JP2003148838A - 空気調和機、冷凍サイクル装置、冷媒充填方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷媒自然循環を用いる空気調和機において、
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。 【解決手段】 少なくとも凝縮器３を含む室外ユニット
２１と、液配管４と、少なくとも蒸発器１を含む室内ユ
ニット２０と、ガス配管２と、を順次配管で接続して冷
媒回路を構成し、凝縮器３を蒸発器１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、蒸発器１の入口部と液配管４との間の液配管３
６、または、蒸発器１の出口部とガス配管２との間のガ
ス配管３５に、配管を介して接続された冷媒容器５を備
えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は冷媒自然循環によ
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たものである。

【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たものであ
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、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。

【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た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
えた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、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
れ開閉弁を設けた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２
０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２
１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０．５
ｍ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１
４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２
０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１
３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３
ａ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、１
２、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、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。

【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た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
えた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、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た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、１
４、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)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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たことを特徴とする空
   気調和機。
2. 【請求項２】 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
   たことを特徴とする空気調和機。
3. 【請求項３】 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。
4. 【請求項４】 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。
5. 【請求項５】 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。
6. 【請求項６】 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。
7. 【請求項７】 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、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冷凍サイクル装置。
8. 【請求項８】 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た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。
9. 【請求項９】 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
   えた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。
10. 【請求項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、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
    れ開閉弁を設けた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。