JP2001141322A

JP2001141322A - ヒートポンプ装置

Info

Publication number: JP2001141322A
Application number: JP32261999A
Authority: JP
Inventors: Michiyoshi Kusaka; 道美日下; Kazuo Nakatani; 和生中谷; Takayuki Takatani; 隆幸高谷
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2001-05-25

Abstract

(57)【要約】【課題】非共沸混合冷媒を封入した冷凍サイクルにお
いて、簡単な構成と制御によって、循環組成の変化に応
じた適正な運転制御を行うとともに適正冷媒量と封入組
成を維持できる。【解決手段】非共沸混合冷媒を封入し、室内主絞り装
置１６と室内熱交換器１７の間に第一の温度センサー２
７と第一の圧力センサー２８と各センサーの出力に基づ
いて循環組成を検知する循環組成演算手段３２と循環組
成演算手段の出力に基づき過熱度および過冷却度を算出
する演算装置３３と演算装置３３の出力に基づき室内主
絞り装置１６と室外主絞り装置１５の開度を制御する膨
張弁制御装置３４を設け、過熱度または過冷却度を計算
し、その出力を基に絞り装置を制御し、循環組成の変化
に応じた効率の良い運転制御ができる。また、予め設定
されている組成比率と比較し、冷媒の追加封入か全冷媒
再封入を判定して、常に適正な冷媒量と組成比率を維持
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非共沸混合冷媒を
用いたヒートポンプ装置に関し、冷凍サイクル内の循環
組成が初期封入組成と異なった場合でも、循環組成を精
度良く検知すると共に効率よく運転を行うヒートポンプ
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクルに
おいて、循環組成の検出を行い、検出された循環組成に
応じて冷凍サイクルの運転制御を行うヒートポンプ装置
として、特開平８−３５７２５号公報に示されているも
のがある。

【０００３】以下、図面を参照しながら上記従来のヒー
トポンプ装置を説明する。

【０００４】図１０は、従来のヒートポンプ装置を示す
冷凍サイクルの構成図である。

【０００５】図１０において、１は圧縮機、２は凝縮
器、３は膨張弁、４は蒸発器、５はアキュームレータで
あり、直列に接続され冷凍サイクルを構成し、非共沸混
合冷媒が封入されている。

【０００６】また、６は蒸発器２の入口部の冷媒温度を
検出する温度検出器、７は同部の圧力を検出する圧力検
出器、８は凝縮器出口部の冷媒温度を検出する温度検出
器、９は圧縮機吐出部の圧力を検出する圧力検出器であ
る。

【０００７】１０は組成演算器であり、温度検出器６お
よび８と圧力検出器７の出力から冷凍サイクル内の循環
組成を検出する。また、１１は組成演算器１０が出力す
る循環組成に応じて冷凍サイクルの運転を制御する制御
装置である。

【０００８】以上のように構成されたヒートポンプ装置
について、以下にその動作を説明する。

【０００９】まず、圧縮機１で圧縮された高温高圧の冷
媒ガスは、凝縮器２で凝縮液化し、膨張弁３で減圧され
て低圧の気液二相冷媒となって蒸発器４に流入する。こ
の冷媒は、蒸発器４で蒸発し、アキュームレータ５を経
て圧縮機１に戻り、再び圧縮されて凝縮器２へ送り込ま
れる。

【００１０】この様な冷凍サイクル内の冷媒循環におい
て、温度検出器６，圧力検出器７および温度検出器８で
冷媒の温度および圧力を検出する。検出された出力を組
成演算器１０へ入力し、循環組成Ｘの計算を行う。

【００１１】組成演算器１０では、まず、循環組成Ｘ’
を仮定し、この仮定した循環組成Ｘ’の下で、温度検出
器８と圧力検出器７の出力から蒸発器４へ流入する冷媒
の乾き度Ｄを計算する。

【００１２】次に、この乾き度Ｄと温度検出器６および
圧力検出器７の出力から、循環組成Ｘを計算し、先に仮
定した循環組成Ｘ’との比較を行い、両者が一致するま
で計算を繰り返すことで循環組成Ｘが検出される。

【００１３】次に、この組成演算器１０の出力が制御装
置１１に取り込まれ、循環組成Ｘと圧力検出器９の出力
から飽和液温度ＴＬを算出し、温度検出器８の出力と飽
和液温度ＴＬから過冷却度ＳＣ１の計算を行い、計算さ
れた過冷却度ＳＣ１と予め設定されている設定値ＳＣ２
との比較を行う。一致しないと判定された場合は、膨張
弁３の開閉制御を行い、過冷却度が所定の値となるま
で、これを繰り返す。

【００１４】この様に循環組成Ｘの検知を行い、冷凍サ
イクルの運転制御を行うことで、最適な運転が行えるも
のである。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、循環組成Ｘを検知するために、凝縮器
２の出口温度からエンタルピーを予測するため、凝縮器
２の出口で過冷却域が必要となり、温度変化や冷媒がリ
ークし冷媒量減少した場合など凝縮器２の出口が気液二
相の場合、循環組成Ｘの検知ができず、膨張弁３の最適
制御が行えない。

【００１６】また、凝縮器２の出口温度、蒸発器４の入
口温度，圧力の検出が必要なため、温度検知器と圧力検
知器の数が多くなる。更に、四方弁を有する回路におい
ては冷暖房運転の両者どちらでも循環組成Ｘの検知を行
うためには、更に温度検知器と圧力検知器が必要とな
る。

【００１７】また、循環組成Ｘの演算過程において、繰
り返し計算を行うため、循環組成Ｘの出力までに時間が
かかる。

【００１８】本発明は、従来の課題を解決するもので、
凝縮器の出口の冷媒状態が過冷却域あるいは気液二相域
のどちらであっても循環組成を検知することができ、ま
た、凝縮器の出口の温度検知器を不要にするとともに演
算速度を向上し、簡単な構成で、より安定した最適制御
が行えるヒートポンプ装置を提供することを目的とす
る。

【００１９】また、本発明の他の目的は、冷媒循環組成
の制御を行う組成比率制御手段と、循環組成演算手段を
組み合わせることにより、負荷に見合った能力制御と循
環組成の大幅な変化に対しても最適制御を行い、効率の
よい運転が可能なヒートポンプ装置を提供することであ
る。

【００２０】また、本発明の他の目的は、循環組成の検
知結果を基に、冷媒の漏洩を検知し、追加封入を行う
か、または、全冷媒の再封入を行うかの判定を行い、常
に適正な冷媒量および冷媒組成比率を維持し、信頼性の
高いヒートポンプ装置を提供することである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、室内および室外の主絞り装置と熱交換器との
間の配管にそれぞれ温度センサーと圧力センサー、室内
熱交換器と四方弁の間の配管に温度センサーを設け、冷
房運転時は、室内側の温度センサーおよび圧力センサー
の出力、暖房運転時は、室外側の温度センサーおよび圧
力センサーの出力を基に循環組成を算出し、循環組成演
算手段の出力と室内熱交換器と四方弁の間の配管に温度
センサーの出力を基に過熱度または過冷却度を演算装置
で計算を行い、その出力を基に絞り装置の制御を行うこ
とができ、循環組成の変化に対応した効率の良い運転制
御を行うことができる。

【００２２】また、本発明は、循環組成制御手段と循環
組成演算手段を組み合わせることにより、循環組成を制
御し、負荷に見合った能力制御を可能とするとともに循
環組成の大幅な変化に対応した最適制御が可能となり、
更に効率の良い運転が行える。

【００２３】また、本発明は、精留分離器の塔底のガス
発生源として中間圧の液絞り二相冷媒のガス成分を利用
し、更に精留分離器の塔頂部の冷却源として塔底部から
流出する液冷媒の潜熱を利用する循環組成制御手段と循
環組成演算手段を組み合わせることにより、小型な回路
で、循環組成を制御し、負荷に見合った能力制御を可能
とするとともに循環組成の大幅な変化に対応した最適制
御が可能となり、更に効率の良い運転が行える。

【００２４】また、本発明は、室内主絞り装置と室外主
絞り装置との間の配管に温度センサーと圧力センサー、
室内熱交換器と四方弁の間の配管に温度センサー、圧縮
機の吐出配管に圧力センサーを設け、冷暖房いずれの場
合においても同一の温度センサーと圧力センサーの出力
を基に循環組成を算出することができ、構成を簡素化す
ることができる。

【００２５】また、循環組成演算手段の出力と室内熱交
換器と四方弁の間の配管の温度センサー、圧縮機の吐出
配管の圧力センサーの出力を基に過熱度または過冷却度
を演算装置で計算を行い、その出力を基に絞り装置の制
御を行うことができ、循環組成の変化に対応した効率の
良い運転制御を行うことができる。

【００２６】また、本発明は、循環組成制御手段と循環
組成演算手段を組合せることにより、循環組成を制御
し、負荷に見合った能力制御を可能とするとともに簡単
な構成で循環組成を検知でき、循環組成の大幅な変化に
対応した最適制御が可能となり、更に効率の良い運転が
行える。

【００２７】また、本発明は、精留分離器の塔底のガス
発生源として中間圧の液絞り気液二相冷媒のガス成分を
利用し、更に精留分離器の塔頂部の冷却源として塔底部
から流出する液冷媒の潜熱を利用する循環組成制御手段
と循環組成演算手段を組み合わせることにより、小型な
回路で、循環組成を制御し、負荷に見合った能力制御を
可能とするとともに簡単な構成で循環組成の大幅な変化
に対応した最適制御が可能となり、更に効率の良い運転
が行える。

【００２８】また、本発明は、循環組成演算手段で算出
した循環組成と予め設定されている循環組成との比較を
行うことで、冷媒が漏洩した場合においても、追加封
入、または全冷媒の再封入かを判定するとしたものであ
り、これにより、常に適正な冷媒量と組成比率を維持す
ることが可能となり、これにより、信頼性の向上を行う
ことができる。

【００２９】また、本発明は、冷房運転の場合、室内熱
交換器入口の温度と圧力のみを用いて循環組成を算出す
ることを可能としたもので、室外熱交換器出口の状態が
過冷却あるいは気液二相のいずれの状態にある場合でも
循環組成の検知ができ、また、繰り返し計算を行わず、
循環組成，温度，圧力の関係から直接計算を行うため、
演算速度の向上ができ、循環組成の変化が頻繁に発生す
る場合でも追従性が良好となり、より効率のよい運転制
御を行うことができる。

【００３０】また、本発明は、暖房運転の場合、室外熱
交換器入口の温度と圧力のみを用いて循環組成を算出す
ることを可能としたもので、室内熱交換器出口の状態が
過冷却あるいは気液二相域のいずれの状態にある場合で
も循環組成の検知ができ、また、繰り返し計算を行わ
ず、循環組成，温度，圧力の関係から直接計算を行うた
め、演算速度の向上ができ、循環組成の変化が頻繁に発
生する場合でも追従性が良好となり、より効率のよい運
転制御を行うことができる。

【００３１】また、本発明は、循環組成を算出するため
に用いる二相域の温度と圧力を検出する温度センサーと
圧力センサーを室外絞り装置と室内絞り装置との間の配
管に設けたことにより、冷暖房いずれの場合も同一の温
度および圧力センサーで検出可能であり、構成要素を簡
素化することができるとともに、室外熱交換器出口の状
態が過冷却あるいは気液二相域のいずれの状態にある場
合でも循環組成の検知ができ、また、繰り返し計算を行
わず、循環組成，温度，圧力の関係から直接計算を行う
ため、演算速度の向上ができ、循環組成の変化が頻繁に
発生する場合でも追従性が良好となり、より効率のよい
運転制御を行うことができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、圧縮機，四方弁，室外熱交換器，室外主絞り装置，
室内主絞り装置，室内熱交換器，アキュームレータを配
管接続して冷凍サイクルを構成し、前記室内主絞り装置
と前記室内熱交換器との間に第一の温度センサーと第一
の圧力センサー、前記室内熱交換器と前記四方弁との間
の配管に第二の温度センサー、前記室外熱交換器と前記
室外主絞り装置との間に第三の温度センサーと第二の圧
力センサーを有し、前記各センサーの出力に基づいて循
環組成を検知する循環組成演算手段と、前記循環組成演
算手段の出力に基づき過熱度および過冷却度を算出する
演算装置と、前記演算装置の出力に基づき前記室内主絞
り装置と室外主絞り装置の開度を制御する絞り装置制御
装置を有し、非共沸混合冷媒を封入したことを特徴とす
るヒートポンプ装置であり、冷暖房運転のそれぞれにお
いて、蒸発器となる熱交換器の入口に位置する温度セン
サーと圧力センサーの出力を基に循環組成を演算し、循
環組成に応じた過熱度あるいは過冷却度の演算を行い、
精度良く絞り装置の制御を行うため効率の良い運転制御
を行うことができる。

【００３３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、更に、非共沸混合冷媒の循環組成を制
御する循環組成制御手段を組み合わせたものであり、循
環組成を大幅に変化させ負荷に見合った能力制御ができ
るとともに、循環組成の大幅な変化に応じた過熱度ある
いは過冷却度の演算による絞り装置の制御を行うため、
更に効率の良い運転制御を行うことができる。

【００３４】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、循環組成制御手段が前記室外主絞り装
置と前記室内主絞り装置の間の配管と塔頂部に冷却器お
よび貯留器を環状に接続した回路を有する精留分離器の
塔底部とを第一の副絞り装置および第一の開閉弁を介し
て接続し、同じく前記精留分離器の塔底部と前記冷却器
とを第二の副絞り装置を介して接続し、また前記冷却器
と前記圧縮機の吸入配管とを第二の開閉弁を介して接続
したものであり、小型の循環組成制御回路で、循環組成
を大幅に変化させ負荷に見合った能力制御ができるとと
もに循環組成の大幅な変化に応じた過熱度あるいは過冷
却度の演算による絞り装置の制御を行うため更に効率の
良い運転が行える。

【００３５】請求項４に記載の発明は、圧縮機，四方
弁，室外熱交換器，室外主絞り装置，室内主絞り装置，
室内熱交換器，アキュームレータを配管接続して冷凍サ
イクルを構成し、前記室内主絞り装置と前記室外主絞り
装置との間に第一の温度センサーと圧力センサー、前記
室内主絞り装置と室内熱交換器との間に第二の温度セン
サーと前記室内熱交換器と前記四方弁との間の配管に第
三の温度センサー、前記圧縮機の吐出配管に第二の圧力
センサーを有し、前記各センサーの出力に基づいて循環
組成を検知する循環組成演算手段と、前記循環組成演算
手段の出力に基づき過熱度および過冷却度を算出する演
算装置と、前記演算装置の出力に基づき前記室内主絞り
装置と前記室外主絞り装置の開度を制御する絞り装置制
御装置を有し、非共沸混合冷媒を封入したことを特徴と
するヒートポンプ装置であり、前記室内絞り装置と前記
室外絞り装置の間の、常に気液二相冷媒となる液配管に
設けた、温度センサーと圧力センサーの出力により循環
組成を算出するため構成を簡素化できる。また、循環組
成に応じた過熱度あるいは過冷却度の演算による絞り装
置の制御を行うため効率の良い運転制御を行うことがで
きる。

【００３６】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の発明において、更に、非共沸混合冷媒の循環組成を制
御する循環組成制御手段を組み合わせたものであり、循
環組成を大幅に変化させ負荷に見合った能力制御ができ
るとともに簡単な構成で循環組成を演算し、循環組成の
大幅な変化に応じた過熱度あるいは過冷却度の演算によ
り絞り装置の制御を行うため、更に効率の良い運転制御
を行うことができる。

【００３７】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の発明において、循環組成制御手段が前記室外主絞り装
置と前記室内主絞り装置の間の配管と塔頂部に冷却器お
よび貯留器を環状に接続した回路を有する精留分離器の
塔底部とを第一の副絞り装置および第一の開閉弁を介し
て接続し、同じく前記精留分離器の塔底部と前記冷却器
とを第二の副絞り装置を介して接続し、また前記冷却器
と前記圧縮機の吸入配管とを第二の開閉弁を介して接続
したものであり、小型の循環組成制御回路で、循環組成
を大幅に変化させ負荷に見合った能力制御ができるとと
もに簡単な構成で循環組成を演算し、循環組成の大幅な
変化に応じた過熱度あるいは過冷却度の演算により絞り
装置の制御を行うため、更に効率の良い運転制御を行う
ことができる。

【００３８】請求項７に記載の発明は、請求項１から請
求項６に記載の発明において、前記循環組成演算手段の
出力と予め設定されている循環組成との比較を行い、所
定の範囲内であれば冷媒の追加封入の判定を行い、所定
の範囲外であれば全冷媒の再封入の判定を行う冷媒封入
方法判定手段を備えたものであり、これにより、ヒート
ポンプ装置内の冷媒組成を常に適正な冷媒量と循環組成
を維持することができる。

【００３９】請求項８に記載の発明は、請求項１から請
求項３に記載の発明において、前記循環組成演算手段
が、前記室内熱交換器が蒸発器の場合、前記第一の温度
センサーの出力から演算した飽和液温度と前記第一の圧
力センサーとの出力から循環組成を演算を行うものであ
り、簡単なセンシングで循環組成を検知できる。

【００４０】請求項９に記載の発明は、請求項１から請
求項３に記載の発明において、前記循環組成演算手段
が、前記室外熱交換器が蒸発器の場合、前記第一の温度
センサーの出力から演算した飽和液温度と前記第一の圧
力センサーとの出力から循環組成の演算を行うものであ
り、簡単なセンシングで循環組成を検知できる。

【００４１】請求項１０に記載の発明は、請求項４から
請求項６に記載の発明において、前記循環組成演算手段
が、前記第一の温度センサーの出力から演算した飽和液
温度と前記圧力センサーの出力とから循環組成の推算を
行うものであり、センシングの構成を簡素化できるとと
もに、簡単なセンシングで循環組成を検知できる。

【００４２】

【実施例】以下、本発明によるヒートポンプ装置の実施
例について、図面を参照しながら説明する。

【００４３】（実施例１）図１は、本発明の実施例１に
おけるヒートポンプ装置のシステム構成図であり、圧縮
機１２，四方弁１３，室外熱交換器１４，室外主絞り装
置１５，室内主絞り装置１６，室内熱交換器１７，アキ
ュームレータ１８が直列に接続されて、冷凍サイクルを
構成し、非共沸混合冷媒が封入されている。ここで、本
実施例では、この非共沸混合冷媒をＲ４０７Ｃ｛Ｒ３２
／１２５／１３４ａ（２３／２５／５２ｗｔ％）｝を用
いて説明する。

【００４４】１９は精留分離器であり、内部に充填材
（図示せず）が充填された直管で構成されている。精留
分離器１９の塔頂部は冷却器２０と貯留器２１を直列に
接続して再び精留塔１９の塔頂部へ帰還する回路を構成
し、また、精留分離器１９の底部は副絞り装置２２と開
閉弁２３を介して、室外主絞り装置１５と室内主絞り装
置１６の間の液配管に接続されている。

【００４５】また、同じく精留分離器１９の底部は、副
絞り装置２４を介して冷却器２０に接続し、ここで精留
分離器１９の塔頂部の回路と間接的に熱交換するように
構成され、更に、圧縮機１２と四方弁１３の吸入配管に
開閉弁２４を介して接続されている。また、貯留器２１
の底部は、開閉弁２６を介して、四方弁１３とアキュー
ムレータ１８の間の配管に接続されている。

【００４６】２７は、室内主絞り装置１６と室内熱交換
器１７の間の温度を検出する温度センサーであり、２８
は、同部分の圧力を検出する圧力センサーである。２９
は、室内熱交換器１７が蒸発器の場合、室内熱交換器１
７の出口となる位置の温度を検出する温度センサーであ
る。また、３０は、室外熱交換器１４と室外主絞り装置
１５の間の温度を検出する温度センサーであり、３１
は、同部分の圧力を検出する圧力センサーである。

【００４７】３２は、温度センサー２７，温度センサー
３０，圧力センサー２８，圧力センサー３１の出力か
ら、循環組成を検知する循環組成演算手段である。

【００４８】３３は、循環組成演算手段３２の出力と温
度センサー２７または温度センサー２９の出力から、冷
房運転時は、室内熱交換器１７の出口の過熱度、暖房運
転時は、室内熱交換器１７の出口の過冷却度を算出する
演算装置である。

【００４９】また、３４は、演算装置３３の演算結果を
もとに室外主絞り装置１５と室内主絞り装置１６の絞り
量を制御する膨張弁制御装置である。

【００５０】また、３５は、循環組成演算手段３２で検
出された循環組成Ｘと予め設定されている循環組成Ｘｓ
との比較を行い、冷媒の漏洩を検知するとともに冷媒の
追加封入または、全冷媒を再封入するかの判定を行う、
冷媒封入方法判定手段である。

【００５１】次に、この様な構成からなる冷凍サイクル
において、その動作を説明する。

【００５２】まず、冷房運転において、圧縮機１２で圧
縮された高温高圧のガス冷媒は、四方弁１３を介して凝
縮器１４へ流入し、凝縮液化し、室外主絞り装置１５で
減圧され、中間圧の気液二相冷媒となる。その後、室内
主絞り装置１６で更に減圧され、低圧の気液二相冷媒と
なり室内熱交換器１７に流入し、蒸発し、再度、四方弁
１３を通過し、アキュームレータ１８を経て圧縮機１２
に戻り、再度、圧縮される。

【００５３】次に、運転中に室内熱交換器１７の負荷が
減少し、能力を必要としない場合、開閉弁２６を閉止し
たまま、開閉弁２３および開閉弁２５が開放される。こ
れにより、室外主絞り装置１５と室内主絞り装置１６の
間の配管から中間圧の気液二相冷媒の一部が精留分離器
１９の塔底部へ流入して気液二相冷媒のガス成分が精留
分離器１９内を上昇する。

【００５４】その後、冷却器２０に流入し、冷却器２０
で凝縮液化された液冷媒が貯留器２１に貯留され、貯留
器２１が満液になると、随時、精留分離器１９の塔頂部
へ液冷媒は帰還し、精留分離器１９内を下降し、塔底部
より流入した気液二相冷媒の液成分とともに、副絞り装
置２４へ流入し、減圧された気液二相冷媒が冷却器２０
および開閉弁２５を通過して圧縮機１２と四方弁１３の
間の吸入管へ流入する。

【００５５】このとき、冷却器２０では、副絞り装置２
４により減圧された低温の気液二相冷媒と精留分離器１
９の塔頂部から冷却器２０へ流入したガス冷媒とが間接
的に熱交換する。

【００５６】ここで、冷却器２０の冷却源として、サイ
クル中で最もエンタルピーの低い低温低圧の気液二相冷
媒を利用しているため潜熱を有効に利用でき、冷却器２
０を小型にできるのみならず、精留分離器１９の塔頂部
のガスを確実に液化できる。

【００５７】このようにして、精留分離器１９の塔底よ
り流入した気液二相冷媒のガス成分は冷却器２０で冷却
され凝縮液化し、貯留器２１に貯留されて、再び、精留
分離器１９の塔頂部へ帰還して精留分離器１９を下降す
るようになる。

【００５８】この状態が連続的に起こると、精留分離器
１９が上昇するガス冷媒と下降する液冷媒とが精留分離
器１９内で気液接触により精留作用が起こり、貯留器２
１内には徐々に低沸点に富んだ冷媒組成が貯留され、精
留分離器１９を下降する液冷媒は高沸点成分に富んだ組
成となり、主回路へ流出する。

【００５９】このようにして、主回路は徐々に高沸点に
富んだ冷媒組成となり、能力がセーブされることにな
る。

【００６０】しかしながら、このような状態における主
回路の運転状態は、低沸点成分の貯留による主回路内の
冷媒量の減少とともに主回路内の循環組成の大幅な変化
により、室内主絞り装置１６および室外主絞り装置１５
の開度が適正値から大きく外れた状態となる。

【００６１】また、非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイク
ルにおいては、冷媒組成を制御する場合と同じく、冷媒
が漏洩した場合においても、循環組成が変化する。冷凍
サイクル内の液相箇所で漏洩が発生した場合には、高沸
点成分が漏洩し、主回路の冷媒組成は低沸点成分に富ん
だ循環組成となり、逆に、ガス相箇所の漏洩が発生した
場合は、低沸点成分が漏洩し、高沸点成分に富んだ循環
組成となる。

【００６２】このような、冷媒の漏洩に対して、従来
は、冷媒の追加封入を行っていたが、混合比率が一定の
混合冷媒で追加封入を行う場合、冷凍サイクル内に残留
する冷媒の組成比率が低沸点成分に富んだ冷媒か、ある
いは、高沸点成分に富んだ冷媒かにより、追加封入後の
組成比率が初期封入組成比率と異なってくる。特に、追
加封入回数が多くなるほど、または、冷媒漏洩量が多く
なるほどその傾向は顕著になる。

【００６３】このような状態に対し、次に、循環組成演
算手段３２，演算装置３３，膨張弁制御装置３４および
冷媒封入方法判定手段３５の動作を図２，図３，図４お
よび図５を参照しながら説明する。

【００６４】ここで、図２は本実施例の動作を示す概略
フローチャート、図３は同実施例の詳細フローチャー
ト、図４は同実施例のサイクル状態を示す圧力−エンタ
ルピー線図、図５は同実施例の動作を示す詳細フローチ
ャートである。

【００６５】まず、図２において、ＳＴＥＰ１で循環組
成演算手段３２で循環組成Ｘの演算を行い、その後、Ｓ
ＴＥＰ１の結果をもとに、ＳＴＥＰ２で過熱度制御また
は、過冷却度制御を行う。一方、ＳＴＥＰ３では、同じ
くＳＴＥＰ１の結果をもとに、冷媒封入方法判定手段３
５により、冷媒の漏洩を検知するとともに追加封入を行
うか、または、全冷媒の再封入を行うかの判定を行う。

【００６６】次に、ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ２の制御と
ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ３の制御のそれぞれについて説
明を行う。

【００６７】まず、図２のＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ２の
制御について、図３および図４を参照しながら説明す
る。

【００６８】図３において、ＳＴＥＰ１で冷暖房運転の
判定を行い、冷房運転が検出された場合、ＳＴＥＰ２で
温度センサー２７，圧力センサー２８および温度センサ
ー２９で所定の箇所の温度および圧力を検出する。

【００６９】次にＳＴＥＰ３では、循環組成演算手段３
２において、温度センサー２７で検出した温度Ｔ１と圧
力センサー２８で検出した圧力Ｐ１から、循環組成Ｘを
計算する。ここで、図４に示すように、冷房運転におい
ては、温度Ｔ１および圧力Ｐ１は、室内熱交換器１７の
入口、すなわち蒸発器の入口となる（図４中Ａ点）。

【００７０】非共沸混合冷媒においては温度滑りを有す
るため、乾き度Ｄによって一定圧力下においても冷媒温
度が変化する。そこで、この室内熱交換器１７の入口の
乾き度Ｄを所定値に設定すると、乾き度の変化量に相当
する温度滑りはほぼ一定となり、この温度滑り分をｄＴ
とすると、圧力Ｐ１における飽和液温度ＴＬ１（図４中
Ｂ点）は（数１）となる。

【００７１】なお、図４中Ａ点における乾き度Ｄは、実
際のヒートポンプ装置で測定を行ったところ０．２から
０．３程度であり、演算された循環組成に対するその誤
差の影響は、−０．５％から＋０．５％程度であり、乾
き度Ｄを一定として計算を行ってもその影響は小さいこ
とを確認している。また、ここにおいて、運転条件（外
気温，室内温度，圧縮機周波数等）から、乾き度Ｄを設
定して計算を行ってもよい。

【００７２】

【数１】

【００７３】また、ここで、封入された非共沸混合冷媒
をＲ４０７Ｃ｛Ｒ３２／１２５／１３４ａ（２３／２５
／５２ｗｔ％）｝とし、循環組成が変化した場合、Ｒ３
２とＲ１２５は（数２）で示されるように一定の比率を
維持したまま変化する。

【００７４】

【数２】

【００７５】また、Ｒ１３４ａの比率は、（数２）の計
算結果をもとに、（数３）となる。

【００７６】

【数３】

【００７７】さらに、飽和液温度または、飽和ガス温度
は、組成比率が決まれば必然的に決まる。言い換える
と、圧力とその圧力における飽和液温度または、飽和ガ
ス温度が決まれば組成比率が決定する。

【００７８】したがって、先に仮定した圧力Ｐ１におけ
る飽和液温度をＴＬ１とした場合、その状態の組成比率
は、圧力Ｐ１と温度ＴＬ１から計算することができる。
また、Ｒ３２とＲ１２５とＲ１３４ａは、（数２），
（数３）の関係から、Ｒ３２または、Ｒ１２５のどちら
か一成分の比率が分かれば、循環組成を算出することが
できる。すなわち、圧力Ｐ１と飽和液温度ＴＬ１と循環
組成ＸのＲ３２の比率Ｒ３２Ｘは、（数４）に示す形で
表すことができ、（数１），（数２），（数３）から循
環組成Ｘが求まる。

【００７９】

【数４】

【００８０】次に、ＳＴＥＰ４では、演算装置３３にお
いて、ＳＴＥＰ３で算出した循環組成Ｘにおける飽和ガ
ス温度Ｔｅｓを算出し、温度センサー２９で検知した室
内熱交換器１７の出口温度Ｔ２をもとに室内熱交換器１
７の出口における過熱度の計算を行う。

【００８１】次に、ＳＴＥＰ５では、ＳＴＥＰ４で計算
された過熱度ＳＨと予め設定されている過熱度の下限設
定値ＳＨｓＬと上限設定値ＳＨｓＨとの比較を行い、Ｓ
ＴＥＰ４で計算された過熱度ＳＨが下限設定値ＳＨｓＬ
以下であればＳＴＥＰ６移行し、室内主絞り装置１６の
開度を一定量閉める操作を行う。

【００８２】また、過熱度ＳＨが上限設定値ＳＨｓＨ以
上であればＳＴＥＰ７移行し、室内主絞り装置１６の開
度を一定量開ける操作を行う。その後、ＳＴＥＰ１に戻
り、過熱度ＳＨが下限設定値ＳＨｓＬから上限設定値Ｓ
ＨｓＨの範囲内となるまでこれを繰り返し、過熱度ＳＨ
が下限設定値ＳＨｓＬから上限設定値ＳＨｓＨの範囲内
となった場合、ＳＴＥＰ８へ移行し、これを完了する。

【００８３】上記の動作を繰り返すことにより、空調負
荷の変化，冷媒漏洩，組成制御等による循環組成の大幅
な変化に対しても、循環組成に応じた常に適正な過熱度
制御が可能となり、効率の良い運転が行える。

【００８４】次に、図２のＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ３の
制御について、図４および図５を参照しながら説明す
る。

【００８５】図５において、ＳＴＥＰ１で冷暖房運転の
判定を行い、冷房運転が検出された場合、ＳＴＥＰ２で
温度センサー２７，圧力センサー２８および温度センサ
ー２９で所定の箇所の温度および圧力を検出する。

【００８６】次に、ＳＴＥＰ３では、循環組成演算手段
３２において、温度センサー２７で検出した温度Ｔ１と
圧力センサー２８で検出した圧力Ｐ１から、循環組成Ｘ
を計算する。ここで、図４に示すように、冷房運転にお
いては、温度Ｔ１および圧力Ｐ１は、室内熱交換器１７
の入口、すなわち蒸発器の入口となる（図４中Ａ点）。

【００８７】非共沸混合冷媒においては温度滑りを有す
るため、乾き度Ｄによって一定圧力下においても冷媒温
度が変化する。そこで、この室内熱交換器１７の入口の
乾き度Ｄを所定値に設定すると、乾き度の変化量に相当
する温度滑りはほぼ一定となり、この温度滑り分をｄＴ
とすると、圧力Ｐ１における飽和液温度ＴＬ１（図４中
Ｂ点）は（数１）となる。

【００８８】なお、図４中A点における乾き度Ｄは、実
際のヒートポンプ装置で測定を行ったところ０．２から
０．３程度であり、演算された循環組成に対するその誤
差の影響は、−０．５％から＋０．５％程度であり、乾
き度Ｄを一定として計算を行ってもその影響は小さいこ
とを確認している。また、ここにおいて、運転条件（外
気温，室内温度，圧縮機周波数等）から、乾き度Ｄを設
定して計算を行ってもよい。

【００８９】また、ここで、封入された非共沸混合冷媒
をＲ４０７Ｃ｛Ｒ３２／１２５／１３４ａ（２３／２５
／５２ｗｔ％）｝とし、循環組成が変化した場合、Ｒ３
２とＲ１２５は（数２）で示されるように一定の比率を
維持したまま変化する。

【００９０】また、Ｒ１３４ａの比率は、（数２）の計
算結果をもとに、（数３）となる。

【００９１】さらに、飽和液温度または、飽和ガス温度
は、組成比率が決まれば必然的に決まる。言い換える
と、圧力とその圧力における飽和液温度または、飽和ガ
ス温度が決まれば組成比率が決定する。

【００９２】したがって、先に仮定した圧力Ｐ１におけ
る飽和液温度をＴＬ１とした場合、その状態の組成比率
は、圧力Ｐ１と温度ＴＬ１から計算することができる。
また、Ｒ３２とＲ１２５とＲ１３４ａは、（数２），
（数３）の関係から、Ｒ３２または、Ｒ１２５のどちら
か一成分の比率が分かれば、循環組成を算出することが
できる。すなわち、圧力Ｐ１と飽和液温度ＴＬ１と循環
組成ＸのＲ３２の比率Ｒ３２Ｘは、（数４）に示す形で
表すことができ、（数１），（数２），（数３）から循
環組成Ｘが求まる。

【００９３】次に、ＳＴＥＰ４へ移行し、所定の成分
（ここではＲ３２の組成比率Ｒ３２Ｘとする）につい
て、冷媒の漏洩判定を行い、組成比率Ｒ３２Ｘが許容範
囲の下限ＸＬから上限ＸＨの範囲であれば、ＳＴＥＰ７
へ移行し、そのまま処理を終了する。

【００９４】また、許容範囲外であり、Ｒ３２Ｘが追加
封入の下限ＸＬ１以上で許容範囲下限ＸＬ未満、また
は、許容範囲上限ＸＨより大きく追加封入上限ＸＨ１以
下であれば、ＳＴＥＰ５へ移行し、追加封入を指示す
る。一方、Ｒ３２Ｘが追加封入の下限ＸＬ１より小さい
場合、または、上限ＸＨ１より大きい場合であれば、Ｓ
ＴＥＰ６へ移行し、全冷媒を再封入する指示をする。

【００９５】ここで、追加封入または全冷媒の再封入の
指示としては、ヒートポンプ装置の電気基板上にＬＥＤ
表示を行ったり、または電話回線などを通じてサービス
センターへの対応通信処理などが挙げられる。

【００９６】また、ここで、許容範囲の下限ＸＬおよび
上限ＸＨは、外気温，室内温度，圧縮機，運転周波数等
の運転条件によって予め設定された数値である。

【００９７】上記の動作を行うことにより、冷媒が漏洩
した場合でも、ヒートポンプ装置内の残留冷媒の冷媒組
成比率を把握することができ、追加封入か全冷媒の再封
入かを容易に判断して冷媒封入作業を行うことができる
ため、常に適正な冷媒量と組成比率を維持することがで
き、信頼性が向上するとともに効率の良い運転を行うこ
とができる。

【００９８】次に、暖房運転においては、主回路におけ
る冷媒の流れ方向が逆方向となるのみで、その動作は同
様である。

【００９９】すなわち、暖房運転において、まず、循環
組成が変化している場合に対し、図２のＳＴＥＰ１から
ＳＴＥＰ２の制御の説明を行う。

【０１００】まず、図３において、ＳＴＥＰ１では、冷
暖房運転の判定を行い、暖房運転が検出された場合、Ｓ
ＴＥＰ９で温度センサー２７，圧力センサー２８，温度
センサー３０および圧力センサー３１で所定の箇所の温
度および圧力を検出する。

【０１０１】次にＳＴＥＰ１０は、循環組成演算手段３
２において、温度センサー３０で検出した温度Ｔ３と圧
力センサー３１で検出した圧力Ｐ２から、循環組成Ｘを
計算する。ここで、暖房運転においては、温度Ｔ３およ
び圧力Ｐ２は、室外熱交換器１４の入口、すなわち蒸発
器の入口となる（図４中Ａ点）。

【０１０２】非共沸混合冷媒においては温度滑りを有す
るため、乾き度Ｄによって一定圧力下においても冷媒温
度が変化する。そこで、この室内熱交換器１７の入口の
乾き度Ｄを所定値に設定すると、乾き度の変化量に相当
する温度滑りはほぼ一定となり、この温度滑り分をｄＴ
とすると、圧力Ｐ２における飽和液温度ＴＬ１（図４中
Ｂ点）は（数１）となる。

【０１０３】なお、図４中Ａ点における乾き度Ｄは、実
際のヒートポンプ装置で測定を行ったところ０．２から
０．３程度であり、演算された循環組成に対するその誤
差の影響は、−０．５％から＋０．５％程度であり、乾
き度Ｄを一定として計算を行ってもその影響は小さいこ
とを確認している。また、ここにおいて、運転条件（外
気温，室内温度，圧縮機周波数等）から、乾き度Ｄを設
定して計算を行ってもよい。

【０１０４】また、ここで、封入された非共沸混合冷媒
をＲ４０７Ｃ｛Ｒ３２／１２５／１３４ａ（２３／２５
／５２ｗｔ％）｝とし、循環組成が変化した場合、Ｒ３
２とＲ１２５は（数２）で示されるように一定の比率を
維持したまま変化する。

【０１０５】また、Ｒ１３４ａの比率は、（数２）の計
算結果をもとに、（数３）となる。

【０１０６】さらに、飽和液温度または、飽和ガス温度
は、組成比率が決まれば必然的に決まる。言い換える
と、圧力とその圧力における飽和液温度または、飽和ガ
ス温度が決まれば組成比率が決定する。

【０１０７】したがって、先に仮定した圧力Ｐ２におけ
る飽和液温度をＴＬ３とした場合、その状態の組成比率
は、圧力Ｐ２と温度ＴＬ３から計算することができる。
また、Ｒ３２とＲ１２５とＲ１３４ａは、（数２），
（数３）の関係から、Ｒ３２または、Ｒ１２５のどちら
か一成分の比率が分かれば、循環組成を算出することが
できる。すなわち、圧力Ｐ２と飽和液温度ＴＬ３と循環
組成ＸのＲ３２の比率Ｒ３２Ｘは、（数４）に示す形で
表すことができ、（数１），（数２），（数３）から循
環組成Ｘが求まる。

【０１０８】次に、ＳＴＥＰ１１では、演算装置３３に
おいて、ＳＴＥＰ１０で算出した循環組成Ｘにおける飽
和液温度Ｔｃｓを圧力センサー２８で検知した圧力Ｔ１
を用いて算出し、温度センサー２７で検知した室内熱交
換器１７の出口温度Ｔ１をもとに室内熱交換器１７の出
口における過冷却度の計算を行う。

【０１０９】次に、ＳＴＥＰ５では、ＳＴＥＰ１１で計
算された過冷却度ＳＣと予め設定されている過冷却度の
下限設定値ＳＣｓＬと上限設定値ＳＣｓＨとの比較を行
い、ＳＴＥＰ１１で計算された過冷却度ＳＣが下限設定
値ＳＣｓＬ以下であればＳＴＥＰ６移行し、室内主絞り
装置１６の開度を一定量閉める操作を行う。

【０１１０】また、過冷却度ＳＣが上限設定値ＳＣｓＨ
以上であればＳＴＥＰ７移行し、室内主絞り装置１６の
開度を一定量開ける操作を行う。その後、ＳＴＥＰ１に
戻り、過冷却度ＳＣが下限設定値ＳＣｓＬから上限設定
値ＳＣｓＨの範囲内となるまでこれを繰り返し、過冷却
度ＳＣが下限設定値ＳＣｓＬから上限設定値ＳＣｓＨの
範囲内となった場合、ＳＴＥＰ８へ移行し、これを完了
する。

【０１１１】上記の動作を繰り返すことにより、空調負
荷の変化，冷媒漏洩，組成制御等による循環組成の大幅
な変化に対しても、循環組成に応じた常に適正な過冷却
度制御が可能となり、効率の良い運転が行える。

【０１１２】次に、暖房運転における、図２のＳＴＥＰ
１からＳＴＥＰ３の制御について、図４および図５を参
照しながら説明する。

【０１１３】まず、図５において、ＳＴＥＰ１では、冷
暖房運転の判定を行い、暖房運転が検出された場合、Ｓ
ＴＥＰ８で温度センサー２７，圧力センサー２８，温度
センサー３０および圧力センサー３１で所定の箇所の温
度および圧力を検出する。

【０１１４】次にＳＴＥＰ９では、循環組成演算手段３
２において、温度センサー３０で検出した温度Ｔ３と圧
力センサー３１で検出した圧力Ｐ２から、循環組成Ｘを
計算する。ここで、暖房運転においては、温度Ｔ３およ
び圧力Ｐ２は、室外熱交換器１４の入口、すなわち蒸発
器の入口となる（図４中Ａ点）。

【０１１５】非共沸混合冷媒においては温度滑りを有す
るため、乾き度Ｄによって一定圧力下においても冷媒温
度が変化する。そこで、この室内熱交換器１７の入口の
乾き度Ｄを所定値に設定すると、乾き度の変化量に相当
する温度滑りはほぼ一定となり、この温度滑り分をｄＴ
とすると、圧力Ｐ２における飽和液温度ＴＬ１（図４中
Ｂ点）は（数１）となる。

【０１１６】なお、図４中A点における乾き度Ｄは、実
際のヒートポンプ装置で測定を行ったところ０．２から
０．３程度であり、演算された循環組成に対するその誤
差の影響は、−０．５％から＋０．５％程度であり、乾
き度Ｄを一定として計算を行ってもその影響は小さいこ
とを確認している。また、ここにおいて、運転条件（外
気温，室内温度，圧縮機周波数等）から、乾き度Ｄを設
定して計算を行ってもよい。

【０１１７】また、ここで、封入された非共沸混合冷媒
をＲ４０７Ｃ｛Ｒ３２／１２５／１３４ａ（２３／２５
／５２ｗｔ％）｝とし、循環組成が変化した場合、Ｒ３
２とＲ１２５は（数２）で示されるように一定の比率を
維持したまま変化する。

【０１１８】また、Ｒ１３４ａの比率は、（数２）の計
算結果をもとに、（数３）となる。

【０１１９】さらに、飽和液温度または、飽和ガス温度
は、組成比率が決まれば必然的に決まる。言い換える
と、圧力とその圧力における飽和液温度または、飽和ガ
ス温度が決まれば組成比率が決定する。

【０１２０】したがって、先に仮定した圧力Ｐ２におけ
る飽和液温度をＴＬ３とした場合、その状態の組成比率
は、圧力Ｐ２と温度ＴＬ３から計算することができる。
また、Ｒ３２とＲ１２５とＲ１３４ａは、（数２），
（数３）の関係から、Ｒ３２または、Ｒ１２５のどちら
か一成分の比率が分かれば、循環組成を算出することが
できる。すなわち、圧力Ｐ２と飽和液温度ＴＬ３と循環
組成ＸのＲ３２の比率Ｒ３２Ｘは、（数４）に示す形で
表すことができ、（数１），（数２），（数３）から循
環組成Ｘが求まる。

【０１２１】次に、ＳＴＥＰ４へ移行し、所定の成分
（ここではＲ３２の組成比率Ｒ３２Ｘとする）につい
て、冷媒の漏洩判定を行い、組成比率Ｒ３２Ｘが許容範
囲の下限ＸＬから上限ＸＨの範囲であれば、ＳＴＥＰ７
へ移行し、そのまま処理を終了する。

【０１２２】また、許容範囲外であり、Ｒ３２Ｘが追加
封入の下限ＸＬ１以上で許容範囲下限ＸＬ未満、また
は、許容範囲上限ＸＨより大きく追加封入上限ＸＨ１以
下であれば、ＳＴＥＰ５へ移行し、追加封入を指示す
る。一方、Ｒ３２Ｘが追加封入の下限ＸＬ１より小さい
場合、または、上限ＸＨ１より大きい場合であれば、Ｓ
ＴＥＰ６へ移行し、全冷媒を再封入する指示をする。

【０１２３】ここで、追加封入または全冷媒の再封入の
指示としては、ヒートポンプ装置の電気基板上にＬＥＤ
表示を行ったり、または電話回線などを通じてサービス
センターへの対応通信処理などが挙げられる。

【０１２４】また、ここで、許容範囲の下限ＸＬおよび
上限ＸＨは、外気温，室内温度，圧縮機，運転周波数等
の運転条件によって予め設定された数値である。

【０１２５】上記の動作を行うことにより、冷媒が漏洩
した場合でも、ヒートポンプ装置内の残留冷媒の冷媒組
成比率を把握することができ、追加封入か全冷媒の再封
入かを容易に判定して冷媒封入作業を行うことができる
ため、常に適正な冷媒量と組成比率を維持することがで
き、信頼性が向上するとともに効率の良い運転を行うこ
とができる。

【０１２６】（実施例２）図６は、本発明の実施例２に
おけるヒートポンプ装置のシステム構成図であり、実施
例１と同様の構成で同様の機能を有するものについては
同一の符号を記してあり説明は省略する。

【０１２７】３６は、室外主絞り装置１５と室内主絞り
装置１６の間の温度を検出する温度センサーであり、３
７は、同部分の圧力を検出する圧力センサーである。３
８は、圧縮機の吐出圧力を検出する圧力センサーであ
る。

【０１２８】３９は、温度センサー３６，圧力センサー
３７の出力から、循環組成を検知する循環組成演算手段
である。

【０１２９】３５は、循環組成演算手段３９で検出され
た循環組成と予め設定されている循環組成との比較を行
い、冷媒の漏洩を検知し、冷媒の追加封入または、全冷
媒を再封入するかの判定を行う、冷媒封入法判定手段で
ある。

【０１３０】次に、この様な構成からなる冷凍サイクル
において、その動作を説明する。

【０１３１】まず、冷房運転において、圧縮機１２で圧
縮された高温高圧のガス冷媒は、四方弁１３を介して凝
縮器１４へ流入し、凝縮液化し、室外主絞り装置１５で
減圧され、中間圧の気液二相冷媒となる。その後、室内
主絞り装置１６で更に減圧され、低圧の気液二相冷媒と
なり室内熱交換器１７に流入し、蒸発し、再度、四方弁
１３を通過し、アキュームレータ１８を経て圧縮機１２
に戻り、再度、圧縮される。

【０１３２】次に、運転中に室内熱交換器１７の負荷が
減少し、能力を必要としない場合、開閉弁２６を閉止し
たまま、開閉弁２３および開閉弁２５が開放される。こ
れにより、室外主絞り装置１５と室内主絞り装置１６の
間の配管から中間圧の気液二相冷媒の一部が精留分離器
１９の塔底部へ流入して気液二相冷媒のガス成分が精留
分離器１９内を上昇する。

【０１３３】その後、冷却器２０に流入し、冷却器２０
で凝縮液化された液冷媒が貯留器２１に貯留され、貯留
器２１が満液になると、随時、精留分離器１９の塔頂部
へ液冷媒は帰還し、精留分離器１９内を下降し、塔底部
より流入した気液二相冷媒の液成分とともに、副絞り装
置２４へ流入し、減圧された気液二相冷媒が冷却器２０
および開閉弁２５を通過して圧縮機１２と四方弁１３の
間の吸入管へ流入する。

【０１３４】このとき、冷却器２０では、副絞り装置２
４により減圧された低温の気液二相冷媒と精留分離器１
９の塔頂部から冷却器２０へ流入したガス冷媒とが間接
的に熱交換する。

【０１３５】ここで、冷却器２０の冷却源として、サイ
クル中で最もエンタルピーの低い低温低圧の気液二相冷
媒を利用しているため潜熱を有効に利用でき、冷却器２
０を小型にできるのみならず、精留分離器１９の塔頂部
のガスを確実に液化できる。

【０１３６】このようにして、精留分離器１９の塔底よ
り流入した気液二相冷媒のガス成分は冷却器２０で冷却
され凝縮液化し、貯留器２１に貯留されて、再び、精留
分離器１９の塔頂部へ帰還して精留分離器１９を下降す
るようになる。

【０１３７】この状態が連続的に起こると、精留分離器
１９を上昇するガス冷媒と下降する液冷媒とが精留分離
器１９内で気液接触により精留作用が起こり、貯留器２
１内には徐々に低沸点に富んだ冷媒組成が貯留され、精
留分離器１９を下降する液冷媒は高沸点成分に富んだ組
成となり、主回路へ流出する。

【０１３８】このようにして、主回路は徐々に高沸点に
富んだ冷媒組成となり、能力がセーブされることにな
る。

【０１３９】しかしながら、このような状態における主
回路の運転状態は、低沸点成分の貯留による主回路内の
冷媒量の減少とともに主回路内の循環組成の大幅な変化
により、室内主絞り装置１６および室外主絞り装置１５
の開度が適正値から大きく外れた状態となる。

【０１４０】また、非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイク
ルにおいては、冷媒組成を制御する場合と同じく、冷媒
が漏洩した場合においても、循環組成が変化する。冷凍
サイクル内の液相箇所で漏洩が発生した場合には、高沸
点成分が漏洩し、主回路の冷媒組成は低沸点成分に富ん
だ循環組成となり、逆に、ガス相箇所の漏洩が発生した
場合は、低沸点成分が漏洩し、高沸点成分に富んだ循環
組成となる。

【０１４１】このような、冷媒の漏洩に対して、従来
は、冷媒の追加封入を行っていたが、混合比率が一定の
混合冷媒で追加封入を行う場合、冷凍サイクル内に残留
する冷媒の組成比率が低沸点成分に富んだ冷媒か、ある
いは、高沸点成分に富んだ冷媒かにより、追加封入後の
組成比率が初期封入組成比率と異なってくる。特に、追
加封入回数が多くなるほど、または、冷媒漏洩量が多く
なるほどその傾向は顕著になる。

【０１４２】このような状態に対し、次に、循環組成演
算手段３９，演算装置３３，膨張弁制御装置３４および
冷媒封入方法判定手段３５の動作を図２，図７，図８お
よび図９を参照しながら説明する。

【０１４３】ここで、図２は本実施例の動作を示す概略
フローチャート、図７は同実施例の詳細フローチャー
ト、図８は同実施例のサイクル状態を示す圧力−エンタ
ルピー線図、図９は同実施例の動作を示す詳細フローチ
ャートである。

【０１４４】まず、図２において、ＳＴＥＰ１で循環組
成演算手段３９で循環組成Ｘの演算を行い、その後、Ｓ
ＴＥＰ１の結果をもとに、ＳＴＥＰ２で過熱度制御また
は、過冷却制御を行う。一方、ＳＴＥＰ３では、同じく
ＳＴＥＰ１の結果をもとに、冷媒封入方法判定手段３５
により、冷媒の漏洩を検知するとともに追加封入を行う
か、または、全冷媒の再封入を行うかの判定を行う。

【０１４５】まず、図２のＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ２の
制御について、図７および図８を参照しながら説明す
る。

【０１４６】図７において、ＳＴＥＰ１で温度センサー
２７，温度センサー２９，温度センサー３６，圧力セン
サー３７，圧力センサー３８で所定の箇所の温度および
圧力を検出する。

【０１４７】次にＳＴＥＰ２では、循環組成演算手段３
９において、温度センサー３６で検出した温度Ｔ４と圧
力センサー３８で検出した圧力Ｐ３から、循環組成Ｘを
計算する。ここで、図８において、温度Ｔ４および圧力
Ｐ３は、室外主絞り装置１５と室内主絞り装置１６の間
の配管における中間圧の気液二相冷媒状態の温度および
圧力となる（図８中Ａ点）。

【０１４８】非共沸混合冷媒においては温度滑りを有す
るため、乾き度Ｄによって一定圧力下においても冷媒温
度が変化する。そこで、この気液二相冷媒の乾き度Ｄを
所定値に設定すると、乾き度の変化量に相当する温度滑
りはほぼ一定となり、この温度滑り分をｄＴとすると、
圧力Ｐ３における飽和液温度ＴＬ４（図８中Ｂ点）は
（数１）となる。

【０１４９】なお、図８中Ａ点における乾き度Ｄは、実
際のヒートポンプ装置で測定を行ったところ０．２から
０．３程度であり、演算された循環組成に対するその誤
差の影響は、−０．５％から＋０．５％程度であり、乾
き度Ｄを一定として計算を行ってもその影響は小さいこ
とを確認している。また、ここにおいて、運転条件（外
気温，室内温度，圧縮機周波数等）から、乾き度Ｄを設
定して計算を行ってもよい。

【０１５０】また、ここで、封入された非共沸混合冷媒
をＲ４０７Ｃ｛Ｒ３２／１２５／１３４ａ（２３／２５
／５２ｗｔ％）｝とし、循環組成が変化した場合、Ｒ３
２とＲ１２５は（数２）で示されるように一定の比率を
維持したまま変化する。

【０１５１】また、Ｒ１３４ａの比率は、（数２）の計
算結果をもとに、（数３）となる。

【０１５２】さらに、飽和液温度または、飽和ガス温度
は、組成比率が決まれば必然的に決まる。言い換える
と、圧力とその圧力における飽和液温度または、飽和ガ
ス温度が決まれば組成比率が決定する。

【０１５３】したがって、先に仮定した圧力Ｐ３におけ
る飽和液温度をＴＬ４とした場合、その状態の組成比率
は、圧力Ｐ３と温度ＴＬ４から計算することができる。
また、Ｒ３２とＲ１２５とＲ１３４ａは、（数２），
（数３）の関係から、Ｒ３２または、Ｒ１２５のどちら
か一成分の比率が分かれば、循環組成を算出することが
できる。すなわち、圧力Ｐ３と飽和液温度ＴＬ４と循環
組成ＸのＲ３２の比率Ｒ３２Ｘは、（数４）に示す形で
表すことができ、（数１），（数２），（数３）から循
環組成Ｘが求まる。

【０１５４】次に、ＳＴＥＰ３では、演算装置３３にお
いて、ＳＴＥＰ２で算出した循環組成Ｘと温度センサー
２７で検知した温度Ｔ１から飽和ガス温度Ｔｅｓを算出
し、温度センサー２９で検知した室内熱交換器１７の出
口温度Ｔ２をもとに室内熱交換器１７の出口における過
熱度の計算を行う。

【０１５５】次に、ＳＴＥＰ４では、ＳＴＥＰ３で計算
された過熱度ＳＨと予め設定されている過熱度の下限設
定値ＳＨｓＬと上限設定値ＳＨｓＨとの比較を行い、Ｓ
ＴＥＰ３で計算された過熱度ＳＨが下限設定値ＳＨｓＬ
以下であればＳＴＥＰ５移行し、室内主絞り装置１６の
開度を一定量閉める操作を行う。

【０１５６】また、過熱度ＳＨが上限設定値ＳＨｓＨ以
上であればＳＴＥＰ６移行し、室内主絞り装置１６の開
度を一定量開ける操作を行う。その後、ＳＴＥＰ１に戻
り、過熱度ＳＨが下限設定値ＳＨｓＬから上限設定値Ｓ
ＨｓＨの範囲内となるまでこれを繰り返し、過熱度ＳＨ
が下限設定値ＳＨｓＬから上限設定値ＳＨｓＨの範囲内
となった場合、ＳＴＥＰ７へ移行し、これを完了する。

【０１５７】上記の動作を繰り返すことにより、空調負
荷の変化，冷媒漏洩，組成制御等による循環組成の大幅
な変化に対しても、循環組成に応じた常に適正な過熱度
制御が可能となり、効率の良い運転が行える。

【０１５８】上記の動作を繰り返すことにより、より簡
単な構成で、空調負荷の変化，冷媒漏洩，組成制御等に
よる循環組成の大幅な変化に対しても、循環組成に応じ
た常に適正な過熱度制御が可能となり、効率の良い運転
が行える。

【０１５９】次に、図２のＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ３の
制御について、図８および図９を参照しながら説明す
る。

【０１６０】図９において、ＳＴＥＰ１で温度センサー
２７，温度センサー２９，温度センサー３６，圧力セン
サー３７，圧力センサー３８で所定の箇所の温度および
圧力を検出する。

【０１６１】次に、ＳＴＥＰ２では、循環組成演算手段
３９において、温度センサー３６で検出した温度Ｔ４と
圧力センサー３８で検出した圧力Ｐ３から、循環組成Ｘ
を計算する。ここで、図８において、温度Ｔ４および圧
力Ｐ３は、室外主絞り装置１５と室内主絞り装置１６の
間の配管における中間圧の気液二相冷媒状態の温度およ
び圧力となる（図８中Ａ点）。

【０１６２】非共沸混合冷媒においては温度滑りを有す
るため、乾き度Ｄによって一定圧力下においても冷媒温
度が変化する。そこで、この気液二相冷媒の乾き度Ｄを
所定値に設定すると、乾き度の変化量に相当する温度滑
りはほぼ一定となり、この温度滑り分をｄＴとすると、
圧力Ｐ３における飽和液温度ＴＬ４（図８中Ｂ点）は
（数１）となる。

【０１６３】なお、図８中A点における乾き度Ｄは、実
際のヒートポンプ装置で測定を行ったところ０．２から
０．３程度であり、演算された循環組成に対するその誤
差の影響は、−０．５％から＋０．５％程度であり、乾
き度Ｄを一定として計算を行ってもその影響は小さいこ
とを確認している。また、ここにおいて、運転条件（外
気温，室内温度，圧縮機周波数等）から、乾き度Ｄを設
定して計算を行ってもよい。

【０１６４】また、ここで、封入された非共沸混合冷媒
をＲ４０７Ｃ｛Ｒ３２／１２５／１３４ａ（２３／２５
／５２ｗｔ％）｝とし、循環組成が変化した場合、Ｒ３
２とＲ１２５は（数２）で示されるように一定の比率を
維持したまま変化する。

【０１６５】また、Ｒ１３４ａの比率は、（数２）の計
算結果をもとに、（数３）となる。

【０１６６】さらに、飽和液温度または、飽和ガス温度
は、組成比率が決まれば必然的に決まる。言い換える
と、圧力とその圧力における飽和液温度または、飽和ガ
ス温度が決まれば組成比率が決定する。

【０１６７】したがって、先に仮定した圧力Ｐ３におけ
る飽和液温度をＴＬ４とした場合、その状態の組成比率
は、圧力Ｐ３と温度ＴＬ４から計算することができる。
また、Ｒ３２とＲ１２５とＲ１３４ａは、（数２），
（数３）の関係から、Ｒ３２または、Ｒ１２５のどちら
か一成分の比率が分かれば、循環組成を算出することが
できる。すなわち、圧力Ｐ３と飽和液温度ＴＬ４と循環
組成ＸのＲ３２の比率Ｒ３２Ｘは、（数４）に示す形で
表すことができ、（数１），（数２），（数３）から循
環組成Ｘが求まる。

【０１６８】次に、ＳＴＥＰ３へ移行し、所定の成分
（ここではＲ３２の組成比率Ｒ３２Ｘとする）につい
て、冷媒の漏洩判定を行い、組成比率Ｒ３２Ｘが許容範
囲の下限ＸＬから上限ＸＨの範囲であれば、ＳＴＥＰ６
へ移行し、そのまま処理を終了する。

【０１６９】また、許容範囲外であり、Ｒ３２Ｘが追加
封入の下限ＸＬ１以上で許容範囲下限ＸＬ未満、また
は、許容範囲上限ＸＨより大きく追加封入上限ＸＨ１以
下であれば、ＳＴＥＰ４へ移行し、追加封入を指示す
る。一方Ｒ３２Ｘが追加封入の下限ＸＬ１より小さい場
合、または、上限ＸＨ１より大きい場合であれば、ＳＴ
ＥＰ５へ移行し、全冷媒を再封入する指示をする。

【０１７０】ここで、追加封入または全冷媒の再封入の
指示としては、ヒートポンプ装置の電気基板上にＬＥＤ
表示を行ったり、または電話回線などを通じてサービス
センターへの対応通信処理などが挙げられる。

【０１７１】また、ここで、許容範囲の下限ＸＬおよび
上限ＸＨは、外気温，室内温度，圧縮機，運転周波数等
の運転条件によって予め設定された数値である。

【０１７２】上記の動作を行うことにより、冷媒が漏洩
した場合でも、ヒートポンプ装置内の残留冷媒の冷媒組
成比率を把握することができ、追加封入か全冷媒の再封
入かを容易に判定して冷媒封入作業を行うことができる
ため常に適正な冷媒量と組成比率を維持することがで
き、信頼性が向上するとともに効率の良い運転を行うこ
とができる。

【０１７３】次に、暖房運転においては、主回路におけ
る冷媒の流れ方向が逆方向となるのみで、その動作は同
様である。

【０１７４】すなわち、暖房運転において、まず、循環
組成が変化している場合に対し、図２のＳＴＥＰ１から
ＳＴＥＰ２の制御の説明を行う。

【０１７５】まず、図２において、ＳＴＥＰ１で循環組
成演算手段３９で循環組成Ｘの演算を行い、その後、Ｓ
ＴＥＰ１の結果をもとに、ＳＴＥＰ２で過熱度制御また
は、過冷却制御を行う。一方、ＳＴＥＰ３では、同じく
ＳＴＥＰ１の結果をもとに、冷媒封入方法判定手段３５
により、冷媒の漏洩を判定し、追加封入を行うか、また
は、全冷媒の再封入を行うかの判定を行う。次に、ＳＴ
ＥＰ１からＳＴＥＰ２の制御とＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ
３の制御のそれぞれについて説明を行う。

【０１７６】まず、図２のＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ２の
制御について、図７および図８を参照しながら説明す
る。

【０１７７】図７において、ＳＴＥＰ１で温度センサー
２７，温度センサー２９，温度センサー３６，圧力セン
サー３７，圧力センサー３８で所定の箇所の温度および
圧力を検出する。

【０１７８】次にＳＴＥＰ２では、循環組成演算手段３
９において、温度センサー３６で検出した温度Ｔ４と圧
力センサー３８で検出した圧力Ｐ３から、循環組成Ｘを
計算する。ここで、図８において、温度Ｔ４および圧力
Ｐ３は、室外主絞り装置１５と室内主絞り装置１６の間
の配管における中間圧の気液二相冷媒状態の温度および
圧力となる（図８中Ａ点）。

【０１７９】非共沸混合冷媒においては温度滑りを有す
るため、乾き度Ｄによって一定圧力下においても冷媒温
度が変化する。そこで、この気液二相冷媒の乾き度Ｄを
所定値に設定すると、乾き度の変化量に相当する温度滑
りはほぼ一定となり、この温度滑り分をｄＴとすると、
圧力Ｐ３における飽和液温度ＴＬ４（図８中Ｂ点）は
（数１）となる。

【０１８０】なお、図８中Ａ点における乾き度Ｄは、実
際のヒートポンプ装置で測定を行ったところ０．２から
０．３程度であり、演算された循環組成に対するその誤
差の影響は、−０．５％から＋０．５％程度であり、乾
き度Ｄを一定として計算を行ってもその影響は小さいこ
とを確認している。また、ここにおいて、運転条件（外
気温，室内温度，圧縮機周波数等）から、乾き度Ｄを設
定して計算を行ってもよい。

【０１８１】また、ここで、封入された非共沸混合冷媒
をＲ４０７Ｃ｛Ｒ３２／１２５／１３４ａ（２３／２５
／５２ｗｔ％）｝とし、循環組成が変化した場合、Ｒ３
２とＲ１２５は（数２）で示されるように一定の比率を
維持したまま変化する。

【０１８２】また、Ｒ１３４ａの比率は、（数２）の計
算結果をもとに、（数３）となる。

【０１８３】さらに、飽和液温度または、飽和ガス温度
は、組成比率が決まれば必然的に決まる。言い換える
と、圧力とその圧力における飽和液温度または、飽和ガ
ス温度が決まれば組成比率が決定する。

【０１８４】したがって、先に仮定した圧力Ｐ３におけ
る飽和液温度をＴＬ４とした場合、その状態の組成比率
は、圧力Ｐ３と温度ＴＬ４から計算することができる。
また、Ｒ３２とＲ１２５とＲ１３４ａは、（数２），
（数３）の関係から、Ｒ３２または、Ｒ１２５のどちら
か一成分の比率が分かれば、循環組成を算出することが
できる。すなわち、圧力Ｐ３と飽和液温度ＴＬ４と循環
組成ＸのＲ３２の比率Ｒ３２Ｘは、（数４）に示す形で
表すことができ、（数１），（数２），（数３）から循
環組成Ｘが求まる。

【０１８５】次に、ＳＴＥＰ３では、演算装置３３にお
いて、ＳＴＥＰ２で算出した循環組成Ｘと圧力センサー
３８で検知した圧力Ｐ３から飽和液温度Ｔｃｓを算出
し、温度センサー２７で検知した室内熱交換器１７の出
口温度Ｔ１をもとに室内熱交換器１７の出口における過
冷却度ＳＣの計算を行う。

【０１８６】次に、ＳＴＥＰ４では、ＳＴＥＰ３で計算
された過冷却度ＳＣと予め設定されている過冷却度の下
限設定値ＳＣｓＬと上限設定値ＳＣｓＨとの比較を行
い、ＳＴＥＰ３で計算された過冷却度ＳＣが下限設定値
ＳＣｓＬ以下であればＳＴＥＰ５移行し、室内主絞り装
置１６の開度を一定量閉める操作を行う。

【０１８７】また、過冷却度ＳＣが上限設定値ＳＣｓＨ
以上であればＳＴＥＰ６移行し、室内主絞り装置１６の
開度を一定量開ける操作を行う。その後、ＳＴＥＰ１に
戻り、過冷却度ＳＣが下限設定値ＳＣｓＬから上限設定
値ＳＣｓＨの範囲内となるまでこれを繰り返し、過冷却
度ＳＣが下限設定値ＳＣｓＬから上限設定値ＳＣｓＨの
範囲内となった場合、ＳＴＥＰ７へ移行し、これを完了
する。

【０１８８】上記の動作を繰り返すことにより、より簡
単な構成で、空調負荷の変化，冷媒漏洩，組成制御等に
よる循環組成の大幅な変化に対しても、循環組成に応じ
た常に適正な過冷却度制御が可能となり、効率の良い運
転が行える。

【０１８９】次に、図２のＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ３の
制御について、図８および図９を参照しながら説明す
る。

【０１９０】図９において、ＳＴＥＰ１で温度センサー
２７，温度センサー２９，温度センサー３６，圧力セン
サー３７，圧力センサー３８で所定の箇所の温度および
圧力を検出する。

【０１９１】次に、ＳＴＥＰ２では、循環組成演算手段
３９において、温度センサー３６で検出した温度Ｔ４と
圧力センサー３８で検出した圧力Ｐ３から、循環組成Ｘ
を計算する。ここで、図８において、温度Ｔ４および圧
力Ｐ３は、室外主絞り装置１５と室内主絞り装置１６の
間の配管における中間圧の気液二相冷媒状態の温度およ
び圧力となる（図８中Ａ点）。

【０１９２】非共沸混合冷媒においては温度滑りを有す
るため、乾き度Ｄによって一定圧力下においても冷媒温
度が変化する。そこで、この気液二相冷媒の乾き度Ｄを
所定値に設定すると、乾き度の変化量に相当する温度滑
りはほぼ一定となり、この温度滑り分をｄＴとすると、
圧力Ｐ３における飽和液温度ＴＬ４（図８中Ｂ点）は
（数１）となる。

【０１９３】なお、図８中A点における乾き度Ｄは、実
際のヒートポンプ装置で測定を行ったところ０．２から
０．３程度であり、演算された循環組成に対するその誤
差の影響は、−０．５％から＋０．５％程度であり、乾
き度Ｄを一定として計算を行ってもその影響は小さいこ
とを確認している。また、ここにおいて、運転条件（外
気温，室内温度，圧縮機周波数等）から、乾き度Ｄを設
定して計算を行ってもよい。

【０１９４】また、ここで、封入された非共沸混合冷媒
をＲ４０７Ｃ｛Ｒ３２／１２５／１３４ａ（２３／２５
／５２ｗｔ％）｝とし、循環組成が変化した場合、Ｒ３
２とＲ１２５は（数２）で示されるように一定の比率を
維持したまま変化する。

【０１９５】また、Ｒ１３４ａの比率は、（数２）の計
算結果をもとに、（数３）となる。

【０１９６】さらに、飽和液温度または、飽和ガス温度
は、組成比率が決まれば必然的に決まる。言い換える
と、圧力とその圧力における飽和液温度または、飽和ガ
ス温度が決まれば組成比率が決定する。

【０１９７】したがって、先に仮定した圧力Ｐ３におけ
る飽和液温度をＴＬ４とした場合、その状態の組成比率
は、圧力Ｐ３と温度ＴＬ４から計算することができる。
また、Ｒ３２とＲ１２５とＲ１３４ａは、（数２），
（数３）の関係から、Ｒ３２または、Ｒ１２５のどちら
か一成分の比率が分かれば、循環組成を算出することが
できる。すなわち、圧力Ｐ３と飽和液温度ＴＬ４と循環
組成ＸのＲ３２の比率Ｒ３２Ｘは、（数４）に示す形で
表すことができ、（数１），（数２），（数３）から循
環組成Ｘが求まる。

【０１９８】次に、ＳＴＥＰ３へ移行し、所定の成分
（ここではＲ３２の組成比率Ｒ３２Ｘとする）につい
て、冷媒の漏洩判定を行い、組成比率Ｒ３２Ｘが許容範
囲の下限ＸＬから上限ＸＨの範囲であれば、ＳＴＥＰ６
へ移行し、そのまま処理を終了する。

【０１９９】また、許容範囲外であり、Ｒ３２Ｘが追加
封入の下限ＸＬ１以上で許容範囲下限ＸＬ未満、また
は、許容範囲上限ＸＨより大きく追加封入上限ＸＨ１以
下であれば、ＳＴＥＰ４へ移行し、追加封入を指示す
る。一方、Ｒ３２Ｘが追加封入の下限ＸＬ１より小さい
場合、または、上限ＸＨ１より大きい場合であれば、Ｓ
ＴＥＰ５へ移行し、全冷媒を再封入する指示をする。

【０２００】ここで、追加封入または全冷媒の再封入の
指示としては、ヒートポンプ装置の電気基板上にＬＥＤ
表示を行ったり、または電話回線などを通じてサービス
センターへの対応通信処理などが挙げられる。

【０２０１】また、ここで、許容範囲の下限ＸＬおよび
上限ＸＨは、外気温，室内温度，圧縮機，運転周波数等
の運転条件によって予め設定された数値である。

【０２０２】上記の動作を行うことにより、冷媒が漏洩
した場合でも、ヒートポンプ装置内の残留冷媒の冷媒組
成比率を把握することができ、追加封入か全冷媒の再封
入かを容易に判定して冷媒封入作業を行うことができる
ため常に適正な冷媒量と組成比率を維持することがで
き、信頼性が向上するとともに効率の良い運転を行うこ
とができる。

【０２０３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明は、非共沸混合冷媒を封入し、圧縮機，四方弁，室
外熱交換器，室外主絞り装置，室内主絞り装置，室内熱
交換器，アキュームレータを配管接続して冷凍サイクル
を構成し、室内主絞り装置と室内熱交換器との間に第一
の温度センサーと第一の圧力センサー、室内熱交換器と
四方弁との間の配管に第二の温度センサー、室外熱交換
器と室外主絞り装置との間に第三の温度センサーと第二
の圧力センサーを有し、各センサーの出力に基づいて循
環組成を検知する循環組成演算手段と、循環組成演算手
段の出力に基づき過熱度および過冷却度を算出する演算
装置と、演算装置の出力に基づき前記室内主絞り装置と
室外主絞り装置の開度を制御する膨張弁制御装置を有す
るため、冷房運転時は、室内側の温度センサーおよび圧
力センサーの出力、暖房運転時は、室外側の温度センサ
ーおよび圧力センサーの出力を基に循環組成を算出し、
循環組成検知手段の出力と室内熱交換器と四方弁の間の
配管の温度センサーの出力を基に過熱度または過冷却度
を演算装置で計算を行い、その出力を基に精度良く絞り
装置の制御を行うことができ、循環組成の変化に対応し
た効率の良い運転制御を行うことができる。

【０２０４】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
の発明に加えて、非共沸混合冷媒の循環組成比率を制御
する組成比率制御手段を有することにより、循環組成を
制御し、負荷に見合った能力制御を可能とするとともに
循環組成の大幅な変化に対応した最適制御が可能とな
り、更に効率の良い運転が行える。

【０２０５】また、請求項３に記載の発明は、請求項２
の発明における組成比率制御手段を室外主絞り装置と室
内主絞り装置の間の配管と塔頂部に冷却器および貯留器
を環状に接続した回路を有する精留分離器の塔底部とを
第一の副絞り装置および第一の開閉弁を介して接続し、
同じく精留分離器の塔底部と冷却器とを第二の副絞り装
置を介して接続し、また冷却器と圧縮機の吸入配管とを
第二の開閉弁を介して接続するようにしたことにより、
小型な回路で、循環組成を制御することができ、負荷に
見合った能力制御を可能とするとともに循環組成の大幅
な変化に対応した最適制御が可能となり、更に効率の良
い運転が行える。

【０２０６】また、請求項４に記載の発明は、非共沸混
合冷媒を封入し、圧縮機，四方弁，室外熱交換器，室外
主絞り装置，室内主絞り装置，室内熱交換器，アキュー
ムレータを配管接続して冷凍サイクルを構成し、室内主
絞り装置と室外主絞り装置との間に第一の温度センサー
と圧力センサー，室内主絞り装置と室内熱交換器との間
に第二の温度センサーと室内熱交換器と四方弁との間の
配管に第三の温度センサーを有し、各センサーの出力に
基づいて循環組成を検知する循環組成演算手段と、循環
組成演算手段の出力に基づき過熱度および過冷却度を算
出する演算装置と、演算装置の出力に基づき室内主絞り
装置と室外主絞り装置の開度を制御する膨張弁制御装置
を有するため、冷暖房いずれの場合においても同一の温
度センサーと圧力センサーの出力を基に循環組成を算出
することができ、構成を簡素化することができる。

【０２０７】また、循環組成検知手段の出力と室内熱交
換器と四方弁の間の配管の温度センサーの出力を基に過
熱度または過冷却度を演算装置で計算を行い、その出力
を基に精度良く絞り装置の制御を行うことができ、循環
組成の変化に対応した効率の良い運転制御を行うことが
できる。

【０２０８】また、請求項５に記載の発明は、請求項４
の発明に加えて、非共沸混合冷媒の循環組成比率を制御
する組成比率制御手段を有することにより、循環組成を
制御することができ、負荷に見合った能力制御を可能と
するとともに簡単な構成で循環組成を検知でき、循環組
成の大幅な変化に対応した最適制御が可能となり、更に
効率の良い運転が行える。

【０２０９】また、請求項６に記載の発明は、請求項５
の発明における組成比率制御手段を室外主絞り装置と室
内主絞り装置の間の配管と塔頂部に冷却器および貯留器
を環状に接続した回路を有する精留分離器の塔底部とを
第一の副絞り装置および第一の開閉弁を介して接続し、
同じく精留分離器の塔底部と冷却器とを第二の副絞り装
置を介して接続し、また冷却器と圧縮機の吸入配管とを
第二の開閉弁を介して接続するようにしたことにより、
小型な回路で、循環組成を制御することができ、負荷に
見合った能力制御を可能とするとともに簡単な構成で循
環組成の大幅な変化に対応した最適制御が可能となり、
更に効率の良い運転が行える。

【０２１０】また、請求項７に記載の発明は、請求項１
から請求項６に記載の発明に加えて、循環組成比率演算
手段の出力と予め設定されている組成比率との比較を行
い、所定の範囲内であれば冷媒の追加封入の判定を行
い、所定の範囲外であれば全冷媒の再封入の判定を行う
冷媒入れ替え判定手段を備えたことにより、ヒートポン
プ装置内に残留する冷媒の組成比率を容易に把握するこ
とができ冷媒の追加封入または全冷媒の再封入かを判定
して冷媒封入作業が行えるため、常に適正な冷媒量と組
成比率を維持することが可能となり、これにより、信頼
性の向上を行うことができる。

【０２１１】また、請求項８に記載の発明は、請求項１
から請求項３に記載の発明において、冷房運転の場合、
第一の温度センサーの出力から演算した飽和液温度と第
一の圧力センサーの出力のみを用いて循環組成を算出す
ることを可能としたもので、室外熱交換器出口の状態が
過冷却域あるいは気液二相域のいずれの状態にある場合
でも循環組成の検知ができ、また、繰り返し計算を行わ
ず、組成比率，温度，圧力の関係から直接計算を行うた
め、演算速度の向上ができ、循環組成の変化が頻繁に発
生する場合でも追従性が良好となり、より効率のよい運
転制御を行うことができる。

【０２１２】また、請求項９に記載の発明は、請求項１
から請求項３に記載の発明において、暖房運転の場合、
第三の温度センサーの出力から演算した飽和液温度と第
二の圧力センサーの出力のみを用いて循環組成を算出す
ることを可能としたもので、室内熱交換器出口の状態が
過冷却域あるいは気液二相域のいずれの状態にある場合
でも循環組成の検知ができ、また、繰り返し計算を行わ
ず、組成比率，温度，圧力の関係から直接計算を行うた
め、演算速度の向上ができ、循環組成の変化が頻繁に発
生する場合でも追従性が良好となり、より効率のよい運
転制御を行うことができる。

【０２１３】また、請求項１０に記載の発明は、請求項
４から請求項６に記載の発明において、循環組成を算出
するために用いる気液二相域の温度と圧力を検出する第
一の温度センサーと第一の圧力センサーを室外主絞り装
置と室内主絞り装置との間の配管に設けたことにより、
冷暖房いずれの場合も同一の温度および圧力センサーで
検出可能であり、構成要素を簡素化することができると
ともに、冷房運転時は室外熱交換器出口、暖房運転時は
室内熱交換器出口の状態が過冷却域あるいは気液二相域
のいずれの状態にある場合でも循環組成の検知ができ、
また、繰り返し計算を行わず、組成比率，温度，圧力の
関係から直接計算を行うため、演算速度の向上ができ、
循環組成の変化が頻繁に発生する場合でも追従性が良好
となり、より効率の良い運転制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるヒートポンプ装置の実施例１のシ
ステム構成図

【図２】同実施例のヒートポンプ装置の動作を示す概略
フローチャート

【図３】同実施例のヒートポンプ装置の動作を示す詳細
フローチャート

【図４】同実施例のヒートポンプ装置の動作のサイクル
状態を示す圧力−エンタルピー線図

【図５】同実施例のヒートポンプ装置の動作を示す詳細
フローチャート

【図６】本発明によるヒートポンプ装置の実施例２のシ
ステム構成図

【図７】同実施例のヒートポンプ装置の動作を示す詳細
フローチャート

【図８】同実施例のヒートポンプ装置の動作のサイクル
状態を示す圧力−エンタルピー線図

【図９】同実施例のヒートポンプ装置の動作を示す詳細
フローチャート

【図１０】従来のヒートポンプ装置のシステム構成図

【符号の説明】

１２圧縮機１３四方弁１４室外熱交換器１５室外主絞り装置１６室内主絞り装置１７室内熱交換器１８アキュームレータ１９精留塔２０冷却器２１貯留器２２，２４副絞り装置２３，２５，２６開閉弁２７，２９，３０，３６温度センサー２８，３１，３８圧力センサー３２，３９循環組成検知手段３３演算装置３４絞り制御装置３５冷媒封入方法判定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高谷隆幸大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号松下冷機株式会社内Ｆターム(参考） 3L092 AA02 BA23 DA14 EA02 EA04 EA06 FA28 FA34

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機，四方弁，室外熱交換器，室外主
絞り装置，室内主絞り装置，室内熱交換器，アキューム
レータを配管接続して冷凍サイクルを構成し、前記室内
主絞り装置と前記室内熱交換器との間に第一の温度セン
サーと第一の圧力センサー、前記室内熱交換器と前記四
方弁との間の配管に第二の温度センサー、前記室外熱交
換器と前記室外主絞り装置との間に第三の温度センサー
と第二の圧力センサーを有し、前記各センサーの出力に
基づいて循環組成を検知する循環組成演算手段と、前記
循環組成演算手段の出力に基づき過熱度および過冷却度
を算出する演算装置と、前記演算装置の出力に基づき前
記室内主絞り装置と前記室外主絞り装置の開度を制御す
る膨張弁制御装置を有し、非共沸混合冷媒を封入したこ
とを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項２】前記非共沸混合冷媒の循環組成を制御す
る循環組成制御手段を有することを特徴とする請求項１
に記載のヒートポンプ装置。
【請求項３】前記循環組成制御手段は、前記室外主絞
り装置と前記室内主絞り装置の間の配管と塔頂部に冷却
器および貯留器を環状に接続した回路を有する精留分離
器の塔底部とを第一の副絞り装置および第一の開閉弁を
介して接続し、同じく前記精留分離器の塔底部と前記冷
却器とを第二の副絞り装置を介して接続し、また前記冷
却器と前記圧縮機の吸入配管とを第二の開閉弁を介して
接続することを特徴とする請求項２に記載のヒートポン
プ装置。
【請求項４】圧縮機，四方弁，室外熱交換器，室外主
絞り装置，室内主絞り装置，室内熱交換器，アキューム
レータを配管接続して冷凍サイクルを構成し、前記室内
主絞り装置と前記室外主絞り装置との間に第一の温度セ
ンサーと第一の圧力センサー、前記室内主絞り装置と室
内熱交換器との間に第二の温度センサーと前記室内熱交
換器と前記四方弁との間の配管に第三の温度センサー、
前記圧縮機の吐出配管に第二の圧力センサーを有し、前
記各センサーの出力に基づいて循環組成を検知する循環
組成演算手段と、前記循環組成演算手段の出力に基づき
過熱度および過冷却度を算出する演算装置と、前記演算
装置の出力に基づき前記室内主絞り装置と前記室外主絞
り装置の開度を制御する絞り装置制御装置を有し、非共
沸混合冷媒を封入したことを特徴とするヒートポンプ装
置。
【請求項５】前記非共沸混合冷媒の循環組成を制御す
る循環組成制御手段を有することを特徴とする請求項４
に記載のヒートポンプ装置。
【請求項６】前記循環組成制御手段は、前記室外主絞
り装置と前記室内主絞り装置の間の配管と塔頂部に冷却
器および貯留器を環状に接続した回路を有する精留分離
器の塔底部とを第一の副絞り装置および第一の開閉弁を
介して接続し、同じく前記精留分離器の塔底部と前記冷
却器とを第二の副絞り装置を介して接続し、また前記冷
却器と前記圧縮機の吸入配管とを第二の開閉弁を介して
接続したことを特徴とする請求項５に記載のヒートポン
プ装置。
【請求項７】前記循環組成演算手段の出力と予め設定
されている循環組成との比較を行い、所定の範囲内であ
れば冷媒の追加封入の判定を行い、所定の範囲外であれ
ば全冷媒の再封入の判定を行う冷媒封入方法判定手段を
備えたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれ
か一項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項８】前記循環組成演算手段は、前記室内熱交
換器が蒸発器の場合、前記第一の温度センサーの出力か
ら演算した飽和液温度と前記第一の圧力センサーの出力
とから循環組成を演算する請求項１から請求項３のいず
れか一項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項９】前記循環組成演算手段は、前記室内熱交
換器が凝縮器の場合、前記第三の温度センサーの出力か
ら演算した飽和液温度と前記第二の圧力センサーの出力
とから循環組成を演算する請求項１から請求項３のいず
れか一項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項１０】前記循環組成演算手段は、前記第一の
温度センサーの出力から演算した飽和液温度と前記圧力
センサーの出力とから循環組成を演算する請求項４から
請求項６のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。