JP2000146322A

JP2000146322A - 冷凍サイクル

Info

Publication number: JP2000146322A
Application number: JP10324810A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Shiyuugai; 雅彦集貝
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1998-11-16
Filing date: 1998-11-16
Publication date: 2000-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】冷媒のサブクールを常に最適値に保つことが
できる冷凍サイクルを提供する。【解決手段】冷媒を圧縮するコンプレッサ３と、この
コンプレッサ３により圧縮された冷媒を熱交換により凝
縮液化させるコンデンサ４と、このコンデンサ４により
凝縮された冷媒を膨張させる膨張手段５と、この膨張手
段５により膨張された冷媒を熱交換により蒸発させるエ
バポレータ６を順に接続して環状流路２を構成すると共
に、前記膨張手段５の冷媒流入口における冷媒の過冷却
度を検出する過冷却度検出手段１１，１２，１３を設
け、この過冷却度検出手段１１，１２，１３により検出
された過冷却度に応じて、前記環状流路内の冷媒の循環
流量を変化させる冷媒流量制御手段７，８，９を備える

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、車両などに用い
られる空調装置の冷凍サイクル、特に過冷却度（サブク
ール）を制御できるようにした冷凍サイクルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の冷凍サイクルとして、冷却能力を
向上させるために、コンデンサにより冷却された冷媒を
気液分離するアキュムレータ（レシーバ）の下流側にサ
ブコンデンサを設けることにより、冷媒を飽和温度より
も低温に冷却する過冷却（サブクール）を行うサブクー
ルサイクルがある。

【０００３】特開平７−２８０３６２号公報に開示され
ているサブクール機構を有する冷凍サイクルは、コンプ
レッサ、コンデンサ、レシーバ、過冷却用のサブコンデ
ンサ、エキスパンションバルブ、エバポレータを順に閉
ループに接続し、冷媒をコンデンサ、又はサブコンデン
サを迂回させるためのバイパス路を設け、このバイパス
路に冷媒温度が低いときに開放する温度作動式の弁を設
けたものである。この構成は、冷凍サイクルが冬季など
の低負荷時に運転される場合、即ちエキスパンジョンバ
ルブの上流及び下流側における冷媒の圧力差が出にくい
場合に、前記弁を開放してコンプレッサから吐出される
気体冷媒がコンデンサ、又はサブコンデンサをバイパス
するようになし、エキスパンションバルブの上流口に冷
媒を高圧を保ったまま送ることにより、エキスパンジョ
ンバルブの上流及び下流側における冷媒の圧力差を高
め、除湿能力の低下を防ぐものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここで、サブクール
（ＳＣ）、コンプレッサ動力、冷媒の冷却能力、及びシ
ステムの稼動効率の関係を図９を参照して説明する。コ
ンプレッサ動力、即ちコンプレッサの回転数が上昇する
と、サイクル中を循環する冷媒量が増加するため、ＳＣ
も増加する（図９（ａ）参照）。また、ＳＣが増加する
と、冷媒の冷却能力もそれに伴い増加していくが、ある
ＳＣ値（Ｔ２）でピークとなり、その後冷却能力は減少
していく（図９（ｂ）参照）。これは、冷媒の温度（圧
力）が低くなり過ぎると、膨張弁の前後における圧力差
がでなくなり、エバポレータでの蒸発が行われにくくな
るためである。このように、エバポレータ入口でのＳＣ
が大きくなり過ぎると、コンプレッサ動力の増加分が冷
媒の冷却能力の改善分を上回ってしまい、かえってシス
テムの稼動効率を悪化させてしまう。従って、このシス
テム稼動効率は、ＳＣが前記Ｔ２よりも低いＴ１におい
て最適となる（図９（ｃ）参照）。以上のことから、Ｓ
Ｃが最適ＳＣ値Ｔ１を常に保つことが重要となる。

【０００５】上記従来のサブクールサイクルにおいて
は、得られるサブクールがサブコンデンサの仕様（冷却
能力）により固定されていて、これをコントロールする
ことができないため、最適ＳＣ値が得られず、サイクル
の稼動効率が良くないという不具合があった。

【０００６】また、上記特開平７−２８０３６２号公報
に開示されている冷凍サイクルは、冷媒をコンデンサ、
又はサブコンデンサに流通させるか否かを制御すること
により、サブクールを調整できるようになされている
が、コンデンサ、又はサブコンデンサを流通させるか否
かによる２通りのサブクールしか得られず、やはり最適
ＳＣ値となるように調整することができないという不具
合を有する。

【０００７】そこで、この発明は、冷媒のサブクールを
常に最適値に保つことができる冷凍サイクルを提供する
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】上記課題を解決するため
に、この発明に係る冷凍サイクルは、冷媒を圧縮するコ
ンプレッサと、このコンプレッサにより圧縮された冷媒
を熱交換により凝縮液化させるコンデンサと、このコン
デンサにより凝縮された冷媒を膨張させる膨張手段と、
この膨張手段により膨張された冷媒を熱交換により蒸発
させるエバポレータを順に接続して環状流路を構成する
と共に、前記膨張手段の冷媒流入口における冷媒の過冷
却度を検出する過冷却度検出手段を設け、この過冷却度
検出手段により検出された過冷却度に応じて、前記環状
流路内の冷媒の循環流量を変化させる冷媒流量制御手段
を備えたものである（請求項１）。

【０００９】上記構成によれば、膨張手段の冷媒流入口
における過冷却度検出手段により検出された過冷却度
（サブクール）に応じて、冷媒流量制御手段を作動させ
て環状流路内の冷媒流量を制御でき、これによりサブク
ールを常に最適値に制御することが可能となる。

【００１０】また、前記過冷却度検出手段は、前記膨張
手段の冷媒流入口の温度を検出する温度センサと、前記
膨張手段の冷媒流入口の圧力を検出する第１の圧力セン
サと、この温度センサ及び第１の圧力センサの検出値か
ら過冷却度を演算して過冷却度に基づいた制御信号を出
力するコントロールユニットとを有して構成されるもの
である（請求項２）。

【００１１】また、前記冷媒流量制御手段は、前記コン
プレッサから吐出され前記コンデンサを経由してきた冷
媒を、前記膨張手段及び前記エバポレータを迂回させて
前記コンプレッサの吸入口へ導くバイパス流路と、この
バイパス流路上に配置され、前記コンデンサにより凝縮
液化された液冷媒を一時的に貯蔵するアキュムレータ
と、前記バイパス流路上に配置され、前記過冷却度検出
手段からの制御信号に基づいて開閉制御される第１の弁
とから構成されるものである（請求項３）。

【００１２】また、この発明は、前記アキュムレータに
このアキュムレータの内部圧力を検出する第２の圧力セ
ンサを設置すると共に、前記バイパス流路上で、前記ア
キュムレータの冷媒循環方向下流側に前記第２の圧力セ
ンサの検出するアキュムレータ内部圧力により開閉制御
される第２の弁を設けたものである（請求項４）。

【００１３】これにより、アキュムレータ内部の圧力が
低圧冷媒の圧力より低くなると、前記第２の弁を閉じて
冷媒の逆流を防止することができる。

【００１４】更に、この発明に係る冷凍サイクルは、冷
媒を圧縮するコンプレッサと、このコンプレッサにより
圧縮された冷媒を熱交換により凝縮液化させるコンデン
サと、このコンデンサにより凝縮された液冷媒を一時的
に貯蔵するアキュムレータと、このアキュムレータから
の液冷媒を膨張させる膨張手段と、この膨張手段により
膨張された冷媒を熱交換により蒸発させるエバポレータ
を順に接続して環状流路を構成すると共に、前記エバポ
レータまでの高圧冷媒と、このエバポレータから流出す
る低圧冷媒との間で熱交換を行う高低圧冷媒熱交換器を
設け、また前記膨張手段の冷媒流入口における冷媒の過
冷却度を検出する過冷却度検出手段を設け、この過冷却
度検出手段により検出された過冷却度に応じて、前記高
低圧冷媒熱交換器への冷媒の循環流量を変化させる冷媒
流量制御手段を備えるものである（請求項５）。

【００１５】また、この発明においては、前記高低圧冷
媒熱交換器をアキュムレータ内に有するものであっても
よい（請求項６）。

【００１６】上記請求項５及び６の構成によれば、エバ
ポレータからの低圧冷媒の冷却能力を用いてサブクール
を容易に得ることができ、この過冷却度も、前記過冷却
度検出手段により検出された値に応じて冷媒流量制御手
段を作動させ、前記高低圧冷媒熱交換器へ流入する高圧
冷媒の流量を制御することにより、常に最適値となるよ
うに制御することが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００１８】図１に示される第１の実施の形態に係る冷
凍サイクル１は、熱媒体としての冷媒を圧縮するコンプ
レッサ３と、このコンプレッサ３の冷媒吐出側に配置さ
れ、コンプレッサ３により圧縮された高温高圧冷媒を外
気との熱交換により凝縮液化させるコンデンサ４と、こ
のコンデンサ４の冷媒循環方向下流側に配置され、コン
デンサ４からの冷媒を膨張させる膨張弁５と、この膨張
弁５の下流側に配置され、膨張弁５により膨張（減圧）
された冷媒を蒸発気化させるエバポレータ６とが、直列
に配管接続されて閉ループを構成する環状流路２を備え
る。この環状流路２は、コンプレッサ３の出口からエバ
ポレータ６の入口までの高圧流路２ａと、エバポレータ
６の出口からコンプレッサ３の吸入口までの低圧流路２
ｂとを有する。

【００１９】そして、この第１の実施の形態において
は、バイパス流路７が設けられ、その上流側接続部７ａ
が前記高圧流路２ａに接続され、下流側接続部７ｂが前
記低圧流路２ｂに接続されている。このバイパス流路７
には、前記冷媒の気液分離を行うと共に冷媒の貯蔵を行
うことができるアキュムレータ８が配置されると共に、
このアキュムレータ８よりも上流側に、後述するコント
ロールユニット１３からの制御信号により開閉、または
その開度が制御される第１の弁９が配置されている。

【００２０】前記膨張弁５の冷媒流入口部分には、この
部分を流通する冷媒の温度Ｔを検出する温度センサ１１
と、この部分における圧力Ｐ1 を検出する第１の圧力セ
ンサ１２とが設置されている。コントロールユニット１
３は、前記温度センサ１１及び第１の圧力センサ１２の
検出信号が入力され、前記膨張弁５入口におけるサブク
ールＳＣを演算すると共に、この演算されたサブクール
ＳＣに基づいて前記第１の弁９を制御する信号を出力す
る。

【００２１】前記コントロールユニット１３による前記
第１の弁９の開閉制御は、例えば図２のように行われ
る。前記コントロールユニット１３は、空調装置の稼動
に伴い図２に示される制御ルーチンを実行し、ステップ
５０において、前記温度センサ１１及び第１の圧力セン
サ１２からの信号、即ち前記膨張弁５の入口における冷
媒の温度Ｔ及び圧力Ｐ1 が入力される。

【００２２】そして、ステップ５１において、前記冷媒
温度Ｔ及び前記冷媒圧力Ｐ1 から、この膨張弁５入口に
おける冷媒のサブクールＳＣを演算する。尚、このサブ
クールＳＣは、前記圧力センサ１２により検出された冷
媒圧力Ｐ1 から導き出される冷媒固有の飽和温度Ｔｓ
と、前記温度センサ１１により検出された冷媒温度Ｔと
の差（Ｔｓ−Ｔ）を算出することにより、求めることが
できる。

【００２３】そして、ステップ５２において、前記サブ
クールＳＣが所定の温度、例えば１０℃よりも大きいか
否かが判断される。ここで、前記１０℃は、図９（ｃ）
に示されるシステム稼動効率がピークとなる最適ＳＣ値
（Ｔ１）としての値であり、これは冷媒の種類、空調装
置の仕様などにより適宜変更されるべきものである。

【００２４】前記ステップ５２において、サブクールＳ
Ｃが１０℃よりも大きくないと判断された場合には、ス
テップ５３において、前記弁９を閉じた後、前記ステッ
プ５０へリターンする。一方、前記ステップ５２におい
て、サブクールＳＣが１０℃よりも大きいと判断された
場合には、ステップ５４において、前記弁９を開いた
後、前記ステップ５０へリターンする。

【００２５】上記構成によれば、前記膨張弁５の冷媒入
口におけるサブクールＳＣが最適ＳＣ値である１０℃よ
りも大きくなると、前記バイパス流路７に配置された弁
９が開かれ、冷媒が前記バイパス流路７内に流れる。こ
れにより、冷媒が前記アキュムレータ８に貯蔵され、環
状流路２を循環する冷媒量が減少するため、サブクール
ＳＣを小さくすることができる。

【００２６】そして、前記サブクールＳＣが１０℃以下
になると、前記第１の弁９が閉じられることにより、循
環冷媒の減少が止められると共に、前記アキュムレータ
８に貯蔵されている冷媒が環状流路２内に放出され、こ
の環状流路２を循環する冷媒量が増加するため、サブク
ールＳＣを大きくすることができる。

【００２７】このように、前記膨張手段５の冷媒流入口
におけるサブクールに応じて、前記膨張弁５及びエバポ
レータ６を流通する冷媒量、即ち冷媒と室内空気との熱
交換量が調整されると共に、サイクルを循環する冷媒量
が調整されるため、効果的に最適サブクールを維持する
ことができる。

【００２８】尚、この発明（以下に示す他の実施の形態
も含む）おいて使用される前記コントロールユニット１
３により開閉制御される弁として開度の調節が可能な電
磁弁を用い、それぞれ目標とする循環冷媒量に応じて弁
開度を制御することにより、より正確に冷媒量を調整す
ることが可能となる。また、冷媒が前記アキュムレータ
８に貯蔵されることを考慮し、冷媒がアキュムレータ８
に貯蔵されていない状態において、サブクールが最適値
よりもやや大きめとなるように、冷媒量を従来のシステ
ムよりも多めに前記環状流路２内に注入しておくことが
好ましい。

【００２９】以下、この発明の他の実施の形態について
図面を参照して説明するが、上記第１の実施の形態と同
一の個所もしくは同様の効果を奏する個所には同様の符
号を付してその説明を省略する。

【００３０】図３に示される第２の実施の形態に係る冷
凍サイクル１は、前記バイパス流路７上において前記ア
キュムレータ８の下流側に、第２の弁１０が配されてい
ると共に、前記アキュムレータ８内にこのアキュムレー
タ８の内部圧力を検出する第２の圧力センサ１４が配置
されているものである。また、前記コントロールユニッ
ト１３は、前記膨張弁５の冷媒入口に配置された前記温
度センサ１１及び前記第１の圧力センサ１２に加えて、
前記第２の圧力センサ１４の検出信号が入力され、これ
らの入力データに基づいて前記第１の弁９及び前記第２
の弁１０の開閉制御を行う信号を出力するものである。
上記以外の構成は、上記第１の実施の形態と同様であ
る。

【００３１】即ち、上述したように、前記膨張弁５入口
におけるサブクールに応じて前記第１の弁９が開閉制御
されると共に、前記アキュムレータ８内の圧力が低圧流
路２ｂ内の圧力よりも低くなると、低圧冷媒が前記バイ
パス流路７に逆流することを防止するために、前記第２
の弁１０は閉じられる。尚、図示しないが、この第２の
弁１０に代えて逆止弁を設けても良く、この場合には、
第２の圧力センサ１４は不要となる。

【００３２】上記第２の実施の形態におけるコントロー
ルユニット１３による前記第１の弁９及び第２の弁の開
閉制御は、例えば図４のように行われる。

【００３３】前記コントロールユニット１３は、空調装
置の稼動に伴い図４に示される制御ルーチンを実行し、
ステップ６０において、前記温度センサ１１、第１の圧
力センサ１２、及び第２の圧力センサ１４からの信号、
即ち前記膨張弁５の入口における冷媒の温度Ｔ及び圧力
Ｐ1 、更に前記アキュムレータ８の内部圧力Ｐ２が入力
される。

【００３４】そして、ステップ６１において、前記冷媒
温度Ｔ及び前記冷媒圧力Ｐ1 から、この膨張弁５入口に
おける冷媒のサブクールＳＣを演算し、ステップ６２に
おいて、前記サブクールＳＣが所定温度、例えば１０℃
よりも大きいか否かが判断される。このステップ６２に
おいて、サブクールＳＣが１０℃よりも大きくないと判
断された場合には、ステップ６３において、前記第１の
弁９を閉じると共に前記第２の弁１０を開いた後、ステ
ップ６４において、前記アキュムレータ８の内部圧力Ｐ
２が所定圧力α以下であるか否かが判断される。この所
定圧力αは、前記低圧流路２ｂを流れる低温低圧冷媒
が、前記下流側接続部７ｂからバイパス流路７内へ逆流
する恐れがあると推定される圧力である。

【００３５】そして、前記ステップ６４において、前記
アキュムレータ８の内部圧力Ｐ２が前記所定圧力α以下
ではないと判断された場合には、前記ステップ６０へリ
ターンし、一方前記内部圧力Ｐ２が前記所定圧力α以下
であると判断された場合には、ステップ６５において、
前記第２の弁１０を閉鎖した後、前記ステップ６０へリ
ターンする。

【００３６】また、前記ステップ６２において、前記サ
ブクールＳＣが１０℃よりも大きいと判断された場合に
は、ステップ６６において、前記第１の弁９が開かれた
後、前記ステップ６４の判断がなされる。

【００３７】上記構成によれば、前記膨張弁５の冷媒入
口におけるサブクールＳＣが最適ＳＣ値である１０℃よ
りも大きくなると、前記バイパス流路７においてアキュ
ムレータ８の上流側に配置された第１の弁９が開かれ
て、冷媒が前記アキュムレータ８に貯蔵され環状流路２
を循環する冷媒量が減少することにより、サブクールＳ
Ｃが小さくなる。そして、前記サブクールＳＣが１０℃
以下になると、前記第１の弁９が閉じられると共に前記
第２の弁１０が開けられることにより、冷媒の貯蔵が止
められると共に前記アキュムレータ８に貯蔵されている
冷媒が放出され、前記環状流路２を循環する冷媒量が増
加するので、サブクールＳＣが大きくなる。

【００３８】また、前記アキュムレータ８の内部圧力Ｐ
2 が前記所定圧力αよりも低圧である場合には、前記第
２の弁１０が閉じられることにより、前記エバポレータ
６の下流側を流れる低温低圧冷媒が、前記バイパス流路
７の下流側接続部７ｂから前記アキュムレータ８内に逆
流することを防止できる。

【００３９】このように、前記膨張手段５の冷媒流入口
におけるサブクールに応じて、前記膨張弁５及びエバポ
レータ６を流通する冷媒量、即ち冷媒と室内空気との熱
交換量が調整されると共に、サイクルを循環する冷媒量
が調整されるため、効果的に最適サブクールを維持する
ことができる。更に、前記エバポレータ６の下流側を流
通する低温低圧冷媒が、前記バイパス流路７の下流側端
部７ｂから前記アキュムレータ８内に逆流することを防
止できる。

【００４０】上述した第１及び第２の実施の形態に係る
それぞれの冷凍サイクル１において、前記第１の弁９の
開度とサブクール（ＳＣ）とは、図５に示されるよう
に、弁開度が大きくなるに従って、循環冷媒量が減少す
ることにより、サブクールは減少するという関係を有し
ている。

【００４１】また、図６に示される第３の実施の形態に
係る冷凍サイクル１は、前記コンプレッサ２と、このコ
ンプレッサ２の冷媒吐出側に配置された前記コンデンサ
４と、このコンデンサ４の冷媒循環方向下流側に配置さ
れた前記アキュムレータ８と、このアキュムレータ８か
ら流出した高圧冷媒を膨張させる前記膨張弁５と、この
膨張弁５の下流側に配置された前記エバポレータ６と、
前記アキュムレータ８と前記膨張弁５との間で、且つ前
記エバポレータ６と前記コンプレッサ３との間に配置さ
れ、前記高圧冷媒が流通する高圧側１５ａ及び前記膨張
弁５及び前記エバポレータ６を経由してきた低圧冷媒が
流通する低圧側１５ｂを有して構成される高低圧冷媒熱
交換器１５とが、配管接続されて閉ループを構成する環
状流路２を備える。

【００４２】前記高低圧冷媒熱交換器１５は、コンデン
サ４を経由し前記高圧側１５ａを流通する前記高圧冷媒
と、エバポレータ６を経由し前記低圧側１５ｂを流通す
る前記低圧冷媒とを熱交換させ、前記高圧冷媒を前記低
圧冷媒により冷却することにより、サブクールを得られ
るようになされたものである。

【００４３】上記環状流路２上のサイクルによれば、前
記コンプレッサ３により圧縮された高温高圧冷媒は、前
記コンデンサ４において外気に熱を放出して液化する。
この液化した高圧冷媒は、前記アキュムレータ８におい
て気液分離され、液分だけが前記高低圧冷媒熱交換器１
５の高圧側１５ａを流通し、前記膨張弁５において膨張
されて圧力が失われた後、前記エバポレータ６において
室内空気の熱を吸収しながら蒸発し、低温の低圧冷媒と
なる。そして、この低圧冷媒は、前記高低圧冷媒熱交換
器１５の低圧側１５ｂへ流入し、前記高圧冷媒を熱交換
により冷却してサブクールを与え、その後再び前記コン
プレッサ３へ流入する。

【００４４】そして、この実施の形態においては、バイ
パス流路７の上流側接続部７ａが前記アキュムレータ８
内の高圧冷媒の気体分のみが流出できるように接続さ
れ、下流側接続部７ｂが前記高低圧冷媒熱交換器１５の
低圧側１５ｂの下流側で且つ前記コンプレッサ３の上流
側に接続されており、このバイパス流路７には、前記コ
ントロールユニット１３からの信号により開閉、又はそ
の開度が制御される弁９が配置されている。

【００４５】前記コントロールユニット１３は、前記膨
張弁５の冷媒流入口部分に設置された前記温度センサ１
１及び前記圧力センサ１２からの検出信号が入力され、
前記膨張弁５の冷媒流入口部分におけるサブクールを演
算し、この演算されたサブクールに基づいて、前記弁９
の制御信号を出力する。

【００４６】例えば、前記コントロールユニット１３
は、前記算出されたサブクールが所定値（１０℃）以下
となった場合に前記弁９を開放制御し、前記アキュムレ
ータ８内の高圧冷媒が前記高圧側１５ａ、前記膨張弁
５、前記エバポレータ６、及び前記低圧側１５ｂをバイ
パスするようになすことにより、前記高低圧冷媒熱交換
器１５に流入する前記高圧冷媒量を減少させる。

【００４７】このとき、前記高圧冷媒のバイパス量が大
きい場合（弁開度：大）、実際に低圧冷媒と熱交換する
量は少量になるが、少ない分効率的に冷却されるため、
サブクールは大きくなる。一方、前記演算されたサブク
ールが所定値以上となった場合に、前記コントロールユ
ニット１３は前記弁９を閉鎖制御することにより、前記
高低圧冷媒熱交換器１５を流通する冷媒量を増加させ
る。このとき、前記高圧冷媒のバイパス量が小さい場合
（弁開度：小）、実際に低圧冷媒と熱交換する量が多量
になるが、多い分高圧冷媒は冷却されにくくなるため、
サブクールは小さくなる。

【００４８】上記構成によれば、前記高低圧冷媒熱交換
器１５を流通する冷媒量、及びサイクルを循環する冷媒
量が、前記膨張手段５の冷媒流入口におけるサブクール
に応じて調整されるので、効果的に最適サブクールを維
持することができる。

【００４９】また、図７に示される第４の実施の形態に
係る冷凍サイクル１は、前記コンプレッサ３と、このコ
ンプレッサ３の冷媒吐出側に配置された前記コンデンサ
４と、このコンデンサ４の冷媒循環方向下流側に配置さ
れた前記アキュムレータ８と、このアキュムレータ８か
ら流出した高圧冷媒を膨張させる前記膨張弁５と、この
膨張弁５の下流側に配置された前記エバポレータ６と、
前記アキュムレータ８内部に設けられ、前記エバポレー
タ６から流出した低圧冷媒が流通してこの低圧冷媒と前
記アキュムレータ８内の高圧冷媒との間で熱交換する高
低圧冷媒熱交換器１５とが、配管接続されて閉ループを
構成する環状流路２を備える。

【００５０】上記環状流路２上のサイクルによれば、前
記コンプレッサ３により圧縮された高温高圧冷媒は、前
記コンデンサ４において外気に熱を放出して液化する。
この液化した高圧冷媒は、前記アキュムレータ８におい
て気液分離され、前記膨張弁５において膨張されて圧力
が失われた後、前記エバポレータ６において室内空気の
熱を吸収しながら蒸発し、低温の低圧冷媒となる。そし
て、この低圧冷媒は、前記アキュムレータ８内に設けら
れた前記高低圧冷媒熱交換器１５を流通し、アキュムレ
ータ８内の高圧冷媒を冷却してサブクールを与え、その
後再び前記コンプレッサ３へ流入する。

【００５１】また、この実施の形態においては、上流側
接続部７ａが前記アキュムレータ８内に、アキュムレー
タ８内の高圧冷媒の気体分のみが流出できるように接続
され、且つ下流側接続部７ｂが前記高低圧冷媒熱交換器
１５と前記コンプレッサ３との間に接続されたバイパス
流路７が設けられており、このバイパス流路７には、前
記コントロールユニット１３からの信号により開閉、又
はその開度が制御される弁９が配置されている。

【００５２】前記コントロールユニット１３は、前記膨
張弁５の冷媒流入口に設置された前記温度センサ１１及
び前記圧力センサ１２の検出値から、この部分における
サブクールを演算し、この演算されたサブクールに基づ
いて、前記弁９の制御信号を出力する。

【００５３】例えば、前記コントロールユニット１３
は、前記算出されたサブクールが所定値（１０℃）以下
となった場合に前記弁９を開放制御し、前記アキュムレ
ータ８内の高圧冷媒が前記膨張弁５、前記エバポレータ
６、及び前記低圧側熱交換器１５をバイパスするように
なすことにより、アキュムレータ８内において前記高低
圧冷媒熱交換器１５により熱交換（冷却）される高圧冷
媒の量を減少させる。

【００５４】このとき、前記高圧冷媒のバイパス量が大
きい場合（弁開度：大）、実際に低圧冷媒と熱交換する
量は少量になるが、少ない分効率的に冷却されるので、
サブクールは大きくなる。一方、前記算出されたサブク
ールが所定値以上となった場合に、前記コントロールユ
ニット１３は前記弁９を閉鎖制御することにより、アキ
ュムレータ８内において前記高低圧冷媒熱交換器１５に
より熱交換される高圧冷媒の量を増加させる。このと
き、前記高圧冷媒のバイパス量が小さい場合（弁開度：
小）、実際に低圧冷媒と熱交換する量が多量になるが、
多い分高圧冷媒は冷却されにくくなるので、サブクール
は小さくなる。

【００５５】上記構成によれば、前記高低圧冷媒熱交換
器１５を流通する冷媒量、及びサイクルを循環する冷媒
量が、前記膨張手段５の冷媒流入口付近におけるサブク
ールに応じて調整されるため、効果的に最適サブクール
を維持することができる。

【００５６】尚、上述した第３及び第４の実施の形態に
係るそれぞれの冷凍サイクル１において、前記弁９の開
度とサブクール（ＳＣ）とは、図８に示されるように、
弁開度が大きくなるに従って、サブクールも増加すると
いう関係を有している。

【００５７】

【発明の効果】この発明によれば、膨張手段の冷媒流入
口におけるサブクールに応じて、冷凍サイクルの環状流
路を循環する冷媒量を調節することにより、サブクール
を常に最適値に保つことができ、高い稼動効率を有する
空調装置を提供することができる（請求項１，２，３、
及び４）。また、サブクールを与える高低圧冷媒熱交換
器を流通する冷媒量を膨張手段の冷媒流入口におけるサ
ブクールに応じて調節することにより、サブクールを常
に最適値に保つことができる（請求項５及び６）。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明における第１の実施の形態に
係る冷凍サイクルを示すブロック図である。

【図２】図２は、この発明における第１の実施の形態に
係る冷凍サイクルの弁の開閉制御を示すフローチャート
である。

【図３】図３は、この発明における第２の実施の形態に
係る冷凍サイクルを示すブロック図である。

【図４】図４は、この発明における第２の実施の形態に
係る冷凍サイクルの第１の弁及び第２の弁の開閉制御を
示すフローチャートである。

【図５】図５は、この発明における第１及び第２の実施
の形態に係る冷凍サイクルの（第１の）弁の開度とサブ
クールとの関係を示すグラフである。

【図６】図６は、この発明における第３の実施の形態に
係る冷凍サイクルを示すブロック図である。

【図７】図７は、この発明における第４の実施の形態に
係る冷凍サイクルを示すブロック図である。

【図８】図８は、この発明における第３及び第４の実施
の形態に係る冷凍サイクルの弁の開度とサブクールとの
関係を示すグラフである。

【図９】図９（ａ）は、サブクールとコンプレッサ動力
との関係を示すグラフであり、また図９（ｂ）は、サブ
クールと冷媒の冷却能力との関係を示すグラフであり、
また図９（ｃ）は、サブクールと装置の稼動効率との関
係を示すグラフである。

【符号の説明】

１冷凍サイクル２環状流路３コンプレッサ４コンデンサ５膨張弁６エバポレータ７バイパス流路８アキュムレータ９第１の弁１０第２の弁１１温度センサ１２第１の圧力センサ１３コントロールユニット１４第２の圧力センサ１５高低圧冷媒熱交換器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷媒を圧縮するコンプレッサと、このコ
ンプレッサにより圧縮された冷媒を熱交換により凝縮液
化させるコンデンサと、このコンデンサにより凝縮され
た冷媒を膨張させる膨張手段と、この膨張手段により膨
張された冷媒を熱交換により蒸発させるエバポレータを
順に接続して環状流路を構成すると共に、前記膨張手段の冷媒流入口における冷媒の過冷却度を検
出する過冷却度検出手段を設け、この過冷却度検出手段により検出された過冷却度に応じ
て、前記環状流路内の冷媒の循環流量を変化させる冷媒
流量制御手段を備えることを特徴とする冷凍サイクル。
【請求項２】前記過冷却度検出手段は、前記膨張手段
の冷媒流入口の温度を検出する温度センサと、前記膨張
手段の冷媒流入口の圧力を検出する第１の圧力センサ
と、この温度センサ及び第１の圧力センサの検出値から
過冷却度を演算して過冷却度に基づいた制御信号を出力
するコントロールユニットとを有して構成されることを
特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル。
【請求項３】前記冷媒流量制御手段は、前記コンプレ
ッサから吐出され前記コンデンサを経由してきた冷媒
を、前記膨張手段及び前記エバポレータを迂回させて前
記コンプレッサの吸入口へ導くバイパス流路と、このバ
イパス流路上に配置され、前記コンデンサにより凝縮液
化された液冷媒を一時的に貯蔵するアキュムレータと、
前記バイパス流路上に配置され、前記過冷却度検出手段
からの制御信号に基づいて開閉制御される第１の弁とか
ら構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の冷
凍サイクル。
【請求項４】前記アキュムレータには、このアキュム
レータの内部圧力を検出する第２の圧力センサが設置さ
れると共に、前記バイパス流路上であって前記アキュム
レータの冷媒循環方向下流側に、前記第２の圧力センサ
により検出されたアキュムレータ内部圧力により開閉制
御される第２の弁を設けたことを特徴とする請求項３記
載の冷凍サイクル。
【請求項５】冷媒を圧縮するコンプレッサと、このコ
ンプレッサにより圧縮された冷媒を熱交換により凝縮液
化させるコンデンサと、このコンデンサにより凝縮され
た液冷媒を一時的に貯蔵するアキュムレータと、このア
キュムレータからの液冷媒を膨張させる膨張手段と、こ
の膨張手段により膨張された冷媒を熱交換により蒸発さ
せるエバポレータを順に接続して環状流路を構成すると
共に、前記エバポレータまでの高圧冷媒と、このエバポレータ
から流出する低圧冷媒との間で熱交換を行う高低圧冷媒
熱交換器を設け、また、前記膨張手段の冷媒流入口における冷媒の過冷却
度を検出する過冷却度検出手段を設け、この過冷却度検出手段により検出された過冷却度に応じ
て、前記高低圧冷媒熱交換器への冷媒の循環流量を変化
させる冷媒流量制御手段を備えることを特徴とする冷凍
サイクル。
【請求項６】前記高低圧冷媒熱交換器をアキュムレー
タ内に有することを特徴とする請求項５記載の冷凍サイ
クル。