JP3140923B2 - 冷媒循環システムおよび冷凍・空調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷媒に数種をブレンド
した非共沸混合冷媒を用いる冷媒循環システム及び冷凍
・空調装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３４は、例えば特公平６−１２２０１
号に示された従来の非共沸混合冷媒を用いた冷凍・空調
装置であり、図中１は圧縮機、５は負荷側熱交換器、４
ａ，４ｂは主絞り装置、３は熱源側熱交換器で、これら
を冷媒配管にて接続されて、冷凍サイクルの主回路を形
成している。２９は精留塔で、その塔頂部には冷媒配管
５０と冷却源３０が配設された冷媒配管５１とにより塔
頂貯溜器３１が接続され、また、上記精留塔底部には冷
媒配管５２と加熱源３２が配設された冷媒配管５３とに
より塔底貯溜器３３が接続されている。

【０００３】負荷側熱交換器５と熱源側熱交換器３の間
には、開閉弁３４が設置された冷媒配管５４により塔頂
貯溜器３１が接続され、また、開閉弁３６が設置された
冷媒配管５５により塔底貯溜器３３が接続されている。
熱源側熱交換器３の上流側には、副絞り装置３７と開閉
弁３８が設置された冷媒配管５６により塔頂貯溜器３１
が接続され、また、副絞り装置３７と開閉弁３９が設置
された冷媒配管５７により塔底貯溜器３３が接続されて
いる。そして、塔頂貯溜器３１から冷媒配管５６への流
出口は塔頂貯溜器３１の底部に、また、塔底貯溜器３３
から冷媒配管５７への流出口は塔底貯溜器３３の底部に
それぞれ設置されている。

【０００４】上記構成において、圧縮機１で圧縮された
高温高圧の非共沸混合冷媒（以下、冷媒と言う）の蒸気
は矢印Ａの方向に流れ、負荷側熱交換器５で凝縮して主
絞り装置４ａに入る。通常運転時には開閉弁３４，３６
は閉じられているのでそのまま主絞り装置４ｂに入り、
低温低圧になった冷媒は、熱源側熱交換器３で蒸発して
再び圧縮機１に戻る。

【０００５】この主回路を流れる冷媒組成を変える場合
において、まず、主回路を流れる冷媒の組成を非常に高
沸点成分に富んだものにするには、開閉弁３８，３４を
閉じ、開閉弁３９，３６を開く。そうすると、主絞り装
置４ａを出た主回路を流れる冷媒の一部は、開いている
開閉弁３６へ分流し、残りは主絞り装置４ｂに流入して
通常の運転と同様の回路で流れる。開閉弁３６へ流入し
た冷媒は、塔底貯溜器３３に入る。塔底貯溜器３３に入
った冷媒は、一部は開いている開閉弁３９を通って副絞
り装置３７に入り、熱源側熱交換器３の上流側で主回路
を流れる冷媒と合流し、残りは加熱源３２が設置された
冷媒配管５３に入り、加熱されて冷媒精留塔２９内を蒸
気となって上昇する。このとき、塔頂貯溜器３１に貯溜
されている冷媒液も冷媒配管５０から冷媒精留塔２９内
を下降し、上昇してくる冷媒蒸気と気液接触して、いわ
ゆる精留作用を行う。

【０００６】こうして、冷媒蒸気は上昇するにつれて低
沸点成分に富んだものとなり、冷却源３０が設置された
冷媒配管５１に導入されて液化し、開閉弁３８が閉じら
れていることにより塔頂貯溜器３１に貯溜される。この
ような精留作用が繰り返され、ついには、塔頂貯溜器３
１には非常に低沸点成分に富んだ冷媒だけが貯溜される
ことになる。したがって、主回路を流れる冷媒の組成
は、非常に高沸点成分に富んだものにするようにしてい
た。

【０００７】主回路を流れる冷媒の組成を、低沸点成分
に富んだものにするには、開閉弁３８，３４を開き、開
閉弁３９，３６を閉じる。そうすると、主絞り装置４ａ
を出た主回路を流れる冷媒の一部は分流して、開いてい
る開閉弁３４を通り、塔頂貯溜器３１に流入するが、開
閉弁３８も開いているため、流入してきた冷媒の一部は
冷媒配管５６を通り、副絞り装置３７を通って主回路に
合流する。そして、残りの冷媒は、冷媒配管５０から冷
媒精留塔２９内に入り下降する。このとき、塔底貯溜器
３３内の冷媒の一部が加熱源３２で加熱されて冷媒精留
塔内を上昇し、下降する液と気液接触して、いわゆる精
留作用を行う。このようにして、下降する冷媒液は徐々
に高沸点成分に富んだものになり、開閉弁３９が閉じら
れているため塔底貯溜器３３に貯溜される。そして、こ
のような精留作用が繰り返され、ついには、塔底貯溜器
３３には、非常に高沸点成分に富んだ冷媒だけが貯溜さ
れることになる。したがって、主回路を流れる冷媒の組
成は、非常に低沸点成分に富んだものにするようにして
いた。非共沸混合冷媒を循環させる技術については上記
の他には、特公平５−４０２２１号公報、特公平６−２
３６２５号公報が知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の冷凍
・空調装置では、冷媒の組成を検出したり判断する手段
がなく、組成に応じた制御がなされず、必ずしも、効率
の良い運転を行うことができなかった。また、制御が非
常に複雑なものとなっていた。本発明の目的は、上記の
課題を解決するもので、冷媒回路内を循環する冷媒の組
成を運転中に推定し、冷媒の組成を変更するものであ
る。さらに本発明は運転中の冷媒の組成に応じた制御を
行うものである。さらに、本発明の目的は運転の状態に
応じて適正な制御を行うもので、組成の調整により短時
間に行うものである。さらに、本発明の目的はより信頼
性の高い非共沸混合冷媒を用いたシステム及び装置を提
供しようというものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る本発明の
冷媒循環システムは、圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装
置、複数の負荷側熱交換器及び低圧レシーバを順次接続
し、冷媒数種を混合した非共沸混合冷媒を循環させ、上
記圧縮機の運転周波数を判断する運転判断手段と、上記
運転周波数に対応させて推定した冷媒組成をあらかじめ
記憶させておく記憶手段と、上記運転判断手段の結果に
基づいて、上記記憶手段に記憶された冷媒組成を選択す
る冷媒組成選択手段と、この冷媒組成選択手段の選択し
た冷媒の組成状態に循環する冷媒の組成を変更する冷媒
組成設定手段とを備えたものである。

【００１０】請求項２に係る本発明の冷媒循環システム
は、冷媒の組成を変更する冷媒組成設定手段が絞り装置
の開度設定手段である。

【００１１】請求項３に係る本発明の冷媒循環システム
は、冷媒循環組成選択手段の選択した冷媒の組成状態に
もとづいて冷媒循環システムの運転の制御の設定値を決
定する制御手段を備えたものである。

【００１２】請求項４に係る本発明の冷媒循環システム
は、冷媒循環システムの運転の制御の設定値として、蒸
発器出口過熱度または凝縮器出口過冷却度の少なくとも
いずれか一方の目標値を設定し、この目標値に応じて制
御するものである。

【００１３】請求項５に係る本発明の冷媒循環システム
は、圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、複数の負荷側
熱交換器及び低圧レシーバを順次接続し、冷媒数種を混
合した非共沸混合冷媒を循環させ、上記圧縮機の運転周
波数を判断する運転判断手段と、上記運転判断手段の結
果に基づいて、運転の制御の設定値を変更し、制御を行
なう制御手段とを備え、上記運転周波数は上記負荷側熱
交換器の運転台数が多くなると大きくなり、さらに、上
記運転の制御の設定値として、蒸発器出口過熱度または
凝縮器出口過冷却度の少なくともいずれか一方の目標値
を設定し、この目標値に応じて制御するものである。

【００１４】請求項６に係る本発明の冷凍・空調装置
は、圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、負荷側熱交換
器及び低圧レシーバを順次接続し、冷媒に数種を混合し
た非共沸混合冷媒を用い、熱源側熱交換器の出口近傍に
設けられた第一の温度検出手段および第一の圧力検出手
段と負荷側熱交換器の出口近傍に設けられた第二の温度
検出手段および第二の圧力検出手段と、上記第一の温度
検出手段および第一の圧力検出手段で検出された第一の
温度および第一の圧力と、予め設定した乾き度とから冷
媒の循環組成を求め、上記循環組成と上記第二の圧力検
出手段で検出された第二の圧力とから凝縮温度を算出
し、上記凝縮温度と上記第二の温度検出手段で検出され
た第二の温度とから出口過冷却度を算出し、上記出口過
冷却度と予め設定した目標出口過冷却度の差に基づいて
上記絞り装置の開度を制御する制御器を備えたものであ
る。

【００１５】請求項７に係る本発明の冷凍・空調装置
は、圧縮機、熱源側熱交換器、高圧レシーバ、絞り装
置、負荷側熱交換器及び低圧レシーバを順次接続し、冷
媒に数種を混合した非共沸混合冷媒を用い、上記高圧レ
シーバ内に設けられた温度検出手段および圧力検出手段
と、上記温度検出手段および上記圧力検出手段で検出さ
れた温度および圧力と、予め設定した乾き度を用いて凝
縮器出口過冷却度を求め、上記凝縮器出口過冷却度に基
づいて上記絞り装置の開度を制御する制御器を備えたも
のである。

【００１６】請求項８に係る本発明の冷凍・空調装置
は、圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、過冷却熱交換
器、第一の絞り装置、負荷側熱交換器及び低圧レシーバ
を順次接続し、冷媒数種を混合した非共沸混合冷媒を用
いる冷凍サイクルにおいて、上記熱源側熱交換器と上記
第一の絞り装置の間の冷媒回路より分岐し、第二の絞り
装置および上記過冷却用熱交換器を介し、低圧のガス配
管と接続するバイパス配管と、上記第二の絞り装置入口
の冷媒温度を検出する第一の温度検出手段と、上記第二
の絞り装置出口の冷媒温度を検出する第二の温度検出手
段と、上記第二の絞り装置出口の冷媒圧力を検出する圧
力検出手段と、上記第一および第二の温度検出手段と上
記圧力検出手段の検出値により、冷媒回路内を循環する
冷媒の組成を演算し、上記組成演算値に応じて冷凍サイ
クルの制御の設定値を変更し、冷凍サイクルの制御を行
うメイン制御器とを備えたものである。

【００１７】請求項９に係る本発明の冷凍・空調装置
は、熱源側熱交換器と過冷却熱交換器の間に、第三の絞
り装置を備えたものである。

【００１８】請求項１０に係る本発明の冷凍・空調装置
は、バイパス管の配管入り口は、メイン配管の下部に設
けたものである。

【００１９】請求項１１に係る本発明の冷凍・空調装置
は、バイパス管の分岐部付近のメイン配管上流に、冷媒
攪拌部を設けたものである。

【００２０】請求項１２に係る本発明の冷凍・空調装置
は、複数の負荷側熱交換器を備え、かつ、停止している
負荷側熱交換器の冷媒配管を組成調整手段とする。

【００２１】請求項１３に係る本発明の冷凍・空調装置
は、圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、第二の絞り装
置、高圧レシーバ、第一の絞り装置、負荷側熱交換器及
び低圧レシーバ等により構成され、冷媒数種を混合した
非共沸混合冷媒を用い、上記負荷側熱交換器と第一の絞
り装置の間で温度を検出する第一の温度検出手段と、第
一の絞り装置と高圧レシーバの間で温度を検出する第二
の温度検出手段と、上記熱源側熱交換器と第二の絞り装
置の間で温度を検出する第三の温度検出手段と、第二の
絞り装置と高圧レシーバの間で温度を検出する第四の温
度検出手段と、上記四方弁と上記負荷側熱交換器の間で
温度を検出する第五の温度検出手段と、上記四方弁と上
記熱源側熱交換器の間で温度を検出する第六の温度検出
手段と、上記負荷側熱交換器と第一の絞り装置の間で圧
力を検出する第一の圧力検出手段と、上記熱源側熱交換
器と第二の絞り装置の間で圧力を検出する第二の圧力検
出手段と、上記第二の温度検出手段で検出された第二の
温度からエンタルピを求め、上記エンタルピと、上記第
一の温度検出手段で検出された第一の温度と、上記第一
の圧力検出手段で検出された第一の圧力とから冷媒回路
内を循環する冷媒の組成を演算する演算装置と、第一お
よび第二の絞り装置の開度を演算し、制御を行うメイン
制御器を備えたものである。

【００２２】請求項１４に係る本発明の冷凍・空調装置
は、圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、第二の絞り装
置、高圧レシーバ、第一の絞り装置、負荷側熱交換器及
び低圧レシーバ等により構成され、冷媒数種を混合した
非共沸混合冷媒を用いる冷凍サイクルにおいて、上記高
圧レシーバと上記低圧レシーバとを接続するバイパス配
管と、上記バイパス配管上に設置した第三の絞り装置
と、上記低圧レシーバと第三の絞り装置の間で温度を検
出する第一の温度検出手段と、第三の絞り装置と高圧レ
シーバの間で温度を検出する第二の温度検出手段と、上
記負荷側熱交換器と第一の絞り装置の間で温度を検出す
る第三の温度検出手段と、上記四方弁と負荷側熱交換器
の間で温度を検出する第四の温度検出手段と、第二の絞
り装置と上記熱源側熱交換器の間で温度を検出する第五
の温度検出手段と、上記四方弁と上記熱源側熱交換器の
間で温度を検出する第六の温度検出手段と、第三の絞り
装置と低圧レシーバの間で圧力を検出する第一の圧力検
出手段と、上記圧縮機の吐出側の圧力を検出する第二の
圧力検出手段と、冷媒回路内を循環する冷媒の組成を演
算する演算装置と、第三の絞り装置の開度を決定し、組
成調整を行う組成調整器と、第一および第二の絞り装置
の開度を演算し、制御を行うメイン制御器を備える。

【００２３】請求項１５に係る本発明の冷凍・空調装置
は、高圧レシーバ前後のメイン配管と、第三の絞り装置
と低圧レシーバの間の配管を熱交換させる過冷却熱交換
器を備える。

【００２４】請求項１６に係る本発明の冷凍・空調装置
は、圧縮機吐出側配管と、低圧レシーバの吸入側配管と
を接続するバイパス配管と、上記バイパス配管上に開閉
機構を備える。

【００２５】請求項１７に係る本発明の冷凍・空調装置
は、高圧レシーバと第一の絞り装置の間に設置する第一
の開閉機構と、高圧レシーバと第二の絞り装置の間に設
置する第二の開閉機構と、第一の開閉機構をバイパス
し、第三の開閉機構と第一の過冷却熱交換器を連通する
バイパス配管と、第二の開閉機構をバイパスし、第四の
開閉機構と第二の過冷却熱交換器を連通するバイパス配
管と備え、第一および第二の過冷却熱交換器を低圧レシ
ーバに内蔵する。

【００２６】請求項１８に係る本発明の冷凍・空調装置
は、低圧レシーバを分割し、液冷媒を貯溜する部分と、
圧縮機への一時的な液戻りを防止するバッファ部分を備
える。

【００２７】請求項１９に係る本発明の冷凍・空調装置
は、圧縮機、凝縮器、絞り装置及び蒸発器を順次接続
し、冷媒数種を混合した非共沸混合冷媒を用いる冷凍サ
イクルにおいて、上記熱源側熱交換器と上記第一の絞り
装置の間の冷媒回路より分岐し、第二の絞り装置および
上記過冷却用熱交換器を介し、低圧のガス配管と接続す
るバイパス配管と、上記第二の絞り装置入口の冷媒温度
を検出する第一の温度検出手段と、上記第二の絞り装置
出口の冷媒温度を検出する第二の温度検出手段と、上記
第二の絞り装置出口の冷媒圧力を検出する圧力検出手段
と、メイン配管における上記バイパス配管との分岐部付
近に設置する乾き度検出手段と、上記第一および第二の
温度検出手段、上記圧力検出手段および上記乾き度検出
手段の検出値により、冷媒回路内を循環する冷媒の組成
を演算する組成演算装置と、上記組成演算値に応じて冷
凍サイクルの制御の設定値を変更し、冷凍サイクルの制
御を行うメイン制御器とを備えたものである。

【００２８】

【作用】請求項１に係る本発明は、圧縮機、熱源側熱交
換器、絞り装置、複数の負荷側熱交換器及び低圧レシー
バを順次接続した冷媒回路において、冷媒に数種を混合
した非共沸混合冷媒を用い、冷媒回路内を循環する目標
とする冷媒の組成（以後、循環組成と言う）を運転周波
数より判断して、冷媒組成設定手段により、循環組成を
目標とする循環組成に調整するので、運転周波数に適し
た非共沸混合冷媒の循環組成を常に維持する。請求項２
に係る本発明は、絞り装置の開度の設定により冷媒の組
成を変更する。

【００２９】請求項３に係る本発明は、圧縮機、熱源側
熱交換器、絞り装置、負荷側熱交換器及び低圧レシーバ
を順次接続し、冷媒に数種を混合した非共沸混合冷媒を
用い、運転状態にもとづいて選択された循環組成に応じ
て冷媒循環システムの運転の制御の設定値を演算し、制
御を行う。請求項４に係る本発明は、蒸発器出口過熱度
または凝縮器出口過冷却度の少なくともいずれか一方を
目標値として制御する。請求項５に係る本発明は、冷媒
システムの運転周波数を判断して制御の設定値を変更
し、蒸発器出口過熱度または凝縮器出口過冷却度の少な
くともいずれか一方を目標値として制御する。

【００３１】請求項６に係る本発明は、圧縮機、熱源側
熱交換器、絞り装置、負荷側熱交換器及び低圧レシーバ
を順次接続し、冷媒に数種を混合した非共沸混合冷媒を
用い、第一の温度検出手段および第一の圧力検出手段で
検出された第一の温度および第一の圧力と、予め設定し
た乾き度とから冷媒の循環組成を求め、循環組成と第二
の圧力検出手段で検出された第二の圧力とから凝縮温度
を算出し、凝縮温度と第二の温度検出手段で検出された
第二の温度とから出口過冷却度を算出し、出口過冷却度
と予め設定した目標出口過冷却度の差に基づいて絞り装
置の開度を制御する。

【００３２】請求項７に係る本発明は、圧縮機、熱源側
熱交換器、高圧レシーバ、絞り装置、負荷側熱交換器及
び低圧レシーバを順次接続し、冷媒に数種を混合した非
共沸混合冷媒を用い、高圧レシーバ内に設けられた温度
検出手段および圧力検出手段と、温度検出手段および圧
力検出手段で検出された温度および圧力と、予め設定し
た乾き度を用いて凝縮器出口過冷却度を求め、凝縮器出
口過冷却度に基づいて絞り装置の開度を制御する。

【００３３】請求項８に係る本発明は、熱源側熱交換器
と第一の絞り装置の間の冷媒回路より分岐し、第二の絞
り装置および過冷却用熱交換器を介し、低圧のガス配管
と接続するバイパス管と、第二の絞り装置入口の冷媒温
度を検出する第一の温度検出手段と、第二の絞り装置出
口の冷媒温度を検出する第二の温度検出手段と、第二の
絞り装置出口の冷媒圧力を検出する圧力検出手段と、温
度検出手段と圧力検出手段の検出値により、冷媒回路内
を循環する冷媒の組成を演算し、組成演算値に応じて冷
凍サイクルの制御の設定値を変更し、冷凍サイクルの制
御を行う。

【００３４】請求項９に係る本発明は、熱源側熱交換器
と過冷却熱交換器の間に、第三の絞り装置を備え、冷房
時と暖房時において、バイパス管入口付近を液状態とす
る。

【００３５】請求項１０に係る本発明は、メイン配管と
バイパス管の分岐部を、バイパス管をメイン配管に対し
て、下向きに取り付けることにより、バイパス管には常
に冷媒の液を導く。

【００３６】請求項１１に係る本発明は、バイパス管分
岐部付近のメイン配管上流に、冷媒攪拌部を設ける。

【００３７】請求項１２に係る本発明は、循環組成の制
御手段を停止している負荷側熱交換器とし、組成調整す
る場合には、停止している負荷側熱交換器に冷媒を貯溜
あるいは放出する。

【００３８】請求項１３に係る本発明は、冷房運転時
は、負荷側熱交換器と第一の絞り装置の間の温度の検出
値と、第一の絞り装置と高圧レシーバの間の温度の検出
値と、負荷側熱交換器と第一の絞り装置の間の圧力の検
出値より、演算装置にて循環組成を演算する。暖房運転
時は、熱源側熱交換器と第二の絞り装置の間の温度の検
出値と、第二の絞り装置と高圧レシーバの間の温度の検
出値と、熱源側熱交換器と第二の絞り装置の間の圧力の
検出値より、演算装置にて循環組成を演算する。更に、
メイン制御器において、第一および第二の絞り装置の開
度を演算し、組成に応じた制御を行う。

【００３９】請求項１４に係る本発明は、高圧レシーバ
と上記低圧レシーバとを接続するバイパス配管上にて、
温度と圧力を検出し、その検出値から、演算装置にて循
環組成を演算する。組成調整器は、演算した循環組成が
目標の循環組成となるように、第三の絞り装置の開度を
決定する。メイン制御器では、演算した循環組成に応じ
て、圧縮機の回転数、熱源側熱交換器のファンの回転
数、絞り装置の開度を決定する。

【００４０】請求項１５に係る本発明は、高圧レシーバ
前後のメイン配管と、第三の絞り装置と低圧レシーバの
間の配管を熱交換させる過冷却熱交換器を設け、熱交換
することにより、バイパス配管を流れる冷媒の持つエン
タルピをメイン回路を流れる冷媒へ伝達する。

【００４１】請求項１６に係る本発明は、圧縮機吐出側
配管と、低圧レシーバの吸入側配管とを接続するバイパ
ス配管を設け、低圧レシーバ内部の液冷媒を、圧縮機よ
り吐出する高温の冷媒ガスによって速やかに蒸発させ
る。

【００４２】請求項１７に係る本発明は、高圧レシーバ
と第一の絞り装置の間に設置する第一の開閉機構と、高
圧レシーバと第二の絞り装置の間に設置する第二の開閉
機構と、第一の開閉機構をバイパスし、第三の開閉機構
と第一の過冷却熱交換器を連通するバイパス配管と、第
二の開閉機構をバイパスし、第四の開閉機構と第二の過
冷却熱交換器を連通するバイパス配管とを設け、第一お
よび第二の過冷却熱交換器を低圧レシーバに内蔵するこ
とによって、低圧レシーバ内部の液冷媒を、高圧、高温
の液管によって速やかに蒸発させ、かつ、低圧レシーバ
内部にて冷媒液が蒸発するときの蒸発潜熱を、メイン回
路を流れる冷媒に伝達する。

【００４３】請求項１８に係る本発明は、低圧レシーバ
を分割し、液冷媒を貯溜する部分と、圧縮機への一時的
な液戻りを防止するバッファ部分を設け、圧縮機に対す
る液戻りを防止する。

【００４４】請求項１９に係る本発明は、冷房運転時
は、第二の絞り装置出入口の冷媒温度を検出する温度検
出手段と、第二の絞り装置出口の冷媒圧力を検出する圧
力検出手段とが検出する値から、冷媒回路内を循環する
冷媒の組成を演算し、目標とする組成になるように組成
調整手段にて、組成を調整する。暖房運転時は、第二の
絞り装置出口の冷媒温度を検出する温度検出手段と、第
二の絞り装置出口の冷媒圧力を検出する圧力検出手段
と、メイン配管においてバイパス配管との分岐部付近の
冷媒の乾き度を検出する乾き度検出手段とが検出する値
から、冷媒回路内を循環する冷媒の組成を演算し、目標
とする組成になるように組成調整手段にて、組成を調整
する。

【００４５】

【実施例】実施例１． 以下、本発明の一実施例を図について説明する。図１
は、本発明の実施例１を示す冷媒回路図である。図にお
いて、１は圧縮機、２は四方弁、３は熱源側熱交換器、
４は絞り装置、５は負荷側熱交換器、６は低圧レシーバ
であり、これらを順次接続して、メインの冷媒回路をな
す。また、１０１は第一の温度センサ、１０２は第二の
温度センサ、１０３は圧力センサ、１００は上記第一の
温度センサ、第二の温度センサ、圧力センサの情報よ
り、絞り装置の開度を決定し、制御を行う制御器であ
る。なお、冷房と暖房でセンシング位置が異なるまたは
共通化を特徴とする場合、冷媒の流れが冷房と暖房で逆
になるので、凝縮器と蒸発器が特定できなくなる。そこ
で、冷房時に凝縮器、暖房時に蒸発器になる熱交換器を
熱源側熱交換器とする。また、負荷側熱交換器はその逆
を示す。

【００４６】作用について説明する。冷房時、図１の冷
媒の流れに示すごとく、冷媒は、圧縮機１より吐出さ
れ、熱源側熱交換器３にて凝縮し、絞り装置４にて絞ら
れ、低温・低圧の二相状態となる。この低温・低圧の二
相冷媒は、負荷側熱交換器５に流入し、周囲より熱を奪
い冷房すると共に、自身は蒸発気化し、四方弁２、低圧
レシーバ６を介して、圧縮機１に戻る。

【００４７】暖房時、冷媒は、圧縮機１より吐出され、
負荷側熱交換器５にて、周囲に熱を放出し暖房すると共
に、自身は凝縮し液化し、絞り装置４にて絞られ、低温
・低圧の二相状態となる。この低温・低圧の二相冷媒
は、熱源側熱交換器３に流入し、蒸発気化し、四方弁
２、低圧レシーバ６を介して、圧縮機１に戻る。さら
に、運転条件を検知して、運転の状態を判断するには、
例えば、モード切換えスイッチに連動していれば、冷房
や暖房等のモードが判断できる。また熱交換器の入口ま
たは出口の温度を検出し、冷媒の流れる方向等を判断し
ても良い。四方弁のＯＮ−ＯＦＦからも運転状態の判断
が可能である。

【００４８】余剰冷媒量と循環組成の変化について説明
する。まず、余剰冷媒の発生量であるが、余剰冷媒の量
は、冷媒回路が決定されると、概ね、冷房か暖房かによ
り決定される。よって、冷房及び暖房における余剰冷媒
の発生量は予め、推定することができる。また、図２は
低圧レシーバ６の液面レベルと循環組成の関係を示して
いる。図に示す通り、低圧レシーバ内部の冷媒量が増加
すると、循環組成は増加する。よって、これらの関係を
使うと、冷房及び暖房における循環組成が、どの程度に
なるかを、予め、予測することができる。すなわち、各
運転の状態に応じた冷媒の組成状態を予め設定し、記憶
しておいて、判断された運転状態によって、この中から
選択すれば良い。

【００４９】図３は、冷房時及び暖房時の絞り装置４の
開度決定を行う過程のフローチャートである。絞り装置
４の開度決定は、上記のごとく予め推定した循環組成を
もとに以下のように行う。先ずこの冷房か暖房かを判断
する（ＳＴ０１）。冷房時の場合は循環組成をα₁ とし
（ＳＴ０２）、このα₁ と第一の温度センサ１０１が検
出する温度Ｔ１と第二の温度センサ１０２が検出する温
度Ｔ２とから蒸発温度ｔ_e を求め（ＳＴ０３）、次に、
蒸発器出口過熱度であるＳＨ＝Ｔ１−Ｔｅが組成α₁ に
応じて定められた目標値に一致するように絞り装置４の
開度を決定する（ＳＴ０５，ＳＴ０６）。

【００５０】暖房時（ＳＴ０１）には循環組成をα₂ と
し（ＳＴ０７）、このα₂ と圧力センサ１０３が検出す
る圧力Ｐから凝縮温度ＴC を算出する（ＳＴ０８）。Ｔ
C と第二の温度センサ１０２が検出する温度Ｔ２より、
凝縮器出口過冷却度をＳＣ＝ＴC −Ｔ２から算出する
（ＳＴ０９）。この凝縮器出口過冷却度ＳＣが目標値に
一致するように（ＳＴ１０）、絞り装置４の開度を決定
する（ＳＴ１１）。これらの結果、簡単な制御におい
て、効率の良い運転を行うことができる。

【００５１】上記のごとく、例えば、特にＳＣの値を変
更することにより、余剰冷媒が低圧レシーバから凝縮器
へ移ったり逆に凝縮器から低圧レシーバへ移ったりす
る。従って、低圧レシーバの液面が変動して組成が変わ
る。次にこの手順を説明する。まず、絞りを絞る。これ
により、ＳＣが増大する。このため低圧レシーバの液面
が低下する。循環組成において低沸点成分の割合が減少
することになる。このように絞りの開度変更は、ＳＣの
増減及び低圧レシーバの液面レベルの増減を介して、組
成の変化につながる。この場合、制御器は、循環組成の
直接的あるいは間接的な検知手段から組成を検知し、絞
りの検知手段から開度を求め、循環組成を調整する手段
を操作させる。また、一般に循環組成とは低沸点成分の
割合であり、低圧レシーバ内の液が減少すると、循環回
路内では高沸点成分がふえるので低沸点成分の割合が減
少することになる。

【００５２】制御の設定値を変更させる場合は、ＳＨ，
ＳＣの目標値を変更させたり、マルチ機種の場合は、凝
縮温度を一定にするための圧縮機の吐出圧の制御上の目
標とする圧力である目標高圧を変更する等の考えが一般
的である。なお、ＳＣとはＴc （凝縮温度、厳密には飽
和液温度）−Ｔc out （凝縮器出口温度）である。ま
た、ＳＨとはＴe out （蒸発器出口温度）−Ｔe （蒸発
温度、厳密には飽和ガス温度）である。非共沸混合冷媒
では、飽和温度でも沸騰開始温度（沸点）と凝縮開始温
度（露点）とは異なる。

【００５３】上記では、冷房時、蒸発器出口のＳＨ過熱
度を一定にする制御、及び暖房時凝縮器出口のＳＣ冷却
度を一定にする制御を行うひとつの実施例について述べ
たが冷房または暖房と、蒸発器出口の過熱度を一定にす
る制御または凝縮器出口の過冷却度を一定にする制御と
は任意に組み合わせることができる。

【００５４】実施例２． 以下、本発明の実施例２を図について説明する。図４
は、本発明の実施例２を示す冷媒回路図である。図にお
いて、１は圧縮機、２は四方弁、３は熱源側熱交換器、
４は絞り装置、５は負荷側熱交換器、６は低圧レシーバ
であり、これらを順次接続して、メインの冷媒回路をな
す。また、１０６は第二の温度センサ、１０７は第一の
温度センサ、１０５は圧力センサ、１００は上記第一の
温度センサ、第二の温度センサ、圧力センサの情報よ
り、絞り装置の開度を決定し、制御を行う制御器であ
る。また、負荷側熱交換器はａ，ｂ二系続のマルチ回路
を有する。

【００５５】作用について説明する。冷房時、図４の冷
媒の流れに示すごとく、冷媒は、圧縮機１より吐出さ
れ、熱源側熱交換器３にて凝縮し、絞り装置４にて絞ら
れ、低温・低圧の二相状態となる。この低温・低圧の二
相冷媒は、負荷側熱交換器５に流入し、周囲より熱を奪
い冷房すると共に、自身は蒸発気化し、四方弁２、低圧
レシーバ６を介して、圧縮機１に戻る。負荷側熱交換器
は、５ａまたは５ｂのみの運転も可能である。

【００５６】暖房時、冷媒は、圧縮機１より吐出され、
負荷側熱交換器５にて、周囲に熱を放出し暖房すると共
に、自身は凝縮し液化し、絞り装置４にて絞られ、低温
・低圧の二相状態となる。この低温・低圧の二相冷媒
は、熱源側熱交換器３に流入し、蒸発気化し、四方弁
２、低圧レシーバ６を介して、圧縮機１に戻る。負荷側
熱交換器は、５ａまたは５ｂのみの運転も可能である。

【００５７】余剰冷媒量と循環組成の変化について説明
する。まず、余剰冷媒の発生量であるが、余剰冷媒の量
は、冷媒回路が決定されると、概ね、冷房か暖房かによ
り決定される。また、余剰冷媒量は、負荷側熱交換器の
運転台数にも依存するため、圧縮機の運転周波数によっ
て、負荷側熱交換器の運転台数も概ね把握する。この結
果、冷房及び暖房における余剰冷媒の発生量は圧縮機の
運転周波数の情報を加えると、より正確に予め、推定す
ることができる。また、図５は低圧レシーバ６の液面レ
ベルと循環組成の関係を示している。図に示す通り、低
圧レシーバ内部の冷媒量が増加すると、循環組成は増加
する。よって、これらの関係を使うと、冷房及び暖房に
おける循環組成が、圧縮機の運転周波数によって推定す
ることができる。

【００５８】絞り装置４の開度決定は、上記のごとく圧
縮機の運転周波数によって推定した循環組成から以下の
ように行う。冷房時の循環組成α₁ を圧縮機の運転周波
数から求め、第一の温度センサ１０７が検出する温度Ｔ
１と第二の温度センサ１０６が検出する温度Ｔ２との差
ＳＨ＝Ｔ１−Ｔ２が一定となるように絞り装置４の開度
を決定する。

【００５９】暖房時の循環組成α₂ を圧縮機の運転周波
数から求め、圧力センサ１０５が検出する圧力Ｐから凝
縮温度ＴC を算出する。ＴC と第二の温度センサ１０６
が検出する温度Ｔ２より、凝縮器出口過冷却度をＳＣ＝
ＴC −Ｔ２から算出する。この凝縮器出口過冷却度ＳＣ
が一定となるように、絞り装置４の開度を決定する。こ
れらの結果、簡単な制御において、熱交換器を複数有す
るマルチ冷媒回路においても、効率の良い運転を行うこ
とができる。

【００６０】図５において、冷媒の組成を推定する場合
の一例を図６、図７に示す。図７のデータは予め実験等
により決定できる。冷房時または暖房時（ＳＴ１３）、
圧縮機の周波数レベルに応じて（ＳＴ１４，ＳＴ２
０）、記憶された循環組成を求めれば良い（ＳＴ１５，
ＳＴ２１）。温度や圧力を計測し、蒸発温度や凝縮温度
を求め（ＳＴ１６，ＳＴ２２）、ＳＨ，ＳＣを算出（Ｓ
Ｔ１７，ＳＴ２３）し、目標値に応じて（ＳＴ１８，Ｓ
Ｔ２４）、開度を変更することにより、これらのデータ
より圧縮機の運転周波数、運転モード、及び循環組成を
関連付けすることができる。また、弁開度以外の変更の
例を図８に示す。図８において、ｋ₁ ，ｋ₂ は定数、Δ
Ｓは絞り装置の開度変更量である。冷房時には蒸発温度
Ｔｅを検知する。この検知したＴｅと蒸発器出口との差
としてＳＨを求める。ＳＨの値とＳＨの目標値との差Δ
ＳＨを演算し、このΔＳＨの量に応じて絞り装置の開度
を変更する。また、Ｔｅの目標値とＴｅとの差ΔＴｅに
応じて圧縮機の回転周波数Δｆｃｏｍｐを演算する。暖
房時には、凝縮温度Ｔｃを検知する。この検知したＴｃ
と凝縮器出口との差としてＳＣを求める。ＳＣの値とＳ
Ｃの目標値との差ΔＳＣを演算し、このΔＳＣの量に応
じて絞り装置の開度を変更する。また、Ｔｃの目標値と
Ｔｃとの差ΔＴｃに応じて圧縮機の回転周波数Δｆｃｏ
ｍｐを演算する。これにより、冷房時は蒸発温度に目標
値を設定し、暖房時は凝縮温度に目標値を設定し、各
々、目標値となるように圧縮機の周波数を変更する。

【００６１】上述のごとく、ＳＣやＳＨの変更により、
低圧レシーバの液面レベルが変化するのに加え、圧縮機
の運転周波数より、マルチ機種の場合、どの容量の室内
機が運転しているかを推定する。ここで室内機への寝込
みを考えなければ、室内機の運転容量が小さい程、冷媒
は余る。言い替えると圧縮機の運転周波数が小さい程、
低圧レシーバには余剰冷媒が溜まり、循環組成は低沸点
成分に富むようになる。さらに、圧縮機の運転周波数が
大きいときには室内機の運転台数（容量）は多いと言え
る。台数と容量の違いは同じ容量でも大きな能力を発揮
する室内機１台の場合もあれば、小さな能力のものが多
数の場合もある。これによって、多少バラツキはでる
が、容量が大きくなれば、余剰冷媒が減少するという傾
向は同じである。

【００６２】絞り装置４の開度の設定値は運転のモード
や周波数条件等によって変えられる。すなわち、設定値
によってこの設定値に対応する開度に変更する。これに
伴って循環組成が徐々に対応した組成に変更することに
なる。この際、開度の変更によってシステムの負荷状態
が変化する。しかも組成変更によっても同様な負荷変化
が起こり、結果として周波数が加わる。これに対して
は、一定間隔毎（例えば１分毎）に絞りの開度及び圧縮
機の運転周波数を検知して設定値の変更を行うと良い。
ただし、この周期は圧縮機の運転周波数変更または絞り
の開度変更の周期と必ずしも一致しない。あるいは、ま
た、モードの切換え及び圧縮機の運転周波数の変動が大
きい時のみ設定値を変更することでも良い。これらの制
御により、運転状態の変化に追従した精度の良い制御が
可能となる。

【００６３】実施例３． 以下、本発明の実施例３を図について説明する。図９
は、本発明の実施例３を示す冷媒回路図である。図にお
いて、１は圧縮機、３は熱源側熱交換器、４は絞り装
置、５は負荷側熱交換器、６は低圧レシーバであり、こ
れらを順次接続して、メインの冷媒回路をなす。また、
１０１は第一の温度センサ、１０２は第二の温度セン
サ、１００は上記第一の温度センサ及び第二の温度セン
サの情報より、絞り装置の開度を決定し、制御を行う制
御器である。

【００６４】作用について説明する。冷媒は、圧縮機１
より吐出され、熱源側熱交換器３にて凝縮し、絞り装置
４にて絞られ、低温・低圧の二相状態となる。この低温
・低圧の二相冷媒は、負荷側熱交換器５に流入し、周囲
より熱を奪い冷房すると共に、自身は蒸発気化し、低圧
レシーバ６を介して、圧縮機１に戻る。

【００６５】圧縮機起動時、低圧レシーバ６には、寝込
み冷媒及び圧縮機起動時の液バック等により、冷媒液が
溜まる。この後、冷媒回路内における冷媒の分布が適性
に向かうとともに、低圧レシーバ内部の冷媒液の量は減
少する。低圧レシーバ内部の冷媒液の量が減少すると、
循環組成も減少するため、循環組成もまた、圧縮機起動
からの時間によって、例えば図１０のように減少する。
従って、循環組成αを圧縮機起動からの時間より推定
し、第一の温度センサ１０１が検出する温度Ｔ１と第二
の温度センサ１０２が検出する温度Ｔ２との差ＳＨ＝Ｔ
１−Ｔ２が一定となるように絞り装置４の開度を決定す
る。この時、負荷側熱交換器出口過熱度ＳＨの目標値
は、時間と共に変化する循環組成によって変更する。こ
の結果、圧縮機起動から定常状態に至るまでの時間を短
縮する。

【００６６】なお、起動時、液戻りや寝込みにより低圧
レシーバには液冷媒が溜まっていることが多く、循環組
成は低沸点成分に富んでいる。従って、ＳＨ＝Ｔ１−Ｔ
２の目標値を組成に合わせて設定することにより、絞り
が絞り過ぎになったり、開け過ぎになることを防ぐ。こ
の結果、起動時低圧レシーバ内の液冷媒をスムーズに凝
縮器へと移動させることができる。この結果、圧縮機起
動から、冷媒回路が定常状態に至るまでの時間が短縮で
きる。

【００６７】なお、上記のような制御を行う起動状態
と、定常と考えられる状態とを、例えば、起動からの時
間や、あるいは、高圧圧力を１分毎に検知し、３分間の
変動幅が所定値以下になった場合（時間間隔は１分毎に
限らない）のようなデータから区分けすれば良い。

【００６８】実施例１〜３は運転モード、圧縮機の運転
周波数及び起動時等により、低圧レシーバ内に存在する
余剰冷媒量がある程度予測できるというもので、一般に
非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクルのアキュムレータ
のような低圧レシーバ内の冷媒は、高沸点成分に富んだ
液相と、低沸点成分に富んだ気相に分離され、高沸点成
分に富んだ液相はアキュムレータ内に貯溜される。この
ためアキュムレータ内に液冷媒が存在すると、冷凍サイ
クル内を循環する冷媒組成は低沸点成分が多くなる（循
環組成が増加する）傾向を示す。このアキュムレータ内
の冷媒液面高さｈと循環組成αの関係は、アキュムレー
タ内の冷媒液面高さが増加する程、すなわちアキュムレ
ータ内の液冷媒量が増加する程、循環組成は増加する。
従って、この関係を予め実験などによって調べておけ
ば、液面検出器等で検出されたアキュムレータ内の冷媒
液面高さｈから循環組成αを推定することができる。以
上のように運転状態によって循環組成を調整し、運転状
態に適応した非共沸混合冷媒の組成状態を常に保つた
め、安定した運転が可能で、運転の信頼性が高く、能力
を常に充分に発揮できる冷媒循環システムを得ることが
できる。

【００６９】実施例４． 以下、本発明の実施例４を図について説明する。図１１
は、本発明の実施例４を示す冷媒回路図である。図にお
いて、１は圧縮機、３は熱源側熱交換器、４は絞り装
置、５は負荷側熱交換器、６は低圧レシーバであり、こ
れらを順次接続して、メインの冷媒回路をなす。また、
１０１は第一の温度センサ、１０２は第一の圧力セン
サ、１０６は第二の温度センサ、１０５は第二の圧力セ
ンサ、１００は上記第一の温度センサ及び第一の圧力セ
ンサの情報より、循環組成を演算し、且つ、絞り装置の
開度を決定し、制御を行う制御器である。

【００７０】作用について説明する。冷媒は、圧縮機１
より吐出され、熱源側熱交換器３にて凝縮し、絞り装置
４にて絞られ、低温・低圧の二相状態となる。この低温
・低圧の二相冷媒は、負荷側熱交換器５に流入し、周囲
より熱を奪い冷房すると共に、自身は蒸発気化し、低圧
レシーバ６を介して、圧縮機１に戻る。

【００７１】制御器は、循環組成αを演算する機能と、
絞り装置４を駆動する機能を有する。循環組成αの演算
は、第一の温度センサが検出する温度Ｔ１と第一の圧力
センサが検出する圧力Ｐとにより求める。図１２は圧力
一定の下で、横軸に冷媒の組成、縦軸に温度をとった図
である。図中、飽和蒸気温度は破線、飽和液温度は一点
鎖線、冷媒の乾き度Ｘ＝０．９の線を実線で示してい
る。図より、二相部において、圧力、温度および冷媒の
乾き度が決定されると、組成は一意的に決まることが分
かる。従って、一般に、蒸発器出口冷媒の乾き度を０．
９程度と考えると、上記温度Ｔと圧力Ｐによって、循環
組成を求めることができる。制御器では、算出した循環
組成と第二の圧力センサ１０５が検出する値Ｐ２によ
り、凝縮温度Ｔｃを算出する。第二の温度センサが検出
する値Ｔ２と上記凝縮温度Ｔｃとの差により、凝縮器出
口過冷却度ＳＣをＳＣ＝Ｔｃ−Ｔ２から算出する。この
結果、凝縮器出口における冷媒の過冷却度を適正にし、
効率のよい運転を行うことができる。

【００７２】図１２において、横軸は高沸点成分の割合
（％）を示す。又、冷媒の過冷却度を適正にするとは目
標値に近づけることであり、先ず、組成αを演算し、次
にＴｃを算出し、ＳＣを求め、求めたＳＣと目標ＳＣと
の差が大きければ差の開度を求めて、再びαを演算して
計算を繰り返し、ＳＣを適正にする。ＳＣが大き過ぎる
と、熱交換器において、ガス部、二相部、液部のうち液
部の割合が多くなり、熱交換器の効率が低下する。一
方、ＳＣが小さすぎると、熱交換器出口が二相状態とな
り冷媒音がしたり、マルチ機種では冷媒の分配がうまく
行かなくなる。よってＳＣを適正にすることにより、効
率のよい、且つ、異常の発生しないシステムを得ること
ができる。

【００７３】実施例５． 以下、本発明の実施例５を図について説明する。図１３
は、本発明の実施例５を示す冷媒回路図である。図にお
いて、１は圧縮機、３は熱源側熱交換器、４は絞り装
置、５は負荷側熱交換器、６は低圧レシーバであり、こ
れらを順次接続して、メインの冷媒回路をなす。また、
１０１は温度センサ、１０３は圧力センサ、１００は上
記温度センサ及び圧力センサの情報より、循環組成を演
算し、且つ、絞り装置の開度を決定し、制御を行う制御
器である。

【００７４】作用について説明する。冷媒は、圧縮機１
より吐出され、熱源側熱交換器３にて凝縮し、絞り装置
４にて絞られ、低温・低圧の二相状態となる。この低温
・低圧の二相冷媒は、負荷側熱交換器５に流入し、周囲
より熱を奪い冷房すると共に、自身は蒸発気化し、低圧
レシーバ６を介して、圧縮機１に戻る。

【００７５】制御器１００は、循環組成αを演算する機
能と、絞り装置４を駆動する機能を有する。循環組成α
の演算は、温度センサが検出する温度Ｔと圧力センサが
検出する圧力Ｐとにより求める。図１４は圧力一定の下
で、横軸に冷媒の組成、縦軸に温度をとった図である。
図中、飽和蒸気温度は破線、飽和液温度は一点鎖線で示
している。図より、二相部（飽和状態を含む）におい
て、圧力、温度および冷媒の乾き度が決定されると、組
成は一意的に決まることが分かる。従って、一般に、凝
縮器出口冷媒の乾き度を０程度と考えると、上記温度Ｔ
と圧力Ｐによって、循環組成を求めることができる。な
お乾き度０とは飽和液の状態を示している。制御器で
は、算出した循環組成と圧力センサ１０３が検出する値
Ｐにより、凝縮温度Ｔｃを算出する。温度センサが検出
する値Ｔと上記凝縮温度Ｔｃとの差により、凝縮器出口
過冷却度ＳＣをＳＣ＝Ｔｃ−Ｔから算出する。この結
果、実施例１と同様な計算の繰り返しにより凝縮器出口
における冷媒の過冷却度を適正にし、効率のよい運転を
行うことができる。なお、絞りの開度をＳＣを目標値に
して決めるが、これを決定するときのＳＣと、組成推定
において、乾き度が０（ＳＣ＝０）とは別ものと仮定し
ている。実施例４，５では、冷凍サイクルにおいて飽和
状態となる箇所の温度と圧力から組成を推定しているの
で演算が非常に簡易化でき、よって制御器１００のプロ
グラムやあらかじめ設定する値が簡素化し、安価となる
ばかりでなく、推定した組成に基づいて制御するので冷
凍サイクルの信頼性が高くなり費用効果の秀れた装置を
得ることができる。

【００７６】実施例６． 以下、本発明の実施例６を図について説明する。図１５
は、本発明の実施例６を示す冷媒回路図である。図にお
いて、１は圧縮機、３は熱源側熱交換器、１１は高圧レ
シーバ、４は絞り装置、５は負荷側熱交換器、６は低圧
レシーバであり、これらを順次接続して、メインの冷媒
回路をなす。また、１０１は温度センサ、１０３は圧力
センサであり、高圧レシーバ内部の圧力と温度を測定し
ている。１００は上記温度センサ及び圧力センサの情報
より、循環組成を演算し、且つ、絞り装置の開度を決定
し、制御を行う制御器である。

【００７７】作用について説明する。冷媒は、圧縮機１
より吐出され、熱源側熱交換器３にて凝縮し、一旦、高
圧レシーバに入る。高圧レシーバより流出する液冷媒
は、絞り装置４にて絞られ、低温・低圧の二相状態とな
る。この低温・低圧の二相冷媒は、負荷側熱交換器５に
流入し、周囲より熱を奪い冷房すると共に、自身は蒸発
気化し、低圧レシーバ６を介して、圧縮機１に戻る。

【００７８】制御器は、循環組成αを演算する機能と、
絞り装置４を駆動する機能を有する。循環組成αの演算
は、温度センサが検出する温度Ｔ１０１と圧力センサ１
０３が検出する圧力Ｐとにより求める。一般に、凝縮器
出口冷媒の乾き度を０程度と考えると、高圧レシーバ内
部も、乾き度が０となるので、上記温度Ｔと圧力Ｐによ
って、循環組成を求めることができる。制御器では、算
出した循環組成と圧力センサ１０３が検出する値Ｐによ
り、凝縮温度Ｔｃを算出する。温度センサが検出する値
Ｔと上記凝縮温度Ｔｃとの差により、凝縮器出口過冷却
度ＳＣをＳＣ＝Ｔｃ−Ｔから算出する。この結果、凝縮
器出口における冷媒の過冷却度を適正にし、効率のよい
運転を行うことができる。

【００７９】高圧レシーバでは必ず飽和液面ができるの
で、圧力検出がより確実となり、循環組成の算出の高い
精度が得られより一層信頼性の高い冷凍プラントを得る
ことができる。また、この高圧レシーバは凝縮器と絞り
装置の間のどこに設けても良いが、但し飽和液面を確保
する必要がある。実施例１〜６にて、蒸発器出口のＳ
Ｈ、または凝縮器出口のＳＣと一定にすることにより、
冷媒回路内に分布する冷媒の状態を適正としている。

【００８０】すなわち、圧縮機、凝縮器、絞り装置、蒸
発器よりなる冷媒回路にて、モード、起動、負荷の大小
等の運転状態や飽和状態となる場所での圧力や温度を検
出する検出器と、検出器より検出された値によって組成
を決定し、上記組成に応じて飽和温度を演算し、蒸発器
出口ＳＨまたは凝縮器出口ＳＣが目標値となるように絞
りの開度を決定する制御器とを備えるものである。これ
により、効率の良い運転をすることができる。またさら
に、圧縮機、凝縮器、絞り装置、蒸発器よりなる冷媒回
路と組成演算手段、絞りの制御手段を設け、冷凍回路中
の特定の位置の冷媒の乾き度をある値一定と仮定し、あ
らかじめ乾き度に応じて設定されていたαを呼び出し、
凝縮器または蒸発器出口でのＳＨまたはＳＣがαをもと
に一定となるように制御するものである。これにより、
簡単な制御手段で信頼性の高い、効率の良い冷凍・空調
装置を得ることができる。

【００８１】実施例７． 以下、本発明の実施例７を図について説明する。図１６
は、本発明の実施例７を示す冷媒回路図である。図にお
いて、１は圧縮機、２は四方弁、３は熱源側熱交換器、
８は過冷却熱交換器、４は第一の絞り装置、５は負荷側
熱交換器、６は低圧レシーバであり、これらを順次接続
して、メインの冷媒回路をなす。また、負荷側熱交換器
はａ，ｂ二系統の冷媒回路を持つ、上記メイン回路上の
第一の絞り装置４と熱源側熱交換器の間には、冷媒回路
を分岐し第二の絞り装置７および過冷却熱交換器８を介
して、メイン回路上の低圧のガス配管部に至るバイパス
管２００を接続する。１０１は第一の温度センサ、１０
２は第二の温度センサ、１０３は第一の圧力センサ、１
０５は第二の圧力センサ、１０７は第三の温度センサ、
１０６は第四の温度センサ、１０９は第五の温度センサ
である。１００は上記第一および第二の温度センサ１０
１，１０２並びに第一の圧力センサ１０３の情報より、
循環組成を演算し、且つ、上記循環組成と第三および第
四の温度センサ並びに第二の圧力センサの検出値から、
絞り装置の開度を決定し、制御を行う制御器である。

【００８２】作用について説明する。冷房運転時、冷媒
は、圧縮機１より吐出され、熱源側熱交換器３にて凝縮
し、絞り装置４にて絞られ、低温・低圧の二相状態とな
る。この低温・低圧の二相冷媒は、負荷側熱交換器５に
流入し、周囲より熱を奪い冷房すると共に、自身は蒸発
気化し、四方弁２および低圧レシーバ６を介して、圧縮
機１に戻る。冷媒の一部は、バイパス管２００へ流れ込
み、第二の絞り装置にて、低圧まで絞られ、過冷却熱交
換器８に導かれる。過冷却熱交換器８は、メイン回路を
流れる高圧の液冷媒と、上記バイパス管２００を流れる
低温・低圧の二相冷媒との熱交換を行う。よって、バイ
パス管２００を流れる冷媒のエンタルピは、メイン回路
を流れる冷媒に伝えられ、エネルギ的なロスは無くな
る。

【００８３】制御器は、循環組成αを演算する機能と、
絞り装置４の開度、圧縮機１の運転周波数、および送風
機１２の回転数を調節する機能を有する。循環組成αの
演算は、次の手順にて行う。データとしては、バイパス
管２００上のものを用いる。まず、第一の温度センサ、
第二の温度センサおよび第一の圧力センサが各々検知す
る値Ｔ１，Ｔ２およびＰ１を取り込む。初期値は冷媒の
充填組成とするなどして、循環組成α₁ を仮定すると、
液冷媒のエンタルピは、冷媒の温度のみに依存するとし
て、Ｔ１からエンタルピＨ１を求める。第二の絞り装置
７出口の冷媒のエンタルピは第二の絞り装置７入口のエ
ンタルピに等しいとすると、Ｔ２，Ｐ１およびＨ１から
第二の絞り装置７出口の乾き度Ｘが求まる。この計算結
果ＸとＴ２およびＰ１より、冷媒の循環組成α₂ を逆算
する。α₁ とα₂ が等しくなるまで、例えばα₁ ＝（α
₁ ＋α₂ ）／２とα₁ の仮定を繰り返し演算し、得られ
た結果を循環組成αとする。

【００８４】循環組成αが求まると、Ｐ２とαより凝縮
温度Ｔｃ，Ｔ２より蒸発温度Ｔｅを求めることができ
る。制御器では、凝縮温度および蒸発温度の目標値は予
め設定しておき、各々、目標値とのずれに応じて、圧縮
機１の運転周波数および送風機１２の回転数の補正を行
う。また、絞り装置４の開度は、第三および第四の温度
センサ１０７，１０６が検知した値の差が一定となるよ
うに制御する。以上のように冷媒温度は圧縮機や送風機
の制御により、循環組成は弁開度によるが、これは例え
ばマルチ機種の場合、絞りは冷媒の流量制御の役目をす
る。絞りの操作により低圧レシーバ内部の液面に変動が
あれば結果として組成が変動する。１０９が第五の温度
センサであり、第二と第五の温度センサの差を一定にす
ることにより、過冷却熱交換器を流れるバイパスの冷媒
流量を制御し、熱交換効率を良くする。αへの影響はバ
イパスより液冷媒が低圧レシーバにバイパスされると、
低圧レシーバ内部の液冷媒が増えて、組成が大きくな
る。

【００８５】暖房運転時の冷媒の流れは、図１６中の破
線で示される。バイパス管２００へは冷媒は二相状態で
流れ込む。従って、循環組成αの演算は、次の手順にて
行う。第二の温度センサ、および第一の圧力センサが各
々検知する値Ｔ２およびＰ１を取り込む。ここで、バイ
パス管２００に流入する冷媒の乾き度を０．１〜０．４
程度の値として設定し、この乾き度ＸとＴ２およびＰ１
より、冷媒の循環組成αを算出する。ここでは、絞り直
後の状態つまり、高圧液部から低圧二相部への等エンタ
ルピ変化を仮定して乾き度を決定している。なお、上記
は絞り後の冷媒の温度、圧力を検出しているが、これは
センサを冷房と暖房で共用できることを考えており、も
し共用を考えなければ、冷房時はバイパス管にて組成を
推定し、暖房時は蒸発器の入口（または出口）にて組成
を推定するようにしても良いことは当然である。

【００８６】循環組成αが求まると、Ｐ２とαより凝縮
温度Ｔｃ，Ｔ２より蒸発温度Ｔｅを求めることができ
る。制御器では、凝縮温度および蒸発温度の目標値は予
め設定しておき、各々、目標値とのずれに応じて、圧縮
機１の運転周波数および送風機１２の回転数の補正を行
う。また、絞り装置４の開度は、上記凝縮温度と第四の
温度センサが検知した値の差が一定となるように制御す
る。凝縮温度は圧縮機吐出圧力と組成の関数として求め
る。蒸発温度は絞り後の二相冷媒温度で求める。また、
目標値としては例えば凝縮温度５０℃、蒸発温度０℃と
している。従って、循環組成の推定精度が良く、効率の
良い運転を確実に行うことができる。図１７は温度と冷
媒回路中の循環する組成における高沸点成分の重量の割
合を示すものであり、例えば、低圧が一定圧力Ｐにおい
て第２の絞り装置７の出口付近における温度をｔとする
と、その乾き度が０．２５と仮定した場合の割合を示し
ている。このような特性をあらかじめ記憶させておくと
組成が得られる。

【００８７】実施例８． 以下、本発明の実施例８を図について説明する。図１８
は、本発明の実施例８を示す冷媒回路図である。なお、
図中実施例７と同一部分については、同一符号を付し、
説明を省略する。図１６における実施例７の構成に熱源
側熱交換器３および過冷却熱交換器の間に第三の絞り装
置９を付け加える。

【００８８】作用について説明する。冷房運転について
は、第三の絞り装置の開度を全開とする以外は、実施例
７と同様であるため省略する。暖房運転について説明す
る。暖房運転時、冷媒は、圧縮機１より吐出され、負荷
側熱交換器５にて凝縮し、絞り装置４にて若干絞られ
る。この若干絞られた高圧の液冷媒は、第三の絞り装置
９にて、低圧まで絞られ、低温・低圧の二相冷媒とな
る。この低温・低圧の二相冷媒は、熱源側熱交換器３に
て流入し、蒸発気化し、四方弁２および低圧レシーバ６
を介して、圧縮機１に戻る。冷媒の一部は、バイパス管
２００へ流れ込み、第二の絞り装置にて、低圧まで絞ら
れ、過冷却熱交換器８に導かれる。過冷却熱交換器８
は、メイン回路を流れる高圧の液冷媒と、上記バイパス
管２００を流れる低温・低圧の二相冷媒との熱交換を行
う。これにより冷房時と暖房時はセンサを共用できるこ
とになる。

【００８９】循環組成の算出方法は、実施例７の冷房時
と同様に行う。循環組成αが求まると、Ｐ２とαより凝
縮温度Ｔｃ，Ｔ２より蒸発温度Ｔｅを求めることができ
る。制御器では、凝縮温度および蒸発温度の目標値は予
め設定しておき、各々、目標値とのずれに応じて、圧縮
機１の運転周波数および送風機１２の回転数の補正を行
う。また、絞り装置４の開度は、上記凝縮温度Ｔｃと第
四の温度センサが検知した値Ｔ４との差が、一定となる
ように制御する。第二の絞り装置７の開度は、第二およ
び第五の温度センサ１０２，１０９が検知した値の差が
一定となるように制御する。従って、本実施例におい
て、絞りを追加することにより、冷房と暖房で循環組成
の推定方法を同様にすることができ、また精度の良い、
効率の良い運転を行うことができる。

【００９０】実施例９． 以下、本発明の実施例９を図について説明する。図１９
は、本発明の実施例９を示す冷媒回路図である。なお図
中、実施例７と同一部分については、同一符号を付し、
説明を省略する。図２０は、本実施例におけるメイン配
管２１０とバイパス配管２００との分岐部を示してい
る。図に示すように、バイパス配管２００は、メイン配
管２１０に対して、下向きに接続する。すなわちメイン
配管の下部に入口を設ける。

【００９１】作用について説明する。冷房運転について
は、実施例７と同様であるため省略する。暖房運転時の
冷媒の流れは、図１９中の破線で示される。暖房時、第
一の絞り装置４と熱源側熱交換器３を接続するメイン配
管中において、冷媒は、低温・低圧の気液二相状態とな
る。この時の冷媒の流動様式は、図２０中の破線で示す
ような、上下に気液が分離した流れか、もしくは、図２
１中の破線で示すような、管壁に液膜を形成する環状流
の形態をとる。従って、どちらの形態においても、バイ
パス管には気液二相状態冷媒の液冷媒が流入する。つま
り、バイパス配管に流入する冷媒の乾き度は０であると
することができる。

【００９２】循環組成αの演算は、次の手順にて行う。
第二の温度センサ、および第一の圧力センサが各々検知
する値Ｔ２およびＰ１を取り込む。ここで、バイパス配
管２００に流入する冷媒の乾き度を０として設定し、こ
の乾き度ＸとＴ２およびＰ１より、バイパス配管２００
中を流れる冷媒の組成α_L を算出する。このα_L より、
メイン配管２１０を流れる冷媒の組成α（循環組成）を
推定する。

【００９３】循環組成αが求まると、Ｐ２とαより凝縮
温度Ｔｃ，Ｔ２より蒸発温度Ｔｅを求めることができ
る。制御器では、凝縮温度および蒸発温度の目標値は予
め設定しておき、各々、目標値とのずれに応じて、圧縮
機１の運転周波数および送風機１２の回転数の補正を行
う。また、絞り装置４の開度は、上記凝縮温度と第四の
温度センサが検知した値の差が、一定となるように制御
する。これは高圧（凝縮温度）や低圧（蒸発温度）から
圧縮機の回転数や室外ファン風量のゲイン（変更量）を
決定するＶＰＭ制御を行うことである。従って、暖房時
の循環組成の推定精度が安価に改善できる。冷房と暖房
で制御が異なるが、冷媒回路構成を変更することなく組
成推定が可能である。実施例７〜９は、熱源側熱交換器
（凝縮器）と絞りの間に液冷媒を流すバイパス管を設
け、主配管とバイパス等が同じ組成であることを利用し
て、バイパス管での絞り前後の等エンタルピ変化を利用
してαを繰り返し演算し、αをもとに凝縮温度や、蒸発
温度を演算し、目標値に合わせるよう圧縮機、送風機等
を制御している。すなわち、圧縮機、凝縮器、絞り装
置、蒸発器、低圧レシーバを備えた冷媒回路において、
凝縮器と絞り装置の間より第二の絞り装置を介して低圧
レシーバに至るバイパス管と組成演算手段と、絞り装置
の開度を決定し、制御する制御器を備えている。

【００９４】実施例１０． 以下、本発明の実施例１０を図について説明する。図２
２は、本発明の実施例１０を示す冷媒回路図である。な
お図中、実施例７と同一部分については、同一符号を付
し、説明を省略する。図２３は、本実施例におけるメイ
ン配管２１０とバイパス配管２００との分岐部を示して
いる。図に示すように、バイパス配管２００とメイン配
管２１０の分岐部付近において、メイン配管の分岐部上
流にメッシュ２１１を設置する。

【００９５】作用について説明する。冷房運転について
は、実施例７と同様であるため省略する。暖房時の冷媒
の流れは、図２２中、破線で示される。バイパス配管２
００とメイン配管２１０の分岐部付近に設置されたメッ
シュ２１１の効果により、メッシュ２１１上流にて、気
液が分離した流動様式をとっていた冷媒は、メッシュ通
過後、噴霧状態となる。この結果、バイパス配管２００
には、メイン配管２１０を流れる冷媒の乾き度と等しい
乾き度の冷媒が、流入することになる。

【００９６】従って、循環組成αの演算は、次の手順に
て行う。第二の温度センサ１０２、および第一の圧力セ
ンサ１０３が各々検知する値Ｔ２およびＰ１を取り込
む。ここで、バイパス管２００に流入する冷媒の乾き度
を０．１〜０．４程度の値として設定し、この乾き度Ｘ
とＴ２およびＰ１より、冷媒の循環組成αを算出する。

【００９７】循環組成αが求まると、Ｐ２とαより凝縮
温度Ｔｃ，Ｔ２より蒸発温度Ｔｅを求めることができ
る。制御器では、凝縮温度および蒸発温度の目標値は予
め設定しておき、各々、目標値とのずれに応じて、圧縮
機１の運転周波数および送風機１２の回転数の補正を行
う。また、絞り装置４の開度は、上記凝縮温度と第四の
温度センサ１０６が検知した値の差が一定となるように
制御する。従って、メッシュを追加することにより、暖
房時、バイパス配管２００との分岐部付近におけるメイ
ン配管と、バイパス配管２００中を流れる冷媒の乾き度
とを等しくし、暖房時の循環組成の推定精度を改善し、
効率の良い運転を確実に行うことができる。以上はメッ
シュを設ける例を説明したが、気液分離された冷媒を噴
霧状態にする構造であれば、例えば周壁に堰を設けた
り、動いて攪拌するものでも良いことは当然である。

【００９８】実施例１１． 以下、本発明の実施例１１を図について説明する。図２
４は、本発明の実施例１１を示す冷媒回路図である。な
お図中、実施例７と同一部分については、同一符号を付
し、説明を省略する。本実施例では、第二の温度センサ
１０６の情報を、演算装置に取り込んでいる。

【００９９】作用について説明する。冷房運転について
は、実施例７と同様であるため説明を省略する。暖房運
転時は、演算装置の作用のみが異なるので、メイン制御
器の作用についても説明を省略する。暖房運転時の循環
組成αの演算は、次の手順にて行う。第四の温度センサ
１０６、第二の温度センサ１０２および第一の圧力セン
サ１０３が各々検知する値Ｔ４，Ｔ２およびＰ１を取り
込む。循環組成α₁ を仮定すると、液冷媒のエンタルピ
は、冷媒の温度のみに依存するとして、Ｔ４からエンタ
ルピＨ４を求める。第二の絞り装置７出口の冷媒のエン
タルピは第二の絞り装置７入口のエンタルピに等しいと
すると、Ｔ２，Ｐ１およびＨ４から第二の絞り装置７出
口の乾き度Ｘが求まる。この計算結果ＸとＴ２およびＰ
１より、冷媒の循環組成α₂ を逆算する。α₁ とα₂ が
等しくなるまで、α₁ の仮定を繰り返し演算し、得られ
た結果を循環組成αとする。

【０１００】従って、暖房運転時においても、精度良く
組成を推定し、効率の良い運転を行うことができる。

【０１０１】実施例１２． 以下、本発明の実施例１２を図について説明する。図２
５は、本発明の実施例１２を示す冷媒回路図である。図
において、１は圧縮機、２は四方弁、３は熱源側熱交換
器、８は過冷却熱交換器、４は第一の絞り装置、５は負
荷側熱交換器、６は低圧レシーバであり、これらを順次
接続して、メインの冷媒回路をなす。また、負荷側熱交
換器はａ，ｂ二系統の冷媒回路を持つ。上記メイン回路
上の第一の絞り装置４と熱源側熱交換器の間には、冷媒
回路を分岐し第二の絞り装置７および過冷却熱交換器８
を介して、メイン回路上の低圧のガス配管部に至るバイ
パス配管２００を接続する。１０１は第一の温度セン
サ、１０２は第二の温度センサ、１０３は第一の圧力セ
ンサ、１０５は第二の圧力センサ、１０７は第三の温度
センサ、１０６は第四の温度センサである。１１０は上
記第一および第二の温度センサ１０１，１０２並びに第
一の圧力センサ１０３の情報より、循環組成を演算する
演算装置である。１１１は組成調整を行うための組成調
整器である。１１２は、第三および第四の温度センサ１
０７，１０６並びに第二の圧力センサ１０５の検出値か
ら、絞り装置の開度、圧縮機の運転周波数、室外機のフ
ァン回転数を決定し、制御を行うメイン制御器である。

【０１０２】作用について説明する。冷房運転時、冷媒
は、圧縮機１より吐出され、熱源側熱交換器３にて凝縮
し、絞り装置４にて絞られ、低温・低圧の二相状態とな
る。この低温・低圧の二相冷媒は、負荷側熱交換器５に
流入し、周囲より熱を奪い冷房すると共に、自身は蒸発
気化し、四方弁２および低圧レシーバ６を介して、圧縮
機１に戻る。冷媒の一部は、バイパス管２００へ流れ込
み、第二の絞り装置にて、低圧まで絞られ、過冷却熱交
換器８に導かれる。過冷却熱交換器８は、メイン回路を
流れる高圧の液冷媒と、上記バイパス管２００を流れる
低温・低圧の二相冷媒との熱交換を行う。よって、バイ
パス管２００を流れる冷媒のエンタルピは、メイン回路
を流れる冷媒に伝えられ、エネルギ的なロスは無くな
る。

【０１０３】演算装置は、循環組成αを演算する機能を
有する。循環組成αの演算は、次の手順にて行う。デー
タとしては、バイパス回路２００上のものを用いる。ま
ず、第一の温度センサ、第二の温度センサおよび第一の
圧力センサが各々検知する値Ｔ１，Ｔ２およびＰ１を取
り込む。循環組成α₁ を仮定すると、液冷媒のエンタル
ピは、冷媒の温度のみに依存するとして、Ｔ１からエン
タルピＨ１を求める。第二の絞り装置７出口の冷媒のエ
ンタルピは第二の絞り装置７入口のエンタルピに等しい
とすると、Ｔ２，Ｐ１およびＨ１から第二の絞り装置７
出口の乾き度Ｘが求まる。この計算結果ＸとＴ２および
Ｐ１より、冷媒の循環組成α₂ を逆算する。α₁ とα₂
が等しくなるまで、α₁ の仮定を繰り返し演算し、得ら
れた結果を循環組成αとする。

【０１０４】冷房運転時の組成調整器の作用について説
明する。組成調整器が作動するのは、複数の負荷側熱交
換器のうち停止しているものが存在するときである。
今、停止している負荷側熱交換器を５ａとする。組成制
御器では、演算装置１１０にて演算した循環組成αと目
標の循環組成α^* の差に応じて組成の調整を行う。組成
調整の方法は、まず、低圧レシーバに液冷媒を溜める。
この時、低圧レシーバの液面が上昇することにより、循
環組成は低沸点成分に富む冷媒が、冷媒回路内を循環す
るようになる。ここで、第一の絞り装置４ａを閉じ、高
温・高圧の液冷媒を配管２０２ａへ導く。この時点で、
圧縮機より吐出される冷媒は、低沸点成分に富むので、
配管２０２ａ内部に貯溜される冷媒は低沸点成分に富
む。この結果、冷媒回路を循環する冷媒の組成は、低沸
点成分に富むものから高沸点成分に富むものへと変化し
て行く。ここで、演算装置１１０にて演算した循環組成
αと目標の循環組成α^* との比較において、α＜α^* の
場合には、第一の絞り装置４ａを開き、α＞α^* の場合
には、第一の絞り装置４ａを閉じる制御を行い、循環組
成が目標値付近でバランスするようにする。

【０１０５】メイン制御器では、演算装置で求めた循環
組成αとＰ２より凝縮温度Ｔｃ，Ｔ２より蒸発温度Ｔｅ
を求める。さらに、凝縮温度および蒸発温度の目標値は
予め設定しておき、各々、目標値とのずれに応じて、圧
縮機１の運転周波数および送風機１２の回転数の補正を
行う。また、絞り装置４の開度は、第三および第四の絞
り装置が検知した値の差が一定となるように制御する。
第二の絞り装置の開度は、第二および第五の温度センサ
が検知した値の差が一定となるように制御する。

【０１０６】暖房運転時の冷媒の流れは、図２５中の破
線で示される。バイパス管２００へは冷媒は二相状態で
流れ込む。従って、循環組成αの演算は、次の手順にて
行う。第二の温度センサ、および第一の圧力センサが各
々検知する値Ｔ２およびＰ１を演算装置に取り込む。こ
こで、バイパス管２００に流入する冷媒の乾き度を０．
１〜０．４程度の値として設定し、この乾き度ＸとＴ２
およびＰ１より、冷媒の循環組成αを算出する。

【０１０７】暖房時の組成調整器の作用について説明す
る。組成調整器が作動するのは、複数の負荷側熱交換器
のうち停止しているものが存在するときである。今、停
止している負荷側熱交換器を５ａとする。組成制御器で
は、演算装置１１０にて演算した循環組成αと目標の循
環組成α^* の差に応じて組成の調整を行う。組成調整の
方法は、まず、低圧レシーバに液冷媒を溜める。低圧レ
シーバに液を溜めるには、絞り装置４を全開にして圧縮
機を起動する。この時、低圧レシーバの液面が上昇する
ことにより、循環組成は低沸点成分に富む冷媒が、冷媒
回路内を循環するようになる。ここで、第一の絞り装置
４ａを閉じ、高温・高圧の液冷媒を配管２０３ａへ導
く。この時点で、圧縮機より吐出される冷媒は、低沸点
成分に富むので、配管２０３ａ内部に貯溜される冷媒は
低沸点成分に富む。この結果、冷媒回路を循環する冷媒
の組成は、低沸点成分に富むものから高沸点成分に富む
ものへと変化して行く。ここで、演算装置１１０にて演
算した循環組成αと目標の循環組成α^* との比較におい
て、α＜α^* の場合には、第一の絞り装置を開き、α＞
α^* の場合には、第一の絞り装置を閉じる制御を行い、
循環組成が目標値付近でバランスするようにする。

【０１０８】メイン制御器では、循環組成αが求まる
と、Ｐ２とαより凝縮温度Ｔｃ，Ｔ２より蒸発温度Ｔｅ
を求めることができる。制御器では、凝縮温度および蒸
発温度の目標値は予め設定しておき、各々、目標値との
ずれに応じて、圧縮機１の運転周波数および送風機１２
の回転数の補正を行う。また、絞り装置４の開度は、上
記凝縮温度と第四の温度センサが検知した値の差が一定
となるように制御する。従って、循環組成の推定精度が
良く、効率の良い運転を確実に行うことができる。組成
を調整する場合には、その瞬間流れている組成で、冷媒
を寝込ませる必要がある。つまり低沸点成分に富んだ冷
媒を停止室内機に溜めると、不足した分の冷媒が低圧レ
シーバより蒸発する。この蒸発した冷媒が高沸点成分に
富むため、組成が変化する。もし停止室内機の絞りを開
ければ停止室内機にも循環組成と同じ冷媒が流れてしま
うので、この効果が薄くなる。

【０１０９】実施例１３． 以下、本発明の実施例１３を図について説明する。図２
６は、本発明の実施例１３を示す冷媒回路図である。な
お図中、実施例１２と同一部分については、同一符号を
付し、説明を省略する。図２５における実施例１２にお
いて、メイン配管とバイパス配管２００との分岐部付近
に冷媒の乾き度センサ１５０を追加する。

【０１１０】作用について説明する。冷房時の作用につ
いては、実施例１２と同様であるため、説明を省略す
る。また、暖房運転において、冷媒の流れ、組成制御
器、メイン制御器の作用は実施例１２と同様であるた
め、説明を省略する。従って、暖房運転時の演算装置の
作用のみについて説明する。循環組成αの演算は、次の
手順にて行う。第二の温度センサおよび第一の圧力セン
サが各々検知する値Ｔ２およびＰ１を演算装置に取り込
む。ここで、バイパス配管２００の分岐部は、下向きに
設置する等により流入する冷媒の液のみにする。従っ
て、バイパス配管２００に流入する冷媒の乾き度Ｘを０
として設定し、この乾き度ＸとＴ２およびＰ１より、バ
イパス配管２００を流れる冷媒の組成α^- を算出する。
このα^- と乾き度センサ１５０が検知する乾き度Ｘ^- よ
り、メイン配管を流れる冷媒の循環組成αを算出する。

【０１１１】従って、本実施例において、暖房時でも組
成の推定精度が良く、効率の良い運転を行うことができ
る。実施例７〜１３において、第二の絞り装置７の開度
は、バイパス配管２００に設けられた過冷却熱交換器８
の出入口部の温度差が所定の値（例えば１０℃）となる
ように制御される。すなわち、バイパス配管２００に設
けられた温度センサ、例えば１０２と１０９が検出した
温度の差を演算し、この温度差と所定値（例えば１０
℃）との差に応じて、ＰＩＤ制御等のフィードバック制
御により第二の絞り装置７の開度の修正値が演算され、
このようにすることにより、バイパス配管２００から低
圧レシーバ６にいく冷媒が常に蒸気の状態となり、エネ
ルギが有効に使われ、かつ圧縮機１への液戻りも防げる
効果がある。なお、本実施例としては、混合冷媒として
二成分系を対象として説明したが、三成分系など多成分
系の場合においても同様の効果を得ることができる。

【０１１２】実施例１４． 以下、本発明の実施例１４を図について説明する。図２
７は、本発明の実施例１４を示す冷媒回路図である。図
において、１は圧縮機、２は四方弁、３は熱源側熱交換
器、９は第二の絞り装置、１１は高圧レシーバ、４は第
一の絞り装置、５は負荷側熱交換器、６は低圧レシーバ
であり、これらを順次接続して、メインの冷媒回路をな
す。１０１は第一の温度センサ、１０２は第二の温度セ
ンサ、１０３は第一の圧力センサ、１０７は第三の温度
センサ、１２２は第四の温度センサ、１２３は第二の圧
力センサである。１０８，１０９は各々、第五、第六の
温度センサである。１１０は上記第一、第二、第三およ
び第四の温度センサ並びに第一および第二の圧力センサ
の情報より、循環組成を演算する演算装置である。１１
２は、第一および第二の絞り装置の開度を決定し、制御
を行うメイン制御器である。

【０１１３】作用について説明する。冷房運転時、冷媒
は、圧縮機１より吐出され、熱源側熱交換器３にて凝縮
する。ここで、第二の圧力センサ１２３の値がある設定
値以上のときには、メイン制御器１１２の判断により、
第二の絞り装置９を全開とする。高圧レシーバ１１に
は、液冷媒が流れ込み、液冷媒が貯溜されることにな
る。高圧レシーバ１１より流出した液冷媒は、第一の絞
り装置４にて絞られ、低温・低圧の二相状態となる。こ
の低温・低圧の二相冷媒は、負荷側熱交換器５に流入
し、周囲より熱を奪い冷房すると共に、自身は蒸発気化
し、四方弁２および低圧レシーバ６を介して、圧縮機１
に戻る。この結果、低圧レシーバには液冷媒が存在しな
くなるため、循環組成において、高沸点成分が多くな
り、高圧圧力は低くなる。この時、メイン制御器１１２
では、第一の温度センサ１０１と第五の温度センサ１０
８の検出値の差が、一定となるように第一の絞り装置４
の開度を制御する。

【０１１４】冷房運転時、第二の圧力センサ１２３の値
がある設定値以下のときには、メイン制御器の判断によ
り、第一の絞り装置４を全開とする。熱源側熱交換器３
にて凝縮した液冷媒は、第二の絞り装置９にて低温・低
圧の二相状態となる。高圧レシーバ１１には、二相冷媒
が流れ込み、液冷媒が流出することになるので、液冷媒
が貯溜されなくなる。高圧レシーバ１１より流出した低
温・低圧の二相冷媒は、負荷側熱交換器５に流入し、周
囲より熱を奪い冷房すると共に、自身は蒸発気化し、四
方弁２および低圧レシーバ６を介して、圧縮機１に戻
る。この結果、低圧レシーバには液冷媒が貯溜され、循
環組成において、低沸点成分が多くなり、高圧圧力は高
くなる。

【０１１５】演算装置は、循環組成αを演算する機能を
有する。循環組成αの演算は、次の手順にて行う。第一
の温度センサ１０１、第二の温度センサ１０２および第
一の圧力センサ１０３が各々検知する値Ｔ１，Ｔ２およ
びＰ１を取り込む。循環組成α₁ を仮定すると、液冷媒
のエンタルピは、冷媒の温度のみに依存するとして、Ｔ
１からエンタルピＨ１を求める。第二の絞り装置９出口
の冷媒のエンタルピは第二の絞り装置９入口のエンタル
ピに等しいとすると、Ｔ２，Ｐ１およびＨ１から第一の
絞り装置４出口の乾き度Ｘが求まる。この計算結果Ｘと
Ｔ２およびＰ１より、冷媒の循環組成α₂ を逆算する。
α₁ とα₂ が等しくなるまで、α₁ の仮定を繰り返し演
算し、得られた結果を循環組成αとする。

【０１１６】メイン制御器では、循環組成αが求まる
と、Ｐ１とαより凝縮温度Ｔｃを求める。第二の絞り装
置９の開度は、上記凝縮温度と第三の温度センサ１２１
が検知した値の差が一定となるように制御する。

【０１１７】暖房運転時、冷媒は、圧縮機１より吐出さ
れ、負荷側熱交換器５にて凝縮する。ここで、第一の圧
力センサ１０３の値がある設定値以上のときには、メイ
ン制御器の判断により、第一の絞り装置４を全開とす
る。高圧レシーバ１１には、液冷媒が流れ込み、液冷媒
が貯溜されることになる。高圧レシーバ１１より流出し
た液冷媒は、第二の絞り装置９にて絞られ、低温・低圧
の二相状態となる。この低温・低圧の二相冷媒は、熱源
側熱交換器３に流入し、蒸発気化し、四方弁２および低
圧レシーバ６を介して、圧縮機１に戻る。この結果、低
圧レシーバには液冷媒が存在しなくなるため、循環組成
において、高沸点成分が多くなり、高圧圧力は低くな
る。この時、メイン制御器では、第三の温度センサ１０
７と第六の温度センサ１０９の検出値の差が、一定とな
るように第二の絞り装置９の開度を制御する。

【０１１８】暖房運転時、第一の圧力センサ１０３の値
がある設定値以下のときには、メイン制御器の判断によ
り、第二の絞り装置９を全開とする。負荷側熱交換器５
にて凝縮した液冷媒は、第一の絞り装置４にて低温・低
圧の二相冷媒となる。高圧レシーバ１１には、二相冷媒
が流れ込み、液冷媒が流出することになるので、液冷媒
が貯溜されなくなる。高圧レシーバ１１より流出した低
温・低圧の二相冷媒は、熱源側熱交換器３に流入し、周
囲より熱を奪い冷房すると共に、自身は蒸発気化し、四
方弁２および低圧レシーバ６を介して、圧縮機１に戻
る。この結果、低圧レシーバには液冷媒が貯溜され、循
環組成において、低沸点成分が多くなり、高圧圧力は高
くなる。

【０１１９】演算装置は、循環組成αを演算する機能を
有する。循環組成αの演算は、次の手順にて行う。第三
の温度センサ１０７、第四の温度センサ１２２および第
二の圧力センサ１２３が各々検知する値Ｔ１，Ｔ２およ
びＰ１を取り込む。循環組成α₁ を仮定すると、液冷媒
のエンタルピは、冷媒の温度のみに依存するとして、Ｔ
１からエンタルピＨ１を求める。第一の絞り装置４出口
の冷媒のエンタルピは第一の絞り装置４入口のエンタル
ピに等しいとすると、Ｔ２，Ｐ１およびＨ１から第一の
絞り装置４出口の乾き度Ｘが求まる。この計算結果Ｘと
Ｔ２およびＰ１より、冷媒の循環組成α₂ を逆算する。
α₁ とα₂ が等しくなるまで、α₁ の仮定を繰り返し演
算し、得られた結果を循環組成αとする。

【０１２０】メイン制御器では、循環組成αが求まる
と、Ｐ１とαより凝縮温度Ｔｃを求める。第一の絞り装
置４の開度は、上記凝縮温度と第一の温度センサ１０１
が検知した値の差が一定となるように制御する。従っ
て、循環組成の推定精度が良く、かつ、高圧圧力を適正
に制御し、効率の良い運転を確実に行うことができる。

【０１２１】実施例１５． 以下、本発明の実施例１５を図について説明する。図２
８は、本発明の実施例１５を示す冷媒回路図である。図
において、１は圧縮機、２は四方弁、３は熱源側熱交換
器、９は第二の絞り装置、１１は高圧レシーバ、４は第
一の絞り装置、５は負荷側熱交換器、６は低圧レシーバ
であり、これらを順次接続して、メインの冷媒回路をな
す。また、負荷側熱交換器はａ，ｂ二系統の冷媒回路を
持つ。２０４は、高圧レシーバ１１より第三の絞り装置
１６を介して、低圧レシーバに至るバイパス配管であ
る。１０１は第一の温度センサ、１０２は第二の温度セ
ンサ、１０３は第一の圧力センサ、１０５は第二の圧力
センサ、１０７は第四の温度センサ、１０６は第三の温
度センサ、１０８は第六の温度センサ、１０９は第五の
温度センサである。１１０は上記第一および第二の温度
センサ並びに第一の圧力センサの情報より、循環組成を
演算する演算装置である。１１１は、上記循環組成と目
標の循環組成の差に応じて、第三の絞り装置を開閉する
組成制御器である。１１２は、第三、第四、第五および
第六の温度センサ並びに第二の圧力センサの検出値か
ら、絞り装置の開度、圧縮機の運転周波数、室外機のフ
ァン回転数を決定し、制御を行うメイン制御器である。

【０１２２】作用について説明する。冷房運転時、冷媒
は、圧縮機１より吐出され、熱源側熱交換器３にて凝縮
する。ここで、第二の絞り装置９を全開とすると、高圧
レシーバ１１には、液冷媒が流れ込み、液冷媒が貯溜さ
れることになる。高圧レシーバ１１より流出した液冷媒
は、第一の絞り装置４にて絞られ、低温・低圧の二相状
態となる。この低温・低圧の二相冷媒は、負荷側熱交換
器５に流入し、周囲より熱を奪い冷房すると共に、自身
は蒸発気化し、四方弁２および低圧レシーバ６を介し
て、圧縮機１に戻る。

【０１２３】演算装置は、循環組成αを演算を行う。デ
ータとしては、バイパス回路２０４上のものを用いる。
まず、第一の温度センサ１０１、第二の温度センサ１０
２および第一の圧力センサ１０３が各々検知する値Ｔ
１，Ｔ２およびＰ１を取り込む。循環組成α₁ を仮定す
ると、液冷媒のエンタルピは、冷媒の温度のみに依存す
るとして、Ｔ２からエンタルピＨ１を求める。第二の絞
り装置７出口の冷媒のエンタルピは第三の絞り装置１６
入口のエンタルピに等しいとすると、Ｔ１，Ｐ１および
Ｈ１から第二の絞り装置９出口の乾き度Ｘが求まる。こ
の計算結果ＸとＴ１およびＰ１より、冷媒の循環組成α
₂ を逆算する。α₁ とα₂ が等しくなるまで、α₁ の仮
定を繰り返し演算し、得られた結果を循環組成αとす
る。

【０１２４】組成制御器１１１では、演算装置１１０に
て演算した循環組成αと目標の循環組成α^* の差に応じ
て組成の調整を行う。αとα^* との関係が、α＜α^* の
時には、第三の絞り装置１６を各々の差α−α^* に応じ
て開く。高圧レシーバ１１内の液冷媒は低圧レシーバ６
に移る。この結果、循環組成において、低沸点成分の割
合は増加し、循環組成αは増大する。また、α＞α^* の
時には、第三の絞り装置１６を各々の差α−α^* に応じ
て閉じる。低圧レシーバ６内の液冷媒は高圧レシーバ１
１に移る。この結果、循環組成において、高沸点成分の
割合は増加し、循環組成αは減少する。

【０１２５】循環組成αが求まると、Ｐ２とαより凝縮
温度Ｔｃ，Ｔ１より蒸発温度Ｔｅを求めることができ
る。制御器では、凝縮温度および蒸発温度の目標値は予
め設定しておき、各々、目標値とのずれに応じて、圧縮
機１の運転周波数および送風機１２の回転数の補正を行
う。また、絞り装置４の開度は、第三および第四の温度
センサが検知した値の差が一定となるように開度を決定
する。

【０１２６】暖房運転時、冷媒は、圧縮機１より吐出さ
れ、負荷側熱交換器５にて凝縮する。液冷媒は第一の装
置４にて若干絞られた後、高圧レシーバ１１に流れ込
み、貯溜される。高圧レシーバ１１より流出した液冷媒
は、第二の絞り装置９にて絞られ、低温・低圧の二相状
態となる。この低温・低圧の二相冷媒は、負荷側熱交換
器５に流入し、周囲より熱を奪い冷房すると共に、自身
は蒸発気化し、四方弁２および低圧レシーバ６を介し
て、圧縮機１に戻る。

【０１２７】演算装置および組成調整器の機能は、冷房
時と同様であるため省略する。循環組成αが求まると、
第二の圧力検出器が検出する値Ｐ２とαより凝縮温度Ｔ
ｃ、第一の温度検出器１０１が検知する値Ｔ１より蒸発
温度Ｔｅを求めることができる。制御器では、凝縮温度
および蒸発温度の目標値は予め設定しておき、各々、目
標値とのずれに応じて、圧縮機１の運転周波数および送
風機１２の回転数の補正を行う。また、絞り装置４の開
度は、上記凝縮温度Ｔｃおよび第二の温度センサが検知
した値の差が一定となるように開度を決定する。絞り装
置９の開度は、第五および第六の温度センサが検知した
値の差が一定となるように開度を決定する。従って、本
実施例において、精度良く循環組成を検知し、組成調整
を行うことにより、効率の良い運転を実現できる。

【０１２９】実施例１６． 以下、本発明の実施例１６を図について説明する。図２
９は、本発明の実施例１６を示す冷媒回路図である。な
お、図中実施例１５と同一部分については、同一符号を
付し、説明を省略する。図２８における実施例１５にお
ける、第二の絞り装置９と高圧レシーバ１１の間の配管
および高圧レシーバ１１と第一の絞り装置４の間の配管
と、第三の絞り装置１６と低圧レシーバ６の間の配管と
を熱交換するための過冷却熱交換器１７を備える構成と
する。

【０１２９】作用について説明する。冷媒の流れ、演算
装置、組成調整器、制御器の作用は実施例１５と同様で
あるので省略する。過冷却熱交換器１７は、メイン回路
を流れる高圧の液冷媒と、上記バイパス管２０４を流れ
る低温・低圧の二相冷媒との熱交換を行う。よって、バ
イパス管２０４を流れる冷媒のエンタルピは、メイン回
路を流れる冷媒に伝えられ、エネルギ的なロスは無く
し、効率の良い運転を行う。

【０１３０】実施例１７． 以下、本発明の実施例１７を図について説明する。図３
０は、本発明の実施例１７を示す冷媒回路図である。な
お、図中実施例１５と同一部分については、同一符号を
付し、説明を省略する。図２８における実施例１５にお
ける、圧縮機１吐出配管と低圧レシーバ６の吸入配管を
バイパスするバイパス配管２０５、および、バイパス配
管２０５上に、開閉装置１８を付加する。

【０１３１】作用について説明する。冷媒の流れ、演算
装置、組成調整器、制御器の作用は実施例１５と同様で
あるので省略する。低圧レシーバ６内の液冷媒を、速や
かに蒸発させ、高圧レシーバ１１に溜めるときには、開
閉機構１８を開き、圧縮機より吐出される高温の冷媒ガ
スを低圧レシーバ６に導き、蒸発させる。従って、高圧
が異常に上昇する場合にも、速やかに、高圧を押さえる
効果がある。

【０１３２】実施例１８． 以下、本発明の実施例１８を図について説明する。図３
１は、本発明の実施例１８を示す冷媒回路図である。な
お、図中実施例１５と同一部分については、同一符号を
付し、説明を省略する。図２８における実施例１５にお
ける、圧縮機１吐出配管と低圧レシーバ６の内部とをバ
イパスするバイパス配管２０５、および、バイパス配管
２０５上に、開閉装置１８を付加する。

【０１３３】作用について説明する。冷媒の流れ、演算
装置、組成調整器、制御器の作用は実施例１５と同様で
あるので省略する。低圧レシーバ６内の液冷媒を、速や
かに蒸発させ、高圧レシーバ１１に溜めるときには、開
閉機構１８を開き、圧縮機より吐出される高温の冷媒ガ
スを低圧レシーバ６内部へ導き、低圧レシーバ内部の液
冷媒を効果的に蒸発させる。従って、高圧が異常に上昇
する場合にも、速やかに、高圧を押さえる効果がある。

【０１３４】実施例１９． 以下、本発明の実施例１９を図について説明する。図３
２は、本発明の実施例１９を示す冷媒回路図である。な
お、図中実施例１５と同一部分については、同一符号を
付し、説明を省略する。図２８における実施例１５にお
ける、高圧レシーバ１１と第一の絞り装置４の間に開閉
機構２２と、高圧レシーバ１１と第二の絞り装置９の間
に開閉機構２４と、開閉機構２２をバイパスし、開閉機
構２１と第一の過冷却熱交換器２５を連通するバイパス
配管２０６と、開閉機構２４をバイパスし、開閉機構２
３と第二の過冷却熱交換器２６を連通するバイパス配管
２０７とを有し、第一および第二の過冷却熱交換器を低
圧レシーバに内蔵する構成とする。

【０１３５】作用について説明する。冷媒の流れ、演算
装置、組成調整器、制御器の作用は実施例１５と同様で
あるので省略する。冷房運転時、低圧レシーバ６内の液
冷媒を、速やかに蒸発させ、液冷媒を高圧レシーバ１１
に溜めるときには、開閉機構２１，２４を開き、開閉機
構２２，２３を閉じ、高圧の液冷媒を、バイパス配管２
０６へ循環させる。この結果、低圧レシーバ内部の液冷
媒を効果的に蒸発させると共に、低圧レシーバ内部にて
液冷媒が蒸発するときの蒸発潜熱を、メイン回路の液冷
媒のエンタルピとして吸収し、効率を改善する。暖房運
転時、低圧レシーバ６内の液冷媒を、速やかに蒸発さ
せ、液冷媒を高圧レシーバ１１に溜めるときには、開閉
機構２２，２３を開き、開閉機構２１，２４を閉じ、高
圧の液冷媒を、バイパス配管２０７へ循環させる。この
結果、低圧レシーバ内部の液冷媒を効果的に蒸発させ
る。従って、本実施例において、実施例１６，１７と同
様の効果を得られると共に、冷房運転時の効率を改善す
る。

【０１３６】実施例２０． 以下、本発明の実施例２０を図について説明する。図３
３は、本発明の実施例２０を示す冷媒回路図である。な
お、図中実施例１５と同一部分については、同一符号を
付し、説明を省略する。図２８における実施例１５にお
ける、低圧レシーバ内部を分割し、液冷媒を貯溜する部
分と、通常は液を溜めず、圧縮機への一時的な液戻りを
防ぐバッファの部分とを設ける。なお、低圧レシーバ内
部を分割する仕切の高さよりも配管開口の高さを高くす
る。

【０１３７】作用について説明する。冷媒の流れ、演算
装置、組成調整器、制御器の作用は実施例１５と同様で
あるので省略する。通常、余剰冷媒を溜める部分と、圧
縮機への一時的な液戻りを防ぐバッファの部分とを設け
ているため、組成調整時等の非定常運転時の圧縮機への
液戻りを防ぎ、信頼性を高める。

【０１３８】

【発明の効果】以上のように構成されるので、本発明は
次のような効果を奏する。

【０１３９】請求項１に係る本発明は、運転状態に適し
た非共沸混合冷媒の組成を常に維持し、信頼性が高く、
能力を常に発揮できる循環システムを得ることができ
る。

【０１４０】請求項２に係る本発明は、絞り装置の開度
設定により運転状態に適した循環組成を維持でき、簡単
な制御で効率の良い運転を行うことができる。

【０１４１】請求項３に係る本発明は、選択された循環
組成にもとづいて冷媒循環システムの運転の制御を行う
ことができ、常に効率の良い運転を行うことができる。

【０１４２】請求項４に係る本発明は、蒸発器出口過熱
度または凝縮器出口過冷却度の目標値に応じて冷媒循環
システムを運転させるので、常に充分な能力を発揮する
ことができる。

【０１４３】請求項５に係る本発明は、運転状態を判断
して冷媒循環システムの制御を行うことができ、常に安
定した運転を行うことができる。

【０１４４】請求項６に係る本発明は、凝縮機出口にお
ける冷媒の過冷却度を適正にし、効率のよい運転をする
ことができる。

【０１４５】請求項７に係る本発明は、循環組成の推定
精度がよく、効率の良い運転を行うことができる。

【０１４６】請求項８に係る本発明は、凝縮器と第一の
絞り装置の間の冷媒回路より分岐し、第二の絞り装置お
よび過冷却用熱交換器を介し、低圧のガス配管と接続す
るバイパス管と、第二の絞り装置出口の冷媒温度を検出
する温度検出手段と、第二の絞り装置出口の冷媒圧力を
検出する圧力検出手段と、温度検出手段と圧力検出手段
の検出値により、冷媒回路内を循環する冷媒の組成を演
算し、組成演算値に応じて冷凍サイクルの制御の設定値
を変更し、冷凍サイクルの制御を行うことにより、循環
組成の推定精度を向上させ、冷凍サイクルの制御を適正
に行うことができる。

【０１４７】請求項９に係る本発明は、凝縮器と過冷却
熱交換器の間に、第三の絞り装置を備え、冷房時と暖房
時において、バイパス管入口付近を液状態とすることに
より、冷房と暖房における循環組成の推定精度を向上す
ることができる。

【０１４８】請求項１０に係る本発明は、バイパス管を
メイン配管の下部に入口を設け、バイパス管には常に液
を導き、暖房時の循環組成の推定精度を安価に改善でき
る。

【０１４９】請求項１１に係る本発明は、バイパス管分
岐部付近のメイン配管上流に、冷媒攪拌部を設け、暖房
時の循環組成の推定精度を改善できる。

【０１５０】請求項１２に係る本発明は、循環組成の制
御手段を停止している負荷側熱交換器とし、組成調整す
る場合には、停止している負荷側熱交換器に冷媒を貯溜
あるいは放出することによって、組成をを調整し、高精
度のサイクル制御を実現することができる。

【０１５１】請求項１３に係る本発明は、冷房運転時
は、負荷側熱交換器と第一の絞り装置の間の温度の検出
値と、第一の絞り装置と高圧レシーバの間の温度の検出
値と、負荷側熱交換器と第一の絞り装置の間の圧力の検
出値より、演算装置にて循環組成を演算する。暖房運転
時は、熱源側熱交換器と第二の絞り装置の間の温度の検
出値と、第二の絞り装置と高圧レシーバの間の温度の検
出値と、熱源側熱交換器と第二の絞り装置の間の圧力の
検出値より、演算装置にて循環組成を演算する。更に、
メイン制御器において、第一および第二の絞り装置の開
度を演算し、組成に応じた制御を行うため、冷凍サイク
ルを適正に制御するので、効率の良い運転を行うことが
できる。

【０１５２】請求項１４に係る本発明は、高圧レシーバ
と低圧レシーバとを接続するバイパス配管上にて、温度
と圧力を検出し、その検出値から、演算装置にて循環組
成を演算する。組成調整器は、演算した循環組成が目標
の循環組成となるように、第三の絞り装置の開度を決定
する。メイン制御器では、演算した循環組成に応じて、
圧縮機の回転数、熱源側熱交換器のファンの回転数、絞
り装置の開度を決定する。従って、冷房、暖房によら
ず、同じセンサにて組成を演算でき、かつ、循環組成を
目標値に制御し、循環組成が変化しても、循環組成に応
じた制御が可能である。

【０１５３】請求項１５に係る本発明は、高圧レシーバ
前後のメイン配管と、第三の絞り装置と低圧レシーバの
間の配管を熱交換させる過冷却熱交換器を設け、熱交換
することにより、バイパス配管を流れる冷媒の持つエン
タルピをメイン回路を流れる冷媒へ伝達し、エネルギの
ロスを防ぎ、効率の良い運転を行うことができる。

【０１５４】請求項１６に係る本発明は、圧縮機吐出側
配管と、低圧レシーバの吸入側配管とを接続するバイパ
ス配管を設け、低圧レシーバ内部の液冷媒を、圧縮機よ
り吐出する高温の冷媒ガスによって速やかに蒸発させ、
冷媒液が高圧レシーバへ移る時間を短縮することができ
る。

【０１５５】請求項１７に係る本発明は、高圧レシーバ
と第一の絞り装置の間に設置する第一の開閉機構と、高
圧レシーバと第二の絞り装置の間に設置する第二の開閉
機構と、第一の開閉機構をバイパスし、第三の開閉機構
と第一の過冷却熱交換器を連通するバイパス配管と、第
二の開閉機構をバイパスし、第四の開閉機構と第二の過
冷却熱交換器を連通するバイパス配管とを設け、第一お
よび第二の過冷却熱交換器を低圧レシーバに内蔵するこ
とによって、低圧レシーバ内部の液冷媒を、高圧、高温
の液管によって速やかに蒸発させ、冷媒液が高圧レシー
バへ移る時間を短縮し、かつ、低圧レシーバ内部にて冷
媒液が蒸発するときの蒸発潜熱を、メイン回路を流れる
冷媒に伝達し、エネルギ効率を良くすることができる。

【０１５６】請求項１８に係る本発明は、低圧レシーバ
を分割し、液冷媒を貯溜する部分と、圧縮機への一時的
な液戻りを防止するバッファ部分を設け、圧縮機に対す
る液戻りを防止し、信頼性を高めることができる。

【０１５７】請求項１９に係る本発明は、圧縮機、四方
弁、凝縮器、過冷却熱交換器、第一の絞り装置、蒸発器
および低圧レシーバを順次接続し、凝縮器と第一の絞り
装置の間の冷媒回路より分岐し、第二の絞り装置および
過冷却用熱交換器を介し、低圧のガス配管と接続するバ
イパス管を有する冷凍サイクルにおいて、蒸発器入口の
冷媒温度を検出する温度検出手段と、蒸発器入口の冷媒
圧力を検出する圧力検出手段と、蒸発器入口の冷媒の乾
き度を検出する乾き度検出手段と、温度検出手段、圧力
検出手段および乾き度検出手段の検出値により、冷媒回
路内を循環する冷媒の組成を演算し、目標とする組成に
なるように組成調整手段にて、組成を調整し、さらに高
精度のサイクル制御を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の冷凍・空調装置の冷媒回
路を示す構成図である。

【図２】 本発明の実施例１に係わる非共沸混合冷媒の
温度と循環組成との関係を示す説明図である。

【図３】 本発明の実施例１の制御器の動作を示すフロ
ーチャートである。

【図４】 本発明の実施例２の冷凍・空調装置の冷媒回
路を示す構成図である。

【図５】 本発明の実施例２に係わる低圧レシーバの液
面レベルと循環組成との関係を示す説明図である。

【図６】 本発明の実施例２の制御器の動作を示すフロ
ーチャートである。

【図７】 本発明の実施例２の運転周波数と循環組成の
関係を示す説明図である。

【図８】 本発明の実施例２の他の動作を示すフローチ
ャートである。

【図９】 本発明の実施例３の冷凍・空調装置の冷媒回
路を示す構成図である。

【図１０】 本発明の実施例３に係わる圧縮機起動から
の時間と、低圧レシーバに液面レベルの関係を示す説明
図である。

【図１１】 本発明の実施例４の冷凍・空調装置の冷媒
回路を示す構成図である。

【図１２】 本発明の実施例４に係わる非共沸混合冷媒
の温度と循環組成との関係を示す説明図である。

【図１３】 本発明の実施例５の冷凍・空調装置の冷媒
回路を示す構成図である。

【図１４】 本発明の実施例５に係わる非共沸混合冷媒
の温度と循環する組成との関係を示す説明図である。

【図１５】 本発明の実施例６の冷凍・空調装置の冷媒
回路を示す構成図である。

【図１６】 本発明の実施例７の冷凍・空調装置の冷媒
回路を示す構成図である。

【図１７】 本発明の実施例７に係わる非共沸混合冷媒
の温度と循環する組成との関係を示す説明図である。

【図１８】 本発明の実施例８の冷凍・空調装置の冷媒
回路を示す構成図である。

【図１９】 本発明の実施例９の冷凍・空調装置の冷媒
回路を示す構成図である。

【図２０】 本発明の実施例９のバイパス配管分岐部の
詳細図である。

【図２１】 本発明の実施例９のバイパス配管分岐部の
詳細図である。

【図２２】 本発明の実施例１０の冷凍・空調装置の冷
媒回路を示す構成図である。

【図２３】 本発明の実施例１０のバイパス配管分岐部
の詳細図である。

【図２４】 本発明の実施例１１の冷凍・空調装置の冷
媒回路を示す構成図である。

【図２５】 本発明の実施例１２の冷凍・空調装置の冷
媒回路を示す構成図である。

【図２６】 本発明の実施例１３の冷凍・空調装置の冷
媒回路を示す構成図である。

【図２７】 本発明の実施例１４の冷凍・空調装置の冷
媒回路を示す構成図である。

【図２８】 本発明の実施例１５の冷凍・空調装置の冷
媒回路を示す構成図である。

【図２９】 本発明の実施例１６の冷凍・空調装置の冷
媒回路を示す構成図である。

【図３０】 本発明の実施例１７の冷凍・空調装置の冷
媒回路を示す構成図である。

【図３１】 本発明の実施例１８の冷凍・空調装置の冷
媒回路を示す構成図である。

【図３２】 本発明の実施例１９の冷凍・空調装置の冷
媒回路を示す構成図である。

【図３３】 本発明の実施例２０の冷凍・空調装置の冷
媒回路を示す構成図である。

【図３４】 従来の非共沸混合冷媒を用いた冷凍・空調
装置を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機、２ 四方弁、３ 熱源側熱交換器、４ 絞
り装置、５ 負荷側熱交換器、６ 低圧レシーバ、７
絞り装置、８ 過冷却熱交換器、９ 絞り装置、１１
高圧レシーバ、１６ 絞り装置、１７ 過冷却熱交換
器、１８ 開閉機構、２０ 送風機、２１，２２，２
３，２４ 開閉機構、２５，２６ 過冷却熱交換器、１
００ 制御器、１０１ 温度センサ、１０２ 温度セン
サ、１０３圧力センサ、１０５ 圧力センサ、１０６
温度センサ、１０７ 温度センサ、１０８ 温度セン
サ、１０９ 温度センサ、１１０ 演算装置、１１１
組成調整器、１１２ メイン制御器、１２２ 温度セン
サ、１２３ 圧力センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 隅田 嘉裕 尼崎市塚口本町八丁目１番１号 三菱電 機株式会社 中央研究所内 (56)参考文献 特開 平７−269972（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−55562（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−101912（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−153853（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−228839（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−117737（ＪＰ，Ａ) 実公 平２−39179（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 1/00 F25B 13/00

Claims (19)

(57)【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、複
   数の負荷側熱交換器及び低圧レシーバを順次接続し、冷
   媒数種を混合した非共沸混合冷媒を循環させる冷媒循環
   システムにおいて、上記圧縮機の運転周波数を判断する
   運転判断手段と、上記運転周波数に対応させて推定した
   冷媒組成をあらかじめ記憶させておく記憶手段と、上記
   運転判断手段の結果に基づいて、上記記憶手段に記憶さ
   れた冷媒組成を選択する冷媒組成選択手段と、この冷媒
   組成選択手段の選択した冷媒の組成状態に循環する冷媒
   の組成を変更する冷媒組成設定手段とを備え、上記運転
   周波数は上記負荷側熱交換器の運転台数が多くなると大
   きくなることを特徴とする冷媒循環システム。
2. 【請求項２】 冷媒の組成を変更する冷媒組成設定手段
   が絞り装置の開度設定手段であることを特徴とする請求
   項１記載の冷媒循環システム。
3. 【請求項３】 冷媒循環組成選択手段の選択した冷媒の
   組成状態にもとづいて冷媒循環システムの運転の制御の
   設定値を決定する制御手段と、を備えたことを特徴とす
   る請求項１記載の冷媒循環システム。
4. 【請求項４】 冷媒循環システムの運転の制御の設定値
   として、蒸発器出口過熱度または凝縮器出口過冷却度の
   少なくともいずれか一方の目標値を設定し、この目標値
   に応じて制御することを特徴とする請求項３記載の冷媒
   循環システム。
5. 【請求項５】 圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、複
   数の負荷側熱交換器及び低圧レシーバを順次接続し、冷
   媒数種を混合した非共沸混合冷媒を循環させる冷媒循環
   システムにおいて、上記圧縮機の運転周波数を判断する
   運転判断手段と、上記運転判断手段の結果に基づいて、
   運転の制御の設定値を変更し、制御を行なう制御手段と
   を備え、上記運転周波数は上記負荷側熱交換器の運転台
   数が多くなると大きくなり、さらに、上記運転の制御の
   設定値として、蒸発器出口過熱度または凝縮器出口過冷
   却度の少なくともいずれか一方の目標値を設定し、この
   目標値に応じて制御することを特徴とする冷媒循環シス
   テム。
6. 【請求項６】 圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、負
   荷側熱交換器及び低圧レシーバを順次接続し、冷媒に数
   種を混合した非共沸混合冷媒を用いる冷凍・空調装置に
   おいて、熱源側熱交換器の出口近傍に設けられた第一の
   温度検出手段および第一の圧力検出手段と負荷側熱交換
   器の出口近傍に設けられた第二の温度検出手段および第
   二の圧力検出手段と、上記第一の温度検出手段および第
   一の圧力検出手段で検出された第一の温度および第一の
   圧力と、予め設定した乾き度とから冷媒の循環組成を求
   め、上記循環組成と上記第二の圧力検出手段で検出され
   た第二の圧力とから凝縮温度を算出し、上記凝縮温度と
   上記第二の温度検出手段で検出された第二の温度とから
   出口過冷却度を算出し、上記出口過冷却度と予め設定し
   た目標出口過冷却度の差に基づいて上記絞り装置の開度
   を制御する制御器を備えたことを特徴とする冷凍・空調
   装置。
7. 【請求項７】 圧縮機、熱源側熱交換器、高圧レシー
   バ、絞り装置、負荷側熱交換器及び低圧レシーバを順次
   接続し、冷媒に数種を混合した非共沸混合冷媒を用いる
   冷凍・空調装置において、上記高圧レシーバ内に設けら
   れた温度検出手段および圧力検出手段と、上記温度検出
   手段および上記圧力検出手段で検出された温度および圧
   力と、予め設定した乾き度を用いて凝縮器出口過冷却度
   を求め、上記凝縮器出口過冷却度に基づいて上記絞り装
   置の開度を制御する制御器を備えたことを特徴とする冷
   凍・空調装置。
8. 【請求項８】 圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、過冷
   却熱交換器、第一の絞り装置、負荷側熱交換器及び低圧
   レシーバを順次接続し、冷媒数種を混合した非共沸混合
   冷媒を用いる冷凍・空調装置において、上記熱源側熱交
   換器と上記第一の絞り装置の間の冷媒回路より分岐し、
   第二の絞り装置および上記過冷却用熱交換器を介し、低
   圧のガス配管と接続するバイパス管と、上記第二の絞り
   装置入口の冷媒温度を検出する第一の温度検出手段と、
   上記第二の絞り装置出口の冷媒温度を検出する第二の温
   度検出手段と、上記第二の絞り装置出口の冷媒圧力を検
   出する圧力検出手段と、上記第一および第二の温度検出
   手段と上記圧力検出手段の検出値により、冷媒回路内を
   循環する冷媒の組成を演算する組成演算装置と、上記組
   成演算値に応じて冷凍サイクルの制御の設定値を変更
   し、冷凍サイクルの制御を行うメイン制御器とを備えた
   ことを特徴とする冷凍・空調装置。
9. 【請求項９】 熱源側熱交換器と過冷却熱交換器の間
   に、第三の絞り装置を備え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】 バイパス管の配管入り口は、メイン配
    管の下部に設けたことを特徴とする請求項８記載の冷凍
    ・空調装置。
11. 【請求項１１】 バイパス管の分岐部付近のメイン配管
    上流に、冷媒攪拌部を設けたことを特徴とする請求項８
    記載の冷凍・空調装置。
12. 【請求項１２】 複数の負荷側熱交換器を備え、かつ、
    停止している負荷側熱交換器の冷媒配管を組成調整手段
    とすることを特徴とする請求項８記載の冷凍・空調装
    置。
13. 【請求項１３】 圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、第
    二の絞り装置、高圧レシーバ、第一の絞り装置、負荷側
    熱交換器及び低圧レシーバ等により構成され、冷媒数種
    を混合した非共沸混合冷媒を用いる冷凍・空調装置にお
    いて、上記負荷側熱交換器と第一の絞り装置の間で温度
    を検出する第一の温度検出手段と、第一の絞り装置と高
    圧レシーバの間で温度を検出する第二の温度検出手段
    と、上記熱源側熱交換器と第二の絞り装置の間で温度を
    検出する第三の温度検出手段と、第二の絞り装置と高圧
    レシーバの間で温度を検出する第四の温度検出手段と、
    上記四方弁と上記負荷側熱交換器の間で温度を検出する
    第五の温度検出手段と、上記四方弁と上記熱源側熱交換
    器の間で温度を検出する第六の温度検出手段と、上記負
    荷側熱交換器と第一の絞り装置の間で圧力を検出する第
    一の圧力検出手段と、上記熱源側熱交換器と第二の絞り
    装置の間で圧力を検出する第二の圧力検出手段と、上記
    第二の温度検出手段で検出された第二の温度からエンタ
    ルピを求め、上記エンタルピと、上記第一の温度検出手
    段で検出された第一の温度と、上記第一の圧力検出手段
    で検出された第一の圧力とから冷媒回路内を循環する冷
    媒の組成を演算する演算装置と、第一および第二の絞り
    装置の開度を演算し、制御を行うメイン制御器を備えた
    ことを特徴とする冷凍・空調装置。
14. 【請求項１４】 圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、第
    二の絞り装置、高圧レシーバ、第一の絞り装置、負荷側
    熱交換器及び低圧レシーバ等により構成され、冷媒数種
    を混合した非共沸混合冷媒を用いる冷凍・空調装置にお
    いて、上記高圧レシーバと上記低圧レシーバとを接続す
    るバイパス配管と、上記バイパス配管上に設置した第三
    の絞り装置と、上記低圧レシーバと第三の絞り装置の間
    で温度を検出する第一の温度検出手段と、第三の絞り装
    置と高圧レシーバの間で温度を検出する第二の温度検出
    手段と、上記負荷側熱交換器と第一の絞り装置の間で温
    度を検出する第四の温度検出手段と、上記四方弁と負荷
    側熱交換器の間で温度を検出する第三の温度検出手段
    と、第二の絞り装置と上記熱源側熱交換器の間で温度を
    検出する第五の温度検出手段と、上記四方弁と上記熱源
    側熱交換器の間で温度を検出する第六の温度検出手段
    と、第三の絞り装置と低圧レシーバの間で圧力を検出す
    る第一の圧力検出手段と、上記圧縮機の吐出側の圧力を
    検出する第二の圧力検出手段と、冷媒回路内を循環する
    冷媒の組成を演算する演算装置と、第三の絞り装置の開
    度を決定し、組成調整を行う組成調整器と、第一および
    第二の絞り装置の開度を演算し、制御を行うメイン制御
    器を備えたことを特徴とする冷凍・空調装置。
15. 【請求項１５】 高圧レシーバ前後のメイン配管と、第
    三の絞り装置と低圧レシーバの間の配管を熱交換させる
    過冷却熱交換器を備えたことを特徴とする請求項１４記
    載の冷凍・空調装置。
16. 【請求項１６】 圧縮機吐出側配管と、低圧レシーバの
    吸入側配管または低圧レシーバ内部とを接続するバイパ
    ス配管と、上記バイパス配管上に開閉機構を備えたこと
    を特徴とする請求項１４記載の冷凍・空調装置。
17. 【請求項１７】 高圧レシーバと第一の絞り装置の間に
    設置する第一の開閉機構と、高圧レシーバと第二の絞り
    装置の間に設置する第二の開閉機構と、第一の開閉機構
    をバイパスし、第三の開閉機構と第一の過冷却熱交換器
    を連通するバイパス配管と、第二の開閉機構をバイパス
    し、第四の開閉機構と第二の過冷却熱交換器を連通する
    バイパス配管と備え、第一および第二の過冷却熱交換器
    を低圧レシーバに内蔵したことを特徴とする請求項１４
    記載の冷凍・空調装置。
18. 【請求項１８】 低圧レシーバを分割し、液冷媒を貯溜
    する部分と、圧縮機への一時的な液戻りを防止するバッ
    ファ部分を備えたことを特徴とする請求項１４記載の冷
    凍・空調装置。
19. 【請求項１９】 圧縮機、熱源側熱交換器、第一の絞り
    装置、負荷側熱交換器及び低圧レシーバを順次接続し、
    冷媒数種を混合した非共沸混合冷媒を用いる冷凍・空調
    装置において、上記熱源側熱交換器と上記第一の絞り装
    置の間の冷媒回路より分岐し、第二の絞り装置および過
    冷却用熱交換器を介し、低圧のガス配管と接続するバイ
    パス配管と、上記第二の絞り装置入口の冷媒温度を検出
    する第一の温度検出手段と、上記第二の絞り装置出口の
    冷媒温度を検出する第二の温度検出手段と、上記第二の
    絞り装置出口の冷媒圧力を検出する圧力検出手段と、メ
    イン配管における上記バイパス配管との分岐部付近に設
    置する乾き度検出手段と、上記第一および第二の温度検
    出手段、上記圧力検出手段および上記乾き度検出手段の
    検出値により、冷媒回路内を循環する冷媒の組成を演算
    する組成演算装置と、上記組成演算値に応じて冷凍サイ
    クルの制御の設定値を変更し、冷凍サイクルの制御を行
    うメイン制御器とを備えたことを特徴とする冷凍・空調
    装置。