JPH0762539B2 - 冷媒自然循環式熱移動装置 - Google Patents

冷媒自然循環式熱移動装置

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JPH0762539B2
JPH0762539B2 JP63176311A JP17631188A JPH0762539B2 JP H0762539 B2 JPH0762539 B2 JP H0762539B2 JP 63176311 A JP63176311 A JP 63176311A JP 17631188 A JP17631188 A JP 17631188A JP H0762539 B2 JPH0762539 B2 JP H0762539B2
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彰夫 山下
和明 飯嶋
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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、冷媒自然循環サイクルを利用する冷媒自然循
環式熱移動装置の改良に関する。
〔従来の技術〕
最気、例えば、電算機室のような内部発熱が高く、しか
も温湿度条件,空気清浄を厳しく要求される室に対して
省エネルギ等を図った空調装置が要求されている。この
要求に沿ったもののひとつとして、低温外気を利用して
室内側の熱を室外側に移動する冷媒自然循環式熱移動装
置を、ヒートポンプ式冷暖房装置に併用した大型空調機
が脚光を浴びている。
上記の冷媒自然循環式熱移動装置は、サーモサイフォン
とも称せられており、室内外に設けられた熱交換器を冷
媒配管で環状に接続し、内部に低沸点冷媒を封入したも
のである。
かかる冷媒自然循環式熱移動装置として、例えば、実開
昭61−79773号公報に示すものが知られている(第3図
図示)。
図示のように、冷媒自然循環式熱移動装置101は、室内
側の室内機111に設けられた蒸発器102と、その高所に配
置されるとともに室外側の室外機112に設けられた凝縮
器103と、蒸発器102の出口102Bと凝縮器103の入口103A
とを接続するガス側冷媒配管104と、凝縮器103の出口10
3Bと蒸発器102の入口102Aとを接続する液側冷媒配管105
とを備えている。
冷媒自然循環式熱移動装置101においては、冷媒は、蒸
発器102で室内側の暖かい空気によって熱せられ、沸
騰,蒸発する。このときの蒸発潜熱により、室内空気は
冷却される。蒸発した冷媒は、ガス状になってガス側冷
媒配管104を上昇し、凝縮器103に導かれ、冷たい外気に
よって冷却される。冷却された冷媒は、凝縮液化して液
側冷媒配管105の内部を流下し、再び蒸発器102に戻る。
上記の冷媒循環は、冷媒の相変化に伴う比重差と冷媒液
面の高低差による自然循環力によって起り、室外側の温
度が室内側の温度より低ければ、この冷媒循環は無動力
で生じ、室内側の熱が室外側に放出される。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述の冷媒自然循環式熱移動装置101にあっては、ビル
の高層化に伴い、室内機111と一般に屋上に設置される
室外機112との高低差が大きくなり、そのため冷却能力
が低下する。これは、第4図に示すように、ガス側冷媒
配管104内の液柱Hが高くなることにより室内機111内の
蒸発器102にかかる冷媒液圧が高くなり、従って、蒸発
器102内での冷媒の沸騰が起き難くなり、蒸発温度が高
くなるためである。
室内機111と室外機112との高低差が大きい場合でも、高
低差が小さい場合の大きな冷却能力を得るには、凝縮器
103と蒸発器102の温度差即ち室内外の温度差を大きくす
ることにより蒸発器102内で冷媒を沸騰させ易くして蒸
発温度を低くする必要がある。従って、この場合、上述
の冷媒自然循環式で冷却を開始できる室外気温をより低
くしなければならず、冷媒自然循環式熱移動装置01の稼
働効率が低下してしまう。
また、運転中でも、蒸発温度が高いため、熱交換能力が
低下し、装置全体の冷却効率が低くなってしまう。
本発明はかかる従来の問題点を解決するためになされた
もので、その目的は、室内機と室外機との高低差が大き
い場合でも、冷却能力が低下せず、冷却効率が高い冷媒
自然循環式熱移動装置を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明は、室内側に設置さ
れた1以上の蒸発器と、室外側に設置されるとともに蒸
発器の高所に位置する凝縮器と、蒸発器の出口と凝縮器
の入口とを接続するガス側冷媒配管と、凝縮器の出口と
蒸発器の入口とを接続する液側冷媒配管とを備え、蒸発
器,ガス側冷媒配管,凝縮器,液側冷媒配管の間を一定
量の冷媒を循環させて、室外側と室内側との温度差によ
り室内側の熱を室外側に移動させる冷媒自然循環式熱移
動装置において、ガス側冷媒配管の蒸発器の出口付近に
設けられ液状の冷媒を入れる液面安定器と、液面安定器
内の液状の冷媒の液面を検出する液面検出器と、液側冷
媒配管の途中に設けられて蒸発器への液状の冷媒の流量
を制御するコントロールバルブと、液面検出器で検出さ
れた冷媒の液面が所定の高さから変化したとき、その高
さの減少に従ってコントロールバルブの開閉度が増加す
るように制御する制御装置とを備えているものである。
〔作 用〕
本発明にあっては、液面安定器内の冷媒が蒸発してその
液面が下がると、その液面が液面検出器により検出さ
れ、その信号が制御装置に伝達される。そして、制御装
置からの指令により、コントロールバルブがその液面の
高さの減少量に応じただけ開閉度が増加する。従って、
コントロールバルブで止められている液側冷媒配管内の
冷媒が、蒸発した冷媒量と等しいだけ蒸発器に流れ、液
面安定器内の冷媒の液面が上昇し、液面は所定の高さに
維持される。
〔実施例〕
以下、図面により本発明の実施例について説明する。
第1図は本発明の第1実施例に係る冷媒自然循環式熱移
動装置を示す。
第1図において、1は蒸発器で、室内側の室内機2の内
側に設置されている。3は凝縮器で、蒸発器1の高所に
位置するとともに室外側の室外機4の内側に設置されて
いる。5はガス側冷媒配管で、蒸発器1の出口1Bと凝縮
器3の入口3Aとを接続する。6は液側冷媒配管で、凝縮
器3の出口3Bと蒸発器1の入口1Aとを接続する。蒸発器
1,ガス側冷媒配管5,凝縮器3,液側冷媒配管6の間を一定
量の冷媒が循環するようになっている。そして、上記の
液側冷媒配管6は、後述のコントロールバルブ9より上
側で大径に構成される上部液側冷媒配管6Aと、下側で小
径に構成される下部液側冷媒配管6Bとからなる。
7は液面安定器で、ガス側冷媒配管5の蒸発器1の出口
1B付近に設けられ液状の冷媒を入れる。8は液面検出器
で、液面安定器7内の液状の冷媒の液面を検出する。9
はコントロールバルブで、液側冷媒配管6の途中に設け
られてその開閉度を制御することにより蒸発器1への液
状の冷媒の流量を制御する。10は制御装置で、液面検出
器8で検出された冷媒の液面が所定の高さから変化した
とき、その高さの減少に従ってコントロールバルブ9の
開閉度が増加するように制御する。
次に、本実施例の作用を説明する。
液面安定器7内の冷媒が蒸発してその液面が下がると、
その液面が液面検出器8により検出され、その信号が制
御装置10に伝達される。そして、制御装置10からの指令
により、コントロールバルブ9は、蒸発器1の冷媒の液
面の高さの減少量に応じただけその開閉度が増加する。
従って、コントロールバルブ9で止められている上部液
側冷媒配管6A内の冷媒が、蒸発した冷媒量と等しいだけ
下部液側冷媒配管6Bを通って蒸発器1に流れ、液面安定
器8内の冷媒の液面が上昇し、液面は所定の高さに維持
される。
以上の如き構成によれば、室内機2と室外機4の高低差
が大きい場合でも、液面安定器7内の液面は同一の高さ
に保たれるので、蒸発器1には液面安定器7内の冷媒の
所定の高さの液面での液圧が掛かる。しかも、液面安定
器7は蒸発器1の出口1B付近に設けられていることから
の液面が低い位置にあるので、ガス側冷媒配管5側の液
柱を低く保ち、この結果、蒸発器1内の圧力を低く保
ち、冷却能力を下させることなく該装置の運転ができ
る。ひいては、上述の冷媒自然循環式で冷却を開始でき
る室外気温が高くても良く、該冷媒自然循環式熱移動装
置の稼働効率を向上させることができる。
また、該装置が冷却運転を停止した場合、液面安定器7
内に冷媒の液面が所定の高さに保たれているので、再び
運転する場合にも、室内外の温度差は非常に小さくて良
い。従って、該装置の利用効率を向上させることができ
る。
さらに、運転中でも、蒸発温度が低くなるため、熱交換
能力が高くなり、該装置全体の冷却効率を向上させるこ
とができる効果を奏する。
第2図は本発明の第2実施例に係る冷媒自然循環式熱移
動装置を示し、室外機11内の凝縮器11Aに、室内機12内
の蒸発器12Aと、室内機13内の蒸発器13Aと、室内機14内
の蒸発器14Aとが、ガス側冷媒配管15,液側冷媒配管16を
介して接続している。これら各蒸発器12A,13A,14Aに対
応してそれぞれ液面安定器12B,13B,14B、液面検出器12
C,13C,14C、コントロールバルブ12D,13D,14D、制御装置
17が設置されている。そして、室内機12内の蒸発器12A
と、室内機13内の蒸発器13Aと、室内機14内の蒸発器14A
とは並列に接続している。各蒸発器13A,14A,15Aに対し
て凝縮器11Aは高所に位置している。
第2実施例によれば、第1実施例の効果に加えて、室外
機1台に対して室内機を複数台設置することができ、ま
た、この場合には各蒸発器12A,13A,14Aにおける冷却能
力が同一になっているので、各室内機12,13,14を同じ高
さに設置する必要がなくなる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明に係る冷媒自然循環式熱移動
装置によれば、室内機と室外機の高低差が大きい場合で
も、液面安定器内の液面は同一の高さに保たれるので、
蒸発器には液面安定器内の冷媒の所定の高さの液面での
液圧が掛かる。しかも、液面安定器は蒸発器の出口付近
に設けられていることからの液面が低い位置にあるの
で、ガス側冷媒配管側の液柱を低く保ち、この結果、蒸
発器内の圧力を低く保ち、冷却能力を低下させることな
く該装置の運転ができる。ひいては、上述の冷媒自然循
環式で冷却を開始できる室外気温が高くても良く、該冷
媒自然循環式熱移動装置の稼働効率を向上させることが
できる。
また、装置が冷却運転を停止した場合、液面安定器内に
冷媒の液面が所定の高さに保たれているので、再び運転
する場合にも、室内外の温度差は非常に小さくて良い。
従って、装置の利用効率を向上させることができる。
さらに、運転中でも、蒸発温度が低くなるため、熱交換
能力が高くなり、装置全体の冷却効率を向上させること
ができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例に係る冷媒自然循環式熱移
動装置の構成図である。 第2図は本発明の第2実施例に係る冷媒自然循環式熱移
動装置の構成図である。 第3図は従来における冷媒自然循環式熱移動装置の構成
図である。 第4図は同冷媒自然循環式熱移動配管の問題点の説明図
である。 〔主要な部分の符号の説明〕 1……蒸発器 1A……入口 1B……出口 3……凝縮器 3A……入口 3B……出口 5……ガス側冷媒配管 6……液側冷媒配管 7……液面安定器 8……液面検出器 9……コントロールバルブ 10……制御装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】室内側に設置された1以上の蒸発器と、室
    外側に設置されるとともに蒸発器の高所に位置する凝縮
    器と、蒸発器の出口と凝縮器の入口とを接続するガス側
    冷媒配管と、凝縮器の出口と蒸発器の入口とを接続する
    液側冷媒配管とを備え、蒸発器,ガス側冷媒配管,凝縮
    器,液側冷媒配管の間を一定量の冷媒を循環させて、室
    外側と室内側との温度差により室内側の熱を室外側に移
    動させる冷媒自然循環式熱移動装置において、ガス側冷
    媒配管の蒸発器の出口付近に設けられ液状の冷媒を入れ
    る液面安定器と、液面安定器内の液状の冷媒の液面を検
    出する液面検出器と、液側冷媒配管の途中に設けられて
    蒸発器への液状の冷媒の流量を制御するコントロールバ
    ルブと、液面検出器で検出された冷媒の液面が所定の高
    さから変化したとき、その高さの減少に従ってコントロ
    ールバルブの開閉度が増加するように制御する制御装置
    とを備えていることを特徴とする冷媒自然循環式熱移動
    装置。
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