JP2004150774A - 非共沸混合冷媒を用いる冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】非共沸混合冷媒使用の冷凍サイクル装置において、冷媒組成を変更するために、２つの冷媒貯留容器が必要であり、装置が大型化するとともにコストが増大する問題があった。また、外気温度の変化によって冷媒精留器が安定的に作動しない場合があった。
【解決手段】冷凍サイクル、冷媒精留器、冷媒精留器で分離された低沸点冷媒成分を冷却する第１冷却器および第１冷却器から流出する冷媒を貯留する冷媒貯留器を備え、冷媒精留器の下部と冷凍サイクルの圧縮機吐出側とを接続する配管に第１開閉弁を設け、第１冷却器の出口側と冷凍サイクルの利用側熱交換器の出口側とを接続する配管に第２開閉弁を設け、冷媒精留器の下部と冷凍サイクルの低圧側とを接続する配管に第３開閉弁を設け、冷凍サイクル内の非共沸混合冷媒の低沸点冷媒成分と高沸点冷媒成分の割合を可変とした。
【選択図】 図１
【解決手段】冷凍サイクル、冷媒精留器、冷媒精留器で分離された低沸点冷媒成分を冷却する第１冷却器および第１冷却器から流出する冷媒を貯留する冷媒貯留器を備え、冷媒精留器の下部と冷凍サイクルの圧縮機吐出側とを接続する配管に第１開閉弁を設け、第１冷却器の出口側と冷凍サイクルの利用側熱交換器の出口側とを接続する配管に第２開閉弁を設け、冷媒精留器の下部と冷凍サイクルの低圧側とを接続する配管に第３開閉弁を設け、冷凍サイクル内の非共沸混合冷媒の低沸点冷媒成分と高沸点冷媒成分の割合を可変とした。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷媒として非共沸混合冷媒を用いる冷凍サイクル装置に関するものであり、特に冷凍サイクル内を循環する冷媒組成を変更し、性能向上や高温給湯を行うことができる冷凍サイクル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動機の回転数が変更できない圧縮機を搭載した空調機の容量制御やヒートポンプ式給湯器による高温出湯時の高圧圧力低減のため、冷凍サイクル内を循環する冷媒の組成を変更する冷媒組成変更手段を搭載した冷凍サイクル装置が提案されている。これらの冷凍サイクル装置は、圧縮機の電動機の回転数を変更するインバータを用いずに高効率で幅広い能力制御幅を得ることを目的とするものであり、圧縮機、熱源側熱交換器、減圧装置、利用側熱交換器等を備えた冷凍サイクルと、低沸点冷媒と高沸点冷媒とからなる非共沸混合冷媒と、低沸点成分に富んだ冷媒を生成する冷媒精留器と、冷媒精留器から出た冷媒を貯留する第１の冷媒貯留器と、高沸点成分に富んだ冷媒を貯留する第２の冷媒貯留器とを備え、第１の冷媒貯留器と第２の冷媒貯留器の液冷媒量を調整することにより冷凍サイクル内を循環する組成を連続的に変更し、常に負荷に応じた能力を発揮させることができるというものである。
【０００３】
そして、従来の冷凍サイクル装置では、圧縮機の出口部と冷媒精留器の下部は、電磁弁を介して配管で接続されており、またこの配管の途中には、圧縮機の吸入配管と熱交換する冷却器が設けられている。さらに、冷媒精留器の下部と第２の冷媒貯留器であるアキュムレータは、毛細管と電磁弁を介して配管で接続されている。そして冷媒精留器の上部には、冷却器と第１の冷媒貯留器が環状に接続されており、冷却器は、圧縮機の吸入冷媒の一部が電磁弁を介して流入できるように構成されている。
【０００４】
圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、アキュムレータ、冷媒精留器、第１の冷媒貯留器、第１の冷却器、第２の冷却器、電磁弁、毛細管及びこれらの接続配管は室外機内に納められている。
【０００５】
また、室内機は、第１の減圧装置である電子式膨張弁と利用側熱交換器で構成されている。これらの室外機と室内機は、２本の配管で接続されており、冷凍サイクルを形成している。この冷凍サイクル内には高沸点成分と低沸点成分からなる非共沸混合冷媒が充填されている。熱源側熱交換器は、暖房運転時には蒸発器として動作し、冷房運転時には凝縮器として動作する。また利用側熱交換器は、暖房運転時には凝縮器として動作し、冷房運転時には蒸発器として動作する。
【０００６】
例えば、暖房運転時には、冷凍サイクル内の余剰な冷媒は、アキュムレータ内に貯留される。このアキュムレータ内の冷媒は、高沸点成分に富んだ液冷媒と、低沸点成分に富んだ蒸気冷媒に分離される。このため、アキュムレータ内に液冷媒が貯留されると、サイクル内を循環する冷媒組成は、充填組成に比べて低沸点成分が増加する。
【０００７】
一方、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成の高沸点成分を増加させる場合には、圧縮機を出た高温高圧の蒸気冷媒の一部を電磁弁を開いて冷却器に流入させ、この高温の冷媒蒸気は、冷却器内で低温低圧の圧縮機吸入冷媒によって冷却され、飽和蒸気あるいは気液二相状態まで冷却される。冷却器を出た高圧の気液二相冷媒は冷媒精留器の下部へ流入し、このうち冷媒蒸気は冷媒精留器内を上昇する。
また冷媒精留器の上部では、上昇した冷媒蒸気が冷却器に流入し、電磁弁を通って流入した低温の圧縮機への吸入冷媒によって冷却され、凝縮液化する。この液冷媒は冷媒容器に流入し、貯留される。冷媒貯留器内から液冷媒が冷媒精留器の環流液として冷媒精留器へ上部より流入する。
【０００８】
すなわち、冷媒精留器内では、上昇する蒸気冷媒と、下降する液冷媒とが気液接触を行い、熱および物質移動が行われ、冷媒精留器内を上昇する蒸気冷媒は徐々に低沸点成分が増加し、低沸点成分に富んだ液冷媒が冷媒容器内に貯留される。
【０００９】
冷媒貯留器に貯留される液冷媒の増加とともに、アキュムレータ内の液冷媒は減少し、アキュムレータ内に貯留されていた高沸点成分に富んだ液冷媒が、サイクル内へ放出され、低沸点成分に富んだ液冷媒が冷媒貯留器内に貯留されることになる。この結果、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成を高沸点成分に富んだものにすることができる。
例えば、Ｒ３２を２３％、Ｒ１２５を２５％、Ｒ１３４ａを５２％の重量割合で混合したＲ４０７Ｃ冷媒を充填した冷凍サイクルにおいて、低沸点成分のＲ３２の組成を４５％から５％の範囲で制御することにより、能力は充填組成（Ｒ３２の組成が２３％）での能力を１００とすると１３０％から７０％の範囲で制御することができる。
【００１０】
以上のように、従来の発明においては、冷媒貯留器に貯留する低沸点成分に富んだ液冷媒量とアキュムレータに貯留する高沸点成分に富んだ液冷媒量を調整することにより、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成を変更できるため、インバータによる電動機の回転数制御を行う場合に比べ、低コストで広範囲な冷媒組成変更が可能になるというものであった（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−２６７４３６号公報（第４頁〜第７頁、図１）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の冷凍サイクル装置は、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成を変更するために、冷媒貯留器とアキュムレータの２つの容器を用い、冷媒をいずれかの容器に貯留することによって冷媒組成を変更するものであり、冷媒組成の変更に２つの容器を必要とするために装置が大型化するとともにコストが増大するという課題があった。
また、第１冷却器での冷却能力は、冷媒精留器から流出する冷媒温度と冷却熱源である圧縮機の吸入冷媒温度との温度差と、冷媒精留器から流出する冷媒及び吸入冷媒の熱伝達率から求まる熱通過率で決定されるが、外気温度の変化に伴う上記温度差や熱通過率の制御については考慮されておらず、冷媒精留器が安定的に動作しない場合が生じるという課題があった。
【００１３】
この発明は上記課題を解決するためになされたもので、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成の変更が可能な冷凍サイクル装置の小型化および低コスト化が図れるとともに、冷媒組成を安定的に変更できる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の非共沸混合冷媒を用いる冷凍サイクル装置は、少なくとも圧縮機、利用側熱交換器、第１減圧装置、熱源側熱交換器を順次配管で接続してなる冷凍サイクルと、非共沸混合冷媒を低沸点冷媒成分と高沸点冷媒成分とに分離する冷媒精留器と、冷媒精留器で分離された低沸点冷媒成分を冷却する冷媒精留器に環状に配管接続された第１冷却器と、第１冷却器で冷却された冷媒を貯留する冷媒貯留器と、冷媒精留器の下部と圧縮機の出口側とを接続する配管に設けた第２減圧装置および第１開閉弁と、第１冷却器の出口側と利用側熱交換器の出口側とを接続する配管に設けた第２開閉弁と、冷媒精留器の下部と前記冷凍サイクルの低圧側とを接続する配管に設けた第３減圧装置および第３開閉弁とを備え、冷凍サイクル内の非共沸混合冷媒の低沸点冷媒成分と高沸点冷媒成分の割合を可変とするものである。
【００１５】
また、本発明の非共沸混合冷媒を用いる冷凍サイクル装置は、少なくとも圧縮機、利用側熱交換器、第１減圧装置、熱源側熱交換器を順次配管で接続してなる冷凍サイクルと、非共沸混合冷媒を低沸点冷媒成分と高沸点冷媒成分とに分離する冷媒精留器と、冷媒精留器で分離された低沸点冷媒成分を冷却する冷媒精留器に環状に配管接続された第１冷却器と、第１冷却器で冷却された冷媒を貯留する冷媒貯留器と、冷媒精留器の下部と圧縮機の出口側とを接続する配管に設けた第２減圧装置および第１開閉弁と、冷媒精留器の下部と冷凍サイクルの低圧側とを接続する配管に設けた第３減圧装置および第２開閉弁と、第３減圧装置の出口側と利用側熱交換器の出口側とを接続する配管に設けた第４減圧装置および第４開閉弁とを備え、外気温度に応じて前記第４開閉弁を開閉することにより、利用側熱交換器から流出する液冷媒の一部を第１冷却器の冷熱源として供給して第１冷却器の冷却能力を可変とするものである。
【００１６】
【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の冷凍サイクル装置について説明する。
図１は本実施の形態に係わる冷凍サイクル装置を示す構成図である。図において、冷凍サイクルは圧縮機１、四方弁２、利用側熱交換器３、過冷却器６、第１減圧装置である膨張弁４、熱源側熱交換器５、を順次配管で接続して構成され、これらは冷凍サイクルユニット６２内に収納されている。
また、組成分離回路は組成分離手段である冷媒精留器１１、冷媒を貯留するための冷媒貯留器１４、第１冷却器１３、第２冷却器１２、第２減圧装置である毛細管３１、第３減圧装置である毛細管３２、第１開閉弁である電磁弁２１、第２開閉弁である電磁弁２２及び第３開閉弁である電磁弁２８で構成され、第１冷却器１３と冷媒貯留器１４は冷媒精留器１１の上部に環状に接続されている。なお、これらは組成分離ユニット６３内に収納されている。
【００１７】
これら冷凍サイクルユニット６２及び組成分離ユニット６３は、第１配管２５、第２配管２６及び第３配管２７の３本の配管で接続され、冷媒回路内を循環する冷媒組成が変更可能な冷凍サイクル装置を形成している。この冷凍サイクル内には、例えば高沸点成分（Ｒ１３４ａ）と低沸点成分（Ｒ３２＋Ｒ１２５）からなる３成分非共沸混合冷媒Ｒ４０７Ｃ（標準組成；Ｒ３２：Ｒ１２５：Ｒ１３４ａ＝２３：２５：５２ｗｔ％）が充填されている。
【００１８】
さらに、冷媒精留器１１には、その内部に気液の接触面積を増大させるための充填材が封入されている。
また、圧縮機１の出口側、即ち、圧縮機からの吐出冷媒が吐出する配管で、圧縮機１と四方弁２を接続する配管と冷媒精留器１１の下部は、第１開閉弁である電磁弁２１と毛細管３１を介して第１配管２５で接続されている。また、利用側熱交換器３の出口側と冷媒精留器１１の上部に環状接続された部分の第１冷却器１３と冷媒貯留器１４の間の配管とは、第２開閉弁である電磁弁２２を介して第２配管２６で接続されている。さらに、圧縮機１の入口側、即ち、圧縮機へ冷媒が吸入される配管で、圧縮機１と四方弁２を接続する配管部分と冷媒精留器１１の下部は、第３開閉弁である電磁弁２８と毛細管３２を介して第３配管２７で接続されている。
【００１９】
また、冷媒精留器１１の下部から流出した中間圧力の気液二相冷媒は、第２冷却器１２に入り液化され、第３減圧装置である毛細管３２を経て減圧されたのち、低圧の気液二相冷媒となり、第２冷却器１２に戻り、この第２冷却器１２で冷媒精留器１１の下部から流出した気液二相冷媒を完全に液化させ、即ち、過冷却状態とさせ、自身は低圧二相（または蒸気）冷媒となり、さらに第１冷却器１３に入り、冷媒精留器１１から出た低沸点成分の冷媒蒸気を冷却して液化させ、第３配管２７を通って圧縮機１の入口部に流入する。
【００２０】
また、冷凍サイクルユニット６２と組成分離ユニット６３とは、それぞれに収容される冷凍サイクルと組成分離回路とを第１配管２５、第２配管２６及び第３配管２７によって接続しているので、既存の冷凍サイクルユニット６２へ組成分離ユニット６３を上記３本の配管により接続できる。また、その接続の際、既存の冷凍サイクルユニット６２を大幅に変更することなく、接続点数も少なくでき、接続が容易である。
さらに、組成分離回路において、冷媒精留器１１に第２減圧装置である毛細管３１と第３減圧装置である毛細管３２とが接続しており、前者は圧縮機１の吐出側と、後者は圧縮機１の吸入側と接続されているため、冷媒精留器１１は中間圧で動作する。そこで、高圧で動作する場合に比べて、液組成とガス組成との差が大きくなり（非共沸性が大きくなり）、高圧で動作する場合に比べて分離効率（液・ガスの濃度差に比例する）が高くなる。
【００２１】
次に、上述のように構成された本実施の形態の冷凍サイクル装置の動作について説明する。本実施の形態では、冷凍サイクル装置を、利用側熱交換器３に水熱交換器を用い、熱源側熱交換器５に空気熱交換器を用いる空冷式給湯器とし、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成を変更し、例えば、高沸点成分を増やして高圧圧力上昇を抑制し、高温給湯を可能とする。この場合、熱源側熱交換器５は蒸発器として動作し、利用側熱交換器３は凝縮器として動作する。
【００２２】
給湯器では、夜間に冷凍サイクル装置を稼動し、水道水を給水した貯湯タンク（図示省略）からポンプ（図示省略）により利用側熱交換器３の水熱交換器に水を流し、吸熱により貯湯タンク内の水を沸き上げる。この際、初めは早く温度を上げるため、冷凍サイクルの循環冷媒を標準組成とし、加熱能力を上げる。そして、ある程度温度が上昇したら（例えば５５℃）、循環冷媒を高沸点成分を増加させた組成とし、高温（例えば、７０℃）とする。その後は、温度維持を行うが、高温（例えば、７０℃）からの温度低下（例えば、６５℃）に伴う放熱ロス分を補うため、高沸点増加組成で運転する。
利用者は、沸き上がった貯湯タンクからの温水と給水（水道水）とを混合し、適切温度で使用する。そして、利用量が増えるにつれ、貯湯タンクの湯量は減少するが、渇水状態にならない限り、昼間の補給（給水）は行わない。渇水状態になれば、貯湯タンクに、循環冷媒を標準組成とし５５℃程度の温水を貯める、または高沸点成分増加組成で７０℃の温水を少量貯湯する等を適宜選択する。
【００２３】
冷媒組成を変更しない場合は、四方弁２は実線のように接続され、圧縮機１の吐出部と利用側熱交換器３の入口部が接続されるとともに、熱源側熱交換器５の出口部と圧縮機１の吸入部がそれぞれ接続され、冷媒精留器１１の下部に接続された第１配管２５の第１開閉弁である電磁弁２１を閉とし、利用側熱交換器３の出口側から冷媒精留器１１の上部の配管に接続された第２配管２６に設けた第２開閉弁である電磁弁２２及び冷媒精留器１１の下部から圧縮機１の吸入側へ接続された第３配管２７に設けた第３開閉弁である電磁弁２８を開とする。このとき、圧縮機１から吐出された高温高圧の蒸気冷媒は、四方弁２を経て凝縮器として動作する利用側熱交換器３で凝縮液化して中温高圧の液冷媒となり、一部は過冷却器６で過冷却された後、膨張弁４で減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となって蒸発器として動作する熱源側熱交換器５に流入する。この冷媒は、熱源側熱交換器５で蒸発気化し、四方弁２を経て再び圧縮機１へ戻る。また、利用側熱交換器３で凝縮液化した中温高圧の液冷媒のうち、他の一部は、第２配管２６の第２開閉弁である電磁弁２２を通過後、冷媒貯留器１４を通って冷媒精留器１１及び第２冷却器１２を通過し、第３減圧装置である毛細管３２で低圧気液二相冷媒となり、第３配管２７を通って圧縮機１の吸入部へ戻る。このとき、利用側熱交換器３に流入する被加熱媒体である冷水は冷媒の凝縮潜熱によって加熱されて温水となり、貯湯タンクなどに供給される。また、熱源側熱交換器５に流入する被冷却媒体である空気は冷媒の蒸発潜熱によって冷却された後、外気などへ放出される。
【００２４】
次に、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成を変更する場合の動作について説明する。
上述した給湯運転時において、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成の高沸点成分を増加させる場合には、四方弁２は実線のように接続され、圧縮機１の吐出部と利用側熱交換器３の入口部が接続されるとともに、熱源側熱交換器５の出口部と圧縮機１の吸入部がそれぞれ接続され、第１配管２５の第１開閉弁である電磁弁２１と第３配管２７の第３開閉弁である電磁弁２８を開とし、第２配管２６の第２開閉弁である電磁弁２２を閉とする。この時、圧縮機１を出た高温高圧の蒸気冷媒の一部は、第１開閉弁である電磁弁２１を通って、冷媒精留器１１の下部の入口側に設けられた第２減圧装置である毛細管３１で中間圧力まで減圧された後、冷媒精留器１１の下部へ流入し、蒸気冷媒の一部が冷媒精留器１１内を上昇する。
ここで、第２減圧装置である毛細管３１、第３減圧装置である毛細管３２の仕様は、組成分離回路内の圧力および組成分離回路を流れる冷媒流量が適正となるように決定されている。
【００２５】
また、冷媒精留器１１の上部では、上昇した冷媒蒸気が第１冷却器１３に流入し、冷媒精留器１１の下部に接続された第３減圧装置である毛細管３２を流出した低圧気液二相冷媒によって冷却され、凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は冷媒貯留器１４に流入し、貯留される。冷媒貯留器１４内では流入した液冷媒が徐々に蓄積され、冷媒貯留器１４が満液状態となると、オーバーフローした液冷媒が冷媒精留器１１の環流液として冷媒精留器１１の上部より流入する。
この状態において、冷媒精留器１１内では、上昇する蒸気冷媒と、下降する液冷媒とが気液接触を行い、熱および物質移動が行われ、いわゆる精留作用により、冷媒精留器１１内を上昇する蒸気冷媒は徐々に低沸点成分が増加し、冷媒貯留器１４内に貯留された液冷媒は徐々に低沸点成分に富んだ状態となる。
以上より、冷凍サイクル装置に充填した標準組成の冷媒より低沸点成分に富んだ液冷媒が冷媒貯留器１４内に貯留され、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成を高沸点成分に富んだものとすることができる。そこで、冷媒組成を所定の高沸点成分組成とすることにより、高温給湯時の高圧圧力上昇を抑制でき、高温給湯が可能となる。冷媒組成が所定の高沸点成分組成となった後は、第１開閉弁である電磁弁２１および第３開閉弁である電磁弁２８を閉とし、冷媒組成を固定して運転を行う。
【００２６】
一方、給湯器の使用開始時等、低温の水を温める場合は、大きな能力が要求される。この場合は、冷凍サイクル内の冷媒組成を高沸点成分に富む状態から標準組成（充填組成）に戻す。すなわち、第１開閉弁である電磁弁２１を閉とし、第２開閉弁である電磁弁２２と第３開閉弁である電磁弁２８を開とし、利用側熱交換器３を出た高圧液冷媒により、冷媒貯留器１４下部から冷媒を押し出し（冷媒貯留器１４に貯留された低沸点成分に富む冷媒を冷凍サイクル内の高沸点成分に富む冷媒で追い出し）、冷媒貯留器１４に貯留された低沸点成分に富む冷媒を冷凍サイクルへ戻し、冷媒組成を早く標準組成に戻すことができる。
【００２７】
ここで、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成の目標値と制御方法について図２および図３を用いて説明する。図２は、Ｒ４０７Ｃにおいて、所望の給湯温度（例えば７０℃）が得られる場合の低沸点成分（Ｒ３２＋Ｒ１２５）の組成と高圧圧力の関係を示したものである。図２において、アは低沸点成分の組成と高圧圧力の関係を示しており、イは圧縮機の高圧圧力の使用限界を示している。また、Ａは低沸点成分が４８ｗｔ％に相当する高圧圧力を、Ｂは低沸点成分の組成を低下させた場合の高圧圧力の変化を、Ｃは高圧圧力をイ（圧縮機の高圧圧力の使用限界）以下とする場合の低沸点成分の組成（２１ｗｔ％）を示している。
【００２８】
図２より、Ｒ４０７Ｃの標準組成における低沸点成分の組成（４８ｗｔ％）では、所望の給湯温度を得るための高圧圧力が圧縮機の使用限界値を超えるため、実際には所望の給湯温度を得る運転は実現できないことを示している。ところが、Ｒ４０７Ｃが非共沸混合冷媒であることを利用し、低沸点成分の組成を４８ｗｔ％から２１ｗｔ％へ低下させることで圧縮機の使用限界以内で所望の給湯温度を得ることができる。従って、高圧圧力を圧縮機の使用限界値以下に抑制しかつ所定の給湯温度を得ることが可能な冷媒組成の目標値は、低沸点成分（Ｒ３２＋Ｒ１２５）の組成が２１ｗｔ％以下となる。即ち、実際の目標値は、所定の給湯温度等によりこの範囲から決定する。
【００２９】
さらに、冷媒組成の目標値への制御方法について図３を用いて説明する。図３は、図１の第１開閉弁である電磁弁２１と第３開閉弁である電磁弁２８を開とし、第２開閉弁である電磁弁２２を閉としてからの経過時間（組成変化運転時間）に対する冷凍サイクル内を循環する低沸点成分のＲ４０７Ｃの標準組成からの組成変化を示している。図３より、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成を目標値とするためには、電磁弁２１、２８をＴｏ時間（例えば、１時間）以上開放する必要があることがわかる。すなわち、電磁弁２１、２８の開放時間を所定時間以上とすることにより、冷媒組成の目標値への制御が可能となる。
なお、後述するように、冷凍サイクルを循環する冷媒組成を検知し、組成検知値と目標値との比較から第１から第３開閉弁である電磁弁２１、２２、２８を開閉するようにしても良い。
また、標準組成のＲ４０７Ｃを充填した冷凍サイクルの電磁弁２１、２８の開放時間による組成制御方法以外に、外気温度、利用側熱交換器３の水熱交換器の入口水温、高圧圧力などを検知し、その検知値に基づいて冷媒組成を制御することも可能である。
【００３０】
ここで、冷凍サイクルの冷媒組成は、次のようにして検知できる。
図４に示すように第３減圧装置である毛細管３２入口部が過冷却液であることから、毛細管３２入口部に第２温度検出器Ｔ２、出口部に圧力検出器Ｐ１と第１温度検出器Ｔ１を設置し、検出した圧力Ｐ１、温度Ｔ１およびＴ２の信号を用いて組成を演算する組成演算手段であるマイコン４１を備えることにより、特開平１１−６３７４７号開示のごとく冷凍サイクルの循環組成を演算・検知することが可能となり、より正確な循環組成の演算が可能となる。
【００３１】
また、第１から第３開閉弁である電磁弁２１、２２、２８の開閉操作により、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成を所望の濃度に変更する場合、開閉操作は、前記循環組成演算・検知結果あるいは前記図３で説明したように、予め実験やシミュレーションにて測定してある時間と冷凍サイクル内循環組成の関係により循環組成がわかるので、それを元に冷凍サイクル循環組成が所望の濃度となるように行われる。
【００３２】
本実施の形態では、四方弁２を設けているので、低外気温時に熱源側熱交換器５表面に霜がついた場合、四方弁２を点線のように繋いで高温冷媒を熱源側熱交換器５に流し、付着した霜を溶かす霜取り運転が可能となる。この場合、圧縮機１の吐出部と熱源側熱交換器３の入口部（給湯運転時の出口部）が接続されるとともに、利用側熱交換器３の出口部（給湯運転時の入口部）と圧縮機１の吸入部がそれぞれ接続され、第１から第３開閉弁である電磁弁２１、２２、２８を閉とする。このとき、圧縮機１から吐出された高温高圧の蒸気冷媒は、四方弁２を経て凝縮器として動作する熱源側熱交換器５で凝縮液化して中温高圧の液冷媒となり、膨張弁４で減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となって蒸発器として動作する利用側熱交換器３に流入する。この冷媒は、利用側熱交換器３で蒸発気化し、四方弁２を経て再び圧縮機１へ戻る。
【００３３】
また、本実施の形態では、利用側熱交換器３を流出した冷媒と第１減圧装置である膨張弁４を通過して低温低圧となった冷媒とを熱交換させる過冷却器６を設け、利用側熱交換器３で凝縮液化した液冷媒を更に過冷却させている。これにより、膨張弁４の入口部で確実に過冷却度を得ることができ、冷媒音等が発生しない冷凍サイクル装置を提供することができる。逆に、冷媒音等の問題が生じない場合は、過冷却器６を省略することも可能である。
【００３４】
また、本実施の形態では、第３減圧装置３２の入口側に第２温度検出手段Ｔ２を、出口側に圧力検出手段Ｐ１と第１温度検出手段Ｔ１を設ける例を示したが、第３減圧装置３２の代わりに冷凍サイクルの膨張弁４の入口側に第２温度検出手段Ｔ２を、出口側に圧力検出手段Ｐ１と第１温度検出手段Ｔ１を設けるようにしても良く、圧力検出手段Ｐ１により検出した圧力、第２温度検出手段Ｔ２および第１温度検出手段Ｔ１により検出したそれぞれの温度を用いて冷凍サイクルの冷媒組成を同様に検知することができ、所望の冷媒組成への変更が可能となる。
【００３５】
また、本実施の形態では、利用側熱交換器３の出口側と第１冷却器１３の出口側を第２開閉弁である電磁弁２２を介して第２配管２６で接続する構成を示したが、第２開閉弁の出口側あるいは入口側に更に毛細管を設けるように構成してもよい。また、本実施の形態では、第３配管２７に第３開閉弁である電磁弁２８を設ける例を示したが、電磁弁２８を省略することも可能である。この場合、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成の変更運転において、冷媒組成が所定の高沸点成分組成となった後も電磁弁２１は常に開とする必要があり、所望の目標値で冷媒組成を固定することはできないが、低コストな冷凍サイクル装置を得ることができる。
【００３６】
以上のように、本実施の形態１の冷凍サイクル装置によれば、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成の変更を第１から第３開閉弁である電磁弁２１、２２、２８の開閉と冷媒貯留器１４の貯留冷媒の組成変化を用いて行うため、従来例のように冷媒組成の変更に２つの容器を必要とする場合に比べ、装置の小型化が図れるとともに、冷媒回路構成や制御の簡略化を図ることができ、低コスト化を実現することができる。
【００３７】
さらに、本実施の形態では、Ｒ３２、Ｒ１２５、Ｒ１３４ａから構成されるＲ４０７Ｃを用いた場合の例を示したが、地球温暖化係数の高いＲ１２５を除いたＲ３２／１３４ａ系を用いた場合も同様の効果を発揮することができる。また、ＨＦＣ系冷媒であるＲ３２、Ｒ１２５、Ｒ１３４ａ、Ｒ１４３ａ、およびＨＣ系冷媒であるＲ２９０、Ｒ６００、Ｒ６００ａなどから２つ以上の冷媒を選択して混合した非共沸混合冷媒を用いた場合でも、地球環境に優しく循環組成の変更が可能な冷凍サイクル装置を提供することができる。
【００３８】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２による冷凍サイクル装置について説明する。
図５は本実施の形態に係る冷凍サイクル装置を示す構成図であり、本実施の形態では、第３減圧装置である毛細管３２の出口側と過冷却器６の出口側（膨張弁４の入口側）とを第４減圧装置である毛細管３３と第４開閉弁である電磁弁２３を介して接続する配管を設けるとともに、外気温度を検知する第３温度検出手段Ｔ３を設置し、外気温度の検出値に応じて第４開閉弁である電磁弁２３を開閉することにより、冷凍サイクルユニット６２の過冷却器６から流出する液冷媒の一部を組成分離ユニット６３における第１冷却器１３の冷熱源として利用し、第１冷却器１３の冷却能力を可変としている。その他の構成は実施の形態１の図１と同じである。
【００３９】
以上のような構成とすることにより、外気温度に応じて第１冷却器１３の冷却能力を変化させる操作は以下のようにして行う。
まず、組成分離ユニット６３の第１冷却器１３での冷却能力は、冷媒精留器１１の上部から出たガス冷媒の飽和温度と冷却熱源である第２冷却器１２を出た二相冷媒の温度との対数平均温度差（ΔＴ）と、冷媒精留器１１から出たガス冷媒及び第２冷却器１２を出た二相冷媒の熱伝達率で決まる熱通過率（Ｋ）の積で決定される。すなわち、第１冷却器１３の伝熱面積をＡとすれば、冷却能力Ｑは以下の（１）式で求められる。
Ｑ＝Ａ×Ｋ×ΔＴ （１）
【００４０】
次に、外気温度に対して第１冷却器の冷却能力を変化させる方法について図６を参照しながら説明する。図６は、縦軸に第１冷却器１３の冷却能力、横軸に外気温度をとり、例えば入口水温６５℃における外気温度と第１冷却器の冷却能力の関係を示す図である。外気温度が低い場合（例えば３０℃以下）、冷凍サイクルユニット６２の熱源側熱交換器５の蒸発圧力も低いため、組成分離ユニット６３における冷媒精留器１１の中間圧力と第２冷却器１２を出た二相冷媒の圧力（≒蒸発圧力）との圧力差が大きく、対数平均温度差（ΔＴ）も同様に大きくなる。従って、この場合は第４開閉弁である電磁弁２３を閉とする。一方、外気温度が高い場合（例えば３０℃以上）、熱源側熱交換器５の蒸発圧力が高くなり、冷媒精留器１１の中間圧力と第２冷却器１２を出た二相冷媒の圧力（≒蒸発圧力）との圧力差が小さくなることに加え、第２冷却器１２を出た冷媒の乾き度が増加し、過熱ガス状態となる場合も発生する。従って、対数平均温度差（ΔＴ）が極端に低下することに加え、熱伝達率も低下するため第１冷却器１３での冷却能力が減少する。このような場合、第４開閉弁である電磁弁２３を開とし、過冷却器６から流出する液冷媒の一部を第４減圧装置である毛細管３３で減圧し、第１冷却器１３の冷熱源として利用する。この操作により、第１冷却器１３を通過する冷熱源側の冷媒流量が増加するとともに乾き度が低下し、対数平均温度差（ΔＴ）と熱通過率（Ｋ）の両者が向上するため、冷却能力を向上することができる。
【００４１】
この第４開閉弁である電磁弁２３の開閉操作は、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成の高沸点成分を増加させる場合、すなわち、第１配管２５の第１開閉弁である電磁弁２１と第３配管２７の第３開閉弁である電磁弁２８が開、第２配管２６の第２開閉弁である電磁弁２２が閉の状態の場合に行われ、温度検出器Ｔ３で検出された外気温度の検出値に基づいて行われる。
なお、本実施の形態では、第３減圧装置である毛細管３２の出口側と過冷却器６の出口側（膨張弁４の入口側）に第４減圧装置である毛細管３３と第３開閉弁である電磁弁２３を設けたが、過冷却器６の出口側ではなく利用側熱交換器３の出口側（過冷却器６の入口側）に設けても良い。
【００４２】
以上のように、本実施の形態によれば、外気温度が高い場合に第４開閉弁である電磁弁２３を開とし、過冷却器６から流出する液冷媒の一部を第４減圧装置である毛細管３３で減圧し、第１冷却器１３の冷熱源として利用するため、第１冷却器１３の冷却能力を向上させることができ、外気温度に関わらず冷却能力がほぼ一定となるように制御することができる。従って、外気温度が高い場合にも第１冷却器１３の冷却能力不足に伴う冷媒精留器１１の性能低下を防止でき、冷媒精留器１１を安定的に動作させることができる。
【００４３】
実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３による冷凍サイクル装置について説明する。
図７は本実施の形態に係る冷凍サイクル装置を示す構成図であり、本実施の形態では、第３減圧装置である毛細管３２に流動抵抗の異なる第５減圧装置である毛細管３４を並列配置するとともに、毛細管３４の入口側に第５開閉弁である電磁弁２４を設けるとともに、外気温度を検知する第３温度検出手段Ｔ３を設置し、外気温度の検出値に応じて第５開閉弁である電磁弁２４を開閉することにより、冷媒精留器１１の中間圧力を変化させ、第１冷却器１３の冷却能力を可変としている。その他の構成は実施の形態２の図５と同じである。
【００４４】
以上のような構成とすることにより、外気温度に応じて第１冷却器１３の冷却能力を変化させる操作は以下のようにして行う。
まず、本実施の形態では、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成の高沸点成分を増加させる場合、第１配管２５の電磁弁２１、第３配管２７の電磁弁２８、第４開閉弁である電磁弁２３を開、第２配管２６の電磁弁２２を閉とし、冷凍サイクルユニット６２の過冷却器６から流出する液冷媒の一部を組成分離ユニット６３における第１冷却器１３の冷熱源として常時利用する。
【００４５】
外気温度に応じて第５開閉弁である電磁弁２４を開閉し、第１冷却器の冷却能力を変化させる方法について図８を参照しながら説明する。図８は、縦軸に第１冷却器１３の冷却能力、横軸に外気温度をとり、例えば入口水温６５℃における外気温度と第１冷却器の冷却能力の関係を示す図である。外気温度が低い場合（例えば３０℃以下）、第５開閉弁である電磁弁２４を閉止すると、前述したように（１）式において対数平均温度差（ΔＴ）が大きくなるため、第４開閉弁である電磁弁２３を開とした状態では第１冷却器１３の対数平均温度差（ΔＴ）と熱通過率（Ｋ）が向上し、第１冷却器１３の冷却能力が過大となる。第１冷却器１３の冷却能力が過大になると、冷媒精留器１１内で下降する液冷媒が上昇する蒸気冷媒により持ち上げられるローディング現象（あるいはフラッディング現象）が発生し、精留作用（冷媒精留器１１の組成分離性能）が低下する。従って、この場合は第５開閉弁である電磁弁２４を開とし、冷媒精留器１１の中間圧力を低下させ、冷媒精留器１１の中間圧力と第２冷却器１２を出た二相冷媒の圧力（≒蒸発圧力）との圧力差を小さくして対数平均温度差（ΔＴ）を減少させる。一方、外気温度が高い場合（例えば３０℃以上）、第５開閉弁である電磁弁２４を閉止し、実施の形態２と同じ運転を行う。この電磁弁２４の開閉操作は、温度検出器Ｔ３で検出された外気温度の検出値に基づいて行われる。
【００４６】
また、図９に示すように外気温度に応じて第４開閉弁である電磁弁２３と第５開閉弁である電磁弁２４の開閉を３段階で行うようにしても良い。すなわち、外気温度が２０℃以下では組成分離ユニット６３の第１冷却器１３で十分な冷却能力が得られるために上記電磁弁２３、２４を閉とし、外気温度が２０℃から３０℃の間では電磁弁２３、２４を共に開とし、過冷却器６から流出する液冷媒の一部を第１冷却器１３の冷熱源として利用するとともに、冷媒精留器１１の中間圧力を低下させる。外気温度が３０℃以上では、電磁弁２３を開とし、電磁弁２４を閉として実施の形態２と同じ運転を行う。このように電磁弁２３、２４を開閉することにより、広い外気温度範囲に対して第１冷却器１３の冷却能力をほぼ一定に保つことができる。
【００４７】
以上のように、本実施の形態によれば、外気温度が低い場合に第５開閉弁である電磁弁２４を開とし、冷媒精留器１１の中間圧力を低下させ、冷媒精留器１１の中間圧力と第２冷却器１２を出た二相冷媒の圧力（≒蒸発圧力）との圧力差を小さくして第１冷却器１３の冷却能力を減少させることができ、外気温度に関わらず冷却能力が一定となるように制御することができる。従って、外気温度が低い場合にも第１冷却器１３の冷却能力増加に伴う冷媒精留器１１の性能低下を防止でき、冷媒精留器１１を安定的に動作させることができる。また、電磁弁２３、２４を開閉することにより、広い外気温度範囲に対して第１冷却器１３の冷却能力をほぼ一定に保つことができる。
【００４８】
実施の形態４．
以下、本発明の実施の形態４の冷凍サイクル装置について説明する。
図１０は本実施の形態に係わる冷凍サイクル装置を示す構成図である。図において、冷凍サイクルは圧縮機１、利用側熱交換器３、第１減圧装置である膨張弁４、熱源側熱交換器５、アキュムレータ７を配管接続して構成され、これらは冷凍サイクルユニット６２内に収納されている。
また、組成分離回路は組成分離手段である冷媒精留器１１、冷媒を貯留するための冷媒貯留器１４、第１冷却器１３、第２冷却器１２、第２減圧装置である毛細管３１、第３減圧装置である毛細管３２、第４減圧装置である毛細管３３、毛細管３２に並列に設けられた第５減圧装置である毛細管３４、第１開閉弁である電磁弁２１、第３開閉弁である電磁弁２８、第４開閉弁である電磁弁２３、毛細管３４の入口側に設けられた第５開閉弁である電磁弁２４で構成され、第１冷却器１３と冷媒貯留器１４は冷媒精留器１１の上部に環状に接続されている。なお、これらは組成分離ユニット６３内に収納されている。
【００４９】
これら冷凍サイクルユニット６２及び組成分離ユニット６３は、圧縮機１の吐出側配管と電磁弁２１および毛細管３１を介して冷媒精留器１１の下部に接続する第１配管２５、熱源側熱交換器５とアキュムレータ７の間の配管と冷媒精留器１１の下部とを接続する第３配管２７及び利用側熱交換器３の出口側と毛細管３２の出口側とを開閉弁２３と毛細管３３を介して接続する配管の３本の配管で接続され、冷媒回路内を循環する冷媒組成が変更可能な冷凍サイクル装置を形成している。
【００５０】
また、圧縮機１出口側、即ち、圧縮機からの吐出冷媒が吐出する配管で、圧縮機１と利用側熱交換器３を接続する配管と冷媒精留器１１の下部は、電磁弁２１と毛細管３１を介して第１配管２５で接続されている。また、圧縮機１入口側、即ち、圧縮機へ冷媒が吸入される配管で、圧縮機１と熱源側熱交換器５を接続する配管と冷媒精留器１１の下部は、電磁弁２８と並列に配置された毛細管３２及び毛細管３４を介して第３配管２７で接続されている。さらに、利用側熱交換器３の出口側と毛細管３２の出口側とを電磁弁２３と毛細管３３を介して接続する配管が設けられ、外気温度が高い場合に用いられる。その他の構成のうち、実施の形態１と同様の構成については詳細な説明を省略する。
【００５１】
次に、上記のように構成された本実施の形態の冷凍サイクル装置の動作について説明する。
冷媒組成を変更しない場合は、冷凍サイクルユニット６２と組成分離ユニット６３を接続する３本の配管に設けられた第１開閉弁である電磁弁２１、第３開閉弁である電磁弁２８、第４開閉弁である電磁弁２３を閉とする。このとき、圧縮機１から吐出された高温高圧の蒸気冷媒は、凝縮器として動作する利用側熱交換器３で凝縮液化して中温高圧の液冷媒となり、膨張弁４で減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となって蒸発器として動作する熱源側熱交換器５に流入する。この冷媒は、熱源側熱交換器５で蒸発気化し、再び圧縮機１へ戻る。
【００５２】
次に、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成を変更する場合の動作について説明する。冷凍サイクル内を循環する冷媒組成の高沸点成分を増加させる場合、第１配管の電磁弁２１と第３配管の電磁弁２８は常に開とし、第４開閉弁である電磁弁２３と第５開閉弁である電磁弁２４は外気温度に応じて開閉する。すなわち、図９で示したように、外気温度が２０℃以下の場合は、電磁弁２３、２４を閉とし、外気温度が２０℃から３０℃の場合は、電磁弁２３、２４を閉とし、外気温度が３０℃以上の場合は、電磁弁２３を開、電磁弁２４を閉とする。なお、冷媒組成が所定の高沸点成分組成となった後は、電磁弁２１および電磁弁２８を閉とし、冷媒組成を固定して運転を行う。
【００５３】
一方、冷凍サイクル内の冷媒組成を高沸点成分に富む状態から低沸点成分に富む状態へ変更する場合は、第１配管２５の電磁弁２１を閉とし、第３配管の電磁弁２８を開とし、冷媒精留器１１の中間圧力と圧縮機１の吸入圧力との圧力差により、冷媒貯留器１４に貯留された低沸点成分に富む冷媒を冷凍サイクル内へ放出し、余剰な冷媒をアキュムレータ７へ貯留させる。アキュムレータ内に液冷媒が貯留されると、サイクル内を循環する冷媒組成は、充填組成に比べて低沸点成分が増加する。なお、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成の目標値と制御方法については実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００５４】
以上のように、本実施の形態によれば、外気温度に応じて電磁弁２３、２４を開閉することにより、広い外気温度範囲に対して第１冷却器１３の冷却能力をほぼ一定に保つことができ、冷媒精留器１１を安定して動作させることができる。
【００５５】
以上の実施の形態においては、外気温度の検出値に基づいて電磁弁２３や電磁弁２４の開閉を行う例を示したが、利用側熱交換器３の水熱交換器の入口水温を検出し、入口水温の検出値と外気温度の検出値との差に基づいて前述の電磁弁を開閉する、あるいは高圧圧力と低圧圧力を検出し、圧力検出値の差に基づいて前述の電磁弁を開閉することも可能である。
【００５６】
また、上述の実施の形態１から３では、冷凍サイクルに四方弁を用い、給湯運転のみを行うヒートポンプ給湯器について示したが、四方弁を用いない冷房専用機やチラ−（冷水供給）専用機、あるいは暖房専用機やヒートポンプ給湯器、四方弁を用いる冷暖房機、ヒートポンプ式冷温水供給装置などの場合についても同様に適用できる。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明の非共沸混合冷媒を用いる冷凍サイクル装置は、少なくとも圧縮機、利用側熱交換器、第１減圧装置、熱源側熱交換器を順次配管で接続してなる冷凍サイクルと、非共沸混合冷媒を低沸点冷媒成分と高沸点冷媒成分とに分離する冷媒精留器と、冷媒精留器で分離された低沸点冷媒成分を冷却する冷媒精留器に環状に配管接続された第１冷却器と、第１冷却器で冷却された冷媒を貯留する冷媒貯留器と、冷媒精留器の下部と圧縮機の出口側とを接続する配管に設けた第２減圧装置および第１開閉弁と、第１冷却器の出口側と利用側熱交換器の出口側とを接続する配管に設けた第２開閉弁と、冷媒精留器の下部と前記冷凍サイクルの低圧側とを接続する配管に設けた第３減圧装置および第３開閉弁とを備え、冷凍サイクル内の非共沸混合冷媒の低沸点冷媒成分と高沸点冷媒成分の割合を可変とするので、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成の変更を３つの開閉弁と１つの冷媒貯留器内の組成変化によって行うため、装置の小型化が図れるとともに、冷媒回路構成や制御の簡略化を図ることができ、低コスト化を実現することができる。
【００５８】
また、本発明の非共沸混合冷媒を用いる冷凍サイクル装置は、第３減圧装置の出口側と利用側熱交換器の出口側とを接続する配管に第４減圧装置と第３開閉弁を設け、外気温度に応じて第３開閉弁を開閉することにより、利用側熱交換器から流出する液冷媒の一部を第１冷却器の冷熱源として供給して第１冷却器の冷却能力を可変とするので、外気温度に関わらず第１冷却器の冷却能力が一定となるように制御することができ、外気温度に関わらず冷媒精留器１１を安定的に動作させることができる。
【００５９】
また、本発明の非共沸混合冷媒を用いる冷凍サイクル装置は、第２減圧装置に流動抵抗の異なる第５減圧装置を並列配置するとともに、第５減圧装置に接続した第５開閉弁を設け、外気温度に応じて第５開閉弁を開閉することにより、第１冷却器の冷却能力を可変とするので、外気温度に関わらず第１冷却器の冷却能力が一定となるように制御することができ、外気温度に関わらず冷媒精留器１１を安定的に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係わる冷凍サイクル装置の冷媒回路構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係わる低沸点成分の組成と高圧圧力の関係を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係わる組成変化運転時間と低沸点成分の組成の関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係わる組成検知の原理を示す冷媒回路構成図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係わる冷凍サイクル装置の冷媒回路構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係わる外気温度、第１冷却器の冷却能力及び電磁弁２３の開閉操作の関係を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係わる冷凍サイクル装置の冷媒回路構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係わる外気温度、第１冷却器の冷却能力及び電磁弁２４の開閉操作の関係を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係わる外気温度、第１冷却器の冷却能力、電磁弁２３、２４の開閉操作の関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係わる冷凍サイクル装置の冷媒回路構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 圧縮機、 ２ 四方弁、 ３ 利用側熱交換器、 ４ 第１減圧装置（膨張弁）、 ５ 熱源側熱交換器、 ６ 過冷却器、 ７ アキュムレータ、 １１ 冷媒精留器、 １２ 第２冷却器、 １３ 第１冷却器、 １４ 冷媒貯留器、 ２１ 第１開閉弁、 ２２ 第２開閉弁、 ２３ 第４開閉弁、 ２４ 第５開閉弁、 ２５ 第１配管、 ２６ 第２配管、 ２７ 第３配管、 ２８第３開閉弁、 ３１ 第２減圧装置、 ３２ 第３減圧装置、 ３３ 第４減圧装置、 ３４ 第５減圧装置、 ６２ 冷凍サイクルユニット、 ６３ 組成分離ユニット。
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷媒として非共沸混合冷媒を用いる冷凍サイクル装置に関するものであり、特に冷凍サイクル内を循環する冷媒組成を変更し、性能向上や高温給湯を行うことができる冷凍サイクル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動機の回転数が変更できない圧縮機を搭載した空調機の容量制御やヒートポンプ式給湯器による高温出湯時の高圧圧力低減のため、冷凍サイクル内を循環する冷媒の組成を変更する冷媒組成変更手段を搭載した冷凍サイクル装置が提案されている。これらの冷凍サイクル装置は、圧縮機の電動機の回転数を変更するインバータを用いずに高効率で幅広い能力制御幅を得ることを目的とするものであり、圧縮機、熱源側熱交換器、減圧装置、利用側熱交換器等を備えた冷凍サイクルと、低沸点冷媒と高沸点冷媒とからなる非共沸混合冷媒と、低沸点成分に富んだ冷媒を生成する冷媒精留器と、冷媒精留器から出た冷媒を貯留する第１の冷媒貯留器と、高沸点成分に富んだ冷媒を貯留する第２の冷媒貯留器とを備え、第１の冷媒貯留器と第２の冷媒貯留器の液冷媒量を調整することにより冷凍サイクル内を循環する組成を連続的に変更し、常に負荷に応じた能力を発揮させることができるというものである。
【０００３】
そして、従来の冷凍サイクル装置では、圧縮機の出口部と冷媒精留器の下部は、電磁弁を介して配管で接続されており、またこの配管の途中には、圧縮機の吸入配管と熱交換する冷却器が設けられている。さらに、冷媒精留器の下部と第２の冷媒貯留器であるアキュムレータは、毛細管と電磁弁を介して配管で接続されている。そして冷媒精留器の上部には、冷却器と第１の冷媒貯留器が環状に接続されており、冷却器は、圧縮機の吸入冷媒の一部が電磁弁を介して流入できるように構成されている。
【０００４】
圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、アキュムレータ、冷媒精留器、第１の冷媒貯留器、第１の冷却器、第２の冷却器、電磁弁、毛細管及びこれらの接続配管は室外機内に納められている。
【０００５】
また、室内機は、第１の減圧装置である電子式膨張弁と利用側熱交換器で構成されている。これらの室外機と室内機は、２本の配管で接続されており、冷凍サイクルを形成している。この冷凍サイクル内には高沸点成分と低沸点成分からなる非共沸混合冷媒が充填されている。熱源側熱交換器は、暖房運転時には蒸発器として動作し、冷房運転時には凝縮器として動作する。また利用側熱交換器は、暖房運転時には凝縮器として動作し、冷房運転時には蒸発器として動作する。
【０００６】
例えば、暖房運転時には、冷凍サイクル内の余剰な冷媒は、アキュムレータ内に貯留される。このアキュムレータ内の冷媒は、高沸点成分に富んだ液冷媒と、低沸点成分に富んだ蒸気冷媒に分離される。このため、アキュムレータ内に液冷媒が貯留されると、サイクル内を循環する冷媒組成は、充填組成に比べて低沸点成分が増加する。
【０００７】
一方、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成の高沸点成分を増加させる場合には、圧縮機を出た高温高圧の蒸気冷媒の一部を電磁弁を開いて冷却器に流入させ、この高温の冷媒蒸気は、冷却器内で低温低圧の圧縮機吸入冷媒によって冷却され、飽和蒸気あるいは気液二相状態まで冷却される。冷却器を出た高圧の気液二相冷媒は冷媒精留器の下部へ流入し、このうち冷媒蒸気は冷媒精留器内を上昇する。
また冷媒精留器の上部では、上昇した冷媒蒸気が冷却器に流入し、電磁弁を通って流入した低温の圧縮機への吸入冷媒によって冷却され、凝縮液化する。この液冷媒は冷媒容器に流入し、貯留される。冷媒貯留器内から液冷媒が冷媒精留器の環流液として冷媒精留器へ上部より流入する。
【０００８】
すなわち、冷媒精留器内では、上昇する蒸気冷媒と、下降する液冷媒とが気液接触を行い、熱および物質移動が行われ、冷媒精留器内を上昇する蒸気冷媒は徐々に低沸点成分が増加し、低沸点成分に富んだ液冷媒が冷媒容器内に貯留される。
【０００９】
冷媒貯留器に貯留される液冷媒の増加とともに、アキュムレータ内の液冷媒は減少し、アキュムレータ内に貯留されていた高沸点成分に富んだ液冷媒が、サイクル内へ放出され、低沸点成分に富んだ液冷媒が冷媒貯留器内に貯留されることになる。この結果、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成を高沸点成分に富んだものにすることができる。
例えば、Ｒ３２を２３％、Ｒ１２５を２５％、Ｒ１３４ａを５２％の重量割合で混合したＲ４０７Ｃ冷媒を充填した冷凍サイクルにおいて、低沸点成分のＲ３２の組成を４５％から５％の範囲で制御することにより、能力は充填組成（Ｒ３２の組成が２３％）での能力を１００とすると１３０％から７０％の範囲で制御することができる。
【００１０】
以上のように、従来の発明においては、冷媒貯留器に貯留する低沸点成分に富んだ液冷媒量とアキュムレータに貯留する高沸点成分に富んだ液冷媒量を調整することにより、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成を変更できるため、インバータによる電動機の回転数制御を行う場合に比べ、低コストで広範囲な冷媒組成変更が可能になるというものであった（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−２６７４３６号公報（第４頁〜第７頁、図１）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の冷凍サイクル装置は、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成を変更するために、冷媒貯留器とアキュムレータの２つの容器を用い、冷媒をいずれかの容器に貯留することによって冷媒組成を変更するものであり、冷媒組成の変更に２つの容器を必要とするために装置が大型化するとともにコストが増大するという課題があった。
また、第１冷却器での冷却能力は、冷媒精留器から流出する冷媒温度と冷却熱源である圧縮機の吸入冷媒温度との温度差と、冷媒精留器から流出する冷媒及び吸入冷媒の熱伝達率から求まる熱通過率で決定されるが、外気温度の変化に伴う上記温度差や熱通過率の制御については考慮されておらず、冷媒精留器が安定的に動作しない場合が生じるという課題があった。
【００１３】
この発明は上記課題を解決するためになされたもので、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成の変更が可能な冷凍サイクル装置の小型化および低コスト化が図れるとともに、冷媒組成を安定的に変更できる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の非共沸混合冷媒を用いる冷凍サイクル装置は、少なくとも圧縮機、利用側熱交換器、第１減圧装置、熱源側熱交換器を順次配管で接続してなる冷凍サイクルと、非共沸混合冷媒を低沸点冷媒成分と高沸点冷媒成分とに分離する冷媒精留器と、冷媒精留器で分離された低沸点冷媒成分を冷却する冷媒精留器に環状に配管接続された第１冷却器と、第１冷却器で冷却された冷媒を貯留する冷媒貯留器と、冷媒精留器の下部と圧縮機の出口側とを接続する配管に設けた第２減圧装置および第１開閉弁と、第１冷却器の出口側と利用側熱交換器の出口側とを接続する配管に設けた第２開閉弁と、冷媒精留器の下部と前記冷凍サイクルの低圧側とを接続する配管に設けた第３減圧装置および第３開閉弁とを備え、冷凍サイクル内の非共沸混合冷媒の低沸点冷媒成分と高沸点冷媒成分の割合を可変とするものである。
【００１５】
また、本発明の非共沸混合冷媒を用いる冷凍サイクル装置は、少なくとも圧縮機、利用側熱交換器、第１減圧装置、熱源側熱交換器を順次配管で接続してなる冷凍サイクルと、非共沸混合冷媒を低沸点冷媒成分と高沸点冷媒成分とに分離する冷媒精留器と、冷媒精留器で分離された低沸点冷媒成分を冷却する冷媒精留器に環状に配管接続された第１冷却器と、第１冷却器で冷却された冷媒を貯留する冷媒貯留器と、冷媒精留器の下部と圧縮機の出口側とを接続する配管に設けた第２減圧装置および第１開閉弁と、冷媒精留器の下部と冷凍サイクルの低圧側とを接続する配管に設けた第３減圧装置および第２開閉弁と、第３減圧装置の出口側と利用側熱交換器の出口側とを接続する配管に設けた第４減圧装置および第４開閉弁とを備え、外気温度に応じて前記第４開閉弁を開閉することにより、利用側熱交換器から流出する液冷媒の一部を第１冷却器の冷熱源として供給して第１冷却器の冷却能力を可変とするものである。
【００１６】
【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の冷凍サイクル装置について説明する。
図１は本実施の形態に係わる冷凍サイクル装置を示す構成図である。図において、冷凍サイクルは圧縮機１、四方弁２、利用側熱交換器３、過冷却器６、第１減圧装置である膨張弁４、熱源側熱交換器５、を順次配管で接続して構成され、これらは冷凍サイクルユニット６２内に収納されている。
また、組成分離回路は組成分離手段である冷媒精留器１１、冷媒を貯留するための冷媒貯留器１４、第１冷却器１３、第２冷却器１２、第２減圧装置である毛細管３１、第３減圧装置である毛細管３２、第１開閉弁である電磁弁２１、第２開閉弁である電磁弁２２及び第３開閉弁である電磁弁２８で構成され、第１冷却器１３と冷媒貯留器１４は冷媒精留器１１の上部に環状に接続されている。なお、これらは組成分離ユニット６３内に収納されている。
【００１７】
これら冷凍サイクルユニット６２及び組成分離ユニット６３は、第１配管２５、第２配管２６及び第３配管２７の３本の配管で接続され、冷媒回路内を循環する冷媒組成が変更可能な冷凍サイクル装置を形成している。この冷凍サイクル内には、例えば高沸点成分（Ｒ１３４ａ）と低沸点成分（Ｒ３２＋Ｒ１２５）からなる３成分非共沸混合冷媒Ｒ４０７Ｃ（標準組成；Ｒ３２：Ｒ１２５：Ｒ１３４ａ＝２３：２５：５２ｗｔ％）が充填されている。
【００１８】
さらに、冷媒精留器１１には、その内部に気液の接触面積を増大させるための充填材が封入されている。
また、圧縮機１の出口側、即ち、圧縮機からの吐出冷媒が吐出する配管で、圧縮機１と四方弁２を接続する配管と冷媒精留器１１の下部は、第１開閉弁である電磁弁２１と毛細管３１を介して第１配管２５で接続されている。また、利用側熱交換器３の出口側と冷媒精留器１１の上部に環状接続された部分の第１冷却器１３と冷媒貯留器１４の間の配管とは、第２開閉弁である電磁弁２２を介して第２配管２６で接続されている。さらに、圧縮機１の入口側、即ち、圧縮機へ冷媒が吸入される配管で、圧縮機１と四方弁２を接続する配管部分と冷媒精留器１１の下部は、第３開閉弁である電磁弁２８と毛細管３２を介して第３配管２７で接続されている。
【００１９】
また、冷媒精留器１１の下部から流出した中間圧力の気液二相冷媒は、第２冷却器１２に入り液化され、第３減圧装置である毛細管３２を経て減圧されたのち、低圧の気液二相冷媒となり、第２冷却器１２に戻り、この第２冷却器１２で冷媒精留器１１の下部から流出した気液二相冷媒を完全に液化させ、即ち、過冷却状態とさせ、自身は低圧二相（または蒸気）冷媒となり、さらに第１冷却器１３に入り、冷媒精留器１１から出た低沸点成分の冷媒蒸気を冷却して液化させ、第３配管２７を通って圧縮機１の入口部に流入する。
【００２０】
また、冷凍サイクルユニット６２と組成分離ユニット６３とは、それぞれに収容される冷凍サイクルと組成分離回路とを第１配管２５、第２配管２６及び第３配管２７によって接続しているので、既存の冷凍サイクルユニット６２へ組成分離ユニット６３を上記３本の配管により接続できる。また、その接続の際、既存の冷凍サイクルユニット６２を大幅に変更することなく、接続点数も少なくでき、接続が容易である。
さらに、組成分離回路において、冷媒精留器１１に第２減圧装置である毛細管３１と第３減圧装置である毛細管３２とが接続しており、前者は圧縮機１の吐出側と、後者は圧縮機１の吸入側と接続されているため、冷媒精留器１１は中間圧で動作する。そこで、高圧で動作する場合に比べて、液組成とガス組成との差が大きくなり（非共沸性が大きくなり）、高圧で動作する場合に比べて分離効率（液・ガスの濃度差に比例する）が高くなる。
【００２１】
次に、上述のように構成された本実施の形態の冷凍サイクル装置の動作について説明する。本実施の形態では、冷凍サイクル装置を、利用側熱交換器３に水熱交換器を用い、熱源側熱交換器５に空気熱交換器を用いる空冷式給湯器とし、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成を変更し、例えば、高沸点成分を増やして高圧圧力上昇を抑制し、高温給湯を可能とする。この場合、熱源側熱交換器５は蒸発器として動作し、利用側熱交換器３は凝縮器として動作する。
【００２２】
給湯器では、夜間に冷凍サイクル装置を稼動し、水道水を給水した貯湯タンク（図示省略）からポンプ（図示省略）により利用側熱交換器３の水熱交換器に水を流し、吸熱により貯湯タンク内の水を沸き上げる。この際、初めは早く温度を上げるため、冷凍サイクルの循環冷媒を標準組成とし、加熱能力を上げる。そして、ある程度温度が上昇したら（例えば５５℃）、循環冷媒を高沸点成分を増加させた組成とし、高温（例えば、７０℃）とする。その後は、温度維持を行うが、高温（例えば、７０℃）からの温度低下（例えば、６５℃）に伴う放熱ロス分を補うため、高沸点増加組成で運転する。
利用者は、沸き上がった貯湯タンクからの温水と給水（水道水）とを混合し、適切温度で使用する。そして、利用量が増えるにつれ、貯湯タンクの湯量は減少するが、渇水状態にならない限り、昼間の補給（給水）は行わない。渇水状態になれば、貯湯タンクに、循環冷媒を標準組成とし５５℃程度の温水を貯める、または高沸点成分増加組成で７０℃の温水を少量貯湯する等を適宜選択する。
【００２３】
冷媒組成を変更しない場合は、四方弁２は実線のように接続され、圧縮機１の吐出部と利用側熱交換器３の入口部が接続されるとともに、熱源側熱交換器５の出口部と圧縮機１の吸入部がそれぞれ接続され、冷媒精留器１１の下部に接続された第１配管２５の第１開閉弁である電磁弁２１を閉とし、利用側熱交換器３の出口側から冷媒精留器１１の上部の配管に接続された第２配管２６に設けた第２開閉弁である電磁弁２２及び冷媒精留器１１の下部から圧縮機１の吸入側へ接続された第３配管２７に設けた第３開閉弁である電磁弁２８を開とする。このとき、圧縮機１から吐出された高温高圧の蒸気冷媒は、四方弁２を経て凝縮器として動作する利用側熱交換器３で凝縮液化して中温高圧の液冷媒となり、一部は過冷却器６で過冷却された後、膨張弁４で減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となって蒸発器として動作する熱源側熱交換器５に流入する。この冷媒は、熱源側熱交換器５で蒸発気化し、四方弁２を経て再び圧縮機１へ戻る。また、利用側熱交換器３で凝縮液化した中温高圧の液冷媒のうち、他の一部は、第２配管２６の第２開閉弁である電磁弁２２を通過後、冷媒貯留器１４を通って冷媒精留器１１及び第２冷却器１２を通過し、第３減圧装置である毛細管３２で低圧気液二相冷媒となり、第３配管２７を通って圧縮機１の吸入部へ戻る。このとき、利用側熱交換器３に流入する被加熱媒体である冷水は冷媒の凝縮潜熱によって加熱されて温水となり、貯湯タンクなどに供給される。また、熱源側熱交換器５に流入する被冷却媒体である空気は冷媒の蒸発潜熱によって冷却された後、外気などへ放出される。
【００２４】
次に、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成を変更する場合の動作について説明する。
上述した給湯運転時において、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成の高沸点成分を増加させる場合には、四方弁２は実線のように接続され、圧縮機１の吐出部と利用側熱交換器３の入口部が接続されるとともに、熱源側熱交換器５の出口部と圧縮機１の吸入部がそれぞれ接続され、第１配管２５の第１開閉弁である電磁弁２１と第３配管２７の第３開閉弁である電磁弁２８を開とし、第２配管２６の第２開閉弁である電磁弁２２を閉とする。この時、圧縮機１を出た高温高圧の蒸気冷媒の一部は、第１開閉弁である電磁弁２１を通って、冷媒精留器１１の下部の入口側に設けられた第２減圧装置である毛細管３１で中間圧力まで減圧された後、冷媒精留器１１の下部へ流入し、蒸気冷媒の一部が冷媒精留器１１内を上昇する。
ここで、第２減圧装置である毛細管３１、第３減圧装置である毛細管３２の仕様は、組成分離回路内の圧力および組成分離回路を流れる冷媒流量が適正となるように決定されている。
【００２５】
また、冷媒精留器１１の上部では、上昇した冷媒蒸気が第１冷却器１３に流入し、冷媒精留器１１の下部に接続された第３減圧装置である毛細管３２を流出した低圧気液二相冷媒によって冷却され、凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は冷媒貯留器１４に流入し、貯留される。冷媒貯留器１４内では流入した液冷媒が徐々に蓄積され、冷媒貯留器１４が満液状態となると、オーバーフローした液冷媒が冷媒精留器１１の環流液として冷媒精留器１１の上部より流入する。
この状態において、冷媒精留器１１内では、上昇する蒸気冷媒と、下降する液冷媒とが気液接触を行い、熱および物質移動が行われ、いわゆる精留作用により、冷媒精留器１１内を上昇する蒸気冷媒は徐々に低沸点成分が増加し、冷媒貯留器１４内に貯留された液冷媒は徐々に低沸点成分に富んだ状態となる。
以上より、冷凍サイクル装置に充填した標準組成の冷媒より低沸点成分に富んだ液冷媒が冷媒貯留器１４内に貯留され、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成を高沸点成分に富んだものとすることができる。そこで、冷媒組成を所定の高沸点成分組成とすることにより、高温給湯時の高圧圧力上昇を抑制でき、高温給湯が可能となる。冷媒組成が所定の高沸点成分組成となった後は、第１開閉弁である電磁弁２１および第３開閉弁である電磁弁２８を閉とし、冷媒組成を固定して運転を行う。
【００２６】
一方、給湯器の使用開始時等、低温の水を温める場合は、大きな能力が要求される。この場合は、冷凍サイクル内の冷媒組成を高沸点成分に富む状態から標準組成（充填組成）に戻す。すなわち、第１開閉弁である電磁弁２１を閉とし、第２開閉弁である電磁弁２２と第３開閉弁である電磁弁２８を開とし、利用側熱交換器３を出た高圧液冷媒により、冷媒貯留器１４下部から冷媒を押し出し（冷媒貯留器１４に貯留された低沸点成分に富む冷媒を冷凍サイクル内の高沸点成分に富む冷媒で追い出し）、冷媒貯留器１４に貯留された低沸点成分に富む冷媒を冷凍サイクルへ戻し、冷媒組成を早く標準組成に戻すことができる。
【００２７】
ここで、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成の目標値と制御方法について図２および図３を用いて説明する。図２は、Ｒ４０７Ｃにおいて、所望の給湯温度（例えば７０℃）が得られる場合の低沸点成分（Ｒ３２＋Ｒ１２５）の組成と高圧圧力の関係を示したものである。図２において、アは低沸点成分の組成と高圧圧力の関係を示しており、イは圧縮機の高圧圧力の使用限界を示している。また、Ａは低沸点成分が４８ｗｔ％に相当する高圧圧力を、Ｂは低沸点成分の組成を低下させた場合の高圧圧力の変化を、Ｃは高圧圧力をイ（圧縮機の高圧圧力の使用限界）以下とする場合の低沸点成分の組成（２１ｗｔ％）を示している。
【００２８】
図２より、Ｒ４０７Ｃの標準組成における低沸点成分の組成（４８ｗｔ％）では、所望の給湯温度を得るための高圧圧力が圧縮機の使用限界値を超えるため、実際には所望の給湯温度を得る運転は実現できないことを示している。ところが、Ｒ４０７Ｃが非共沸混合冷媒であることを利用し、低沸点成分の組成を４８ｗｔ％から２１ｗｔ％へ低下させることで圧縮機の使用限界以内で所望の給湯温度を得ることができる。従って、高圧圧力を圧縮機の使用限界値以下に抑制しかつ所定の給湯温度を得ることが可能な冷媒組成の目標値は、低沸点成分（Ｒ３２＋Ｒ１２５）の組成が２１ｗｔ％以下となる。即ち、実際の目標値は、所定の給湯温度等によりこの範囲から決定する。
【００２９】
さらに、冷媒組成の目標値への制御方法について図３を用いて説明する。図３は、図１の第１開閉弁である電磁弁２１と第３開閉弁である電磁弁２８を開とし、第２開閉弁である電磁弁２２を閉としてからの経過時間（組成変化運転時間）に対する冷凍サイクル内を循環する低沸点成分のＲ４０７Ｃの標準組成からの組成変化を示している。図３より、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成を目標値とするためには、電磁弁２１、２８をＴｏ時間（例えば、１時間）以上開放する必要があることがわかる。すなわち、電磁弁２１、２８の開放時間を所定時間以上とすることにより、冷媒組成の目標値への制御が可能となる。
なお、後述するように、冷凍サイクルを循環する冷媒組成を検知し、組成検知値と目標値との比較から第１から第３開閉弁である電磁弁２１、２２、２８を開閉するようにしても良い。
また、標準組成のＲ４０７Ｃを充填した冷凍サイクルの電磁弁２１、２８の開放時間による組成制御方法以外に、外気温度、利用側熱交換器３の水熱交換器の入口水温、高圧圧力などを検知し、その検知値に基づいて冷媒組成を制御することも可能である。
【００３０】
ここで、冷凍サイクルの冷媒組成は、次のようにして検知できる。
図４に示すように第３減圧装置である毛細管３２入口部が過冷却液であることから、毛細管３２入口部に第２温度検出器Ｔ２、出口部に圧力検出器Ｐ１と第１温度検出器Ｔ１を設置し、検出した圧力Ｐ１、温度Ｔ１およびＴ２の信号を用いて組成を演算する組成演算手段であるマイコン４１を備えることにより、特開平１１−６３７４７号開示のごとく冷凍サイクルの循環組成を演算・検知することが可能となり、より正確な循環組成の演算が可能となる。
【００３１】
また、第１から第３開閉弁である電磁弁２１、２２、２８の開閉操作により、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成を所望の濃度に変更する場合、開閉操作は、前記循環組成演算・検知結果あるいは前記図３で説明したように、予め実験やシミュレーションにて測定してある時間と冷凍サイクル内循環組成の関係により循環組成がわかるので、それを元に冷凍サイクル循環組成が所望の濃度となるように行われる。
【００３２】
本実施の形態では、四方弁２を設けているので、低外気温時に熱源側熱交換器５表面に霜がついた場合、四方弁２を点線のように繋いで高温冷媒を熱源側熱交換器５に流し、付着した霜を溶かす霜取り運転が可能となる。この場合、圧縮機１の吐出部と熱源側熱交換器３の入口部（給湯運転時の出口部）が接続されるとともに、利用側熱交換器３の出口部（給湯運転時の入口部）と圧縮機１の吸入部がそれぞれ接続され、第１から第３開閉弁である電磁弁２１、２２、２８を閉とする。このとき、圧縮機１から吐出された高温高圧の蒸気冷媒は、四方弁２を経て凝縮器として動作する熱源側熱交換器５で凝縮液化して中温高圧の液冷媒となり、膨張弁４で減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となって蒸発器として動作する利用側熱交換器３に流入する。この冷媒は、利用側熱交換器３で蒸発気化し、四方弁２を経て再び圧縮機１へ戻る。
【００３３】
また、本実施の形態では、利用側熱交換器３を流出した冷媒と第１減圧装置である膨張弁４を通過して低温低圧となった冷媒とを熱交換させる過冷却器６を設け、利用側熱交換器３で凝縮液化した液冷媒を更に過冷却させている。これにより、膨張弁４の入口部で確実に過冷却度を得ることができ、冷媒音等が発生しない冷凍サイクル装置を提供することができる。逆に、冷媒音等の問題が生じない場合は、過冷却器６を省略することも可能である。
【００３４】
また、本実施の形態では、第３減圧装置３２の入口側に第２温度検出手段Ｔ２を、出口側に圧力検出手段Ｐ１と第１温度検出手段Ｔ１を設ける例を示したが、第３減圧装置３２の代わりに冷凍サイクルの膨張弁４の入口側に第２温度検出手段Ｔ２を、出口側に圧力検出手段Ｐ１と第１温度検出手段Ｔ１を設けるようにしても良く、圧力検出手段Ｐ１により検出した圧力、第２温度検出手段Ｔ２および第１温度検出手段Ｔ１により検出したそれぞれの温度を用いて冷凍サイクルの冷媒組成を同様に検知することができ、所望の冷媒組成への変更が可能となる。
【００３５】
また、本実施の形態では、利用側熱交換器３の出口側と第１冷却器１３の出口側を第２開閉弁である電磁弁２２を介して第２配管２６で接続する構成を示したが、第２開閉弁の出口側あるいは入口側に更に毛細管を設けるように構成してもよい。また、本実施の形態では、第３配管２７に第３開閉弁である電磁弁２８を設ける例を示したが、電磁弁２８を省略することも可能である。この場合、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成の変更運転において、冷媒組成が所定の高沸点成分組成となった後も電磁弁２１は常に開とする必要があり、所望の目標値で冷媒組成を固定することはできないが、低コストな冷凍サイクル装置を得ることができる。
【００３６】
以上のように、本実施の形態１の冷凍サイクル装置によれば、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成の変更を第１から第３開閉弁である電磁弁２１、２２、２８の開閉と冷媒貯留器１４の貯留冷媒の組成変化を用いて行うため、従来例のように冷媒組成の変更に２つの容器を必要とする場合に比べ、装置の小型化が図れるとともに、冷媒回路構成や制御の簡略化を図ることができ、低コスト化を実現することができる。
【００３７】
さらに、本実施の形態では、Ｒ３２、Ｒ１２５、Ｒ１３４ａから構成されるＲ４０７Ｃを用いた場合の例を示したが、地球温暖化係数の高いＲ１２５を除いたＲ３２／１３４ａ系を用いた場合も同様の効果を発揮することができる。また、ＨＦＣ系冷媒であるＲ３２、Ｒ１２５、Ｒ１３４ａ、Ｒ１４３ａ、およびＨＣ系冷媒であるＲ２９０、Ｒ６００、Ｒ６００ａなどから２つ以上の冷媒を選択して混合した非共沸混合冷媒を用いた場合でも、地球環境に優しく循環組成の変更が可能な冷凍サイクル装置を提供することができる。
【００３８】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２による冷凍サイクル装置について説明する。
図５は本実施の形態に係る冷凍サイクル装置を示す構成図であり、本実施の形態では、第３減圧装置である毛細管３２の出口側と過冷却器６の出口側（膨張弁４の入口側）とを第４減圧装置である毛細管３３と第４開閉弁である電磁弁２３を介して接続する配管を設けるとともに、外気温度を検知する第３温度検出手段Ｔ３を設置し、外気温度の検出値に応じて第４開閉弁である電磁弁２３を開閉することにより、冷凍サイクルユニット６２の過冷却器６から流出する液冷媒の一部を組成分離ユニット６３における第１冷却器１３の冷熱源として利用し、第１冷却器１３の冷却能力を可変としている。その他の構成は実施の形態１の図１と同じである。
【００３９】
以上のような構成とすることにより、外気温度に応じて第１冷却器１３の冷却能力を変化させる操作は以下のようにして行う。
まず、組成分離ユニット６３の第１冷却器１３での冷却能力は、冷媒精留器１１の上部から出たガス冷媒の飽和温度と冷却熱源である第２冷却器１２を出た二相冷媒の温度との対数平均温度差（ΔＴ）と、冷媒精留器１１から出たガス冷媒及び第２冷却器１２を出た二相冷媒の熱伝達率で決まる熱通過率（Ｋ）の積で決定される。すなわち、第１冷却器１３の伝熱面積をＡとすれば、冷却能力Ｑは以下の（１）式で求められる。
Ｑ＝Ａ×Ｋ×ΔＴ （１）
【００４０】
次に、外気温度に対して第１冷却器の冷却能力を変化させる方法について図６を参照しながら説明する。図６は、縦軸に第１冷却器１３の冷却能力、横軸に外気温度をとり、例えば入口水温６５℃における外気温度と第１冷却器の冷却能力の関係を示す図である。外気温度が低い場合（例えば３０℃以下）、冷凍サイクルユニット６２の熱源側熱交換器５の蒸発圧力も低いため、組成分離ユニット６３における冷媒精留器１１の中間圧力と第２冷却器１２を出た二相冷媒の圧力（≒蒸発圧力）との圧力差が大きく、対数平均温度差（ΔＴ）も同様に大きくなる。従って、この場合は第４開閉弁である電磁弁２３を閉とする。一方、外気温度が高い場合（例えば３０℃以上）、熱源側熱交換器５の蒸発圧力が高くなり、冷媒精留器１１の中間圧力と第２冷却器１２を出た二相冷媒の圧力（≒蒸発圧力）との圧力差が小さくなることに加え、第２冷却器１２を出た冷媒の乾き度が増加し、過熱ガス状態となる場合も発生する。従って、対数平均温度差（ΔＴ）が極端に低下することに加え、熱伝達率も低下するため第１冷却器１３での冷却能力が減少する。このような場合、第４開閉弁である電磁弁２３を開とし、過冷却器６から流出する液冷媒の一部を第４減圧装置である毛細管３３で減圧し、第１冷却器１３の冷熱源として利用する。この操作により、第１冷却器１３を通過する冷熱源側の冷媒流量が増加するとともに乾き度が低下し、対数平均温度差（ΔＴ）と熱通過率（Ｋ）の両者が向上するため、冷却能力を向上することができる。
【００４１】
この第４開閉弁である電磁弁２３の開閉操作は、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成の高沸点成分を増加させる場合、すなわち、第１配管２５の第１開閉弁である電磁弁２１と第３配管２７の第３開閉弁である電磁弁２８が開、第２配管２６の第２開閉弁である電磁弁２２が閉の状態の場合に行われ、温度検出器Ｔ３で検出された外気温度の検出値に基づいて行われる。
なお、本実施の形態では、第３減圧装置である毛細管３２の出口側と過冷却器６の出口側（膨張弁４の入口側）に第４減圧装置である毛細管３３と第３開閉弁である電磁弁２３を設けたが、過冷却器６の出口側ではなく利用側熱交換器３の出口側（過冷却器６の入口側）に設けても良い。
【００４２】
以上のように、本実施の形態によれば、外気温度が高い場合に第４開閉弁である電磁弁２３を開とし、過冷却器６から流出する液冷媒の一部を第４減圧装置である毛細管３３で減圧し、第１冷却器１３の冷熱源として利用するため、第１冷却器１３の冷却能力を向上させることができ、外気温度に関わらず冷却能力がほぼ一定となるように制御することができる。従って、外気温度が高い場合にも第１冷却器１３の冷却能力不足に伴う冷媒精留器１１の性能低下を防止でき、冷媒精留器１１を安定的に動作させることができる。
【００４３】
実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３による冷凍サイクル装置について説明する。
図７は本実施の形態に係る冷凍サイクル装置を示す構成図であり、本実施の形態では、第３減圧装置である毛細管３２に流動抵抗の異なる第５減圧装置である毛細管３４を並列配置するとともに、毛細管３４の入口側に第５開閉弁である電磁弁２４を設けるとともに、外気温度を検知する第３温度検出手段Ｔ３を設置し、外気温度の検出値に応じて第５開閉弁である電磁弁２４を開閉することにより、冷媒精留器１１の中間圧力を変化させ、第１冷却器１３の冷却能力を可変としている。その他の構成は実施の形態２の図５と同じである。
【００４４】
以上のような構成とすることにより、外気温度に応じて第１冷却器１３の冷却能力を変化させる操作は以下のようにして行う。
まず、本実施の形態では、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成の高沸点成分を増加させる場合、第１配管２５の電磁弁２１、第３配管２７の電磁弁２８、第４開閉弁である電磁弁２３を開、第２配管２６の電磁弁２２を閉とし、冷凍サイクルユニット６２の過冷却器６から流出する液冷媒の一部を組成分離ユニット６３における第１冷却器１３の冷熱源として常時利用する。
【００４５】
外気温度に応じて第５開閉弁である電磁弁２４を開閉し、第１冷却器の冷却能力を変化させる方法について図８を参照しながら説明する。図８は、縦軸に第１冷却器１３の冷却能力、横軸に外気温度をとり、例えば入口水温６５℃における外気温度と第１冷却器の冷却能力の関係を示す図である。外気温度が低い場合（例えば３０℃以下）、第５開閉弁である電磁弁２４を閉止すると、前述したように（１）式において対数平均温度差（ΔＴ）が大きくなるため、第４開閉弁である電磁弁２３を開とした状態では第１冷却器１３の対数平均温度差（ΔＴ）と熱通過率（Ｋ）が向上し、第１冷却器１３の冷却能力が過大となる。第１冷却器１３の冷却能力が過大になると、冷媒精留器１１内で下降する液冷媒が上昇する蒸気冷媒により持ち上げられるローディング現象（あるいはフラッディング現象）が発生し、精留作用（冷媒精留器１１の組成分離性能）が低下する。従って、この場合は第５開閉弁である電磁弁２４を開とし、冷媒精留器１１の中間圧力を低下させ、冷媒精留器１１の中間圧力と第２冷却器１２を出た二相冷媒の圧力（≒蒸発圧力）との圧力差を小さくして対数平均温度差（ΔＴ）を減少させる。一方、外気温度が高い場合（例えば３０℃以上）、第５開閉弁である電磁弁２４を閉止し、実施の形態２と同じ運転を行う。この電磁弁２４の開閉操作は、温度検出器Ｔ３で検出された外気温度の検出値に基づいて行われる。
【００４６】
また、図９に示すように外気温度に応じて第４開閉弁である電磁弁２３と第５開閉弁である電磁弁２４の開閉を３段階で行うようにしても良い。すなわち、外気温度が２０℃以下では組成分離ユニット６３の第１冷却器１３で十分な冷却能力が得られるために上記電磁弁２３、２４を閉とし、外気温度が２０℃から３０℃の間では電磁弁２３、２４を共に開とし、過冷却器６から流出する液冷媒の一部を第１冷却器１３の冷熱源として利用するとともに、冷媒精留器１１の中間圧力を低下させる。外気温度が３０℃以上では、電磁弁２３を開とし、電磁弁２４を閉として実施の形態２と同じ運転を行う。このように電磁弁２３、２４を開閉することにより、広い外気温度範囲に対して第１冷却器１３の冷却能力をほぼ一定に保つことができる。
【００４７】
以上のように、本実施の形態によれば、外気温度が低い場合に第５開閉弁である電磁弁２４を開とし、冷媒精留器１１の中間圧力を低下させ、冷媒精留器１１の中間圧力と第２冷却器１２を出た二相冷媒の圧力（≒蒸発圧力）との圧力差を小さくして第１冷却器１３の冷却能力を減少させることができ、外気温度に関わらず冷却能力が一定となるように制御することができる。従って、外気温度が低い場合にも第１冷却器１３の冷却能力増加に伴う冷媒精留器１１の性能低下を防止でき、冷媒精留器１１を安定的に動作させることができる。また、電磁弁２３、２４を開閉することにより、広い外気温度範囲に対して第１冷却器１３の冷却能力をほぼ一定に保つことができる。
【００４８】
実施の形態４．
以下、本発明の実施の形態４の冷凍サイクル装置について説明する。
図１０は本実施の形態に係わる冷凍サイクル装置を示す構成図である。図において、冷凍サイクルは圧縮機１、利用側熱交換器３、第１減圧装置である膨張弁４、熱源側熱交換器５、アキュムレータ７を配管接続して構成され、これらは冷凍サイクルユニット６２内に収納されている。
また、組成分離回路は組成分離手段である冷媒精留器１１、冷媒を貯留するための冷媒貯留器１４、第１冷却器１３、第２冷却器１２、第２減圧装置である毛細管３１、第３減圧装置である毛細管３２、第４減圧装置である毛細管３３、毛細管３２に並列に設けられた第５減圧装置である毛細管３４、第１開閉弁である電磁弁２１、第３開閉弁である電磁弁２８、第４開閉弁である電磁弁２３、毛細管３４の入口側に設けられた第５開閉弁である電磁弁２４で構成され、第１冷却器１３と冷媒貯留器１４は冷媒精留器１１の上部に環状に接続されている。なお、これらは組成分離ユニット６３内に収納されている。
【００４９】
これら冷凍サイクルユニット６２及び組成分離ユニット６３は、圧縮機１の吐出側配管と電磁弁２１および毛細管３１を介して冷媒精留器１１の下部に接続する第１配管２５、熱源側熱交換器５とアキュムレータ７の間の配管と冷媒精留器１１の下部とを接続する第３配管２７及び利用側熱交換器３の出口側と毛細管３２の出口側とを開閉弁２３と毛細管３３を介して接続する配管の３本の配管で接続され、冷媒回路内を循環する冷媒組成が変更可能な冷凍サイクル装置を形成している。
【００５０】
また、圧縮機１出口側、即ち、圧縮機からの吐出冷媒が吐出する配管で、圧縮機１と利用側熱交換器３を接続する配管と冷媒精留器１１の下部は、電磁弁２１と毛細管３１を介して第１配管２５で接続されている。また、圧縮機１入口側、即ち、圧縮機へ冷媒が吸入される配管で、圧縮機１と熱源側熱交換器５を接続する配管と冷媒精留器１１の下部は、電磁弁２８と並列に配置された毛細管３２及び毛細管３４を介して第３配管２７で接続されている。さらに、利用側熱交換器３の出口側と毛細管３２の出口側とを電磁弁２３と毛細管３３を介して接続する配管が設けられ、外気温度が高い場合に用いられる。その他の構成のうち、実施の形態１と同様の構成については詳細な説明を省略する。
【００５１】
次に、上記のように構成された本実施の形態の冷凍サイクル装置の動作について説明する。
冷媒組成を変更しない場合は、冷凍サイクルユニット６２と組成分離ユニット６３を接続する３本の配管に設けられた第１開閉弁である電磁弁２１、第３開閉弁である電磁弁２８、第４開閉弁である電磁弁２３を閉とする。このとき、圧縮機１から吐出された高温高圧の蒸気冷媒は、凝縮器として動作する利用側熱交換器３で凝縮液化して中温高圧の液冷媒となり、膨張弁４で減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となって蒸発器として動作する熱源側熱交換器５に流入する。この冷媒は、熱源側熱交換器５で蒸発気化し、再び圧縮機１へ戻る。
【００５２】
次に、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成を変更する場合の動作について説明する。冷凍サイクル内を循環する冷媒組成の高沸点成分を増加させる場合、第１配管の電磁弁２１と第３配管の電磁弁２８は常に開とし、第４開閉弁である電磁弁２３と第５開閉弁である電磁弁２４は外気温度に応じて開閉する。すなわち、図９で示したように、外気温度が２０℃以下の場合は、電磁弁２３、２４を閉とし、外気温度が２０℃から３０℃の場合は、電磁弁２３、２４を閉とし、外気温度が３０℃以上の場合は、電磁弁２３を開、電磁弁２４を閉とする。なお、冷媒組成が所定の高沸点成分組成となった後は、電磁弁２１および電磁弁２８を閉とし、冷媒組成を固定して運転を行う。
【００５３】
一方、冷凍サイクル内の冷媒組成を高沸点成分に富む状態から低沸点成分に富む状態へ変更する場合は、第１配管２５の電磁弁２１を閉とし、第３配管の電磁弁２８を開とし、冷媒精留器１１の中間圧力と圧縮機１の吸入圧力との圧力差により、冷媒貯留器１４に貯留された低沸点成分に富む冷媒を冷凍サイクル内へ放出し、余剰な冷媒をアキュムレータ７へ貯留させる。アキュムレータ内に液冷媒が貯留されると、サイクル内を循環する冷媒組成は、充填組成に比べて低沸点成分が増加する。なお、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成の目標値と制御方法については実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００５４】
以上のように、本実施の形態によれば、外気温度に応じて電磁弁２３、２４を開閉することにより、広い外気温度範囲に対して第１冷却器１３の冷却能力をほぼ一定に保つことができ、冷媒精留器１１を安定して動作させることができる。
【００５５】
以上の実施の形態においては、外気温度の検出値に基づいて電磁弁２３や電磁弁２４の開閉を行う例を示したが、利用側熱交換器３の水熱交換器の入口水温を検出し、入口水温の検出値と外気温度の検出値との差に基づいて前述の電磁弁を開閉する、あるいは高圧圧力と低圧圧力を検出し、圧力検出値の差に基づいて前述の電磁弁を開閉することも可能である。
【００５６】
また、上述の実施の形態１から３では、冷凍サイクルに四方弁を用い、給湯運転のみを行うヒートポンプ給湯器について示したが、四方弁を用いない冷房専用機やチラ−（冷水供給）専用機、あるいは暖房専用機やヒートポンプ給湯器、四方弁を用いる冷暖房機、ヒートポンプ式冷温水供給装置などの場合についても同様に適用できる。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明の非共沸混合冷媒を用いる冷凍サイクル装置は、少なくとも圧縮機、利用側熱交換器、第１減圧装置、熱源側熱交換器を順次配管で接続してなる冷凍サイクルと、非共沸混合冷媒を低沸点冷媒成分と高沸点冷媒成分とに分離する冷媒精留器と、冷媒精留器で分離された低沸点冷媒成分を冷却する冷媒精留器に環状に配管接続された第１冷却器と、第１冷却器で冷却された冷媒を貯留する冷媒貯留器と、冷媒精留器の下部と圧縮機の出口側とを接続する配管に設けた第２減圧装置および第１開閉弁と、第１冷却器の出口側と利用側熱交換器の出口側とを接続する配管に設けた第２開閉弁と、冷媒精留器の下部と前記冷凍サイクルの低圧側とを接続する配管に設けた第３減圧装置および第３開閉弁とを備え、冷凍サイクル内の非共沸混合冷媒の低沸点冷媒成分と高沸点冷媒成分の割合を可変とするので、冷凍サイクル内を循環する冷媒組成の変更を３つの開閉弁と１つの冷媒貯留器内の組成変化によって行うため、装置の小型化が図れるとともに、冷媒回路構成や制御の簡略化を図ることができ、低コスト化を実現することができる。
【００５８】
また、本発明の非共沸混合冷媒を用いる冷凍サイクル装置は、第３減圧装置の出口側と利用側熱交換器の出口側とを接続する配管に第４減圧装置と第３開閉弁を設け、外気温度に応じて第３開閉弁を開閉することにより、利用側熱交換器から流出する液冷媒の一部を第１冷却器の冷熱源として供給して第１冷却器の冷却能力を可変とするので、外気温度に関わらず第１冷却器の冷却能力が一定となるように制御することができ、外気温度に関わらず冷媒精留器１１を安定的に動作させることができる。
【００５９】
また、本発明の非共沸混合冷媒を用いる冷凍サイクル装置は、第２減圧装置に流動抵抗の異なる第５減圧装置を並列配置するとともに、第５減圧装置に接続した第５開閉弁を設け、外気温度に応じて第５開閉弁を開閉することにより、第１冷却器の冷却能力を可変とするので、外気温度に関わらず第１冷却器の冷却能力が一定となるように制御することができ、外気温度に関わらず冷媒精留器１１を安定的に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係わる冷凍サイクル装置の冷媒回路構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係わる低沸点成分の組成と高圧圧力の関係を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係わる組成変化運転時間と低沸点成分の組成の関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係わる組成検知の原理を示す冷媒回路構成図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係わる冷凍サイクル装置の冷媒回路構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係わる外気温度、第１冷却器の冷却能力及び電磁弁２３の開閉操作の関係を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係わる冷凍サイクル装置の冷媒回路構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係わる外気温度、第１冷却器の冷却能力及び電磁弁２４の開閉操作の関係を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係わる外気温度、第１冷却器の冷却能力、電磁弁２３、２４の開閉操作の関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係わる冷凍サイクル装置の冷媒回路構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 圧縮機、 ２ 四方弁、 ３ 利用側熱交換器、 ４ 第１減圧装置（膨張弁）、 ５ 熱源側熱交換器、 ６ 過冷却器、 ７ アキュムレータ、 １１ 冷媒精留器、 １２ 第２冷却器、 １３ 第１冷却器、 １４ 冷媒貯留器、 ２１ 第１開閉弁、 ２２ 第２開閉弁、 ２３ 第４開閉弁、 ２４ 第５開閉弁、 ２５ 第１配管、 ２６ 第２配管、 ２７ 第３配管、 ２８第３開閉弁、 ３１ 第２減圧装置、 ３２ 第３減圧装置、 ３３ 第４減圧装置、 ３４ 第５減圧装置、 ６２ 冷凍サイクルユニット、 ６３ 組成分離ユニット。
Claims (6)
- 少なくとも圧縮機、利用側熱交換器、第１減圧装置、熱源側熱交換器を順次配管で接続してなる冷凍サイクルと、
非共沸混合冷媒を低沸点冷媒成分と高沸点冷媒成分とに分離する冷媒精留器と、
前記冷媒精留器で分離された低沸点冷媒成分を冷却する冷媒精留器に環状に配管接続された第１冷却器と、
前記第１冷却器で冷却された冷媒を貯留する冷媒貯留器と、
前記冷媒精留器の下部と前記圧縮機の出口側とを接続する配管に設けた第２減圧装置および第１開閉弁と、
前記第１冷却器の出口側と前記利用側熱交換器の出口側とを接続する配管に設けた第２開閉弁と、
前記冷媒精留器の下部と前記冷凍サイクルの低圧側とを接続する配管に設けた第３減圧装置および第３開閉弁とを備え、
冷凍サイクル内の非共沸混合冷媒の低沸点冷媒成分と高沸点冷媒成分の割合を可変としたことを特徴とする非共沸混合冷媒を用いる冷凍サイクル装置。 - 前記第３減圧装置の出口側と前記利用側熱交換器の出口側とを接続する配管に第４減圧装置と第４開閉弁を設け、外気温度に応じて前記第４開閉弁を開閉することにより、前記利用側熱交換器から流出する液冷媒の一部を前記第１冷却器の冷熱源として供給して前記第１冷却器の冷却能力を可変としたことを特徴とする請求項１記載の非共沸混合冷媒を用いる冷凍サイクル装置。
- 少なくとも圧縮機、利用側熱交換器、第１減圧装置、熱源側熱交換器を順次配管で接続してなる冷凍サイクルと、
非共沸混合冷媒を低沸点冷媒成分と高沸点冷媒成分とに分離する冷媒精留器と、
前記冷媒精留器で分離された低沸点冷媒成分を冷却する冷媒精留器に環状に配管接続された第１冷却器と、
前記第１冷却器で冷却された冷媒を貯留する冷媒貯留器と、
前記冷媒精留器の下部と前記圧縮機の出口側とを接続する配管に設けた第２減圧装置および第１開閉弁と、
前記冷媒精留器の下部と前記冷凍サイクルの低圧側とを接続する配管に設けた第３減圧装置および第２開閉弁と、
前記第３減圧装置の出口側と前記利用側熱交換器の出口側とを接続する配管に設けた第４減圧装置および第４開閉弁とを備え、
外気温度に応じて前記第４開閉弁を開閉することにより、前記利用側熱交換器から流出する液冷媒の一部を前記第１冷却器の冷熱源として供給し、前記第１冷却器の冷却能力を可変としたことを特徴とする非共沸混合冷媒を用いる冷凍サイクル装置。 - 前記第３減圧装置に流動抵抗の異なる第５減圧装置を並列配置するとともに、前記第５減圧装置に接続した第５開閉弁を設け、外気温度に応じて前記第５開閉弁を開閉することにより、前記第１冷却器の冷却能力を可変としたことを特徴とする請求項２または請求項３記載の非共沸混合冷媒を用いる冷凍サイクル装置。
- 前記第１冷却器は、前記第３減圧装置を通過後の冷媒との熱交換で冷却することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の非共沸混合冷媒を用いる冷凍サイクル装置。
- 前記利用側熱交換器から流出した冷媒と前記第１減圧装置を通過した冷媒とを熱交換させる過冷却器を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の非共沸混合冷媒を用いる冷凍サイクル装置。
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