JP2902068B2

JP2902068B2 - 空調用受液装置

Info

Publication number: JP2902068B2
Application number: JP19110790A
Authority: JP
Inventors: 弘一小寺; 昭之川嶋; 賢中澤
Original assignee: Sanki Industrial Co Ltd
Current assignee: Sanki Industrial Co Ltd
Priority date: 1990-07-18
Filing date: 1990-07-18
Publication date: 1999-06-07
Anticipated expiration: 2014-06-07
Also published as: JPH0476393A

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、冷媒を液体状態で一時収容するための空調受液装
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号公報に開示されているものが知
られている。

第７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、DHC熱源使用にも
敵し、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、このような冷暖房装置では、受液タンク11
は、例えば、液ポンプ17の吸い込みに必要な圧力を液位
Ｌで付加する機能を有しており、また、タンク水平断面
積を配管断面積に比べて大きくすることにより、冷媒液
が吸い出される時の冷媒液の降下流速を抑え、残留気泡
を分離する機能を有している。

〔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、受
液タンク11と凝縮器兼蒸発器13等を配管で接続している
ため、特に、冷暖房装置の高さが高くなり、多大な設置
スペースが必要になり、また、据え付け工数，配管工数
等の設置工数が増大するという問題があった。

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従来より大幅に低減すること
のできる空調用受液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〕

本発明の空調用受液装置は、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備えた空調用受液装置に
おいて、前記受液タンクは、冷熱源供給口に繋がる入口
チャンバーと冷熱源流出口に繋がる出口チャンバーを縦
型の中空状のケーシングにより連結するとともに、該ケ
ーシング内に外部熱源を流通する伝熱管を長手方向に配
置して両チャンバーと連通することにより形成され、前
記ケーシングには、上部にガス部が形成されるととも
に、下部に前記冷媒を液体状態で収容する貯液部が形成
され、前記ガス部には、ガス冷媒流入口またはガス冷媒
流出口が開口され、前記貯液部の下部には、液冷媒流出
口または液冷媒流入口が開口されていることを特徴とす
るものである。

〔作用〕

本発明の空調用受液装置は、外部熱源に冷熱源を使用
する時には、凝縮器および受液タンクの作用をし、一
方、外部熱源に温熱源を使用する時には、蒸発器および
受液タンクの作用をする。

すなわち、外部熱源に冷熱源を使用する時には、ガス
冷媒流入口からガス部に流入した気体状の冷媒のうち液
分は、そのまま貯液部に落下し、ガス分は、伝熱管で外
部からの冷熱源と熱交換され液体状になり貯液部に落下
し、貯液部に溜まった液体状の冷媒は、液冷媒流出口か
ら流出される。

一方、外部熱源に温熱源を使用する時には、液冷媒流
入口から貯液部に流入した液体の冷媒は、伝熱管で外部
からの温熱源と熱交換された気体状になりガス部に上昇
し、気体状でガス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図は、本発明の空調用受液装置の一実施例を示す
もので、図において符号71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。

この受液タンク71の下部には、冷媒を液体状態で収容
する貯液部73が形成されている。

そして、受液タンク71の上部には、気体状の冷媒が存
在するガス部75が形成されている。

受液タンク71には、その上下に、仕切板77により、上
部チャンバー79および下部チャンバー81が形成されてい
る。

そして、仕切板77を上下方向に挿通して伝熱管83が配
置されている。

上部チャンバー79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81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87が
開口されている。

そして、受液タンク71の上部のガス部75には、ガス冷
媒流入口（またはガス冷媒流出口）89が開口されてい
る。

そして、このガス冷媒流入口（またはガス冷媒流出
口）89の開口部近傍に気液分離部90が形成されている。

また、受液タンク71の貯液部73の下部には、液冷媒流
出口（液冷媒流入口）91が開口されている。

以上のように構成された空調用受液装置は、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、冷房用の凝縮器および受液タンクの作用をし、一
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、暖房用の蒸発器および受液タンクの作用
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、ガス冷媒流入口89からガス部75に流入した気
体状の冷媒のうち液分は、そのまま貯液部に落下し、ガ
ス分は、伝熱管83で外部からの冷熱源と熱交換され液体
状になり貯液部73に落下し、貯液部73に溜まった液体状
の冷媒は、液冷媒流出口91から流出される。

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、液冷媒流入口91から貯液部73に流入した液体状の
冷媒は、伝熱管83で外部からの温熱源と熱交換され気体
状になりガス部75に上昇し、気体状でガス冷媒流出口89
から流出される。

第２図は、上述した空調用受液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121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123は、冷媒と室内空気とを熱交換させる複数台
の蒸発器（一台のみを図示）を示している。

符号125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125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127が
挿通されている。

受液タンク121の出口側と蒸発器123の一側とを接続し
て第１管路129が形成されており、この第１管路129に
は、液ポンプ131が配置されている。

また、蒸発器123の他側と凝縮器125の一側とを接続し
て第２管路133が形成されている。

さらに、凝縮器125の他側と受液タンク121の入口側と
を接続して第３管路135が形成されている。

そして、この例では、第２管路133には、第２管路133
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
125に導く気液分離装置137が配置されている。

この気液分離装置137は、凝縮器125の側方に配置され
るタンク本体139を有している。

このタンク本体139の上部のガス部には、分断された
第２管路133の一対の分断端部141,143が開口されてい
る。

タンク本体139の下部と受液タンク121の上部のガス部
とを接続してドレン管路145が配置されており、このド
レン管路145には、制御弁147が配置されている。

一方、タンク本体139の側方には、タンク本体139と同
一レベルで、液面計148が配置されており、この液面計1
48には、タンク本体139内の冷媒の液位を出力する液面
センサ149が配置されている。

なお、図において符号150は、液面センサ149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147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131
が作動されると、受液タンク121内の冷媒は、第１管路1
29を通り蒸発器123に流入し、ここで蒸発作用を受け室
内側の空気を冷房し、第２管路133を通って凝縮器125に
流入し、ここで凝縮作用を受け、この後、第３管路135
を通って受液タンク121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133に、第２管路133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125に導く気液分離装置137を配
置するとともに、この気液分離装置137を、凝縮器125の
側方に配置され、分断された第２管路133の一対の分断
端部141,143が上部のガス部に開口されるタンク本体139
と、このタンク本体139の下部と受液タンク121の上部の
ガス部とを接続するドレン管路145と、このドレン管路1
45に配置される制御弁147と、タンク本体139内の冷媒の
液位を測定する液面センサ149と、この液面センサ149か
らの液位信号を入力し、この値に基づいてタンク本体13
9内の液位が予め定められた値になるように制御弁147の
開度を制御する制御装置150とから構成したので、第２
管路133内のガス分と液分とを含んだ冷媒は、蒸発器123
側の分断端部141からタンク本体139の上部に流出され、
軽いガス分のみが、凝縮器125側の分断端部143から凝縮
器125に導かれ凝縮器125において凝縮され、一方、タン
ク本体139内に流入した液分は、制御装置150により制御
弁147を開とすることにより、タンク本体139の下部から
ドレン管路145を通り、受液タンク121に導かれるため、
凝縮器125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125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２図の凝縮器125,受液タ
ンク121,気液分離装置137,ドレン管路145および第３管
路135を取り去り、これに替え、第２図の冷熱源供給配
管127を、第１図の上部開口85および下部開口87に接続
し、また、第２管路133の凝縮器125側を第１図のガス冷
媒流入口91に接続し、さらに、第１管路129の受液タン
ク121側を第１図の液冷媒流出口91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受液装置で
は、受液タンク71を上下方向に貫通して、外部熱源を流
通する伝熱管83を配置するとともに、受液タンク71の下
部に、冷媒を液体状態で収容する貯液部73を形成し、受
液タンク71の上部にガス部75を形成し、さらに、受液タ
ンク71のガス部75にガス冷媒流入口（またはガス冷媒流
出口）89を開口し、貯液部73の下部に液冷媒流出口（ま
たは液冷媒流入口）91を開口したので、例えば、第２図
に示したように、受液タンク121と凝縮器125等を配管で
接続する必要がなくなるため、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となる。

また、以上のように構成された空調用受液装置では、
ガス部75に気液分離部90を形成したので、この気液分離
部90において、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
がなくなる。

第３図は、上述した空調用受液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、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
室用蒸発器兼凝縮器（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。

符号26は、冷媒と外部からの温熱源とを熱交換させる
蒸発器を示しており、この蒸発器26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28が挿通さ
れている。

受液タンク21の出口側と室用蒸発器兼凝縮器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、受液タンク21側から順に、液ポンプ31,開閉
弁33,制御弁35が配置されている。

また、室用蒸発器兼凝縮器23の他側と凝縮器25の一側
とを接続して第２管路37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39が形成されている。

受液タンク21の出口側と蒸発器26の一側とを接続して
第４管路41が形成されており、この第４管路41には、開
閉弁43が配置されている。

また、蒸発器26の他側と室用蒸発器兼凝縮器23の他側
とを接続して第５管路45が形成されている。

さらに、第１管路29の開閉弁33と制御弁35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47
が配置されており、この第６管路47には、開閉弁49が配
置されている。

なお、冷熱源供給配管27には、第２管路37に配置され
る圧力センサ51からの信号により開度を制御される制御
弁53が配置されており、この制御弁53により、凝縮器25
における冷媒の凝縮が制御されるように構成されてい
る。

また、温熱源供給配管28には、第５管路45に配置され
る圧力センサ55からの信号により開度を制御される制御
弁57が配置されており、この制御弁57により、蒸発器26
における冷媒の蒸発が制御されるように構成されてい
る。

さらに、第１管路29に配置される制御弁35は、室内に
配置される温度センサ59によりその開度を制御されるよ
うに構成されている。

また、第１管路29には、液ポンプ31の前後の差圧を測
定する差圧センサ61が配置されており、この差圧センサ
61により液ポンプ31の作動が制御されるように構成され
ている。

そして、この例では、室用蒸発器兼凝縮器23が、受液
タンク21と第６管路47の接続部より、高さＨだけ上方に
配置されている。

また、蒸発器26が、受液タンク21内の液面より、高さ
Ｌだけ下方に配置されている。

なお、図において符号63,65は開閉弁を示している。

以上のように構成された冷暖房装置では、第４図に示
すように、冷房時には、凝縮器25の冷熱源供給配管27に
は、例えば、冷水からなる冷源が供給され、液ポンプ31
が作動される。

そして、受液タンク21内の冷媒は、第１管路29を通り
室用蒸発器兼凝縮器23に流入し、ここで蒸発作用を受け
室内側の空気を冷房し、第２管路37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39を
通って受液タンク21内に循環する。

なお、第４図において黒塗りの開閉弁は、それぞれ閉
の状態を示しており、白の開閉弁は開の状態を示してい
る。

一方、暖房時には、第５図に示すように、蒸発器26の
温熱源供給配管28には、例えば、温水からなる温源が供
給され、液ポンプ31が停止される。

そして、受液タンク21内の冷媒は、受液タンク21より
蒸発器26が下方に配置されているため、第４管路41を通
り蒸発器26に流入し、ここで蒸発作用を受けガス化さ
れ、第５管路45を通って室用蒸発器兼凝縮器23に流入
し、ここで凝縮作用を受け室内側の空気を暖房し、この
後、自重により第６管路47を通って受液タンク21内に自
然循環する。

なお、第５図において黒塗りの開閉弁は、それぞれ閉
の状態を示しており、白の開閉弁は開の状態を示してい
る。

しかして、以上のように構成された冷暖房装置では、
受液タンク21の上方位置に室用蒸発器兼凝縮器23を配置
するとともに、受液タンク21の下方位置に蒸発器26を配
置したので、暖房時には、受液タンク21内の冷媒は、第
４管路41を通り蒸発器26に流入し、ここで蒸発作用を受
け、第５管路45を通って室用蒸発器兼凝縮器23に流入
し、ここで凝縮作用を受け室内側の空気を暖房し、この
後、第６管路47を通って受液タンク21内に自然循環する
ことになり、暖房時には、液ポンプ31の作動を停止する
ことが可能となる。

従って、暖房時には、液ポンプ31を作動するための電
源が不要となり、暖房コストを従来より大幅に低減する
ことが可能となる。

第６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、制御弁57（53）が、第２管路37に配置
される圧力センサ51（55）により制御されるように構成
されている。

そして、第３図の冷熱源供給配管27および温熱源供給
配管28が、上部開口85および下部開口87に接続され、ま
た、第６管路47が、液冷媒流入口91に接続されている。

なお、この例では、第１図および第３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。

なお、以上述べた例では、冷房装置および冷暖房装置
に本発明の空調用受液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、本発明の空調用受液装置では、受
液タンクは、冷熱源供給口に繋がる入口チャンバーと冷
熱源流出口に繋がる出口チャンバーを縦型の中空状のケ
ーシングにより連結するとともに、ケーシング内に外部
熱源を流通する伝熱管を長手方向に配置して両チャンバ
ーと連通することにより形成され、ケーシングには、上
部にガス部が形成されるとともに、下部に冷媒を液体状
態で収容する貯液部が形成され、ガス部には、ガス冷媒
流入口またはガス冷媒流出口が開口され、貯液部の下部
には、液冷媒流出口または液冷媒流入口が開口されてい
るので、受液タンクと凝縮器等を配管で接続する必要が
なくなるため、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受液装置の一実施例を示す断面
図である。第２図は第１図の空調用受液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３図は第１図の空調用受液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４図は第３図の冷暖房装置の冷房時の状態を示す配管
系統図である。第５図は第３図の冷暖房装置の暖房時の状態を示す配管
系統図である。第６図は第３図の冷暖房装置に本発明の空調用熱交換装
置を配置した状態を示す配管系統図である。第７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……受液タンク 73……貯液部 75……ガス部 89……ガス冷媒流入口またはガス冷媒流出口 91……液冷媒流出口または液冷媒流入口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献実公昭54−2439（ＪＰ，Ｙ２) 実公昭59−12514（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F28D 15/02 F25B 43/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】気液相変化する冷媒を液体状態で収容する
受液タンクを備えた空調用受液装置において、前記受液タンクは、冷熱源供給口に繋がる入口チャンバ
ーと冷熱源流出口に繋がる出口チャンバーを縦型の中空
状のケーシングにより連結するとともに、該ケーシング
内に外部熱源を流通する伝熱管を長手方向に配置して両
チャンバーと連通することにより形成され、前記ケーシングには、上部にガス部が形成されるととも
に、下部に前記冷媒を液体状態で収容する貯液部が形成
され、前記ガス部には、ガス冷媒流入口またはガス冷媒流出口
が開口され、前記貯液部の下部には、液冷媒流出口または液冷媒流入
口が開口されていることを特徴とする空調用受液装置。