JPH05312361A - 空調システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱媒体の相変化を利用して建物等の空調を行
う重力式ヒートパイプを用いた空調システムに関し、ビ
ル等の上部と下部による空調器の特性の差異および同一
階内の特性の差異をなくすと共に、液面高さ調整機構の
簡素化を図り、安全かつ高効率なシステムを提供する。 【構成】 同一または異なる階層毎に単数または複数台
の空調器を設置し、空調器とこの空調器の上方に設置し
た冷却器との間を蒸気系配管および液系配管で連結して
循環系を形成し、この系内の熱媒体の相変化を用いる空
調システムにおいて、冷却器と空調器とを連結する液系
配管の途中に、液分配機構または／および液面調節機構
を設け、この液分配機構、液面調節機構によって空調器
内の液面高さを調整するように構成したシステム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷媒の相変化を利用し
て建物等の空調を行う重力式ヒートパイプを用いた空調
システムに関し、特に各空調器に冷媒を適正に供給する
ことによって上下各階層の空調器間の性能差をなくし、
安定した冷却性能が得られる空調システムに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来のビル等の冷房システムにおいて
は、一般に地下等に設置された冷却水槽または氷蓄熱槽
から、冷水をポンプで各空調器内の熱交換器に循環させ
る単相の顕熱輸送方式をとっている。このため、冷水を
循環させるポンプの動力費が高額なものとなり、またＯ
Ａ（オフィスオートメーション）機器の普及に伴って漏
水等の影響も問題となってきた。そこで、最近では冷媒
としてフロン等を使用した相変化を用いた空調システム
が着目され始めている。

【０００３】この空調システムの一例として、空調器を
ビル等の各階に配置し、ビルの屋上等に設置した冷熱源
装置との間を重力式ヒートパイプで連結し、冷媒を循環
させる空調システムが提案されている（例えば、特開昭
６４−３４４７号公報）。

【０００４】図１２および図１３は、このような重力式
ヒートパイプを用いた従来の空調システムの一例を示す
模式図である。なお、この図では建物の構造については
詳述していないが、図の上部が建物の高所を表してい
る。図１２において、冷熱源装置１はビル等の高所に設
置されて後述する重力式ヒートパイプ１２の上端部を冷
却するもので、コンデンシングユニット２、第１蒸発器
３、第２蒸発器４、氷蓄熱槽５、電磁切替弁６および
７、冷却器８、冷水管系９、ポンプ１０等から構成され
ている。

【０００５】コンデンシングユニット２は空調ユニット
の室外機に相当し、その蒸発器は重力式ヒートパイプ１
２を直接冷却する第１蒸発器３と、氷蓄熱槽５を冷却す
る第２蒸発器４とに分けて設けられている。

【０００６】第１蒸発器３および第２蒸発器４は、流れ
る冷媒の経路を電磁切替弁６および７によって選択的に
切り替えることができる。例えば、夜間は第２蒸発器４
を用いて蓄熱運転を行い、昼間は第１蒸発器３を用いて
重力式ヒートパイプ１２を直接冷却する運転を行うこと
ができる。氷蓄熱槽５は重力式ヒートパイプ１２に形成
された冷却器８と冷水管系９とによって熱が汲み出され
る。冷水管系９の途中には、氷蓄熱槽５との間を冷水が
往復循環するためのポンプ１０が設けられている。

【０００７】建物内の各階に設置された各空調器１３
ａ，１３ｂ，…は重力式ヒートパイプ１２を冷却する冷
熱源としての前述した諸設備よりも低所の被空調室内に
設置されている。重力式ヒートパイプ１２内の冷媒は、
第１蒸発器３と冷却器８の一方または双方によって冷却
され、コンデンシングユニット２のコンプレッサ１１に
よって強制循環される系の冷媒とは接触しない。

【０００８】重力式ヒートパイプ１２は液系配管１８と
蒸気系配管２０とからなり、液系配管１８内の冷媒は冷
熱源側の第１蒸発器３または冷却器８で冷却されて凝縮
し、受液器１７を経て高所から低所へ重力により流下す
る。液系配管１８には分岐管１９が設けられており、各
空調器１３ａ，１３ｂ，…へ冷媒を供給する。この分岐
管１９には液量調節弁２２が設けられている。

【０００９】各空調器１３（１３ａ，１３ｂ，…）に
は、図１３に示すように、ファン１６と、その下流側に
設置された熱交換器１５とが含まれている。熱交換器１
５は液系配管１８の分岐管１９から冷媒が流入する下部
ヘッダ２３と、この下部ヘッダ２３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２５と、このコイ
ル部２５の上側に接続された上部ヘッダ２４とから構成
され、上部ヘッダ２４は分岐管２１を介して蒸気系配管
２０に接続されている。

【００１０】各空調器１３ａ，１３ｂ，…に流入した冷
媒液は、熱交換器１５で被空調側の空気を冷却するよう
に熱交換して蒸発・気化し、重力式ヒートパイプ１２の
蒸気系配管２０内を上昇して第１蒸発器３および冷却器
８の一方または双方へ還流する。

【００１１】また、熱交換器１５の側部には、熱交換器
１５内の冷媒液位に等しい液位を示す連通管２６が設け
られている。この連通管２６は、分岐管１９の液量調節
弁２２の下流側に熱交換器１５の下端部で接続され、蒸
気系配管２０の分岐管２１に熱交換器１５の上端部で接
続されている。この連通管２６には、冷媒の液位が所定
の高さに達したときに、その液位を検知して液量調節弁
２２に閉じるように命令信号を出力する液面スイッチ２
７が取り付けられている。

【００１２】この構成によれば、各空調器１３ａ，１３
ｂ，…の設置高さの差による冷媒の水頭圧に差が生じて
も、連通管２６、液面スイッチ２７および液量調節弁２
２によって各空調器１３ａ，１３ｂ，…の熱交換器１５
内の冷媒液位をいずれも一定にすることができる。さら
に、液量調整弁２２は熱交換器１５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、
液系配管１８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、どの空調器１３ａ，１
３ｂ，…においても熱交換器１５内の冷媒は圧力損失分
の影響はあるものの、ほぼ同一圧力下で同一蒸発温度と
なる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、空調システ
ムを効率よく運転するには、空調器内に冷媒液を適正量
供給することが重要になってくる。前述した従来の空調
システムでは、液量調整弁２２によって熱交換器１５の
液面を常時調整しているが、このシステムを高いビル等
に設置した場合は、冷媒にかかる水頭圧が下層階と上層
階とで大きく異なり、液量調整弁２２の入口側に加わる
圧力が高さ方向で大きく相違し、とくに下層階では液量
調整弁２２だけでの調整が困難である。この場合、連通
管２６に設けた液面スイッチ２７で熱交換器１５の液面
を検知しているが、冷媒が沸騰して液面を検知できない
ことがある。

【００１４】また、空調システムが複雑なために故障す
る可能性が大きい。例えば、重力式ヒートパイプ１２が
連結されて１つになっているので、最下層の液管の１か
所が破損するとシステム全体が作動しなくなるばかりで
なく、冷媒が大量に流出するという不都合が生じる。

【００１５】本発明は、ビル等の上部と下部とによる空
調器の特性の差異および同一階内の特性の差異をなくす
と共に、液面高さ調整機構の簡素化を図り、安全かつ高
効率な空調システムを提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、同一または異
なる階層毎に単数または複数台の空調器を設置し、空調
器とこの空調器の上方または下方に設置した冷却器との
間を蒸気系配管および液系配管で連結して循環系を形成
し、この系内の冷媒の相変化を用いる空調システムにお
いて、冷却器と空調器とを連結する液系配管の途中に、
階層毎または空調器毎に液分配機構を設け、この液分配
機構によって当該階層の空調器内の液面高さを調整する
ように構成する。

【００１７】この場合、液分配機構は、液面が所定の液
位を越えたときに蓄積されている冷媒の液を下方に流下
するオーバーフロー方式の液分配機構で構成する。ま
た、空調器内の液面高さをさらに安定に適切な位置に保
つために、液分配機構の気相部と、空調器と冷却器とを
連結する蒸気系配管を接続配管で連結した構成としても
よい。この場合、空調システムを性能よく運転するため
に、蒸気系配管の接続配管との接続部に、空調器内での
熱交換によって前記蒸気系配管内に混入した冷媒液を分
離する気液分離機構を設けるようにしてもよい。

【００１８】さらに、本発明は、冷却器と空調器とを連
結する液系配管の途中に、階層毎に液分配機構を設け、
この液分配機構によって当該階層内の空調器内の液面高
さを調整すると共に、階層毎に単数もしくは複数の液面
調整機構を設け、この液面調整機構によって当該空調器
内の液面高さを調整するように構成する。また、空調器
内の液面高さをさらに安定に適切な位置に保つために、
液面調整機構の気相部と、空調器と冷却器とを連結する
蒸気系配管を接続配管で連結した構成としてもよい。

【００１９】この場合、空調システムを性能よく運転す
るために、蒸気系配管の接続配管との接続部に、空調器
内での熱交換によって前記蒸気系配管内に混入した冷媒
液を分離する気液分離機構を設けるように構成してもよ
い。

【００２０】

【作用】本発明は、冷媒の相変化を利用して冷房等の空
調を行ういわゆる重力式ヒートパイプ方式の空調システ
ムに関するもので、冷却器と空調器とを連結する液系配
管の途中に液分配機構を設けることによって各階層に設
置した空調器の液面を一定に保持し、空調器の性能を安
定させる。

【００２１】また、各階層に液面調節機構を設けたこと
により、同一階層に多数の空調器が設置された場合や、
空調負荷が大きい場合にも各空調器内の液面高さの調節
をより細かく行うことが出来る。

【００２２】さらに、空調負荷が大きい場合などに、各
空調器で冷媒が蒸発することによって空調器と液分配機
構または液面調節機構との間、すなわち蒸気系配管と液
分配機構または液面調節機構の間に大きな圧力差が生
じ、空調器内の液面高さが低くなり、空調性能が低下す
ることがあるが、蒸気系配管と液分配機構または液面調
節機構の気相部を連結することにより、この圧力差を解
消し、空調性能の低下を防止することが出来る。

【００２３】また、このような構成にすれば、万一循環
系内に不凝縮ガスが混入し、さらにこの不凝縮ガスが液
分配機構または液面調節器内に滞留してしまった場合の
脱気も可能である。

【００２４】さらに、この場合、蒸気系配管の、接続配
管との接続部に気液分離機構を設けることにより、空調
器内での熱交換によって蒸気系配管内に混入した冷媒液
を分離し、分離した冷媒液を液分配機構または液面調節
機構へと還流させ、冷媒蒸気のみを蒸気系配管を経由し
て冷却器へと循環させることにより、流路抵抗の増大に
よる空調性能の低下を防止する。

【００２５】また、液分配機構または液面調節機構に、
空調器内での熱交換によって発生した冷媒蒸気を流入さ
せる蒸気流入部と、蒸気流入部から流入した冷媒蒸気を
冷却器へ送るための蒸気流出部とを備えることによって
も、前述のような蒸気系配管と液分配機構または液面調
節機構の間に生じる圧力差の解消、不凝縮ガスの脱気、
蒸気系配管内に混入した冷媒液の分離を行うことが出来
る。

【００２６】

【実施例】図１は、本発明による空調システムの第１の
実施例を示す模式図で、前述した従来の空調システムと
同様な機能を果たす部分には、同一符号を付して詳細説
明を省略する。

【００２７】本実施例は、前述した従来の空調システム
の構成において、受液器１７を省略し、冷却器８と各空
調器１３ａ，１３ｂ，…とを連結する液系配管１８の各
階毎の熱交換器１５への分岐路に、液分配機構３０ａ，
３０ｂ，…を設けるように構成した点を除いては、前述
の空調システムと同一の構成を有している。

【００２８】液分配機構３０ａ，３０ｂ，…はオーバー
フロー方式の構成となっており、同一階の空調器１３
ａ，１３ｂ，…の熱交換器１５内の液面を保持できるよ
うに、同一階の空調器１３ａ，１３ｂ，…と同じ設置高
さか、あるいはそれよりも高い位置に設置され、これを
越えたときに下層階の液分配機構３０ｂ，…に冷媒液が
流れるようになっている。

【００２９】このように構成された本実施例による空調
システムは、各空調器１３ａ，１３ｂ，…で熱交換を行
い、発生した冷媒蒸気は重力式ヒートパイプ１２の蒸気
系配管２０を通して集められ冷却器８へと運ばれる。冷
却器８はシェルアンドチューブ式熱交換器で形成され、
チューブ側の上部に蒸気が流入する。シェル側には冷熱
源装置１によって冷やされた氷蓄熱槽５から冷水配管９
を経て冷水が通っており、冷媒蒸気はこれによって凝縮
し冷媒液となる。なお、シェル側とチューブ側とは入れ
換えることも可能である。

【００３０】冷媒液は重力により重力式ヒートパイプ１
２の液系配管１８の下部から停滞なく流下していき、冷
却器８と空調器１３ａの熱交換器１５との間に設けた液
分配機構３０ａへ到達する。液分配機構３０ａには、同
一階の空調器１３ａの熱交換器１５で必要な液面高さＡ
に対応した箇所にオーバーフローできるように分岐した
液系配管１８が設けられており、液面が分岐点を越える
と下層階の液分配機構３０ｂへ流下する。

【００３１】空調器１３ａで蒸気が発生して熱交換器１
５内の液面が低下すると、液分配機構３０ａ内の液面も
低下し、その減少部分を凝縮した冷媒液の戻りで補給す
る。これによって各階の液面が一定に保持され、それに
伴って各階の空調器１３ａ，１３ｂ，…の性能も維持で
きる。また、液分配機構３０ａ，３０ｂ，…によって液
系配管１８の管内は満液状態とはならずに独立している
ため、万一重力式ヒートパイプ１２が破損しても冷媒液
の外部への流出を最小限抑えることが出来る。

【００３２】図２は、本発明の第２の実施例を示す模式
図で、前述の第１の実施例構成において、各階毎の液分
配機構３０ａ，３０ｂ，…の気相部と各階の蒸気系配管
２０とを接続配管３２で連結した以外は、同一の構成を
有している。

【００３３】このように構成された本実施例による空調
システムは、各空調器で冷媒が蒸発することによって生
じる空調器と液分配機構３０ａ，３０ｂ，…との圧力
差、すなわち蒸気系配管２０と液分配機構３０ａ，３０
ｂ，…との圧力差を、これらを連結することによって解
消し、圧力差に起因して空調器内の液面高さが低下する
ことを防止する。したがって、本実施例の構成によれ
ば、各空調器内の冷媒の液面高さを、図１に示す空調シ
ステムよりさらに安定して調節することが可能となる。

【００３４】また、このような構成にすれば、万一循環
系内に不凝縮ガスが混入し、さらにこの不凝縮ガスが液
分配機構３０ａ，３０ｂ，…内に滞留してしまった場合
の脱気も可能となる。

【００３５】また、図３に示す第３の実施例のように、
各階毎の液分配機構３０ａ，３０ｂ，…の気相部に、空
調器内での熱交換によって発生した冷媒蒸気を液分配機
構３０ａ，３０ｂ，…へ流入させる蒸気流入部３３と、
蒸気流入部３３から流入した冷媒蒸気を冷却器８へ送る
ための蒸気流出部３４とを接続すれば、前述した圧力差
の解消のほかに、空調器での蒸発の際に冷媒蒸気に混入
した冷媒液を液分配機構３０ａ，３０ｂ，…で分離する
ことができ、冷媒液が重力式ヒートパイプ１２へ混入し
て空調性能が低下するのを防げる。

【００３６】このような気液分離はまた、図４に示す第
４の実施例のように、蒸気系配管２０の接続配管３２と
の接続部に気液分離機構４０を設置することによって行
ってもよい。

【００３７】図５は、気液分離機構４０の一例を示す拡
大図である。図(a) に示す気液分離機構４０は、管接続
部４０ａ内で蒸気入力側の蒸気系配管２０を下向きに接
続しているため、液の混入した蒸気が高速で送られて来
ても液と蒸気とを分離しやすく、液は蒸気系配管２０の
先端から自重で落下して蒸気と分離され、接続配管３２
を通って液分配機構３０に戻る。蒸気は蒸気出口側の蒸
気系配管２０を通って冷却器８へと運ばれる。

【００３８】図(b) に示す気液分離機構４０は、蒸気系
配管２０にそのまま管接続部４０ａを接続したもので、
図(a) の構成に比べると簡略化されている。この構成は
前述した構成に比べると気液分離は行い難いが、蒸気流
速があまり速くない場合には有効である。また、簡易な
構成であるため、配管スペースが狭い場所には適してい
る。

【００３９】図６は、本発明による空調システムの第５
の実施例を示す模式図である。前述の各実施例は同一階
層に設置されている空調器の台数が比較的少なく、空調
負荷が少ない場合に好適であるが、本実施例は同一階層
に設置される空調器の台数が比較的多く、空調負荷が多
い場合に好適な実施例である。

【００４０】本実施例では、液分配機構３０ａ，３０
ｂ，…と各空調器１３ａ，１３ｂ，…との間に各々液面
調整機構３１ａ，３１ｂ，…を設け、各空調器１３ａ，
１３ｂ，…毎でも液面調整を行うことが出来るようにし
たものである。

【００４１】ここで用いる液面調整機構３１ａ，３１
ｂ，…は、例えば冷媒液が設定液面以下になると開き、
設定液面になると閉じる弁機構を有している。図７およ
び図８に本実施例で用いる液面調整機構３１（３１ａ，
３１ｂ，…）の一例を示す。

【００４２】図７に示す液面調整機構３１は、正断面図
（図ａ）とそのＡ−Ａ′線上の平断面図（図ｂ）とに示
すように、円筒状のタンク５１内に冷媒液を蓄え、この
冷媒液上にフロート部材５２を浮かべ、フロート部材５
２の上下動によって弁機構の開閉を行う構成となってい
る。フロート部材５２は外形がドーナツ状の形状をした
内部が空洞の部材で、その内周壁５２ａ内には、フロー
ト部材５２の底板５２ｂに固定された弁棒５３が上方に
直立した形で取り付けられている。

【００４３】この弁棒５３は、タンク５１の上板５１ａ
からタンク５１の中心軸に沿って下方に向けて取り付け
られた円筒状のパイプ５５の内部に下端から挿入され、
パイプ５５内に設置されている弁体５４を押し上げ、弁
座５６に結合させるように構成されている。この弁体５
４および弁座５６によって弁機構５７が構成されてい
る。

【００４４】また、パイプ５５の上端部は液系配管１８
に接続されており、液分配機構３０（３０ａ，３０ｂ，
…）からの冷媒液がパイプ５５を通ってタンク５１内に
流入する。また、タンク５１の底板５１ｂは液系配管に
よって熱交換器１５に接続されている。

【００４５】この構成において、タンク５１内の冷媒液
の液位が上昇すると、それに連れてフロート部材５２が
上昇し、弁棒５３が弁体５４を押し上げて弁座５６に結
合させる。これによってパイプ５５内の弁機構５７が閉
じ、タンク５１内への冷媒液の流入が停止する。この場
合、フロート部材５２の容積が大きいため浮力も大き
く、したがって弁体５４に作用する力も大きくなるため
弁体５４が確実に弁座５６に結合し、冷媒液の流入を確
実に阻止することが出来る。

【００４６】弁機構５７が閉じている状態でタンク５１
内の冷媒液の液位が下降すると、それに連れてフロート
部材５２が下降し、同時に弁棒５３も下降して弁体５４
が弁座５６から離れ弁機構５７が開く。これによって再
び冷媒液がタンク５１内に流入し、冷媒液の液位が上昇
する。こうして弁機構５７の開閉を繰り返し、外部から
の制御なしに自動的に熱交換器２２の液面高さを適正液
位に維持している。

【００４７】図８に示す液面調整機構３１は、正断面図
（図ａ）とそのＡ−Ａ′線上の平断面図（図ｂ）とに示
すように、タンク５１の中心軸から偏心した位置にパイ
プ５５を設置し、それと並行してフロート部材７０を浮
かべ、弁棒５３とフロート部材７０の低面７０ａとを梃
子７１によって連結し、梃子７１のパイプ５５側の端部
７１ａを支点とするように構成した点を除いては、図７
の構成と同一の構成を有している。

【００４８】この構成では、支点７１ａからフロート部
材７０の低面７０ａとの接続点（力点）７１ｂまでの距
離を、弁棒５３との接続点（作用点）７１ｃまでの距離
よりも長く設定したので、梃子の原理により小さな浮力
でも確実に弁機構５７を閉じることができ、フロート７
０およびタンク５１の容量をコンパクトにすることが可
能である。

【００４９】こうした構成を有する液面調整機構３１
ａ，３１ｂ，…を、各空調器１３ａ，１３ｂ，…毎に設
けることにより、各空調器１３ａ，１３ｂ，…内の液面
高さをより細かく調整することが可能となる。この際、
各階の液面は液分配機構３０ａ，３０ｂ，…により一定
に保たれていることから、各空調器１３ａ，１３ｂ，…
への入口側の水頭圧は各階毎において差がなく、上下方
向での水頭圧の差が生じなくなる。

【００５０】また、液面調整機構３１ａ，３１ｂ，…
は、空調器の液面高さの精密な制御のためには各空調器
１３ａ，１３ｂ，…毎に設置することが好ましいが、空
調器が隣接している場合や、空調器毎に液面調整機構を
設置するスペースがない場合等には、複数台の空調器に
対して１台を設ける構成としても空調器の液面高さの制
御が充分に可能である。

【００５１】なお、本実施例の構成においても、図２お
よび図３に示したように、各階毎の液分配機構３０ａ，
３０ｂ，…の気相部と各階の蒸気系配管２０とを連結し
たり、さらに図４に示したように、気液分離機構４０を
設けて安定した液面高さ調節、空調性能の低下防止を図
ってもよい。

【００５２】図９は、本発明の第６の実施例を示す。本
実施例は、図６に示す実施例構成において、液面調整機
構３１の気相部と各階の蒸気系配管２０とを接続配管３
２で連結した以外は、実施例と同一の構成を有してい
る。

【００５３】このように構成された本実施例による空調
システムは、各空調器で冷媒が蒸発することによって生
じる空調器の気相部と液面調整機構３１の気相部との圧
力差、すなわち蒸気系配管２０と液面調整機構３１の気
相部との圧力差を、これらを連結することによって解消
し、圧力差に起因して空調器内の液面高さが不安定とな
ることを防止する。したがって、本実施例の構成によれ
ば、各空調器内の冷媒の液面高さを図６に示す空調シス
テムよりさらに安定して調節することが可能となる。ま
た、このような構成にすれば、万一循環系内に不凝縮ガ
スが混入し、さらにこの不凝縮ガスが液面調整機構３１
内に滞留してしまった場合の脱気も可能となる。

【００５４】また、第７の実施例（図１０）に示すよう
に、液面調整機構３１の気相部に、空調器内での熱交換
によって発生した冷媒蒸気を液面調整機構３１へ流入さ
せる蒸気流入部３３と、蒸気流入部３３から流入した冷
媒蒸気を冷却器へ送るための蒸気流出部３４とを接続す
れば、前述した圧力差の解消の他に、空調器での蒸発の
際に冷媒蒸気に混入した冷媒液を液面調整機構３１で分
離することができ、蒸気系配管２０内に冷媒液が混入し
て空調性能が低下することを防ぐことができる。

【００５５】このような気液分離はまた、第８の実施例
（図１１）に示すように、蒸気系配管２０の、接続配管
３２の接続部に、例えば、図５に示すような構造の気液
分離機構４０を設置することによって行ってもよい。な
お、この気液分離機構４０は、図１１に示したように、
液面調節機構３１毎に設置してもよいが、各階層の最も
冷却器８に近い液面調節機構３１への分岐部にのみ設置
しても、各階で冷媒蒸気中に混入した冷媒液を分離・回
収できるので、空調性能の低下を防止することができ
る。

【００５６】なお、前述した各実施例構成において、空
調システムが複数階に渡っていない場合または最下層階
については、オーバーフロー構造の液分配機構を用い
ず、内部に封入する冷媒液の量を調整することによって
直接各空調器に冷媒液を導入することも可能である。

【００５７】また、蒸気を凝縮させる冷熱源としては、
前述したように第２蒸発器４を用いて蓄熱運転を行う方
法あるいは第１蒸発器３を用いて冷却する方法のいずれ
か、または双方を用いることが可能である。また、冷熱
源を空調器に対して下方に設置する場合には、冷媒ポン
プ等で一度上層階に冷媒液を搬送し、液分配を行うよう
に構成してもよい。また、本発明の空調システムは、ビ
ルの冷却システムのみに適用されるものではなく、冷蔵
システムその他の冷却手段にも適用できるものである。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、簡易な構成で各階層毎
の液面調整が可能となり、ビル等の階層間の空調器の特
性の差異および同一階層内の特性の差異をなくすことが
可能となり、空調器の液面制御が容易となる。さらに、
本発明による蒸気系配管内に混入した冷媒液を分離する
構成とすれば、空調性能の低下も防止できる。また、管
内の冷媒液は液分配機構で分離されているため、より安
全なシステムにすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による空調システムの第１の実施例を示
す模式図である。

【図２】本発明による空調システムの第２の実施例を示
す模式図である。

【図３】本発明による空調システムの第３の実施例を示
す模式図である。

【図４】本発明による空調システムの第４の実施例を示
す模式図である。

【図５】図４に示す気液分離機構の構成図である。

【図６】本発明による空調システムの第５の実施例を示
す模式図である。

【図７】図６に示す液面調整機構の一例を示す構成図で
ある。

【図８】図６に示す液面調整機構の他の例を示す構成図
である。

【図９】本発明による空調システムの第６の実施例を示
す模式図である。

【図１０】本発明による空調システムの第７の実施例を
示す模式図である。

【図１１】本発明による空調システムの第８の実施例を
示す模式図である。

【図１２】従来の空調システムの模式図である。

【図１３】従来の空調システムの液面調節部の拡大図で
ある。

【符号の簡単な説明】

１ 冷熱源装置 ２ コンデンシングユニット ３ 第１蒸発器 ４ 第２蒸発器 ５ 氷蓄熱器 ８ 冷却器 １２ 重力式ヒートパイプ １３，１３ａ，１３ｂ，… 空調器 １５ 熱交換器 １８ 液系配管 ２０ 蒸気系配管 ３０，３０ａ，３０ｂ，… 液分配機構 ３１，３１ａ，３１ｂ，… 液面調整機構 ３２ 接続配管 ３３ 蒸気流入部 ３４ 蒸気流出部 ４０ 気液分離機構

【手続補正書】

【提出日】平成４年１２月１５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項４

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項８

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】この場合、液分配機構は、液面が所定の液
位を越えたときに蓄積されている冷媒の液を下方に流下
するオーバーフロー方式の液分配機構で構成する。ま
た、空調器内の液面高さをさらに安定に適切な位置に保
つために、液分配機構の気相部と、空調器と冷却器とを
連結する蒸気系配管を接続配管で連結した構成としても
よい。この場合、空調システムを性能よく運転するため
に、蒸気系配管と接続配管との接続部に、空調器内での
熱交換によって前記蒸気系配管内に混入した冷媒液を分
離する気液分離機構を設けるようにしてもよい。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】この場合、空調システムを性能よく運転す
るために、蒸気系配管と接続配管との接続部に、空調器
内での熱交換によって前記蒸気系配管内に混入した冷媒
液を分離する気液分離機構を設けるように構成してもよ
い。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】さらに、この場合、蒸気系配管と接続配管
との接続部に気液分離機構を設けることにより、空調器
内での熱交換によって蒸気系配管内に混入した冷媒液を
分離し、分離した冷媒液を液分配機構または液面調節機
構へと還流させ、冷媒蒸気のみを蒸気系配管を経由して
冷却器へと循環させることにより、流路抵抗の増大によ
る空調性能の低下を防止する。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３６】このような気液分離はまた、図４に示す第
４の実施例のように、蒸気系配管２０と接続配管３２と
の接続部に気液分離機構４０を設置することによって行
ってもよい。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４６】弁機構５７が閉じている状態でタンク５１
内の冷媒液の液位が下降すると、それに連れてフロート
部材５２が下降し、同時に弁棒５３も下降して弁体５４
が弁座５６から離れ弁機構５７が開く。これによって再
び冷媒液がタンク５１内に流入し、冷媒液の液位が上昇
する。こうして弁機構５７の開閉を繰り返し、外部から
の制御なしに自動的に熱交換器１５の液面高さを適正液
位に維持している。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５５】このような気液分離はまた、第８の実施例
（図１１）に示すように、蒸気系配管２０と接続配管３
２と接続部に、例えば、図５に示すような構造の気液分
離機構４０を設置することによって行ってもよい。な
お、この気液分離機構４０は、図１１に示したように、
液面調節機構３１毎に設置してもよいが、各階層の最も
冷却器８に近い液面調節機構３１への分岐部にのみ設置
しても、各階で冷媒蒸気中に混入した冷媒液を分離・回
収できるので、空調性能の低下を防止することができ
る。

【手続補正９】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正１０】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正１１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正１２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

フロントページの続き (72)発明者 小谷 正浩 東京都千代田区丸の内二丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一または異なる階層毎に単数または複
   数台の空調器を設置し、前記空調器と前記空調器の上方
   または下方に設置した冷却器との間を蒸気系配管および
   液系配管で連結して循環系を形成し、前記系内の冷媒の
   相変化を用いる空調システムにおいて、 前記冷却器と前記空調器とを連結する前記液系配管の途
   中に、階層毎または空調器毎に液分配機構を設け、前記
   液分配機構によって当該階層の空調器内の液面高さを調
   整することを特徴とする空調システム。
2. 【請求項２】 前記液分配機構は、液面が所定の液位を
   越えたときに蓄積されている冷媒の液を下方に流下する
   オーバーフロー方式の液分配機構であることを特徴とす
   る請求項１に記載の空調システム。
3. 【請求項３】 前記液分配機構の気相部と、前記空調器
   と前記冷却器とを連結する前記蒸気系配管を接続配管で
   連結したことを特徴とする請求項１ないし２に記載の空
   調システム。
4. 【請求項４】 前記蒸気系配管の前記接続配管との接続
   部に、前記空調器内での熱交換によって前記蒸気系配管
   内に混入した冷媒液を分離する気液分離機構を設けたこ
   とを特徴とする請求項３に記載の空調システム。
5. 【請求項５】 前記液分配機構は、前記空調器内での熱
   交換によって発生した冷媒蒸気を流入させる蒸気流入部
   と、前記蒸気流入部より流入した冷媒蒸気を前記冷却器
   へ送るための蒸気流出部とを備え、冷媒蒸気内に混入し
   ている液を分離することを特徴とする請求項１ないし２
   に記載の空調システム。
6. 【請求項６】 同一または異なる階層毎に単数または複
   数台の空調器を設置し、前記空調器と前記空調器の上方
   または下方に設置した冷却器との間を蒸気系配管および
   液系配管で連結して循環系を形成し、前記系内の冷媒の
   相変化を用いる空調システムにおいて、 前記冷却器と前記空調器とを連結する前記液系配管の途
   中に、階層毎に液分配機構を設け、前記液分配機構によ
   って当該階層の空調器内の液面高さを調整すると共に、
   階層毎に単数または複数台の液面調整機構を設け、前記
   液面調整機構によって当該空調器内の液面高さを調整す
   ることを特徴とする空調システム。
7. 【請求項７】 前記液面調整機構の気相部と、前記空調
   器と前記冷却器とを連結する前記蒸気系配管を接続配管
   で連結したことを特徴とする請求項６に記載の空調シス
   テム。
8. 【請求項８】 前記蒸気系配管の前記接続配管との接続
   部に、前記空調器内での熱交換によって前記蒸気系配管
   内に混入した冷媒液を分離する気液分離機構を設けたこ
   とを特徴とする請求項７に記載の空調システム。
9. 【請求項９】 前記液面調整機構は、当該空調器内での
   熱交換によって発生した冷媒蒸気を流入させる蒸気流入
   部と、前記蒸気流入部より流入した冷媒蒸気を前記冷却
   器へ送るための蒸気流出部とを備え、冷媒蒸気内に混入
   している液を分離することを特徴とする請求項６記載の
   空調システム。