CN1227334A - 空调机 - Google Patents
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Abstract
本发明的空调机以开度可控制的电子式膨胀阀4兼起减压功能与膨胀阀旁路功能，减少开关阀的数量。另外，设置连接高压配管与低压配管的旁路配管17，制冷剂回收运行时使高压制冷剂的一部分返回低压部。另外，压缩机1的出口部与压缩机旁路配管12的出口部之间的配管上设置防止制冷剂流入压缩机的开关阀16。另外，其构成使得冷凝器2内制冷剂的流向为自上而下，并在冷凝器2的下部设置过冷却部。
Description
本发明涉及与外部空气温度无关地常年运行的空调机，特别是具有压缩机工作时的强制循环运行方式和压缩机停止工作时的自然循环运行方式的空调机。
近年来，随着移动电话为主的移动通讯的普及，以计算机室和安装有移动通讯中继电子设备的基地无线台(屏蔽结构)为代表的需要除去电子设备发出的热量的领域急剧增加，在这些场所，需有冷风空调常年运行。
作为这种用途，在诸如冬季或夜间等外部空气温度较低的场合，可通过换气提供冷风，但这需要配备防止雾、雨、雪及尘埃等侵入的装置，而且由于外部空气温度变化也将导致室内温度变化，故不能提供稳定的冷风。在这样的条件下，可以利用室内温度与外部空气温度之间的温差，采用靠制冷剂将热量自室内向室外释放的、利用自然循环的空调机。这种利用自然循环的空调机与用压缩机强制循环的空调机相比，年电力消耗可大幅度降低。
在此，结合图15就通过自然循环实现冷风运行的工作原理进行说明。图15是作为利用自然循环的空调机的冷风装置的结构图。图中，2是冷凝器，3是室外风扇，5是室外机，6是液路配管、7是蒸发器、8是室内风扇、9是配置在空调对象空间内的室内机、10是气路配管。
当将冷凝器2配置在高于蒸发器7的位置上时，在冷凝器2内冷凝的液态制冷剂在重力作用下在液路配管6内下降而流入蒸发器7内。流入蒸发器7内的液体制冷剂承受空调对象空间例如室内的热负荷而蒸发之后，在气路配管10内上升而返回冷凝器2，从而形成一个环路。
如上所述，所说靠自然循环进行的冷风运行是，利用室内机9与室外机5二者在位置上的高度差中的液体制冷剂与气体制冷剂的密度差作为使制冷剂循环的驱动力的，在冷凝器2、蒸发器7、液路配管6、气路配管10及制冷剂回路内的开关阀部分等制冷剂流通路径中的压力损失之和与因液路配管6内液柱高度而形成的压力升高二者相等时成立。
以一般压缩机进行强制循环运行而实施冷风运行时，其环路中的压力-焓曲线示于图16。图16中，横轴为焓，纵轴为压力。与之相对比，进行压缩机不工作的自然循环运行时，其环路中的压力-焓曲线示于图17。图17中也是横轴为焓、纵轴为压力，靠强制循环进行冷风运行时的环路是将压缩机、冷凝器、膨胀阀、以及蒸发器依次以配管连接而构成。
图16中，34表示冷凝器内焓的减少和压力的降低，35表示膨胀阀造成的压力的降低，36表示蒸发器内焓的增加和压力降低，37表示压缩机造成的焓的增加和压力的升高，38表示与室内温度相当的制冷剂压力，39表示与外部空气温度相当的制冷剂压力。图中的箭头表示制冷剂流动的方向。而图17中，40表示蒸发器内焓的减少和压力的降低，41表示气路配管内压力的降低，42表示冷凝器内焓的减少与压力的降低，43表示液路配管内的高度差所形成的压力升高，减去液路配管内的压力降低后的压力升高。将图16与图17进行比较可知，靠自然循环进行的冷风运行的环路与使用压缩机的强制循环的冷风运行相比，具有蒸发器内的焓的变化量与冷凝器内的焓的变化量大致相等、制冷剂的流向相反这样的特点。
而作为利用自然循环的空调机的例子，有特开平9-250779号公报所披露的空调机，该空调机在压缩机强制循环的冷风运行(以下简称强制循环运行)方式的基础上兼有靠自然循环进行的冷风运行(以下简称自然循环运行)方式。图18是展示现有的具备强制循环运行方式和自然循环运行方式的空调机的结构图。图中，1是压缩机，2是冷凝器，3是室外风扇，5是室外机，6是液路配管，7是蒸发器，9是室内机，10是气路配管，12是旁路压缩机1的压缩机旁路配管，14是储液器，13、22、44、45分别为开关阀，46是膨胀阀，23是旁路膨胀阀46与开关阀45的旁路配管。
该空调机具有用来旁路压缩机1以及膨胀阀46的4个开关阀13、44、22、45。冷凝器2配置在比蒸发器7相对高的位置上，在外部空气温度比室内温度低的场合将开关阀44、22打开，开关阀13、45关闭以形成自然循环运行的环路。即，在冷凝器2内冷凝的液体制冷剂在重力作用下在液路配管6内下降，并经由膨胀阀旁路配管23的开关阀22流入蒸发器7。流入蒸发器7的液体制冷剂承受室内的热负荷而蒸发之后，在气路配管10内上升并经由压缩机旁路配管12的开关阀44返回冷凝器2而形成环路。
而在外部空气温度比室内温度高的场合，将开关阀13、45打开，开关阀44、22关闭，以靠压缩机1进行强制循环的环路实施运行。即，该配管内的制冷剂气体经压缩机1绝热压缩而呈过热状态，经冷凝器2向外部空气散热并液化而成为制冷剂液。之后，高压的制冷剂液在液路配管6内下降，经由开关阀45、并在膨胀阀46内减压而成为气液混合态的低温低压湿蒸气。进而，制冷剂在蒸发器7内吸收气化热而成为制冷剂气体，经由气路配管10、储液器14而返回压缩机1。此时，储液器14内积存了对于强制循环运行来说是过剩的制冷剂。
如上所述，该空调机的结构使其具备强制循环运行方式与自然循环运行方式，并可相应于外部空气温度和室内温度进行运行方式的转换，作为自然循环运行的驱动力只是室外风扇3的输入功率，故年电力消耗可大幅度降低。另外，此处图中虽未示出，在室内机9侧也多设有室内风扇，而即使是具有室外风扇与室内风扇的装置，仍能够大幅度降低年电力消耗。
在这里，一般来说，由于制冷剂在制冷剂回路内状态的不同，自然循环运行所需要的制冷剂量比强制循环运行要多。为此，现有的空调机中，在对自然循环运行与强制循环运行的制冷剂量之差加以吸收方面下了功夫，如采取了将设置在冷凝器2的出口附近的膨胀阀46配置到室内机一侧等措施。但是，实际上，在从强制循环运行向自然循环运行进行转换时，必须在自然循环运行之前，进行将强制循环运行时积存于储液器14内的过剩制冷剂向冷凝器2侧回收的制冷剂回收运行。因此，现有的强制循环运行与自然循环运行并用的空调机中，具有用来对两种运行方式进行制冷剂回路的转换和在运行方式转换时用来回收制冷剂的4个开关阀44、13、22、45以及连接它们的配管。
另外，一般地说，计算机室或安装有移动通讯中继电子设备的基地无线台(屏蔽结构)内的温度被控制在25～35℃左右的范围内，但在冬季等外部空气温度较低时，由于靠自然循环运行所能够得到的供冷能力提高，压缩机1将长时间处于停机状态，随着时间的推移压缩机1的温度将降低。随着压缩机1温度的降低，制冷剂气体从自然循环运行的环路渐渐进入压缩机1内冷凝，因此，不仅自然循环运行所需要的制冷剂量不能保证，并且可能会发生压缩机1启动时产生液体压缩而导致损坏的现象。
现有的在强制循环运行方式基础上兼有自然循环运行方式的空调机，具有用来对两种运行方式的制冷剂回路进行转换以及转换运行方式时，用来回收制冷剂的4个开关阀44、13、22、45以及连接它们的配管。这些开关阀中，作为自然循环运行的制冷剂回路的开关阀22、44，为减少其压力损失而使用大内径的价格昂贵的开关阀，故系统的价格要比仅有强制循环运行方式的空调机高。并且，由于具有多个开关阀而使制冷剂回路复杂，受到室外机5内部空间大小的制约将其装入室外机5内是困难的。
另外，由于强制循环运行时储液器14内积存有过剩制冷剂，因此在向自然循环运行转换时，需要进行将该过剩制冷剂回收到冷凝器2侧的制冷剂回收运行。然而，将膨胀阀46完全关闭以进行制冷剂回收运行时，压缩机1的吸入压力将急剧降低，故吸入压缩机1内的制冷剂液产生气泡而使得冷冻机油与排出气体一起向制冷剂回路流出，压缩机有可能因内部冷冻机油油量减少导致润滑不良而烧坏。而且，流出到制冷剂回路内的冷冻机油会增大压力损失，导致自然循环运行的制冷能力降低。
此外，象冬季等外部空气温度较低时，靠自然循环运行所能够得到的供冷能力将提高，故压缩机1将长时间处于停机状态，随着时间的推移压缩机1的温度降低。这种情况下，制冷剂气体渐渐从自然循环回路进入压缩机1内冷凝，因此，不仅自然循环运行所需要的制冷剂量不能保证，并且压缩机1启动时有可能因液体压缩而损坏。
再有，当其结构为冷凝器2内的制冷剂的流向为自下而上的场合，或冷凝器2的出口部与液路配管6之间的连接配管部分存在自下而上的爬升配管的场合，冷凝的制冷剂液将滞留在冷凝器2内的传热管或连接配管的中途而使自然循环运行变得不稳定，从而不能获得稳定的制冷能力。
本发明是为解决现有技术存在的上述问题而形成的，其目的是提供这样的空调机，该空调机具有强制循环运行方式与自然循环运行方式，减少了为使两种运行方式各自的环路成为制冷剂回路而进行转换所需要的开关阀的数量，从而具有结构简单的制冷剂回路。
本发明的目的还在于提供这样的空调机，该空调机在回收制冷剂时，压缩机1的吸入压力不会急剧降低而能够平滑地进行运行方式的转换。
本发明的目的还在于提供这样的空调机，该空调机具有强制循环运行方式与自然循环运行方式，即使在压缩机1长时间处于停机状态的情况下也能够防止制冷剂流入压缩机1，能够获得稳定的合适的供冷能力。
本发明的目的还在于提供这样的空调机，该空调机能够防止冷凝后的制冷剂液在冷凝器2内的传热管或连接配管的中途滞留。
按照本发明的空调机，是为解决现有技术存在的上述问题而形成的，具有将压缩机、冷凝器、阀的开度可控制的电子式膨胀阀以及蒸发器依次以配管进行连接而成的制冷环路，以及将上述蒸发器的出口部和上述冷凝器的入口部二者经第1开关阀进行连接的压缩机旁路配管；可在上述第1开关阀关闭而上述压缩机处于运行状态的强制循环运行、和上述第1开关阀打开而上述压缩机处于停机状态的自然循环运行之间进行转换，并且，在上述强制循环运行与上述自然循环运行的各运行方式下，对上述电子式膨胀阀的开度进行控制。
另外，按照本发明的空调机，其第1开关阀为对制冷剂自蒸发器的出口部向冷凝器的入口部的流动打开、而对反向流动予以关闭的逆止阀。
另外，按照本发明的空调机，其压缩机旁路配管的入口部与压缩机的入口部之间的配管上设有储液器。
另外，按照本发明的空调机，其压缩机旁路配管的入口部与储液器的入口部之间的配管上设有第2开关阀。
另外，按照本发明的空调机，设有对储液器内的制冷剂进行加热的加热装置。
另外，按照本发明的空调机，其压缩机的出口部与压缩机旁路配管的出口部之间的配管上设有第3开关阀。
另外，按照本发明的空调机，其第3开关阀是对制冷剂从压缩机的出口部向压缩机旁路配管的出口部的流动打开、而对反向流动予以关闭的逆止阀。
另外，按照本发明的空调机，其从压缩机的出口部到冷凝器的入口部为止的高压配管，及从电子式膨胀阀的出口部到上述压缩机的入口部为止的低压配管，经中间有第4开关阀的旁路配管进行连接。
另外，按照本发明的空调机，其冷凝器的出口部与电子式膨胀阀的入口部之间的配管上设有储留制冷剂液的受液器。
另外，按照本发明的空调机，其压缩机的出口部与冷凝器的入口部之间的配管上设有分离冷冻机油的油分离器。
另外，按照本发明的空调机，其冷凝器的出口部与蒸发器的入口部二者经中间有第5开关阀的膨胀阀旁路配管连接。
另外，按照本发明的空调机，具有将压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器依次以配管连接而形成的制冷环路，将上述蒸发器的出口部与上述冷凝器的入口部二者经第1开关阀进行连接的压缩机旁路配管，以及在上述压缩机的出口部与上述压缩机旁路配管的出口部之间的配管上设置的第3开关阀；能够进行将上述第1开关阀关闭、上述第3开关阀打开并使上述压缩机处于运行状态的强制循环运行，与将上述第1开关阀打开、上述第3开关阀关闭并使上述压缩机处于停机状态的自然循环运行的转换。
另外，按照本发明的空调机，其第3开关阀是对制冷剂从压缩机的出口部向压缩机旁路配管的出口部的流动打开、而对反向流动予以关闭的逆止阀。
另外，按照本发明的空调机，其结构使得流入冷凝器的制冷剂在上述冷凝器内从上方向下方流动。
另外，按照本发明的空调机，其结构使得冷凝器内的制冷剂配管在上下方向上分支为多个制冷剂流通路径，分流后的制冷剂各自在上述制冷剂流通路径内从上向下流动并在上述冷凝器的出口部合流，并且在上述冷凝器内的下部设有过冷却部。
另外，按照本发明的空调机，其结构使得冷凝器内的制冷剂配管在上下方向上分支为多个制冷剂流通路径，分流后的制冷剂各自在上述制冷剂流通路径内自上向下流动并在上述冷凝器的出口部合流，并且上侧的上述制冷剂流通路径的长度比下侧的上述制冷剂流通路径的长度长。
另外，按照本发明的空调机，其结构使得流入蒸发器的制冷剂在上述蒸发器内是从下方向上方流动。
另外，按照本发明的空调机，其从蒸发器的出口部至冷凝器入口部为止的配管的直径，大于从上述冷凝器的出口部至上述蒸发器入口部为止的配管的直径。
另外，按照本发明的空调机，其蒸发器的传热面积大于冷凝器的传热面积。
另外，按照本发明的空调机，其冷凝器的制冷剂配管的出口部的高度比蒸发器的制冷剂配管的出口部的高度向上高出不小于0.5m且不大于2m。
另外，按照本发明的空调机，其冷凝器的制冷剂配管的出口部与构成制冷环路的液路配管二者的连结部，设置在容纳上述冷凝器的容器的底部以下。
图1是按照本发明实施形式1的空调机的结构图，
图2是按照本发明实施形式2的空调机的结构图，
图3是按照本发明实施形式3的空调机的结构图，
图4是按照本发明实施形式4的空调机的结构图，
图5是实施形式4所涉及空调机的供冷能力相对于制冷剂填充量比的特性曲线图，
图6是实施形式4所涉及空调机的从强制循环运行向自然循环运行进行转换的步骤流程图，
图7是按照本发明实施形式5的空调机的结构图，
图8是按照本发明实施形式6的空调机的结构图，
图9是按照本发明实施形式7的空调机的结构图，
图10是按照本发明实施形式8的冷凝器的结构图，
图11是按照本发明实施形式9的蒸发器的结构图，
图12是按照本发明实施形式10的空调机安装在基地无线台的配置图，
图13是实施形式10所涉及空调机的供冷能力相对于外部空气温度而变化的特性曲线图，
图14是实施形式10所涉及空调机的供冷能力相对于室内机与室外机的高度差而变化的特性曲线图，
图15是用来对靠自然循环进行冷风运行的工作原理进行说明的空调机的结构图，
图16是显示强制循环运行时压力与焓的关系的特性曲线图，
图17是显示自然循环运行时压力与焓的关系的特性曲线图，
图18是具有自然循环运行方式和强制循环运行方式的现有空调机的结构图。
下面，对本发明实施形式1的空调机的例如冷风装置进行说明。图1是本实施形式所涉及的空调机的结构图。图中，1是压缩机，2是冷凝器，3是室外风扇，4是膨胀阀例如为电子式膨胀阀，5是室外机，6是液路配管，7是蒸发器，8是室内风扇，9是室内机，10是气路配管，11是开关阀(第1开关阀)例如为逆止阀，12是压缩机旁路配管。图中，箭头所示为制冷剂的流向。
电子式膨胀阀4是以通入的电流设定其开度的、可从外部进行控制的膨胀阀，本实施形式中，对于强制循环运行和自然循环运行是将其设定为不同的开度而进行转换的。气路配管10是从蒸发器7的出口接至冷凝器2的入口的配管，液路配管6是从冷凝器2的出口接至蒸发器7的入口的配管。并且，气路配管10的直径为液路配管6直径的1.5～2倍左右，气路配管10要比液路配管6粗。
另外，本实施形式中，作为制冷剂使用的是例如R22或R-407C等氟利昂系制冷剂，压缩机使用的是例如涡旋压缩机，冷冻机油使用的是例如烷基苯环油或酯油，但并不受此限制，也可以采用其它制冷剂、其它压缩机、其它冷冻机油。
如图1所示，空调机由室外机5和室内机9以及将它们连接起来的液路配管6和气路配管10构成。
室外机5由压缩制冷剂气体的压缩机1，使该制冷剂气体冷却液化的冷凝器2、将外部空气强制性地吹向冷凝器2外表面的室外风扇3、对来自冷凝器2的高温高压制冷剂液进行减压使之成为二相状态的湿蒸气的电子式膨胀阀4、在自然循环运行时将压缩机1旁路的中间有逆止阀11的压缩机旁路配管12所构成。
而室内机9由蒸发器7和室内风扇8构成，所说蒸发器7的作用是使得自液路配管6流入的湿蒸气经作为空调对象空间的室内的空调负荷蒸发而成为制冷剂气体，所说室内风扇8可将室内空气强制性地吹向蒸发器7的外表面。
该室外机5的冷凝器2配置在比室内机9的蒸发器7更高的位置上，本实施形式中，例如以1.2米左右的高度差进行安装。
该空调机被用在例如常年需要冷风的场所，当室内温度低于外部空气温度时，进行压缩机1处于工作状态的强制循环运行，当室内温度高于外部空气温度时，进行压缩机1处于停机状态而利用外部空气的冷热进行的自然循环运行。在此，首先就强制循环运行进行说明。
将电子式膨胀阀4的开度设定为适当的开度，以对自冷凝器2流出的制冷剂液进行减压而使之成为二相状态的湿蒸气，例如，当采用全开为2000脉冲的电子式膨胀阀4时，设定为15％左右的开度，例如为300脉冲，当压缩机1运行时，在压缩机1的排出压力与吸入压力的压力差作用下逆止阀11关闭，从而形成强制循环运行的环路。即，该配管内的制冷剂气体经压缩机1的绝热性压缩而呈过热状态，在冷凝器2内向外部空气散热而液化，成为制冷剂液。之后，高压的制冷剂液经过电子式膨胀阀4，在该电子式膨胀阀4内减压而成为气液混合状态的低温低压的湿蒸气。进而，制冷剂通过液路配管6并在蒸发器7内吸收气化热而成为制冷剂气体，经由气体配管10返回压缩机1。
其次，对外部空气温度低于室内温度情况下的自然循环运行进行说明。当将电子式膨胀阀4的开度全开以降低制冷剂回路内的压力损失时，由于制冷剂的流动而使逆止阀11打开，形成自然循环运行时的环路。并且，在冷凝器2内冷凝的液态制冷剂在重力作用下在液路配管6内下落而流入蒸发器7。流入蒸发器7的液态制冷剂承受室内的热负荷而蒸发后，在气路配管10内上升并经由压缩机旁路配管12的逆止阀11而返回冷凝器12。
此时，虽然制冷剂也有流入贯穿于压缩机1内的流通路径中去的趋势，但由于压缩机1内部的流动阻力与压缩机旁路配管12的流动阻力相比非常大，故流经压缩机1的制冷剂流量与通过压缩机旁路配管12的制冷剂流量相比小到可以忽略的程度。
如上所述，该空调机的结构使其具有强制循环运行方式和自然循环运行方式，并可根据外部空气温度和室内温度进行转换，作为进行自然循环运行所需要的动力，仅仅是室外风扇3和室内风扇8的输入功率，故能够大幅度降低年电力消耗。而且，该空调机是以开度可从外部进行控制的一个电子式膨胀阀4实现图18之现有技术所具有的两个功能，即膨胀阀46所具有的减压功能和开关阀22所具有的旁路膨胀阀46的功能，现有装置的三个开关阀13、22、45可以不要，因此，可以构成价格低廉、结构简单的装置。
此外，由于可以减少自然循环运行与强制循环运行相互转换所需要的开关阀的数量，故制冷剂回路的所有结构部件可以很容易地装入室外机5内。
另外，若压缩机旁路配管12中设置的逆止阀11采用诸如电磁式开关阀等，使其在自然循环运行时打开，强制循环运行时关闭，也能够获得与上述同样的效果。但是，若象上述实施形式那样，采用对制冷剂从蒸发器7的出口部向冷凝器2的入口部的流动打开、而对反方向的流动予以关闭的逆止阀11，则不必相应于自然循环运行和强制循环运行实施开闭，容易实现制冷剂回路的改变。即在强制循环运行时，靠压缩机1的排出压力与吸入压力之间的压力差，逆止阀11将自动关闭；而转换为自然循环运行方式时，将电子式膨胀阀4开度完全打开，并将压缩机1停机，使制冷剂在制冷剂回路内自然循环，施加在逆止阀11两侧的压力相反，逆止阀11将自动关闭。
然而，一般来说，对于相同的配管直径、相同的制冷剂流量，气体流速要比液体流速大，因此，与液路配管6的压力损失相比气路配管10的压力损失要大。自然循环运行时，其制冷剂流量这样决定，即应使得因高度差而产生的压力升高与制冷剂回路的压力损失相等，故制冷剂回路内压力损失的增大将直接导致供冷能力的降低。因此，减少制冷剂回路内的压力损失、增加制冷剂流量可促使供冷能力提高。
按照本实施形式的空调机，自蒸发器7的出口至冷凝器2的入口为止的气路配管10的管径，大于自冷凝器2的出口至蒸发器7的入口为止的液路配管6的管径，例如前者为后者的1.5～2倍左右，故能够减少制冷剂回路内的压力损失，增加制冷剂流量。因此，能够抑制自然循环运行时因压力损失增大而导致供冷能力降低。
前面提及，与液路配管6相比，气路配管10的管径例如为其1.5～2倍，但粗细的程度并不限定于此。只要气路配管10比液路配管6粗，虽然其效果在程度上有所不同，但总能够防止自然循环运行时供冷能力的降低。
下面，对本发明实施形式2的空调机的例如冷风装置进行说明。图2是本实施形式的空调机的结构图。图中，14是防止在过渡过程或制冷剂过充等情况下液体返回压缩机1的储液器，它设置在压缩机旁路配管12的入口部与压缩机1的入口部之间的配管上。13是设置在压缩机旁路配管12的入口部与储液器14的入口部之间的配管上、防止制冷剂流入储液器14的开关阀(第2开关阀)，16是设置在压缩机1的出口部与压缩机旁路配管12的出口部之间的配管上的开关阀(第3开关阀)，例如是对制冷剂自压缩机1的出口部向压缩机旁路配管12的出口部的流动打开、而对反向流动予以关闭的逆止阀。与图1相同序号者为相同或相当的部分，图中箭头示出制冷剂的流向。
与实施形式1同样，由室外机5和室内机9以及将它们连接起来的液路配管6和气路配管10构成。
室外机5由压缩制冷剂气体的压缩机1、使该制冷剂气体冷却液化的冷凝器2、将外部空气强制性地吹向冷凝器2外表面的室外风扇3、对来自冷凝器2的高温高压制冷剂液进行减压使之成为二相状态的湿蒸气的电子式膨胀阀4、在过渡过程或制冷剂过充等情况下防止液体返回压缩机1的储液器14、在自然循环运行时将压缩机1和储液器14旁路的中间有开关阀13和逆止阀11的压缩机旁路配管12、自然循环运行时防止自压缩机旁路配管12流过来的制冷剂流入压缩机1的逆止阀16所构成。
而室内机5由蒸发器7和室内风扇8构成，所说蒸发器7的作用是使得自液路配管6流入的湿蒸气经作为空调对象空间的室内的空调负荷蒸发而成为制冷剂气体，所说室内风扇8用来将室内空气强制性地吹向蒸发器7的外表面。
作为该空调器，在进行强制循环运行时，将开关阀13打开，将电子式膨胀阀4的开度设定为适当的开度，以对自冷凝器2流出的制冷剂液进行减压而使之成为二相状态的湿蒸气，例如将开度设定为全开的15％左右并使压缩机1运行。在这种运行状态下，逆止阀11在压缩机1的排出压力与吸入压力的压力差下自动关闭，而逆止阀16自动呈打开状态，从而形成强制循环运行的环路。
而进行自然循环运行时，在将压缩机1停机的大约同时将开关阀13关闭，当进而使电子式膨胀阀4的开度成为全开时，逆止阀11因制冷剂的流动而打开，形成自然循环的环路。再次进行强制循环运行时，首先关闭开关阀13，在减小电子式膨胀阀4开度的大约同时使压缩机1运行。
该空调机是以可从外部控制其开度的一个电子式膨胀阀4实现图18之现有技术所具有的两个功能，即膨胀阀46所具有的减压功能和开关阀22所具有的旁路膨胀阀46的功能，现有装置的两个阀22、45可以不要，因此，可以构成价格低廉、结构简单的装置。
此外，由于可以减少自然循环运行与强制循环运行进行相互转换所需要的开关阀的数量，故制冷剂回路的所有结构部件可以很容易地装入室外机5内。
另外，压缩机旁路配管12中设置的逆止阀11可采用诸如电磁式开关阀等，但若采用对制冷剂从蒸发器7的出口部向冷凝器2的入口部的流动打开、而对反向流动予以关闭的逆止阀，则不必相应于自然循环运行和强制循环运行实施开闭，容易实现制冷剂回路的改变。
然而，与强制循环运行相比，由于制冷剂回路内制冷剂状态不同，自然循环运行时所需要的制冷剂量要多。本实施形式中，由于压缩机旁路配管12的入口部与压缩机1的入口部之间设置了储液器14，故能够在强制循环运行时吸收形成的过剩制冷剂。
并且，自然循环运行时，需极力避免制冷剂在制冷剂回路内滞留，而如本空调机那样在室外机5中设置有储液器14的场合，由于强制循环运行时储液器14内已呈低温低压，故在向自然循环运行进行转换之后，制冷剂将流入储液器14。为此，作为本实施形式的空调机，在压缩机旁路配管12的入口部与储液器14的入口部之间的管路上设置了开关阀13。因而，当从强制循环运行向自然循环运行转换时只要将开关阀13关闭，即可防止制冷剂流入储液器14，保证自然循环运行所必需的制冷剂量，因而能够获得稳定的供冷能力。
另外，本实施形式中，压缩机1的出口部与压缩机旁路配管12的出口部之间的管路中设有逆止阀16。通常，在刚从强制循环运行转换为自然循环运行之时，由于压缩机1自身的热容量，使得压缩机1的温度维持高于自然循环运行时的制冷剂饱和温度，制冷剂不会从压缩机旁路配管12的出口部流入压缩机1的出口部。但是，在冬季等外部空气温度较低的场合，由于自然循环运行下所能获得的冷却能力提高，压缩机1将长时间处于停机状态，随着时间的推移，压缩机1的温度降低。在这种情况下，制冷剂渐渐从自然循环的制冷剂回路进入压缩机1内冷凝，故不仅不能保证自然循环运行所必需的制冷剂量，而且压缩机1启动时有可能发生液体压缩而导致损坏。作为本实施形式的空调机，在压缩机1出口与压缩机旁路配管12出口之间设有逆止阀16。自然循环运行时，几乎所有制冷剂流经压缩机旁路配管12，故在逆止阀16的两端产生压力差而自动关闭。因此，即使压缩机1长时间处于停机状态，也能够防止制冷剂流入压缩机1内冷凝，不仅保证了自然循环运行所必需的制冷剂量，并且提高了压缩机1的可靠性。
另外，逆止阀16若采用例如电磁式开关阀等，在强制循环运行时将其打开、自然循环运行时将其关闭，也能够获得与上述同样的效果。但是，若如上述实施形式那样，采用对制冷剂从压缩机1的出口部向压缩机旁路配管12的出口部的流动打开、而对反方向的流动予以关闭的逆止阀，则可在两端压力差的作用下自动开闭，故不必相应于自然循环运行或强制循环运行进行开闭，能够切实防止自然循环运行时制冷剂在压缩机1内冷凝。
在具有图18所示结构的空调机中，该逆止阀16也可设置在压缩机1的出口部与压缩机旁路配管12的出口部之间的管路中。采用这样的结构，也能够与上述同样防止制冷剂流入压缩机1内冷凝，不仅能够保证自然循环运行所必需的制冷剂量，而且能够提高压缩机1的可靠性。
下面，对本发明实施形式3的空调机的例如冷风装置进行说明。图3是本实施形式的空调机的结构图。图中，15是对储液器内的制冷剂加热的加热装置，例如为加热器，与图1相同序号者为相同或相当的部分，图中箭头示出制冷剂的流向。
与实施形式1同样，由室外机5和室内机9以及将它们连接起来的液路配管6和气路配管10构成。
室外机5由压缩制冷剂气体的压缩机1、使该制冷剂气体冷却液化的冷凝器2、将外部空气强制性地吹向冷凝器2外表面的室外风扇3、对来自冷凝器2的高温高压制冷剂液进行减压使之成为二相状态的湿蒸气的电子式膨胀阀4、在过渡过程或制冷剂过充等情况下防止液体返回压缩机1的储液器14、在自然循环运行时将压缩机1和储液器14旁路的中间有逆止阀11的压缩机旁路配管12、对储液器14内的过剩制冷剂进行加热使之蒸发的加热器15构成。
而室内机5由蒸发器7和室内风扇8构成，所说蒸发器7的作用是使得自液路配管6流入的湿蒸气经作为空调对象空间的室内的空调负荷蒸发而成为制冷剂气体，所说室内风扇8用来将室内空气强制性地吹向蒸发器7的外表面。
作为该空调器，在进行强制循环运行时，若将电子式膨胀阀4的开度设定为适当的开度，以对自冷凝器2流出的制冷剂液进行减压而使之成为二相状态的湿蒸气，例如将开度设定为全开的15％左右并使压缩机1运行，则逆止阀11在压缩机1的排出压力与吸入压力的压力差下自动关闭，从而形成强制循环运行的环路。而进行自然循环运行时，若将压缩机1停机并使电子式膨胀阀4的开度全部打开，则逆止阀11由于制冷剂的流动而打开，形成自然循环运行的环路。
如实施形式2中所述，自然循环运行比强制循环运行需要更多的制冷剂量，故自然循环运行时必须极力防止制冷剂在制冷剂回路内滞留。而室外机5中设置有储液器14时，从强制循环转换为自然循环之后，制冷剂将流入储液器14。为此，作为本实施形式，在压缩机1停机的同时开始对加热器15通电，抑制储液器14温度的降低。这种情况下，虽然刚完成转换之后制冷剂会流入储液器14内，但当以加热器15对滞留于储液器14内的制冷剂液加热时，制冷剂液将蒸发而成为制冷剂气体，主要通过储液器14的入口管路返回自然循环运行的制冷剂回路中。
如上所述，本实施形式具有加热储液器14内的制冷剂液使之蒸发的加热器15，能够在自然循环运行时防止制冷剂从气路配管10流入储液器14，因此，能够保证自然循环运行所需要的制冷剂量。另外，不需要图2所示用来防止制冷剂滞留于储液器14的开关阀13，能够获得价格低廉、结构简单的装置。
而加热器15的电力消耗，只要使储液器14的温度保持在高于自然循环运行时的制冷剂饱和温度的程度即可，比制冷剂回收运行所需的压缩机1的电力消耗要少，故可降低年电力消耗。
加热器15的输入功率，既可以是在压缩机1停机的同时输入一定的功率，也可以在储液器14出入口的管路部分设置温度传感器和压力传感器，根据其检测值运算输入功率和通电时间。另外，还可以检测储液器14内制冷剂液的量进行加热器15的通断。此外，也可以始终给加热器15通电，使储液器14保持较高温度。此时虽然加热器15的电力消耗有一定程度的增加，但制冷剂液不会滞留在储液器14内而不必进行制冷剂回收运行，故可减少制冷剂回收运行所需的压缩机的电力消耗，因此，总体上可降低年电力消耗。
下面，对本发明实施形式4的空调机的例如冷风装置进行说明。图4是本实施形式的空调机的结构图。图中，17是将压缩机1的出口部的高压配管与储液器14的入口部的低压配管连接起来的中间有开关阀(第4开关阀)18的旁路配管，与图1相同序号者为相同或相当的部分，图中箭头示出制冷剂的流向。
与实施形式1同样，本实施形式的空调机由室外机5和室内机9以及将它们连接起来的液路配管6和气路配管10构成。
室外机5由压缩制冷剂气体的压缩机1、使该制冷剂气体冷却液化的冷凝器2、将外部空气强制性地吹向冷凝器2外表面的室外风扇3、对来自冷凝器2的高温高压制冷剂液进行减压使之成为二相状态的湿蒸气的电子式膨胀阀4、在过渡过程或制冷剂过充等情况下防止液体返回压缩机1的储液器14、在自然循环运行时将压缩机1和储液器14旁路的、中间有开关阀13和逆止阀11的压缩机旁路配管12、自然循环运行时防止制冷剂流入压缩机1的逆止阀16、连接压缩机1的出口部的高压配管与储液器14的入口部的低压配管的中间有开关阀18的旁路配管17所构成。
而室内机9由蒸发器7和室内风扇8构成，所说蒸发器7的作用是使得自液路配管6流入的湿蒸气经作为空调对象空间的室内的空调负荷蒸发。
图5是自然循环运行方式下改变制冷剂填充量时供冷能力变化的实验结果，横轴是自然循环运行时的制冷剂量与强制循环运行时的恰当制冷剂量的比，纵轴是供冷能力。由图5可知，要使自然循环运行的供冷能力达到最大，需要填充强制循环运行时的2倍左右的制冷剂量。因此，当填充有可使自然循环运行的供冷能力达到最大的制冷剂量时，如前所述，强制循环运行时储液器14内将积存过剩的制冷剂，转换运行方式时，需要进行制冷剂回收运行以使该过剩制冷剂返回自然循环运行的制冷剂回路。
作为制冷剂回收运行，有将电子式膨胀阀4的开度全闭而进行强制循环运行的方法，但该方法会使压缩机1的吸入压力急剧降低，吸入压缩机1内的制冷剂液产生气泡而冷冻机油与排出气体一起向制冷剂回路流出，使压缩机1内部的冷冻机油油量减少而有可能因润滑不良导致烧损。特别是对于涡旋压缩机，会出现如下问题，即由于诸如吸入压力的降低和压缩机1内部的制冷剂液产生气泡，使得向滑动部位的供油量减少，滑动部位温度升高并产生热变形而最终导致损坏。另外，会出现向制冷剂回路流出的冷冻机油增加压力损失，自然循环运行的供冷能力降低的现象。本实施形式的目的是，提高上述制冷剂回收运行的可靠性和自然循环运行的供冷能力。
图6是本实施形式的空调机的从强制循环运行向自然循环运行进行转换的步骤流程图。在ST1阶段，正在进行强制循环运行，设置为这样一种状态：开关阀13打开，开关阀18关闭，电子式膨胀阀4的开度为可对从冷凝器2出来的制冷剂液进行减压使之呈二相状态湿蒸气的合适的开度，例如为全开的15％左右。ST2阶段，接受运行方式转换指令，在ST3阶段开关阀18打开，在ST4阶段电子式膨胀阀4的开度变成可使蒸发器7的出口呈过热状态的开度，例如为全开的10％左右的开度，而进行比如一定时间的制冷剂回收运行(ST5)。进行制冷剂回收运行(ST5)时，储液器14内的制冷剂液在来自蒸发器7的过热气体以及流经中间有开关阀18的旁路配管17而流入的、自压缩机1排出的过热气体的作用下蒸发。之后，经由压缩机1、逆止阀16向冷凝器2侧回收。
然后，在ST6阶段将压缩机1停机，在ST7阶段关闭开关阀13以防止制冷剂流入储液器14。之后，在ST8阶段关闭开关阀18，为了减少制冷剂回路内的压力损失而将电子式膨胀阀4的开度全开(ST9)，转换为自然循环运行(ST10)。
进行制冷剂回收运行(ST5)时，由于从压缩机1排出的高温高压的过热气体的一部分被旁路配管17的开关阀18向吸入侧旁路，故能够在不降低压缩机1的吸入压力的情况下将积存在储液器14内的制冷剂回收至自然循环回路。
另外，在ST5阶段列举了进行一定时间的制冷剂回收运行的例子，但也可以对压缩机1的吸入与排出温度或吸入与排出加热度进行检测，使被检测的吸入与排出温度或吸入与排出加热度达到设定值为止时进行制冷剂回收运行。
由于设置了经由开关阀18将高压配管与低压配管连接的旁路配管17，并且按图6所示的步骤进行运行方式的转换，因此，具有能够在不降低压缩机1的吸入压力的情况下将积存在储液器14内的制冷剂回收至自然循环运行的环路内、提高压缩机1的可靠性的效果。
旁路配管17的连接位置，不限于上述位置，只要将从压缩机1的出口部至冷凝器2的入口为止的高压配管和从膨胀阀4的出口部至压缩机1的入口部为止的低压配管二者连接起来，即可获得与上述同样的效果。
下面，对本发明实施形式5的空调机的例如冷风装置进行说明。图7是本实施形式的空调机的结构图。图中，21是受液器，设在冷凝器2的出口部与电子式膨胀阀4的入口部之间的管路上，用于储留从冷凝器2流出的制冷剂液。与图1相同序号者为相同或相当的部分，图中箭头示出制冷剂的流向。
与实施形式1同样，本实施形式的空调机由室外机5和室内机9以及将它们连接起来的液路配管6和气路配管10构成。
室外机5由压缩制冷剂气体的压缩机1、使该制冷剂气体冷却液化的冷凝器2、将外部空气强制性地吹向冷凝器2外表面的室外风扇3、对出自冷凝器2的高温高压制冷剂液进行减压使之成为二相状态的湿蒸气的电子式膨胀阀4、在过渡过程或制冷剂过充等情况下防止液体返回压缩机1的储液器14、将压缩机1和储液器14旁路的中间有开关阀13和逆止阀11的压缩机旁路配管12、自然循环运行时防止制冷剂流入压缩机1的逆止阀16、将从冷凝器2的出口部流出的制冷剂液储留的受液器21所构成。
而室内机9由可使自液路配管6流入的湿蒸气因空调负荷而蒸发的蒸发器7和室内风扇8构成。
受液器21配置在冷凝器2的下部，供制冷剂从冷凝器2流入的配管和向电子式膨胀阀4流出的配管连接至受液器21的下部。另外，受液器21内部容积的大小能够容纳与强制循环运行时的与自然循环运行时的合适的制冷剂量之差相当的制冷剂液的体积。
作为该空调器，在进行强制循环运行时，将电子式膨胀阀4的开度设定为适当的开度，以对自冷凝器2流出的制冷剂液进行减压并使之成为二相状态的湿蒸气，例如将开度设定为全开的15％左右并使压缩机1运行。于是，逆止阀11在压缩机1的排出压力与吸入压力的压力差下关闭，从而形成强制循环运行的环路。此时，受液器21中将储留与强制循环运行时的与自然循环运行时的合适的制冷剂量之差相当的制冷剂液。
而要进行自然循环运行时，当将开关阀13关闭，使电子式膨胀阀4的开度为全开时，逆止阀11因制冷剂的流动而打开，形成自然循环的环路。
当如实施形式4所示，填充的制冷剂量可使自然循环运行时的供冷能力接近最大时，进行强制循环运行时将有过剩制冷剂积存在储液器4内，而转换运行方式时需要进行使得该过剩制冷剂返回自然循环运行时的制冷剂回路的制冷剂回收运行。按照本实施形式的空调机，由于在冷凝器2的出口部附近设置了受液器21，故能够在强制循环运行时防止因过剩制冷剂储留于冷凝器2内而使冷凝的有效传热面积减小。另外，由于可使过剩制冷剂滞留在受液器21内，故能够防止过剩制冷剂在储液器14内滞留，从而能够减小储液器14的体积或将其省略。此外，由于过剩制冷剂不会在储液器14内滞留，故不必进行制冷剂回收运行，可将实施形式4中所示的中间有电磁阀18的旁路配管17省略。
下面，对本发明实施形式6的空调机的例如冷风装置进行说明。图8是本实施形式的空调机的结构图。图中，19是对从压缩机1与制冷剂气体一起排出的冷冻机油进行分离并使之返回压缩机1的油分离器，设置在压缩机1的出口部与冷凝器2的入口部之间的管路上。20是使通过油分离器19分离的冷冻机油返回压缩机1的毛细管。与图1相同序号者为相同或相当的部分，图中箭头示出制冷剂的流向。
与实施形式1同样，由室外机5和室内机9以及将它们连接起来的液路配管6和气路配管10构成。
室外机5由压缩制冷剂气体的压缩机1、使该制冷剂气体冷却液化的冷凝器2、将外部空气强制性地吹向冷凝器2外表面的室外风扇3、对来自冷凝器2的高温高压制冷剂液进行减压使之成为二相状态的湿蒸气的电子式膨胀阀4、在过渡过程或制冷剂过充等情况下防止液体返回压缩机1的储液器14、将压缩机1和储液器14旁路的中间有开关阀13和逆止阀11的压缩机旁路配管12、自然循环运行时防止制冷剂流入压缩机1的逆止阀16、对从压缩机1与制冷剂气体一起排出的冷冻机油进行分离并使之返回压缩机1的油分离器19、使通过上述油分离器19分离的冷冻机油返回压缩机1的毛细管20所构成。
而室内机9由可使自液路配管6流入的湿蒸气因空调负荷而蒸发的蒸发器7和室内风扇8构成。
作为该空调器，在进行强制循环运行时，将电子式膨胀阀4的开度设定为适当的开度，以对自冷凝器2流出的制冷剂液进行减压并使之成为二相状态的湿蒸气，例如将开度设定为全开的15％左右而使压缩机1运行。于是，逆止阀11在压缩机1的排出压力与吸入压力的压力差下关闭，从而形成强制循环运行的环路。此时，从压缩机1排出的制冷剂气体在经油分离器19将制冷剂气体中的冷冻机油分离之后流入冷凝器2。通过油分离器19分离的冷冻机油经毛细管20减压而返回压缩机1。
而进行自然循环运行时，当将开关阀13关闭，使电子式膨胀阀4的开度成为全开时，逆止阀11因制冷剂的流动而打开，形成自然循环的环路。
一般来说，强制循环运行时与压缩机1排出的气体一起流出的冷冻机油在自然循环运行时因压缩机1被开关阀13和逆止阀16旁路，故不能返回压缩机1而在制冷剂回路内循环。在制冷剂回路内与制冷剂一起循环的冷冻机油将产生降低传热率、增加压力损失等不良影响。特别是自然循环运行时，由于制冷剂流量比强制循环运行时少，故使得附着在作为上升管的气路配管10的管壁表面的油膜厚度变厚，将导致制冷剂回路的压力损失增大、供冷能力降低。
按照本实施形式的空调机，在压缩机1的出口部设置了油分离器19，可对随制冷剂气体一起排出的冷冻机油进行分离而使之返回压缩机1，故能够抑制自然循环运行时循环于制冷剂回路内的冷冻机油导致供冷能力降低。另外，还能够防止因压缩机1的冷冻机油向制冷剂回路流出而使压缩机1内部冷冻机油油量减少、导致润滑不良而烧损的现象的发生，因此具有提高压缩机1的可靠性的效果。特别是，作为对于制冷剂的溶解度较低的烷基苯环油等非相溶性油类，有时会出现这样的情况，即即使在冷凝器2，蒸发器7、液路配管6内也与制冷剂相分离而产生传热率降低和压力损失增加等不良影响。在这种场合，与采用相溶于制冷剂的矿物油之类冷冻机油的场合相比，本实施形式的空调机的效果更为突出。
下面，对本发明实施形式7的空调机的例如冷风装置进行说明。图9是本实施形式空调机的结构图。图中，23是中间有旁路电子式膨胀阀4的开关阀(第5开关阀)22的膨胀阀旁路配管，将冷凝器2的出口部与蒸发器7的入口部二者连接起来。与图1相同序号者为相同或相当的部分，图中箭头示出制冷剂的流向。
与实施形式1同样，按照本实施形式的空调机由室外机5和室内机9以及将它们连接起来的液路配管6和气路配管10构成。
室外机5由压缩制冷剂气体的压缩机1、使该制冷剂气体冷却液化的冷凝器2、将外部空气强制性地吹向冷凝器2外表面的室外风扇3、对出自冷凝器2的高温高压制冷剂液进行减压使之成为二相状态的湿蒸气的电子式膨胀阀4、在过渡过程或制冷剂过充等情况下防止液体返回压缩机1的储液器14、将压缩机1和储液器14旁路的中间有开关阀13和逆止阀11的压缩机旁路配管12、自然循环运行时防止制冷剂流入压缩机1的逆止阀16、旁路电子式膨胀阀4的中间有开关阀22的膨胀阀旁路配管23所构成。
而室内机9由可使自液路配管6流入的湿蒸气因空调负荷而蒸发的蒸发器7和室内风扇8构成。
按照本实施形式的空调机，在进行强制循环运行时，将开关阀22打开，开关阀13关闭，将电子式膨胀阀4的开度设定为适当的开度，以对自冷凝器2流出的制冷剂液进行减压并使之成为二相状态的湿蒸气，例如将开度设定为全开的15％左右而使压缩机1运行。于是，逆止阀11在压缩机1的排出压力与吸入压力的压力差下关闭，从而形成强制循环运行的环路。
而进行自然循环运行时，当将开关阀13关闭，开关阀22打开，使电子式膨胀阀4的开度成为全开时，逆止阀11因制冷剂的流动而打开，形成自然循环的环路。自然循环运行时，自冷凝器2流出的制冷剂向电子式膨胀阀4和膨胀阀配管23分流。通常，开度为全开的电子式膨胀阀4中流动的制冷剂的压力损失与中间有开关阀22而将电子式膨胀阀4旁路的膨胀阀配管23中流动的制冷剂的压力损失相比，较多的情况是膨胀阀旁路配管23的压力损失较小。因此，实际上，自然循环运行时的制冷剂近乎全部流过膨胀阀旁路配管23。
按照本实施形式的空调机，由于自然循环运行时制冷剂向膨胀阀旁路配管23流动，故能够大幅度减少制冷剂在液路配管内的压力损失，在液路配管6和气路配管10较长等场合，能够防止因制冷剂回路内压力损失的增加而导致自然循环运行时供冷能力降低。
另外，由于采用了中间有开关阀22的旁路配管23将电子式膨胀阀4旁路的结构，因此，即使在强制循环运行时电子式膨胀阀4出现故障而固定在某一开度的场合，也能够通过打开开关阀22而进行自然循环运行，使系统的可靠性提高。
即使如前所述地在自然循环运行时将电子式膨胀阀4全部打开，大部分制冷剂也仍然自膨胀阀旁路配管23流动，因此，也可以在电子式膨胀阀4的开度处于进行强制循环运行时的开度状态下转换为自然循环运行。此时，供冷能力几乎不变。
下面，对本发明实施形式8的空调机的例如用于冷风装置的冷凝器进行说明。图10是本实施形式的空调机所涉及的冷凝器的结构图。图中，24是入口配管，25是传热管，26是与传热管25直交的散热片，27是设置在冷凝器内下部的过冷却部，28是出口配管。
多个散热片26大致彼此平行地设置，传热管25贯穿相应的散热片26，以端部的散热片26与在紧靠着的下方贯穿的传热管25相连接而形成制冷剂流通路径。另外，冷凝器内的传热管向上下方向分开而构成多个例如2个制冷剂流通路径。
流入冷凝器的制冷剂气体在入口配管24处向上下两个流通路径分流，各自在向下方的传热管25流动期间对外部空气散热而冷凝。之后，在出口配管28的A部位(以虚线圆表示的部分)合流而形成一个流通路径，流入过冷却部27。在A处合流的制冷剂流速变快，在过冷却部27内进行一定程度的过冷却，并从冷凝器的制冷剂出口部(D1)流入液路配管。
本实施形式中，作为冷凝器内传热管25的结构，使得制冷剂从上向下流动。假如采用冷凝器内的制冷剂从下向上流动的结构，则有时会出现这样的现象，即冷凝后的制冷剂在重力作用下或滞留于传热管25内或在传热管25内倒流，制冷剂液不能可靠地供向冷凝器的制冷剂出口部、自然循环运行不能成立的现象。按照本实施形式的冷凝器，其结构使得各制冷剂流通路径的制冷剂的流向是从上向下，因此，特别是自然循环运行时，能够防止冷凝后的制冷剂液在流经传热管25的中途滞留或倒流的现象发生，可获得稳定的合适的供冷能力。
制冷剂流通路径在冷凝器内并不限定分为2路，对于1路制冷剂流通路径或分为3路及3路以上的结构，只要制冷剂的流向为从上向下，即能够防止冷凝后的制冷剂在传热管25内滞留或倒流的现象发生，特别是在自然循环运行时能够获得稳定的供冷能力。
另外，本实施形式中，作为构成分为2路的制冷剂流通路径的传热管25的根数，上侧的制冷剂流通路径比下侧要多，分路后的上侧的制冷剂流通路径比下侧的制冷剂流通路径要长。由于自入口配管24流入的制冷剂的流量是使得上下的压力损失相等地进行分配的，故上侧的制冷剂流量将比下侧的制冷剂流量小。
一般地，作为如图10所示纵向设置的、分为2个流通路径的冷凝器，当上下流通路径为等长时，出口配管28内将形成液柱而因高低之差产生压力差，C点所示下侧的出口压力将高于B点所示上侧的出口压力。因此，越是下侧的流通路径制冷剂越不易流动，将处于自入口配管24流入的制冷剂的流量上下分配不均的状态。
对此，按照本实施形式的冷凝器，供制冷剂通过的传热管25的根数在上侧较多，故越是靠上侧的制冷剂流通路径制冷剂的压力损失越大，其制冷剂的流量比下侧制冷剂流通路径小。因此，当冷凝器纵向设置时，因高低之差而产生的压力差能够通过调节传热管25的根数而予以吸收，可使制冷剂的流量分配均匀。
此外，当冷凝器的制冷剂出口部与构成制冷环路的液路配管之间的连接管路上设有自下向上的爬升配管时，有时会出现冷凝后的制冷剂液不能自爬升配管上升，自然循环运行不能成立的情况。这种现象，在经过冷凝器没有获得足够的过冷却度，冷凝后的制冷剂液中含有气泡的场合较多见。然而，从配管设计的角度来说，会遇到无论如何必须有爬升配管的情况，这成为实现自然循环运行的难题。而按照本实施形式的冷凝器，由于在冷凝器的下部设置了过冷却部27，故不仅能够可靠地获得过冷却度，而且冷凝器的制冷剂出口部与液路配管之间的连接配管上即使有一定程度的爬升配管，也能够防止制冷剂的滞留，可得到能够提供稳定的合适的供冷能力的空调机。
上述实施形式描述的是制冷剂流通路径分为2路的例子，但在上下方向上分为3路及3路以上而构成的场合也同样，只要其结构能够使上侧的制冷剂流通路径的压力损失大于下侧制冷剂流通路径的压力损失，也能够进行可获得稳定的合适的供冷能力的自然循环运行。
所说可使上侧的制冷剂流通路径的压力损失大于下侧的制冷剂流通路径的压力损失的结构，除了象上面所述那样增加上侧的传热管25的根数之外，减小上侧的传热管25的管子内径而使制冷剂易向下侧的制冷剂流通路径流动也能够获得同样的效果。
下面，对本发明实施形式9的空调机的例如用于冷风装置的蒸发器进行说明。图11是本实施形式的空调机所涉及的蒸发器的结构图。图中，24是入口配管，25是传热管，26是与传热管25直交的散热片，28是出口配管。
与冷凝器的构成一样，多个散热片26大致彼此平行地设置，传热管25自相应的散热片26中穿过，以端部的散热片26与在紧靠着的上方位置贯穿的传热管25相连接而形成制冷剂流通路径。
流入蒸发器的制冷剂，在入口配管24处分为上下的4路，各自在从下向上向传热管25流动的过程中，承受室内的空调负荷而蒸发。之后，在出口配管28处合流，从制冷剂出口部(D2)流入气路配管。
作为本实施形式，各分支流通路径中供制冷剂流通的传热管25的根数相同，分路后的制冷剂流通路径的长度彼此大致相等。
一般地，在蒸发器7内的传热管25为自上向下构成的场合，会出现蒸发的制冷剂气体在传热管25内滞留或在传热管25内倒流而自然循环运行不能成立的情况。而按照本实施形式的蒸发器，由于其结构使得制冷剂的流向为自下向上，故能够防止蒸发后的制冷剂气体在传热管25内滞留或倒流的现象发生，能够进行可获得稳定的合适的供冷能力的自然循环运行。
上述实施形式中，其蒸发器内制冷剂流通路径分为4路而构成，但并不限于4路，也可以是分为3路及3路以下或5路及5路以上流通路径的结构。只要这些制冷剂流通路径各自为自下向上地构成，即可获得与上述同样的效果。
下面，对本发明实施形式10的空调机的例如冷风装置进行说明。图12是计算机室或安装有移动通讯中继电子设备的基地无线台(屏蔽结构)中设置按照本实施形式的空调机的示意图。
空调机的室外机5设置在固定于基地局外墙壁的台架上，室内机9固定在基地局内的墙面上。室外机5与室内机9由液路配管6和气路配管10连接。室内机9设置在自地面保留有进行更换过滤网等作业的空间的最低高度上。此外，与图1相同序号者为相同或相当的部分。
本实施形式中，室内机9内的蒸发器的传热面积比室外机5的冷凝器的传热面积大。这里所说的传热面积是构成冷凝器或蒸发器的散热片的表面积与构成制冷剂流通路径的所有传热管的外侧表面积之和。具体地说就是，作为蒸发器和冷凝器二者，改变散热片的间隔、改变装有该散热片的热交换器的段数、列数、以及改变传热管的外径，即可改变传热面积。
另外，室外机5与液路配管6之间的连接部位设在室外机5的下部，室外机5与室内机9的高度差29设定在不小于0.5m且不大于2.0m的范围内。这里所说的高度差是指冷凝器上的制冷剂出口部的高度与蒸发器上的制冷剂出口部的高度之差。具体地说就是，图10所示冷凝器中分流的制冷剂合流之后的制冷剂出口部D1的高度与图11所示蒸发器中分流的制冷剂合流之后的制冷剂出口部D2的高度之间的距离。
但是，通常，强制循环运行时，如图16所示，冷凝器的焓差比蒸发器的焓差只大与压缩机输入功率相当的那一部分。因此，一般地，为抑制冷凝压力的提高，将冷凝器的传热面积设定得比蒸发器的大。另外，一般地，随着传热面积的增加，冷凝器的风量也设定得比蒸发器的风量大。相比而言，自然循环运行时，如图17所示，冷凝器与蒸发器的焓差以及压力大致相等，故不必如强制循环运行时那样将冷凝器的传热面积设定得比蒸发器大。即，与强制循环运行相比，自然循环运行时，因冷凝器内的焓差变小而可将冷凝器的传热面积减小，因蒸发器内的焓差变大而可将蒸发器的传热面积增大，从而能够构成适合自然循环运行的制冷剂回路。
本实施形式的空调机，由于蒸发器的传热面积大于冷凝器的传热面积，故能够提供适合自然循环运行的制冷剂回路。
图13所示为室内温度为B时自然循环运行的供冷能力相对于外部空气温度的特性图。实线30是当室外机5与室内机9的高度差较大、例如为2m左右时的特性，虚线31是高度差较小、例如为0.5m时的特性。高度差较大(实线30)的场合，由于外部空气温度达到A点之前，随着外部空气温度的降低，制冷剂的流量增加，故供冷能力增加。但当外部空气温度达到A点以下时，由于受到作为形成推进制冷剂流动的推进力的高度差的制约，供冷能力的增加速率急剧减小。而高度差较小时(虚线31)，供冷能力的增加速率急剧减小的点上升到D点，故使得可相对于负荷得到有效供冷能力的范围变小。
图14是展示室外机5与室内机9的高度差与供冷能力的关系的特性图。实线32是当外部空气温度与室内温度的温差较大、例如为ΔT=20℃左右时的能力曲线，实线33是温差较小、例如为ΔT=10℃左右时的能力曲线。该能力曲线是以压力损失较大的R22作为制冷剂时取得的。
外部空气温度与室内温度之间的温差较大时，制冷剂回路内流动的流量随着高度差的增加而增加，故供冷能力也将随着高度差的增加而增加。其中，高度差小于0.5m时，如实线32所示，相对于负荷能够获得有效的供冷能力的范围将变小。因此，冷凝器与蒸发器二者的高度差29最好不小于0.5m。
另一方面，高度差若过大，当外部空气温度与室内温度之间的温差较小时，随着高度差的增加液路配管6和气路配管10的长度要加长，制冷剂回路内的压力损失增加，从而产生供冷能力如图14的实线33所示那样降低，或自然循环运行不能成立等现象。另外，高度差大于2m时，强制循环运行时自压缩机1与制冷剂气体一起排出的冷冻机油不能沿作为上升配管的气路配管6上升，P34有可能出现压缩机1因润滑不良而烧坏或自然循环运行的能力降低的现象。特别是，高度差大于2m时，基地无线台(屏蔽结构)的总体高度将提高。另外，通常，为避免因进行调整而消耗时日，是在工厂组装好后以汽车等进行运输的，若长度大于2m，将产生给运输造成困难、安装的可操作性降低、安装场所受到限制等问题。由于这些原因，冷凝器与蒸发器之间的高度差29最好不大于2m。
按照本实施形式的空调机，由于室外机5与室内机9的高度差设定在0.5～2m的范围内，故无论外部空气温度与室内温度之间的温差如何，均能够提供可得到稳定的合适的供冷能力的空调机而不会出现上述问题。但是，在上述设定的高度差29的范围内所能够得到的供冷能力，会随着诸如制冷剂的种类和制冷剂配管的压力损失等因素而多少有所变化。即，当采用压力损失较小的制冷剂例如R410A时，图14所示能力曲线将向供冷能力提高的方向变化，故只要高度差在上述范围内，即可获得足够的供冷能力。
另外，按照本实施形式的空调机，从冷凝器2的制冷剂的出口部(D1)将制冷剂配管再向下方延伸，将与构成制冷环路的液路配管6之间的连结部设置在作为容纳冷凝器2的容器的室外机5的底部以下。因此，具有向设置在高处的室外机5连接液路配管6的作业易于进行的效果。
再有，对于气路配管10也同样，若将冷凝器2的制冷剂入口部与构成制冷环路的气路配管10二者的连结部设置在作为容纳冷凝器2的容器的室外机5的底部以下，则可使向设置在高处的室外机5连接气路配管10的作业易于进行。
按照本发明，具有将压缩机、冷凝器、阀的开度可控制的电子式膨胀阀以及蒸发器依次以配管进行连接而成的制冷环路，将上述蒸发器的出口部和上述冷凝器的入口部二者经第1开关阀进行连接的压缩机旁路配管；可在上述第1开关阀关闭而上述压缩机处于运行状态的强制循环运行和上述第1开关阀打开而上述压缩机处于停机状态的自然循环运行之间进行转换，并且，通过对上述强制循环运行与上述自然循环运行的各自运行方式下的上述电子式膨胀阀的开度的控制，使得强制循环运行所必要的减压功能与自然循环运行所必要的膨胀阀的旁路功能这2个功能以1个电子式膨胀阀实现，因此，具有可得到结构简单的空调机的效果。
另外，按照本发明，第1开关阀是对制冷剂自蒸发器的出口部向冷凝器的入口部的流动打开、而对反向流动关闭的逆止阀，因此，具有可得到下述空调机的效果，即在强制循环运行和自然循环运行时不必相应地进行开闭即可很容易地转换制冷剂回路的空调机。
另外，按照本发明，压缩机旁路配管的入口部与压缩机的入口部之间的配管上设有储液器，因此，具有可得到下述空调机的效果，即可对强制循环运行时形成的过剩的制冷剂进行吸收的空调机。
另外，按照本发明，压缩机旁路配管的入口部与储液器的入口部之间的配管上设有第2开关阀，因此，具有可得到下述空调机的效果，该空调机不仅能够吸收强制循环运行时产生的过剩制冷剂而且能够在转换到自然循环运行之后防止制冷剂流入储液器，总是能够保证自然循环运行所需要的制冷剂量。
另外，按照本发明，设有对储液器内的制冷剂进行加热的加热装置，因此，具有可得到下述空调机的效果，该空调机不需要用以防止制冷剂流入储液器的开关阀而能够构成价格低廉的制冷剂回路，并且不必进行制冷剂回收运行而能够降低年电力消耗。
另外，按照本发明，压缩机的出口部与压缩机旁路配管的出口部之间的配管上设有第3开关阀，因此，具有可得到下述空调机的效果，即能够防止自然循环运行时制冷剂流入压缩机而冷凝、保证自然循环运行所需要的制冷剂量并且可提高压缩机的可靠性的空调机。
另外，按照本发明，第3开关阀是对制冷剂从压缩机的出口部向压缩机旁路配管的出口部的流动打开、而对反向流动予以关闭的逆止阀，因此，具有可得到下述空调机的效果，即不必在强制循环运行和自然循环运行时相应地进行开闭并能够切实杜绝制冷剂在压缩机内冷凝的空调机。
另外，按照本发明，从压缩机的出口部到冷凝器的入口部为止的高压配管和从电子式膨胀阀的出口部到上述压缩机的入口部为止的低压配管，经中间有第4开关阀的旁路配管进行连接，因此，具有可得到下述空调机的效果，即可使压缩机的吸入压力不降低地将积存于储液器内的制冷剂回收到自然循环回路中的空调机。
另外，按照本发明，在冷凝器的出口部与电子式膨胀阀的入口部之间的配管上设有储留制冷剂液的受液器，因此，具有可得到下述空调机的效果，该空调机能够防止强制循环运行时因过剩制冷剂滞留于冷凝器内而使冷凝的有效传热面积减小，并且可使过剩制冷剂滞留于受液器内而不必进行制冷剂回收运行。
另外，按照本发明，压缩机的出口部与冷凝器的入口部之间的配管上设有分离冷冻机油的油分离器，因此，具有可得到下述空调机的效果，即能够抑制自然循环运行时循环于制冷剂回路内的冷冻机油引起供冷能力降低的空调机。
另外，按照本发明，冷凝器的出口部与蒸发器的入口部二者经中间有第5开关阀的膨胀阀旁路配管连接，因此，具有可得到下述空调机的效果，即能够在液路配管或气路配管较长的场合或膨胀阀发生故障的场合防止自然循环运行下供冷能力降低的空调机。
另外，按照本发明，具有将压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器依次以配管连接而形成的制冷环路，将上述蒸发器的出口部与上述冷凝器的入口部二者经第1开关阀进行连接的压缩机旁路配管，以及在上述压缩机的出口部与上述压缩机旁路配管的出口部之间的配管上设置的第3开关阀；能够进行将上述第1开关阀关闭、上述第3开关阀打开并使上述压缩机处于运行状态的强制循环运行以及将上述第1开关阀打开、上述第3开关阀关闭并使上述压缩机处于停机状态的自然循环运行的转换，因此，具有可得到下述空调机的效果，即能够防止自然循环运行时制冷剂流入压缩机冷凝、保证自然循环运行所必需的制冷剂量并且可提高压缩机可靠性的空调机。
另外，按照本发明，第3开关阀是对制冷剂从压缩机的出口部向压缩机旁路配管的出口部的流动打开，而对反向流动予以关闭的逆止阀，因此，具有可得到下述空调机的效果，即不必相应于强制循环运行和自然循环运行进行开闭并很容易地杜绝制冷剂流入压缩机的空调机。
另外，按照本发明，其结构使得流入冷凝器的制冷剂在上述冷凝器内从上方向下方流动，因此，具有可得到下述空调机的效果，即能够防止由于冷凝的制冷剂液在传热管中途滞留或倒流而使自然循环运行不能成立的现象发生的空调机。
另外，按照本发明，其结构使得冷凝器内的制冷剂配管在上下方向上分为多个制冷剂流通路径，分流后的制冷剂各自在上述制冷剂流通路径内从上向下流动而在上述冷凝器的出口部合流，并且上述冷凝器内的下部设有过冷却部，因此，具有可得到下述空调机的效果，即能够切实获得过冷却度并且即使在冷凝器出口与液路配管之间的连接配管上存在爬升配管时也能够防止制冷剂滞留的空调机。
另外，按照本发明，其结构使得冷凝器内的制冷剂配管在上下方向上分为多个制冷剂流通路径，分流后的制冷剂各自在上述制冷剂流通路径内从上向下流动而在上述冷凝器的出口部合流，并且上侧的上述制冷剂流通路径的长度比下侧的上述制冷剂流通路径的长度长，因此，具有可得到制冷剂在多个制冷剂流通路径内的流量分配均匀的空调机的效果。
另外，按照本发明，其结构使得流入蒸发器的制冷剂在上述蒸发器内是从下方向上方流动，因此，具有可得到能够抑制蒸发的制冷剂气体在传热管内滞留或倒流的空调机的效果。
另外，按照本发明，从蒸发器的出口部至冷凝器入口部为止的配管的直径大于从上述冷凝器的出口部至上述蒸发器入口部为止的配管的直径，因此，具有可得到下述空调机的效果，即能够减少制冷剂回路内的压力损失、抑制自然循环运行的供冷能力降低的空调机。
另外，按照本发明，蒸发器的传热面积大于冷凝器的传热面积，因此，具有可得到能够提供适于自然循环运行的制冷剂回路的空调机的效果。
另外，按照本发明，冷凝器的制冷剂配管的出口部的高度比蒸发器的制冷剂配管的出口部的高度向上高出不小于0.5m且不大于2m，因此，具有可得到能够与外部空气温度和室内温度之间的温差无关地提供合适的供冷能力的空调机的效果。
另外，按照本发明，冷凝器的制冷剂配管的出口部与构成制冷环路的液路配管之间的连结部设置在容纳上述冷凝器的容器的底部以下，因此，具有可得到容易对设置在高处的室外机进行配管连接作业的空调机的效果。
Claims (15)
1．一种空调机，其特征是，具有将压缩机、冷凝器、阀的开度可控制的电子式膨胀阀以及蒸发器依次以配管进行连接而成的制冷环路，以及将上述蒸发器的出口部和上述冷凝器的入口部二者经第1开关阀进行连接的压缩机旁路配管；可在上述第1开关阀关闭而上述压缩机处于运行状态的强制循环运行、和上述第1开关阀打开而上述压缩机处于停机状态的自然循环运行之间进行转换，并且，在上述强制循环运行与上述自然循环运行的各运行方式，对上述电子式膨胀阀的开度进行控制。
2．如权利要求1的空调机，其特征是，第1开关阀是对制冷剂自蒸发器的出口部向冷凝器的入口部的流动打开、而对反向流动予以关闭的逆止阀。
3．如权利要求1的空调机，其特征是，压缩机旁路配管的入口部与压缩机的入口部之间的配管上设有储液器。
4．如权利要求3的空调机，其特征是，压缩机旁路配管的入口部与储液器的入口部之间的配管上设有第2开关阀。
5．如权利要求1～4之一的空调机，其特征是，压缩机的出口部与压缩机旁路配管的出口部之间的配管上设有第3开关阀。
6．如权利要求5的空调机，其特征是，第3开关阀是对制冷剂从压缩机的出口部向压缩机旁路配管的出口部的流动打开、而对反向流动予以关闭的逆止阀。
7．如权利要求3～4之一的空调机，其特征是，从压缩机的出口部到冷凝器的入口部为止的高压配管和从电子式膨胀阀的出口部到上述压缩机的入口部为止的低压配管，经中间有第4开关阀的旁路配管进行连接。
8．如权利要求1～4之一的空调机，其特征是，冷凝器的出口部与蒸发器的入口部二者经中间有第5开关阀的膨胀阀旁路配管连接。
9．一种空调机，其特征是，具有将压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器依次以配管连接而形成的制冷环路，将上述蒸发器的出口部与上述冷凝器的入口部二者经第1开关阀进行连接的压缩机旁路配管，以及在上述压缩机的出口部与上述压缩机旁路配管的出口部之间的配管上设置的第3开关阀；能够进行上述第1开关阀关闭、上述第3开关阀打开并使上述压缩机处于运行状态的强制循环运行，与上述第1开关阀打开，上述第3开关阀关闭并使上述压缩机处于停机状态的自然循环运行的转换。
10．如权利要求9的空调机，其特征是，第3开关阀是对制冷剂从压缩机的出口部向压缩机旁路配管的出口部的流动打开、而对反向流动予以关闭的逆止阀。
11．如权利要求1～4和权利要求9～10之一的空调机，其特征是，其结构使得流入冷凝器的制冷剂在上述冷凝器内从上方向下方流动。
12．如权利要求11的空调机，其特征是，其结构使得冷凝器内的制冷剂配管在上下方向上分支为多个制冷剂流通路径，分流后的制冷剂各自在上述制冷剂流通路径内从上向下流动而在上述冷凝器的出口部合流，并且上述冷凝器内的下部设有过冷却部。
13．如权利要求11的空调机，其特征是，其结构使得冷凝器内的制冷剂配管在上下方向上分支为多个制冷剂流通路径，分流后的制冷剂各自在上述制冷剂流通路径内自上向下流动而在上述冷凝器的出口部合流，并且上侧的上述制冷剂流通路径的长度比下侧的上述制冷剂流通路径的长度长。
14．如权利要求1～4和权利要求9～10之一的空调机，其特征是，其结构使得流入蒸发器的制冷剂在上述蒸发器内是从下方向上方流动。
15．如权利要求1～4和权利要求9～10之一的空调机，其特征是，从蒸发器的出口部至冷凝器入口部为止的配管的直径，大于从上述冷凝器的出口部至上述蒸发器入口部为止的配管的直径。
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