JPH07117254B2 - ビル空調システム - Google Patents

ビル空調システム

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JPH07117254B2
JPH07117254B2 JP4562788A JP4562788A JPH07117254B2 JP H07117254 B2 JPH07117254 B2 JP H07117254B2 JP 4562788 A JP4562788 A JP 4562788A JP 4562788 A JP4562788 A JP 4562788A JP H07117254 B2 JPH07117254 B2 JP H07117254B2
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refrigerant
detection sensor
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良則 井上
晋司 三浦
忠裕 福永
康敏 吉田
節夫 兼田
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Takenaka Corp
Sinko Industries Ltd
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Takenaka Corp
Sinko Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、冷媒が熱交換の際に気液相変化に伴って系内
を自然循環する重力式ヒートパイプを用いて熱移動を行
うビル空調システムに係り、特にその冷房用回路に関す
るものである。
【従来技術及びその課題】
本件出願人は過去1年6月以内に、重力式ヒートパイプ
を基本構造とする種々の熱移動装置・熱移動システム等
に関する発明について出願(特願昭61−264309,62−167
582,62−265908各号等)を重ねている。これら出願に基
づく各装置,システムにおける熱搬送系は、いずれも共
通して重力式ヒートパイプにより構成されている。その
具体的な冷房用回路としては、上位の位置に凝縮器を熱
源側熱交換器として配する一方、この凝縮器よりも下位
の位置に蒸発器を熱負荷側熱交換器として配し、これら
凝縮器と蒸発器の間を液相冷媒が重力によってする流下
する液管と、気相冷媒がガス圧によって上昇するガス管
とで並列に連結して熱搬送系を構成し、この熱搬送系内
に熱搬送媒体であるフロン等の冷媒が封入されている。 また、上述のような各種熱移動装置もしくはシステムに
おいては、1基の凝縮器に対して複数基の蒸発器が対応
しており、夫々の蒸発器において、夫々の熱負荷に応じ
た好ましい熱交換を行うことが要求される。このような
装置として本発明のビル空調システムに最も近いもの
は、恐らく特公昭54−19609号公報に記載された循環式
熱移動装置であろう。即ち、重力式ヒートパイプを熱搬
送系の基本構成としてその蒸発器を複数基備えた熱移動
装置もしくはシステムであって、更に並列配置された各
蒸発器の冷媒液入口部または冷媒ガス出口部に流量調節
弁が設けられ、一方、各蒸発器の冷媒ガス出口部には温
度センサが取り付けられている。これは、複数基の蒸発
器のうちの一部分が運転を停止したり、或は極端に熱負
荷が減少した場合に、その蒸発器では冷媒が十分に蒸発
しないでガス管内に流出し、全負荷運転を行っている他
の蒸発器からの冷媒の流れを阻害して、その全負荷運転
の蒸発器への冷媒循環量が不足するのを防止するするた
めである。従って、負荷条件に対応した蒸発器への冷媒
流入量の自動調節を可能にすべく、この温度センサが検
知する温度が常に冷媒ガスの所定の過熱度を示すように
流量調節弁の開度が制御されている。併し乍ら、このよ
うに温度センサだけによる蒸発器での熱交換状況の把握
では、例えば蒸発器内での圧力の変化や負荷の増減に追
従した冷媒流入量の制御までは行えず、特に空調システ
ムに適用する場合には、より精度の高い制御を要求され
ても十分には実用に供しきれるものではなかった。
【発明の目的】
本発明は上述のごとき従来技術の課題に鑑み、これを有
効に解決すべく創案されたものである。従って本発明の
目的は、重力式ヒートパイプを熱搬送系の基本構成とし
て、より精度の高い制御を可能ならしめるビル空調シス
テムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
本発明に係るビル空調システムは、上述のごとき従来技
術の課題を解決し、その目的を達成するために以下のよ
うな構成を備えている。 即ち、建物の高所に設置された冷熱源側装置としての屋
外ユニット内の凝縮器と、1基の該凝縮器に対して複数
基に対応し、該凝縮器よりも低所の建物内に並列配置さ
れた熱負荷側装置としての空調ユニット内の蒸発器とを
備え、上記凝縮器及び上記各蒸発器を夫々冷媒液管及び
冷媒ガス管で連結して冷媒循環系を構成し、上記冷媒循
環系内に気液相変化して上記凝縮器と各蒸発器との間を
自然循環する冷媒を封入してなるビル空調システムにし
て、上記蒸発器の冷媒液入口部には流量調節弁を介設
し、上記蒸発器の冷媒ガス出口部には冷媒温度検知セン
サ及び冷媒圧力検知センサを介設し、上記空調ユニット
の還流空気入口部には、室温検知センサを介設し、上記
冷媒温度検知センサ,冷媒圧力検知センサ及び室温検知
センサからの出力信号に基づいて、上記冷媒ガス出口部
における冷媒ガスを所定の過熱度に維持すべく且つ被空
調室の室温を所定の設定温度に維持すべく、上記流量調
節弁の弁開度を調節するように操作命令信号を出力する
制御器を備えている。 なお、上述の流量調節弁における弁開度調節は、開度0
%から開度100%までリニアに制御されてもよく、ま
た、開度0%と、0%以上の所定の開度とのオン・オフ
制御によってもよい。
【作用】
本発明に係るビル空調システムでは、冷媒の所定の過熱
度に相当する絶対圧力値,温度値及び被空調室の設定さ
れた室温の目標値に相当する還流空気温度の所定の温度
値が夫々制御器に設定されており、冷媒圧力検知センサ
の検知した圧力値が設定値よりも高い場合、または冷媒
温度検知センサの検知した温度値が設定値よりも低い場
合、または室温検知センサの検知した温度値が設定値よ
りも低い場合のうちのいずれか一つにでも相当するとき
に流量調節弁を開方向へ制御して蒸発器内への冷媒流入
量を増大させる。また逆に、冷媒圧力検知センサの検知
した圧力値が設定値よりも低い場合、または冷媒温度検
知センサの検知した温度値が設定値よりも高い場合、ま
たは室温検知センサの検知した温度値が設定値よりも高
い場合のうちのいずれか一つにでも相当するときに流量
調節弁を閉方向へ制御して蒸発器内への冷媒流入量を減
少させる。また、三つの検知センサいずれもが、夫々に
設定値に等しい計測値を検知している場合には流量調節
弁をそのままの状態に維持する。
【実施例】
以下に本発明の好適な一実施例について、第1図及び第
2図を参照して説明する。第1図は本発明のビル空調シ
ステムに係る一実施例の概略構成を示す模式図である。
第1図において建物の構成は図示していないが、図の上
側が建物の高所側を示しており、本システムでは、各構
成の設置位置が高さに関して特定されている。即ち、建
物の高所には、冷熱源側装置としての屋外ユニット1が
設置されており、この屋外ユニット1には重力式ヒート
パイプの放熱側熱交換器に相当する凝縮器2が内蔵され
ている。一方、この屋外ユニット1よりも低所である建
物内の各被空調領域には、夫々の領域に対応して複数基
の空調ユニット3が設置されており、各空調ユニット3
にはその熱交換器として蒸発器4が内蔵されている。凝
縮器2および各蒸発器4の間は、液相の冷媒が重力によ
って流下する冷媒液管(以下、単に液管と称す)5と、
気相の冷媒がガス圧によって上昇する冷媒ガス管(以
下、単にガス管と称す)6とによって並列に連結されて
いる。このように凝縮器2,液管5,蒸発器4及びガス管6
が順次接続されて、その内部を冷媒が自然循環する冷媒
循環系Sが構成されている。図中実線矢印で示すのは冷
媒液の流れる方向、破線矢印で示すのは冷媒ガスの流れ
る方向である。尚、図中7は凝縮器2を冷却するための
冷熱源装置であり、冷凍機や氷蓄熱槽によって構成され
る。また、8は受液器である。図には1フロア分の空調
ユニット3だけが示されているが、他の階にも同様の空
調ユニット3が設置されている。 各空調ユニット3内の蒸発器4には、その冷媒液入口部
に流量調節弁9が介設されており、且つその冷媒ガス出
口部には、その位置における冷媒ガスの温度及び圧力を
検知する冷媒温度検知センサ10及び冷媒圧力検知センサ
11がそれぞれ取り付けられている。また、空調ユニット
3内には、還流室内空気温度を検知する室温検知センサ
12が取り付けられている。これら三つの検知センサ10,1
1,12の計測値信号は、制御器13へ出力される。制御器13
からはこれらの各計測値信号に基づいて、流量調節弁9
へその開度を調節する操作命令信号が出力される。 第2図は本実施例における制御器のソフトウェアを示す
フローチャート図である。 まず最初のステップ101では、冷媒圧力検知センサ11の
計測信号値Pxが制御器13に設定された設定値P1に等しい
か否かが判断される。YESの場合にはステップ102へ移行
し、NOの場合にはステップ105へ移行する。 ステップ102では、冷媒温度検知センサ10の計測値信号T
xが制御器13に設定された設定値(T1+5℃)に等しい
か否かが判断される。ここで、制御器13の設定値が(T1
+5℃)とされているのは、T1が圧力P1の下での飽和蒸
気温度であり、それよりも5℃高い過熱度に制御目標値
が置かれている。このステップでの判断がYESの場合に
はステップ103へ移行し、NOの場合にはステップ106へ移
行する。 ステップ103では、室温検知センサ12の計測値信号Trxが
制御器13に設定された設定値Tspに等しいか否かが判断
される。YESの場合にはステップ104へ移行し、NOの場合
にはステップ107へ移行する。 ステップ104では、流量調節弁9の現在の開度を維持さ
せる操作命令信号を出力する。 ステップ105では、ステップ101で判断した冷媒圧力の計
測値信号Pxが設定値P1よりも大きいか否かが判断され
る。YESの場合にはステップ108へ移行し、NOの場合には
ステップ109へ移行する。 ステップ106では、ステップ102で判断した冷媒温度の計
測値信号Txが設定値(T1+5℃)よりも小さい否かが判
断される。YESの場合にはステップ108へ移行し、NOの場
合にはステップ109へ移行する。 ステップ107では、ステップ103で判断した還流室内空気
温度の計測値信号Trxが設定値Tspよりも低いか否かが判
断される。YESの場合にはステップ108へ移行し、NOの場
合にはステップ109へ移行する。 ステップ108では、流量調節弁9の開度を閉方向に制御
するよう操作命令信号を出力する。 ステップ109では、流量調節弁9の開度を開方向に制御
するよう操作命令信号を出力する。 以上の各ステップに基づく制御が行われることによっ
て、各空調ユニット3は、互いに他の空調ユニット3で
の熱負荷の変動に影響されることなく、夫々の空調ユニ
ット3における熱負荷に応いてその蒸発器4への適切な
冷媒供給量が得られるように制御される。すなわち、蒸
発器4の冷媒ガス出口部における冷媒圧力及び冷媒温度
のいずれもが所定の過熱度に相当する状態を維持するよ
うに、冷媒供給量即ち流量調節弁9の弁開度が制御さ
れ、尚且つ、空調ユニット3への還流室内空気温度が所
定の室内空気温度に維持されるように、冷媒供給量即ち
流量調節弁9の弁開度が制御される。
【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。 即ち、重力式ヒートパイプを熱搬送系の基本構成とする
ビル空調システムにおいて、個々の空調ユニットにおけ
る熱負荷に対応させた、より高い精度の冷媒供給量制御
を可能ならしめる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のビル空調システムに係る一実施例の概
略構成を示す模式図、第2図は本実施例における制御器
のソフトウェアを示すフローチャート図である。 1……屋外ユニット、2……凝縮器、3……空調ユニッ
ト、4……蒸発器、5……冷媒液管、6……冷媒ガス
管、S……冷媒循環系、9……流量調節弁、10……冷媒
温度検知センサ、11……冷媒圧力検知センサ、12……室
温検知センサ、13……制御器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福永 忠裕 大阪府大阪市東区本町4丁目27番地 株式 会社竹中工務店内 (72)発明者 吉田 康敏 大阪府大阪市東区大川町1番地 日土地淀 屋橋ビル 新晃工業株式会社内 (72)発明者 兼田 節夫 大阪府大阪市東区大川町1番地 日土地淀 屋橋ビル 新晃工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−105342(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】建物の高所に設置された冷熱源側装置とし
    ての屋外ユニット(1)内の凝縮器(2)と、1基の該
    凝縮器(2)に対して複数基に対応し、該凝縮器(2)
    よりも低所の建物内に並列配置された熱負荷側装置とし
    ての空調ユニット(3)内の蒸発器(4)とを備え、 上記凝縮器(2)及び上記各蒸発器(4)を夫々冷媒液
    管(5)及び冷媒ガス管(6)で連結して冷媒循環系
    (S)を構成し、 上記冷媒循環系(S)内に気液相変化して上記凝縮器
    (2)と各蒸発器(4)との間を自然循環する冷媒を封
    入してなるビル空調システムにして、 上記蒸発器(4)の冷媒液入口部には流量調節弁(9)
    を介設し、 上記蒸発器(4)の冷媒ガス出口部には冷媒温度検知セ
    ンサ(10)及び冷媒圧力検知センサ(11)を介設し、 上記空調ユニット(3)の還流空気入口部には、室温検
    知センサ(12)を介設し、 上記冷媒温度検知センサ(10),冷媒圧力検知センサ
    (11)及び室温検知センサ(12)からの出力信号に基づ
    いて、上記冷媒ガス出口部における冷媒ガスを所定の過
    熱度に維持すべく且つ被空調室の室温を所定の設定温度
    に維持すべく、上記流量調節弁(9)の弁開度を調節す
    るように操作命令信号を出力する制御器(13)を備えた
    ことを特徴とするビル空調システム。
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