JP3774844B2 - 空気調和機、冷凍サイクル装置、冷媒充填方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は冷媒自然循環による冷却運転を利用する空気調和機、冷凍サイクル装置およびその冷媒充填方法に係り、特に空気調和機設置時の冷媒充填作業の簡素化をした空気調和機、冷凍サイクル装置およびその冷媒充填方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、移動体通信の中継電子機器を納めた通信基地局や電算機室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却運転が必要となっている。
【0003】
これらの用途では、冬季、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却が行えない。この様な条件では、室内温度と外気温度との温度差を利用して、室内から室外へ冷媒により熱を運ぶ冷媒自然循環を利用した空気調和機を用いることができる。この冷媒自然循環を利用した空気調和機は、通常の圧縮機のみの空気調和機よりも年間消費電力を大幅に低減することができる。
【0004】
ところで、冷媒自然循環を利用した従来の冷却装置の例としては、特開平9−273876号公報に掲載されたようなものがある。従来の自然循環回路を備えた冷却装置は、外気温度が低い場合に、多量に凝縮した液冷媒が凝縮器内に滞留して冷却能力が低下するのを防止するものであり、図6は従来の冷却装置を示す構成図である。
図6において、凝縮器3は高低差を有した液配管4によって蒸発器1より高い位置に配置され、冷媒液溜め30が水平な支管31によって液配管4に接続されている。その接続位置の高さは、液配管4の凝縮器3への接続位置と同じ高さである。
凝縮器3内で発生した冷媒液は、重力により液配管4内を下降して液配管4に蓄積されるが、外気温度が低い場合には、液配管4の上部まで冷媒液が充満し、凝縮器4内の伝熱管の下部に滞留する。このとき、従来例では冷媒液溜め30を設けているため、過剰な冷媒液を凝縮器3と冷媒液溜め30とで分配することができる。冷媒液溜め30は大きな底面積を有した容器で構成されるので、過剰な冷媒液の大半が冷媒液溜め30に蓄積され、凝縮器3内の冷媒の液面高さ32は冷媒液溜め30を用いない場合に比べて十分に抑制される。従って、凝縮器3の有効伝熱面積の減少が防止され、冷却能力が確保される。また、冷媒液溜め30は液配管4の最高点に接続され冷媒液柱の高さが確保されるので、冷媒循環駆動力が確保されるというものであった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の自然循環回路を備えた冷却装置は、運転時に凝縮器へ液冷媒が滞留するのを防止する冷媒量制御法に関するものであるが、空調機据付時の冷媒充填作業の簡素化については考慮されていなかった。すなわち、一般に通信基地局などに設置される空調機において、冷媒の充填作業は設置現場において室内ユニットおよび室外ユニットを冷媒配管で接続し、冷媒回路全体を真空引きした後、例えば室外ユニットの液配管接続部近傍などに設けられた冷媒充填口から行われていた。
【0006】
しかし、冷媒充填作業の進行に伴い、冷媒回路内と充填ボンベ内の圧力が均圧し、所望の冷媒量を充填することができないか、または充填作業時間が非常に長くなるという課題があった。特に、冬期などではボンベ内の圧力が低下し、この傾向が一層強くなるという課題があった。そこで、空調機の工場出荷段階で予め冷媒を充填しておく方法(以下、プレチャージ)が考えられるが、冷媒自然循環の動作に必要な冷媒充填量は、一般に外気温度が高い場合の圧力上昇を考慮すると、室外ユニットまたは室内ユニットの内容積から求められる冷媒量よりも多く、プレチャージを実現するためには室外ユニットまたは室内ユニットに冷媒容器を設ける必要があるが、この冷媒容器の設置が自然循環運転時の冷却能力を低下させるという課題があった。
【0007】
この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、冷媒自然循環の動作に必要な冷媒を予め工場出荷時に空調機内に充填しておき、設置現場での冷媒充填作業を省略することができ、かつ冷却運転時の能力低下が生じない空気調和機、冷凍サイクル装置およびその冷媒充填方法を得ることを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明の第1の発明に係る空気調和機は、少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環により冷却運転を行う空気調和機において、前記蒸発器の入口部と前記液配管との間の配管または前記蒸発器の出口部と前記ガス配管との間の配管に、配管を介して接続された冷媒容器を備え、該冷媒容器は仕切り板で仕切られた室内ユニットの吸込み側空間に設置されているものである。
【0009】
この発明の第2の発明に係る空気調和機は、少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環による冷却運転を行う自然循環回路と、少なくとも圧縮機、凝縮器、絞り手段、蒸発器を順次配管で接続してなる強制循環回路と、を独立した冷媒回路として構成し、前記2つの蒸発器により冷却運転を行う空気調和機において、前記自然循環回路の蒸発器入口部と液配管との間の配管または前記蒸発器出口部と前記ガス配管との間の配管に、配管を介して接続した冷媒容器を備え、該冷媒容器は仕切り板で仕切られた室内ユニットの吸込み側空間に設置されているものである。
【0010】
この発明の第3の発明に係る空気調和機は、室内ユニットと液配管との間および前記室内ユニットとガス配管との間に、それぞれ開閉弁を設けたものである。
【0011】
この発明の第4の発明に係る空気調和機は、室外ユニットと液配管との間および前記室外ユニットとガス配管との間にそれぞれ開閉弁を設けたものである。
【0012】
この発明の第5の発明に係る空気調和機は、冷媒容器の設置位置を、蒸発器で冷却される被冷却媒体の前記蒸発器より上流側の位置としたものである。
【0013】
この発明の第6の発明に係る空気調和機は、被冷却媒体が液体のとき、冷媒容器を被冷却媒体の流入管に接触させて設置したものである。
【0014】
この発明の第7の発明に係る冷凍サイクル装置は、少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環により冷却運転を行う冷凍サイクル装置において、前記蒸発器で冷却される被冷却媒体の前記蒸発器より上流側の位置に設けられた冷媒容器を備え、冷媒容器を被冷却媒体の流入管に接触させて設置したものである。
【0015】
この発明の第8の発明に係る空気調和機の冷媒充填方法は、少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記蒸発器の入口部と前記液配管との間の配管または前記蒸発器の出口部と前記ガス配管との間の配管に、配管を介して、仕切り板で仕切られた室内ユニットの吸込み側空間に設置されている冷媒容器を接続するとともに、前記室内ユニットと液配管との間および前記室内ユニットとガス配管との間にそれぞれ開閉弁を設け、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環による冷却運転を行う自然循環回路を構成する空気調和機の冷媒充填方法において、前記開閉弁を閉じ、前記室内ユニット内を真空引きするステップと、前記室内ユニット内に所定の冷媒量を充填するステップと、
前記室内ユニットと前記室外ユニットとを前記液配管および前記ガス配管を介して接続するステップと、前記室外ユニット内および前記液配管および前記ガス配管を真空引きするステップと、前記開閉弁を開き冷媒回路を連通するステップと、を備えたものである。
【0016】
この発明の第9の発明に係る空気調和機の冷媒充填方法は、少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記室内ユニットと前記液配管及び前記ガス配管との間にそれぞれ設けられた室内ユニット側の開閉弁と、前記室外ユニットと前記液配管及び前記ガス配管との間にそれぞれ設けられた室外ユニット側の開閉弁とを備え、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環による冷却運転を行う自然循環回路を構成する空気調和機の冷媒充填方法において、前記室内ユニット側の開閉弁と前記室外ユニット側の開閉弁をそれぞれ閉じ、前記室内ユニット内および前記室外ユニット内をそれぞれ真空引きするステップと、前記室内ユニット内および前記室外ユニット内に所定の冷媒量をそれぞれ分割して充填するステップと、前記室内ユニットと前記室外ユニットとを前記液配管および前記ガス配管を介して接続するステップと、前記液配管および前記ガス配管を真空引きするステップと、前記室内ユニット側の開閉弁と前記室外ユニット側の開閉弁をそれぞれ開き、冷媒回路を連通するステップと、を備えたものである。
【0017】
この発明の第10の発明に係る空気調和機の冷媒充填方法は、少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記蒸発器で冷却される被冷却媒体の前記蒸発器より上流側の位置に設けられた冷媒容器を備え、冷媒容器を被冷却媒体の流入管に接触させて設置するとともに、前記室内ユニットと液配管との間および前記室内ユニットとガス配管との間にそれぞれ開閉弁を設け、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環による冷却運転を行う自然循環回路を構成する冷凍サイクル装置の冷媒充填方法において、前記開閉弁を閉じ、前記室内ユニット内を真空引きするステップと、前記室内ユニット内に所定の冷媒量を充填するステップと、前記室内ユニットと前記室外ユニットとを前記液配管および前記ガス配管を介して接続するステップと、前記室外ユニット内および前記液配管および前記ガス配管を真空引きするステップと、前記開閉弁を開き冷媒回路を連通するステップと、を備えたものである。
【0018】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1による空気調和機について説明する。図1は本実施の形態に係る空気調和機を示す構成図、図2は空気調和機の冷媒充填手順を示す図である。図1に示すように、室内ユニット20と室外ユニット21およびそれらを接続するためのガス配管2および液配管4から構成されている。
【0019】
室内ユニット20は、液配管4から流入した液冷媒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1、室内空気を強制的に蒸発器1の外表面に送風するための室内ファン6、吸込み側空間と吹き出し側空間とを仕切る仕切り板8、室内ユニット吸込み口20a、室内ユニット吹出し口20b、蒸発器1の出口部に接続された室内ユニット20内部のガス配管35、蒸発器1の入口部に接続された室内ユニット20内部の液配管36、蒸発器1の入口部と開閉弁10との間の液配管36に、配管を介して接続され、所定の冷媒量を収納するための冷媒容器5より構成されている。なお、冷媒容器5は上記のように内部を冷媒が流通する構成ではない。
【0020】
また、室外ユニット21は、ガス配管2から流入したガス冷媒を冷却液化させるための凝縮器3、外気を強制的に凝縮器3の外表面に送風するための室外ファン7、室外ユニット吸込み口21a、室外ユニット吹出し口21b、凝縮器3の入口部に接続された室外ユニット21内部のガス配管37、凝縮器3の出口部に接続された室外ユニット21内部の液配管38より構成されている。
【0021】
また、室内ユニット20と室外ユニット21およびそれらを接続するための液配管4およびガス配管2と室内ユニット20内部の液配管36及びガス配管35との接続部には開閉弁10および11がそれぞれ設けられている。
さらに、室内ユニット20と開閉弁11との間の配管には室内ユニット20の真空引きや冷媒充填を行う真空引きポート14が、室外ユニット21とガス配管2との間の配管には空調機設置時に真空引きを行う真空引きポート15が設けられている。
なお、室外ユニット21の凝縮器3は室内ユニット20の蒸発器1よりも高い位置に配置されており、ここでは例えば0.5m程度の高低差を設けて配置している。また、冷媒容器5は仕切り板8で仕切られた室内ユニット20の吸込み側空間に設置されている。
【0022】
つぎに、この発明の空気調和機における冷媒充填方法について図2を用いて説明する。図2(a)は、工場出荷時の室内ユニット20の状態を示しており、内部には冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量が充填されている状態、図2(b)は室内ユニット20にガス配管2および液配管4を接続した状態、図2(c)は室外ユニット21にガス配管2および液配管4を接続した状態を示す。
まず、工場出荷時における室内ユニット20の冷媒充填方法について図2(a)を用いて説明する。始めに、冷媒を充填する前に開閉弁10、11を閉じ、真空ポンプなどを用いて真空引きポート14から室内ユニット内を真空引きする。つぎに、開閉弁10、11を閉じた状態で真空引きポート14から冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量を室内ユニット内に充填する。ここで、冷媒容器5の内容積は、外気温度が上昇した場合の圧力上昇を考慮し、例えば冷媒充填後でも室内ユニット20の内容積の30%がガス部となるように決定される。
【0023】
つぎに、空調機の設置現場において、図2(b)に示すように室内ユニット20にガス配管2および液配管4を接続する。この段階では、室内ユニット20に取り付けられた開閉弁10、11は閉状態を維持しておく。その後、図2(c)に示すようにガス配管2および液配管4を室外ユニット21のガス配管37及び液配管38にそれぞれ接続する。この状態では、室内ユニット以外、すなわち室外ユニット21の内部とガス配管2および液配管4は連通された状態であり、この状態で室外ユニット21に取り付けられた真空引きポート15から例えば真空ポンプなどを用いて真空引きを実施する。真空引き終了後、開閉弁10、11を開状態として室内ユニット20と室外ユニット21を連通させ、空調機の設置作業を終了する。
【0024】
つぎに、本実施の形態における空気調和機の運転動作について説明する。この空気調和機は例えば年間を通して冷却が必要な場所に利用され、室内温度が外気温度よりも高い場合に室内と外気との温度差を利用して冷媒自然循環による冷却運転を行う。自然循環運転では、凝縮器3で凝縮した液冷媒が液配管4を下降し、蒸発器1に流入する。蒸発器1で蒸発したガス冷媒は、ガス配管2内を上昇して凝縮器3に戻ることで自然循環サイクルが形成される。このとき、冷媒容器5は仕切り板8で仕切られた室内ユニット20の吸込み側空間に設置されており、室内の高温雰囲気にさらされるため、冷媒容器内の冷媒が常にガス状態で維持されることになる。従って、冷媒容器5を設置しても、冷媒容器5の内部は密度の小さなガス冷媒で満たされるため、ほとんど冷媒充填量を増加させる必要がないことに加え、冷媒自然循環の冷却能力に影響を及ぼすことのない空気調和機を得ることができる。
【0025】
一方、従来例のように、冷媒容器5を凝縮器2の出口部に設けた場合には、冷媒容器5が外気にさらされた状態となるため、冷媒容器5内の圧力が低下し、冷媒が冷媒容器5内で凝縮液化して蓄積されるため、自然循環の駆動に必要な冷媒量を確保することができず、主冷媒回路内が冷媒量不足となって自然循環による冷却運転が不安定となる。
【0026】
以上のように、本実施の形態では室内ユニット20と液配管4との間の液配管36に、配管を介して冷媒容器5を接続しているため、冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量を工場出荷段階で予め充填しておくことができ、設置現場での冷媒充填作業を省略することができる。また、冷媒容器5を接続しても冷媒充填量を増加させる必要がなく、かつ運転時の冷却能力低下が生じないようにすることができる。
【0027】
なお、本実施の形態では、冷媒容器5を蒸発器1の入口部と開閉弁10との間の液配管36に配管を介して接続した例を示したが、蒸発器1の出口部と開閉弁11との間のガス配管35に配管を介して接続してもよい。
【0028】
実施の形態2.
以下、この発明の実施の形態2による空気調和機について説明する。本実施の形態における空気調和機の構成及び冷却運転時の動作については、実施の形態1とほぼ同様であるため詳細な説明を省略し、冷媒充填方法についてのみ図3により説明する。図3(a)は、工場出荷時の室内ユニット20および室外ユニット21の状態を示しており、冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量が室内ユニット20および室外ユニット21に分割して充填されている状態を示している。図3(b)は室内ユニット20と室外ユニット21をガス配管2および液配管4で接続した状態を示す。
【0029】
本実施の形態において、実施の形態1と異なる構成は、図3(a)に示すように室外ユニット21のガス配管37および液配管38に開閉弁12および13がそれぞれ設けられている点、および、ガス配管2と液配管4のそれぞれに真空引きポート16、17が設けられている点である。
【0030】
本実施の形態では、自然循環の動作に必要な所定の冷媒量を室内ユニット20と室外ユニット21に分割して充填しており、空調機の設置現場においてそれらを連通する。この発明の冷媒充填方法について図3aおよび図3bを用いて説明する。図3aは、工場出荷時の室内ユニット20および室外ユニット21の状態を示しており、冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量が室内ユニット20および室外ユニット21に分割して充填されている状態を示している。始めに、冷媒を充填する前に室内ユニット20側の開閉弁10、11および室外ユニット21側の開閉弁12、13を閉じ、真空ポンプなどを用いて真空引きポート14および15から両ユニット内を真空引きする。
【0031】
つぎに、開閉弁10、11、12、13を閉じた状態で真空引きポート14、15から冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量を例えば重量割合で50%づつ分割して室内ユニット内および室外ユニット内に充填する。最後に、ガス配管2および液配管4を接続し、ガス配管2および液配管4の内部を真空引きポート16、17から真空引きした後、開閉弁10、11、12、13を開放することによって室内ユニット20と室外ユニット21との冷媒回路を連通させ、空調機の設置作業を終了する。
【0032】
本実施の形態によれば、開閉弁12,13を室外ユニット21とガス配管2および液配管4との接続部に設けることにより、実施の形態1で示した冷媒容器5を省略することができ、室内ユニット20を小型化できるという効果がある。
【0033】
実施の形態3.
以下、この発明の実施の形態3による空気調和機について説明する。図4は本実施の形態に係る通信基地局に設置された空気調和機を示す構成図である。図4に示すように、本実施の形態では、通信基地局25に発熱体である通信機器22と室内ユニット20が収納され、通信機器22からの発熱が室内ユニット20によって冷却される。また、冷媒回路は、室外ユニット21、液配管4、室内ユニット20、ガス配管2からなる自然循環回路と、室外ユニット26、液配管28、室内ユニット20、ガス配管27からなる強制循環回路から構成されている。自然循環回路の室外ユニット21は通信基地局25の外壁上部に室外ユニット支持台24によって固定され、強制循環回路の室外ユニット26は地上に設置されており、上記のように冷媒回路は室内ユニット20を共用している。
【0034】
室内ユニット20は、自然循環回路の蒸発器1と強制循環回路の蒸発器23、2つの冷媒回路に共用の室内ファン6、所定の冷媒量を収納するための冷媒容器5、吸込み側空間と吹き出し側空間とを仕切る仕切り板8より構成されている。また、自然循環回路の室外ユニット21は、凝縮器3、室外ファン7より構成され、強制循環回路の室外ユニット26は、図示しない圧縮機、凝縮器、絞り手段である膨張弁から構成されている。
また、室内ユニット20の液配管4およびガス配管2との接続部には開閉弁10および11がそれぞれ設けられ、冷媒容器5は配管を介して蒸発器1の出口部と開閉弁11との間の配管に接続されている。
【0035】
さらに、室内ユニット20と開閉弁11との間の配管には室内ユニット20の真空引きや冷媒充填を行う真空引きポート14が、室外ユニット21とガス配管2との間の配管には空気調和機の設置時に真空引きを行う真空引きポート15が設けられている。
なお、室外ユニット21の凝縮器3は室内ユニット20の蒸発器1よりも高い位置に配置されており、ここでは例えば0.5m程度の高低差を設けて配置している。この発明の空気調和機における自然循環回路への冷媒充填方法は、実施の形態1と同様であるため詳細な説明を省略する。
【0036】
つぎに、本実施の形態における空気調和機の運転動作について説明する。この空気調和機は通信基地局25内に収納された通信機器22の冷却に利用され、室外ユニット21と室内ユニット20との温度差および高低差を利用する自然循環回路と、圧縮機を用いた強制循環回路とを独立回路として併用し、通信機器22の冷却を行う。自然循環運転では、凝縮器3で凝縮した液冷媒が液配管4を下降し、蒸発器1に流入する。蒸発器1で予冷された中温空冷により蒸発したガス冷媒は、ガス配管2内を上昇して凝縮器3に戻ることで自然循環サイクルが形成される。一方、強制循環運転では、室外ユニット26内の図示しない圧縮機で圧縮された冷媒が図示しない凝縮器で凝縮・液化し、図示しない膨張弁で減圧されて二相冷媒となり、液配管28を通って蒸発器23に流入する。蒸発器23で通信機器22の熱負荷を受けた高温空気により蒸発した冷媒は、ガス配管27を通って室外ユニット26内の図示しない圧縮機に戻ることで強制循環サイクルが形成される。
【0037】
実施の形態1と同様に、冷媒容器5は仕切り板8で仕切られた室内ユニット20の吸込み側空間に設置されており、室内の高温雰囲気にさらされるため、冷媒容器5内の冷媒が常にガス状態で維持されることになる。従って、冷媒容器5を設置しても、冷媒容器5の内部は密度の小さなガス冷媒で満たされるため、ほとんど冷媒充填量を増加させる必要がないことに加え、自然循環運転の冷却能力に影響を及ぼすことのない空気調和機を得ることができる。
【0038】
以上のように、本実施の形態では、自然循環回路と強制循環回路とを独立回路として併用し、通信機器の冷却を行う空調システムにおいて、自然循環回路の室内ユニット20とガス配管2との間の配管に、配管を介して冷媒容器5を接続しているため、冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量を工場出荷段階で予め充填しておくことができ、設置現場での冷媒充填作業を省略することができる。
また、冷媒容器5を接続しても冷媒充填量を増加させる必要がなく、かつ、運転時の冷却能力低下が生じないようにすることができる。
【0039】
なお、実施の形態2と同様に、室外ユニット21と液配管4との間および室外ユニット21とガス配管2との間に開閉弁を設け、冷媒容器5を省略することができる。
【0040】
また、本実施の形態では、冷媒容器5を蒸発器1の出口部と開閉弁11との間のガス配管35に配管を介して接続した例を示したが、蒸発器1の入口部と開閉弁10との間の液配管36に配管を介して接続してもよい。
【0041】
実施の形態4.
以下、この発明の実施の形態4による冷凍サイクル装置について説明する。図5は本実施の形態に係る冷凍サイクル装置を示す構成図である。図5に示すように、本実施の形態では、蒸発器1として液体の被冷却媒体(例えば水)により冷媒を蒸発させる熱交換器、例えばプレート式熱交換器を用いたものである。
【0042】
図5において実施の形態1の図1と同一または相当部分には同一の符号を付し説明を省略する。室内ユニット20は、液配管4から流入した液冷媒を、流入管33aから流入した被冷却媒体である水により蒸発させて冷媒ガスとする蒸発器1、所定の冷媒量を収納するための冷媒容器5より構成され、冷媒容器5は流入管33aに接触して設置されている。
また、この発明の冷凍サイクル装置における冷媒充填方法は、実施の形態1と同様であるため詳細な説明を省略する。
【0043】
つぎに、本実施の形態における冷凍サイクル装置の運転動作について説明する。この冷凍サイクル装置は、例えば冷水供給が必要な場所に利用され、流入管33aから流入する温度の高い被冷却媒体(例えば水)を自然循環運転により冷却し、流出管33bより温度の低い冷水として供給する。自然循環運転では、凝縮器3で凝縮した液冷媒が液配管4を下降し、蒸発器1に流入する。蒸発器1で蒸発したガス冷媒は、ガス配管2内を上昇して凝縮器3に戻ることで自然循環サイクルが形成される。このとき、冷媒容器5は流入管33aに接触して設置されているので、流入管33aから流入する温度の高い入口水温の影響を受けるため、冷媒容器内の冷媒が常にガス状態で維持されることになる。従って、冷媒容器5を設置しても、冷媒容器5の内部は密度の小さなガス冷媒で満たされるため、ほとんど冷媒充填量を増加させる必要がないことに加え、自然循環運転の冷却能力低下が生じない。
【0044】
以上のように、本実施の形態では室内ユニット20と液配管4との間の液配管36に、配管を介して冷媒容器5を接続しているため、冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量を工場出荷段階で予め充填しておくことができ、設置現場での冷媒充填作業を省略することができる。また、冷媒容器5を接続しても冷媒充填量を増加させる必要がなく、かつ、自然循環運転の冷却能力低下が生じないようにすることができる。
【0045】
なお、本実施の形態では冷凍サイクル装置を示したが、熱交換機1により生成された冷水を、ファンコイルなどに供給して空調に利用した空気調和機としてもよい。
【0046】
以上説明した実施の形態1〜4では、冷媒としてR22、R134aなどの単一冷媒に加え、オゾン破壊係数が0であるR410AやR407Cなどの混合冷媒が使用される。特に、圧力損失が小さく、熱伝達率の大きいR410AやCO2は自然循環運転に適した冷媒であり、それらを適用することで地球環境への負荷低減が可能な空気調和機及び冷凍サイクル装置を構成することができる。
【0047】
【発明の効果】
以上説明したとおり、第1の発明に係る空気調和機は、少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環により冷却運転を行う空気調和機において、前記蒸発器の入口部と前記液配管との間の配管または前記蒸発器の出口部と前記ガス配管との間の配管に、配管を介して接続された冷媒容器を備え、該冷媒容器は仕切り板で仕切られた室内ユニットの吸込み側空間に設置されているので、冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量を工場出荷段階で予め充填しておくことができ、設置現場での冷媒充填作業を省略することができる。また、冷媒容器を接続しても冷媒充填量を増加させる必要がなく、かつ自然循環運転の冷却能力低下が生じないようにすることができる。
【0048】
また、第2の発明に係る空気調和機は、少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環による冷却運転を行う自然循環回路と、少なくとも圧縮機、凝縮器、絞り手段、蒸発器を順次配管で接続してなる強制循環回路と、を独立した冷媒回路として構成し、前記2つの蒸発器により冷却運転を行う空気調和機において、前記自然循環回路の蒸発器入口部と液配管との間の配管または前記蒸発器出口部と前記ガス配管との間の配管に、配管を介して接続した冷媒容器を備え、該冷媒容器は仕切り板で仕切られた室内ユニットの吸込み側空間に設置されているので、冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量を工場出荷段階で予め充填しておくことができ、設置現場での冷媒充填作業を省略することができる。また、冷媒容器を接続しても冷媒充填量を増加させる必要がなく、かつ自然循環運転の冷却能力低下が生じないようにすることができる。
【0049】
また、第3の発明に係る空気調和機は、室内ユニットと液配管との間および前記室内ユニットとガス配管との間に、それぞれ開閉弁を設けたので、冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量を工場出荷段階で予め室内ユニットに充填しておくことができ、設置現場での冷媒充填作業を省略することができる。
【0050】
また、第4の発明に係わる空気調和機は、室外ユニットと液配管との間および前記室外ユニットとガス配管との間にそれぞれ開閉弁を設けたので、冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量を工場出荷段階で予め室内ユニットと室外ユニットに分割して充填しておくことができ、冷媒容器の省略に伴い室内ユニットを小型化できる。
【0051】
この発明の第5の発明に係わる空気調和機は、冷媒容器の設置位置を、蒸発器で冷却される被冷却媒体の前記蒸発器より上流側の位置としたので、高温雰囲気にさらされるため、冷媒容器内の冷媒が常に密度の小さなガス状態で維持されるので、冷媒容器を接続しても冷媒充填量を増加させる必要がなく、かつ、自然循環運転の冷却能力低下が生じないようにすることができる。
【0052】
また、第6の発明に係わる空気調和機は、被冷却媒体が液体のとき、冷媒容器を被冷却媒体の流入管に接触させて設置したので、冷媒容器内の冷媒が常に密度の小さなガス状態で維持され、冷媒容器を接続しても冷媒充填量を増加させる必要がなく、かつ、自然循環運転の冷却能力低下が生じないようにすることができる。
【0053】
この発明の第7の発明に係る空気調和機は、少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環により冷却運転を行う冷凍サイクル装置において、前記蒸発器で冷却される被冷却媒体の前記蒸発器より上流側の位置に設けられた冷媒容器を備え、冷媒容器を被冷却媒体の流入管に接触させて設置したので、冷媒容器内の冷媒が常に密度の小さなガス状態で維持され、冷媒容器を接続しても冷媒充填量を増加させる必要がなく、かつ、自然循環運転の冷却能力低下が生じないようにすることができる。
【0054】
また、第8の発明に係わる空気調和機の冷媒充填方法は、少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記蒸発器の入口部と前記液配管との間の配管または前記蒸発器の出口部と前記ガス配管との間の配管に、配管を介して、仕切り板で仕切られた室内ユニットの吸込み側空間に設置されている冷媒容器を接続するとともに、前記室内ユニットと液配管との間および前記室内ユニットとガス配管との間にそれぞれ開閉弁を設け、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環による冷却運転を行う自然循環回路を構成する空気調和機の冷媒充填方法において、前記開閉弁を閉じ、前記室内ユニット内を真空引きするステップと、前記室内ユニット内に所定の冷媒量を充填するステップと、前記室内ユニットと前記室外ユニットとを前記液配管および前記ガス配管を介して接続するステップと、前記室外ユニット内および前記液配管および前記ガス配管を真空引きするステップと、前記開閉弁を開き冷媒回路を連通するステップと、を備えたので、冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量を工場出荷段階で予め室内ユニットに充填しておくことができ、設置現場での冷媒充填作業を省略することができる。
【0055】
また、第9の発明に係わる空気調和機の冷媒充填方法は、少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記室内ユニットと前記液配管及び前記ガス配管との間にそれぞれ設けられた室内ユニット側の開閉弁と、前記室外ユニットと前記液配管及び前記ガス配管との間にそれぞれ設けられた室外ユニット側の開閉弁とを備え、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環による冷却運転を行う自然循環回路を構成する空気調和機の冷媒充填方法において、前記室内ユニット側の開閉弁と前記室外ユニット側の開閉弁をそれぞれ閉じ、前記室内ユニット内および前記室外ユニット内をそれぞれ真空引きするステップと、前記室内ユニット内および前記室外ユニット内に所定の冷媒量をそれぞれ分割して充填するステップと、前記室内ユニットと前記室外ユニットとを前記液配管および前記ガス配管を介して接続するステップと、前記液配管および前記ガス配管を真空引きするステップと、前記室内ユニット側の開閉弁と前記室外ユニット側の開閉弁をそれぞれ開き、冷媒回路を連通するステップと、を備えたので、冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量を工場出荷段階で予め室内ユニットと室外ユニットに分割して充填しておくことができ、冷媒容器の省略に伴い室内ユニットを小型化できるとともに、設置現場での冷媒充填作業を省略することができる。
【0056】
また、この発明の第10の発明に係る空気調和機の冷媒充填方法は、少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記蒸発器で冷却される被冷却媒体の前記蒸発器より上流側の位置に設けられた冷媒容器を備え、冷媒容器を被冷却媒体の流入管に接触させて設置するとともに、前記室内ユニットと液配管との間および前記室内ユニットとガス配管との間にそれぞれ開閉弁を設け、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環による冷却運転を行う自然循環回路を構成する冷凍サイクル装置の冷媒充填方法において、前記開閉弁を閉じ、前記室内ユニット内を真空引きするステップと、前記室内ユニット内に所定の冷媒量を充填するステップと、前記室内ユニットと前記室外ユニットとを前記液配管および前記ガス配管を介して接続するステップと、前記室外ユニット内および前記液配管および前記ガス配管を真空引きするステップと、前記開閉弁を開き冷媒回路を連通するステップと、を備えたので、冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量を工場出荷段階で予め室内ユニットに充填しておくことができ、設置現場での冷媒充填作業を省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1に係る空気調和機を示す構成図である。
【図2】 この発明の実施の形態1に係る冷媒充填手順を示す図である。
【図3】 この発明の実施の形態2に係る冷媒充填手順を示す図である。
【図4】 この発明の実施の形態3に係る空気調和機を示す構成図である。
【図5】 この発明の実施の形態4に係る空気調和機を示す構成図である。
【図6】 従来の自然循環回路を有する冷却装置の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
1、23 蒸発器、2、27 ガス配管、3 凝縮器、4、28 液配管、5冷媒容器、6 室内ファン、7 室外ファン、10 、11、12、13 開閉弁、14、15、16、17 真空引きポート、20 室内ユニット、20a室内ユニット吸込み口、20b 室内ユニット吹出し口、21 室外ユニット、21a 室外ユニット吸込み口、21b 室外ユニット吹出し口、22 通信機器、24 室外ユニット支持台、25 通信基地局、26 室外ユニット、33a 流入管、33b 流出管。
Claims (10)
- 少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環により冷却運転を行う空気調和機において、前記蒸発器の入口部と前記液配管との間の配管または前記蒸発器の出口部と前記ガス配管との間の配管に、配管を介して接続された冷媒容器を備え、該冷媒容器は仕切り板で仕切られた室内ユニットの吸込み側空間に設置されていることを特徴とする空気調和機。
- 少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環による冷却運転を行う自然循環回路と、少なくとも圧縮機、凝縮器、絞り手段、蒸発器を順次配管で接続してなる強制循環回路と、を独立した冷媒回路として構成し、前記2つの蒸発器により冷却運転を行う空気調和機において、前記自然循環回路の蒸発器入口部と液配管との間の配管または前記蒸発器出口部と前記ガス配管との間の配管に、配管を介して接続した冷媒容器を備え、該冷媒容器は仕切り板で仕切られた室内ユニットの吸込み側空間に設置されていることを特徴とする空気調和機。
- 室内ユニットと液配管との間および前記室内ユニットとガス配管との間に、それぞれ開閉弁を設けたことを特徴とする請求項1または2記載の空気調和機。
- 室外ユニットと液配管との間および前記室外ユニットとガス配管との間にそれぞれ開閉弁を設けたことを特徴とする請求項3記載の空気調和機。
- 冷媒容器の設置位置を、蒸発器で冷却される被冷却媒体の前記蒸発器より上流側の位置としたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の空気調和機。
- 被冷却媒体が液体のとき、冷媒容器を被冷却媒体の流入管に接触させて設置したことを特徴とする請求項5記載の空気調和機。
- 少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環により冷却運転を行う冷凍サイクル装置において、
前記蒸発器で冷却される被冷却媒体の前記蒸発器より上流側の位置に設けられた冷媒容器を備え、冷媒容器を被冷却媒体の流入管に接触させて設置したことを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記蒸発器の入口部と前記液配管との間の配管または前記蒸発器の出口部と前記ガス配管との間の配管に、配管を介して、仕切り板で仕切られた室内ユニットの吸込み側空間に設置されている冷媒容器を接続するとともに、前記室内ユニットと液配管との間および前記室内ユニットとガス配管との間にそれぞれ開閉弁を設け、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環による冷却運転を行う自然循環回路を構成する空気調和機の冷媒充填方法において、
前記開閉弁を閉じ、前記室内ユニット内を真空引きするステップと、
前記室内ユニット内に所定の冷媒量を充填するステップと、
前記室内ユニットと前記室外ユニットとを前記液配管および前記ガス配管を介して接続するステップと、
前記室外ユニット内および前記液配管および前記ガス配管を真空引きするステップと、
前記開閉弁を開き冷媒回路を連通するステップと、を備えたことを特徴とする冷媒充填方法。 - 少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記室内ユニットと前記液配管及び前記ガス配管との間にそれぞれ設けられた室内ユニット側の開閉弁と、前記室外ユニットと前記液配管及び前記ガス配管との間にそれぞれ設けられた室外ユニット側の開閉弁とを備え、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環による冷却運転を行う自然循環回路を構成する空気調和機の冷媒充填方法において、
前記室内ユニット側の開閉弁と前記室外ユニット側の開閉弁をそれぞれ閉じ、前記室内ユニット内および前記室外ユニット内をそれぞれ真空引きするステップと、
前記室内ユニット内および前記室外ユニット内に所定の冷媒量をそれぞれ分割して充填するステップと、
前記室内ユニットと前記室外ユニットとを前記液配管および前記ガス配管を介して接続するステップと、
前記液配管および前記ガス配管を真空引きするステップと、
前記室内ユニット側の開閉弁と前記室外ユニット側の開閉弁をそれぞれ開き、冷媒回路を連通するステップと、を備えたことを特徴とする冷媒充填方法。 - 少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記蒸発器で冷却される被冷却媒体の前記蒸発器より上流側の位置に設けられた冷媒容器を備え、冷媒容器を被冷却媒体の流入管に接触させて設置するとともに、前記室内ユニットと液配管との間および前記室内ユニットとガス配管との間にそれぞれ開閉弁を設け、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環による冷却運転を行う自然循環回路を構成する冷凍サイクル装置の冷媒充填方法において、
前記開閉弁を閉じ、前記室内ユニット内を真空引きするステップと、
前記室内ユニット内に所定の冷媒量を充填するステップと、
前記室内ユニットと前記室外ユニットとを前記液配管および前記ガス配管を介して接続するステップと、
前記室外ユニット内および前記液配管および前記ガス配管を真空引きするステップと、
前記開閉弁を開き冷媒回路を連通するステップと、を備えたことを特徴とする冷媒充填方法。
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