JP2003314914A

JP2003314914A - 冷媒循環システム

Info

Publication number: JP2003314914A
Application number: JP2002122418A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Ueno; 嘉夫上野; Tomohiko Kasai; 智彦河西
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-04-24
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2003-11-06

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の冷媒循環システムより少ない温度検出
手段によって冷媒回路内を循環する混合冷媒の組成を検
出することができ、安価に構成することができる冷媒循
環システムを提供する。【解決手段】混合冷媒を圧縮する圧縮機１、切替弁
２、凝縮器３、蒸発器６、圧縮機吐出側の冷媒を抽出す
る配管９１と、圧縮機吸入側の冷媒を抽出する配管９２
とを熱交換させる組成検知用熱交換器９３を構成し、両
配管を第２の絞り装置９４を介して接続するバイパス回
路９、第２の絞り装置下流側の冷媒温度と、予め設定さ
れた上流側の冷媒温度と、圧縮機の吸入側の冷媒圧力と
にもとづいて混合冷媒の組成を演算する組成演算器２
１、及びこの組成演算器の演算結果と圧縮機の吐出側及
び吸入側の冷媒圧力とにもとづいて圧縮機、凝縮器、ま
たは蒸発器のファンの回転数を制御する制御器２２を備
えた構成とする。

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、冷媒循環システ
ム、特に、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）を主成
分とする非共沸混合冷媒等の混合冷媒を用いた冷凍・空
調システム等に使用される冷媒循環システムに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図１４は、例えば特公平６−１２２０１
号公報に示された従来の非共沸混合冷媒を用いた冷凍サ
イクルの構成を示すシステム図で、室内機がａ、ｂ、ｃ
の３系統を有するマルチ型空調機の例を示す。この図に
おいて、１はＨＦＣを主成分とする非共沸混合冷媒等の
混合冷媒を圧縮する圧縮機で、回転数可変のファン（図
示せず）を有する。２は圧縮された混合冷媒の流路を切
替える切替弁である四方弁、３は切替弁２からの冷媒を
凝縮液化する室外側熱交換器で、回転数可変のファン４
を具備している。５ａ、５ｂ、５ｃは冷媒を絞る第１の
絞り装置、６ａ、６ｂ、６ｃは冷媒を蒸発気化させる室
内側熱交換器、７は切替弁２と圧縮機１の吸入部との間
に設けられたアキュムレータ等の低圧レシーバ、８は上
述した各機器を接続して冷媒回路を構成する冷媒配管で
ある。

【０００３】９は混合冷媒の組成検知用のバイパス回路
で、圧縮機１の吐出部と切替弁２とを接続する冷媒配管
８から分岐され、圧縮機１の吐出側の冷媒の一部を抽出
する第１の配管９１と、切替弁２と低圧レシーバ７とを
接続する冷媒配管８から分岐され、圧縮機１の吸入側の
冷媒の一部を抽出する第２の配管９２と、第１の配管９
１及び第２の配管９２を熱交換させることによって形成
される組成検知用熱交換器９３と、第１の配管９１及び
第２の配管９２の間に接続された第２の絞り装置９４と
から構成されている。１０は圧縮機１の吐出側の冷媒圧
力Ｐ₁を検出する第１の圧力検出手段、１１は第２の絞
り装置９４の下流において圧縮機１の吸入側の冷媒圧力
Ｐ_２を検出する第２の圧力検出手段である。

【０００４】１２及び１３はそれぞれ、第２の絞り装置
９４の上流側及び下流側の温度Ｔ₁、Ｔ_２を検出する第
１及び第２の温度検出手段、１４ａ、１４ｂ、１４ｃは
第１の絞り装置５ａ、５ｂ、５ｃと室内側熱交換器６
ａ、６ｂ、６ｃの間にそれぞれ設けられ、それぞれの位
置における冷媒温度を検出する第３の温度検出手段、１
５ａ、１５ｂ、１５ｃは室内側熱交換器６ａ、６ｂ、６
ｃの冷房運転時における出口側配管の冷媒温度を検出す
る第４の温度検出手段である。また、２１は第１の温度
検出手段１２、第２の温度検出手段１３及び第２の圧力
検出手段１１から検出される冷媒温度及び圧力にもとづ
いて冷媒回路内を循環する混合冷媒の組成を演算する組
成演算器、２２は上記組成演算器２１の演算結果と、第
１の圧力検出手段１０及び第２の圧力検出手段１１の検
出値にもとづいて、圧縮機１及び室外側熱交換器３のフ
ァン４の回転数を決定し制御を行なうメイン制御器、２
３は第３の温度検出手段１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び第
４の温度検出手段１５ａ、１５ｂ、１５ｃの検出結果に
もとづいて第１の絞り装置５ａ、５ｂ、５ｃの開度を決
定し制御を行なう絞り制御器、２４は図示しないタイマ
を内蔵し、かつ、組成演算器２１、メイン制御器２２及
び絞り制御器２３の制御タイミングを制御するトータル
制御器である。

【０００５】図１５は、図１４に示す各手段の制御系統
を示す概略図、図１６は、混合冷媒の組成演算の手順を
示すフローチャートである。即ち、ステップＳ１で混合
冷媒の各成分について、その組成Ｘｉを仮定する。次
に、ステップＳ２で第１の温度検出手段１２、第２の温
度検出手段１３及び第２の圧力検出手段１１からそれぞ
れの検出値Ｔ₁、Ｔ_２、Ｐ_２を検出する。その後、ステ
ップＳ３で第１ステップＳ１において仮定した循環組成
Ｘｉと第１の温度検出手段１２の検出値Ｔ₁から、高圧
の液エンタルピＨ₁を演算する。次いで、ステップＳ４
で循環組成Ｘｉと第２の温度検出手段１３及び第２の圧
力検出手段１１の検出値Ｔ_２及びＰ_２から、低圧の二相
エンタルピＨ_２を演算する。次に、ステップＳ５で高圧
の液エンタルピＨ₁と低圧の二相エンタルピＨ_２の比較
を行ない、両者が等しくなければステップＳ１に戻り、
等しくなるまで循環組成の仮定を繰り返す。この結果、
Ｈ₁とＨ_２が等しくなった時点でのＸｉの値を循環組成
とする。ここで、添字ｉは、ｉ種の成分が混合された冷
媒であることを示している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の冷媒循環システ
ムは以上のように構成され、冷媒回路内を循環する混合
冷媒の組成を検出するために、第１の温度検出手段１
２、第２の温度検出手段１３及び第２の圧力検出手段１
１の３つの検出手段を設けていたため、冷媒循環システ
ムが高価になるという問題点があった。この発明は、上
記のような問題点を解消するためになされたもので、従
来の冷媒循環システムより少ない検出手段によって冷媒
回路内を循環する混合冷媒の組成を検出することがで
き、安価に構成することができる冷媒循環システムを提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る冷媒循環
システムは、ハイドロフルオロカーボンを主成分とする
混合冷媒を圧縮する圧縮機、圧縮された混合冷媒の流路
を切替える切替弁、この切替弁からの冷媒を凝縮液化す
る凝縮器、この凝縮器で液化した冷媒を絞る第１の絞り
装置、この第１の絞り装置を経た冷媒を蒸発気化させる
と共に上記切替弁を経て上記圧縮機に吸入させる蒸発
器、上記圧縮機から上記切替弁に至る間の冷媒の一部を
抽出する配管と、上記切替弁から上記圧縮機の吸入部に
至る間の冷媒の一部を抽出する配管とを熱交換させて組
成検知用熱交換器を構成すると共に、両配管を第２の絞
り装置を介して接続したバイパス回路、上記第２の絞り
装置下流側の冷媒温度と、あらかじめ設定された第２の
絞り装置上流側の冷媒温度と、上記圧縮機の吸入側の冷
媒圧力とにもとづいて混合冷媒の組成を演算する組成演
算器、及びこの組成演算器によって演算された冷媒の組
成と上記圧縮機の吐出側及び吸入側の冷媒圧力とにもと
づいて上記圧縮機の回転数または上記凝縮器もしくは蒸
発器のファンの回転数を制御する制御器を備えたもので
ある。

【０００８】この発明に係る冷媒循環システムは、ま
た、ハイドロフルオロカーボンを主成分とする混合冷媒
を圧縮する圧縮機、圧縮された混合冷媒の流路を切替え
る切替弁、この切替弁からの冷媒を凝縮液化する凝縮
器、この凝縮器で液化した冷媒を絞る第１の絞り装置、
この第１の絞り装置を経た冷媒を蒸発気化させると共に
上記切替弁を経て上記圧縮機に吸入させる蒸発器、上記
圧縮機から上記切替弁に至る間の冷媒の一部を組成検知
用補助熱交換器を介して抽出する配管と、上記切替弁か
ら上記圧縮機の吸入部に至る間の冷媒の一部を抽出する
配管とを熱交換させて組成検知用熱交換器を構成すると
共に、両配管を第２の絞り装置を介して接続したバイパ
ス回路、上記第２の絞り装置下流側の冷媒温度と、あら
かじめ設定された第２の絞り装置上流側の冷媒温度と、
上記圧縮機の吸入側の冷媒圧力とにもとづいて混合冷媒
の組成を演算する組成演算器、及びこの組成演算器によ
って演算された冷媒の組成と上記圧縮機の吐出側及び吸
入側の冷媒圧力とにもとづいて上記圧縮機の回転数また
は上記凝縮器もしくは蒸発器のファンの回転数を制御す
る制御器を備えたものである。

【０００９】この発明に係る冷媒循環システムは、ま
た、第２の絞り装置上流側の冷媒温度を、圧縮機の吐出
側の冷媒圧力と第２の絞り装置下流側の冷媒温度を含む
関係式にもとづいて推定するようにしたものである。

【００１０】この発明に係る冷媒循環システムは、ま
た、上記混合冷媒をＲ４０７Ｃとするものである。

【００１１】この発明に係る冷媒循環システムは、ま
た、上記混合冷媒をＲ４０７Ｃとし、上記第２の絞り装
置の上流側冷媒温度と下流側冷媒温度との差が１０度以
下となるようにしたものである。

【００１２】この発明に係る冷媒循環システムは、ま
た、上記混合冷媒をＲ４０７Ｃとし、上記第２の絞り装
置の上流側冷媒温度を上記第２の絞り装置の下流側冷媒
温度より５℃高くしたものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態１を図にもとづいて説明する。図１は、実施
の形態１における冷凍サイクルの構成を示すシステム図
で、室内機がａ，ｂ，ｃの３系統を有するマルチ型空調
機の例を示す。図２は、図１に示す各手段の制御系統を
示す概略図である。図１において、１はＨＦＣを主成分
とする非共沸混合冷媒等の混合冷媒を圧縮する圧縮機
で、回転数可変のファン（図示せず）を有する。２は圧
縮された混合冷媒の流路を切替える切替弁である四方
弁、３は切替弁２からの冷媒を凝縮液化する室外側熱交
換器で、回転数可変のファン４を具備している。５ａ、
５ｂ、５ｃは冷媒を絞る第１の絞り装置、６ａ、６ｂ、
６ｃは冷媒を蒸発気化させる室内側熱交換器、７は切替
弁２と圧縮機１の吸入部との間に設けられたアキュムレ
ータ等の低圧レシーバ、８は上述した各機器を接続して
冷媒回路を構成する冷媒配管である。

【００１４】９は冷媒の組成検知用のバイパス回路で、
圧縮機１の吐出部と切替弁２とを接続する冷媒配管８か
ら分岐され、圧縮機１の吐出側の冷媒の一部を抽出する
第１の配管９１と、切替弁２と低圧レシーバ７とを接続
する冷媒配管８から分岐され、圧縮機１の吸入側の冷媒
の一部を抽出する第２の配管９２と、第１の配管９１及
び第２の配管９２を熱交換させることによって形成され
る組成検知用熱交換器９３と、第１の配管９１及び第２
の配管９２の間に接続された第２の絞り装置９４とから
構成されている。１０は圧縮機１の吐出側の冷媒圧力Ｐ
₁を検出する第１の圧力検出手段、１１は第２の絞り装
置９４の下流において圧縮機１の吸入側の冷媒圧力Ｐ_２
を検出する第２の圧力検出手段である。

【００１５】１３は第２の絞り装置９４の下流側の冷媒
温度Ｔ_２を検出する温度検出手段、２１は温度検出手段
１３及び第２の圧力検出手段１１から検出される検出値
と、あらかじめ所定の温度に設定されている第２の絞り
装置９４の上流側の冷媒温度とにもとづいて、冷媒回路
内を循環する混合冷媒の組成を演算する組成演算器、２
２は上記組成演算器２１の演算結果と、第１の圧力検出
手段１０及び第２の圧力検出手段１１の検出値にもとづ
いて圧縮機１及び室外側熱交換器３のファン４の回転数
を決定し制御を行なうメイン制御器である。

【００１６】次に、この実施の形態の動作について説明
する。冷房運転時には、混合冷媒は圧縮機１より吐出さ
れ、切替弁２を介して室外側熱交換器３に至り、周囲に
放熱すると共に凝縮液化する。液化した高圧の液冷媒
は、第１の絞り装置５ａ、５ｂ、５ｃで絞られて低温・
低圧の気液二相状態となり、室内側熱交換器６ａ、６
ｂ、６ｃに流入する。室内側熱交換器６ａ、６ｂ、６ｃ
に流入した低温・低圧の二相冷媒は、周囲より熱を奪っ
て冷房すると共に蒸発気化し、切替弁２及び低圧レシー
バ７を介して圧縮機１に戻る。

【００１７】また、暖房運転時には、混合冷媒は圧縮機
１より吐出され、切替弁２を介して室内側熱交換器６
ａ、６ｂ、６ｃに至り、周囲に放熱して暖房を行なうと
共に凝縮液化する。液化した高圧の液冷媒は、第１の絞
り装置５ａ、５ｂ、５ｃで絞られて低温・低圧の気液二
相状態となり、室外側熱交換器３に流入する。室外側熱
交換器３に流入した低温・低圧の二相冷媒は、周囲より
熱を奪って蒸発気化し、切替弁２及び低圧レシーバ７を
介して圧縮機１に戻る。

【００１８】次に、組成演算器２１の動作について説明
する。図３は、混合冷媒の組成演算の手順を示すフロー
チャートである。即ち、ステップＳ１１で温度検出手段
１３及び第２の圧力検出手段１１からそれぞれの検出値
Ｔ_２、Ｐ_２を検出する。その後、ステップＳ１２で、あ
らかじめ所定の温度に設定されている第２の絞り装置９
４の上流側の冷媒温度Ｔ₁を読み込む。次に、ステップ
Ｓ１３で混合冷媒の各成分について、その組成Ｘｉを仮
定する。次いで、ステップＳ１４でステップＳ１３にて
仮定した循環組成Ｘｉと温度検出手段１３の検出値Ｔ₁
から、高圧の液エンタルピＨ₁を演算する。続いてステ
ップＳ１５で循環組成Ｘｉと温度検出手段１３及び第２
の圧力検出手段１１の検出値Ｔ_２及びＰ_２から、低圧の
二相エンタルピＨ_２を演算する。次に、ステップＳ１６
で高圧の液エンタルピＨ₁と低圧の二相エンタルピＨ_２
の比較を行ない、両者が等しくなければステップＳ１３
に戻り、等しくなるまで循環組成の仮定を繰り返す。こ
の結果、Ｈ₁とＨ_２が等しくなった時点でのＸｉの値を
循環組成とする。ここで、添字ｉは、ｉ種の成分が混合
された冷媒であることを示している。

【００１９】次に、メイン制御器２２の動作について説
明する。図４は、メイン制御器２２の制御の手順を示す
フローチャートである。即ち、ステップＳ２１で第１の
圧力検出手段１０及び第２の圧力検出手段１１によって
高圧圧力Ｐ₁と低圧圧力Ｐ_２を検出する。ステップＳ２
２で高圧圧力Ｐ₁と組成演算器２１で演算された循環組
成とから凝縮温度Ｔｃを演算すると共に、低圧圧力Ｐ_２
と組成演算器２１で演算された循環組成とから蒸発温度
Ｔｅを演算する。次に、ステップＳ２３で予め設定して
おいた目標凝縮温度ＴｃｍとステップＳ２２で演算され
た凝縮温度Ｔｃとの差ΔＴｃ及び予め設定しておいた目
標蒸発温度ＴｅｍとステップＳ２２で演算された蒸発温
度Ｔｅとの差ΔＴｅを演算する。続いてステップＳ２４
でΔＴｃ及びΔＴｅの大きさに応じて、圧縮機１の回転
数の変更幅Δｆｃｏｍｐや室外側熱交換器３のファン４
の回転数の変更幅ΔｆＦＡＮを決定し、それぞれの回転
数の変更を行なう。また、ステップＳ２５ではユニット
が停止状態かどうかをチェックし、停止状態でなければ
ステップＳ２１に戻って同じ動作を繰り返す。

【００２０】図５〜図７は、組成演算器２１による循環
組成Ｘｉの演算結果を種々のケースについてグラフ化し
たもので、図５は温度検出手段１３の検出値Ｔ_２及び第
２の圧力検出手段１１の検出値Ｐ_２を、それぞれ、２℃
及び0.5ＭＰａと一定にして、第２の絞り装置９４の上
流側の冷媒温度Ｔ₁を１０℃から２０℃まで変化させた
場合の循環組成Ｘｉの変化を示すものである。なお、こ
の図での循環組成ＸｉはＲ４０７Ｃ（Ｒ３２、Ｒ１２
５、Ｒ１３４ａの３種混合冷媒）のＲ３２循環組成を示
すものである。この図に示されるように、Ｔ₁を１０℃
から２０℃まで１０度変化させても、Ｒ３２循環組成は
２２．５ｗｔ％から２３．１ｗｔ％までの０．６ｗｔ％
しか変化していない。

【００２１】また、図６はＴ_1、Ｐ_２を、それぞれ、１
５℃、0.5ＭＰａと一定にして、Ｔ_２を−３℃から７℃
まで変化させた場合の循環組成Ｘｉの変化を示すもので
ある。なお、この図での循環組成Ｘｉは図５と同様に、
Ｒ４０７Ｃ（Ｒ３２，Ｒ１２５，Ｒ１３４ａの３種混合
冷媒）のＲ３２循環組成を示すものである。この図に示
されるように、Ｔ_２が−３℃から７℃まで１０度変化す
ると、Ｒ３２循環組成は３３．３ｗｔ％から１４．６ｗ
ｔ％まで１８．７ｗｔ％も変化する。

【００２２】図７は、Ｔ₁，Ｔ_２を、それぞれ、１５
℃、２℃と一定にして、Ｐ_２を0.4ＭＰａから0.6ＭＰａ
まで変化させた場合の循環組成Ｘｉの変化を示すもので
ある。この図においても、循環組成Ｘｉは図５と同様
に、Ｒ４０７Ｃ（Ｒ３２、Ｒ１２５、Ｒ１３４ａの３種
混合冷媒）のＲ３２循環組成を示すものである。この図
に示されるように、Ｐ_２を0.4ＭＰａから0.6ＭＰａまで
0.2ＭＰａ変化させると、Ｒ３２循環組成は１３．９ｗ
ｔ％から３１．４ｗｔ％まで１７．５ｗｔ％も変化す
る。

【００２３】以上の演算結果から明らかなように、Ｔ₁
が循環組成Ｘｉに与える影響は、Ｔ _２、Ｐ_２が循環組成
Ｘｉに与える影響より小さいため、Ｔ₁についてはＴ
_２、Ｐ _２のように検出手段を用いて検出せずに、あらか
じめ所定値に設定した温度を用いて演算しても、循環組
成Ｘｉの演算誤差は僅かであることが分かった。従っ
て、実施の形態１では従来の冷媒循環システムにおい
て、第２の絞り装置９４の上流側に設けていた第１の温
度検出手段を省略し、あらかじめ所定値に設定した温度
を第２の絞り装置９４の上流側の冷媒温度として演算を
行なうようにしたものである。

【００２４】実施の形態２．次に、この発明の実施の形
態２を図にもとづいて説明する。実施の形態２の冷凍サ
イクルの構成は図１と同じであるため図１を援用して図
示を省略するが、制御の仕方は実施の形態１とは異な
る。図８は、実施の形態２における冷凍サイクルの制御
系統を示す概略図、図９は、混合冷媒の組成演算の手順
を示すフローチャートである。図３に示す実施の形態１
の組成演算の手順と異なる点は、ステップＳ３１とＳ３
２で、その他のステップ（Ｓ３３〜Ｓ３６）は図３と同
じであるため説明を省略する。即ち、実施の形態２で
は、ステップＳ３１で温度検出手段１３及び第１の圧力
検出手段１０、第２の圧力検出手段１１からそれぞれの
検出値Ｔ_２、Ｐ₁、Ｐ_２を検出し、ステップＳ３２でＴ
_２、Ｐ₁にもとづいて第２の絞り装置９４の上流側の冷
媒温度Ｔ₁を演算する。演算式の一例は、Ｔ₁＝29.4＋1
4.1×Ｔ_２−8.61×Ｐ₁ である。図１０は、上式により
演算した冷媒温度Ｔ₁と実際に測定した第２の絞り装置
９４上流側の冷媒温度Ｔ₁の関係を示したものである。
この図から、演算したＴ₁と測定したＴ₁は±５℃以内で
一致していることがわかる。なお、Ｔ_２、Ｐ₁のみによ
る演算でなく、周囲温度などをも使用してＴ₁を演算す
れば、演算したＴ₁と測定したＴ₁とが更に一致しやすく
なることは言うまでもない。

【００２５】Ｔ₁の演算誤差が±５℃以内の場合には、
上述した図５と同様に、循環組成ＸｉをＲ４０７Ｃ（Ｒ
３２，Ｒ１２５，Ｒ１３４ａの３種混合冷媒）のＲ３２
循環組成として演算すると、循環組成Ｘｉの誤差が±
０．３ｗｔ％となり実用上、問題のないレベルになる。

【００２６】実施の形態３．次に、この発明の実施の形
態３を図にもとづいて説明する。図１１は、実施の形態
３における冷凍サイクルの構成を示すシステム図であ
る。図１１において、図１と同一または相当部分には同
一符号を付して説明を省略する。図１と異なる点は、圧
縮機１の吐出側の冷媒の一部を抽出する第１の配管９１
の組成検知用熱交換器９３に至るまでの間に組成検知用
補助熱交換器９５を設け、これを室外側熱交換器３の内
部に配置することにより、第２の絞り装置９４の上流側
の冷媒温度と下流側の冷媒温度との差が小さくなるよう
にした点である。なお、組成検知用補助熱交換器９５を
設けることなく、組成検知用熱交換器９３のサイズを大
きくしても同様の効果が得られる。図１２は、実施の形
態３における第２の絞り装置９４の上流側の冷媒温度Ｔ
₁と下流側の冷媒温度Ｔ_２との関係を示したもので、両
温度が一致する基準線Ｌに対してＴ₁とＴ_２の温度差は
１０℃以内になっている。

【００２７】図１３は、混合冷媒の組成演算の手順を示
すフローチャートである。図３に示す実施の形態１の組
成演算の手順と異なる点は、ステップＳ４１とＳ４２
で、その他のステップ（Ｓ４３〜Ｓ４６）は図３と同じ
であるため説明を省略する。即ち、実施の形態３ではス
テップＳ４１で温度検出手段１３及び第２の圧力検出手
段１１からそれぞれの検出値Ｔ_２，Ｐ_２を検出し、ステ
ップＳ４２でＴ₁＝Ｔ _２＋５の算式で第２の絞り装
置９４上流側の冷媒温度Ｔ₁を演算する。ここで、Ｔ_２
に５℃加えた形でＴ₁を算出しているのは、Ｔ₁とＴ_２の
温度差が１０℃以内だからである。

【００２８】Ｔ₁の演算誤差が±５℃以内の場合には、
上述したように、循環組成ＸｉをＲ４０７Ｃ（Ｒ３２，
Ｒ１２５，Ｒ１３４ａの３種混合冷媒）のＲ３２循環組
成として演算すると、循環組成Ｘｉの誤差が±０．３ｗ
ｔ％となり実用上、問題のないレベルになる。

【００２９】

【発明の効果】この発明に係る冷媒循環システムは、Ｈ
ＦＣを主成分とする混合冷媒を圧縮する圧縮機、圧縮さ
れた混合冷媒の流路を切替える切替弁、この切替弁から
の冷媒を凝縮液化する凝縮器、この凝縮器で液化した冷
媒を絞る第１の絞り装置、この第１の絞り装置を経た冷
媒を蒸発気化させると共に上記切替弁を経て上記圧縮機
に吸入させる蒸発器、上記圧縮機から上記切替弁に至る
間の冷媒の一部を抽出する配管と、上記切替弁から上記
圧縮機の吸入部に至る間の冷媒の一部を抽出する配管と
を熱交換させて組成検知用熱交換器を構成すると共に、
両配管を第２の絞り装置を介して接続したバイパス回
路、上記第２の絞り装置下流側の冷媒温度と、あらかじ
め設定された第２の絞り装置上流側の冷媒温度と、上記
圧縮機の吸入側の冷媒圧力とにもとづいて混合冷媒の組
成を演算する組成演算器、及びこの組成演算器によって
演算された冷媒の組成と上記圧縮機の吐出側及び吸入側
の冷媒圧力とにもとづいて上記圧縮機の回転数または上
記凝縮器もしくは蒸発器のファンの回転数を制御する制
御器を備えたものであるため、第２の絞り装置上流側の
冷媒温度検出手段が不要になり、安価に混合冷媒の循環
組成を演算してシステムを制御することができる。

【００３０】この発明に係る冷媒循環システムは、ま
た、ＨＦＣを主成分とする混合冷媒を圧縮する圧縮機、
圧縮された混合冷媒の流路を切替える切替弁、この切替
弁からの冷媒を凝縮液化する凝縮器、この凝縮器で液化
した冷媒を絞る第１の絞り装置、この第１の絞り装置を
経た冷媒を蒸発気化させると共に上記切替弁を経て上記
圧縮機に吸入させる蒸発器、上記圧縮機から上記切替弁
に至る間の冷媒の一部を組成検知用補助熱交換器を介し
て抽出する配管と、上記切替弁から上記圧縮機の吸入部
に至る間の冷媒の一部を抽出する配管とを熱交換させて
組成検知用熱交換器を構成すると共に、両配管を第２の
絞り装置を介して接続したバイパス回路、上記第２の絞
り装置下流側の冷媒温度と、あらかじめ設定された第２
の絞り装置上流側の冷媒温度と、上記圧縮機の吸入側の
冷媒圧力とにもとづいて混合冷媒の組成を演算する組成
演算器、及びこの組成演算器によって演算された冷媒の
組成と上記圧縮機の吐出側及び吸入側の冷媒圧力とにも
とづいて上記圧縮機の回転数または上記凝縮器もしくは
蒸発器のファンの回転数を制御する制御器を備えたもの
であるため、循環組成の演算誤差を実用上問題のないレ
ベルにすることができ、安価に混合冷媒の循環組成を演
算し、システムを制御することができる。

【００３１】この発明に係る冷媒循環システムは、ま
た、第２の絞り装置上流側の冷媒温度を、圧縮機の吐出
側の冷媒圧力と第２の絞り装置下流側の冷媒温度を含む
関係式にもとづいて推定するようにしたものであるた
め、第２の絞り装置上流側の冷媒温度検出手段が不要に
なり、安価に、かつ実用上問題のないレベルで混合冷媒
の循環組成を演算し、システムを制御することができ
る。

【００３２】この発明に係る冷媒循環システムは、ま
た、上記第２の絞り装置の上流側冷媒温度と下流側冷媒
温度との差が１０度以下となるようにしたため、第２の
絞り装置上流側の冷媒温度検出手段が不要になり、安価
に、かつ実用上問題のないレベルで混合冷媒の循環組成
を演算し、システムを制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１における冷凍サイク
ルの構成を示すシステム図である。

【図２】図１に示す各手段の制御系統を示す概略図で
ある。

【図３】混合冷媒の組成演算の手順を示すフローチャ
ートである。

【図４】メイン制御器の制御の手順を示すフローチャ
ートである。

【図５】第２の絞り装置の上流側の冷媒温度と循環組
成演算値との関係を示すグラフである。

【図６】第２の絞り装置の下流側の冷媒温度と循環組
成演算値との関係を示すグラフである。

【図７】第２の絞り装置の下流側圧力と循環組成演算
値との関係を示すグラフである。

【図８】この発明の実施の形態２における冷凍サイク
ルの制御系統を示す概略図である。

【図９】混合冷媒の組成演算の手順を示すフローチャ
ートである。

【図１０】実施の形態２において演算した第２の絞り
装置上流側の冷媒温度と測定した第２の絞り装置上流側
の冷媒温度との関係を示すグラフである。

【図１１】この発明の実施の形態３における冷凍サイ
クルの構成を示すシステム図である。

【図１２】実施の形態３における第２の絞り装置上流
側の冷媒温度と下流側の冷媒温度との関係を示すグラフ
である。

【図１３】混合冷媒の組成演算の手順を示すフローチ
ャートである。

【図１４】従来の混合冷媒を用いた冷凍サイクルの構
成を示すシステム図である。

【図１５】図１４に示す各手段の制御系統を示す概略
図である。

【図１６】混合冷媒の組成演算の手順を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１圧縮機、３室外側熱交換器、４ファ
ン、５ａ、５ｂ、５ｃ第１の絞り装置、６
ａ、６ｂ、６ｃ室内側熱交換器、９バイパス回
路、１０第１の圧力検出手段、１１第２の
圧力検出手段、２１組成演算器、２２メイン制
御器、９１第１の配管、９２第２の配管、
９３組成検知用熱交換器、９４第２の絞り装
置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハイドロフルオロカーボンを主成分とす
る混合冷媒を圧縮する圧縮機、圧縮された混合冷媒の流
路を切替える切替弁、この切替弁からの冷媒を凝縮液化
する凝縮器、この凝縮器で液化した冷媒を絞る第１の絞
り装置、この第１の絞り装置を経た冷媒を蒸発気化させ
ると共に上記切替弁を経て上記圧縮機に吸入させる蒸発
器、上記圧縮機から上記切替弁に至る間の冷媒の一部を
抽出する配管と、上記切替弁から上記圧縮機の吸入部に
至る間の冷媒の一部を抽出する配管とを熱交換させて組
成検知用熱交換器を構成すると共に、両配管を第２の絞
り装置を介して接続したバイパス回路、上記第２の絞り
装置下流側の冷媒温度と、あらかじめ設定された第２の
絞り装置上流側の冷媒温度と、上記圧縮機の吸入側の冷
媒圧力とにもとづいて混合冷媒の組成を演算する組成演
算器、及びこの組成演算器によって演算された冷媒の組
成と上記圧縮機の吐出側及び吸入側の冷媒圧力とにもと
づいて上記圧縮機の回転数または上記凝縮器もしくは蒸
発器のファンの回転数を制御する制御器を備えたことを
特徴とする冷媒循環システム。
【請求項２】ハイドロフルオロカーボンを主成分とす
る混合冷媒を圧縮する圧縮機、圧縮された混合冷媒の流
路を切替える切替弁、この切替弁からの冷媒を凝縮液化
する凝縮器、この凝縮器で液化した冷媒を絞る第１の絞
り装置、この第１の絞り装置を経た冷媒を蒸発気化させ
ると共に上記切替弁を経て上記圧縮機に吸入させる蒸発
器、上記圧縮機から上記切替弁に至る間の冷媒の一部を
組成検知用補助熱交換器を介して抽出する配管と、上記
切替弁から上記圧縮機の吸入部に至る間の冷媒の一部を
抽出する配管とを熱交換させて組成検知用熱交換器を構
成すると共に、両配管を第２の絞り装置を介して接続し
たバイパス回路、上記第２の絞り装置下流側の冷媒温度
と、あらかじめ設定された第２の絞り装置上流側の冷媒
温度と、上記圧縮機の吸入側の冷媒圧力とにもとづいて
混合冷媒の組成を演算する組成演算器、及びこの組成演
算器によって演算された冷媒の組成と上記圧縮機の吐出
側及び吸入側の冷媒圧力とにもとづいて上記圧縮機の回
転数または上記凝縮器もしくは蒸発器のファンの回転数
を制御する制御器を備えたことを特徴とする冷媒循環シ
ステム。
【請求項３】上記第２の絞り装置の上流側の冷媒温度
を、圧縮機の吐出側の冷媒圧力と第２の絞り装置下流側
の冷媒温度を含む関係式にもとづいて推定するようにし
たことを特徴とする請求項１または請求項２記載の冷媒
循環システム。
【請求項４】上記混合冷媒は、Ｒ４０７Ｃであること
を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の
冷媒循環システム。
【請求項５】上記混合冷媒をＲ４０７Ｃとし、上記第
２の絞り装置の上流側冷媒温度と下流側冷媒温度との差
が１０度以下となるようにしたことを特徴とする請求項
１〜請求項３のいずれか１項記載の冷媒循環システム。
【請求項６】上記混合冷媒をＲ４０７Ｃとし、上記第
２の絞り装置の上流側冷媒温度を、第２の絞り装置の下
流側冷媒温度より５℃高くしたことを特徴とする請求項
５記載の冷媒循環システム。