冷氣設備系統的製作方法
2023-10-04 03:47:14
專利名稱：冷氣設備系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及通過使製冷劑在設置於室內的第1換熱單元和設置於室外的第2換熱單元之間自然循環而對室內進行冷卻的自然循環型(沸騰循環型)的冷氣設備系統。
背景技術：
在JPA2003-344782中公開了以下的內容，即，提供一種能進一步抑制在室內換熱器表面產生結露的冷卻裝置。為此，專利文獻1的、對殼體內進行冷卻的沸騰冷卻裝置具有控制裝置，在根據來自檢測室內換熱器表面的溫度的溫度傳感器以及與該溫度傳感器相鄰配置的用於檢測溼度的溼度傳感器的信號檢測到結露環境時，該控制裝置使室外風扇停止且使室內風扇繼續動作。由此，在室內換熱器表面成為結露環境時，使室內換熱器的溫度在短時間內與室內氣溫相同，可靠地抑制結露的產生。公知有通過使製冷劑在設置於室內(屋內)的第1換熱單元和主要是設置於室外特別是設置於屋外的第2換熱單元之間自然循環而對室內進行冷卻的、不包括壓縮機的自然循環型(沸騰循環型)的冷氣設備系統。該自然循環型的冷氣設備系統具有在室外比室內溫度低時能節省電力地對室內進行冷卻這樣的優點。在該自然循環型的冷氣設備系統中，重要的是抑制在設置於室內的換熱單元產生結露。在專利文獻1的技術中，即使使室外風扇停止，在室內換熱器表面成為結露環境時，也為了防止結露而使製冷劑的循環停止。因此，談不上能夠充分利用自然循環型(沸騰循環型)的冷氣設備系統的優點。
發明內容
本發明的一技術方案是冷氣設備系統，包括第1換熱單元，其被設置於室內；第2 換熱單元，其被設置於室外；配管系統，其用於使製冷劑在第1換熱單元和第2換熱單元之間自然循環。配管系統包括第1供給管，其用於從第2換熱單元向第1換熱單元供給利用第3換熱單元與從第1換熱單元向第2換熱單元供給的氣化製冷劑進行換熱而被加熱了的液態製冷劑；第2供給管，其繞過第3換熱單元，用於從第2換熱單元向第1換熱單元供給液態製冷劑。在該冷氣設備系統中，使用第1供給管，能夠將利用第3換熱單元與氣化製冷劑進行換熱而被加熱了的液態製冷劑供給到第1換熱單元。因此，即使從第2換熱單元供給的液態製冷劑的溫度成為在第1換熱單元上產生結露的溫度或該結露的溫度以下，也能夠通過利用第3換熱單元加熱液態製冷劑而抑制第1換熱單元產生結露。另外，即使從第2換熱單元供給的液態製冷劑的溫度成為在第1換熱單元上產生結露的溫度或該結露的溫度以下，因為能經由第1供給管使製冷劑自然循環，所以也能確保製冷劑向第2換熱單元的供給量(循環量)。因此，即使從第2換熱單元供給的液態製冷劑的溫度成為在第1換熱單元上產生結露的溫度或該結露的溫度以下，也能夠利用該冷氣設備系統對室內進行冷卻。因此，採用該自然循環型(沸騰循環型)的冷氣設備系統，即使在室外氣溫更低的條件下，也能夠抑制第1換熱單元產生結露，並且節省電力地對室內進行冷卻。另一方面，在從第2換熱單元供給的液態製冷劑的溫度未降低到在第1換熱單元上產生結露的溫度的情況下，能使用第2供給管，繞過第3換熱單元，從第2換熱單元向第 1換熱單元供給液態製冷劑。因此，能抑制冷卻效果的降低。優選的是，配管系統包括對第1供給管和第2供給管進行切換來使用的切換閥系統，該冷氣設備系統具有用於控制切換閥系統的控制單元，控制單元具有在從第2換熱單元供給的液態製冷劑的溫度成為第1設定溫度以下時利用切換閥系統從第2供給管切換到第1供給管的功能。能夠根據液態製冷劑的溫度自動地選擇第1供給管和第2供給管。典型的第1設定溫度是在第1換熱單元上可能產生結露的溫度。第2換熱單元的一個例子包括第2管和用於向第2管供給室外空氣的第2風扇。 即使在室外氣溫低的條件下，也能夠抑制第1換熱單元產生結露，並且使第2風扇動作來維持冷卻效果。另外，控制單元也可以具有在液態製冷劑的溫度成為第1設定溫度以下時、在利用切換閥系統從第2供給管切換到第1供給管之前停止第2風扇的功能。通過在從第2供給管切換到第1供給管之前停止電力消耗的第2風扇，能夠更加高效地對室內進行冷卻。第 1換熱單元包括第1管，此外既可以還包括用於向第1管供給室內空氣的第1風扇，也可以不包括該第1風扇。通過省去第1風扇，能夠以更低電力對室內進行冷卻。優選的是，控制單元還具有在室外氣溫成為比第1設定溫度低的第2設定溫度以下時利用切換閥系統關閉第1供給管和第2供給管的功能。即使利用第3換熱單元加熱液態製冷劑，在被供給到第1換熱單元的液態製冷劑的溫度成為在第1換熱單元上產生結露的溫度或該結露的溫度以下的情況下，也能夠通過使製冷劑的循環停止而防止第1換熱單元產生結露。本發明的另一實施方式是包括上述的冷氣設備系統和對由冷氣設備系統的第1 換熱單元冷卻的空氣進一步冷卻並供給該進一步冷卻後的空氣的主空調系統的混合空調系統。本發明的另一實施方式是冷氣設備系統的控制方法，該冷氣設備系統包括設置於室內的第1換熱單元；設置於室外的第2換熱單元；使製冷劑在第1換熱單元和第2換熱單元之間自然循環的配管系統。具有冷氣設備系統的配管系統包括第1供給管，其用於從第2換熱單元向第1換熱單元供給利用第3換熱單元與從第1換熱單元向第2換熱單元供給的氣化製冷劑進行換熱而被加熱了的液態製冷劑；第2供給管，其繞過第3換熱單元，用於從第2換熱單元向第1換熱單元供給液態製冷劑；切換閥系統，對第1供給管和第2供給管進行切換來使用。該控制方法包括以下的工序。(1)控制切換閥系統的控制單元在從第2換熱單元供給的液態製冷劑的溫度成為第1設定溫度以下時，利用切換閥系統從第2供給管切換到第1供給管(切換工序)。採用該控制方法，能夠在從第2換熱單元供給的液態製冷劑的溫度成為第1設定溫度以下時，將製冷劑的循環路徑從第2供給管切換成第1供給管，抑制第1換熱單元產生結露，該第1設定溫度典型的是在第1換熱單元上可能產生結露的溫度。在第2換熱單元包括第2管和用於向第2管供給室外空氣的第2風扇的情況下，
5該控制方法也可以還包括以下的工序。(0)在液態製冷劑的溫度成為第1設定溫度以下時，在切換(切換工序)之前停止第2風扇(停止第2風扇的工序)。與將製冷劑的循環路徑從第2供給管切換成第1供給管相比，使第2風扇停止更能降低電力消耗，而且更加有可能能夠抑制第1換熱單元產生結露。優選的是，該控制方法還包括以下的工序。(2)在室外氣溫成為比第1設定溫度低的第2設定溫度以下時，利用切換閥系統關閉第1供給管和第2供給管(關閉工序)。在被供給到第1換熱單元的液態製冷劑的溫度降低到產生結露的程度時，能使製冷劑的循環停止。
圖1表示包括本發明的一實施方式的冷氣設備系統的混合空調系統的概要。圖2示意性地表示冷氣設備系統的製冷劑的循環。圖3示意性地表示冷氣設備系統的室外氣溫更低時的製冷劑的循環。圖4示意性地表示內部換熱器的一個例子。圖5是用於說明冷氣設備系統的控制方法的一個例子的流程圖。圖6表示包括本發明的另一實施方式的冷氣設備系統的混合空調系統的概要。
具體實施例方式以下，參照附圖，說明本發明的一實施方式。圖1表示在數據中心的空調系統的一個例子。該空調系統(混合空調系統)IOa利用具有地板上部加和地板下部2b這種二重構造的活動地板2的地板下部2b的空間，向配置在地板上部加的多個伺服器5供給冷風 (冷氣)61，對伺服器5和室內(屋內)1進行冷卻。該混合空調系統IOa包括落地式的主空調系統20 ；配置在室內1的頂板3的附近的冷氣設備系統(輔助空調系統)11。主空調系統20包括屋外單元四和落地式的屋內(室內)單元21。屋內單元21 包括具有冷卻用的管的蒸發器M、加熱器25和室內風扇(屋內風扇)22。屋內單元21從該屋內單元21的頂板側的吸入口 23a吸氣而控制溫度，從以貫穿地板2的方式設置的噴出口 23b向地板下部2b噴出溫度被控制的空氣(冷氣)61。屋外單元四包括壓縮器(壓縮機)沈、屋外風扇27和包括凝縮用的管的冷凝器觀。在主空調系統20中，由冷凝器28利用室外溫度冷卻由壓縮器沈壓縮的製冷劑， 在屋內單元21的蒸發器M中，通過使製冷劑減壓和蒸發而生成冷風61。屋內單元21利用蒸發器M冷卻由室內風扇22從吸入口 23a吸引的空氣65，向地板下部2b噴出冷氣61而冷卻伺服器5。在伺服器5中，利用從地板下部2b供給來的冷氣61冷卻其內部的電子設備，被加熱了的空氣62朝向頂板3被排出。在圖2和圖3中抽出冷氣設備系統11進行表示。圖2示意性地表示室外氣溫比室溫低、但沒有低到室內會產生結露的那樣狀況下的製冷劑的循環(周期)。圖3表示室外氣溫低而有可能在室內產生結露的狀況下的製冷劑的循環(周期)。冷氣設備系統11包括設置在室內(屋內)的第1換熱單元(室內換熱單元、屋內換熱單元、室內機)30;設置在室外(屋外)的第2換熱單元(室外換熱單元、屋外換熱單元、室外機)40。室內換熱單元30包括相對於沿室內1的水平方向延伸的頂板3傾斜或垂直(鉛垂)地設置的多個室內管(第1管)31(在附圖中只圖示了 1個)；供給液化的製冷劑的供給集管32 ；收集氣化了的製冷劑的排出集管33，多個室內管31將供給集管32 和排出集管33連接起來。另外，本例子的室內換熱單元30不包括風扇(室內風扇)。此外，在室內換熱單元30中，排出集管33被配置成比供給集管32靠近頂板3。艮口， 多個室內管31從供給集管32向排出集管33傾斜或垂直地向上方延伸。室內換熱單元30還在內部具有室內管31，室內管31配置於殼體39內部。在圖1 中，殼體39與室內管31相同地以相對於頂板3傾斜的狀態設置。殼體39的上表面成為對室內管31供給空氣的供給口 38a，殼體39的下表面成為排出由室內管31冷卻了的空氣的排出口 38b。排出口 3 經由管道37與落地式的室內單元21的吸入口 23a連接。另外，在該輔助空調系統11中，室內換熱單元30經由管道37被支承在落地式的室內單元21上，但是室內換熱單元30也能夠利用適當的方法從頂板3懸掛，或者由地板2 支承等。此外，殼體39能配置或設置成與頂板3垂直。室外換熱單元40包括設置在室外(典型的是在屋外)9的比室內管31高的位置的多個室外管(第2管)41 ；供給氣化製冷劑的供給集管42 ；排出液態製冷劑的排出集管 43，多個室外管41將供給集管42和排出集管43連接起來。在本例子的室外換熱單元40 中，供給氣化製冷劑的供給集管42被配置成位於排出液態製冷劑的排出集管43的上方，室外管41以連接供給集管42和排出集管43的方式沿著鉛垂方向配置。室外換熱單元40還包括對室外管41強制性地供給室外空氣8的室外風扇(第2風扇)F2和驅動室外風扇F2 的風扇電動機45。典型的室內管31和室外管41是鋁管或銅管，既可以帶散熱片也可以沒有散熱片。 在用散熱片的情況下，例如，能用波紋式、板式、脊型等散熱片。製冷劑只要在作為其動作條件的室溫下氣化，在作為其動作條件的室外氣溫下液化即可。作為製冷劑，例如能列舉 HFC134a(化學式 CH2FCF3)。冷氣設備系統11還具有使製冷劑在室內換熱單元30和室外換熱單元40之間自然循環的配管系統70。冷氣設備系統11的配管系統70是不經由壓縮器(壓縮機)將室內換熱單元30的室內管31和室外換熱單元40的室外管41連通的系統。配管系統70包括配管(連通管、供給管)71 75和切換閥系統76。第1供給管 71是連接室外換熱單元40的出口配管73和室內換熱單元30的入口配管74的液態製冷劑用的配管。在第1供給管71上，自室外換熱單元40 —側起設有第1閥CVl和內部換熱器 (第3換熱單元)90。在內部換熱器90上連接有用於從室內換熱單元30向室外換熱單元 40供給氣化製冷劑(在室內管31中沸騰氣化了的製冷劑)的氣化製冷劑用的配管(氣化製冷劑供給管)75，由第1供給管71所供給的液態製冷劑在內部換熱器90中被加熱，被供給到室內換熱單元30。因此，在打開第1閥CVl時，能夠經由第1供給管71將在內部換熱器90中被氣化製冷劑加熱了的液態製冷劑供給到室內換熱單元30。S卩，第1供給管71是用於從室外換熱單元40向室內換熱單元30供給液態製冷劑的管子，該液態製冷劑是通過利用內部換熱器90與從室內換熱單元30向室外換熱單元40供給的氣化製冷劑進行換熱而被加熱了的液態製冷劑。
第2供給管72也是連接室外換熱單元40的出口配管73和室內換熱單元30的入口配管74的液態製冷劑用的配管。在第2供給管72上，在向第1供給管71的分支和室內換熱單元30之間設有第2閥CV2，第2供給管72繞過內部換熱器(第3換熱單元)90並將室外換熱單元40的出口配管73和室內換熱單元30的入口配管74連接起來。因此，在打開第2閥CV2時，能經由第2供給管72而繞過內部換熱器90地向室內換熱單元30供給液態製冷劑。第3供給管(氣化製冷劑供給管)75是用於從室內換熱單元30向室外換熱單元 40供給氣化製冷劑(在室內管31中沸騰氣化了的製冷劑)的管子。這些液態製冷劑供給管(第1和第2供給管)71和72、以及氣化製冷劑供給管75在室內換熱單元30與配置在比該室內換熱單元30高的位置的室外換熱單元40之間，原則上在配管中途以不產生相反傾斜的方式連接(連通)。圖4表示內部換熱器(第3換熱單元)90的一個例子。圖4所示的內部換熱器90 是二重管式，包括以覆蓋供氣化製冷劑81流通的供給管75的周圍的方式設置的外管91。 氣化製冷劑81通過內管75的內部，液態製冷劑82通過外管91的內部，由此在氣化製冷劑 81和液態製冷劑82之間進行換熱，被加熱了的液態製冷劑82被供給到室內換熱單元30。 外管91相應地具有儲存從幾百cc到幾升的容量的製冷劑的作為接收器的功能。在對冷氣設備系統11進行施工時，能夠在連接了配管71 75之後，使預先收納在內部換熱器90的外管91中的製冷劑填充到配管71 75中。內部換熱器90在本例中與室內換熱單元30 都內置於殼體39中，但也可以相對於室內換熱單元30獨立設置，也可以設置於靠外部換熱單元40那一側。切換閥系統76是用於對第1供給管71和第2供給管72進行切換來使用的系統。 本例子的切換閥系統76包括第1閥CVl和第2閥CV2。第1閥CVl設於第1供給管71的中途，更加詳細而言，設於接近第1供給管71和第2供給管72的室外換熱單元40 —側的分支點的位置。第2閥CV2設於第2供給管72的中途的、接近第1供給管71和第2供給管72的室外換熱單元40 —側的分支點的位置。另外，切換閥系統76隻要能夠切換第1供給管71和第2供給管72即可，也可以代替2個閥CVl和CV2而採用三通閥等。冷氣設備系統11還具有溫度傳感器THl TH4。第1溫度傳感器THl被配置在室內換熱單元30的供給口 38a的附近，能利用第1溫度傳感器THl檢測伺服器室1的室內溫度。第2溫度傳感器TH2被配置在室內換熱單元30的排出口 38b的附近，能利用第2溫度傳感器TH2檢測從室內換熱單元30輸出的冷風65的溫度。第3溫度傳感器TH 3被設置在室外換熱單元40的出口配管73，即第1供給管71 和第2供給管72的分支點的室外換熱單元40 —側(上遊)。能利用第3溫度傳感器TH3 檢測從室外換熱單元40供給的液態製冷劑的溫度。第4溫度傳感器TH4被配置在室外換熱單元40的吸氣側，能利用第4溫度傳感器TH4檢測室外的溫度(室外氣溫)。輔助空調系統11還具有用於控制室外風扇F2的風扇電動機45和切換閥系統 76 (在本例子中控制閥CVl和CV2的開閉)的控制單元50。控制單元50包括第1功能51、 第2功能52和第3功能53。第1功能51為如下的功能，即，在從室外換熱單元40供給的液態製冷劑的溫度 (由第3溫度傳感器TH3檢測到的溫度)成為第1設定溫度以下且室外風扇F2已經停止時，利用切換閥系統76從第2供給管72切換到第1供給管71。在本例中，第1溫度為伺服器室內1的露點溫度TD。例如，根據以防止靜電等為目的的環境指導準則，用加溼器等控制伺服器室1的內部的溼度，使得露點溫度成為15°C以上。因此，露點溫度TD的一個例子是 15°C。若供給到室內換熱單元30的液態製冷劑的溫度成為露點溫度TD以下，則室內換熱單元30的室內管31局部有可能成為液態製冷劑的溫度即露點溫度TD以下，室內管31表面有可能結露。在該冷氣設備系統11中，室內換熱單元30不包括室內風扇。因此，通過室內管31 的空氣的流速沒有那麼快，在冷風65中含有室內管31表面的結露水的可能性小。可是，在室內管31產生結露時，無法排除水分對伺服器5造成某些影響的可能性。因此，在由溫度傳感器TH 3所檢測到的液態製冷劑的溫度成為露點溫度TD以下時，利用第1功能51選擇第1供給管71，利用內部換熱器90以氣化製冷劑加熱液態製冷劑。而且，通過向室內換熱單元30供給被加熱到露點溫度TD以上的液態製冷劑，防止在室內管31表面產生結露。第2功能52為如下的功能，即，在從室外換熱單元40供給的液態製冷劑的溫度成為第1設定溫度(露點溫度TD)以下時，在利用切換閥系統76從第2供給管72切換到第 1供給管71之前停止室外風扇F2。通過停止室外風扇F2，具有以下的可能性，S卩，能降低室外換熱單元40的換熱效率，能使從室外換熱單元40供給的液態製冷劑的溫度上升。另外，通過停止室外風扇F2能降低電力消耗。因此，在由溫度傳感器TH3所檢測的液態製冷劑的溫度成為露點溫度TD以下時，在第1功能51之前，通過利用第2功能52停止室外風扇F2，防止在室內管31表面產生結露。在屋外的風速大時，室外氣溫低時，有時即使停止室外風扇F2，從室外換熱單元 40供給的液態製冷劑的溫度也成為露點溫度TD以下。在該情況下，接著第2功能52，通過第1功能51發揮作用，利用內部換熱器90加熱液態製冷劑，使供給到室內換熱單元30的液態製冷劑的溫度成為露點溫度TD以上。因此，在該冷氣設備系統11中，在即使停止室外風扇F2而從室外換熱單元40供給的液態製冷劑的溫度也成為露點溫度TD以下的條件下， 能使製冷劑在室內換熱單元30和室外換熱單元40之間自然循環，能夠將伺服器室1的熱負荷放出到屋外。繞過第2功能52，利用第1功能51，在從室外換熱單元40供給的液態製冷劑的溫度成為第1設定溫度(露點溫度TD)以下時，也可以不停止室外風扇F2地利用切換閥系統 76從第2供給管72切換到第1供給管71。通過繼續驅動室外風扇F2，能夠使室外換熱單元40的換熱能力不降低地抑制室內換熱單元30的冷氣設備能力的降低，另外也能抑制室內換熱單元30的結露。第3功能53為如下的功能，S卩，在由第4溫度傳感器TH4檢測到的室外氣溫成為第 2設定溫度以下時，利用切換閥系統76關閉第1供給管71和第2供給管72雙方。若室外氣溫下降過多，成為超過內部換熱器90的能力程度的低溫時，有時即使停止室外風扇F2， 利用內部換熱器90加熱液態製冷劑，供給到室內換熱單元30的液態製冷劑的溫度也會成為露點溫度TD以下。第3功能53在這樣的狀況下切斷室外換熱單元40和室內換熱單元 30之間的液態製冷劑的循環，防止室內換熱單元30產生結露。第2設定溫度設定得比第1 設定溫度低，例如，將第2設定溫度設定為-20°C。這樣地，在冷氣設備系統11中，從室外換熱單元40供給的液態製冷劑的溫度為第1設定溫度(露點溫度TD)以上的情況(通常狀態，穩定狀態)下，如圖2所示，製冷劑經由第2供給管72循環。即，製冷劑的循環路徑為室外換熱單元40 —供給管73 —第2供給管 72(閥CM)—供給管74—室內換熱單元30—第3供給管75—室外換熱單元40。另外， 在本例子中，第2供給管72(閥CM)與供給管74都內置於室內換熱單元30的殼體中。另一方面，在從室外換熱單元40供給的液態製冷劑的溫度為第1設定溫度(露點溫度TD)以下的情況下，如圖3所示，製冷劑經由第1供給管71循環。S卩，製冷劑的循環路徑為室外換熱單元40 —供給管73 —第1供給管71 (閥CVl)和內部換熱器90 —供給管 74 —室內換熱單元30 —第3供給管75 —室外換熱單元40。在該冷氣設備系統11中，室內換熱單元30的室內管31與沿著室內1的頂板3的區域、即室內1的上部的高溫的空氣層63傾斜地接觸。室內管31的內部的製冷劑(液態製冷劑)在從高溫的空氣層63受熱時沸騰氣化。另一方面，高溫的空氣層63因為熱被吸收而被冷卻，產生從接近室內1的頂板3的區域流向下側的空氣(下降氣流)65。該空氣流 (下降氣流)65成為大致鉛垂方向的氣流。由於室內管31以傾斜的狀態配置，所以與沿水平方向延伸的高溫的空氣層63高效率地接觸，高效率地生成下降氣流65。因此，即使不設置室內風扇，也能夠效率比較高地冷卻室內1。另外，也可以設置室內風扇(第1風扇)。另外，因為室內管31相對於頂板3傾斜，所以被室內管31吸引的空氣限制在未產生下降氣流65的區域。因此，高溫的空氣層63沿著頂板3被室內換熱單元30吸引，形成一定的空氣流64。因此，採用該冷氣設備系統11，能比較容易地解決形成在伺服器5的上部的熱氣團，促進伺服器5的換熱，能進一步高效地冷卻伺服器5。這樣，在室內換熱單元30中，比較高溫的空氣64大致沿著頂板3的接近水平的方向流入供給口 38a，被冷卻了的空氣65從排出口 38b沿大致鉛垂方向被排出。該冷氣設備系統11也能單獨地冷卻伺服器室1，但是在圖1所示的例子中，作為主空調系統20的輔助空調系統而發揮作用。從冷氣設備系統11的室內換熱單元30被排出的空氣65被從落地式的室內單元21的吸入口 23a吸入，進一步被冷卻而向伺服器5供給。因此，在該冷氣設備系統11發揮冷卻效果的條件下，能降低主空調系統20的負荷，能降低主空調系統20的電力消耗。在冷氣設備系統11的室內換熱單元30作為輔助空調系統而使用的情況下，在屋內，能利用主空調系統20的風扇所產生的空氣流。因此，能夠省略冷氣設備系統11的室內風扇。另外，在冷氣設備系統11中，在室內換熱單元30的室內管31中沸騰氣化的製冷劑(氣化製冷劑)利用與液態製冷劑的比重差在配管系統70中循環，所以不需要壓縮器、 泵等壓縮機，基本不產生風扇以外的電力消耗。因此，能提供低電力消耗且高效率的空調系統。另外，在冷氣設備系統11中，利用傾斜地配置的室內管31使室內1的空氣循環，高效地與室內管31接觸。因此，室內換熱單元30不具有室內風扇，也不需要室內風扇所需的動力(電力)。此外，在該冷氣設備系統11中，即使室外氣溫降低，從室外換熱單元40供給的液態製冷劑的溫度成為露點以下，也能通過利用內部換熱器90以氣化製冷劑加熱液態製冷劑，能基本上不消耗電力地使製冷劑循環，能夠維持由自然循環帶來的冷卻能力。因此，利用冷氣設備系統11，即使在整日整夜以及一整年室外氣溫相當低的條件下，也能夠利用自然循環周期來對室內1進行冷卻，能進一步降低冷氣設備(空調)所需的電力消耗。
圖5表示用於說明冷氣設備系統11的控制方法的一個例子的流程圖。若在步驟 101中，由溫度傳感器TH4檢測的室外氣溫不是-20°c以下，在步驟102中，從室外換熱單元 40供給的液態製冷劑溫度(由溫度傳感器TH 3檢測到的溫度)不是露點TD以下，則在步驟103中，關閉第1閥CV1，打開第2閥CV2，使冷氣設備系統11運轉。由此，製冷劑以室外換熱單元40 —供給管73 —第2供給管72 (閥CM)—供給管74 —室內換熱單元30 —供給管75—室外換熱單元40這樣的周期進行循環，室內1被冷卻(參照圖幻。另外，在室外氣溫比室溫高，在室外換熱單元40中製冷劑不凝縮這樣的條件下，製冷劑不循環，室內1不被冷氣設備系統11冷卻。在步驟102中，在從室外換熱單元40供給的液態製冷劑的溫度(溫度傳感器TH3) 為露點TD以下時，首先，第2功能52在步驟104中確認風扇F2的動作狀況，若風扇F2正在動作，則在步驟105中停止風扇F2(風扇電動機45)。由此，由於能抑制室外換熱單元40 的排熱能力，所以從室外換熱單元40供給的液態製冷劑的溫度(溫度傳感器ΤΗ； )有可能成為露點TD以上。在該情況下，在停止了風扇F2的狀態下，冷氣設備系統11繼續運轉。另一方面，在步驟102中，在從室外換熱單元40供給的液態製冷劑的溫度(溫度傳感器TH3)成為露點TD以下，在步驟104中風扇F2停止時，在步驟106中，第1功能51 打開第1閥CV1，關閉第2閥CV2。由此，製冷劑以室外換熱單元40 —供給管73 —第1供給管71 (閥CVl)和內部換熱器90 —供給管74 —室內換熱單元30 —供給管75 —室外換熱單元40這樣的周期進行循環(參照圖3)。在該例子中，第1供給管71 (閥CVl)、與供給管74都內置於室內換熱單元30的殼體39中。在該周期中，因為在內部換熱器(第3換熱單元)90中液態製冷劑被氣化製冷劑加熱，所以即使從室外換熱單元40供給的液態製冷劑的溫度(溫度傳感器TH 3)成為露點TD以下，也能使製冷劑循環(確保製冷劑的循環量)。 因此，利用自然循環型的冷氣設備系統11將室內的熱搬運到室外，能使室內1的冷氣設備繼續工作。如上述那樣省略步驟104和105，在步驟102中從室外換熱單元40供給的液態製冷劑溫度(溫度傳感器TH3)成為露點TD以下時，也可以在步驟106中利用第1功能51進行閥切換。在步驟101中，在由溫度傳感器TH4檢測到的室外溫度成為_20°C以下時，在步驟 107中，利用第3功能53關閉第1閥CVl和第2閥CV2雙方，使製冷劑的循環停止。圖6表示本發明的另一實施方式的混合空調系統IOb的概要。在該空調系統IOb 中，主空調系統20和冷氣設備系統11被設置在與伺服器室1相鄰的空調室7中，在伺服器室1和空調室7之間設有間隔壁6。主空調系統20從間隔壁6的上部開口 6a吸引伺服器室1的空氣並進行冷卻，從地板下部開口 6b向伺服器室1的地板下部噴出。因此，空調室 7相對於伺服器室1成為負壓。作為主空調系統20的輔助系統而發揮作用的冷氣設備系統11的室內換熱單元30 面對間隔壁6的上部開口 6a地進行安裝。因此，室內換熱單元30的室內管31沿著間隔壁 6在大致鉛垂方向上配置。利用伺服器室1和空調室7的壓差，對室內管31供給伺服器室 1的空氣(熱風)，因為室內管31沿鉛垂方向延伸，所以接觸效率高，伺服器室1的空氣被室內管31高效地冷卻，被主空調系統20吸引。冷氣設備系統11的室外換熱單元40配置在室內換熱單元30的上方(比室內換熱單元30高的位置)，例如配置在比配置有伺服器權利要求
1.一種冷氣設備系統，其特徵在於，包括 第1換熱單元，其被設置於室內；第2換熱單元，其被設置於室外；配管系統，使製冷劑在上述第1換熱單元和上述第2換熱單元之間自然循環， 上述配管系統包括第1供給管，其用於從上述第2換熱單元向上述第1換熱單元供給利用第3換熱單元與從上述第1換熱單元向上述第2換熱單元供給的氣化製冷劑進行換熱而被加熱了的液態製冷劑；第2供給管，其繞過上述第3換熱單元，用於從上述第2換熱單元向上述第1換熱單元供給液態製冷劑。
2.根據權利要求1所述的冷氣設備系統，其特徵在於，上述配管系統還包括對上述第1供給管和上述第2供給管進行切換來使用的切換閥系統，該冷氣設備系統還具有用於控制上述切換閥系統的控制單元， 上述控制單元具有在從上述第2換熱單元供給的液態製冷劑的溫度成為第1設定溫度以下時利用上述切換閥系統從上述第2供給管切換到上述第1供給管的功能。
3.根據權利要求2所述的冷氣設備系統，其特徵在於，上述第2換熱單元包括第2管和用於向上述第2管供給室外空氣的第2風扇， 上述控制單元還具有在上述液態製冷劑的溫度成為上述第1設定溫度以下時、在利用上述切換閥系統從上述第2供給管切換到上述第1供給管之前停止上述第2風扇的功能。
4.根據權利要求2所述的冷氣設備系統，其特徵在於，上述控制單元還具有在室外氣溫成為比上述第1設定溫度低的第2設定溫度以下時利用上述切換閥系統關閉上述第1供給管和上述第2供給管的功能。
5.一種混合空調系統，其特徵在於， 該混合空調系統包括權利要求1 4中任一項所述的冷氣設備系統；使由上述冷氣設備系統的上述第1換熱單元冷卻的空氣進一步冷卻並供給該進一步冷卻後的空氣的主空調系統。
6.一種冷氣設備系統的控制方法，其特徵在於，該冷氣設備系統包括被設置於室內的第1換熱單元；被設置於室外的第2換熱單元；使製冷劑在上述第1換熱單元和上述第2 換熱單元之間自然循環的配管系統，上述配管系統包括第1供給管，其用於從上述第2換熱單元向上述第1換熱單元供給利用第3換熱單元與從上述第1換熱單元向上述第2換熱單元供給的氣化製冷劑進行換熱而被加熱了的液態製冷劑；第2供給管，其繞過上述第3換熱單元，用於從上述第2換熱單元向上述第1換熱單元供給液態製冷劑；切換閥系統，對上述第1供給管和上述第2供給管進行切換來使用， 該控制方法包括以下的工序，艮口，控制上述切換閥系統的控制單元在從上述第2換熱單元供給的液態製冷劑的溫度成為第1設定溫度以下時，利用上述切換閥系統從上述第2供給管切換到上述第1供給管。
7.根據權利要求6所述的控制方法，其特徵在於，上述第2換熱單元包括第2管和用於向上述第2管供給室外空氣的第2風扇， 該控制方法還包括以下的工序，艮口，在上述液態製冷劑的溫度成為上述第1設定溫度以下時，在進行上述切換之前停止上述第2風扇。
8.根據權利要求6或7所述的控制方法，其特徵在於， 該控制方法還包括以下的工序，艮口，在室外氣溫成為比上述第1設定溫度低的第2設定溫度以下時，利用上述切換閥系統關閉上述第1供給管和上述第2供給管。
全文摘要
本發明提供一種能夠抑制被配置在室內的換熱單元結露的自然循環型(沸騰循環型)的冷氣設備系統。該冷氣設備系統包括第1換熱單元(30)，設置於室內(1)；第2換熱單元(40)，設置於室外(9)；配管系統(70)，使製冷劑在第1換熱單元(30)和第2換熱單元(40)之間自然循環。配管系統(70)包括第1供給管(71)，其用於從第2換熱單元(40)向第1換熱單元(30)供給利用第3換熱單元(90)與從第1換熱單元(30)向第2換熱單元(40)供給的氣化製冷劑進行換熱而被加熱了的液態製冷劑；第2供給管(72)，繞過第3換熱單元(90)，從第2換熱單元(40)向第1換熱單元(30)供給液態製冷劑。
文檔編號F24F5/00GK102235729SQ20111010545
公開日2011年11月9日 申請日期2011年4月26日 優先權日2010年4月26日
發明者大木淳一, 江澤直史 申請人:Gac株式會社