空気調和機
【課題】自然循環冷房運転と強制循環冷房運転の何れの運転時にも運転効率が低下するのを抑制できる空気調和機を得る。
【解決手段】空気調和機は、圧縮機１００、室外熱交換器１２０、減圧装置１３０及び室内熱交換器１４０を冷媒配管で順次接続し、冷媒を強制循環させる強制循環冷房運転と、冷媒を自然循環させる自然循環冷房運転が可能に構成されている。また、圧縮機の吸入側と吐出側をバイパスさせるバイパス配管１６０と、このバイパス配管に設けられた逆止弁１６１と、強制循環冷房運転時に、室外熱交換器で凝縮された液冷媒と、圧縮機に吸入されるガス冷媒とを熱交換させるための内部熱交換器１５０とを備え、強制循環冷房運転時には前記内部熱交換器により室外熱交換器からの凝縮冷媒を過冷却し、強制循環冷房運転時に余剰となる冷媒を、前記室内熱交換器に液冷媒として溜めるようにしている。
【解決手段】空気調和機は、圧縮機１００、室外熱交換器１２０、減圧装置１３０及び室内熱交換器１４０を冷媒配管で順次接続し、冷媒を強制循環させる強制循環冷房運転と、冷媒を自然循環させる自然循環冷房運転が可能に構成されている。また、圧縮機の吸入側と吐出側をバイパスさせるバイパス配管１６０と、このバイパス配管に設けられた逆止弁１６１と、強制循環冷房運転時に、室外熱交換器で凝縮された液冷媒と、圧縮機に吸入されるガス冷媒とを熱交換させるための内部熱交換器１５０とを備え、強制循環冷房運転時には前記内部熱交換器により室外熱交換器からの凝縮冷媒を過冷却し、強制循環冷房運転時に余剰となる冷媒を、前記室内熱交換器に液冷媒として溜めるようにしている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強制循環による冷房運転と自然循環による冷房運転とが可能な空気調和機に関し、特に、強制循環及び自然循環の何れにおいても効率の良い運転を可能にする空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー枯渇問題、地球温暖化問題が注目を浴び、空気調和機の省エネ性が一層重要視されている。一方、ビルや事務所等においてＯＡ機器などによる負荷は増加の一方であり、外気温度の低い春や秋であっても冷房が必要とされるケースが増えている。
【０００３】
このため、特開２００５−１４７６２３号公報（特許文献１）のものでは、外気温度が低い場合に、圧縮機を停止させて、冷媒に作用する重力を利用し、室内機の室内熱交換器と、この室内熱交換器よりも高い位置に設けられた室外機の室外熱交換器とのヘッド差による冷媒の循環を利用して、動力の少ない自然循環による冷房運転（自然循環冷房運転）が行えるようにしている。また、外気温が高く高負荷の場合には、圧縮機を駆動して運転を行う強制循環による冷房運転（強制循環冷房運転）もできるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１４７６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の空気調和機での自然循環による冷房運転について説明する。自然循環冷房運転は、外気温度が室内温度より低い場合に実施され、凝縮器として作用する前記室外熱交換器で冷媒を凝縮液化させて液冷媒とし、その液冷媒に作用する重力を利用して液冷媒を冷媒配管により、蒸発器として作用する前記室内熱交換器へ流す。室内熱交換器では液冷媒が室内空気から熱を奪って蒸発気化し、冷媒配管を通って上昇して前記室外熱交換器へ再び導入される。この冷凍サイクルを繰り返すことにより、自然循環による冷房運転が為される。この自然循環冷房運転では、圧縮機の駆動動力を必要としないので、エネルギー消費の少ない省エネ冷房をすることができる。
【０００６】
しかし、外気温度が室内温度に比べ、ある程度以上低くないと冷媒の循環量が少なくなり、必要な冷房能力を出すことができない。このように外気温度が室内温度に比べ所定温度以上低くない場合には、上記特許文献１のものでは、圧縮機を駆動する強制循環冷房運転を実施するようにしている。
【０００７】
図４は冷房運転時に凝縮器となる室外熱交換器の模式図である。室外空気と冷媒を熱交換する室外熱交換器１２０では、一般には図４に示すように、冷媒配管１０から室外熱交換器１２０側に流れてきたガス冷媒は、この室外熱交換器１２０の入口で複数の伝熱管（パス）２１〜２５に分岐され、その後前記室外熱交換器１２０内に流れるように構成されている。これは、伝熱管を複数に分岐することにより、伝熱管の径を小さくして多数配置することで伝熱面積を増やすと共に、冷媒流れによって生じる圧力損失も小さくして効率向上を図るためである。
【０００８】
このような室外熱交換器１２０で自然循環による冷房運転を行う場合、強制循環による冷房運転に比べて流れる冷媒量が極端に少なくなる。また、自然循環冷房運転時には、室内熱交換器（蒸発器）側からの密度の小さいガス冷媒が、複数に分岐された伝熱管２１〜２５を通って室外熱交換器１２０に入り、温度の低い室外空気と熱交換して密度の大きい液冷媒となって前記室外熱交換器１２０から流出する。
【０００９】
しかし、前記室外熱交換器１２０の下部側の分岐管２４，２５を流れる冷媒は、上部側の分岐管２１，２２を流れる冷媒に対して圧力差（ヘッド差）が小さくなってしまうため、室外熱交換器１２０の出口側で、液冷媒が上昇して流れることが難しくなり、下部側の分岐管２４，２５を流れる冷媒の量は少なくなる。即ち、上部側の伝熱管２１，２２を流れる冷媒流量に対して下部側の伝熱管２４，２５を流れる冷媒流量の比率が低下するので、下部側の分岐管２４，２５を流れる冷媒はすぐに液化し、凝縮器としての室外熱交換器１２０では液冷媒の比率が多くなる。
【００１０】
また、自然循環冷房運転時には、液冷媒で重力を稼ぐため、室外熱交換器（凝縮器）１２０と室内熱交換器（蒸発器）を接続している液側接続配管は必ず液で埋める必要がある。
これらの理由から、自然循環冷房運転時には、強制循環冷房運転時よりも多くの冷媒が必要となる。
【００１１】
そこで、自然循環冷房運転時に効率が良くなるように冷媒量を決めると、強制循環冷房運転時には冷媒量が過多となってしまい、運転効率が低下する。逆に、強制循環冷房運転時に適正な冷媒量にすると、自然循環冷房運転時には冷媒不足となってしまい、効率低下を引き起こす。
【００１２】
このように、自然循環冷房運転と強制循環冷房運転を併用する空気調和機では、運転効率が低下してしまうことに対して、上記特許文献１のものでは十分な考慮が為されていない。
【００１３】
また、冷房負荷が増えても、真冬などでは依然暖房負荷があり、空気調和機として暖房運転機能を持つことも重要であるが、特許文献１のものには、自然循環冷房運転を行う空気調和機において、暖房運転することについての配慮もない。
【００１４】
本発明の目的は、自然循環冷房運転と強制循環冷房運転を併用する空気調和機において、何れの運転時にも運転効率が低下するのを抑制できる空気調和機を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明は、圧縮機、室外熱交換器、減圧装置及び室内熱交換器を冷媒配管で順次接続し、冷媒を強制循環させる強制循環による冷房運転と、前記室内熱交換器と、この室内熱交換器よりも高い位置に設置された室外熱交換器とを冷媒配管で接続して冷媒を自然循環させる自然循環による冷房運転とが可能な空気調和機において、前記圧縮機の吸入側と吐出側とをバイパスさせるバイパス配管と、このバイパス配管に設けられ、前記吸入側から吐出側の方向へのみ冷媒の流れを許容する逆止弁と、前記強制循環による冷房運転時に、室外熱交換器で凝縮された液冷媒と、前記圧縮機に吸入されるガス冷媒を熱交換させるための内部熱交換器とを備え、前記強制循環冷房運転時には前記内部熱交換器により前記室外熱交換器からの凝縮冷媒を過冷却することにより、強制循環冷房運転時に余剰となる冷媒を、蒸発器となる前記室内熱交換器に液冷媒として溜める構成にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、自然循環冷房運転と強制循環冷房運転を併用する空気調和機において、何れの運転時にも運転効率が低下するのを抑制することのできる空気調和機を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の空気調和機の実施例１を示す冷凍サイクル構成図。
【図２】本発明の空気調和機の実施例２を示す冷凍サイクル構成図。
【図３】本発明の空気調和機の実施例３を示す冷凍サイクル構成図。
【図４】一般的な空気調和機の室外熱交換器の構成を説明する模式図。
【図５】本発明の空気調和機の実施例における強制循環冷房運転時のｐ−ｈ線図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の具体的実施例を、図面を用いて説明する。各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示す。
【実施例１】
【００１９】
図１は本発明の空気調和機の実施例１を示す冷凍サイクル構成図である。
図１に示す空気調和機は、圧縮機１００、四方弁１１０、室外熱交換器１２０、減圧装置（膨張弁）１３０及び室内熱交換器１４０を冷媒配管で順次接続して構成されている。また、前記室外熱交換器１２０は前記室内熱交換器１４０よりも高い位置に設置されており、外気温度が室内温度より所定温度以上低い場合には、冷媒を自然循環させる自然循環による冷房運転（自然循環冷房運転）ができるように構成されている。更に、前記圧縮機１００を駆動して行う強制循環による冷房運転（強制循環冷房運転）と、暖房運転（強制循環暖房運転）もできるように構成されている。
【００２０】
１６０は前記圧縮機１００の吸入側と吐出側とをバイパスさせるバイパス配管で、このバイパス配管１６０には、前記圧縮機１００の吸入側から吐出側の方向へのみ冷媒の流れを許容する逆止弁１６１が設けられている。これらバイパス配管１６０及び逆止弁１６１を設けたことにより、自然循環冷房運転時には、蒸発器（室内熱交換器１４０）で蒸発気化して冷媒配管（ガス側接続配管）１８１を上昇するガス冷媒を、前記圧縮機１００に流入させずに、前記バイパス配管１６０を通って前記室外熱交換器１２０に流入させることができる。
【００２１】
１５０は、前記室外熱交換器１２０と前記減圧装置１３０との間に設けられ、強制循環冷房運転時に、前記室外熱交換器１２０で凝縮された液冷媒と、前記圧縮機１００に吸入される低温のガス冷媒とを熱交換させるための内部熱交換器である。この内部熱交換器１５０により、前記強制循環冷房運転時には、前記室外熱交換器１２０からの液冷媒を過冷却することができる。本実施例では、より多くの冷媒を必要とする前記自然循環冷房運転時に冷媒量が適量になるように、冷凍サイクル内に冷媒が封入されている。従って、前記強制循環冷房運転時には、前記内部熱交換器１５０で、前記室外熱交換器１２０からの液冷媒を過冷却することにより、強制循環冷房運転時に余剰となる冷媒を、蒸発器となる前記室内熱交換器１４０に液冷媒として溜めることができるように構成されている。
【００２２】
なお、前記室内熱交換器は、自然循環冷房運転時に必要な冷媒量と、強制循環冷房運転時に必要な冷媒量との差分を貯留できるようにその容量が決められており、自然循環冷房運転時にはほぼ全量の冷媒が冷凍サイクルを循環するようにし、強制循環冷房運転時には、余剰冷媒が、前述したように前記室内熱交換器１４０に液冷媒として溜められ、これによって強制循環冷房運転時にも効率の良い運転を可能にしている。
【００２３】
次に、本実施例の動作を説明する。
強制循環冷房運転時には、図１の実線黒塗り矢印のように冷媒は流れる。即ち、圧縮機１００から出た高温高圧の冷媒は、四方弁１１０を通り、上方に設置されている室外機の室外熱交換器１２０で液化し、その後内部熱交換器１５０で冷却されて過冷却される。この過冷却された液冷媒は、更に減圧装置１３０で減圧された後、室内機の室内熱交換器１４０に流入する。
【００２４】
この室内熱交換器１４０に流入した冷媒は、室内空気と熱交換して室内空気を冷却すると共に、自らは蒸発することにより、前記冷媒中の蒸気を増加させる。室内熱交換器１４０で蒸発したガス冷媒は、室内機と室外機を接続する前記冷媒配管１８１を通り、室外機内に設けられている前記四方弁１１０を経由した後、前記内部熱交換器１５０において、前記室外熱交換器１２０からの液冷媒と熱交換して加熱され、前記圧縮機１００に吸入される。以下同様な冷凍サイクルが繰り返される。
【００２５】
自然循環冷房運転時には、図１の実線白抜き矢印のように冷媒が流れる。この自然循環冷房運転時には、圧縮機１には冷媒が流れないように圧縮機１００を停止させる。また、前記減圧装置１３０は全開状態に制御され、流動抵抗を極力なくすようにされる。そして、室外熱交換器１２０で凝縮された液冷媒は、その重力と、前記室内熱交換器１４０とのヘッド差により、下方に流れ、前記内部熱交換器１５０を通過後、冷媒配管（液側接続配管）１８２を通り、室内機に設けられている全開状態の前記減圧装置１３０を通過して前記室内熱交換器１４０に流入する。
【００２６】
室内熱交換器（蒸発器）１４０に流入した液冷媒は、室内空気と熱交換して蒸発してガス冷媒となる。このガス冷媒は、前記冷媒配管１８１を上昇して、室外機に設けられている四方弁１１０を通過後、逆止弁１６１が設けられている前記バイパス配管１６０を通って、前記室外熱交換器１２０に戻って再び凝縮される。以下同様な冷凍サイクルが繰り返される。
なお、前記室外熱交換器１２０で凝縮された冷媒は前記内部熱交換器１５０を通過するものの、上記圧縮機１００への吸入冷媒（低温側）は流れないために、熱交換は為されない。
【００２７】
強制循環暖房運転時には、図１の破線矢印に示すように冷媒が流れる。この強制循環暖房運転時には、前記四方弁１１０が切り替えられて、圧縮機１００からの高温高圧のガス冷媒が室内熱交換器１４０側に流れるように制御される。冷媒配管１８１から前記室内熱交換器１４０に流入したガス冷媒は、室内空気と熱交換して、室内空気を加熱すると共に、自らは凝縮し、液冷媒となって前記減圧装置１３０に流入して減圧される。この減圧装置１３９で減圧されて気液二相流となった冷媒は、その後冷媒配管１８２を通って室外機側に流れ、前記内部熱交換器１５０を通過後、前記室外熱交換器１２０に流入する。この室外熱交換器１２０で冷媒は、室外空気と熱交換して蒸発した後、前記四方弁１１０、前記内部熱交換器１５０を通過して前記圧縮機１００に吸入されて圧縮され、再び前記室内熱交換器１４０側に流れるという冷凍サイクルが繰り返される。
【００２８】
この強制循環暖房運転時には、前記室内熱交換器１４０からの液冷媒は減圧装置１３０で減圧された後、前記内部熱交換器１５０を通過するため、この内部熱交換器１５０での熱交換量は極めて少ない。
【００２９】
本実施例においては、前記強制循環冷房運転時に、前記内部熱交換器１５０での熱交換を利用し、室外熱交換器１２０からの液冷媒を過冷却するように構成している。この内部熱交換器１５０による作用を図５により説明する。図５は、本実施例における空気調和機における強制循環冷房運転時のｐ−ｈ線図（実線）を示し、内部熱交換器を持たない従来の空気調和機における強制循環冷房運転時のｐ−ｈ線図（破線）も併記している。
【００３０】
図５に示すように、破線で示す内部熱交換器を持たない従来の空気調和機に比べ、実線で示す内部熱交換器を持つ本実施例の空気調和機では、蒸発部（室内熱交換器１４０）の入口／出口の比エンタルピが低下し、破線で示す内部熱交換器１５０を持たない従来の空気調和機の蒸発部に比べ、液の比率が高いところで動作することがわかる。即ち、本実施例では、内部熱交換器１５０の作用により、図５のＡ部で示すように、液冷媒が過冷却されるためである。
【００３１】
なお、図５に示す白丸Ｂは、本実施例における室内熱交換器（蒸発部）１４０の出口での冷媒状態を示しており、室内熱交換器１４０の出口では湿り状態となっているが、前記内部熱交換器１５０での熱交換により、該内部熱交換器１５０の出口（白丸Ｃ）では冷媒の全量がガス化して圧縮機１００に吸入される。
【００３２】
このため、室内熱交換器１４０で蒸発し切れなかった余剰冷媒は当該室内熱交換器１４０内に貯留される。この室内熱交換器１４０の内容積の設定に応じて、該室内熱交換器１４０に冷媒を多く溜めることが可能となり、必要冷媒の多い自然循環冷房運転時に合わせて冷媒量を決めても、強制循環冷房運転には、前記室内熱交換器１４０に余剰冷媒を吸収（貯留）させることができるから、自然循環冷房運転及び強制循環冷房運転の何れの場合でも効率の良い運転が可能となる。
【００３３】
なお、本実施例では、余剰冷媒を溜めるために、前記室内熱交換器１４０の内容積を適正な大きさにするが、前述したように、この室内熱交換器１４０の大きさは、自然循環冷房運転時に必要な冷媒量と、強制循環冷房運転時に必要な冷媒量との差分を貯留できるようにその容量を決めることが好ましい。
【００３４】
以上説明したように、本実施例によれば、自然循環冷房運転と強制循環冷房運転を併用する空気調和機において、何れの運転時にも運転効率が低下するのを抑制することのできる空気調和機を得ることができる。
【００３５】
なお、強制循環暖房運転時及び前記自然循環冷房運転時には、上記内部熱交換器１５０での熱交換は極めて少ないか、或いは為されないので、この内部熱交換器１５０をバイパスするバイパス配管を設け、更にこのバイパス配管には開閉弁を設けるようにしても良い。このようにすれば、前記強制循環暖房運転時及び前記自然循環冷房運転時に、冷媒がこのバイパス配管を流れるようにすることで、内部熱交換器１５０での圧力損失低減を低減でき、更に効率を向上できる。
【実施例２】
【００３６】
図２は、本発明の空気調和機の実施例２を示す冷凍サイクル構成図である。図１と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分であり、基本的な構成は図１に示す実施例と同一であるので、同一部分についてはその説明を省略し、本実施例２が上記実施例１と異なる部分のみ説明する。
【００３７】
本実施例では、自然循環冷房運転を行う空気調和機において、強制循環冷房運転時だけでなく、強制循環暖房運転時にも冷媒過多による効率低下を抑制できるようにしたもので、前記室内熱交換器１４０と前記減圧装置１３０との間に冷媒貯留タンク１７０を設けたものである。このように構成することにより、強制循環暖房運転時には、この冷媒貯留タンク１７０に液冷媒を溜めることができる。
【００３８】
即ち、前記冷媒貯留タンク１７０を設置している部分は、室内熱交換器１４０と同様の周囲空気温度雰囲気にあり、暖房運転時には前記冷媒貯留タンク１７０に高圧の冷媒が流入し、この冷媒の温度よりも周囲の空気温度の方が低くなっている（冷媒の飽和温度は周囲空気温度より高い）。従って、前記冷媒貯留タンク１７０に液冷媒を貯留できるものである。
【００３９】
このように、前記冷媒貯留タンク１７０を設置することにより、強制循環暖房運転時に、必要な冷媒量よりも多い冷媒が冷凍サイクル内にある場合、その余剰冷媒を前記冷媒貯留タンク１７０に溜めることができる。従って、前記冷媒貯留タンク１７０の体積を適切に設計することにより、強制循環暖房運転時にも冷媒量の適正化が行われ、効率の良い暖房運転も可能となる。なお、前記冷媒貯留タンク１７０の内容積は、自然循環冷房運転時に必要な冷媒量と、強制循環暖房運転時に必要な冷媒量との差分を貯留できる大きさにすると良い。
【００４０】
一方、強制循環冷房運転時及び自然循環冷房運転時においては、前記冷媒貯留タンク１７０に流入する冷媒の温度よりも周囲の空気温度の方が高くなっている（冷媒の飽和温度は周囲空気温度より低い）から、前記冷媒貯留タンク１７０にはガス冷媒が存在するだけとなり、貯留される冷媒量はほとんどない。強制循環冷房運転時には、余剰冷媒が発生するが、この余剰冷媒は、上記実施例１で説明したように、室内熱交換器１４０に貯留される。
【００４１】
このように、本実施例２によれば、強制循環冷房運転、自然循環冷房運転及び強制循環暖房運転が可能な空気調和機において、上記実施例１と同様の効果が得られる上に、強制循環暖房運転時にも余剰となる冷媒を前記冷媒貯留タンク１７０に貯留できるので、自然循環冷房時に適切となる冷媒量を封入した場合でも、強制循環冷房運転及び自然循環冷房運転の場合のみならず、強制循環暖房運転時にも適切な冷媒量で運転できる。従って、本実施例によれば、強制循環冷房運転、自然循環冷房運転及び強制循環暖房運転の何れの運転時であっても効率の良い運転を行うことが可能となる。
【００４２】
なお、強制循環による暖房運転時に余剰となる冷媒を貯留する前記冷媒貯留タンク１７０の設置位置は、図２に示した位置に限られるものではなく、室内熱交換器１４０が設置されている部屋と同様の温度雰囲気となる部分であって、減圧装置１３０と四方弁１１０との間の冷媒配管の位置であれば良い。
【実施例３】
【００４３】
図３は、本発明の空気調和機の実施例３を示す冷凍サイクル構成図である。図１や図２と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分であり、基本的な構成は上記実施例２と同一であるので、同一部分についてはその説明を省略し、本実施例３が上記実施例２と異なる部分のみ説明する。
【００４４】
本実施例３においては、上記実施例２に示した減圧装置１３０と同様の減圧装置（第１の減圧装置）１３０ａの他に、更に第２の減圧装置１３０ｂを設けている。この第２の減圧装置１３０ｂは、前記室外熱交換器１２０と前記内部熱交換器１５０との間の冷媒配管に設けられている。
【００４５】
そして、強制循環冷房運転時には、前記第２の減圧装置１３０ｂを全開とし、前記第１の減圧装置１３０ａで減圧することで、空気調和機は前記実施例２と同じ動作をし、同様の効果を得ることができる。
【００４６】
一方、強制循環暖房運転時には、前記第１の減圧装置１３０ａを全開とし、前記第２の減圧装置１３０ｂで減圧することで、前記内部熱交換器１５０の液側には前記室内熱交換器１４０で凝縮された高圧液冷媒を流すことができるので、この液冷媒を圧縮機１００への吸入冷媒と熱交換させて過冷却できる。この過冷却された液冷媒は、前記第２の減圧装置で減圧されて、蒸発器（室外熱交換器）１２０に流入するので、強制循環暖房運転時に余剰となる冷媒を前記蒸発器（室外熱交換器）１２０に貯留することができる。
【００４７】
従って、本実施例３によれば、上記実施例２と同様の効果が得られる上に、強制循環暖房運転時には、前記室外熱交換器１２０にも冷媒を貯留できるので、室内機側に設けられている前記冷媒貯留タンク１7０を小型化することができる。なお、前記室外熱交換器１２０内容積を、自然循環冷房運転時に必要な冷媒量と、強制循環暖房運転時に必要な冷媒量との差分も貯留することができる大きさにすれば、前記冷媒貯留タンク１７０を廃止することも可能となる。
【００４８】
以上説明したように、本発明の各実施例によれば、高圧液冷媒と低圧ガス冷媒を熱交換させる内部熱交換器１５０を設け、強制循環冷房運転時に、蒸発器となる室内熱交換器に冷媒を貯留するようにしているので、自然循環冷房運転時に適正な冷媒量を封入した場合でも、強制循環冷房運転時に冷媒量過多となるのを防止できる。従って、自然循環冷房運転と強制循環冷房運転の何れの運転時にも、運転効率が低下するのを抑制することができる。
【００４９】
また、強制循環暖房運転も可能に構成された空気調和機においても、この強制循環暖房運転時にも余剰冷媒を冷媒貯留タンク１７０などに貯留できるようにしているから、強制循環暖房運転時にも効率低下を抑制できる空気調和機が得られる。
【００５０】
従って、本実施例によれば、強制循環冷房運転、自然循環冷房運転及び強制循環暖房運転の何れの運転時にも、冷媒の過不足から起こる効率低下を起こさない省エネ型の空気調和機を実現できる。
【００５１】
なお、上述した各実施例では、何れも、前記バイパス配管１６０は、前記圧縮機１００の吸込側と前記四方弁１１０を接続している吸入配管と、前記圧縮機１００の吐出側と前記四方弁１１０を接続している吐出配管とを接続するように構成しているが、これに限られるものではない。即ち、自然循環冷房運転時に、室内熱交換器１４０側からのガス冷媒を室外熱交換器１２０側に、前記圧縮機１００をバイパスして流せる構成とすれば良い。例えば、前記圧縮機１００だけでなく、前記四方弁１１０もバイパスするバイパス配管を設けて、このバイパス配管に逆止弁と開閉弁を設け、更に前記バイパス配管が接続される冷媒配管の接続部と、前記四方弁１１０の室外熱交換器１２０側との間及び前記室内熱交換器１４０側との間にもそれぞれ開閉弁を設けて、自然循環冷房運転時にはこのバイパス配管をガス冷媒が流れ、強制循環運転時には前記バイパス配管を冷媒が流れないように構成しても良い。
【符号の説明】
【００５２】
１０…冷媒配管、
２１，２２，２３，２４，２５…伝熱管（パス）、
１００…圧縮機、
１１０…四方弁、
１２０…室外熱交換器、
１３０…減圧装置（膨張弁）、１３０ａ…第１の減圧装置、１３０ｂ…第２の減圧装置、
１４０…室内熱交換器、
１５０…内部熱交換器、
１６０…バイパス配管、１６１…逆止弁、
１７０…冷媒貯留タンク、
１８１…冷媒配管（ガス側接続配管）、１８２…冷媒配管（液側接続配管）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強制循環による冷房運転と自然循環による冷房運転とが可能な空気調和機に関し、特に、強制循環及び自然循環の何れにおいても効率の良い運転を可能にする空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー枯渇問題、地球温暖化問題が注目を浴び、空気調和機の省エネ性が一層重要視されている。一方、ビルや事務所等においてＯＡ機器などによる負荷は増加の一方であり、外気温度の低い春や秋であっても冷房が必要とされるケースが増えている。
【０００３】
このため、特開２００５−１４７６２３号公報（特許文献１）のものでは、外気温度が低い場合に、圧縮機を停止させて、冷媒に作用する重力を利用し、室内機の室内熱交換器と、この室内熱交換器よりも高い位置に設けられた室外機の室外熱交換器とのヘッド差による冷媒の循環を利用して、動力の少ない自然循環による冷房運転（自然循環冷房運転）が行えるようにしている。また、外気温が高く高負荷の場合には、圧縮機を駆動して運転を行う強制循環による冷房運転（強制循環冷房運転）もできるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１４７６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の空気調和機での自然循環による冷房運転について説明する。自然循環冷房運転は、外気温度が室内温度より低い場合に実施され、凝縮器として作用する前記室外熱交換器で冷媒を凝縮液化させて液冷媒とし、その液冷媒に作用する重力を利用して液冷媒を冷媒配管により、蒸発器として作用する前記室内熱交換器へ流す。室内熱交換器では液冷媒が室内空気から熱を奪って蒸発気化し、冷媒配管を通って上昇して前記室外熱交換器へ再び導入される。この冷凍サイクルを繰り返すことにより、自然循環による冷房運転が為される。この自然循環冷房運転では、圧縮機の駆動動力を必要としないので、エネルギー消費の少ない省エネ冷房をすることができる。
【０００６】
しかし、外気温度が室内温度に比べ、ある程度以上低くないと冷媒の循環量が少なくなり、必要な冷房能力を出すことができない。このように外気温度が室内温度に比べ所定温度以上低くない場合には、上記特許文献１のものでは、圧縮機を駆動する強制循環冷房運転を実施するようにしている。
【０００７】
図４は冷房運転時に凝縮器となる室外熱交換器の模式図である。室外空気と冷媒を熱交換する室外熱交換器１２０では、一般には図４に示すように、冷媒配管１０から室外熱交換器１２０側に流れてきたガス冷媒は、この室外熱交換器１２０の入口で複数の伝熱管（パス）２１〜２５に分岐され、その後前記室外熱交換器１２０内に流れるように構成されている。これは、伝熱管を複数に分岐することにより、伝熱管の径を小さくして多数配置することで伝熱面積を増やすと共に、冷媒流れによって生じる圧力損失も小さくして効率向上を図るためである。
【０００８】
このような室外熱交換器１２０で自然循環による冷房運転を行う場合、強制循環による冷房運転に比べて流れる冷媒量が極端に少なくなる。また、自然循環冷房運転時には、室内熱交換器（蒸発器）側からの密度の小さいガス冷媒が、複数に分岐された伝熱管２１〜２５を通って室外熱交換器１２０に入り、温度の低い室外空気と熱交換して密度の大きい液冷媒となって前記室外熱交換器１２０から流出する。
【０００９】
しかし、前記室外熱交換器１２０の下部側の分岐管２４，２５を流れる冷媒は、上部側の分岐管２１，２２を流れる冷媒に対して圧力差（ヘッド差）が小さくなってしまうため、室外熱交換器１２０の出口側で、液冷媒が上昇して流れることが難しくなり、下部側の分岐管２４，２５を流れる冷媒の量は少なくなる。即ち、上部側の伝熱管２１，２２を流れる冷媒流量に対して下部側の伝熱管２４，２５を流れる冷媒流量の比率が低下するので、下部側の分岐管２４，２５を流れる冷媒はすぐに液化し、凝縮器としての室外熱交換器１２０では液冷媒の比率が多くなる。
【００１０】
また、自然循環冷房運転時には、液冷媒で重力を稼ぐため、室外熱交換器（凝縮器）１２０と室内熱交換器（蒸発器）を接続している液側接続配管は必ず液で埋める必要がある。
これらの理由から、自然循環冷房運転時には、強制循環冷房運転時よりも多くの冷媒が必要となる。
【００１１】
そこで、自然循環冷房運転時に効率が良くなるように冷媒量を決めると、強制循環冷房運転時には冷媒量が過多となってしまい、運転効率が低下する。逆に、強制循環冷房運転時に適正な冷媒量にすると、自然循環冷房運転時には冷媒不足となってしまい、効率低下を引き起こす。
【００１２】
このように、自然循環冷房運転と強制循環冷房運転を併用する空気調和機では、運転効率が低下してしまうことに対して、上記特許文献１のものでは十分な考慮が為されていない。
【００１３】
また、冷房負荷が増えても、真冬などでは依然暖房負荷があり、空気調和機として暖房運転機能を持つことも重要であるが、特許文献１のものには、自然循環冷房運転を行う空気調和機において、暖房運転することについての配慮もない。
【００１４】
本発明の目的は、自然循環冷房運転と強制循環冷房運転を併用する空気調和機において、何れの運転時にも運転効率が低下するのを抑制できる空気調和機を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明は、圧縮機、室外熱交換器、減圧装置及び室内熱交換器を冷媒配管で順次接続し、冷媒を強制循環させる強制循環による冷房運転と、前記室内熱交換器と、この室内熱交換器よりも高い位置に設置された室外熱交換器とを冷媒配管で接続して冷媒を自然循環させる自然循環による冷房運転とが可能な空気調和機において、前記圧縮機の吸入側と吐出側とをバイパスさせるバイパス配管と、このバイパス配管に設けられ、前記吸入側から吐出側の方向へのみ冷媒の流れを許容する逆止弁と、前記強制循環による冷房運転時に、室外熱交換器で凝縮された液冷媒と、前記圧縮機に吸入されるガス冷媒を熱交換させるための内部熱交換器とを備え、前記強制循環冷房運転時には前記内部熱交換器により前記室外熱交換器からの凝縮冷媒を過冷却することにより、強制循環冷房運転時に余剰となる冷媒を、蒸発器となる前記室内熱交換器に液冷媒として溜める構成にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、自然循環冷房運転と強制循環冷房運転を併用する空気調和機において、何れの運転時にも運転効率が低下するのを抑制することのできる空気調和機を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の空気調和機の実施例１を示す冷凍サイクル構成図。
【図２】本発明の空気調和機の実施例２を示す冷凍サイクル構成図。
【図３】本発明の空気調和機の実施例３を示す冷凍サイクル構成図。
【図４】一般的な空気調和機の室外熱交換器の構成を説明する模式図。
【図５】本発明の空気調和機の実施例における強制循環冷房運転時のｐ−ｈ線図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の具体的実施例を、図面を用いて説明する。各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示す。
【実施例１】
【００１９】
図１は本発明の空気調和機の実施例１を示す冷凍サイクル構成図である。
図１に示す空気調和機は、圧縮機１００、四方弁１１０、室外熱交換器１２０、減圧装置（膨張弁）１３０及び室内熱交換器１４０を冷媒配管で順次接続して構成されている。また、前記室外熱交換器１２０は前記室内熱交換器１４０よりも高い位置に設置されており、外気温度が室内温度より所定温度以上低い場合には、冷媒を自然循環させる自然循環による冷房運転（自然循環冷房運転）ができるように構成されている。更に、前記圧縮機１００を駆動して行う強制循環による冷房運転（強制循環冷房運転）と、暖房運転（強制循環暖房運転）もできるように構成されている。
【００２０】
１６０は前記圧縮機１００の吸入側と吐出側とをバイパスさせるバイパス配管で、このバイパス配管１６０には、前記圧縮機１００の吸入側から吐出側の方向へのみ冷媒の流れを許容する逆止弁１６１が設けられている。これらバイパス配管１６０及び逆止弁１６１を設けたことにより、自然循環冷房運転時には、蒸発器（室内熱交換器１４０）で蒸発気化して冷媒配管（ガス側接続配管）１８１を上昇するガス冷媒を、前記圧縮機１００に流入させずに、前記バイパス配管１６０を通って前記室外熱交換器１２０に流入させることができる。
【００２１】
１５０は、前記室外熱交換器１２０と前記減圧装置１３０との間に設けられ、強制循環冷房運転時に、前記室外熱交換器１２０で凝縮された液冷媒と、前記圧縮機１００に吸入される低温のガス冷媒とを熱交換させるための内部熱交換器である。この内部熱交換器１５０により、前記強制循環冷房運転時には、前記室外熱交換器１２０からの液冷媒を過冷却することができる。本実施例では、より多くの冷媒を必要とする前記自然循環冷房運転時に冷媒量が適量になるように、冷凍サイクル内に冷媒が封入されている。従って、前記強制循環冷房運転時には、前記内部熱交換器１５０で、前記室外熱交換器１２０からの液冷媒を過冷却することにより、強制循環冷房運転時に余剰となる冷媒を、蒸発器となる前記室内熱交換器１４０に液冷媒として溜めることができるように構成されている。
【００２２】
なお、前記室内熱交換器は、自然循環冷房運転時に必要な冷媒量と、強制循環冷房運転時に必要な冷媒量との差分を貯留できるようにその容量が決められており、自然循環冷房運転時にはほぼ全量の冷媒が冷凍サイクルを循環するようにし、強制循環冷房運転時には、余剰冷媒が、前述したように前記室内熱交換器１４０に液冷媒として溜められ、これによって強制循環冷房運転時にも効率の良い運転を可能にしている。
【００２３】
次に、本実施例の動作を説明する。
強制循環冷房運転時には、図１の実線黒塗り矢印のように冷媒は流れる。即ち、圧縮機１００から出た高温高圧の冷媒は、四方弁１１０を通り、上方に設置されている室外機の室外熱交換器１２０で液化し、その後内部熱交換器１５０で冷却されて過冷却される。この過冷却された液冷媒は、更に減圧装置１３０で減圧された後、室内機の室内熱交換器１４０に流入する。
【００２４】
この室内熱交換器１４０に流入した冷媒は、室内空気と熱交換して室内空気を冷却すると共に、自らは蒸発することにより、前記冷媒中の蒸気を増加させる。室内熱交換器１４０で蒸発したガス冷媒は、室内機と室外機を接続する前記冷媒配管１８１を通り、室外機内に設けられている前記四方弁１１０を経由した後、前記内部熱交換器１５０において、前記室外熱交換器１２０からの液冷媒と熱交換して加熱され、前記圧縮機１００に吸入される。以下同様な冷凍サイクルが繰り返される。
【００２５】
自然循環冷房運転時には、図１の実線白抜き矢印のように冷媒が流れる。この自然循環冷房運転時には、圧縮機１には冷媒が流れないように圧縮機１００を停止させる。また、前記減圧装置１３０は全開状態に制御され、流動抵抗を極力なくすようにされる。そして、室外熱交換器１２０で凝縮された液冷媒は、その重力と、前記室内熱交換器１４０とのヘッド差により、下方に流れ、前記内部熱交換器１５０を通過後、冷媒配管（液側接続配管）１８２を通り、室内機に設けられている全開状態の前記減圧装置１３０を通過して前記室内熱交換器１４０に流入する。
【００２６】
室内熱交換器（蒸発器）１４０に流入した液冷媒は、室内空気と熱交換して蒸発してガス冷媒となる。このガス冷媒は、前記冷媒配管１８１を上昇して、室外機に設けられている四方弁１１０を通過後、逆止弁１６１が設けられている前記バイパス配管１６０を通って、前記室外熱交換器１２０に戻って再び凝縮される。以下同様な冷凍サイクルが繰り返される。
なお、前記室外熱交換器１２０で凝縮された冷媒は前記内部熱交換器１５０を通過するものの、上記圧縮機１００への吸入冷媒（低温側）は流れないために、熱交換は為されない。
【００２７】
強制循環暖房運転時には、図１の破線矢印に示すように冷媒が流れる。この強制循環暖房運転時には、前記四方弁１１０が切り替えられて、圧縮機１００からの高温高圧のガス冷媒が室内熱交換器１４０側に流れるように制御される。冷媒配管１８１から前記室内熱交換器１４０に流入したガス冷媒は、室内空気と熱交換して、室内空気を加熱すると共に、自らは凝縮し、液冷媒となって前記減圧装置１３０に流入して減圧される。この減圧装置１３９で減圧されて気液二相流となった冷媒は、その後冷媒配管１８２を通って室外機側に流れ、前記内部熱交換器１５０を通過後、前記室外熱交換器１２０に流入する。この室外熱交換器１２０で冷媒は、室外空気と熱交換して蒸発した後、前記四方弁１１０、前記内部熱交換器１５０を通過して前記圧縮機１００に吸入されて圧縮され、再び前記室内熱交換器１４０側に流れるという冷凍サイクルが繰り返される。
【００２８】
この強制循環暖房運転時には、前記室内熱交換器１４０からの液冷媒は減圧装置１３０で減圧された後、前記内部熱交換器１５０を通過するため、この内部熱交換器１５０での熱交換量は極めて少ない。
【００２９】
本実施例においては、前記強制循環冷房運転時に、前記内部熱交換器１５０での熱交換を利用し、室外熱交換器１２０からの液冷媒を過冷却するように構成している。この内部熱交換器１５０による作用を図５により説明する。図５は、本実施例における空気調和機における強制循環冷房運転時のｐ−ｈ線図（実線）を示し、内部熱交換器を持たない従来の空気調和機における強制循環冷房運転時のｐ−ｈ線図（破線）も併記している。
【００３０】
図５に示すように、破線で示す内部熱交換器を持たない従来の空気調和機に比べ、実線で示す内部熱交換器を持つ本実施例の空気調和機では、蒸発部（室内熱交換器１４０）の入口／出口の比エンタルピが低下し、破線で示す内部熱交換器１５０を持たない従来の空気調和機の蒸発部に比べ、液の比率が高いところで動作することがわかる。即ち、本実施例では、内部熱交換器１５０の作用により、図５のＡ部で示すように、液冷媒が過冷却されるためである。
【００３１】
なお、図５に示す白丸Ｂは、本実施例における室内熱交換器（蒸発部）１４０の出口での冷媒状態を示しており、室内熱交換器１４０の出口では湿り状態となっているが、前記内部熱交換器１５０での熱交換により、該内部熱交換器１５０の出口（白丸Ｃ）では冷媒の全量がガス化して圧縮機１００に吸入される。
【００３２】
このため、室内熱交換器１４０で蒸発し切れなかった余剰冷媒は当該室内熱交換器１４０内に貯留される。この室内熱交換器１４０の内容積の設定に応じて、該室内熱交換器１４０に冷媒を多く溜めることが可能となり、必要冷媒の多い自然循環冷房運転時に合わせて冷媒量を決めても、強制循環冷房運転には、前記室内熱交換器１４０に余剰冷媒を吸収（貯留）させることができるから、自然循環冷房運転及び強制循環冷房運転の何れの場合でも効率の良い運転が可能となる。
【００３３】
なお、本実施例では、余剰冷媒を溜めるために、前記室内熱交換器１４０の内容積を適正な大きさにするが、前述したように、この室内熱交換器１４０の大きさは、自然循環冷房運転時に必要な冷媒量と、強制循環冷房運転時に必要な冷媒量との差分を貯留できるようにその容量を決めることが好ましい。
【００３４】
以上説明したように、本実施例によれば、自然循環冷房運転と強制循環冷房運転を併用する空気調和機において、何れの運転時にも運転効率が低下するのを抑制することのできる空気調和機を得ることができる。
【００３５】
なお、強制循環暖房運転時及び前記自然循環冷房運転時には、上記内部熱交換器１５０での熱交換は極めて少ないか、或いは為されないので、この内部熱交換器１５０をバイパスするバイパス配管を設け、更にこのバイパス配管には開閉弁を設けるようにしても良い。このようにすれば、前記強制循環暖房運転時及び前記自然循環冷房運転時に、冷媒がこのバイパス配管を流れるようにすることで、内部熱交換器１５０での圧力損失低減を低減でき、更に効率を向上できる。
【実施例２】
【００３６】
図２は、本発明の空気調和機の実施例２を示す冷凍サイクル構成図である。図１と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分であり、基本的な構成は図１に示す実施例と同一であるので、同一部分についてはその説明を省略し、本実施例２が上記実施例１と異なる部分のみ説明する。
【００３７】
本実施例では、自然循環冷房運転を行う空気調和機において、強制循環冷房運転時だけでなく、強制循環暖房運転時にも冷媒過多による効率低下を抑制できるようにしたもので、前記室内熱交換器１４０と前記減圧装置１３０との間に冷媒貯留タンク１７０を設けたものである。このように構成することにより、強制循環暖房運転時には、この冷媒貯留タンク１７０に液冷媒を溜めることができる。
【００３８】
即ち、前記冷媒貯留タンク１７０を設置している部分は、室内熱交換器１４０と同様の周囲空気温度雰囲気にあり、暖房運転時には前記冷媒貯留タンク１７０に高圧の冷媒が流入し、この冷媒の温度よりも周囲の空気温度の方が低くなっている（冷媒の飽和温度は周囲空気温度より高い）。従って、前記冷媒貯留タンク１７０に液冷媒を貯留できるものである。
【００３９】
このように、前記冷媒貯留タンク１７０を設置することにより、強制循環暖房運転時に、必要な冷媒量よりも多い冷媒が冷凍サイクル内にある場合、その余剰冷媒を前記冷媒貯留タンク１７０に溜めることができる。従って、前記冷媒貯留タンク１７０の体積を適切に設計することにより、強制循環暖房運転時にも冷媒量の適正化が行われ、効率の良い暖房運転も可能となる。なお、前記冷媒貯留タンク１７０の内容積は、自然循環冷房運転時に必要な冷媒量と、強制循環暖房運転時に必要な冷媒量との差分を貯留できる大きさにすると良い。
【００４０】
一方、強制循環冷房運転時及び自然循環冷房運転時においては、前記冷媒貯留タンク１７０に流入する冷媒の温度よりも周囲の空気温度の方が高くなっている（冷媒の飽和温度は周囲空気温度より低い）から、前記冷媒貯留タンク１７０にはガス冷媒が存在するだけとなり、貯留される冷媒量はほとんどない。強制循環冷房運転時には、余剰冷媒が発生するが、この余剰冷媒は、上記実施例１で説明したように、室内熱交換器１４０に貯留される。
【００４１】
このように、本実施例２によれば、強制循環冷房運転、自然循環冷房運転及び強制循環暖房運転が可能な空気調和機において、上記実施例１と同様の効果が得られる上に、強制循環暖房運転時にも余剰となる冷媒を前記冷媒貯留タンク１７０に貯留できるので、自然循環冷房時に適切となる冷媒量を封入した場合でも、強制循環冷房運転及び自然循環冷房運転の場合のみならず、強制循環暖房運転時にも適切な冷媒量で運転できる。従って、本実施例によれば、強制循環冷房運転、自然循環冷房運転及び強制循環暖房運転の何れの運転時であっても効率の良い運転を行うことが可能となる。
【００４２】
なお、強制循環による暖房運転時に余剰となる冷媒を貯留する前記冷媒貯留タンク１７０の設置位置は、図２に示した位置に限られるものではなく、室内熱交換器１４０が設置されている部屋と同様の温度雰囲気となる部分であって、減圧装置１３０と四方弁１１０との間の冷媒配管の位置であれば良い。
【実施例３】
【００４３】
図３は、本発明の空気調和機の実施例３を示す冷凍サイクル構成図である。図１や図２と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分であり、基本的な構成は上記実施例２と同一であるので、同一部分についてはその説明を省略し、本実施例３が上記実施例２と異なる部分のみ説明する。
【００４４】
本実施例３においては、上記実施例２に示した減圧装置１３０と同様の減圧装置（第１の減圧装置）１３０ａの他に、更に第２の減圧装置１３０ｂを設けている。この第２の減圧装置１３０ｂは、前記室外熱交換器１２０と前記内部熱交換器１５０との間の冷媒配管に設けられている。
【００４５】
そして、強制循環冷房運転時には、前記第２の減圧装置１３０ｂを全開とし、前記第１の減圧装置１３０ａで減圧することで、空気調和機は前記実施例２と同じ動作をし、同様の効果を得ることができる。
【００４６】
一方、強制循環暖房運転時には、前記第１の減圧装置１３０ａを全開とし、前記第２の減圧装置１３０ｂで減圧することで、前記内部熱交換器１５０の液側には前記室内熱交換器１４０で凝縮された高圧液冷媒を流すことができるので、この液冷媒を圧縮機１００への吸入冷媒と熱交換させて過冷却できる。この過冷却された液冷媒は、前記第２の減圧装置で減圧されて、蒸発器（室外熱交換器）１２０に流入するので、強制循環暖房運転時に余剰となる冷媒を前記蒸発器（室外熱交換器）１２０に貯留することができる。
【００４７】
従って、本実施例３によれば、上記実施例２と同様の効果が得られる上に、強制循環暖房運転時には、前記室外熱交換器１２０にも冷媒を貯留できるので、室内機側に設けられている前記冷媒貯留タンク１7０を小型化することができる。なお、前記室外熱交換器１２０内容積を、自然循環冷房運転時に必要な冷媒量と、強制循環暖房運転時に必要な冷媒量との差分も貯留することができる大きさにすれば、前記冷媒貯留タンク１７０を廃止することも可能となる。
【００４８】
以上説明したように、本発明の各実施例によれば、高圧液冷媒と低圧ガス冷媒を熱交換させる内部熱交換器１５０を設け、強制循環冷房運転時に、蒸発器となる室内熱交換器に冷媒を貯留するようにしているので、自然循環冷房運転時に適正な冷媒量を封入した場合でも、強制循環冷房運転時に冷媒量過多となるのを防止できる。従って、自然循環冷房運転と強制循環冷房運転の何れの運転時にも、運転効率が低下するのを抑制することができる。
【００４９】
また、強制循環暖房運転も可能に構成された空気調和機においても、この強制循環暖房運転時にも余剰冷媒を冷媒貯留タンク１７０などに貯留できるようにしているから、強制循環暖房運転時にも効率低下を抑制できる空気調和機が得られる。
【００５０】
従って、本実施例によれば、強制循環冷房運転、自然循環冷房運転及び強制循環暖房運転の何れの運転時にも、冷媒の過不足から起こる効率低下を起こさない省エネ型の空気調和機を実現できる。
【００５１】
なお、上述した各実施例では、何れも、前記バイパス配管１６０は、前記圧縮機１００の吸込側と前記四方弁１１０を接続している吸入配管と、前記圧縮機１００の吐出側と前記四方弁１１０を接続している吐出配管とを接続するように構成しているが、これに限られるものではない。即ち、自然循環冷房運転時に、室内熱交換器１４０側からのガス冷媒を室外熱交換器１２０側に、前記圧縮機１００をバイパスして流せる構成とすれば良い。例えば、前記圧縮機１００だけでなく、前記四方弁１１０もバイパスするバイパス配管を設けて、このバイパス配管に逆止弁と開閉弁を設け、更に前記バイパス配管が接続される冷媒配管の接続部と、前記四方弁１１０の室外熱交換器１２０側との間及び前記室内熱交換器１４０側との間にもそれぞれ開閉弁を設けて、自然循環冷房運転時にはこのバイパス配管をガス冷媒が流れ、強制循環運転時には前記バイパス配管を冷媒が流れないように構成しても良い。
【符号の説明】
【００５２】
１０…冷媒配管、
２１，２２，２３，２４，２５…伝熱管（パス）、
１００…圧縮機、
１１０…四方弁、
１２０…室外熱交換器、
１３０…減圧装置（膨張弁）、１３０ａ…第１の減圧装置、１３０ｂ…第２の減圧装置、
１４０…室内熱交換器、
１５０…内部熱交換器、
１６０…バイパス配管、１６１…逆止弁、
１７０…冷媒貯留タンク、
１８１…冷媒配管（ガス側接続配管）、１８２…冷媒配管（液側接続配管）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、室外熱交換器、減圧装置及び室内熱交換器を冷媒配管で順次接続し、冷媒を強制循環させる強制循環による冷房運転と、前記室内熱交換器と、この室内熱交換器よりも高い位置に設置された室外熱交換器とを冷媒配管で接続して冷媒を自然循環させる自然循環による冷房運転とが可能な空気調和機において、
前記圧縮機の吸入側と吐出側とをバイパスさせるバイパス配管と、
このバイパス配管に設けられ、前記吸入側から吐出側の方向へのみ冷媒の流れを許容する逆止弁と、
前記強制循環による冷房運転時に、室外熱交換器で凝縮された液冷媒と、前記圧縮機に吸入されるガス冷媒を熱交換させるための内部熱交換器とを備え、
前記強制循環冷房運転時には前記内部熱交換器により前記室外熱交換器からの凝縮冷媒を過冷却することにより、強制循環冷房運転時に余剰となる冷媒を、蒸発器となる前記室内熱交換器に液冷媒として溜める構成にした
ことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
請求項１に記載の空気調和機において、前記内部熱交換器は、前記室外熱交換器と前記減圧装置との間に設けられていることを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の空気調和機において、前記室内熱交換器は、自然循環冷房運転時に必要な冷媒量と、強制循環冷房運転時に必要な冷媒量との差分を貯留できるようにその容量が決められていることを特徴とする空気調和機。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の空気調和機において、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、減圧装置及び室内熱交換器を冷媒配管で順次接続することにより、強制循環による暖房運転も可能に構成していることを特徴とする空気調和機。
【請求項５】
請求項４に記載の空気調和機において、前記室内熱交換器が設置されている部屋と同様の温度雰囲気となる部分であって、前記減圧装置と前記四方弁との間の冷媒配管に冷媒貯留タンクを設け、強制循環による暖房運転時に余剰となる冷媒を前記冷媒貯留タンクに貯留するように構成したことを特徴とする空気調和機。
【請求項６】
請求項５に記載の空気調和機において、前記冷媒貯留タンクは前記室内熱交換器と前記減圧装置との間に設けられていることを特徴とする空気調和機。
【請求項７】
請求項４〜６の何れかに記載の空気調和機において、前記室外熱交換器と前記内部熱交換器との間に第２の減圧装置を備えていることを特徴とする空気調和機。
【請求項８】
請求項４〜７の何れかに記載の空気調和機において、前記バイパス配管は、前記圧縮機の吸込側と前記四方弁とを接続している吸入配管と、前記圧縮機の吐出側と前記四方弁とを接続している吐出配管とを接続するように構成されていることを特徴とする空気調和機。
【請求項９】
請求項５または６に記載の空気調和機において、前記冷媒貯留タンクの内容積は、自然循環冷房運転時に必要な冷媒量と、強制循環暖房運転時に必要な冷媒量との差分を貯留できるようにその容量が決められていることを特徴とする空気調和機。
【請求項１】
圧縮機、室外熱交換器、減圧装置及び室内熱交換器を冷媒配管で順次接続し、冷媒を強制循環させる強制循環による冷房運転と、前記室内熱交換器と、この室内熱交換器よりも高い位置に設置された室外熱交換器とを冷媒配管で接続して冷媒を自然循環させる自然循環による冷房運転とが可能な空気調和機において、
前記圧縮機の吸入側と吐出側とをバイパスさせるバイパス配管と、
このバイパス配管に設けられ、前記吸入側から吐出側の方向へのみ冷媒の流れを許容する逆止弁と、
前記強制循環による冷房運転時に、室外熱交換器で凝縮された液冷媒と、前記圧縮機に吸入されるガス冷媒を熱交換させるための内部熱交換器とを備え、
前記強制循環冷房運転時には前記内部熱交換器により前記室外熱交換器からの凝縮冷媒を過冷却することにより、強制循環冷房運転時に余剰となる冷媒を、蒸発器となる前記室内熱交換器に液冷媒として溜める構成にした
ことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
請求項１に記載の空気調和機において、前記内部熱交換器は、前記室外熱交換器と前記減圧装置との間に設けられていることを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の空気調和機において、前記室内熱交換器は、自然循環冷房運転時に必要な冷媒量と、強制循環冷房運転時に必要な冷媒量との差分を貯留できるようにその容量が決められていることを特徴とする空気調和機。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の空気調和機において、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、減圧装置及び室内熱交換器を冷媒配管で順次接続することにより、強制循環による暖房運転も可能に構成していることを特徴とする空気調和機。
【請求項５】
請求項４に記載の空気調和機において、前記室内熱交換器が設置されている部屋と同様の温度雰囲気となる部分であって、前記減圧装置と前記四方弁との間の冷媒配管に冷媒貯留タンクを設け、強制循環による暖房運転時に余剰となる冷媒を前記冷媒貯留タンクに貯留するように構成したことを特徴とする空気調和機。
【請求項６】
請求項５に記載の空気調和機において、前記冷媒貯留タンクは前記室内熱交換器と前記減圧装置との間に設けられていることを特徴とする空気調和機。
【請求項７】
請求項４〜６の何れかに記載の空気調和機において、前記室外熱交換器と前記内部熱交換器との間に第２の減圧装置を備えていることを特徴とする空気調和機。
【請求項８】
請求項４〜７の何れかに記載の空気調和機において、前記バイパス配管は、前記圧縮機の吸込側と前記四方弁とを接続している吸入配管と、前記圧縮機の吐出側と前記四方弁とを接続している吐出配管とを接続するように構成されていることを特徴とする空気調和機。
【請求項９】
請求項５または６に記載の空気調和機において、前記冷媒貯留タンクの内容積は、自然循環冷房運転時に必要な冷媒量と、強制循環暖房運転時に必要な冷媒量との差分を貯留できるようにその容量が決められていることを特徴とする空気調和機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１１３４９９（Ｐ２０１３−１１３４９９Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６０３７４（Ｐ２０１１−２６０３７４）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２２年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構 次世代ヒートポンプシステム研究開発 実負荷に合わせた年間効率向上ヒートポンプシステムの研究開発委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（３９９０４８９１７）日立アプライアンス株式会社 (3,043)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２２年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構 次世代ヒートポンプシステム研究開発 実負荷に合わせた年間効率向上ヒートポンプシステムの研究開発委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（３９９０４８９１７）日立アプライアンス株式会社 (3,043)
【Ｆターム（参考）】
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