JP2000274789A - 冷凍空調装置および冷凍空調装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気入力を低減してエネルギー効率を向上で
き、冷凍サイクルの冷媒に地球環境に対して悪影響の非
常に小さい可燃性冷媒を用いた場合の安全性および信頼
性が高い冷凍空調装置および制御方法を得る。 【解決手段】 圧縮機１、熱源側熱交換器３、絞り装置
４、中間熱交換器１０を接続して冷媒を循環させる一次
側サイクルと、ポンプ１１、利用側熱交換器１２、中間
熱交換器１０を接続して不燃性媒体を循環させる二次側
サイクルとを備え、中間熱交換器１０で冷媒と不燃性媒
体とを熱交換する構成とし、二次側サイクルの不燃性媒
体を循環するポンプ１１に流量可変機構１５を設けて、
媒体の流量を可変とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば家庭用空気
調和器などの冷凍空調装置および冷凍空調装置の制御方
法に関し、特にそのエネルギー効率の向上に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】現在、冷凍冷蔵庫や空気調和機などの冷
凍空調装置の冷媒には、フロン系の冷媒が用いられてい
る。フロン系冷媒のなかでもＣＦＣ系およびＨＣＦＣ系
冷媒は、オゾン層を破壊するため、ＨＦＣ系フロン冷媒
への移行が進められている。しかしこのＨＦＣ系冷媒
は、地球温暖化を促進する物質であり、地球環境を悪化
させない炭化水素系冷媒やアンモニアなどの自然冷媒を
冷凍空調装置の冷媒として用いることが検討されてい
る。ところがこの炭化水素系冷媒やアンモニア、またＨ
ＦＣ系冷媒でも比較的地球温暖化に影響の少ないＲ３２
などの冷媒はその性質として可燃性であり、これをその
まま従来の冷凍空調装置に使うわけにはいかなかった。

【０００３】図１１は例えば特開平１０−３５２６６号
公報に示された従来の可燃性冷媒を用いた冷凍空調装置
の構成を示す冷媒回路図である。図において、１は圧縮
機、３は凝縮器、４は絞り装置である膨張弁、５は蒸発
器であり、これらは配管によって順次接続され、冷凍サ
イクルを構成している。さらにこの冷凍サイクルの冷媒
としては、可燃性冷媒であるＲ２９０（プロパン）やＲ
６００ａ（イソブタン）などの炭化水素系冷媒が用いら
れ、一次側サイクルを構成している。また圧縮機１に
は、潤滑油が封入されており、この潤滑油は冷媒ととも
に冷凍サイクル内を循環している。

【０００４】さらに、１１はブライン循環ポンプ、１２
は室内熱交換器、１３はブライン熱交換器であり、これ
らは配管によって順次接続され、二次側サイクルを構成
している。この二次側サイクルには、熱搬送媒体とし
て、塩化カルシウム水溶液や塩化ナトリウム水溶液など
のブラインが用いられている。

【０００５】２０は一次側サイクルの蒸発器５と二次側
サイクルのブライン熱交換器１３を納めた容器であり、
この容器２０内では一次側サイクルの蒸発器５である冷
媒配管と二次側サイクルのブライン熱交換器１３である
ブライン配管が、接触しながら蛇行して設置されてい
る。また、この容器２０内には不凍液が満たされてい
る。

【０００６】次に、従来の冷凍空調装置の動作について
説明する。圧縮機１を出た高温高圧の冷媒蒸気は、凝縮
器３に流入して外気などで冷却され、凝縮して液化す
る。凝縮器３を出た高圧液冷媒は、膨張弁４に流入して
減圧され、低圧の気液二相冷媒となって蒸発器５へ流入
する。この低圧の気液二相冷媒は容器２０内で、ブライ
ン熱交換器１３から熱を奪って蒸発し、低圧蒸気冷媒と
なって蒸発器５から流出して再び圧縮機１に吸入され
る。

【０００７】容器２０内で蒸発器５によって冷却された
二次側サイクルのブラインは、ブライン循環ポンプ１１
で室内熱交換器１２に搬送され、ここで室内空気と熱交
換して冷房を行なう。室内熱交換器１２を出たブライン
は、ブライン熱交換器１２に流入し、再び蒸発器５で冷
却されてブライン循環ポンプ１１に戻る。

【０００８】従来の可燃性冷媒を用いた冷凍空調装置で
は、可燃性冷媒を用いた一次側サイクルとブラインを用
いた二次側サイクルで構成され、人が居住する住空間の
部分には二次側サイクルを構成する配管でブラインを循
環させる。このように可燃性冷媒が人の居住する住空間
内を流れないように構成し、機器の安全性を高めてい
る。即ち一次側サイクルを屋外などの開放空間に設置す
ることにより、万一可燃性冷媒が一次側サイクルから漏
洩しても、室内で爆発事故が発生するのを防止できる構
成になっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の冷
凍空調装置では、地球温暖化を抑制するために地球温暖
化に対する影響の非常に小さい炭化水素系冷媒を冷凍空
調装置の冷媒として用いている。しかし地球温暖化を抑
制するためには、冷媒自身の地球温暖化だけではなく、
冷凍空調装置の電力使用による地球温暖化を抑制するこ
とも重要である。すなわち冷凍空調装置のエネルギー効
率を向上させることも重要な課題となるが、従来の冷凍
空調装置は、エネルギー効率を考慮した構成ではなかっ
た。特にブライン循環ポンプ１１の回転数は一定であ
り、負荷が大きくなっても必要なブライン流量を得るこ
とのできる最大に設定して運転しており、電気入力が大
きくなってエネルギー効率は低下していた。

【００１０】また、従来の冷凍空調装置の一次側冷凍サ
イクルの冷媒として炭化水素系を用いると、炭化水素系
冷媒は潤滑油との相互溶解性が高く、圧縮機内の潤滑油
には多量の冷媒が溶解し粘度が低下するため、圧縮機か
らの油吐出量が増加し、一次側冷凍サイクル内の圧力損
失が増加したり、熱交換器の伝熱性能が低下したりし
て、一次側冷凍サイクルのエネルギー効率が低下する場
合があった。

【００１１】また、可燃性冷媒使用時の安全性を高める
ためには、冷凍空調装置に充填される冷媒量を削減した
り、装置からの冷媒漏洩を抑制したり、あるいは万一の
冷媒漏洩が生じた際には、早期に漏洩個所を発見し、修
理することが要求される。

【００１２】本発明は、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、一次側冷凍サイクルと二次
側熱輸送サイクルを有するものにおいて、機器のエネル
ギー効率を向上できる冷凍空調装置および冷凍空調装置
の制御方法を得ることを目的とするものである。また、
冷凍サイクルの冷媒として圧縮機内の潤滑油との相溶性
が高い冷媒を用いても、エネルギー効率の低下を防止で
きる冷凍空調装置を得ることを目的とするものである。
また、冷凍サイクルの冷媒として可燃性冷媒を使用した
ときのエネルギー効率および安全性を向上できる冷凍空
調装置を得ることを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係わ
る冷凍空調装置は、圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装
置、中間熱交換器を順次接続し、一次側熱伝達媒体を流
通させる一次側サイクルと、ポンプ、利用側熱交換器、
前記中間熱交換器を順次接続し、二次側熱伝達媒体を流
通させる二次側サイクルとを備え、前記中間熱交換器で
一次側熱伝達媒体と二次側熱伝達媒体とを熱交換するよ
うに構成したものにおいて、前記二次側サイクルにおけ
る前記二次側熱伝達媒体の流量を変更可能とする流量可
変機構を設けたものである。

【００１４】また、本発明の請求項２に係わる冷凍空調
装置の流量可変機構は、利用側熱交換器での負荷の大き
さまたは圧縮機の回転数に応じて二次側熱伝達媒体の流
量を設定または変更するものである。

【００１５】また、本発明の請求項３に係わる冷凍空調
装置は、少なくとも圧縮機とポンプとの電気入力の合計
が最小となるように流量可変機構を動作させる制御手段
を備えたものである。

【００１６】また、本発明の請求項４に係わる冷凍空調
装置の制御方法は、圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装
置、中間熱交換器で構成する冷凍サイクルと、温熱また
は冷熱を利用する利用側熱交換器と、前記中間熱交換器
で得た温熱または冷熱を前記利用側熱交換器に輸送する
ポンプとを備えた冷凍空調装置において、予め設定した
設定値を前記ポンプの回転数として前記圧縮機と前記ポ
ンプの電気入力を検出し、前記ポンプの回転数を変更
し、変更した回転数での運転で前記圧縮機と前記ポンプ
の電気入力を検出し、この回転数の変更とその回転数で
の電気入力の検出により、前記圧縮機と前記ポンプの電
気入力の合計が小さくなったときの回転数で前記ポンプ
を運転することを特徴とするものである。

【００１７】また、本発明の請求項５に係わる冷凍空調
装置の制御方法は、予め設定した設定値は、圧縮機の回
転数または利用側熱交換器での負荷に応じた値であるこ
とを特徴とするものである。

【００１８】また、本発明の請求項６に係わる冷凍空調
装置は、圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、中間熱交
換器を順次接続し、一次側熱伝達媒体を流通させる一次
側サイクルと、ポンプ、利用側熱交換器、前記中間熱交
換器を順次接続し、二次側熱伝達媒体を流通させる二次
側サイクルとを備え、前記中間熱交換器で一次側熱伝達
媒体と二次側熱伝達媒体とを熱交換するように構成した
ものにおいて、前記中間熱交換器をプレート熱交換器で
構成したものである。

【００１９】また、本発明の請求項７に係わる冷凍空調
装置は、プレート熱交換器内の二次側熱伝達媒体が通過
する配管の流路断面積を一次側熱伝達媒体が通過する配
管の流路断面積よりも大きくしたものである。

【００２０】また、本発明の請求項８に係わる冷凍空調
装置は、圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、中間熱交
換器を順次接続し、一次側熱伝達媒体を流通させる一次
側サイクルと、ポンプ、利用側熱交換器、前記中間熱交
換器を順次接続し、二次側熱伝達媒体を流通させる二次
側サイクルとを備え、前記中間熱交換器で一次側熱伝達
媒体と二次側熱伝達媒体とを熱交換し、前記利用側熱交
換器で前記二次側熱伝達媒体と利用側熱媒体とを熱交換
するように構成したものにおいて、前記利用側熱交換器
における前記利用側熱媒体の流れの下流側から上流側に
向かって前記二次側熱伝達媒体が流れるように構成した
ものである。

【００２１】また、本発明の請求項９に係わる冷凍空調
装置は、利用側熱交換器内を流れる二次側熱伝達媒体の
流路断面積を前記熱源側熱交換器内を流れる一次側熱伝
達媒体の流路断面積よりも大きくしたものである。

【００２２】また、本発明の請求項１０に係わる冷凍空
調装置は、圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、中間熱
交換器を順次接続し、一次側熱伝達媒体を流通させる一
次側サイクルと、ポンプ、利用側熱交換器、前記中間熱
交換器を順次接続し、二次側熱伝達媒体を流通させる二
次側サイクルとを備え、前記中間熱交換器で一次側熱伝
達媒体と二次側熱伝達媒体とを熱交換するように構成し
たものにおいて、前記二次側サイクルを構成する二次側
熱伝達媒体の配管径を前記一次側サイクルを構成する一
次側熱伝達媒体の配管径よりも大きくしたものである。

【００２３】また、本発明の請求項１１に係わる冷凍空
調装置は、圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、中間熱
交換器を順次接続し、一次側熱伝達媒体を流通させる一
次側サイクルと、ポンプ、利用側熱交換器、前記中間熱
交換器を順次接続し、二次側熱伝達媒体を流通させる二
次側サイクルとを備え、前記中間熱交換器で一次側熱伝
達媒体と二次側熱伝達媒体とを熱交換するように構成し
たものにおいて、前記利用側熱交換器内を流れる二次側
熱伝達媒体の流路断面積を前記熱源側熱交換器内を流れ
る一次側熱伝達媒体の流路断面積よりも大きくしたもの
である。

【００２４】また、本発明の請求項１２に係わる冷凍空
調装置は、利用側熱交換器の伝熱管径を熱源側熱交換器
の伝熱管径よりも大きくしたものである。

【００２５】また、本発明の請求項１３に係わる冷凍空
調装置は、一次側熱伝達媒体は可燃性媒体冷媒であり、
二次側熱伝達媒体は不燃性媒体であることを特徴とする
ものである。

【００２６】また、本発明の請求項１４に係わる冷凍空
調装置は、圧縮機、第１熱交換器、絞り装置、第２熱交
換器を順次接続し、可燃性冷媒を流通させてなる冷凍サ
イクルを備える冷凍空調装置において、前記第１熱交換
器と前記第２熱交換器のいずれか一方を蒸発器とし他方
を凝縮器として動作させるとき、前記凝縮器の出口側の
高圧冷媒と前記蒸発器の出口側の低圧冷媒とを熱交換さ
せる熱交換器を備えたものである。

【００２７】また、本発明の請求項１５に係わる冷凍空
調装置は、圧縮機、第１熱交換器、絞り装置、第２熱交
換器を順次接続し、可燃性冷媒を流通させてなる冷凍サ
イクルを備えた冷凍空調装置において、前記圧縮機に貯
溜する潤滑油は前記可燃性冷媒に溶解する油を使用する
と共に、前記圧縮機の吐出側配管に吐出された油を前記
圧縮機に戻す油分離器を設けたものである。

【００２８】また、本発明の請求項１６に係わる冷凍空
調装置は、圧縮機、第１熱交換器、絞り装置、第２熱交
換器を順次接続し、可燃性冷媒を流通させるてなる冷凍
サイクルを備えた冷凍空調装置において、前記第１熱交
換器と前記第２熱交換器のいずれか一方を凝縮器とし他
方を蒸発器として動作させるとき、その凝縮器の出口の
冷媒過冷却度が０℃〜１０℃の範囲となるように前記絞
り装置を調整することを特徴とするものである。

【００２９】また、本発明の請求項１７に係わる冷凍空
調装置は、圧縮機、第１熱交換器、絞り装置、第２熱交
換器を順次接続し、可燃性冷媒を流通させてなる冷凍サ
イクルを備えた冷凍空調装置において、前記圧縮機の潤
滑油に前記可燃性冷媒の漏れた箇所を識別する識別剤を
添加したことを特徴とするものである。

【００３０】また、本発明の請求項１８に係わる冷凍空
調装置は、温熱または冷熱を利用する利用側熱交換器
と、冷凍サイクルを構成する第２熱交換器と、ポンプと
を接続し、熱輸送用熱伝達媒体を循環させてなる熱輸送
サイクルを備えたものである。

【００３１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、本発明の実
施の形態１による冷凍空調装置について説明する。図１
は本実施の形態による冷凍空調装置である家庭用空気調
和機を示す冷媒回路図である。図において、１は圧縮
機、２は冷房運転および暖房運転の冷媒の流れを切換え
る流路切換手段で例えば四方弁、３は熱源側熱交換器で
ある室外熱交換器、４は絞り装置である電気式膨張弁、
５は中間熱交換器１０内の冷媒流路であり、これらは配
管によって順次接続され、一次側熱伝達媒体を循環させ
て一次側サイクルである冷凍サイクルを構成している。
また、６は圧縮機駆動用インバータ、７は室外送風機で
ある。この一次側サイクルの熱伝達媒体（以下、冷媒と
記す）としては、例えば地球温暖化への影響が非常に小
さいが、可燃性冷媒であるＲ２９０（プロパン）やＲ６
００ａ（イソブタン）などの炭化水素系冷媒が用いられ
ている。また圧縮機１内には、圧縮機摺動部の潤滑のた
めに、例えば鉱油を潤滑油として封入している。

【００３２】さらに、二次側熱伝達媒体（以下、ブライ
ンと記す）としてはブラインや水や二酸化炭素などの不
燃性媒体でここでは例えばブラインを用い、二次側サイ
クルの構成は次に示すとおりである。１１はポンプで、
例えばブライン循環ポンプ、１２は利用側熱交換器であ
る室内熱交換器、１３は中間熱交換器１０内のブライン
流路、１４は二次側熱媒体貯溜タンクでブラインタンク
であり、これらはブライン配管によって接続され、二次
側サイクルである二次側熱輸送サイクルを構成して熱輸
送用熱伝達媒体であるブラインを循環させる。また、１
５は二次側サイクルにおける二次側熱伝達媒体の流量を
変更可能とする流量可変機構で、例えばポンプ１１の回
転数を変化させてブラインの循環流量を制御するポンプ
駆動用インバータ、１６は室内送風機である。このブラ
インとしては、例えば塩化カルシウム水溶液や塩化ナト
リウム水溶液などが用いられる。中間熱交換器１０に
は、例えばプレート熱交換器が用いられ、冷媒流路５と
ブライン流路１３を介して、冷媒とブライン間の熱交換
が行なわれる。

【００３３】また、一次側サイクル全体および二次側サ
イクルのブラインタンク１４とブライン循環ポンプ１１
を含む配管で、室外ユニット５１を構成し、屋外に設置
されている。また利用側熱交換器１２と利用側送風機１
６で室内ユニット５２を構成し、人が居住する室内に設
置されている。１７は室外ユニット５１に配置されてい
る制御装置であり、例えばマイクロコンピュータで構成
され、圧縮機回転数制御とポンプ回転数制御の動作を行
っている。即ち、利用側熱交換器１２での負荷や各機器
の電気入力などに応じて、図中に点線で示したようにポ
ンプ駆動用インバータ１５の回転数と圧縮機駆動用イン
バータ６の回転数とをそれぞれ制御する信号を送信して
いる。

【００３４】次に本実施の形態による冷凍空調装置の暖
房運転および冷房運転の動作について説明する。図１で
は暖房運転時の冷媒およびブラインの流れを実線矢印
で、冷房運転時の冷媒およびブラインの流れを破線矢印
で示している。まず暖房運転時の動作について説明す
る。一次側サイクルでは、圧縮機１を出た高温高圧の冷
媒蒸気は、四方弁２を通って、中間熱交換器１０に流入
する。中間熱交換器１０内の冷媒流路５に流入した冷媒
は、ブライン流路１３内を流れるブラインによって冷却
され、凝縮、液化する。中間熱交換器１０を出た高圧液
冷媒は、電気式膨張弁４に流入し減圧され、低圧の気液
二相冷媒となり、蒸発器として動作する室外熱交換器３
へ流入する。この低圧の気液二相冷媒は室外熱交換器３
で外気から熱を奪って蒸発し、低圧蒸気冷媒となって中
間熱交換器１０を流出する。この低圧の蒸気冷媒は、四
方弁２を通って、再び圧縮機１に吸入される。

【００３５】暖房運転時の二次側サイクルでは、ブライ
ン循環ポンプ１１によって吐出されたブラインは、室内
熱交換器１２に流入し、室内空気と熱交換して、室内を
暖房する。室内空気に熱を奪われ、温度が低下したブラ
インは、中間熱交換器１０に流入する。そして中間熱交
換器１０内のブライン流路１３内を流れる間に、冷媒流
路５内を流れる冷媒によって加熱され、ブライン温度は
上昇する。中間熱交換器１０を出たブラインは、ブライ
ンタンク１４を通って、再びブライン循環ポンプ１１へ
流入する。

【００３６】次に冷房運転時の動作について説明する。
一次側サイクルでは、圧縮機１を出た高温高圧の冷媒蒸
気は、四方弁２を通って、室外熱交換器３に流入し、外
気によって熱を奪われ、凝縮、液化する。室外熱交換器
３を出た高圧液冷媒は、電気式膨張弁４に流入し減圧さ
れ、低圧の気液二相冷媒となって中間熱交換器１０に流
入する。そして中間熱交換器１０内の冷媒流路５を流れ
る間に、ブライン流路１３内を流れるブラインによって
加熱され、低圧蒸気となり、中間熱交換器１０から流出
する。この低圧の蒸気冷媒は、四方弁２を通って、再び
圧縮機１に吸入される。

【００３７】冷房運転時の二次側サイクルでは、ブライ
ン循環ポンプ１１によって吐出されたブラインは、室内
熱交換器１２に流入し、室内空気と熱交換して、室内を
冷房する。室内空気によって加熱され、温度が上昇した
ブラインは、中間熱交換器１０に流入する。そして中間
熱交換器１０内のブライン流路１３内を流れる間に、冷
媒流路５内を流れる冷媒によって冷却され、ブライン温
度は低下する。中間熱交換器１０を出たブラインは、ブ
ラインタンク１４を通って、再び循環ポンプ１１へ流入
する。

【００３８】次に本実施の形態による冷凍空調装置とし
て例えば家庭用空気調和機の制御方法について説明す
る。暖房運転時および冷房運転時の基本的な制御方法は
同一であるので、ここでは例えば暖房運転時の制御方法
について説明する。圧縮機１にはインバータ６が接続さ
れており、室内側の暖房負荷を室内設定温度と室内温度
の差などで検知して、室内暖房負荷に応じた暖房能力が
発揮できるように、制御装置１７の圧縮機回転数制御に
よって圧縮機１の回転数が決定される。そして、制御装
置１７から制御信号がインバータ６に送信されて、その
回転数になるようにインバータ６によって制御されてい
る。電気式膨張弁４は、圧縮機１の回転数が変化して
も、例えば中間熱交換器１０の出口部の冷媒過冷却度が
５℃程度となるように、その開度が制御されている。こ
の中間熱交換器１０の出口過冷却度の検知には、例えば
中間熱交換器１０の出口部の冷媒温度と圧力を検知して
行なう。

【００３９】制御装置１７では各機器で検知した電気入
力を受信し、その家庭用空調装置の全電気入力が最小と
なるようにブライン循環ポンプ１１の回転数を決定す
る。そして制御装置１７から制御信号がポンプ駆動用イ
ンバータ１５に送信される。インバータ１５は、制御信
号で指令された回転数になるようにブライン循環ポンプ
１１を制御する。この空気調和機の全電気入力は、圧縮
機１の電気入力、室外送風機７の電気入力、室内送風機
１６の電気入力およびブライン循環ポンプ１１の電気入
力などの合計として求められる。

【００４０】図２は暖房運転時にブライン流量を変化さ
せた場合の、圧縮機入力、室外送風機入力、室内送風機
入力、ブライン循環ポンプ入力、およびこれらの合計で
ある全入力の変化を示すグラフである。ブライン流量が
増加すると、中間熱交換器１０での伝熱特性が向上し、
一次側サイクルの凝縮圧力が低下するため、圧縮機入力
は低下する。一方、ブライン循環ポンプ入力は、ブライ
ン流量の増加とともに大きくなる。また室外送風機およ
び室内送風機入力は、ブライン流量にかかわらず一定値
となる。このため、圧縮機入力、ブライン循環ポンプ入
力、室外、室内送風機入力の合計である全入力は、ブラ
イン流量変化に対して最小値を持つ。

【００４１】従来装置である一定回転数のブライン循環
ポンプ１１を用いた場合の全入力が図２中Ａ点で示され
るとすると、本実施の形態であるインバータ駆動のブラ
イン循環ポンプ１１を用いた空気調和機では、全入力を
算出し、この全入力が最小となる（図２中Ｂ点）ように
ブライン流量を制御するため、常に消費電力が小さな状
態で運転することができる。

【００４２】図３は制御装置１７のポンプ回転数制御処
理の手順を示すフローチャートである。この空気調和機
の運転を開始すると、ステップＳＴ１でポンプの回転数
を初期設定する。ここではポンプの回転数をその動作領
域の範囲で大きめの値に初期設定しておき、回転数を徐
々に下げながら電気入力を最小に制御する。回転数の初
期設定値としては種々考えられるが、例えば圧縮機１の
回転数に応じて経験的に動作領域としているポンプ１１
の回転数を予め記憶しておき、運転時の圧縮機１の回転
数に対応する動作領域の最大値をポンプ１１の回転数と
して初期設定する。また、室内熱交換器１２が設置され
た室内温度と室内の設定温度との差を負荷の大きさと
し、この負荷の大きさに応じて経験的に動作領域として
いるポンプ１１の回転数をテーブル予め記憶しておき、
運転時の室内温度と室内の設定温度との差に対応する動
作領域の最大値をポンプ１１の回転数として初期設定し
てもよい。また、予め経験的に動作領域としている回転
数のうちで最大値に初期設定してもよい。ここでは例え
ば従来のポンプの回転数一定の場合の回転数、例えば６
０Ｈｚとして初期設定する。ポンプ１１をこの回転数に
設定して空気調和機を運転すると、図２のＡ点で示すブ
ライン流量および電気入力となる。

【００４３】次に、ステップＳＴ２で各機器の電気入力
を検知する。ステップＳＴ３でポンプ駆動用インバータ
１５を動作させてポンプ１１の回転数を所定値、例えば
５Ｈｚだけ下げる。そして、その運転が安定するまで一
定時間、例えば３分程度運転する（ステップＳＴ４）。
ポンプ１１の回転数を下げるとブライン流量は減少して
一次側サイクルの凝縮圧力が高くなり、圧縮機１の電気
入力は少し大きくなる方向に変化する。即ちポンプ１１
の回転数を下げてから安定するまでの間に、ブライン流
量および電気入力は図２のＡ点から左側に移動する。そ
こでステップＳＴ５で各機器の電気入力を検知してその
全電気入力の合計がＳＴ２で検知した時よりも低下した
かどうかを判断する。その結果、電気入力が低下した場
合にはさらに電気入力が最小の状態がある可能性がある
ので、その時のポンプ１１の回転数と全電気入力を記憶
した後、ステップＳＴ３に戻って再びポンプ１１の回転
数を所定値だけ下げる。このように全電気入力が低下し
ている間はステップＳＴ３〜ステップＳＴ６の処理を繰
り返す。

【００４４】ステップＳＴ６の判断で電気入力が前回よ
りも上昇した場合には、前回のポンプ回転数の状態が電
気入力最小となっており、その状態に戻す（ＳＴ７）。
なお、室内での負荷が大きく変化した場合、例えば圧縮
機の回転数が１０Ｈｚ以上に大幅に変化した場合には、
再びポンプ回転数制御をやり直し、ステップＳＴ１〜ス
テップＳＴ７でポンプの回転数を設定し直す。

【００４５】表１、表２は、従来装置である一定回転数
のブライン循環ポンプを用いた空気調和機の場合と、本
実施の形態であるインバータ駆動のブライン循環ポンプ
を用いた空気調和機の電気入力を比較したものである。
それぞれ暖房運転および冷房運転時の圧縮機、室外送風
機、室内送風機、ブライン循環ポンプの各電気入力
（％）を示している。なお表中の数値は、暖房定格時の
全入力に対する比率で示している。またこの表では、現
在のルームエアコンの年間消費電力量を算出する際に用
いている暖房定格能力、暖房中間能力、暖房最小能力、
暖房低温能力、冷房定格能力、冷房中間能力、冷房最小
能力での各電気入力の評価結果を示している。この表の
各能力値を得た時の試験は、ＪＩＳ規格（Ｃ９６１２−
１９９４）での暖房能力試験および冷房能力試験に従っ
たものである。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【表２】

【００４８】表１では、ブライン流量が一定であるた
め、ブライン循環ポンプ入力も一定となるが、表２で
は、全電気入力が最小となるようにブライン流量を制御
しているため、中間能力から最小能力時のブライン循環
ポンプ入力を低減でき、この能力帯での全電気入力の低
減が可能となる。この結果、表１の年間消費電力量を１
００とすると、ブライン流量を制御した表２の年間消費
電力量は８４となり、１６％の消費電力量低減が可能と
なる。

【００４９】図３に示した制御では、ポンプ回転数をそ
の動作領域の最大値に初期設定し、徐々に回転数を下げ
て、電気入力最小に制御している。ここで、ポンプ回転
数をその動作領域の最小値に初期設定し、徐々に回転数
を上げて、電気入力最小に制御してもよい。この場合に
は、図２のグラフの全入力を示す曲線の点Ｂより左側に
初期設定した状態から、向かって右方向へ状態を変更し
ながら最小である点Ｂに制御することになる。なお、こ
の初期設定での設定値は動作領域の最大値または最小値
だけでなく、任意の回転数に設定していてもよい。回転
数を上げまたは下げて変更した時に全電気入力が増大し
た場合には、回転数の上げ・下げを反対側にして電気入
力が最小となる回転数を求めていけばよい。ただし、圧
縮機１の回転数または室内熱交換器１２での負荷に応じ
た値で初期設定すれば、全電気入力が最小となるように
円滑に制御でき、電気入力が最小となる回転数を得るま
での時間を短縮できる。また、この回転数を変更する時
の変更は幅は常に一定でなくてもよく、最少に近づくに
従って変更幅を小さくすると、電気入力最小に制御する
時の正確性が向上する。

【００５０】なお本実施の形態では、ポンプ回転数を徐
々に下げる制御と徐々に上げる制御のどちらにおいて
も、空気調和機の全電気入力を検知して、この全電気入
力が最小となるようにブライン流量を制御し、エネルギ
ー効率を向上するという効果を得たものである。この時
に、全電気入力を検知しなくても、表２に示すように電
気入力の低減に関しては、主に圧縮機１とポンプ１１が
大きく左右するので、少なくとも圧縮機１とポンプ１１
の電気入力を検知し、その２つの合計を最小にすればよ
い。またこの２つの電気入力を最小にする代わりに、室
内の負荷の大きさまたは圧縮機１の回転数に応じてブラ
イン流量を変更してもよい。例えばブライン流量を変更
可能とするポンプ駆動用インバータ１６により、室内の
空調負荷が減るとブライン流量を減少させるように制御
すれば、従来よりも電気入力をある程度低減でき、エネ
ルギー効率を向上できる。また、圧縮機の回転数が減る
とブライン流量を減少させるように制御しても同様であ
り、従来よりも電気入力をある程度低減できエネルギー
効率を向上できる。また、圧縮機１とブライン循環ポン
プ１１を一つのインバータ基盤で動作させるようにすれ
ば、より安価で、エネルギー効率の高い冷凍空調装置を
提供することができる。

【００５１】またブライン循環ポンプ１１の駆動モータ
は、低回転域の効率がインダクションモータより高い直
流ブラシレスモータを用いることにより、より一層エネ
ルギー効率の高い装置を提供することができる。またブ
ライン流量の制御には、ブライン循環ポンプの回転数を
インバータにより制御する場合について説明したが、ス
ライダック（登録商標）などの可変電圧源によりポンプ
の入力電圧を変化させて、ブライン流量を制御するよう
にしてもよい。また、ここでは制御装置１７は、ポンプ
回転数制御と圧縮機回転数制御を行っているが、さらに
送風機７、１６のモータ制御も兼ねて行うようにしても
よい。また、ブライン循環ポンプ１１は二次側サイクル
を構成するブライン回路内で有ればどこに設けられてい
てもよい。

【００５２】図４は室内ユニット５２ａ、５２ｂ、５２
ｃを３台備え、それぞれの室内熱交換器入口側にブライ
ン流路を開閉する開閉弁５３ａ、５３ｂ、５３ｃを配設
している。室内ユニット５２ａ、５２ｂ、５２ｃは例え
ば並列に接続され、１台のポンプ１１でブラインを循環
させている。このような構成の場合には各室内ユニット
５２ａ、５２ｂ、５２ｃで運転／停止の状態があるた
め、負荷の変動する可能性が高い。そこで、負荷または
圧縮機の回転数の大きさに応じ、ポンプの回転数を変更
してブライン流量を制御することで、電気入力を大幅に
低減でき、室内ユニットが１台のものよりも大きな効果
が得られる。

【００５３】また、複数の室内ユニットを直列に接続
し、１台のポンプでブライン流量を制御する場合にも、
同様の効果を奏する。また、複数のポンプを直列に接続
し、そのそれぞれの回転数を変更してブライン流量を制
御する構成としても同様の効果を奏する。

【００５４】実施の形態２．以下、本発明の実施の形態
２による冷凍空調装置について説明する。本実施の形態
は、一次側熱伝達媒体である冷媒と二次側熱伝達媒体で
あるブラインとを熱交換する中間熱交換器１０の構成に
関するものであり、冷凍空調装置の構成は実施の形態１
における図１と同様である。本実施の形態では、図５に
示すようなプレート熱交換器を中間熱交換器１０に用い
ている。図５はプレート熱交換器の一部を分解して示す
斜視図であり、複数の板状のプレートを積層して構成さ
れ、プレートに沿って２つの熱伝達媒体が例えば交互に
逆方向に流れる流路を形成している。図において、１８
は２枚のプレート１８イ、１８ロが固着され、プレート
１８イとプレート１８ロの２枚の間に図に向かって上方
向に流れる流路Ａが形成されている。このプレート１８
に設けられた４つの穴は、熱伝達媒体がプレート１８間
を移動する時に通過するもので、４つの穴のうち向こう
側の上下の穴は流路Ａを流れる熱伝達媒体が通過し、手
前側の上下の穴は流路Ｂを流れる熱伝達媒体が通過す
る。また、図では分解して示しているが、実際には複数
のプレート１８が重ねて固定され、その重ねた部分には
図に向かって下方向（矢印１９ｂ）に流れる流路Ｂが形
成されている。また、プレート１８イ、１８ロには、例
えばそれぞれ平板状でかつ複数の溝が全面に設けられて
いる。

【００５５】このような構成のプレート熱交換器を中間
熱交換器１０として用い、例えば流路Ａには二次側熱伝
達媒体であるブライン、流路Ｂには一次側熱伝達媒体媒
体である冷媒を流通させる。図中の矢印１９ａは流路Ａ
を流れるブラインの流れ方向を示し、１９ｂは流路Ｂを
流れる冷媒の流れ方向を示している。流路Ａを流れるブ
ラインは、下方の穴を矢印１９ａ方向から流れ、その一
部がプレート１８の間を上方に向かって流れて上方の穴
を矢印１９ａ方向に流れる。また、流路Ｂを流れる冷媒
は、上方の穴を矢印１９ｂ方向から流れ、その一部がプ
レート１８の間を矢印１９ｂ方向に下方に向かって流れ
て下方の穴を矢印１９ｂ方向に流れる。このプレート１
８に沿って流れる際に、ブラインと冷媒が互いに熱交換
する構成である。

【００５６】上記のようにプレート熱交換器は、平板状
でかつ溝が全面に設けた構成であり、平板状に部分で熱
交換するため伝熱面積が大きく、さらに溝によってブレ
ート１８に沿った流体の流れを乱すため、高い伝熱性能
が得られる。従って、冷媒とブラインとの温度差を小さ
くでき、冷凍空調装置のエネルギー効率を向上させるこ
とができる。即ち、暖房運転時には、一次側サイクルの
凝縮圧力を低減でき、圧縮機の電気入力を小さくするこ
とができる。また冷房運転時には、一次側サイクルの蒸
発圧力を上昇させることができ、圧縮機の回転数を低減
して、圧縮機の電気入力を小さくすることができる。

【００５７】また図５に示す構成では、暖房時および冷
房時のプレート熱交換器内の冷媒とブラインの流れ方向
が常に対向流となっており、ブラインと冷媒間の温度差
を利用してより一層熱交換する際の伝熱性能を向上で
き、エネルギー効率をさらに向上させることができる。

【００５８】また、プレート熱交換器は、従来装置で使
用している配管を接触させた熱交換器や二重管式熱交換
器に比べて、熱交換器内部の内容積が小さいため、一次
側サイクルの冷媒充填量を少なくすることができる。こ
のため、冷媒として可燃性冷媒を用いた場合の室外ユニ
ット５１からの冷媒漏洩に対しても、安全性を向上する
ことができる。

【００５９】また、プレート熱交換器内のブライン流路
１３の流路断面積を冷媒流路５の流路断面積よりも大き
くすることにより、大きくした流路を流れるブラインの
圧力損失を低減してエネルギー効率の向上を図ることが
でき、且つ小さくした流路を流れる冷媒の冷媒量削減に
よる安全性の向上を図ることができる。この時の流路断
面積とは、熱伝達媒体が熱交換器内を流通する時に伝熱
に寄与する部分の流路の断面積であり、図５のような構
成のプレート熱交換器の場合、Ｃ面での断面における流
路それぞれの断面積の合計である。ブライン流路１３の
流路断面積を冷媒流路５の流路断面積よりも大きくする
具体的な構成は、Ｃ面での断面において、ブラインが流
通する部分のプレート間の積層幅を、冷媒が流通する部
分の積層幅よりも大きくすればよい。また、図５ではプ
レート１８は２枚のプレートが固着されてその間に流路
Ａを構成しているが、ここでプレート１８として例えば
３枚のプレートを固着し、この間に形成される２つに流
路を共に流路Ａとしてもよい。この場合には、Ｃ面での
断面の構成は、流路Ａの２層おきに流路Ｂの１層が積層
されることになる。そこでブラインを流路Ａ、冷媒を流
路Ｂに流通させることで、ブライン流路１３の流路断面
積を冷媒流路５の流路断面積よりも大きくすることがで
きる。

【００６０】このように、ブライン流路断面積を冷媒流
路断面積より大きくすることにより、プレート熱交換器
内を流れるブラインの圧力損失を低減できるため、ブラ
イン循環ポンプ１１に必要な揚程（ヘッド）が小さくな
り、ブライン循環ポンプ１１の必要入力を小さくするこ
とができる。一方、冷媒流路断面積が小さいため、プレ
ート熱交換器内の冷媒容積が小さくなり、一次側サイク
ルの必要冷媒量を削減することができる。

【００６１】また、室外ユニット５１の構造としては、
プレート熱交換器を室外ユニットの上部に配置すること
により、現行の直膨式ルームエアコンの室外機を流用し
て、製作することができ、製造コストを安価にすること
ができる。また、プレート熱交換器を室外ユニットの下
部に配置すれば、室外ユニットの重心が安定し、地震な
どに対する機器の信頼性が向上する。さらにこの構成で
は圧縮機１および電気式膨張弁４からプレート熱交換器
への接続配管が短くでき、一次側サイクルの冷媒充填量
を削減できる。また、プレート熱交換器１０とブライン
タンク１４を一体化することにより、室外ユニット５１
をコンパクトにすることができる。

【００６２】実施の形態３．以下、本発明の実施の形態
３による冷凍空調装置について説明する。図６は本発明
の実施の形態３による冷凍空調装置を示す冷媒回路図
で、図１に示したものと同一または同様の構成部品には
同一符号を付して、その重複する説明を省略する。本実
施の形態は、二次側サイクルの利用側熱交換器における
熱伝達媒体の流れ方向に関するものである。

【００６３】二次側サイクルの室内熱交換器１２は室内
空気と二次側熱伝達媒体との熱交換を行う冷媒−空気熱
交換器で、例えば２列のプレートフィン熱交換器であ
る。さらに伝熱管内を流れる二次側熱伝達媒体であるブ
ラインの流れと伝熱管外を流れる利用側熱媒体である空
気の流れが対向流となるように構成している。即ち、室
内熱交換器１２では室内送風機１６によって室内空気が
伝熱管の周囲の送風され、伝熱管内を流れるブラインと
その周囲を流れる室内空気とが熱交換するのであるが、
その際、室内熱交換器１２における室内空気の流れの下
流側から上流側に向かってブラインが流れるように伝熱
管を構成している。

【００６４】室内熱交換器１２のブライン出入口温度差
は、５℃あるいはそれ以上あり、ブラインと空気の流れ
を対向流化して空気の流れの下流から上流へブラインが
流れるように構成することにより、熱交換する部分での
室内空気とブラインとの平均的な温度差を並向流に比べ
て小さくすることができる。例えば冷房運転している場
合、室内熱交換器１２でのブラインの入口温度を７℃と
すると、出口温度は１２℃程度となる。これに対して室
内空気は室内熱交換器１２のブライン出口側から入口側
へと流れる。このため、室内の暖かい空気がブライン出
口側から流入し、１２℃程度のブラインによってある程
度冷やされ、室内熱交換器１２内を流通する間に徐々に
冷やされて、ブライン入口側では５℃程度のブラインに
よって冷やされることになる。

【００６５】このように構成することにより、室内熱交
換器１２でのブラインと冷媒との平均的な温度差を並向
流よりも小さくして伝熱性能を向上させ、冷凍空調装置
全体としてエネルギー効率を高くできる。特に、二次側
熱伝達媒体としてブラインを用いると、上記のように室
内熱交換器１２の入口側と出口側との温度差が５℃と高
いので、効果的である。

【００６６】なお、本実施の形態では、室内熱交換器１
２が２列の熱交換器で構成された例について説明した
が、これに限ることはなく、３列あるいは４列以上の熱
交換器であってもよい。また主要部分が２列で、一部３
列部分がある熱交換器であってもよい。また、上記の具
体例では冷房運転の場合について説明したが、暖房運転
の場合にも同様であり、室内熱交換器１２における室内
空気の流れの下流側から上流側に向かってブラインが流
れるように伝熱管を構成すると、室内熱交換器１２の出
口側では温度の低いブラインと温度の低い室内空気が熱
交換し、室内熱交換器１２の入口側では温度の高いブラ
インと温度のある程度上昇した室内空気が熱交換するこ
とになるので、常に温度差によって効率よく熱交換で
き、伝熱性能を向上できる。

【００６７】この二次側サイクルは一次側サイクルで得
られた冷熱または温熱を室内に熱輸送する熱輸送サイク
ルであり、冷房運転または暖房運転で室内熱交換器１２
内のブラインの流れ方向が同一であるので、室外空気の
流れとブラインの流れを対向流になるように容易に構成
できる。また、利用側熱媒体が室内空気ではなく他の気
体や液体などの流体の場合でも同様である。

【００６８】実施の形態４．以下、本発明の実施の形態
４による冷凍空調装置について説明する。本実施の形態
は、一次側サイクルを構成する冷媒配管と二次側サイク
ルを構成する冷媒配管に関するもので、冷凍空調装置を
構成する冷媒回路は例えば実施の形態１での図１と同様
である。

【００６９】本実施の形態では、一次側サイクルの配管
径を直径７．０ｍｍ、二次側サイクルの配管径を直径
９．０ｍｍとし、二次側サイクルを構成する配管径を一
次側サイクルを構成する配管径よりも大きくして、エネ
ルギー効率の向上と共に、冷媒量削減を図っている。即
ち、二次側サイクルの配管径を大きくすることにより、
二次側サイクルを流れるブラインの圧力損失が低減でき
るため、ブライン循環ポンプ１１に必要な揚程（ヘッ
ド）が小さくなり、ブライン循環ポンプ１１に必要な電
気入力を小さくすることができる。従って、全体として
エネルギー効率のよい冷凍空調装置が得られ、使用電力
を低減することで地球温暖化抑制に対して効果がある。

【００７０】さらに、一次側サイクルの配管径が小さい
ため、配管全体の内容積を小さくでき、一次側サイクル
に充填する冷媒量を削減できる。特に、冷媒に可燃性冷
媒を使用した場合、その冷媒量を削減できるので、冷媒
漏洩時の安全性を向上させることができる。また、さら
に二次側サイクルにおいて圧力損失を小さくするには、
例えば、冷媒配管を平滑管にするなどでも実現できる。

【００７１】実施の形態５．以下、本発明の実施の形態
５による冷凍空調装置について説明する。本実施の形態
は、一次側サイクルの熱源側熱交換器である室外熱交換
器３と二次側サイクルの利用側熱交換器である室内熱交
換器１２において熱伝達媒体である冷媒およびブライン
の流路を構成する伝熱管に関するもので、冷凍空調装置
を構成する冷媒回路は例えば実施の形態１での図１と同
様である。

【００７２】室外熱交換器３は冷媒と外気を熱交換する
ものであり、室内熱交換器１２はブラインと室内空気を
熱交換するもので、それぞれ例えばプレートフィン熱交
換器で構成される。本実施の形態では、例えば室内熱交
換器１２の伝熱管径を直径９．５２ｍｍ、室外熱交換器
３の伝熱管径を直径７．０ｍｍとし、室内熱交換器１２
の伝熱管径を室外熱交換器３の伝熱管径よりも大きくし
て、エネルギー効率の向上と共に、冷媒量削減を図って
いる。即ち、室内熱交換器１２の伝熱管径を大きくする
ことにより、室内熱交換器１２を流れるブラインの圧力
損失が低減できるため、ブライン循環ポンプ１１に必要
な揚程（ヘッド）が小さくなり、ブライン循環ポンプ１
１に必要な電気入力を小さくすることができる。従っ
て、全体としてエネルギー効率のよい冷凍空調装置が得
られ、使用電力を低減することで地球温暖化抑制に対し
て効果がある。

【００７３】さらに、室外熱交換器３の伝熱管径が小さ
いため、室外熱交換器３の内容積を小さくでき、一次側
サイクルに充填する冷媒量を削減できる。特に、冷媒に
可燃性冷媒を使用した場合、その冷媒量を削減できるの
で、冷媒漏洩時の安全性を向上させることができる。

【００７４】なお、本実施の形態では、室外熱交換器３
の伝熱管径を室内熱交換器１２の伝熱管径よりも小さく
した構成について説明したが、これに限るものではな
く、伝熱管全長を短くしたりするなど、室外熱交換器３
の流路断面積を室内熱交換器１２の流路断面積よりも小
さくすれば、室内熱交換器１２での圧力損失を低減して
二次側サイクルのブライン循環ポンプ１１に必要な電気
入力を小さくすることができ、かつ一次側サイクルに充
填する冷媒量を削減できる。この時の流路断面積とは、
熱交換器内の伝熱に寄与する部分の伝熱管の断面積を意
味し、熱交換器の入口から出口まで熱伝達媒体である冷
媒またはブラインの流れる流路が１本の流路で構成され
ている場合にはその伝熱管の断面積に相当する。また、
熱交換器の入口から出口までの内部で複数の流路に分岐
している場合には、熱交換器に流入した熱伝達媒体が分
岐してほぼ同時に通過する時の伝熱管の断面積を合計し
たものである。

【００７５】室内熱交換器１２の流路断面積を室外熱交
換器３の流路断面積よりも大きくするには、伝熱管径に
大小をつける他、室外熱交換器３と室内熱交換器１２の
伝熱管径を同一とし、室内熱交換器１２の冷媒分岐数を
室外熱交換器３よりも多くしてもよい。例えば、室外お
よび室内熱交換器の伝熱管径を共に７．０ｍｍとし、室
内熱交換器１２内では４分岐、室外熱交換器３内では２
分岐で伝熱管を構成してもよい。また例えば、室内熱交
換器１２内の冷媒配管を平滑管にして、さらに圧力損失
を小さくしてもよい。

【００７６】また、本実施の形態の構成に加え、実施の
形態３のように室内熱交換器１２におけるブラインと室
内空気との流れにおいて、室内空気の流れの下流側から
上流側に向かってブラインが流れるように構成すれば、
室内熱交換器１２での伝熱性能を向上でき、冷凍空調装
置全体としてさらにエネルギー効率を向上できる。

【００７７】なお、実施の形態１〜実施の形態５では、
一次側サイクルの熱伝達冷媒としてプロパンやブタンな
どの可燃性を有する炭化水素系冷媒を用いると、オゾン
層破壊や地球温暖化などの地球環境に悪影響を与えるこ
とがないという効果を奏する。特に実施の形態２、４、
５では、一次側サイクルの冷媒量を削減できるという効
果を奏するため、冷媒として可燃性冷媒を用いた場合に
は、冷媒量の削減＝安全性の向上となり、効果的であ
る。また、冷媒としては炭化水素系冷媒に限ることはな
く、アンモニアやエーテルなどの自然冷媒、あるいはこ
れらの混合冷媒を用いてもよい。またＲ３２やＲ１５２
ａなどの地球温暖化係数の小さなＨＦＣ系フロン冷媒、
あるいはその混合冷媒であってもよい。また、二次側サ
イクルの熱伝達媒体として、ブラインについて述べた
が、不燃性媒体であればなんでもよく、水、あるいは可
燃性を有することなくかつ地球環境にそれほど悪影響を
与えることのない媒体、例えばＨＦＣ系の地球環境に悪
影響をそれほど及ぼさない冷媒であるＲ１３４ａや二酸
化炭素などであってもよい。ただし、ブラインや水を用
いると、室内ユニットでの安全性が高く、冷媒のように
専用のポンプが必要なく、またその特性を生かすことが
できる。例えばブラインの場合には０℃以下でも凍結し
ないので機器の信頼性を向上でき、水の場合には安価で
通常家庭で用いられているものであり、地球環境に則し
た媒体である。

【００７８】実施の形態６．以下、本発明の実施の形態
６による冷凍空調装置について説明する。図７は本実施
の形態による冷凍空調装置に係わる一次側サイクルの冷
媒回路図であり、図１に示したものと同一または同様の
構成部品には同一符号を付して、その重複する説明を省
略する。なお二次側サイクルの構成は、図１に示したも
のと同一であるので省略している。図において、２１、
２２は開閉弁で、例えば第１、第２電磁弁、２３は逆止
弁、２４は熱交換器である。逆止弁２３は、中間熱交換
器１０から電気式膨張弁４への冷媒の流れを阻止し、電
気式膨張弁４から中間熱交換器１０への冷媒の流れを通
過させる。この構成により、中間熱交換器１０と電気式
膨張弁４の間の冷媒配管にバイパス配管が設けられ、こ
のバイパス配管は、第１電磁弁２１および第２電磁弁２
２を介して、再び中間熱交換器１０と電気式膨張弁４の
間の冷媒配管に接続される。また熱交換器２４は、第１
電磁弁２１と第２電磁弁２２の間のバイパス配管と、圧
縮機１の吸入側配管とを熱交換する構成である。なお、
この熱交換器２４は、接触式や二重管式、あるいはプレ
ート式などの熱交換器で構成されている。

【００７９】次に動作について説明する。図７では、暖
房運転時の冷媒の流れを実線矢印で示し、冷房運転時の
冷媒の流れを破線矢印で示している。暖房運転時は、第
１電磁弁２１および第２電磁弁２２を開とする。圧縮機
１を出た高温高圧の冷媒蒸気は、四方弁２を通って、中
間熱交換器１０に流入する。中間熱交換器１０内の冷媒
流路５に流入した冷媒は、ブライン流路１３内を流れる
ブラインによって冷却され、凝縮、液化して高圧液冷媒
となって中間熱交換器１０から流出する。その後、高圧
液冷媒は、第１電磁弁２１を通って熱交換器２４に流入
し、圧縮機１の吸入側配管を流通する冷媒によって冷却
され、第２電磁弁２２を経て、電気式膨張弁４に流入す
る。電気式膨張弁４に流入した液冷媒は、電気式膨張弁
４で減圧され、低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器とし
て動作する室外熱交換器３へ流入する。低圧の気液二相
冷媒は室外熱交換器３で外気から熱を奪って蒸発し、低
圧蒸気冷媒となって流出し、四方弁２を通った後、熱交
換器２４で前述のバイパス配管を流れる冷媒を冷却し、
再び圧縮機１に吸入される。

【００８０】また、冷房運転時は、第１電磁弁２１およ
び第２電磁弁２２を閉とする。圧縮機１を出た高温高圧
の冷媒蒸気は、四方弁２を通って、室外熱交換器３に流
入し、外気によって熱を奪われ、凝縮、液化する。そし
て室外熱交換器３から流出した高圧液冷媒は、電気式膨
張弁４に流入して減圧されて低圧の気液二相冷媒とな
り、逆止弁２３を通って、中間熱交換器１０に流入す
る。中間熱交換器１０内の冷媒流路５に流入した冷媒
は、ブライン流路１３内を流れるブラインによって加熱
され、低圧蒸気となり、中間熱交換器１０から流出す
る。この低圧の蒸気冷媒は、四方弁２を通って、熱交換
器２４を通過して再び圧縮機１に吸入される。

【００８１】このように本実施の形態では、一次側サイ
クルにおいてバイパス配管と熱交換器２４を設け、室外
熱交換器３と中間熱交換器１０のうちの中間熱交換器１
０を凝縮器として動作させるとき、中間熱交換器１０の
出口側の高圧冷媒と蒸発器である室外熱交換器３の出口
側の低圧冷媒とを熱交換器２４で熱交換させる。即ち、
暖房運転時に凝縮器として動作する中間熱交換器１０を
出た冷媒を、圧縮機１の吸入側配管で冷却し、ここで冷
媒過冷却度をとるように構成しているので、中間熱交換
器１０の出口の冷媒は、飽和状態か、あるいは気液二相
状態とすることができる。中間熱交換器１０の出口付近
の冷媒状態を常に伝熱特性の高い気液二相状態とし、伝
熱特性の悪い液状態の冷媒を排除できるので、中間熱交
換器全体の伝熱性能が向上し、一次側サイクルのエネル
ギー効率を向上できる。また、熱交換器２４で、電子式
膨張弁４の入口冷媒の過冷却度を充分にとれるため、電
気式膨張弁４に流入する冷媒に気泡などが混入すること
がなく、電気式膨張弁４での冷媒異常音の発生などを防
ぐことができる。さらに、中間熱交換器１０の出口冷媒
状態を飽和状態か、あるいは気液二相状態とすることに
より、中間熱交換器１０内の冷媒量を削減でき、一次側
サイクルの冷媒充填量を少なくし、冷媒として可燃性冷
媒を使用した場合の冷媒漏洩時の安全性を向上させるこ
とができる。

【００８２】なお図７に示した実施の形態では、冷凍サ
イクルを暖房運転した時の性能向上や冷媒異常音発生を
防止する例について説明したが、図８に示す一次側サイ
クルの構成により、冷房運転時の性能向上や冷媒異常音
の発生防止を行うこともできる。冷房運転では室外熱交
換器３と中間熱交換器１０のうちの室外熱交換器３を凝
縮器として動作させているので、室外熱交換器３の出口
側の高圧冷媒と蒸発器である中間熱交換器１０の出口側
の低圧冷媒とを熱交換器２４で熱交換させるように構成
する。

【００８３】図８において、３１、３２は開閉弁で、例
えば第３、第４電磁弁、３３は逆止弁である。逆止弁３
３は、室外熱交換器３から電気式膨張弁４への冷媒の流
れを阻止し、電気式膨張弁４から室外熱交換器３への冷
媒の流れを通過させる。この構成により、室外熱交換器
３と電気式膨張弁４の間の冷媒配管にバイパス配管が設
けられ、このバイパス配管は、第３電磁弁３１および第
４電磁弁３２を介して、再び室外熱交換器３と電気式膨
張弁４の間の冷媒配管に接続される。また熱交換器２４
は、第３電磁弁３１と第４電磁弁３２の間のバイパス配
管と、圧縮機１の吸入側配管とを熱交換する構成であ
る。

【００８４】この構成の一次側サイクルでは、冷房運転
時に凝縮器として動作する室外熱交換器３を出た冷媒
を、圧縮機１の吸入側配管を流れる低圧蒸気冷媒で冷却
し、ここで冷媒過冷却度をとるように構成している。こ
のため、室外熱交換器３の出口の冷媒は、飽和状態か、
あるいは気液二相状態とすることができ、冷房運転時の
エネルギー効率の向上、電気式膨張弁４での冷媒異常音
の発生防止を実現することができる。さらに冷媒として
可燃性冷媒を用いた場合、冷媒量の削減によって安全性
を向上できる冷凍空調装置を得ることができる。

【００８５】また、図７に示した回路と図８に示した回
路を組合せて両方を備え、開閉弁などの切換手段によっ
て暖房運転と冷房運転とで回路を切換えてもよい。この
ように構成すると、暖房運転時および冷房運転時のエネ
ルギー効率の向上および電気式膨張弁４での冷媒異常音
の発生防止、さらには冷媒量削減による安全性向上を実
現することができる。

【００８６】実施の形態７．以下、本発明の実施の形態
７による冷凍空調装置について説明する。図９は本実施
の形態による冷凍空調装置を示す冷媒回路図で、図１に
示したものと同一または同様の構成部品には同一符号を
付して、その重複する説明を省略する。図において、４
０は一次側サイクル内の圧縮機１の吐出側配管に設けた
油分離器、４１は毛細管、４２は開閉弁で例えば電磁弁
である。油分離器４０の底部は、毛細管４１および電磁
弁４２を介して、圧縮機１の吸入側配管に接続されてい
る。

【００８７】圧縮機摺動部の潤滑のために圧縮機１に封
入されている潤滑油は、冷媒とともに一次側サイクル内
を循環している。一次側サイクル内を循環する潤滑油の
量が多い場合には、気液二相状態の冷媒またはガス状態
の冷媒が流れる配管および熱交換部で、一次側サイクル
内を循環している一部の潤滑油が冷媒配管の内部に付着
する。このため、冷媒圧力損失の増加や、熱交換器の伝
熱性能の低下を招き、結果として一次側サイクルのエネ
ルギー効率を低下させる。圧縮機１に貯溜する潤滑油
は、可燃性冷媒に溶解する鉱油などが使用される。即ち
冷媒が炭化水素系冷媒の場合には、鉱油などの潤滑油と
の相互溶解性が高く、圧縮機内部の潤滑油には多量の冷
媒が溶解し、潤滑油の粘度が低下するため、圧縮機１か
らの油吐出量が増加する傾向にある。なお、潤滑油の付
着が起こりやすい配管は、上記のように気液二相状態の
冷媒またはガス状態の冷媒が流れる配管および熱交換部
であり、冷房運転と暖房運転では多少の違いはあるが、
冷凍サイクルを運転している時の圧縮機から凝縮器出口
付近まで、絞り装置から蒸発器および圧縮機の吸入側の
冷媒配管である。

【００８８】そこで本実施の形態では、油分離器４０に
よって圧縮機１から吐出された流体中に混在している潤
滑油を分離し、冷媒を四方弁２への通常の冷媒配管に流
通させ、潤滑油を油分離器４０の底部に溜める。通常圧
縮機１の吐出側では冷媒はガスの状態であり、液体であ
る潤滑油と冷媒ガスとの分離はスムーズに行われる。こ
の油分離器４０に溜まった潤滑油は、連続的あるいは定
期または不定期で断続的に電磁弁４２を開くことによっ
て、毛細管４１により戻り量が急激にならないようにコ
ントロールされて圧縮機１の吸入側配管から圧縮機１に
戻る。

【００８９】このように油分離器４０によって圧縮機１
の吐出側配管に流出した潤滑油を圧縮機１に戻すことに
より、一次側サイクル内を循環する潤滑油の量を大幅に
削減するため、冷媒配管の内部に付着して存在する潤滑
油の量を大幅に低減できる。この結果、冷媒圧力損失の
増大や熱交換器の伝熱性能の低下を抑制でき、エネルギ
ー効率の低下を防止できる冷凍空調装置が得られる。

【００９０】また、油分離器４０によって一次側サイク
ル内の潤滑油循環量を削減することにより、一次側サイ
クルの配管内に付着して存在する潤滑油の量も削減で
き、結果として圧縮機内部に封入する潤滑油の量も削減
することができる。この圧縮機内部への潤滑油の初期封
入量の削減により、潤滑油に溶解して存在する冷媒も少
なくなるため、一次側サイクルへの冷媒充填量もさらに
削減でき、冷媒に可燃性冷媒を用いた場合の冷媒漏洩時
の安全性もより一層向上する。また潤滑油の初期封入量
が少なくて済むため、潤滑油のコストが低減でき、安価
な冷凍空調装置を提供できる。

【００９１】実施の形態８．以下、本発明の実施の形態
８による冷凍空調装置について説明する。本実施の形態
は、一次側熱伝達媒体に炭化水素系冷媒を用いた場合の
エネルギー効率の向上に関するものである。本実施の形
態による冷凍空調装置の構成は実施の形態１における図
１と同様である。冷凍サイクルの運転制御において、通
常、電気式膨張弁４は、圧縮機１の回転数が変化して
も、例えば凝縮器の出口部の冷媒過冷却度が所定温度に
なるように、その開度が制御されている。この凝縮器の
出口過冷却度の検知には、例えば凝縮器の出口部の冷媒
温度と圧力を検知して行なっている。

【００９２】本実施の形態では、一次側サイクルでは冷
媒として炭化水素系冷媒を循環させ、凝縮器として動作
する熱交換器の出口、即ち暖房運転時の中間熱交換器１
０の出口および冷房運転時の室外熱交換器３の出口の冷
媒過冷却度（冷媒飽和温度−出口冷媒温度）を０℃〜１
０℃の範囲、例えば５℃になるように電気式膨張弁４の
開度を制御している。これは従来のルームエアコンの冷
媒Ｒ２２(ＨＣＦＣ２２)を用いた場合には１５℃程度に
制御していたのであるが、冷媒Ｒ２２に比べて炭化水素
系冷媒Ｒ２９０(プロパン)の冷媒液比熱が大きいため、
Ｒ２２に比べてＲ２９０では、凝縮器出口過冷却度を小
さくした方が一次側サイクルの効率が高くなるからであ
る。

【００９３】図１０は横軸に凝縮器出口過冷却度、縦軸
に一次側サイクルのエネルギー効率を示す特性図であ
り、図中実線がＲ２９０の特性を、破線がＲ２２の特性
を示している。５０℃の飽和液の定圧比熱は、Ｒ２９０
が３．１ｋＪ/(ｋｇ・Ｋ)、Ｒ２２が１．４ｋＪ/(ｋｇ
・Ｋ)であり、Ｒ２９０の方が大きい。このため同一の
過冷却度を得るために必要な熱量は、Ｒ２２よりもＲ２
９０の方が大きくなるため、一次側サイクルのエネルギ
ー効率が最大となる過冷却度は、Ｒ２２よりもＲ２９０
の方が小さくなる。図１０はこの様子を示したもので、
現行のＲ２２が過冷却度１０℃〜２０℃の範囲でエネル
ギー効率が最大となるのに対して、Ｒ２９０は０℃〜１
０℃の範囲で最大となる。従って炭化水素系冷媒Ｒ２９
０を用いた一次側サイクルでは、凝縮器過冷却度を０〜
１０℃の範囲、好ましくは５℃程度で制御することによ
り、一次側サイクルをエネルギー効率の高い状態で運転
することができる。

【００９４】また、炭化水素系冷媒は可燃性であるた
め、なるべく充填量を少なくしたほうが安全であり、一
次側サイクルの凝縮器過冷却度を０〜１０℃の範囲で制
御することにより、凝縮器内部の冷媒量を少なくするこ
とができ、結果的には一次側サイクルの冷媒充填量を少
なくすることができるため、冷媒漏洩時の安全性を向上
させることもできる。

【００９５】実施の形態９．以下、本発明の実施の形態
９による冷凍空調装置について説明する。本実施の形態
は、一次側サイクルから冷媒が万一漏れてもそれを早期
に検知しようとするものである。ここでは、一次側サイ
クルの圧縮機摺動部の潤滑のために封入された潤滑油
に、冷媒の漏れた箇所を識別する識別剤として例えば付
臭剤を添加している。このため、万一、冷媒が一次側サ
イクルから漏洩した場合には、潤滑油も冷媒と共に漏洩
するため、その臭いで冷媒漏洩および潤滑油漏洩を容易
に知ることができ、使用者は適切な対策を施すことがで
きる。また漏洩の発生した冷凍空調装置の修理を行なう
際にも、漏洩箇所を容易に特定できるので、適切な処理
を迅速に行なうことができる。特に、冷媒として可燃性
冷媒を用いている場合には、その漏れを早期に検知して
対応することで、大きな事故につながるのを防止し、安
全性を高めることができる。

【００９６】なお、本実施の形態では、潤滑油に識別剤
として付臭剤を添加する例について示したが、潤滑油に
付色剤を添加し、冷媒とともに漏洩する潤滑油の色で冷
媒漏洩を検知できるようにしても同様の効果を発揮す
る。具体的な識別剤として例えば付色剤について挙げれ
ば、赤色着色剤が用いられ、その成分としては以下のも
のが代表的である。 化学品：アゾ、ジアゾ系化合物(下記の混合物、染料) 化学物質審査規制法による既存化学物質の整理番号 第５類３０８７番（ソルベントレッド２３） 第５類５０４９番（ソルベントオレンジ７３） 成分および含有量：染料成分６０〜７０％ キシレン（溶剤）３０〜４０％ これらアゾ、ジアゾ系染料の化学構造の特徴としては、
分子内に芳香族環および−Ｎ＝Ｎ−結合を持っている。

【００９７】なお、識別剤は潤滑油に溶解して用いるの
で、潤滑油に溶解する性質を有する必要がある。付臭剤
の場合には、これを潤滑油に溶解したとき発する臭いが
あまり良い香りではない方が望ましく、また他の原因に
よって発する臭いと同じではなく特殊なものが望まし
い。付色剤の場合にも同様であり、色によって潤滑油の
漏れた箇所を容易に検知できるので、どこで漏れたかを
調べるために装置周辺で目立つ色にするのが望ましい。
また、識別剤の臭いなどを検知するセンサーを室外ユニ
ット５１内に配設し、このセンサーで自動的に潤滑油の
漏れを検知し、例えば警報を発するように構成してもよ
い。この場合には、センサーに検知できる臭いや色など
の識別剤であればよく、人が検知できないような少量の
漏れでも早期に検知するように設定することができる。

【００９８】また、本実施の形態では、潤滑油として鉱
油を用いた場合について説明したが、これに限ることは
なく、アルキルベンゼン、エステル油、エーテル油、Ｐ
ＡＧ油などの合成油であってもよい。

【００９９】また、実施の形態６〜実施の形態９におい
て、中間熱交換器１０を空気−冷媒熱交換器としてこれ
を利用して室内の空調を行なう構成、即ち一次側サイク
ルのみの構成の冷凍空調装置にも適用できる。この時に
は、熱源側熱交換器である室外熱交換器３が第１熱交換
器に相当し、中間熱交換器１０が第２熱交換器に相当
し、第１、第２熱交換器のいずれか一方を蒸発器として
動作させ、他方を凝縮器としてを動作させて冷凍サイク
ルを構成して冷媒として可燃性冷媒を循環させ、蒸発器
または凝縮器で冷熱または温熱を利用する。

【０１００】

【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１に係わ
る冷凍空調装置によれば、圧縮機、熱源側熱交換器、絞
り装置、中間熱交換器を順次接続し、一次側熱伝達媒体
を流通させる一次側サイクルと、ポンプ、利用側熱交換
器、前記中間熱交換器を順次接続し、二次側熱伝達媒体
を流通させる二次側サイクルとを備え、前記中間熱交換
器で一次側熱伝達媒体と二次側熱伝達媒体とを熱交換す
るように構成したものにおいて、前記二次側サイクルに
おける前記二次側熱伝達媒体の流量を変更可能とする流
量可変機構を設けたことにより、電気入力を低減でき、
エネルギー効率を向上できるという効果がある。

【０１０１】また、本発明の請求項２に係わる冷凍空調
装置によれば、流量可変機構を、利用側熱交換器での負
荷の大きさまたは圧縮機の回転数に応じて二次側熱伝達
媒体の流量を設定または変更するようにしたことによ
り、電気入力を低減でき、エネルギー効率を向上できる
という効果がある。

【０１０２】また、本発明の請求項３に係わる冷凍空調
装置によれば、少なくとも圧縮機とポンプとの電気入力
の合計が最小となるように流量可変機構を動作させる制
御手段を備えたことにより、電気入力を低減でき、エネ
ルギー効率を向上できるという効果がある。

【０１０３】また、本発明の請求項４に係わる冷凍空調
装置の制御方法によれば、圧縮機、熱源側熱交換器、絞
り装置、中間熱交換器で構成する冷凍サイクルと、温熱
または冷熱を利用する利用側熱交換器と、前記中間熱交
換器で得た温熱または冷熱を前記利用側熱交換器に輸送
するポンプとを備えた冷凍空調装置において、予め設定
した設定値を前記ポンプの回転数として前記圧縮機と前
記ポンプの電気入力を検出し、前記ポンプの回転数を変
更し、変更した回転数での運転で前記圧縮機と前記ポン
プの電気入力を検出し、この回転数の変更とその回転数
での電気入力の検出により、前記圧縮機と前記ポンプの
電気入力の合計が小さくなったときの回転数で前記ポン
プを運転することにより、全電気入力が小さくなるよう
に制御でき、エネルギー効率を向上するという効果があ
る。

【０１０４】また、本発明の請求項５に係わる冷凍空調
装置の制御方法によれば、予め設定した設定値は、圧縮
機の回転数または利用側熱交換器での負荷に応じた値で
あることを特徴とすることにより、全電気入力が最小と
なるように円滑に制御でき、エネルギー効率を向上する
という効果がある。

【０１０５】また、本発明の請求項６に係わる冷凍空調
装置によれば、圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、中
間熱交換器を順次接続し、一次側熱伝達媒体を流通させ
る一次側サイクルと、ポンプ、利用側熱交換器、前記中
間熱交換器を順次接続し、二次側熱伝達媒体を流通させ
る二次側サイクルとを備え、前記中間熱交換器で一次側
熱伝達媒体と二次側熱伝達媒体とを熱交換するように構
成したものにおいて、前記中間熱交換器をプレート熱交
換器で構成したことにより、伝熱性能が向上してエネル
ギー効率を向上させることができ、且つ一次側熱伝達媒
体の充填量を削減できるという効果がある。

【０１０６】また、本発明の請求項７に係わる冷凍空調
装置によれば、プレート熱交換器内の二次側熱伝達媒体
が通過する配管の流路断面積を一次側熱伝達媒体が通過
する配管の流路断面積よりも大きくしたことにより、二
次側熱伝達媒体の圧力損失を低減してエネルギー効率の
向上を図ることができ、且つ小さくした流路を流れる一
次側熱伝達媒体の量を削減できるという効果がある。

【０１０７】また、本発明の請求項８に係わる冷凍空調
装置によれば、圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、中
間熱交換器を順次接続し、一次側熱伝達媒体を流通させ
る一次側サイクルと、ポンプ、利用側熱交換器、前記中
間熱交換器を順次接続し、二次側熱伝達媒体を流通させ
る二次側サイクルとを備え、前記中間熱交換器で一次側
熱伝達媒体と二次側熱伝達媒体とを熱交換し、前記利用
側熱交換器で前記二次側熱伝達媒体と利用側熱媒体とを
熱交換するように構成したものにおいて、前記利用側熱
交換器における前記利用側熱媒体の流れの下流側から上
流側に向かって前記二次側熱伝達媒体が流れるように構
成したことにより、利用側熱交換器での伝熱性能を向上
させ、冷凍空調装置全体としてエネルギー効率を高くで
きるという効果がある。

【０１０８】また、本発明の請求項９に係わる冷凍空調
装置によれば、利用側熱交換器内を流れる二次側熱伝達
媒体の流路断面積を前記熱源側熱交換器内を流れる一次
側熱伝達媒体の流路断面積よりも大きくしたことによ
り、利用側熱交換器での圧力損失を低減してエネルギー
効率を向上できると共に、熱源側熱交換器での熱伝達媒
体の量を低減できるという効果がある。

【０１０９】また、本発明の請求項１０に係わる冷凍空
調装置によれば、圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、
中間熱交換器を順次接続し、一次側熱伝達媒体を流通さ
せる一次側サイクルと、ポンプ、利用側熱交換器、前記
中間熱交換器を順次接続し、二次側熱伝達媒体を流通さ
せる二次側サイクルとを備え、前記中間熱交換器で一次
側熱伝達媒体と二次側熱伝達媒体とを熱交換するように
構成したものにおいて、前記二次側サイクルを構成する
二次側熱伝達媒体の配管径を前記一次側サイクルを構成
する一次側熱伝達媒体の配管径よりも大きくしたことに
より、二次側サイクルの圧力損失を低減してエネルギー
効率を向上できると共に、一次側サイクルにおける熱伝
達媒体の量を低減できるという効果がある。

【０１１０】また、本発明の請求項１１に係わる冷凍空
調装置によれば、圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、
中間熱交換器を順次接続し、一次側熱伝達媒体を流通さ
せる一次側サイクルと、ポンプ、利用側熱交換器、前記
中間熱交換器を順次接続し、二次側熱伝達媒体を流通さ
せる二次側サイクルとを備え、前記中間熱交換器で一次
側熱伝達媒体と二次側熱伝達媒体とを熱交換するように
構成したものにおいて、前記利用側熱交換器内を流れる
二次側熱伝達媒体の流路断面積を前記熱源側熱交換器内
を流れる一次側熱伝達媒体の流路断面積よりも大きくし
たことにより、利用側熱交換器での圧力損失を低減して
エネルギー効率を向上できると共に、熱源側熱交換器で
の熱伝達媒体の量を低減できるという効果がある。

【０１１１】また、本発明の請求項１２に係わる冷凍空
調装置によれば、利用側熱交換器の伝熱管径を熱源側熱
交換器の伝熱管径よりも大きくしたことにより、利用側
熱交換器での圧力損失を低減してエネルギー効率を向上
できると共に、熱源側熱交換器での熱伝達媒体の量を低
減できるという効果がある。

【０１１２】また、本発明の請求項１３に係わる冷凍空
調装置によれば、一次側熱伝達媒体は可燃性冷媒であ
り、二次側熱伝達媒体は不燃性媒体であることにより、
オゾン層破壊や地球温暖化などの地球環境に悪影響を与
えることを抑制でき、且つ、請求項１〜請求項１０の発
明における一次側熱伝達媒体の量を低減することで可燃
性冷媒量を低減でき、安全性を向上できるという効果が
ある。

【０１１３】また、本発明の請求項１４に係わる冷凍空
調装置によれば、圧縮機、第１熱交換器、絞り装置、第
２熱交換器を順次接続し、可燃性冷媒を流通させてなる
冷凍サイクルを備える冷凍空調装置において、前記第１
熱交換器と前記第２熱交換器のいずれか一方を蒸発器と
し他方を凝縮器として動作させるとき、前記凝縮器の出
口側の高圧冷媒と前記蒸発器の出口側の低圧冷媒とを熱
交換させる熱交換器を備えたことにより、凝縮器として
動作する熱交換器全体の伝熱性能を向上して冷凍サイク
ルのエネルギー効率を向上でき、且つ絞り装置での異常
音の発生などを防ぐことができ、さらに冷凍サイクルの
熱伝達媒体充填量を低減できるという効果がある。

【０１１４】また、本発明の請求項１５に係わる冷凍空
調装置によれば、圧縮機、第１熱交換器、絞り装置、第
２熱交換器を順次接続し、可燃性冷媒を流通させてなる
冷凍サイクルを備えた冷凍空調装置において、前記圧縮
機に貯溜する潤滑油は前記可燃性冷媒に溶解する油を使
用すると共に、前記圧縮機の吐出側配管に吐出された油
を前記圧縮機に戻す油分離器を設けたことにより、冷媒
配管の内部に付着して存在する潤滑油の量を大幅に低減
して冷媒圧力損失の増大や熱交換器の伝熱性能の低下を
抑制でき、エネルギー効率の低下を防止できるという効
果がある。

【０１１５】また、本発明の請求項１６に係わる冷凍空
調装置によれば、圧縮機、第１熱交換器、絞り装置、第
２熱交換器を順次接続し、可燃性冷媒を流通させるてな
る冷凍サイクルを備えた冷凍空調装置において、前記第
１熱交換器と前記第２熱交換器のいずれか一方を凝縮器
とし他方を蒸発器として動作させるとき、その凝縮器の
出口の冷媒過冷却度が０℃〜１０℃の範囲となるように
前記絞り装置を調整することにより、冷凍サイクルをエ
ネルギー効率の高い状態で運転することができ、且つ、
凝縮器内部の冷媒量を少なくして冷凍サイクルの冷媒充
填量を少なくできるという効果がある。

【０１１６】また、本発明の請求項１７に係わる冷凍空
調装置によれば、圧縮機、第１熱交換器、絞り装置、第
２熱交換器を順次接続し、可燃性冷媒を流通させてなる
冷凍サイクルを備えた冷凍空調装置において、前記圧縮
機の潤滑油に前記可燃性冷媒の漏れた箇所を識別する識
別剤を添加したことにより、使用者は冷媒漏洩および潤
滑油漏洩の箇所を容易に且つ的確に知ることができ、適
切な処理を迅速に行なうことができ、信頼性を向上でき
るという効果がある。

【０１１７】また、本発明の請求項１８に係わる冷凍空
調装置によれば、温熱または冷熱を利用する利用側熱交
換器と、冷凍サイクルを構成する第２熱交換器と、ポン
プとを接続し、熱輸送用熱伝達媒体を循環させてなる熱
輸送サイクルを備えたことにより、熱源側サイクルと利
用側サイクルとを分離した構成にでき、利用側で可燃性
冷媒による影響を防止でき、安全性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１による冷凍空調装置を
示す冷媒回路図である。

【図２】 実施の形態１に係わり、ブライン流量と電気
入力の関係を示すグラフである。

【図３】 実施の形態１に係わるポンプ回転数制御の処
理手順を示すフローチャートである。

【図４】 実施の形態１による冷凍空調装置の他の例を
示す冷媒回路図である。

【図５】 本発明の実施の形態２に係わり、中間熱交換
器の一部を分解して示す斜視図である。

【図６】 本発明の実施の形態３による冷凍空調装置を
示す冷媒回路図である。

【図７】 本発明の実施の形態６による冷凍空調装置を
示す冷媒回路図である。

【図８】 実施の形態６による冷凍空調装置の他の例を
示す冷媒回路図である。

【図９】 本発明の実施の形態７による冷凍空調装置を
示す冷媒回路図である。

【図１０】 本発明の実施の形態８に係わり、凝縮器出
口過冷却度と一次側サイクル効率の関係を示す特性図で
ある。

【図１１】 従来の冷凍空調装置による冷凍空調装置を
示す冷媒回路図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機、３ 熱源側熱交換器（第１熱交換器）、４
絞り装置、１０ 中間熱交換器（第２熱交換器）、１
１ ポンプ、１２ 利用側熱交換器、１５ 流量可変機
構、１７ 制御装置、２４ 熱交換器、４０ 油分離
器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２５Ｂ 13/00 Ｆ２５Ｂ 13/00 Ｍ ３３１ ３３１Ｂ 39/00 39/00 Ｇ 49/02 ５２０ 49/02 ５２０Ｍ (72)発明者 平國 悟 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 牧野 浩招 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3H045 AA09 AA27 BA32 CA09 CA21 CA29 DA07 EA38 3L054 BF20 3L060 AA03 AA06 CC10 DD02 EE02 EE34 3L092 AA02 AA11 BA06 BA15 DA01 DA03 DA15 FA04

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、中
   間熱交換器を順次接続し、一次側熱伝達媒体を流通させ
   る一次側サイクルと、ポンプ、利用側熱交換器、前記中
   間熱交換器を順次接続し、二次側熱伝達媒体を流通させ
   る二次側サイクルとを備え、前記中間熱交換器で一次側
   熱伝達媒体と二次側熱伝達媒体とを熱交換するように構
   成したものにおいて、前記二次側サイクルにおける前記
   二次側熱伝達媒体の流量を変更可能とする流量可変機構
   を設けたことを特徴とする冷凍空調装置。
2. 【請求項２】 流量可変機構は、利用側熱交換器での負
   荷の大きさまたは圧縮機の回転数に応じて二次側熱伝達
   媒体の流量を設定または変更することを特徴とする請求
   項１記載の冷凍空調装置。
3. 【請求項３】 少なくとも圧縮機とポンプとの電気入力
   の合計が最小となるように流量可変機構を動作させる制
   御手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項
   ２記載の冷凍空調装置。
4. 【請求項４】 圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、中
   間熱交換器で構成する冷凍サイクルと、温熱または冷熱
   を利用する利用側熱交換器と、前記中間熱交換器で得た
   温熱または冷熱を前記利用側熱交換器に輸送するポンプ
   とを備えた冷凍空調装置において、予め設定した設定値
   を前記ポンプの回転数として前記圧縮機と前記ポンプの
   電気入力を検出し、前記ポンプの回転数を変更し、変更
   した回転数での運転で前記圧縮機と前記ポンプの電気入
   力を検出し、この回転数の変更とその回転数での電気入
   力の検出により、前記圧縮機と前記ポンプの電気入力の
   合計が小さくなったときの回転数で前記ポンプを運転す
   ることを特徴とする冷凍空調装置の制御方法。
5. 【請求項５】 予め設定した設定値は、圧縮機の回転数
   または利用側熱交換器での負荷に応じた値であることを
   特徴とする請求項４記載の冷凍空調装置の制御方法。
6. 【請求項６】 圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、中
   間熱交換器を順次接続し、一次側熱伝達媒体を流通させ
   る一次側サイクルと、ポンプ、利用側熱交換器、前記中
   間熱交換器を順次接続し、二次側熱伝達媒体を流通させ
   る二次側サイクルとを備え、前記中間熱交換器で一次側
   熱伝達媒体と二次側熱伝達媒体とを熱交換するように構
   成したものにおいて、前記中間熱交換器をプレート熱交
   換器で構成したことを特徴とする冷凍空調装置。
7. 【請求項７】 プレート熱交換器内の二次側熱伝達媒体
   が通過する配管の流路断面積を一次側熱伝達媒体が通過
   する配管の流路断面積よりも大きくしたことを特徴とす
   る請求項６記載の冷凍空調装置。
8. 【請求項８】 圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、中
   間熱交換器を順次接続し、一次側熱伝達媒体を流通させ
   る一次側サイクルと、ポンプ、利用側熱交換器、前記中
   間熱交換器を順次接続し、二次側熱伝達媒体を流通させ
   る二次側サイクルとを備え、前記中間熱交換器で一次側
   熱伝達媒体と二次側熱伝達媒体とを熱交換し、前記利用
   側熱交換器で前記二次側熱伝達媒体と利用側熱媒体とを
   熱交換するように構成したものにおいて、前記利用側熱
   交換器における前記利用側熱媒体の流れの下流側から上
   流側に向かって前記二次側熱伝達媒体が流れるように構
   成したことを特徴とする冷凍空調装置。
9. 【請求項９】 利用側熱交換器内を流れる二次側熱伝達
   媒体の流路断面積を前記熱源側熱交換器内を流れる一次
   側熱伝達媒体の流路断面積よりも大きくしたことを特徴
   とする請求項８記載の冷凍空調装置。
10. 【請求項１０】 圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、
    中間熱交換器を順次接続し、一次側熱伝達媒体を流通さ
    せる一次側サイクルと、ポンプ、利用側熱交換器、前記
    中間熱交換器を順次接続し、二次側熱伝達媒体を流通さ
    せる二次側サイクルとを備え、前記中間熱交換器で一次
    側熱伝達媒体と二次側熱伝達媒体とを熱交換するように
    構成したものにおいて、前記二次側サイクルを構成する
    二次側熱伝達媒体の配管径を前記一次側サイクルを構成
    する一次側熱伝達媒体の配管径よりも大きくしたことを
    特徴とする冷凍空調装置。
11. 【請求項１１】 圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、
    中間熱交換器を順次接続し、一次側熱伝達媒体を流通さ
    せる一次側サイクルと、ポンプ、利用側熱交換器、前記
    中間熱交換器を順次接続し、二次側熱伝達媒体を流通さ
    せる二次側サイクルとを備え、前記中間熱交換器で一次
    側熱伝達媒体と二次側熱伝達媒体とを熱交換するように
    構成したものにおいて、前記利用側熱交換器内を流れる
    二次側熱伝達媒体の流路断面積を前記熱源側熱交換器内
    を流れる一次側熱伝達媒体の流路断面積よりも大きくし
    たことを特徴とする冷凍空調装置。
12. 【請求項１２】 利用側熱交換器の伝熱管径を熱源側熱
    交換器の伝熱管径よりも大きくしたことを特徴とする請
    求項１１記載の冷凍空調装置。
13. 【請求項１３】 一次側熱伝達媒体は可燃性冷媒であ
    り、二次側熱伝達媒体は不燃性媒体であることを特徴と
    する請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の
    冷凍空調装置。
14. 【請求項１４】 圧縮機、第１熱交換器、絞り装置、第
    ２熱交換器を順次接続し、可燃性冷媒を流通させてなる
    冷凍サイクルを備える冷凍空調装置において、前記第１
    熱交換器と前記第２熱交換器のいずれか一方を蒸発器と
    し他方を凝縮器として動作させるとき、前記凝縮器の出
    口側の高圧冷媒と前記蒸発器の出口側の低圧冷媒とを熱
    交換させる熱交換器を備えたことを特徴とする冷凍空調
    装置。
15. 【請求項１５】 圧縮機、第１熱交換器、絞り装置、第
    ２熱交換器を順次接続し、可燃性冷媒を流通させてなる
    冷凍サイクルを備えた冷凍空調装置において、前記圧縮
    機に貯溜する潤滑油は前記可燃性冷媒に溶解する油を使
    用すると共に、前記圧縮機の吐出側配管に吐出された油
    を前記圧縮機に戻す油分離器を設けたことを特徴とする
    冷凍空調装置。
16. 【請求項１６】 圧縮機、第１熱交換器、絞り装置、第
    ２熱交換器を順次接続し、可燃性冷媒を流通させるてな
    る冷凍サイクルを備えた冷凍空調装置において、前記第
    １熱交換器と前記第２熱交換器のいずれか一方を凝縮器
    とし他方を蒸発器として動作させるとき、その凝縮器の
    出口の冷媒過冷却度が０℃〜１０℃の範囲となるように
    前記絞り装置を調整することを特徴とする冷凍空調装
    置。
17. 【請求項１７】 圧縮機、第１熱交換器、絞り装置、第
    ２熱交換器を順次接続し、可燃性冷媒を流通させてなる
    冷凍サイクルを備えた冷凍空調装置において、前記圧縮
    機の潤滑油に前記可燃性冷媒の漏れた箇所を識別する識
    別剤を添加したことを特徴とする冷凍空調装置。
18. 【請求項１８】 温熱または冷熱を利用する利用側熱交
    換器と、冷凍サイクルを構成する第２熱交換器と、ポン
    プとを接続し、熱輸送用熱伝達媒体を循環させてなる熱
    輸送サイクルを備えたことを特徴とする請求項１４ない
    し請求項１７のいずれか１項に記載の冷凍空調装置。