
熱交換に伴って蒸気から液体に相変化するとともに、蒸
発器ｌでの蒸発により液体から蒸気に相変化する冷媒が
密閉状態で封入されている。

蒸発器ｌは、凝縮器３・・・それぞれよりも低い位置に
設置され、′ａ凝縮器・・・それぞれでの熱交換に伴う
凝縮により蒸気から液体に相変化された冷媒が蒸発器１
に流下して戻されるとともに、蒸発器ｌでの蒸発に伴っ
て液体から蒸気に相変化された冷媒が上昇して凝縮器３
・・・それぞれに供給されるに足るヘッド差が備えられ
、暖房運転に際して、蒸気と液体との相変化により、冷
媒が蒸発器ｌと凝縮器３・・・それぞれとの間で自然的
に循環流動するように構成されている。

前記冷媒としてはフロンガスＲ−２２が用いられる。こ
れは、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。

冷媒液流下用の冷媒配管６の凝縮器３・・・それぞれか
らの出口箇所には、冷媒液の流出を停止する開閉弁７が
設けられ、個別空気調和機４・・・それぞれの運転を個
別に制御できるようになっている。

前記冷媒蒸気供給用の冷媒配管５において、蒸発器１に
近い箇所で、気液分離用の気液分Ｍ器８と、充填された
冷媒液の全量を収容するに足る容積のレシーバ９とが介
在され、そのレシーバ９の上部空間に、蒸発器１の冷媒
蒸気出口および気液分離器８の上部空間それぞれが第３
および第４の配置１０　ａ、　　１０　ｂを介して連通
接続され、そして、気液分離器８の下部とレシーバ９と
が第５の配管１１ａを介して連通接続されるとともに、
レシーバ９の下部と蒸発器ｌへの冷媒液入口とが第６の
配管１１ｂを介して連通接続されている。

蒸発器１の冷媒液入口と凝縮器３・・・とを連通接続す
る冷媒液流下用の冷媒配管６に、冷媒液の逆流を防止す
る逆止弁１２が介装されている。

図示していないが、各階それぞれにおいて配設される、
凝ｋｉｉ７器３・・・それぞれから蒸発器１側に冷媒液
を流下する水平方向の冷媒配管６部分は、凝縮器３・・
・から遠ざかる側程低くなるように傾斜して設けられ、
冷媒液を蒸発器１に流下して戻しやすいように構成され
ている。

請求項第（１）項の発明に係る冷媒自然循環式暖房シス
テムとしては、上記実施例におけるレシーバ９と逆止弁
１２とを無くし、第３の配管］Ｏａと第４の配管１０ｂ
とを直接接続した第１の配管１０を介して気液分離器８
の上部空間と蒸発器１の冷媒蒸気出口とを連通接続する
とともに、第５の配管１１ａと第６の配管１１ｂとを直
接接続した第２の配管１１を介して気液分離器８の下部
と蒸発器１への冷媒液入口とを連通接続して構成するも
のでも良く、また、請求項第（２）項の発明に係る冷媒
自然循環式暖房システムとしては、上記実施例における
逆止弁１２を無くした構成にするものでも良く、そして
、請求項第（３）項の発明に係るひとつの冷媒自然循環
式暖房システムとしては、上記実施例におけるレシーバ
９を無くシた構成にするものでも良い。

本発明としては、利用側となる凝縮器３を１個設け、そ
の凝縮器３で得られる温風をダクトを介して各部屋など
に分配供給するように構成する場合にも適用できる。

〈発明の効果〉 請求項第（１）項の発明に係る冷媒自然循環式暖房シス
テムによれば、冷媒配管に気液分離器を付設するだけで
ありながら、運転開始時において、冷媒蒸気の凝縮液化
や蒸発器側からの吸い上げに起因して発生する冷媒液を
気液分離器に貯留するとともに、気液分離器に貯留され
た冷媒液を草発器への冷媒液人口に戻すから、蒸発器に
冷媒液が流下せず、蒸発器で発生した冷媒蒸気が即座に
凝縮液化したり、冷媒蒸気の供給が阻害されたりするこ
とを回避でき、蒸発器での蒸発障害を簡単な構成で防止
し、冷媒蒸気を早期に＠縮器に供給して利用側となる凝
縮器による暖房の立ち上がりを早め、快適な暖房を行う
ことが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暖
房システムによれば、外気温度が極度に低下して冷媒液
の発生量が増大するようなときでも、それらの冷媒液を
気液分離器からレシーバに戻し、冷媒液の蒸発器への流
下を確実に回避でき、外気温度が低い場合でも、利用側
となる凝ｍ器による暖房の立ち上がりを早くして快適な
暖房を行うことができるようになった。

また、請求項第（３）項の発明に係る冷媒自然循環式暖
房システムの構成によれば、運転開始に伴う蒸発器の冷
媒液入口側から凝縮器側への冷媒液の逆流を防止できる
から、蒸発器で得た冷媒蒸気を良好に供給できて蒸発器
での蒸発性能の低下を回避でき、暖房の立ち上がりを早
くして快適な暖房を行うことができるようになった。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明に係る冷媒自然循環式暖房システムの実施
例を示す全体システム構成図である。 １・・・蒸発器 ３・・・凝縮器 ５・・・冷媒蒸気供給用の冷媒配管 ６・・・冷媒液供給用の冷媒配管 ８・・・気液分離器 ９・・・レシーバ １０・・・第１の配管 １０ａ・・・第３の配管 ｆｏｂ・・・第４の配管 １１・・・第２の配管 １１ａ・・・第５の配管 １１ｂ・・・第６の配管 １２・・・逆止弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱源側となる蒸発器と利用側となる凝縮器とを冷
   媒配管を介して連通接続し、前記蒸発器と前記凝縮器お
   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、前記凝縮器で
   の熱交換に伴って蒸気から液体に相変化する冷媒を使用
   するとともに、前記蒸発器と前記凝縮器との間に、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暖房システムにおいて、前記
   蒸発器に近い箇所で、前記凝縮器に冷媒蒸気を供給する
   冷媒配管に気液分離器を連通接続し、その気液分離器の
   上部空間と前記蒸発器の冷媒蒸気出口とを第１の配管を
   介して連通接続するとともに、前記気液分離器の下部と
   前記蒸発器への冷媒液入口とを第２の配管を介して連通
   接続したことを特徴とする冷媒自然循環式暖房システム
   。
2. （２）請求項第（１）項に記載の気液分離器と蒸発器と
   の間に、充填された冷媒液の全量を収容するに足る容積
   のレシーバを介在し、そのレシーバの上部空間に、前記
   蒸発器の冷媒蒸気出口および前記気液分離器の上部空間
   それぞれを第３および第４の配管を介して連通接続し、
   かつ、前記気液分離器の下部と前記レシーバとを第５の
   配管を介して連通接続するとともに、前記レシーバの下
   部と前記蒸発器への冷媒液入口とを第６の配管を介して
   連通接続してある冷媒自然循環式暖房システム。
3. （３）請求項第（１）項または第（２）項に記載の蒸発
   器と凝縮器とを連通接続する冷媒液流下用の冷媒配管に
   、冷媒液の逆流を防止する逆止弁を介装してある冷媒自
   然循環式暖房システム。