JP3334601B2 - 自然循環併用式空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、外気温度が低い
時は、圧縮機の運転を停止して冷媒の自然循環による空
気調和を行い、高い時には、圧縮機の運転のよる常時の
空気調和を行うに自然循環併用式空気調和機に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図１３は例えば、特開昭５４−７５６４
８号公報に掲載された従来の冷媒自然循環併用式空気調
和機の冷凍サイクル構成図である。図において、１０１
は冷媒ガスを圧縮する圧縮機、１０２は冷媒と外気と熱
交換させて冷媒ガスを凝縮する凝縮器、１０９はこの凝
縮冷媒を貯流する受液器、１０３は凝縮冷媒を減圧する
減圧装置、１０４ａは凝縮冷媒と室内空気と熱交換させ
て凝縮冷媒を蒸発させる用蒸発器、１０５は前記凝縮器
１０２の凝縮器用ファン、１０６は前記蒸発器１０４の
蒸発器用ファン、１１３は冷媒液と冷媒ガスを区分する
アキュムレータで、これらの各機器を順次配管で接続す
ることにより、強制循環の冷凍サイクルが構成されてい
る。なお、１１０は前記受液器１０９の減圧装置１０３
側に設けた配管のトラップである。

【０００３】また、この強制循環冷凍サイクルの減圧装
置１０３の出口側と圧縮機１０１の吐出側とを接続する
バイパス配管１３１には、電磁弁１１１、自然循環用蒸
発器１０４ｂ、及び逆止弁１１２が順次設けられ、これ
らの機器と前記凝縮器１０２と前記減圧装置１０３とが
順次配管１２２で接続することにより、自然循環の冷凍
サイクルが構成されている。なお、電磁弁１１１は前記
凝縮器１０２からの冷媒を自然循環用蒸発器１０４ｂへ
流すものであり、また、逆止弁１１２は自然循環冷房運
転時における冷媒を凝縮器１０２へ流し、強制循環冷房
運転時における圧縮機１０１の吐出冷媒を自然循環用蒸
発器１０４ｂへ流れないようにするものである。また、
この自然循環冷房において、熱媒体である冷媒をその自
重差によって循環させるために、凝縮器は蒸発器より高
く設置されている。

【０００４】次に、この動作について説明する。まず、
電源が投入されると、制御部は、外気温度が高い時に
は、自然循環冷媒回路の電磁弁１１１を閉じて圧縮機１
０１を運転するように制御するので、冷媒は圧縮機１０
１、凝縮器１０２、受液器１０９、配管のトラップ１１
０、減圧装置１０３、強制循環用蒸発器１０４ａ及びア
キュムレータ１１３を順次流れるため、強制循環用蒸発
器１０４ａが室内空気を冷却して冷房する。

【０００５】一方、外気温度が低い時には、圧縮機１０
１を停止して自然循環冷媒回路の電磁弁１１１を開くよ
うに制御するので、冷媒は、凝縮器１０２、受液器１０
９、減圧装置１０３より抵抗の少ないと電磁弁１１１、
自然循環蒸発器１０４ａおよび逆止弁１１２を順次流れ
るため、自然循環蒸発器１０４ａが室内空気を冷却して
冷房する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の自然循環併用式
空気調和機は、上記のように構成されているから、自然
循環用及び強制循環用の各蒸発器が必要であり、また、
凝縮器出口に受液器を必要とする等、複雑な構成で大き
く、高価となる欠点があった。

【０００７】また更に、自然循環用冷媒回路と及び強制
循環冷媒回路との切換え時に起因して発生する各種問題
点、例えば、圧縮機の冷媒液の圧縮や自然循環冷房時の
冷媒不足による冷房能力の低下等に対して、充分な対策
・構成が講じられていないため、各種のトラブルが発生
するという問題点があった。

【０００８】また、この種の自然循環併用式空気調和機
は、携帯電話等の移動体通信基地局の局舎内の冷房装置
として用いられ、移動体通信基地局の局舎天面に設置す
ることが多いが、局舎をトラック等で運搬する際に高さ
制限がある場合には、局舎の壁面に室外ユニット設置用
台を取り付けるなどして室外ユニットを設置しなければ
ならず、室内ユニットー室外ユニット間の高低差が小さ
くなり、かつ、設置工事が大変である等の欠点があっ
た。

【０００９】この発明の自然循環併用式空気調和機は、
以上のような問題点を解決するためになされたもので、
圧縮機による強制循環運転と自然循環冷凍サイクル系に
よる自然循環運転とを切り換え可能な空気調和機におい
て、自然循環運転における冷房能力および室内熱負荷に
応じて、強制循環運転と自然循環運転を切り換える冷凍
サイクル切換手段を設けた機器を提供することを目的と
した。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の自然循環併用
式空気調和機は、圧縮機、室外側熱交換器、膨張弁およ
び室内側熱交換器を順次配管で接続して室内を冷房する
空気調和機と、前記室内側熱交換器出口と前記室外側熱
交換器入口とをバイパス配管で接続し、前記膨張弁の開
度を制御して、圧縮機冷凍サイクル系による強制循環運
転と自然循環冷凍サイクル系による自然循環運転とを切
換える冷凍サイクル切換え手段と、室内熱負荷を検出す
る室内熱負荷検出手段と、を備え、前記冷凍サイクル切
換え手段は予め設定した室内熱負荷に応じて切換えを行
う際に前記強制循環運転と前記自然循環運転の切換えを
前回の運転状態に応じて選択するものである。

【００１１】また、この発明の自然循環併用式空気調和
機は、前記室内熱負荷検出手段は、室内温度を検出し、
または、室内温度及び室外温度を検出して求めるもので
ある。

【００１２】また、この発明の自然循環併用式空気調和
機は、前記冷凍サイクル切換え手段が室内温度と室外温
度の差、または室内温度、外気温度のいずれか一方、ま
たは圧縮機運転状態、または圧縮機運転率により切換え
るものである。

【００１３】また、この発明の自然循環併用式空気調和
機は、圧縮機、室外側熱交換器、膨張弁および室内側熱
交換器を順次配管で接続して室内を冷房する空気調和機
と、前記室内側熱交換器出口と前記室外側熱交換器入口
とをバイパス配管で接続し、前記膨張弁の開度を制御し
て、圧縮機冷凍サイクル系による強制循環運転と自然循
環冷凍サイクル系による自然循環運転とを切換える冷凍
サイクル切換え手段と、室内熱負荷を検出する室内熱負
荷検出手段と、自然循環運転における冷却能力を算出す
る自然循環冷凍サイクル冷却能力算出手段と、を備え、
前記室内熱負荷と前記冷却能力によって前記室外側熱交
換器を冷却するファンを停止させて自然循環運転の冷却
能力を低下させるものである。

【００１４】また、この発明の自然循環併用式空気調和
機は、前記冷凍サイクル切換え手段が強制循環運転から
自然循環運転に切換える際に前記バイパス配管と並列に
設けられたアキュムレータに貯留された冷媒を回収する
ものである。

【００１５】また、この発明の自然循環併用式空気調和
機は、前記圧縮機冷凍サイクル系または前記自然循環冷
凍サイクル系のいずれか一方から異常を検出したときに
は、異常を検出しないほかの冷凍サイクルに切換えるも
のである。

【００１６】

【００１７】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、図１はこの
発明の実施の形態１による自然循環併用式空気調和機を
示す冷媒回路図であり、図において、１は室外ユニッ
ト、２は室内ユニット、３は前記室外ユニット１内にも
うけられ冷媒を圧縮する圧縮機、４は前記室外ユニット
１内にもうけられ室外側熱交換器である凝縮器、５はは
キャピラリーチュブや膨張弁等の減圧装置、６は前記室
内ユニット２に設けられた室内側熱交換器である蒸発
器、７は前記凝縮器のファン、８は前記蒸発器のファ
ン、９は自然循環運転時に前記圧縮機１をバイパスする
ための逆止弁１０を設けたバイパス配管である。１１は
液配管、１２はガス配管である。

【００１８】この実施の形態１による自然循環併用式空
気調和機は、例えば年間を通して冷房が必要な場所に利
用され、室内温度が外気温度よりも低いときには圧縮機
３による強制循環運転を行い、室内温度が外気温度より
も高い時には圧縮機３を停止し、外気の冷熱を利用した
自然循環運転を行う。

【００１９】図２はこの実施の形態１に係る自然循環併
用式空気調和機の移動通信局基地である。例えば携帯電
話の中継局局舎に据え付けた据付構成図である。２００
は例えば携帯電話の中継局局舎等、被冷却対象を内部に
持つ建物、２０１はこの建物の内部に設置された室内ユ
ニット２と建物の外部例えば建物の上部に据え付けられ
た室外ユニット１とを接続する室内外通信線、２０２は
外部よりこの空気調和機を運転操作するワイヤードリモ
コン（以下、リモコンと称す）、２０３は前記室内ユニ
ット２と前記リモコン２０２とを接続するリモコン通信
線である。

【００２０】この実施の形態１では、室外ユニット１は
室内ユニット２と、液配管１１，ガス配管１２及び室内
外通信線２０１で接続され、前記室外ユニット１の凝縮
器４は室内ユニット２の蒸発器６よりも高い位置に配置
される。また、室内ユニット２は、リモコン２０２とリ
モコン通信線２０３で接続されている。前記リモコン２
０２から前記リモコン通信線２０３を介して運転指令を
受信した室内ユニット２は、室内外通信線２０１を介し
て室外ユニット１へ運転指令と共に室内温度等の情報を
送信し、室外ユニット１にて最適な冷凍サイクルを選択
して冷却運転を行う。

【００２１】ここでまず、強制循環運転について説明す
る。膨張弁５の開度を、凝縮器４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、圧縮機３を運転すると逆止弁１０は、圧縮機３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サ
イクルが形成される。

【００２２】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。膨張弁５の開度を、冷
媒回路内の圧力損失を低減するために全開にすると、逆
止弁１０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３を通る流路
にも流れようとするが、圧縮機３内部の流動抵抗がバイ
パス配管９の流動抵抗に比べて非常に大きいため、圧縮
機３を通る冷媒流量はバイパス配管９を通る冷媒流量に
対して無視できるほど小さくなる。

【００２３】このように、この自然循環併用式空気調和
機では強制循環運転と自然循環運転とを備え、外気温度
と室内温度に応じて切り換える構成であり、自然循環運
転の必要動力としては凝縮器４のファン７と蒸発器６の
ファン８の入力だけとなるため、年間消費電力の大幅削
減が可能となる。

【００２４】次に、この実施の形態１の自然循環併用式
空気調和機の強制循環運転と自然循環運転の切換制御方
法について図３，図４により説明する。 図３はこの実施
の形態１の自然循環併用式空気調和機における制御部の
構成を示すブロック図、図４は室内温度と外気温度でサ
イクルを切り換える場合を例とした制御シーケンスを示
すフローチャートである。

【００２５】図３に示すように、１００ａは強制循環運
転と自然循環運転の各冷凍サイクルを切換え、圧縮機
３、凝縮器４のファン７、膨張弁５等を強制する室外ユ
ニット制御部、１１０ａは例えば外気温度を検出するセ
ンサ１、１１０ｂは凝縮器配管温度を検出するセンサ
２、１１０ｃはセンサ３、１００ｂは前記各センサ１１
０ａ〜１１０ｃの単一または複数の検出情報及び室内外
通信線２０１を介して室内ユニット２から得た情報によ
り室内の熱負荷を検出する室内熱負荷検出手段、１００
ｃは前記各センサ１１０ａ〜１１０ｂの単一または複数
の検出情報及び室内ユニット２から得た情報等により自
然循環冷凍サイクルの冷却能力を算出する自然循環冷凍
サイクル冷却能力算出手段、１００ｄは強制循環又は自
然循環の各冷凍サイクルを切り換える冷凍サイクル切換
手段、１００ｅは強制循環運転である圧縮機冷凍サイク
ル運転を制御する圧縮機冷凍サイクル制御部、１００ｆ
は自然循環運転である自然循環冷凍サイクル運転を制御
する自然循環冷凍サイクル制御部、１２０ａは内外通信
線２０１を介して室内ユニット２との間で情報を送受信
する室内外通信制御部Ａ、２１０は室内ユニット２を制
御する室内ユニット制御部、２１１は配管温度を検出す
るセンサａ、２１２は室内温度を検出するセンサｂ，２
２０は前記内外通信線２０１を介して室外ユニット１と
の間で情報を送受信する室内外通信制御部Ｂである。

【００２６】室内ユニット２は、センサａ２１１にて検
出した室内温度と、センサｂ２１２にて検出した他の温
度例えば配管温度等を、室内外通信制御部（Ｂ）２２０
にて内外通信線２０１を介して室外ユニット１ヘ送信す
る。室外ユニット１は室内外通信制御部（Ａ）１２０ａ
にて受信した室内温度等の情報と、センサ１の１１０ａ
にて検出した外気温度等から、室外ユニット制御部１０
０ａの室内熱負荷検出手段１００ｂ、自然循環冷凍サイ
クル能力算出手段１００Cにて室内熱負荷と自然循環冷
凍サイクルにおける冷却能力を算出する。

【００２７】また、自然循環運転は、外気温度が室内温
度よりも低い場合に、その温度差に応じて冷却能力が変
化するものであり、外気温度と室内温度により冷却能力
を簡易的に算出することが可能である。室内熱負荷検出
手段１００ｂ、自然循環冷凍サイクル冷却能力算出手段
１００ｃからの指令により、冷凍サイクル切換手段１０
０ｄは、例えば室内熱負荷が高く、かつ自然循環冷凍サ
イクルでの冷却能力が小さい場合には圧縮機冷凍サイク
ル制御部１００ｅにより圧縮機３、凝縮器４のファン
７、膨張弁５を駆動して強制循環運転を行う。

【００２８】また、自然循環冷凍サイクルでの冷却能力
が大きい場合には、自然循環冷凍サイクル制御部１００
ｆにて、圧縮機３を停止し、凝縮器４のファン７，膨張
弁５を駆動して自然循環運転を行う。ここで、室内熱負
荷が低くても、自然循環冷凍サイクルでの冷却能力が小
さい、例えば０の場合には自然循環冷凍サイクル制御部
１００ｆは凝縮器４のファン７を停止し、消費電力上昇
を抑えた運転を行う。

【００２９】次に、図４に示すこの実施の形態１の制御
フローチャートにより説明する。ステップＳ４０１にて
運転を開始すると、ステップＳ４０２にて室内熱負荷の
算出を例えば室内温度にて行う。室内温度が定められた
温度ｔ１以上の場合には、ステップＳ４０３にて強制循
環運転を行う。ステップＳ４０２にて、室内温度が温度
ｔ１より低いと判断した場合には、ステップＳ４０４に
て室内温度が定められた温度ｔ２より低いかどうかを判
定する。室内温度が温度ｔ２以上の場合には、ステップ
Ｓ４０５にて前回の冷凍サイクルを判定し、前回強制循
環運転の場合にはステップＳ４０３にて強制循環運転を
行う。前回の冷凍サイクルが、強制循環運転でない場合
はステップＳ４０７にて室内温度から外気温度を引いた
値がｔ４より高いかどうかにて自然循環冷凍サイクルで
の冷却能力を判定する。室内外温度差がｔ４より高けれ
ば冷却能力があるとして、ステップＳ４０８にて自然循
環運転を行う。

【００３０】次に、ステップＳ４０４にて室内温度が温
度ｔ２より低い場合には、ステップＳ４０６にて室内温
度がｔ３より高いかどうかを判定する。室内温度がｔ３
以上の場合には、更にステップＳ４０７にて、室内温度
から外気温度を引いた値がｔ4より高いかどうかにて自
然循環冷凍サイクルでの冷却能力を判定する。室内外温
度差がｔ4以上であれば冷却能力があるとして、ステッ
プＳ４０８にて自然循環運転を行う。室内外温度差がｔ
4より低い場合またはステップＳ４０６にて室内温度が
ｔ３より低いと判断した場合は、ステップＳ４０９にて
凝縮器４のファン７を停止すること等で冷却運転をＯＦ
Ｆする。

【００３１】この実施の形態１では、室外ユニット１に
て冷凍サイクルを選択する例を示したが、室内ユニット
２またはリモコン２０２にて冷凍サイクルを選択して、
指令してもよい。

【００３２】また、この実施の形態１のようにワイヤー
ドリモコン２０２で運転設定する他、リモコン通信線２
０１を使用せず、ワイヤレスリモコンや、本体に備えた
操作スイッチ等により行ってもよい。

【００３３】実施の形態２．上記実施の形態１では、室
内温度を室内ユニット２にて検出し、通信により室外ユ
ニット１へ送信する例を示したが、図５に示すこの発明
の実施の形態２による自然循環併用式空気調和機の制御
ブロック図のように、室外ユニット１で直接室内温度を
入力してもよい。この場合は図２に示したような室内外
通信線２０１は不要となる。また、蒸発器６のファン８
を室外ユニット制御部１００ａで駆動してもよい。

【００３４】この発明の実施の形態２では、室内熱負荷
を室内温度で検出したが、たとえば室内温度，室外温度
の組み合わせや、圧縮機運転率等によってもよい。例え
ば、外気温度が一定であれば、強制循環運転により室温
が一定温度に低下するまでの時間が短ければ室内熱負荷
は小さいといえる。

【００３５】この発明の実施の形態２では、自然循環冷
凍サイクルの冷却能力を、室内温度と外気温度の差で求
めたが、室内温度、外気温度のいずれか一方や、冷媒圧
力等の圧縮機運転状態や、圧縮機運転率等によってもよ
い。例えば、室内における発熱量が一定であれば、強制
循環運転により室温が一定温度に低下するまでの時間が
短ければ外気温度は低いといえる。

【００３６】実施の形態３．以下、この発明の実施の形
態３による自然循環併用式空気調和機として、例えば冷
房装置について説明する。図６はの発明の実施の形態２
による自然循環併用式空気調和機を示す冷媒回路図であ
る。図において、１３は過渡的現象や冷媒の過充填など
の場合に、圧縮機３への液戻りを防止するためのアキュ
ムレータ１４への冷媒の流入を防止する開閉弁、１６は
圧縮機３の出口とバイパス配管９の出口との間に設けら
れた第２逆止弁であり、１７は前記圧縮機３出口部の高
圧配管と前記アキュムレータ１４入口部の低圧配管とを
接続する高低圧バイパス弁１８を介した第２バイパス配
管であり、図１と同一符号は同一、または相当部分を示
している。

【００３７】、この発明の実施の形態３による自然循環
併用式空気調和機は、上記実施の形態１と同様に室外ユ
ニット１と室内ユニット２およびそれらを接続するため
の液配管１１、ガス配管１２から構成されている。室外
ユニット１は、冷媒ガスを圧縮するための圧縮機３、こ
の冷媒ガスを冷却液化させるための凝縮器４、外気を強
制的に凝縮器４の外表面に送風するためのファン７、前
記凝縮器４を出た高温高圧の冷媒液を減圧して二相状態
の湿り蒸気とする膨張弁５、過渡的現象や冷媒の過充填
などの場合に圧縮機３への液戻りを防止するためのアキ
ュムレータ１４、自然循環運転時に圧縮機３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１０を介したバイパス配管９、自然循環運転時に圧縮
機３への冷媒の流入を防止する第２逆止弁１６、圧縮機
３出口部の高圧配管とアキュムレータ１４入口部の低圧
配管とを接続する高低圧バイパス弁１８を介した第２バ
イパス配管１７より構成されている。また、室内ユニッ
ト２は液配管１１から流入した湿り蒸気を空調負荷によ
って蒸発させる蒸発器６、この蒸発器のファン８より構
成されている。

【００３８】この実施の形態３では、自然循環運転の冷
却能力を最大とするためには強制循環運転時より多くの
冷媒量を充填する必要がある。従って、自然循環運転の
冷却能力が最大となるような冷媒量を充填した場合、前
述したように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、運転切換え時にはこの余剰冷媒
を自然循環運転の冷媒回路へ戻す冷媒回収運転を行う必
要がある。

【００３９】また、冷媒回収運転としては、膨張弁５の
開度を全閉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３の吸入圧力が急激に低下するため、圧
縮機３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３内部の冷凍
機油量が減少して潤滑不良により焼損に至る危険性があ
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３内部の冷媒液の発泡によって、摺動部への給油
量が低下し、摺動部が温度上昇により熱変形して破損に
至るといった問題が生じる。また、冷媒回路内に流出し
た冷凍機油が圧力損失の増大をもたらし、運転の冷却能
力を低下させるといった現象を生じる。

【００４０】図７はこの発明の実施の形態３による自然
循環併用式空気調和機における制御部の構成を示すブロ
ック図、図８は運転制御処理を示したフローチャートで
ある。図７に示すように、開閉弁１３、高低圧バイパス
弁１８は室外ユニット制御部１００で駆動する。図７は
図３と同様、室内温度を室内ユニット２にて検出し、通
信により室外ユニット１へ送信する例を示したが、室外
ユニット１で直接室内温度を入力してもよい。また、蒸
発器６のファン８を室外ユニット制御部１００ａで駆動
してもよい。

【００４１】次に、この発明の実施の形態３による自然
循環併用式空気調和機の動作を図８により説明する。ま
ず、ステップＳ４０３では強制循環運転を行っており、
開閉弁１３は開、高低圧バイパス弁１８は閉、膨張弁５
の開度は、凝縮器４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。ステップＳ４０２で室内温度が温度ｔ１より低いと
判断した場合にはステップＳ４０４にて室内温度が定め
られた温度ｔ２より低いかどうかを判定する。室内温度
が温度ｔ２以上の場合にはステップＳ４０５にて前回の
冷凍サイクルを判定し、前回強制循環運転の場合にはス
テップＳ４０３にて強制循環運転を行う。

【００４２】前回の冷凍サイクルが、強制循環運転でな
い場合はステップＳ４０７にて室内温度から外気温度を
引いた値がｔ４より高いかどうかにて自然循環冷凍サイ
クルでの冷却能力を判定する。室内外温度差がｔ４以上
であれば、冷却能力があるとして、更にステップＳ５０
３で冷媒回収を実施済みか判定する。冷媒回収済みであ
ればステップＳ４０８にて自然循環運転を行う。

【００４３】ステップＳ４０４にて室内温度がｔ２より
低いと判断し、ステップＳ４０６にて室内温度がｔ３以
上と判断した場合は、ステップＳ５０１にて、例えば、
室外温度がｔ５より低いかどうかで、自然循環運転の効
果を算出する。室外温度がｔ５以上の場合は、自然循環
運転の効果が低いか、または効果が無いと判断する。こ
れは、外気温度が高い場合は、ステップＳ４０７にて自
然循環冷凍サイクルでの冷却能力があると判定する場合
でも、その時点での室内温度も高く、かつ冷却能力は比
較的小さいため、自然循環運転は短時間で終了して室内
温度がｔ１以上となってしまうためである。この場合、
ステップＳ４０９にて凝縮器４のファン３を停止するこ
と等で消費電力を抑え、冷却運転をＯＦＦする。

【００４４】ステップＳ５０１にて室外温度がｔ５より
低いと判断した場合は、自然循環運転の効果が高いとし
て、ステップＳ５０２にて冷媒回収制御手段による制御
を行い、ステップＳ４０７を経由してステップＳ４０８
にて自然循環運転を行う。ステップＳ４０６にて室内温
度がｔ３より低いと判断した場合と、ステップＳ５０１
にて室外温度がｔ５より高いと判断した場合と、ステッ
プＳ４０７にて室内外温度差がt4より低いと判断した場
合と、ステップＳ５０３にて冷媒回収を実施済みでない
と判断した場合は、ステップＳ４０９にて凝縮器４のフ
ァン７を停止すること等で冷却運転をＯＦＦする。

【００４５】ステップＳ５０２で実施する冷媒回収制御
手段は、高低圧バイパス弁１８を開とし、膨張弁５の開
度を蒸発器出口が過熱状態となるような開度に変更して
行う。冷媒回収制御運転において、アキュムレータ１４
内の冷媒液は蒸発器６からの過熱ガスと高低圧バイパス
弁１８を介した第２バイパス配管１７を通って流入する
圧縮機３から吐出された過熱ガスによって蒸発させる。
次に、圧縮機３を停止し、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とともに、高低圧
バイパス弁１８を閉止して、膨張弁５の開度を、冷媒回
路内の圧力損失を低減するために全開し、ステップＳ４
０７，ステップＳ５０３を経由してステップＳ４０８に
て自然循環運転へ移行する。

【００４６】この発明の実施の形態３では、ステップＳ
５０１で、室外ユニットが一定値ｔ５より小さいかどう
かにより自然循環運転の効果を判断したが、例えば、
「強制循環運転を開始する温度ｔ１−室外温度」が一定
値ｔ５より小さいかどうかにより判断してもよい。

【００４７】このような手順で運転切換えを行うことに
より、圧縮機３の吸入圧力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回収
でき、圧縮機３の信頼性を向上させることができるとい
う効果とともに、自然循環運転の効果が小さいまたは効
果がないときに、圧縮機３を起動して電力消費する必要
がなくなる効果がある。また、膨張弁５の開度を頻繁に
制御することも無く、膨張弁の寿命を延ばすこともでき
る。

【００４８】この発明の実施の形態３では、ステップＳ
４０９にて、凝縮器４のファン３を停止すること等で冷
却運転をＯＦＦする例を示したが、凝縮器４のファン３
を停止させることにより、蒸発器６のファン８が運転
し、膨張弁５が開いている場合などは、能力は低下する
ものの自然循環運転を継続する。

【００４９】実施の形態４．図９は、この発明の実施の
形態４による自然循環併用式空気調和機を示す制御フロ
ーチャートであり、室温を所定の温度以下に低下させた
くない場合に、図９に示すように、ステップＳ４０９に
て一旦ファンを停止し、能力を制御した後、ステップＳ
５０４にて室内温度がｔ６より小さくなったら冷媒の流
れを停止するためにステップＳ５０５にて膨張弁５の開
度を全閉とする。このようにして、冷却動作を停止させ
ることができる。また、ステップＳ５０５にて蒸発器６
のファン８を停止させても同様の効果を得る事ができ
る。

【００５０】実施の形態５．以下、この発明の実施の形
態５による自然循環併用式空気調和機として、例えば冷
房装置について説明する。図１０はこの発明の実施の形
態５に係る自然循環併用式空気調和機を示す制御ブロッ
ク図である。図において、１００ｇは運転状態の異常を
検出する異常検出手段であり、図３，図５，図７と同一
符号は同一、または相当部分を示している。

【００５１】図１１は異常検出時のサイクル切換え時の
動作を示す制御フローチャートである。運転中（ステッ
プＳ４０１）にステップＳ６０１にて、図１０に示す異
常検出手段１００ｇにより異常を検出した場合、ステッ
プＳ６０２，ステップＳ６０３にて現在のサイクルに応
じて他のサイクルへと切り換える。すなわち、強制循環
運転中の場合はステップＳ４０８にて自然循環運転に切
換え、自然循環運転中であれば、ステップＳ４０３にて
強制循環運転に切換える。

【００５２】図１２はこの発明の実施の形態５による自
然循環併用式空気調和機の異常検出の具体例を示す制御
ブロック図である。図において、１００ｈは熱交換器温
度検出手段である。例えば、凝縮器配管温度センサ１１
０ｂや、室内外通信制御部（Ａ）１２０ａ、室内外通信
制御部（Ｂ）２２０を介して受信する蒸発器配管温度セ
ンサ２１２の検出値から熱交換器温度検出手段１００ｈ
により各配管温度値を取り込み、自然循環冷凍サイクル
冷却能力算出手段１００ｃにて算出した能力に応じた配
管温度に達していない場合、実施中の冷凍サイクルが正
常でないと判断する。

【００５３】なお、図１１は図７，図３と同様、蒸発器
配管温度を室内ユニット２にて検出し、通信により室外
ユニット１へ送信する例を示したが、室外ユニット１で
直接蒸発器配管温度を入力してもよい。

【００５４】この発明の実施の形態５では、異常の検出
を配管温度により行ったが、冷媒圧力や電流値等により
判定してもよい。

【００５５】

【発明の効果】以上のように、この発明の自然循環併用
式空気調和機は、圧縮機、室外側熱交換器、膨張弁およ
び室内側熱交換器を順次配管で接続して室内を冷房する
空気調和機と、前記室内側熱交換器出口と前記室外側熱
交換器入口とをバイパス配管で接続し、前記膨張弁の開
度を制御して、圧縮機冷凍サイクル系による強制循環運
転と自然循環冷凍サイクル系による自然循環運転とを切
換える冷凍サイクル切換え手段と、室内熱負荷を検出す
る室内熱負荷検出手段と、を備え、前記冷凍サイクル切
換え手段は予め設定した室内熱負荷に応じて切換えを行
う際に前記強制循環運転と前記自然循環運転の切換えを
前回の運転状態に応じて選択するので、無駄な電力を消
費することのない、より高率な運転ができる効果があ
る。

【００５６】また、この発明の自然循環併用式空気調和
機は、前記室内熱負荷検出手段が、室内温度を検出し、
または、室内温度及び室外温度を検出して求めるので、
簡易な方法で、精度高く自然循環冷凍サイクルでの冷却
能力を算出できる効果がある。

【００５７】また、この発明の自然循環併用式空気調和
機は、前記冷凍サイクル切換え手段が室内温度と室外温
度の差、または室内温度、外気温度のいずれか一方、ま
たは圧縮機運転状態、または圧縮機運転率により切換え
るので、

【００５８】また、この発明の自然循環併用式空気調和
機は、圧縮機、室外側熱交換器、膨張弁および室内側熱
交換器を順次配管で接続して室内を冷房する空気調和機
と、前記室内側熱交換器出口と前記室外側熱交換器入口
とをバイパス配管で接続し、前記膨張弁の開度を制御し
て、圧縮機冷凍サイクル系による強制循環運転と自然循
環冷凍サイクル系による自然循環運転とを切換える冷凍
サイクル切換え手段と、室内熱負荷を検出する室内熱負
荷検出手段と、自然循環運転における冷却能力を算出す
る自然循環冷凍サイクル冷却能力算出手段と、を備え、
前記室内熱負荷と前記冷却能力によって前記室外側熱交
換器を冷却するファンを停止させて自然循環運転の冷却
能力を低下させるので、室温を所定の温度以下に低下さ
せたくない場合に冷却能力を制御することができる効果
がある。

【００５９】また、この発明の自然循環併用式空気調和
機は、前記冷凍サイクル切換え手段が強制循環運転から
自然循環運転に切換える際に前記バイパス配管と並列に
設けられたアキュムレータに貯留された冷媒を回収する
もので、強制循環運転時、自然循環運転時の双方で最適
な冷媒量として、それぞれの能力を十分に発揮させるこ
とができる効果がある。

【００６０】また、この発明の自然循環併用式空気調和
機は、前記圧縮機冷凍サイクル系または前記自然循環冷
凍サイクル系のいずれか一方から異常を検出したときに
は、異常を検出しないほかの冷凍サイクルに切換えるの
で、一方の冷凍サイクルによる運転中に異常となって
も、他方の冷凍サイクルで冷却動作を継続することがで
きるという効果がある。

【００６１】

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による自然循環併用
式空気調和機を示す冷媒回路図である。

【図２】 この発明の実施の形態１による自然循環併用
式空気調和機を示す据付け構成図である。

【図３】 この発明の実施の形態１による自然循環併用
式空気調和機を示す制御ブロック図である。

【図４】 この発明の実施の形態１による自然循環併用
式空気調和機を示す制御フローチャートである。

【図５】 この発明の実施の形態２による自然循環併用
式空気調和機を示す制御ブロック図である。

【図６】 この発明の実施の形態３による自然循環併用
式空気調和機を示す冷媒回路図である。

【図７】 この発明の実施の形態３による自然循環併用
式空気調和機を示す制御ブロック図である。

【図８】 この発明の実施の形態３による自然循環併用
式空気調和機を示す制御フローチャートである。

【図９】 この発明の実施の形態４による自然循環併用
式空気調和機を示す制御フローチャートである。

【図１０】 この発明の実施の形態５による自然循環併
用式空気調和機を示す制御ブロック図である。

【図１１】 この発明の実施の形態５による自然循環併
用式空気調和機を示す制御フローチャートである。

【図１２】 この発明の実施の形態５による自然循環併
用式空気調和機の異常検出の具体例を示す制御ブロック
図である。

【図１３】 従来の自然循環併用式空気調和機を示す冷
媒回路構成図である。

【符号の説明】

１ 室外ユニット、２ 室内ユニット、３ 圧縮機、４
凝縮器、５ 膨張弁、６ 蒸発器、７ 凝縮器のファ
ン、８ 蒸発器のファン、９ バイパス配管、１０ 逆
止弁、１１ 液配管、１２ ガス配管、１３ 開閉弁、
１４ アキュムレータ、１７ 第２バイパス配管、１８
高低圧バイパス弁、１００ｂ 室内熱負荷検出手段、
１００ｃ 冷凍サイクル能力算出手段、１００ｄ 冷凍
サイクル切換手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福島 章雄 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 審査官 小野 孝朗 (56)参考文献 特開 平９−68355（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−264620（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−94191（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−201459（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−293214（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−291717（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 1/00 F24F 5/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、室外側熱交換器、膨張弁および
   室内側熱交換器を順次配管で接続して室内を冷房する空
   気調和機と、前記室内側熱交換器出口と前記室外側熱交
   換器入口とをバイパス配管で接続し、前記膨張弁の開度
   を制御して、圧縮機冷凍サイクル系による強制循環運転
   と自然循環冷凍サイクル系による自然循環運転とを切換
   える冷凍サイクル切換え手段と、室内熱負荷を検出する
   室内熱負荷検出手段と、を備え、前記冷凍サイクル切換
   え手段は予め設定した室内熱負荷に応じて切換えを行う
   際に前記強制循環運転と前記自然循環運転の切換えを前
   回の運転状態に応じて選択することを特徴とする自然循
   環併用式空気調和機。
2. 【請求項２】 前記室内熱負荷検出手段は、室内温度を
   検出し、または、室内温度及び室外温度を検出して求め
   ることを特徴とする請求項１記載の自然循環併用式空気
   調和機。
3. 【請求項３】 前記冷凍サイクル切換え手段は室内温度
   と室外温度の差、または室内温度、外気温度のいずれか
   一方、または圧縮機運転状態、または圧縮機運転率によ
   り切換えることを特徴とする請求項１記載の自然循環併
   用式空気調和機。
4. 【請求項４】 圧縮機、室外側熱交換器、膨張弁および
   室内側熱交換器を順次配管で接続して室内を冷房する空
   気調和機と、前記室内側熱交換器出口と前記室外側熱交
   換器入口とをバイパス配管で接続し、前記膨張弁の開度
   を制御して、圧縮機冷凍サイクル系による強制循環運転
   と自然循環冷凍サイクル系による自然循環運転とを切換
   える冷凍サイクル切換え手段と、室内熱負荷を検出する
   室内熱負荷検出手段と、自然循環運転における冷却能力
   を算出する自然循環冷凍サイクル冷却能力算出手段と、
   を備え、前記室内熱負荷と前記冷却能力によって前記室
   外側熱交換器を冷却するファンを停止させて自然循環運
   転の冷却能力を低下させることを特徴とする自然循環併
   用式空気調和機。
5. 【請求項５】 前記冷凍サイクル切換え手段が強制循環
   運転から自然循環運転に切換える際に前記バイパス配管
   と並列に設けられたアキュムレータに貯留された冷媒を
   回収することを特徴とする請求項１または４記載の自然
   循環併用式空気調和機。
6. 【請求項６】 前記圧縮機冷凍サイクル系または前記自
   然循環冷凍サイクル系のいずれか一方から異常を検出し
   たときには、異常を検出しないほかの冷凍サイクルに切
   換えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに
   記載の自然循環併用式空気調和機。