JPH1038393A - 冷媒循環式熱移動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非共沸冷媒を用いた冷媒循環式熱移動装置に
おいて、運転中の循環冷媒の組成比を正確に求めること
ができ、飽和温度の算出及び各種制御を精度良く行うこ
とができるようにする。 【解決手段】 圧縮機から吐出した非共沸混合冷媒を凝
縮器、膨張弁、蒸発器を経て圧縮機に戻すように循環さ
せる冷媒循環式熱移動装置において、高圧側冷媒回路の
うちの吐出側ライン１５と低圧側冷媒回路のうちの吸入
側ライン１６を連通するバイパス通路３４を設け、この
バイパス通路３４に上流側から順に冷媒冷却用熱交換器
３６及びバイパス側膨張弁３７を配設する。さらに、冷
媒冷却用熱交換器３６内の冷媒通路の略中央位置で冷媒
温度を検知するバイパス冷媒温度センサ３６を設ける。
そして、このセンサ３６の検知温度と高圧側圧力センサ
の検知圧力とから、予め記憶されている組成比データに
基づいて組成比を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷房専用空調装置
を含む冷凍装置、冷暖両方の空調装置を含む熱ポンプ装
置等として使用される冷媒循環式熱移動装置に関し、と
くに作動冷媒に非共沸混合冷媒を用いた装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】冷媒を循環させる回路に圧縮機、凝縮
器、膨張弁及び蒸発器を備え、圧縮機で圧縮された冷媒
が凝縮器で放熱しつつ凝縮、液化し、次いで膨張弁で膨
張されてから、蒸発器で吸熱しつつ蒸発した後、圧縮機
に戻されるようにした冷媒循環式熱移動装置は冷凍装置
または熱ポンプ装置として一般に知られている。

【０００３】また、このような冷媒循環式熱移動装置は
空調装置として広く用いられており、この空調装置は、
冷媒回路に圧縮機、室内熱交換器、膨張弁及び室外熱交
換器を配設するとともに、冷媒循環経路を切替える四方
弁を設けている。そして、冷房時は、冷媒が圧縮機、四
方弁、室外熱交換器、膨張弁、室内熱交換器、四方弁、
圧縮機の順に循環することにより、室外熱交換器が凝縮
器、室内熱交換器が蒸発器となって、室内熱交換器での
吸熱による冷房が行われ、一方、暖房時は、冷媒が圧縮
機、四方弁、室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器、四
方弁、圧縮機の順に循環することにより、室内熱交換器
が凝縮器、室外熱交換器が蒸発器となって、室内熱交換
器での放熱による暖房が行われるように冷媒回路を構成
している。

【０００４】このような空調装置等として用いられる冷
媒循環式熱移動装置では、冷媒回路中の高圧側の圧力や
低圧側の圧力を圧力センサにより検知するとともに、飽
和温度マップからその圧力における飽和温度を算出し、
そのデータを各種制御に利用し、例えば後に詳述するよ
うな所謂サブクール制御や所謂スーパーヒート制御等に
利用している。

【０００５】ところで、最近、作動冷媒として沸点温度
の異なる複数種の冷媒を混合させた非共沸混合冷媒が開
発されているが、この非共沸混合冷媒を使用する場合、
上記飽和温度は冷媒の組成比によっても変化する。そし
て、予め使用する冷媒の組成比（低沸点成分と高沸点成
分との初期割合）を定めておいても、アキュムレータ等
に高沸点成分を多く含む液冷媒が滞留してその滞留量が
運転状態によって変化すること等により、循環冷媒の組
成比が運転中に種々変動する。

【０００６】従って、非共沸混合冷媒を用いる場合に上
記飽和温度を正しく算出するには、運転中に上記循環冷
媒の組成比を調べる必要がある。

【０００７】このため、例えば特公平５−６６５０３号
公報に示されるように、冷凍サイクルにおいて、冷媒回
路中の凝縮器と減圧装置（膨張弁）との間に受液器（レ
シーバ）を設けるとともに、上記受液器内の飽和圧力及
び飽和温度を検知する検知器を設け、これらの検知器で
検知された飽和圧力及び飽和温度に基づいて非共沸混合
冷媒の組成比を算出するようにしたものが考えられてい
る。

【０００８】なお、上記公報に示された冷凍装置では、
上記のように非共沸混合冷媒の組成比を算出するととも
に、蒸発器出口の圧力及び温度を検知し、これらのデー
タに基づいて圧縮機に吸入される冷媒の加熱度を算出
し、その加熱度の大きさを上記減圧装置の開閉度で制御
して、所謂スーパーヒート制御を行うようにしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように凝縮器と
減圧装置との間の受液器に検知器を設けたものでは、凝
縮器の放熱状態が急変する過渡時に、凝縮器から受液器
に過冷却状態の液冷媒が流入したり乾き度が０でない気
液混合状態の冷媒が流入したりし、これによって受液器
内の冷媒温度が飽和温度からずれてしまうことがあるた
め、過渡状態のときに正確な組成比を求めることができ
ない。そして、正確な組成比が求められないと、スーパ
ーヒート制御や圧縮機への液冷媒流入防止のための制御
等を正しく行うことができなくなる。

【００１０】本発明は、上記の事情に鑑み、非共沸冷媒
を用いる場合において、運転中の循環冷媒の組成比を正
確に求めることができ、飽和温度の算出及び各種制御を
精度良く行うことができる冷媒循環式熱移動装置を提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧縮機から吐
出した非共沸混合冷媒を凝縮器、膨張弁、蒸発器を経て
圧縮機に戻すように循環させる冷凍装置あるいは熱ポン
プ装置として使用される冷媒循環式熱移動装置におい
て、圧縮機吐出口から膨張弁までの高圧側冷媒回路のう
ちで圧縮機の吐出口から凝縮器の入口までの間の部分
と、膨張弁から圧縮機の吸込み口までの低圧側冷媒回路
の途中とを連通するバイパス通路と、このバイパス通路
の途中に配置された冷媒冷却用熱交換器と、このバイパ
ス通路における冷媒冷却用熱交換器の下流に配置された
バイパス側膨張弁と、高圧側冷媒回路の途中あるいはバ
イパス通路のうちでバイパス側膨張弁の上流部の圧力を
検知する高圧側圧力センサと、冷媒冷却用熱交換器内の
冷媒通路の略中央位置で冷媒温度を検知するバイパス冷
媒温度センサと、圧力及び温度の２つの要素に対応した
飽和蒸気及び飽和液の組成比データを記憶する記憶手段
と、上記高圧側圧力センサの検知圧力及び上記バイパス
冷媒温度センサの検知温度から上記組成比データに基づ
いて組成比を算出する演算手段とを具備したものであ
る。

【００１２】この装置によると、上記バイパス通路にお
ける冷媒冷却用熱交換器内の略中央位置で冷媒温度がバ
イパス冷媒温度センサにより検知され、この検知温度と
上記高圧側圧力センサの検知圧力とから循環冷媒の組成
比が正しく求められる。とくに、凝縮器の放熱状態が急
変するような過渡状態にあるときにも、バイパス冷媒温
度センサによる検知温度と循環冷媒の組成比との対応性
が保たれ、組成比の算出が正確に行われる。

【００１３】上記バイパス通路の下流端は、例えば低圧
側冷媒回路のうちで蒸発器の出口から圧縮機の吸込み口
までの間の部分に接続すればよい。とくに、上記低圧側
冷媒回路のうちの蒸発器出口から圧縮機の吸込み口まで
の間に液冷媒を貯留するアキュムレータを配置し、上記
バイパス通路の下流端を蒸発器出口とアキュムレータと
の間の部分に接続することが好ましい。このようにすれ
ばバイパス通路を通過した冷媒中に液成分が含まれてい
る場合にこれがアキュムレータに貯留され、圧縮機に吸
込まれることがない。

【００１４】また、本発明の装置は、冷媒回路の途中に
四方弁を配置し、冷房時には非共沸冷媒が圧縮機から四
方弁、凝縮器として機能する室外熱交換器、膨張弁、蒸
発器として機能する室内熱交換器、四方弁を順に通って
圧縮機に戻るように循環し、暖房時には非共沸冷媒が圧
縮機から四方弁、凝縮器として機能する室内熱交換器、
膨張弁、蒸発器として機能する室外熱交換器、四方弁を
順に通って圧縮機に戻るように循環する構成とした空調
装置に適用する場合においては、圧縮機吐出口と四方弁
との間の常時高圧側冷媒回路と、圧縮機吸込み口と四方
弁との間の常時低圧側冷媒回路とを連通するバイパス通
路と、このバイパス通路途中に配置された冷媒冷却用熱
交換器と、このバイパス通路における冷媒冷却用熱交換
器の下流に配置されたバイパス側膨張弁と、常時高圧側
冷媒回路の途中またはバイパス通路のうちでバイパス側
膨張弁の上流部、あるいは、冷房時には四方弁から室外
熱交換器を経て膨張弁に至る部分、暖房時には四方弁か
ら室内熱交換器を経て膨張弁に至る部分の圧力を検知す
る高圧側圧力センサと、冷媒冷却用熱交換器内の冷媒通
路の略中央位置で冷媒温度を検知するバイパス冷媒温度
センサと、圧力及び温度の２つの要素に対応した飽和蒸
気及び飽和液の組成比データを記憶する記憶手段と、上
記高圧側圧力センサの検知圧力及び上記バイパス冷媒温
度センサの検知温度から上記組成比データに基づいて組
成比を算出する演算手段とを具備する。

【００１５】このようにすれば、暖房、冷房の切換が可
能な空調装置において、非共沸冷媒の組成比の検出が効
果的に行われる。

【００１６】この装置において、上記常時低圧側冷媒回
路においてバイパス通路が接続された部分と圧縮機吸込
み口との間に、冷媒を貯留するアキュムレータを配置す
ることが好ましい。

【００１７】また、上記のような装置において、高圧側
冷媒回路のうちで凝縮器出口から膨張弁までの部分の冷
媒温度を検知する膨張弁上流側冷媒温度センサと、凝縮
器の放熱能力を変更可能とする放熱能力可変装置と、高
圧側圧力センサの検知圧力と上記演算手段により算出さ
れた組成比とから組成比データに基づいて高圧側飽和液
温度を算出し、この高圧側飽和液温度より上記膨張弁上
流側冷媒温度センサの検知温度の方が低くなるように放
熱能力可変装置を制御する制御手段とを備えていれば、
算出された組成比等に基づき、所謂サブクール制御が精
度良く行われる。

【００１８】上記放熱能力可変装置は、例えば、凝縮器
に対する送風用のファンと、このファンを回転数変更可
能に駆動するファン駆動手段とで構成し、あるいは、膨
張弁を開度変更可能とし、この膨張弁とその開度を調節
する手段とで放熱能力可変装置を構成しておけばよい。
また、上記放熱能力可変装置に加え、低圧側冷媒回路の
途中に、液冷媒を貯留可能とし、かつ内部に貯留される
液冷媒を加熱する補助加熱手段を配置したアキュムレー
タを設け、アキュムレータ内部に液冷媒が貯留する状態
において、算出された高圧側飽和液温度より上記膨張弁
上流側冷媒温度センサの検知温度の方が低くなる場合
に、上記補助加熱手段により液冷媒を加熱するようにし
ておけば、液冷媒としてアキュムレータに貯留され易い
高沸点成分を気化させることになるので、循環冷媒の組
成比の変動の抑制等に有利となる。

【００１９】また、冷凍装置あるいは熱ポンプ装置とし
て使用される本発明装置において、高圧側冷媒回路のう
ちで凝縮器と膨張弁との間に配置したレシーバと、上記
低圧側冷媒回路の途中あるいはバイパス通路におけるバ
イパス側膨張弁より下流の圧力を検知する低圧側圧力セ
ンサと、上記低圧側冷媒回路のうちで蒸発器出口から圧
縮機吸込み口までの間の冷媒温度を検知する蒸発器下流
側冷媒温度センサと、蒸発器もしくはその下流側の回路
の吸熱能力を変更可能とする吸熱能力可変装置と、上記
低圧側圧力センサの検知圧力と上記演算手段により算出
された組成比から上記組成比データに基づき低圧側飽和
蒸気温度を算出し、この低圧側飽和蒸気温度より上記蒸
発器下流側冷媒温度センサの検知温度の方が高くなるよ
うに上記吸熱能力可変装置を制御する制御手段とを備え
ていれば、算出された組成比等に基づき、所謂スーパー
ヒート制御が精度良く行われる。

【００２０】空調装置として使用される本発明装置にお
いて、室外熱交換器と膨張弁との間または室内熱交換器
と膨張弁との間に配置したレシーバと、上記常時低圧側
冷媒回路の途中あるいはバイパス通路におけるバイパス
側膨張弁より下流の圧力を検知する低圧側圧力センサ
と、上記常時低圧側冷媒回路の冷媒温度を検知し、ある
いは室外熱交換器と膨張弁との間にレシーバを配置する
場合において室内熱交換器から四方弁までの間の冷媒温
度を冷房時に検知し、または室内熱交換器と膨張弁との
間にレシーバを配置する場合において室外熱交換器から
四方弁までの間の冷媒温度を暖房時に検知する蒸発器下
流側冷媒温度センサと、蒸発器もしくはその下流側の回
路の吸熱能力を変更可能とする吸熱能力可変装置と、上
記低圧側圧力センサの検知圧力と上記演算手段により算
出された組成比から上記組成比データに基づき低圧側飽
和蒸気温度を算出し、この低圧側飽和蒸気温度より上記
蒸発器下流側冷媒温度センサの検知温度の方が高くなる
ように上記吸熱能力可変装置を制御する制御手段とを備
えていれば、算出された組成比等に基づき、空調装置に
おいて所謂スーパーヒート制御が精度良く行われる。

【００２１】上記吸熱能力可変装置は、例えば、蒸発器
に対する送風用のファンと、このファンを回転数変更可
能に駆動するファン駆動手段とで構成し、あるいは、膨
張弁を開度変更可能とし、この膨張弁とその開度を調節
する手段とで構成すればよく、また、低圧側冷媒回路の
途中で冷媒を加熱し、かつ、その加熱量の調節が可能な
冷媒加熱手段を蒸発器とは別個に設け、この冷媒加熱手
段により吸熱能力可変装置を構成してもよい。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を用いて説明する。

【００２３】図１は、本発明の冷媒循環式熱移動装置の
一例としての空調装置を示す回路図である。この図に示
すように、空調装置１には、水冷式ガスエンジン２（以
下、エンジン２と略す）と、このエンジン２の出力軸３
にクラッチ４を介して連結された圧縮機５と、冷媒を循
環させる冷媒回路１０と、上記エンジン２を冷却するた
めの冷却水回路５０とが設けられている。冷媒として
は、沸点温度が異なる複数種の冷媒を混合した非共沸混
合冷媒が用いられており、例えば比較的低沸点の冷媒で
あるＲ３２及びＲ１２５と比較的高沸点の冷媒であるＲ
１３４ａを混合した冷媒が用いられている。

【００２４】上記圧縮機５は、一般に知られているよう
に、上記エンジン２により駆動されて回転することによ
り、吸込み口から吸入した低圧の気相冷媒を圧縮し、高
圧にして吐出口から吐出するものである。

【００２５】上記冷媒回路１０は、圧縮機５から吐出さ
れる冷媒を凝縮器、膨張弁、蒸発器を通して圧縮機５に
戻すように循環させるための閉回路を構成している。当
実施形態では、冷房と暖房とに切換可能な空調装置を構
成すべく、冷媒循環経路を切替えるための四方弁１１
と、室内熱交換器１２と、膨張弁１３と、室外熱交換器
１４等が冷媒回路１０に組み込まれている。

【００２６】すなわち、上記圧縮機５と四方弁１１との
間には吐出側ライン１５及び吸入側ライン１６が配設さ
れており、上記吐出側ライン１５は上流端側が圧縮機５
の吐出口に接続されるとともに下流端側が四方弁１１の
第１ポート１１ａに接続され、上記吸入側ライン１６は
上流端側が四方弁１１の第３ポート１１ｃに接続される
とともに下流端側が圧縮機５の吸込み口に接続されてい
る。

【００２７】上記四方弁１１の第２ポート１１ｂにはラ
イン１７を介して室内熱交換器１２が接続され、この室
内熱交換器１２にライン１８を介して膨張弁１３が接続
されている。また、上記四方弁１１の第４ポート１１ｄ
には、ライン１９を介して室外熱交換器１４が接続され
ている。さらに、上記室外熱交換器１４と膨張弁１３と
はライン２０を介して接続されている。

【００２８】そして、暖房時には、四方弁１１が第１ポ
ート１１ａと第２ポート１１ｂを連通するとともに第３
ポート１１ｃと第４ポート１１ｄを連通する状態とされ
ることにより、冷媒が圧縮機５から四方弁１１、室内熱
交換器１２、膨張弁１３、室外熱交換器１４、四方弁１
１を順に通って圧縮機５に戻されるように循環し、室内
熱交換器１２が凝縮器、室外熱交換器１４が蒸発器とな
る。一方、冷房時には、四方弁１１が第１ポート１１ａ
と第４ポート１１ｄを連通するとともに第３ポート１１
ｃと第２ポート１１ｂを連通する状態とされることによ
り、冷媒が圧縮機５から四方弁１１、室外熱交換器１
４、膨張弁１３、室内熱交換器１２をこの順に通って圧
縮機５に戻されるように循環し、室内熱交換器１２が蒸
発器、室外熱交換器１４が凝縮器となるように構成され
ている。

【００２９】従ってこの冷媒回路１０では、暖房時は圧
縮機５の吐出口から室内熱交換器１２を経て膨張弁１３
に至るまでが高圧側冷媒回路、膨張弁１３を過ぎてから
室外熱交換器１４を経て圧縮機５の吸込み口に至るまで
が低圧側冷媒回路となり、一方、冷房時は圧縮機５の吐
出口から室外熱交換器１４を経て膨張弁１３に至るまで
が高圧側冷媒回路、膨張弁１３を過ぎてから室内熱交換
器１２を経て圧縮機５の吸込み口に至るまでが低圧側冷
媒回路となる。また、圧縮機５の吐出口と四方弁１１と
の間の吐出側ライン１５が常時高圧側冷媒回路を構成
し、圧縮機５の吸込み口と四方弁１１との間の吸入側ラ
イン１６が常時低圧側冷媒回路を構成する。

【００３０】上記吸入側ライン１６には、アキュムレー
タ２１が介設されている。このアキュムレータ２１に
は、熱交換器２２が設けられている。また、アキュムレ
ータ２１の所定高レベル位置と所定低レベル位置とが、
ストレーナ２３及び毛細管２４を有する通路２５とスト
レーナ２６及び毛細管２７を有する通路２８とによって
それぞれ下流側のラインに接続されるとともに、これら
の通路２５，２８に対して温度センサ２９，３０が設け
られ、アキュムレータ２１内の液面レベルの上昇に応じ
て液相冷媒が通路２５，２８に導出されると、それに伴
う温度変化が上記温度センサ２９，３０で検出されるこ
とにより、温度センサ２９，３０がアキュムレータ２１
内の液面レベルを検出する機能を有するようになってい
る。

【００３１】後述のスーパーヒート制御が行われるとき
に凝縮器と膨張弁との間となる部分にはレシーバタンク
３１が設けられ、当実施形態では、冷房時にスーパーヒ
ート制御が行われる場合に適合するように、室外熱交換
器１４と膨張弁１３との間のライン２０にレシーバタン
ク３１が介設されている。このレシーバタンク３１に
は、暖房時と冷房時とに応じてタンク３１内の液面レベ
ルを変更するため、その底部に液面レベル切換弁３２が
接続されている。

【００３２】上記吸入側ライン１６の途中とライン２０
の途中との対応部分には、液ガス熱交換器３３が設けら
れている。

【００３３】また、高圧側冷媒回路のうちで圧縮機５の
吐出口から凝縮器の入口までの間の部分と、低圧側冷媒
回路の途中とを連通するバイパス通路３４が設けられ、
当実施形態では常時高圧側冷媒回路である吐出側ライン
１５と常時低圧側冷媒回路である吸入側ライン１６との
間にバイパス通路３４が設けられており、このバイパス
通路３４には組成比検知用回路３５が組み込まれてい
る。バイパス通路３４の下流端は吸入側ライン１６にお
けるアキュムレータ２１の上流側に接続され、つまり、
吸入側ライン１６におけるバイパス通路接続部分と圧縮
機５の吸込み口との間にアキュムレータ２１が配置され
ている。

【００３４】上記組成比検知用回路３５は、図２に示す
ように、上記バイパス通路３４に上流側から順に冷媒冷
却用熱交換器３６とバイパス側膨張弁３７とを配設し、
その冷媒冷却用熱交換器３６の略中央部にバイパス冷媒
温度センサ３８を配置したものである。そして、上記吐
出側ライン１５を通る冷媒の一部がバイパス通路３４に
導かれ、冷媒冷却用熱交換器３６及び膨張弁３７を経て
吸入側ライン１６に達するようになっている。冷媒冷却
用管熱交換器３６は、バイパス通路３４の膨張弁３７よ
り上流の高圧の冷媒と吸入側ライン１６を流れる低圧の
冷媒との間で熱交換を行わせることにより、バイパス通
路３４の冷媒を冷却するようにしたものである。

【００３５】さらに冷媒回路１０には、図１中に示すよ
うに、吐出側ライン１５中の冷媒圧力を検知する高圧側
圧力センサ４０と、吸入側ライン１６中の冷媒圧力を検
知する低圧側圧力センサ４１と、室内熱交換器１２と膨
張弁１３との間の部分の冷媒温度を暖房時に検知する膨
張弁上流側冷媒温度センサ４２と、吸入側ライン１６中
の冷媒温度を検知する蒸発器下流側冷媒温度センサ４３
とが配設されている。また、４４は室内熱交換器に対し
て送風を行う室内機側ファン、４５は室内温度センサ、
４６は室外熱交換器１４及び後記ラジエータ５７に対し
て送風を行う室外機側ファン、４７は外気温センサ、４
８は圧縮機５に設けられた圧縮機温度センサである。

【００３６】また、上記冷却水回路５０は、ポンプ５２
の吐出側から冷却水ライン５１ａが導出され、この冷却
水ライン５１ａがエンジン側ポンプ５３を介してエンジ
ン２のウォータジャケット５４の冷却水導入口に接続さ
れるとともに、このウォータジャケット５４の冷却水導
出口からサーモスタット５５を介して冷却水ライン５１
ｂが導出され、これがリニア三方弁５６に接続されてい
る。

【００３７】上記リニア三方弁５６からは冷却水ライン
５１ｃ，５１ｅがそれぞれ導出されている。上記冷却水
ライン５１ｃはラジエータ５７に接続されており、ラジ
エータ５７から導出された冷却水ライン５１ｄは上記ポ
ンプ５２の吸入側に接続されている。一方、上記冷却水
ライン５１ｅは、上記アキュムレータ２１に設けられた
熱交換器２２に至り、この熱交換器２２を経て上記冷却
水ライン５１ｄに接続されている。

【００３８】上記リニア三方弁５６は、冷却水ライン５
１ｃ，５１ｅの冷却水量の割合をリニアに変えることが
できるようになっている。そして、冷却水回路１０にお
いて、エンジン２から熱を受け取った冷却水が上記リニ
ア三方弁５６に導かれ、さらにこのリニア三方弁５６の
作動位置に応じた量だけ冷却水ライン５１ｅを介して上
記熱交換器２２に導かれることにより、この熱交換器２
２でアキュムレータ２１内の冷媒に熱が供給され、その
供給熱量が上記リニア三方弁５６によって調節されるよ
うになっている。

【００３９】次に、上記空調装置１の制御系について図
３のブロック図を用いて説明する。なお、この図では主
に冷媒回路１０に関する制御系の構成を示している。

【００４０】同図に示すように、空調装置１の制御系
は、上記室内熱交換器１２及び膨張弁１３等が設けられ
ている室内機６０を制御する室内機制御装置６１と、上
記圧縮機５、室外熱交換器１４、四方弁１１、アキュム
レータ２１、レシーバタンク３１等が設けられている室
外機ユニットを制御する室外機制御装置６２とを備え、
室内機制御装置６１と室外機制御装置６２とが互いに関
連して制御を行なうことができるように電気的に接続さ
れている。

【００４１】上記室内機制御装置６１には、前述のファ
ン４４、膨張弁１３、膨張弁上流側冷媒温度センサ４
２、室内温度センサ４５が接続されるとともに、オンオ
フスイッチや温度設定キーを備えた操作部６３が接続さ
れている。そして、例えば上記操作部６３を介して希望
温度が入力されると、室内機制御装置６１により、室内
温度センサ４５で室内温度が求められるとともに、この
温度と上記希望温度との差が求められ、この温度差を減
少させるべく上記ファン４４の出力が制御されるように
なっている。

【００４２】一方、上記室外機制御装置６２には、エン
ジン２、四方弁１１、リニア三方弁５６、液面レベル切
換弁３２、室外機側ファン４６、バイパス側膨張弁３７
等の制御対象要素が接続されるとともに、吸入側ライン
１６に設けられた冷媒温度センサー４３、圧縮機温度セ
ンサ４８、アキュムレータ液面レベル検出機能を有する
温度センサ２３，２６、高圧側圧力センサ４０、低圧側
圧力センサ４１、外気温センサ４７、バイパス冷媒温度
センサ３８等の制御入力要素が接続されている。さら
に、非共沸混合冷媒の圧力及び温度に対応した飽和蒸気
及び飽和液の組成比データを記憶するとともに、制御の
ための各種データ及びプログラム等を記憶する記憶手段
６５が室外機制御装置６２に接続されている。

【００４３】上記室外機制御装置６２は、各室内機６０
の冷暖切換えに応じて前述のように冷媒回路１０での冷
媒の循環方向を切換えるべく四方弁１１を切替制御す
る。さらに室外機制御装置６２は、高圧側圧力センサ４
０の検知圧力及び上記バイパス冷媒温度センサ３８の検
知温度から上記組成比データに基づいて組成比を算出す
る演算手段としての機能を有している。

【００４４】また、上記各制御装置６１，６２は、運転
性能向上等のため、後に詳述するようなサブクール制御
やスーパーヒート制御を実行し、例えば暖房時にサブク
ール制御、冷房時にスーパーヒート制御を行う。そし
て、サブクール制御時には、高圧側飽和液温度より膨張
弁上流側冷媒温度センサ４２の検知温度の方が低くなる
ように、凝縮器の放熱能力を変更可能とする放熱能力可
変装置を制御する。一方、スーパーヒート制御時には、
低圧側飽和蒸気温度より蒸発器下流側冷媒温度センサ４
３の検知温度の方が高くなるように、蒸発器の吸熱能力
を変更可能とする吸熱能力可変装置を制御する。

【００４５】なお、上記放熱能力可変装置は、例えば上
記膨張弁１３とその開度を調節する手段とで構成され
る。あるいは、サブクール制御が行われるときの凝縮器
（暖房時にサブクール制御を行う場合は室内熱交換器）
に対する送風用のファン４４と、このファン４４を回転
数変更可能に駆動するファン駆動手段とで放熱能力可変
装置を構成してもよい。

【００４６】また、上記吸熱能力可変装置は、例えば上
記膨張弁１３とその開度を調節する手段とで構成され
る。あるいは、スーパーヒートが行われるときの蒸発器
（冷房時にスーパーヒート制御を行う場合は室内熱交換
器）に対する送風用のファン４４と、このファン４４を
回転数変更可能に駆動するファン駆動手段とで吸熱能力
可変装置を構成してもよい。あるいはまた、低圧側冷媒
回路の途中で冷媒を加熱し、かつ、その加熱量の調節が
可能な熱交換器等の冷媒加熱手段を蒸発器とは別個に設
け、この冷媒加熱手段により吸熱能力可変装置を構成し
てもよい。

【００４７】図４は、上記組成比検出とそれに基づく制
御の概略を、フローチャートで示している。このフロー
チャートの処理がスタートすると、先ず高圧側圧力セン
サ４０により検知される高圧側圧力Ｐ₁ 及び上記バイパ
ス冷媒温度センサ３８により検知されるバイパス冷媒温
度Ｔ_B1が読み込まれ（ステップＳ１）、これらの圧力Ｐ
₁ 及び冷媒温度Ｔ_B1から、組成比データとしての第５図
に示すような気液平衡線図に基づき、循環冷媒の組成比
ηが算出される（ステップＳ２）。

【００４８】この算出の仕方を具体的に説明する。図５
の気液平衡線図は、横軸を組成比（ここでは非共沸混合
冷媒中の高沸点成分の割合をいう）、縦軸を冷媒温度と
し、冷媒圧力Ｐが一定の高圧側圧力Ｐ₁ の場合の飽和蒸
気線Ｇ₁ 及び飽和液線Ｌ₁ と、冷媒圧力Ｐが一定の低圧
側圧力Ｐ₂ の場合の飽和蒸気線Ｇ₂ 及び飽和液線Ｌ₂と
を示している。そして、上記バイパス通路３４内のバイ
パス側膨張弁３７より上流に位置する冷媒冷却用熱交換
器３６の略中央部では、冷媒が高圧で、かつ、熱交換器
３６での凝縮がある程度進行して気液が混合した状態に
あるので、この位置の冷媒温度がＴ_B1であると、図５の
気液平衡線図においてＴ_B1のレベルでの飽和蒸気線Ｇ₁
と飽和液線Ｌ₁ との中間点に対応する横軸の値を求めれ
ば、これが循環冷媒の組成比ηとなる。

【００４９】このような組成比ηの算出に続いては、空
調装置の運転状態に応じ、スーパーヒート制御を行うべ
きであるかサブクール制御を行うべきであるかが判定さ
れる（ステップＳ３）。

【００５０】サブクール制御を行うべき状態にある場合
の処理としては、上記の算出された組成比ηと高圧側圧
力Ｐ₁ とから気液平衡線図に基づいて高圧側飽和液温度
Ｔ_P1が算出され（ステップＳ４）、また凝縮器出口と膨
張弁との間の冷媒温度Ｔ₁ が冷媒温度センサ４２で検知
される（ステップＳ５）。そして、この冷媒温度Ｔ₁が
上記高圧側飽和液温度Ｔ_P1よりも低くなるように上記放
熱能力可変装置が制御される（ステップＳ６）。

【００５１】一方、スーパーヒート制御を行うべき状態
にある場合の処理としては、低圧側圧力Ｐ₂ が低圧側圧
力センサ４１で検知されるとともに、蒸発器出口から圧
縮機吸込み口までの部分の冷媒温度Ｔ₂ が冷媒温度セン
サ４３で検知され（ステップＳ７）、次いで上記の算出
された組成比ηと上記低圧側圧力Ｐ₂ とから気液平衡線
図に基づいて低圧側飽和蒸気温度Ｔ_P2が算出される（ス
テップＳ８）。そして、この冷媒温度Ｔ₂ が低圧側飽和
蒸気温度Ｔ_P2よりも高くなるように上記吸熱能力可変装
置が制御される（ステップＳ９）。

【００５２】なお、高圧側飽和液温度Ｔ_P1及び低圧側飽
和蒸気温度Ｔ_P2は図５中に示すように気液平衡線図に基
づいて求めることができるが、現実的な制御の手法とし
ては、図６に示すように組成比（η₀…η_j…η_n）及び
圧力（Ｐ₀…Ｐ_i…Ｐ_m）に対応させて飽和蒸気温度（Ｔ
_G00……Ｔ_Gmn）及び飽和液温度（Ｔ_L00……Ｔ_Lmn）を示
す気液平衡線図マップを予め作成して記憶手段６５に記
憶させておき、このマップから現実の組成比η及び圧力
に応じた温度を求めるようにすればよい。また、上記組
成比ηの算出も、予め作成したマップを用いて行うよう
にすればよい。

【００５３】図７は、組成比検出とそれに基づく制御の
より具体的な例を示している。この図に示す例では、暖
房時にサブクール制御、冷房時にスーパーヒート制御が
行われるようになっている。

【００５４】この制御では、先ず室内機が冷房運転か暖
房運転かの判別が行なわれ（ステップＳ１１）、暖房時
には、ステップＳ１２〜Ｓ２１のメインルーチン処理
と、メインルーチン中のステップＳ１４のときに開始さ
れるステップＳ２２〜Ｓ２７の並列ルーチン処理とが行
なわれ、一方、冷房時には、ステップＳ２８〜Ｓ３３の
メインルーチン処理と、メインルーチン中のステップＳ
３０のときに開始されるステップＳ３５〜Ｓ４１の並列
ルーチン処理とが行なわれる。

【００５５】暖房時には、室内機側の負荷及び温度条件
が検出され、温度条件としては室内温度が室内温度セン
サ４５により、希望温度が操作部６３の操作データによ
り、室外温度が外気温センサ４７によりそれぞれ検出さ
れる（ステップＳ１２）。次いで初期設定として、膨張
弁１３の開度、三方弁５６の開度、圧縮機５の回転数、
目標高圧値、目標低圧値等につき、上記負荷及び温度条
件に応じて暖房運転時の好ましい値が設定される（ステ
ップＳ１３）。ここで、目標高圧値とは上記高圧側圧力
の目標値をいう。また、目標低圧値とは上記低圧側圧力
の目標値をいう。

【００５６】続いてメインルーチンと並列同時に処理さ
れるステップＳ２２〜Ｓ２７の並列ルーチンを開始させ
る（ステップＳ１４）。また、メインルーチン側では引
き続いて高圧側圧力センサ４０により高圧側圧力が検出
され（ステップＳ１５）、記憶手段６５内にデータ保持
されている目標高圧値との比較が行なわれる（ステップ
Ｓ１６）。検出値の方が目標高圧値より所定値以上低い
場合には圧縮機５の回転数が増加補正され、検出値の方
が目標高圧値より所定値以上高い場合には圧縮機５の回
転数が減少補正される（ステップＳ１７）。この回転数
補正の実行後に再度高圧側圧力が検出されて上記目標高
圧値との比較が行なわれ、ここでまだ検出値と目標高圧
値との差の絶対値が所定値以上の場合はステップＳ１７
による圧縮機回転数の補正が繰り返される。

【００５７】上記検出値と目標高圧値との差の絶対値が
所定値以下となった場合は、低圧側圧力センサ４１によ
り低圧側圧力が検出され（ステップＳ１８）、この検出
値と上記目標低圧値との比較が行なわれる（ステップＳ
１９）。ここで、検出値の方が目標低圧値より所定値以
上低い場合には、三方弁５６の開度が増加補正されるこ
とにより低圧側冷媒への加熱量が増加され、また、検出
値の方が目標低圧値よりも所定値以上高い場合には、三
方弁５６の開度が減少補正されることにより低圧側冷媒
への加熱量が減少される（ステップＳ２０）。そして、
再度低圧側圧力が検出され、検出値と上記目標低圧値と
の差の絶対値が所定値以下でない場合はステップＳ２０
の処理が繰り返される。ステップＳ１９において検出値
と目標低圧値との差の絶対値が所定値以下となった場合
は、並列ルーチン処理の終了をまってリターンする（ス
テップＳ２１）。

【００５８】また、ステップＳ１４で開始される並列ル
ーチン処理においては、高圧側圧力Ｐ₁ 及びバイパス冷
媒温度Ｔ_B1が検出され（ステップＳ２２）、これらの圧
力Ｐ₁ 及び冷媒温度Ｔ_B1に応じて気液平衡線図マップか
ら循環冷媒の組成比η及び高圧側飽和液温度Ｔ_P1が算出
される（ステップＳ２３）。さらに、膨張弁入口側の冷
媒温度Ｔ₁ が検出され（ステップＳ２４）、上記高圧側
飽和液温度Ｔ_P1と膨張弁入口側の冷媒温度Ｔ₁ との差が
過冷却度ＳＣとして求められ（ステップＳ２５）、この
過冷却度ＳＣとその目標値とが比較される（ステップＳ
２６）。そして、過冷却度ＳＣが目標値に対して所定値
以上ずれている場合、過冷却度ＳＣが目標値より小さけ
れば膨張弁１３の開度を減少し、過冷却度ＳＣが目標値
より大きければ膨張弁１３の開度を増大する補正が行な
われる（ステップＳ２７）。そして、過冷却度ＳＣと目
標値との差の絶対値が所定値以上である間はステップＳ
２３〜Ｓ２７の処理が繰り返され、上記差の絶対値が所
定値以下となれば並列ルーチンの処理を終了し、ステッ
プＳ２１を経てリターンする。

【００５９】一方、冷房時には、室内機側の負荷及び温
度条件が検出され（ステップＳ２８）、次いで初期設定
として、膨張弁１３の開度、三方弁５６の開度、圧縮機
５の回転数、目標低圧値等につき、上記負荷及び温度条
件に応じて冷房運転時の好ましい値が設定される（ステ
ップＳ２９）。

【００６０】続いてメインルーチンと並列同時に処理さ
れるステップＳ３５〜Ｓ４１の並列ルーチンを開始させ
る（ステップＳ３０）。また、メインルーチン側では引
き続いて低圧側圧力センサ４１により低圧側圧力が検出
され（ステップＳ３１）、記憶手段６５内にデータ保持
されている目標低圧値との比較が行なわれる（ステップ
Ｓ３２）。検出値の方が目標低圧値より所定値以上低い
場合には圧縮機５の回転数が減少補正され、検出値の方
が目標低圧値より所定値以上高い場合には圧縮機５の回
転数が増加補正される（ステップＳ３３）。この回転数
補正の実行後に再度低圧側圧力が検出されて上記目標低
圧値との比較が行なわれ、ここでまだ検出値と目標低圧
値との差の絶対値が所定値以上の場合はステップＳ３３
による圧縮機回転数の補正が繰り返される。

【００６１】上記検出値と目標低圧値との差の絶対値が
所定値以下となった場合は、並列ルーチン処理の終了を
まってリターンする（ステップＳ３４）。

【００６２】また、ステップＳ３０で開始される並列ル
ーチン処理においては、高圧側圧力Ｐ₁ 及びバイパス冷
媒温度Ｔ_B1が検出され（ステップＳ３５）、これらの圧
力Ｐ₁ 及び冷媒温度Ｔ_B1に応じて気液平衡線図マップか
ら循環冷媒の組成比ηが算出される（ステップＳ３
６）。さらに、低圧側圧力Ｐ₂ 及び吸入側ライン１６内
の冷媒温度Ｔ₂ が検出され（ステップＳ３７）、上記低
圧側圧力Ｐ₂ と組成比ηとに応じて気液平衡線図マップ
から低圧側飽和蒸気温度Ｔ_P2が算出される（ステップＳ
３８）。次いで、吸入側ライン１６内の冷媒温度Ｔ₂ と
上記低圧側飽和蒸気温度Ｔ_P2との差が加熱度ＳＨとして
求められ（ステップＳ３９）、この加熱度ＳＨとその目
標値とが比較される（ステップＳ４０）。そして、加熱
度ＳＨが目標値に対して所定値以上ずれている場合、加
熱度ＳＨが目標値より小さければ膨張弁１３の開度を減
少し、加熱度ＳＨが目標値より大きければ膨張弁１３の
開度を増大する補正が行なわれる（ステップＳ４１）。
そして、加熱度ＳＨと目標値との差の絶対値が所定値以
上である間はステップＳ３５〜Ｓ４１の処理が繰り返さ
れ、上記差の絶対値が所定値以下となれば並列ルーチン
の処理を終了し、ステップＳ３４を経てリターンする。

【００６３】以上のような当実施形態の空調装置の作用
を、次に説明する。

【００６４】空調装置１が暖房運転される場合には、前
述のように室内熱交換器１２が凝縮器、室外熱交換器１
４が蒸発器として働くように冷媒の循環が行われるが、
この場合に、図７のフローチャート中の暖房時のメイン
ルーチン処理（ステップＳ１２〜Ｓ２０）において、高
圧側圧力の検出値と目標高圧値との比較に基づいた圧縮
機回転数の制御及び低圧側圧力の検出値と目標低圧値と
の比較に基づいた三方弁５６の開度の制御が行なわれる
とともに、並列ルーチン処理（ステップＳ２２〜Ｓ２
７）で膨張弁開度が補正されることにより、サブクール
（過冷却）制御が行なわれる。

【００６５】ここで、サブクール制御とは、高圧側の膨
張弁近傍の冷媒温度を飽和液温度よりも低くなるように
冷却する制御である。具体的には、膨張弁上流側冷媒温
度の検出値に応じ、この温度を飽和液温度以下の所定値
にまで低下させるように膨張弁開度を絞る方向に補正す
ることをいう。

【００６６】このサブクール制御によると、冷凍サイク
ルのＰ−ｈ線図が図８（ａ）のようになる。すなわち、
気相冷媒が圧縮機５で圧縮されて圧力Ｐ及びエンタルピ
ｈが上昇（ａ１→ｂ１）した後、室内熱交換器１２で凝
縮、放熱されてエンタルピｈが低下するに伴い冷媒が気
相から液相へと変化し（ｂ１→ｃ１）、この際に飽和液
温度を大きく下回るように冷媒が過冷却され、サブクー
ル制御が行なわれる。次いで液相冷媒が膨張弁１３で膨
張されて低圧となり（ｃ１→ｄ１）、さらに室外熱交換
器１４での蒸発によりエンタルピｈが上昇する（ｄ２→
ａ２）。なお、ＳＣｉは過冷却によるエンタルピ変化分
である。

【００６７】このサブクール制御より、ＣＯＰ（成績係
数）が高められ、空調装置の性能が高められる。

【００６８】すなわち、上記ＣＯＰは、冷凍サイクルの
能率を表すものであって、圧縮機５での圧縮によるエン
タルピ上昇量をＡ、蒸発器での蒸発によるエンタルピ上
昇量をＢとすると（図８参照）、暖房時と冷房時におい
てそれぞれ次のようになる。

【００６９】 （暖房時） ＣＯＰ＝（Ａ＋Ｂ）／Ａ … （冷房時） ＣＯＰ＝Ｂ／Ａ … そして、サブクール制御が行われると、過冷却によるエ
ンタルピ変化分ＳＣｉだけ上記式中のＢの値が大きく
なるため、ＣＯＰが向上されることとなる。

【００７０】また、非共沸冷媒が用いられている空調装
置において上記サブクール制御が行われると、上記アキ
ュムレータ２１内に液相冷媒が滞留し、とくに非共沸冷
媒のうちで液化し易い高沸点成分（例えばＲ１３４ａ）
が時間経過とともに高い割合で滞留することにより、圧
縮機５に吸入される気相冷媒中の低沸点成分（例えばＲ
３２、Ｒ１２５）の割合が初期充填割合よりも増大する
というように、循環冷媒の組成比は運転中に変動する。
そして、組成比ηが変動するとそれに伴って飽和液温度
Ｔ_P1が変動するため、上記サブクール制御を適正に行う
には、飽和液温度Ｔ_P1と冷媒温度センサ４２による検知
温度Ｔ₁ との偏差を所定値に保つべく膨張弁開度等の調
整を行うことが要求される。

【００７１】このような要求を満足するため、温度及び
圧力の検知に基づいて上記組成比η及び飽和液温度Ｔ_P1
が算出される。この場合に、組成比検出のためのバイパ
ス通路３４が設けられ、このバイパス通路３４に冷媒冷
却用熱交換器３６及びバイパス側膨張弁３７が配設さ
れ、その熱交換器３６の略中央部の冷媒温度がバイパス
冷媒温度センサ３８により検知され、この冷媒温度Ｔ_B1
と高圧側圧力Ｐ₁ とから、組成比及び飽和液温度が精度
良く算出される。とくに、室内熱交換器（凝縮器）での
放熱状態が急変する過渡状態でも、上記バイパス通路３
４においては、バイパス冷媒温度センサ３８で検知され
る冷媒温度Ｔ_B1とバイパス通路３４に導入される循環冷
媒の組成比ηとの対応性が維持されるため、組成比η及
び飽和液温度Ｔ_P1の算出が正確に行われ、サブクール制
御等の精度が高められる。

【００７２】また、上記アキュムレータ２１内の熱交換
器２２は、低圧側冷媒回路の途中で蒸発器と独立に冷媒
を加熱する補助加熱手段として機能し、高圧側飽和液温
度Ｔ_P1より上記膨張弁上流側冷媒温度センサ４２の検知
温度Ｔ₁ の方が低いサブクール制御時に、この熱交換器
２２によって低圧側冷媒の加熱が行われることにより、
アキュムレータ２１に滞留する高沸点成分が気化され易
くなり、循環冷媒の組成比の変動が抑制される。従っ
て、サブクール制御がより一層良好に行われる。

【００７３】しかも、上記アキュムレータ２１内で熱交
換器２２によって冷媒に熱が与えられるため、外気温度
が低くて室外熱交換器１４での吸熱が充分に行われにく
い場合でも、上記熱交換器２２で吸熱が助成され、暖房
能力が向上される。

【００７４】一方、空調装置１が冷房運転される場合に
は、前述のように室外熱交換器１４が凝縮器、室内熱交
換器１２が蒸発器として働くように冷媒の循環が行われ
るが、この場合に、図７のフローチャート中の冷房時の
メインルーチン処理（ステップＳ２８〜Ｓ３３）におい
て、低圧側圧力の検出値と目標低圧値との比較に基づい
た圧縮機回転数の制御が行なわれるとともに、並列ルー
チン処理（ステップＳ３５〜Ｓ４１）で膨張弁開度が補
正されることにより、スーパーヒート（加熱）制御が行
なわれる。

【００７５】ここでスーパーヒート制御とは、圧縮機吸
込み部の冷媒温度を飽和蒸気温度よりも高い温度に加熱
する制御である。具体的には、上記吸込み冷媒温度ある
いは圧縮機温度に応じ、この温度を所定高温度にまで上
昇させるように膨張弁開度を絞る方向に補正する。この
スーパーヒート制御時には、室外熱交換器１４と膨張弁
１３との間に設けられているレシーバタンク３１に余剰
冷媒が溜められる。

【００７６】このスーパーヒート制御によると、冷凍サ
イクルのＰ−ｈ線図が図８（ｂ）のようになる。すなわ
ち、気相冷媒が圧縮機５で圧縮されて圧力Ｐ及びエンタ
ルピｈが上昇（ａ２→ｂ２）した後、室外熱交換器１４
で凝縮されてエンタルピｈが低下するに伴い冷媒が気相
から気液混合ないし液相へと変化し（ｂ２→ｃ２）、次
いで液相冷媒が膨張弁１３で膨張されて低圧となり（ｃ
２→ｄ２）、さらに室内熱交換器１２での蒸発、吸熱に
よりエンタルピｈが上昇するが（ｄ２→ａ２）、この際
に飽和蒸気温度を大きく上回るように過剰に冷媒が加熱
され、スーパーヒート制御が行なわれる。なお、ＳＨｉ
は加熱によるエンタルピ変化分である。

【００７７】このスーパーヒート制御によっても、加熱
によるエンタルピ変化分ＳＨｉだけ上記式中のＢの値
が大きくなるため、ＣＯＰが向上されることとなる。

【００７８】そしてこのスーパーヒート制御時にも、上
記バイパス通路３４に設けられた冷媒冷却用熱交換器３
６の略中央部の冷媒温度Ｔ_B1がバイパス冷媒温度センサ
３８により検知され、この冷媒温度Ｔ_B1と低圧側圧力Ｐ
₁ とから、組成比η及び低圧側飽和蒸気温度Ｔ_P2が算出
され、過渡状態のときにも組成比η及び低圧側飽和蒸気
温度Ｔ_P2の算出とそれに基づくスーパーヒート制御等が
精度良く行われる。

【００７９】本発明の装置の他の実施形態を、以下に説
明する。

【００８０】図９はバイパス通路３４に設けられる組成
比検知用回路３５の別の例を示している。この図に示す
例でも、バイパス通路３４には、冷媒冷却用熱交換器１
０１とバイパス側膨張弁１０２とが配設されるととも
に、バイパス冷媒温度センサ１０３が設けられている。
この図において上記冷媒冷却用熱交換器１０１は、バイ
パス側膨張弁１０２より上流に位置する放熱側部分１０
１ａと、バイパス側膨張弁１０２より下流においてバイ
パス通路３４から分岐したラインに設けられた吸熱側部
分１０１ｂとを有しており、上記放熱側部分１０１ａの
略中央部にバイパス冷媒温度センサ１０３が配置されて
いる。また、熱交換器１０１の吸熱側部分１０１ｂが位
置するラインには流量調節弁１０４が設けられている。
この流量調節弁１０４は図３中に示すように室外機制御
装置６２で制御されるようしておけばよい。

【００８１】この構造によると、スーパーヒート制御時
には、バイパス通路に導入された冷媒が先ず上記熱交換
器１０１の放熱側部分１０１ａで冷却されて次第に液化
するが、バイパス側膨張弁で膨張されてから上記吸熱側
部分１０１ｂを通るときに再び蒸気となり、吸入側ライ
ン１６を経て圧縮機に吸い込まれる。また、サブクール
制御時には、上記放熱側部分１０１ａで冷却されて液化
した冷媒が膨張弁を経て吸入側ライン１６に流出し、前
記アキュムレータ（図１参照）内の液冷媒に混合する。

【００８２】このように組成比検知用回路３５を構成し
た場合でも、バイパス冷媒温度センサ１０３で検知され
る冷媒温度と高圧側圧力とに基づいて前述のように組成
比が算出される。

【００８３】図１０は空調装置１の冷媒回路１０等の別
の実施形態を示している。この図に示す冷媒回路１０
は、レシーバタンクを有しておらず、例えば暖房時及び
冷房時ともサブクール制御を行うような場合に適合する
構造となっている。また、室内熱交換器１２Ａ〜１２Ｎ
が並列に複数台設けられる一方、室外熱交換器１４Ａ，
１４Ｂが並列に２台設けられている。そして。四方弁１
１の第３ポートから導出されたライン１７が分岐して各
室内熱交換器１２Ａ〜１２Ｎに至り、各室内熱交換器１
２Ａ〜１２Ｎにそれぞれライン１８を介して膨張弁１３
Ａ〜１３Ｎが接続されるとともに、各膨張弁１３Ａ〜１
３Ｎに続くラインが集合されてこれにライン２０が連な
り、このライン２０に室外熱交換器１４Ａ，１４Ｂが接
続されている。

【００８４】この実施形態でも、高圧側冷媒回路のうち
で圧縮機吐出口から凝縮器入口までの間の部分と低圧側
冷媒回路との間、例えば吐出側ライン１５と吸入側ライ
ン１６との間にバイパス通路３４が配置され、このバイ
パス通路３４に組成比検知用回路３５が設けられてい
る。この組成比検知用回路３５は例えば前述の図２に示
すような構成あるいは図９に示すような構成となってい
る。

【００８５】さらに図１０に示す回路では上記ライン２
０と吸入側ライン１６との間に、制御弁８２及びストレ
ーナ８３を有するライン８１が設けられ、また吐出側ラ
イン１５と吸入側ライン１６との間に、ストレーナ８５
及び開閉弁８６を有するライン８４が設けられている。
また、上記吐出側ライン１５にはオイルセパレータ７１
が介設されている。一方、吐出側ライン１５にはメイン
のアキュムレータ２１に加えてその下流側にサブアキュ
ムレータ７２が設けられており、このサブアキュムレー
タ７２に対して液面レベルの検出のため、ストレーナ７
３及び毛細管７４を有してサブアキュムレータ７２の所
定レベル位置に接続された通路７５と、この通路中の冷
媒の温度を検出する温度センサ７６が設けられている。
アキュムレータ２１及びその内部の熱交換器２２などの
構成は前記の基本実施形態と同様であるが、運転停止時
等にアキュムレータ２１内の液冷媒を導出可能とするた
め、ストレーナ７８及び開閉弁７９を有する通路７７が
アキュムレータ２１の底部に接続されている。

【００８６】エンジン２及び圧縮機３等は前記の基本実
施形態と同様であるが、これらのより具体的な構造を図
１０によって説明すると、エンジン２には吸気管９０を
介してエアクリーナ９１及びミキサー９２が接続され、
このミキサー９２には、流量制御弁９３、ガバナ９４等
を有する燃料供給管９５が接続されている。エンジン２
の排気管９６には排気ガス熱交換器９７、排気サイレン
サ９８及びミストセパレータ９９が介設されている。ま
た、上記圧縮機５は、２個の単位圧縮機５ａ，５ｂを有
するマルチ型圧縮機からなっている。

【００８７】この実施形態による場合でも、上記バイパ
ス通路３４に設けられた組成比検知用回路３５において
冷媒冷却用熱交換器の略中央部で冷媒温度が検知され、
この冷媒温度と高圧側圧力とに基づいて循環冷媒の組成
比が正しく求められる。そして、暖房時及び冷房時にそ
れぞれ、上記組成比等から算出される高圧側飽和液温度
と、暖房時に冷媒温度センサ４２、冷房時に冷媒温度セ
ンサ１５０により検知される膨張弁上流側冷媒温度の検
出値との差に応じ、膨張弁開度等が制御されることによ
り、サブクール制御が行われる。

【００８８】なお、図１〜図９に示す基本実施形態では
暖房時にサブクール制御、冷房時にスーパーヒート制御
を行うようにし、また図１０に示す実施形態では、冷暖
房時ともサブクール制御を行うようにしているが、冷暖
房時ともスーパーヒート制御を行うようにしてもよい。

【００８９】また、本発明は上記各実施形態に示す空調
装置に限らず、冷凍装置あるいは各種熱ポンプ装置に適
用することができる。

【００９０】

【発明の効果】以上のように本発明は、圧縮機から吐出
した非共沸混合冷媒を凝縮器、膨張弁、蒸発器を経て圧
縮機に戻すように循環させる冷媒循環式熱移動装置にお
いて、高圧側冷媒回路のうちで凝縮器の入口までの間の
部分と低圧側冷媒回路の途中とを連通するバイパス通路
を設け、このバイパス通路に冷媒冷却用熱交換器及びバ
イパス側膨張弁を配設し、冷媒冷却用熱交換器内の冷媒
通路の略中央位置の冷媒温度をバイパス冷媒温度センサ
で検知するようにし、その検知温度と高圧側圧力センサ
の検知圧力とに応じて組成比データから組成比を算出す
るようにしているため、運転中の非共沸冷媒の組成比を
求めることができる。とくに、凝縮器の放熱状態が急変
するような過渡状態においても、循環冷媒の組成比を正
確に求めることかできる。

【００９１】この装置において、凝縮器の放熱能力を変
更可能とする放熱能力可変手段を設け、上記の算出され
た組成比と高圧側圧力センサによる検知圧力とに応じて
組成比データから高圧側飽和液温度を算出して、この高
圧側飽和液温度より膨張弁上流側冷媒温度の方が低くな
るように放熱能力可変手段を制御すれば、ＣＯＰ向上等
に有利なサブクール制御を精度良く行うことができる。

【００９２】また、蒸発器の吸熱能力を変更可能とする
吸熱能力可変手段を設け、上記の算出された組成比と低
圧側圧力センサによる検知圧力とに応じて組成比データ
から低圧側飽和蒸気温度を算出して、この低圧側飽和蒸
気温度より蒸発器下流側冷媒温度の方が高くなるように
吸熱能力可変手段を制御すれば、ＣＯＰ向上等に有利な
スーパーヒート制御を精度良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】空調装置に適用した本発明の一実施形態を示す
全体回路図である。

【図２】バイパス通路とこれに設けた組成比検知用回路
を示す回路図である。

【図３】空調装置の制御系統を示すブロック図である。

【図４】組成比検出及びそれに基づく制御の概略を示す
フローチャートである。

【図５】気液平衡線図である。

【図６】気液平衡線図マップを示す図である。

【図７】組成比検出及びそれに基づく制御の具体例を示
すフローチャートである。

【図８】（ａ）はサブクール制御時のモリエール線図、
（ｂ）はスーパーヒート制御時のモリエール線図であ
る。

【図９】組成比検知用回路の別の例を示す回路図であ
る。

【図１０】本発明の装置の別の実施形態を示す全体回路
図である。

【符号の説明】

５ 圧縮機 １０ 冷媒回路 １１ 四方弁 １２ 室内熱交換器 １３ 膨張弁 １４ 室外熱交換器 ２１ アキュムレータ ２２ 熱交換器 ３１ レシーバタンク ３４ バイパス通路 ３５ 組成比検知用回路 ３６ 冷媒冷却用熱交換器 ３７ バイパス側膨張弁 ３８ バイパス冷媒温度センサ ４０ 高圧側圧力センサ ４１ 低圧側圧力センサ ４２ 膨張弁上流側冷媒温度センサ ４３ 蒸発器下流側冷媒温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２５Ｂ 13/00 Ｆ２５Ｂ 13/00 Ｋ Ｎ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機から吐出した非共沸混合冷媒を凝
   縮器、膨張弁、蒸発器を経て圧縮機に戻すように循環さ
   せる冷凍装置あるいは熱ポンプ装置として使用される冷
   媒循環式熱移動装置において、 圧縮機吐出口から膨張弁までの高圧側冷媒回路のうちで
   圧縮機の吐出口から凝縮器の入口までの間の部分と、膨
   張弁から圧縮機の吸込み口までの低圧側冷媒回路の途中
   とを連通するバイパス通路と、 このバイパス通路の途中に配置された冷媒冷却用熱交換
   器と、 このバイパス通路における冷媒冷却用熱交換器の下流に
   配置されたバイパス側膨張弁と、 高圧側冷媒回路の途中あるいはバイパス通路のうちでバ
   イパス側膨張弁の上流部の圧力を検知する高圧側圧力セ
   ンサと、 冷媒冷却用熱交換器内の冷媒通路の略中央位置で冷媒温
   度を検知するバイパス冷媒温度センサと、 圧力及び温度の２つの要素に対応した飽和蒸気及び飽和
   液の組成比データを記憶する記憶手段と、 上記高圧側圧力センサの検知圧力及び上記バイパス冷媒
   温度センサの検知温度から上記組成比データに基づいて
   組成比を算出する演算手段とを具備したことを特徴とす
   る冷媒循環式熱移動装置。
2. 【請求項２】 上記バイパス通路の下流端を、低圧側冷
   媒回路のうちで蒸発器の出口から圧縮機の吸込み口まで
   の間の部分に接続したことを特徴とする請求項１記載の
   冷媒循環式熱移動装置。
3. 【請求項３】 上記低圧側冷媒回路のうちの蒸発器出口
   から圧縮機の吸込み口までの間に液冷媒を貯留するアキ
   ュムレータを配置し、上記バイパス通路の下流端を蒸発
   器出口とアキュムレータとの間の部分に接続したことを
   特徴とする請求項２記載の冷媒循環式熱移動装置。
4. 【請求項４】 冷媒回路の途中に四方弁を配置し、冷房
   時には非共沸冷媒が圧縮機から四方弁、凝縮器として機
   能する室外熱交換器、膨張弁、蒸発器として機能する室
   内熱交換器、四方弁を順に通って圧縮機に戻るように循
   環し、暖房時には非共沸冷媒が圧縮機から四方弁、凝縮
   器として機能する室内熱交換器、膨張弁、蒸発器として
   機能する室外熱交換器、四方弁を順に通って圧縮機に戻
   るように循環する構成とした、空調装置として使用され
   る冷媒循環式熱移動装置において、 圧縮機吐出口と四方弁との間の常時高圧側冷媒回路と、
   圧縮機吸込み口と四方弁との間の常時低圧側冷媒回路と
   を連通するバイパス通路と、 このバイパス通路途中に配置された冷媒冷却用熱交換器
   と、 このバイパス通路における冷媒冷却用熱交換器の下流に
   配置されたバイパス側膨張弁と、 常時高圧側冷媒回路の途中またはバイパス通路のうちで
   バイパス側膨張弁の上流部、あるいは、冷房時には四方
   弁から室外熱交換器を経て膨張弁に至る部分、暖房時に
   は四方弁から室内熱交換器を経て膨張弁に至る部分の圧
   力を検知する高圧側圧力センサと、 冷媒冷却用熱交換器内の冷媒通路の略中央位置で冷媒温
   度を検知するバイパス冷媒温度センサと、 圧力及び温度の２つの要素に対応した飽和蒸気及び飽和
   液の組成比データを記憶する記憶手段と、 上記高圧側圧力センサの検知圧力及び上記バイパス冷媒
   温度センサの検知温度から上記組成比データに基づいて
   組成比を算出する演算手段とを具備したことを特徴とす
   る冷媒循環式熱移動装置。
5. 【請求項５】 上記常時低圧側冷媒回路においてバイパ
   ス通路が接続された部分と圧縮機吸込み口との間に、冷
   媒を貯留するアキュムレータを配置したことを特徴とす
   る請求項４記載の冷媒循環式熱移動装置。
6. 【請求項６】 高圧側冷媒回路のうちで凝縮器出口から
   膨張弁までの部分の冷媒温度を検知する膨張弁上流側冷
   媒温度センサと、 凝縮器の放熱能力を変更可能とする放熱能力可変装置
   と、 高圧側圧力センサの検知圧力と上記演算手段により算出
   された組成比とから組成比データに基づいて高圧側飽和
   液温度を算出し、この高圧側飽和液温度より上記膨張弁
   上流側冷媒温度センサの検知温度の方が低くなるように
   放熱能力可変装置を制御する制御手段とを備えたことを
   特徴とする請求項３または５に記載の冷媒循環式熱移動
   装置。
7. 【請求項７】 凝縮器に対する送風用のファンと、この
   ファンを回転数変更可能に駆動するファン駆動手段とで
   放熱能力可変装置を構成したことを特徴とする請求項６
   記載の冷媒循環式熱移動装置。
8. 【請求項８】 膨張弁を開度変更可能とし、この膨張弁
   とその開度を調節する手段とで放熱能力可変装置を構成
   したことを特徴とする請求項６記載の冷媒循環式熱移動
   装置。
9. 【請求項９】 低圧側冷媒回路の途中に、液冷媒を貯留
   可能とし、かつ内部に貯留される液冷媒を加熱する補助
   加熱手段を配置したアキュムレータを設け、アキュムレ
   ータ内部に液冷媒が貯留する状態において、算出された
   高圧側飽和液温度より上記膨張弁上流側冷媒温度センサ
   の検知温度の方が低くなる場合に、上記補助加熱手段に
   より液冷媒を加熱するようにしたことを特徴とする請求
   項６乃至８のいずれかに記載の冷媒循環式熱移動装置。
10. 【請求項１０】 高圧側冷媒回路のうちで凝縮器と膨張
    弁との間に配置したレシーバと、 上記低圧側冷媒回路の途中あるいはバイパス通路におけ
    るバイパス側膨張弁より下流の圧力を検知する低圧側圧
    力センサと、 上記低圧側冷媒回路のうちで蒸発器出口から圧縮機吸込
    み口までの間の冷媒温度を検知する蒸発器下流側冷媒温
    度センサと、 蒸発器もしくはその下流側の回路の吸熱能力を変更可能
    とする吸熱能力可変装置と、 上記低圧側圧力センサの検知圧力と上記演算手段により
    算出された組成比から上記組成比データに基づき低圧側
    飽和蒸気温度を算出し、この低圧側飽和蒸気温度より上
    記蒸発器下流側冷媒温度センサの検知温度の方が高くな
    るように上記吸熱能力可変装置を制御する制御手段とを
    備えたことを特徴とする請求項１記載の冷媒循環式熱移
    動装置。
11. 【請求項１１】 室外熱交換器と膨張弁との間または室
    内熱交換器と膨張弁との間に配置したレシーバと、 上記常時低圧側冷媒回路の途中あるいはバイパス通路に
    おけるバイパス側膨張弁より下流の圧力を検知する低圧
    側圧力センサと、 上記常時低圧側冷媒回路の冷媒温度を検知し、あるいは
    室外熱交換器と膨張弁との間にレシーバを配置する場合
    において室内熱交換器から四方弁までの間の冷媒温度を
    冷房時に検知し、または室内熱交換器と膨張弁との間に
    レシーバを配置する場合において室外熱交換器から四方
    弁までの間の冷媒温度を暖房時に検知する蒸発器下流側
    冷媒温度センサと、 蒸発器もしくはその下流側の回路の吸熱能力を変更可能
    とする吸熱能力可変装置と、 上記低圧側圧力センサの検知圧力と上記演算手段により
    算出された組成比から上記組成比データに基づき低圧側
    飽和蒸気温度を算出し、この低圧側飽和蒸気温度より上
    記蒸発器下流側冷媒温度センサの検知温度の方が高くな
    るように上記吸熱能力可変装置を制御する制御手段とを
    備えたことを特徴とする請求項４記載の冷媒循環式熱移
    動装置。
12. 【請求項１２】 蒸発器に対する送風用のファンと、こ
    のファンを回転数変更可能に駆動するファン駆動手段と
    で吸熱能力可変装置を構成したことを特徴とする請求項
    １０または１１記載の冷媒循環式熱移動装置。
13. 【請求項１３】 膨張弁を開度変更可能とし、この膨張
    弁とその開度を調節する手段とで吸熱能力可変装置を構
    成したことを特徴とする請求項１０または１１記載の冷
    媒循環式熱移動装置。
14. 【請求項１４】 低圧側冷媒回路の途中で冷媒を加熱
    し、かつ、その加熱量の調節が可能な冷媒加熱手段を蒸
    発器とは別個に設け、この冷媒加熱手段により吸熱能力
    可変装置を構成したことを特徴とする請求項１０または
    １１記載の冷媒循環式熱移動装置。