(57)【特許請求の範囲】
【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、該冷媒容器は仕切り板で仕切られた室内ユニットの吸込み側空間に設置されていることを特徴とする空気調和機。
【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、該冷媒容器は仕切り板で仕切られた室内ユニットの吸込み側空間に設置されていることを特徴とする空気調和機。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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、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。
【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、仕切り板で仕切られた室内ユニットの吸込み側空間に設置されている冷媒容器を接続するとともに、前記室内ユニットと液配管との間および前記室内ユニットとガス配管との間にそれぞれ開閉弁を設け、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環による冷却運転を行う自然循環回路を構成する空気調和機の冷媒充填方法において、
前記開閉弁を閉じ、前記室内ユニット内を真空引きするステップと、
前記室内ユニット内に所定の冷媒量を充填するステップと、
前記室内ユニットと前記室外ユニットとを前記液配管および前記ガス配管を介して接続するステップと、
前記室外ユニット内および前記液配管および前記ガス配管を真空引きするステップと、
前記開閉弁を開き冷媒回路を連通するステップと、を備えたことを特徴とする冷媒充填方法。
【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、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環による冷却運転を行う自然循環回路を構成する空気調和機の冷媒充填方法において、
前記室内ユニット側の開閉弁と前記室外ユニット側の開閉弁をそれぞれ閉じ、前記室内ユニット内および前記室外ユニット内をそれぞれ真空引きするステップと、
前記室内ユニット内および前記室外ユニット内に所定の冷媒量をそれぞれ分割して充填するステップと、
前記室内ユニットと前記室外ユニットとを前記液配管および前記ガス配管を介して接続するステップと、
前記液配管および前記ガス配管を真空引きするステップと、
前記室内ユニット側の開閉弁と前記室外ユニット側の開閉弁をそれぞれ開き、冷媒回路を連通するステップと、を備えたことを特徴とする冷媒充填方法。
【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、冷媒容器を被冷却媒体の流入管に接触させて設置するとともに、前記室内ユニットと液配管との間および前記室内ユニットとガス配管との間にそれぞれ開閉弁を設け、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環による冷却運転を行う自然循環回路を構成する冷凍サイクル装置の冷媒充填方法において、
前記開閉弁を閉じ、前記室内ユニット内を真空引きするステップと、
前記室内ユニット内に所定の冷媒量を充填するステップと、
前記室内ユニットと前記室外ユニットとを前記液配管および前記ガス配管を介して接続するステップと、
前記室外ユニット内および前記液配管および前記ガス配管を真空引きするステップと、
前記開閉弁を開き冷媒回路を連通するステップと、を備えたことを特徴とする冷媒充填方法。
【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、該冷媒容器は仕切り板で仕切られた室内ユニットの吸込み側空間に設置されているものである。
【０００９】
この発明の第２の発明に係る空気調和機は、少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環による冷却運転を行う自然循環回路と、少なくとも圧縮機、凝縮器、絞り手段、蒸発器を順次配管で接続してなる強制循環回路と、を独立した冷媒回路として構成し、前記２つの蒸発器により冷却運転を行う空気調和機において、前記自然循環回路の蒸発器入口部と液配管との間の配管または前記蒸発器出口部と前記ガス配管との間の配管に、配管を介して接続した冷媒容器を備え、該冷媒容器は仕切り板で仕切られた室内ユニットの吸込み側空間に設置されているものである。
【００１０】
この発明の第３の発明に係る空気調和機は、室内ユニットと液配管との間および前記室内ユニットとガス配管との間に、それぞれ開閉弁を設けたものである。
【００１１】
この発明の第４の発明に係る空気調和機は、室外ユニットと液配管との間および前記室外ユニットとガス配管との間にそれぞれ開閉弁を設けたものである。
【００１２】
この発明の第５の発明に係る空気調和機は、冷媒容器の設置位置を、蒸発器で冷却される被冷却媒体の前記蒸発器より上流側の位置としたものである。
【００１３】
この発明の第６の発明に係る空気調和機は、被冷却媒体が液体のとき、冷媒容器を被冷却媒体の流入管に接触させて設置したものである。
【００１４】
この発明の第７の発明に係る冷凍サイクル装置は、少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環により冷却運転を行う冷凍サイクル装置において、前記蒸発器で冷却される被冷却媒体の前記蒸発器より上流側の位置に設けられた冷媒容器を備え、冷媒容器を被冷却媒体の流入管に接触させて設置したものである。
【００１５】
この発明の第８の発明に係る空気調和機の冷媒充填方法は、少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記蒸発器の入口部と前記液配管との間の配管または前記蒸発器の出口部と前記ガス配管との間の配管に、配管を介して、仕切り板で仕切られた室内ユニットの吸込み側空間に設置されている冷媒容器を接続するとともに、前記室内ユニットと液配管との間および前記室内ユニットとガス配管との間にそれぞれ開閉弁を設け、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環による冷却運転を行う自然循環回路を構成する空気調和機の冷媒充填方法において、前記開閉弁を閉じ、前記室内ユニット内を真空引きするステップと、前記室内ユニット内に所定の冷媒量を充填するステップと、
前記室内ユニットと前記室外ユニットとを前記液配管および前記ガス配管を介して接続するステップと、前記室外ユニット内および前記液配管および前記ガス配管を真空引きするステップと、前記開閉弁を開き冷媒回路を連通するステップと、を備えたものである。
【００１６】
この発明の第９の発明に係る空気調和機の冷媒充填方法は、少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記室内ユニットと前記液配管及び前記ガス配管との間にそれぞれ設けられた室内ユニット側の開閉弁と、前記室外ユニットと前記液配管及び前記ガス配管との間にそれぞれ設けられた室外ユニット側の開閉弁とを備え、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環による冷却運転を行う自然循環回路を構成する空気調和機の冷媒充填方法において、前記室内ユニット側の開閉弁と前記室外ユニット側の開閉弁をそれぞれ閉じ、前記室内ユニット内および前記室外ユニット内をそれぞれ真空引きするステップと、前記室内ユニット内および前記室外ユニット内に所定の冷媒量をそれぞれ分割して充填するステップと、前記室内ユニットと前記室外ユニットとを前記液配管および前記ガス配管を介して接続するステップと、前記液配管および前記ガス配管を真空引きするステップと、前記室内ユニット側の開閉弁と前記室外ユニット側の開閉弁をそれぞれ開き、冷媒回路を連通するステップと、を備えたものである。
【００１７】
この発明の第１０の発明に係る空気調和機の冷媒充填方法は、少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記蒸発器で冷却される被冷却媒体の前記蒸発器より上流側の位置に設けられた冷媒容器を備え、冷媒容器を被冷却媒体の流入管に接触させて設置するとともに、前記室内ユニットと液配管との間および前記室内ユニットとガス配管との間にそれぞれ開閉弁を設け、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環による冷却運転を行う自然循環回路を構成する冷凍サイクル装置の冷媒充填方法において、前記開閉弁を閉じ、前記室内ユニット内を真空引きするステップと、前記室内ユニット内に所定の冷媒量を充填するステップと、前記室内ユニットと前記室外ユニットとを前記液配管および前記ガス配管を介して接続するステップと、前記室外ユニット内および前記液配管および前記ガス配管を真空引きするステップと、前記開閉弁を開き冷媒回路を連通するステップと、を備えたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による空気調和機について説明する。図１は本実施の形態に係る空気調和機を示す構成図、図２は空気調和機の冷媒充填手順を示す図である。図１に示すように、室内ユニット２０と室外ユニット２１およびそれらを接続するためのガス配管２および液配管４から構成されている。
【００１９】
室内ユニット２０は、液配管４から流入した液冷媒を空調対象空間の空調負荷によって蒸発させて冷媒ガスとする蒸発器１、室内空気を強制的に蒸発器１の外表面に送風するための室内ファン６、吸込み側空間と吹き出し側空間とを仕切る仕切り板８、室内ユニット吸込み口２０ａ、室内ユニット吹出し口２０ｂ、蒸発器１の出口部に接続された室内ユニット２０内部のガス配管３５、蒸発器１の入口部に接続された室内ユニット２０内部の液配管３６、蒸発器１の入口部と開閉弁１０との間の液配管３６に、配管を介して接続され、所定の冷媒量を収納するための冷媒容器５より構成されている。なお、冷媒容器５は上記のように内部を冷媒が流通する構成ではない。
【００２０】
また、室外ユニット２１は、ガス配管２から流入したガス冷媒を冷却液化させるための凝縮器３、外気を強制的に凝縮器３の外表面に送風するための室外ファン７、室外ユニット吸込み口２１ａ、室外ユニット吹出し口２１ｂ、凝縮器３の入口部に接続された室外ユニット２１内部のガス配管３７、凝縮器３の出口部に接続された室外ユニット２１内部の液配管３８より構成されている。
【００２１】
また、室内ユニット２０と室外ユニット２１およびそれらを接続するための液配管４およびガス配管２と室内ユニット２０内部の液配管３６及びガス配管３５との接続部には開閉弁１０および１１がそれぞれ設けられている。
さらに、室内ユニット２０と開閉弁１１との間の配管には室内ユニット２０の真空引きや冷媒充填を行う真空引きポート１４が、室外ユニット２１とガス配管２との間の配管には空調機設置時に真空引きを行う真空引きポート１５が設けられている。
なお、室外ユニット２１の凝縮器３は室内ユニット２０の蒸発器１よりも高い位置に配置されており、ここでは例えば０．５ｍ程度の高低差を設けて配置している。また、冷媒容器５は仕切り板８で仕切られた室内ユニット２０の吸込み側空間に設置されている。
【００２２】
つぎに、この発明の空気調和機における冷媒充填方法について図２を用いて説明する。図２（ａ）は、工場出荷時の室内ユニット２０の状態を示しており、内部には冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量が充填されている状態、図２（ｂ）は室内ユニット２０にガス配管２および液配管４を接続した状態、図２（ｃ）は室外ユニット２１にガス配管２および液配管４を接続した状態を示す。
まず、工場出荷時における室内ユニット２０の冷媒充填方法について図２（ａ）を用いて説明する。始めに、冷媒を充填する前に開閉弁１０、１１を閉じ、真空ポンプなどを用いて真空引きポート１４から室内ユニット内を真空引きする。つぎに、開閉弁１０、１１を閉じた状態で真空引きポート１４から冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量を室内ユニット内に充填する。ここで、冷媒容器５の内容積は、外気温度が上昇した場合の圧力上昇を考慮し、例えば冷媒充填後でも室内ユニット２０の内容積の３０％がガス部となるように決定される。
【００２３】
つぎに、空調機の設置現場において、図２（ｂ）に示すように室内ユニット２０にガス配管２および液配管４を接続する。この段階では、室内ユニット２０に取り付けられた開閉弁１０、１１は閉状態を維持しておく。その後、図２（ｃ）に示すようにガス配管２および液配管４を室外ユニット２１のガス配管３７及び液配管３８にそれぞれ接続する。この状態では、室内ユニット以外、すなわち室外ユニット２１の内部とガス配管２および液配管４は連通された状態であり、この状態で室外ユニット２１に取り付けられた真空引きポート１５から例えば真空ポンプなどを用いて真空引きを実施する。真空引き終了後、開閉弁１０、１１を開状態として室内ユニット２０と室外ユニット２１を連通させ、空調機の設置作業を終了する。
【００２４】
つぎに、本実施の形態における空気調和機の運転動作について説明する。この空気調和機は例えば年間を通して冷却が必要な場所に利用され、室内温度が外気温度よりも高い場合に室内と外気との温度差を利用して冷媒自然循環による冷却運転を行う。自然循環運転では、凝縮器３で凝縮した液冷媒が液配管４を下降し、蒸発器１に流入する。蒸発器１で蒸発したガス冷媒は、ガス配管２内を上昇して凝縮器３に戻ることで自然循環サイクルが形成される。このとき、冷媒容器５は仕切り板８で仕切られた室内ユニット２０の吸込み側空間に設置されており、室内の高温雰囲気にさらされるため、冷媒容器内の冷媒が常にガス状態で維持されることになる。従って、冷媒容器５を設置しても、冷媒容器５の内部は密度の小さなガス冷媒で満たされるため、ほとんど冷媒充填量を増加させる必要がないことに加え、冷媒自然循環の冷却能力に影響を及ぼすことのない空気調和機を得ることができる。
【００２５】
一方、従来例のように、冷媒容器５を凝縮器２の出口部に設けた場合には、冷媒容器５が外気にさらされた状態となるため、冷媒容器５内の圧力が低下し、冷媒が冷媒容器５内で凝縮液化して蓄積されるため、自然循環の駆動に必要な冷媒量を確保することができず、主冷媒回路内が冷媒量不足となって自然循環による冷却運転が不安定となる。
【００２６】
以上のように、本実施の形態では室内ユニット２０と液配管４との間の液配管３６に、配管を介して冷媒容器５を接続しているため、冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量を工場出荷段階で予め充填しておくことができ、設置現場での冷媒充填作業を省略することができる。また、冷媒容器５を接続しても冷媒充填量を増加させる必要がなく、かつ運転時の冷却能力低下が生じないようにすることができる。
【００２７】
なお、本実施の形態では、冷媒容器５を蒸発器１の入口部と開閉弁１０との間の液配管３６に配管を介して接続した例を示したが、蒸発器１の出口部と開閉弁１１との間のガス配管３５に配管を介して接続してもよい。
【００２８】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２による空気調和機について説明する。本実施の形態における空気調和機の構成及び冷却運転時の動作については、実施の形態１とほぼ同様であるため詳細な説明を省略し、冷媒充填方法についてのみ図３により説明する。図３（ａ）は、工場出荷時の室内ユニット２０および室外ユニット２１の状態を示しており、冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量が室内ユニット２０および室外ユニット２１に分割して充填されている状態を示している。図３（ｂ）は室内ユニット２０と室外ユニット２１をガス配管２および液配管４で接続した状態を示す。
【００２９】
本実施の形態において、実施の形態１と異なる構成は、図３（ａ）に示すように室外ユニット２１のガス配管３７および液配管３８に開閉弁１２および１３がそれぞれ設けられている点、および、ガス配管２と液配管４のそれぞれに真空引きポート１６、１７が設けられている点である。
【００３０】
本実施の形態では、自然循環の動作に必要な所定の冷媒量を室内ユニット２０と室外ユニット２１に分割して充填しており、空調機の設置現場においてそれらを連通する。この発明の冷媒充填方法について図３ａおよび図３ｂを用いて説明する。図３ａは、工場出荷時の室内ユニット２０および室外ユニット２１の状態を示しており、冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量が室内ユニット２０および室外ユニット２１に分割して充填されている状態を示している。始めに、冷媒を充填する前に室内ユニット２０側の開閉弁１０、１１および室外ユニット２１側の開閉弁１２、１３を閉じ、真空ポンプなどを用いて真空引きポート１４および１５から両ユニット内を真空引きする。
【００３１】
つぎに、開閉弁１０、１１、１２、１３を閉じた状態で真空引きポート１４、１５から冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量を例えば重量割合で５０％づつ分割して室内ユニット内および室外ユニット内に充填する。最後に、ガス配管２および液配管４を接続し、ガス配管２および液配管４の内部を真空引きポート１６、１７から真空引きした後、開閉弁１０、１１、１２、１３を開放することによって室内ユニット２０と室外ユニット２１との冷媒回路を連通させ、空調機の設置作業を終了する。
【００３２】
本実施の形態によれば、開閉弁１２，１３を室外ユニット２１とガス配管２および液配管４との接続部に設けることにより、実施の形態１で示した冷媒容器５を省略することができ、室内ユニット２０を小型化できるという効果がある。
【００３３】
実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３による空気調和機について説明する。図４は本実施の形態に係る通信基地局に設置された空気調和機を示す構成図である。図４に示すように、本実施の形態では、通信基地局２５に発熱体である通信機器２２と室内ユニット２０が収納され、通信機器２２からの発熱が室内ユニット２０によって冷却される。また、冷媒回路は、室外ユニット２１、液配管４、室内ユニット２０、ガス配管２からなる自然循環回路と、室外ユニット２６、液配管２８、室内ユニット２０、ガス配管２７からなる強制循環回路から構成されている。自然循環回路の室外ユニット２１は通信基地局２５の外壁上部に室外ユニット支持台２４によって固定され、強制循環回路の室外ユニット２６は地上に設置されており、上記のように冷媒回路は室内ユニット２０を共用している。
【００３４】
室内ユニット２０は、自然循環回路の蒸発器１と強制循環回路の蒸発器２３、２つの冷媒回路に共用の室内ファン６、所定の冷媒量を収納するための冷媒容器５、吸込み側空間と吹き出し側空間とを仕切る仕切り板８より構成されている。また、自然循環回路の室外ユニット２１は、凝縮器３、室外ファン７より構成され、強制循環回路の室外ユニット２６は、図示しない圧縮機、凝縮器、絞り手段である膨張弁から構成されている。
また、室内ユニット２０の液配管４およびガス配管２との接続部には開閉弁１０および１１がそれぞれ設けられ、冷媒容器５は配管を介して蒸発器１の出口部と開閉弁１１との間の配管に接続されている。
【００３５】
さらに、室内ユニット２０と開閉弁１１との間の配管には室内ユニット２０の真空引きや冷媒充填を行う真空引きポート１４が、室外ユニット２１とガス配管２との間の配管には空気調和機の設置時に真空引きを行う真空引きポート１５が設けられている。
なお、室外ユニット２１の凝縮器３は室内ユニット２０の蒸発器１よりも高い位置に配置されており、ここでは例えば０．５ｍ程度の高低差を設けて配置している。この発明の空気調和機における自然循環回路への冷媒充填方法は、実施の形態１と同様であるため詳細な説明を省略する。
【００３６】
つぎに、本実施の形態における空気調和機の運転動作について説明する。この空気調和機は通信基地局２５内に収納された通信機器２２の冷却に利用され、室外ユニット２１と室内ユニット２０との温度差および高低差を利用する自然循環回路と、圧縮機を用いた強制循環回路とを独立回路として併用し、通信機器２２の冷却を行う。自然循環運転では、凝縮器３で凝縮した液冷媒が液配管４を下降し、蒸発器１に流入する。蒸発器１で予冷された中温空冷により蒸発したガス冷媒は、ガス配管２内を上昇して凝縮器３に戻ることで自然循環サイクルが形成される。一方、強制循環運転では、室外ユニット２６内の図示しない圧縮機で圧縮された冷媒が図示しない凝縮器で凝縮・液化し、図示しない膨張弁で減圧されて二相冷媒となり、液配管２８を通って蒸発器２３に流入する。蒸発器２３で通信機器２２の熱負荷を受けた高温空気により蒸発した冷媒は、ガス配管２７を通って室外ユニット２６内の図示しない圧縮機に戻ることで強制循環サイクルが形成される。
【００３７】
実施の形態１と同様に、冷媒容器５は仕切り板８で仕切られた室内ユニット２０の吸込み側空間に設置されており、室内の高温雰囲気にさらされるため、冷媒容器５内の冷媒が常にガス状態で維持されることになる。従って、冷媒容器５を設置しても、冷媒容器５の内部は密度の小さなガス冷媒で満たされるため、ほとんど冷媒充填量を増加させる必要がないことに加え、自然循環運転の冷却能力に影響を及ぼすことのない空気調和機を得ることができる。
【００３８】
以上のように、本実施の形態では、自然循環回路と強制循環回路とを独立回路として併用し、通信機器の冷却を行う空調システムにおいて、自然循環回路の室内ユニット２０とガス配管２との間の配管に、配管を介して冷媒容器５を接続しているため、冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量を工場出荷段階で予め充填しておくことができ、設置現場での冷媒充填作業を省略することができる。
また、冷媒容器５を接続しても冷媒充填量を増加させる必要がなく、かつ、運転時の冷却能力低下が生じないようにすることができる。
【００３９】
なお、実施の形態２と同様に、室外ユニット２１と液配管４との間および室外ユニット２１とガス配管２との間に開閉弁を設け、冷媒容器５を省略することができる。
【００４０】
また、本実施の形態では、冷媒容器５を蒸発器１の出口部と開閉弁１１との間のガス配管３５に配管を介して接続した例を示したが、蒸発器１の入口部と開閉弁１０との間の液配管３６に配管を介して接続してもよい。
【００４１】
実施の形態４．
以下、この発明の実施の形態４による冷凍サイクル装置について説明する。図５は本実施の形態に係る冷凍サイクル装置を示す構成図である。図５に示すように、本実施の形態では、蒸発器１として液体の被冷却媒体（例えば水）により冷媒を蒸発させる熱交換器、例えばプレート式熱交換器を用いたものである。
【００４２】
図５において実施の形態１の図１と同一または相当部分には同一の符号を付し説明を省略する。室内ユニット２０は、液配管４から流入した液冷媒を、流入管３３ａから流入した被冷却媒体である水により蒸発させて冷媒ガスとする蒸発器１、所定の冷媒量を収納するための冷媒容器５より構成され、冷媒容器５は流入管３３ａに接触して設置されている。
また、この発明の冷凍サイクル装置における冷媒充填方法は、実施の形態１と同様であるため詳細な説明を省略する。
【００４３】
つぎに、本実施の形態における冷凍サイクル装置の運転動作について説明する。この冷凍サイクル装置は、例えば冷水供給が必要な場所に利用され、流入管３３ａから流入する温度の高い被冷却媒体（例えば水）を自然循環運転により冷却し、流出管３３ｂより温度の低い冷水として供給する。自然循環運転では、凝縮器３で凝縮した液冷媒が液配管４を下降し、蒸発器１に流入する。蒸発器１で蒸発したガス冷媒は、ガス配管２内を上昇して凝縮器３に戻ることで自然循環サイクルが形成される。このとき、冷媒容器５は流入管３３ａに接触して設置されているので、流入管３３ａから流入する温度の高い入口水温の影響を受けるため、冷媒容器内の冷媒が常にガス状態で維持されることになる。従って、冷媒容器５を設置しても、冷媒容器５の内部は密度の小さなガス冷媒で満たされるため、ほとんど冷媒充填量を増加させる必要がないことに加え、自然循環運転の冷却能力低下が生じない。
【００４４】
以上のように、本実施の形態では室内ユニット２０と液配管４との間の液配管３６に、配管を介して冷媒容器５を接続しているため、冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量を工場出荷段階で予め充填しておくことができ、設置現場での冷媒充填作業を省略することができる。また、冷媒容器５を接続しても冷媒充填量を増加させる必要がなく、かつ、自然循環運転の冷却能力低下が生じないようにすることができる。
【００４５】
なお、本実施の形態では冷凍サイクル装置を示したが、熱交換機１により生成された冷水を、ファンコイルなどに供給して空調に利用した空気調和機としてもよい。
【００４６】
以上説明した実施の形態１〜４では、冷媒としてＲ２２、Ｒ１３４ａなどの単一冷媒に加え、オゾン破壊係数が０であるＲ４１０ＡやＲ４０７Ｃなどの混合冷媒が使用される。特に、圧力損失が小さく、熱伝達率の大きいＲ４１０ＡやＣＯ２は自然循環運転に適した冷媒であり、それらを適用することで地球環境への負荷低減が可能な空気調和機及び冷凍サイクル装置を構成することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したとおり、第１の発明に係る空気調和機は、少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環により冷却運転を行う空気調和機において、前記蒸発器の入口部と前記液配管との間の配管または前記蒸発器の出口部と前記ガス配管との間の配管に、配管を介して接続された冷媒容器を備え、該冷媒容器は仕切り板で仕切られた室内ユニットの吸込み側空間に設置されているので、冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量を工場出荷段階で予め充填しておくことができ、設置現場での冷媒充填作業を省略することができる。また、冷媒容器を接続しても冷媒充填量を増加させる必要がなく、かつ自然循環運転の冷却能力低下が生じないようにすることができる。
【００４８】
また、第２の発明に係る空気調和機は、少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環による冷却運転を行う自然循環回路と、少なくとも圧縮機、凝縮器、絞り手段、蒸発器を順次配管で接続してなる強制循環回路と、を独立した冷媒回路として構成し、前記２つの蒸発器により冷却運転を行う空気調和機において、前記自然循環回路の蒸発器入口部と液配管との間の配管または前記蒸発器出口部と前記ガス配管との間の配管に、配管を介して接続した冷媒容器を備え、該冷媒容器は仕切り板で仕切られた室内ユニットの吸込み側空間に設置されているので、冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量を工場出荷段階で予め充填しておくことができ、設置現場での冷媒充填作業を省略することができる。また、冷媒容器を接続しても冷媒充填量を増加させる必要がなく、かつ自然循環運転の冷却能力低下が生じないようにすることができる。
【００４９】
また、第３の発明に係る空気調和機は、室内ユニットと液配管との間および前記室内ユニットとガス配管との間に、それぞれ開閉弁を設けたので、冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量を工場出荷段階で予め室内ユニットに充填しておくことができ、設置現場での冷媒充填作業を省略することができる。
【００５０】
また、第４の発明に係わる空気調和機は、室外ユニットと液配管との間および前記室外ユニットとガス配管との間にそれぞれ開閉弁を設けたので、冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量を工場出荷段階で予め室内ユニットと室外ユニットに分割して充填しておくことができ、冷媒容器の省略に伴い室内ユニットを小型化できる。
【００５１】
この発明の第５の発明に係わる空気調和機は、冷媒容器の設置位置を、蒸発器で冷却される被冷却媒体の前記蒸発器より上流側の位置としたので、高温雰囲気にさらされるため、冷媒容器内の冷媒が常に密度の小さなガス状態で維持されるので、冷媒容器を接続しても冷媒充填量を増加させる必要がなく、かつ、自然循環運転の冷却能力低下が生じないようにすることができる。
【００５２】
また、第６の発明に係わる空気調和機は、被冷却媒体が液体のとき、冷媒容器を被冷却媒体の流入管に接触させて設置したので、冷媒容器内の冷媒が常に密度の小さなガス状態で維持され、冷媒容器を接続しても冷媒充填量を増加させる必要がなく、かつ、自然循環運転の冷却能力低下が生じないようにすることができる。
【００５３】
この発明の第７の発明に係る空気調和機は、少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環により冷却運転を行う冷凍サイクル装置において、前記蒸発器で冷却される被冷却媒体の前記蒸発器より上流側の位置に設けられた冷媒容器を備え、冷媒容器を被冷却媒体の流入管に接触させて設置したので、冷媒容器内の冷媒が常に密度の小さなガス状態で維持され、冷媒容器を接続しても冷媒充填量を増加させる必要がなく、かつ、自然循環運転の冷却能力低下が生じないようにすることができる。
【００５４】
また、第８の発明に係わる空気調和機の冷媒充填方法は、少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記蒸発器の入口部と前記液配管との間の配管または前記蒸発器の出口部と前記ガス配管との間の配管に、配管を介して、仕切り板で仕切られた室内ユニットの吸込み側空間に設置されている冷媒容器を接続するとともに、前記室内ユニットと液配管との間および前記室内ユニットとガス配管との間にそれぞれ開閉弁を設け、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環による冷却運転を行う自然循環回路を構成する空気調和機の冷媒充填方法において、前記開閉弁を閉じ、前記室内ユニット内を真空引きするステップと、前記室内ユニット内に所定の冷媒量を充填するステップと、前記室内ユニットと前記室外ユニットとを前記液配管および前記ガス配管を介して接続するステップと、前記室外ユニット内および前記液配管および前記ガス配管を真空引きするステップと、前記開閉弁を開き冷媒回路を連通するステップと、を備えたので、冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量を工場出荷段階で予め室内ユニットに充填しておくことができ、設置現場での冷媒充填作業を省略することができる。
【００５５】
また、第９の発明に係わる空気調和機の冷媒充填方法は、少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記室内ユニットと前記液配管及び前記ガス配管との間にそれぞれ設けられた室内ユニット側の開閉弁と、前記室外ユニットと前記液配管及び前記ガス配管との間にそれぞれ設けられた室外ユニット側の開閉弁とを備え、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環による冷却運転を行う自然循環回路を構成する空気調和機の冷媒充填方法において、前記室内ユニット側の開閉弁と前記室外ユニット側の開閉弁をそれぞれ閉じ、前記室内ユニット内および前記室外ユニット内をそれぞれ真空引きするステップと、前記室内ユニット内および前記室外ユニット内に所定の冷媒量をそれぞれ分割して充填するステップと、前記室内ユニットと前記室外ユニットとを前記液配管および前記ガス配管を介して接続するステップと、前記液配管および前記ガス配管を真空引きするステップと、前記室内ユニット側の開閉弁と前記室外ユニット側の開閉弁をそれぞれ開き、冷媒回路を連通するステップと、を備えたので、冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量を工場出荷段階で予め室内ユニットと室外ユニットに分割して充填しておくことができ、冷媒容器の省略に伴い室内ユニットを小型化できるとともに、設置現場での冷媒充填作業を省略することができる。
【００５６】
また、この発明の第１０の発明に係る空気調和機の冷媒充填方法は、少なくとも凝縮器を含む室外ユニットと、液配管と、少なくとも蒸発器を含む室内ユニットと、ガス配管と、を順次配管で接続して冷媒回路を構成し、前記蒸発器で冷却される被冷却媒体の前記蒸発器より上流側の位置に設けられた冷媒容器を備え、冷媒容器を被冷却媒体の流入管に接触させて設置するとともに、前記室内ユニットと液配管との間および前記室内ユニットとガス配管との間にそれぞれ開閉弁を設け、前記凝縮器を前記蒸発器よりも高所に設置して冷媒自然循環による冷却運転を行う自然循環回路を構成する冷凍サイクル装置の冷媒充填方法において、前記開閉弁を閉じ、前記室内ユニット内を真空引きするステップと、前記室内ユニット内に所定の冷媒量を充填するステップと、前記室内ユニットと前記室外ユニットとを前記液配管および前記ガス配管を介して接続するステップと、前記室外ユニット内および前記液配管および前記ガス配管を真空引きするステップと、前記開閉弁を開き冷媒回路を連通するステップと、を備えたので、冷媒自然循環の動作に必要な所定の冷媒量を工場出荷段階で予め室内ユニットに充填しておくことができ、設置現場での冷媒充填作業を省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係る空気調和機を示す構成図である。
【図２】  この発明の実施の形態１に係る冷媒充填手順を示す図である。
【図３】  この発明の実施の形態２に係る冷媒充填手順を示す図である。
【図４】  この発明の実施の形態３に係る空気調和機を示す構成図である。
【図５】  この発明の実施の形態４に係る空気調和機を示す構成図である。
【図６】  従来の自然循環回路を有する冷却装置の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１、２３  蒸発器、２、２７  ガス配管、３  凝縮器、４、２８  液配管、５冷媒容器、６  室内ファン、７  室外ファン、１０ 、１１、１２、１３  開閉弁、１４、１５、１６、１７  真空引きポート、２０  室内ユニット、２０ａ室内ユニット吸込み口、２０ｂ  室内ユニット吹出し口、２１  室外ユニット、２１ａ  室外ユニット吸込み口、２１ｂ  室外ユニット吹出し口、２２  通信機器、２４   室外ユニット支持台、２５  通信基地局、２６  室外ユニット、３３ａ  流入管、３３ｂ  流出管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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