| 【発明の名称】 |
空気調和機および空気調和機の制御方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】岡崎 多佳志
【氏名】井上 誠司
【氏名】隅田 嘉裕
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| 【要約】 |
【課題】圧縮機運転と液ポンプ運転を備え、室外機を小型化でき安価で設置場所の環境状況に最適な運転を行って消費電力を削減できる空気調和機を得る。
【解決手段】圧縮機２１、凝縮器２２、減圧手段１３、蒸発器１１を順次配管で接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、開閉弁２４を有する圧縮機バイパス配管４と、凝縮器２２の出口部と減圧手段１３の入口部との間に接続される液体搬送装置２３を備える。第１温度検出手段７１と第２温度検出手段７２で被冷却流体の温度と被加熱流体の温度とを検出し、その温度差が所定温度以下のときに開閉弁２４を閉として圧縮機２１を運転し、前記温度差が所定温度よりも大きいときに開閉弁２４を開とし液体搬送装置２３を運転するように、制御装置７０によって開閉弁２４と圧縮機２１と液体搬送装置２３の動作を制御する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 圧縮機、凝縮器、減圧手段および蒸発器を順次配管で接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、前記蒸発器の出口部と前記凝縮器の入口部とを開閉弁を介して接続するバイパス配管と、前記凝縮器の出口部と前記減圧手段の入口部との間で前記減圧手段と直列に接続される液体搬送装置と、前記開閉弁の開閉動作と前記圧縮機の運転／停止動作と前記液体搬送装置の運転／停止動作を制御する制御装置と、前記蒸発器に流入する被冷却流体の温度を検出する第１温度検出手段と、前記凝縮器に流入する被加熱流体の温度を検出する第２温度検出手段と、を備え、前記第１温度検出手段で検出した被冷却流体の温度と前記第２温度検出手段で検出した被加熱流体の温度との温度差が所定温度以下のときに前記開閉弁を閉として前記圧縮機を運転し、前記被加熱流体の温度と前記被冷却流体の温度との温度差が所定温度よりも大きいときに前記開閉弁を開とし前記圧縮機を停止して前記液体搬送装置を運転するように、前記制御装置によって前記開閉弁と前記圧縮機と前記液体搬送装置のそれぞれの動作を制御することを特徴とする空気調和機。
【請求項２】 圧縮機、凝縮器、減圧手段および蒸発器を順次配管で接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、前記蒸発器の出口部と前記凝縮器の入口部とを前記凝縮器側から前記蒸発器側への冷媒の流れを閉止する逆止弁を介して接続するバイパス配管と、前記凝縮器の出口部と前記減圧手段の入口部との間で前記減圧手段と直列に接続される液体搬送装置と、前記圧縮機の運転／停止動作と前記液体搬送装置の運転／停止動作を制御する制御装置と、前記蒸発器に流入する被冷却流体の温度を検出する第１温度検出手段と、前記凝縮器に流入する被加熱流体の温度を検出する第２温度検出手段と、を備え、前記第１温度検出手段で検出した被冷却流体の温度と前記第２温度検出手段で検出した被加熱流体の温度との温度差が所定温度以下のときに前記圧縮機を運転し、前記被加熱流体の温度と前記被冷却流体の温度との温度差が所定温度よりも大きいときに前記圧縮機を停止して前記液体搬送装置を運転するように、前記制御装置によって前記圧縮機と前記液体搬送装置を制御することを特徴とする空気調和機。
【請求項３】 圧縮機、凝縮器、減圧手段および蒸発器を順次配管で接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、前記蒸発器の出口部と前記凝縮器の入口部とを第１開閉弁を介して接続するバイパス配管と、前記凝縮器の出口部と前記蒸発器の入口部との間で前記減圧手段と並列に接続される液体搬送手段と、前記液体搬送手段の接続された並列部の流路を開閉する第２開閉弁と、前記第１，第２開閉弁の開閉動作と前記圧縮機の運転／停止動作と前記液体搬送装置の運転／停止動作を制御する制御装置と、前記蒸発器に流入する被冷却流体の温度を検出する第１温度検出手段と、前記凝縮器に流入する被加熱流体の温度を検出する第２温度検出手段と、を備え、前記第１温度検出手段で検出した被冷却流体の温度と前記第２温度検出手段で検出した被加熱流体の温度との温度差が所定温度以下のときに前記第１，第２開閉弁を閉とし前記液体搬送装置を停止して前記圧縮機を運転し、前記被加熱流体の温度と前記被冷却流体の温度との温度差が所定温度よりも大きいときに前記第１，第２開閉弁を開とし前記圧縮機を停止して前記液体搬送装置を運転するように、前記制御装置によって前記第１，第２開閉弁と前記圧縮機と前記液体搬送装置のそれぞれの動作を制御することを特徴とする空気調和機。
【請求項４】 圧縮機、凝縮器、減圧手段および蒸発器を順次配管で接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、前記蒸発器の出口部と前記凝縮器の入口部とを前記凝縮器側から前記蒸発器側への冷媒の流れを閉止する逆止弁を介して接続するバイパス配管と、前記凝縮器の出口部と前記蒸発器の入口部との間で前記減圧手段と並列に接続される液体搬送手段と、前記液体搬送手段の接続された並列部の流路を開閉する開閉弁と、前記開閉弁の開閉動作と前記圧縮機の運転／停止動作と前記液体搬送装置の運転／停止動作を制御する制御装置と、前記蒸発器に流入する被冷却流体の温度を検出する第１温度検出手段と、前記凝縮器に流入する被加熱流体の温度を検出する第２温度検出手段と、を備え、前記第１温度検出手段で検出した被冷却流体の温度と前記第２温度検出手段で検出した被加熱流体の温度との温度差が所定温度以下のときに前記開閉弁を閉とし前記液体搬送装置を停止して前記圧縮機を運転し、前記被加熱流体の温度と前記被冷却流体の温度との温度差が所定温度よりも大きいときに前記開閉弁を開とし前記圧縮機を停止して前記液体搬送装置を運転するように、前記制御装置によって前記開閉弁と前記圧縮機と前記液体搬送装置のそれぞれの動作を制御することを特徴とする空気調和機。
【請求項５】 液体搬送装置の出口部と蒸発器の入口部との間に第２減圧手段を設けたことを特徴とする請求項３または請求項４記載の空気調和機。
【請求項６】 バイパス配管の入口側接続部と圧縮機の入口部との間にアキュムレータを設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項７】 バイパス配管の入口側接続部とアキュムレータの入口部との間に第３開閉弁を設けたことを特徴とする請求項６記載の空気調和機。
【請求項８】 圧縮機の出口部とバイパス配管の出口側接続部との間に第４開閉弁を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項９】 第４開閉弁を、バイパス配管の出口側接続部から圧縮機の出口部への冷媒の流れを閉止する逆止弁としたことを特徴とする請求項８記載の空気調和機。
【請求項１０】 圧縮機の出口部から減圧手段の入口部までの高圧配管と前記減圧手段の出口部から前記圧縮機の入口部までの低圧配管とを第５開閉弁を介した第２バイパス配管で接続したことを特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項１１】 凝縮器の出口部と液体搬送装置の入口部との間に液体貯溜手段を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項１２】 凝縮器の出口部と液体搬送装置の入口部との間を流れる冷媒を過冷却する過冷却手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項１３】 過冷却手段の冷熱源として、圧縮機運転でのアキュムレータ内の冷媒液の蒸発潜熱を利用したことを特徴とする請求項１２記載の空気調和機。
【請求項１４】 圧縮機運転から液体搬送装置運転への運転切換え時に、減圧手段または第２減圧手段の少なくともどちらか一方の減圧の程度を変化させて、アキュムレータ内に貯溜した冷媒を液体搬送装置運転の冷媒回路へ回収する冷媒回収運転を行うことを特徴とする請求項６ないし請求項１３のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項１５】 冷媒回収運転を一定時間行なうことを特徴とする請求項１４記載の空気調和機。
【請求項１６】 第１温度検出手段で検出した被冷却流体の温度または第２温度検出手段で検出した被加熱流体の温度に応じて冷媒回収運転の時間または冷媒回収運転時の減圧手段の減圧の程度を設定して前記冷媒回収運転を行うことにより、アキュムレータから液体搬送装置運転での冷媒回路への回収冷媒量を制御したことを特徴とする請求項１４記載の空気調和機。
【請求項１７】 減圧手段とその下流側で蒸発器までの配管を、前記蒸発器を収納する箱体内に配置したことを特徴とする請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項１８】 蒸発器と凝縮器のいずれか一方を収納する箱体を室内機とし、前記蒸発器と前記凝縮器の他方と圧縮機と液体搬送装置を収納する箱体を室外機とし、前記室外機１台に対して前記室内機を複数台接続する構成としたことを特徴とする請求項１ないし請求項１７のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項１９】 圧縮機、凝縮器、減圧手段および蒸発器に冷媒を循環させてなる冷凍サイクルと、液体搬送装置で前記蒸発器と前記凝縮器間に冷媒を循環させてなる熱輸送サイクルとを備える空気調和機において、前記蒸発器に流入する被冷却流体の温度を検出するステップと、前記凝縮器に流入する被加熱流体の温度を検出するステップと、前記被冷却流体の温度を検出するステップで検出した被加熱流体の温度と前記被冷却流体の温度を検出するステップで検出した被加熱流体の温度との温度差が所定温度以下のときに前記冷凍サイクルを動作させるステップと、前記被冷却流体の温度を検出するステップで検出した被加熱流体の温度と前記被冷却流体の温度を検出するステップで検出した被加熱流体の温度との温度差が所定温度よりも大きいときに前記熱輸送サイクルを動作させるステップとを備えたことを特徴とする空気調和機の制御方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、外気温度に関係なく年間を通して運転される空気調和機に関するものであり、特に圧縮機によって冷凍サイクルを動作させる運転と、液体搬送装置によって熱輸送サイクルを動作させる運転とを備えた空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯電話をはじめとする移動体通信の普及によって、電算機室や移動体通信の中継電子機器を納めた基地局（シェルタ）に代表されるような電子機器の発熱を除去する分野が急速に広がっており、これらの場所では年間を通して冷房運転を行なう空気調和機が必要となっている。
【０００３】これらの用途では、冬季や夜間のように外気温度が低い場合には、換気によって冷房することも可能であるが、外気を取り込む際に、霧，雨，雪，塵埃などの侵入を防ぐ装置が必要となり、しかも外気温度の変動によって室内温度も変動するため安定した冷房が行えない。この様な条件では、室内温度と外気温度との温度差を利用して、室内から室外へ液体搬送装置である液ポンプにより冷媒を介して熱を搬送する熱輸送サイクルによる空気調和機を用いることができる。通常、夏季には外気温度が室内温度よりも高くなるため、液ポンプによって冷媒を搬送する構成では冷房が行なえず、圧縮機を備えた冷凍サイクルによって室内を冷房する構成を兼ね備えた空気調和機が必要となる。この圧縮機運転と液ポンプ運転を併用した空気調和機は、液ポンプの消費電力が圧縮機のそれと比較して１／１０程度となるため、圧縮機運転のみの空気調和機と比較して年間消費電力を大幅に低減することができる。
【０００４】従来、液ポンプを利用した空気調和機の例としては、特開平１０−８２５６６号公報に掲載されたように圧縮機運転と液ポンプ運転を併用したものがある。図２２は従来の圧縮機運転と液ポンプ運転とを有する空気調和機を示す構成図である。図において、１は基礎床面、２は二重床、３は冷媒配管、４は圧縮機バイパス配管、５は液ポンプバイパス配管、１０は室内機、１１は蒸発器、１２は蒸発器側送風機、２０は室外機、２１は圧縮機、２２は凝縮器、２３は液ポンプ、２４、２５は開閉弁、２６は凝縮器側送風機である。
【０００５】また、室外機２０に制御装置３０が設けられ、外気温度を検知する温度検出手段として外気温度センサー３１を付属して備え、次のような制御が行われる。即ち、外気温度センサー３１の検知温度が第１所定値、例えば１２℃以上になると圧縮機２１を運転して液ポンプ２３を停止し且つ開閉弁２４を閉じて開閉弁２５を開き、圧縮機２１による冷房運転を実行する。この場合、圧縮機２１で断熱的に圧縮されて過熱状態となった冷媒ガスは、凝縮器２２で外気へ放熱・液化して冷媒液となる。この後、高圧の冷媒液は、冷媒配管３を通って室内機１０へ流れ込み、膨張弁１３で減圧されて気液混合状態の低温低圧の湿り蒸気となる。さらに、冷媒は蒸発器１１で気化熱を吸収して冷媒ガスとなり、冷媒配管３を通って圧縮機２１へ戻る。この時、蒸発器１１で室内空気を冷却する。
【０００６】一方、外気温度センサー３１の検知温度が第２所定値(＜第１所定値)、例えば７℃以下になると、圧縮機２１を停止して液ポンプ２３を運転し且つ開閉弁２４を開いて開閉弁２５を閉じ、液ポンプ２３による冷房運転を実行する。この場合、凝縮器２２で凝縮した液冷媒は、液ポンプ２３により昇圧され冷媒配管３を通って蒸発器１１に流入する。蒸発器１１に流入した液冷媒は室内の熱負荷を受けて蒸発した後、冷媒配管３を流動し、開閉弁２４を通って凝縮器２２へ戻ることで液ポンプ運転のサイクルが形成される。
【０００７】以上のように、この空気調和機では、圧縮機２１および液ポンプ２３のバイパスのために２つの開閉弁２４，２５を備えており、外気温度の検知値に基づいて制御装置３０からの指令により開閉弁２４，２５を開閉し、圧縮機２１による冷房運転と液ポンプ２３による冷房運転とを切換える構成であった。液ポンプ運転時には圧縮機運転に比べて運転動力が小さくなるため、年間消費電力の大幅削減が可能となるというものであった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の圧縮機運転に液ポンプ運転を併用した空気調和機では、両運転の冷媒回路の切換え用として２つの開閉弁２４，２５およびそれらを開閉するための制御装置３０を備えていた。これらの開閉弁２４，２５は、例えば電磁弁のように制御装置３０からの指令によって開閉可能な大型で高価なものが用いられるため、圧縮機運転のみの空気調和機に比べて室外機２０が大型化すると共にシステムが高価になるという問題があった。
【０００９】また、従来の空気調和機では、外気温度のみに基づいて両運転を切換えている。このため、外気温度で判断すると液ポンプ運転であっても、室内温度が低く外気温度との温度差が小さくなると、不必要に液ポンプを動作させることになり、消費電力が増加してしまう。またさらに、室内温度が外気温度よりも低くなるというような逆転する条件でも液ポンプ運転を行なうという状況が生じ得る。この場合には、蒸発器と凝縮器の動作が正常に行なわれず、液ポンプにガスを吸い込んだりして液ポンプの破損に到る可能性もあった。
【００１０】また、液ポンプ運転時の冷媒量は圧縮機運転時のそれに比べて多くなるので、両運転それぞれに最適な冷媒量とするために通常は圧縮機入口部に冷媒を貯溜するアキュムレータを設置する。このアキュムレータを有する装置の場合、圧縮機運転時にはアキュムレータ内に余剰冷媒が蓄積され、開閉弁の切換えのみで液ポンプ運転を運転した場合、冷媒量不足の状態となってしまう。冷媒量の不足は、液ポンプ入口が二相状態となって冷媒循環量が不足し、所定の冷房能力が得られないという状況を招いたり、キャビテーションが発生して液ポンプ２３が破損するという問題を引き起こしたりする。ここで、キャビテーションとは、流動する液中に気体があらわれて空洞を作る現象である。液ポンプ２３内にキャビテーションが発生すれば、一般に音響や振動がこれに伴ない、予定の冷媒流量を出し得ず、運転効率は低下する。例えば液ポンプがロータリポンプである場合には、液ポンプ内のロータなどの部材やその他の部分に腐食が進行する。はなはだしい場合には騒音や振動のため連続運転が不可能となる。特に液ポンプの小型化，高速化を図るとロータ内の流速は更に早く、局所的には一層高真空の部分があらわれ、キャビテーション発生の可能性は一段と増大してくる。流れの最低圧部で発生した空洞は、高圧部に移って気泡がつぶされる際に激しい衝撃作用を起こして再び液中に溶け込むのであるが、この時生じる衝撃圧力は非常に大きく、液ポンプ内壁に衝突して騒音を発生すると共に、エネルギの損失を招く。このように液ポンプを組み込んだ装置において、キャビテーションの発生防止は大きな課題となっている。
【００１１】また、冷媒量不足の状態を回避するためにアキュムレータに蓄積された冷媒を回収する際、膨張弁１３を完全に閉止して圧縮機２１を動作させるという冷媒回収運転を行うと、圧縮機２１の吸入圧力が急激に低下するため、圧縮機２１内に吸入された冷媒液が発泡して冷凍機油が吐出ガスと共に冷媒回路内へ流出し、圧縮機内部の冷凍機油量が減少して潤滑不良により焼損に至る危険性があった。また、冷媒回路内に流出した冷凍機油が圧力損失の増大をもたらし、液ポンプ運転時の冷房能力を低下させるという問題があった。即ち、圧縮機運転と液ポンプ運転とを併用する空気調和機において、両運転間の冷媒量の差を吸収するためにアキュムレータを備えた装置では、圧縮機運転でアキュムレータに貯溜された冷媒を液ポンプ運転に切換える際に回収することが必要であり、この回収をスムーズに行なうことも大きな課題であった。
【００１２】また、圧縮機２１の吸入部にアキュムレータが設置されている場合、圧縮機運転時はアキュムレータ内が低温低圧となるため、液ポンプ運転切換え後にアキュムレータへ冷媒が流入し、液ポンプ運転時に冷媒量不足が生じるという問題があった。
【００１３】また、冬季など外気温度が低下する場合には、液ポンプ運転によって得られる冷房能力が増加するため、圧縮機２１は長時間停止状態となり、時間の経過に伴って圧縮機２１は外気温度まで低下する。このような場合、液ポンプ運転の冷媒回路から圧縮機２１へ冷媒ガスが徐々に凝縮するため、液ポンプ運転に必要な冷媒量が確保されないだけでなく、圧縮機２１の起動時に液圧縮が生じて破損に至る危険性があった。
【００１４】本発明は上記のような従来の課題を解決するためになされたもので、圧縮機運転と液ポンプ運転とを備え、各運転の冷媒回路への切換えに伴う開閉弁の開閉操作を簡素化することによって簡単で安価な構成の空気調和機を得ることを目的とするものである。さらに、圧縮機運転と液ポンプ運転のそれぞれにおいて、設置場所の環境状況に適した動作を行なうことのできる空気調和機を得るものである。また、圧縮機の吸入圧力を急激に低下させることなく運転切換えをスムーズに行うことができる空気調和機を得ることを目的とするものである。また、圧縮機運転と液ポンプ運転とを備え、圧縮機の吸入部にアキュムレータを備えた構成で、運転切換えの際にアキュムレータに蓄積された冷媒をスムーズに回収することができる空気調和機を得ることを目的とするものである。また、圧縮機運転と液ポンプ運転とを備え、圧縮機が長時間停止状態の場合にも圧縮機内へ冷媒が凝縮するのを防止して液体搬送装置運転に必要な冷媒量を確保でき、常に安定して液体搬送装置を運転することができると共に、圧縮機再起動時の液圧縮を防止して圧縮機の信頼性を向上することができる空気調和機を得ることを目的とするものである。また、液ポンプでキャビテーションが発生するのを防止できる空気調和機を得ることを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明による空気調和機は、圧縮機、凝縮器、減圧手段および蒸発器を順次配管で接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、前記蒸発器の出口部と前記凝縮器の入口部とを開閉弁を介して接続するバイパス配管と、前記凝縮器の出口部と前記減圧手段の入口部との間で前記減圧手段と直列に接続される液体搬送装置と、前記開閉弁の開閉動作と前記圧縮機の運転／停止動作と前記液体搬送装置の運転／停止動作を制御する制御装置と、前記蒸発器に流入する被冷却流体の温度を検出する第１温度検出手段と、前記凝縮器に流入する被加熱流体の温度を検出する第２温度検出手段と、を備え、前記第１温度検出手段で検出した被冷却流体の温度と前記第２温度検出手段で検出した被加熱流体の温度との温度差が所定温度以下のときに前記開閉弁を閉として前記圧縮機を運転し、前記被加熱流体の温度と前記被冷却流体の温度との温度差が所定温度よりも大きいときに前記開閉弁を開とし前記圧縮機を停止して前記液体搬送装置を運転するように、前記制御装置によって前記開閉弁と前記圧縮機と前記液体搬送装置のそれぞれの動作を制御することを特徴とするものである。
【００１６】また、本発明による空気調和機は、圧縮機、凝縮器、減圧手段および蒸発器を順次配管で接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、前記蒸発器の出口部と前記凝縮器の入口部とを前記凝縮器側から前記蒸発器側への冷媒の流れを閉止する逆止弁を介して接続するバイパス配管と、前記凝縮器の出口部と前記減圧手段の入口部との間で前記減圧手段と直列に接続される液体搬送装置と、前記圧縮機の運転／停止動作と前記液体搬送装置の運転／停止動作を制御する制御装置と、前記蒸発器に流入する被冷却流体の温度を検出する第１温度検出手段と、前記凝縮器に流入する被加熱流体の温度を検出する第２温度検出手段と、を備え、前記第１温度検出手段で検出した被冷却流体の温度と前記第２温度検出手段で検出した被加熱流体の温度との温度差が所定温度以下のときに前記圧縮機を運転し、前記被加熱流体の温度と前記被冷却流体の温度との温度差が所定温度よりも大きいときに前記圧縮機を停止して前記液体搬送装置を運転するように、前記制御装置によって前記圧縮機と前記液体搬送装置を制御することを特徴とするものである。
【００１７】また、本発明による空気調和機は、圧縮機、凝縮器、減圧手段および蒸発器を順次配管で接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、前記蒸発器の出口部と前記凝縮器の入口部とを第１開閉弁を介して接続するバイパス配管と、前記凝縮器の出口部と前記蒸発器の入口部との間で前記減圧手段と並列に接続される液体搬送手段と、前記液体搬送手段の接続された並列部の流路を開閉する第２開閉弁と、前記第１，第２開閉弁の開閉動作と前記圧縮機の運転／停止動作と前記液体搬送装置の運転／停止動作を制御する制御装置と、前記蒸発器に流入する被冷却流体の温度を検出する第１温度検出手段と、前記凝縮器に流入する被加熱流体の温度を検出する第２温度検出手段と、を備え、前記第１温度検出手段で検出した被冷却流体の温度と前記第２温度検出手段で検出した被加熱流体の温度との温度差が所定温度以下のときに前記第１，第２開閉弁を閉とし前記液体搬送装置を停止して前記圧縮機を運転し、前記被加熱流体の温度と前記被冷却流体の温度との温度差が所定温度よりも大きいときに前記第１，第２開閉弁を開とし前記圧縮機を停止して前記液体搬送装置を運転するように、前記制御装置によって前記第１，第２開閉弁と前記圧縮機と前記液体搬送装置のそれぞれの動作を制御することを特徴とするものである。
【００１８】また、本発明による空気調和機は、圧縮機、凝縮器、減圧手段および蒸発器を順次配管で接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、前記蒸発器の出口部と前記凝縮器の入口部とを前記凝縮器側から前記蒸発器側への冷媒の流れを閉止する逆止弁を介して接続するバイパス配管と、前記凝縮器の出口部と前記蒸発器の入口部との間で前記減圧手段と並列に接続される液体搬送手段と、前記液体搬送手段の接続された並列部の流路を開閉する開閉弁と、前記開閉弁の開閉動作と前記圧縮機の運転／停止動作と前記液体搬送装置の運転／停止動作を制御する制御装置と、前記蒸発器に流入する被冷却流体の温度を検出する第１温度検出手段と、前記凝縮器に流入する被加熱流体の温度を検出する第２温度検出手段と、を備え、前記第１温度検出手段で検出した被冷却流体の温度と前記第２温度検出手段で検出した被加熱流体の温度との温度差が所定温度以下のときに前記開閉弁を閉とし前記液体搬送装置を停止して前記圧縮機を運転し、前記被加熱流体の温度と前記被冷却流体の温度との温度差が所定温度よりも大きいときに前記開閉弁を開とし前記圧縮機を停止して前記液体搬送装置を運転するように、前記制御装置によって前記開閉弁と前記圧縮機と前記液体搬送装置のそれぞれの動作を制御することを特徴とするものである。
【００１９】また、本発明による空気調和機は、液体搬送装置の出口部と蒸発器の入口部との間に第２減圧手段を設けたことを特徴とするものである。
【００２０】また、本発明による空気調和機は、バイパス配管の入口側接続部と圧縮機の入口部との間にアキュムレータを設けたことを特徴とするものである。
【００２１】また、本発明による空気調和機は、バイパス配管の入口側接続部とアキュムレータの入口部との間に第３開閉弁を設けたことを特徴とするものである。
【００２２】また、本発明による空気調和機は、圧縮機の出口部とバイパス配管の出口側接続部との間に第４開閉弁を設けたことを特徴とするものである。
【００２３】また、本発明による空気調和機は、第４開閉弁を、バイパス配管の出口側接続部から圧縮機の出口部への冷媒の流れを閉止する逆止弁としたことを特徴とするものである。
【００２４】また、本発明による空気調和機は、圧縮機の出口部から減圧手段の入口部までの高圧配管と前記減圧手段の出口部から前記圧縮機の入口部までの低圧配管とを第５開閉弁を介した第２バイパス配管で接続したことを特徴とするものである。
【００２５】また、本発明による空気調和機は、凝縮器の出口部と液体搬送装置の入口部との間に液体貯溜手段を設けたことを特徴とするものである。
【００２６】また、本発明による空気調和機は、凝縮器の出口部と液体搬送装置の入口部との間を流れる冷媒を過冷却する過冷却手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２７】また、本発明による空気調和機は、過冷却手段の冷熱源として、圧縮機運転でのアキュムレータ内の冷媒液の蒸発潜熱を利用したことを特徴とするものである。
【００２８】また、本発明による空気調和機は、圧縮機運転から液体搬送装置運転への運転切換え時に、減圧手段または第２減圧手段の少なくともどちらか一方の減圧の程度を変化させて、アキュムレータ内に貯溜した冷媒を液体搬送装置運転の冷媒回路へ回収する冷媒回収運転を行うことを特徴とするものである。
【００２９】また、本発明による空気調和機は、冷媒回収運転を一定時間行なうことを特徴とするものである。
【００３０】また、本発明による空気調和機は、第１温度検出手段で検出した被冷却流体の温度または第２温度検出手段で検出した被加熱流体の温度に応じて冷媒回収運転の時間または冷媒回収運転時の減圧手段の減圧の程度を設定して前記冷媒回収運転を行うことにより、アキュムレータから液体搬送装置運転での冷媒回路への回収冷媒量を制御したことを特徴とするものである。
【００３１】また、本発明による空気調和機は、減圧手段とその下流側で蒸発器までの配管を、前記蒸発器を収納する箱体内に配置したことを特徴とするものである。
【００３２】また、本発明による空気調和機は、蒸発器と凝縮器のいずれか一方を収納する箱体を室内機とし、前記蒸発器と前記凝縮器の他方と圧縮機と液体搬送装置を収納する箱体を室外機とし、前記室外機１台に対して前記室内機を複数台接続する構成としたことを特徴とするものである。
【００３３】また、本発明による空気調和機の制御方法は、圧縮機、凝縮器、減圧手段および蒸発器に冷媒を循環させてなる冷凍サイクルと、液体搬送装置で前記蒸発器と前記凝縮器間に冷媒を循環させてなる熱輸送サイクルとを備える空気調和機において、前記蒸発器に流入する被冷却流体の温度を検出するステップと、前記凝縮器に流入する被加熱流体の温度を検出するステップと、前記被冷却流体の温度を検出するステップで検出した被加熱流体の温度と前記被冷却流体の温度を検出するステップで検出した被加熱流体の温度との温度差が所定温度以下のときに前記冷凍サイクルを動作させるステップと、前記被冷却流体の温度を検出するステップで検出した被加熱流体の温度と前記被冷却流体の温度を検出するステップで検出した被加熱流体の温度との温度差が所定温度よりも大きいときに前記熱輸送サイクルを動作させるステップとを備えたことを特徴とするものである。
【００３４】
【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、本発明の実施の形態１による空気調和機として例えば冷房装置について説明する。この空気調和機は年間を通して冷房が必要な場所に利用されるものであり、図１は本実施の形態に係る空気調和機を示す構成図である。図において、３ａは冷媒配管のガス配管、３ｂは冷媒配管の液配管、４は圧縮機バイパス配管、１０は室内機、１１は冷媒液を蒸発ガス化させる蒸発器、１２は蒸発器側送風機、１３は減圧手段で例えば電子式膨張弁、２０は室外機、２１は冷媒ガスを圧縮する圧縮機、２２は冷媒ガスを冷却液化させる凝縮器、２３は液体搬送装置で例えば液ポンプであり、内部を流れる液冷媒を循環させる機能を有する。また、２４は圧縮機バイパス配管４に設けられた開閉弁（第１開閉弁）、２６は凝縮器側送風機、２７は冷媒液を貯溜するアキュムレータ、２８はアキュムレータ２７の入口部と圧縮機バイパス配管４の入口側接続部との間に設けられた開閉弁（第３開閉弁）で例えば電磁弁、２９は圧縮機２１の出口部と圧縮機バイパス配管４の出口側接続部との間に設けられた開閉弁（第４開閉弁）で例えば電磁弁である。
【００３５】さらに、７０は制御装置で、例えばマイクロコンピュータで構成され、開閉弁２４，２８，２９の開閉動作、圧縮機２１の運転／停止動作、液ポンプ２３の運転／停止動作、膨張弁２３の開度制御動作、蒸発器側送風機１２および凝縮器側送風機２６の運転／停止動作などを制御している。この制御装置７０は例えば室外機２０の側面に取り付けられている。また、７１，７２は第１，第２温度検出手段であり、第１温度検出手段７１は蒸発器１１に流入する被冷却流体の温度、この場合には室内温度を検出する室内温度センサであり、第２温度検出手段７２は凝縮器２２に流入する被加熱流体の温度、この場合には外気温度を検出する外気温度センサである。なお、制御装置７０から蒸発器側送風機１２および凝縮器側送風機２６への制御信号線は省略している。
【００３６】室内機１０は、液配管３ｂから流入した湿り蒸気を空調対象空間の空調負荷によって蒸発させて冷媒ガスとする蒸発器１１、被冷却流体である室内空気を強制的に蒸発器１１の外表面に送風する蒸発器側送風機１２、温度センサ７１より構成されている。また、室外機２０は、圧縮機２１，凝縮器２２，被加熱流体である外気を強制的に凝縮器２２の外表面に送風する凝縮器側送風機２６，液ポンプ２３，凝縮器２２を出た高温高圧の冷媒液を減圧して二相状態の湿り蒸気とする電子式膨張弁１３、過渡的現象や冷媒の過充填などの場合に圧縮機２１への液戻りを防止するためのアキュムレータ２７、液ポンプ運転時にアキュムレータ２７への冷媒の流入を防止する電磁弁２８、液ポンプ運転時に圧縮機２１をバイパスするための電磁弁２４を備えた圧縮機用バイパス配管４、液ポンプ運転時に圧縮機２１への冷媒の流入を防止する電磁弁２９、外気温度センサ７２より構成されている。この電子式膨張弁１３は凝縮器２２の出口部と蒸発器１１の入口部の間の配管に接続され、液ポンプ２３は凝縮器２２の出口部と電子式膨張弁１３の入口部の間に、電子式膨張弁１３と直列になるように接続されている。電子式膨張弁１３は開度が可変であり、その開度を設定することにより、冷媒の減圧の程度が設定できる。なお、図１では室内機１０が室外機２０よりも低所に設置されているが、この高低の位置関係については特に制限はない。また、図では室内機１０および室外機２０の設置時に取り付けやすいように、室内機１０と室外機２０にそれぞれ冷媒流入口と冷媒流出口とを設け、室内機１０の流出口と室外機２０の流入口をガス配管３ａで接続し、室外機２０の流出口と室内機１０の流入口を液配管３ｂで接続するように構成している。
【００３７】液ポンプ２３としては、ロータリポンプや渦巻ポンプや軸流ポンプなどのポンプが用いられる。例えば、図２は液ポンプ２３の一例としてロータリポンプに属する歯車ポンプの構成を示す模式図であり、ケーシング２３ａの内部にロータである２つの歯車２３ｂ，２３ｃをかみ合わせて収納した構造である。液ポンプ２３の運転時には歯車２３ｂ，２３ｃがケーシング２３ａと隙間を保ちながら回転し、回転している歯が入口側で分かれる時に歯の間に流入した液体が満たされる。液体はケーシング２３ａ内面と２枚の歯に囲まれて出口側に送られ、ここで再び歯がかみ合うために歯の間の液体が吐き出される。液ポンプ２３の運転時に２つの歯車２３ｂ，２３ｃのうちの一方を回転駆動することにより、液体が入口側から出口側へ押し出される。
【００３８】ここでまず、圧縮機２１を動作させる圧縮機運転モードについて説明する。電子式膨張弁１３の開度を、例えば凝縮器２２の出口部の過冷却度が一定値となるように設定し、電磁弁２４を閉、電磁弁２８，２９を開とし、圧縮機２１を運転し液ポンプ２３を停止状態とする。この時冷媒は、圧縮機２１→電磁弁２９→凝縮器２２→液ポンプ２３→電子式膨張弁１３→液配管３ｂ→蒸発器１１→ガス配管３ａ→電磁弁２８→アキュムレータ２７→圧縮機２１の順で冷媒回路内を循環し、冷凍サイクルが構成される。圧縮機２１によって高温高圧となった冷媒は、凝縮器２２において凝縮器側送風機２６で取り込まれた外気と熱交換することによって冷媒は凝縮され冷媒液となる。そして電子式膨張弁１３で減圧され二相状態となって蒸発器１１に流入する。蒸発器１１において冷媒は、室内空気を冷却し自らは蒸発して冷媒ガスとなる。
【００３９】上記のように冷媒を循環させることにより、室内側において、蒸発器１１に送風された室内空気は、蒸発器１１において冷媒と熱交換することにより冷却されて、再び室内へ吹出されて冷房が行われる。一方、室外側において、凝縮器２２に送風された外気は、凝縮器２２において冷媒に冷熱を与え自らは加熱されて再び室外に吹出される。
【００４０】この時、液ポンプ２３内を冷媒が流通する構成としたが、液ポンプ２３は例えば図２のような構成であり、その運転を停止していてもケーシング２３ａと歯車２３ｂ，２３ｃ間や中央部分の歯車２３ｂ，２３ｃ間を通過する。この通過の際流動抵抗が生じるので電子式膨張弁１３の開度は、この圧縮機運転の冷媒回路に液ポンプ２３が含まれない場合と比較すると大きくする必要がある。ただし、ケーシング２３ａと歯車２３ｂ，２３ｃとの隙間の設定によって液ポンプ２３内部を通過する時の流動抵抗は調節可能である。また、この圧縮機運転モードで液ポンプ２３を停止とせず圧縮機２１と液ポンプ２３を同時に運転してもよい。この場合には、冷媒回路内に液ポンプ２３が含まれていても、液ポンプ２３内部を冷媒が通過する際の流動抵抗を減少でき、電子式膨張弁１３の開度を通常の圧縮機運転と同等にすることができ、電子式膨張弁１３の開度の制御は液ポンプ運転を併用しない場合のものを適用することができる。
【００４１】次に、液ポンプ運転モードについて説明する。電磁弁２４を開、電磁弁２８，２９を閉とし、電子式膨張弁１３の開度を、例えば蒸発器１１の出口部の過熱度が一定値となるように設定して液ポンプ２３を運転し圧縮機２１を停止状態にする。この時冷媒は、液ポンプ２３→電子式膨張弁１３→液配管３ｂ→蒸発器１１→ガス配管３ａ→電磁弁２４→凝縮器２２→液ポンプ２３の順で冷媒回路内を循環し、蒸発器１１と凝縮器２２間で熱輸送サイクルが構成される。循環する冷媒は、凝縮器２２において凝縮器側送風機２６で取り込まれた室外空気と熱交換することによって凝縮され冷媒液となって蒸発器１１に流入する。ここで冷媒は、室内空気を冷却し自らは蒸発し冷媒ガスとなる。このような動作によって室内の冷房運転が行われる。圧縮機運転モードと液ポンプ運転モードにおいて、電磁弁２４，電磁弁２８，電磁弁２９，圧縮機２１，液ポンプ２３，電子式膨張弁１３の動作状態をまとめて表１に示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】圧縮機運転モードと液ポンプ運転モードの切換えは、制御装置７０によって行なう。この切換えの制御手順について図３に基づいて説明する。例えば第１温度センサ７１で検出した室内温度と第２温度センサ７２で検出した外気温度との温度差に基づいて運転モードを切換える。以下、室内温度を外気温度との温度差をΔＴと記す。ＳＴ１では、第１温度センサ７１で室内温度を検出し、検出した室内温度と予め設定してある設定温度とをＳＴ２で比較する。室内温度が設定温度以下の時には空気調和機を運転する必要がないので、運転中の場合には運転を停止する（ＳＴ３，ＳＴ４）。ＳＴ２の判断で、室内温度が設定温度よりも高い時には冷房を行なう必要がある。このため、ＳＴ５で第２温度センサ７２によって外気温度を検出し、室内温度と室外温度との温度差ΔＴを計算する。温度差ΔＴが第１所定温度、例えば５℃と比較し（ＳＴ５）、５℃以下になった場合には、圧縮機運転モードによって切換えて冷房を行なう（ＳＴ７，ＳＴ８）。温度差ΔＴが第２所定温度、例えば１０℃と比較し（ＳＴ９）、１０℃以上になった場合には、外気の冷熱を利用した液ポンプ運転モードに切換える（ＳＴ９，ＳＴ１０）。ここで、両運転モードを切換える時のΔＴの閾値を、圧縮機運転モードと液ポンプ運転モードで同一の所定温度に設定してもよいが、上記のように第１所定温度と第２所定温度とを異なるように設定しておくと、圧縮機２１と液ポンプ２３の発停が頻繁に繰り返されるのを防止することができる。また、凝縮器２２に流入する被加熱流体の温度として、外気温度を検出する代わりに、凝縮器２２の出口部から液ポンプ２３の入口部までの配管の温度を検知し、この配管温度と室内温度との温度差で圧縮機運転モードと液ポンプ運転モードを切換える構成としてもよい。これは、この部分の配管を流通する冷媒の温度は、凝縮器２２に流入する被加熱流体の温度とほぼ等しいとみなすことができるからである。
【００４４】ところで、圧縮機運転モードと液ポンプ運転モードを比較すると、液ポンプ運転モードでは、液配管３ｂが完全に液で満たされることに加え、キャビテーションの発生防止のため液ポンプ２３の入口部の過冷却度を大きくする必要があることから、適正冷媒量は圧縮機運転モード時と比較して液ポンプ運転モード時の方が多くなる。従って、液ポンプ運転モード時は液ポンプ運転モードに関与しない冷媒回路内に冷媒が滞留するのを極力防止する必要がある。しかし、図１のように室外機２０にアキュムレータ２７が設置されている場合、圧縮機運転モード時はアキュムレータ２７内が低温低圧となるため、液ポンプ運転モードへの切換え後に冷媒がアキュムレータ２７へ流入しようとする。本実施の形態の空気調和機では、アキュムレータ２７の上流部に電磁弁２８を設け、圧縮機運転モードの場合には開とし、液ポンプ運転モードの場合には閉とする。電磁弁２８によって、液ポンプ運転モード時にアキュムレータ２７への冷媒の流入を防止し、液ポンプ運転モードに必要な冷媒量を確保することができるため、常に安定した液ポンプ運転モードが行われる。
【００４５】また、図２２に示した従来の空気調和機では圧縮機２１の出口部と圧縮機バイパス配管４の出口側接続部との間の配管に電磁弁２９は設けらていなかった。これは、圧縮機運転モードから液ポンプ運転モードへの運転切換え直後では、圧縮機２１の温度が圧縮機２１自身の熱容量によって液ポンプ運転モード時の冷媒温度よりも高く維持され、冷媒が流入しないためである。しかし、冬季など外気温度が低い場合には室内温度と外気温度との温度差が大きくなり、液ポンプ運転モードによって得られる冷房能力が増加するため、圧縮機２１は長時間停止状態となり、時間の経過に伴って圧縮機２１内の温度は外気温度まで低下する。このような場合、液ポンプ運転モードの冷媒回路である圧縮機バイパス配管４の出口側接続部から圧縮機２１の吐出側へ徐々に冷媒が流入して凝縮するため、液ポンプ運転モードに必要な冷媒量が確保されないだけでなく、圧縮機運転モードに切換える際の圧縮機起動時に液圧縮が発生して破損に至るといった現象を生じる可能性がある。これに対して本実施の形態の空気調和機では、圧縮機２１出口部と圧縮機バイパス配管４の出口側接続部との間に電磁弁２９を設けて液ポンプ運転モードで閉とする。このため、上記のように圧縮機２１内の温度が下がって外気温度まで低下しても圧縮機２１内へ冷媒が凝縮するのを防止し、液ポンプ運転モードで必要な冷媒量を確保できると共に圧縮機２１の信頼性を向上することができる。
【００４６】ところで、液ポンプ運転モードで用いる冷媒の特性としては、蒸発器１１や凝縮器２２の熱交換器における熱伝達率が大きいこと、熱交換器および液配管やガス配管における圧力損失が小さいことが要求される。そこで、オゾン層破壊係数（ＯＤＰ）が０であり液ポンプ運転モードに適したＨＦＣ系冷媒としては、Ｒ４１０Ａが挙げられる。図４、図５および図６は、平滑管におけるＲ２２とＲ４１０Ａの蒸発熱伝達率、凝縮熱伝達率、圧力損失を比較したものである。図４、図５および図６の横軸は質量速度Ｇ（ｋｇ／ｍ2 ・Ｓ）、縦軸はそれぞれ蒸発熱伝達率ＨＴＣ（Ｗ／ｍ2 ・Ｋ）、凝縮熱伝達率ＨＴＣ（Ｗ／ｍ2 ・Ｋ）、蒸発器における二相域での圧力損失△Ｐ（ｋＰａ）である。各図において、黒丸はＲ２２の場合の測定値，実線はＲ２２の場合の特性曲線、三角はＲ４１０Ａの場合の測定値、一点鎖線はＲ４１０Ａの場合の特性曲線であり、図４では蒸発器の伝熱管の管内径ｄｉ＝６．８ｍｍ、乾き度Ｘ＝０．２〜０．９、図５では凝縮器の伝熱管の管内径ｄｉ＝６．８ｍｍ、過熱度ＳＨ＝１℃、過冷却度ＳＣ＝１〜３℃、図６では蒸発器の伝熱管の管内径ｄｉ＝６．８ｍｍ、管の長さＬ＝５ｍという条件での特性である。これらの図からわかるように、Ｒ２２に対するＲ４１０Ａの蒸発熱伝達率は１．２〜１．５倍、凝縮熱伝達率は０．８〜１．０倍、圧力損失は０．５〜０．８倍となる。凝縮熱伝達率の低下率に比べて蒸発熱伝達率の増加率が大きく、かつ圧力損失が小さくなることから、室内温度と外気温度との温度差が一定の場合、Ｒ４１０ＡはＲ２２に比べて冷媒循環量が大きくなり、大きな冷房能力が得られる。従って、Ｒ４１０Ａはオゾン層破壊係数が０であり、かつ液ポンプ運転により適した冷媒であると言える。
【００４７】また、炭化水素冷媒であるプロパンやイソブタンはオゾン層破壊係数が０であると共に、Ｒ２２やＲ４１０Ａなどのフロン系冷媒に比べて地球温暖化能力（ＧＷＰ）が１オーダー以上小さく、地球環境に対して害の少ない冷媒である。図７、図８および図９は平滑管における炭化水素冷媒であるプロパン（Ｒ２９０），イソブタン（Ｒ６００ａ）、フロン系冷媒であるＲ２２，Ｒ４０７Ｃ，Ｒ４１０Ａの蒸発熱伝達率、凝縮熱伝達率、圧力損失△Ｐを示している。図７、図８および図９の横軸は質量速度Ｇ（ｋｇ／ｍ2 ・Ｓ）、縦軸はそれぞれ蒸発熱伝達率（Ｗ／ｍ2 ・Ｋ）、凝縮熱伝達率（Ｗ／ｍ2 ・Ｋ）、二相域での圧力損失（ｋＰａ）である。図７では平滑管の管内径ｄｉ＝７ｍｍ、蒸発温度Ｔｅ＝５℃、乾き度Ｘ＝０．２〜０．９、配管長さＬ＝５ｍ、図８では平滑管の管内径ｄｉ＝７ｍｍ、凝縮温度Ｔｃ＝５０℃、図９では平滑管の管内径ｄｉ＝７ｍｍ、蒸発温度Ｔｅ＝５℃、乾き度Ｘ＝０．２〜０．９、配管長さＬ＝５ｍという条件での特性である。図７および図８からわかるように、同一質量速度におけるＲ２２に対するプロパン（Ｒ２９０）の蒸発熱伝達率は２．３倍程度、凝縮熱伝達率は１．３倍程度であり、イソブタン（Ｒ６００ａ）に対しても蒸発熱伝達率は１．６倍程度、凝縮熱伝達率は同等程度の優れた伝熱性能を有している。また、同一質量速度における圧力損失はＲ２２に対しては２倍程度となるが、イソブタン（Ｒ６００ａ）に対しては０．５倍程度の値となるため、地球環境に対して害が少なくかつ液ポンプ運転モードにおいてＲ２２と同等の冷房性能が得られる炭化水素冷媒である。なお、ここでは炭化水素冷媒としてプロパン（Ｒ２９０）が液ポンプ運転モードに適していることを示したが、熱伝達率が大きく圧力損失の小さい他の炭化水素冷媒や炭化水素冷媒を含む混合冷媒を用いても同様の効果を発揮する。
【００４８】なお、液ポンプ２３は、図２に示すような歯車ポンプに限るものではない。液ポンプ運転時に流通する液体を昇圧して冷媒回路を循環させ、液ポンプ２３停止時に流通する液体が液ポンプ２３内の部材の隙間を通過し得る構成のものならどのようなものを用いてもよい。
【００４９】また、開閉弁２４と開閉弁２８との機能を兼ね備えたものとして、圧縮機バイパス配管４の入口部でアキュムレータ２７の入口側への接続部に例えば三方弁や四方弁などの多方向の流路を切換えることのできる開閉弁を設けて、蒸発器１１からアキュムレータ２７への流路と蒸発器１１から凝縮器２２への流路とを切換えるように構成してもよい。２つの開閉弁２４，２８の機能を１つの開閉弁で機能させることにより、１度の制御で動作できるため制御装置７０を簡素化できる。同様に、開閉弁２４と開閉弁２９との機能を兼ね備えたものとして、圧縮機バイパス配管４の出口部で圧縮機２１の出口側への接続部に例えば三方弁や四方弁などの多方向の流路を切換えることのできる開閉弁を設けて、圧縮機バイパス配管４から凝縮器２２への流路と圧縮機２１から凝縮器２２への流路とを切換えるように構成してもよい。この場合にも２つの開閉弁２４，２９の機能を１つの開閉弁で機能させることにより、１度の制御で動作できるため制御装置７０を簡素化できる。
【００５０】以上のように、この空気調和機では圧縮機運転モードと液ポンプ運転モードとを備え、室内温度と外気温度との温度差ΔＴに応じて両運転を切換える構成であり、液ポンプ運転モード時の消費電力は圧縮機運転モード時と比較して１／１０程度となるため、年間消費電力の大幅削減が可能となる。また、室内温度が低く外気温度との温度差が小さくなる、あるいは室内温度が外気温度よりも低くなる条件において、不必要な液ポンプ運転モードでの運転を防止することができる。このため、空気調和機の設置場所の環境状況に合わせて最適な運転を行うことができる。また、液ポンプ２３を電子式膨張弁１３と直列に接続し、圧縮機運転モードと液ポンプ運転モードとで液ポンプ２３付近の冷媒回路を切換えない構成としたので、切換え動作を簡単にでき、液ポンプバイパス配管を設けて切換える構成と比較すると、室外機２０を小型化することができると共に制御装置７０を簡素化することができる。
【００５１】また、電磁弁２８，２９によって、液ポンプ運転モード時に圧縮機２１やアキュムレータ２７への冷媒の流入を防止し、液ポンプ運転モードで必要な冷媒量を確保することができるため、常に安定した液ポンプ運転モードで運転できる。また、冷媒として、Ｒ４１０Ａやプロパンを用いることにより、消費電力量が小さく、地球環境に対して害の少ない圧縮機運転モードと液ポンプ運転モードを併用した空気調和機を得ることができる。
【００５２】実施の形態２．以下、本発明の実施の形態２による空気調和機として例えば冷房装置について説明する。図１０は本実施の形態に係る空気調和機を示す構成図である。ここでは、開閉弁２４，２９として逆止弁を用い、例えばマイクロコンピュータで構成される制御装置７０は、開閉弁２８の開閉動作、圧縮機２１の運転／停止動作、液ポンプ２３の運転／停止動作、電子式膨張弁２３の開度制御動作、蒸発器側送風機１２および凝縮器側送風機２６の運転／停止動作などを制御しており、実施の形態１で行っていた開閉弁２４，２９の開閉動作の制御は行っていない。その他の各部は図１と同じ構成である。
【００５３】逆止弁２４は圧縮機バイパス配管４に設けられた開閉弁で、例えば圧縮機バイパス配管４の設置箇所における両端部の圧力差によって自動的に開閉する。すなわち、圧縮機バイパス配管４において、（蒸発器１１側の圧力）＞（凝縮器２２側の圧力）のときに開となり蒸発器１１から凝縮器２２への流れを通過させ、（蒸発器１１側の圧力）＜（凝縮器２２側の圧力）のときに閉となり圧縮機２１から吐出された冷媒が蒸発器１１へ流れるのを阻止する。また、逆止弁２９は圧縮機２１の出口部と圧縮機バイパス配管４の出口側接続部との間に設けられた開閉弁で、例えばその設置箇所における両端部の圧力差によって自動的に開閉する。すなわち、逆止弁２４と同様の構成によって圧縮機２１から凝縮器２２への流れを通過させ逆方向の流れを阻止する。
【００５４】圧縮機運転モードの時には、制御装置７０によって、電子式膨張弁１３の開度を、例えば凝縮器２２の出口部の過冷却度が一定値となるように設定し、圧縮機２１を運転し液ポンプ２３を停止状態とする。この時、逆止弁２４は圧縮機２１の吐出圧力と吸入圧力との圧力差で閉止され、逆止弁２９は圧縮機２１の吐出圧力によって開放されて、圧縮機運転モードの冷媒回路が形成される。すなわち、冷媒は、圧縮機２１→逆止弁２９→凝縮器２２→液ポンプ２３→電子式膨張弁１３→液配管３ｂ→蒸発器１１→ガス配管３ａ→電磁弁２８→アキュムレータ２７→圧縮機２１の順で冷媒回路内を流動する。
【００５５】液ポンプ運転モードの時には、制御装置７０によって、電磁弁２８を閉とすると共に、電子式膨張弁１３の開度を、例えば蒸発器１１の出口部の過熱度が一定値となるように設定して液ポンプ２３を運転し圧縮機２１を停止状態にする。この時、逆止弁２４は冷媒の流れにより開放され逆止弁２９は閉止されて、液ポンプ運転モードの冷媒回路が形成される。すなわち、冷媒は、液ポンプ２３→電子式膨張弁１３→液配管３ｂ→蒸発器１１→ガス配管３ａ→逆止弁２４→凝縮器２２→液ポンプ２３の順で冷媒回路内を流動する。
【００５６】本実施の形態による空気調和機の主な構成および動作は、実施の形態１と同様であり、実施の形態１と同様の効果を奏する。さらに本実施の形態では、圧縮機２１の冷媒回路への接続／切り離し動作を行う開閉弁２４を逆止弁で構成し、また、特に圧縮機運転から液ポンプ運転への運転切換え直後に圧縮機２１へ冷媒が流入するのを阻止する開閉弁２９を逆止弁で構成している。逆止弁２４，２９はそれ自体が簡単な構造であり、圧縮機２１や液ポンプの起動に伴って自動的に開閉されるので、これらに対しては制御装置７０からの指令による開閉制御が必要ない。このため、室外機２０を小型化できると共に制御装置７０を簡素化することができるという効果もある。
【００５７】実施の形態３．以下、本発明の実施の形態３による空気調和機として例えば冷房装置について説明する。図１１は本実施の形態による空気調和機を示す構成図である。図において、４０は液ポンプ２３から吐出される油を分離する油分離手段で例えば油分離器で、液ポンプ２３の出口部と電子式膨張弁１３の入口部との間に接続している。４１は油分離器４０で分離した油を液ポンプ２３の吸入部へ戻す油戻し手段で例えば潤滑油戻し配管であり、一端が油分離器４０の油貯溜部に接続され、他端が凝縮器２２の出口部と液ポンプ２３の入口部との間の配管に接続されている。図中、図１０と同一符号は同一、または相当部分を示している。なお、制御装置７０から各機器への制御信号線の接続も図１０と同様であり、ここでは省略している。
【００５８】室内機１０は、液配管３ｂから流入した湿り蒸気を空調対象空間の空調負荷によって蒸発させて冷媒ガスとする蒸発器１１、室内空気を強制的に蒸発器１１の外表面に送風する蒸発器側送風機１２、室内温度センサ７１より構成されている。また、室外機２０は、冷媒ガスを圧縮する圧縮機２１、この冷媒ガスを冷却液化させる凝縮器２２、外気を強制的に凝縮器２２の外表面に送風する凝縮器側送風機２６、液ポンプ２３、液ポンプ２３から吐出される油が蒸発器１１の熱交換部や圧縮機２１へ流出するのを防止するための油分離器４０、油分離器４０で分離した油を液ポンプ２３の吸入側へ戻す潤滑油戻し配管４１、凝縮器２２を出た高温高圧の冷媒液を減圧して二相状態の湿り蒸気とする電子式膨張弁１３、過渡的現象や冷媒の過充填などの場合に圧縮機２１への液戻りを防止するためのアキュムレータ２７、液ポンプ運転モード時にアキュムレータ２７への冷媒の流入を防止する電磁弁２８、液ポンプ運転モード時に圧縮機２１およびアキュムレータ２７をバイパスするための逆止弁２４、液ポンプ運転モード時に圧縮機２１への冷媒の流入を防止する逆止弁２９、外気温度センサ７２より構成されている。液ポンプ２３と電子式膨張弁１３は凝縮器２２の出口部と蒸発器１１の入口部との間の配管に直列に接続されている。図では室内機１０が室外機２０よりも低所に設置されているが、高低の位置関係については特に制限はない。
【００５９】この空気調和機では、圧縮機運転モードの場合、制御装置７０によって、電子式膨張弁１３の開度を、例えば凝縮器２２の出口部の過冷却度が一定値となるように設定して圧縮機２１を運転し液ポンプ２３を運転または停止状態にする。この時、逆止弁２４は圧縮機２１の吐出圧力と吸入圧力との圧力差で閉止されて圧縮機運転モードの冷媒回路が形成される。すなわち、冷媒は、圧縮機２１→逆止弁２９→凝縮器２２→液ポンプ２３→油分離器４０→電子式膨張弁１３→液配管３ｂ→蒸発器１１→ガス配管３ａ→電磁弁２８→アキュムレータ２７→圧縮機２１の順で冷媒回路内を流動し、冷房運転が行われる。
【００６０】また、液ポンプ運転モードを行う場合、制御装置７０によって、電磁弁２８を閉止し、電子式膨張弁１３の開度を、例えば蒸発器１１の出口部の過熱度が一定値となるように設定する。そして、液ポンプ２３を運転し圧縮機２１を停止状態とする。この時、逆止弁２４は冷媒の流れにより開放されて液ポンプ運転モードの冷媒回路が形成される。すなわち、冷媒は、液ポンプ２３→油分離器４０→電子式膨張弁１３→液配管３ｂ→蒸発器１１→ガス配管３ａ→逆止弁２４→凝縮器２２→液ポンプ２３の順で冷媒回路内を流動し、冷房運転が行われる。
【００６１】ところで、表２は、温度が１０℃の時の、水，Ｒ２２，Ｒ４１０Ａ，Ｒ４０７Ｃ，Ｒ４０４Ａ，Ｒ２９０，Ｒ６００ａの各冷媒の飽和液粘度（μＰａ・ｓ）を示している。一般に液ポンプ２３内部には圧縮機２１のように摺動部の潤滑に用いられる潤滑油が含まれず、搬送する流体（例えば、水）自身で摺動部の潤滑が行われる。この潤滑効果は粘性の大きな流体の方が大きく、フロンまたは炭化水素系の冷媒液は表２に示すように水と比較すると、１オーダー程度粘性が小さい。従って、フロン系または炭化水素系の冷媒を用いると、潤滑効果が水に比べて小さいため、摺動部の潤滑不良から摩耗の進行が速くなり、液ポンプ２３を長時間運転する場合には流量低下が生じる可能性がある。そこで、本実施の形態では、油分離器４０に液ポンプ２３の摺動部の潤滑用の油を封入しておき、この潤滑油を潤滑油戻し配管４１によって液ポンプ２３の周囲にのみ循環させる。このような短絡回路を形成することにより液ポンプ２３の部分のみ粘性を大きくすることができ、液ポンプ２３を長時間運転する場合の流量低下を防止することができる。
【００６２】
【表２】
【００６３】ここで、油分離器４０に封入する潤滑油としては、圧縮機用潤滑油と同一の潤滑油が望ましい。これは、圧縮機用潤滑油以外の潤滑油を液ポンプ用潤滑油として用いると、圧縮機２１の内部で圧縮機用潤滑油と液ポンプ用潤滑油が混合され、圧縮機用潤滑油が分離あるいは希釈されて圧縮機２１の潤滑不良が生じるためである。また、油分離器４０の分離方法としては圧縮機用潤滑油が冷媒と互いに溶け合う相溶油の場合、例えば膜分離、遠心分離などの分離方法を用いて分離することが可能である。また、非相溶油に対しては次の２種類の構造が考えられる。すなわち、潤滑油の比重が冷媒よりも小さい場合、例えばアルキルベンゼンとＲ４１０Ａとの組合わせなどの場合には潤滑油が冷媒の上層となるため、上層から潤滑油を分離する構造とし、潤滑油の比重が冷媒よりも大きい場合、例えばパーフルオロポリエーテル油とＲ４１０Ａとの組合わせなどの場合には潤滑油が冷媒の下層となるため、下層から潤滑油を分離する構造とする。
【００６４】また、本実施の形態では、液ポンプ２３の周囲にのみ潤滑油を循環させる構成としたが、これは蒸発器１１や凝縮器２２に潤滑油が混入すると伝熱性能の低下や圧力損失の増大をもたらし、冷媒循環量の減少による冷房能力の低下を引き起こすためである。従って、潤滑油による冷房能力の低下が許容される場合には、あらかじめ圧縮機２１の潤滑油量を既定値よりも多く充填し、圧縮機２１からの潤滑油吐出量を増大させ、冷媒回路全体の循環油量を増加させるなどの方法を用いることもできる。また、開閉弁２４，２９は逆止弁で構成するものに限らず、実施の形態１のように、電磁弁で構成しその開閉動作を制御装置７０で制御するように構成してもよい。また、実施の形態１でも述べたが、圧縮機バイパス配管４の入口側や出口側に三方弁などの多方向の流路を切換えることのできる開閉弁を設けてその開閉動作を制御装置７０で制御するように構成してもよい。
【００６５】以上のように、本実施の形態では、液ポンプ２３の周囲のみに潤滑油を循環させる短絡回路を設けたため、液ポンプ２３を長時間運転する場合の流量低下を防止することができる。また、油分離器４０と潤滑油戻し配管４１以外の構成は実施の形態２と同一であるため、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００６６】実施の形態４．以下、本発明の実施の形態４による空気調和機として例えば冷房装置について説明する。図１２は本実施の形態による空気調和機を示す構成図である。図において、５は液ポンプ２３をバイパスするための逆止弁２５を介した液ポンプバイパス配管である。図において、図１０と同一符号は同一、または相当部分を示している。また、制御装置７０から各機器への制御信号線の接続も図１０と同様であり、ここでは省略している。なお、本実施の形態では、第２温度センサ７２を凝縮器２２の出口部の配管温度を検出するものとしている。実施の形態１でも述べたが、凝縮器２２に流入する被加熱流体の温度として、外気温度を検出する代わりに、凝縮器２２の出口部から液ポンプ２３の入口部までの配管の温度を検知し、この配管温度と室内温度との温度差で圧縮機運転モードと液ポンプ運転モードを切換えることもできる。これは、この部分の配管を流通する冷媒の温度は、凝縮器２２に流入する被加熱流体の温度とほぼ等しいとみなすことができるからである。
【００６７】室内機１０は、液配管３ｂから流入した湿り蒸気を空調対象空間の空調負荷によって蒸発させて冷媒ガスとする蒸発器１１、室内空気を強制的に蒸発器１１の外表面に送風する蒸発器側送風機１２、室内温度センサ７１より構成されている。また、室外機２０は、冷媒ガスを圧縮する圧縮機２１、この冷媒ガスを冷却液化させる凝縮器２２、外気を強制的に凝縮器２２の外表面に送風する凝縮器側送風機２６、液ポンプ２３、圧縮機運転モード時に液ポンプ２３をバイパスする逆止弁２５を介した液ポンプバイパス配管５、凝縮器２２を出た高温高圧の冷媒液を減圧して二相状態の湿り蒸気とする電子式膨張弁１３、過渡的現象や冷媒の過充填などの場合に冷媒液を貯溜して圧縮機２１への液戻りを防止するアキュムレータ２７、液ポンプ運転モード時にアキュムレータ２７への冷媒の流入を防止する電磁弁２８、液ポンプ運転モード時に圧縮機２１およびアキュムレータ２７をバイパスするための逆止弁２４を介した圧縮機バイパス配管４、液ポンプ運転モード時に圧縮機２１への冷媒の流入を防止する逆止弁２９、外気温度センサ７２より構成されている。液ポンプ２３と電子式膨張弁１３は凝縮器２２の出口部と蒸発器１１の入口部の間の配管に直列に接続されており、図１２では室内機１０が室外機２０よりも低所に設置されているが、この高低の位置関係については特に制限はない。
【００６８】この空気調和機では、圧縮機運転モードを行う場合、制御装置７０によって、電子式膨張弁１３の開度を、例えば凝縮器２２の出口部の過冷却度が一定値となるように設定して圧縮機２１を運転し液ポンプ２３は停止状態とする。この時、逆止弁２４は圧縮機２１の吐出圧力と吸入圧力との圧力差で閉止され、逆止弁２５は冷媒の流れにより開放されて圧縮機運転の冷媒回路が形成される。すなわち、冷媒は、圧縮機２１→逆止弁２９→凝縮器２２→逆止弁２５→電子式膨張弁１３→液配管３ｂ→蒸発器１１→ガス配管３ａ→電磁弁２８→アキュムレータ２７→圧縮機２１の順で冷媒回路内を流動し、冷房運転が行われる。
【００６９】また、液ポンプ運転モードを行う場合、制御装置７０によって、電磁弁２８を閉止し、電子式膨張弁１３の開度を、例えば蒸発器１１の出口部の過熱度が一定値となるように設定して液ポンプ２３を運転し圧縮機２１を停止状態とする。この時、逆止弁２４は冷媒の流れにより開放され、逆止弁２５は液ポンプ２３の吐出圧力と吸入圧力との圧力差で閉止されて液ポンプ運転モードの冷媒回路が形成される。すなわち、冷媒は、液ポンプ２３→電子式膨張弁１３→液配管３ｂ→蒸発器１１→ガス配管３ａ→逆止弁２４→凝縮器２２→液ポンプ２３の順で冷媒回路内を流動し、冷房運転が行われる。
【００７０】本実施の形態による空気調和機は、図２２の従来装置において、開閉弁２４と開閉弁２５をそれぞれ逆止弁で構成したことになる。逆止弁は、圧縮機２１または液ポンプ２３の運転によって生じる冷媒の圧力差で自動的に開閉されるものであり、制御装置７０からの指令による開閉操作が必要ない。このため、運転モード切換え時に圧縮機２１や液ポンプ２３の起動に伴って無制御で開閉される簡易な構造となり、室外機を小型化することができると共に、制御装置７０を簡素化することができる。また、開閉弁２４，２９は逆止弁で構成するものに限らず、実施の形態１のように、電磁弁で構成しその開閉動作を制御装置７０で制御するように構成しても、逆止弁２５で構成したことによる効果はある。また、実施の形態１でも述べたが、圧縮機バイパス配管４の入口側や出口側に三方弁などの多方向の流路を切換えることのできる開閉弁を設けてその開閉動作を制御装置７０で制御するように構成してもよい。
【００７１】また、圧縮機運転モード時に液ポンプ２３をバイパスするための逆止弁２５を介した液ポンプバイパス配管５以外の構成は、実施の形態２と同一であるため、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。さらに、圧縮機運転モード時に構成される冷凍サイクルは、現在汎用されている空気調和機の冷凍サイクルと同様の冷媒回路を構成することになるため、電子式膨張弁１３の制御方法をそのまま使用できるという効果もある。電子式膨張弁１３の制御は、単に例えば開閉弁を開閉するだけではなく冷媒の状態を見ながら開度の制御を行なう必要があり、その冷媒回路の変更に応じて冷媒の最適状態を設定するのは煩雑であるため、既存の制御方法を用いることができることに対する効果は大きいものである。
【００７２】実施の形態５．以下、本発明の実施の形態５による空気調和機として例えば冷房装置について説明する。図１３は本実施の形態による空気調和機を示す構成図である。図において、液ポンプ２３は凝縮器２２の出口部と蒸発器１１の入口部との間で、電子式膨張弁１３と並列に接続されている。４２は液ポンプ２３が接続されている並列部に設けられ、凝縮器２２から液ポンプ２３への冷媒の流入を開閉する開閉弁（第２開閉弁）で例えば電磁弁である。電磁弁４２の開閉動作は、制御装置７０によって行われる。図中、図１０と同一符号は同一、または相当部分を示している。
【００７３】室内機１０は、液配管３ｂから流入した湿り蒸気を空調対象空間の空調負荷によって蒸発させて冷媒ガスとする蒸発器１１、室内空気を強制的に蒸発器１１の外表面に送風する蒸発器側送風機１２、室内温度センサ７１より構成されている。また、室外機２０は冷媒ガスを圧縮する圧縮機２１、この冷媒ガスを冷却液化させる凝縮器２２、外気を強制的に凝縮器２２の外表面に送風する凝縮器側送風機２６、液ポンプ２３への冷媒の流入を開閉する電磁弁４２、液ポンプ２３、凝縮器２２を出た高温高圧の冷媒液を減圧して二相状態の湿り蒸気とする電子式膨張弁１３、過渡的現象や冷媒の過充填などの場合に圧縮機２１への液戻りを防止するアキュムレータ２７、液ポンプ運転モード時にアキュムレータ２７への冷媒の流入を防止する電磁弁２８、液ポンプ運転モード時に圧縮機２１およびアキュムレータ２７をバイパスするための逆止弁２４を介した圧縮機バイパス配管４、液ポンプ運転モード時に圧縮機２１への冷媒の流入を防止する逆止弁２９、外気温度センサ７２より構成され、電子式膨張弁１３は凝縮器２２の出口部と蒸発器１１の入口部の間の配管に接続され、液ポンプ２３は電子式膨張弁１３と並列に設置されている。また、電磁弁４２は、凝縮器２２の出口部と液ポンプ２３の入口部の間で、電子式膨張弁１３との接続部よりも液ポンプ２３側に接続され、この電磁弁４２を開閉することにより、液ポンプ２３の冷媒回路への接続／切り離し動作が行われる。
【００７４】この空気調和機では、圧縮機運転モードを行う場合、制御装置７０によって、電磁弁２８を開放して電磁弁４２を閉とし、電子式膨張弁１３の開度を設定する。この電子式膨張弁１３の開度は、例えば凝縮器２２の出口部の過冷却度が一定値となるように設定する。そして、圧縮機２１を運転し液ポンプ２３を停止状態とする。この時、逆止弁２４は圧縮機２１の吐出圧力と吸入圧力との圧力差で閉止されて圧縮機運転モードの冷媒回路が形成される。すなわち、冷媒は、圧縮機２１→逆止弁２９→凝縮器２２→電子式膨張弁１３→液配管３ｂ→蒸発器１１→ガス配管３ａ→電磁弁２８→アキュムレータ２７→圧縮機２１の順で冷媒回路内を流動し、冷房運転が行われる。
【００７５】また、液ポンプ運転モードを行う場合、制御装置７０によって、電磁弁２８を閉止して電磁弁４２を開放し、電子式膨張弁１３を閉止する。そして、液ポンプ２３を運転し圧縮機２３を停止状態とする。この時、逆止弁２４は冷媒の流れにより開放され、液ポンプ運転モードの冷媒回路が形成される。すなわち、冷媒は、液ポンプ２３→液配管３ｂ→蒸発器１１→ガス配管３ａ→逆止弁２４→凝縮器２２→電磁弁４２→液ポンプ２３の順で冷媒回路内を流動し、冷房運転が行われる。
【００７６】本実施の形態では、冷媒は液ポンプ運転モード時に電子式膨張弁を通過しないため、電子式膨張弁の開度を制御する必要がなく、制御装置７０を簡素化することができる。実施の形態１〜実施の形態４では液ポンプ運転モードの時に電子式膨張弁１３の制御は、蒸発器１１の出口部の過熱度状態を検知してその開度を制御しており煩雑であったが、本実施の形態ではこの制御を行なう必要がなくなり、液ポンプ運転モードでの制御が大幅に簡素化される。
【００７７】なお、本実施の形態による液ポンプ運転モードの冷媒回路と実施の形態１〜実施の形態４の構成の電子式膨張弁を通過する場合と比較すると、冷媒回路内の圧力損失が小さくなり、冷媒循環量は大きくなる。この現象を、図１４を用いて説明する。図１４は、液ポンプ２３の吐出圧力と吸入圧力との圧力差に対する冷媒循環量を示したものである。図において、Ｕ０は液ポンプ２３の特性曲線であり、Ｕ１は実施の形態１〜実施の形態４の構成のように冷媒流路に膨張弁がある場合の冷媒回路特性曲線、Ｕ２は本実施の形態の構成のように冷媒流路に膨張弁がない場合の冷媒回路特性曲線である。曲線Ｕ０に示すように液ポンプ２３の冷媒循環量は圧力差が増加するにつれて直線的に減少する。一方、冷媒回路内の圧力損失は冷媒循環量の増加と共に増加し、同一冷媒循環量では電子式膨張弁１３を通過する場合（曲線Ｕ１）の方が、通過しない場合（曲線Ｕ２）に比べて圧力損失が大きくなる。図１４において、液ポンプ運転モード時の冷媒循環量は液ポンプ特性曲線Ｕ０と冷媒回路特性曲線Ｕ１，Ｕ２との交点として求められる。従って、冷媒が電子式膨張弁１３を通過しない場合の冷媒循環量はＡ点となり、通過する場合のＢ点よりも大きくなる。これを、圧力−エンタルピー線図上で表すと図１５のようになる。図において、５２は室内温度相当の冷媒飽和圧力、５３は外気温度相当の冷媒飽和圧力である。冷媒が電子式膨張弁を通過する場合の液ポンプ運転モードのサイクルは逆止弁２４での圧力損失を無視すると、液ポンプ出口５４→電子式膨張弁出口（蒸発器入口）５５→蒸発器出口（ガス配管入口）５６→ガス配管出口（凝縮器入口）５７→凝縮器出口（液ポンプ入口）５８なる経路をとる。また、冷媒が電子式膨張弁を通過しない場合の液ポンプ運転モードのサイクルは逆止弁２４での圧力損失を無視すると、液ポンプ出口（蒸発器入口）５９→蒸発器出口（ガス配管入口）６０→ガス配管出口（凝縮器入口）６１→凝縮器出口（液ポンプ入口）６２なる経路をとり、冷媒が電子式膨張弁を通過する場合の液ポンプ運転モードのサイクルと比較すると、冷媒循環量は増加するがエンタルピー差はＤからＣへと小さくなる。
【００７８】従って、本実施の形態では、冷媒循環量の増加により液ポンプ運転モード時の蒸発器２２の出口部での冷媒状態が二相となるため、同一冷媒量の条件では膨張弁がある場合と比較して液ポンプ２３の入口部の冷媒量が減少する。このような場合、液ポンプ２３の入口部に冷媒ガスが混入してキャビテーションを生じやすくなるが、これはあらかじめ冷媒充填量を多くしておいたり、液ポンプ２３の入口部に液溜めや過冷却器を設けるなどの対策を講じれば回避できる。また、図１３のように蒸発器１１の出口部にアキュムレータ２７が設置されている場合、液ポンプ運転モード時に蒸発器１１の出口部の冷媒状態が二相となる条件では、アキュムレータ２７や圧縮機２１内へ冷媒液が流入して必要冷媒量が確保されず、液ポンプ２３の入口部が二相状態となってキャビテーションが生じる可能性がある。しかし、本実施の形態ではアキュムレータ２７の入口部および圧縮機２１の出口部にそれぞれ電磁弁２８および逆止弁２９を設けているのでこのような冷媒の流入を防止することができ、必要冷媒量を確保し、安定した液ポンプ運転を行うことができる。また、開閉弁２４，２９は逆止弁で構成するものに限らず、実施の形態１のように、電磁弁で構成しその開閉動作を制御装置７０で制御するように構成してもよい。また、実施の形態１でも述べたが、圧縮機バイパス配管４の入口側や出口側に三方弁などの多方向の流路を切換えることのできる開閉弁を設けてその開閉動作を制御装置７０で制御するように構成してもよい。また、電磁弁４２の代わりに、液ポンプ２３と電子式膨張弁１３との分岐部に三方弁などの多方向の流路を切換えることのできる開閉弁を設けてその開閉動作を制御装置７０で制御するように構成してもよい。
【００７９】以上のように、本実施の形態では、液ポンプ２３の出口部に電子式膨張弁が設置されていないため、液ポンプ運転モード時は電子式膨張弁の開度を制御する必要がなく、制御装置を簡素化することができる。また、本実施の形態では、液ポンプ運転モード時に電子式膨張弁１３を閉とする例を示したが、電子式膨張弁１３を適当な開度に設定すると、液ポンプ２３→電子式膨張弁１３→電磁弁４２なる蒸発器および凝縮器を通過しない短絡回路が形成され、液ポンプ２３から吐出される冷媒液の一部がこの短絡回路に流れるため液ポンプ運転モード時の冷房能力を制御することができる。例えば、室内温度と外気温度との温度差に基づいて電子式膨張弁１３の開度を変化させ、短絡回路に流れる冷媒循環量を制御するようにすれば、液ポンプ運転モード時の冷房能力を室内温度と外気温度との温度差に基づいて制御することができる。
【００８０】実施の形態６．以下、本発明の実施の形態６による空気調和機として例えば冷房装置について説明する。図１６は本実施の形態による空気調和機を示す構成図である。図において、４３は液ポンプ２３の出口部から蒸発器１１の入口部の間の配管に設けられた第２減圧手段で、例えば電子式膨張弁である。図中、図１３と同一符号は同一、または相当部分を示している。また、制御装置７０から各機器への制御信号線の接続はここでは省略しているが、図１３の各制御信号線に加え、電子式膨張弁４３の制御も制御装置７０で行なうように制御信号線を接続している。
【００８１】室内機１０は、液配管３ｂから流入した湿り蒸気を空調対象空間の空調負荷によって蒸発させて冷媒ガスとする蒸発器１１、室内空気を強制的に蒸発器１１の外表面に送風する蒸発器側送風機１２、室内温度センサ７１より構成されている。また、室外機２０は冷媒ガスを圧縮するための圧縮機２１、この冷媒ガスを冷却液化させる凝縮器２２、外気を強制的に凝縮器２２の外表面に送風する凝縮器側送風機２６、液ポンプ２３側への冷媒の流入を防止する電磁弁４２、液ポンプ２３、凝縮器２２を出た高温高圧の冷媒液を減圧して二相状態の湿り蒸気とする電子式膨張弁１３、液ポンプ２３から吐出される冷媒液を減圧するための電子式膨張弁４３、過渡的現象や冷媒の過充填などの場合に圧縮機２１への液戻りを防止するためのアキュムレータ２７、液ポンプ運転モード時にアキュムレータ２７への冷媒の流入を防止する電磁弁２８、液ポンプ運転時に圧縮機２１およびアキュムレータ２７をバイパスするための逆止弁２４を介した圧縮機バイパス配管４、液ポンプ運転モード時に圧縮機２１への冷媒の流入を防止する逆止弁２９、外気温度センサ７２より構成され、液ポンプ２３と電子式膨張弁１３は並列に、液ポンプ２３と電子式膨張弁４３は直列に接続されている。
【００８２】この空気調和機では、圧縮機運転モードの場合、制御装置７０によって、電磁弁２８を開放して電磁弁４２を閉止し、電子式膨張弁１３および電子式膨張弁４３の開度を、例えば凝縮器２２の出口部の過冷却度が一定値となるように設定して圧縮機２１を運転し液ポンプ２３を停止状態とする。この時、逆止弁２４は圧縮機２１の吐出圧力と吸入圧力との圧力差で閉止されて圧縮機運転モードの冷媒回路が形成される。すなわち、冷媒は、圧縮機２１→逆止弁２９→凝縮器２２→電子式膨張弁１３→電子式膨張弁４３→液配管３ｂ→蒸発器１１→ガス配管３ａ→電磁弁２８→アキュムレータ２７→圧縮機２１の順で冷媒回路内を流動し、冷房運転が行われる。
【００８３】また、液ポンプ運転モードの場合、制御装置７０によって、電磁弁２８を閉止して電磁弁４２を開放し、電子式膨張弁１３を閉止、電子式膨張弁４３を適切な開度、例えば蒸発器１１の出口部の過熱度が５℃程度となるような開度に設定して、液ポンプ２３を運転し圧縮機２１を停止状態とする。この時、逆止弁２４は冷媒の流れにより開放され、液ポンプ運転モードの冷媒回路が形成される。すなわち、冷媒は、液ポンプ２３→電子式膨張弁４３→液配管３ｂ→蒸発器１１→ガス配管３ａ→逆止弁２４→凝縮器２２→電磁弁４２→液ポンプ２３の順で冷媒回路内を流動し、冷房運転が行われる。また、開閉弁２４，２９は逆止弁で構成するものに限らず、実施の形態１のように、電磁弁で構成しその開閉動作を制御装置７０で制御するように構成してもよい。
【００８４】本実施の形態では、液ポンプ２３の出口部と蒸発器１１の入口部との間の配管に電子式膨張弁４３を設置したため、例えば蒸発器１１出口の冷媒状態を制御することができ、蒸発器１１を有効に利用できる効果がある。
【００８５】実施の形態７．以下、本発明の実施の形態７による空気調和機として例えば冷房装置について説明する。図１７は本実施の形態による空気調和機を示す構成図である。図において、４４は圧縮機運転モードで構成する冷媒回路の高圧部と低圧部とを接続する高低圧バイパス配管（第２バイパス配管）である。圧縮機運転モードでの高圧配管とは、圧縮機２１の出口部から減圧手段である電子式膨張弁１３の入口部までの配管であり、低圧配管とは、減圧手段である電子式膨張弁１３の出口部から圧縮機２１の入口部までの配管である。例えば高低圧バイパス配管４４の一端は圧縮機２１の出口側の高圧部に接続され、他端はアキュムレータ２７内の低圧部に接続されている。さらに高低圧バイパス配管４４には開閉弁（第５開閉弁）例えば電磁弁４５が設けられている。また、制御装置７０から各機器への制御信号線の接続はここでは省略しているが、図１０の各制御信号線に加え、電磁弁４５の制御も制御装置７０で行なうように制御信号線を接続している。他の各部において、図１０と同一符号は同一、または相当部分を示している。
【００８６】室内機１０は、液配管３ｂから流入した湿り蒸気を空調負荷によって蒸発させる蒸発器１１、蒸発器側送風機１２、室内温度センサ７１より構成されている。また、室外機２０は、冷媒ガスを圧縮する圧縮機２１、この冷媒ガスを冷却液化させる凝縮器２２、外気を強制的に凝縮器２２の外表面に送風する凝縮器側送風機２６、液ポンプ２３、凝縮器２２を出た高温高圧の冷媒液を減圧して二相状態の湿り蒸気とする電子式膨張弁１３、過渡的現象や冷媒の過充填などの場合に圧縮機２１への液戻りを防止するアキュムレータ２７、液ポンプ運転モード時にアキュムレータ２７への冷媒の流入を防止する電磁弁２８、液ポンプ運転モード時に圧縮機２１およびアキュムレータ２７をバイパスするための逆止弁２４を介した圧縮機バイパス配管４、液ポンプ運転モード時に圧縮機２１への冷媒の流入を防止する逆止弁２９、圧縮機２１出口の高圧部とアキュムレータ２７の低圧部とを接続する電磁弁４５を介した高低圧バイパス配管４４、外気温度センサ７２より構成されている。
【００８７】この空気調和機では、圧縮機運転モードの場合、制御装置７０によって、電磁弁４５を閉止して電磁弁２８を開放し、電子式膨張弁１３の開度を、例えば凝縮器２２の出口部の過冷却度が一定値となるように設定する。そして、圧縮機２１を運転し液ポンプ２３を運転または停止状態とする。この時、逆止弁２４は圧縮機２１の吐出圧力と吸入圧力との圧力差で閉止されて圧縮機運転モードの冷媒回路が形成される。すなわち、冷媒は、圧縮機２１→逆止弁２９→凝縮器２２→液ポンプ２３→電子式膨張弁１３→液配管３ｂ→蒸発器１１→ガス配管３ａ→電磁弁２８→アキュムレータ２７→圧縮機２１の順で冷媒回路内を流動し、冷房運転が行われる。
【００８８】また、液ポンプ運転モードの場合、制御装置７０によって、電磁弁２８および電磁弁４５を閉止し、電子式膨張弁１３を適切な開度、例えば蒸発器１１の出口部の過熱度が５℃程度となるような開度に設定して液ポンプを運転し圧縮機２１を停止状態とする。この時、逆止弁２４は冷媒の流れにより開放され、液ポンプ運転の冷媒回路が形成される。すなわち、冷媒は、液ポンプ２３→電子式膨張弁１３→液配管３ｂ→蒸発器１１→ガス配管３ａ→逆止弁２４→凝縮器２２→液ポンプ２３の順で冷媒回路内を流動し、冷房運転が行われる。
【００８９】ところで、圧縮機運転モードと液ポンプ運転モードを比較すると、液ポンプ運転モードでは、液配管３ｂが完全に液で満たされることに加え、キャビテーションの発生防止のために、液ポンプ２３の入口部の過冷却度を大きくする必要があることから、適正冷媒量は圧縮機運転モードと比較して液ポンプ運転モードの方が多くなる。ところが、図１７に示すように圧縮機２１の吸入部にアキュムレータ２７が設置されている場合、圧縮機運転モード時にはアキュムレータ２７内に余剰冷媒が蓄積される。従って、液ポンプ運転モードへの切換え時にこの余剰冷媒を液ポンプ運転モードの冷媒回路へ回収する冷媒回収運転を行う必要がある。
【００９０】冷媒回収運転としては、電子式膨張弁１３の開度を全閉して圧縮機運転を行う方法もあるが、この方法では圧縮機２１の吸入圧力が急激に低下するため、圧縮機２１内に吸入された冷媒液が発泡して冷凍機油が吐出ガスと共に冷媒回路内へ流出し、圧縮機２１内部の冷凍機油量が減少して潤滑不良により焼損に至る可能性がある。特に、スクロール圧縮機の場合、吸入圧力の低下や圧縮機２１内部の冷媒液の発泡によって、摺動部への給油量が低下し、摺動部が温度上昇により熱変形して破損に至るといった問題が生じる。また、冷媒回路内に流出した冷凍機油が圧力損失の増大をもたらし、液ポンプ運転モード時の冷房能力を低下させる原因にもなる。そこで、圧縮機２１の吸入圧力を低下させることなく、冷媒回収運転を行う必要がある。
【００９１】図１８は、本実施の形態の空気調和機における、圧縮機運転モードから液ポンプ運転モードへの運転切換え時のフローチャートを示している。ＳＴ２１では圧縮機運転モードを行っており、電磁弁２８は開、電磁弁４５は閉、電子式膨張弁１３の開度は、例えば凝縮器２２の出口部の過冷却度が一定値となるような開度（開度Ｐ）に設定された状態である。ＳＴ２２で室内温度と外気温度との温度差が所定値、例えば１０℃以上になると液ポンプ運転モードへの運転切換え指令を受け、ＳＴ２３で電磁弁４５を開とし、ＳＴ２４で電子式膨張弁１３の開度を、例えば蒸発器１１の出口部の過熱度が２０℃となるような開度（開度Ｑ）に変更して、冷媒回収運転を一定時間、例えば１分程度行う（ＳＴ２５）。冷媒回収運転（ＳＴ２５）において、アキュムレータ２７内の冷媒液は蒸発器１１からの過熱ガスと電磁弁４５を介した高低圧バイパス配管４２を通って流入する圧縮機２１から吐出された過熱ガスによって蒸発し圧縮機２１へ吸入される。
【００９２】次に、ＳＴ２６で圧縮機２１を停止し、ＳＴ２７で電磁弁２８を閉止してアキュムレータ２７への冷媒の流入を防止する。そして、ＳＴ２８で電磁弁４５を閉止して、電子式膨張弁１３の開度を、蒸発器１１の出口部の過熱度が適切な値、例えば過熱度５℃となるように設定（開度Ｒ）し（ＳＴ２９）、液ポンプ運転モードへ移行する（ＳＴ３０）。
【００９３】冷媒回収運転（ＳＴ２５）では、圧縮機２１から吐出された高温高圧の過熱ガスを圧縮機２１の吸入部へバイパスするため、圧縮機２１の低圧を低下させることなくアキュムレータ２７内に蓄積された冷媒を液ポンプ運転モードの冷媒回路に回収することができる。また、ＳＴ２５では冷媒回収運転を一定時間行う例を示したが、圧縮機２１の吸入あるいは吐出配管の温度や圧力を検知し、検知した温度や圧力が設定値になるまで冷媒回収運転を行うようにしてもよい。
【００９４】また、ＳＴ２５では制御装置を簡素化するために冷媒回収運転を一定時間行う例を示したが、外気温度センサ７２で検出した外気温度に基づいてＳＴ２５の冷媒回収運転の時間あるいは冷媒回収運転時の電子式膨張弁１３の開度を変化させ、外気温度に対してアキュムレータ２７内の回収冷媒量を制御してもよい。例えば外気温度が高い時には回収冷媒量を少なくし、外気温度が低い時には回収冷媒量を多くする。さらに、外気温度センサ７２で検出した外気温度と室内温度センサ７１で検出した室内温度を用い、この外気温度と室内温度との温度差に基づいて回収冷媒量を制御するようにしてもよい。例えば温度差が小さい時には回収冷媒量を少なくし、温度差が大きい時には回収冷媒量を多くする。このような制御を行うことにより、液ポンプ運転モード時の冷媒量を外気温度に対して最適量とすることができ、液ポンプ運転モードの冷房能力を最大限に利用することができる。
【００９５】以上のような手順で圧縮機運転モードから液ポンプ運転モードへの運転切換えを行うことにより、圧縮機２１の吸入圧力を低下させることなくアキュムレータ２７内に蓄積された冷媒を液ポンプ運転モード時の冷媒回路に回収でき、安定した液ポンプ運転モードを行うことができると共に圧縮機２１の信頼性を向上させることができる。なお、開閉弁２４，２９は逆止弁で構成するものに限らず、実施の形態１のように、電磁弁で構成しその開閉動作を制御装置７０で制御するように構成してもよい。
【００９６】実施の形態８．以下、本発明の実施の形態８による空気調和機として例えば冷房装置について説明する。図１９は本実施の形態による空気調和機を示す構成図である。図において、４６は凝縮器２２の出口部と液ポンプ２３の入口部との間の配管に設けられた液体貯溜手段で例えば受液器であり、内部に冷媒液を溜めるものである。４７は凝縮器２２の出口部と液ポンプ２３の入口部との間を流れる冷媒を過冷却する過冷却手段であり、例えば液ポンプ２３の入口部において所定の過冷却度を得るための過冷却器、４８は過冷却器４７のバイパス配管に設けられた開閉弁で例えば電磁弁、４９は過冷却器４７内部を通る配管に設けられた開閉弁で例えば電磁弁である。また、制御装置７０から各機器への制御信号線の接続はここでは省略しているが、図１０の各制御信号線に加え、電磁弁４８，４９の制御も制御装置７０で行なうように制御信号線を接続している。他の各部において、図１０と同一符号は同一、または相当部分を示している。
【００９７】室内機１０は、液配管３ｂから流入した湿り蒸気を空調負荷によって蒸発させる蒸発器１１、蒸発器側送風機１２、室内温度センサ７１より構成されている。また、室外機２０は、冷媒ガスを圧縮する圧縮機２１、この冷媒ガスを冷却液化させる凝縮器２２、外気を強制的に凝縮器２２の外表面に送風する凝縮器側送風機２６、凝縮器２２の出口部から流入する冷媒液を溜める受液器４６、液ポンプ２３の入口部において所定の過冷却度を得るための過冷却器４７、過冷却器４７のバイパス配管に設けられた電磁弁４８、過冷却器４７内部を通る配管に設けられた電磁弁４９、凝縮器２２を出た高温高圧の冷媒液を減圧して二相状態の湿り蒸気とする電子式膨張弁１３、過渡的現象や冷媒の過充填などの場合に圧縮機２１への液戻りを防止するアキュムレータ２７、液ポンプ運転モード時にアキュムレータ２７への冷媒の流入を防止する電磁弁２８、圧縮機２１およびアキュムレータ２７をバイパスするための逆止弁２４を介した圧縮機バイパス配管４、液ポンプ運転モード時に圧縮機２１への冷媒の流入を閉止する逆止弁２９、外気温度センサ７２より構成されている。
【００９８】受液器４６は、凝縮器２２の下方でかつ液ポンプ２３の上方に配置され、凝縮器２２からの冷媒流入配管と冷媒流出配管を有する。冷媒流出配管は受液器４６の下部に接続され、冷媒流入配管は冷媒流出配管よりも上方に接続されている。このため、冷媒流出配管に冷媒液が確実に供給される構造となっている。また、受液器４６の内容積は圧縮機運転モードと液ポンプ運転モードとの適正冷媒量差に相当する冷媒液を収納できる容積とする。
【００９９】過冷却器４７は受液器４６からの冷媒液を更に冷却し過冷却度を増大させるもので、内部には蓄熱材、例えば水が充填されており、電磁弁４９を介した配管が蓄熱材中に設置されている。さらに、過冷却器４７は内部の蓄熱材が圧縮機運転モード時にアキュムレータ２７から冷熱を得ることができるようにアキュムレータ２７に接触して配置されている。
【０１００】この空気調和機では、圧縮機運転モードを行う場合、制御装置７０によって、電磁弁２８、４８を開放して電磁弁４９を閉止し、電子式膨張弁１３の開度を、例えば凝縮器２２の出口部の過冷却度が一定値となるように設定する。そして、圧縮機２１を運転し液ポンプ２３を運転または停止状態とする。この時、逆止弁２４は圧縮機２１の吐出圧力と吸入圧力との圧力差で閉止されて圧縮機運転モードの冷媒回路が形成される。すなわち、冷媒は、圧縮機２１→逆止弁２９→凝縮器２２→受液器４６→電磁弁４８→液ポンプ２３→電子式膨張弁１３→液配管３ｂ→蒸発器１１→ガス配管３ａ→電磁弁２８→アキュムレータ２７→圧縮機２１の順で冷媒回路内を流動し、冷房運転が行われる。この時、過冷却器４７内部の蓄熱材はアキュムレータ２７内の冷媒液の蒸発潜熱によってアキュムレータ２７と同一温度まで冷却され、蓄熱材には冷熱が蓄えられる。
【０１０１】また、液ポンプ運転モードを行う場合、制御装置７０によって、電磁弁２８、４８を閉止して電磁弁４９を開放し、電子式膨張弁１３の開度を、例えば蒸発器１１の出口部の過熱度が５℃となる開度に設定する。そして、液ポンプ２３を運転し圧縮機２１を停止状態とする。この時、逆止弁２４は冷媒の流れにより開放され、液ポンプ運転モードの冷媒回路が形成される。すなわち、冷媒は、液ポンプ２３→電子式膨張弁１３→液配管３ｂ→蒸発器１１→ガス配管３ａ→逆止弁２４→凝縮器２２→受液器４６→電磁弁４９→過冷却器４７→液ポンプ２３の順で冷媒回路内を流動し、冷房運転が行われる。
【０１０２】上記の圧縮機運転モードでは圧縮機２１を運転し、液ポンプ２３は運転または停止する。また、液ポンプ運転モードで液ポンプ２３を運転する。液ポンプ２３を運転すると、キャビテーションの問題が生ずるが、本実施の形態による空気調和機は、凝縮器２２の出口部に受液器４６を設けているので、液ポンプ運転時に冷媒液が確実に液ポンプ２３へ供給される。このため、キャビテーションの発生を防止することができ安定して液ポンプ２３を運転することができる。さらに、過冷却器４７を設けたため、液ポンプ２３の入口部での冷媒液の過冷却度を増大させることができ、更なるキャビテーションの発生防止を行うことができる。また、過冷却器４７の冷熱源を圧縮機運転モード時のアキュムレータ２７から得る構成としたため、過冷却器４７の冷熱源として冷媒回路とは別の冷熱源を設置する必要がなく、１つの冷媒回路内で安定して液ポンプ２３を運転することができる。なお、本実施の形態では１つの冷媒回路内で過冷却器の冷熱源を得る構成としたが、蓄熱槽、例えば氷蓄熱槽を備え、蓄熱運転が可能な冷媒回路構成である場合、過冷却器４７の冷熱源として氷水などを利用できる。
【０１０３】また、圧縮機運転モード時のアキュムレータ２７の温度は０〜１０℃程度であり、蓄熱材として水を用いる場合には、顕熱の形で冷熱を蓄えることとなる。従って、所定の過冷却度を得るために多くの蓄熱材を必要とし、それに伴い過冷却器４７の容積も大型化するという問題が生じる。このような場合には、０〜１０℃で相変化を生じる物質、例えばクラスレート（気体水和物）を用いることにより、潜熱の形で冷熱を蓄えることができ過冷却器４７を小型化することができる。
【０１０４】また、本実施の形態では過冷却器４７への冷媒の流入およびバイパスに２つの電磁弁４８、４９を用いる構成としたが、これに限るものではなく例えば３方弁を用いて制御装置７０でその動作を制御することにより、受液器４６から流入する冷媒液が過冷却器４７を通過するか否かを選択できる構造としてもよい。
【０１０５】実施の形態９．以下、本発明の実施の形態９による空気調和機として例えば冷房装置について説明する。図２０は本実施の形態による空気調和機を示す構成図である。本実施の形態は、過冷却手段として実施の形態８とは異なる過冷却手段の構成を示すと共に、複数の室内機を有する構成の空気調和機を示すものである。５０は過冷却器４７内に充填された蓄熱材である例えば水が流通する蓄熱材搬送用配管であり、アキュムレータ２７の周囲に巻回されてその冷熱を得て、過冷却器４７に搬送する。５１は配管５０内で蓄熱材を搬送する蓄熱材搬送用ポンプである。また、制御装置７０から各機器への制御信号線の接続はここでは省略しているが、図１０の各制御信号線に加え、電磁弁４８，４９および蓄熱材搬送用ポンプ５１の制御も制御装置７０で行なうように制御信号線を接続している。他の各部において、図１０と同一符号は同一、または相当部分を示している。
【０１０６】本実施の形態による空気調和機は、複数の室内機１０を有する構成である。室内機１０は、例えば上下に２台設置されており、減圧手段である電子式膨張弁１３は蒸発器１１を収納する箱体内すなわち室内機内に設置されている。室内機１０は、例えば、凝縮器２２を出た高温高圧の冷媒液を減圧して二相状態の湿り蒸気とする電子式膨張弁１３、液配管３ｂから流入した湿り蒸気を空調負荷によって蒸発させる蒸発器１１、蒸発器側送風機１２、電磁弁６３、室内温度センサ７１を収納する箱体であり、上方の室内機には添字ａ、下方の室内機には添字ｂを付している。
【０１０７】また、室外機２０は、冷媒ガスを圧縮する圧縮機２１、この冷媒ガスを冷却液化させる凝縮器２２、外気を強制的に凝縮器２２の外表面に送風する凝縮器側送風機２６、液ポンプ２３の入口部において所定の過冷却度を得るための過冷却器４７、過冷却器４７のバイパス配管に設けられた電磁弁４８、過冷却器４７内部を通る配管に設けられた電磁弁４９、アキュムレータ２７の冷熱を得るために過冷却器４７内に充填された蓄熱材をアキュムレータ２７の周囲へ搬送する配管５０、蓄熱材を搬送するポンプ５１、液ポンプ２３、過渡的現象や冷媒の過充填などの場合に圧縮機２１への液戻りを防止するアキュムレータ２７、液ポンプ運転時にアキュムレータ２７への冷媒の流入を防止する電磁弁２８、圧縮機２１およびアキュムレータ２７をバイパスする逆止弁２４を介した圧縮機用バイパス配管４、液ポンプ運転時に圧縮機２１への冷媒の流入を防止する逆止弁２９、外気温度センサ７２を収納する箱体である。
【０１０８】この空気調和機では、圧縮機運転モードを行う場合、制御装置７０によって、電磁弁２８、４８を開として電磁弁４９を閉とし、電子式膨張弁１３の開度を、例えば凝縮器２２の出口部の過冷却度が一定値となるように設定する。そして、圧縮機２１を運転し液ポンプ２３を運転または停止状態とする。この時、逆止弁２４は圧縮機２１の吐出圧力と吸入圧力との圧力差で閉止されて圧縮機運転モードの冷媒回路が形成される。すなわち、冷媒は、圧縮機２１→逆止弁２９→凝縮器２２→電磁弁４８→液ポンプ２３→液配管３ｂ→電子式膨張弁１３ａおよび１３ｂ→蒸発器１１ａおよび１１ｂ→電磁弁６３ａおよび６３ｂ→ガス配管３ａ→電磁弁２８→アキュムレータ２７→圧縮機２１の順で冷媒回路内を流動し、冷房運転が行われる。この時、過冷却器４７内部の蓄熱材、例えば水は蓄熱材搬送用ポンプ５１によって蓄熱材搬送用配管５０を流動し、アキュムレータ２７と熱交換してアキュムレータ２７と同一温度まで冷却される。逆に、アキュムレータ２７内の余剰冷媒は蓄熱材からの放熱によって蒸発するが、圧縮機運転モードが長時間に及ぶと過冷却器４７内の蓄熱材の温度がアキュムレータ２７の温度と等しくなり、過冷却器４７がない場合の圧縮機運転モードと同一運転状態に戻る。このようにして過冷却器４７内部の蓄熱材にはアキュムレータ２７からの冷熱が蓄えられる。なお、圧縮機運転モードが長時間に及ぶ場合には、蓄熱材の温度を検出してアキュムレータ２７と同一の温度になったら蓄熱材搬送用ポンプ５１を停止するように構成すれば、無駄な動作を省くことができる。
【０１０９】また、圧縮機２１を停止状態として液ポンプ運転モードを行う場合、制御装置７０によって、電磁弁２８、４８を閉止して電磁弁４９を開放し、電子式膨張弁１３ａ，１３ｂの開度を、例えば蒸発器１１ａ，１１ｂの出口部の過熱度が５℃となる開度にそれぞれ設定すると、逆止弁２４は冷媒の流れにより開放され、液ポンプ運転モードの冷媒回路が形成される。すなわち、冷媒は、液ポンプ２３→液配管３ｂ→電子式膨張弁１３ａおよび１３ｂ→蒸発器１１ａおよび１１ｂ→電磁弁６３ａおよび６３ｂ→ガス配管３ａ→逆止弁２４→凝縮器２２→電磁弁４９→過冷却器４７→液ポンプ２３の順で冷媒回路内を流動し、冷房運転が行われる。
【０１１０】ここで、室内機１０ｂは室内機１０ａよりも下方に設置されており、かつ液配管３ｂが完全に冷媒液で満たされている。このため、室内機１０ｂは室内機１０ａと比較して液ヘッド分、すなわち液柱高さに相当する圧力増加分だけ入口圧力が高くなり、冷媒が流れやすくなる。従って、例えば蒸発器１１ａと１１ｂの両方の出口部の過熱度を５℃となるようにするためには、電子式膨張弁１３ｂの開度を１３ａの開度よりも小さく設定し、室内機１０ｂの電子式膨張弁１３ｂ部分での流動抵抗を増加させる必要がある。そこで、液ポンプ運転モード時は電子式膨張弁１３ｂの開度を１３ａの開度よりも液ヘッド分だけ小さい開度に設定するようにする。
【０１１１】また、室内機２台のうち下方に設置される室内機１０ｂが停止される場合、停止している室内機１０ｂの電子式膨張弁１３ｂは全閉にし、電磁弁６３ｂは閉止しておく。電子式膨張弁１３ｂを全閉にするのは、液配管３ｂから液冷媒が停止している室内機１０ｂに滞留して冷媒不足となるのを防止するためであり、電磁弁６３ｂを閉止するのは、上方の室内機１０ａの負荷が急激に変動した場合などに蒸発器１１ａ出口から未蒸発の冷媒液が流出し、ガス配管３ａを下降して下方の停止している室内機１０ｂに滞留して冷媒不足となるのを防止するためである。また、本実施の形態では室内機が２台設置される場合について示したが、２台に限るものではなく、複数台設置される場合についても上記の弁制御を行うことにより２台の場合と同様の効果が得られる。ただし、複数の室内機の設置位置に上下の差がない場合には、電子式膨張弁１３の開度については液ヘッド分を考慮する必要はないが、停止している室内機１０の電子式膨張弁１３を全閉にし、電磁弁６３を閉止しておくほうが望ましい。
【０１１２】また、本実施の形態では、電子式膨張弁１３を室内機１０内に設置しており、液配管３ｂが圧縮機運転モード時にも液ポンプ運転モード時にも常に冷媒液で満たされる構成としたため、圧縮機運転モード時と液ポンプ運転モード時の冷媒量差を小さくすることができ、アキュムレータ２７の小型化や冷媒回収運転時間の短縮を行うことができる。また、室外機１台に対して室内機が２台設置されているため、室外機の省スペース化を図ることができると共に、同時に２室の冷房を行うことができる。また、凝縮器２２の出口部に過冷却器４７を設けたため、液ポンプ２３の入口部での冷媒液の過冷却度を増大させ、キャビテーションの発生の防止して安定した液ポンプ運転を行うことができる。さらに、過冷却器４７の冷熱源を圧縮機運転モード時のアキュムレータ２７から得る構成としたため、１つの冷媒回路内で安定した液ポンプ運転を行うことができる。
【０１１３】実施の形態１０．実施の形態１〜９では、空気調和機として冷房装置の例について示したが、凝縮器を室内機、蒸発器を室外機とすれば暖房装置として利用することもでき、冷房装置の場合と同様な消費電力削減効果が得られる。以下、実施の形態１０による空気調和機として例えば暖房装置について説明する。本実施の形態は、実施の形態１による冷房装置と同様の構成で、暖房装置としたものであり、図２１に本実施の形態に係る空気調和機の構成を示す。図中、図１と同一符号は同一、または相当部分を示している。
【０１１４】室内機１０は、空調対象空間の空調負荷によって冷媒を凝縮させる凝縮器２２、室内空気を強制的に凝縮器２２の外表面に送風するための凝縮器側送風機２６、凝縮器２２に流入する被加熱流体の温度を検出する第２温度検出手段７２、この場合には室内温度を検出する室内温度センサなどを収納している。また、室外機２０は、冷媒ガスを圧縮するための圧縮機２１、電子式膨張弁１３から流入した湿り蒸気を蒸発させて冷媒ガスとする蒸発器１１、外気を強制的に蒸発器１１の外表面に送風するための蒸発器側送風機１２、凝縮器２２を出た高温高圧の冷媒液を減圧して二相状態の湿り蒸気とする電子式膨張弁１３、過渡的現象や冷媒の過充填などの場合に圧縮機２１への液戻りを防止するためのアキュムレータ２７、液ポンプ２３、液ポンプ運転モード時にアキュムレータ２７への冷媒の流入を防止する電磁弁２８、液ポンプ運転モード時に圧縮機２１をバイパスするための電磁弁２４を備えた圧縮機バイパス配管４、液ポンプ運転モード時に圧縮機２１への冷媒の流入を防止する電磁弁２９、蒸発器１１に流入する被冷却流体の温度を検出する第１温度検出手段７１、この場合には外気温度を検出する外気温度センサなどを収納し、側面には例えばマイクロコンピュータで構成された制御装置７０が固定されている。電子式膨張弁１３は凝縮器２２の出口部と蒸発器１１の入口部の間の配管に接続され、液ポンプ２３は凝縮器２２の出口部と電子式膨張弁１３の入口部の間の配管に電子式膨張弁１３と直列に接続されている。なお、図２１では室内機１０が室外機２０よりも高所に設置されているが、この位置関係については特に制限はない。
【０１１５】この空気調和機は年間を通して暖房が必要な場所に利用され、例えば第１温度検出手段７１で検出される外気温度と第２温度検出手段７２で検出される室内温度との温度差（以下、外気温度と室内温度との温度差をΔＴとする）に基づいて制御装置７０の指令により圧縮機運転モードと液ポンプ運転モードとを切換える。すなわち、ΔＴが例えば５℃以下の条件では圧縮機２１を用いた圧縮機運転モードで暖房運転を行い、ΔＴが１０℃以上の条件では外気の温熱を利用した液ポンプ運転モードを行う。ここで、ΔＴの条件が圧縮機運転モードと液ポンプ運転モードで異なるのは、圧縮機２１と液ポンプ２３の発停が頻繁に繰り返されるのを防止するためである。また、外気温度の代りに凝縮器２２の出口部から電子式膨張弁１３の入口部までの配管温度を検知し、この配管温度と室内温度との温度差で圧縮機運転モードと液ポンプ運転モードとを切換える構成としてもよい。これは、この部分の配管を流通する冷媒の温度は、凝縮器２２に流入する被加熱流体の温度とほぼ等しいと見なすことができるからである。
【０１１６】ここでまず、圧縮機運転について説明する。制御装置７０の指令により、電磁弁２４を閉、電磁弁２８および２９を開とし、電子式膨張弁１３の開度を、例えば凝縮器２２の出口部の過冷却度が一定値となるように設定して圧縮機２１を運転する。この時例えば液ポンプ２３は停止すると、圧縮機運転モードの冷媒回路が形成される。すなわち、冷媒は、圧縮機２１→電磁弁２９→ガス配管３ａ→凝縮器２２→液配管３ｂ→液ポンプ２３→電子式膨張弁１３→蒸発器１１→電磁弁２８→アキュムレータ２７→圧縮機２１の順で冷媒回路内を流動し、凝縮器２２で室内空気と熱交換して暖房運転が行われる。この時、電子式膨張弁１３の開度は、冷媒が液ポンプ２３内部を通過する際に流動抵抗が生じるため、液ポンプ運転モードを併用しない場合と比較すると大きくする必要がある。しかし、圧縮機運転モードで圧縮機２１と液ポンプ２３を同時に運転すれば、液ポンプ２３の内部を冷媒が通過する際の流動抵抗が減少し、電子式膨張弁１３の開度を通常の圧縮機運転と同等にすることができ、液ポンプ運転モードを併用しない場合の電子式膨張弁の制御を適用することができる。
【０１１７】次に、液ポンプ運転モードについて説明する。制御装置７０によって、電磁弁２８および２９を閉、電磁弁２４を開とし、電子式膨張弁１３の開度を、例えば蒸発器１１の出口部の過熱度が一定値となるように設定して液ポンプ２３を運転すると、液ポンプ運転モードの冷媒回路が形成される。すなわち、冷媒は、液ポンプ２３→電子式膨張弁１３→蒸発器１１→電磁弁２４→ガス管３ａ→凝縮器２２→液管３ｂ→液ポンプ２３の順で冷媒回路内を流動し、暖房運転が行われる。
【０１１８】ところで、圧縮機運転モードと液ポンプ運転モードを比較すると、液ポンプ運転モードでは、キャビテーションの発生防止のため凝縮器２２の出口部すなわち液ポンプ２３の入口部の過冷却度を大きくする必要がある。さらにこれに加え、蒸発器１１の入口部が液状態（乾き度Ｘ＝０）となる。これに対して、圧縮機運転モードでは蒸発器１１の入口部の乾き度Ｘ＝０．２程度の二相状態である。このことから液ポンプ運転モード時の適正冷媒量は圧縮機運転モード時と比較して多くなるので、液ポンプ運転モード時は液ポンプ運転に関与しない冷媒回路内に冷媒が滞留するのを極力防止する必要がある。しかし、図２１のように室外機２０にアキュムレータ２７が設置されている場合、圧縮機運転モード時はアキュムレータ２７内が低温低圧となるため、液ポンプ運転モードへの切換え後に冷媒がアキュムレータ２７へ流入しようとする。本実施の形態の空気調和機では、アキュムレータ２７の上流部に電磁弁２８を設けたため、このような冷媒の流入を防止できる。そして、液ポンプ運転モードに必要な冷媒量を確保することができるため、常に安定した液ポンプ運転モードが行われる。
【０１１９】また、従来の空気調和機では圧縮機２１の出口部と圧縮機バイパス配管４の出口側接続部との間の配管に電磁弁２９は設けらていなかった。しかし、圧縮機運転モードから液ポンプ運転モードへの運転切換え時に、切換え前の圧縮機運転モード時の吐出圧力が切換え後の液ポンプ運転モード時の圧力より低下するような場合、液ポンプ運転モードの回路から圧縮機２１へ冷媒が凝縮するため、液ポンプ運転に必要な冷媒量が確保されないだけでなく、圧縮機起動時に液圧縮が発生して破損に至るといった現象を生じる可能性がある。これに対し、本実施の形態の空気調和機では、圧縮機２１の出口部と圧縮機バイパス配管４の出口側接続部との間に電磁弁２９を設けたため、圧縮機２１内へ冷媒が凝縮するのを防止し、液ポンプ運転モードに必要な冷媒量を確保できると共に圧縮機２１の信頼性を向上することができる。
【０１２０】以上のように、実施の形態１と同様、この暖房装置でも圧縮機運転モードと液ポンプ運転モードとを備え、外気温度と室内温度との温度差ΔＴに応じて両運転を切換える構成であり、液ポンプ運転モード時の消費電力は圧縮機機運転モード時と比較して１／１０程度となるため、年間消費電力の大幅削減が可能となる。また、外気温度と室内温度との温度差に基づいて両運転モードを切換える構成としたため、室内温度が高く外気温度との温度差が小さくなる、あるいは室内温度が外気温度よりも高くなる条件において、不必要な液ポンプ運転モードでの運転を防止することができる。また、アキュムレータ２７の入口部と圧縮機２１の出口部に電磁弁２８，２９を設けたため、液ポンプ運転モード時に圧縮機２１やアキュムレータ２７への冷媒の流入を防止し、液ポンプ運転モードに必要な冷媒量を確保することができるため、常に安定した液ポンプ運転モードが行われる。また、液ポンプ２３を電子式膨張弁１３と直列に接続し、圧縮機運転モードと液ポンプ運転モードとで液ポンプ２３付近の冷媒回路を切換えない構成としたので、切換え動作を簡単にでき、液ポンプバイパス配管を設けて切換える構成と比較すると、室外機２０を小型化することができると共に制御装置７０を簡素化することができる。
【０１２１】なお、ここでは実施の形態１と同様の構成で暖房装置とした実施の形態について説明したが、実施の形態２〜９と同様の構成で暖房装置とすることもでき、それぞれの実施の形態と同様の効果を奏する。また、実施の形態１〜９では冷房装置専用として空気調和機を構成し、実施の形態１０では暖房装置専用として空気調和機を構成したが、冷暖房装置として構成することもできる。この場合には、例えば実施の形態１において、液ポンプ２３および圧縮機２１それぞれの吸入側と吐出側を逆にできるように、例えば四方弁などを設けてその流路を切換える。そして、冷房時には室内側の熱交換器を蒸発器，室外側の熱交換器を凝縮器として動作させ、暖房時には室内側の熱交換器を凝縮器，室外側の熱交換器を蒸発器として動作させる。さらに室外機側の熱交換器と熱交換する流体の温度と室内機側の熱交換器と熱交換する流体の温度とを検出して、冷房装置の場合には、（室内機側流体温度−室外機側流体温度）の温度差が大きい時に液ポンプ運転、温度差が小さい時に圧縮機運転を行なう。また、暖房装置の場合には、（室外機側流体温度−室内機側流体温度）の温度差が大きい時に液ポンプ運転、温度差が小さい時に圧縮機運転を行なう。このように動作させることにより、年間消費電力を大幅削減でき、室外機の小型化を図ることができると共に、制御装置からの指令による開閉操作を少なくでき制御装置を簡素化することができ、さらに圧縮機と液体搬送装置とを設置場所の環境状況に合わせて最適に運転することのできる冷暖房用の空気調和機が得られる。
【０１２２】以上、実施の形態１〜１０では、減圧手段として電子式膨張弁１３を用いる例について説明したが、減圧手段はこれに限るものではなく、毛細管や温度式膨張弁を用いてもよい。また、実施の形態１〜１０では、凝縮器２２を空気で冷却する空冷凝縮器の例を示したが、水やブラインなど適当な温度・流量が得られる冷熱源が存在する場合は、水冷凝縮器として使用することもでき、本実施の形態と同様の効果を発揮する。
【０１２３】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、圧縮機、凝縮器、減圧手段および蒸発器を順次配管で接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、前記蒸発器の出口部と前記凝縮器の入口部とを開閉弁を介して接続するバイパス配管と、前記凝縮器の出口部と前記減圧手段の入口部との間で前記減圧手段と直列に接続される液体搬送装置と、前記開閉弁の開閉動作と前記圧縮機の運転／停止動作と前記液体搬送装置の運転／停止動作を制御する制御装置と、前記蒸発器に流入する被冷却流体の温度を検出する第１温度検出手段と、前記凝縮器に流入する被加熱流体の温度を検出する第２温度検出手段と、を備え、前記第１温度検出手段で検出した被冷却流体の温度と前記第２温度検出手段で検出した被加熱流体の温度との温度差が所定温度以下のときに前記開閉弁を閉として前記圧縮機を運転し、前記被加熱流体の温度と前記被冷却流体の温度との温度差が所定温度よりも大きいときに前記開閉弁を開とし前記圧縮機を停止して前記液体搬送装置を運転するように、前記制御装置によって前記開閉弁と前記圧縮機と前記液体搬送装置のそれぞれの動作を制御することにより、年間消費電力を大幅削減でき、室外機の小型化を図ることができると共に、制御装置からの指令による開閉操作を少なくでき制御装置を簡素化することができ、さらに圧縮機と液体搬送装置とを設置場所の環境状況に合わせて最適に運転することのできる空気調和機が得られる。
【０１２４】また、本発明によれば、圧縮機、凝縮器、減圧手段および蒸発器を順次配管で接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、前記蒸発器の出口部と前記凝縮器の入口部とを前記凝縮器側から前記蒸発器側への冷媒の流れを閉止する逆止弁を介して接続するバイパス配管と、前記凝縮器の出口部と前記減圧手段の入口部との間で前記減圧手段と直列に接続される液体搬送装置と、前記圧縮機の運転／停止動作と前記液体搬送装置の運転／停止動作を制御する制御装置と、前記蒸発器に流入する被冷却流体の温度を検出する第１温度検出手段と、前記凝縮器に流入する被加熱流体の温度を検出する第２温度検出手段と、を備え、前記第１温度検出手段で検出した被冷却流体の温度と前記第２温度検出手段で検出した被加熱流体の温度との温度差が所定温度以下のときに前記圧縮機を運転し、前記被加熱流体の温度と前記被冷却流体の温度との温度差が所定温度よりも大きいときに前記圧縮機を停止して前記液体搬送装置を運転するように、前記制御装置によって前記圧縮機と前記液体搬送装置を制御することにより、年間消費電力を大幅削減でき、室外機の小型化を図ることができると共に、制御装置からの指令による開閉操作を少なくでき制御装置を簡素化することができ、さらに圧縮機と液体搬送装置とを設置場所の環境状況に合わせて最適に運転することのできる空気調和機が得られる。
【０１２５】また、本発明によれば、圧縮機、凝縮器、減圧手段および蒸発器を順次配管で接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、前記蒸発器の出口部と前記凝縮器の入口部とを第１開閉弁を介して接続するバイパス配管と、前記凝縮器の出口部と前記蒸発器の入口部との間で前記減圧手段と並列に接続される液体搬送手段と、前記液体搬送手段の接続された並列部の流路を開閉する第２開閉弁と、前記第１，第２開閉弁の開閉動作と前記圧縮機の運転／停止動作と前記液体搬送装置の運転／停止動作を制御する制御装置と、前記蒸発器に流入する被冷却流体の温度を検出する第１温度検出手段と、前記凝縮器に流入する被加熱流体の温度を検出する第２温度検出手段と、を備え、前記第１温度検出手段で検出した被冷却流体の温度と前記第２温度検出手段で検出した被加熱流体の温度との温度差が所定温度以下のときに前記第１，第２開閉弁を閉とし前記液体搬送装置を停止して前記圧縮機を運転し、前記被加熱流体の温度と前記被冷却流体の温度との温度差が所定温度よりも大きいときに前記第１，第２開閉弁を開とし前記圧縮機を停止して前記液体搬送装置を運転するように、前記制御装置によって前記第１，第２開閉弁と前記圧縮機と前記液体搬送装置のそれぞれの動作を制御することにより、年間消費電力を大幅削減でき、液体搬送装置運転時に制御装置からの指令による制御操作を少なくでき制御装置を簡素化することができ、さらに圧縮機と液体搬送装置とを設置場所の環境状況に合わせて最適に運転することのできる空気調和機が得られる。
【０１２６】また、本発明によれば、圧縮機、凝縮器、減圧手段および蒸発器を順次配管で接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、前記蒸発器の出口部と前記凝縮器の入口部とを前記凝縮器側から前記蒸発器側への冷媒の流れを閉止する逆止弁を介して接続するバイパス配管と、前記凝縮器の出口部と前記蒸発器の入口部との間で前記減圧手段と並列に接続される液体搬送手段と、前記液体搬送手段の接続された並列部の流路を開閉する開閉弁と、前記開閉弁の開閉動作と前記圧縮機の運転／停止動作と前記液体搬送装置の運転／停止動作を制御する制御装置と、前記蒸発器に流入する被冷却流体の温度を検出する第１温度検出手段と、前記凝縮器に流入する被加熱流体の温度を検出する第２温度検出手段と、を備え、前記第１温度検出手段で検出した被冷却流体の温度と前記第２温度検出手段で検出した被加熱流体の温度との温度差が所定温度以下のときに前記開閉弁を閉とし前記液体搬送装置を停止して前記圧縮機を運転し、前記被加熱流体の温度と前記被冷却流体の温度との温度差が所定温度よりも大きいときに前記開閉弁を開とし前記圧縮機を停止して前記液体搬送装置を運転するように、前記制御装置によって前記開閉弁と前記圧縮機と前記液体搬送装置のそれぞれの動作を制御することにより、年間消費電力を大幅削減でき、制御装置からの指令による開閉操作を少なくできると共に、液体搬送装置運転時に制御装置からの指令による制御操作を少なくでき制御装置を簡素化することができ、さらに圧縮機と液体搬送装置とを設置場所の環境状況に合わせて最適に運転することのできる空気調和機が得られる。
【０１２７】また、本発明によれば、液体搬送装置の出口部と蒸発器の入口部との間に第２減圧手段を設けたことにより、蒸発器での冷媒状態を制御でき蒸発器を有効に動作させることができる空気調和機が得られる。
【０１２８】また、本発明によれば、バイパス配管の入口側接続部と圧縮機の入口部との間にアキュムレータを設けたことにより、圧縮機運転と液体搬送装置運転との冷媒量差を吸収することができ、過渡的現象や冷媒の過充填などの場合に圧縮機への液戻りを防止することができる空気調和機が得られる。
【０１２９】また、本発明によれば、バイパス配管の入口側接続部とアキュムレータの入口部との間に第３開閉弁を設けたことにより、液体搬送装置運転への切換え後に冷媒がアキュムレータへ流入するのを防止して液体搬送装置運転に必要な冷媒量を確保することができ、常に安定して液体搬送装置を運転することができる空気調和機が得られる。
【０１３０】また、本発明によれば、圧縮機の出口部とバイパス配管の出口側接続部との間に第４開閉弁を設けたことにより、圧縮機内へ冷媒が凝縮するのを防止して液体搬送装置運転に必要な冷媒量を確保でき、常に安定して液体搬送装置を運転することができると共に、圧縮機再起動時の液圧縮を防止して圧縮機の信頼性を向上することができる空気調和機が得られる。
【０１３１】また、本発明によれば、第４開閉弁を、バイパス配管の出口側接続部から圧縮機の出口部への冷媒の流れを閉止する逆止弁としたことにより、制御装置からの指令による開閉操作を必要とせずに圧縮機内へ冷媒が凝縮するのを防止して液体搬送装置の運転に必要な冷媒量を確保できると共に、圧縮機再起動時の液圧縮を防止して圧縮機の信頼性を向上することができる空気調和機が得られる。
【０１３２】また、本発明によれば、圧縮機の出口部から減圧手段の入口部までの高圧配管と前記減圧手段の出口部から前記圧縮機の入口部までの低圧配管とを第５開閉弁を介した第２バイパス配管で接続したことにより、圧縮機の吸入圧力を急激に低下させることなくアキュムレータ内に蓄積された冷媒を液体搬送装置運転時の冷媒回路にスムーズに回収することができ、安定して液体搬送装置を運転することができると共に圧縮機の信頼性を向上できる空気調和機が得られる。
【０１３３】また、本発明によれば、凝縮器の出口部と液体搬送装置の入口部との間に液体貯溜手段を設けたことにより、液体搬送装置運転時に冷媒液が確実に液体搬送装置へ供給されるため、キャビテーションの発生を防止することができ安定して液体搬送装置を運転することができる空気調和機が得られる。
【０１３４】また、本発明によれば、凝縮器の出口部と液体搬送装置の入口部との間を流れる冷媒を過冷却する過冷却手段を備えたことにより、液体搬送装置の入口部での冷媒液の過冷却度を増大させることができ、キャビテーションの発生を防止することができ安定して液体搬送装置を運転することができる空気調和機が得られる。
【０１３５】また、本発明によれば、過冷却手段の冷熱源として、圧縮機運転でのアキュムレータ内の冷媒液の蒸発潜熱を利用したことにより、過冷却手段の冷熱源として冷媒回路とは別の冷熱源を設置する必要がなく、１つの冷媒回路内で安定して液体搬送装置を運転することができる空気調和機が得られる。
【０１３６】また、本発明によれば、圧縮機運転から液体搬送装置運転への運転切換え時に、減圧手段または第２減圧手段の少なくともどちらか一方の減圧の程度を変化させて、アキュムレータ内に貯溜した冷媒を液体搬送装置運転の冷媒回路へ回収する冷媒回収運転を行うことにより、運転切換えの際にアキュムレータに蓄積された冷媒をスムーズに液体搬送装置運転の冷媒回路に回収でき、液体搬送装置運転に必要な冷媒量を確保でき、安定して液体搬送装置を運転することができる空気調和機が得られる。
【０１３７】また、本発明によれば、冷媒回収運転を一定時間行なうことにより、簡単な制御装置で安定して液体搬送装置を運転することができる空気調和機が得られる。
【０１３８】また、本発明によれば、第１温度検出手段で検出した被冷却流体の温度または第２温度検出手段で検出した被加熱流体の温度に応じて冷媒回収運転の時間または冷媒回収運転時の減圧手段の減圧の程度を設定して前記冷媒回収運転を行うことにより、アキュムレータから液体搬送装置運転での冷媒回路への回収冷媒量を制御したので、液体搬送装置運転時の冷媒量を外気温度に対して最適量とすることができ、液体搬送装置運転での冷房能力を最大限に利用することができる空気調和機が得られる。
【０１３９】また、本発明によれば、減圧手段とその下流側で蒸発器までの配管を、前記蒸発器を収納する箱体内に配置したことにより、液配管が圧縮機運転時にも液体搬送手段運転時にも常に冷媒液で満たされる構成となり、圧縮機運転時と液体搬送手段運転時の冷媒量差を小さくすることができると共に、アキュムレータの小型化や冷媒回収運転時間の短縮を行うことができる空気調和機が得られる。
【０１４０】また、本発明によれば、蒸発器と凝縮器のいずれか一方を収納する箱体を室内機とし、前記蒸発器と前記凝縮器の他方と圧縮機と液体搬送装置を収納する箱体を室外機とし、前記室外機１台に対して前記室内機を複数台接続する構成としたことにより、室外機の省スペース化を図ることができると共に、同時に複数室の空調を行うことができる空気調和機が得られる。
【０１４１】また、本発明によれば、圧縮機、凝縮器、減圧手段および蒸発器に冷媒を循環させてなる冷凍サイクルと、液体搬送装置で前記蒸発器と前記凝縮器間に冷媒を循環させてなる熱輸送サイクルとを備える空気調和機において、前記蒸発器に流入する被冷却流体の温度を検出するステップと、前記凝縮器に流入する被加熱流体の温度を検出するステップと、前記被冷却流体の温度を検出するステップで検出した被加熱流体の温度と前記被冷却流体の温度を検出するステップで検出した被加熱流体の温度との温度差が所定温度以下のときに前記冷凍サイクルを動作させるステップと、前記被冷却流体の温度を検出するステップで検出した被加熱流体の温度と前記被冷却流体の温度を検出するステップで検出した被加熱流体の温度との温度差が所定温度よりも大きいときに前記熱輸送サイクルを動作させるステップとを備えたことにより、冷凍サイクルと熱輸送サイクルとを運転中の状況に合わせて最適に切換えることのできる空気調和機の制御方法が得られる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６０１３
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年１２月２５日（１９９８．１２．２５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０２４３９
【弁理士】
【氏名又は名称】宮田 金雄 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１９３３２７（Ｐ２０００−１９３３２７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年７月１４日（２０００．７．１４） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３６９１１２ |
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