JPH0476392A - 空調用熱交換装置 - 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、気液相変化する冷媒を用いた空調装置におい
て、冷媒を凝縮するために配置される空調用熱交換装置
に関する。

〔従来の技術〕

従来、フロン系冷媒のように気液相変化する冷媒を用い
た冷暖房装置としては、例えば、本出願人が先に出願し
た特開平２−５７８３５号公報に開示されるものが知ら
れている。

第９図は、この公報に開示される冷暖房装置を示すもの
で、この冷暖房装置は、受液タンク１１と、外部からの
冷、温熱源と熱交換する凝縮器兼蒸発器１３と、室内空
気と熱交換する、少なくとも一台以上の室用蒸発器兼凝
縮器１５と、所要の配管および冷暖切換弁と、これ等に
より熱サイクルを行なわせる液ポンプ１７とを配設して
構成され、さらに、熱運搬手段としてフロン系冷媒が使
用されている。

以上のような冷暖房装置では、熱運搬手段としてフロン
系冷媒を循環使用するようにしたので、冷媒の搬送量が
少なくなり、動力が低減されるとともに、配管のサイズ
を縮小し、配設スペースを節約することが可能となる。

また、従来の液ポンプ方式では、冷房しか行なうことが
できないが、この冷暖房装置では、可逆サイクルのため
、冷、暖両用に利用でき、さらに、Ｄ　ＨＣ熱源使用に
も適し、また、室内の負荷のアンバランスに対しても容
易に制御可能である。

そして、この冷暖房装置では、冷房時には、液ポンプ１
７が作動され、受液タンク１１内の冷媒は、図に太線で
示すように、第１管路１８を通り室用蒸発器兼凝縮器１
５に流入し、ここで蒸発作用を受は室内側の空気を冷房
し、この後、第２管路１９を通って蒸発器兼凝縮器１３
に流入し、ここで凝縮作用を受け、第３管路２０を通っ
て受液タンク１１内に循環する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の冷暖房装置では、冷房
時に、室用蒸発器兼凝縮器１５の熱交換効率を向上する
ために、液ポンプ１７により、室用蒸発器兼凝縮器１５
に多量の液状の冷媒を供給すると、液状の冷媒の一部が
そのまま第２管路１９に流入し、第２管路１９内の冷媒
は、ガス分と液分とが混合した状態になり、この状態の
冷媒を凝縮器兼蒸発器１３にそのまま導くと、凝縮器兼
蒸発器１３における凝縮効率が極端に低下するという問
題があった。

そこで、ガス分と液分とが混合した第２管路１９内の冷
媒を、別に配置される気液分離装置を通過させて気液分
離し、ガス分のみを凝縮器兼蒸発器１３に導くことが考
えられるが、この場合には、所定の気液分離装置を設置
する必要があり、設置スペースおよび設置工数が従来よ
り大幅に増大するという問題がある。

本発明は、上記のような問題を解決したもので、設置ス
ペースおよび設置工数を増大することなく、冷媒の凝縮
効率を従来より大幅に向上することのできる空調用熱交
換装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の空調用熱交換装置は、気液相変化する冷媒を凝
縮するための空調用熱交換装置において、中空状のケー
シング内に外部からの冷熱源を流通する伝熱管を配置す
るとともに、前記ケーシングの下部に気液分離部を形成
し、この気液分離部に気液混合の冷媒を流入させる冷媒
流入口を開口し、さらに、前記ケーシングの下部に、気
液分離された液状の冷媒を流出させる冷媒流出口を開口
してなるものである。

〔作　用〕

本発明の空調用熱交換装置では、冷媒流入口から気液分
離部に気液混合の冷媒が流入すると、液分は、そのまま
ケーシングの下部に落下し、一方、ガス分は上昇し、伝
熱管で外部からの冷熱源と熱交換され液体状になりケー
シングの下部に落下し、ケーシングの下部の液体状の冷
媒は、冷媒流出口から流出される。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細を図面に示す一実施例について説明
する。

第１図および第２図は、本発明の空調用熱交換装置の一
実施例を示すもので、図において符号７１は、中空状の
ケーシングを示している。

このケーシング７１には、その両側に、仕切板７３によ
り、−側チャンハ−７５および他側チャンバー７７が形
成されている。

そして、仕切板７３を水平方向に挿通して伝熱管７９が
配置されている。

この実施例では、−側チャンバー７５は、仕切板８１に
より上下に分割され、上部チャンバー８３には、温水の
ような温熱源を供給し、冷水のような冷熱源を流出する
上部開口８５が開口され、また、下部チャンバー８７に
は、温水のような温熱源を流出し、冷水のような冷熱源
を供給する下部開口８９が開口されている。

そして、ケーシング７Ｉの下部には、気液分離部９１が
形成されている。

この気液分離部９１には、例えば、フロン系冷媒のよう
に気液相変化する冷媒を、気液混合状態で流入させる冷
媒流入口９３が開口されている。

すなわち、この実施例では、第２図に示すように、ケー
シング７１の上面から、冷媒流入管９５が、その先端の
冷媒流入口９３が、気液分離部９１に開口するように挿
入されている。

ケーシング７１の下部には、気液分離された液状の冷媒
を流出させる冷媒流出口９７が開口されている。

また、この実施例では、ケーシング７１の上部には、ガ
ス状の冷媒を流出させるガス冷媒流出口９９が開口され
ている。

以上のように構成された空調用熱交換装置は、外部熱源
に、例えば、冷水等の冷熱源を使用する時には、例えば
、冷房用の凝縮器の作用をし、方、外部熱源に、例えば
、温水等の温熱源を使用する時には、例えば、暖房用の
蒸発器の作用をする。

すなわち、冷房等のために外部熱源に冷熱源を使用する
時には、冷媒流入口９３から気液分離部９１に流入した
気液混合の冷媒のうち液分は、そのままケーシング７１
の下部に落下し、一方、ガス分は上昇し、伝熱管７９で
外部からの冷熱源と熱交換され液体状になりケーシング
７１の下部に落下し、ケーシング７１の下部の液体状の
冷媒は、冷媒流出口９７から流出される。なお、この時
には、ガス冷媒流出口９９側は閉じられている。

一方、暖房等のために外部熱源に温熱源を使用する時に
は、冷媒流出口９７からケーシング７１の下部に流入し
た液体状の冷媒は、伝熱管７９で外部からの温熱源と熱
交換され気体状になりケーシング７１を上昇し、気体状
でガス冷媒流出口９９から流出される。なお、この時に
は、冷媒流入口９３側は閉じられている。

第３図は、上述した空調用熱交換装置を使用することに
より、設置スペースおよび設置工数を従来より大幅に低
減することが可能になる冷房装置の一例を示している。

すなわち、図において符号２１は、例えば、フロン系冷
媒のように気液相変化する冷媒を液体状態で収容する受
液タンクを示している。

符号２３は、冷媒と室内空気とを熱交換させる複数台の
蒸発器（１台のみを図示）を示している。

符号２５は、冷媒と外部からの冷熱源とを熱交換させる
凝縮器を示しており、この凝縮器２５には、外部から冷
水等の冷熱源を供給するための冷熱源供給配管２７が挿
通されている。

受液タンク２１の出口側と蒸発器２３の一側とを接続し
て第１管路２９が形成されており、この第１管路２９に
は、液ポンプ３１が配置されている。

また、蒸発器２３の他側と凝縮器２５の一例とを接続し
て第２管路３３が形成されている。

さらに、凝縮器２５の他側と受液タンク２１の入口側と
を接続して第３管路３５が形成されている。

そして、この例では、第２管路３３には、第２管路３３
内のガス分と液分との分離を行ないガス分のみを凝縮器
２５に導く気液分離装置３７が配置されている。

この気液分離装置３７は、凝縮器２５の側方に配置され
るタンク本体３９を有している。

このタンク本体３９の上部のガス部には、分断された第
２管路３３の一対の分断端部４１，４３が開口されてい
る。

タンク本体３９の下部と受液タンク２１の上部のガス部
とを接続してドレン管路４５が配置されており、このド
レン管路４５には、制御弁４７が配置されている。

一方、タンク本体３９の側方には、タンク本体３９と同
一レベルで、液面計４８が配置されており、この液面計
４８には、タンク本体３９内の冷媒の液位を出力する液
面センサ４９が配置されている。

なお、図において符号５０は、液面センサ４９からの液
位信号を入力し、この値に基づいて液位が予め定められ
た、例えば、一定の値になるように、制御弁４７の開度
を制御する制御装置を示している。

以上のように構成された冷房装置では、液ポンプ３１が
作動されると、受液タンク２１内の冷媒は、第１管路２
９を通り蒸発器２３に流入し、ここで蒸発作用を受は室
内側の空気を冷房し、第２管路３３を通って凝縮器２５
に流入し、ここで凝縮作用を受け、この後、第３管路３
５を通って受液タンク２１内に循環する。

そして、以上のように構成された冷房装置では、第２管
路３３に、第２管路３３内のガス分と液分との分離を行
ないガス分のみを凝縮器２５に導く気液分離装置３７を
配置するとともに、この気液分離装置３７を、凝縮器２
５の側方に配置され、分断された第２管路３３の一対の
分断端部４１゜４３が上部のガス部に開口されるタンク
本体３９と、このタンク本体３９の下部と受液タンク２
Ｉの上部のガス部とを接続するドレン管路４５と、この
ドレン管路４５に配置される制御弁４７と、タンク本体
３９内の冷媒の液位を測定する液面センサ４９と、この
液面センサ４９からの液位信号を入力し、この値に基づ
いてタンク本体３９内の液位が予め定められた値になる
ように制御弁４７０開度を制御する制御装置５０とから
構成したので、第２管路３３内のガス分と液分とを含ん
だ冷媒は、蒸発器２３例の分断端部４１からタンク本体
３９の上部に流出され、軽いガス分のみが、凝縮器２５
例の分断端部４３から凝縮器２５に導かれ凝縮器２５に
おいて凝縮され、一方、タンク本体３９内に流入した液
分は、制御装置５０により制御弁４７を開とすることに
より、タンク本体３９の下部からドレン管路４５を通り
、受液タンク２１に導かれるため、凝縮器２５に供給さ
れる冷媒には、凝縮の不要な熱交換効率を低下させる液
状の冷媒が含まれることがなく、凝縮器２５における凝
縮効率を従来より大幅に向上することが可能となる。

ところで、このような冷房装置への、上述した第１図の
空調用受液装置の設置は、第３図の凝縮器２５．気液分
離装置３７．ドレン管路４５を取り去り、これに替え、
第３図の冷熱源供給配管２７を、第１図の上部開口８５
および下部開口８９に接続し、また、第２管路３３の凝
縮器２５側を第１図の冷媒流入口９３に接続し、さらに
、第３管路３５の凝縮器２５側を第１図の冷媒流出口９
７に接続することにより容易に可能となる。

しかして、以上のように構成された空調用熱交換装置で
は、中空状のケーシング７１内に外部からの冷熱源を流
通する伝熱管７９を配置するとともに、ケーシング７１
の下部に気液分離部９１を形成し、この・気液分離部９
１に気液混合の冷媒を流入させる冷媒流入口９３を開口
し、さらに、ケーシング７１の下部に、気液分離された
液状の冷媒を流出させる冷媒流出口９７を開口したので
、冷媒流入口９３から気液分離部９１に気液混合の冷媒
が流入すると、液分は、そのままケーシング７１の下部
に落下し、一方、ガス分は上昇し、伝熱管７９で外部か
らの冷熱源と熱交換され液体状になりケーシング７１の
下部に落下し、ケーシング７１の下部の液体状の冷媒は
、冷媒流出口９７から流出されることになり、設置スペ
ースおよび設置工数を増大することなく、冷媒の凝縮効
率を従来より大幅に向上することが可能となる。

すなわち、以上のように構成された空調用熱交換装置で
は、ケーシング７１内の気液分離部９１においで、充分
な気液分離を行なうことが可能となるため、複雑な構造
の気液分離装置を別途配置する必要がなくなり、設置ス
ペースおよび設置工数を増大することなく、冷媒の凝縮
効率を従来より大幅に向上することが可能となる。

第４図は、上述した空調用熱交換装置を使用することに
より、設置スペースおよび設置工数を従来より大幅に低
減することが可能になる冷暖房装置の一例を示している
。

すなわち、この例では、室内には、蒸発器と凝縮器との
機能を備えた室側蒸発器兼凝縮器５１が配置され、また
、室外には、冷媒と外部からの温熱源とを熱交換させる
蒸発器５３が配置されている。

この蒸発器５３には、外部から温水等の温熱源を供給す
るための温熱源供給配管５５が挿通されている。

受液タンク２１の出口側と蒸発器５３の一例とを接続し
て第４管路５７が形成されており、この第４管路５７に
は、開閉弁５９が配置されている。

また、蒸発器５３の他側と室用蒸発器兼凝縮器５１の他
側とを接続して第５管路６１が形成されている。

さらに、第１管路２９の開閉弁６３と室用蒸発器兼凝縮
器５１との間から分岐して、受液タンク２１の入口側に
接続する第６管路６５が配置されており、この第６管路
６５には、開閉弁６７が配置されている。

そして、第２管路３３には、第３図に示した気液分離装
置３７と同一の気液分離装置が配置されている。

以上のように構成された冷暖房装置では、冷房は、室用
蒸発器兼凝縮器５１を蒸発器として使用し、前述した例
とほぼ同様に行なわれる。

一方、暖房は、液ポンプ３１の作動により、受液タンク
２１内の冷媒を、第４管路５７を通り蒸発器５３に流入
させ、ここで蒸発作用を受けた冷媒を、第５管路６１を
通して室用蒸発器兼凝縮器５１に流入させ、ここで凝縮
作用を受は室内側の空気を暖房した冷媒を、第６管路６
５を通して受液タンク２１内に循環することにより行な
われる。

第５図は、以上のように構成された冷暖房装置に、第１
図に示した空調用熱交換装置を配置した例を示すもので
、この例では、第４管路５７が第３管路３５の途中に接
続されており、また、制御弁５６が、第２管路３３に配
置される圧力センサ３４により制御されるように構成さ
れている。

なお、この例では、第１図および第４図と同一部分には
、同一符号を付してあり、また、実線の矢符は、冷房時
の冷媒の流れを、破線の矢符は、暖房時の冷媒の流れを
示している。

第６図は、本発明の空調用熱交換装置の他の実施例を示
すもので、この実施例では、他側チャンバー７７に、温
熱源あるいは冷熱源を排出する開口８９が形成されてい
る。

第７図は、本発明の空調用熱交換装置のさらに他の実施
例を示すもので、この実施例では、他側チャンバーが形
成されておらず、ケーシング７１の内部の冷媒流入管９
５の前方で伝熱管７９が折曲されている。

第８図は、本発明の空調用熱交換装置の他の実施例を示
すもので、この実施例では、他側チャンバーが形成され
ておらず、ケーシング７１の内部の冷媒流入管９５の後
方で伝熱管７９が折曲されている。

第６図ないし第８図のように構成された空調用熱交換装
置においても第１図に示した実施例とほぼ同様の効果を
得ることができる。

なお、以上述べた例では、冷房装置および冷暖房装置に
本発明の空調用熱交換装置を適用した例について述べた
が、本発明は、かかる例に限定されるものではなく、例
えば、蒸発器として暖房装置に適用することもでき、ま
た、前述した特開平２−５７８３５に開示されるような
凝縮器兼蒸発器にも適用することができることは勿論で
ある。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の空調用熱交換装置では、中
空状のケーシング内に外部からの冷熱源を流通する伝熱
管を配置するとともに、ケーシングの下部に気液分離部
を形成し、この気液分離部に気液混合の冷媒を流入させ
る冷媒流入口を開口し、さらに、ケーシングの下部に、
気液分離された液状の冷媒を流出させる冷媒流出口を開
口したので、冷媒流入口から気液分離部に気液混合の冷
媒が流入すると、液分は、そのままケーシングの下部に
落下し、一方、ガス分は上昇し、伝熱管で外部からの冷
熱源と熱交換され液体状になりケーシングの下部に落下
し、ケーシングの下部の液体状の冷媒は、冷媒流出口か
ら流出されることになり、設置スペースおよび設置工数
を増大することなく、冷媒の凝縮効率を従来より大幅に
向上することができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の空調用熱交換装置の一実施例を示す縦
断面図である。 第２図は第１図の■−■線に沿う横断面図である。 第３図は第１図の空調用熱交換装置を設置するに好適な
冷房装置の一例を示す配管系統図である。 第４図は第１図の空調用熱交換装置を設置するに好適な
冷暖房装置の一例を示す配管系統図である。 第５図は第４図の冷暖房装置に本発明の空調用熱交換装
置を適用した例を示す配管系統図である。 第６図ないし第８図はそれぞれ本発明の空調用熱交換装
置の他の実施例を示す継断面図である。 第９図は従来の冷暖房装置を示す配管系統図である。 ［主要な部分の符号の説明〕 ７１・・・ケーシング ７９・・・伝熱管 ９１・・・気液分離部 ９３・・・冷媒流入口 ９７・・・冷媒流出口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）気液相変化する冷媒を凝縮するための空調用熱交
   換装置において、中空状のケーシング内に外部からの冷
   熱源を流通する伝熱管を配置するとともに、前記ケーシ
   ングの下部に気液分離部を形成し、この気液分離部に気
   液混合の冷媒を流入させる冷媒流入口を開口し、さらに
   、前記ケーシングの下部に、気液分離された液状の冷媒
   を流出させる冷媒流出口を開口してなることを特徴とす
   る空調用熱交換装置。