WO2017051472A1 - 冷却装置 - Google Patents

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WO2017051472A1
WO2017051472A1 PCT/JP2015/077127 JP2015077127W WO2017051472A1 WO 2017051472 A1 WO2017051472 A1 WO 2017051472A1 JP 2015077127 W JP2015077127 W JP 2015077127W WO 2017051472 A1 WO2017051472 A1 WO 2017051472A1
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WO
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temperature
condenser
evaporator
refrigerant
outdoor
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/077127
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
杉本　猛
山口　敏明
坂本　英仁
恵司 井上
中村　博一
裕輔 島津
Original Assignee
三菱電機株式会社
三菱電機冷熱応用システム株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to PCT/JP2015/077127 priority Critical patent/WO2017051472A1/ja
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle

Definitions

  • the present invention relates to a cooling device for cooling a control panel or the like.
  • Patent Document 1 discloses a panel cooler including a refrigerant circuit to which a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator are connected.
  • an evaporator is disposed above a condenser inside a casing of a panel cooler, and the evaporator performs heat exchange between air and refrigerant inside the control panel.
  • the refrigerant is evaporated by the evaporator, the heat of the air inside the control panel is taken away, and the temperature inside the control panel decreases.
  • Patent Document 1 when cooling the inside of the control panel, driving power for driving the compressor is required. For this reason, it is desired to suppress power consumption in the cooling device.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a cooling device that suppresses energy consumption.
  • a cooling device includes a compressor, a first condenser, an expansion unit, and a refrigeration cycle circuit in which a first evaporator disposed below the first condenser is sequentially connected and a refrigerant flows therethrough. And the second condenser and the second evaporator disposed below the second condenser are connected to each other, both of the natural circulation circuit through which the refrigerant flows, and the first condenser and the second condenser. And an outdoor blower for blowing outdoor air and an indoor blower for blowing indoor air to both the first evaporator and the second evaporator.
  • the evaporator is disposed below the condenser, a natural circulation circuit in which the refrigerant circulates without using a compressor can be realized by the pressure of the gasified refrigerant.
  • the cooling period by the natural circulation circuit which does not need to drive the compressor is obtained, and energy consumption can be suppressed.
  • FIG. 6 is a ph diagram showing the state of the refrigerant in the second operation mode in Embodiment 1 of the present invention.
  • It is a flowchart which shows operation
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a cooling device 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the cooling device 1 will be described with reference to FIG.
  • the cooling device 1 is attached to a control panel 5, for example, and cools the inside of the control panel 5.
  • the control panel 5 is, for example, a control panel of a communication base station, and a communication device 5a and the like are installed therein.
  • the cooling device 1 includes a housing 2, a compressor 11, a condenser 12, an expansion unit 14, an evaporator 15, an outdoor blower 13, an indoor blower 16, a flow rate adjustment valve 17, and an outdoor temperature detection unit. 19, an indoor temperature detection unit 20, and a control unit 50.
  • the casing 2 is attached to a side portion of the control panel 5, and includes a first chamber 3 provided at the upper part (arrow Z1 direction side) and a second chamber provided at the lower part (arrow Z2 direction side). It is divided into four.
  • a condenser 12, an expansion unit 14, an outdoor fan 13, and a flow rate adjustment valve 17 are installed in the first chamber 3.
  • a portion 3d of the side portion of the first chamber 3 that is in contact with the outside is formed with a first suction port 3a that sucks outdoor air and a first outlet 3b that blows air to the outside.
  • the first chamber 3 is provided with a first suction guide 3 c that guides outdoor air from the first suction port 3 a to the outdoor blower 13. The outdoor air is sucked from the first suction port 3a, guided by the first suction guide 3c, passes through the outdoor blower 13 and the condenser 12, and is blown out of the first blower outlet 3b.
  • a compressor 11, an evaporator 15, an indoor blower 16, and a control unit 50 are installed.
  • a portion 4 d that is in contact with the control panel 5 has a second suction port 4 a that sucks indoor air of the control panel 5 and a second outlet 4 b that blows air into the room. Is formed.
  • the second chamber 4 is provided with a second suction guide 4c for guiding room air from the second suction port 4a to the indoor blower 16. The room air is sucked in from the second suction port 4a, guided by the second suction guide 4c, passes through the indoor blower 16 and the evaporator 15, and is blown into the room from the second outlet 4b.
  • the condenser 12 is provided in the first chamber 3, and the evaporator 15 is provided in the second chamber 4. That is, the evaporator 15 is disposed below the condenser 12.
  • the distance L between the lower end of the condenser 12 and the upper end of the evaporator 15 is about 200 mm or more.
  • the outdoor temperature detector 19 is provided in the vicinity of the first suction port 3a and detects the temperature of the outdoor air flowing through the condenser 12.
  • the room temperature detection unit 20 is provided in the vicinity of the second suction port 4 a and detects the temperature of the room air flowing through the evaporator 15.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing the cooling device 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the cooling device 1 includes a refrigeration cycle circuit 30 in which a compressor 11, a condenser 12, an expansion unit 14, and an evaporator 15 are sequentially connected, and a refrigerant flows therethrough.
  • the cooling device 1 also includes a natural circulation circuit 40 to which a condenser 12 and an evaporator 15 are connected.
  • a CO 2 refrigerant circulates in the refrigeration cycle circuit 30 and the natural circulation circuit 40.
  • the compressor 11 compresses the refrigerant and may be a constant speed machine or an inverter-equipped machine.
  • the power source (not shown) for driving the compressor 11 may be an AC power source, that is, an AC power source, or a DC power source, that is, a DC power source. In the case of a DC power source, even if a power failure occurs, emergency operation can be performed by supplying power from a storage battery, that is, a battery.
  • a first backflow prevention valve 21 that prevents the refrigerant from flowing back to the compressor 11 is provided on the discharge side of the compressor 11.
  • the condenser 12 exchanges heat between the outdoor air and the refrigerant.
  • the outdoor blower 13 blows outdoor air to the condenser 12.
  • the expansion part 14 expands and depressurizes the refrigerant, and is, for example, a capillary tube.
  • the expansion unit 14 may be a mechanical expansion valve or an electronic expansion valve.
  • the evaporator 15 exchanges heat between indoor air and the refrigerant.
  • the indoor blower 16 blows room air to the evaporator 15.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the evaporator 15 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the evaporator 15 is, for example, a fin-and-tube heat exchanger.
  • the evaporator 15 includes a plurality of fins 15c, a hairpin tube 15a that is inserted into the fins 15c, arranged in the vertical direction (arrow Z direction) and bent in the horizontal direction (arrow X direction), and a bend that connects the hairpin tubes 15a to each other.
  • a tube 15b In this case, the evaporator 15 employs a multi-pass structure in which three hairpin tubes 15a and two bend tubes 15b are used as one pass.
  • the refrigerant flowing into the evaporator 15 passes through the hairpin tube 15a at the lower end of each pass, the bend tube 15b, the hairpin tube 15a, and the bend tube 15b in this order, and flows out from the hairpin tube 15a at the upper end of each pass.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the refrigerant amount of the evaporator 15 and the refrigerant circulation amount in the first embodiment of the present invention.
  • the pressure (head difference) is larger in the lower path than in the upper path.
  • coolant circulation amount is larger in the lower path than in the upper path.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an evaporator 15 in a modified example.
  • the evaporator 15 connects a plurality of fins 15c, a hairpin tube 15a inserted in the fins 15c, arranged in the vertical direction (arrow Z direction) and bent in the vertical direction, and the hairpin tubes 15a.
  • the bend pipe 15b may be provided.
  • the refrigerant flowing into the evaporator 15 passes through the hairpin tube 15a and the bend tube 15b alternately from the lower end to the upper end of the evaporator 15 and flows out of the evaporator 15.
  • the evaporator 15 employs a two-pass structure in which two sets of hairpin tubes 15a and bend tubes 15b are arranged in the horizontal direction, and the refrigerant circulates separately.
  • the refrigerant flowing into the evaporator 15 is mainly in a liquid state, the refrigerant is easily collected in the lower path than in the upper path due to the influence of gravity. Accordingly, the pressure (head difference) is larger in the lower path than in the upper path. That is, the flow resistance in the lower path is larger than that in the upper path.
  • the pressure (head difference) can be made uniform in each pass. Therefore, the loss of cooling capacity can be further reduced.
  • the cooling device 1 includes a bypass pipe 42 that bypasses the outlet side of the condenser 12 and the inlet side of the evaporator 15, and a flow path switching that switches whether the refrigerant passes through the bypass pipe 42.
  • Part 18 The flow path switching unit 18 is constituted by a three-way valve, for example.
  • the bypass pipe 42 connects the flow path switching unit 18 and the discharge side of the compressor 11.
  • the bypass pipe 42 is provided with a second backflow prevention valve 22 that prevents the refrigerant from flowing back to the flow path switching unit 18 side.
  • the cooling device 1 includes a parallel pipe 41 provided in parallel with the expansion portion 14.
  • the parallel pipe 41 connects the inflow side and the outflow side of the expansion part 14.
  • the parallel pipe 41 is provided with a flow rate adjusting valve 17 that adjusts the flow rate of the refrigerant.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the cooling device 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the control unit 50 controls the operation of the compressor 11 and the flow rate adjustment valve 17, and includes a temperature determination unit 51, a mode execution unit 52, and a stop unit 53.
  • the temperature determination unit 51 determines whether or not the difference temperature between the outdoor air temperature detected by the outdoor temperature detection unit 19 and the indoor air temperature detected by the indoor temperature detection unit 20 is equal to or greater than a difference temperature threshold.
  • the difference temperature threshold is, for example, 7K.
  • the mode execution unit 52 drives the compressor 11 and closes the flow rate adjustment valve 17 so that the refrigerant flows through the refrigeration cycle circuit 30.
  • the operation mode is executed.
  • the mode execution means 52 controls the flow path switching unit 18 so that the refrigerant flows through the compressor 11.
  • the mode execution unit 52 stops the compressor 11 and opens the flow rate adjustment valve 17 so that the refrigerant flows through the natural circulation circuit 40.
  • the second operation mode is executed.
  • the mode execution unit 52 controls the flow path switching unit 18 so that the refrigerant flows through the bypass pipe 42.
  • the evaporator 15 is disposed below the condenser 12 (in the direction of arrow Z2). For this reason, the liquid refrigerant condensed in the condenser 12 descends toward the evaporator 15 due to gravity. Further, the gas refrigerant evaporated in the evaporator 15 rises toward the condenser 12 due to the gasified pressure. Since the gasified pressure has a specific gravity lower than that of air, an increasing force works. Thereby, the natural circulation circuit 40 is implement
  • the Cv value of the flow rate adjusting valve 17, that is, the volume of the refrigerant that passes through the flow rate adjusting valve 17 per unit time when the flow rate adjusting valve 17 is opened is set to a predetermined value, for example, 0.5 or more. That is, the mode execution means 52 adjusts the opening degree of the flow rate adjusting valve 17 so that the volume of the refrigerant passing per unit time becomes equal to or larger than the volume threshold.
  • the volume of the refrigerant is calculated based on the temperature of the outdoor air detected by the outdoor temperature detector 19 or the temperature of the indoor air detected by the indoor temperature detector 20. Thereby, it can suppress that the flow of a refrigerant
  • the opening degree of the flow rate adjustment valve 17 may be adjusted based on the mass of the refrigerant.
  • the temperature of the room air is about 30 to 50 ° C. due to heat generation from the communication device 5a and the like. By maintaining the temperature of the room air at about 30 ° C., the reliability of the communication device 5a and the like is ensured.
  • the temperature of the outdoor air varies depending on the climate or the season. When the temperature of the outdoor air is high, that is, when the difference between the temperature of the indoor air and the temperature of the outdoor air is small, the refrigerant that exchanges heat with the outdoor air in the condenser 12 is difficult to condense, so the compressor 11 is used.
  • the refrigeration cycle circuit 30 is employed.
  • the stop unit 53 is configured such that when the temperature of the indoor air detected by the indoor temperature detection unit 20 is equal to or lower than the indoor air temperature threshold value, the compressor 11 and the outdoor blower 13 Is to stop.
  • the stop means 53 stops the compressor 11 and the outdoor blower 13, thereby preventing the indoor air from being excessively cooled. Thereby, energy consumption can be reduced.
  • the stopping means 53 stops the outdoor blower 13 when the temperature of the indoor air detected by the indoor temperature detecting unit 20 is equal to or lower than the indoor air temperature threshold. It is something to be made.
  • the stop means 53 stops the outdoor blower 13, thereby preventing the room air from being excessively cooled. Thereby, energy consumption can be reduced.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing a refrigerant flow in the first operation mode according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the flow of the refrigerant in the first operation mode will be described.
  • the compressor 11 is driven and the flow rate adjustment valve 17 is closed.
  • the refrigerant is circulated to the compressor 11 by the flow path switching unit 18. That is, in the first operation mode, the refrigerant flows through the refrigeration cycle circuit 30 that is a solid line portion in FIG. 7, and no refrigerant flows through the broken line portion in FIG.
  • the refrigerant sucked into the compressor 11 is compressed by the compressor 11 and discharged in the state of high-temperature and high-pressure gas.
  • the refrigerant discharged from the compressor 11 passes through the first backflow prevention valve 21, then flows into the condenser 12, and is condensed by exchanging heat with outdoor air in the condenser 12.
  • the condensed liquid refrigerant flows into the expansion part 14 and is expanded and decompressed in the expansion part 14 to be in a gas-liquid two-phase state.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant flows into the evaporator 15 and is evaporated by exchanging heat with room air in the evaporator 15. At this time, room air is cooled and the inside of the control panel 5 is cooled.
  • the evaporated gas refrigerant passes through the flow path switching unit 18 and is sucked into the compressor 11.
  • the case where the temperature of the outdoor air is 35 ° C. and the temperature of the indoor air is 35 ° C. and the first operation mode is executed will be exemplified.
  • the power consumption of the compressor 11 is about 0.8 kW
  • the total power consumption of the outdoor fan 13 and the indoor fan 16 is about 0.15 kW
  • the total power consumption is about 0.95 W.
  • the cooling capacity of the cooling device 1 is about 2 kW
  • the COP indicated by the value obtained by dividing the cooling capacity by the power consumption is 2.1 obtained by dividing the cooling capacity 2 kW by the overall power consumption 0.95 W.
  • FIG. 8 is a circuit diagram showing the flow of the refrigerant in the second operation mode in the first embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is p showing the state of the refrigerant in the second operation mode in the first embodiment of the present invention. -H diagram.
  • the flow of the refrigerant in the second operation mode will be described.
  • the compressor 11 is stopped and the flow rate adjustment valve 17 is opened.
  • the flow path switching unit 18 causes the refrigerant to flow through the bypass pipe 42. That is, in the second operation mode, the refrigerant flows through the natural circulation circuit 40, which is a solid line portion in FIG. 8, and no refrigerant flows through the broken line portion in FIG.
  • the refrigerant flowing into the condenser 12 is condensed by exchanging heat with outdoor air in the condenser 12.
  • the liquid refrigerant that has been condensed and has a condenser outlet pressure of P1Mpa flows into the flow rate adjustment valve 17 due to gravity, but due to pressure loss in a liquid pipe (not shown) provided at the outlet of the condenser 12, the flow rate adjustment valve.
  • the inlet pressure is P2Mpa.
  • the refrigerant has a flow control valve outlet pressure of P3 MPa due to pressure loss in the flow control valve 17. Thereafter, when the refrigerant flows into the evaporator 15 by gravity, the evaporator inlet pressure becomes P4Mpa due to pressure loss in a distributor (not shown) provided in the evaporator 15.
  • the refrigerant that has flowed into the evaporator 15 undergoes heat exchange with room air in the evaporator 15 and is evaporated. At this time, room air is cooled and the inside of the control panel 5 is cooled.
  • the gas refrigerant that has been evaporated to increase the enthalpy and the evaporator outlet pressure becomes P5 MPa flows into the second backflow prevention valve 22 by the gasified pressure, during which the second backflow prevention valve inlet pressure P6Mpa, 2 backflow prevention valve outlet pressure P7Mpa.
  • the condenser inlet pressure becomes P8 Mpa due to pressure loss in a gas pipe (not shown) provided in the condenser 12.
  • the refrigerant flowing into the condenser 12 is condensed by exchanging heat with outdoor air in the condenser 12, enthalpy is reduced, and the condenser outlet pressure becomes P1Mpa.
  • the flow rate adjustment valve 17 may be omitted. In this case, the refrigerant passes through the expansion part 14 in the natural circulation circuit 40. Further, the flow path switching unit 18 may be omitted. In this case, in the natural circulation circuit 40, the refrigerant passes through not only the bypass pipe 42 but also the compressor 11.
  • the outdoor air temperature is 20 ° C. or lower, for example, 10 ° C. and the indoor air temperature is 35 ° C.
  • the second operation mode is executed will be exemplified.
  • the total power consumption of the outdoor blower 13 and the indoor blower 16 is about 0.15 kW
  • the compressor 11 is not used, so the overall power consumption is also about 0.15 W.
  • the cooling capacity of the cooling device 1 is about 1.2 kW
  • the COP indicated by the value obtained by dividing the cooling capacity by the power consumption is 8.0 obtained by dividing the cooling capacity 1.2 kW by the total power consumption 0.15 W.
  • the COP of 8.0 in the second operation mode is higher than the COP of 2.1 in the first operation mode described above. Therefore, the second operation mode has better cooling efficiency than the first operation mode. That is, the first operation mode is executed in summer and the like, and the second operation mode is executed in intermediate and winter, so that the total cooling efficiency of the year is executed only in the first operation mode. Is much higher than.
  • the cooling device 1 may switch between the first operation mode and the second operation mode based only on the temperature of the outdoor air. In this case, when the outside air temperature is high, the first operation mode is selected, and when the outside air temperature is low, the second operation mode is selected. The cooling device 1 may switch between the first operation mode and the second operation mode based on the temperature of the outdoor air and the temperature of the room air.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the cooling device 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the operation of the cooling device 1 according to the first embodiment will be described.
  • the temperature of the outdoor air and the temperature of the indoor air are acquired by the control unit 50 (step ST1).
  • the first operation mode is executed by the mode execution means 52 (step ST3).
  • the compressor 11 is driven by the mode execution means 52 and the flow rate adjustment valve 17 is closed (step ST4).
  • step ST5 it is determined whether or not the temperature of the room air is not more than the room temperature threshold. If the temperature of the room air is higher than the room air temperature threshold (No in step ST5), step ST5 is repeated. On the other hand, when the temperature of the indoor air is equal to or lower than the indoor air temperature threshold (Yes in step ST5), the compressor 11 is stopped and the outdoor blower 13 is stopped by the stop means 53 (step ST6).
  • Step ST2 when it is determined that the differential temperature is equal to or higher than the differential temperature threshold (Yes in Step ST2), the mode operation means 52 executes the second operation mode (Step ST7). Specifically, the compressor 11 is stopped by the mode execution means 52 and the flow rate adjustment valve 17 is opened (step ST8). Then, in the second operation mode, it is determined whether or not the temperature of the room air is equal to or lower than the room temperature threshold (step ST9). If the temperature of the room air is higher than the room air temperature threshold (No in step ST9), step ST9 is repeated. On the other hand, when the temperature of the room air is equal to or lower than the room temperature threshold (Yes in step ST9), the outdoor blower 13 is stopped by the stop means 53 (step ST10).
  • the natural circulation circuit 40 in which the refrigerant circulates without using the compressor 11 due to the pressure of the gasified refrigerant. realizable. That is, the liquid refrigerant condensed in the condenser 12 is lowered toward the evaporator 15 by gravity, and the gas refrigerant evaporated in the evaporator 15 is raised toward the condenser 12 due to the gasified pressure. Since the gasified pressure has a specific gravity lower than that of air, an increasing force works. Thus, the natural circulation circuit 40 naturally circulates the refrigerant without using the compressor 11. For this reason, the cooling period by the natural circulation circuit 40 which does not need to drive the compressor 11 is obtained, and energy consumption can be suppressed.
  • a flow rate adjustment valve 17 that is provided in parallel with the expansion unit 14, adjusts the flow rate of the refrigerant, an outdoor temperature detection unit 19 that detects the temperature of the outdoor air that flows through the condenser 12, and the indoor air that flows through the evaporator 15.
  • An indoor temperature detection unit 20 that detects the temperature
  • a control unit 50 that controls the operation of the compressor 11 and the flow rate adjustment valve 17, and the control unit 50 detects the outdoor air detected by the outdoor temperature detection unit 19.
  • the temperature determination means 51 for determining whether or not the difference temperature between the temperature and the temperature of the room air detected by the room temperature detection unit 20 is equal to or greater than the difference temperature threshold, and the temperature determination means 51 causes the difference temperature to be less than the difference temperature threshold.
  • the compressor 11 is driven and the flow rate adjustment valve 17 is closed, and the first operation mode in which the refrigerant flows through the refrigeration cycle circuit 30 is executed.
  • the compressor 11 is stopped, the flow rate adjustment valve 17 is opened, and the mode execution means 52 that executes the second operation mode in which the refrigerant flows through the natural circulation circuit 40. Have.
  • the refrigeration cycle circuit 30 is employed.
  • the temperature of the outdoor air is low, that is, when the difference between the temperature of the indoor air and the temperature of the outdoor air is large, the refrigerant that exchanges heat with the outdoor air in the condenser 12 is easily condensed.
  • Natural circulation circuit 40 in which 11 is not used is employed.
  • the refrigeration cycle circuit 30 or the natural circulation circuit 40 is selected based on the temperature of the indoor air and the temperature of the outdoor air, the first operation mode is executed in, for example, the summer, and the intermediate period and the winter period.
  • the second operation mode is executed, the total cooling efficiency of the year can be improved as compared with the case where only the first operation mode is executed. Therefore, it contributes to energy saving.
  • the control unit 50 determines that the compressor 11 and the outdoor unit when the temperature of the indoor air detected by the indoor temperature detection unit 20 is equal to or less than the indoor air temperature threshold value. If the blower 13 is stopped and the second operation mode is executed by the mode execution means 52, the outdoor blower 13 is stopped when the temperature of the indoor air detected by the indoor temperature detection unit 20 is equal to or lower than the indoor air temperature threshold.
  • a stop means 53 is further provided. In the first operation mode, when the temperature of the indoor air is low, the stop means 53 stops the compressor 11 and the outdoor blower 13, thereby preventing the indoor air from being excessively cooled. Thereby, energy consumption can be reduced. Further, in the second operation mode, when the temperature of the room air is low, the stop unit 53 stops the outdoor blower 13, thereby preventing the room air from being excessively cooled. Thereby, energy consumption can be reduced.
  • the mode execution means 52 determines the volume of refrigerant passing per unit time based on the temperature of the outdoor air detected by the outdoor temperature detector 19 or the temperature of the indoor air detected by the indoor temperature detector 20.
  • the opening degree of the flow rate adjustment valve 17 is adjusted so as to be equal to or greater than the volume threshold value. Thereby, it can suppress that the flow of a refrigerant
  • coolant is inhibited and cooling performance falls.
  • the evaporator 15 is a fin-and-tube heat exchanger, and the refrigerant flows from the lowermost end to the uppermost end. Thereby, the pressure (head difference) can be equalized in each pass. Therefore, loss of cooling capacity can be reduced.
  • the refrigerant flowing through the refrigeration cycle circuit 30 is a CO 2 refrigerant.
  • the cooling device 1 such as a panel cooler generally uses a chlorofluorocarbon refrigerant.
  • the Fluorocarbon Emission Control Law was enforced for the purpose of ozone layer destruction and global warming prevention.
  • all managers are obliged to record inspections at least once a quarter for first-class specific products such as panel coolers, that is, commercial refrigeration and air conditioning equipment. Items in the inspection record include abnormal noise from the product, damage to the appearance of the product including piping, corrosion, rust and oil bleed, frost on the heat exchanger, and signs of leakage of the filled refrigerant. .
  • the manager When the administrator confirms the leakage of the refrigerants of chlorofluorocarbons, the manager is obliged to identify the location where the refrigerant has leaked as soon as possible and to perform repairs to prevent the leakage. In addition, the administrator needs to record and store the history of equipment inspection and repair, refrigerant charging and recovery, etc., and processing work and processing costs such as recovery or destruction of CFC refrigerants required by law occur. .
  • CO 2 refrigerant since the CO 2 refrigerant is used, it is not obligated by the chlorofluorocarbon emission suppression law, and the inspection of the refrigerant leakage is unnecessary.
  • CO 2 refrigerant since CO 2 refrigerant has a GWP, that is, a global warming potential of 1, it is an environment-friendly refrigerant, and costs such as recovery and destruction during maintenance are unnecessary.
  • the refrigerant circulating in the refrigeration cycle circuit 30 may be an HFO refrigerant.
  • the HFO refrigerant include HFO-1234yf and HFO-1234ze. Even if the HFO refrigerant is used, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
  • the cooling device 1 further includes a housing 2 that is partitioned into a first chamber 3 provided in the upper portion and a second chamber 4 provided in the lower portion, and the condenser 12 includes the first chamber 3.
  • the evaporator 15 is disposed in the second chamber 4. Thereby, the evaporator 15 is arrange
  • the cooling device 1 is used as a panel cooler for cooling the inside of the control panel 5, for example.
  • FIG. FIG. 11 is a schematic diagram showing a cooling device 100 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that the cooling device 100 includes a second condenser 123 and a second evaporator 124 in addition to the first condenser 112 and the first evaporator 115. 1 and different.
  • the same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The description will focus on differences from the first embodiment.
  • the first chamber 3 of the housing 2 is provided with a first condenser 112 and a second condenser 123, and outdoor air in the first condenser 112 is blown. And the surface of the second condenser 123 where the outdoor air is blown face each other. That is, the outdoor blower 13 blows outdoor air to the first condenser 112 and the second condenser 123.
  • the second chamber 4 of the housing 2 is provided with a first evaporator 115 and a second evaporator 124, a surface of the first evaporator 115 through which indoor air is blown, The surface of the second evaporator 124 where the room air is blown faces.
  • the indoor blower 16 blows room air to the first evaporator 115 and the second evaporator 124.
  • the second condenser 123 is provided in the first chamber 3, and the second evaporator 124 is provided in the second chamber 4. That is, the second evaporator 124 is disposed below (in the direction of the arrow Z2) than the second condenser 123.
  • FIG. 12 is a circuit diagram showing a cooling device 100 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the cooling device 100 includes a natural circulation circuit 140 in which a second condenser 123 and a second evaporator 124 are sequentially connected, and the refrigerant flows.
  • a CO 2 refrigerant is circulated in the natural circulation circuit 140.
  • the refrigeration cycle circuit 130 and the natural circulation circuit 140 have independent circuits.
  • FIG. 13 is a block diagram showing cooling device 100 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the control unit 150 controls the operation of the compressor 11, and includes a temperature determination unit 151, a mode execution unit 152, and a stop unit 153.
  • the temperature determination unit 151 determines whether or not the difference temperature between the outdoor air temperature detected by the outdoor temperature detection unit 19 and the indoor air temperature detected by the indoor temperature detection unit 20 is equal to or greater than a difference temperature threshold.
  • the difference temperature threshold is, for example, 7K.
  • the mode execution unit 152 drives the compressor 11 so that the refrigerant flows through the refrigeration cycle circuit 130 and the natural circulation circuit 140. The mode is to be executed. Further, when the temperature determination unit 151 determines that the differential temperature is equal to or higher than the differential temperature threshold, the mode execution unit 152 stops the compressor 11 and executes the second operation mode in which the refrigerant flows through the natural circulation circuit 140. To do.
  • the second evaporator 124 is disposed below the second condenser 123. For this reason, the liquid refrigerant condensed in the second condenser 123 descends toward the second evaporator 124 due to gravity. Further, the gas refrigerant evaporated in the second evaporator 124 rises toward the second condenser 123 due to the gasified pressure. As a result, the refrigerant naturally circulates in the natural circulation circuit 140.
  • the first evaporator 115 is disposed below the first condenser 112. For this reason, the liquid refrigerant condensed in the first condenser 112 descends toward the first evaporator 115 due to gravity. Further, the gas refrigerant evaporated in the first evaporator 115 rises toward the first condenser 112 due to the gasified pressure. Thereby, a circuit in which the refrigerant circulates naturally is realized. Thus, in the second operation mode, the compressor 11 stops, but the refrigerant naturally circulates also in the refrigeration cycle circuit 130.
  • the temperature of the room air is about 30 to 50 ° C. due to heat generation from the communication device 5a and the like. By maintaining the temperature of the room air at about 30 ° C., the reliability of the communication device 5a and the like is ensured.
  • the temperature of the outdoor air varies depending on the climate or the season. When the temperature of the outdoor air is high, that is, when the difference between the temperature of the indoor air and the temperature of the outdoor air is small, the refrigerant that exchanges heat with the outdoor air in the first condenser 112 is not easily condensed. A refrigeration cycle circuit 130 is used.
  • the stop unit 153 is configured such that when the temperature of the indoor air detected by the indoor temperature detection unit 20 is equal to or lower than the indoor air temperature threshold, the compressor 11 and the outdoor blower 13 Is to stop. In the first operation mode, when the temperature of the indoor air is low, the stop unit 153 stops the compressor 11 and the outdoor blower 13 to prevent the indoor air from being excessively cooled. Thereby, energy consumption can be reduced.
  • the stop unit 153 stops the outdoor blower 13 when the temperature of the indoor air detected by the indoor temperature detection unit 20 is equal to or lower than the indoor air temperature threshold value. It is something to be made.
  • the stop means 153 stops the outdoor blower 13, thereby preventing the room air from being excessively cooled. Thereby, energy consumption can be reduced.
  • FIG. 14 is a flowchart showing the operation of the cooling device 100 according to the second embodiment of the present invention.
  • the operation of the cooling device 100 according to the second embodiment will be described.
  • the temperature of the outdoor air and the temperature of the indoor air are acquired by the control unit 150 (step ST11).
  • the first operation mode is executed by the mode execution unit 152 (step ST13).
  • the compressor 11 is driven by the mode execution unit 152 (step ST14).
  • step ST15 it is determined whether or not the temperature of the room air is equal to or lower than the room temperature threshold. If the temperature of the room air is higher than the room air temperature threshold (No in step ST15), step ST15 is repeated. On the other hand, when the temperature of the indoor air is equal to or lower than the indoor air temperature threshold value (Yes in step ST15), the compressor 11 is stopped and the outdoor blower 13 is stopped by the stop unit 153 (step ST16).
  • step ST12 when it is determined that the differential temperature is equal to or higher than the differential temperature threshold (Yes in step ST12), the mode operation unit 152 executes the second operation mode (step ST17). Specifically, the compressor 11 is stopped by the mode execution means 152 (step ST18). Then, in the second operation mode, it is determined whether or not the temperature of the room air is equal to or lower than the room temperature threshold (step ST19). If the temperature of the room air is higher than the room air temperature threshold (No in step ST19), step ST19 is repeated. On the other hand, when the temperature of the room air is equal to or lower than the room temperature threshold (Yes in step ST19), the outdoor blower 13 is stopped by the stop unit 153 (step ST20).
  • the natural circulation circuit 140 in which the refrigerant circulates naturally without using the compressor 11 is realized. It can. That is, the liquid refrigerant condensed in the second condenser 123 descends toward the second evaporator 124 due to gravity, and the gas refrigerant evaporated in the second evaporator 124 becomes the first due to the gasified pressure. Ascend toward the second condenser 123. Thus, in the natural circulation circuit 140, the refrigerant circulates naturally without using the compressor 11. For this reason, energy consumption can be suppressed.
  • the first evaporator 115 is disposed below the first condenser 112
  • a circuit in which the refrigerant circulates naturally without using the compressor 11 can be realized. That is, the liquid refrigerant condensed in the first condenser 112 descends toward the first evaporator 115 due to gravity, and the gas refrigerant evaporated in the first evaporator 115 is changed to the first pressure by the gasified pressure. Ascend toward one condenser 112.
  • the refrigerant circulates naturally without using the compressor 11. For this reason, energy consumption can be suppressed.
  • the outdoor temperature detector 19 that detects the temperature of the outdoor air that flows through the first condenser 112 and the second condenser 123, and the temperature of the indoor air that flows through the first evaporator 115 and the second evaporator 124.
  • a controller 150 for controlling the operation of the compressor 11. The controller 150 detects the outdoor air temperature detected by the outdoor temperature detector 19 and the indoor temperature detector.
  • the temperature determination unit 151 determines whether or not the temperature difference between the indoor air temperature detected by the temperature sensor 20 is equal to or higher than the temperature difference threshold, and the temperature determination unit 151 determines that the temperature difference is less than the temperature difference threshold.
  • the compressor 11 is driven to execute the first operation mode in which the refrigerant flows through the refrigeration cycle circuit 130 and the natural circulation circuit 140, and the temperature determination unit 151 sets the difference temperature to the difference temperature If it is determined that the values above, the compressor 11 is stopped, having a mode executing means 152 for executing the second operation mode in which the refrigerant flows through the natural circulation circuit 140.
  • the first operation mode the refrigerant circulates not only in the refrigeration cycle circuit 130 but also in the natural circulation circuit 140. Therefore, the cooling capacity is improved by the amount that the refrigerant naturally circulates in the natural circulation circuit 140.
  • the control unit 150 determines that the compressor 11 and the outdoor unit when the indoor air temperature detected by the indoor temperature detection unit 20 is equal to or lower than the indoor air temperature threshold value.
  • the outdoor blower 13 is stopped when the temperature of the indoor air detected by the indoor temperature detection unit 20 is equal to or lower than the indoor air temperature threshold.
  • a stop means 153 is further provided. In the first operation mode, when the temperature of the indoor air is low, the stop unit 153 stops the compressor 11 and the outdoor blower 13 to prevent the indoor air from being excessively cooled. Thereby, energy consumption can be reduced. Further, in the second operation mode, when the temperature of the indoor air is low, the stop unit 153 can stop the outdoor blower 13 to prevent the indoor air from being excessively cooled. Thereby, energy consumption can be reduced.
  • the refrigerant flowing through the refrigeration cycle circuit 130 may be an HFO refrigerant.
  • the HFO refrigerant include HFO-1234yf and HFO-1234ze. Even if the HFO refrigerant is used, the same effects as those of the second embodiment can be obtained.
  • the condenser 12 in the first embodiment is configured by the heat exchanger in which the first condenser 112 and the second condenser 123 in the second embodiment are integrated, and the implementation is performed.
  • the evaporator 15 in the first embodiment is configured by a heat exchanger in which the first evaporator 115 and the second evaporator 124 in the second embodiment are integrated.
  • Cooling device 2 housing, 3 1st chamber, 3a 1st inlet, 3b 1st outlet, 3c 1st inlet guide, 3d part, 4th 2nd chamber, 4a 2nd inlet 4b, 2nd outlet, 4c, 2nd suction guide, 4d part, 5 control panel, 5a communicator, 11 compressor, 12 condenser, 13 outdoor blower, 14 expansion section, 15 evaporator, 15a hairpin tube, 15b bend pipe, 15c fin, 16 indoor fan, 17 flow rate adjustment valve, 18 flow path switching unit, 19 outdoor temperature detection unit, 20 indoor temperature detection unit, 21 first backflow prevention valve, 22 second backflow prevention valve, 30 refrigeration cycle circuit, 40 natural circulation circuit, 41 parallel piping, 42 bypass piping, 50 control unit, 51 temperature determination means, 52 mode execution means, 53 stop hand , 100 cooling device, 112 first condenser, 115 first evaporator, 123 second condenser, 124 second evaporator, 130 refrigeration cycle circuit, 140 natural circulation circuit, 150 controller, 151

Abstract

　冷却装置は、圧縮機、第１の凝縮器、膨張部、及び、第１の凝縮器より下方に配置された第１の蒸発器が順次接続され、冷媒が流通する冷凍サイクル回路と、第２の凝縮器及び第２の凝縮器より下方に配置された第２の蒸発器が接続され、冷媒が流通する自然循環回路と、第１の凝縮器及び第２の凝縮器の双方に室外空気を送風する室外送風機と、第１の蒸発器及び第２の蒸発器の双方に室内空気を送風する室内送風機と、を備える。

Description

冷却装置
　本発明は、制御盤等を冷却する冷却装置に関する。
　従来、制御盤等を冷却する盤用クーラといった冷却装置が知られている。特許文献１には、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器が接続された冷媒回路を備える盤用クーラが開示されている。特許文献１は、盤用クーラの筐体の内部において、蒸発器が凝縮器の上方に配置されており、蒸発器は制御盤の内部の空気と冷媒との間で熱交換を行う。特許文献１において、冷媒が蒸発器で蒸発されることにより、制御盤の内部の空気の熱が奪われ、制御盤の内部の温度が低下する。
特許第４３５５０７９号公報
　しかしながら、特許文献１では、制御盤の内部を冷却する際、圧縮機を駆動する駆動電力が必要である。このため、冷却装置において、消費電力を抑制することが望まれている。
　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、エネルギ消費を抑制する冷却装置を提供するものである。
　本発明に係る冷却装置は、圧縮機、第１の凝縮器、膨張部、及び、第１の凝縮器より下方に配置された第１の蒸発器が順次接続され、冷媒が流通する冷凍サイクル回路と、第２の凝縮器及び第２の凝縮器より下方に配置された第２の蒸発器が接続され、冷媒が流通する自然循環回路と、第１の凝縮器及び第２の凝縮器の双方に室外空気を送風する室外送風機と、第１の蒸発器及び第２の蒸発器の双方に室内空気を送風する室内送風機と、を備える。
　本発明によれば、蒸発器が凝縮器より下方に配置されているため、ガス化した冷媒の圧力によって、圧縮機を使用しなくとも冷媒が循環する自然循環回路を実現できる。このように、圧縮機を駆動することが不要な自然循環回路による冷却期間が得られ、エネルギ消費を抑制することができる。
本発明の実施の形態１に係る冷却装置１を示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係る冷却装置１を示す回路図である。 本発明の実施の形態１における蒸発器１５を示す模式図である。 本発明の実施の形態１における蒸発器１５の冷媒量と冷媒循環量との関係を示すグラフである。 変形例における蒸発器１５を示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係る冷却装置１を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１における第１の運転モードの冷媒の流れを示す回路図である。 本発明の実施の形態１における第２の運転モードの冷媒の流れを示す回路図である。 本発明の実施の形態１における第２の運転モードの冷媒の状態を示すｐ－ｈ線図である。 本発明の実施の形態１に係る冷却装置１の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る冷却装置１００を示す模式図である。 本発明の実施の形態２に係る冷却装置１００を示す回路図である。 本発明の実施の形態２に係る冷却装置１００を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る冷却装置１００の動作を示すフローチャートである。
実施の形態１．
　以下、本発明に係る冷却装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る冷却装置１を示す模式図である。この図１に基づいて、冷却装置１について説明する。図１に示すように、冷却装置１は、例えば制御盤５に取り付けられ、制御盤５の内部を冷却するものである。制御盤５は、例えば通信基地局の制御盤等であり、内部に通信機５ａ等が設置されている。冷却装置１は、筐体２と、圧縮機１１と、凝縮器１２と、膨張部１４と、蒸発器１５と、室外送風機１３と、室内送風機１６と、流量調整弁１７と、室外温度検出部１９と、室内温度検出部２０と、制御部５０とを備えている。
　筐体２は、制御盤５の側部に取り付けられており、上部（矢印Ｚ１方向側）に設けられた第１のチャンバ３と、下部（矢印Ｚ２方向側）に設けられた第２のチャンバ４とに区画されている。第１のチャンバ３には、凝縮器１２と、膨張部１４と、室外送風機１３と、流量調整弁１７とが設置されている。第１のチャンバ３の側部のうち室外に接した部分３ｄには、室外空気を吸い込む第１の吸込口３ａと、室外に空気を吹き出す第１の吹出口３ｂとが形成されている。そして、第１のチャンバ３には、第１の吸込口３ａから室外送風機１３に室外空気をガイドする第１の吸込ガイド３ｃが設けられている。室外空気は、第１の吸込口３ａから吸い込まれ、第１の吸込ガイド３ｃにガイドされて室外送風機１３及び凝縮器１２を通過して、第１の吹出口３ｂから室外に吹き出される。
　第２のチャンバ４には、圧縮機１１と、蒸発器１５と、室内送風機１６と、制御部５０とが設置されている。第２のチャンバ４の側部のうち制御盤５に接した部分４ｄには、制御盤５の室内空気を吸い込む第２の吸込口４ａと、室内に空気を吹き出す第２の吹出口４ｂとが形成されている。そして、第２のチャンバ４には、第２の吸込口４ａから室内送風機１６に室内空気をガイドする第２の吸込ガイド４ｃが設けられている。室内空気は、第２の吸込口４ａから吸い込まれ、第２の吸込ガイド４ｃにガイドされて室内送風機１６及び蒸発器１５を通過して、第２の吹出口４ｂから室内に吹き出される。
　ここで、凝縮器１２は第１のチャンバ３に設けられ、蒸発器１５は第２のチャンバ４に設けられている。即ち、蒸発器１５は、凝縮器１２より下方に配置されている。なお、凝縮器１２の下端と蒸発器１５の上端との間の距離Ｌは、約２００ｍｍ以上である。また、室外温度検出部１９は、第１の吸込口３ａの近傍に設けられており、凝縮器１２に流れる室外空気の温度を検出するものである。室内温度検出部２０は、第２の吸込口４ａの近傍に設けられており、蒸発器１５に流れる室内空気の温度を検出するものである。
　図２は、本発明の実施の形態１に係る冷却装置１を示す回路図である。図２に示すように、冷却装置１は、圧縮機１１、凝縮器１２、膨張部１４及び蒸発器１５が順次接続され、冷媒が流通する冷凍サイクル回路３０を備えている。また、冷却装置１は、凝縮器１２及び蒸発器１５が接続された自然循環回路４０を備えている。冷凍サイクル回路３０及び自然循環回路４０には、例えばＣＯ２冷媒が流通している。
　圧縮機１１は、冷媒を圧縮するものであり、一定速機でもよいし、インバータ搭載機でもよい。圧縮機１１を駆動する電源（図示せず）は、交流電源、即ちＡＣ電源でもよいし、直流電源、即ちＤＣ電源でもよい。ＤＣ電源の場合、仮に停電が発生しても、蓄電池、即ちバッテリからの電力供給によって応急運転することができる。なお、圧縮機１１の吐出側には、冷媒が圧縮機１１に逆流することを防止する第１の逆流防止弁２１が設けられている。
　凝縮器１２は、室外空気と冷媒とを熱交換するものである。室外送風機１３は、室外空気を凝縮器１２に送風するものである。膨張部１４は、冷媒を膨張及び減圧するものであり、例えばキャピラリチューブである。なお、膨張部１４は、機械式膨張弁又は電子式膨張弁でもよい。蒸発器１５は、室内空気と冷媒とを熱交換するものである。室内送風機１６は、室内空気を蒸発器１５に送風するものである。
　図３は、本発明の実施の形態１における蒸発器１５を示す模式図である。図３に示すように、蒸発器１５は、例えばフィンアンドチューブ型熱交換器である。蒸発器１５は、複数のフィン１５ｃと、フィン１５ｃに挿入され、上下方向（矢印Ｚ方向）に並べられ水平方向（矢印Ｘ方向）に屈曲するヘアピン管１５ａと、ヘアピン管１５ａ同士を接続するベンド管１５ｂとを備えている。この場合、蒸発器１５は、３個のヘアピン管１５ａ及び２個のベンド管１５ｂを１パスとする複数パス構造が採用される。蒸発器１５に流入した冷媒は、各パスの下端のヘアピン管１５ａからベンド管１５ｂ、ヘアピン管１５ａ、ベンド管１５ｂの順に通過し、各パスの上端のヘアピン管１５ａから流出する。
　図４は、本発明の実施の形態１における蒸発器１５の冷媒量と冷媒循環量との関係を示すグラフである。上記のとおり、上方のパスよりも下方のパスの方が、圧力（ヘッド差）が大きい。このため、図４に示すように、上方のパスよりも下方のパスの方が、冷媒循環量が多い。
　図５は、変形例における蒸発器１５を示す模式図である。図５に示すように、蒸発器１５は、複数のフィン１５ｃと、フィン１５ｃに挿入され、上下方向（矢印Ｚ方向）に並べられ上下方向に屈曲するヘアピン管１５ａと、ヘアピン管１５ａ同士を接続するベンド管１５ｂとを備えていてもよい。蒸発器１５に流入した冷媒は、蒸発器１５の下端から上端に向かって、ヘアピン管１５ａとベンド管１５ｂとを交互に通過して、蒸発器１５から流出する。また、蒸発器１５は、ヘアピン管１５ａ及びベンド管１５ｂ同士が水平方向に２組並べられた２パス構造が採用されており、夫々別個に冷媒が流通している。ここで、蒸発器１５に流入する冷媒は、主に液状態であるため、重力の影響を受けて上方のパスよりも下方のパスの方に冷媒が溜まり易い。従って、上方のパスよりも下方のパスの方が、圧力（ヘッド差）が大きい。即ち、上方のパスよりも下方のパスの方が、流通抵抗が大きい。変形例では、各パスにおいて、圧力（ヘッド差）を均一化することができる。従って、冷却能力の損失をより軽減することができる。
　図２に示すように、冷却装置１は、凝縮器１２の出口側と蒸発器１５の入口側とをバイパスするバイパス配管４２と、冷媒がバイパス配管４２を通過するか否かを切り替える流路切替部１８とを備えている。流路切替部１８は、例えば三方弁で構成されている。バイパス配管４２は、流路切替部１８と圧縮機１１の吐出側とを接続するものである。また、バイパス配管４２には、冷媒が流路切替部１８側に逆流することを防止する第２の逆流防止弁２２が設けられている。更に、冷却装置１は、膨張部１４と並列に設けられた並列配管４１を備えている。並列配管４１は、膨張部１４の流入側と流出側とを接続するものである。並列配管４１には、冷媒の流量を調整する流量調整弁１７が設けられている。
　図６は、本発明の実施の形態１に係る冷却装置１を示すブロック図である。図６に示すように、制御部５０は、圧縮機１１及び流量調整弁１７の動作を制御するものであり、温度判定手段５１と、モード実行手段５２と、停止手段５３とを有している。温度判定手段５１は、室外温度検出部１９によって検出された室外空気の温度と室内温度検出部２０によって検出された室内空気の温度との差分温度が差分温度閾値以上であるか否かを判定するものである。ここで、差分温度閾値は、例えば７Ｋである。
　モード実行手段５２は、温度判定手段５１によって差分温度が差分温度閾値未満と判定された場合、圧縮機１１を駆動させると共に流量調整弁１７を閉じ、冷媒が冷凍サイクル回路３０を流通する第１の運転モードを実行するものである。また、モード実行手段５２は、冷媒が圧縮機１１に流通するように流路切替部１８を制御する。また、モード実行手段５２は、温度判定手段５１によって差分温度が差分温度閾値以上と判定された場合、圧縮機１１を停止させると共に流量調整弁１７を開き、冷媒が自然循環回路４０を流通する第２の運転モードを実行するものである。また、モード実行手段５２は、冷媒がバイパス配管４２に流通するように流路切替部１８を制御する。
　ここで、蒸発器１５は凝縮器１２よりも下方（矢印Ｚ２方向）に配置されている。このため、凝縮器１２において凝縮された液冷媒は、重力によって蒸発器１５に向かって下降する。また、蒸発器１５において蒸発されたガス冷媒は、ガス化した圧力によって凝縮器１２に向かって上昇する。ガス化した圧力は、空気よりも比重が低くなるため、上昇する力が働く。これにより、自然循環回路４０が実現される。
　また、流量調整弁１７のＣｖ値、即ち流量調整弁１７を開いたときに単位時間当たりに流量調整弁１７を通過する冷媒の体積は、所定値、例えば０．５以上に設定される。即ち、モード実行手段５２は、単位時間当たりに通過する冷媒の体積が体積閾値以上となるように流量調整弁１７の開度を調整するものである。冷媒の体積は、室外温度検出部１９によって検出された室外空気の温度又は室内温度検出部２０によって検出された室内空気の温度に基づいて算出される。これにより、冷媒の流れが阻害されて冷却性能が低下することを抑制することができる。なお、流量調整弁１７の開度は、冷媒の質量に基づいて調整されてもよい。
　制御盤５の内部は、通信機５ａ等からの発熱のため、室内空気の温度が約３０～５０℃である。室内空気の温度が約３０℃に保たれることによって、通信機５ａ等の信頼性が確保させる。一方、室外空気の温度は、気候又は季節等によって変化する。室外空気の温度が高い場合、即ち、室内空気の温度と室外空気の温度との差分が小さい場合、凝縮器１２において室外空気と熱交換される冷媒は凝縮され難いため、圧縮機１１が使用される冷凍サイクル回路３０が採用される。これに対し、室外空気の温度が低い場合、即ち、室内空気の温度と室外空気の温度との差分が大きい場合、凝縮器１２において室外空気と熱交換される冷媒は凝縮され易いため、圧縮機１１が使用されない自然循環回路４０が採用される。
　停止手段５３は、モード実行手段５２によって第１の運転モードが実行されている場合、室内温度検出部２０によって検出された室内空気の温度が内気温度閾値以下のとき、圧縮機１１及び室外送風機１３を停止させるものである。第１の運転モードにおいて、室内空気の温度が低い場合、停止手段５３が圧縮機１１及び室外送風機１３を停止させることによって、室内空気が過剰に冷却されることを防止することができる。これにより、エネルギ消費を削減することができる。
　また、停止手段５３は、モード実行手段５２によって第２の運転モードが実行されている場合、室内温度検出部２０によって検出された室内空気の温度が内気温度閾値以下のとき、室外送風機１３を停止させるものである。第２の運転モードにおいて、室内空気の温度が低い場合、停止手段５３が室外送風機１３を停止させることによって、室内空気が過剰に冷却されることを防止することができる。これにより、エネルギ消費を削減することができる。
　図７は、本発明の実施の形態１における第１の運転モードの冷媒の流れを示す回路図である。次に、第１の運転モードの冷媒の流れについて説明する。図７に示すように、第１の運転モードでは、圧縮機１１が駆動されており、流量調整弁１７が閉じている。また、流路切替部１８によって、冷媒が圧縮機１１に流通するようにされている。即ち、第１の運転モードでは、図７の実線部である冷凍サイクル回路３０に冷媒が流通し、図７の破線部には冷媒が流通しない。
　圧縮機１１に吸入された冷媒は、圧縮機１１によって圧縮されて高温高圧のガスの状態で吐出される。圧縮機１１から吐出された冷媒は、第１の逆流防止弁２１を通過した後、凝縮器１２に流入し、凝縮器１２において室外空気と熱交換されて凝縮される。凝縮された液冷媒は、膨張部１４に流入し、膨張部１４において膨張及び減圧されて気液二相状態にされる。そして、気液二相冷媒は、蒸発器１５に流入し、蒸発器１５において室内空気と熱交換されて蒸発される。このとき、室内空気が冷やされ、制御盤５の内部が冷却される。蒸発されたガス冷媒は、流路切替部１８を通過して、圧縮機１１に吸入される。
　夏期等において、室外空気の温度が３５℃及び室内空気の温度が３５℃であり、第１の運転モードが実行されている場合について例示する。圧縮機１１の消費電力を約０．８ｋＷ、室外送風機１３の消費電力及び室内送風機１６の消費電力の合計を約０．１５ｋＷとすると、全体の消費電力は約０．９５Ｗである。冷却装置１の冷却能力を約２ｋＷとすると、冷却能力を消費電力で除算した値で示すＣＯＰは、冷却能力２ｋＷを全体の消費電力０．９５Ｗで除算した２．１である。
　図８は、本発明の実施の形態１における第２の運転モードの冷媒の流れを示す回路図、図９は、本発明の実施の形態１における第２の運転モードの冷媒の状態を示すｐ－ｈ線図である。次に、第２の運転モードの冷媒の流れについて説明する。図８に示すように、第２の運転モードでは、圧縮機１１が停止されており、流量調整弁１７が開かれている。また、流路切替部１８によって、冷媒がバイパス配管４２に流通するようにされている。即ち、第２の運転モードでは、図８の実線部である自然循環回路４０に冷媒が流通し、図８の破線部には冷媒が流通しない。
　図８，図９に示すように、凝縮器１２に流入した冷媒は、凝縮器１２において室外空気と熱交換されて凝縮される。凝縮されて凝縮器出口圧力がＰ１Ｍｐａとなった液冷媒は、重力によって流量調整弁１７に流入するが、凝縮器１２の出口に設けられた液管（図示せず）における圧損によって、流量調整弁入口圧力がＰ２Ｍｐａとなる。そして、冷媒は、流量調整弁１７における圧損によって流量調整弁出口圧力はＰ３ＭＰａとなる。その後、冷媒は、重力によって蒸発器１５に流入する際、蒸発器１５に設けられた分配器（図示せず）における圧損によって、蒸発器入口圧力がＰ４Ｍｐａとなる。
　蒸発器１５に流入した冷媒は、蒸発器１５において室内空気と熱交換されて蒸発される。このとき、室内空気が冷やされ、制御盤５の内部が冷却される。蒸発されてエンタルピが増加して蒸発器出口圧力がＰ５ＭＰａとなったガス冷媒は、ガス化した圧力によって第２の逆流防止弁２２に流入し、その間に第２の逆流防止弁入口圧力Ｐ６Ｍｐａ、第２の逆流防止弁出口圧力Ｐ７Ｍｐａとなる。そして、冷媒は、ガス化した圧力によって凝縮器１２に流入する際、凝縮器１２に設けられたガス管（図示せず）における圧損によって、凝縮器入口圧力がＰ８Ｍｐａとなる。凝縮器１２に流入した冷媒は、凝縮器１２において室外空気と熱交換されて凝縮され、エンタルピが減少して凝縮器出口圧力がＰ１Ｍｐａとなる。なお、流量調整弁１７は省略されてもよい。この場合、自然循環回路４０において、冷媒は、膨張部１４を通過する。また、流路切替部１８は省略されてもよい。この場合、自然循環回路４０において、冷媒は、バイパス配管４２だけではなく、圧縮機１１も通過する。
　中間期及び冬期等において、室外空気の温度が２０℃以下、例えば１０℃及び室内空気の温度が３５℃であり、第２の運転モードが実行されている場合について例示する。室外送風機１３の消費電力及び室内送風機１６の消費電力の合計を約０．１５ｋＷとすると、圧縮機１１を使用していないため、全体の消費電力も約０．１５Ｗである。冷却装置１の冷却能力を約１．２ｋＷとすると、冷却能力を消費電力で除算した値で示すＣＯＰは、冷却能力１．２ｋＷを全体の消費電力０．１５Ｗで除算した８．０である。
　第２の運転モードにおけるＣＯＰの８．０は、前述の第１の運転モードにおけるＣＯＰの２．１と比較して高い。従って、第２の運転モードは第１の運転モードに比べて冷却効率が良好である。即ち、夏期等において第１の運転モードが実行され、中間期及び冬期等において第２の運転モードが実行されることによって、年間のトータルの冷却効率は、第１の運転モードのみが実行されるよりも極めて高い。
　なお、冷却装置１は、室外空気の温度のみに基づいて第１の運転モードと第２の運転モードとを切り替えてもよい。この場合、外気温度が高いとき、第１の運転モードが選択され、外気温度が低いとき、第２の運転モードが選択される。また、冷却装置１は、室外空気の温度及び室内空気の温度に基づいて第１の運転モードと第２の運転モードとを切り替えてもよい。
　図１０は、本発明の実施の形態１に係る冷却装置１の動作を示すフローチャートである。次に、本実施の形態１に係る冷却装置１の動作について説明する。図１０に示すように、先ず、制御部５０によって室外空気の温度及び室内空気の温度が取得される（ステップＳＴ１）。次に、温度判定手段５１によって室外空気の温度と室内空気の温度との差分温度が差分温度閾値以上であるか否かが判定される（ステップＳＴ２）。差分温度が差分温度閾値未満であると判定された場合（ステップＳＴ２のＮｏ）、モード実行手段５２によって第１の運転モードが実行される（ステップＳＴ３）。具体的には、モード実行手段５２によって圧縮機１１が駆動されると共に流量調整弁１７が閉じられる（ステップＳＴ４）。
　そして、第１の運転モードにおいて、室内空気の温度が内気温度閾値以下であるか否かが判定される（ステップＳＴ５）。室内空気の温度が内気温度閾値より高い場合（ステップＳＴ５のＮｏ）、ステップＳＴ５が繰り返される。一方、室内空気の温度が内気温度閾値以下の場合（ステップＳＴ５のＹｅｓ）、停止手段５３によって圧縮機１１が停止されると共に室外送風機１３が停止される（ステップＳＴ６）。
　ステップＳＴ２において、差分温度が差分温度閾値以上と判定された場合（ステップＳＴ２のＹｅｓ）、モード実行手段５２によって第２の運転モードが実行される（ステップＳＴ７）。具体的には、モード実行手段５２によって圧縮機１１が停止されると共に流量調整弁１７が開かれる（ステップＳＴ８）。そして、第２の運転モードにおいて、室内空気の温度が内気温度閾値以下であるか否かが判定される（ステップＳＴ９）。室内空気の温度が内気温度閾値より高い場合（ステップＳＴ９のＮｏ）、ステップＳＴ９が繰り返される。一方、室内空気の温度が内気温度閾値以下の場合（ステップＳＴ９のＹｅｓ）、停止手段５３によって室外送風機１３が停止される（ステップＳＴ１０）。
　本実施の形態１によれば、蒸発器１５が凝縮器１２より下方に配置されているため、ガス化した冷媒の圧力によって、圧縮機１１を使用しなくとも冷媒が循環する自然循環回路４０を実現できる。即ち、凝縮器１２において凝縮された液冷媒は、重力によって蒸発器１５に向けて下降し、蒸発器１５において蒸発されたガス冷媒は、ガス化した圧力によって凝縮器１２に向けて上昇する。ガス化した圧力は、空気よりも比重が低くなるため、上昇する力が働く。このように、自然循環回路４０では、圧縮機１１を使用せずに、冷媒が自然に循環する。このため、圧縮機１１を駆動することが不要な自然循環回路４０による冷却期間が得られ、エネルギ消費を抑制することができる。
　また、膨張部１４と並列に設けられ、冷媒の流量を調整する流量調整弁１７と、凝縮器１２に流れる室外空気の温度を検出する室外温度検出部１９と、蒸発器１５に流れる室内空気の温度を検出する室内温度検出部２０と、圧縮機１１及び流量調整弁１７の動作を制御する制御部５０と、を更に備え、制御部５０は、室外温度検出部１９によって検出された室外空気の温度と室内温度検出部２０によって検出された室内空気の温度との差分温度が差分温度閾値以上であるか否かを判定する温度判定手段５１と、温度判定手段５１によって差分温度が差分温度閾値未満と判定された場合、圧縮機１１を駆動させると共に流量調整弁１７を閉じ、冷媒が冷凍サイクル回路３０を流通する第１の運転モードを実行し、温度判定手段５１によって差分温度が差分温度閾値以上と判定された場合、圧縮機１１を停止させると共に流量調整弁１７を開き、冷媒が自然循環回路４０を流通する第２の運転モードを実行するモード実行手段５２と、を有する。
　室外空気の温度が高い場合、即ち、室内空気の温度と室外空気の温度との差分が小さい場合、凝縮器１２において室外空気と熱交換される冷媒は凝縮され難いため、圧縮機１１が使用される冷凍サイクル回路３０が採用される。これに対し、室外空気の温度が低い場合、即ち、室内空気の温度と室外空気の温度との差分が大きい場合、凝縮器１２において室外空気と熱交換される冷媒は凝縮され易いため、圧縮機１１が使用されない自然循環回路４０が採用される。このように、室内空気の温度及び室外空気の温度に基づいて、冷凍サイクル回路３０又は自然循環回路４０が選択されるため、例えば夏期等において第１の運転モードが実行され、中間期及び冬期等において第２の運転モードが実行されることによって、年間のトータルの冷却効率を、第１の運転モードのみが実行されるよりも向上させることができる。従って、省エネルギに資する。
　更に、制御部５０は、モード実行手段５２によって第１の運転モードが実行されている場合、室内温度検出部２０によって検出された室内空気の温度が内気温度閾値以下のとき、圧縮機１１及び室外送風機１３を停止させ、モード実行手段５２によって第２の運転モードが実行されている場合、室内温度検出部２０によって検出された室内空気の温度が内気温度閾値以下のとき、室外送風機１３を停止させる停止手段５３を更に有する。第１の運転モードにおいて、室内空気の温度が低い場合、停止手段５３が圧縮機１１及び室外送風機１３を停止させることによって、室内空気が過剰に冷却されることを防止することができる。これにより、エネルギ消費を削減することができる。また、第２の運転モードにおいて、室内空気の温度が低い場合、停止手段５３が室外送風機１３を停止させることによって、室内空気が過剰に冷却されることを防止することができる。これにより、エネルギ消費を削減することができる。
　更にまた、モード実行手段５２は、室外温度検出部１９によって検出された室外空気の温度又は室内温度検出部２０によって検出された室内空気の温度に基づいて、単位時間当たりに通過する冷媒の体積が体積閾値以上となるように流量調整弁１７の開度を調整するものである。これにより、冷媒の流れが阻害されて冷却性能が低下することを抑制することができる。
　そして、蒸発器１５は、フィンアンドチューブ型熱交換器であり、最下端から最上端に冷媒が流通するものである。これにより、各パスにおいて、圧力（ヘッド差）を均一化することができる。従って、冷却能力の損失を軽減することができる。
　また、冷凍サイクル回路３０に流通する冷媒は、ＣＯ２冷媒である。従来、盤用クーラのような冷却装置１は、概してフロン冷媒が使用されている。平成２７年４月、オゾン層破壊及び地球温暖化防止を目的として、フロン排出抑制法が施行されている。フロン排出抑制法では、盤用クーラといった第１種特定製品、即ち業務用の冷凍空調機器について、全ての管理者は、四半期に一回以上、点検記録の義務が課されている。点検記録の項目は、製品からの異音、配管を含む製品外観の損傷、腐食、錆及び油にじみ、熱交換器の霜付き、充填されているフロン冷媒の漏洩の兆候の有無等が挙げられる。そして、管理者は、フロン類の冷媒の漏洩を確認した場合、可及的速やかに冷媒が漏洩した箇所を特定し、漏洩を防止するための修理を実施する義務が課されている。また、管理者は、機器の点検及び修理、冷媒の充填及び回収等の履歴を記録及び保存する必要があり、法律で義務付けられたフロン冷媒の回収又は破壊等の処理作業、処理コストが発生する。
　本実施の形態１は、ＣＯ２冷媒が使用されているため、フロン排出抑制法の義務を負わず、冷媒の漏洩の検査が不要である。また、ＣＯ２冷媒は、ＧＷＰ、即ち地球温暖化係数が１であるため、環境に配慮された冷媒であり、整備時の回収及び破壊等のコストが不要となる。
　なお、冷凍サイクル回路３０に流通する冷媒は、ＨＦＯ冷媒であってもよい。ＨＦＯ冷媒としては、例えばＨＦＯ－１２３４ｙｆ、ＨＦＯ－１２３４ｚｅ等が挙げられる。ＨＦＯ冷媒が使用されても、実施の形態１と同様の効果を奏する。
　また、冷却装置１は、上部に設けられた第１のチャンバ３と下部に設けられた第２のチャンバ４とに区画された筐体２を更に備え、凝縮器１２は、第１のチャンバ３に配置され、蒸発器１５は、第２のチャンバ４に配置されている。これにより、蒸発器１５は凝縮器１２よりも下方に配置される。
　更に、冷却装置１は、例えば制御盤５の内部を冷却する盤用クーラとして使用される。
実施の形態２．
　図１１は、本発明の実施の形態２に係る冷却装置１００を示す模式図である。本実施の形態２は、冷却装置１００が第１の凝縮器１１２及び第１の蒸発器１１５に加え、第２の凝縮器１２３及び第２の蒸発器１２４を備えている点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態２では、実施の形態１と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
　図１１に示すように、筐体２の第１のチャンバ３には、第１の凝縮器１１２及び第２の凝縮器１２３が設けられており、第１の凝縮器１１２における室外空気が送風される面と、第２の凝縮器１２３における室外空気が送風される面とが対向している。即ち、室外送風機１３は、室外空気を第１の凝縮器１１２及び第２の凝縮器１２３に送風する。また、筐体２の第２のチャンバ４には、第１の蒸発器１１５及び第２の蒸発器１２４が設けられており、第１の蒸発器１１５における室内空気が送風される面と、第２の蒸発器１２４における室内空気が送風される面とが対向している。即ち、室内送風機１６は、室内空気を第１の蒸発器１１５及び第２の蒸発器１２４に送風する。このように、第２の凝縮器１２３は第１のチャンバ３に設けられ、第２の蒸発器１２４は第２のチャンバ４に設けられている。即ち、第２の蒸発器１２４は、第２の凝縮器１２３よりも下方（矢印Ｚ２方向）に配置されている。
　図１２は、本発明の実施の形態２に係る冷却装置１００を示す回路図である。図１２に示すように、冷却装置１００は、第２の凝縮器１２３及び第２の蒸発器１２４が順次接続され、冷媒が流通する自然循環回路１４０を備えている。自然循環回路１４０には、ＣＯ２冷媒が流通している。本実施の形態２では、冷凍サイクル回路１３０と自然循環回路１４０とが互いに独立した回路を有している。
　図１３は、本発明の実施の形態２に係る冷却装置１００を示すブロック図である。図１３に示すように、制御部１５０は、圧縮機１１の動作を制御するものであり、温度判定手段１５１と、モード実行手段１５２と、停止手段１５３とを有している。温度判定手段１５１は、室外温度検出部１９によって検出された室外空気の温度と室内温度検出部２０によって検出された室内空気の温度との差分温度が差分温度閾値以上であるか否かを判定するものである。ここで、差分温度閾値は、例えば７Ｋである。
　モード実行手段１５２は、温度判定手段１５１によって差分温度が差分温度閾値未満と判定された場合、圧縮機１１を駆動させて、冷媒が冷凍サイクル回路１３０及び自然循環回路１４０を流通する第１の運転モードを実行するものである。また、モード実行手段１５２は、温度判定手段１５１によって差分温度が差分温度閾値以上と判定された場合、圧縮機１１を停止させて、冷媒が自然循環回路１４０を流通する第２の運転モードを実行するものである。ここで、第２の蒸発器１２４は第２の凝縮器１２３よりも下方に配置されている。このため、第２の凝縮器１２３において凝縮された液冷媒は、重力によって第２の蒸発器１２４に向かって下降する。また、第２の蒸発器１２４において蒸発されたガス冷媒は、ガス化した圧力によって第２の凝縮器１２３に向かって上昇する。これにより、自然循環回路１４０において、冷媒は自然循環する。
　なお、第１の蒸発器１１５は第１の凝縮器１１２よりも下方に配置されている。このため、第１の凝縮器１１２において凝縮された液冷媒は、重力によって第１の蒸発器１１５に向かって下降する。また、第１の蒸発器１１５において蒸発されたガス冷媒は、ガス化した圧力によって第１の凝縮器１１２に向かって上昇する。これにより、冷媒が自然循環する回路が実現される。このように、第２の運転モードでは、圧縮機１１は停止するものの、冷凍サイクル回路１３０においても、冷媒は自然循環する。
　制御盤５の内部は、通信機５ａ等からの発熱のため、室内空気の温度が約３０～５０℃である。室内空気の温度が約３０℃に保たれることによって、通信機５ａ等の信頼性が確保させる。一方、室外空気の温度は、気候又は季節等によって変化する。室外空気の温度が高い場合、即ち、室内空気の温度と室外空気の温度との差分が小さい場合、第１の凝縮器１１２において室外空気と熱交換される冷媒は凝縮され難いため、圧縮機１１が使用される冷凍サイクル回路１３０が採用される。これに対し、室外空気の温度が低い場合、即ち、室内空気の温度と室外空気の温度との差分が大きい場合、第１の凝縮器１１２において室外空気と熱交換される冷媒は凝縮され易いため、圧縮機１１が使用されない自然循環回路１４０が採用される。
　停止手段１５３は、モード実行手段１５２によって第１の運転モードが実行されている場合、室内温度検出部２０によって検出された室内空気の温度が内気温度閾値以下のとき、圧縮機１１及び室外送風機１３を停止させるものである。第１の運転モードにおいて、室内空気の温度が低い場合、停止手段１５３が圧縮機１１及び室外送風機１３を停止させることによって、室内空気が過剰に冷却されることを防止することができる。これにより、エネルギ消費を削減することができる。
　また、停止手段１５３は、モード実行手段１５２によって第２の運転モードが実行されている場合、室内温度検出部２０によって検出された室内空気の温度が内気温度閾値以下のとき、室外送風機１３を停止させるものである。第２の運転モードにおいて、室内空気の温度が低い場合、停止手段１５３が室外送風機１３を停止させることによって、室内空気が過剰に冷却されることを防止することができる。これにより、エネルギ消費を削減することができる。
　図１４は、本発明の実施の形態２に係る冷却装置１００の動作を示すフローチャートである。次に、本実施の形態２に係る冷却装置１００の動作について説明する。図１４に示すように、先ず、制御部１５０によって室外空気の温度及び室内空気の温度が取得される（ステップＳＴ１１）。次に、温度判定手段１５１によって室外空気の温度と室内空気の温度との差分温度が差分温度閾値以上であるか否かが判定される（ステップＳＴ１２）。差分温度が差分温度閾値未満であると判定された場合（ステップＳＴ１２のＮｏ）、モード実行手段１５２によって第１の運転モードが実行される（ステップＳＴ１３）。具体的には、モード実行手段１５２によって圧縮機１１が駆動される（ステップＳＴ１４）。
　そして、第１の運転モードにおいて、室内空気の温度が内気温度閾値以下であるか否かが判定される（ステップＳＴ１５）。室内空気の温度が内気温度閾値より高い場合（ステップＳＴ１５のＮｏ）、ステップＳＴ１５が繰り返される。一方、室内空気の温度が内気温度閾値以下の場合（ステップＳＴ１５のＹｅｓ）、停止手段１５３によって圧縮機１１が停止されると共に室外送風機１３が停止される（ステップＳＴ１６）。
　ステップＳＴ１２において、差分温度が差分温度閾値以上と判定された場合（ステップＳＴ１２のＹｅｓ）、モード実行手段１５２によって第２の運転モードが実行される（ステップＳＴ１７）。具体的には、モード実行手段１５２によって圧縮機１１が停止される（ステップＳＴ１８）。そして、第２の運転モードにおいて、室内空気の温度が内気温度閾値以下であるか否かが判定される（ステップＳＴ１９）。室内空気の温度が内気温度閾値より高い場合（ステップＳＴ１９のＮｏ）、ステップＳＴ１９が繰り返される。一方、室内空気の温度が内気温度閾値以下の場合（ステップＳＴ１９のＹｅｓ）、停止手段１５３によって室外送風機１３が停止される（ステップＳＴ２０）。
　本実施の形態２によれば、第２の蒸発器１２４が第２の凝縮器１２３より下方に配置されているため、圧縮機１１を使用せずに冷媒が自然循環する自然循環回路１４０を実現できる。即ち、第２の凝縮器１２３において凝縮された液冷媒は、重力によって第２の蒸発器１２４に向けて下降し、第２の蒸発器１２４において蒸発されたガス冷媒は、ガス化した圧力によって第２の凝縮器１２３に向けて上昇する。このように、自然循環回路１４０では、圧縮機１１を使用せずに、冷媒が自然に循環する。このため、エネルギ消費を抑制することができる。
　また、冷凍サイクル回路１３０において、第１の蒸発器１１５が第１の凝縮器１１２より下方に配置されているため、圧縮機１１を使用せずに冷媒が自然循環する回路を実現できる。即ち、第１の凝縮器１１２において凝縮された液冷媒は、重力によって第１の蒸発器１１５に向けて下降し、第１の蒸発器１１５において蒸発されたガス冷媒は、ガス化した圧力によって第１の凝縮器１１２に向けて上昇する。このように、冷凍サイクル回路１３０では、圧縮機１１を使用せずに、冷媒が自然に循環する。このため、エネルギ消費を抑制することができる。
　また、第１の凝縮器１１２及び第２の凝縮器１２３に流れる室外空気の温度を検出する室外温度検出部１９と、第１の蒸発器１１５及び第２の蒸発器１２４に流れる室内空気の温度を検出する室内温度検出部２０と、圧縮機１１の動作を制御する制御部１５０と、を更に備え、制御部１５０は、室外温度検出部１９によって検出された室外空気の温度と室内温度検出部２０によって検出された室内空気の温度との差分温度が差分温度閾値以上であるか否かを判定する温度判定手段１５１と、温度判定手段１５１によって差分温度が差分温度閾値未満と判定された場合、圧縮機１１を駆動させて、冷媒が冷凍サイクル回路１３０及び自然循環回路１４０を流通する第１の運転モードを実行し、温度判定手段１５１によって差分温度が差分温度閾値以上と判定された場合、圧縮機１１を停止させて、冷媒が自然循環回路１４０を流通する第２の運転モードを実行するモード実行手段１５２と、を有する。第１の運転モードにおいて、冷媒は、冷凍サイクル回路１３０だけではなく、自然循環回路１４０にも流通する。従って、冷媒が自然循環回路１４０に自然循環する分だけ、冷却能力が向上する。
　更に、制御部１５０は、モード実行手段１５２によって第１の運転モードが実行されている場合、室内温度検出部２０によって検出された室内空気の温度が内気温度閾値以下のとき、圧縮機１１及び室外送風機１３を停止させ、モード実行手段１５２によって第２の運転モードが実行されている場合、室内温度検出部２０によって検出された室内空気の温度が内気温度閾値以下のとき、室外送風機１３を停止させる停止手段１５３を更に有する。第１の運転モードにおいて、室内空気の温度が低い場合、停止手段１５３が圧縮機１１及び室外送風機１３を停止させることによって、室内空気が過剰に冷却されることを防止することができる。これにより、エネルギ消費を削減することができる。また、第２の運転モードにおいて、室内空気の温度が低い場合、停止手段１５３が室外送風機１３を停止させることによって、室内空気が過剰に冷却されることを防止することができる。これにより、エネルギ消費を削減することができる。
　なお、冷凍サイクル回路１３０に流通する冷媒は、ＨＦＯ冷媒であってもよい。ＨＦＯ冷媒としては、例えばＨＦＯ－１２３４ｙｆ、ＨＦＯ－１２３４ｚｅ等が挙げられる。ＨＦＯ冷媒が使用されても、実施の形態２と同様の効果を奏する。
　以上説明したように、実施の形態１における凝縮器１２は、実施の形態２における第１の凝縮器１１２及び第２の凝縮器１２３が一体化した熱交換器で構成されたものであり、実施の形態１における蒸発器１５は、実施の形態２における第１の蒸発器１１５及び第２の蒸発器１２４が一体化した熱交換器で構成されたものであるといえる。
　１　冷却装置、２　筐体、３　第１のチャンバ、３ａ　第１の吸込口、３ｂ　第１の吹出口、３ｃ　第１の吸込ガイド、３ｄ　部分、４　第２のチャンバ、４ａ　第２の吸込口、４ｂ　第２の吹出口、４ｃ　第２の吸込ガイド、４ｄ　部分、５　制御盤、５ａ　通信機、１１　圧縮機、１２　凝縮器、１３　室外送風機、１４　膨張部、１５　蒸発器、１５ａ　ヘアピン管、１５ｂ　ベンド管、１５ｃ　フィン、１６　室内送風機、１７　流量調整弁、１８　流路切替部、１９　室外温度検出部、２０　室内温度検出部、２１　第１の逆流防止弁、２２　第２の逆流防止弁、３０　冷凍サイクル回路、４０　自然循環回路、４１　並列配管、４２　バイパス配管、５０　制御部、５１　温度判定手段、５２　モード実行手段、５３　停止手段、１００　冷却装置、１１２　第１の凝縮器、１１５　第１の蒸発器、１２３　第２の凝縮器、１２４　第２の蒸発器、１３０　冷凍サイクル回路、１４０　自然循環回路、１５０　制御部、１５１　温度判定手段、１５２　モード実行手段、１５３　停止手段。

Claims (11)

  1. 　圧縮機、第１の凝縮器、膨張部、及び、前記第１の凝縮器より下方に配置された第１の蒸発器が順次接続され、冷媒が流通する冷凍サイクル回路と、
    　第２の凝縮器及び前記第２の凝縮器より下方に配置された第２の蒸発器が接続され、冷媒が流通する自然循環回路と、
    　前記第１の凝縮器及び前記第２の凝縮器の双方に室外空気を送風する室外送風機と、
    　前記第１の蒸発器及び前記第２の蒸発器の双方に室内空気を送風する室内送風機と、を備える
    　冷却装置。
  2. 　前記第１の凝縮器及び前記第２の凝縮器に流れる室外空気の温度を検出する室外温度検出部と、
    　前記第１の蒸発器及び前記第２の蒸発器に流れる室内空気の温度を検出する室内温度検出部と、
    　前記圧縮機の動作を制御する制御部と、を更に備え、
    　前記制御部は、
    　前記室外温度検出部によって検出された室外空気の温度と前記室内温度検出部によって検出された室内空気の温度との差分温度が差分温度閾値以上であるか否かを判定する温度判定手段と、
    　前記温度判定手段によって前記差分温度が前記差分温度閾値未満と判定された場合、前記圧縮機を駆動させて、冷媒が前記冷凍サイクル回路及び前記自然循環回路を流通する第１の運転モードを実行し、前記温度判定手段によって前記差分温度が前記差分温度閾値以上と判定された場合、前記圧縮機を停止させて、冷媒が前記自然循環回路を流通する第２の運転モードを実行するモード実行手段と、を有する
    　請求項１記載の冷却装置。
  3. 　前記第１の凝縮器及び前記第２の凝縮器が一体化した凝縮器で構成されており、
    　前記第１の蒸発器及び前記第２の蒸発器が一体化した蒸発器で構成されており、
    　前記凝縮器の出口側と前記蒸発器の入口側とをバイパスするバイパス配管と、
    　冷媒が前記バイパス配管を通過するか否かを切り替える流路切替部と、を更に備える
    　請求項１記載の冷却装置。
  4. 　前記膨張部と並列に設けられ、冷媒の流量を調整する流量調整弁と、
    　前記凝縮器に流れる室外空気の温度を検出する室外温度検出部と、
    　前記蒸発器に流れる室内空気の温度を検出する室内温度検出部と、
    　前記圧縮機及び前記流量調整弁の動作を制御する制御部と、を更に備え、
    　前記制御部は、
    　前記室外温度検出部によって検出された室外空気の温度と前記室内温度検出部によって検出された室内空気の温度との差分温度が差分温度閾値以上であるか否かを判定する温度判定手段と、
    　前記温度判定手段によって前記差分温度が前記差分温度閾値未満と判定された場合、前記圧縮機を駆動させると共に前記流量調整弁を閉じ、冷媒が前記冷凍サイクル回路を流通する第１の運転モードを実行し、前記温度判定手段によって前記差分温度が前記差分温度閾値以上と判定された場合、前記圧縮機を停止させると共に前記流量調整弁を開き、冷媒が前記自然循環回路を流通する第２の運転モードを実行するモード実行手段と、を有する
    　請求項３記載の冷却装置。
  5. 　前記モード実行手段は、
    　前記室外温度検出部によって検出された室外空気の温度又は前記室内温度検出部によって検出された室内空気の温度に基づいて、単位時間当たりに通過する冷媒の体積が体積閾値以上となるように前記流量調整弁の開度を調整するものである請求項４記載の冷却装置。
  6. 　前記制御部は、
    　前記モード実行手段によって前記第１の運転モードが実行されている場合、前記室内温度検出部によって検出された室内空気の温度が内気温度閾値以下のとき、前記圧縮機及び前記室外送風機を停止させ、前記モード実行手段によって前記第２の運転モードが実行されている場合、前記室内温度検出部によって検出された室内空気の温度が内気温度閾値以下のとき、前記室外送風機を停止させる停止手段を更に有する
    　請求項２、４又は５記載の冷却装置。
  7. 　前記蒸発器は、フィンアンドチューブ型熱交換器であり、
    　最下端から最上端に冷媒が流通するものである
    　請求項１～６のいずれか１項に記載の冷却装置。
  8. 　前記冷凍サイクル回路に流通する冷媒は、ＣＯ２冷媒である
    　請求項１～７のいずれか１項に記載の冷却装置。
  9. 　前記冷凍サイクル回路に流通する冷媒は、ＨＦＯ冷媒である
    　請求項１～７のいずれか１項に記載の冷却装置。
  10. 　上部に設けられた第１のチャンバと下部に設けられた第２のチャンバとに区画された筐体を更に備え、
    　前記第１の凝縮器及び前記第２の凝縮器は、前記第１のチャンバに配置され、
    　前記第１の蒸発器及び前記第２の蒸発器は、前記第２のチャンバに配置されている
    　請求項１～９のいずれか１項に記載の冷却装置。
  11. 　制御盤の内部を冷却するものである
    　請求項１～１０のいずれか１項に記載の冷却装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114502898A (zh) * 2019-09-30 2022-05-13 大金工业株式会社 空调装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1082566A (ja) * 1996-09-06 1998-03-31 N T T Facilities:Kk 空冷パッケージ空調機
JPH11316058A (ja) * 1998-02-23 1999-11-16 Mitsubishi Electric Corp 空気調和機
JP2005090852A (ja) * 2003-09-17 2005-04-07 Mitsubishi Electric Corp 熱輸送装置
JP2005147623A (ja) * 2003-11-19 2005-06-09 Mitsubishi Electric Corp 空気調和機及び空気調和機の運転方法
JP4355079B2 (ja) * 2000-02-17 2009-10-28 株式会社アピステ 耐熱盤用クーラ
JP2012167913A (ja) * 2011-02-17 2012-09-06 Hitachi Appliances Inc 空気調和機

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1082566A (ja) * 1996-09-06 1998-03-31 N T T Facilities:Kk 空冷パッケージ空調機
JPH11316058A (ja) * 1998-02-23 1999-11-16 Mitsubishi Electric Corp 空気調和機
JP4355079B2 (ja) * 2000-02-17 2009-10-28 株式会社アピステ 耐熱盤用クーラ
JP2005090852A (ja) * 2003-09-17 2005-04-07 Mitsubishi Electric Corp 熱輸送装置
JP2005147623A (ja) * 2003-11-19 2005-06-09 Mitsubishi Electric Corp 空気調和機及び空気調和機の運転方法
JP2012167913A (ja) * 2011-02-17 2012-09-06 Hitachi Appliances Inc 空気調和機

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114502898A (zh) * 2019-09-30 2022-05-13 大金工业株式会社 空调装置

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