JP2000039237A - 空気調和機の冷媒充填量決定方法，空気調和機の冷媒制御方法，空気調和機 - Google Patents
空気調和機の冷媒充填量決定方法，空気調和機の冷媒制御方法，空気調和機Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 自然循環運転の能力を最大限に利用できる空
気調和機の冷媒制御方法を得る。また、自然循環運転で
最大の空調能力が得られる空気調和機を得る。 【解決手段】 自然循環運転で、空調能力が空調負荷を
上回る空調可能外気温度の範囲が広くなるような冷媒量
を充填した。また、自然循環運転時に蒸発器の出口部の
冷媒状態の過熱度または乾き度が設定値になるように冷
媒流量や風量や蒸発器内の冷媒量を変化させる。特に、
冷媒状態の設定値を過熱度が１０℃以下でかつ乾き度が
０．９以上の範囲内の値とする。また、強制循環運転か
ら自然循環運転への運転切換時に行う冷媒回収運転の
際、外気温度に応じて強制循環運転で余剰となった冷媒
からの回収量を変化させて自然循環運転における冷媒量
を変化させる。
気調和機の冷媒制御方法を得る。また、自然循環運転で
最大の空調能力が得られる空気調和機を得る。 【解決手段】 自然循環運転で、空調能力が空調負荷を
上回る空調可能外気温度の範囲が広くなるような冷媒量
を充填した。また、自然循環運転時に蒸発器の出口部の
冷媒状態の過熱度または乾き度が設定値になるように冷
媒流量や風量や蒸発器内の冷媒量を変化させる。特に、
冷媒状態の設定値を過熱度が１０℃以下でかつ乾き度が
０．９以上の範囲内の値とする。また、強制循環運転か
ら自然循環運転への運転切換時に行う冷媒回収運転の
際、外気温度に応じて強制循環運転で余剰となった冷媒
からの回収量を変化させて自然循環運転における冷媒量
を変化させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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、特に圧縮機の動
力を用いずに空調を行う自然循環運転を備えた空気調和
機の空調能力の向上に関する。また、圧縮機の動力を用
いる強制循環運転と自然循環運転とを併設する空気調和
機の冷媒の制御に関するものである。
される空気調和機に関するものであり、特に圧縮機の動
力を用いずに空調を行う自然循環運転を備えた空気調和
機の空調能力の向上に関する。また、圧縮機の動力を用
いる強制循環運転と自然循環運転とを併設する空気調和
機の冷媒の制御に関するものである。
【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の冷房運転が必要となってい
る。
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の冷房運転が必要となってい
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、霧，雨，雪，塵埃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と、室内機と室外機
との高低差とを利用して、室内から室外へ冷媒により熱
を運ぶ自然循環を利用した空気調和機を用いることがで
きる。この自然循環を利用した空気調和機では、自然循
環を利用した運転(以下、自然循環運転という)を行う場
合に圧縮機動力が不要となるため、圧縮機を利用した運
転(以下、強制循環運転という)を行う空気調和機による
冷房よりも年間消費電力を大幅に低減することができ
る。
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、霧，雨，雪，塵埃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と、室内機と室外機
との高低差とを利用して、室内から室外へ冷媒により熱
を運ぶ自然循環を利用した空気調和機を用いることがで
きる。この自然循環を利用した空気調和機では、自然循
環を利用した運転(以下、自然循環運転という)を行う場
合に圧縮機動力が不要となるため、圧縮機を利用した運
転(以下、強制循環運転という)を行う空気調和機による
冷房よりも年間消費電力を大幅に低減することができ
る。
【０００４】ここで、自然循環による冷房運転の動作原
理について、図１７を用いて説明する。図１７は自然循
環を利用した空気調和機として冷房装置を示す回路構成
図であり、図において、２は凝縮器、３は室外ファン、
５は室外機、６は液配管、７は蒸発器、８は室内ファ
ン、９は空調対象空間に配置される室内機、１０はガス
配管である。この場合は、冷房を行うので、蒸発器７が
室内側に設置され、凝縮器２が室外側に設置されてい
る。凝縮器２を蒸発器７より相対的に高位置に配置する
と、凝縮器２で凝縮した液冷媒は、液配管６内を重力に
より下降して蒸発器７に流入する。蒸発器７に流入した
液冷媒は空調対象空間例えば室内の熱負荷を受けて蒸発
した後、ガス配管１０を上昇して凝縮器２へ戻ることで
サイクルが形成される。
理について、図１７を用いて説明する。図１７は自然循
環を利用した空気調和機として冷房装置を示す回路構成
図であり、図において、２は凝縮器、３は室外ファン、
５は室外機、６は液配管、７は蒸発器、８は室内ファ
ン、９は空調対象空間に配置される室内機、１０はガス
配管である。この場合は、冷房を行うので、蒸発器７が
室内側に設置され、凝縮器２が室外側に設置されてい
る。凝縮器２を蒸発器７より相対的に高位置に配置する
と、凝縮器２で凝縮した液冷媒は、液配管６内を重力に
より下降して蒸発器７に流入する。蒸発器７に流入した
液冷媒は空調対象空間例えば室内の熱負荷を受けて蒸発
した後、ガス配管１０を上昇して凝縮器２へ戻ることで
サイクルが形成される。
【０００５】このように、自然循環による冷房運転とは
冷媒を循環させる駆動力として蒸発器７と凝縮器２との
位置的な高低差における液冷媒とガス冷媒の密度差を利
用するものであり、凝縮器２，蒸発器７，液配管６，ガ
ス配管１０，および冷媒回路内の開閉弁部などの冷媒流
路における圧力損失の和が液配管６内の液柱高さによる
圧力上昇と等しい場合に成立する。このような自然循環
を利用した空気調和機において、従来、冷媒量は経験か
ら適当な量を充填していた。また、自然循環運転中に空
調能力を考慮して冷媒状態を適正に制御してはいなかっ
た。
冷媒を循環させる駆動力として蒸発器７と凝縮器２との
位置的な高低差における液冷媒とガス冷媒の密度差を利
用するものであり、凝縮器２，蒸発器７，液配管６，ガ
ス配管１０，および冷媒回路内の開閉弁部などの冷媒流
路における圧力損失の和が液配管６内の液柱高さによる
圧力上昇と等しい場合に成立する。このような自然循環
を利用した空気調和機において、従来、冷媒量は経験か
ら適当な量を充填していた。また、自然循環運転中に空
調能力を考慮して冷媒状態を適正に制御してはいなかっ
た。
【０００６】また、自然循環を利用した空気調和機で
は、室内温度と外気温度との温度差の存在が必要であ
り、環境条件によっては自然循環運転が機能しない場合
が生じる。そこで、自然循環運転が機能しない場合に圧
縮機を用いた強制循環運転を行う併用の空気調和機が構
成されている。ところで、自然循環運転と強制循環運転
とを組合わせた空気調和機では、一般に自然循環運転と
強制循環運転との冷媒流量の差や液部長さの違いに起因
する冷媒量の差、負荷変動に起因する冷媒流量の差、延
長配管の長短に起因する冷媒量の差などを調整する必要
から、冷媒回路内に冷媒量調節手段を設ける必要があ
る。従来の空気調和機では、凝縮器出口に設けられた液
溜め容器や圧縮機の吸入側に設けられたアキュムレータ
にこの冷媒量調節機能を持たせていたが、その冷媒量の
適正な制御方法に関する検討はほとんど行われていなか
った。
は、室内温度と外気温度との温度差の存在が必要であ
り、環境条件によっては自然循環運転が機能しない場合
が生じる。そこで、自然循環運転が機能しない場合に圧
縮機を用いた強制循環運転を行う併用の空気調和機が構
成されている。ところで、自然循環運転と強制循環運転
とを組合わせた空気調和機では、一般に自然循環運転と
強制循環運転との冷媒流量の差や液部長さの違いに起因
する冷媒量の差、負荷変動に起因する冷媒流量の差、延
長配管の長短に起因する冷媒量の差などを調整する必要
から、冷媒回路内に冷媒量調節手段を設ける必要があ
る。従来の空気調和機では、凝縮器出口に設けられた液
溜め容器や圧縮機の吸入側に設けられたアキュムレータ
にこの冷媒量調節機能を持たせていたが、その冷媒量の
適正な制御方法に関する検討はほとんど行われていなか
った。
【０００７】自然循環を利用した空気調和機の冷媒量制
御方法の一例として、特開昭５７−９２６６６号公報に
掲載されたように強制循環運転による冷房と自然循環運
転による暖房とを併用した冷暖房機において冷媒量を制
御したものがある。図１８は従来の強制循環運転と自然
循環運転を有する空気調和機を示す回路構成図である。
図において、１は圧縮機、２は凝縮器、５は室外機、
６、１０はそれぞれ冷媒配管で、自然循環運転時の液配
管６とガス配管１０である。７は室内熱交換器、９は室
内機、１４はアキュムレータ、２０は液溜め容器、２３
は冷媒量調節器、２４はドライヤフィルタ、２５は加熱
装置、２６は冷媒加熱コイル、２７は電磁弁、２８は逆
止弁、２９は暖房運転の起動を円滑に行わせるための逆
流防止用開閉弁、３０は冷媒加熱コイル出口２６ｂの冷
媒圧力や温度の異常上昇を防止する高圧制御弁、３１は
毛細管、３２は仕切、３３は冷媒管路、３４は分岐管、
３５は配管、３６は電気ヒータ、３７、３８は開閉弁で
ある。
御方法の一例として、特開昭５７−９２６６６号公報に
掲載されたように強制循環運転による冷房と自然循環運
転による暖房とを併用した冷暖房機において冷媒量を制
御したものがある。図１８は従来の強制循環運転と自然
循環運転を有する空気調和機を示す回路構成図である。
図において、１は圧縮機、２は凝縮器、５は室外機、
６、１０はそれぞれ冷媒配管で、自然循環運転時の液配
管６とガス配管１０である。７は室内熱交換器、９は室
内機、１４はアキュムレータ、２０は液溜め容器、２３
は冷媒量調節器、２４はドライヤフィルタ、２５は加熱
装置、２６は冷媒加熱コイル、２７は電磁弁、２８は逆
止弁、２９は暖房運転の起動を円滑に行わせるための逆
流防止用開閉弁、３０は冷媒加熱コイル出口２６ｂの冷
媒圧力や温度の異常上昇を防止する高圧制御弁、３１は
毛細管、３２は仕切、３３は冷媒管路、３４は分岐管、
３５は配管、３６は電気ヒータ、３７、３８は開閉弁で
ある。
【０００８】この空気調和機は、圧縮機１を用いる強制
循環運転の場合、電磁弁２７を閉止して、圧縮機１、凝
縮器２、ドライヤフィルタ２４、逆止弁２８、毛細管３
１、冷媒配管６、室内熱交換器７、冷媒配管１０、冷媒
量調節器２３のアキュムレータ１４で、閉回路を構成す
る。そして、室内熱交換器７を蒸発器として動作させ、
冷媒の蒸発を利用して室内の冷房を行う。一方、自然循
環運転による暖房の場合、電磁弁２７を開放して加熱装
置２５を運転し、冷媒加熱コイル２６、該コイルの高位
置側端部２６ａ、電磁弁２７、アキュムレータ１４、冷
媒配管１０、室内熱交換器の高位置側端部７ａ、室内熱
交換器７、室内熱交換器の低位置側端部７ｂ、冷媒配管
６、冷媒加熱コイル２６の低位置側端部２６ｂで、閉回
路を構成する。そして、室内熱交換器７を凝縮器として
動作させ、冷媒の凝縮を利用して室内の暖房を行う。
循環運転の場合、電磁弁２７を閉止して、圧縮機１、凝
縮器２、ドライヤフィルタ２４、逆止弁２８、毛細管３
１、冷媒配管６、室内熱交換器７、冷媒配管１０、冷媒
量調節器２３のアキュムレータ１４で、閉回路を構成す
る。そして、室内熱交換器７を蒸発器として動作させ、
冷媒の蒸発を利用して室内の冷房を行う。一方、自然循
環運転による暖房の場合、電磁弁２７を開放して加熱装
置２５を運転し、冷媒加熱コイル２６、該コイルの高位
置側端部２６ａ、電磁弁２７、アキュムレータ１４、冷
媒配管１０、室内熱交換器の高位置側端部７ａ、室内熱
交換器７、室内熱交換器の低位置側端部７ｂ、冷媒配管
６、冷媒加熱コイル２６の低位置側端部２６ｂで、閉回
路を構成する。そして、室内熱交換器７を凝縮器として
動作させ、冷媒の凝縮を利用して室内の暖房を行う。
【０００９】また、冷媒量調節器２３の内部は、仕切３
２によって外側の室２０と内側の室１４とに分けられて
いる。そして、外気温度の影響を受ける外側の室２０を
液溜め容器とし、内側の室１４をアキュムレータとした
構造である。また、分岐管３４によって、液溜め容器２
０の底部と、冷媒管路３３とを連通している。分岐管３
４で液溜め容器２０と連結されている冷媒管路３３は、
強制循環運転時に室内熱交換器７に送る低圧の液冷媒が
流れる管路で、かつ、自然循環運転時に室内熱交換器７
で熱交換を行った後の液冷媒が流れる管路である。アキ
ュムレータ１４は、強制循環運転時に室内熱交換器７で
熱交換を行った後のガス冷媒が流れる冷媒管路で、か
つ、自然循環運転時に室内熱交換器７に送るガス冷媒が
流れる冷媒管路中に設けられている。この冷媒量調整器
２３によって、強制循環運転と自然循環運転との冷媒量
の差を調整している。
２によって外側の室２０と内側の室１４とに分けられて
いる。そして、外気温度の影響を受ける外側の室２０を
液溜め容器とし、内側の室１４をアキュムレータとした
構造である。また、分岐管３４によって、液溜め容器２
０の底部と、冷媒管路３３とを連通している。分岐管３
４で液溜め容器２０と連結されている冷媒管路３３は、
強制循環運転時に室内熱交換器７に送る低圧の液冷媒が
流れる管路で、かつ、自然循環運転時に室内熱交換器７
で熱交換を行った後の液冷媒が流れる管路である。アキ
ュムレータ１４は、強制循環運転時に室内熱交換器７で
熱交換を行った後のガス冷媒が流れる冷媒管路で、か
つ、自然循環運転時に室内熱交換器７に送るガス冷媒が
流れる冷媒管路中に設けられている。この冷媒量調整器
２３によって、強制循環運転と自然循環運転との冷媒量
の差を調整している。
【００１０】上記のような従来の冷暖房機では、自然循
環運転時において、外気温度が設定値、例えば５℃程度
よりも低下すると、空調負荷の増加により冷媒流量を増
加する必要がある。ところが、冷媒量調節器２３が外気
によって冷却されるため、冷媒調節器２３内に冷媒が溜
まってしまう。このような場合に、外気温度検知サーモ
の指令によって電気ヒータ３６が通電により発熱し、冷
媒量調節器２３に熱を与えて溜まっている冷媒を蒸発さ
せている。このため、外気温度が低いにも係わらず冷媒
量調節器２３内の冷媒量が適正に保たれ、十分な自然循
環能力が得られるというものであった。
環運転時において、外気温度が設定値、例えば５℃程度
よりも低下すると、空調負荷の増加により冷媒流量を増
加する必要がある。ところが、冷媒量調節器２３が外気
によって冷却されるため、冷媒調節器２３内に冷媒が溜
まってしまう。このような場合に、外気温度検知サーモ
の指令によって電気ヒータ３６が通電により発熱し、冷
媒量調節器２３に熱を与えて溜まっている冷媒を蒸発さ
せている。このため、外気温度が低いにも係わらず冷媒
量調節器２３内の冷媒量が適正に保たれ、十分な自然循
環能力が得られるというものであった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
自然循環を利用した空気調和機では、充填する冷媒量を
適当に決めており、空調能力を考慮してはいなかった。
また、自然循環運転中に冷媒状態を制御して空調能力を
向上させてはいなかった。また、従来の強制循環運転と
自然循環運転とを併用した空気調和機では、空調負荷の
変化に対して自然循環運転時の冷媒量を制御する場合、
外気温度が設定値よりも低下すると、外気温度検知サー
モの指令によって電気ヒータ３６が通電により発熱し冷
媒量調節器２３に一定量の熱を与える構成であり、外気
温度や冷媒流量が自然循環運転の能力に及ぼす影響を考
慮した冷媒量制御が行われていなかったため、自然循環
運転を利用することによる消費電力削減効果が小さくな
るという課題があった。
自然循環を利用した空気調和機では、充填する冷媒量を
適当に決めており、空調能力を考慮してはいなかった。
また、自然循環運転中に冷媒状態を制御して空調能力を
向上させてはいなかった。また、従来の強制循環運転と
自然循環運転とを併用した空気調和機では、空調負荷の
変化に対して自然循環運転時の冷媒量を制御する場合、
外気温度が設定値よりも低下すると、外気温度検知サー
モの指令によって電気ヒータ３６が通電により発熱し冷
媒量調節器２３に一定量の熱を与える構成であり、外気
温度や冷媒流量が自然循環運転の能力に及ぼす影響を考
慮した冷媒量制御が行われていなかったため、自然循環
運転を利用することによる消費電力削減効果が小さくな
るという課題があった。
【００１２】また、冷媒量の調節を電気ヒータによって
行うため、電気ヒータの電力量分だけ消費電力が増加
し、自然循環運転を利用することによる消費電力削減効
果が小さくなるという課題があった。
行うため、電気ヒータの電力量分だけ消費電力が増加
し、自然循環運転を利用することによる消費電力削減効
果が小さくなるという課題があった。
【００１３】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、自然循環を利用した空気調和
機において、空調能力を考慮した最適な冷媒量を充填で
き、能力を最大限に発揮できる空気調和機の冷媒充填量
決定方法を得ることを目的とするものである。また、自
然循環運転において空調能力を考慮して最適な冷媒状態
で運転でき、空調能力を最大限に発揮できる空気調和機
の冷媒制御方法を得ることを目的とするものである。ま
た、強制循環運転と自然循環運転とを備え、電気ヒータ
などの外部入力を必要とせずに強制循環運転から自然循
環運転にスムーズに切換えることができ、大幅に消費電
力を削減することができる空気調和機の冷媒制御方法を
得ることを目的とするものである。また、強制循環運転
と自然循環運転とを備え、電気ヒータなどの外部入力を
必要とせずに強制循環運転から自然循環運転にスムーズ
に切換えることができ、さらに空調能力を最大限に利用
して自然循環運転を行い、大幅に消費電力を削減するこ
とができる空気調和機の冷媒制御方法を得ることを目的
とするものである。また、自然循環運転において高い空
調能力が得られる空気調和機を得ることを目的とするも
のである。
るためになされたもので、自然循環を利用した空気調和
機において、空調能力を考慮した最適な冷媒量を充填で
き、能力を最大限に発揮できる空気調和機の冷媒充填量
決定方法を得ることを目的とするものである。また、自
然循環運転において空調能力を考慮して最適な冷媒状態
で運転でき、空調能力を最大限に発揮できる空気調和機
の冷媒制御方法を得ることを目的とするものである。ま
た、強制循環運転と自然循環運転とを備え、電気ヒータ
などの外部入力を必要とせずに強制循環運転から自然循
環運転にスムーズに切換えることができ、大幅に消費電
力を削減することができる空気調和機の冷媒制御方法を
得ることを目的とするものである。また、強制循環運転
と自然循環運転とを備え、電気ヒータなどの外部入力を
必要とせずに強制循環運転から自然循環運転にスムーズ
に切換えることができ、さらに空調能力を最大限に利用
して自然循環運転を行い、大幅に消費電力を削減するこ
とができる空気調和機の冷媒制御方法を得ることを目的
とするものである。また、自然循環運転において高い空
調能力が得られる空気調和機を得ることを目的とするも
のである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る空気調和機
の冷媒充填量決定方法は、蒸発器とこの蒸発器よりも高
い位置に設置された凝縮器とを配管で接続し冷媒を循環
させて自然循環運転を行う空気調和機において、各外気
温度に対してその外気温度に対する空調負荷量を求める
ステップと、所定の冷媒量の時の各外気温度に対してそ
の外気温度に対する空調能力量を求めるステップと、前
記空調負荷量を求めるステップと前記所定の冷媒量に対
する空調能力量を求めるステップとから前記空調能力量
と前記空調負荷量とがほぼ一致するときの空調可能最大
外気温度を求めるステップと、前記所定の冷媒量を変化
させてそれぞれ前記空調可能最大外気温度を求め、その
中で最大の空調可能最大外気温度が得られる冷媒量を充
填量とするステップと、を備えたことを特徴とするもの
である。
の冷媒充填量決定方法は、蒸発器とこの蒸発器よりも高
い位置に設置された凝縮器とを配管で接続し冷媒を循環
させて自然循環運転を行う空気調和機において、各外気
温度に対してその外気温度に対する空調負荷量を求める
ステップと、所定の冷媒量の時の各外気温度に対してそ
の外気温度に対する空調能力量を求めるステップと、前
記空調負荷量を求めるステップと前記所定の冷媒量に対
する空調能力量を求めるステップとから前記空調能力量
と前記空調負荷量とがほぼ一致するときの空調可能最大
外気温度を求めるステップと、前記所定の冷媒量を変化
させてそれぞれ前記空調可能最大外気温度を求め、その
中で最大の空調可能最大外気温度が得られる冷媒量を充
填量とするステップと、を備えたことを特徴とするもの
である。
【００１５】また、本発明に係る空気調和機の冷媒制御
方法は、圧縮機、凝縮器、冷媒流量調整手段、蒸発器、
冷媒貯溜手段を順次配管で接続し冷媒を循環させる強制
循環運転と、前記圧縮機と前記冷媒貯溜手段とをバイパ
スするバイパス配管、前記凝縮器、前記冷媒流量調整手
段、前記蒸発器を接続し前記冷媒を循環させる自然循環
運転とを切換可能な空気調和機において、前記強制循環
運転から前記自然循環運転への運転切換時に、前記蒸発
器の出口部の冷媒状態を過熱状態とするステップと、前
記ステップで過熱状態となった冷媒の過熱ガスを前記冷
媒貯溜手段に流入して前記冷媒貯溜手段に貯溜している
冷媒を蒸発させるステップとを備え、前記強制循環運転
で前記冷媒貯溜手段に貯溜した冷媒を前記自然循環運転
の冷媒回路に回収することを特徴とするものである。
方法は、圧縮機、凝縮器、冷媒流量調整手段、蒸発器、
冷媒貯溜手段を順次配管で接続し冷媒を循環させる強制
循環運転と、前記圧縮機と前記冷媒貯溜手段とをバイパ
スするバイパス配管、前記凝縮器、前記冷媒流量調整手
段、前記蒸発器を接続し前記冷媒を循環させる自然循環
運転とを切換可能な空気調和機において、前記強制循環
運転から前記自然循環運転への運転切換時に、前記蒸発
器の出口部の冷媒状態を過熱状態とするステップと、前
記ステップで過熱状態となった冷媒の過熱ガスを前記冷
媒貯溜手段に流入して前記冷媒貯溜手段に貯溜している
冷媒を蒸発させるステップとを備え、前記強制循環運転
で前記冷媒貯溜手段に貯溜した冷媒を前記自然循環運転
の冷媒回路に回収することを特徴とするものである。
【００１６】また、本発明に係る空気調和機の冷媒制御
方法は、蒸発器の出口部の冷媒状態を過熱状態とするス
テップで、冷媒流量が、強制循環運転における冷媒流量
よりも小さくなるように冷媒流量調整手段を調整し、蒸
発器の出口部の冷媒状態を過熱状態としたことを特徴と
するものである。
方法は、蒸発器の出口部の冷媒状態を過熱状態とするス
テップで、冷媒流量が、強制循環運転における冷媒流量
よりも小さくなるように冷媒流量調整手段を調整し、蒸
発器の出口部の冷媒状態を過熱状態としたことを特徴と
するものである。
【００１７】また、本発明に係る空気調和機の冷媒制御
方法は、圧縮機、凝縮器、冷媒流量調整手段、蒸発器、
冷媒貯溜手段を順次配管で接続し冷媒を循環させる強制
循環運転と、前記圧縮機と前記冷媒貯溜手段とをバイパ
スするバイパス配管、前記凝縮器、前記冷媒流量調整手
段、前記蒸発器を接続し前記冷媒を循環させる自然循環
運転とを切換可能な空気調和機において、前記強制循環
運転から前記自然循環運転への運転切換時に、前記冷媒
貯溜手段に貯溜している冷媒を蒸発させるステップと、
外気温度と空調設定温度との温度差を検知するステップ
と、前記貯溜している冷媒を蒸発させるステップにおけ
る前記冷媒の蒸発時に前記温度差を検知するステップで
検知した温度差の大小により前記冷媒の蒸発量を変化さ
せるステップと、を備え、前記強制循環運転で前記冷媒
貯溜手段に貯溜した冷媒の回収量を増減することにより
前記自然循環運転の冷媒回路内の冷媒量を増減すること
を特徴とするものである。
方法は、圧縮機、凝縮器、冷媒流量調整手段、蒸発器、
冷媒貯溜手段を順次配管で接続し冷媒を循環させる強制
循環運転と、前記圧縮機と前記冷媒貯溜手段とをバイパ
スするバイパス配管、前記凝縮器、前記冷媒流量調整手
段、前記蒸発器を接続し前記冷媒を循環させる自然循環
運転とを切換可能な空気調和機において、前記強制循環
運転から前記自然循環運転への運転切換時に、前記冷媒
貯溜手段に貯溜している冷媒を蒸発させるステップと、
外気温度と空調設定温度との温度差を検知するステップ
と、前記貯溜している冷媒を蒸発させるステップにおけ
る前記冷媒の蒸発時に前記温度差を検知するステップで
検知した温度差の大小により前記冷媒の蒸発量を変化さ
せるステップと、を備え、前記強制循環運転で前記冷媒
貯溜手段に貯溜した冷媒の回収量を増減することにより
前記自然循環運転の冷媒回路内の冷媒量を増減すること
を特徴とするものである。
【００１８】また、本発明に係る空気調和機の冷媒制御
方法は、冷媒貯溜手段に貯溜している冷媒を蒸発させる
ステップで、圧縮機から吐出する過熱ガスの一部を蒸発
器からの過熱ガスと共に冷媒貯溜手段に流入し、前記冷
媒貯溜手段に貯溜した冷媒を蒸発させることを特徴とす
るものである。
方法は、冷媒貯溜手段に貯溜している冷媒を蒸発させる
ステップで、圧縮機から吐出する過熱ガスの一部を蒸発
器からの過熱ガスと共に冷媒貯溜手段に流入し、前記冷
媒貯溜手段に貯溜した冷媒を蒸発させることを特徴とす
るものである。
【００１９】また、本発明に係る空気調和機の冷媒制御
方法は、冷媒貯溜手段に貯溜している冷媒を蒸発させる
ステップを所定時間行うことを特徴とするものである。
方法は、冷媒貯溜手段に貯溜している冷媒を蒸発させる
ステップを所定時間行うことを特徴とするものである。
【００２０】また、本発明に係る空気調和機の冷媒制御
方法は、冷媒貯溜手段に貯溜している冷媒を蒸発させる
ステップを、蒸発器の出口部の過熱度が所定の過熱度設
定値になるまで行うことを特徴とするものである。
方法は、冷媒貯溜手段に貯溜している冷媒を蒸発させる
ステップを、蒸発器の出口部の過熱度が所定の過熱度設
定値になるまで行うことを特徴とするものである。
【００２１】また、本発明に係る空気調和機の冷媒制御
方法は、蒸発器とこの蒸発器よりも高い位置に設置され
た凝縮器とを配管で接続し冷媒を循環させて自然循環運
転を行う空気調和機において、前記自然循環運転時に前
記蒸発器の出口部の冷媒の過熱度または乾き度が設定値
になるように、冷媒流量および前記蒸発器での風量およ
び前記蒸発器内の冷媒量のうちの少なくとも１つを変化
させたことを特徴とするものである。
方法は、蒸発器とこの蒸発器よりも高い位置に設置され
た凝縮器とを配管で接続し冷媒を循環させて自然循環運
転を行う空気調和機において、前記自然循環運転時に前
記蒸発器の出口部の冷媒の過熱度または乾き度が設定値
になるように、冷媒流量および前記蒸発器での風量およ
び前記蒸発器内の冷媒量のうちの少なくとも１つを変化
させたことを特徴とするものである。
【００２２】また、本発明に係る空気調和機の冷媒制御
方法は、自然循環運転時に蒸発器の出口部の冷媒の過熱
度または乾き度が設定値になるように、冷媒流量および
前記蒸発器での風量および前記蒸発器内の冷媒量のうち
の少なくとも１つを変化させたことを特徴とするもので
ある。
方法は、自然循環運転時に蒸発器の出口部の冷媒の過熱
度または乾き度が設定値になるように、冷媒流量および
前記蒸発器での風量および前記蒸発器内の冷媒量のうち
の少なくとも１つを変化させたことを特徴とするもので
ある。
【００２３】また、本発明に係る空気調和機の冷媒制御
方法は、自然循環運転における蒸発器の出口部の冷媒状
態の設定値を、乾き度が０．９以上かつ過熱度が１０℃
以下の範囲内の値としたことを特徴とするものである。
方法は、自然循環運転における蒸発器の出口部の冷媒状
態の設定値を、乾き度が０．９以上かつ過熱度が１０℃
以下の範囲内の値としたことを特徴とするものである。
【００２４】また、本発明に係る空気調和機の冷媒制御
方法は、自然循環運転時に凝縮器の出口部の冷媒の過冷
却度または乾き度が設定値になるように、冷媒流量およ
び前記凝縮器での風量および前記凝縮器内の冷媒量のう
ちの少なくとも１つを変化させたものである。
方法は、自然循環運転時に凝縮器の出口部の冷媒の過冷
却度または乾き度が設定値になるように、冷媒流量およ
び前記凝縮器での風量および前記凝縮器内の冷媒量のう
ちの少なくとも１つを変化させたものである。
【００２５】また、本発明に係る空気調和機の冷媒制御
方法は、自然循環運転における凝縮器の出口部の冷媒状
態の設定値を、乾き度が０．１以下かつ過冷却度が２０
℃以下の範囲内の値としたことを特徴とするものであ
る。
方法は、自然循環運転における凝縮器の出口部の冷媒状
態の設定値を、乾き度が０．１以下かつ過冷却度が２０
℃以下の範囲内の値としたことを特徴とするものであ
る。
【００２６】また、本発明に係る空気調和機の冷媒制御
方法は、冷媒流量および風量および冷媒量のうちの少な
くとも１つを、所定の時間間隔で変化させることを特徴
とするものである。
方法は、冷媒流量および風量および冷媒量のうちの少な
くとも１つを、所定の時間間隔で変化させることを特徴
とするものである。
【００２７】また、本発明に係る空気調和機の冷媒制御
方法は、外気温度と空調設定温度との温度差が２５℃以
下の場合に、自然循環運転における冷媒流量および風量
および冷媒量のうちの少なくとも１つを変化させること
を特徴とするものである。
方法は、外気温度と空調設定温度との温度差が２５℃以
下の場合に、自然循環運転における冷媒流量および風量
および冷媒量のうちの少なくとも１つを変化させること
を特徴とするものである。
【００２８】また、本発明に係る空気調和機は、蒸発器
とこの蒸発器よりも高い位置に設置された凝縮器とを配
管で接続し冷媒を循環させて自然循環運転を行う空気調
和機において、自然循環運転時に前記蒸発器の出口部の
冷媒状態を検知する冷媒状態検知手段と、循環する冷媒
の流量を調整する冷媒流量調整手段と、前記冷媒状態検
知手段で検知した冷媒状態に応じて前記冷媒流量調整手
段を制御して冷媒流量を変化させる制御手段とを備えた
ものである。
とこの蒸発器よりも高い位置に設置された凝縮器とを配
管で接続し冷媒を循環させて自然循環運転を行う空気調
和機において、自然循環運転時に前記蒸発器の出口部の
冷媒状態を検知する冷媒状態検知手段と、循環する冷媒
の流量を調整する冷媒流量調整手段と、前記冷媒状態検
知手段で検知した冷媒状態に応じて前記冷媒流量調整手
段を制御して冷媒流量を変化させる制御手段とを備えた
ものである。
【００２９】また、本発明に係る空気調和機は、冷媒流
量を制御して生じた余剰の冷媒を貯溜する冷媒貯溜手段
を備えたことを特徴とするものである。
量を制御して生じた余剰の冷媒を貯溜する冷媒貯溜手段
を備えたことを特徴とするものである。
【００３０】また、本発明に係る空気調和機の冷媒状態
検知手段は、蒸発器の出口部の冷媒の過熱度または乾き
度を検知するものである。
検知手段は、蒸発器の出口部の冷媒の過熱度または乾き
度を検知するものである。
【００３１】また、本発明に係る空気調和機の冷媒状態
検知手段は、凝縮器の出口部の冷媒の過冷却度または乾
き度を検知するものとし、制御手段は、外気温度と空調
設定温度との温度差および冷媒状態に応じて冷媒流量調
整手段で冷媒流量を変化させるように構成したものであ
る。
検知手段は、凝縮器の出口部の冷媒の過冷却度または乾
き度を検知するものとし、制御手段は、外気温度と空調
設定温度との温度差および冷媒状態に応じて冷媒流量調
整手段で冷媒流量を変化させるように構成したものであ
る。
【００３２】また、本発明に係る空気調和機は、圧縮
機、凝縮器、冷媒流量調整手段、蒸発器、冷媒貯溜手段
を順次配管で接続し冷媒を循環させる強制循環運転と、
前記圧縮機をバイパスするバイパス配管、前記蒸発器よ
りも高い位置に配置された前記凝縮器、前記冷媒流量調
整手段、前記蒸発器を接続し前記冷媒を循環させる自然
循環運転とを切換可能な空気調和機において、前記冷媒
流量調整手段を、前記蒸発器が設置される空間内に設け
たことを特徴とするものである。
機、凝縮器、冷媒流量調整手段、蒸発器、冷媒貯溜手段
を順次配管で接続し冷媒を循環させる強制循環運転と、
前記圧縮機をバイパスするバイパス配管、前記蒸発器よ
りも高い位置に配置された前記凝縮器、前記冷媒流量調
整手段、前記蒸発器を接続し前記冷媒を循環させる自然
循環運転とを切換可能な空気調和機において、前記冷媒
流量調整手段を、前記蒸発器が設置される空間内に設け
たことを特徴とするものである。
【００３３】
【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について説明する。図１は本実施の形態に係
る空気調和機として例えば冷房装置を示す回路構成図で
ある。この空気調和機は、強制循環運転と自然循環運転
とを併設する構成のものである。図において、１は圧縮
機、２は凝縮器、３は室外ファン、４は冷媒流量調整手
段で例えば電子式膨張弁、５は室外機、６は液配管、７
は蒸発器、８は室内ファン、９は室内機、１０はガス配
管、１１は開閉手段で例えば逆止弁、１２はバイパス配
管、１３は開閉手段で例えば開閉弁、１４はアキュムレ
ータ、１５は開閉手段で例えば逆止弁である。
施の形態１について説明する。図１は本実施の形態に係
る空気調和機として例えば冷房装置を示す回路構成図で
ある。この空気調和機は、強制循環運転と自然循環運転
とを併設する構成のものである。図において、１は圧縮
機、２は凝縮器、３は室外ファン、４は冷媒流量調整手
段で例えば電子式膨張弁、５は室外機、６は液配管、７
は蒸発器、８は室内ファン、９は室内機、１０はガス配
管、１１は開閉手段で例えば逆止弁、１２はバイパス配
管、１３は開閉手段で例えば開閉弁、１４はアキュムレ
ータ、１５は開閉手段で例えば逆止弁である。
【００３４】図１に示すように、室外機５と室内機９お
よびそれらを接続するための液配管６、ガス配管１０で
冷媒回路を構成し、配管内に冷媒を循環させる。室外機
５は、冷媒ガスを圧縮するための圧縮機１、この冷媒ガ
スを冷却液化させるための凝縮器２、外気を強制的に凝
縮器２の外表面に送風する送風機である室外ファン３、
凝縮器２を出た高温高圧の冷媒液を減圧して二相状態の
湿り蒸気とする冷媒流量調整手段である電子式膨張弁
４、過渡的現象や冷媒の過充填などの場合に圧縮機１へ
の液戻りを防止するための冷媒貯溜手段であるアキュム
レータ１４、自然循環運転時に圧縮機１およびアキュム
レータ１４をバイパスするための逆止弁１１を介したバ
イパス配管１２、自然循環運転時にアキュムレータ１４
への冷媒の流入を防止する開閉弁１３、自然循環運転時
に圧縮機１への冷媒の流入を防止する逆止弁１５より構
成されている。また、室内機９は、液配管６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７、室内空気を強制的に蒸発器
７の外表面に送風する送風機である室内ファン８より構
成されている。室外機５の凝縮器２は室内機９の蒸発器
７よりも高い位置に配置されており、ここでは例えば
１．４ｍ程度の高低差をつけて配置している。
よびそれらを接続するための液配管６、ガス配管１０で
冷媒回路を構成し、配管内に冷媒を循環させる。室外機
５は、冷媒ガスを圧縮するための圧縮機１、この冷媒ガ
スを冷却液化させるための凝縮器２、外気を強制的に凝
縮器２の外表面に送風する送風機である室外ファン３、
凝縮器２を出た高温高圧の冷媒液を減圧して二相状態の
湿り蒸気とする冷媒流量調整手段である電子式膨張弁
４、過渡的現象や冷媒の過充填などの場合に圧縮機１へ
の液戻りを防止するための冷媒貯溜手段であるアキュム
レータ１４、自然循環運転時に圧縮機１およびアキュム
レータ１４をバイパスするための逆止弁１１を介したバ
イパス配管１２、自然循環運転時にアキュムレータ１４
への冷媒の流入を防止する開閉弁１３、自然循環運転時
に圧縮機１への冷媒の流入を防止する逆止弁１５より構
成されている。また、室内機９は、液配管６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７、室内空気を強制的に蒸発器
７の外表面に送風する送風機である室内ファン８より構
成されている。室外機５の凝縮器２は室内機９の蒸発器
７よりも高い位置に配置されており、ここでは例えば
１．４ｍ程度の高低差をつけて配置している。
【００３５】この空気調和機は、例えば発熱する電子機
器などを納めたシェルタのように年間を通して冷房が必
要な場所に利用される。そして、室内温度が外気温度よ
りも低いときには、圧縮機１を動作させる強制循環運転
により室内の冷房を行う。また、室内温度が外気温度よ
りも高い時には、圧縮機１を停止して外気の冷熱を利用
した自然循環運転により室内の冷房を行う。ここで、本
実施の形態では、蒸発器７での冷媒の蒸発を利用して空
調対象空間の冷房を行っている。以下、強制循環運転に
ついて説明する。電子式膨張弁４の開度を、凝縮器２を
出た冷媒液を減圧して二相状態の湿り蒸気とするための
適切な開度に設定し、アキュムレータ入口側の電磁弁１
３を開放して圧縮機１を運転する。この時、逆止弁１１
は圧縮機１の吐出圧力と吸入圧力との圧力差で閉止さ
れ、強制循環運転の冷媒回路が形成される。
器などを納めたシェルタのように年間を通して冷房が必
要な場所に利用される。そして、室内温度が外気温度よ
りも低いときには、圧縮機１を動作させる強制循環運転
により室内の冷房を行う。また、室内温度が外気温度よ
りも高い時には、圧縮機１を停止して外気の冷熱を利用
した自然循環運転により室内の冷房を行う。ここで、本
実施の形態では、蒸発器７での冷媒の蒸発を利用して空
調対象空間の冷房を行っている。以下、強制循環運転に
ついて説明する。電子式膨張弁４の開度を、凝縮器２を
出た冷媒液を減圧して二相状態の湿り蒸気とするための
適切な開度に設定し、アキュムレータ入口側の電磁弁１
３を開放して圧縮機１を運転する。この時、逆止弁１１
は圧縮機１の吐出圧力と吸入圧力との圧力差で閉止さ
れ、強制循環運転の冷媒回路が形成される。
【００３６】次に、室内温度より外気温度が低い場合の
自然循環運転について説明する。圧縮機１を停止し、ア
キュムレータ入口側の電磁弁１３を閉止し、電子式膨張
弁４の開度を、例えば冷媒回路内の圧力損失を低減する
ために全開にする。この時、逆止弁１１は冷媒の流れに
より開放され、自然循環運転の冷媒回路が形成される。
自然循環運転について説明する。圧縮機１を停止し、ア
キュムレータ入口側の電磁弁１３を閉止し、電子式膨張
弁４の開度を、例えば冷媒回路内の圧力損失を低減する
ために全開にする。この時、逆止弁１１は冷媒の流れに
より開放され、自然循環運転の冷媒回路が形成される。
【００３７】図２は、蒸発器とこの蒸発器よりも高い位
置に設置された凝縮器とを配管で接続し冷媒を循環させ
て自然循環運転を行う空気調和機の実験機を試作し、複
数の異なる冷媒充填量（例えば２．８ｋｇ，３．２ｋ
ｇ，３．６ｋｇ，４．０ｋｇ，４．４ｋｇ，４．８ｋ
ｇ）を充填して自然循環運転したときの、それぞれ自然
循環運転時の冷媒充填量（ｋｇ）に対する冷房能力（ｋ
Ｗ）、蒸発器出口過熱度（℃）、凝縮器出口過冷却度
（℃）の変化を示す実験結果である。図２の上側のグラ
フは、冷房能力の測定結果、下側のグラフは蒸発器出口
過熱度（黒丸）、凝縮器出口過冷却度（白丸）の測定結
果を示している。また、実験条件は室内温度と外気温度
との温度差ΔＴが３３℃で一定の場合であり、横軸の冷
媒充填量は自然循環運転を構成する冷媒回路内への冷媒
充填量を示している。
置に設置された凝縮器とを配管で接続し冷媒を循環させ
て自然循環運転を行う空気調和機の実験機を試作し、複
数の異なる冷媒充填量（例えば２．８ｋｇ，３．２ｋ
ｇ，３．６ｋｇ，４．０ｋｇ，４．４ｋｇ，４．８ｋ
ｇ）を充填して自然循環運転したときの、それぞれ自然
循環運転時の冷媒充填量（ｋｇ）に対する冷房能力（ｋ
Ｗ）、蒸発器出口過熱度（℃）、凝縮器出口過冷却度
（℃）の変化を示す実験結果である。図２の上側のグラ
フは、冷房能力の測定結果、下側のグラフは蒸発器出口
過熱度（黒丸）、凝縮器出口過冷却度（白丸）の測定結
果を示している。また、実験条件は室内温度と外気温度
との温度差ΔＴが３３℃で一定の場合であり、横軸の冷
媒充填量は自然循環運転を構成する冷媒回路内への冷媒
充填量を示している。
【００３８】図２の上側のグラフから明らかなように、
冷房能力は冷媒充填量が４ｋｇ付近で最大値を示してい
る。冷媒充填量が４ｋｇより少ない場合で、冷媒充填量
の増加に伴い冷房能力が増加するのは、冷媒充填量の増
加に伴って冷媒回路での有効な液柱高さが増加し、冷媒
流量が増加するためである。また、冷媒充填量が４ｋｇ
を越えた場合で、冷媒充填量の増加に伴い冷房能力が減
少するのは、蒸発器出口の冷媒が二相状態となるため蒸
発器内のエンタルピー差が減少するとともに、蒸発器出
口から凝縮器入口までのガス配管の圧力損失が増加し冷
媒流量が減少するためである。また、図２の下側のグラ
フからわかるように、冷房能力が最大となる冷媒充填量
（図２上側のグラフの冷媒充填量が４ｋｇ付近）では蒸
発器出口は飽和ガスの状態（蒸発器出口過熱度０℃）と
なる。従って、この場合の室内外温度差（３３℃）では
冷媒充填量を４ｋｇ付近の値に設定することにより、自
然循環運転の冷房能力を最大限に利用することができ、
最大の消費電力削減効果を得ることができる。また、４
ｋｇ以下に比べて４ｋｇ以上の方が冷媒量に対する冷房
能力の低下割合が大きいため、充填する冷媒量は冷房能
力が最大となる時の充填量以下（例えば３．５ｋｇ〜
４．０ｋｇ）に設定しておけば、最大に近い冷房能力が
得られる。
冷房能力は冷媒充填量が４ｋｇ付近で最大値を示してい
る。冷媒充填量が４ｋｇより少ない場合で、冷媒充填量
の増加に伴い冷房能力が増加するのは、冷媒充填量の増
加に伴って冷媒回路での有効な液柱高さが増加し、冷媒
流量が増加するためである。また、冷媒充填量が４ｋｇ
を越えた場合で、冷媒充填量の増加に伴い冷房能力が減
少するのは、蒸発器出口の冷媒が二相状態となるため蒸
発器内のエンタルピー差が減少するとともに、蒸発器出
口から凝縮器入口までのガス配管の圧力損失が増加し冷
媒流量が減少するためである。また、図２の下側のグラ
フからわかるように、冷房能力が最大となる冷媒充填量
（図２上側のグラフの冷媒充填量が４ｋｇ付近）では蒸
発器出口は飽和ガスの状態（蒸発器出口過熱度０℃）と
なる。従って、この場合の室内外温度差（３３℃）では
冷媒充填量を４ｋｇ付近の値に設定することにより、自
然循環運転の冷房能力を最大限に利用することができ、
最大の消費電力削減効果を得ることができる。また、４
ｋｇ以下に比べて４ｋｇ以上の方が冷媒量に対する冷房
能力の低下割合が大きいため、充填する冷媒量は冷房能
力が最大となる時の充填量以下（例えば３．５ｋｇ〜
４．０ｋｇ）に設定しておけば、最大に近い冷房能力が
得られる。
【００３９】また、図２の実験条件における強制循環運
転の適正冷媒量は約２ｋｇであるため、自然循環運転の
冷房能力を最大とするためには、強制循環運転時の約２
倍（４ｋｇ／２ｋｇ）程度の冷媒量を充填すればよいこ
とがわかる。
転の適正冷媒量は約２ｋｇであるため、自然循環運転の
冷房能力を最大とするためには、強制循環運転時の約２
倍（４ｋｇ／２ｋｇ）程度の冷媒量を充填すればよいこ
とがわかる。
【００４０】図３は自然循環運転時の冷媒充填量（ｋ
ｇ）に対する冷房能力（ｋＷ）を室内温度と外気温度と
の温度差ΔＴが３３℃の場合と１０℃の場合を比較した
ものである。図３に示すように、室内温度と外気温度と
の温度差ΔＴが小さくなると、最大となる冷房能力が得
られる冷媒充填量が減少している。図３の点線は温度差
が変化した時の冷房能力の最大値を結んだ直線である。
この変化は、温度差ΔＴが小さくなると、凝縮器出口の
過冷却度が減少するため、冷媒回路内の有効な液柱高さ
が減少し、冷媒流量が減少するためである。このことか
ら、自然循環運転において、外気温度が高く室内外の温
度差が小さい場合には、外気温度が低く室内外の温度差
が大きい場合に比べ、冷媒充填量の少ない方が高い冷房
能力を得られることがわかる。
ｇ）に対する冷房能力（ｋＷ）を室内温度と外気温度と
の温度差ΔＴが３３℃の場合と１０℃の場合を比較した
ものである。図３に示すように、室内温度と外気温度と
の温度差ΔＴが小さくなると、最大となる冷房能力が得
られる冷媒充填量が減少している。図３の点線は温度差
が変化した時の冷房能力の最大値を結んだ直線である。
この変化は、温度差ΔＴが小さくなると、凝縮器出口の
過冷却度が減少するため、冷媒回路内の有効な液柱高さ
が減少し、冷媒流量が減少するためである。このことか
ら、自然循環運転において、外気温度が高く室内外の温
度差が小さい場合には、外気温度が低く室内外の温度差
が大きい場合に比べ、冷媒充填量の少ない方が高い冷房
能力を得られることがわかる。
【００４１】図４は室内温度３８℃における自然循環運
転時の外気温度に対する冷房能力および空調負荷の関係
を示している。図において、横軸は外気温度（℃）、縦
軸は冷房能力および空調負荷を示し、曲線Ａは例えば冷
媒充填量が４ｋｇのときの各外気温度に対しその外気温
度に対する空調能力量を示し、曲線Ｂは冷媒充填量が
３．５ｋｇのときの各外気温度に対しその外気温度に対
する空調能力量、曲線Ｃは冷媒充填量が３．０ｋｇのと
きの各外気温度に対しその外気温度に対する空調能力量
を示している。この空調能力量は、空気調和機を構成す
る機器においてシュミレーションによって求めたり、実
験的に求めることができる。
転時の外気温度に対する冷房能力および空調負荷の関係
を示している。図において、横軸は外気温度（℃）、縦
軸は冷房能力および空調負荷を示し、曲線Ａは例えば冷
媒充填量が４ｋｇのときの各外気温度に対しその外気温
度に対する空調能力量を示し、曲線Ｂは冷媒充填量が
３．５ｋｇのときの各外気温度に対しその外気温度に対
する空調能力量、曲線Ｃは冷媒充填量が３．０ｋｇのと
きの各外気温度に対しその外気温度に対する空調能力量
を示している。この空調能力量は、空気調和機を構成す
る機器においてシュミレーションによって求めたり、実
験的に求めることができる。
【００４２】また、図４において、点線で示す曲線Ｚ
１，Ｚ２は室内設定温度３８℃のときの各外気温度に対
しその外気温度に対する空調負荷量を示している。ここ
で、各外気温度に対しその外気温度に対する空調負荷量
は、機器の発熱量やシェルタの熱容量、壁からの吸放熱
量によって、設計段階で求めることができる。本実施の
形態の空気調和機のように、シェルタのような人の出入
がほとんどなく電子機器からの単位時間あたりの発熱量
もほとんど変化しない空間で用いられる場合には、空調
負荷量は外気温度が高くなるとこれに応じて大きくな
り、曲線Ｚ１，Ｚ２に示されるように単調に増加するも
のとなっている。
１，Ｚ２は室内設定温度３８℃のときの各外気温度に対
しその外気温度に対する空調負荷量を示している。ここ
で、各外気温度に対しその外気温度に対する空調負荷量
は、機器の発熱量やシェルタの熱容量、壁からの吸放熱
量によって、設計段階で求めることができる。本実施の
形態の空気調和機のように、シェルタのような人の出入
がほとんどなく電子機器からの単位時間あたりの発熱量
もほとんど変化しない空間で用いられる場合には、空調
負荷量は外気温度が高くなるとこれに応じて大きくな
り、曲線Ｚ１，Ｚ２に示されるように単調に増加するも
のとなっている。
【００４３】また、自然循環運転時の空調能力量、この
場合には冷房能力量は、外気温度３８℃で室内温度３８
℃と同一の時には０であり、外気温度が３８℃から低下
するとともに増加する。逆に空調負荷曲線は室内から外
気への放熱のため、外気温度が低下するとともに減少す
る。このような特性から、例えばシェルタ内を３８℃以
下に保つときの空調負荷曲線がＺ１である場合、冷房能
力量と空調負荷量とがほぼ一致するときの外気温度、即
ち冷房能力曲線と空調負荷曲線Ｚ１の交点における外気
温度が、自然循環運転で空調負荷をまかなうことのでき
る空調可能最大外気温度となっている。具体的には、冷
房能力曲線が曲線Ｂで示される冷媒量を充填した場合に
は、外気温度２１℃で空調負荷曲線Ｚ１と交差してお
り、空調可能最大外気温度は２１℃である。この場合、
外気温度が空調可能最大外気温度２１℃以下のいかなる
温度においても自然循環運転の冷房能力が空調負荷より
も大きくまたは空調負荷と等しくなり、自然循環運転の
冷房能力だけで十分に空調負荷をまかなうことができ
る。このように、変化させた複数の冷媒量において、前
記空調能力量と前記空調負荷量とがほぼ一致するときの
空調可能最大外気温度をそれぞれ求める。
場合には冷房能力量は、外気温度３８℃で室内温度３８
℃と同一の時には０であり、外気温度が３８℃から低下
するとともに増加する。逆に空調負荷曲線は室内から外
気への放熱のため、外気温度が低下するとともに減少す
る。このような特性から、例えばシェルタ内を３８℃以
下に保つときの空調負荷曲線がＺ１である場合、冷房能
力量と空調負荷量とがほぼ一致するときの外気温度、即
ち冷房能力曲線と空調負荷曲線Ｚ１の交点における外気
温度が、自然循環運転で空調負荷をまかなうことのでき
る空調可能最大外気温度となっている。具体的には、冷
房能力曲線が曲線Ｂで示される冷媒量を充填した場合に
は、外気温度２１℃で空調負荷曲線Ｚ１と交差してお
り、空調可能最大外気温度は２１℃である。この場合、
外気温度が空調可能最大外気温度２１℃以下のいかなる
温度においても自然循環運転の冷房能力が空調負荷より
も大きくまたは空調負荷と等しくなり、自然循環運転の
冷房能力だけで十分に空調負荷をまかなうことができ
る。このように、変化させた複数の冷媒量において、前
記空調能力量と前記空調負荷量とがほぼ一致するときの
空調可能最大外気温度をそれぞれ求める。
【００４４】本実施の形態では、空気調和機の自然循環
運転による空調機能を最大限に生かすため、空調可能最
大外気温度が最も高くなるように冷媒回路に冷媒を充填
する。即ち、空調負荷量が図４の曲線Ｚ１に示すものと
すると、この曲線Ｚ１と交差する点の外気温度が一番高
い冷房能力曲線となる冷媒充填量を選ぶと、自然循環運
転の冷房能力だけで十分に空調負荷量をまかなうことが
できる温度範囲が大きくなる。図４では曲線Ｂと曲線Ｚ
１と交差する点の空調可能最大外気温度が一番高くなる
ので、この冷媒量３．５ｋｇを充填する。このように冷
媒回路に充填する冷媒量を決定することにより、空調負
荷量を自然循環運転でまかなうことができる外気温度範
囲が最大限に大きくなり、最大の消費電力の削減効果が
得られる。
運転による空調機能を最大限に生かすため、空調可能最
大外気温度が最も高くなるように冷媒回路に冷媒を充填
する。即ち、空調負荷量が図４の曲線Ｚ１に示すものと
すると、この曲線Ｚ１と交差する点の外気温度が一番高
い冷房能力曲線となる冷媒充填量を選ぶと、自然循環運
転の冷房能力だけで十分に空調負荷量をまかなうことが
できる温度範囲が大きくなる。図４では曲線Ｂと曲線Ｚ
１と交差する点の空調可能最大外気温度が一番高くなる
ので、この冷媒量３．５ｋｇを充填する。このように冷
媒回路に充填する冷媒量を決定することにより、空調負
荷量を自然循環運転でまかなうことができる外気温度範
囲が最大限に大きくなり、最大の消費電力の削減効果が
得られる。
【００４５】上記のようにして決定される冷媒充填量
は、空調負荷量の変化によって変わるものであり、例え
ば曲線Ｚ２に示すような空調負荷量の場合には、曲線Ｃ
と曲線Ｚ２と交差する点の空調可能最大外気温度が一番
高くなるので、この冷媒量３ｋｇを冷媒充填量として決
定すれば、空調負荷量を自然循環運転でまかなうことが
できる外気温度範囲が最大限に大きくなる。
は、空調負荷量の変化によって変わるものであり、例え
ば曲線Ｚ２に示すような空調負荷量の場合には、曲線Ｃ
と曲線Ｚ２と交差する点の空調可能最大外気温度が一番
高くなるので、この冷媒量３ｋｇを冷媒充填量として決
定すれば、空調負荷量を自然循環運転でまかなうことが
できる外気温度範囲が最大限に大きくなる。
【００４６】なお、この空調能力曲線と空調負荷曲線の
交差する点の外気温度以上では、空調負荷量を自然循環
運転でまかなうことができなくなる。このため、外気温
度がこれ以上になる場所で使用する場合には、強制循環
運転を併用する。また、例えば外気温度がほとんど空調
可能最大外気温度以下であり、たまたま外気温度がこれ
以上に上がって空調負荷が増えた場合には、例えば電子
式膨張弁４の開度を変化させるなどして蒸発器７の出口
部での過熱度を０に近い値に制御してもよい。図２に示
すように、蒸発器７の出口部の冷媒状態として過熱度が
０℃付近で、冷房能力が最大となっているので、蒸発器
７の出口部での過熱度を０℃に近い値になるように運転
すると、そのままの運転状態で継続するよりも冷房能力
を増加することができる。また、外気温度が自然循環運
転のみでまかなうことができる温度以上にならない場所
で使用する場合には、強制循環を併用する必要はなく、
自然循環の冷媒回路を備えた構成とし、かつ本実施の形
態で述べたように空調負荷量を自然循環運転でまかなう
ことができる温度範囲が最大限に大きくなるような冷媒
量を充填すればよい。
交差する点の外気温度以上では、空調負荷量を自然循環
運転でまかなうことができなくなる。このため、外気温
度がこれ以上になる場所で使用する場合には、強制循環
運転を併用する。また、例えば外気温度がほとんど空調
可能最大外気温度以下であり、たまたま外気温度がこれ
以上に上がって空調負荷が増えた場合には、例えば電子
式膨張弁４の開度を変化させるなどして蒸発器７の出口
部での過熱度を０に近い値に制御してもよい。図２に示
すように、蒸発器７の出口部の冷媒状態として過熱度が
０℃付近で、冷房能力が最大となっているので、蒸発器
７の出口部での過熱度を０℃に近い値になるように運転
すると、そのままの運転状態で継続するよりも冷房能力
を増加することができる。また、外気温度が自然循環運
転のみでまかなうことができる温度以上にならない場所
で使用する場合には、強制循環を併用する必要はなく、
自然循環の冷媒回路を備えた構成とし、かつ本実施の形
態で述べたように空調負荷量を自然循環運転でまかなう
ことができる温度範囲が最大限に大きくなるような冷媒
量を充填すればよい。
【００４７】自然循環運転を利用した空気調和機では、
運転動力としては室外ファン３と室内ファン８の入力だ
けであり、年間消費電力の大幅削減が可能となる。特
に、本実施の形態では、自然循環運転による空調可能外
気温度の範囲が広くなるように冷媒の充填量を決定した
ので、さらに年間消費電力の大幅削減できる。例えば図
５に示すように、横１．５ｍ、奥行き３．７ｍ、高さ
１．５ｍのシェルタのモデルを設定し、電子機器からの
発熱量をＱ1 、壁からの吸放熱量をＱ2、室内機の冷房
能力量をＱ3 とし、特に室内機の強制循環運転の冷房能
力量をＱ3c、自然循環運転の冷房能力量をＱ3nとして空
調した際のシェルタ内の温度変化をシュミレーションし
た。このときのシェルタ内の空調の設定温度範囲を例え
ば２６℃〜３８℃、外気温度を２６℃とする。図６に時
間に対するシェルタ内の温度変化を示す。図６（ａ）は
圧縮機を用いた強制循環運転のみで空調を行った場合
（通常型）の温度変化であり、図６（ｂ）は自然循環運
転と強制循環運転を併用した場合（自然循環併用型）の
温度変化である。シェルタ内の温度が設定温度範囲の上
限である３８℃以上になると、圧縮機を運転して強制循
環運転による冷房を行う。また、シェルタ内の温度が設
定温度範囲の下限である２６℃以下になると、図６
（ａ）では圧縮機を停止して冷房を行わず、図６（ｂ）
では圧縮機を停止して自然循環運転による冷房を行う。
この自然循環併用型において、自然循環運転の空調可能
最大外気温度は、２６℃以下とする。
運転動力としては室外ファン３と室内ファン８の入力だ
けであり、年間消費電力の大幅削減が可能となる。特
に、本実施の形態では、自然循環運転による空調可能外
気温度の範囲が広くなるように冷媒の充填量を決定した
ので、さらに年間消費電力の大幅削減できる。例えば図
５に示すように、横１．５ｍ、奥行き３．７ｍ、高さ
１．５ｍのシェルタのモデルを設定し、電子機器からの
発熱量をＱ1 、壁からの吸放熱量をＱ2、室内機の冷房
能力量をＱ3 とし、特に室内機の強制循環運転の冷房能
力量をＱ3c、自然循環運転の冷房能力量をＱ3nとして空
調した際のシェルタ内の温度変化をシュミレーションし
た。このときのシェルタ内の空調の設定温度範囲を例え
ば２６℃〜３８℃、外気温度を２６℃とする。図６に時
間に対するシェルタ内の温度変化を示す。図６（ａ）は
圧縮機を用いた強制循環運転のみで空調を行った場合
（通常型）の温度変化であり、図６（ｂ）は自然循環運
転と強制循環運転を併用した場合（自然循環併用型）の
温度変化である。シェルタ内の温度が設定温度範囲の上
限である３８℃以上になると、圧縮機を運転して強制循
環運転による冷房を行う。また、シェルタ内の温度が設
定温度範囲の下限である２６℃以下になると、図６
（ａ）では圧縮機を停止して冷房を行わず、図６（ｂ）
では圧縮機を停止して自然循環運転による冷房を行う。
この自然循環併用型において、自然循環運転の空調可能
最大外気温度は、２６℃以下とする。
【００４８】シェルタ内の温度は、強制循環運転によっ
て、Ｑ1 −Ｑ2 −Ｑ3cの熱量で冷房され、３８℃から△
ｔc （時間）で２６℃まで冷やされる。ここで、図６
（ａ）の通常型では圧縮機運転を停止すると、Ｑ1 −Ｑ
2 の熱量によって徐々に温度は上昇し△ｔn1（時間）で
設定温度範囲の上限に達すると、再び圧縮機を運転す
る。一方、図６（ｂ）の自然循環併用型では圧縮機運転
を停止すると、自然循環運転による冷房が行われる。こ
のため、Ｑ1 −Ｑ2 −Ｑ3nの熱量によって徐々に温度は
上昇し、△ｔn1（時間）よりも長い△ｔn2（時間）で設
定温度範囲の上限に達し、再び圧縮機を運転する。この
ように、強制循環運転と自然循環運転とを併用すること
により、圧縮機の停止時間を長くでき、圧縮機の運転率
を△ｔc ／（△ｔc ＋△ｔn1）から△ｔc／（△ｔc ＋
△ｔn2）に低下することができる。本シュミレーション
結果によれば、自然循環併用型空気調和機では、強制循
環運転のみの空気調和機と比較して、圧縮機年間運転率
を６９〜８６％程度低減でき、圧縮機の発停回数が大幅
に低減でき、信頼性を向上できる空気調和機が得られ
る。また、圧縮機の運転率が低下することから、５１〜
６６％程度、年間消費電力を削減できる。特に本実施の
形態による空気調和機では、自然循環運転の冷房能力を
最大限に利用できる冷媒量を充填しているので、その効
果を確実に得ることができる。
て、Ｑ1 −Ｑ2 −Ｑ3cの熱量で冷房され、３８℃から△
ｔc （時間）で２６℃まで冷やされる。ここで、図６
（ａ）の通常型では圧縮機運転を停止すると、Ｑ1 −Ｑ
2 の熱量によって徐々に温度は上昇し△ｔn1（時間）で
設定温度範囲の上限に達すると、再び圧縮機を運転す
る。一方、図６（ｂ）の自然循環併用型では圧縮機運転
を停止すると、自然循環運転による冷房が行われる。こ
のため、Ｑ1 −Ｑ2 −Ｑ3nの熱量によって徐々に温度は
上昇し、△ｔn1（時間）よりも長い△ｔn2（時間）で設
定温度範囲の上限に達し、再び圧縮機を運転する。この
ように、強制循環運転と自然循環運転とを併用すること
により、圧縮機の停止時間を長くでき、圧縮機の運転率
を△ｔc ／（△ｔc ＋△ｔn1）から△ｔc／（△ｔc ＋
△ｔn2）に低下することができる。本シュミレーション
結果によれば、自然循環併用型空気調和機では、強制循
環運転のみの空気調和機と比較して、圧縮機年間運転率
を６９〜８６％程度低減でき、圧縮機の発停回数が大幅
に低減でき、信頼性を向上できる空気調和機が得られ
る。また、圧縮機の運転率が低下することから、５１〜
６６％程度、年間消費電力を削減できる。特に本実施の
形態による空気調和機では、自然循環運転の冷房能力を
最大限に利用できる冷媒量を充填しているので、その効
果を確実に得ることができる。
【００４９】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７は本実施の形態による空気調和機を示す回路
構成図である。図において、１６は温度検知手段で例え
ば温度センサ、１７は圧力検知手段で例えば圧力セン
サ、１８は凝縮器２の出口部の冷媒の過冷却度を演算し
て設定値になるように制御する過冷却度演算制御手段で
あり、１９は蒸発器７の出口部の冷媒の過熱度を演算し
て設定値になるように制御する過熱度演算制御手段であ
る。この過冷却度演算制御手段１８と過熱度演算制御手
段１９は、それぞれ、冷媒状態検知機能とこの検知した
冷媒状態を適正に制御する制御機能を兼ね備えている。
図１と同一符号は同一、または相当部分を示している。
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７は本実施の形態による空気調和機を示す回路
構成図である。図において、１６は温度検知手段で例え
ば温度センサ、１７は圧力検知手段で例えば圧力セン
サ、１８は凝縮器２の出口部の冷媒の過冷却度を演算し
て設定値になるように制御する過冷却度演算制御手段で
あり、１９は蒸発器７の出口部の冷媒の過熱度を演算し
て設定値になるように制御する過熱度演算制御手段であ
る。この過冷却度演算制御手段１８と過熱度演算制御手
段１９は、それぞれ、冷媒状態検知機能とこの検知した
冷媒状態を適正に制御する制御機能を兼ね備えている。
図１と同一符号は同一、または相当部分を示している。
【００５０】実施の形態１と同様、室外機５と室内機９
およびそれらを接続するための液配管６、ガス配管１０
から構成されている。室外機５は、冷媒ガスを圧縮する
圧縮機１、この冷媒ガスを冷却液化させる凝縮器２、外
気を強制的に凝縮器２の外表面に送風する送風機である
室外ファン３、凝縮器２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冷媒流量調整手段である
電子式膨張弁４、過渡的現象や冷媒の過充填などの場合
に圧縮機１への液戻りを防止する冷媒貯溜手段であるア
キュムレータ１４、自然循環運転時に圧縮機１およびア
キュムレータ１４をバイパスするための逆止弁１１を介
したバイパス配管１２、バイパス配管１２を冷媒回路に
対して開閉する開閉手段である逆止弁１１、自然循環運
転時にアキュムレータ１４への冷媒の流入を防止する開
閉弁１３、自然循環運転時に圧縮機１への冷媒の流入を
防止する開閉手段である逆止弁１５より構成されてい
る。また、室内機９は、液配管６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７、室内空気を強制的に蒸発器７の外表面
に送風する送風機である室内ファン８より構成されてい
る。
およびそれらを接続するための液配管６、ガス配管１０
から構成されている。室外機５は、冷媒ガスを圧縮する
圧縮機１、この冷媒ガスを冷却液化させる凝縮器２、外
気を強制的に凝縮器２の外表面に送風する送風機である
室外ファン３、凝縮器２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冷媒流量調整手段である
電子式膨張弁４、過渡的現象や冷媒の過充填などの場合
に圧縮機１への液戻りを防止する冷媒貯溜手段であるア
キュムレータ１４、自然循環運転時に圧縮機１およびア
キュムレータ１４をバイパスするための逆止弁１１を介
したバイパス配管１２、バイパス配管１２を冷媒回路に
対して開閉する開閉手段である逆止弁１１、自然循環運
転時にアキュムレータ１４への冷媒の流入を防止する開
閉弁１３、自然循環運転時に圧縮機１への冷媒の流入を
防止する開閉手段である逆止弁１５より構成されてい
る。また、室内機９は、液配管６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７、室内空気を強制的に蒸発器７の外表面
に送風する送風機である室内ファン８より構成されてい
る。
【００５１】この空気調和機では、室内温度より外気温
度が高い時には強制循環運転を行う。即ち、電子式膨張
弁４の開度を、凝縮器２を出た冷媒液を減圧して二相状
態の湿り蒸気とするための適切な開度に設定し、アキュ
ムレータ入口側の電磁弁１３を開放して圧縮機１を運転
する。この時、逆止弁１１は圧縮機１の吐出圧力と吸入
圧力との圧力差で閉止され、強制循環運転の冷媒回路が
形成される。
度が高い時には強制循環運転を行う。即ち、電子式膨張
弁４の開度を、凝縮器２を出た冷媒液を減圧して二相状
態の湿り蒸気とするための適切な開度に設定し、アキュ
ムレータ入口側の電磁弁１３を開放して圧縮機１を運転
する。この時、逆止弁１１は圧縮機１の吐出圧力と吸入
圧力との圧力差で閉止され、強制循環運転の冷媒回路が
形成される。
【００５２】また、室内温度より外気温度が低い場合に
は、電子式膨張弁４の開度を、例えば冷媒回路内の圧力
損失を低減するために全開し、アキュムレータ入口側の
電磁弁１３を閉止する。この時、逆止弁１１は冷媒の流
れにより開放され、自然循環運転の冷媒回路が形成され
る。
は、電子式膨張弁４の開度を、例えば冷媒回路内の圧力
損失を低減するために全開し、アキュムレータ入口側の
電磁弁１３を閉止する。この時、逆止弁１１は冷媒の流
れにより開放され、自然循環運転の冷媒回路が形成され
る。
【００５３】ところで、実施の形態１で述べたように自
然循環運転の冷房能力を最大とするためには、冷媒流量
や液部長さの違いから強制循環運転時の約２倍程度の冷
媒量を充填する必要がある。このため、強制循環運転時
には余剰の冷媒液を冷媒貯溜手段であるアキュムレータ
１４内に貯溜する構成とする。そして、自然循環運転を
行う際の運転切換時に、アキュムレータ１４内に貯溜さ
れた余剰冷媒を、自然循環運転の冷媒回路へ戻す冷媒回
収運転を行う。
然循環運転の冷房能力を最大とするためには、冷媒流量
や液部長さの違いから強制循環運転時の約２倍程度の冷
媒量を充填する必要がある。このため、強制循環運転時
には余剰の冷媒液を冷媒貯溜手段であるアキュムレータ
１４内に貯溜する構成とする。そして、自然循環運転を
行う際の運転切換時に、アキュムレータ１４内に貯溜さ
れた余剰冷媒を、自然循環運転の冷媒回路へ戻す冷媒回
収運転を行う。
【００５４】冷媒回収運転の方法としては、電子式膨張
弁４の開度を通常の強制循環運転時よりも小さくまたは
全閉にして冷媒流量を小さくまたは０とし、一定時間圧
縮機１を運転する。この時、蒸発器７の出口部の冷媒状
態は過熱状態となり、この過熱ガスによってアキュムレ
ータ１４内に貯溜していた余剰冷媒は蒸発して、逆止弁
１５を通り凝縮器２へ流入する。一定時間、例えば２分
程度冷媒回収運転を行い、冷媒回収運転終了後は圧縮機
１を停止する。この後にアキュムレータの入口側の電磁
弁１３を閉止し、自然循環運転への運転切換時に低温低
圧となったアキュムレータ１４へ冷媒が流入するのを防
止する。ここでは冷媒回収運転は、アキュムレータ１４
に貯溜した余剰冷媒を蒸発させるのに必要な時間を予め
把握しておき、一定時間行うように構成しているが、圧
縮機１の吐出温度や吸入温度を検知して冷媒回収運転の
終了としてもよい。
弁４の開度を通常の強制循環運転時よりも小さくまたは
全閉にして冷媒流量を小さくまたは０とし、一定時間圧
縮機１を運転する。この時、蒸発器７の出口部の冷媒状
態は過熱状態となり、この過熱ガスによってアキュムレ
ータ１４内に貯溜していた余剰冷媒は蒸発して、逆止弁
１５を通り凝縮器２へ流入する。一定時間、例えば２分
程度冷媒回収運転を行い、冷媒回収運転終了後は圧縮機
１を停止する。この後にアキュムレータの入口側の電磁
弁１３を閉止し、自然循環運転への運転切換時に低温低
圧となったアキュムレータ１４へ冷媒が流入するのを防
止する。ここでは冷媒回収運転は、アキュムレータ１４
に貯溜した余剰冷媒を蒸発させるのに必要な時間を予め
把握しておき、一定時間行うように構成しているが、圧
縮機１の吐出温度や吸入温度を検知して冷媒回収運転の
終了としてもよい。
【００５５】以下、自然循環運転における冷媒状態の制
御方法について説明する。図２に示すように、自然循環
運転において、冷房能力が最大値となる状態では、蒸発
器７出口の過熱度（黒丸）が０℃である。これを利用し
て、例えば過熱度設定値を０℃に近い値として５℃と
し、蒸発器７出口の過熱度をこの過熱度設定値に制御す
ることにより、冷房能力が最大値となる付近の状態で運
転できる。ここで、蒸発器７の出口部における過熱度が
正の時には冷媒状態の変化に応じて過熱度の検知値は変
化する。ところが過熱度の検知値０℃になると飽和ガス
温度になってしまって、冷媒状態は変化しても過熱度の
検知値は０℃となりこれ以下の値を示すことはない。こ
のため、過熱度の設定値は０℃とせずに、０℃に近い正
の値、例えば５℃とする。
御方法について説明する。図２に示すように、自然循環
運転において、冷房能力が最大値となる状態では、蒸発
器７出口の過熱度（黒丸）が０℃である。これを利用し
て、例えば過熱度設定値を０℃に近い値として５℃と
し、蒸発器７出口の過熱度をこの過熱度設定値に制御す
ることにより、冷房能力が最大値となる付近の状態で運
転できる。ここで、蒸発器７の出口部における過熱度が
正の時には冷媒状態の変化に応じて過熱度の検知値は変
化する。ところが過熱度の検知値０℃になると飽和ガス
温度になってしまって、冷媒状態は変化しても過熱度の
検知値は０℃となりこれ以下の値を示すことはない。こ
のため、過熱度の設定値は０℃とせずに、０℃に近い正
の値、例えば５℃とする。
【００５６】実際に本実施の形態による空気調和機で
は、自然循環運転を行う場合に、例えば電子式膨張弁４
の開度を変えて冷媒流量を変化させることにより、蒸発
器７の出口部の過熱度を制御する。以下、この制御方法
について説明する。蒸発器７の出口部に設置した温度セ
ンサ１６と圧力センサ１７の検知値に基づいて、過熱度
演算制御手段１９により蒸発器７の出口部の過熱度を演
算する。この過熱度は式（１）で演算できる。 過熱度（℃） ＝ 温度検知値−圧力検知値での飽和温度 ・・・（１）
は、自然循環運転を行う場合に、例えば電子式膨張弁４
の開度を変えて冷媒流量を変化させることにより、蒸発
器７の出口部の過熱度を制御する。以下、この制御方法
について説明する。蒸発器７の出口部に設置した温度セ
ンサ１６と圧力センサ１７の検知値に基づいて、過熱度
演算制御手段１９により蒸発器７の出口部の過熱度を演
算する。この過熱度は式（１）で演算できる。 過熱度（℃） ＝ 温度検知値−圧力検知値での飽和温度 ・・・（１）
【００５７】次に、演算された過熱度検知値と過熱度設
定値（例えば過熱度５℃程度）とを比較し、その差に基
づいて電子式膨張弁４の開度を演算する。そして、電子
式膨張弁４の開度を演算された開度に設定することによ
り冷媒流量を変化させる。例えば過熱度検知値が過熱度
設定値よりも大きい場合には、開度を大きくして冷媒流
量を増加させると、過熱度が低くなる。逆に、過熱度検
知値が過熱度設定値よりも小さい場合には、開度を小さ
くして冷媒流量を減少させると、過熱度が高くなる。こ
のような手順を一定時間間隔、例えば５分程度の間隔で
繰り返すことによって、冷媒流量を変化させることによ
り、蒸発器７の出口部の過熱度が設定値になるように制
御できる。このため、常に空調能力が最大付近になるよ
うに自然循環運転を行うことができる。特に、自然循環
運転での冷媒の流量は強制循環運転時のそれに比べて小
さいので、電子式膨張弁４の制御を一定の時間、例えば
５分程度の時間間隔で冷媒流量を変化させることによ
り、冷媒の動きに適した速度で制御できる。このため、
安定した自然循環運転を行うことができる。なお、この
時間間隔は、５分よりもおそくてもよく、例えば１０分
程度でもよい。
定値（例えば過熱度５℃程度）とを比較し、その差に基
づいて電子式膨張弁４の開度を演算する。そして、電子
式膨張弁４の開度を演算された開度に設定することによ
り冷媒流量を変化させる。例えば過熱度検知値が過熱度
設定値よりも大きい場合には、開度を大きくして冷媒流
量を増加させると、過熱度が低くなる。逆に、過熱度検
知値が過熱度設定値よりも小さい場合には、開度を小さ
くして冷媒流量を減少させると、過熱度が高くなる。こ
のような手順を一定時間間隔、例えば５分程度の間隔で
繰り返すことによって、冷媒流量を変化させることによ
り、蒸発器７の出口部の過熱度が設定値になるように制
御できる。このため、常に空調能力が最大付近になるよ
うに自然循環運転を行うことができる。特に、自然循環
運転での冷媒の流量は強制循環運転時のそれに比べて小
さいので、電子式膨張弁４の制御を一定の時間、例えば
５分程度の時間間隔で冷媒流量を変化させることによ
り、冷媒の動きに適した速度で制御できる。このため、
安定した自然循環運転を行うことができる。なお、この
時間間隔は、５分よりもおそくてもよく、例えば１０分
程度でもよい。
【００５８】また、外気温度が高く外気と室内の空調設
定温度との温度差が小さい場合には、図３に示したよう
に冷房能力が最大となるときの冷媒量が少なくなる。こ
のため、蒸発器７の出口部の過熱度が設定値（例えば過
熱度５℃程度）となるように冷媒流量を変化させると、
冷媒回路内の冷媒量の分布が変化し、余剰となる冷媒が
凝縮器２の出口部に蓄積されて凝縮器２の出口の過冷却
度が増加する。このように凝縮器２の出口部の過冷却度
が増加すると、凝縮器２内での凝縮する面積が小さくな
り、自然循環運転の効率が悪くなってしまう。そこで、
本実施の形態では、凝縮器２の出口部の冷媒状態も所定
の設定値になるように制御している。例えば、蒸発器７
の出口部の過熱度を過熱度設定値になるように冷媒流量
を変化させると共に、凝縮器２の出口部の過冷却度を過
冷却度設定値、例えば８℃となるように凝縮器２内の冷
媒量を変化させる。即ち、凝縮器２の出口部に設置した
温度センサ１６と圧力センサ１７の検知値に基づいて、
過冷却度演算制御手段１８により凝縮器２の出口部の過
冷却度を演算する。この過冷却度は式（２）で演算でき
る。 過冷却度（℃） ＝ 圧力検知値での飽和温度−温度検知値 ・・・（２）
定温度との温度差が小さい場合には、図３に示したよう
に冷房能力が最大となるときの冷媒量が少なくなる。こ
のため、蒸発器７の出口部の過熱度が設定値（例えば過
熱度５℃程度）となるように冷媒流量を変化させると、
冷媒回路内の冷媒量の分布が変化し、余剰となる冷媒が
凝縮器２の出口部に蓄積されて凝縮器２の出口の過冷却
度が増加する。このように凝縮器２の出口部の過冷却度
が増加すると、凝縮器２内での凝縮する面積が小さくな
り、自然循環運転の効率が悪くなってしまう。そこで、
本実施の形態では、凝縮器２の出口部の冷媒状態も所定
の設定値になるように制御している。例えば、蒸発器７
の出口部の過熱度を過熱度設定値になるように冷媒流量
を変化させると共に、凝縮器２の出口部の過冷却度を過
冷却度設定値、例えば８℃となるように凝縮器２内の冷
媒量を変化させる。即ち、凝縮器２の出口部に設置した
温度センサ１６と圧力センサ１７の検知値に基づいて、
過冷却度演算制御手段１８により凝縮器２の出口部の過
冷却度を演算する。この過冷却度は式（２）で演算でき
る。 過冷却度（℃） ＝ 圧力検知値での飽和温度−温度検知値 ・・・（２）
【００５９】そして、演算された過冷却度検知値と過冷
却度設定値（例えば過冷却度８℃程度）とを比較して、
演算された過冷却度検知値が過冷却度設定値よりもある
値以上に大きくなる場合は、アキュムレータの入口側の
電磁弁１３を所定時間、例えば１０秒程度開く。これに
より、ガス配管１０を流れる余剰冷媒は低温低圧である
アキュムレータ１４内に流入し、電磁弁１３を再び閉じ
ると、自然循環運転を構成する冷媒回路内の冷媒量が少
なくなって凝縮器２内の冷媒量も少なくなる。従って、
凝縮器２の出口部での過冷却度は小さくなる。このよう
にして、凝縮器２の出口での過冷却度を設定値に制御で
き、蒸発器７および凝縮器２の出口部の冷媒状態を、冷
房能力が最大限に発揮できる状態で運転することができ
る。この時に、過冷却度演算制御手段１８で冷媒量を制
御したことによるアキュムレータ１４内の余剰冷媒は、
その自然循環運転の継続中には冷媒回路を再び循環する
ことはないが、圧縮機１の動作による強制循環運転と冷
媒回収運転を介して冷媒回路に戻すことができる。
却度設定値（例えば過冷却度８℃程度）とを比較して、
演算された過冷却度検知値が過冷却度設定値よりもある
値以上に大きくなる場合は、アキュムレータの入口側の
電磁弁１３を所定時間、例えば１０秒程度開く。これに
より、ガス配管１０を流れる余剰冷媒は低温低圧である
アキュムレータ１４内に流入し、電磁弁１３を再び閉じ
ると、自然循環運転を構成する冷媒回路内の冷媒量が少
なくなって凝縮器２内の冷媒量も少なくなる。従って、
凝縮器２の出口部での過冷却度は小さくなる。このよう
にして、凝縮器２の出口での過冷却度を設定値に制御で
き、蒸発器７および凝縮器２の出口部の冷媒状態を、冷
房能力が最大限に発揮できる状態で運転することができ
る。この時に、過冷却度演算制御手段１８で冷媒量を制
御したことによるアキュムレータ１４内の余剰冷媒は、
その自然循環運転の継続中には冷媒回路を再び循環する
ことはないが、圧縮機１の動作による強制循環運転と冷
媒回収運転を介して冷媒回路に戻すことができる。
【００６０】以上のように本実施の形態の空気調和機で
は、自然循環運転において、蒸発器７の出口部の過熱度
が０℃のときに空調能力が最大になるという現象に基づ
いて、蒸発器７の出口の過熱度を過熱度設定値（例えば
過熱度５℃程度）となるように制御するので、外気温度
を検知しなくても自然循環運転の空調能力を最大限に利
用可能な空気調和機を得ることができる。さらに、本実
施の形態では、蒸発器７の出口部の冷媒状態を制御する
ことによって生じる効率の低下を防止するため、凝縮器
２の出口部の冷媒状態を適切な設定値（例えば過冷却度
８℃程度）となるように制御している。このように、蒸
発器７と凝縮器２の出口部の冷媒状態を制御することに
より、自然循環運転における空調能力を最大限に確実に
発揮できる制御方法を得ることができる。例えば、冷媒
流量を変化させることによって余剰となった凝縮器２内
の冷媒を冷媒貯溜手段であるアキュムレータ１４に貯溜
すれば、外気温度と室内温度との温度差が小さくなって
も、凝縮器２内での凝縮する面積が小さくなることな
く、自然循環運転の効率が悪くなるのを防止できる。ま
た、凝縮器２の出口部での冷媒状態を所定の過冷却度に
制御する際、余剰の冷媒を強制循環運転で必ず必要とな
る冷媒貯溜手段、この場合はアキュムレータ１４に貯溜
して凝縮器２内の冷媒量を変化させている。このため、
特別な機器を付加しないで、自然循環運転の運転中にそ
の空調能力を最大限に利用できる冷媒量になるように制
御できる。また、冷媒量の調整を電気ヒータなどの外部
入力を用いずに、アキュムレータ１４と電磁弁１３、電
子式膨張弁４の開閉によって行うため、自然循環運転の
特長である大きな消費電力削減効果が得られる。
は、自然循環運転において、蒸発器７の出口部の過熱度
が０℃のときに空調能力が最大になるという現象に基づ
いて、蒸発器７の出口の過熱度を過熱度設定値（例えば
過熱度５℃程度）となるように制御するので、外気温度
を検知しなくても自然循環運転の空調能力を最大限に利
用可能な空気調和機を得ることができる。さらに、本実
施の形態では、蒸発器７の出口部の冷媒状態を制御する
ことによって生じる効率の低下を防止するため、凝縮器
２の出口部の冷媒状態を適切な設定値（例えば過冷却度
８℃程度）となるように制御している。このように、蒸
発器７と凝縮器２の出口部の冷媒状態を制御することに
より、自然循環運転における空調能力を最大限に確実に
発揮できる制御方法を得ることができる。例えば、冷媒
流量を変化させることによって余剰となった凝縮器２内
の冷媒を冷媒貯溜手段であるアキュムレータ１４に貯溜
すれば、外気温度と室内温度との温度差が小さくなって
も、凝縮器２内での凝縮する面積が小さくなることな
く、自然循環運転の効率が悪くなるのを防止できる。ま
た、凝縮器２の出口部での冷媒状態を所定の過冷却度に
制御する際、余剰の冷媒を強制循環運転で必ず必要とな
る冷媒貯溜手段、この場合はアキュムレータ１４に貯溜
して凝縮器２内の冷媒量を変化させている。このため、
特別な機器を付加しないで、自然循環運転の運転中にそ
の空調能力を最大限に利用できる冷媒量になるように制
御できる。また、冷媒量の調整を電気ヒータなどの外部
入力を用いずに、アキュムレータ１４と電磁弁１３、電
子式膨張弁４の開閉によって行うため、自然循環運転の
特長である大きな消費電力削減効果が得られる。
【００６１】なお、図７に示した構成では、凝縮器２の
出口部の冷媒状態の制御は、蒸発器７の出口部の冷媒状
態を制御した上での制御であり、特に過熱度演算制御手
段１９で冷媒流量を変化させたことによって生じる余剰
冷媒が自然循環運転に悪影響を及ぼさないようにするた
めのものである。外気温度と室内の空調設定温度との温
度差が大きい場合には、冷媒流量をそれほど小さくする
必要がないので、凝縮器２の出口部の過冷却度の増加に
よる効率の低下はそれ程大きくない。このため、過冷却
度演算制御手段１８での過冷却度の制御は特に行わなく
てもよく、過冷却度演算制御手段１８およびこれで用い
ている温度センサ１６と圧力センサ１７はなくてもよ
い。また、特に夏は外気温度が高くなり、冷媒回路内で
の有効な冷媒量が少ない方がよい可能性が高いので、過
冷却度演算制御手段１８によって余剰冷媒をアキュムレ
ータ１４に貯溜するように制御し、冬には外気温度が低
いために、余剰冷媒が生じることはそれほどないと考え
られ、アキュムレータ１４に貯溜する制御は行わないよ
うに構成してもよい。
出口部の冷媒状態の制御は、蒸発器７の出口部の冷媒状
態を制御した上での制御であり、特に過熱度演算制御手
段１９で冷媒流量を変化させたことによって生じる余剰
冷媒が自然循環運転に悪影響を及ぼさないようにするた
めのものである。外気温度と室内の空調設定温度との温
度差が大きい場合には、冷媒流量をそれほど小さくする
必要がないので、凝縮器２の出口部の過冷却度の増加に
よる効率の低下はそれ程大きくない。このため、過冷却
度演算制御手段１８での過冷却度の制御は特に行わなく
てもよく、過冷却度演算制御手段１８およびこれで用い
ている温度センサ１６と圧力センサ１７はなくてもよ
い。また、特に夏は外気温度が高くなり、冷媒回路内で
の有効な冷媒量が少ない方がよい可能性が高いので、過
冷却度演算制御手段１８によって余剰冷媒をアキュムレ
ータ１４に貯溜するように制御し、冬には外気温度が低
いために、余剰冷媒が生じることはそれほどないと考え
られ、アキュムレータ１４に貯溜する制御は行わないよ
うに構成してもよい。
【００６２】なお、過冷却度演算制御手段１８と過熱度
演算制御手段１９は、それぞれ例えばマイクロコンピュ
ータのソフトウェアで実現できるので、室外機５または
室内機９に設けた電気箱にマイクロコンピュータを格納
しておき、これでソフトウェアを実行するようにすれば
よい。
演算制御手段１９は、それぞれ例えばマイクロコンピュ
ータのソフトウェアで実現できるので、室外機５または
室内機９に設けた電気箱にマイクロコンピュータを格納
しておき、これでソフトウェアを実行するようにすれば
よい。
【００６３】過熱度演算制御手段１９での蒸発器７の出
口部の冷媒状態の制御目標値は、乾き度Ｘが０．９以上
でかつ過熱度が１０℃以下の範囲内の値となるように過
冷却度または乾き度を設定する。蒸発器７の出口部の乾
き度に０．９という下限値を設けたのは、蒸発器７の出
口部の乾き度が０．９より小さいと、ガス配管１０内の
圧力損失が大きくなって自然循環運転が効率よく行えな
いためである。また、蒸発器７の出口部の過熱度が１０
℃よりも大きいと、蒸発器７内の過熱領域が増大して蒸
発に有効な伝熱面積が減少するためである。さらに、過
熱度演算制御手段１９で蒸発器７の出口部の冷媒状態を
制御した上で、過冷却度制御手段１８での凝縮器２の出
口部の過冷却度の目標値は、乾き度が０．１以下で、か
つ過冷却度が２０℃以下の範囲内の値となるようにする
のが望ましい。これは、乾き度が０．１よりも大きい場
合には、液配管６にガス冷媒が混入して自然循環運転が
不安定になるからである。また、過冷却度が２０℃より
大きい場合には余剰冷媒が凝縮器２の出口部付近に蓄積
された状態となり、凝縮器２内の過冷却領域が増大して
凝縮に有効な伝熱面積が減少するためである。
口部の冷媒状態の制御目標値は、乾き度Ｘが０．９以上
でかつ過熱度が１０℃以下の範囲内の値となるように過
冷却度または乾き度を設定する。蒸発器７の出口部の乾
き度に０．９という下限値を設けたのは、蒸発器７の出
口部の乾き度が０．９より小さいと、ガス配管１０内の
圧力損失が大きくなって自然循環運転が効率よく行えな
いためである。また、蒸発器７の出口部の過熱度が１０
℃よりも大きいと、蒸発器７内の過熱領域が増大して蒸
発に有効な伝熱面積が減少するためである。さらに、過
熱度演算制御手段１９で蒸発器７の出口部の冷媒状態を
制御した上で、過冷却度制御手段１８での凝縮器２の出
口部の過冷却度の目標値は、乾き度が０．１以下で、か
つ過冷却度が２０℃以下の範囲内の値となるようにする
のが望ましい。これは、乾き度が０．１よりも大きい場
合には、液配管６にガス冷媒が混入して自然循環運転が
不安定になるからである。また、過冷却度が２０℃より
大きい場合には余剰冷媒が凝縮器２の出口部付近に蓄積
された状態となり、凝縮器２内の過冷却領域が増大して
凝縮に有効な伝熱面積が減少するためである。
【００６４】なお、凝縮器２の出口部の冷媒状態の過冷
却度または乾き度は、上記のように凝縮器２内の冷媒量
を変化させて制御する他に、室外ファン３の回転数を変
化させて凝縮器２での風量を変化させても制御できる。
室外ファン３の回転数を大きくして風量を増加させると
過冷却度は増加し、室外ファン３の回転数を小さくして
風量を減少させると過冷却度は減少する。
却度または乾き度は、上記のように凝縮器２内の冷媒量
を変化させて制御する他に、室外ファン３の回転数を変
化させて凝縮器２での風量を変化させても制御できる。
室外ファン３の回転数を大きくして風量を増加させると
過冷却度は増加し、室外ファン３の回転数を小さくして
風量を減少させると過冷却度は減少する。
【００６５】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の制御方法に
ついて説明する。図８は本実施の形態による空気調和機
を示す回路構成図である。図中、図７と同一符号は同
一、または相当部分を示している。本実施の形態におけ
る過熱度演算制御手段１９は、蒸発器７での風量を変化
させることにより、蒸発器７の出口部の冷媒状態が所定
の過熱度になるように制御している。また、過冷却度演
算制御手段１８は実施の形態２と同様、凝縮器２の出口
部の冷媒状態が所定の過冷却度になるように開閉弁１３
を開閉し、アキュムレータ１４へ冷媒を貯溜させて凝縮
器２内の冷媒量を変化させている。
３による空気調和機として例えば冷房装置の制御方法に
ついて説明する。図８は本実施の形態による空気調和機
を示す回路構成図である。図中、図７と同一符号は同
一、または相当部分を示している。本実施の形態におけ
る過熱度演算制御手段１９は、蒸発器７での風量を変化
させることにより、蒸発器７の出口部の冷媒状態が所定
の過熱度になるように制御している。また、過冷却度演
算制御手段１８は実施の形態２と同様、凝縮器２の出口
部の冷媒状態が所定の過冷却度になるように開閉弁１３
を開閉し、アキュムレータ１４へ冷媒を貯溜させて凝縮
器２内の冷媒量を変化させている。
【００６６】即ち、蒸発器７の出口部に設置した温度セ
ンサ１６と圧力センサ１７の検知値に基づいて、過熱度
演算制御手段１９により蒸発器７の出口部の過熱度を演
算する。この過熱度は式（１）で演算できる。次に、演
算された過熱度検知値と過熱度設定値（例えば過熱度５
℃程度）とを比較し、その差に基づいて室内ファン８の
回転数を演算する。そして、室内ファン８の回転数を演
算された回転数に設定することにより風量を変化させ
る。例えば過熱度検知値が過熱度設定値よりも大きい場
合には、回転数を小さくして風量を減少させると、過熱
度が低くなる。逆に、過熱度検知値が過熱度設定値より
も小さい場合には、回転数を大きくして風量を増加させ
ると、過熱度が高くなる。このような手順を一定時間間
隔、例えば５分程度の間隔で繰り返すことによって、蒸
発器７での風量を変化させることにより、蒸発器７の出
口部の過熱度が設定値になるように制御できる。このた
め、常に空調能力が最大付近になるように自然循環運転
を行うことができる。
ンサ１６と圧力センサ１７の検知値に基づいて、過熱度
演算制御手段１９により蒸発器７の出口部の過熱度を演
算する。この過熱度は式（１）で演算できる。次に、演
算された過熱度検知値と過熱度設定値（例えば過熱度５
℃程度）とを比較し、その差に基づいて室内ファン８の
回転数を演算する。そして、室内ファン８の回転数を演
算された回転数に設定することにより風量を変化させ
る。例えば過熱度検知値が過熱度設定値よりも大きい場
合には、回転数を小さくして風量を減少させると、過熱
度が低くなる。逆に、過熱度検知値が過熱度設定値より
も小さい場合には、回転数を大きくして風量を増加させ
ると、過熱度が高くなる。このような手順を一定時間間
隔、例えば５分程度の間隔で繰り返すことによって、蒸
発器７での風量を変化させることにより、蒸発器７の出
口部の過熱度が設定値になるように制御できる。このた
め、常に空調能力が最大付近になるように自然循環運転
を行うことができる。
【００６７】過熱度演算制御手段１９での蒸発器７の出
口部の冷媒状態の制御目標値は、乾き度Ｘが０．９以上
でかつ過熱度が１０℃以下の範囲内の値となるように過
冷却度または乾き度を設定する。蒸発器７の出口部の乾
き度に０．９という下限値を設けたのは、蒸発器７の出
口部の乾き度が０．９より小さいと、ガス配管１０内の
圧力損失が大きくなって自然循環運転が効率よく行えな
いためである。また、蒸発器７の出口部の過熱度が１０
℃よりも大きいと、蒸発器７内の過熱領域が増大して蒸
発に有効な伝熱面積が減少するためである。
口部の冷媒状態の制御目標値は、乾き度Ｘが０．９以上
でかつ過熱度が１０℃以下の範囲内の値となるように過
冷却度または乾き度を設定する。蒸発器７の出口部の乾
き度に０．９という下限値を設けたのは、蒸発器７の出
口部の乾き度が０．９より小さいと、ガス配管１０内の
圧力損失が大きくなって自然循環運転が効率よく行えな
いためである。また、蒸発器７の出口部の過熱度が１０
℃よりも大きいと、蒸発器７内の過熱領域が増大して蒸
発に有効な伝熱面積が減少するためである。
【００６８】また、外気温度が高く外気と室内の空調設
定温度との温度差が小さい場合には、図３に示したよう
に冷房能力が最大となるときの冷媒量が少なくなる。こ
のため、蒸発器７の出口部の過熱度が設定値（例えば過
熱度５℃程度）となるように風量を変化させると、冷媒
回路内の冷媒量の分布が変化し、余剰となる冷媒が凝縮
器２の出口部に蓄積されて凝縮器２の出口の過冷却度が
増加する。このように凝縮器２の出口部の過冷却度が増
加すると、凝縮器２内での凝縮する面積が小さくなり、
自然循環運転の効率が悪くなってしまう。そこで、本実
施の形態では、実施の形態２と同様にして、凝縮器２の
出口部の冷媒状態も所定の設定値になるように制御して
いる。例えば、凝縮器２の出口部の過冷却度を過冷却度
設定値、例えば１５℃となるようにアキュムレータ１４
を利用して凝縮器２内の冷媒量を変化させる。また室外
ファン３の回転数を変化させても過冷却度を制御するこ
とができる。これに関しては実施の形態２で詳しく述べ
たので、ここでは省略する。
定温度との温度差が小さい場合には、図３に示したよう
に冷房能力が最大となるときの冷媒量が少なくなる。こ
のため、蒸発器７の出口部の過熱度が設定値（例えば過
熱度５℃程度）となるように風量を変化させると、冷媒
回路内の冷媒量の分布が変化し、余剰となる冷媒が凝縮
器２の出口部に蓄積されて凝縮器２の出口の過冷却度が
増加する。このように凝縮器２の出口部の過冷却度が増
加すると、凝縮器２内での凝縮する面積が小さくなり、
自然循環運転の効率が悪くなってしまう。そこで、本実
施の形態では、実施の形態２と同様にして、凝縮器２の
出口部の冷媒状態も所定の設定値になるように制御して
いる。例えば、凝縮器２の出口部の過冷却度を過冷却度
設定値、例えば１５℃となるようにアキュムレータ１４
を利用して凝縮器２内の冷媒量を変化させる。また室外
ファン３の回転数を変化させても過冷却度を制御するこ
とができる。これに関しては実施の形態２で詳しく述べ
たので、ここでは省略する。
【００６９】以上のように本実施の形態の空気調和機で
は、自然循環運転において、蒸発器７の出口部の過熱度
が０℃のときに空調能力が最大になるという現象に基づ
いて、蒸発器７の出口の過熱度を過熱度設定値（例えば
過熱度５℃程度）となるように制御するので、外気温度
を検知しなくても自然循環運転の空調能力を最大限に利
用可能な空気調和機を得ることができる。さらに、本実
施の形態では、蒸発器７の出口部の冷媒状態を制御する
ことによって生じる効率の低下を防止するため、凝縮器
２の出口部の冷媒状態を適切な設定値（例えば過冷却度
１５℃程度）となるように制御している。このように、
蒸発器７と凝縮器２の出口部の冷媒状態を制御すること
により、自然循環運転における空調能力を最大限に確実
に発揮できる制御方法を得ることができる。
は、自然循環運転において、蒸発器７の出口部の過熱度
が０℃のときに空調能力が最大になるという現象に基づ
いて、蒸発器７の出口の過熱度を過熱度設定値（例えば
過熱度５℃程度）となるように制御するので、外気温度
を検知しなくても自然循環運転の空調能力を最大限に利
用可能な空気調和機を得ることができる。さらに、本実
施の形態では、蒸発器７の出口部の冷媒状態を制御する
ことによって生じる効率の低下を防止するため、凝縮器
２の出口部の冷媒状態を適切な設定値（例えば過冷却度
１５℃程度）となるように制御している。このように、
蒸発器７と凝縮器２の出口部の冷媒状態を制御すること
により、自然循環運転における空調能力を最大限に確実
に発揮できる制御方法を得ることができる。
【００７０】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の制御方法に
ついて説明する。図９は本実施の形態による空気調和機
を示す回路構成図である。図中、図７と同一符号は同
一、または相当部分を示している。本実施の形態におけ
る過熱度演算制御手段１９は、蒸発器７内の冷媒量を変
化させることにより、蒸発器７の出口部の冷媒状態が所
定の過熱度になるように制御している。
４による空気調和機として例えば冷房装置の制御方法に
ついて説明する。図９は本実施の形態による空気調和機
を示す回路構成図である。図中、図７と同一符号は同
一、または相当部分を示している。本実施の形態におけ
る過熱度演算制御手段１９は、蒸発器７内の冷媒量を変
化させることにより、蒸発器７の出口部の冷媒状態が所
定の過熱度になるように制御している。
【００７１】即ち、蒸発器７の出口部に設置した温度セ
ンサ１６と圧力センサ１７の検知値に基づいて、過熱度
演算制御手段１９により蒸発器７の出口部の過熱度を演
算する。この過熱度は式（１）で演算できる。次に、演
算された過熱度検知値と過熱度設定値（例えば過熱度５
℃程度）とを比較し、過熱度検知値が過熱度設定値より
も低いときに、その差に基づいて開閉弁１３を所定時
間、例えば１０秒程度開とする。過熱度検知値が過熱度
設定値よりも低いということは、蒸発器７内の冷媒量が
多く、余剰の冷媒液がガス配管１０を流れる。そこで、
開閉弁１３を開閉すると、ガス配管１０を流れる冷媒液
の一部がアキュムレータ１４へ流れて貯溜する。このた
め蒸発器７の出口部の乾き度が増加して冷媒量が減少す
るため、蒸発器７内は適正な冷媒量となり、出口部の過
熱度は過熱度設定値に近づくように変化する。
ンサ１６と圧力センサ１７の検知値に基づいて、過熱度
演算制御手段１９により蒸発器７の出口部の過熱度を演
算する。この過熱度は式（１）で演算できる。次に、演
算された過熱度検知値と過熱度設定値（例えば過熱度５
℃程度）とを比較し、過熱度検知値が過熱度設定値より
も低いときに、その差に基づいて開閉弁１３を所定時
間、例えば１０秒程度開とする。過熱度検知値が過熱度
設定値よりも低いということは、蒸発器７内の冷媒量が
多く、余剰の冷媒液がガス配管１０を流れる。そこで、
開閉弁１３を開閉すると、ガス配管１０を流れる冷媒液
の一部がアキュムレータ１４へ流れて貯溜する。このた
め蒸発器７の出口部の乾き度が増加して冷媒量が減少す
るため、蒸発器７内は適正な冷媒量となり、出口部の過
熱度は過熱度設定値に近づくように変化する。
【００７２】このような手順を一定時間間隔、例えば５
分程度の間隔で繰り返すことによって、蒸発器７内の冷
媒量を変化させることにより、蒸発器７の出口部の過熱
度が設定値になるように制御できる。このため、常に空
調能力が最大付近になるように自然循環運転を行うこと
ができる。ただし、開閉弁１３を開として冷媒量を変化
させるということは、即ち、余剰冷媒を自然循環運転の
冷媒回路から除いてしまうことであり、蒸発器７内の冷
媒量を減少させる方向にしか変化させることはできな
い。しかし、予め自然循環運転で余剰冷媒がある程度生
じる冷媒量を充填しておき、また、アキュムレータ１４
へ一度に多く貯溜するのではなく、過熱度の変化をチェ
ックしながら徐々に貯溜するように動作させれば、なん
ら問題はない。
分程度の間隔で繰り返すことによって、蒸発器７内の冷
媒量を変化させることにより、蒸発器７の出口部の過熱
度が設定値になるように制御できる。このため、常に空
調能力が最大付近になるように自然循環運転を行うこと
ができる。ただし、開閉弁１３を開として冷媒量を変化
させるということは、即ち、余剰冷媒を自然循環運転の
冷媒回路から除いてしまうことであり、蒸発器７内の冷
媒量を減少させる方向にしか変化させることはできな
い。しかし、予め自然循環運転で余剰冷媒がある程度生
じる冷媒量を充填しておき、また、アキュムレータ１４
へ一度に多く貯溜するのではなく、過熱度の変化をチェ
ックしながら徐々に貯溜するように動作させれば、なん
ら問題はない。
【００７３】この時に、過熱度演算制御手段１９で冷媒
量を制御したことによるアキュムレータ１４内の余剰冷
媒は、その自然循環運転の継続中には冷媒回路を再び循
環することはないが、圧縮機１の動作による強制循環運
転と冷媒回収運転を介して冷媒回路に戻すことができ
る。
量を制御したことによるアキュムレータ１４内の余剰冷
媒は、その自然循環運転の継続中には冷媒回路を再び循
環することはないが、圧縮機１の動作による強制循環運
転と冷媒回収運転を介して冷媒回路に戻すことができ
る。
【００７４】本実施の形態による過熱度の制御は、蒸発
器７内の冷媒量を減少させるのであるが、実際には自然
循環運転の冷媒回路全体の冷媒量を減少させることにな
る。このため、実施の形態２および３の構成のように、
冷媒流量や風量を変化させて冷媒量の分布が変わり、余
剰冷媒が凝縮器２などに溜まってくるような現象は生じ
ない。このため、実施の形態２および３で述べたような
凝縮器２の出口部の冷媒状態を制御しなくても、空調能
力を最大限に発揮できるような自然循環運転を行うこと
ができる。
器７内の冷媒量を減少させるのであるが、実際には自然
循環運転の冷媒回路全体の冷媒量を減少させることにな
る。このため、実施の形態２および３の構成のように、
冷媒流量や風量を変化させて冷媒量の分布が変わり、余
剰冷媒が凝縮器２などに溜まってくるような現象は生じ
ない。このため、実施の形態２および３で述べたような
凝縮器２の出口部の冷媒状態を制御しなくても、空調能
力を最大限に発揮できるような自然循環運転を行うこと
ができる。
【００７５】なお、実施の形態２〜実施の形態４で、蒸
発器７の出口部の冷媒状態が所定の過熱度になるよう
に、冷媒流量、蒸発器７での風量、蒸発器７内の冷媒量
を変化させる制御方法について述べた。冷媒流量および
蒸発器７での風量および蒸発器７内の冷媒量のうちの少
なくともいずれか１つを変化させればよいということで
あり、場合によっては例えば、これら３つすべてを変化
させて蒸発器７の出口部の冷媒状態が所定の過熱度にな
るようしてもよいし、いずれか２つを変化させて蒸発器
７の出口部の冷媒状態が所定の過熱度になるようしても
よい。
発器７の出口部の冷媒状態が所定の過熱度になるよう
に、冷媒流量、蒸発器７での風量、蒸発器７内の冷媒量
を変化させる制御方法について述べた。冷媒流量および
蒸発器７での風量および蒸発器７内の冷媒量のうちの少
なくともいずれか１つを変化させればよいということで
あり、場合によっては例えば、これら３つすべてを変化
させて蒸発器７の出口部の冷媒状態が所定の過熱度にな
るようしてもよいし、いずれか２つを変化させて蒸発器
７の出口部の冷媒状態が所定の過熱度になるようしても
よい。
【００７６】実施の形態５．以下、本発明の実施の形態
５による空気調和機の冷媒制御方法について説明する。
本実施の形態では、蒸発器の出口部の冷媒状態として過
熱度の制御目標範囲と、凝縮器の出口部の冷媒状態とし
て過冷却度の制御目標範囲について説明する。このとき
の空気調和機の回路構成は図７と同様である。図１０は
圧力−エンタルピー線図である。図において、Ｆは飽和
液線および飽和ガス線、Ｇ１は室内空気温度に相当する
飽和圧力、Ｇ２は外気温度に相当する飽和圧力である。
Ｈは圧力−エンタルピー線図上の状態変化を示すサイク
ルで、範囲Ｄは蒸発器７の出口部の乾き度（飽和ガス線
Ｆの内側）および過熱度（飽和ガス線Ｆの外側）の制御
目標範囲、範囲Ｅは凝縮器２の出口部の乾き度（飽和液
線Ｆの内側）および過冷却度（飽和液線Ｆの外側）の制
御目標範囲である。
５による空気調和機の冷媒制御方法について説明する。
本実施の形態では、蒸発器の出口部の冷媒状態として過
熱度の制御目標範囲と、凝縮器の出口部の冷媒状態とし
て過冷却度の制御目標範囲について説明する。このとき
の空気調和機の回路構成は図７と同様である。図１０は
圧力−エンタルピー線図である。図において、Ｆは飽和
液線および飽和ガス線、Ｇ１は室内空気温度に相当する
飽和圧力、Ｇ２は外気温度に相当する飽和圧力である。
Ｈは圧力−エンタルピー線図上の状態変化を示すサイク
ルで、範囲Ｄは蒸発器７の出口部の乾き度（飽和ガス線
Ｆの内側）および過熱度（飽和ガス線Ｆの外側）の制御
目標範囲、範囲Ｅは凝縮器２の出口部の乾き度（飽和液
線Ｆの内側）および過冷却度（飽和液線Ｆの外側）の制
御目標範囲である。
【００７７】制御目標範囲Ｄにおいて、最も空調能力が
大きくなるのは、蒸発器７の出口部の冷媒状態が過熱度
＝０℃のときであり、飽和ガス線上の状態となってい
る。この飽和ガス線上から向かって右側へ変化するにし
たがって過熱度は増大する。また、飽和ガス線上から向
かって左側の部分では、過熱度は０℃のままであり、こ
の領域では冷媒状態を表わす指標として過熱度の代わり
に乾き度Ｘを用いる。飽和ガス線上から向かって左側へ
変化するにしたがって、乾き度は減少する。蒸発器７の
出口部の冷媒状態の制御目標範囲Ｄは、乾き度Ｘが０．
９以上で、過熱度が１０℃以下の範囲が望ましい。ここ
で、乾き度は全冷媒流量に対する冷媒ガス流量の比であ
り、式（３）で演算できる。 乾き度＝ガスの質量流量／（ガスの質量流量＋液の質量流量）・・・（３）
大きくなるのは、蒸発器７の出口部の冷媒状態が過熱度
＝０℃のときであり、飽和ガス線上の状態となってい
る。この飽和ガス線上から向かって右側へ変化するにし
たがって過熱度は増大する。また、飽和ガス線上から向
かって左側の部分では、過熱度は０℃のままであり、こ
の領域では冷媒状態を表わす指標として過熱度の代わり
に乾き度Ｘを用いる。飽和ガス線上から向かって左側へ
変化するにしたがって、乾き度は減少する。蒸発器７の
出口部の冷媒状態の制御目標範囲Ｄは、乾き度Ｘが０．
９以上で、過熱度が１０℃以下の範囲が望ましい。ここ
で、乾き度は全冷媒流量に対する冷媒ガス流量の比であ
り、式（３）で演算できる。 乾き度＝ガスの質量流量／（ガスの質量流量＋液の質量流量）・・・（３）
【００７８】蒸発器７の出口部の冷媒状態の設定値を範
囲Ｄの間で設定し、この設定値になるように冷媒流量や
蒸発器７での風量や蒸発器７内の冷媒量を制御する。前
に述べたように、過熱度は温度センサ１６と圧力センサ
１７の検知値より、式（１）から演算できる。また、乾
き度は例えば乾き度センサを蒸発器７の出口部に設ける
ことにより検知できる。蒸発器７の出口部の乾き度に
０．９という下限値を設けたのは、蒸発器７の出口部の
乾き度が０．９より小さいと、ガス配管１０内の圧力損
失が大きくなって自然循環運転が効率よく行えないため
である。また、蒸発器７の出口部の過熱度が１０℃より
も大きいと、蒸発器７内の過熱領域が増大して蒸発に有
効な伝熱面積が減少するためである。従って、蒸発器７
の出口部の冷媒状態の設定値を、乾き度が０．９以上か
つ過熱度が１０℃以下の範囲内の値とし、ガス配管の圧
力損失の増大を抑えながら蒸発器内の伝熱面積を有効に
利用する。
囲Ｄの間で設定し、この設定値になるように冷媒流量や
蒸発器７での風量や蒸発器７内の冷媒量を制御する。前
に述べたように、過熱度は温度センサ１６と圧力センサ
１７の検知値より、式（１）から演算できる。また、乾
き度は例えば乾き度センサを蒸発器７の出口部に設ける
ことにより検知できる。蒸発器７の出口部の乾き度に
０．９という下限値を設けたのは、蒸発器７の出口部の
乾き度が０．９より小さいと、ガス配管１０内の圧力損
失が大きくなって自然循環運転が効率よく行えないため
である。また、蒸発器７の出口部の過熱度が１０℃より
も大きいと、蒸発器７内の過熱領域が増大して蒸発に有
効な伝熱面積が減少するためである。従って、蒸発器７
の出口部の冷媒状態の設定値を、乾き度が０．９以上か
つ過熱度が１０℃以下の範囲内の値とし、ガス配管の圧
力損失の増大を抑えながら蒸発器内の伝熱面積を有効に
利用する。
【００７９】例えば、目標設定範囲Ｄにおいて、電子式
膨張弁４で冷媒流量を変化させて蒸発器７の出口部の冷
媒状態を制御する場合、冷媒状態を向かって右側方向に
変化させたいとき、即ち過熱度を大きくまたは乾き度を
大きくしたいときには、冷媒流量が減少するように電子
式膨張弁４の開度を小さくする。逆に、冷媒状態を向か
って左側方向に変化させたいとき、即ち過熱度を小さく
または乾き度を小さくしたいときには、冷媒流量が増加
するように電子式膨張弁４の開度を大きくする。
膨張弁４で冷媒流量を変化させて蒸発器７の出口部の冷
媒状態を制御する場合、冷媒状態を向かって右側方向に
変化させたいとき、即ち過熱度を大きくまたは乾き度を
大きくしたいときには、冷媒流量が減少するように電子
式膨張弁４の開度を小さくする。逆に、冷媒状態を向か
って左側方向に変化させたいとき、即ち過熱度を小さく
または乾き度を小さくしたいときには、冷媒流量が増加
するように電子式膨張弁４の開度を大きくする。
【００８０】また、例えば、室内ファン８の回転数を変
化させて蒸発器７での風量を変化させ、蒸発器７の出口
部の冷媒状態を制御する場合、冷媒状態を向かって右側
方向に変化させたいとき、即ち過熱度を大きくまたは乾
き度を大きくしたいときには、風量が増加するように室
内ファン８の回転数を上げる。逆に、冷媒状態を向かっ
て左側方向に変化させたいとき、即ち過熱度を小さくま
たは乾き度を小さくしたいときには、風量が減少するよ
うに室内ファン８の回転数を下げる。
化させて蒸発器７での風量を変化させ、蒸発器７の出口
部の冷媒状態を制御する場合、冷媒状態を向かって右側
方向に変化させたいとき、即ち過熱度を大きくまたは乾
き度を大きくしたいときには、風量が増加するように室
内ファン８の回転数を上げる。逆に、冷媒状態を向かっ
て左側方向に変化させたいとき、即ち過熱度を小さくま
たは乾き度を小さくしたいときには、風量が減少するよ
うに室内ファン８の回転数を下げる。
【００８１】また、例えば、電磁弁１３を開として蒸発
器７内の冷媒量を変化させて蒸発器７の出口部の冷媒状
態を制御する場合、電磁弁１３を開として蒸発器７内の
冷媒量を減少させると、冷媒状態は向かって右側方向に
変化する。
器７内の冷媒量を変化させて蒸発器７の出口部の冷媒状
態を制御する場合、電磁弁１３を開として蒸発器７内の
冷媒量を減少させると、冷媒状態は向かって右側方向に
変化する。
【００８２】また、凝縮器２の出口の冷媒状態の制御目
標範囲Ｅは、乾き度Ｘが０．１以下で、過冷却度が２０
℃以下の範囲が望ましい。前に述べたように、過冷却度
は温度センサ１６と圧力センサ１７の検知値より、式
（２）から演算できる。また、乾き度は例えば乾き度セ
ンサを凝縮器２の出口部に設けることにより検知でき
る。また、凝縮器２の出口部の乾き度に０．１という上
限値を設けたのは、凝縮器２の出口部の乾き度が０．１
より大きいと、液配管６にガス冷媒が混入して自然循環
運転が不安定になるためである。また、凝縮器２の出口
部の過冷却度が２０℃よりも大きいと、凝縮器２内の過
冷却領域が増大して凝縮に有効な伝熱面積が減少するた
めである。従って、凝縮器の出口部の冷媒状態の設定値
を、乾き度が０．１以下かつ過冷却度が２０℃以下の範
囲内の値とし、凝縮器内の伝熱面積を有効に利用でき、
安定した自然循環運転を行う。
標範囲Ｅは、乾き度Ｘが０．１以下で、過冷却度が２０
℃以下の範囲が望ましい。前に述べたように、過冷却度
は温度センサ１６と圧力センサ１７の検知値より、式
（２）から演算できる。また、乾き度は例えば乾き度セ
ンサを凝縮器２の出口部に設けることにより検知でき
る。また、凝縮器２の出口部の乾き度に０．１という上
限値を設けたのは、凝縮器２の出口部の乾き度が０．１
より大きいと、液配管６にガス冷媒が混入して自然循環
運転が不安定になるためである。また、凝縮器２の出口
部の過冷却度が２０℃よりも大きいと、凝縮器２内の過
冷却領域が増大して凝縮に有効な伝熱面積が減少するた
めである。従って、凝縮器の出口部の冷媒状態の設定値
を、乾き度が０．１以下かつ過冷却度が２０℃以下の範
囲内の値とし、凝縮器内の伝熱面積を有効に利用でき、
安定した自然循環運転を行う。
【００８３】例えば、制御目標範囲Ｅにおいて、電子式
膨張弁４で冷媒流量を変化させて凝縮器２の出口部の冷
媒状態を制御する場合、冷媒状態を向かって右側方向に
変化させたいとき、即ち過冷却度を小さくまたは乾き度
を大きくしたいときには、冷媒流量が増加するように電
子式膨張弁４の開度を大きくする。逆に、冷媒状態を向
かって左側方向に変化させたいとき、即ち過冷却度を大
きくまたは乾き度を小さくしたいときには、冷媒流量が
減少するように電子式膨張弁４の開度を小さくする。
膨張弁４で冷媒流量を変化させて凝縮器２の出口部の冷
媒状態を制御する場合、冷媒状態を向かって右側方向に
変化させたいとき、即ち過冷却度を小さくまたは乾き度
を大きくしたいときには、冷媒流量が増加するように電
子式膨張弁４の開度を大きくする。逆に、冷媒状態を向
かって左側方向に変化させたいとき、即ち過冷却度を大
きくまたは乾き度を小さくしたいときには、冷媒流量が
減少するように電子式膨張弁４の開度を小さくする。
【００８４】また、例えば、室外ファン８の回転数を変
化させて凝縮器２での風量を変化させ、凝縮器７の出口
部の冷媒状態を制御する場合、冷媒状態を向かって右側
方向に変化させたいとき、即ち過冷却度を小さくまたは
乾き度を大きくしたいときには、風量が減少するように
室外ファン３の回転数を下げる。逆に、冷媒状態を向か
って左側方向に変化させたいとき、即ち過熱度を大きく
または乾き度を小さくしたいときには、風量が増加する
ように室外ファン３の回転数を上げる。
化させて凝縮器２での風量を変化させ、凝縮器７の出口
部の冷媒状態を制御する場合、冷媒状態を向かって右側
方向に変化させたいとき、即ち過冷却度を小さくまたは
乾き度を大きくしたいときには、風量が減少するように
室外ファン３の回転数を下げる。逆に、冷媒状態を向か
って左側方向に変化させたいとき、即ち過熱度を大きく
または乾き度を小さくしたいときには、風量が増加する
ように室外ファン３の回転数を上げる。
【００８５】また、例えば、電磁弁１３を開として凝縮
器２内の冷媒量を変化させて凝縮器２の出口部の冷媒状
態を制御する場合、電磁弁１３を開として凝縮器２内の
冷媒量を減少させると、冷媒状態は向かって右側方向に
変化する。
器２内の冷媒量を変化させて凝縮器２の出口部の冷媒状
態を制御する場合、電磁弁１３を開として凝縮器２内の
冷媒量を減少させると、冷媒状態は向かって右側方向に
変化する。
【００８６】以上のように、蒸発器７の出口部の冷媒状
態や、凝縮器２の出口部の冷媒状態を制御すれば、自然
循環運転で空調能力が最大限に発揮でき、自然循環運転
の特長とする消費電力削減効果をさらに向上できる。
態や、凝縮器２の出口部の冷媒状態を制御すれば、自然
循環運転で空調能力が最大限に発揮でき、自然循環運転
の特長とする消費電力削減効果をさらに向上できる。
【００８７】なお、蒸発器７の出口部や凝縮器２の出口
部の冷媒状態を制御して、自然循環運転で最大限の空調
能力を得るという動作は、外気温度と空調設定温度との
温度差が２５℃以下の場合に行うのが望ましい。これ
は、図４で示したように外気温度と空調設定温度との温
度差が２５℃以上、例えば室内設定温度を３８℃とした
時では外気温度が１３℃程度より低くなると空調負荷が
軽くなり、過剰な冷房能力によって空調対象空間である
シェルタ内が冷え過ぎ、シェルタ内に設置されている通
信機器の信頼性が低下するのを防止するためである。
部の冷媒状態を制御して、自然循環運転で最大限の空調
能力を得るという動作は、外気温度と空調設定温度との
温度差が２５℃以下の場合に行うのが望ましい。これ
は、図４で示したように外気温度と空調設定温度との温
度差が２５℃以上、例えば室内設定温度を３８℃とした
時では外気温度が１３℃程度より低くなると空調負荷が
軽くなり、過剰な冷房能力によって空調対象空間である
シェルタ内が冷え過ぎ、シェルタ内に設置されている通
信機器の信頼性が低下するのを防止するためである。
【００８８】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１１は本実施の形態による空気調和機を示す
回路構成図である。図において、２０は冷媒貯溜手段
で、凝縮器２の出口部に設けられ、凝縮器２からの冷媒
液を溜める液溜め容器である。また室外機５内に外気温
度を検知する外気温度センサ１６を備えている。ここ
で、図１と同一符号は同一、または相当部分を示してい
る。実施の形態１と同様、室外機５と室内機９およびそ
れらを接続するための液配管６、ガス配管１０から構成
されている。室外機５は、冷媒ガスを圧縮する圧縮機
１、この冷媒ガスを冷却液化させる凝縮器２、外気を強
制的に凝縮器２の外表面に送風する送風機である室外フ
ァン３、凝縮器２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冷媒流量調整手段である電子式
膨張弁４、凝縮器出口部の冷媒液を溜める液溜め容器２
０より構成されている。また、室内機９は、液配管６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７、室内空気を強制的
に蒸発器７の外表面に送風する送風機である室内ファン
８より構成されている。
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１１は本実施の形態による空気調和機を示す
回路構成図である。図において、２０は冷媒貯溜手段
で、凝縮器２の出口部に設けられ、凝縮器２からの冷媒
液を溜める液溜め容器である。また室外機５内に外気温
度を検知する外気温度センサ１６を備えている。ここ
で、図１と同一符号は同一、または相当部分を示してい
る。実施の形態１と同様、室外機５と室内機９およびそ
れらを接続するための液配管６、ガス配管１０から構成
されている。室外機５は、冷媒ガスを圧縮する圧縮機
１、この冷媒ガスを冷却液化させる凝縮器２、外気を強
制的に凝縮器２の外表面に送風する送風機である室外フ
ァン３、凝縮器２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冷媒流量調整手段である電子式
膨張弁４、凝縮器出口部の冷媒液を溜める液溜め容器２
０より構成されている。また、室内機９は、液配管６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７、室内空気を強制的
に蒸発器７の外表面に送風する送風機である室内ファン
８より構成されている。
【００８９】冷媒貯溜手段である液溜め容器２０は、凝
縮器２の下部に配置され、凝縮器２から冷媒が流入する
配管と電子式膨張弁４へ流出する配管は液溜め容器２０
の下部に接続する。また、液溜め容器２０の内容積は強
制循環運転と自然循環運転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。この場合には、液溜め
容器２０は実施の形態２におけるアキュムレータ１４の
代わりに設けたものとなる。
縮器２の下部に配置され、凝縮器２から冷媒が流入する
配管と電子式膨張弁４へ流出する配管は液溜め容器２０
の下部に接続する。また、液溜め容器２０の内容積は強
制循環運転と自然循環運転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。この場合には、液溜め
容器２０は実施の形態２におけるアキュムレータ１４の
代わりに設けたものとなる。
【００９０】この空気調和機では、強制循環運転を行う
場合、電子式膨張弁４の開度を、凝縮器２を出た冷媒液
を減圧して二相状態の湿り蒸気とするための適切な開度
に設定して圧縮機１を運転する。この時、逆止弁１１は
圧縮機１の吐出圧力と吸入圧力との圧力差で閉止され、
強制循環のサイクルが形成される。
場合、電子式膨張弁４の開度を、凝縮器２を出た冷媒液
を減圧して二相状態の湿り蒸気とするための適切な開度
に設定して圧縮機１を運転する。この時、逆止弁１１は
圧縮機１の吐出圧力と吸入圧力との圧力差で閉止され、
強制循環のサイクルが形成される。
【００９１】また、自然循環運転を行う場合、例えば電
子式膨張弁４の開度を全開すると、逆止弁１１は冷媒の
流れにより開放され、自然循環のサイクルが形成され
る。ここで、冷媒は圧縮機１を通る流路にも流れようと
するが、圧縮機１内部の流動抵抗がバイパス配管１２の
流動抵抗に比べて非常に大きいため、圧縮機１を通る冷
媒流量はバイパス配管１２を通る冷媒流量に対して無視
できるほど小さくなる。
子式膨張弁４の開度を全開すると、逆止弁１１は冷媒の
流れにより開放され、自然循環のサイクルが形成され
る。ここで、冷媒は圧縮機１を通る流路にも流れようと
するが、圧縮機１内部の流動抵抗がバイパス配管１２の
流動抵抗に比べて非常に大きいため、圧縮機１を通る冷
媒流量はバイパス配管１２を通る冷媒流量に対して無視
できるほど小さくなる。
【００９２】ところで、自然循環運転の冷房能力を最大
限に利用する制御方法として、実施の形態２〜実施の形
態４では、蒸発器７の出口部に設けた温度センサ１６と
圧力センサ１７とから蒸発器７の出口の冷媒状態である
過熱度を検知して、この過熱度を設定値になるように制
御する方法について述べた。本実施の形態では、凝縮器
２の出口部に設けた温度センサ１６と圧力センサ１７と
から凝縮器２の出口の過冷却度を検知して、この過冷却
度と外気温度とに応じて凝縮器２の出口部の過冷却度を
設定値になるように制御する。凝縮器２の出口部の過冷
却度を制御することにより、蒸発器７の出口部の過熱度
を設定値に制御する方法を用いる。
限に利用する制御方法として、実施の形態２〜実施の形
態４では、蒸発器７の出口部に設けた温度センサ１６と
圧力センサ１７とから蒸発器７の出口の冷媒状態である
過熱度を検知して、この過熱度を設定値になるように制
御する方法について述べた。本実施の形態では、凝縮器
２の出口部に設けた温度センサ１６と圧力センサ１７と
から凝縮器２の出口の過冷却度を検知して、この過冷却
度と外気温度とに応じて凝縮器２の出口部の過冷却度を
設定値になるように制御する。凝縮器２の出口部の過冷
却度を制御することにより、蒸発器７の出口部の過熱度
を設定値に制御する方法を用いる。
【００９３】図２に示すように冷媒量の増加に対し、蒸
発器出口部の過熱度は単調に減少し、凝縮器出口部の過
冷却度は単調に増加している。即ち、蒸発器出口部の過
熱度の値と凝縮器出口部の過冷却度の値とは１対１に対
応している。例えば図２の下側のグラフでは、外気温度
と空調設定温度との温度差が３３℃の時の、冷媒量に対
する蒸発器出口部の過熱度（黒丸）の変化と凝縮器出口
部の過冷却度（白丸）の変化を示している。この関係か
ら、蒸発器出口部の過熱度を希望の設定値、例えば０℃
となるように制御する代わりに、凝縮器出口部の過冷却
度をこれに相当する１５℃程度を設定値として制御して
もよい。この過熱度と過冷却度の関係は、外気温度と空
調設定温度との温度差が変化すれば変化する。このた
め、本実施の形態では、外気温度と空調設定温度との温
度差に対し、蒸発器出口過熱度が設定値（例えば過熱度
０℃）となる凝縮器出口過冷却度をあらかじめ把握して
おき、外気温度を検知して凝縮器出口部の過冷却度がそ
の外気温度と空調設定温度との温度差における設定値と
なるように制御する。具体的には、電子式膨張弁４で冷
媒流量を変化させたり、また室外ファン３の回転数を増
減して凝縮器２での風量を変化させたり、また室内ファ
ン８の回転数を増減して蒸発器７での風量を変化させ
て、凝縮器２の出口部の過冷却度を制御する。
発器出口部の過熱度は単調に減少し、凝縮器出口部の過
冷却度は単調に増加している。即ち、蒸発器出口部の過
熱度の値と凝縮器出口部の過冷却度の値とは１対１に対
応している。例えば図２の下側のグラフでは、外気温度
と空調設定温度との温度差が３３℃の時の、冷媒量に対
する蒸発器出口部の過熱度（黒丸）の変化と凝縮器出口
部の過冷却度（白丸）の変化を示している。この関係か
ら、蒸発器出口部の過熱度を希望の設定値、例えば０℃
となるように制御する代わりに、凝縮器出口部の過冷却
度をこれに相当する１５℃程度を設定値として制御して
もよい。この過熱度と過冷却度の関係は、外気温度と空
調設定温度との温度差が変化すれば変化する。このた
め、本実施の形態では、外気温度と空調設定温度との温
度差に対し、蒸発器出口過熱度が設定値（例えば過熱度
０℃）となる凝縮器出口過冷却度をあらかじめ把握して
おき、外気温度を検知して凝縮器出口部の過冷却度がそ
の外気温度と空調設定温度との温度差における設定値と
なるように制御する。具体的には、電子式膨張弁４で冷
媒流量を変化させたり、また室外ファン３の回転数を増
減して凝縮器２での風量を変化させたり、また室内ファ
ン８の回転数を増減して蒸発器７での風量を変化させ
て、凝縮器２の出口部の過冷却度を制御する。
【００９４】以下、本実施の形態における冷媒制御方法
について、具体的に説明する。ここで、本実施の形態で
は圧縮機１の吸入部にアキュムレータを備えていないた
め、強制循環運転と自然循環運転との冷媒量差の調整は
液溜め容器２０によって行う。つまり、強制循環運転時
は必要冷媒量が自然循環運転時に比べて少ないため、余
剰となる凝縮器２の出口部からの過冷却液が液溜め容器
２０に貯溜する。自然循環運転時は、凝縮器２の出口部
に設置した温度センサ１６と圧力センサ１７の検知値に
基づいて、過冷却度演算制御手段１８により凝縮器２の
出口部の過冷却度を演算する。これは式（２）によって
演算できる。
について、具体的に説明する。ここで、本実施の形態で
は圧縮機１の吸入部にアキュムレータを備えていないた
め、強制循環運転と自然循環運転との冷媒量差の調整は
液溜め容器２０によって行う。つまり、強制循環運転時
は必要冷媒量が自然循環運転時に比べて少ないため、余
剰となる凝縮器２の出口部からの過冷却液が液溜め容器
２０に貯溜する。自然循環運転時は、凝縮器２の出口部
に設置した温度センサ１６と圧力センサ１７の検知値に
基づいて、過冷却度演算制御手段１８により凝縮器２の
出口部の過冷却度を演算する。これは式（２）によって
演算できる。
【００９５】次に、演算された過冷却度と外気温度セン
サ１６で検知した外気温度と空調設定温度との温度差に
おける過冷却度の設定値とを比較し、その差に基づいて
電子式膨張弁４の開度を演算する。最後に、電子式膨張
弁４の開度を演算された開度に設定する。このような操
作を一定時間間隔ごと、例えば５分ごとに繰り返すこと
によって、凝縮器２の出口の過冷却度を外気温度と空調
設定温度との温度差に応じた設定値に制御できる。この
制御は、蒸発器７の出口部の冷媒状態である過熱度を空
調能力が最大付近になるように制御することと同等であ
る。
サ１６で検知した外気温度と空調設定温度との温度差に
おける過冷却度の設定値とを比較し、その差に基づいて
電子式膨張弁４の開度を演算する。最後に、電子式膨張
弁４の開度を演算された開度に設定する。このような操
作を一定時間間隔ごと、例えば５分ごとに繰り返すこと
によって、凝縮器２の出口の過冷却度を外気温度と空調
設定温度との温度差に応じた設定値に制御できる。この
制御は、蒸発器７の出口部の冷媒状態である過熱度を空
調能力が最大付近になるように制御することと同等であ
る。
【００９６】例えば、電子式膨張弁４で冷媒流量を変化
させて凝縮器２の出口部の冷媒状態を制御する場合、過
冷却度を小さくまたは乾き度を大きくしたいときには、
冷媒流量が増加するように電子式膨張弁４の開度を大き
くする。逆に、過冷却度を大きくまたは乾き度を小さく
したいときには、冷媒流量が減少するように電子式膨張
弁４の開度を小さくする。また、室外ファン３の回転数
を変化させて凝縮器２での風量を変化させても、凝縮器
２の出口部の冷媒状態を制御することができる。例え
ば、過冷却度を小さくまたは乾き度を大きくしたいとき
には、風量が減少するように室外ファン３の回転数を下
げる。逆に、過冷却度を大きくまたは乾き度を小さくし
たいときには、風量が増加するように室外ファン３の回
転数を上げる。
させて凝縮器２の出口部の冷媒状態を制御する場合、過
冷却度を小さくまたは乾き度を大きくしたいときには、
冷媒流量が増加するように電子式膨張弁４の開度を大き
くする。逆に、過冷却度を大きくまたは乾き度を小さく
したいときには、冷媒流量が減少するように電子式膨張
弁４の開度を小さくする。また、室外ファン３の回転数
を変化させて凝縮器２での風量を変化させても、凝縮器
２の出口部の冷媒状態を制御することができる。例え
ば、過冷却度を小さくまたは乾き度を大きくしたいとき
には、風量が減少するように室外ファン３の回転数を下
げる。逆に、過冷却度を大きくまたは乾き度を小さくし
たいときには、風量が増加するように室外ファン３の回
転数を上げる。
【００９７】外気温度が高く外気と室内との温度差が小
さい場合には、図３に示したように冷房能力が最大とな
る冷媒量が少なくなるため、冷媒流量や風量を適正にな
るように変化させることによって余剰となる冷媒が凝縮
器２の出口部に蓄積されてくる。本実施の形態ではこの
余剰冷媒は凝縮器２の出口部に設けた液溜め容器２０内
に蓄積されるため、外気温度の変化に関わらず凝縮器２
付近の冷媒状態を適切な状態に維持することができる。
さい場合には、図３に示したように冷房能力が最大とな
る冷媒量が少なくなるため、冷媒流量や風量を適正にな
るように変化させることによって余剰となる冷媒が凝縮
器２の出口部に蓄積されてくる。本実施の形態ではこの
余剰冷媒は凝縮器２の出口部に設けた液溜め容器２０内
に蓄積されるため、外気温度の変化に関わらず凝縮器２
付近の冷媒状態を適切な状態に維持することができる。
【００９８】また、本実施の形態による空気調和機にお
いて、液溜め容器２０を設けずに図７に示すようなアキ
ュムレータ１４を備えた構成とし、過冷却度演算制御手
段１８は、凝縮器出口部の過冷却度を演算しその過冷却
度が設定値になるように、開閉弁１３を開閉制御しても
よい。この場合には、自然循環運転での冷媒回路内の有
効な冷媒量を変化させて凝縮器出口部の過冷却度または
乾き度を制御することになる。このとき電子式膨張弁４
の開度を例えば全開とするなど、一定の開度に固定して
おけばよい。
いて、液溜め容器２０を設けずに図７に示すようなアキ
ュムレータ１４を備えた構成とし、過冷却度演算制御手
段１８は、凝縮器出口部の過冷却度を演算しその過冷却
度が設定値になるように、開閉弁１３を開閉制御しても
よい。この場合には、自然循環運転での冷媒回路内の有
効な冷媒量を変化させて凝縮器出口部の過冷却度または
乾き度を制御することになる。このとき電子式膨張弁４
の開度を例えば全開とするなど、一定の開度に固定して
おけばよい。
【００９９】以上のように本実施の形態の空気調和機で
は、外気温度を検知して凝縮器２の出口部の過冷却度ま
たは乾き度がその外気温度における適正値となるように
制御するため、蒸発器７および凝縮器２が常に適切な状
態に維持され、自然循環運転の冷房能力が最大限に利用
可能な空気調和機を得ることができる。
は、外気温度を検知して凝縮器２の出口部の過冷却度ま
たは乾き度がその外気温度における適正値となるように
制御するため、蒸発器７および凝縮器２が常に適切な状
態に維持され、自然循環運転の冷房能力が最大限に利用
可能な空気調和機を得ることができる。
【０１００】また、図１１の回路構成では冷媒量の調整
を電気ヒータなどの外部入力を用いずに凝縮器２の出口
部の下部に設けた液溜め容器２０によって行うため、大
きな消費電力削減効果が得られるという効果がある。ま
た、液溜め容器２０は凝縮器２の出口と電子式膨張弁４
との間の配管に設けられているので、強制循環運転から
自然循環運転に切換える際に冷媒回収運転をしなくて
も、電子式膨張弁４の開度を大きく例えば全開にするだ
けで、瞬時に液溜め容器２０に溜まっている冷媒液を自
然循環運転で循環させることができる。また、自然循環
運転中や強制循環運転中に生じた余剰冷媒は、冷媒貯溜
手段である液溜め容器２０に自動的に貯溜する。このた
め、余剰冷媒の量を把握したり、余剰冷媒の量に応じた
開閉弁の開閉などの煩雑な制御を必要としない。また、
余剰冷媒を貯溜することによって凝縮器内または蒸発器
内の冷媒量を減少させ、かつ貯溜した冷媒を流出させる
ことによって凝縮器内または蒸発器内の冷媒量を増加さ
せるという冷媒量の変化を自動的に行うことができる。
を電気ヒータなどの外部入力を用いずに凝縮器２の出口
部の下部に設けた液溜め容器２０によって行うため、大
きな消費電力削減効果が得られるという効果がある。ま
た、液溜め容器２０は凝縮器２の出口と電子式膨張弁４
との間の配管に設けられているので、強制循環運転から
自然循環運転に切換える際に冷媒回収運転をしなくて
も、電子式膨張弁４の開度を大きく例えば全開にするだ
けで、瞬時に液溜め容器２０に溜まっている冷媒液を自
然循環運転で循環させることができる。また、自然循環
運転中や強制循環運転中に生じた余剰冷媒は、冷媒貯溜
手段である液溜め容器２０に自動的に貯溜する。このた
め、余剰冷媒の量を把握したり、余剰冷媒の量に応じた
開閉弁の開閉などの煩雑な制御を必要としない。また、
余剰冷媒を貯溜することによって凝縮器内または蒸発器
内の冷媒量を減少させ、かつ貯溜した冷媒を流出させる
ことによって凝縮器内または蒸発器内の冷媒量を増加さ
せるという冷媒量の変化を自動的に行うことができる。
【０１０１】また、凝縮器２の出口部のみの冷媒状態を
制御することによって、蒸発器７の出口部の冷媒状態も
制御でき、実施の形態２と比較して、簡単な構成で自然
循環運転の空調能力を最大限に発揮できる空気調和機を
得ることができる。
制御することによって、蒸発器７の出口部の冷媒状態も
制御でき、実施の形態２と比較して、簡単な構成で自然
循環運転の空調能力を最大限に発揮できる空気調和機を
得ることができる。
【０１０２】なお、凝縮器２の出口部の冷媒状態の制御
目標値に関しては、実施の形態５で述べた範囲と同様で
ある。即ち蒸発器７の出口部の冷媒状態において、乾き
度Ｘが０．９以上でかつ過熱度が１０℃以下の範囲とな
るように、これに対応する凝縮器２の出口部の過冷却度
または乾き度を設定する。蒸発器７の出口部の乾き度に
０．９という下限値を設けたのは、蒸発器７の出口部の
乾き度が０．９より小さいと、ガス配管１０内の圧力損
失が大きくなって自然循環運転が効率よく行えないため
である。また、蒸発器７の出口部の過熱度が１０℃より
も大きいと、蒸発器７内の過熱領域が増大して蒸発有効
な伝熱面積が減少するためである。さらに、蒸発器７の
出口部の過熱度の設定値から凝縮器２の出口部の過冷却
度を設定する際、凝縮器２の出口部の乾き度が０．１以
下で、かつ過冷却度が２０℃以下となるように、その設
定値をある程度修正してもよい。これは、凝縮器２の出
口部の乾き度が０．１より大きい場合には液配管６にガ
ス冷媒が混入して自然循環運転が不安定になり、過冷却
度が２０℃より大きい場合には凝縮器２内の過冷却領域
が増大して凝縮に有効な伝熱面積が減少するためであ
る。
目標値に関しては、実施の形態５で述べた範囲と同様で
ある。即ち蒸発器７の出口部の冷媒状態において、乾き
度Ｘが０．９以上でかつ過熱度が１０℃以下の範囲とな
るように、これに対応する凝縮器２の出口部の過冷却度
または乾き度を設定する。蒸発器７の出口部の乾き度に
０．９という下限値を設けたのは、蒸発器７の出口部の
乾き度が０．９より小さいと、ガス配管１０内の圧力損
失が大きくなって自然循環運転が効率よく行えないため
である。また、蒸発器７の出口部の過熱度が１０℃より
も大きいと、蒸発器７内の過熱領域が増大して蒸発有効
な伝熱面積が減少するためである。さらに、蒸発器７の
出口部の過熱度の設定値から凝縮器２の出口部の過冷却
度を設定する際、凝縮器２の出口部の乾き度が０．１以
下で、かつ過冷却度が２０℃以下となるように、その設
定値をある程度修正してもよい。これは、凝縮器２の出
口部の乾き度が０．１より大きい場合には液配管６にガ
ス冷媒が混入して自然循環運転が不安定になり、過冷却
度が２０℃より大きい場合には凝縮器２内の過冷却領域
が増大して凝縮に有効な伝熱面積が減少するためであ
る。
【０１０３】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１２は本実施の形態による空気調和機を示す
回路構成図である。図において、本実施の形態による空
気調和機は、自然循環運転のみで冷房を行うものであ
り、外気温度が空調対象空間の設定値よりも高くならな
いところで使用されるものとする。即ち、常に外部から
の冷熱によって空調対象空間を冷房しうる場合に用いら
れるものである。
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１２は本実施の形態による空気調和機を示す
回路構成図である。図において、本実施の形態による空
気調和機は、自然循環運転のみで冷房を行うものであ
り、外気温度が空調対象空間の設定値よりも高くならな
いところで使用されるものとする。即ち、常に外部から
の冷熱によって空調対象空間を冷房しうる場合に用いら
れるものである。
【０１０４】以下、本実施の形態に係る冷房装置につい
て説明する。実施の形態１と同様、凝縮器２は蒸発器７
よりも高いところ、例えば１．４ｍ程度高いところに設
置されている。図において、図１と同一符号は同一、ま
たは相当部分を示している。実施の形態１と同様、室外
機５と室内機９およびそれらを接続するための液配管
６、ガス配管１０から構成されている。室外機５は、冷
媒ガスを冷却液化させる凝縮器２、外気を強制的に凝縮
器２の外表面に送風する送風機である室外ファン３、凝
縮器２の出口部と蒸発器７の入口部との間の配管に設け
られ、冷媒流量を調整する冷媒流量調整手段である電子
式膨張弁４、凝縮器出口部の冷媒液を溜める冷媒貯溜手
段である液溜め容器２０より構成されている。また、室
内機９は、液配管６から流入した冷媒液を空調対象空間
の空調負荷によって蒸発させて冷媒ガスとする蒸発器
７、室内空気を強制的に蒸発器７の外表面に送風する送
風機である室内ファン８より構成されている。
て説明する。実施の形態１と同様、凝縮器２は蒸発器７
よりも高いところ、例えば１．４ｍ程度高いところに設
置されている。図において、図１と同一符号は同一、ま
たは相当部分を示している。実施の形態１と同様、室外
機５と室内機９およびそれらを接続するための液配管
６、ガス配管１０から構成されている。室外機５は、冷
媒ガスを冷却液化させる凝縮器２、外気を強制的に凝縮
器２の外表面に送風する送風機である室外ファン３、凝
縮器２の出口部と蒸発器７の入口部との間の配管に設け
られ、冷媒流量を調整する冷媒流量調整手段である電子
式膨張弁４、凝縮器出口部の冷媒液を溜める冷媒貯溜手
段である液溜め容器２０より構成されている。また、室
内機９は、液配管６から流入した冷媒液を空調対象空間
の空調負荷によって蒸発させて冷媒ガスとする蒸発器
７、室内空気を強制的に蒸発器７の外表面に送風する送
風機である室内ファン８より構成されている。
【０１０５】液溜め容器２０は凝縮器２の下部に配置さ
れ、凝縮器２から冷媒が流入する配管と電子式膨張弁４
へ流出する配管は液溜め容器２０の下部に接続されてい
る。また、液溜め容器２０は、外気温度と空調設定温度
との温度差に応じて自然循環運転での冷媒回路内の有効
な冷媒量を適正にするためのものであり、実施の形態６
に示すような強制循環運転と自然循環運転との併用型空
気調和機の場合の液溜め容器よりも少ない冷媒液を貯溜
できる容積でよい。
れ、凝縮器２から冷媒が流入する配管と電子式膨張弁４
へ流出する配管は液溜め容器２０の下部に接続されてい
る。また、液溜め容器２０は、外気温度と空調設定温度
との温度差に応じて自然循環運転での冷媒回路内の有効
な冷媒量を適正にするためのものであり、実施の形態６
に示すような強制循環運転と自然循環運転との併用型空
気調和機の場合の液溜め容器よりも少ない冷媒液を貯溜
できる容積でよい。
【０１０６】以下、自然循環運転における冷媒制御方法
について説明する。まず、図４に示したように、この空
気調和機が設置されるところの空調負荷に対して、空調
可能最大外気温度が最大となる冷媒量を本実施の形態の
冷媒回路に充填する。そして自然循環運転で動作させ
る。外気温度が空調可能最大外気温度以下の場合には、
空調能力が十分に空調負荷を上回っている。空調負荷に
対して空調能力が大きすぎて空調対象空間内の温度が下
がり過ぎる場合には、例えば室内ファン８や室外ファン
３の動作を停止して、蒸発器７や凝縮器２における風量
を制御して熱交換量を少なくすればよい。
について説明する。まず、図４に示したように、この空
気調和機が設置されるところの空調負荷に対して、空調
可能最大外気温度が最大となる冷媒量を本実施の形態の
冷媒回路に充填する。そして自然循環運転で動作させ
る。外気温度が空調可能最大外気温度以下の場合には、
空調能力が十分に空調負荷を上回っている。空調負荷に
対して空調能力が大きすぎて空調対象空間内の温度が下
がり過ぎる場合には、例えば室内ファン８や室外ファン
３の動作を停止して、蒸発器７や凝縮器２における風量
を制御して熱交換量を少なくすればよい。
【０１０７】また、外気温度が空調可能最大外気温度を
越えた場合には、この構成で得られる空調能力が最大と
なるように運転制御する。図２で示したように、外気温
度と空調設定温度との温度差が変化しても、空調能力が
最大となるところでは蒸発器７の出口部の過熱度が０℃
になる。これを利用して、例えば過熱度設定値を０℃に
近い正の値である５℃とし、蒸発器７出口の過熱度をこ
の過熱度設定値に制御することにより、冷房能力が最大
値となる付近の状態で運転できる。
越えた場合には、この構成で得られる空調能力が最大と
なるように運転制御する。図２で示したように、外気温
度と空調設定温度との温度差が変化しても、空調能力が
最大となるところでは蒸発器７の出口部の過熱度が０℃
になる。これを利用して、例えば過熱度設定値を０℃に
近い正の値である５℃とし、蒸発器７出口の過熱度をこ
の過熱度設定値に制御することにより、冷房能力が最大
値となる付近の状態で運転できる。
【０１０８】例えば実際に本実施の形態による空気調和
機では、自然循環運転を行う場合、以下に示すようにし
て蒸発器７の出口部の過熱度を制御する。即ち、蒸発器
７の出口部に設置した温度センサ１６と圧力センサ１７
の検知値に基づいて、過熱度演算制御手段１９により蒸
発器７の出口部の過熱度を演算する。この過熱度は式
（１）で演算できる。
機では、自然循環運転を行う場合、以下に示すようにし
て蒸発器７の出口部の過熱度を制御する。即ち、蒸発器
７の出口部に設置した温度センサ１６と圧力センサ１７
の検知値に基づいて、過熱度演算制御手段１９により蒸
発器７の出口部の過熱度を演算する。この過熱度は式
（１）で演算できる。
【０１０９】次に、演算された過熱度検知値と過熱度設
定値（例えば過熱度５℃程度）とを比較し、その差に基
づいて電子式膨張弁４の開度を演算する。そして、電子
式膨張弁４の開度を演算された開度に設定する。例えば
過熱度検知値が過熱度設定値よりも大きい場合には、開
度を大きくして冷媒流量を多くし、過熱度が低くなるよ
うに制御する。逆に、過熱度検知値が過熱度設定値より
も小さい場合には、開度を小さくして冷媒流量を少なく
し、過熱度が高くなるように制御する。このような手順
を一定時間間隔、例えば５分程度の間隔で繰り返すこと
によって、蒸発器７の出口部の過熱度が設定値になるよ
うに制御している。このため、常に空調能力が最大付近
になるように自然循環運転を行うことができる。また、
電気ヒータなどを用いないので、自然循環運転の特長で
ある消費電力の削減効果を最大限に発揮することができ
る。
定値（例えば過熱度５℃程度）とを比較し、その差に基
づいて電子式膨張弁４の開度を演算する。そして、電子
式膨張弁４の開度を演算された開度に設定する。例えば
過熱度検知値が過熱度設定値よりも大きい場合には、開
度を大きくして冷媒流量を多くし、過熱度が低くなるよ
うに制御する。逆に、過熱度検知値が過熱度設定値より
も小さい場合には、開度を小さくして冷媒流量を少なく
し、過熱度が高くなるように制御する。このような手順
を一定時間間隔、例えば５分程度の間隔で繰り返すこと
によって、蒸発器７の出口部の過熱度が設定値になるよ
うに制御している。このため、常に空調能力が最大付近
になるように自然循環運転を行うことができる。また、
電気ヒータなどを用いないので、自然循環運転の特長で
ある消費電力の削減効果を最大限に発揮することができ
る。
【０１１０】外気温度が高く外気と室内との温度差が小
さい場合には、図３に示したように冷房能力が最大とな
るときの冷媒量が少なくなるため、蒸発器７の出口部の
過熱度が過熱度設定値（例えば過熱度５℃程度）となる
ように電子式膨張弁４の開度を変化させると、余剰とな
る冷媒が液溜め容器２０に貯溜される。ここに液溜め容
器２０を設けていない構成では、凝縮器２の出口部に余
剰となった冷媒液が蓄積されて凝縮器２の出口の過冷却
度が増加する。このように凝縮器２の出口部の過冷却度
が増加すると、凝縮器２内での凝縮する面積が小さくな
り、自然循環運転の効率が悪くなってしまう。これに対
し本実施の形態では、余剰となる冷媒が液溜め容器２０
に自然に貯溜されるので、効率が低下するのを防止でき
る。
さい場合には、図３に示したように冷房能力が最大とな
るときの冷媒量が少なくなるため、蒸発器７の出口部の
過熱度が過熱度設定値（例えば過熱度５℃程度）となる
ように電子式膨張弁４の開度を変化させると、余剰とな
る冷媒が液溜め容器２０に貯溜される。ここに液溜め容
器２０を設けていない構成では、凝縮器２の出口部に余
剰となった冷媒液が蓄積されて凝縮器２の出口の過冷却
度が増加する。このように凝縮器２の出口部の過冷却度
が増加すると、凝縮器２内での凝縮する面積が小さくな
り、自然循環運転の効率が悪くなってしまう。これに対
し本実施の形態では、余剰となる冷媒が液溜め容器２０
に自然に貯溜されるので、効率が低下するのを防止でき
る。
【０１１１】また、外気温度と空調設定温度との温度差
が大きくなって冷媒回路内の冷媒量が多い方が空調能力
が得られる場合には、蒸発器７の出口部の冷媒状態を適
正に制御する過程で自然に液溜め容器２０に貯溜した余
剰冷媒が少なくなって冷媒回路を循環するようになり、
冷媒量の調整が自然にされていることになる。
が大きくなって冷媒回路内の冷媒量が多い方が空調能力
が得られる場合には、蒸発器７の出口部の冷媒状態を適
正に制御する過程で自然に液溜め容器２０に貯溜した余
剰冷媒が少なくなって冷媒回路を循環するようになり、
冷媒量の調整が自然にされていることになる。
【０１１２】なお、過熱度演算制御手段１９の代わりに
実施の形態２で示したような凝縮器２の出口部の過冷却
度を演算制御する過冷却度演算制御手段１８を設けても
よい。この場合には、過冷却度演算制御手段１８によっ
て、凝縮器２の出口部の温度と圧力から演算した過冷却
度と、外気温度と空調設定温度との温度差に基づいて電
子膨張弁４の開度を変化させるように構成する。また、
実施の形態３のように、室内ファン８や室外ファン３の
回転数を変えて蒸発器７または凝縮器２での風量を変化
させることにより、蒸発器７の出口部の冷媒状態を制御
してもよい。
実施の形態２で示したような凝縮器２の出口部の過冷却
度を演算制御する過冷却度演算制御手段１８を設けても
よい。この場合には、過冷却度演算制御手段１８によっ
て、凝縮器２の出口部の温度と圧力から演算した過冷却
度と、外気温度と空調設定温度との温度差に基づいて電
子膨張弁４の開度を変化させるように構成する。また、
実施の形態３のように、室内ファン８や室外ファン３の
回転数を変えて蒸発器７または凝縮器２での風量を変化
させることにより、蒸発器７の出口部の冷媒状態を制御
してもよい。
【０１１３】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１３は本実施の形態による空気調和機を示す
回路構成図である。図において、２１は圧縮機１の出口
部の高圧配管とアキュムレータ１４の入口部の低圧配管
とを接続するバイパス配管で、配管の途中に開閉手段で
ある開閉弁２２を配設している。４は液配管６から流入
した高温高圧の冷媒液を減圧して二相状態の湿り蒸気と
する冷媒流量調整手段で、例えば電子式膨張弁である。
本実施の形態では、強制循環運転と自然循環運転の液部
長さの違いによる冷媒量差を吸収するために、この電子
式膨張弁４を蒸発器７が設置されている室内機９側に設
けている。また、図１と同一符号は同一、または相当部
分を示している。
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１３は本実施の形態による空気調和機を示す
回路構成図である。図において、２１は圧縮機１の出口
部の高圧配管とアキュムレータ１４の入口部の低圧配管
とを接続するバイパス配管で、配管の途中に開閉手段で
ある開閉弁２２を配設している。４は液配管６から流入
した高温高圧の冷媒液を減圧して二相状態の湿り蒸気と
する冷媒流量調整手段で、例えば電子式膨張弁である。
本実施の形態では、強制循環運転と自然循環運転の液部
長さの違いによる冷媒量差を吸収するために、この電子
式膨張弁４を蒸発器７が設置されている室内機９側に設
けている。また、図１と同一符号は同一、または相当部
分を示している。
【０１１４】実施の形態１と同様、本実施の形態による
空気調和機は、室外機５と室内機９およびそれらを接続
するための液配管６、ガス配管１０から構成されてい
る。室外機５は冷媒ガスを圧縮する圧縮機１、この冷媒
ガスを冷却液化させる凝縮器２、外気を強制的に凝縮器
２の外表面に送風する送風機である室外ファン３、過渡
的現象や冷媒の過充填などの場合に圧縮機１への液戻り
を防止する冷媒貯溜手段であるアキュムレータ１４、自
然循環運転時に圧縮機１およびアキュムレータ１４をバ
イパスするための開閉弁１３、逆止弁１１を介したバイ
パス配管１２、自然循環運転時に圧縮機１への冷媒の流
入を防止する逆止弁１５、圧縮機１の出口部の高圧配管
とアキュムレータ１４の入口部の低圧配管とを接続する
開閉弁２２を介したバイパス配管２１より構成されてい
る。また、室内機９は液配管６から流入した高温高圧の
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４、電子式膨張弁４によって絞られた湿り蒸気を空調
負荷によって蒸発させる蒸発器７、室内側の送風機であ
る室内ファン８より構成されている。
空気調和機は、室外機５と室内機９およびそれらを接続
するための液配管６、ガス配管１０から構成されてい
る。室外機５は冷媒ガスを圧縮する圧縮機１、この冷媒
ガスを冷却液化させる凝縮器２、外気を強制的に凝縮器
２の外表面に送風する送風機である室外ファン３、過渡
的現象や冷媒の過充填などの場合に圧縮機１への液戻り
を防止する冷媒貯溜手段であるアキュムレータ１４、自
然循環運転時に圧縮機１およびアキュムレータ１４をバ
イパスするための開閉弁１３、逆止弁１１を介したバイ
パス配管１２、自然循環運転時に圧縮機１への冷媒の流
入を防止する逆止弁１５、圧縮機１の出口部の高圧配管
とアキュムレータ１４の入口部の低圧配管とを接続する
開閉弁２２を介したバイパス配管２１より構成されてい
る。また、室内機９は液配管６から流入した高温高圧の
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４、電子式膨張弁４によって絞られた湿り蒸気を空調
負荷によって蒸発させる蒸発器７、室内側の送風機であ
る室内ファン８より構成されている。
【０１１５】この空気調和機では、強制循環運転を行う
場合、電子式膨張弁４の開度を凝縮器２から流出した冷
媒液が減圧されて二相状態の湿り蒸気となる適切な開度
に設定し、アキュムレータ入口側の電磁弁１３を開放し
て圧縮機１を運転する。この時、逆止弁１１は圧縮機１
の吐出圧力と吸入圧力との圧力差で閉止されて、強制循
環の冷媒回路が形成される。また、自然循環運転を行う
場合、電子式膨張弁４の開度を、例えば冷媒回路内の圧
力損失を低減するために全開し、アキュムレータ入口側
の電磁弁１３を閉止すると、逆止弁１１は冷媒の流れに
より開放され、自然循環の冷媒回路が形成される。
場合、電子式膨張弁４の開度を凝縮器２から流出した冷
媒液が減圧されて二相状態の湿り蒸気となる適切な開度
に設定し、アキュムレータ入口側の電磁弁１３を開放し
て圧縮機１を運転する。この時、逆止弁１１は圧縮機１
の吐出圧力と吸入圧力との圧力差で閉止されて、強制循
環の冷媒回路が形成される。また、自然循環運転を行う
場合、電子式膨張弁４の開度を、例えば冷媒回路内の圧
力損失を低減するために全開し、アキュムレータ入口側
の電磁弁１３を閉止すると、逆止弁１１は冷媒の流れに
より開放され、自然循環の冷媒回路が形成される。
【０１１６】実施の形態１で示したように、自然循環運
転の冷房能力が最大となる付近の冷媒量を充填した場
合、強制循環運転時にはアキュムレータ１４内に余剰冷
媒が蓄積され、運転切換時にこの余剰冷媒を自然循環運
転時の冷媒回路へ戻す冷媒回収運転が必要となる。冷媒
回収運転としては、電子式膨張弁４の開度を全閉にして
強制循環運転を行う方法もあるが、この方法では圧縮機
１の吸入圧力が急激に低下するため、圧縮機１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ともに冷
媒回路内へ流出し、圧縮機１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１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。
転の冷房能力が最大となる付近の冷媒量を充填した場
合、強制循環運転時にはアキュムレータ１４内に余剰冷
媒が蓄積され、運転切換時にこの余剰冷媒を自然循環運
転時の冷媒回路へ戻す冷媒回収運転が必要となる。冷媒
回収運転としては、電子式膨張弁４の開度を全閉にして
強制循環運転を行う方法もあるが、この方法では圧縮機
１の吸入圧力が急激に低下するため、圧縮機１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ともに冷
媒回路内へ流出し、圧縮機１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１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。
【０１１７】図１４は、本実施の形態の空気調和機にお
ける、強制循環運転から自然循環運転への運転切換え手
順を示すフローチャートである。強制循環運転で必要な
冷媒量は自然循環運転で循環する冷媒量の約１／２であ
り、余剰の冷媒は強制循環運転中にアキュムレータ１４
に貯溜されてくる。強制循環運転から自然循環運転への
運転切換時に、このアキュムレータ１４に貯溜されてい
る冷媒を自然循環運転を構成する冷媒回路に回収する必
要がある。ＳＴ１では強制循環運転を行っており、開閉
弁１３は開、開閉弁２２は閉とし、電子式膨張弁４の開
度は、凝縮器２を出た冷媒液を減圧して二相状態の湿り
蒸気とするための適切な開度に設定された状態である。
ＳＴ２で運転切換指令を受け、冷媒回収運転を開始す
る。即ち、ＳＴ３で開閉弁２２を開放し、ＳＴ４で電子
式膨張弁４の開度を蒸発器７の出口部の冷媒状態が過熱
状態となるような開度に絞る。この状態で、一定時間例
えば２分程度、圧縮機１を動作させる冷媒回収運転を行
う（ＳＴ５）。
ける、強制循環運転から自然循環運転への運転切換え手
順を示すフローチャートである。強制循環運転で必要な
冷媒量は自然循環運転で循環する冷媒量の約１／２であ
り、余剰の冷媒は強制循環運転中にアキュムレータ１４
に貯溜されてくる。強制循環運転から自然循環運転への
運転切換時に、このアキュムレータ１４に貯溜されてい
る冷媒を自然循環運転を構成する冷媒回路に回収する必
要がある。ＳＴ１では強制循環運転を行っており、開閉
弁１３は開、開閉弁２２は閉とし、電子式膨張弁４の開
度は、凝縮器２を出た冷媒液を減圧して二相状態の湿り
蒸気とするための適切な開度に設定された状態である。
ＳＴ２で運転切換指令を受け、冷媒回収運転を開始す
る。即ち、ＳＴ３で開閉弁２２を開放し、ＳＴ４で電子
式膨張弁４の開度を蒸発器７の出口部の冷媒状態が過熱
状態となるような開度に絞る。この状態で、一定時間例
えば２分程度、圧縮機１を動作させる冷媒回収運転を行
う（ＳＴ５）。
【０１１８】電子式膨張弁４の開度を強制循環運転時の
開度よりも小さくすると、冷媒流量が減少し、蒸発器７
の出口部の冷媒状態は過熱状態となる。このため、蒸発
器７からの過熱ガスがアキュムレータ１４に流入する。
これと共に、圧縮機１から吐出された高温高圧の過熱ガ
スの一部がアキュムレータ１４に流入する。アキュムレ
ータ１４内の冷媒液は、蒸発器７からの過熱ガスと開閉
弁２２を介したバイパス配管２１を通って流入する圧縮
機１から吐出された過熱ガスによって蒸発し、凝縮器２
側に回収される。
開度よりも小さくすると、冷媒流量が減少し、蒸発器７
の出口部の冷媒状態は過熱状態となる。このため、蒸発
器７からの過熱ガスがアキュムレータ１４に流入する。
これと共に、圧縮機１から吐出された高温高圧の過熱ガ
スの一部がアキュムレータ１４に流入する。アキュムレ
ータ１４内の冷媒液は、蒸発器７からの過熱ガスと開閉
弁２２を介したバイパス配管２１を通って流入する圧縮
機１から吐出された過熱ガスによって蒸発し、凝縮器２
側に回収される。
【０１１９】次に、ＳＴ６で圧縮機１を停止し、ＳＴ７
で開閉弁１３を閉止してアキュムレータ１４への冷媒の
流入を防止する。そして、ＳＴ８で開閉弁２２を閉止し
て、電子式膨張弁４の開度を、冷媒回路内の圧力損失を
低減するために例えば全開とし（ＳＴ９）、自然循環運
転へ移行する（ＳＴ１０）。
で開閉弁１３を閉止してアキュムレータ１４への冷媒の
流入を防止する。そして、ＳＴ８で開閉弁２２を閉止し
て、電子式膨張弁４の開度を、冷媒回路内の圧力損失を
低減するために例えば全開とし（ＳＴ９）、自然循環運
転へ移行する（ＳＴ１０）。
【０１２０】上記のように、本実施の形態における冷媒
回収運転（ＳＴ５）では、圧縮機１の入口側と出口側を
結ぶバイパス配管２１と開閉弁２２を設け、圧縮機１か
ら吐出された高温高圧の過熱ガスの一部を吸入側へバイ
パスするため、圧縮機１の低圧を低下させることなくア
キュムレータ１４内に蓄積された冷媒を自然循環回路に
スムーズに回収することができる。
回収運転（ＳＴ５）では、圧縮機１の入口側と出口側を
結ぶバイパス配管２１と開閉弁２２を設け、圧縮機１か
ら吐出された高温高圧の過熱ガスの一部を吸入側へバイ
パスするため、圧縮機１の低圧を低下させることなくア
キュムレータ１４内に蓄積された冷媒を自然循環回路に
スムーズに回収することができる。
【０１２１】また、本実施の形態では、図１３に示すよ
うに外気温度センサ１６で測定した外気温度から外気温
度検知値と空調設定温度との温度差を検知する。そし
て、その温度差の大小に応じてＳＴ４の電子式膨張弁４
の開度あるいはＳＴ５の冷媒回収時間を変化させ、アキ
ュムレータ１４に貯溜した余剰冷媒の蒸発量を変化させ
ている。即ち、外気温度検知値と空調設定温度との温度
差に応じて回収する冷媒量を変化させ、自然循環運転の
冷媒回路内の冷媒量を増減している。図３に示したよう
に、自然循環運転では外気温度と室内温度との温度差に
対して空調能力を最大限に利用するための最適な冷媒量
が存在する。従って、このように冷媒量を外気温度と空
調設定温度との温度差に応じて変化させることにより、
自然循環運転での冷媒回路内の冷媒量を可変にし、その
ときの外気温度で最大の空調能力が得られるように制御
することができる。
うに外気温度センサ１６で測定した外気温度から外気温
度検知値と空調設定温度との温度差を検知する。そし
て、その温度差の大小に応じてＳＴ４の電子式膨張弁４
の開度あるいはＳＴ５の冷媒回収時間を変化させ、アキ
ュムレータ１４に貯溜した余剰冷媒の蒸発量を変化させ
ている。即ち、外気温度検知値と空調設定温度との温度
差に応じて回収する冷媒量を変化させ、自然循環運転の
冷媒回路内の冷媒量を増減している。図３に示したよう
に、自然循環運転では外気温度と室内温度との温度差に
対して空調能力を最大限に利用するための最適な冷媒量
が存在する。従って、このように冷媒量を外気温度と空
調設定温度との温度差に応じて変化させることにより、
自然循環運転での冷媒回路内の冷媒量を可変にし、その
ときの外気温度で最大の空調能力が得られるように制御
することができる。
【０１２２】外気温度検知値と空調設定温度との温度差
の大小によって、アキュムレータ１４に貯溜した余剰冷
媒の蒸発量を変化させるには、ＳＴ４における電子式膨
張弁４の開度を温度差の大小によって変化させることに
より、蒸発量を可変にできる。温度差が大きい時には自
然循環運転における冷媒量が多い方がよいので、電子式
膨張弁４の開度を大きくして冷媒流量を多くし、温度差
が小さい時には自然循環運転における冷媒量が少ない方
が空調能力が高くなるので、電子式膨張弁４の開度を小
さくして冷媒流量を少なくする。この時の冷媒回収運転
は２分程度に固定しておけばよい。また、ＳＴ５におけ
る冷媒回収運転の運転時間を温度差の大小によって変化
させることにより、蒸発量を可変にできる。温度差が大
きい時には冷媒回収運転の運転時間を長くし、温度差が
小さい時には自然循環運転における冷媒量が少ない方が
空調能力が高くなるので、冷媒回収運転の運転時間を短
くする。この時の電子式膨張弁４は強制循環運転よりも
小さい一定の開度で固定しておけばよい。また、圧縮機
１の吐出温度や吸入温度を検知し、検知した吐出温度や
吸入温度が設定値になるまで冷媒回収運転を行い、さら
にその設定値を外気温度と空調設定温度との温度差に応
じて変化させる構成としてもよい。また、蒸発器７の出
口部の過熱度を検知してこの過熱度が所定の設定値、例
えば２０℃程度になるまで、冷媒回収運転を行い、さら
にその設定値を外気温度と空調設定温度との温度差に応
じて変化させる構成としてもよい。この冷媒回収運転を
行う時の、運転時間，電子式膨張弁の開度４，圧縮機１
の吐出温度や吸入温度，蒸発器７の出口部の過熱度の設
定値は、予め実験やシミュレーションによって、それぞ
れのパラメータとアキュムレータ１４からの蒸発量また
は残った冷媒量との関係を把握して記憶しておけばよ
い。
の大小によって、アキュムレータ１４に貯溜した余剰冷
媒の蒸発量を変化させるには、ＳＴ４における電子式膨
張弁４の開度を温度差の大小によって変化させることに
より、蒸発量を可変にできる。温度差が大きい時には自
然循環運転における冷媒量が多い方がよいので、電子式
膨張弁４の開度を大きくして冷媒流量を多くし、温度差
が小さい時には自然循環運転における冷媒量が少ない方
が空調能力が高くなるので、電子式膨張弁４の開度を小
さくして冷媒流量を少なくする。この時の冷媒回収運転
は２分程度に固定しておけばよい。また、ＳＴ５におけ
る冷媒回収運転の運転時間を温度差の大小によって変化
させることにより、蒸発量を可変にできる。温度差が大
きい時には冷媒回収運転の運転時間を長くし、温度差が
小さい時には自然循環運転における冷媒量が少ない方が
空調能力が高くなるので、冷媒回収運転の運転時間を短
くする。この時の電子式膨張弁４は強制循環運転よりも
小さい一定の開度で固定しておけばよい。また、圧縮機
１の吐出温度や吸入温度を検知し、検知した吐出温度や
吸入温度が設定値になるまで冷媒回収運転を行い、さら
にその設定値を外気温度と空調設定温度との温度差に応
じて変化させる構成としてもよい。また、蒸発器７の出
口部の過熱度を検知してこの過熱度が所定の設定値、例
えば２０℃程度になるまで、冷媒回収運転を行い、さら
にその設定値を外気温度と空調設定温度との温度差に応
じて変化させる構成としてもよい。この冷媒回収運転を
行う時の、運転時間，電子式膨張弁の開度４，圧縮機１
の吐出温度や吸入温度，蒸発器７の出口部の過熱度の設
定値は、予め実験やシミュレーションによって、それぞ
れのパラメータとアキュムレータ１４からの蒸発量また
は残った冷媒量との関係を把握して記憶しておけばよ
い。
【０１２３】ただし、外気温度と空調設定温度との温度
差の大小に応じてアキュムレータ１４に貯溜した余剰冷
媒の回収量を変化させる動作は、外気温度と空調設定温
度との温度差が２５℃以下の場合に行うのが望ましい。
これは、図４で示したように外気温度と空調設定温度と
の温度差が２５℃以上、例えば室内設定温度を３８℃と
した時では外気温度が１３℃程度より低くなると空調負
荷が軽くなり、過剰な冷房能力によって空調対象空間で
あるシェルタ内が冷え過ぎ、シェルタ内に設置されてい
る通信機器の信頼性が低下するのを防止するためであ
る。
差の大小に応じてアキュムレータ１４に貯溜した余剰冷
媒の回収量を変化させる動作は、外気温度と空調設定温
度との温度差が２５℃以下の場合に行うのが望ましい。
これは、図４で示したように外気温度と空調設定温度と
の温度差が２５℃以上、例えば室内設定温度を３８℃と
した時では外気温度が１３℃程度より低くなると空調負
荷が軽くなり、過剰な冷房能力によって空調対象空間で
あるシェルタ内が冷え過ぎ、シェルタ内に設置されてい
る通信機器の信頼性が低下するのを防止するためであ
る。
【０１２４】以上のように、本実施の形態による空気調
和機では、圧縮機１の吸入圧力を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自然循環運転の冷媒
回路に回収でき、圧縮機の信頼性を向上させることがで
きる。また、外気温度を検知して冷媒回収時間や冷媒回
収時の膨張弁４の開度を制御するため、外気温度と空調
設定温度との温度差に応じて冷媒量を適切に制御でき、
自然循環運転で最大の冷房能力を得ることができる。こ
のため、電気ヒータなどの特別な加熱手段などを用いな
くても冷媒の回収をスムーズに行うことができ、自然循
環運転の特長である消費電力削減効果を十分に発揮でき
る。
和機では、圧縮機１の吸入圧力を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自然循環運転の冷媒
回路に回収でき、圧縮機の信頼性を向上させることがで
きる。また、外気温度を検知して冷媒回収時間や冷媒回
収時の膨張弁４の開度を制御するため、外気温度と空調
設定温度との温度差に応じて冷媒量を適切に制御でき、
自然循環運転で最大の冷房能力を得ることができる。こ
のため、電気ヒータなどの特別な加熱手段などを用いな
くても冷媒の回収をスムーズに行うことができ、自然循
環運転の特長である消費電力削減効果を十分に発揮でき
る。
【０１２５】また、電子式膨張弁４を蒸発器に近い室内
機側に設けたため、自然循環運転と強制循環運転におい
て、液部長さの違いによる冷媒量差を極力小さくでき
る。即ち、自然循環運転と強制循環運転において、電子
式膨張弁４と蒸発器７との間が長いと液部長さの違いが
大きくなり、電子式膨張弁４と蒸発器７との間を短かく
すると液部長さの違いを短かくできる。これにより、冷
媒貯溜手段であるアキュムレータ１４を小型化すること
ができる。
機側に設けたため、自然循環運転と強制循環運転におい
て、液部長さの違いによる冷媒量差を極力小さくでき
る。即ち、自然循環運転と強制循環運転において、電子
式膨張弁４と蒸発器７との間が長いと液部長さの違いが
大きくなり、電子式膨張弁４と蒸発器７との間を短かく
すると液部長さの違いを短かくできる。これにより、冷
媒貯溜手段であるアキュムレータ１４を小型化すること
ができる。
【０１２６】実施の形態９．以下、本発明の実施の形態
９について説明する。図１５は本実施の形態に係る空気
調和機として例えば冷房装置を示す回路構成図である。
この空気調和機は、強制循環運転と自然循環運転とを併
設する構成のものであり、電子式膨張弁４を蒸発器に近
い室内機側に設けた以外は、実施の形態１と同様の構成
である。電子式膨張弁４を室内機側に設けたため、実施
の形態８と同様、自然循環運転と強制循環運転におい
て、液部長さの違いによる冷媒量差を極力小さくでき、
冷媒貯溜手段であるアキュムレータ１４を小型化するこ
とができる。なお、本実施の形態では、強制循環運転か
ら自然循環運転への切換えの際に行う冷媒回収運転につ
いて、主に説明する。
９について説明する。図１５は本実施の形態に係る空気
調和機として例えば冷房装置を示す回路構成図である。
この空気調和機は、強制循環運転と自然循環運転とを併
設する構成のものであり、電子式膨張弁４を蒸発器に近
い室内機側に設けた以外は、実施の形態１と同様の構成
である。電子式膨張弁４を室内機側に設けたため、実施
の形態８と同様、自然循環運転と強制循環運転におい
て、液部長さの違いによる冷媒量差を極力小さくでき、
冷媒貯溜手段であるアキュムレータ１４を小型化するこ
とができる。なお、本実施の形態では、強制循環運転か
ら自然循環運転への切換えの際に行う冷媒回収運転につ
いて、主に説明する。
【０１２７】強制循環運転では、電子式膨張弁４の開度
を、凝縮器２を出た冷媒液を減圧して二相状態の湿り蒸
気とするための適切な開度に設定し、アキュムレータ入
口側の電磁弁１３を開放して圧縮機１を運転する。この
時、逆止弁１１は圧縮機１の吐出圧力と吸入圧力との圧
力差で閉止され、強制循環運転の冷媒回路が形成され
る。
を、凝縮器２を出た冷媒液を減圧して二相状態の湿り蒸
気とするための適切な開度に設定し、アキュムレータ入
口側の電磁弁１３を開放して圧縮機１を運転する。この
時、逆止弁１１は圧縮機１の吐出圧力と吸入圧力との圧
力差で閉止され、強制循環運転の冷媒回路が形成され
る。
【０１２８】また、自然循環運転では、圧縮機１を停止
し、アキュムレータ入口側の電磁弁１３を閉止し、電子
式膨張弁４の開度を、例えば冷媒回路内の圧力損失を低
減するために全開にする。この時、逆止弁１１は冷媒の
流れにより開放され、自然循環運転の冷媒回路が形成さ
れる。
し、アキュムレータ入口側の電磁弁１３を閉止し、電子
式膨張弁４の開度を、例えば冷媒回路内の圧力損失を低
減するために全開にする。この時、逆止弁１１は冷媒の
流れにより開放され、自然循環運転の冷媒回路が形成さ
れる。
【０１２９】図１６は、本実施の形態の空気調和機にお
ける、強制循環運転から自然循環運転への運転切換え手
順を示すフローチャートである。強制循環運転で必要な
冷媒量は自然循環運転で循環する冷媒量の約１／２であ
り、余剰の冷媒は強制循環運転中にアキュムレータ１４
に貯溜されてくる。強制循環運転から自然循環運転への
運転切換時に、アキュムレータ１４に貯溜されている冷
媒を自然循環運転を構成する冷媒回路に回収する必要が
ある。本実施の形態では、例えばアキュムレータ１４に
貯溜した冷媒の全てを自然循環運転の冷媒回路に回収す
るものとする。ＳＴ１では強制循環運転を行っており、
開閉弁１３は開とし、電子式膨張弁４の開度は、凝縮器
２を出た冷媒液を減圧して二相状態の湿り蒸気とするた
めの適切な開度に設定された状態である。ＳＴ２で運転
切換指令を受け、冷媒回収運転を開始する。即ち、ＳＴ
４で電子式膨張弁４の開度を蒸発器７の出口部の冷媒状
態が過熱状態となるような開度に絞る。具体的には電子
式膨張弁４の開度を強制循環運転の開度よりも小さくま
たは全閉にして、冷媒流量を小さくまたは０とする。こ
の状態で、一定時間例えば２分程度、圧縮機１を動作さ
せる冷媒回収運転を行う（ＳＴ５）。
ける、強制循環運転から自然循環運転への運転切換え手
順を示すフローチャートである。強制循環運転で必要な
冷媒量は自然循環運転で循環する冷媒量の約１／２であ
り、余剰の冷媒は強制循環運転中にアキュムレータ１４
に貯溜されてくる。強制循環運転から自然循環運転への
運転切換時に、アキュムレータ１４に貯溜されている冷
媒を自然循環運転を構成する冷媒回路に回収する必要が
ある。本実施の形態では、例えばアキュムレータ１４に
貯溜した冷媒の全てを自然循環運転の冷媒回路に回収す
るものとする。ＳＴ１では強制循環運転を行っており、
開閉弁１３は開とし、電子式膨張弁４の開度は、凝縮器
２を出た冷媒液を減圧して二相状態の湿り蒸気とするた
めの適切な開度に設定された状態である。ＳＴ２で運転
切換指令を受け、冷媒回収運転を開始する。即ち、ＳＴ
４で電子式膨張弁４の開度を蒸発器７の出口部の冷媒状
態が過熱状態となるような開度に絞る。具体的には電子
式膨張弁４の開度を強制循環運転の開度よりも小さくま
たは全閉にして、冷媒流量を小さくまたは０とする。こ
の状態で、一定時間例えば２分程度、圧縮機１を動作さ
せる冷媒回収運転を行う（ＳＴ５）。
【０１３０】冷媒流量を小さくまたは０とすると、蒸発
器７の出口部の冷媒状態は過熱状態となり、過熱ガスが
アキュムレータ４に流入する。この過熱ガスによってア
キュムレータ１４内の冷媒液は蒸発して凝縮器２側に回
収される。
器７の出口部の冷媒状態は過熱状態となり、過熱ガスが
アキュムレータ４に流入する。この過熱ガスによってア
キュムレータ１４内の冷媒液は蒸発して凝縮器２側に回
収される。
【０１３１】次に、ＳＴ６で圧縮機１を停止し、ＳＴ７
で開閉弁１３を閉止してアキュムレータ１４への冷媒の
流入を防止する。そして、電子式膨張弁４の開度を、冷
媒回路内の圧力損失を低減するために例えば全開とし
（ＳＴ９）、自然循環運転へ移行する（ＳＴ１０）。
で開閉弁１３を閉止してアキュムレータ１４への冷媒の
流入を防止する。そして、電子式膨張弁４の開度を、冷
媒回路内の圧力損失を低減するために例えば全開とし
（ＳＴ９）、自然循環運転へ移行する（ＳＴ１０）。
【０１３２】本実施の形態では、蒸発器７の出口部の冷
媒状態を過熱状態とし、その過熱ガスによってアキュム
レータ１４内の冷媒を蒸発させるので、アキュムレータ
１４に電気ヒータなどの特別な加熱手段を必要とせず、
自然循環運転の特長とするところの消費電力の削減効果
を得ることができる。さらに、簡単な手順でスムーズに
強制循環運転から自然循環運転に切換えることができ
る。
媒状態を過熱状態とし、その過熱ガスによってアキュム
レータ１４内の冷媒を蒸発させるので、アキュムレータ
１４に電気ヒータなどの特別な加熱手段を必要とせず、
自然循環運転の特長とするところの消費電力の削減効果
を得ることができる。さらに、簡単な手順でスムーズに
強制循環運転から自然循環運転に切換えることができ
る。
【０１３３】このように、蒸発器７の出口部の冷媒状態
を過熱状態とし、その過熱ガスによってアキュムレータ
１４内の冷媒を蒸発させるには、電子式膨張弁４の開度
を強制循環運転時よりも小さくまたは全閉として、冷媒
流量を小さくまたは０の状態で所定時間圧縮機１を運転
すればよい。本実施の形態では冷媒回収運転は、アキュ
ムレータ１４内に貯溜している余剰冷媒がすべて蒸発し
た時点で冷媒回収運転を終了するのであるが、これは余
剰冷媒がすべて蒸発するのに必要な所定の運転時間を設
定しておく。運転時間によって冷媒回収運転の終了とす
ることで容易に判断できる。また、圧縮機１の吐出過熱
度や吸入過熱度を検知する温度センサおよび圧力センサ
を備え、電子式膨張弁４の開度を強制循環運転時よりも
小さくまたは全閉として、冷媒流量を小さくまたは０と
し、検知した吐出過熱度や吸入過熱度が所定の設定値に
なるまで、圧縮機１を運転するというように、冷媒回収
運転の終了を判断してもよい。また、圧縮機１の吐出温
度や吸入温度を検知する温度センサを備えて、この温度
センサで検知した温度から温度上昇速度を検知しても、
冷媒回収運転の終了を検知できる。アキュムレータ４の
出口側に冷媒液が流れている間は圧縮機１の吐出温度上
昇および吸入温度上昇はほとんどないが、電子式膨張弁
４の開度を小さく調整することによってアキュムレータ
１４内の冷媒の過熱度が上がり圧縮機１の吸入部や吐出
部に冷媒ガスが流れるようになると、この部分の温度上
昇速度は速くなる。このため、圧縮機１の吸入部や吐出
部の温度上昇速度が所定の設定値、例えば５℃／分程度
以上になった時に冷媒回収運転の終了としてもよい。ま
た、蒸発器７の出口部の過熱状態と圧縮機１の吐出温度
や吸入温度の関係を把握しておけば、この吐出温度や吸
入温度が所定の設定値になった時に冷媒回収運転を終了
してもよい。また、蒸発器７の出口部の過熱度を検知す
る手段を備え、電子式膨張弁４の開度を強制循環運転時
よりも小さくまたは全閉として、冷媒流量を小さくまた
は０とし、検知した過熱度が所定の設定値になるまで、
圧縮機１を運転して、冷媒回収運転の終了としてもよ
い。この場合にも冷媒回収運転の終了を検知できる。こ
の過熱度の検知手段については実施の形態２で述べたの
で、ここでは省略する。
を過熱状態とし、その過熱ガスによってアキュムレータ
１４内の冷媒を蒸発させるには、電子式膨張弁４の開度
を強制循環運転時よりも小さくまたは全閉として、冷媒
流量を小さくまたは０の状態で所定時間圧縮機１を運転
すればよい。本実施の形態では冷媒回収運転は、アキュ
ムレータ１４内に貯溜している余剰冷媒がすべて蒸発し
た時点で冷媒回収運転を終了するのであるが、これは余
剰冷媒がすべて蒸発するのに必要な所定の運転時間を設
定しておく。運転時間によって冷媒回収運転の終了とす
ることで容易に判断できる。また、圧縮機１の吐出過熱
度や吸入過熱度を検知する温度センサおよび圧力センサ
を備え、電子式膨張弁４の開度を強制循環運転時よりも
小さくまたは全閉として、冷媒流量を小さくまたは０と
し、検知した吐出過熱度や吸入過熱度が所定の設定値に
なるまで、圧縮機１を運転するというように、冷媒回収
運転の終了を判断してもよい。また、圧縮機１の吐出温
度や吸入温度を検知する温度センサを備えて、この温度
センサで検知した温度から温度上昇速度を検知しても、
冷媒回収運転の終了を検知できる。アキュムレータ４の
出口側に冷媒液が流れている間は圧縮機１の吐出温度上
昇および吸入温度上昇はほとんどないが、電子式膨張弁
４の開度を小さく調整することによってアキュムレータ
１４内の冷媒の過熱度が上がり圧縮機１の吸入部や吐出
部に冷媒ガスが流れるようになると、この部分の温度上
昇速度は速くなる。このため、圧縮機１の吸入部や吐出
部の温度上昇速度が所定の設定値、例えば５℃／分程度
以上になった時に冷媒回収運転の終了としてもよい。ま
た、蒸発器７の出口部の過熱状態と圧縮機１の吐出温度
や吸入温度の関係を把握しておけば、この吐出温度や吸
入温度が所定の設定値になった時に冷媒回収運転を終了
してもよい。また、蒸発器７の出口部の過熱度を検知す
る手段を備え、電子式膨張弁４の開度を強制循環運転時
よりも小さくまたは全閉として、冷媒流量を小さくまた
は０とし、検知した過熱度が所定の設定値になるまで、
圧縮機１を運転して、冷媒回収運転の終了としてもよ
い。この場合にも冷媒回収運転の終了を検知できる。こ
の過熱度の検知手段については実施の形態２で述べたの
で、ここでは省略する。
【０１３４】冷媒回収運転の終了を検知するため、電子
式膨張弁４の開度を強制循環運転時よりも小さくまたは
全閉として、冷媒流量を小さくまたは０とした状態で、
運転時間，吐出温度や吸入温度の設定値，過熱度の設定
値は、予め設定しておく必要がある。この設定方法の一
例としては、予め、実験やシミュレーションによって、
アキュムレータ１４に全体の冷媒量の１／２が貯溜され
ている時に、その冷媒を蒸発させるのに必要な電子式膨
張弁４の開度と運転時間の関係や、アキュムレータ１４
にほとんど冷媒がなくなった時の圧縮機１の吐出温度や
吸入温度の値や蒸発器７の出口部の過熱度の値を把握し
ておけばよい。
式膨張弁４の開度を強制循環運転時よりも小さくまたは
全閉として、冷媒流量を小さくまたは０とした状態で、
運転時間，吐出温度や吸入温度の設定値，過熱度の設定
値は、予め設定しておく必要がある。この設定方法の一
例としては、予め、実験やシミュレーションによって、
アキュムレータ１４に全体の冷媒量の１／２が貯溜され
ている時に、その冷媒を蒸発させるのに必要な電子式膨
張弁４の開度と運転時間の関係や、アキュムレータ１４
にほとんど冷媒がなくなった時の圧縮機１の吐出温度や
吸入温度の値や蒸発器７の出口部の過熱度の値を把握し
ておけばよい。
【０１３５】なお、図１５に示す構成で、実施の形態８
に示したように、圧縮機１の入口側と出口側を結ぶバイ
パス配管２１と開閉弁２２を設け、圧縮機１から吐出さ
れた高温高圧の過熱ガスの一部を蒸発器７からの過熱ガ
スと共にアキュムレータ１４に流入させるように構成す
れば、圧縮機１の低圧を低下させることなくアキュムレ
ータ１４内に蓄積された冷媒を自然循環回路にスムーズ
に回収することができる。
に示したように、圧縮機１の入口側と出口側を結ぶバイ
パス配管２１と開閉弁２２を設け、圧縮機１から吐出さ
れた高温高圧の過熱ガスの一部を蒸発器７からの過熱ガ
スと共にアキュムレータ１４に流入させるように構成す
れば、圧縮機１の低圧を低下させることなくアキュムレ
ータ１４内に蓄積された冷媒を自然循環回路にスムーズ
に回収することができる。
【０１３６】なお、実施の形態１〜実施の形態９におい
て、冷媒流量調整手段４として例えば電子式膨張弁を用
いたが、これに限るものではない。特に、実施の形態
２，６，７，８における冷媒流量調整手段４は、空気調
和機の運転中に過熱度演算制御手段１９または過冷却度
演算制御手段１８の出力する制御信号によって冷媒流量
を変化させることができるものであればよい。例えば、
複数の毛細管と複数の開閉弁を組合わせた構成とし、制
御信号に基づいて開閉する開閉弁の種類を変化させるこ
とにより、冷媒が通過する毛細管の数を変化させる構成
としてもよい。また、実施の形態３では、蒸発器７また
は凝縮器２での風量を変化させる手段として、室内ファ
ン８または室外ファン３の回転数を変化させているが、
これに限るものではない。例えば、回転数は変化させず
に、風路形状を変化させることにより、風路抵抗を変化
させる構成としてもよい。また、回転数と風路形状を共
に変化させてもよい。
て、冷媒流量調整手段４として例えば電子式膨張弁を用
いたが、これに限るものではない。特に、実施の形態
２，６，７，８における冷媒流量調整手段４は、空気調
和機の運転中に過熱度演算制御手段１９または過冷却度
演算制御手段１８の出力する制御信号によって冷媒流量
を変化させることができるものであればよい。例えば、
複数の毛細管と複数の開閉弁を組合わせた構成とし、制
御信号に基づいて開閉する開閉弁の種類を変化させるこ
とにより、冷媒が通過する毛細管の数を変化させる構成
としてもよい。また、実施の形態３では、蒸発器７また
は凝縮器２での風量を変化させる手段として、室内ファ
ン８または室外ファン３の回転数を変化させているが、
これに限るものではない。例えば、回転数は変化させず
に、風路形状を変化させることにより、風路抵抗を変化
させる構成としてもよい。また、回転数と風路形状を共
に変化させてもよい。
【０１３７】また、実施の形態１〜実施の形態９におけ
る空気調和機では、冷媒として例えば、フロンＲ２２
や、フロンＲ３２／Ｒ１２５が５０／５０重量％の混合
冷媒であるフロンＲ４１０Ａ、フロンＲ３２／Ｒ１２５
／Ｒ１３４ａが２３／２５／５２重量％であるフロンＲ
４０７Ｃや、炭化水素冷媒または炭化水素を含む混合冷
媒、アンモニアなどを用いることができる。冷媒として
フロンＲ４１０Ａ（Ｒ３２／Ｒ１２５＝５０／５０重量
％）を用いると、Ｒ２２に比べて冷媒回路内の圧力損失
が小さく、自然循環運転で得られる冷房能力を増大でき
る。また、炭化水素冷媒には、例えばプロパン（Ｒ２９
０）やイソブタン（Ｒ６００ａ）などがあり、これらは
オゾン層破壊能力（ＯＤＰ）が０であるとともに、フロ
ンＲ２２やフロンＲ４１０Ａなどのフロン冷媒に比べて
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小さな冷媒である。特に、炭化水素
冷媒の中でもプロパン（Ｒ２９０）は、同一質量速度に
おけるフロンＲ２２に対する蒸発熱伝達率は２．３倍、
凝縮熱伝達率は１．３倍程度であり、圧力損失の点でも
好ましく、地球環境に対して害が小さくかつフロンＲ２
２に近い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）が自然
循環運転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、同様に地球環境に対して害が
小さくかつ自然循環運転の冷媒として適用できるという
効果を発揮する。ここで、炭化水素冷媒を含む混合冷媒
としては、例えば二酸化炭素（ＣＯ2 ）／プロパン（Ｒ
２９０）やアンモニア（ＮＨ3 ）／プロパン（Ｒ２９
０）などを用いることができる。
る空気調和機では、冷媒として例えば、フロンＲ２２
や、フロンＲ３２／Ｒ１２５が５０／５０重量％の混合
冷媒であるフロンＲ４１０Ａ、フロンＲ３２／Ｒ１２５
／Ｒ１３４ａが２３／２５／５２重量％であるフロンＲ
４０７Ｃや、炭化水素冷媒または炭化水素を含む混合冷
媒、アンモニアなどを用いることができる。冷媒として
フロンＲ４１０Ａ（Ｒ３２／Ｒ１２５＝５０／５０重量
％）を用いると、Ｒ２２に比べて冷媒回路内の圧力損失
が小さく、自然循環運転で得られる冷房能力を増大でき
る。また、炭化水素冷媒には、例えばプロパン（Ｒ２９
０）やイソブタン（Ｒ６００ａ）などがあり、これらは
オゾン層破壊能力（ＯＤＰ）が０であるとともに、フロ
ンＲ２２やフロンＲ４１０Ａなどのフロン冷媒に比べて
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小さな冷媒である。特に、炭化水素
冷媒の中でもプロパン（Ｒ２９０）は、同一質量速度に
おけるフロンＲ２２に対する蒸発熱伝達率は２．３倍、
凝縮熱伝達率は１．３倍程度であり、圧力損失の点でも
好ましく、地球環境に対して害が小さくかつフロンＲ２
２に近い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）が自然
循環運転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、同様に地球環境に対して害が
小さくかつ自然循環運転の冷媒として適用できるという
効果を発揮する。ここで、炭化水素冷媒を含む混合冷媒
としては、例えば二酸化炭素（ＣＯ2 ）／プロパン（Ｒ
２９０）やアンモニア（ＮＨ3 ）／プロパン（Ｒ２９
０）などを用いることができる。
【０１３８】また、実施の形態１〜実施の形態９では、
空気調和機として冷房装置について説明したが、凝縮器
を室内側、蒸発器を室外側に設置して外気の温熱を利用
した暖房装置についても適用でき、同様の効果がある。
空気調和機として冷房装置について説明したが、凝縮器
を室内側、蒸発器を室外側に設置して外気の温熱を利用
した暖房装置についても適用でき、同様の効果がある。
【０１３９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、蒸発器
とこの蒸発器よりも高い位置に設置された凝縮器とを配
管で接続し冷媒を循環させて自然循環運転を行う空気調
和機において、各外気温度に対してその外気温度に対す
る空調負荷量を求めるステップと、所定の冷媒量の時の
各外気温度に対してその外気温度に対する空調能力量を
求めるステップと、前記空調負荷量を求めるステップと
前記所定の冷媒量に対する空調能力量を求めるステップ
とから前記空調能力量と前記空調負荷量とがほぼ一致す
るときの空調可能最大外気温度を求めるステップと、前
記所定の冷媒量を変化させてそれぞれ前記空調可能最大
外気温度を求め、その中で最大の空調可能最大外気温度
が得られる冷媒量を充填量とするステップとを備えたこ
とにより、空調負荷に対して自然循環運転で空調できる
能力が最大限に発揮できるような冷媒量を充填し、高い
空調能力で運転できる空気調和機の冷媒充填量決定方法
が得られる。
とこの蒸発器よりも高い位置に設置された凝縮器とを配
管で接続し冷媒を循環させて自然循環運転を行う空気調
和機において、各外気温度に対してその外気温度に対す
る空調負荷量を求めるステップと、所定の冷媒量の時の
各外気温度に対してその外気温度に対する空調能力量を
求めるステップと、前記空調負荷量を求めるステップと
前記所定の冷媒量に対する空調能力量を求めるステップ
とから前記空調能力量と前記空調負荷量とがほぼ一致す
るときの空調可能最大外気温度を求めるステップと、前
記所定の冷媒量を変化させてそれぞれ前記空調可能最大
外気温度を求め、その中で最大の空調可能最大外気温度
が得られる冷媒量を充填量とするステップとを備えたこ
とにより、空調負荷に対して自然循環運転で空調できる
能力が最大限に発揮できるような冷媒量を充填し、高い
空調能力で運転できる空気調和機の冷媒充填量決定方法
が得られる。
【０１４０】また、本発明によれば、圧縮機、凝縮器、
冷媒流量調整手段、蒸発器、冷媒貯溜手段を順次配管で
接続し冷媒を循環させる強制循環運転と、前記圧縮機と
前記冷媒貯溜手段とをバイパスするバイパス配管、前記
凝縮器、前記冷媒流量調整手段、前記蒸発器を接続し前
記冷媒を循環させる自然循環運転とを切換可能な空気調
和機において、前記強制循環運転から前記自然循環運転
への運転切換時に、前記蒸発器の出口部の冷媒状態を過
熱状態とするステップと、前記ステップで過熱状態とな
った冷媒の過熱ガスを前記冷媒貯溜手段に流入して貯溜
している冷媒を蒸発させるステップとを備え、前記強制
循環運転で前記冷媒貯溜手段に貯溜した冷媒を前記自然
循環運転の冷媒回路に回収することにより、電気ヒータ
などの外部入力を必要とせずに強制循環運転から自然循
環運転にスムーズに切換えることができ、大幅に消費電
力を削減することができる空気調和機の冷媒制御方法が
得られる。
冷媒流量調整手段、蒸発器、冷媒貯溜手段を順次配管で
接続し冷媒を循環させる強制循環運転と、前記圧縮機と
前記冷媒貯溜手段とをバイパスするバイパス配管、前記
凝縮器、前記冷媒流量調整手段、前記蒸発器を接続し前
記冷媒を循環させる自然循環運転とを切換可能な空気調
和機において、前記強制循環運転から前記自然循環運転
への運転切換時に、前記蒸発器の出口部の冷媒状態を過
熱状態とするステップと、前記ステップで過熱状態とな
った冷媒の過熱ガスを前記冷媒貯溜手段に流入して貯溜
している冷媒を蒸発させるステップとを備え、前記強制
循環運転で前記冷媒貯溜手段に貯溜した冷媒を前記自然
循環運転の冷媒回路に回収することにより、電気ヒータ
などの外部入力を必要とせずに強制循環運転から自然循
環運転にスムーズに切換えることができ、大幅に消費電
力を削減することができる空気調和機の冷媒制御方法が
得られる。
【０１４１】また、本発明によれば、蒸発器の出口部の
冷媒状態を過熱状態とするステップで、冷媒流量が、強
制循環運転における冷媒流量よりも小さくなるように冷
媒流量調整手段を調整し、蒸発器の出口部の冷媒状態を
過熱状態としたことにより、電気ヒータなどの外部入力
を必要とせずに強制循環運転から自然循環運転にスムー
ズに切換えることができ、大幅に消費電力を削減するこ
とができる空気調和機の冷媒制御方法が得られる。
冷媒状態を過熱状態とするステップで、冷媒流量が、強
制循環運転における冷媒流量よりも小さくなるように冷
媒流量調整手段を調整し、蒸発器の出口部の冷媒状態を
過熱状態としたことにより、電気ヒータなどの外部入力
を必要とせずに強制循環運転から自然循環運転にスムー
ズに切換えることができ、大幅に消費電力を削減するこ
とができる空気調和機の冷媒制御方法が得られる。
【０１４２】また、本発明によれば、圧縮機、凝縮器、
冷媒流量調整手段、蒸発器、冷媒貯溜手段を順次配管で
接続し冷媒を循環させる強制循環運転と、前記圧縮機と
前記冷媒貯溜手段とをバイパスするバイパス配管、前記
凝縮器、前記冷媒流量調整手段、前記蒸発器を接続し前
記冷媒を循環させる自然循環運転とを切換可能な空気調
和機において、前記強制循環運転から前記自然循環運転
への運転切換時に、前記蒸発器の出口部の冷媒状態を過
熱状態とするステップと、前記ステップで過熱状態とな
った冷媒の過熱ガスを前記冷媒貯溜手段に流入して貯溜
している冷媒を蒸発させるステップと、外気温度と空調
設定温度との温度差を検知するステップと、前記冷媒貯
溜手段に貯溜した冷媒を蒸発させるステップにおける前
記冷媒の蒸発時に前記温度差を検知するステップで検知
した温度差の大小により前記冷媒の蒸発量を変化させる
ステップと、を備え、前記強制循環運転で前記冷媒貯溜
手段に貯溜した冷媒の回収量を増減することにより前記
自然循環運転の冷媒回路内の冷媒量を増減するので、冷
媒回収運転後に、空調負荷に対して自然循環運転で空調
できる能力が最大限に発揮できるような冷媒量とするこ
とができ、高い空調能力で運転できる空気調和機の冷媒
制御方法が得られる。
冷媒流量調整手段、蒸発器、冷媒貯溜手段を順次配管で
接続し冷媒を循環させる強制循環運転と、前記圧縮機と
前記冷媒貯溜手段とをバイパスするバイパス配管、前記
凝縮器、前記冷媒流量調整手段、前記蒸発器を接続し前
記冷媒を循環させる自然循環運転とを切換可能な空気調
和機において、前記強制循環運転から前記自然循環運転
への運転切換時に、前記蒸発器の出口部の冷媒状態を過
熱状態とするステップと、前記ステップで過熱状態とな
った冷媒の過熱ガスを前記冷媒貯溜手段に流入して貯溜
している冷媒を蒸発させるステップと、外気温度と空調
設定温度との温度差を検知するステップと、前記冷媒貯
溜手段に貯溜した冷媒を蒸発させるステップにおける前
記冷媒の蒸発時に前記温度差を検知するステップで検知
した温度差の大小により前記冷媒の蒸発量を変化させる
ステップと、を備え、前記強制循環運転で前記冷媒貯溜
手段に貯溜した冷媒の回収量を増減することにより前記
自然循環運転の冷媒回路内の冷媒量を増減するので、冷
媒回収運転後に、空調負荷に対して自然循環運転で空調
できる能力が最大限に発揮できるような冷媒量とするこ
とができ、高い空調能力で運転できる空気調和機の冷媒
制御方法が得られる。
【０１４３】また、本発明によれば、冷媒貯溜手段に貯
溜している冷媒を蒸発させるステップで、圧縮機から吐
出する過熱ガスの一部を蒸発器からの過熱ガスと共に冷
媒貯溜手段に流入し、前記冷媒貯溜手段に貯溜した冷媒
を蒸発させることにより、強制循環運転から自然循環運
転に切換える時の冷媒回収をよりスムーズに行うことが
できる空気調和機の冷媒制御方法が得られる。
溜している冷媒を蒸発させるステップで、圧縮機から吐
出する過熱ガスの一部を蒸発器からの過熱ガスと共に冷
媒貯溜手段に流入し、前記冷媒貯溜手段に貯溜した冷媒
を蒸発させることにより、強制循環運転から自然循環運
転に切換える時の冷媒回収をよりスムーズに行うことが
できる空気調和機の冷媒制御方法が得られる。
【０１４４】また、本発明によれば、冷媒貯溜手段に貯
溜している冷媒を蒸発させるステップを所定時間行うこ
とにより、冷媒回収運転の終了を容易に判断でき、自然
循環運転での冷媒量を空調能力が最大限に発揮できる量
とすることができる空気調和機の冷媒制御方法が得られ
る。
溜している冷媒を蒸発させるステップを所定時間行うこ
とにより、冷媒回収運転の終了を容易に判断でき、自然
循環運転での冷媒量を空調能力が最大限に発揮できる量
とすることができる空気調和機の冷媒制御方法が得られ
る。
【０１４５】また、本発明によれば、冷媒貯溜手段に貯
溜している冷媒を蒸発させるステップを、蒸発器の出口
部の過熱度が所定の過熱度設定値になるまで行うことに
より、冷媒回収運転の終了を容易に判断でき、自然循環
運転での冷媒量を空調能力が最大限に発揮できる量とす
ることができる空気調和機の冷媒制御方法が得られる。
溜している冷媒を蒸発させるステップを、蒸発器の出口
部の過熱度が所定の過熱度設定値になるまで行うことに
より、冷媒回収運転の終了を容易に判断でき、自然循環
運転での冷媒量を空調能力が最大限に発揮できる量とす
ることができる空気調和機の冷媒制御方法が得られる。
【０１４６】また、本発明によれば、蒸発器とこの蒸発
器よりも高い位置に設置された凝縮器とを配管で接続し
冷媒を循環させて自然循環運転を行う空気調和機におい
て、前記自然循環運転時に前記蒸発器の出口部の冷媒の
過熱度または乾き度が設定値になるように、冷媒流量お
よび前記蒸発器での風量および前記蒸発器内の冷媒量の
うちのいずれか１つを変化させたことにより、自然循環
運転中に、空調負荷に対して自然循環運転で空調できる
能力が最大限に発揮できるような冷媒状態で運転するこ
とができ、高い空調能力で運転できる空気調和機の冷媒
制御方法が得られる。
器よりも高い位置に設置された凝縮器とを配管で接続し
冷媒を循環させて自然循環運転を行う空気調和機におい
て、前記自然循環運転時に前記蒸発器の出口部の冷媒の
過熱度または乾き度が設定値になるように、冷媒流量お
よび前記蒸発器での風量および前記蒸発器内の冷媒量の
うちのいずれか１つを変化させたことにより、自然循環
運転中に、空調負荷に対して自然循環運転で空調できる
能力が最大限に発揮できるような冷媒状態で運転するこ
とができ、高い空調能力で運転できる空気調和機の冷媒
制御方法が得られる。
【０１４７】また、本発明によれば、自然循環運転時に
蒸発器の出口部の冷媒の過熱度または乾き度が設定値に
なるように、冷媒流量および前記蒸発器での風量および
前記蒸発器内の冷媒量のうちのいずれか１つを変化させ
たことにより、空調負荷に対して自然循環運転で空調で
きる能力が最大限に発揮できるような冷媒状態で運転す
ることができ、高い空調能力で運転できる空気調和機の
冷媒制御方法が得られる。
蒸発器の出口部の冷媒の過熱度または乾き度が設定値に
なるように、冷媒流量および前記蒸発器での風量および
前記蒸発器内の冷媒量のうちのいずれか１つを変化させ
たことにより、空調負荷に対して自然循環運転で空調で
きる能力が最大限に発揮できるような冷媒状態で運転す
ることができ、高い空調能力で運転できる空気調和機の
冷媒制御方法が得られる。
【０１４８】また、本発明によれば、自然循環運転にお
ける蒸発器の出口部の冷媒状態の設定値を、乾き度が
０．９以上かつ過熱度が１０℃以下の範囲内の値とした
ことにより、ガス配管の圧力損失の増大を抑えながら蒸
発器内の伝熱面積を有効に利用できる空気調和機の冷媒
制御方法が得られる。
ける蒸発器の出口部の冷媒状態の設定値を、乾き度が
０．９以上かつ過熱度が１０℃以下の範囲内の値とした
ことにより、ガス配管の圧力損失の増大を抑えながら蒸
発器内の伝熱面積を有効に利用できる空気調和機の冷媒
制御方法が得られる。
【０１４９】また、本発明によれば、自然循環運転時に
凝縮器の出口部の冷媒の過冷０却度または乾き度が設定
値になるように、冷媒流量および前記蒸発器での風量お
よび前記蒸発器内の冷媒量のうちのいずれか１つを変化
させたことにより、空調負荷に対して自然循環運転で空
調できる能力が最大限に発揮できるような冷媒状態で運
転することができ、高い空調能力で運転できる空気調和
機の冷媒制御方法が得られる。
凝縮器の出口部の冷媒の過冷０却度または乾き度が設定
値になるように、冷媒流量および前記蒸発器での風量お
よび前記蒸発器内の冷媒量のうちのいずれか１つを変化
させたことにより、空調負荷に対して自然循環運転で空
調できる能力が最大限に発揮できるような冷媒状態で運
転することができ、高い空調能力で運転できる空気調和
機の冷媒制御方法が得られる。
【０１５０】また、本発明によれば、自然循環運転にお
ける凝縮器の出口部の冷媒状態の設定値を、乾き度が
０．１以下かつ過冷却度が２０℃以下の範囲内の値とし
たことにより、凝縮器内の伝熱面積を有効に利用でき、
安定した自然循環運転を行うことができる空気調和機の
冷媒制御方法が得られる。
ける凝縮器の出口部の冷媒状態の設定値を、乾き度が
０．１以下かつ過冷却度が２０℃以下の範囲内の値とし
たことにより、凝縮器内の伝熱面積を有効に利用でき、
安定した自然循環運転を行うことができる空気調和機の
冷媒制御方法が得られる。
【０１５１】また本発明によれば、冷媒流量および風量
および冷媒量のうちの少なくとも１つを、所定の時間間
隔で変化させることにより、自然循環運転に適した速度
で制御でき、安定して自然循環運転を行うことができる
空気調和機の冷媒制御方法が得られる。
および冷媒量のうちの少なくとも１つを、所定の時間間
隔で変化させることにより、自然循環運転に適した速度
で制御でき、安定して自然循環運転を行うことができる
空気調和機の冷媒制御方法が得られる。
【０１５２】また、本発明によれば、外気温度と空調設
定温度との温度差が２５℃以上の場合に、冷媒流量およ
び風量および冷媒量のうちの少なくとも１つを変化させ
ることにより、外気温度と空調設定温度との温度差が２
５℃以下で空調能力が過大になるのを防止でき、必要な
外気温度と空調設定温度との温度差の範囲において自然
循環運転による空調能力を最大限に発揮できるような冷
媒状態で運転することができる空気調和機の冷媒制御方
法が得られる。
定温度との温度差が２５℃以上の場合に、冷媒流量およ
び風量および冷媒量のうちの少なくとも１つを変化させ
ることにより、外気温度と空調設定温度との温度差が２
５℃以下で空調能力が過大になるのを防止でき、必要な
外気温度と空調設定温度との温度差の範囲において自然
循環運転による空調能力を最大限に発揮できるような冷
媒状態で運転することができる空気調和機の冷媒制御方
法が得られる。
【０１５３】また、本発明によれば、蒸発器とこの蒸発
器よりも高い位置に設置された凝縮器とを配管で接続し
冷媒を循環させて自然循環運転を行う空気調和機におい
て、自然循環運転時に前記蒸発器の出口部の冷媒状態を
検出する冷媒状態検知手段と、循環する冷媒の流量を調
整する冷媒流量調整手段と、前記冷媒状態検知手段で検
知した冷媒状態に応じて前記冷媒流量調整手段を制御す
る制御手段とを備えたことにより、自然循環運転の空調
能力を最大限に発揮できる冷媒状態になるように制御で
きる空気調和機が得られる。
器よりも高い位置に設置された凝縮器とを配管で接続し
冷媒を循環させて自然循環運転を行う空気調和機におい
て、自然循環運転時に前記蒸発器の出口部の冷媒状態を
検出する冷媒状態検知手段と、循環する冷媒の流量を調
整する冷媒流量調整手段と、前記冷媒状態検知手段で検
知した冷媒状態に応じて前記冷媒流量調整手段を制御す
る制御手段とを備えたことにより、自然循環運転の空調
能力を最大限に発揮できる冷媒状態になるように制御で
きる空気調和機が得られる。
【０１５４】また、本発明によれば、冷媒流量を制御し
て生じた余剰の冷媒を貯溜する冷媒貯溜手段を備えたこ
とにより、電気ヒータなどを用いずに冷媒量の適切な調
整ができるので、自然循環運転で最大の空調能力が得ら
れる冷媒状態になるように制御でき、消費電力を削減で
きる空気調和機が得られる。
て生じた余剰の冷媒を貯溜する冷媒貯溜手段を備えたこ
とにより、電気ヒータなどを用いずに冷媒量の適切な調
整ができるので、自然循環運転で最大の空調能力が得ら
れる冷媒状態になるように制御でき、消費電力を削減で
きる空気調和機が得られる。
【０１５５】また、本発明によれば、冷媒状態検知手段
を、蒸発器の出口部の冷媒の過熱度または乾き度を検知
するものとしたことにより、自然循環運転で空調能力が
最大限に得られる冷媒状態になるように制御できる空気
調和機が得られる。
を、蒸発器の出口部の冷媒の過熱度または乾き度を検知
するものとしたことにより、自然循環運転で空調能力が
最大限に得られる冷媒状態になるように制御できる空気
調和機が得られる。
【０１５６】また、本発明によれば、冷媒状態検知手段
を、凝縮器の出口部の冷媒の過冷却度または乾き度を検
知するものとし、制御手段を、外気温度と空調設定温度
との差および冷媒状態に応じて冷媒流量調整手段を変化
させるように構成したことにより、自然循環運転で空調
能力が最大限に得られる冷媒状態になるように制御でき
る空気調和機が得られる。
を、凝縮器の出口部の冷媒の過冷却度または乾き度を検
知するものとし、制御手段を、外気温度と空調設定温度
との差および冷媒状態に応じて冷媒流量調整手段を変化
させるように構成したことにより、自然循環運転で空調
能力が最大限に得られる冷媒状態になるように制御でき
る空気調和機が得られる。
【０１５７】また、本発明によれば、圧縮機、凝縮器、
冷媒流量調整手段、蒸発器、冷媒貯溜手段を順次配管で
接続し冷媒を循環させる強制循環運転と、前記圧縮機を
バイパスするバイパス配管、前記蒸発器よりも高い位置
に配置された前記凝縮器、前記冷媒流量調整手段、前記
蒸発器を接続し前記冷媒を循環させる自然循環運転とを
切換可能な空気調和機において、前記冷媒流量調整手段
を、前記蒸発器が設置される空間内に設けたことによ
り、自然循環運転と強制循環運転との冷媒量差を極力抑
えることができ、冷媒貯溜手段を小型化できる空気調和
機が得られるという効果がある。
冷媒流量調整手段、蒸発器、冷媒貯溜手段を順次配管で
接続し冷媒を循環させる強制循環運転と、前記圧縮機を
バイパスするバイパス配管、前記蒸発器よりも高い位置
に配置された前記凝縮器、前記冷媒流量調整手段、前記
蒸発器を接続し前記冷媒を循環させる自然循環運転とを
切換可能な空気調和機において、前記冷媒流量調整手段
を、前記蒸発器が設置される空間内に設けたことによ
り、自然循環運転と強制循環運転との冷媒量差を極力抑
えることができ、冷媒貯溜手段を小型化できる空気調和
機が得られるという効果がある。
【図１】 本発明の実施の形態１による空気調和機を示
す回路構成図である。
す回路構成図である。
【図２】 実施の形態１に係わる冷媒充填量に対する冷
房能力、蒸発器出口過熱度、凝縮器出口過冷却度を示す
特性図である。
房能力、蒸発器出口過熱度、凝縮器出口過冷却度を示す
特性図である。
【図３】 実施の形態１に係わる冷媒充填量に対する冷
房能力を示す特性図である。
房能力を示す特性図である。
【図４】 実施の形態１に係わる外気温度に対する空調
負荷と冷房能力の関係を示す特性図である。
負荷と冷房能力の関係を示す特性図である。
【図５】 実施の形態１に係わるシュミレーションモデ
ルを示す説明図である。
ルを示す説明図である。
【図６】 実施の形態１に係わるシュミレーション結果
による時間に対する温度変化を示すグラフである。
による時間に対する温度変化を示すグラフである。
【図７】 本発明の実施の形態２による空気調和機を示
す回路構成図である。
す回路構成図である。
【図８】 本発明の実施の形態３による空気調和機を示
す回路構成図である。
す回路構成図である。
【図９】 本発明の実施の形態４による空気調和機を示
す回路構成図である。
す回路構成図である。
【図１０】 本発明の実施の形態５に係わる圧力−エン
タルピー線図である。
タルピー線図である。
【図１１】 本発明の実施の形態６による空気調和機を
示す回路構成図である。
示す回路構成図である。
【図１２】 本発明の実施の形態７による空気調和機を
示す回路構成図である。
示す回路構成図である。
【図１３】 本発明の実施の形態８による空気調和機を
示す回路構成図である。
示す回路構成図である。
【図１４】 実施の形態８に係わる強制循環運転から自
然循環運転への運転切換え手順を示すフローチャートで
ある。
然循環運転への運転切換え手順を示すフローチャートで
ある。
【図１５】 本発明の実施の形態９による空気調和機を
示す回路構成図である。
示す回路構成図である。
【図１６】 実施の形態９に係わる強制循環運転から自
然循環運転への運転切換え手順を示すフローチャートで
ある。
然循環運転への運転切換え手順を示すフローチャートで
ある。
【図１７】 従来の自然循環運転を利用した空気調和機
を示す回路構成図である。
を示す回路構成図である。
【図１８】 従来の自然循環運転と強制循環運転とを備
えた空気調和機を示す回路構成図である。
えた空気調和機を示す回路構成図である。
１ 圧縮機、２ 凝縮器、３ 室外送風機、４ 冷媒流
量調整手段、５ 室外機、６ 液配管、７ 蒸発器、８
室内送風機、９ 室内機、１０ ガス配管、１１，１
５ 開閉手段、１２ バイパス配管、１３ 開閉手段、
１４ アキュムレータ、１６ 温度検知手段、１７ 圧
力検知手段、１８ 過冷却度演算制御手段、１９ 過熱
度演算制御手段、２０ 冷媒貯溜手段、２１ バイパス
配管、２２ 開閉手段。
量調整手段、５ 室外機、６ 液配管、７ 蒸発器、８
室内送風機、９ 室内機、１０ ガス配管、１１，１
５ 開閉手段、１２ バイパス配管、１３ 開閉手段、
１４ アキュムレータ、１６ 温度検知手段、１７ 圧
力検知手段、１８ 過冷却度演算制御手段、１９ 過熱
度演算制御手段、２０ 冷媒貯溜手段、２１ バイパス
配管、２２ 開閉手段。
Claims (19)
- 【請求項１】 蒸発器とこの蒸発器よりも高い位置に設
置された凝縮器とを配管で接続し冷媒を循環させて自然
循環運転を行う空気調和機において、各外気温度に対し
てその外気温度に対する空調負荷量を求めるステップ
と、所定の冷媒量のときの各外気温度に対してその外気
温度に対する空調能力量を求めるステップと、前記空調
負荷量を求めるステップと前記所定の冷媒量に対する空
調能力量を求めるステップとからの前記空調能力量と前
記空調負荷量とがほぼ一致するときの空調可能最大外気
温度を求めるステップと、前記所定の冷媒量を変化させ
てそれぞれ前記空調可能最大外気温度を求め、その中で
最大の空調可能最大外気温度が得られる冷媒量を充填量
とするステップと、を備えたことを特徴とする空気調和
機の冷媒充填量決定方法。 - 【請求項２】 圧縮機、凝縮器、冷媒流量調整手段、蒸
発器、冷媒貯溜手段を順次配管で接続し冷媒を循環させ
る強制循環運転と、前記圧縮機と前記冷媒貯溜手段とを
バイパスするバイパス配管、前記凝縮器、前記冷媒流量
調整手段、前記蒸発器を接続し前記冷媒を循環させる自
然循環運転とを切換可能な空気調和機において、前記強
制循環運転から前記自然循環運転への運転切換時に、前
記蒸発器の出口部の冷媒状態を過熱状態とするステップ
と、前記ステップで過熱状態となった冷媒の過熱ガスを
前記冷媒貯溜手段に流入して前記冷媒貯溜手段に貯溜し
ている冷媒を蒸発させるステップとを備え、前記強制循
環運転で前記冷媒貯溜手段に貯溜した冷媒を前記自然循
環運転の冷媒回路に回収することを特徴とする空気調和
機の冷媒制御方法。 - 【請求項３】 蒸発器の出口部の冷媒状態を過熱状態と
するステップで、冷媒流量が、強制循環運転における冷
媒流量よりも小さくなるように冷媒流量調整手段を調整
し、蒸発器の出口部の冷媒状態を過熱状態としたことを
特徴とする請求項２記載の空気調和機の冷媒制御方法。 - 【請求項４】 圧縮機、凝縮器、冷媒流量調整手段、蒸
発器、冷媒貯溜手段を順次配管で接続し冷媒を循環させ
る強制循環運転と、前記圧縮機と前記冷媒貯溜手段とを
バイパスするバイパス配管、前記凝縮器、前記冷媒流量
調整手段、前記蒸発器を接続し前記冷媒を循環させる自
然循環運転とを切換可能な空気調和機において、前記強
制循環運転から前記自然循環運転への運転切換時に、前
記冷媒貯溜手段に貯溜している冷媒を蒸発させるステッ
プと、外気温度と空調設定温度との温度差を検知するス
テップと、前記貯溜している冷媒を蒸発させるステップ
における前記冷媒の蒸発時に前記温度差を検知するステ
ップで検知した温度差の大小により前記冷媒の蒸発量を
変化させるステップと、を備え、前記強制循環運転で前
記冷媒貯溜手段に貯溜した冷媒の回収量を増減すること
により前記自然循環運転の冷媒回路内の冷媒量を増減す
ることを特徴とする空気調和機の冷媒制御方法。 - 【請求項５】 冷媒貯溜手段に貯溜している冷媒を蒸発
させるステップで、圧縮機から吐出する過熱ガスの一部
を蒸発器からの過熱ガスと共に冷媒貯溜手段に流入し、
前記冷媒貯溜手段に貯溜した冷媒を蒸発させることを特
徴とする請求項２または請求項３または請求項４記載の
空気調和機の冷媒制御方法。 - 【請求項６】 冷媒貯溜手段に貯溜している冷媒を蒸発
させるステップを所定時間行うことを特徴とする請求項
２ないし請求項５のいずれか１項に記載の空気調和機の
冷媒制御方法。 - 【請求項７】 冷媒貯溜手段に貯溜している冷媒を蒸発
させるステップを、蒸発器の出口部の過熱度が所定の過
熱度設定値になるまで行うことを特徴とする請求項２な
いし請求項５のいずれか１項に記載の空気調和機の冷媒
制御方法。 - 【請求項８】 蒸発器とこの蒸発器よりも高い位置に設
置された凝縮器とを配管で接続し冷媒を循環させて自然
循環運転を行う空気調和機において、前記自然循環運転
時に前記蒸発器の出口部の冷媒の過熱度または乾き度が
設定値になるように、冷媒流量および前記蒸発器での風
量および前記蒸発器内の冷媒量のうちの少なくとも１つ
を変化させたことを特徴とする空気調和機の冷媒制御方
法。 - 【請求項９】 自然循環運転時に蒸発器の出口部の冷媒
の過熱度または乾き度が設定値になるように、冷媒流量
および前記蒸発器での風量および前記蒸発器内の冷媒量
のうちの少なくとも１つを変化させ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
和機の冷媒制御方法。 - 【請求項１０】 自然循環運転における蒸発器の出口部
の冷媒状態の設定値は、乾き度が０．９以上かつ過熱度
が１０℃以下の範囲内の値であることを特徴とする請求
項８または請求項９記載の空気調和機の冷媒制御方法。 - 【請求項１１】 自然循環運転時に凝縮器の出口部の冷
媒の過冷却度または乾き度が設定値になるように、冷媒
流量および前記凝縮器での風量および前記凝縮器内の冷
媒量のうちの少なくとも１つを変化させたことを特徴と
する請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の
空気調和機の冷媒制御方法。 - 【請求項１２】 自然循環運転における凝縮器の出口部
の冷媒状態の設定値は、乾き度が０．１以下かつ過冷却
度が２０℃以下の範囲内の値であることを特徴とする請
求項１１記載の空気調和機の冷媒制御方法。 - 【請求項１３】 自然循環運転で、冷媒流量および風量
および冷媒量のうちの少なくとも１つを、所定の時間間
隔で変化させることを特徴とする請求項９ないし請求項
１２のいずれか１項に記載の空気調和機の冷媒制御方
法。 - 【請求項１４】 外気温度と空調設定温度との温度差が
２５℃以下の場合に、自然循環運転における冷媒流量お
よび風量および冷媒量のうちの少なくとも１つを変化さ
せることを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいず
れか１項に記載の空気調和機の冷媒制御方法。 - 【請求項１５】 蒸発器とこの蒸発器よりも高い位置に
設置された凝縮器とを配管で接続し冷媒を循環させて自
然循環運転を行う空気調和機において、自然循環運転時
に前記蒸発器の出口部の冷媒状態を検知する冷媒状態検
知手段と、循環する冷媒の流量を調整する冷媒流量調整
手段と、前記冷媒状態検知手段で検知した冷媒状態に応
じて前記冷媒流量調整手段を制御して冷媒流量を変化さ
せる制御手段とを備えたことを特徴とする空気調和機。 - 【請求項１６】 冷媒流量を制御して生じた余剰の冷媒
を貯溜する冷媒貯溜手段を備えたことを特徴とする請求
項１５記載の空気調和機。 - 【請求項１７】 冷媒状態検知手段は、蒸発器の出口部
の冷媒の過熱度または乾き度を検知するものであること
を特徴とする請求項１５または請求項１６記載の空気調
和機。 - 【請求項１８】 冷媒状態検知手段は、凝縮器の出口部
の冷媒の過冷却度または乾き度を検知するものとし、制
御手段は、外気温度と空調設定温度の温度差および冷媒
状態に応じて冷媒流量調整手段で冷媒流量を変化させる
ように構成したことを特徴とする請求項１５または請求
項１６記載の空気調和機。 - 【請求項１９】 圧縮機、凝縮器、冷媒流量調整手段、
蒸発器、冷媒貯溜手段を順次配管で接続し冷媒を循環さ
せる強制循環運転と、前記圧縮機をバイパスするバイパ
ス配管、前記蒸発器よりも高い位置に配置された前記凝
縮器、前記冷媒流量調整手段、前記蒸発器を接続し前記
冷媒を循環させる自然循環運転とを切換可能な空気調和
機において、前記冷媒流量調整手段を、前記蒸発器が設
置される空間内に設けたことを特徴とする空気調和機。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20616698A JP3327215B2 (ja) | 1998-07-22 | 1998-07-22 | 空気調和機の冷媒充填量決定方法 |
| US09/291,952 US6220041B1 (en) | 1998-07-22 | 1999-04-15 | Method for determining a charging amount of refrigerant for an air conditioner, a method for controlling refrigerant for an air conditioner and an air conditioner |
| US09/725,802 US6370889B2 (en) | 1998-07-22 | 2000-11-30 | Method for controlling refrigerant for an air conditioner |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20616698A JP3327215B2 (ja) | 1998-07-22 | 1998-07-22 | 空気調和機の冷媒充填量決定方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002102286A Division JP3932955B2 (ja) | 2002-04-04 | 2002-04-04 | 空気調和機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000039237A true JP2000039237A (ja) | 2000-02-08 |
| JP3327215B2 JP3327215B2 (ja) | 2002-09-24 |
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ID=16518911
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20616698A Expired - Fee Related JP3327215B2 (ja) | 1998-07-22 | 1998-07-22 | 空気調和機の冷媒充填量決定方法 |
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|---|---|
| US (2) | US6220041B1 (ja) |
| JP (1) | JP3327215B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2009156493A (ja) * | 2007-12-26 | 2009-07-16 | Samsung Electronics Co Ltd | 空気調和装置 |
| JP2011085320A (ja) * | 2009-10-15 | 2011-04-28 | Mitsubishi Electric Corp | ヒートポンプ装置 |
| US7946121B2 (en) | 2005-12-16 | 2011-05-24 | Daikin Industries, Ltd. | Air conditioner |
| JP2013053780A (ja) * | 2011-09-01 | 2013-03-21 | Mitsubishi Electric Corp | 空気調和機 |
| WO2014168117A1 (ja) * | 2013-04-10 | 2014-10-16 | 株式会社Ihi | ヒートポンプユニットおよびヒートポンプユニットの運転方法 |
| CN107101323A (zh) * | 2017-04-13 | 2017-08-29 | 青岛海尔空调电子有限公司 | 空调器的冷媒量检测方法及装置 |
| WO2019194082A1 (ja) | 2018-04-05 | 2019-10-10 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | 冷凍機の制御装置、冷凍機、冷凍機の制御方法および冷凍機の制御プログラム |
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