JPH11237095A - 自然循環式空気調和機並びにその室外側熱交換器及び室内側熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外気が室内温度より低くなった時、外気エネ
ルギーを利用して効率良く、室内を冷房する自然循環式
空気調和機を得ることを目的とする。 【解決手段】 室外空気と冷媒とを熱交換させる室外側
熱交換器、前記冷媒の循環量を調整する流量調整装置、
及び前記冷媒と室内空気とを熱交換させる室内側熱交換
器が順次配管で接続された自然循環式空気調和機におい
て、制御装置が、前記室外空気の温度が所定温度以下の
時、前記室内空気の温度に応じて前記流量調整装置の弁
開度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷媒の自然循環サイ
クルを利用した空気調和機に関する。

【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
らの電子機器を利用する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】また、これらの場所では，特に夏季に、室
内で発生する電子機器の熱負荷に加えて，室外から壁を
介して伝導される外気熱負荷やドア・隙間等からの侵入
負荷等があるため、その夏季条件負荷に応じた冷房能力
を有する空気調和機を選定し、その選定した空気調和機
で室内を冷房する。このため、特に、外気温度が低くな
る冬季においても、夏季負荷に応じて選定した冷房能力
の空気調和機を運転することになるため、運転電力消費
量が高くなり、不経済であった。

【０００４】なお、冬季間だけ空気調和機を運転せず
に、温度の低い外気を導き入れて吸気冷房を行う方法も
あるが，この方法では、霧，雨，雪，塵埃の侵入を防ぐ
ための装置を必要とするだけでなく，吸気により室内が
陽圧（室外圧力より高くなる現象）になって吸気量が変
動すると共に、外気温度が変動するため、安定した冷房
を行うための複雑な制御機構が必要となる。

【０００５】また、特開平９−６８３５５号公報に示さ
れるように、夏季は空気調和機の圧縮機を運転して通常
の冷房を行い、冬季間だけ空気調和機の圧縮機を停止し
て、室内温度と室外温度との温度差（室内と室外の熱エ
ネルギ差）に起因して生じる冷媒の比重差、および室外
機と室内機との高低差（位置エネルギ差）による自重差
を利用し、空気調和機冷媒回路内の冷媒を室内機と室外
機との間で自然循環させ、室内を冷房する所謂自然循環
式の冷房ヒートポンプ等がある。

【０００６】次に、この従来の自然循環式空気調和機に
ついて図８を用いて説明する。この図８において，１は
冷媒を循環する圧縮機、２は室外機５に設けられ、冷媒
ガスを外気エネルギーにより凝縮して冷媒液にする凝縮
器，４はこの凝縮器２が凝縮した冷媒液を蒸発器７の出
口温度により減圧・流量調整して蒸発器７の蒸発能力が
最大になるようにすると共に、冷媒液が圧縮機１へ流れ
ないように、即ち、冷媒液が蒸発器７の出口で全て冷媒
過熱ガスになるように、それ自体の弁開度を調整して冷
媒の流量を調整する膨張弁、６はこの膨張弁４を介して
凝縮器と蒸発器とを接続する液配管、７は室内機９に設
けられ、冷媒液の蒸発潜熱により室内空気を冷却する蒸
発器，１０はこの蒸発器７と圧縮機１とを接続する吸入
ガス配管，１１は圧縮機１と凝縮器２とを接続する吐出
ガス配管である。また、１２は圧縮機１と並列に設けら
れ、吸入ガス配管１０及び吐出ガス配管１１と接続され
たバイパス配管、１３はこのバイパス配管１２に設けら
れた電磁弁、１５は図示してないが、この電磁弁１３の
開閉及び圧縮機１の運転動作を室内外温度差により制御
する制御装置である。なお、室外機５（凝縮器２）は、
必ず室内機９（蒸発器７）より高い位置に設置されてい
る。

【０００７】次に、この構成の動作について説明する
が、ここでは、夏季における通常の空気調和機の冷房動
作についての説明は省略し、冬季における冷房動作につ
いてのみ説明する。この冬季においては、まず、制御装
置１５が、室外温度より室内温度が高いことを検知する
と、圧縮機運転を停止してバイパス配管１２に設けられ
た電磁弁を開くので、室内電子機器の熱で温められた高
温の室内空気と蒸発器７を介して熱交換された冷媒は比
重の軽いガスとなり、この軽い冷媒ガスはバイパス配管
１２から外気で冷却された凝縮器２へ進み、冷媒液とな
る。

【０００８】次に、この冷媒液は室外機と室内機との高
低差による自重の差によって凝縮器２から膨張弁４を介
して蒸発器７へ送られる。次に、この蒸発器７へ送られ
た冷媒液は、再び、電子機器で温められた温度の高い室
内空気と熱交換されるので、比重の小さい冷媒ガスとな
り、バイパス配管１２から再び凝縮器２内へ進むことに
なる。この繰り返しにより、圧縮機１が停止していて
も、冷媒は、蒸発器７、配管１２、電磁弁１３、凝縮器
２、膨張弁４、再び蒸発器７ヘと順次自然に循環するの
で、空調対象空間である室内が冷房される。

【０００９】しかし、前述したように、膨張弁４は蒸発
器７の出入口配管の温度差（過熱度）により、それ自体
の弁開度を調整するため、蒸発器７の出口配管温度が入
口配管温度より所定温度以上（例えば、過熱度が５ｄｅ
ｇ℃に調整されていれば５℃以上）高くなければ、膨張
弁４が開かないので、冷媒は流れない。即ち、蒸発器７
の入口配管温度が凝縮温度（外気温度）とほぼ等しくな
り、室内温度が蒸発器７の出口温度とほぼ等しくなる自
然循環冷房方式においては、外気温度が室内温度より５
℃以上低くならなければ、冷媒は流れないことになる。

【００１０】また、一般的に、特に温度式膨張弁４は夏
場の高低圧差（通常フロン２２で１６kg／cm²、即ち、
自然循環方式の高低差に換算すると約１３０ｍの高低差
に相当）を基準として構造・機構設計をしているため、
蒸発温度と凝縮温度の差が５℃以下、圧力換算すると
０．９kg／cm²以下、即ち、ヘッド差換算で約８ｍ以下
であれば、冷媒流量制御ができなくなつたり、あるい
は、不安定な制御になったりする。

【００１１】このため、従来の温度式膨張弁４を用いて
自然循環冷房を行う時に、凝縮器２と蒸発器７との高低
差が８ｍ以下ものでは、図８の膨張弁４と並列に更に電
磁弁（図示せず）を設け、この電磁弁を開いて自然循環
冷房していた。また、このような装置では、この電磁弁
を室内温度に基づいてＯＮ−ＯＦＦ制御しているため、
室内負荷変動に対する応答速度が遅くなり、室内温度の
変動巾の大きい状態で自然循環冷房を行うことになる。

【００１２】また一方、凝縮器２と蒸発器７の高低差が
８ｍ以上で設置され、膨張弁の冷媒調整作動がうまくい
くのものでも、蒸発器７の出入口配管温度差（過熱度）
により膨張弁４の開度を調整して自然循環冷房をしてい
るため、例えば、過熱度５℃になるように膨張弁４の開
度を調整し、外気（室外）温度が０℃であったすると、
蒸発器７へ供給された０℃の冷媒液を出口で５℃の過熱
冷媒ガスになるように膨張弁の開度を調整制御するた
め、自然循環冷房においては圧縮機１が停止し、圧縮機
１への液バックを考慮しなくてもよいのにも関らず、常
に液バックを考慮して膨張弁を過熱度調整分だけ絞って
しまうため、常に、蒸発器７の定挌蒸発能力（定格熱交
換能力）以下の冷却能力で冷房運転を行うことになる。

【００１３】なお、自然循環を利用した空気調和機の他
の従来例としては，特開平８―３１３００１号公報に掲
載された吸収式空気調和機の例がある。この例でも，膨
張弁の開度を室内機（蒸発器）の出入口温度差（過熱
度）が所定の値になるように制御する自然循環方式の空
気調和機が開示されている。

【００１４】また，前述の蒸発器７と凝縮器２との高低
差による自重圧力差を利用して自然循環冷房する時、温
度式膨張弁４の最少作動差圧（０．９kg／cm²）の他
に、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
損失を加味する必要があることは、言うまでもない。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の自然循環式空気調和機では，蒸発器の出入口温度
差（過熱度）により膨張弁の開度を調整しているため、
蒸発器の熱交換能力を充分に発揮できないという問題点
があった。

【００１６】また、特に、温度式膨張弁を用いた場合、
その作動差圧以上に相当する蒸発器と凝縮器との高低差
（ヘッド差）を有するように、凝縮器を蒸発器より高く
設置したり、あるいは、膨張弁を用いて冷媒流量を制御
せず、単に電磁弁を開いて冷媒を流すため、据え付け条
件が制約されたり、室内温度が安定しないという問題点
があった。

【００１７】この発明は係る問題点を解決するためにな
されたもので、経済的で、使い勝手が良く、室内負荷に
応じて安定した冷房運転をする信頼性の高い自然循環式
空気調和機を得ることを目的とする。

【００１８】また、熱交換能力の良い蒸発器（室内側熱
交換器）と凝縮器（室外側熱交換器）を得ることを目的
とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る自然循環
式空気調和機並びにその室外側熱交換器及び室内側熱交
換器においては、室外空気と冷媒とを熱交換させる室外
側熱交換器、前記冷媒の循環量を調整する流量調整装
置、及び前記冷媒と室内空気とを熱交換させる室内側熱
交換器が順次配管で接続された自然循環式空気調和機に
おいて、制御手段が、前記室外空気の温度が所定温度以
下の時、前記室内空気の温度に応じて前記流量調整装置
の冷媒循環量を制御するものである。

【００２０】また、室外空気と冷媒とを熱交換させる室
外側熱交換器、前記冷媒の循環量を調整する流量調整装
置、及び前記冷媒と室内空気とを熱交換させる室内側熱
交換器とが順次配管で接続された自然循環式空気調和機
において、制御手段が、前記室外空気の温度が所定温度
以下の時、前記室外空気の温度に応じて前記流量調整装
置の冷媒循環量を制御するものである。

【００２１】また、前記制御装置が、前記室内空気の温
度が所定温度以上の時、前記流量調整装置の弁開度を全
開にして前記冷媒の循環量を制御するものである。

【００２２】また、圧縮機及び当該圧縮機と並列に配管
で接続された電磁弁が、前記室外側熱交換器と室内側熱
交換器との間に設けられ、前記制御装置が、前記室外空
気の温度が所定温度以上の時、前記電磁弁を閉じて前記
圧縮機を運転するものである。

【００２３】また、前記室外側熱交換器が、各段・列に
配置された複数の熱交換パイプを有し、これらの各段・
列の熱交換パイプを組み合わせて前記室外空気の流れに
対して並列に形成された複数の冷媒流路が、前記冷媒を
順次降流するように構成されたものである。

【００２４】また、前記室内側熱交換器が、各段・列に
配置された複数の熱交換パイプを有し、これらの各段・
列の熱交換パイプを組み合わせて前記室外空気の流れに
対して並列に形成された複数の冷媒流路が、前記冷媒を
順次昇流するように構成されたものである。

【００２５】前記室内側熱交換器出口から前記室外側熱
交換器入口までの間を接続するガス配管径を前記室外側
熱交換器出口から前記室内側熱交換器入口までの間を接
続する液配管径よりも大きくしたものである。

【００２６】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下に，本発明の
実施の形態１における自然循環式空気調和機について説
明する。図１は、この実施の形態１における空気調和機
の構成図である。この図において，２は室外機５に設け
られ、外気エネルギーにより冷却して冷媒ガスを冷媒液
にする室外側熱交換器である凝縮器、３はこの凝縮器２
へ外気を送風する室外ファン，４０はこの凝縮器２が凝
縮した冷媒液の流量を室内温度センサ５０からの室内温
度により流量調整する電子式膨張弁（弁の最少作動差圧
０kg／cm²）等の流量調整装置であり、この流量調整装
置４０は室内温度センサ５０からの室内温度と目標室内
温度とを比較して流量調整弁の開度を制御する制御装置
を有している。なお、この制御装置は流量調整装置４０
と別に設けられていても良い。また、６はこの流量調整
装置４０を介して凝縮器と蒸発器とを接続する液配管，
７は室内機９に設けられ、冷媒液の蒸発潜熱により室内
空気を冷却する室内側熱交換器である蒸発器，８はこの
蒸発器７へ室内空気を送風する室内ファン、１０はこの
蒸発器７と凝縮器とを接続する吸入ガス配管、５０は基
地局５２等の室内に設けられ、室内温度を検知する温度
センサ、５２は基地局等の室内である。

【００２７】なお、ここでいう自然循環式空気調和機に
おいては、凝縮器２、流量調整装置４０、及び蒸発器７
を順次配管で接続した閉回路内には，常温で熱授受され
ることにより、蒸発してガスになったり或は凝縮して液
になったり、その相状態を変化させる熱媒体，例えばフ
ロン冷媒等が流れる。また、図１に示すように、室外機
５（凝縮器２）は、必ず室内機９（蒸発器７）より高い
位置に設置され、冷媒がガス状態で入る凝縮器の入口は
出口よりも高い位置に設け、液化した冷媒が順次出口側
へ降下するようにし、また、蒸発器７の入口は逆に、出
口よりも低い位置に設け、気化した冷媒ガスは順次出口
側へ上昇するように構成する。

【００２８】次に、この動作について説明する。まず、
図１に示されるように、順次配管で接続された凝縮器
２、流量調整装置４０、及び蒸発器７の閉回路内の冷媒
は、室内の電子機器の熱で温められた高温の室内空気と
蒸発器７を介して熱交換され、比重の軽いガスとなり、
ガス配管１０を通って、蒸発器７より高い位置に設置さ
れた室外の凝縮器２へ流れる。次に、この室外の凝縮器
２へ流れた冷媒ガスは、室外の冷たい外気と凝縮器２を
介して熱交換されて冷却され、比重の大き重い冷媒液と
なる。次に、この重い冷媒液は室外機と室内機との高低
差による自重の差によって凝縮器２から弁の最少作動差
圧が０kg／cm²の流量調整装置４０を介して液配管６に
より蒸発器７へ送られるので、再び、温度の高い室内空
気と熱交換され、比重の小さい軽い冷媒ガスとなり、再
び凝縮器２へ送られて冷却され、冷媒液となる。この繰
り返しにより、空調対象空間である室内は外気エネルギ
ーによって冷房される。

【００２９】なお、凝縮器２から蒸発器７へ送る冷媒液
量は、流量調整装置４０の制御装置が温度センサからの
検知結果（室内温度）と目標室内温度とを比較し、この
比較結果、即ち、室内負荷に応じて、その弁の開度を調
整して制御する。また、この制御動作の開始・終了は、
流量調整装置４０の制御装置が外気温度センサー（図示
せず）からの室外温度と目標室内温度を比較し、この比
較結果で、室外温度（室外温度に相当する凝縮温度また
は流量調整装置の入口温度等）が所定温度（目標室内温
度等）より低いか高いかを確認して行うようにしても良
いし、あるいは利用者が、外気温度が目標室内温度より
低いか高いかを確認し、この確認結果で流量調整装置４
０の電源を入切して、動作させるようにしても良い。

【００３０】また、この構成における室外温度０℃、室
内温度２５℃の時の冷凍サイクルのモリエル線図を図７
に示す。

【００３１】以上説明したように、流量調整装置４０の
制御装置は、蒸発器７の出入口温度差による過熱度では
なく、室内負荷である室内温度と目標室内温度との温度
差、即ち室内温度に応じて弁開度を制御し、蒸発器７へ
送る冷媒液量を制御するので、簡単な構成で、大気中の
異物の侵入を防止しながら、室内負荷の変動に対応して
大気エネルギーを効率良く活用しながら室内を冷房にす
る経済的な自然循環式空気調和機が得られる。

【００３２】また、制御装置が流量調整装置４０の弁開
度を調整する時、室内温度と目標室内温度との温度差が
所定値以上、例えば、５ｄｅｇ℃以上の時に全開にし、
０〜５ｄｅｇ℃の間ではリニアに室内温度と目標室内温
度との温度差に基づいて弁開度を調整し、０℃の時は全
閉にするように調整すると、更に効率良く室内をスピー
ディに冷房するようになるため、更に、経済的で、使い
勝手の良い自然循環式空気調和機が得られる。

【００３３】実施の形態２．以下に，本発明の実施の形
態２における自然循環式空気調和機について説明する。
図２は本実施の形態２における空気調和機の構成図であ
る。この図２において、５１は室外に設けられ、外気温
度を検知する外気温度センサで、この外気温度センサ５
１は制御装置（図示せず）と繋がっており、この制御装
置は流量調整装置４０と繋がっている。また、実施の形
態１で説明した符号と同じ符号は同じものを示す。な
お、この実施の形態２においては、外気温度センサの検
知結果により流量調整装置４０の弁開度を制御するもの
である。

【００３４】次に、この動作について説明する。一般的
に、基地局５２内に設置される通信機器の仕様が決まれ
ば、通信機器の発熱量が決まり、また、基地局５２内の
壁等の室内仕様が決まれば、各室内外温度差における壁
面からの放熱量が決まるのであるから、仮に目標室内温
度を例えば２５℃と予め決めておけば、各室外温度にお
ける各壁面からの放熱量は決まる。即ち、各室外温度に
おける室内負荷（放熱量と発熱量の合計熱量）が決ま
る。

【００３５】一方、この冷房方式においては、外気エネ
ルギーによって室内負荷を除去して目標室内温度に維持
するものであるから、目標室内温度と各室外温度との温
度差における、即ち目標室内温度は一定であるから各室
外温度における凝縮器２及び蒸発器７の放熱・冷却能力
が求まり、凝縮器２と蒸発器７との仕様が決まると共
に、前述の各室外温度における室内負荷（必要冷却能
力）から蒸発器７へ流す各室外温度における必要冷媒量
が求まるので、この結果から各室外温度における流量調
整装置４０の弁開度を求めておけば、各室外温度におけ
る流量調整装置４０の弁開度が決まる。

【００３６】次に、この求めた関係結果を予め制御装置
に記憶させる。次に、この記憶結果の各室外温度におけ
る流量調整装置４０の弁開度と外気温度センサからの検
知結果とを制御装置が比較し、この比較結果に基づいて
流量調整装置４０の弁開度を制御し、室外温度に応じ
て、即ち室内負荷に応じて室内を冷房する。なお、室内
温度より低い温度の外気を利用した自然循環式冷房をす
るかしないかは、制御装置が外気温度センサからの検知
結果と予め設定された温度（例えば２０℃）と比較して
決定する。

【００３７】以上説明したように、外気温度センサーの
みにより、自然循環式冷房を行うか、行わないかを決定
し、この決定により流量調整装置４０の弁開度を制御し
て室内を冷房するようになるため、更に、構成部品が少
なく、経済的で、使い勝手の良い自然循環式空気調和機
が得られる。

【００３８】実施の形態３．以下に，本発明の実施の形
態３における自然循環式空気調和機について説明する。
図３は本実施の形態３における自然循環式空気調和機の
構成図である。この図に示すように、１は凝縮器２と蒸
発器７との間の吸入ガス配管ラインに設けられ、冷媒を
圧縮して循環する圧縮機、１２はこの圧縮機１と並列に
設けられ、吸入ガス配管１０及び吐出ガス配管１１と接
続されたバイパス配管、１３はこのバイパス配管１２に
設けられた電磁弁、５５は制御装置（図示せず）と接続
され、蒸発器７の出口冷媒温度を検知する出口温度検知
手段である。なお、実施の形態１で説明した符号と同じ
符号は同じものを示すので、説明を省略する。

【００３９】また、この実施の形態３においては、実施
の形態１に圧縮機１、冷媒温度検知手段５５、外気温度
センサ５１、及び外気温度により自然循環冷房と圧縮機
運転による強制循環冷房のいずれかを選択する選択部を
有する制御装置を付加し、外気温度が目標室内温度以上
のときは、圧縮機１の運転により冷房を行い、目標室内
温度以下のときは、圧縮機１の運転を停止し、電磁弁１
３を開いて自然循環冷房を行えるようにしたものであ
る。

【００４０】以下に、この動作について説明する。ま
ず、電源が入れられると、制御装置の選択部は、外気温
度センサ５１からの検知結果（外気温度）が目標室内温
度以上か以下を判別して自然循環冷房か強制循環冷房の
いずれかを選択する。次に、この選別結果で、外気温度
が目標室内温度以上のときは、制御装置が圧縮機１の運
転及び電磁弁１３を閉じる指示を行い、目標室内温度以
下のときは、圧縮機１の運転を停止し、電磁弁１３を開
く指示をして自然循環冷房を行えようにする。なお、制
御装置が圧縮機１の運転を指示した時は、流量調整装置
４０の弁開度を出口温度検知手段５５の検知結果（蒸発
器の出口冷媒ガスの過熱度）に基づいて制御し、室内を
冷房するが、この冷房で室内温度が目標室内温度以下に
なれば、圧縮機１の運転を停止し、以上になれば、圧縮
機１の運転を再開する。また、圧縮機の運転を停止し、
電磁弁１３を開く指示をして自然循環冷房を指示した時
は、実施の形態１で説明したように、流量調整装置４０
の弁開度を室内温度センサ５０の検知結果（室内温度）
に基づいて制御し、室内を冷房する。

【００４１】以上説明したように、外気温度が目標室内
温度以上のときは、制御装置が圧縮機の運転による冷房
を行い、目標室内温度以下のときは、圧縮機の運転を停
止して自然循環冷房を行えるようにしたので、経済的
で、常に冷房が行える使い勝手の良い空気調和機が得ら
れる。

【００４２】なお、この実施の形態３においては、自然
循環冷房を行う時、流量調整装置４０の弁開度を室内温
度センサ５０の検知結果（室内温度）に基づいて制御し
たが、実施の形態２のように、流量調整装置４０の弁開
度を室外温度センサ５１の検知結果（室内温度）に基づ
いて制御するようにすると、自然循環冷房において実施
の形態２とほぼ同様の効果が得られる。

【００４３】実施の形態４．以下に，この自然循環式空
気調和機の凝縮器について説明する。図４は本実施の形
態４における自然循環式空気調和機の凝縮器の構成図で
ある。この図において、２は複数の熱交換パイプを各段
・列に配置し、この配置した各段と列を組み合わせて並
列に形成された各冷媒流路を冷媒が順次降流するように
構成された室外側熱交換器である凝縮器、２４はこの凝
縮器２の各冷媒流路の入口側熱交換パイプと接続され、
蒸発器７からの冷媒を各冷媒流路に分配する凝縮器入口
分配部、２６は凝縮器の熱交換パイプ外表面に設けら
れ、冷媒の熱を放出するフィン、２８は凝縮器２の各冷
媒流路の出口側熱交換パイプと接続され、各冷媒流路の
冷媒を集める凝縮器出口集合部である。

【００４４】次に、この動作について説明する。なお、
自然循環式冷房においては、一般に，凝縮器内の冷媒流
路が下から上方向に形成されると，凝縮した液冷媒が重
力によって滞留あるいは逆流し，出口配管２８に液冷媒
が確実に供給されないため，自然循環冷房が行われなか
ったり、あるいは冷房能力が低下するという現象が生じ
る。

【００４５】このため、本実施の形態４における凝縮器
２では，例えば、蒸発器７から吸入ガス配管１０を介し
て凝縮器２に流入したガス冷媒を，凝縮器入口分配部２
４が熱交換配管の各列を基準として各冷媒流路を形成
し、分岐して流すのではなく、図４に示すように、各段
及び各列を組み合わせ、各冷媒流路を上下の２流路に分
岐し、この分岐して分配した冷媒が室外空気の流れに対
向して上から下方向へ流れるように各冷媒流路を形成す
ると、前列が後列より常に温度が高くなることなく、前
列と後列の冷媒温度がほぼ平均化されながら外気と熱交
換して凝縮し、この凝縮した液冷媒が重力によって順次
下方へ流れる。その後，この下方へ流れた冷媒液は凝縮
器出口集合部２８で集合されて液配管６へ流出する。

【００４６】このように構成すると、冷媒が室外空気の
流れに対向して滞留あるいは逆流することなくスムース
に流れるため、冷媒が確実に循環し、熱交換能力が向上
した信頼性の高い自然循環式空気調和機の室外側熱交換
器が得られる。

【００４７】実施の形態５．以下に、自然循環式空気調
和機の蒸発器（室内側熱交換器）について説明する。図
５はこの実施の形態５における自然循環式空気調和機の
蒸発器の構成図である。この図において、７は複数の熱
交換パイプを各段・列に配置し、この配置した各段と列
を組み合わせて並列に形成された各冷媒流路を冷媒が順
次流れるように構成された室内側熱交換器である蒸発
器、３４この蒸発器７の各冷媒流路の入口熱交換パイプ
と接続され、流量調整装置４０からの冷媒を各冷媒流路
に分配する蒸発器入口分配部、３６は蒸発器の熱交換パ
イプ外表面に設けられ、冷媒の熱を放出するフィン、３
８は蒸発器７の各冷媒流路の出口熱交換パイプと接続さ
れ、各冷媒流路の冷媒を集める蒸発器出口集合部であ
る。

【００４８】次に、この動作について説明する。なお、
自然循環式冷房においては、一般に，蒸発器内の冷媒流
路が上から下方向に形成されると，蒸発して気化した軽
いガス冷媒が重力によって滞留あるいは逆流するため，
自然循環冷房が行われなかったり、あるいは冷房能力が
低下するという現象が生じる。

【００４９】このため、本実施の形態５における蒸発器
７では、例えば、流量調整装置４０から液管６を介して
蒸発器７に流入した液冷媒を，蒸発器入口分配部３４が
熱交換配管の各列を基準として各冷媒流路を形成し、分
岐して流すのではなく、図５に示すように、各段と列と
を組み合わせ、上下の４流路に分岐し、この分岐・分配
した冷媒が室内空気の流れに対向して下から上方向へ順
次流れるように冷媒流路を形成しているので、前列が後
列より常に温度が高くなることなく、前列と後列の冷媒
温度がほぼ平均化されながら室内空気と熱交換して蒸発
し、この蒸発した軽いガス冷媒は上方へ流れる。その
後，この上方へ流れたガス冷媒は蒸発器出口集合部３８
で集合されてガス配管１０を介して凝縮器２へ流出す
る。

【００５０】このように構成すると、冷媒が室内空気の
流れに対向して滞留あるいは逆流することなくスムース
に流れるため、冷媒が確実に循環し、熱交換能力が向上
した信頼性の高い自然循環式空気調和機の室内側熱交換
器が得られる。

【００５１】実施の形態６．以下に、本発明の実施の形
態６における自然循環式空気調和機について説明する。
図６は本実施の形態による自然循環式空気調和機の構成
図である。この図６において，２は凝縮器，３は凝縮器
の室外ファン，４０は電子式膨張弁等の流量調整装置，
７は蒸発器，８はこの蒸発器７へ室内空気を送風する室
内ファン，６は液配管，１０はこの液配管の内管径より
数倍大きい内径のガス配管，５は室外機，９は室内機で
ある。

【００５２】次に、この動作について説明する。一般
に，同一配管径，同一冷媒流量では冷媒ガス流速が液流
速に比べて大きくなるため，ガス配管１０の圧力損失は
液配管６の圧力損失より大きくなる。従って、この自然
循環式冷房運転では，特に、吸入ガス配管１０の配管径
を液配管６の配管径より大きくして、配管の圧力損失を
小さくし、凝縮器２と蒸発器７との高低差による冷媒液
のヘッド圧力が冷媒回路内の圧力損失に負けて循環しな
くならないように、即ち、ガス配管１０の配管径を液配
管６に対して所定倍大きくし、冷媒が循環するようにす
ると共に、吸入ガス配管の圧力損失による冷媒流量の低
減を防止したものである。

【００５３】このように構成すると、吸入ガス配管の圧
力損失による冷媒流量の低減を防止して確実に自然循環
冷房を行うようになるため、更に経済的で、信頼性の高
い自然循環式空気調和機が得られる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
制御装置が、室外空気の温度が所定温度以下の時、室内
温度に応じて流量調整装置の弁開度を制御し、蒸発器へ
送る冷媒液量を制御するので、簡単な構成で、大気中の
異物の侵入を防止しながら、室内温度に応じて大気エネ
ルギーを効率良く活用して室内を清潔冷房する経済的な
自然循環式空気調和機が得られる。

【００５５】また、制御装置が、室外空気の温度が所定
温度以下の時、その室外空気の温度に応じて前記流量調
整装置の弁開度を制御するので、外気温度センサーのみ
により、自然循環式の冷房を行うか、行わないかを決定
し、この決定により流量調整装置４０の弁開度を制御し
て室内を冷房するようになるため、更に、構成部品が少
なく、経済的で、使い勝手の良い自然循環式空気調和機
が得られる。

【００５６】また、制御装置が、室内空気の温度が所定
温度以上の時、流量調整装置の弁開度を全開にして冷媒
を循環させるので、更に効率良く室内をスピーディに冷
房するようになるため、更に、経済的で、使い勝手の良
い自然循環式空気調和機が得られる。

【００５７】また、外気温度が所定温度以上のときは、
制御装置が圧縮機の運転による冷房を行い、所定温度以
下のときは、圧縮機の運転を停止して自然循環冷房を行
えるようにしたので、経済的で、外気温度が変動しても
常に冷房が行える使い勝手の良い空気調和機が得られ
る。

【００５８】また、室外側熱交換器の各段・列の熱交換
パイプを組み合わせて室外空気の流れに対して並列に形
成された複数の冷媒流路が前記冷媒を順次降流するよう
に構成したので、冷媒が室内空気の流れに対向して滞留
あるいは逆流することなくスムースに流れるため、冷媒
が確実に循環し、熱交換能力が向上した信頼性の高い自
然循環式空気調和機の室外側熱交換器が得られる。

【００５９】また、室内側熱交換器の各段・列の熱交換
パイプを組み合わせて室内空気の流れに対して並列に形
成された複数の冷媒流路が冷媒を順次昇流するように構
成されたので、冷媒が室内空気の流れに対向して滞留あ
るいは逆流することなくスムースに流れるため、冷媒が
確実に循環し、熱交換能力が向上した信頼性の高い自然
循環式空気調和機の室内側熱交換器が得られる。

【００６０】また、室内側熱交換器出口から室外側熱交
換器入口までの間を接続するガス配管径を室外側熱交換
器出口から室内側熱交換器入口までの間を接続する液配
管径よりも大きくしたので、吸入ガス配管の圧力損失に
よる冷媒流量の低減を防止して確実に自然循環冷房を行
うようになるため、更に信頼性の高い自然循環式空気調
和機が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１における自然循環式空
気調和機の構成図である。

【図２】 本発明の実施の形態２における自然循環式空
気調和機の構成図である。

【図３】 本発明の実施の形態３における自然循環式空
気調和機の構成図である。

【図４】 本発明の実施の形態４における自然循環式凝
縮器の構成図である。

【図５】 本発明の実施の形態５における自然循環式蒸
発器の構成図である。

【図６】 本発明の実施の形態６における自然循環式空
気調和機を示す構成図である。

【図７】 本発明の実施の形態１における自然循環式空
気調和機のモリエル線図である。

【図８】 従来の空気調和機を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機、 ２ 凝縮器 、 ３ 室外ファン、 ４
温度式膨張弁 、５室外機、 ６ 液配管、 ７ 蒸
発器、 ８ 室内ファン、 ９ 室内機、１０ 吸入ガ
ス配管、 １２ バイパス配管、 ２４凝縮器入口分配
部、 ２６フィン、 ２８ 凝縮器出口集合部、３４蒸
発器入口分配部、 ３８ 蒸発器出口集合部、 ４０
流量調整装置、 ５０ 室内温度センサ、 ５１ 外気
温度センサー、 ５５ 冷媒温度検知手段。

フロントページの続き (72)発明者 岡崎 多佳志 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 (72)発明者 福嶋 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

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室外空気と冷媒とを熱交換させる室外側
   熱交換器、前記冷媒の循環量を調整する流量調整装置、
   及び前記冷媒と室内空気とを熱交換させる室内側熱交換
   器が順次配管で接続された自然循環式空気調和機におい
   て、制御手段が、前記室外空気の温度が所定温度以下の
   時、前記室内空気の温度に応じて前記流量調整装置の冷
   媒循環量を制御することを特徴とする自然循環式空気調
   和機。
2. 【請求項２】 室外空気と冷媒とを熱交換させる室外側
   熱交換器、前記冷媒の循環量を調整する流量調整装置、
   及び前記冷媒と室内空気とを熱交換させる室内側熱交換
   器とが順次配管で接続された自然循環式空気調和機にお
   いて、制御手段が、前記室外空気の温度が所定温度以下
   の時、前記室外空気の温度に応じて前記流量調整装置の
   冷媒循環量を制御することを特徴とする自然循環式空気
   調和機。
3. 【請求項３】 前記制御装置が、前記室内空気の温度が
   所定温度以上の時、前記流量調整装置の弁開度を全開に
   して前記冷媒の循環量を制御することを特徴とする請求
   項１に記載の自然循環式空気調和機。
4. 【請求項４】 圧縮機及び当該圧縮機と並列に配管で接
   続された電磁弁が、前記室外側熱交換器と室内側熱交換
   器との間に設けられ、前記制御装置が、前記室外空気の
   温度が所定温度以上の時、前記電磁弁を閉じて前記圧縮
   機を運転することを特徴とする請求項１また２のいずれ
   かに記載の自然循環式空気調和機。
5. 【請求項５】 前記室外側熱交換器が、各段・列に配置
   された複数の熱交換パイプを有し、これらの各段・列の
   熱交換パイプを組み合わせて前記室外空気の流れに対し
   て並列に形成された複数の冷媒流路が、前記冷媒を順次
   降流するように構成されたことを特徴とする請求項１か
   ら４までのいずれかに記載の自然循環式空気調和機の室
   外側熱交換器。
6. 【請求項６】 前記室内側熱交換器が、各段・列に配置
   された複数の熱交換パイプを有し、これらの各段・列の
   熱交換パイプを組み合わせて前記室内空気の流れに対し
   て並列に形成された複数の冷媒流路が、前記冷媒を順次
   昇流するように構成されたことを特徴とする請求項１か
   ら５までのいずれかに記載の自然循環式空気調和機の室
   内側熱交換器。
7. 【請求項７】 前記室内側熱交換器出口から前記室外側
   熱交換器入口までの間を接続するガス配管径を前記室外
   側熱交換器出口から前記室内側熱交換器入口までの間を
   接続する液配管径よりも大きくしたことを特徴とする請
   求項１または２のいずれかに記載の自然循環式空気調和
   機。