JPH11182951A - 冷凍装置 - Google Patents

冷凍装置

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JPH11182951A
JPH11182951A JP9357492A JP35749297A JPH11182951A JP H11182951 A JPH11182951 A JP H11182951A JP 9357492 A JP9357492 A JP 9357492A JP 35749297 A JP35749297 A JP 35749297A JP H11182951 A JPH11182951 A JP H11182951A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 非共沸混合冷媒を用いた冷凍装置では、冷媒
の状態量に組成が含まれるために冷媒回路内の状態を検
知するのが難しい。このため、冷凍装置内の状態を検知
することによって冷凍装置の運転を安定させたり、冷凍
装置の不具合を回避することが難しい。 【解決手段】 冷凍装置の循環組成を検知し、この循環
組成冷を使用して冷凍装置内の状態を正確に検知する。
また、検知した循環組成の誤差等から正確に検知できな
い状態量がある場合は、その値を直接検知できるような
冷凍装置にする。これにより、冷凍装置の不具合を正確
に検知し、この状態を回避することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は非共沸混合冷媒等を
用いた冷凍装置の冷媒回路や冷媒回路制御に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】図15は例えば特開平8−75280に
示された従来の非共沸混合冷媒を用いた冷凍装置であ
る。圧縮機1、凝縮器3、第1毛細管4、蒸発器5、ア
キュムレータ6を順番に配管で接続した非共沸混合冷媒
が循環する冷媒回路及び、上記圧縮機1と凝縮器3の間
からバイパスし、冷却手段9、第2毛細管10、上記圧
縮機と蒸発器との間の配管に至るまでを順番に接続した
バイパス配管8と上記第2毛細管出口部の温度及び圧力
を検知する温度検知器12と圧力検知器13、上記温度
検知器12と圧力検知器13で検知した信号から、上記
冷媒回路内を循環する冷媒組成を演算する組成演算器1
4を設けている冷凍装置である。この冷凍装置によっ
て、冷媒回路内を循環する冷媒組成が演算可能で、この
冷媒組成によって、冷凍装置の運転制御を実施する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし従来の技術で
は、非共沸混合冷媒を使用した冷凍装置の運転制御を適
正なものにする手段として、凝縮温度・蒸発温度を一定
にする方法がなかった。即ち、循環組成固定または運転
条件毎に循環組成固定として凝縮温度、蒸発温度を決め
ていたので、循環組成の変化に対する凝縮温度、蒸発温
度変化に追従できないまたは充分追従できなかった。ま
た、ガス漏れや冷媒の誤充填時には、所定の能力を発揮
できなかった。また非共沸混合冷媒を使用した冷凍装置
では、冷媒循環組成が変化すると凝縮温度及び蒸発温度
は一定の場合凝縮圧力及び蒸発圧力が変化する。このた
め、冷媒回路の流量が変化し、安定した能力を確保でき
ず、また絞り装置の入口側のサブクールを確保すること
が困難であった。即ち、サブク−ルの確保と冷媒流量の
確保の両立に問題があった。また非共沸混合冷媒を使用
した冷凍装置でも低外気の運転では圧縮機を出る冷媒が
冷えた冷媒配管に凝縮するため、一時的に圧縮機に供給
される冷媒が圧縮機を出る冷媒より少なくなり、圧縮機
吸入部の圧力が低下して圧縮機不具合につながってい
た。また同一温度においてR22よりR407Cの方が
圧力の高いので、R407Cを使用した冷凍装置ではR2
2を使用した冷凍装置より圧縮機吐出部圧力上昇過多に
よる冷凍装置不具合が起こり易かった。またR407C
冷媒では、真空状態においてコロナ放電による圧縮機不
具合がR22より起こり易かった。またR407C冷媒
及びR407Cに使用する冷凍機油であるエステル油・
エーテル油を使用する冷凍機においては、冷凍装置に悪
影響をおよぼすスラッジが多く発生し易かった。また非
共沸混合冷媒においては、圧縮機の冷媒液圧縮を正確に
検知できず圧縮機に不具合を生じ易かった。また非共沸
混合冷媒においては、圧縮機吐出側では圧縮機の過熱過
多を正確に検知できなかった。また非共沸混合冷媒にお
いては、液冷媒の供給過多による圧縮機の潤滑油の濃度
の低下を正確に検知できなかった。また非共沸混合冷媒
においては、凝縮機出口での過冷却が取り難かった。
【0004】本発明は、上記諸問題を解決することを目
的とするものであって、非共沸混合冷媒(擬似共沸混合
冷媒も含む)を冷凍装置に不具合なく使うことを目的と
するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1の発明に係わる冷凍
装置は、容量可変の圧縮機、熱源機側熱交換器、絞り装
置、利用側熱交換器を配管接続した冷媒回路と、前記熱
源機側熱交換器用の能力可変のファンと、前記圧縮機の
吐出管の第一圧力検知器と、前記圧縮機の吸入管の第二
圧力検知器と、冷媒の循環組成検知装置とを備え、非共
沸混合冷媒を使用する冷凍装置において、前記循環組成
検知装置の検知した冷媒循環組成と前記第一圧力検知器
の検出圧力とから前記熱源機側熱交換器または前記利用
側熱交換器の凝縮温度を決定し、また、前記循環組成検
知装置の検知した冷媒循環組成と前記第二圧力検知器の
検出圧力とから前記熱源機側熱交換器または前記利用側
熱交換器の蒸発温度を決定し、前記凝縮温度及び前記蒸
発温度がそれぞれの所定の目的値となるように、前記圧
縮機の容量及び前記熱源機側熱交換器用のファンの能力
を制御するファン、圧縮機能力制御手段を備えたもので
ある。
【0006】第2の発明に係わる冷凍装置は、圧縮機、
熱源機側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器を配管接
続した冷媒回路と、前記圧縮機の吐出管の第一圧力検知
器と、前記圧縮機の吸入管の第二圧力検知器と、冷媒の
循環組成検知装置と、前記絞り装置の上流側の冷媒温度
を検知する温度検知器とを備え、非共沸混合冷媒を使用
する冷凍装置において、前記循環組成検知装置の検知し
た冷媒循環組成と前記第一圧力検知器の検出圧力とから
前記熱源機側熱交換器または利用側熱交換器の凝縮温度
を決定し、この凝縮温度と前記温度検知機の検出温度と
から絞り装置に入る冷媒のサブク−ル値を算出し、この
サブク−ル値が所定の目標値になるように前記絞り装置
の開度指令を出すサブク−ル計算器と、前記循環組成検
知装置の検知した冷媒循環組成、前記第一圧力検知器の
検出圧力及び前記第二圧力検知器の検出圧力より前記絞
り装置の最小開度を算出し、算出最小開度と前記サブク
−ル計算器からの開度指令とを比較し、開度指令が算出
最小開度より大であれば、開度指令を、開度指令が算出
最小開度以下であれば、算出最小開度を絞り装置に出力
する絞り装置最小開度出力装置とを有するものである。
【0007】第3の発明に係わる冷凍装置は、圧縮機、
熱源機側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器を配管接
続した冷媒回路と、前記圧縮機の吸入管の第二圧力検知
器と、開閉弁、減圧装置付きで、圧縮機の吐出配管と吸
入配管とを接続するバイパス配管とを備え、非共沸混合
冷媒を使用する冷凍装置において、前記第二圧力検知器
の検出圧力が所定値未満では前記開閉弁を開とし、所定
値以上では前記開閉弁を閉とする第一開閉出力装置を備
えたものである。
【0008】第4の発明に係わる冷凍装置は、圧縮機、
熱源機側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器を配管接
続した冷媒回路と、前記圧縮機の吐出管の第一圧力検知
器と、開閉弁、減圧装置付きで、圧縮機の吐出配管と吸
入配管とを接続するバイパス配管とを備え、冷媒として
HFC系冷媒でR22より同一温度での飽和圧力が高い
冷媒を使用する冷凍装置において、前記第一圧力検知器
の検出圧力が所定値以上では前記開閉弁を開とし、所定
値未満では前記開閉弁を閉とする第二開閉出力装置を備
えたものである。
【0009】第5の発明に係わる冷凍装置は、圧縮機、
熱源機側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器を配管接
続した冷媒回路と、前記圧縮機の吸入管の第二圧力検知
器とを備え、冷媒としてHFC系冷媒でR22よりコロ
ナ放電の起こり易い冷媒を使用する冷凍装置において、
前記第二圧力検知器の検出圧力が圧縮機が真空運転を行
うことを示す所定値以下となった場合、前記圧縮機の運
転を停止する第一圧縮機停止出力装置を備えたものであ
る。
【0010】第6の発明に係わる冷凍装置は、圧縮機、
熱源機側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器を配管接
続した冷媒回路と、前記圧縮機の吐出管の第三温度検知
器と、開閉弁、減圧装置付きで、圧縮機の吐出配管と吸
入配管とを接続するバイパス配管とを備え、冷媒として
HFC系冷媒を使用する冷凍装置において、前記第三温
度検知器の検出値が所定値以上では前記開閉弁を開と
し、所定値未満では前記開閉弁を閉とする第三開閉出力
装置を備えたものである。
【0011】第7の発明に係わる冷凍装置は、圧縮機、
熱源機側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器を配管接
続した冷媒回路と、前記圧縮機の吸出管の第一圧力検知
器と、前記圧縮機の吐出管の第三温度検知器と、冷媒の
循環組成検知装置とを備え、非共沸混合冷媒を使用する
冷凍装置において、前記第一圧力検知器、前記第三温度
検知器及び前記冷媒の循環組成検知装置の各検知値から
前記圧縮機の吐出管の過熱度を算出し、この過熱度が所
定の値以下である状態が所定時間続いた場合、前記圧縮
機の運転を停止する第二圧縮機停止出力装置を備えたも
のである。
【0012】第8の発明に係わる冷凍装置は、圧縮機、
熱源機側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器を配管接
続した冷媒回路と、前記圧縮機の吸出管の第一圧力検知
器と、前記圧縮機の吐出管の第三温度検知器と、冷媒の
循環組成検知装置とを備え、非共沸混合冷媒を使用する
冷凍装置において、前記第一圧力検知器、前記第三温度
検知器及び前記冷媒の循環組成検知装置の各検知値から
前記圧縮機の吐出管の過熱度を算出し、この過熱度が所
定の値以下である状態が所定時間続いた場合、前記絞り
装置の開度を所定量閉める絞り装置開度減少出力装置を
備えたものである。
【0013】第9の発明に係わる冷凍装置は、圧縮機、
熱源機側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器を配管接
続した冷媒回路を備え、非共沸混合冷媒を使用する冷凍
装置において、前記圧縮機内に冷凍機油の温度を検知す
る第四温度検知器を備え、前記第四温度検知器の検知値
が所定の値以上となり、この所定の値以上の状態が所定
の時間続いた場合、前記圧縮機の運転を停止させる第三
圧縮機停止出力装置を備えたものである。
【0014】第10の発明に係わる冷凍装置は、圧縮
機、熱源機側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器を配
管接続した冷媒回路と、前記圧縮機の吸入管の第二圧力
検知器と、冷媒の循環組成検知装置とを備え、非共沸混
合冷媒を使用する冷凍装置において、前記圧縮機内の第
四温度検知器が検知した冷凍機油の温度と前記冷媒の循
環組成検知装置の検知組成で、前記第二圧力検知器の検
知圧力でのガス飽和温度との差が所定の値以下になり、
この状態が所定の時間続いた場合、前記圧縮機の運転を
停止する第四圧縮機停止出力装置を備えたものである。
【0015】第11の発明に係わる冷凍装置は、圧縮
機、熱源機側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器を配
管接続した冷媒回路を備え、非共沸混合冷媒を使用する
冷凍装置において、冷房運転時に、前記熱源機側熱交換
器と前記絞り装置との間で冷媒を過冷却する過冷却装置
を備えたっものである。
【0016】
【発明の実施の形態】実施の形態1 以下、この発明の実施の形態を説明する。図1はこの発
明に関わる非共沸混合冷媒を用いた冷凍空調装置の一例
である冷凍装置81を示すもので、容量可変の圧縮機
1、四方弁2、利用側熱交換器である室内機熱交換器
3、第一絞り装置4、熱源機側熱交換器である室外機熱
交換器5、アキュムレータ6、圧縮機1をこの順で配管
により直列に接続した冷媒回路を構成し、かつ四方弁の
切り替えにより圧縮機1、四方弁2、室外機熱交換器
5、第一絞り装置4、室内機熱交換器3、アキュムレー
タ6、圧縮機1をこの順で配管により直列に接続した冷
媒回路を構成する。またその他に循環組成検知装置15
及び圧縮機1の吐出管に第一圧力検知器16、圧縮機1
の吸入管に第ニ圧力検知器13を有する。さらに室外熱
交換器には能力可変のファン7が付いていて、このファ
ン7の回転数と圧縮機1の周波数を出力するファン、圧
縮機能力可変手段であるファン回転数・圧縮機周波数出
力装置17を有する。能力可変手段は、ファン能力可変
手段、圧縮機能力可変手段と別々のものとしてもよい。
また、この図1の冷凍装置81内には、R32/R12
5/R134aが23/25/52wt%の割合で混合
されている非共沸混合冷媒であるR407Cが充填され
ている。図において、点線は矢印方向へ制御値を出力す
ることを示している。
【0017】次に冷凍装置81の作用について説明す
る。暖房時は圧縮機1から吐出される高温、高圧の冷媒
ガスは、四方弁2を経て室内機熱交換器3へ流入し、常
温の空気などにより冷却されて凝縮液化する。室内機熱
交換器3から出た冷媒は第一絞り装置4で減圧され、室
外機熱交換器5へ流入する。室外機熱交換器5で低温を
発生するとともに冷媒は蒸発しガス化して流出し、ガス
冷媒が四方弁2を経てアキュムレータ6へ流入し、通過
した後圧縮機1に吸入される。冷凍装置81内の余剰冷
媒は液冷媒の形でアキュムレータ6に存在する。この時
ファン7の回転数を変えたり圧縮機1の周波数を変え回
転数を変えることによって室内機熱交換器の凝縮温度と
室外機熱交換器の蒸発温度を変えることができる。冷房
時は、圧縮機1から吐出される高温、高圧の冷媒ガス
は、四方弁2を経て室外機熱交換器5へ流入し、常温の
空気などにより冷却されて凝縮液化する。室外機熱交換
器5から出た冷媒は絞り装置4で減圧され、室内機熱交
換器3へ流入する。室内機熱交換器で低温を発生すると
ともに冷媒は蒸発しガス化して流出し、ガス冷媒が四方
弁2を経てアキュムレータ6へ流入し、通過した後圧縮
機1へ吸入される。この時ファン7の回転数を変えたり
圧縮機1の周波数を変え回転数を変えることによって室
外機熱交換器の凝縮温度と室内機熱交換器の蒸発温度を
変えることができる。
【0018】次に循環組成検知装置15の作用を説明す
る。図1において8は圧縮機1の吐出配管と圧縮機の吸
入配管をバイパスするバイパス配管であり、9は第一二
重管熱交換器、10は第一減圧装置、11は第一温度検
知器、12は第二温度検知器、13は第ニ圧力検知器、
14は組成演算器であり、これらバイパス配管8、第一
二重熱交換器9、第一減圧装置10、第一温度検知器1
1、第二温度検知器12、第二圧力検知器及び組成演算
器14とで循環組成検知装置15を構成する。圧縮機1
を出た高圧のガス冷媒の一部は、バイパス配管8を通
り、第一二重管熱交換器9で低圧の冷媒と熱交換し、液
化した後、第一減圧装置10で減圧し、低圧の二相冷媒
となる。その後第一二重管熱交換器9で高圧の冷媒と熱
交換して蒸発し、ガス化した後圧縮機1の吸入に戻る。
この装置において、第一温度検知器11の液冷媒の温
度、第二温度検知器12と第ニ圧力検知器13の二相冷
媒の温度と圧力を検知し(第二圧力検知器13の値と第
一減圧装置10出口圧力はほぼ等しいため、第一減圧装
置10出口圧力を第二圧力検知器13の値とする)、そ
の温度と圧力に基づいて冷凍装置81内の非共沸混合冷
媒の冷媒循環組成を組成演算装置14で演算、検知す
る。またこの循環組成検知は、冷凍空調装置に電源が投
入されている間、常時行われる。ここで、冷媒循環組成
の演算の方法を説明する。R407Cは非共沸三種混合
冷媒であり、三種類の冷媒循環組成は未知数であるた
め、3つの方程式を立てて、これを解けば未知である循
環組成がわかる。しかし、三種類の各循環組成をたせば
1となるため、R32はα32、R125はα125、
R134aはα134aと表すと、 α32+α125+α134a=1 (1) が常に成り立つので、未知である二種類の循環組成に対
して2つの方程式(上記α32+α125+α134a
=1は除く)をたてて、これを解けば循環組成がわか
る。例えばα32とα125を未知とする方程式が2つ
できれば循環組成がわかる。それでは、このα32とα
125を未知とする方程式の立て方について説明する。
まず一つ目の方程式は、図1の循環組成検知装置15か
ら立てることができる。図2は循環組成検知装置15に
おける冷媒の状態変化を表したモリエル線図であるが、
この図のなかで1)は圧縮機1を出た高圧のガス冷媒の
状態、2)は二重管熱交換器9で低圧の冷媒と熱交換
し、液化した状態、3)は減圧装置10で減圧し、低圧
の二相冷媒となった状態、4)は二重管熱交換器9で高
圧の冷媒と熱交換して蒸発し、ガス化した状態を示す。
この図2の2)及び3)は同じエンタルピであるため
に、α32とα125を未知数とする2)エンタルピ及
び3)のエンタルピが等しいとする方程式が立てること
ができる。すなわち2)のエンタルピをhl、3)のエ
ンタルピをht、第一温度検知器11の温度をT11、
第二温度検知器12の温度をT12、圧力検知器13の
圧力をP13とすると、 hl(α32,α125,T11)=ht(α32,α125,T12,P1 3) (2) と立てることができる。二つ目の方程式は、冷凍装置に
最初に入れる充填組成がR407Cである限りにおいて
は、気液平衡が成り立ち、アキュムレータに液が滞留し
たり、冷媒漏れした後でも循環組成の各組成成分間には
一定の関係がある。すなわち、A及びBを定数とすると α32=A×α125+B (3) とする気液平衡組成実験式を立てることができる。以上
のようにして立てた二つの式(2)、(3)を解くこと
で、α32、α125及びα134aがわかる。そし
て、α32=A×α125+Bの式及びα32+α12
5+α134a=1の式から、循環組成の三種類の成分
の内一つの組成の値が既知であれば、他の組成の値もこ
れらの式からわかるので、以後α32を循環組成の代表
値αとしても表現する。
【0019】また、本実施の形態では非共沸三種混合冷
媒を使用しているが、非共沸二種混合冷媒では、気液平
衡組成実験式以外の残りの式だけで循環組成が求まる。
【0020】次に冷凍装置81における組成について説
明する。アキュムレータ6内のガス冷媒の組成を含め冷
凍サイクルを循環する冷媒の組成は、冷凍サイクル内を
循環しているがために同じ組成の冷媒となる。従って暖
房時には、アキュムレータ6内のガス冷媒、圧縮機1か
ら吐出されたガス冷媒、室内機熱交換器3出口の液冷媒
は同じ組成となる。また、冷房時でも、アキュムレータ
6内のガス冷媒、圧縮機1から吐出されたガス冷媒、室
外機熱交換器5出口の液冷媒は同じ組成となる。一方ア
キュムレータ6のガス冷媒、液冷媒を考えると、アキュ
ムレータ6で気液平衡関係が成立する。非共沸の混合冷
媒において気液平衡が成立するとき、ガスは液よりも低
沸点成分を多く含む冷媒となる。従って、アキュムレー
タ6内のガス冷媒は液冷媒よりも低沸点の冷媒R32、
R125が多く含まれる冷媒となる。逆にアキュムレー
タ6内の液冷媒はガス冷媒よりも高沸点の冷媒R134
aが多く含まれる冷媒となる。冷凍装置81内の全冷媒
は冷凍装置81内を循環している冷媒とアキュムレータ
6内の液冷媒を合わせた冷媒となり、合わせた冷媒の組
成が充填した冷媒R407Cの組成と同じになるので、
アキュムレータ6内に液冷媒が存在する場合は、アキュ
ムレータ6内のガス冷媒の組成を含め、図1の冷凍サイ
クルを循環する冷媒の組成は充填した冷媒よりも低沸点
の冷媒R32,R125が多く含まれる冷媒となり、ア
キュムレータ6内の液冷媒の組成は、充填した冷媒R4
07Cの組成よりも高沸点の冷媒R134aが多く含ま
れる冷媒となる。また、アキュムレータ6内に液冷媒が
存在しない場合は、図1の冷凍装置81内を循環する冷
媒の組成はR407Cと同じ組成となる。
【0021】次にこの発明の冷媒回路の凝縮温度及び蒸
発温度のファン回転数、圧縮機周波数出力装置17の運
転制御方法について説明する。冷凍装置運転中、ファン
回転数、圧縮機周波数出力装置17は、第一圧力検知器
16の検出値P16及び組成演算器14の演算、検知し
た循環組成検出値αを基にP16のガス飽和温度と液飽
和温度の平均値を求め、この値を凝縮温度とし、第ニ圧
力検知器13の検出値P13及び循環組成検出値αを基
にP13のガス飽和温度と液飽和温度の平均値を求め、
この値を蒸発温度とする。ただし、第二温度検知器12
の値T12を蒸発温度としてもかまわない。ファン回転
数・圧縮機周波数出力装置17は、このようにして求ま
った凝縮温度及び蒸発温度を内蔵するそれぞれの目標値
と比較演算して、目標の値になるようにファン7の回転
数及び圧縮機1の周波数をそれぞれファン7と圧縮機1
に出力する。ファン回転数、圧縮機周波数出力装置17
の具体的な制御例としては、圧縮機1の周波数を増加
(回転数増加)することによる凝縮温度の増加及び蒸発
温度の低下または圧縮機1の周波数の低下(回転数低
下)することによる凝縮温度の低下及び蒸発温度の増加
と、ファン7の回転数の増加(ファン風量増加)による
冷房時の凝縮温度の低下、暖房時の蒸発温度の増加また
はファン7の回転数の低下(ファン風量低下)による冷
房時の凝縮温度の増加、暖房時の蒸発温度の低下との組
合わせで行う。また、圧縮機1の周波数により回転数を
変化させる制御は、いわゆる容量制御機構を付の圧縮機
で容量制御してもよい。また、前記実施の形態では、フ
ァン回転数、圧縮機周波数出力装置17が凝縮温度及び
蒸発温度を決定しているが、別途にそれぞれを決定する
装置または両者を決定する装置を設けて、これらの装置
により凝縮温度及び蒸発温度を決定し、ファン回転数、
圧縮機周波数出力装置17へ出力するようにしてもよ
い。また凝縮温度または蒸発温度の変化が大きくない定
周波数・定室内機容量の運転をするユニットのような場合に
は、ファンのみの制御または圧縮機のみの制御をすると
いったように片方の制御のみでよい。
【0022】実施の形態2 発明の実施の形態1は、一定の冷凍空調装置の能力を確
保するために凝縮温度及び蒸発温度を一定にする制御で
あったが、冷媒循環組成が変化すると凝縮温度及び蒸発
温度は一定であるが凝縮圧力及び蒸発圧力が変化する。
このため第一絞り装置4の入り口出口の圧力差が変化
し、冷媒回路の流量、第一絞り装置4の冷媒の流れ方向
入り口サブクールが変化する。よって冷媒循環組成の変
化によって第一絞り装置4の開度が一定のもとで冷媒回
路の流量、第一絞り装置4の冷媒の流れ方向入り口サブ
クールが変化するので、最適な第一絞り装置4の開度の
範囲は冷媒循環組成によって変化する。そこで発明の実
施の形態2として、冷媒回路の流量及び第一絞り装置4
の冷媒の流れ方向入り口サブクールが確保できるような
第一絞り装置4の最小開度を冷媒循環組成毎もしくは、
冷媒循環組成の変化によって変化する第一絞り装置4の
圧力差によって設定してもよい。
【0023】図3はこの発明に関わる非共沸混合冷媒を
用いた冷凍空調装置の一例である冷凍装置82を示すも
ので、容量可変の圧縮機1、四方弁2、利用側熱交換器
である室内機熱交換器3、第一絞り装置4、熱源機側熱
交換器である室外機熱交換器5、アキュムレータ6、圧
縮機1をこの順で配管により直列に接続した冷媒回路を
構成し、かつ四方弁の切り替えにより圧縮機1、四方弁
2、室外機熱交換器5、第一絞り装置4、室内機熱交換
器3、アキュムレータ6、圧縮機1をこの順で配管によ
り直列に接続した冷媒回路を構成する。またその他に循
環組成検知装置15及び圧縮機1の吐出管に第一圧力検
知器16、圧縮機1の吸入管に第ニ圧力検知器13、第
一絞り装置4の前後に第五温度検知器35及び第六温度
検知器36、室内機熱交換器に室内温度を検知する第七
温度検知器37を有する。さらに室外熱交換器5には能
力可変のファン7が付いていて、このファン7の回転数
と圧縮機1の周波数を出力するファン、圧縮機能力制御
手段であるファン回転数・圧縮機周波数出力装置17及
び、第一絞り装置4の最小開度を計算・出力する絞り装
置最小開度計算器18、第一絞り装置4の前後の過冷却
度を計算・出力するサブクール計算器38を有する。図
3は、絞り装置最小開度計算器18、第五温度検知器3
5、第六温度検知器36、第七温度検知器37、サブク
ール計算器38が付いている以外は、発明の実施の形態
1と同じなので説明を省略する。
【0024】つぎに、サブクール計算器38、絞り装置
最小開度計算器18について説明する。サブクール計算
器38は、冷房運転時は第一圧力検知器16の値P16
及び冷媒循環組成αでの凝縮温度から第五温度検知器3
5の値を引いた温度差、暖房運転時は第一圧力検知器1
6の値P16及び冷媒循環組成αでの凝縮温度から第六
温度検知器36の値を引いた温度差を計算し、第一絞り
装置4のサブク−ルを算出し、このサブク−ルを所定の
目標の値にするように第一絞り装置4の開度を制御す
る。しかし、サブクール計算器38によって第一絞り装
置4を制御すると、サブクールは確保できても冷媒流量
が少なくなり、能力不足となる可能性があるため第一絞
り装置4には最小開度を規定する必要がある。そのため
絞り装置最小開度計算器18は、第一圧力検知器16の
値P16と第二圧力検知器13の値P13、冷媒循環組
成αを入力とし、以下の式によって絞り装置最小開度X
を出力し、第一絞り装置4がこのX以下にならないよう
に制御し、絞り過ぎによる冷媒流量不足が生じることを
防止する。即ち、絞り装置最小開度出力装置18は、前
記のサブク−ル計算器38の第一絞り装置4の開度指令
を受け、この開度指令がXより大であれば、サブク−ル
計算器38の決めた開度指令の値とし、X以下である場
合は、Xとする指令を第一絞り装置4に出力する。この
冷媒循環組成αを考慮した制御により、冷媒量が少な過
ぎず、かつサブクールが確保できる最適な第一絞り装置
4の開度を確保する。 暖房時:X=K・(Tc−T37)/√(P16−P13) (4) 冷房時:X=K・(T37−Te)/√(P16−P13) (5) ここで、Kは絞り装置最小開度係数、TcはP16及びα
から計算される凝縮温度、TeはP13及びαから計算さ
れる蒸発温度、T37は第七温度検知器37の検知する室
内機熱交換器の室内温度である。上記(4)及び(5)
の式は、次のようにして導かれる。室内機熱交換器3と
室内機熱交換器3を流れる冷媒との熱交換量をQ1、室
内機熱交換器3と室内機側空気との熱交換量をQ2、第
一絞り装置4の開度をXaとすると、 Q1∝Xa・√(P16−P13) (6) 暖房時:Q2∝(Tc−T37) (7) 冷房時:Q2∝(T37−Te) (8) となり、またQ1=Q2となるため、 暖房時:Xa・√(P16−P13)∝(Tc−T37) (9) 冷房時:Xa・√(P16−P13)∝(T37−Te) (10) が成立する。この(9)、(10)を基に、最低レヘ゛ルの
冷媒流量が流れるXの式として、(4)、(5)を立て
ることができる。また、蒸発温度Te、凝縮温度Tcを一定
とする制御では、√(P16−P13)がαの関数となるた
め、Kをαの関数K(α)として、 暖房時:X=K(α)・(Tc−T37) (11) 冷房時:X=K(α)・(T37−Te) (12) のようにしてもよい。また、本実施の形態では、サブク
−ル計算器38が凝縮温度を決定しているが、別途に凝
縮温度決定装置を設け、サブク−ル計算器38へ出力す
るようにしてもよい。また、サブク−ル計算器38の開
度指令と絞り装置最小開度計算器18の算出最小開度の
出力を受けて両者を比較し、第一絞り装置4へ開度指令
または算出最小開度のの出力をする装置を別途に設けて
もよい。
【0025】実施の形態3 図4はこの発明に関わる非共沸混合冷媒を用いた冷凍空
調装置の一例である冷凍装置83を示すもので、圧縮機
1、四方弁2、利用側熱交換器である室内機熱交換器
3、第一絞り装置4、熱源機側熱交換器である室外機熱
交換器5、アキュムレータ6、圧縮機1をこの順で配管
により直列に接続した冷媒回路を構成し、かつ四方弁の
切り替えにより圧縮機1、四方弁2、室外機熱交換器
5、第一絞り装置4、室内機熱交換器3、アキュムレー
タ6、圧縮機1をこの順で配管により直列に接続した冷
媒回路を構成する。またその他に循環組成検知装置15
及び圧縮機1の吐出管に第一圧力検知器16、圧縮機1
の吸入管に第ニ圧力検知器13を有する。さらに室外熱
交換器にはファン7が付いていて、このファン7の回転
数と圧縮機1の周波数を出力するファン回転数・圧縮機
周波数出力装置17によってファン7の回転数及び圧縮
機1の周波数を計算・変更する。また、圧縮機1の吐出
管とアキュムレータ6を結ぶ開閉弁19及び第ニ減圧装
置20装置を直列つないだバイパス配管、第二圧力検知
器13の値によって開閉弁19の開閉を出力する第一開
閉出力装置21を有する。図4は開閉弁19及び第ニ減
圧装置20装置を直列つないだ配管及び第一開閉出力装
置21以外は、発明の実施の形態1と同じなので説明を
省略する。
【0026】次に本発明の制御及び作用について説明す
る。第一開閉出力装置21は、圧縮機1が運転中に第二
圧力検知器13の値が吸入圧力が低下過ぎとみなされる
所定値、例えば1kgf/cm2G未満では開閉弁19
を開で、1kgf/cm2G以上では開閉弁19は閉の
信号を開閉弁19に出し、開閉弁19はこの信号により
開閉する。この制御により、圧縮機1の吐出部の高温・
高圧ガスが第ニ減圧装置20装置で減圧された後にアキ
ュムレータ内に供給される。この時アキュムレータ内に
滞留した冷媒R407Cの内低沸点成分R32を多く含
んだ冷媒が蒸発し、圧縮機1に冷媒が供給される。この
R32を多く含んだ冷媒は同一温度での飽和圧力がR4
07C成分の冷媒より高い。このため、圧縮機1に冷媒
を供給できるという点と供給する冷媒が飽和圧力の高い
冷媒であるという二つの効果で、圧縮機1の吸入部の圧
力を上昇させることができる。
【0027】また、開閉弁19及び第ニ減圧装置20装
置を直列つないだ配管とアキュムレータ6との接点を図
5のようにバイパス管の先端部を横に曲げ、上に向かっ
て開口するのではなく、横に向かって開口すると、開閉
弁19及び第二減圧装置20を含むバイパス管にアキュ
ムレータ内の液冷媒が入り込みにくく、アキュムレータ
に滞留した冷媒内に高温ガス冷媒を供給し易くなる。こ
れによりアキュムレータに滞留した冷媒を発泡させ、効
率的に滞留冷媒を蒸発させることができる。なお、前記
バイパス配管の一端はアキュムレ−タ6に接続されてい
るが、圧縮機の吸入配管であればアキュムレ−タ6の上
流側または下流側配管に接続してもよい。
【0028】実施の形態4 温度が同じ場合のR22とR407Cの飽和圧力は温度
50℃では、R407Cの方が2kgf/cm2以上高
いので、R407Cでは圧縮機1の吐出部圧力が高くな
る。そこで発明の実施の形態3では、第二圧力検知器1
3の値が一定値未満で開閉弁19を開くことで、圧縮機
1の吸入部圧力を上昇させたが、開閉弁19を開くこと
で圧縮機1の吐出部圧力を下げるようにして圧縮機1の
保護を行っても良い。
【0029】図6はこの発明に関わる非共沸混合冷媒を
用いた冷凍空調装置の一例である冷凍装置84を示すも
ので、圧縮機1、四方弁2、利用側熱交換器である室内
機熱交換器3、第一絞り装置4、熱源機側熱交換器であ
る室外機熱交換器5、アキュムレータ6、圧縮機1をこ
の順で配管により直列に接続した冷媒回路を構成し、か
つ四方弁の切り替えにより圧縮機1、四方弁2、室外機
熱交換器5、第一絞り装置4、室内機熱交換器3、アキ
ュムレータ6、圧縮機1をこの順で配管により直列に接
続した冷媒回路を構成する。またその他に循環組成検知
装置15及び圧縮機1の吐出管に第一圧力検知器16、
圧縮機1の吸入管に第ニ圧力検知器13を有する。さら
に室外熱交換器にはファン7が付いていて、このファン
7の回転数と圧縮機1の周波数を出力するファン回転数
・圧縮機周波数出力装置17によってファン7の回転数
及び圧縮機1の周波数を計算・変更する。また、圧縮機
1の吐出管とアキュムレータ6を結ぶ開閉弁19及び第
ニ減圧装置20装置を直列つないだ配管、第一圧力検知
器16の値によって開閉弁19の開閉を出力する第ニ開
閉出力装置22を有する。図6は開閉弁19及び第ニ減
圧装置20装置を直列つないだ配管及び第ニ開閉出力装
置22以外は、発明の実施の形態1と同じなので説明を
省略する。
【0030】次に本発明の制御及び作用について説明す
る。第ニ開閉出力装置22は、圧縮機1が運転中に第一
圧力検知器16の値がユニットの耐圧を考慮して決定し
た所定の圧力、例えば27kgf/cm2G未満では開
閉弁19は閉で、27kgf/cm2G以上では開閉弁
19を開く信号を開閉弁19に出し、開閉弁19はこの
信号により開閉する。この制御により、圧縮機1の吐出
部の高温・高圧ガスの一部が開閉弁19及び第ニ減圧装
置20装置を直列つないだ配管を通ってアキュムレータ
にバイパスするために、圧縮機1の吐出部の圧力が減少
する。
【0031】また、別の発明の実施の形態では、冷媒循
環組成によって飽和圧力が変化することを考慮して、ユ
ニットの耐圧の範囲内で開閉弁19の開閉圧力を冷媒循
環組成αの関数としても良い。即ち、飽和圧力の大小に
より、開閉圧力を大小とし、特に、飽和圧力大の組成で
のメイン回路への冷媒量の不足による能力低下を防止で
きる。本実施の形態では、冷媒として、HFC系冷媒
で、R22より同一温度での飽和圧力が高い冷媒が有効
である。
【0032】実施の形態5 冷媒R407Cは冷媒R22に比べて非誘電率が低いた
め圧縮機が真空運転をした場合には、R407Cの方が
コロナ放電し易く(モ−タ部のショ−ト等)、この現象
により圧縮機の損傷が起こり易い。
【0033】図7はこの発明に関わる非共沸混合冷媒を
用いた冷凍空調装置の一例である冷凍装置85を示すも
ので、圧縮機1、四方弁2、利用側熱交換器である室内
機熱交換器3、第一絞り装置4、熱源機側熱交換器であ
る室外機熱交換器5、アキュムレータ6、圧縮機1をこ
の順で配管により直列に接続した冷媒回路を構成し、か
つ四方弁の切り替えにより圧縮機1、四方弁2、室外機
熱交換器5、第一絞り装置4、室内機熱交換器3、アキ
ュムレータ6、圧縮機1をこの順で配管により直列に接
続した冷媒回路を構成する。またその他に循環組成検知
装置15及び圧縮機1の吐出管に第一圧力検知器16、
圧縮機1の吸入管に第ニ圧力検知器13を有する。さら
に室外熱交換器にはファン7が付いていて、このファン
7の回転数と圧縮機1の周波数を出力するファン回転数
・圧縮機周波数出力装置17によってファン7の回転数
及び圧縮機1の周波数を計算・変更する。また、第ニ圧
力検知器13の値によって圧縮機1を停止する信号を出
力する第一圧縮機停止出力装置23を有する。図7は第
一圧縮機停止出力装置23以外は、発明の実施の形態1
と同じなので説明を省略する。
【0034】次に本発明の制御及び作用について説明す
る。第二圧力検知器13の値が圧縮機が真空運転を行う
ことを示す圧力である、例えば0kgf/cm2G以下
になった場合に、第一圧縮機停止出力装置23は圧縮機
1の運転を停止する信号を出し、これを受けて圧縮機1
が停止する。これにより、R407Cでは起こり易いコ
ロナ放電による圧縮機の損傷は起こらない。本実施の形
態における冷媒としては、HFC系の冷媒でR22より
コロナ放電の起こり易い冷媒が有効である。
【0035】実施の形態6 冷媒回路に絞り装置のつまり等の悪影響を及ぼすスラッ
ジは、圧縮機の吐出温度が高いと増加し、冷媒にR40
7C、冷凍機油にエステル油またはエーテル油を使用し
ている場合に多く発生する。そこで、本発明では圧縮機
の吐出温度を一定値以上にならない制御を行う。
【0036】図8はこの発明に関わる非共沸混合冷媒を
用いた冷凍空調装置の一例である冷凍装置86を示すも
ので、圧縮機1、四方弁2、利用側熱交換器である室内
機熱交換器3、第一絞り装置4、熱源機側熱交換器であ
る室外機熱交換器5、アキュムレータ6、圧縮機1をこ
の順で配管により直列に接続した冷媒回路を構成し、か
つ四方弁の切り替えにより圧縮機1、四方弁2、室外機
熱交換器5、第一絞り装置4、室内機熱交換器3、アキ
ュムレータ6、圧縮機1をこの順で配管により直列に接
続した冷媒回路を構成する。またその他に循環組成検知
装置15及び圧縮機1の吐出管に第一圧力検知器16と
第三温度検知器24、圧縮機1の吸入管に第ニ圧力検知
器13を有する。さらに室外熱交換器にはファン7が付
いていて、このファン7の回転数と圧縮機1の周波数を
出力するファン回転数・圧縮機周波数出力装置17によ
ってファン7の回転数及び圧縮機1の周波数を計算・変
更する。また、圧縮機1の吐出管とアキュムレータ6を
結ぶ開閉弁19及び第ニ減圧装置20装置を直列つない
だ配管を有する。また、第三温度検知器24の値によっ
て開閉弁19の開閉を出力する第三開閉出力装置25を
有する。図8は開閉弁19及び第ニ減圧装置20装置を
直列つないだ配管、第三温度検知器24及び第三開閉出
力装置25以外は、発明の実施の形態1と同じなので説
明を省略する。
【0037】次に本発明の制御及び作用について説明す
る。第三開閉出力装置25は、圧縮機1が運転中に第三
温度検知器24の値が例えば120℃未満では開閉弁1
9は閉で、120℃以上では開閉弁19を開く信号を開
閉弁19に出し、開閉弁19はこの信号により開閉す
る。この制御により、圧縮機1の吐出部の高温・高圧ガ
スの一部が開閉弁19及び第ニ減圧装置20装置を直列
つないだ配管を通ってアキュムレータにバイパスするた
めに、圧縮機1の吐出部の圧力・温度が減少し、スラッ
ジの発生が減少する。
【0038】また別の方法として、圧縮機1が運転中に
第三温度検知器25の値が120℃以上となった場合は
圧縮機の運転を停止しても良い。
【0039】実施の形態7 圧縮機の運転中に圧縮機吐出部の過熱度が低い場合は、
圧縮機は冷媒を液圧縮しており、圧縮機が損傷する可能
性がある。そこで、本発明では圧縮機吐出部の過熱度
を、圧縮機吐出管の圧力検知器及び温度検知器と冷媒循
環組成の値から計算し、この値が一定値未満にならない
制御を行う。
【0040】図9はこの発明に関わる非共沸混合冷媒を
用いた冷凍空調装置の一例である冷凍装置87を示すも
ので、圧縮機1、四方弁2、利用側熱交換器である室内
機熱交換器3、第一絞り装置4、熱源機側熱交換器であ
る室外機熱交換器5、アキュムレータ6、圧縮機1をこ
の順で配管により直列に接続した冷媒回路を構成し、か
つ四方弁の切り替えにより圧縮機1、四方弁2、室外機
熱交換器5、第一絞り装置4、室内機熱交換器3、アキ
ュムレータ6、圧縮機1をこの順で配管により直列に接
続した冷媒回路を構成する。またその他に循環組成検知
装置15及び圧縮機1の吐出管に第一圧力検知器16と
第三温度検知器24、圧縮機1の吸入管に第ニ圧力検知
器13を有する。さらに室外熱交換器にはファン7が付
いていて、このファン7の回転数と圧縮機1の周波数を
出力するファン回転数・圧縮機周波数出力装置17によ
ってファン7の回転数及び圧縮機1の周波数を計算・変
更する。また、第三温度検知器24の値と第一圧力検知
器16のガス飽和温度(液冷媒が全てガス冷媒になった
時の温度で冷媒循環組成α及び第一圧力検知器16の値
を入力)との差の値TdSHの値を計算し、この値によ
って圧縮機1の停止を出力する第ニ圧縮機停止出力装置
26を有する。図9は第三温度検知器24、第ニ圧縮機
停止出力装置26以外は、発明の実施の形態1と同じな
ので説明を省略する。
【0041】次に本発明の制御及び作用について説明す
る。第ニ圧縮機停止出力装置26は、圧縮機1が運転中
に第三温度検知器24の値と第一圧力検知器16の圧力
でガス飽和温度(液冷媒が全てガス冷媒になった時の温
度で冷媒循環組成α及び第一圧力検知器16の値を入
力)との差の値TdSHを計算し、この値が、所定の過
熱度が得られない、即ち液圧縮があるとみなされる所定
の値である20度以下の状態が所定の時間、例えば10
分間続く場合には圧縮機1の運転を停止することで、圧
縮機の損傷を防ぐ。
【0042】また別の方法として図10のような冷凍装
置に図11のような制御にしても良い。 図10はこの
発明に関わる非共沸混合冷媒を用いた冷凍空調装置の一
例である冷凍装置88を示すもので、圧縮機1、四方弁
2、利用側熱交換器である室内機熱交換器3、第一絞り
装置4、熱源機側熱交換器である室外機熱交換器5、ア
キュムレータ6、圧縮機1をこの順で配管により直列に
接続した冷媒回路を構成し、かつ四方弁の切り替えによ
り圧縮機1、四方弁2、室外機熱交換器5、第一絞り装
置4、室内機熱交換器3、アキュムレータ6、圧縮機1
をこの順で配管により直列に接続した冷媒回路を構成す
る。またその他に循環組成検知装置15及び圧縮機1の
吐出管に第一圧力検知器16と第三温度検知器24、圧
縮機1の吸入管に第ニ圧力検知器13を有する。さらに
室外熱交換器にはファン7が付いていて、このファン7
の回転数と圧縮機1の周波数を出力するファン回転数・
圧縮機周波数出力装置17によってファン7の回転数及
び圧縮機1の周波数を計算・変更する。また、第三温度
検知器24の値と第一圧力検知器16のガス飽和温度
(液冷媒が全てガス冷媒になった時の温度で冷媒循環組
成α及び第一圧力検知器16の値を入力)との差の値T
dSHの値を計算し、この値によって第一絞り装置4の
開度を減少させる出力をする絞り装置開度減少出力装置
27を有する。図10は第三温度検知器24、絞り装置
開度減少出力装置27以外は、発明の実施の形態1と同
じなので説明を省略する。
【0043】次に本発明の制御及び作用について説明す
る。図11において制御の内容は、絞り装置開度減少出
力装置27が圧縮機1が運転中に第三温度検知器24の
値と第一圧力検知器16のガス飽和温度(液冷媒が全て
ガス冷媒になった時の温度で冷媒循環組成α及び第一圧
力検知器16の値を入力)との差の値TdSHを計算し
(ステップ1)、その値が、所定の過熱度が得られな
い、即ち液圧縮があるとみなされる所定の値である、例
えば20度以下の状態が10分間続くかを判断し(ステ
ップ2)、その値が20度以下の状態が10分間続く場
合に第一絞り装置4の開度を所定量、例えば10pul
se閉じる(ステップ3)。そしてTdSHが20度よ
り大きくなるまで第一の絞り装置4を閉じる。第一の絞
り装置4を閉じることにより、圧縮機の吐出、吸入圧力
の差を大きくし、圧縮機から冷媒に供給されるエネルギ
−を大きくすることにより、冷媒をガス化し易くする。
【0044】実施の形態8 圧縮機内の冷凍機油の温度が高くなると冷凍機油の潤滑
性が低下し、圧縮機が損傷する可能性がある。しかし発
明の実施の形態6のような冷媒回路では、正確な冷凍機
油の温度を把握できない(特にR407Cでは、冷媒循
環組成の誤差の分冷凍機油検知の誤差に影響するためR
22より冷凍機油の温度を把握しにくい)。そこで、本
発明では圧縮機本体の冷凍機油の温度が測ることのでき
る位置に温度検知器を設け、この温度検知器の温度が一
定値以上長時間運転しないようにして、圧縮機を保護す
る制御を行う。
【0045】図12はこの発明に関わる非共沸混合冷媒
を用いた冷凍空調装置の一例である冷凍装置89を示す
もので、圧縮機1、四方弁2、利用側熱交換器である室
内機熱交換器3、第一絞り装置4、熱源機側熱交換器で
ある室外機熱交換器5、アキュムレータ6、圧縮機1を
この順で配管により直列に接続した冷媒回路を構成し、
かつ四方弁の切り替えにより圧縮機1、四方弁2、室外
機熱交換器5、第一絞り装置4、室内機熱交換器3、ア
キュムレータ6、圧縮機1をこの順で配管により直列に
接続した冷媒回路を構成する。またその他に循環組成検
知装置15及び圧縮機1の吐出管に第一圧力検知器16
と圧縮機1本体下部の冷凍機油の温度が検知可能な位置
に第四温度検知器28、圧縮機1の吸入管に第ニ圧力検
知器13を有する。さらに室外熱交換器にはファン7が
付いていて、このファン7の回転数と圧縮機1の周波数
を出力するファン回転数・圧縮機周波数出力装置17に
よってファン7の回転数及び圧縮機1の周波数を計算・
変更する。また、第四温度検知器28の値によって圧縮
機1の停止を出力する第三圧縮機停止出力装置29を有
する。また、図12は第四温度検知器28及び第三圧縮
機停止出力装置29以外は、発明の実施の形態1と同じ
なので説明を省略する。
【0046】次に本発明の制御及び作用について説明す
る。第三圧縮機停止出力装置29は、圧縮機1が運転中
に第四温度検知器22の値が所定の値、例えば100℃
以上になり、この状態が60分連続で続いたことを検知
し、この場合に、圧縮機1の運転を停止する信号を出力
し、圧縮機1は停止する。
【0047】実施の形態9 圧縮機内の冷凍機油の濃度が低くなると冷凍機油の潤滑
性が低下し、圧縮機が損傷する可能性がある。そこで、
本発明では圧縮機本体の冷凍機油の濃度を冷凍機油の温
度と圧縮機吸入側の圧力での冷媒のガス飽和温度との差
として表現し、この値が一定値以上長時間運転しないよ
うにして、圧縮機を保護する制御を行う。
【0048】図13はこの発明に関わる非共沸混合冷媒
を用いた冷凍空調装置の一例である冷凍装置89を示す
もので、圧縮機1、四方弁2、利用側熱交換器である室
内機熱交換器3、第一絞り装置4、熱源機側熱交換器で
ある室外機熱交換器5、アキュムレータ6、圧縮機1を
この順で配管により直列に接続した冷媒回路を構成し、
かつ四方弁の切り替えにより圧縮機1、四方弁2、室外
機熱交換器5、第一絞り装置4、室内機熱交換器3、ア
キュムレータ6、圧縮機1をこの順で配管により直列に
接続した冷媒回路を構成する。またその他に循環組成検
知装置15及び圧縮機1の吐出管に第一圧力検知器16
と圧縮機1本体下部の冷凍機油の温度が検知可能な位置
に第四温度検知器28、圧縮機1の吸入管に第ニ圧力検
知器13を有する。さらに室外熱交換器5にはファン7
が付いていて、このファン7の回転数と圧縮機1の周波
数を出力するファン回転数・圧縮機周波数出力装置17
によってファン7の回転数及び圧縮機1の周波数を計算
・変更する。また、第四温度検知器28の値と第ニ圧力
検知器13のガス飽和温度(液冷媒が全てガス冷媒にな
った時の温度で冷媒循環組成α及び第ニ圧力検知器13
の値を入力)との差の値TsSHの値を計算し、この値
によって圧縮機1の運転を停止する出力をする第四圧縮
機停止出力装置30を有する。また、図13は第四温度
検知器28及び第四圧縮機停止出力装置30以外は、発
明の実施の形態1と同じなので説明を省略する。
【0049】次に本発明の制御及び作用について説明す
る。第四圧縮機停止出力装置30は、圧縮機1が運転中
に第四温度検知器28の値と第二圧力検知器13のガス
飽和温度(液冷媒が全てガス冷媒になった時の温度で冷
媒循環組成α及び第二圧力検知器13の値を入力)との
差の値TsSHが冷凍機油中に冷媒が多く混入している
ことを示す所定の値である、例えば10度以下になりこ
の状態が60分連続で続いたことを検知し、この場合
に、圧縮機1の運転を停止する信号を出力し、圧縮機1
は停止する。
【0050】実施の形態10 図14はこの発明に関わる非共沸混合冷媒を用いた冷凍
空調装置の一例である冷凍装置85を示すもので、圧縮
機1、四方弁2、利用側熱交換器である室内機熱交換器
3、第一絞り装置4、熱源機側熱交換器である室外機熱
交換器5、アキュムレータ6、圧縮機1をこの順で配管
により直列に接続した冷媒回路を構成し、かつ四方弁の
切り替えにより圧縮機1、四方弁2、室外機熱交換器
5、第一絞り装置4、室内機熱交換器3、アキュムレー
タ6、圧縮機1をこの順で配管により直列に接続した冷
媒回路を構成する。またその他に循環組成検知装置15
及び圧縮機1の吐出管に第一圧力検知器16、圧縮機1
の吸入管に第ニ圧力検知器13を有する。さらに室外熱
交換器にはファン7が付いていて、このファン7の回転
数と圧縮機1の周波数を出力するファン回転数・圧縮機
周波数出力装置17によってファン7の回転数及び圧縮
機1の周波数を計算・変更する。また室外機熱交換器5
と第一絞り装置4の間に存在する第一の分岐点31及び
四方弁2とアキュムレータ6の間に存在する第二の分岐
点32を結び、第二の絞り装置33及び室外機熱交換器
5と第一分岐点31の間の一部と熱交換する第二二重管
熱交換器34を直列に配管でつないだ冷媒回路を有す
る。前記の第一の分岐点31、第二の分岐点32、第二
の絞り装置33及び第二二重管熱交換器34とで過冷却
装置を構成する。図14では、室外機熱交換器5と第一
絞り装置4の間に存在する第一の分岐点31及び四方弁
2とアキュムレータ6の間に存在する第二の分岐点32
を結び、第二の絞り装置33及び室外機熱交換器5と第
一分岐点31の間の一部と熱交換する第二二重管熱交換
器34を直列に配管でつないだ冷媒回路以外は、発明の
実施の形態1と同じなので説明を省略する。
【0051】次に本発明の作用について説明する。冷房
時に室外機熱交換器5で熱交換した冷媒は、第一分岐点
から第二絞り装置を通って減圧された低圧ニ相冷媒と二
重管熱交換器26で熱交換することで、過冷却度を確保
する。このとき過冷却度は、R407Cの場合その場の
圧力での液飽和温度からその場の温度を引いた値とな
り、R22ではその場の圧力での飽和温度からその場の
温度を引いた値となる。このため、R407Cでは過冷
却度が確保しにくいので本発明が効果的となる。過冷却
度を確保することにより、室内機絞り装置(第一絞り装
置4)で冷媒音の発生を防止できる。
【0052】前記の各実施の形態では冷媒として主とし
てR407Cの場合で説明したが、本発明は、例えば非
共沸混合冷媒であるR404A、R407Aにおいて
も、また、擬似共沸混合冷媒であるR410A、R41
0Bでも成立する。
【0053】
【発明の効果】以上のように第1の発明に係わる冷凍装
置は、容量可変の圧縮機、熱源機側熱交換器、絞り装
置、利用側熱交換器を配管接続した冷媒回路と、前記熱
源機側熱交換器用の能力可変のファンと、前記圧縮機の
吐出管の第一圧力検知器と、前記圧縮機の吸入管の第二
圧力検知器と、冷媒の循環組成検知装置とを備え、非共
沸混合冷媒を使用する冷凍装置において、前記循環組成
検知装置の検知した冷媒循環組成と前記第一圧力検知器
の検出圧力とから前記熱源機側熱交換器または前記利用
側熱交換器の凝縮温度を決定し、また、前記循環組成検
知装置の検知した冷媒循環組成と前記第二圧力検知器の
検出圧力とから前記熱源機側熱交換器または前記利用側
熱交換器の蒸発温度を決定し、前記凝縮温度及び前記蒸
発温度がそれぞれの所定の目的値となるように、前記圧
縮機の容量及び前記熱源機側熱交換器用のファンの能力
を制御するファン、圧縮機能力制御手段を備えたので、
非共沸混合冷媒を使用した冷凍装置においてでも、冷媒
の循環組成を考慮して一定の凝縮温度・蒸発温度の運転
をするため、安定した能力を確保できる。
【0054】第2の発明に係わる冷凍装置は、圧縮機、
熱源機側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器を配管接
続した冷媒回路と、前記圧縮機の吐出管の第一圧力検知
器と、前記圧縮機の吸入管の第二圧力検知器と、冷媒の
循環組成検知装置と、前記絞り装置の上流側の冷媒温度
を検知する温度検知器とを備え、非共沸混合冷媒を使用
する冷凍装置において、前記循環組成検知装置の検知し
た冷媒循環組成と前記第一圧力検知器の検出圧力とから
前記熱源機側熱交換器または利用側熱交換器の凝縮温度
を決定し、この凝縮温度と前記温度検知機の検出温度と
から絞り装置に入る冷媒のサブク−ル値を算出し、この
サブク−ル値が所定の目標値になるように前記絞り装置
の開度指令を出すサブク−ル計算器と、前記循環組成検
知装置の検知した冷媒循環組成、前記第一圧力検知器の
検出圧力及び前記第二圧力検知器の検出圧力より前記絞
り装置の最小開度を算出し、算出最小開度と前記サブク
−ル計算器からの開度指令とを比較し、開度指令が算出
最小開度より大であれば、開度指令を、開度指令が算出
最小開度以下であれば、算出最小開度を絞り装置に出力
する絞り装置最小開度出力装置とを有するので、非共沸
混合冷媒を使用した冷凍装置においてでも、冷媒回路の
流量の確保と絞り装置の冷媒入口側のサブクールの確保
とを両立できる。
【0055】第3の発明に係わる冷凍装置は、圧縮機、
熱源機側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器を配管接
続した冷媒回路と、前記圧縮機の吸入管の第二圧力検知
器と、開閉弁、減圧装置付きで、圧縮機の吐出配管と吸
入配管とを接続するバイパス配管とを備え、非共沸混合
冷媒を使用する冷凍装置において、前記第二圧力検知器
の検出圧力が所定値未満では前記開閉弁を開とし、所定
値以上では前記開閉弁を閉とする第一開閉出力装置を備
えたので、非共沸混合冷媒を使用した冷凍装置におい
て、単一冷媒や擬似共沸混合冷媒よりも高い効率で圧縮
機吸入圧力を上昇させることができる。
【0056】第4の発明に係わる冷凍装置は、圧縮機、
熱源機側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器を配管接
続した冷媒回路と、前記圧縮機の吐出管の第一圧力検知
器と、開閉弁、減圧装置付きで、圧縮機の吐出配管と吸
入配管とを接続するバイパス配管とを備え、冷媒として
HFC系冷媒でR22より同一温度での飽和圧力が高い
冷媒を使用する冷凍装置において、前記第一圧力検知器
の検出圧力が所定値以上では前記開閉弁を開とし、所定
値未満では前記開閉弁を閉とする第二開閉出力装置を備
えたので、同一温度においてR22より圧力の高いR4
07C等を使用した冷凍装置でも、圧縮機吐出部圧力上
昇過多による冷凍装置損傷を防ぐことができる。
【0057】第5の発明に係わる冷凍装置は、圧縮機、
熱源機側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器を配管接
続した冷媒回路と、前記圧縮機の吸入管の第二圧力検知
器とを備え、冷媒としてHFC系冷媒でR22よりコロ
ナ放電の起こり易い冷媒を使用する冷凍装置において、
前記第二圧力検知器の検出圧力が圧縮機が真空運転を行
うことを示す所定値以下となった場合、前記圧縮機の運
転を停止する第一圧縮機停止出力装置を備えたので、真
空状態においてコロナ放電による圧縮機損傷がR22よ
り起こり易いR407C等を使用した冷凍装置におい
て、コロナ放電による圧縮機損傷をなくすことができ
る。
【0058】第6の発明に係わる冷凍装置は、圧縮機、
熱源機側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器を配管接
続した冷媒回路と、前記圧縮機の吐出管の第三温度検知
器と、開閉弁、減圧装置付きで、圧縮機の吐出配管と吸
入配管とを接続するバイパス配管とを備え、冷媒として
HFC系冷媒を使用する冷凍装置において、前記第三温
度検知器の検出値が所定値以上では前記開閉弁を開と
し、所定値未満では前記開閉弁を閉とする第三開閉出力
装置を備えたので、HFC系冷媒である例えばR407
C冷媒及びR407Cに使用する冷凍機油であるエステ
ル油・エーテル油を使用する冷凍機において多量に発生
するスラッジを、圧縮機吐出部の温度を一定値以下に抑
えることにより発生量を抑えるようにできる。
【0059】第7の発明に係わる冷凍装置は、圧縮機、
熱源機側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器を配管接
続した冷媒回路と、前記圧縮機の吸出管の第一圧力検知
器と、前記圧縮機の吐出管の第三温度検知器と、冷媒の
循環組成検知装置とを備え、非共沸混合冷媒を使用する
冷凍装置において、前記第一圧力検知器、前記第三温度
検知器及び前記冷媒の循環組成検知装置の各検知値から
前記圧縮機の吐出管の過熱度を算出し、この過熱度が所
定の値以下である状態が所定時間続いた場合、前記圧縮
機の運転を停止する第二圧縮機停止出力装置を備えたの
で、非共沸混合冷媒を使用した冷凍装置においてでも、
圧縮機の冷媒液圧縮による圧縮機損傷を防ぐことができ
る。
【0060】第8の発明に係わる冷凍装置は、圧縮機、
熱源機側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器を配管接
続した冷媒回路と、前記圧縮機の吸出管の第一圧力検知
器と、前記圧縮機の吐出管の第三温度検知器と、冷媒の
循環組成検知装置とを備え、非共沸混合冷媒を使用する
冷凍装置において、前記第一圧力検知器、前記第三温度
検知器及び前記冷媒の循環組成検知装置の各検知値から
前記圧縮機の吐出管の過熱度を算出し、この過熱度が所
定の値以下である状態が所定時間続いた場合、前記絞り
装置の開度を所定量閉める絞り装置開度減少出力装置を
備えたので、非共沸混合冷媒を使用した冷凍装置におい
てでも、圧縮機の冷媒液圧縮による圧縮機損傷を防ぐこ
とができる。
【0061】第9の発明に係わる冷凍装置は、圧縮機、
熱源機側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器を配管接
続した冷媒回路を備え、非共沸混合冷媒を使用する冷凍
装置において、前記圧縮機内に冷凍機油の温度を検知す
る第四温度検知器を備え、前記第四温度検知器の検知値
が所定の値以上となり、この所定の値以上の状態が所定
の時間続いた場合、前記圧縮機の運転を停止させる第三
圧縮機停止出力装置を備えたので、非共沸混合冷媒を使
用した冷凍装置において圧縮機吐出側では検知しにくい
圧縮機の過熱過多を検知することで、圧縮機の過熱過多
による圧縮機損傷を防ぐことができる。
【0062】第10の発明に係わる冷凍装置は、圧縮
機、熱源機側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器を配
管接続した冷媒回路と、前記圧縮機の吸入管の第二圧力
検知器と、冷媒の循環組成検知装置とを備え、非共沸混
合冷媒を使用する冷凍装置において、前記圧縮機内の第
四温度検知器が検知した冷凍機油の温度と前記冷媒の循
環組成検知装置の検知組成で、前記第二圧力検知器の検
知圧力でのガス飽和温度との差が所定の値以下になり、
この状態が所定の時間続いた場合、前記圧縮機の運転を
停止する第四圧縮機停止出力装置を備えたので、非共沸
混合冷媒を使用した冷凍装置においてでも、液冷媒の供
給過多を検知でき、このため液冷媒の供給過多による冷
凍機油潤滑性低下のための圧縮機損傷を防ぐことができ
る。
【0063】第11の発明に係わる冷凍装置は、圧縮
機、熱源機側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器を配
管接続した冷媒回路を備え、非共沸混合冷媒を使用する
冷凍装置において、冷房運転時に、前記熱源機側熱交換
器と前記絞り装置との間で冷媒を過冷却する過冷却装置
を備えたので、凝縮機出口での過冷却が取ることが困難
な非共沸混合冷媒を使用した冷凍装置においてでも、凝
縮機出口での過冷却が確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1における冷媒回路図で
ある。
【図2】 本発明の実施の形態1における循環組成検知
回路内の冷媒の変化を示すモリエル線図である。
【図3】 本発明の実施の形態2における冷媒回路図で
ある。
【図4】 本発明の実施の形態3における冷媒回路図で
ある。
【図5】 本発明の実施の形態3におけるアキュムレー
タ及び高温ガス冷媒バイパス管の接続部の図である。
【図6】 本発明の実施の形態4における冷媒回路図で
ある。
【図7】 本発明の実施の形態5における冷媒回路図で
ある。
【図8】 本発明の実施の形態6における冷媒回路図で
ある。
【図9】 本発明の実施の形態7における冷媒回路図で
ある。
【図10】 本発明の実施の形態7における別の冷媒回
路図である。
【図11】 本発明の実施の形態7における制御フロー
チャート図である。
【図12】 本発明の実施の形態8における冷媒回路図
である。
【図13】 本発明の実施の形態9における冷媒回路図
である。
【図14】 本発明の実施の形態10における冷媒回路
図である。
【図15】 従来の技術における冷媒回路である。
【符号の説明】
1 圧縮機、3 利用側熱交換器、4 絞り装置、5
熱源機側熱交換器、7ファン、13 第二圧力検知器、
15 循環組成検知装置、16 第一圧力検知器、17
ファン、圧縮機能力制御手段、18 絞り装置最小開
度出力装置、19 開閉弁、20 減圧装置、21 第
一開閉出力装置、22 第二開閉出力装置、23 第一
圧縮機停止出力装置、24 第三温度検知器、25 第
三開閉出力装置、26 第二圧縮機停止出力装置、27
絞り装置開度減少出力装置、28 第四温度検知器、
29 第三圧縮機停止出力装置、30 第四圧縮機停止
出力装置、31〜34 過冷却装置、35、36 温度
検知器、38 サブク−ル計算器、

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 容量可変の圧縮機、熱源機側熱交換器、
    絞り装置、利用側熱交換器を配管接続した冷媒回路と、
    前記熱源機側熱交換器用の能力可変のファンと、前記圧
    縮機の吐出管の第一圧力検知器と、前記圧縮機の吸入管
    の第二圧力検知器と、冷媒の循環組成検知装置とを備
    え、非共沸混合冷媒を使用する冷凍装置において、 前記循環組成検知装置の検知した冷媒循環組成と前記第
    一圧力検知器の検出圧力とから前記熱源機側熱交換器ま
    たは前記利用側熱交換器の凝縮温度を決定し、また、前
    記循環組成検知装置の検知した冷媒循環組成と前記第二
    圧力検知器の検出圧力とから前記熱源機側熱交換器また
    は前記利用側熱交換器の蒸発温度を決定し、前記凝縮温
    度及び前記蒸発温度がそれぞれの所定の目的値となるよ
    うに、前記圧縮機の容量及び前記熱源機側熱交換器用の
    ファンの能力を制御するファン、圧縮機能力制御手段を
    備えたことを特徴とする冷凍装置。
  2. 【請求項2】 圧縮機、熱源機側熱交換器、絞り装置、
    利用側熱交換器を配管接続した冷媒回路と、前記圧縮機
    の吐出管の第一圧力検知器と、前記圧縮機の吸入管の第
    二圧力検知器と、冷媒の循環組成検知装置と、前記絞り
    装置の上流側の冷媒温度を検知する温度検知器とを備
    え、非共沸混合冷媒を使用する冷凍装置において、 前記循環組成検知装置の検知した冷媒循環組成と前記第
    一圧力検知器の検出圧力とから前記熱源機側熱交換器ま
    たは利用側熱交換器の凝縮温度を決定し、この凝縮温度
    と前記温度検知機の検出温度とから絞り装置に入る冷媒
    のサブク−ル値を算出し、このサブク−ル値が所定の目
    標値になるように前記絞り装置の開度指令を出すサブク
    −ル計算器と、 前記循環組成検知装置の検知した冷媒循環組成、前記第
    一圧力検知器の検出圧力及び前記第二圧力検知器の検出
    圧力より前記絞り装置の最小開度を算出し、算出最小開
    度と前記サブク−ル計算器からの開度指令とを比較し、
    開度指令が算出最小開度より大であれば、開度指令を、
    開度指令が算出最小開度以下であれば、算出最小開度を
    絞り装置に出力する絞り装置最小開度出力装置とを有す
    ることを特徴とする冷凍装置。
  3. 【請求項3】 圧縮機、熱源機側熱交換器、絞り装置、
    利用側熱交換器を配管接続した冷媒回路と、前記圧縮機
    の吸入管の第二圧力検知器と、開閉弁、減圧装置付き
    で、圧縮機の吐出配管と吸入配管とを接続するバイパス
    配管とを備え、非共沸混合冷媒を使用する冷凍装置にお
    いて、 前記第二圧力検知器の検出圧力が所定値未満では前記開
    閉弁を開とし、所定値以上では前記開閉弁を閉とする第
    一開閉出力装置を備えたことを特徴とする冷凍装置。
  4. 【請求項4】 圧縮機、熱源機側熱交換器、絞り装置、
    利用側熱交換器を配管接続した冷媒回路と、前記圧縮機
    の吐出管の第一圧力検知器と、開閉弁、減圧装置付き
    で、圧縮機の吐出配管と吸入配管とを接続するバイパス
    配管とを備え、冷媒としてHFC系冷媒でR22より同
    一温度での飽和圧力が高い冷媒を使用する冷凍装置にお
    いて、 前記第一圧力検知器の検出圧力が所定値以上では前記開
    閉弁を開とし、所定値未満では前記開閉弁を閉とする第
    二開閉出力装置を備えたことを特徴とする冷凍装置。
  5. 【請求項5】 圧縮機、熱源機側熱交換器、絞り装置、
    利用側熱交換器を配管接続した冷媒回路と、前記圧縮機
    の吸入管の第二圧力検知器とを備え、冷媒としてHFC
    系冷媒でR22よりコロナ放電の起こり易い冷媒を使用
    する冷凍装置において、 前記第二圧力検知器の検出圧力が圧縮機が真空運転を行
    うことを示す所定値以下となった場合、前記圧縮機の運
    転を停止する第一圧縮機停止出力装置を備えたことを特
    徴とする冷凍装置。
  6. 【請求項6】 圧縮機、熱源機側熱交換器、絞り装置、
    利用側熱交換器を配管接続した冷媒回路と、前記圧縮機
    の吐出管の第三温度検知器と、開閉弁、減圧装置付き
    で、圧縮機の吐出配管と吸入配管とを接続するバイパス
    配管とを備え、冷媒としてHFC系冷媒を使用する冷凍
    装置において、 前記第三温度検知器の検出値が所定値以上では前記開閉
    弁を開とし、所定値未満では前記開閉弁を閉とする第三
    開閉出力装置を備えたことを特徴とする冷凍装置。
  7. 【請求項7】 圧縮機、熱源機側熱交換器、絞り装置、
    利用側熱交換器を配管接続した冷媒回路と、前記圧縮機
    の吸出管の第一圧力検知器と、前記圧縮機の吐出管の第
    三温度検知器と、冷媒の循環組成検知装置とを備え、非
    共沸混合冷媒を使用する冷凍装置において、 前記第一圧力検知器、前記第三温度検知器及び前記冷媒
    の循環組成検知装置の各検知値から前記圧縮機の吐出管
    の過熱度を算出し、この過熱度が所定の値以下である状
    態が所定時間続いた場合、前記圧縮機の運転を停止する
    第二圧縮機停止出力装置を備えたことを特徴とする冷凍
    装置。
  8. 【請求項8】 圧縮機、熱源機側熱交換器、絞り装置、
    利用側熱交換器を配管接続した冷媒回路と、前記圧縮機
    の吸出管の第一圧力検知器と、前記圧縮機の吐出管の第
    三温度検知器と、冷媒の循環組成検知装置とを備え、非
    共沸混合冷媒を使用する冷凍装置において、 前記第一圧力検知器、前記第三温度検知器及び前記冷媒
    の循環組成検知装置の各検知値から前記圧縮機の吐出管
    の過熱度を算出し、この過熱度が所定の値以下である状
    態が所定時間続いた場合、前記絞り装置の開度を所定量
    閉める絞り装置開度減少出力装置を備えたことを特徴と
    する冷凍装置。
  9. 【請求項9】 圧縮機、熱源機側熱交換器、絞り装置、
    利用側熱交換器を配管接続した冷媒回路を備え、非共沸
    混合冷媒を使用する冷凍装置において、 前記圧縮機内に冷凍機油の温度を検知する第四温度検知
    器を備え、前記第四温度検知器の検知値が所定の値以上
    となり、この所定の値以上の状態が所定の時間続いた場
    合、前記圧縮機の運転を停止させる第三圧縮機停止出力
    装置を備えたことを特徴とする冷凍装置。
  10. 【請求項10】 圧縮機、熱源機側熱交換器、絞り装
    置、利用側熱交換器を配管接続した冷媒回路と、前記圧
    縮機の吸入管の第二圧力検知器と、冷媒の循環組成検知
    装置とを備え、非共沸混合冷媒を使用する冷凍装置にお
    いて、 前記圧縮機内の第四温度検知器が検知した冷凍機油の温
    度と前記冷媒の循環組成検知装置の検知組成で、前記第
    二圧力検知器の検知圧力でのガス飽和温度との差が所定
    の値以下になり、この状態が所定の時間続いた場合、前
    記圧縮機の運転を停止する第四圧縮機停止出力装置を備
    えたことを特徴とする冷凍装置。
  11. 【請求項11】 圧縮機、熱源機側熱交換器、絞り装
    置、利用側熱交換器を配管接続した冷媒回路を備え、非
    共沸混合冷媒を使用する冷凍装置において、 冷房運転時に、前記熱源機側熱交換器と前記絞り装置と
    の間で冷媒を過冷却する過冷却装置を備えたことを特徴
    とする冷凍装置。
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