JPH11230577A - 冷暖房空調システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 室内ユニットよりも低所側または高所側の一
方のみに配置された室外ユニットを使用して２管式で冷
暖房を行う空調システムにおいて、冷房時および暖房時
のいずれにおいても、冷媒を循環させるための送液ポン
プ等の動力装置を不要とするような空調システムを提供
する。 【解決手段】 空調負荷側の第１熱交換ユニット32と、
熱源側の第２熱交換ユニット30とを、第２熱交換ユニッ
トを第１熱交換ユニットよりも高所に設置した状態で配
管系で連結してなり、冷房時には冷媒を自然循環させる
冷暖房空調システムにおいて、暖房時には、配管系中に
設けられたエゼクタ34で冷媒液を低所から高所の第２熱
交換ユニット30へと汲み上げる。第２熱交換ユニットを
第１熱交換ユニットよりも低所に配置してもよく、その
場合には、暖房時に冷媒が自然循環され、エゼクタを用
いて冷媒を循環させるのは冷房時となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒を自然循環さ
せる冷暖房空調システムであって、特に２管式の冷暖房
空調システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】冷暖房空調システムにおいて、冷房時お
よび暖房時の両方において冷媒を自然循環させるために
は、被空調室内に配置される空調負荷側の熱交換ユニッ
ト(室内ユニット)に対して独立した２つの循環系を設け
てなる４管式の循環システムを採用する必要がある。こ
の例を図１に概略的に示した。図１においては、冷媒ガ
スの移動経路を破線矢印で、冷媒液の移動経路を実線矢
印で、それぞれ示している。

【０００３】冷房時には、室内ユニット１と、これより
も高所に設けられており凝縮器として機能する熱源側熱
交換ユニット(室外ユニット)２とを搬送管３、４で連結
してなる循環系(冷房サイクル)が利用される。すなわ
ち、室内ユニット１内の熱交換器で気化した冷媒ガスが
搬送管４内を上昇して室外ユニット２に至るとともに、
室外ユニット２において放熱により凝縮した冷媒液が重
力の作用によって搬送管３内を下降して室内ユニット１
に至る。

【０００４】暖房時には、室内ユニット１と、これより
も低所に設けられており蒸発器として機能する(室外ユ
ニット)５とを搬送管６、７で連結してなる循環系(暖房
サイクル)が利用される。すなわち、室内ユニット１内
の熱交換器で放熱により液化した冷媒ガスが重力の作用
によって搬送管６内を下降して室外ユニット５に至ると
ともに、室外ユニット５において吸熱により気化した冷
媒ガスが搬送管７内を上昇して室内ユニット１に至る。

【０００５】図１に示した４管式自然循環システムにお
いては、冷媒を循環させるためのポンプ等の動力が不要
であるという利点がある一方において、冷房および暖房
の両方を行うためには室内ユニットに対して高所および
低所の両側に室外ユニットを配置しなければならないと
いう不利がある。すなわち、自然循環システムは、液化
した冷媒を重力の作用で下方へ移動させるとともに、気
化した冷媒ガスを下方から上方へと移動させることをそ
の原理としているため、冷房時には室内ユニットよりも
高所に配置した熱交換器(凝縮器)を利用し、暖房時には
室内ユニットよりも低所に配置した熱交換器(蒸発器)を
利用する必要がある。

【０００６】一方、２管式の循環系を利用して冷暖房を
行う空調システムとして図２に示したものが知られてい
る。室内ユニットよりも高所に配置した室外ユニットの
みを使用した２管式で冷暖房を行う場合には、冷房時に
おける冷媒の自然循環は可能であるが、暖房時において
は冷媒を自然循環させることができない。そこで、図２
の空調システムにおいては、暖房時にはポンプ16を利用
して強制的に冷媒液を高所の室外ユニット10へと送って
いる。

【０００７】図２の冷暖房システムにおいては、各室内
ユニット12よりも高所に室外ユニット10が配置されてい
る。冷房時には、室外ユニット10で熱を放出して液化さ
れた冷媒液が重力の作用によって搬送管19を下方に移動
する。冷房時には、バルブ14が開かれるとともにバルブ
15が閉じられている。したがって、搬送管19を下降した
冷媒液は、送液ポンプ16へ向かうことなくこれを避け
て、各室内ユニット12へ向かって移動する。この冷媒液
は、室内ユニット12において熱交換によって気化し、搬
送管17内を上昇して室外ユニット10へと戻される。

【０００８】一方、暖房時には、バルブ14が閉じられる
とともにバルブ15が開かれる。したがって各室内ユニッ
ト12において放熱によって液化した冷媒液は、より低所
に設けられたポンプ16へと移動し、該ポンプによって高
所の室外ユニット10へと搬送管19内を通して汲み上げら
れる。

【０００９】また、各室内ユニットよりも低所に室外ユ
ニットを配置して、暖房時には自然循環により、また冷
房時には強制循環によって冷媒を循環させる冷暖房シス
テムも考えることができる。

【００１０】以上説明したように、２管式の循環系を利
用して冷暖房を行う空調システムでは、室内ユニットよ
りも高所(または低所)に設けられた室外ユニットのみを
使用して冷暖房を行うことができる反面、暖房時または
冷房時のいずれか一方においては冷媒を自然循環させる
ことができないため、送液ポンプ等の動力装置を設ける
必要が生じる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明が
解決すべき技術的課題は、室内ユニットよりも高所側ま
たは低所側の一方のみに配置された室外ユニットを使用
して２管式で冷暖房を行う空調システムにおいて、冷房
時および暖房時のいずれにおいても、冷媒を循環させる
ための送液ポンプ等の動力装置を不要とするような空調
システムを提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段・作用・効果】本発明は、上
記課題を有効に解決するために創案されたものであっ
て、以下の構成を有する冷暖房空調システムを提供する
ものである。

【００１３】すなわち、本発明の冷暖房空調システム
は、被空調室内に配置される空調負荷側の第１熱交換ユ
ニット(以下、室内ユニットという)と、熱源側の第２熱
交換ユニット(以下、室外ユニットという)とを、室外ユ
ニットを室内ユニットよりも高所に設置した状態で配管
系で連結してなり、冷房時には冷媒を自然循環させる冷
暖房空調システムにおいて、暖房時には、配管系中に設
けられたエゼクタで冷媒液を低所から高所の室外ユニッ
トへと汲み上げることを特徴としている。

【００１４】上記構成の空調システムにおいては、冷房
時に冷媒が自然循環するため冷媒を循環させるための動
力装置が不要であるのは勿論のこと、暖房時にはエゼク
タを利用して冷媒液を高所の室外ユニットへと汲み上げ
るので、エゼクタの上流側と下流側との圧力差をバルブ
の開閉を利用して制御すれば、暖房時においても動力装
置を使用することなく冷媒を循環させることができる。

【００１５】本発明の冷暖房空調システムにおいては、
上記構成に代えて、室外ユニットを室内ユニットよりも
低所に配置してもよい。この場合には、暖房時には冷媒
が自然循環し、エゼクタを用いて冷媒を循環させるのは
冷房時となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を添付の図面を
参照して以下に詳細に説明する。図３は、本発明の空調
システムの一例を示す概略図である。図３においても、
冷媒ガスの移動経路を破線矢印で、冷媒液の移動経路を
実線矢印で、それぞれ示している。

【００１７】図３の空調システムにおいては、各室内ユ
ニット32よりも高所に室外ユニット30が配置されてお
り、冷房時には、図２に示した従来例の場合と同様に冷
媒を自然循環させている。本発明の空調システムが図２
の従来例と異なる点は、暖房時に冷媒を高所の室外ユニ
ット30に汲み上げるのにエゼクタ34を利用していること
である。

【００１８】冷房時には、室外ユニット30で凝縮した冷
媒液が重力の作用によって搬送管42中を下降し、エゼク
タ34を通過して、搬送管41から各室内ユニット32へと至
る。冷媒液は、室内ユニット内の熱交換器において気化
し、搬送管40内を上昇して室外ユニット30へと戻され
る。なお、冷房時においてはバルブ36が開かれるととも
にバルブ35は閉じられている。

【００１９】暖房時には、室外ユニット30で気化した冷
媒ガスが搬送管40内を下降して室内ユニット32へと向か
うが、途中の分岐点50において、冷媒ガスの一部がバル
ブ35を通過してエゼクタ34へと向かう。室内ユニット32
へ進んだ冷媒ガスは、放熱により液化して、搬送管41中
を下降してバルブ36へと向かって進む。バルブ36は、最
初は閉じられており、その上流側に冷媒液が蓄えられ
る。

【００２０】暖房が進んで、室外ユニット30の上流側
(搬送管42中)における圧力が低下した時にバルブ35を開
けると、エゼクタ34の上流側と下流側との圧力差によっ
て、エゼクタ34内で、図３中右側から左側へと向かう噴
流が生じる。このときバルブ36を開けると、その上流側
に蓄えられた冷媒液がエゼクタ34内に吸い上げられると
ともに搬送管42内を通して高所の室外ユニット30へと押
し上げられる。このようにして、送液ポンプ等の動力装
置を使用することなく、冷媒液を高所の室外ユニットへ
と汲み上げることができる。

【００２１】エゼクタを利用して冷媒液を汲み上げる場
合には、エゼクタの上流側と下流側とにおける圧力バラ
ンスをモニタリングしながらバルブ35および36の開度を
制御する必要があるが、この際の圧力をモニタリングす
るために圧力検出器37がエゼクタ34とバルブ36とを連結
する配管中に配置されている。

【００２２】以上説明した実施形態においては、室外ユ
ニットが室内ユニットよりも高所に設けられているが、
本発明においては、室外ユニットを室内ユニットよりも
低所に配置することも可能である。この場合には、暖房
時に冷媒が自然循環され、冷房時に冷媒がエゼクタを利
用して高所の室内ユニットに汲み上げられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 冷房時および暖房時の両方において冷媒が自
然循環する４管式の冷暖房空調システムを概略的に説明
する説明図である。

【図２】 冷房時には自然循環により、暖房時にはポン
プを利用した強制循環により、冷媒が循環する従来の２
管式の冷暖房空調システムを説明する説明図である。

【図３】 本発明の冷暖房空調システムの一例を示す説
明図である。

【符号の説明】

１ 室内ユニット ２、５ 室外ユニット ３、４、６、７ 搬送管 10 室外ユニット 12 室内ユニット 13 膨張弁 14、15 バルブ 16 送液ポンプ 17、18、19 搬送管 30 室外ユニット 32 室内ユニット 33 膨張弁 34 エゼクタ 35、36 バルブ 37 圧力検出器 40、41、42 搬送管 50 分岐点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲吉▼竹 裕二 大阪府大阪市中央区本町四丁目１番13号 株式会社竹中工務店大阪本店内 (72)発明者 我原 元広 大阪府大阪市北区南森町１丁目４番５号 新晃工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被空調室内に配置される空調負荷側の第
   １熱交換ユニット(32)と、熱源側の第２熱交換ユニット
   (30)とを、第２熱交換ユニットを第１熱交換ユニットよ
   りも高所に設置した状態で配管系で連結してなり、冷房
   時には冷媒を自然循環させる冷暖房空調システムにおい
   て、 暖房時には、配管系中に設けられたエゼクタ(34)で冷媒
   液を低所から高所の第２熱交換ユニット(30)へと汲み上
   げることを特徴とする、冷暖房空調システム。
2. 【請求項２】 被空調室内に配置される空調負荷側の第
   １熱交換ユニットと、熱源側の第２熱交換ユニットと
   を、第２熱交換ユニットを第１熱交換ユニットよりも低
   所に設置した状態で配管系で連結してなり、暖房時には
   冷媒を自然循環させる冷暖房空調システムにおいて、 冷房時には、配管系中に設けられたエゼクタで冷媒液を
   低所から高所の第１熱交換ユニットへと汲み上げること
   を特徴とする、冷暖房空調システム。