| 【発明の名称】 |
冷媒自然循環併用式空調機及びその運転制御方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】厚東 良和
【氏名】細江 義久
【氏名】戸倉 伯之
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| 【要約】 |
【課題】自然循環サイクルによる冷房運転の際に、凝縮器と蒸発器の間を接続する液配管において冷媒液柱を安定して形成して、効率的な自然循環サイクルによる冷房運転ができるようにした冷媒自然循環併用式空調機を提供すること。
【解決手段】圧縮機冷凍サイクルによる冷房運転と、冷媒の相変化を利用し重力の作用により冷媒を循環させる自然循環サイクルによる冷房運転とを切替運転可能な冷媒自然循環併用式空調機において、凝縮器２と蒸発器１の間を液配管１５とガス配管１６を介して接続して冷媒回路を構成するとともに、ガス配管１６に対して並列に電磁弁８、アキュムレータ４及び圧縮機３を配設した圧縮機回路１９を分岐接続し、この圧縮機回路１９の圧縮機３の出口位置に逆止弁７を設ける。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 圧縮機冷凍サイクルによる冷房運転と、冷媒の相変化を利用し重力の作用により冷媒を循環させる自然循環サイクルによる冷房運転とを切替運転可能な冷媒自然循環併用式空調機において、凝縮器と蒸発器の間を液配管とガス配管を介して接続して冷媒回路を構成するとともに、前記ガス配管に対して並列に電磁弁、アキュムレータ及び圧縮機を配設した圧縮機回路を分岐接続し、該圧縮機回路の圧縮機の出口位置に逆止弁を設けたことを特徴とする冷媒自然循環併用式空調機。
【請求項２】 凝縮器と蒸発器の間を接続する液配管の凝縮器の出口位置の水平管部に受液器及びその後にサイトグラスを設けたことを特徴とする請求項１記載の冷媒自然循環併用式空調機。
【請求項３】 圧縮機冷凍サイクルによる冷房運転と、冷媒の相変化を利用し重力の作用により冷媒を循環させる自然循環サイクルによる冷房運転とを外気温により適宜切替運転する冷媒自然循環併用式空調機の運転制御方法において、圧縮機冷凍サイクル運転後、電磁弁、アキュムレータ、圧縮機及び逆止弁を配設した圧縮機回路の電磁弁を閉じた状態で、圧縮機をしばらく運転し、アキュームレータに滞留している冷媒を追い出した後に、自然循環サイクル運転に切り替えるようにしたことを特徴とする冷媒自然循環併用式空調機の運転制御方法。
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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、冷媒自然循環併用式空調機及びその運転制御方法に関し、特に、簡単な構成で、圧縮機冷凍サイクル運転と自然循環サイクル運転とを円滑に切り替えて運転することができるようにした冷媒自然循環併用式空調機及びその運転制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、携帯電話の無線基地局、コンピュータ室等においては、室内に設置した発熱源となる設備機器が、正常に稼働するように、室内を夏期、冬期の関係なく年間を通じて空調し、設定温度に保持するようにしている。そして、これらの携帯電話の無線基地局、コンピュータ室等は、室内温度を設定温度に保ち、かつ冷房運転を効率に行えるように、部屋の壁体、特に、外気と接する外壁を断熱壁で囲うようにしている。
【０００３】このように、部屋の外壁を断熱壁とすれば、室内の断熱性は向上するものの、室内に存在する設備機器から発生した熱は、冬期あるいは夜間など室外温度が下がっても室外に放散され難いため、年間を通じて冷房運転を行う必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、携帯電話の無線基地局、コンピュータ室等に設置される空調機は、室外機が室内機よりも上方位置に設置された場合、冷媒の相変化を利用し重力の作用により冷媒を循環させる自然循環サイクルによる冷房運転が可能となるため、夏期等室外温度が室内温度よりも高い場合には、圧縮機冷凍サイクルによる冷房運転を行い、冬期や夜間等室外温度が室内温度よりも低い場合には、圧縮機を停止して冷媒自然循環サイクルによる冷房運転を行うようにしている。
【０００５】このように圧縮機を運転しない自然循環サイクルでの運転は、経済性が良く、省エネルギに貢献するが、この自然循環サイクル併用式空調機においては、凝縮器で凝縮された冷媒液が液配管を一気に流れ落ち、凝縮器と蒸発器の間を接続する液配管において冷媒液柱が形成されにくくなり、冷媒循環駆動力が低下するという問題があった。
【０００６】本発明は、上記従来の冷媒自然循環併用式空調機の有する問題点に鑑み、自然循環サイクルによる冷房運転の際に、凝縮器と蒸発器の間を接続する液配管において冷媒液柱を安定して形成して、効率的な自然循環サイクルによる冷房運転ができるようにした冷媒自然循環併用式空調機及びその運転制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明の冷媒自然循環併用式空調機は、圧縮機冷凍サイクルによる冷房運転と、冷媒の相変化を利用し重力の作用により冷媒を循環させる自然循環サイクルによる冷房運転とを切替運転可能な冷媒自然循環併用式空調機において、凝縮器と蒸発器の間を液配管とガス配管を介して接続して冷媒回路を構成するとともに、前記ガス配管に対して並列に電磁弁、アキュムレータ及び圧縮機を配設した圧縮機回路を分岐接続し、該圧縮機回路の圧縮機の出口位置に逆止弁を設けたことを特徴とする。
【０００８】この冷媒自然循環併用式空調機は、ガス配管に対して並列に電磁弁、アキュムレータ及び圧縮機を配設した圧縮機回路を分岐接続し、圧縮機回路の圧縮機の出口位置に逆止弁を設けるようにしているので、自然循環サイクル冷房運転の際に、圧縮機回路、特に、アキュムレータに滞留している冷媒を追い出すとともに、圧縮機回路を遮断することにより、冷媒が不足することを防止し、凝縮器と蒸発器の間を接続する液配管において冷媒液柱を安定して形成することができる。
【０００９】この場合において、凝縮器と蒸発器の間を接続する液配管の凝縮器の出口位置の水平管部に受液器及びその後にサイトグラスを設けることができる。
【００１０】これにより、凝縮器と蒸発器の間を接続する液配管の凝縮器の出口位置の水平管部に設けた受液器にて冷媒液を一時貯留して冷媒液柱を安定して形成することができるとともに、受液器の後に設けたサイトグラスを通して形成されている冷媒液柱を目視にて容易に確認することができ、自然循環サイクルによる冷房運転を確実に行うことができる。
【００１１】また、同じ目的を達成するため、本発明の冷媒自然循環併用式空調機の運転制御方法は、圧縮機冷凍サイクルによる冷房運転と、冷媒の相変化を利用し重力の作用により冷媒を循環させる自然循環サイクルによる冷房運転とを外気温により適宜切替運転する冷媒自然循環併用式空調機の運転制御方法において、圧縮機冷凍サイクル運転後、電磁弁、アキュムレータ、圧縮機及び逆止弁を配設した圧縮機回路の電磁弁を閉じた状態で、圧縮機をしばらく運転し、アキュームレータに滞留している冷媒を追い出した後に、自然循環サイクル運転に切り替えるようにしたことを特徴とする。
【００１２】この冷媒自然循環併用式空調機の運転制御方法は、圧縮機冷凍サイクル運転後、電磁弁、アキュムレータ、圧縮機及び逆止弁を配設した圧縮機回路の電磁弁を閉じた状態で、圧縮機をしばらく運転し、アキュームレータに滞留している冷媒を追い出した後に、自然循環サイクル運転に切り替えるようにしているので、自然循環サイクル冷房運転の際に、圧縮機回路、特に、アキュムレータに滞留している冷媒を追い出すとともに、圧縮機回路を遮断することにより、冷媒が不足することを防止し、凝縮器と蒸発器の間を接続する液配管において冷媒液柱を安定して形成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の冷媒自然循環併用式空調機及びその運転制御方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】図１は、本発明の冷媒自然循環併用式空調機におけるサイクル系統図の一実施例を示す。この冷媒自然循環併用式空調機は、携帯電話の無線基地局、コンピュータ室等の室内を夏期、冬期の関係なく年間を通じて空調し、設定温度に保持するために適したもので、室外機（室外ユニット１７）を、室内機（室外ユニット１８）よりも上方位置に設置し、室内ユニット１８内の蒸発器１と室外ユニット１７の凝縮器２の間を、液配管１５とガス配管１６にて接続して、冷媒が、蒸発器１と凝縮器２の間を循環するように冷媒回路を構成し、冷媒の相変化を利用し重力の作用により冷媒を循環させる自然循環サイクルによる冷房運転が可能とし、夏期等室外温度が室内温度よりも高い場合には、圧縮機冷凍サイクルによる冷房運転を行い、冬期や夜間等室外温度が室内温度よりも低い場合には、圧縮機３を停止して冷媒自然循環サイクルによる冷房運転を行うようにしたものである。
【００１５】この場合において、室外ユニット１７には、室外ファン１４にて熱交換可能とした凝縮機２並びに圧縮機３、アキュムレータ４、逆止弁７、電磁弁８，９及び室外ファン１４を備える。
【００１６】このうち、蒸発器１と凝縮器２間を接続する冷媒回路の一部を構成するガス配管１６は、その途中を分岐してガス配管１６と並列に圧縮機３を経る圧縮機回路１９を形成する。この圧縮機３を経る圧縮機回路１９には、電磁弁８、アキュムレータ４、圧縮機３及び逆止弁７を直列に順に配設し、ガス配管１６に接続するようにする。そして、圧縮機回路１９に配設した電磁弁８とガス配管１６に配設した電磁弁９を、適宜切り替えることにより、圧縮機冷凍サイクル運転と自然循環サイクル運転を選択的に行うようにする。
【００１７】一方、室内ユニット１８は、室内ファン１３にて熱交換することにより、主として、室内空気を冷却するようにした蒸発器１並びに電磁弁１０、ストレーナ１１及び減圧装置１２を備える。この場合、電磁弁１０を、凝縮器２と蒸発器１間を接続する液配管１５に接続し、これと並列にストレーナ１１と減圧装置１２とを配置（ストレーナ１１と減圧装置１２とは直列に接続する。）し、これにより、電磁弁１０を切り替えることにより、圧縮機冷凍サイクル運転と自然循環サイクル運転を行う際に、冷媒の流路を変更するようにする。
【００１８】また、凝縮器２と蒸発器１の間を接続する液配管１５の凝縮器２の出口位置の水平管部１５ａに受液器５及びその後にサイトグラス６を配設し、これにより、受液器５にて冷媒液を一時貯留して冷媒液柱を安定して形成することができるようにするとともに、この受液器５の後に設けたサイトグラス６を通して形成されている冷媒液柱を目視にて容易に確認することができるようにする。
【００１９】次に、この冷媒自然循環併用式空調機の運転制御方法について説明する。図１のサイクル系統図において、夏期等室外温度が室内温度よりも高い場合には、自然循環サイクル運転によっては、冷媒を循環させることができないので、圧縮機冷凍サイクル運転による冷房運転を行う。この圧縮機冷凍サイクル運転は、図１において、点線の矢印で示した経路で冷媒が循環する。すなわち、圧縮機冷凍サイクル運転の際、電磁弁９及び電磁弁１０が閉じられ、凝縮器２で凝縮された冷媒液は、液配管１５に配設した受液器５及びサイトグラス６並びに室内ユニット１８のストレーナ１１及び減圧装置１２を経て蒸発器１に導入され、ここで冷媒液は熱交換によりガス化される。このガス化された冷媒は、電磁弁９が閉じられているので、ガス配管１６から分岐された圧縮機回路１９に流入し、電磁弁８、アキュムレータ４、圧縮機３及び逆止弁７を経て凝縮器２へ導入される。
【００２０】一方、冬期や夜間等室外温度が室内温度よりも低い場合には、反対に、冬期、夜間等の室外温度が室内温度よりも低い場合は、自然循環サイクル運転による冷房運転を行う。この自然循環サイクル運転は、図１において、実線の矢印で示した経路で冷媒が循環する。すなわち、圧縮機冷凍サイクル運転の際、電磁弁８が閉じられ、凝縮器２で凝縮された冷媒液は、液配管１５に配設した受液器５及びサイトグラス６並びに室内ユニット１８の電磁弁１０を経て蒸発器１に導入され、ここで冷媒液は熱交換によりガス化される。このガス化された冷媒は、電磁弁８が閉じられているので、ガス配管１６から直接凝縮器２へ導入される。
【００２１】この場合において、圧縮機冷凍サイクルによる冷房運転から冷媒の相変化を利用し重力の作用により冷媒を循環させる自然循環サイクルによる冷房運転に切り替える際、圧縮機冷凍サイクル運転後、電磁弁８、アキュムレータ４、圧縮機３及び逆止弁７を配設した圧縮機回路１９の電磁弁８を閉じた状態で、圧縮機３をしばらく運転し、アキュームレータ４に滞留している冷媒を追い出した後に、自然循環サイクル運転に切り替えるようにする。これにより、自然循環サイクル冷房運転の際に、圧縮機回路１９、特に、アキュムレータ４に滞留している冷媒を追い出すとともに、圧縮機回路１９を遮断することにより、冷媒が不足することを防止し、凝縮器２と蒸発器１の間を接続する液配管１５において冷媒液柱を安定して形成することができるものとなる。
【００２２】そして、自然循環サイクル運転においては、凝縮器２を出た冷媒液が、一旦、受液器５に入り、冷媒液柱が形成されて、液配管１５を流下するようになるので、自然循環サイクルが形成されるに必要な冷媒循環駆動力が確実に確保される。また、凝縮器２を出た冷媒液が、受液器５に入り、冷媒液柱が確実に形成されているか否かをサイトグラス６を通して目視にて容易に確認することができる。
【００２３】
【発明の効果】本発明の冷媒自然循環併用式空調機及び冷媒自然循環併用式空調機の運転制御方法によれば、ガス配管に対して並列に電磁弁、アキュムレータ及び圧縮機を配設した圧縮機回路を分岐接続し、圧縮機回路の圧縮機の出口位置に逆止弁を設け、圧縮機冷凍サイクル運転後、電磁弁、アキュムレータ、圧縮機及び逆止弁を配設した圧縮機回路の電磁弁を閉じた状態で、圧縮機をしばらく運転し、アキュームレータに滞留している冷媒を追い出した後に、自然循環サイクル運転に切り替えるようにしているので、自然循環サイクル冷房運転の際に、圧縮機回路、特に、アキュムレータに滞留している冷媒を追い出すとともに、圧縮機回路を遮断することにより、冷媒が不足することを防止し、凝縮器と蒸発器の間を接続する液配管において冷媒液柱を安定して形成して、効率的な自然循環サイクルによる冷房運転を円滑に行うことができる。
【００２４】また、凝縮器と蒸発器の間を接続する液配管の凝縮器の出口位置の水平管部に受液器及びその後にサイトグラスを設けることにより、凝縮器と蒸発器の間を接続する液配管の凝縮器の出口位置の水平管部に設けた受液器にて冷媒液を一時貯留して冷媒液柱を安定して形成することができるとともに、受液器の後に設けたサイトグラスを通して形成されている冷媒液柱を目視にて容易に確認することができ、自然循環サイクルによる冷房運転を確実に行うことができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９９０４８９１７
【氏名又は名称】株式会社日立空調システム
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| 【出願日】 |
平成１１年５月７日（１９９９．５．７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０２２１１
【弁理士】
【氏名又は名称】森 治 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３２０９１３（Ｐ２０００−３２０９１３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１１月２４日（２０００．１１．２４） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１２６７７１ |
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