JP3530208B2 - 空気調和装置 - Google Patents
空気調和装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、新代替冷媒である複数
種類の冷媒からなる非共沸混合冷媒を用いる空気調和装
置の改良に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来のたとえばＲ−２２のような単一の
冷媒を用いてなる空気調和装置では、図２に示すよう
に、冷媒の圧力Ｐが決まれば冷媒の温度Ｔが決まる。こ
の場合には、図３に示すモリエル線図において、圧力Ｐ
が決まれば、等温線Ｅが一定である。 【０００３】これに対して、従来のたとえばＨＦＣ３２
（図４においてＡ成分とする）とＨＦＣ１３４ａ（図４
においてＢ成分とする）からなる２成分系の非共沸混合
冷媒を用いる空気調和装置では、図４に示すような温度
Ｔと成分の割合（％）になる。すなわち、図４に示すよ
うに、圧力Ｐが一定の時に、温度Ｔが変化すると、Ａ成
分が０％から１００％の範囲で、Ｂ成分が１００％から
０％の範囲で混合状態の変化が起こる。 【０００４】図５のモリエル線図に示す２成分系の非共
沸混合冷媒の状態においては、等温線Ｅが右下がり勾配
のために、蒸発器の入口温度Ｔ１と、湿り状態での温度
Ｔ２と、そして蒸発器の出口温度Ｔ３を比べると、出口
温度Ｔ３が一番高く、次いで温度Ｔ２が高く、入口温度
Ｔ１は最も低い。 【０００５】使用する熱交換器の圧損が等温線の勾配と
同じであれば、従来の単一冷媒を使用する場合と同様
に、２成分系の非共沸混合冷媒を使用しても、熱交換器
に流れる冷媒の温度検出をするだけで制御弁の開閉度合
いを制御すればよい。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかし、冷媒ＨＦＣ３
２（Ａ成分）とＨＦＣ１３４ａ（Ｂ成分）とでは、沸点
が異なり、沸点の高い冷媒ＨＦＣ３２が先に蒸発するの
で、図４に示したように、その時の温度によって冷媒Ｈ
ＦＣ３２（Ａ成分）とＨＦＣ１３４ａ（Ｂ成分）との状
態割合が変化してしまう。 【０００７】このような混合割合が変化した状態では、
温度を検出して制御弁の開閉度合いを制御するだけで
は、冷媒回路における冷媒循環量や、冷媒回路のパス
数、冷媒回路の大きさ等によって、圧損に差がでるため
に、一様に空気調和装置の温度を制御することができな
い。 【０００８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、温度制御に加えて、非共沸混合冷媒の溜
まる手段における非共沸混合冷媒の液面の検出を行うこ
とにより、一様に温度の制御をすることができる空気調
和装置を提供することを目的としている。 【０００９】 【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、圧縮
機と、大きさの異なる複数の凝縮器と、複数の蒸発器
と、各凝縮器の出口側にそれぞれ接続された複数の減圧
装置と、各蒸発器の入口側にそれぞれ接続された複数の
減圧装置とを有する冷媒回路を備え、非共沸混合冷媒を
用いる空気調和装置において、上記圧縮機の吸い込み側
に設けられて上記非共沸混合冷媒を溜めるアキュムレー
タと、このアキュムレータに溜まった上記非共沸混合冷
媒の量を検出する液面センサと、上記各凝縮器もしくは
上記各蒸発器での出口側の上記非共沸混合冷媒の温度を
検出する温度センサと、上記アキュムレータにおける冷
媒の量を設定量にしつつ、上記各蒸発器の出口温度が同
じになるように、上記液面センサからの信号と上記各蒸
発器での出口側の上記非共沸混合冷媒の温度を検出する
温度センサからの信号に基づいて、上記各蒸発器の減圧
装置の開閉度を制御し、さらに、大きい方の凝縮器の減
圧装置の開度を、小さい方の凝縮器の減圧装置の開度よ
り大とし、且つ、上記各凝縮器での出口側の上記非共沸
混合冷媒の温度を検出する温度センサからの信号に基づ
いて、小さい方の凝縮器の出口温度が大きい方の凝縮器
の出口温度に近づくように、小さい方の凝縮器の減圧装
置の開度を調整する制御装置と、を備えることを特徴と
する空気調和装置である。 【００１０】 【作用】上記構成によれば、上記蒸発器もしくは上記凝
縮器での非共沸混合冷媒の温度を温度センサで検出し、
しかも圧縮機の吸い込み側に溜まった上記非共沸混合冷
媒の量を液面センサで検出して、液面センサからの信号
と温度センサからの信号に基づいて、制御装置は減圧装
置の弁開度を制御する。 【００１１】 【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基
づいて詳細に説明する。 【００１２】図１は、本発明の空気調和装置の好ましい
実施例の冷媒回路を示している。 【００１３】本発明の実施例にあっては、非共沸混合冷
媒としては、複数の冷媒からなり、たとえば２種の冷媒
としてＨＦＣ３２とＨＦＣ１３４ａを３０対７０のｗｔ
％で混合したものや、あるいはたとえば３種の冷媒とし
てＨＦＣ３２とＨＦＣ１２５とＨＦＣ１３４ａを３０対
１０対６０のｗｔ％で混合したものを用いる。 【００１４】このＨＦＣ３２の化学式はＣＨ2 Ｆ2 で、
ＨＦＣ３２の沸点は−５２°Ｃである。 【００１５】また、ＨＦＣ１３４ａの化学式はＣＨ2 Ｆ
ＣＦ3 であり、ＨＦＣ１３４ａの沸点は−２６°Ｃであ
る。 【００１６】そして、ＨＦＣ１２５の化学式はＣＨＦ2
ＣＦ3 であり、ＨＦＣ１２５の沸点は−４８°Ｃであ
る。 【００１７】図１の空気調和装置は、室外機１００と例
えば複数の室内機１１０（説明の都合上まとめて１１０
とした）からなる。 【００１８】この冷凍サイクルでは、暖房時の冷媒の進
行方向を矢印ＹＨで示し、冷房時の冷媒の進行方向を矢
印ＹＣで示している。 【００１９】まず、室外機１００の構成要素について説
明する。 【００２０】室外機１００には、２つの室外熱交換器１
０，１２と、圧縮機１４およびアキュムレータ１６と、
レシーバ１８と、四方弁２０と、減圧装置として作用さ
せる電子制御弁２２，２４、そして第１の検出系３０と
を有している。 【００２１】図１に示す室外熱交換器１０は、室外熱交
換器１２よりも形式的に大きい。室外熱交換器１０のラ
イン１０ａと室外熱交換器１２のライン１２ａは、四方
弁２０に接続されている。また、室外熱交換器１０のラ
イン１０ｂと室外熱交換器１２のライン１２ｂは、レシ
ーバ１８に接続されている。 【００２２】圧縮機１４は、アキュムレータ１６と四方
弁２０に接続されている。また、アキュムレータ１６
は、後で説明するように非共沸混合冷媒を溜めるかある
いは流し込むための溜める手段である。このアキュムレ
ータ１６は、四方弁２０に接続されている。 【００２３】電子制御弁２２，２４は、ライン１０ｂ，
１２ｂにそれぞれ設けられている。 【００２４】上記第１の検出系３０は、温度センサＴＨ
１，ＴＨ２，ＴＣ１，ＴＣ２と、液面センサ２６から構
成されている。 【００２５】温度センサＴＨ１，ＴＨ２は、暖房時の室
外熱交換器１０，１２の出口温度を検出するためのセン
サである。これらの温度センサＴＨ１，ＴＨ２は、ライ
ン１０ａ，１２ａにそれぞれ設けられている。 【００２６】また、温度センサＴＣ１，ＴＣ２は、冷房
時の室外熱交換器１０，１２の出口温度を検出するため
のセンサである。これらの温度センサＴＣ１，ＴＣ２
は、ライン１０ｂ，１２ｂにそれぞれ設けられている。 【００２７】さらに液面センサ２６は、アキュムレータ
１６内に溜まったかもしくは回収された非共沸混合冷媒
の液面を検出して、非共沸混合冷媒の量を検出するため
のものである。 【００２８】これらの温度センサＴＨ１，ＴＨ２，ＴＣ
１，ＴＣ２と、液面センサ２６は、メインの制御装置３
２に接続されている。これにより、温度センサＴＨ１，
ＴＨ２，ＴＣ１，ＴＣ２で得られた温度情報の信号や、
液面センサ２６で得られた液面情報の信号を、このメイ
ンの制御装置３２に送ることができる。 【００２９】次に、室内機１１０の構成要素について説
明する。 【００３０】室内機１１０には、３つの室内熱交換器４
０，４２，４４と、サブの制御装置５０，５２，５４
と、減圧装置として作用させる電子制御弁６０，６２，
６４と、第２の検出系７０を有している。 【００３１】各室内熱交換器４０，４２，４４は、それ
ぞれ必要とする室内に設定されている。たとえば、室内
熱交換器４０は居間で、室内熱交換器４２は食堂で、室
内熱交換器４４は書斎にそれぞれ設定されている。 【００３２】室内熱交換器４０のライン４０ａと、室内
熱交換器４２のライン４２ａと、室内熱交換器４４のラ
イン４４ａは、サービスバルブ８０を介して四方弁２０
に接続されている。 【００３３】一方、室内熱交換器４０のライン４０ｂ
と、室内熱交換器４２のライン４２ｂと、室内熱交換器
４４のライン４４ｂは、サービスバルブ９０を介してレ
シーバ１８に接続されている。そして、電子制御弁６
０，６２，６４は、これらのライン４０ｂ，４２ｂ，４
４ｂにそれぞれ接続されている。 【００３４】上記第２の検出系７０は、温度センサＳＨ
１，ＳＨ２，ＳＨ３と、温度センサＳＣ１，ＳＣ２，Ｓ
Ｃ３から構成されている。 【００３５】温度センサＳＨ１，ＳＨ２，ＳＨ３は、冷
房時の室内熱交換器４０，４２，４４の出口温度を検出
するためのセンサである。これらの温度センサＳＨ１，
ＳＨ２，ＳＨ３は、ライン４０ａ，４２ａ，４４ａにそ
れぞれ設けられている。 【００３６】また、温度センサＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３
は、暖房時の室内熱交換器４０，４２，４４の出口温度
を検出するためのセンサである。これらの温度センサＳ
Ｃ１，ＳＣ２，ＳＣ３は、ライン４０ｂ，４２ｂ，４４
ｂにそれぞれ設けられている。 【００３７】これらの温度センサＳＨ１，ＳＨ２，ＳＨ
３と、温度センサＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３は、サブの制
御装置５０，５２，５４にそれぞれ接続されている。そ
して、これらのサブの制御装置５０，５２，５４は上記
メインの制御装置３２に接続されている。 【００３８】メインの制御装置３２は、サブの制御装置
５０，５２，５４を制御する。これらのサブの制御装置
５０，５２，５４は、夫々の電子制御弁６０、６２、６
４、を個別に制御する。 【００３９】次に、このような構成の空気調和装置にお
ける動作例を説明する。 【００４０】使用する非共沸混合冷媒としては、たとえ
ば２種の冷媒としてＨＦＣ３２とＨＦＣ１３４ａを使用
する。 【００４１】冷房時について動作例を、以下に説明す
る。 【００４２】図１において、冷房時では、四方弁２０は
実線状態に設定され冷媒の進行方向は矢印ＹＣ方向であ
り、室外熱交換器１０，１２が凝縮器として働き、室内
熱交換器４０，４２，４４が蒸発器として働く。 【００４３】まず、メインの制御装置３２において、室
外熱交換器１０，１２の電子制御弁２２，２４と、室内
熱交換器４０，４２，４４の電子制御弁６０，６２，６
４の制御パルスを、初期パルスにセットする。 【００４４】次に、メインの制御装置３２は、室外熱交
換器１０，１２の出口温度が同じになり、室内熱交換器
４０，４２，４４の出口温度が同じになるように、各熱
交換器の電子制御弁２２，２４，６０，６２，６４の制
御パルスを調整する。 【００４５】アキュムレータ１６に設定量の冷媒液が若
干溜まる程度にするために、液面センサ２６でアキュム
レータ１６の液面をモニターする。 【００４６】もし、アキュムレータ１６における冷媒の
量が設定量よりも多いときには、室内熱交換器４０，４
２，４４の電子制御弁６０，６２，６４の制御パルス
を、Ｎパルス／能力分だけ閉じる。このように電子制御
弁６０，６２，６４を閉めることにより、アキュムレー
タ１６に戻る冷媒の量が少なくなるので、冷媒の量を設
定量までに減らすことができる。 【００４７】これとは反対に、もしも、アキュムレータ
１６における冷媒の量が設定量よりも少ないとき、すな
わちアキュムレータ１６内が乾き状態になってきたら、
室内熱交換器４０，４２，４４の電子制御弁６０，６
２，６４の制御パルスを、Ｐパルス／能力分だけ開け
る。これにより、アキュムレータ１６から冷媒回路に循
環する冷媒の量が増加する。 【００４８】このように電子制御弁６０，６２，６４を
開けることにより、アキュムレータ１６に戻る冷媒の量
が多くなるので、アキュムレータ１６内の乾いた状態を
解消して冷媒の量を設定量にまで増やすことができる。 【００４９】また、吐き出し温度が高い場合には、従来
のようにさらにＳパルス／能力分だけ電子制御弁６０，
６２，６４を開ける。 【００５０】非共沸混合冷媒を用いる場合には、温度セ
ンサのみのモニターで、各室内熱交換器における冷媒温
度が、設定温度よりも高いか低いかで冷媒をさらに流す
かどうかを決めるのでは、正確な設定温度で各室を冷房
することが困難である。これは、図４に示したように非
共沸混合冷媒の２種の冷媒の成分比により温度が変化す
るためである。 【００５１】たとえばＨＦＣ３２とＨＦＣ１３４ａで
は、沸点の高いＨＦＣ１３４ａがアキュムレータ１６に
溜まり易く、沸点の低いＨＦＣ３２が冷媒回路に吸い込
まれていく。 【００５２】そこで、本発明の実施例では、上述したよ
うに、冷媒回路からアキュムレータ１６に冷媒を戻しぎ
みもしくは流しぎみにして、アキュムレータ１６にある
冷媒の量を液面検出によりモニターして、図１の冷媒回
路における冷媒循環量を制御装置３２により一定量に制
御するとともに、各温度センサにより各熱交換器の入口
側と出口側の温度の管理をすることにより、正確に設定
温度で各室の冷房運転をすることができる。 【００５３】つまり、各温度センサの温度をモニターし
て、各室内熱交換器に対する冷媒の分流量を決める。 【００５４】アキュムレータ１６にある冷媒の量を液面
検出によりモニターして、制御装置３２が各電子制御弁
の開閉を制御して、アキュムレータ１６にある冷媒の量
を制御するので、いわゆる液圧縮の心配がない。しか
も、アキュムレータ１６に冷媒液をバックぎみに制御す
るために、室内熱交換器における圧損による分流不流は
カバーされる。 【００５５】要するに、液面センサ２６は、冷凍サイク
ルにおける冷媒の全体量を制御するために用いられ、各
温度センサは各室の室内熱交換器への分流量を決めるた
めに用いられる。 【００５６】なお、上述したのは冷房時であったが、四
方弁を破線状態とする暖房時であっても同様にして行う
ことができる。 【００５７】なお、もしアキュムレータ１６がないと、
直接冷媒が圧縮器１４に入ってしまうので良くない。 【００５８】ところで、本発明は、次のような態様を含
む。 【００５９】非共沸混合冷媒を使用する場合に、アキュ
ムレータ１６等の圧縮機１４の吸い込み側に液面センサ
２６を設け、各室内熱交換器４０，４２，４４には少な
くとも冷房時の出口側に温度センサＳＨ１，ＳＨ２，Ｓ
Ｈ３を設け、液面センサ２６と温度センサＳＨ１，ＳＨ
２，ＳＨ３により、各室内熱交換器４０，４２，４４の
制御弁６０，６２，６４の開閉をする。 【００６０】また、暖房時に、室外熱交換器１０，１２
の出口側に温度センサＴＨ１，ＴＨ２を設け、温度セン
サＴＨ１，ＴＨ２からの信号と液面センサ２６からの信
号により、室外熱交換器１０，１２の電子制御弁２２，
２４の弁開度を調整する。 【００６１】さらに、冷房時に、室外熱交換器１０，１
２の出口側に温度センサＴＣ１，ＴＣ２を設け、大きい
方の室外熱交換器（形状が大）１０の電子制御弁２２の
開度を、小さい方の室外熱交換器（形状が小）１２の電
子制御弁２４の開度より大として（全開）、大きい方の
室外熱交換器１０の出口温度に近づくように小さい方の
室外熱交換器１２の電子制御弁２４の開度を調整する。 【００６２】さらに、暖房時に、室内熱交換器４０，４
２，４４の出口側に温度センサＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３
を設け、大きい方の室外熱交換器（型式大）１０の電子
制御弁２２の開度を、小さい方の室外熱交換器（型式
小）１２の電子制御弁２４の開度より大として（もしく
は全開に近い状態）、大きい方の室外熱交換器１０の出
口温度に近づくように小さい方の室外熱交換器１２の電
子制御弁２４の開度を調整する。 【００６３】また、室外熱交換器の数は２つに限らず、
３つ以上でもよい。また、室内熱交換器の数は３つに限
らず、２つあるいは４つ以上でもよい。 【００６４】さらに、熱交換器の大小は、型式の大小
や、設定温度と室温の差温等のパラメータにして判断す
るようにしてもよい。 【００６５】また、本発明の空気調和装置は、ビルの空
気調和等に用いて最適である。 【００６６】 【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、温
度検出に加えて、非共沸混合冷媒を溜めるための溜める
手段に溜まったかあるいは流れこんだ冷媒の液面の検出
を行うことにより、冷媒回路に流れる冷媒の量を管理し
て、一様な温度の制御をすることができる。
種類の冷媒からなる非共沸混合冷媒を用いる空気調和装
置の改良に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来のたとえばＲ−２２のような単一の
冷媒を用いてなる空気調和装置では、図２に示すよう
に、冷媒の圧力Ｐが決まれば冷媒の温度Ｔが決まる。こ
の場合には、図３に示すモリエル線図において、圧力Ｐ
が決まれば、等温線Ｅが一定である。 【０００３】これに対して、従来のたとえばＨＦＣ３２
（図４においてＡ成分とする）とＨＦＣ１３４ａ（図４
においてＢ成分とする）からなる２成分系の非共沸混合
冷媒を用いる空気調和装置では、図４に示すような温度
Ｔと成分の割合（％）になる。すなわち、図４に示すよ
うに、圧力Ｐが一定の時に、温度Ｔが変化すると、Ａ成
分が０％から１００％の範囲で、Ｂ成分が１００％から
０％の範囲で混合状態の変化が起こる。 【０００４】図５のモリエル線図に示す２成分系の非共
沸混合冷媒の状態においては、等温線Ｅが右下がり勾配
のために、蒸発器の入口温度Ｔ１と、湿り状態での温度
Ｔ２と、そして蒸発器の出口温度Ｔ３を比べると、出口
温度Ｔ３が一番高く、次いで温度Ｔ２が高く、入口温度
Ｔ１は最も低い。 【０００５】使用する熱交換器の圧損が等温線の勾配と
同じであれば、従来の単一冷媒を使用する場合と同様
に、２成分系の非共沸混合冷媒を使用しても、熱交換器
に流れる冷媒の温度検出をするだけで制御弁の開閉度合
いを制御すればよい。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかし、冷媒ＨＦＣ３
２（Ａ成分）とＨＦＣ１３４ａ（Ｂ成分）とでは、沸点
が異なり、沸点の高い冷媒ＨＦＣ３２が先に蒸発するの
で、図４に示したように、その時の温度によって冷媒Ｈ
ＦＣ３２（Ａ成分）とＨＦＣ１３４ａ（Ｂ成分）との状
態割合が変化してしまう。 【０００７】このような混合割合が変化した状態では、
温度を検出して制御弁の開閉度合いを制御するだけで
は、冷媒回路における冷媒循環量や、冷媒回路のパス
数、冷媒回路の大きさ等によって、圧損に差がでるため
に、一様に空気調和装置の温度を制御することができな
い。 【０００８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、温度制御に加えて、非共沸混合冷媒の溜
まる手段における非共沸混合冷媒の液面の検出を行うこ
とにより、一様に温度の制御をすることができる空気調
和装置を提供することを目的としている。 【０００９】 【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、圧縮
機と、大きさの異なる複数の凝縮器と、複数の蒸発器
と、各凝縮器の出口側にそれぞれ接続された複数の減圧
装置と、各蒸発器の入口側にそれぞれ接続された複数の
減圧装置とを有する冷媒回路を備え、非共沸混合冷媒を
用いる空気調和装置において、上記圧縮機の吸い込み側
に設けられて上記非共沸混合冷媒を溜めるアキュムレー
タと、このアキュムレータに溜まった上記非共沸混合冷
媒の量を検出する液面センサと、上記各凝縮器もしくは
上記各蒸発器での出口側の上記非共沸混合冷媒の温度を
検出する温度センサと、上記アキュムレータにおける冷
媒の量を設定量にしつつ、上記各蒸発器の出口温度が同
じになるように、上記液面センサからの信号と上記各蒸
発器での出口側の上記非共沸混合冷媒の温度を検出する
温度センサからの信号に基づいて、上記各蒸発器の減圧
装置の開閉度を制御し、さらに、大きい方の凝縮器の減
圧装置の開度を、小さい方の凝縮器の減圧装置の開度よ
り大とし、且つ、上記各凝縮器での出口側の上記非共沸
混合冷媒の温度を検出する温度センサからの信号に基づ
いて、小さい方の凝縮器の出口温度が大きい方の凝縮器
の出口温度に近づくように、小さい方の凝縮器の減圧装
置の開度を調整する制御装置と、を備えることを特徴と
する空気調和装置である。 【００１０】 【作用】上記構成によれば、上記蒸発器もしくは上記凝
縮器での非共沸混合冷媒の温度を温度センサで検出し、
しかも圧縮機の吸い込み側に溜まった上記非共沸混合冷
媒の量を液面センサで検出して、液面センサからの信号
と温度センサからの信号に基づいて、制御装置は減圧装
置の弁開度を制御する。 【００１１】 【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基
づいて詳細に説明する。 【００１２】図１は、本発明の空気調和装置の好ましい
実施例の冷媒回路を示している。 【００１３】本発明の実施例にあっては、非共沸混合冷
媒としては、複数の冷媒からなり、たとえば２種の冷媒
としてＨＦＣ３２とＨＦＣ１３４ａを３０対７０のｗｔ
％で混合したものや、あるいはたとえば３種の冷媒とし
てＨＦＣ３２とＨＦＣ１２５とＨＦＣ１３４ａを３０対
１０対６０のｗｔ％で混合したものを用いる。 【００１４】このＨＦＣ３２の化学式はＣＨ2 Ｆ2 で、
ＨＦＣ３２の沸点は−５２°Ｃである。 【００１５】また、ＨＦＣ１３４ａの化学式はＣＨ2 Ｆ
ＣＦ3 であり、ＨＦＣ１３４ａの沸点は−２６°Ｃであ
る。 【００１６】そして、ＨＦＣ１２５の化学式はＣＨＦ2
ＣＦ3 であり、ＨＦＣ１２５の沸点は−４８°Ｃであ
る。 【００１７】図１の空気調和装置は、室外機１００と例
えば複数の室内機１１０（説明の都合上まとめて１１０
とした）からなる。 【００１８】この冷凍サイクルでは、暖房時の冷媒の進
行方向を矢印ＹＨで示し、冷房時の冷媒の進行方向を矢
印ＹＣで示している。 【００１９】まず、室外機１００の構成要素について説
明する。 【００２０】室外機１００には、２つの室外熱交換器１
０，１２と、圧縮機１４およびアキュムレータ１６と、
レシーバ１８と、四方弁２０と、減圧装置として作用さ
せる電子制御弁２２，２４、そして第１の検出系３０と
を有している。 【００２１】図１に示す室外熱交換器１０は、室外熱交
換器１２よりも形式的に大きい。室外熱交換器１０のラ
イン１０ａと室外熱交換器１２のライン１２ａは、四方
弁２０に接続されている。また、室外熱交換器１０のラ
イン１０ｂと室外熱交換器１２のライン１２ｂは、レシ
ーバ１８に接続されている。 【００２２】圧縮機１４は、アキュムレータ１６と四方
弁２０に接続されている。また、アキュムレータ１６
は、後で説明するように非共沸混合冷媒を溜めるかある
いは流し込むための溜める手段である。このアキュムレ
ータ１６は、四方弁２０に接続されている。 【００２３】電子制御弁２２，２４は、ライン１０ｂ，
１２ｂにそれぞれ設けられている。 【００２４】上記第１の検出系３０は、温度センサＴＨ
１，ＴＨ２，ＴＣ１，ＴＣ２と、液面センサ２６から構
成されている。 【００２５】温度センサＴＨ１，ＴＨ２は、暖房時の室
外熱交換器１０，１２の出口温度を検出するためのセン
サである。これらの温度センサＴＨ１，ＴＨ２は、ライ
ン１０ａ，１２ａにそれぞれ設けられている。 【００２６】また、温度センサＴＣ１，ＴＣ２は、冷房
時の室外熱交換器１０，１２の出口温度を検出するため
のセンサである。これらの温度センサＴＣ１，ＴＣ２
は、ライン１０ｂ，１２ｂにそれぞれ設けられている。 【００２７】さらに液面センサ２６は、アキュムレータ
１６内に溜まったかもしくは回収された非共沸混合冷媒
の液面を検出して、非共沸混合冷媒の量を検出するため
のものである。 【００２８】これらの温度センサＴＨ１，ＴＨ２，ＴＣ
１，ＴＣ２と、液面センサ２６は、メインの制御装置３
２に接続されている。これにより、温度センサＴＨ１，
ＴＨ２，ＴＣ１，ＴＣ２で得られた温度情報の信号や、
液面センサ２６で得られた液面情報の信号を、このメイ
ンの制御装置３２に送ることができる。 【００２９】次に、室内機１１０の構成要素について説
明する。 【００３０】室内機１１０には、３つの室内熱交換器４
０，４２，４４と、サブの制御装置５０，５２，５４
と、減圧装置として作用させる電子制御弁６０，６２，
６４と、第２の検出系７０を有している。 【００３１】各室内熱交換器４０，４２，４４は、それ
ぞれ必要とする室内に設定されている。たとえば、室内
熱交換器４０は居間で、室内熱交換器４２は食堂で、室
内熱交換器４４は書斎にそれぞれ設定されている。 【００３２】室内熱交換器４０のライン４０ａと、室内
熱交換器４２のライン４２ａと、室内熱交換器４４のラ
イン４４ａは、サービスバルブ８０を介して四方弁２０
に接続されている。 【００３３】一方、室内熱交換器４０のライン４０ｂ
と、室内熱交換器４２のライン４２ｂと、室内熱交換器
４４のライン４４ｂは、サービスバルブ９０を介してレ
シーバ１８に接続されている。そして、電子制御弁６
０，６２，６４は、これらのライン４０ｂ，４２ｂ，４
４ｂにそれぞれ接続されている。 【００３４】上記第２の検出系７０は、温度センサＳＨ
１，ＳＨ２，ＳＨ３と、温度センサＳＣ１，ＳＣ２，Ｓ
Ｃ３から構成されている。 【００３５】温度センサＳＨ１，ＳＨ２，ＳＨ３は、冷
房時の室内熱交換器４０，４２，４４の出口温度を検出
するためのセンサである。これらの温度センサＳＨ１，
ＳＨ２，ＳＨ３は、ライン４０ａ，４２ａ，４４ａにそ
れぞれ設けられている。 【００３６】また、温度センサＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３
は、暖房時の室内熱交換器４０，４２，４４の出口温度
を検出するためのセンサである。これらの温度センサＳ
Ｃ１，ＳＣ２，ＳＣ３は、ライン４０ｂ，４２ｂ，４４
ｂにそれぞれ設けられている。 【００３７】これらの温度センサＳＨ１，ＳＨ２，ＳＨ
３と、温度センサＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３は、サブの制
御装置５０，５２，５４にそれぞれ接続されている。そ
して、これらのサブの制御装置５０，５２，５４は上記
メインの制御装置３２に接続されている。 【００３８】メインの制御装置３２は、サブの制御装置
５０，５２，５４を制御する。これらのサブの制御装置
５０，５２，５４は、夫々の電子制御弁６０、６２、６
４、を個別に制御する。 【００３９】次に、このような構成の空気調和装置にお
ける動作例を説明する。 【００４０】使用する非共沸混合冷媒としては、たとえ
ば２種の冷媒としてＨＦＣ３２とＨＦＣ１３４ａを使用
する。 【００４１】冷房時について動作例を、以下に説明す
る。 【００４２】図１において、冷房時では、四方弁２０は
実線状態に設定され冷媒の進行方向は矢印ＹＣ方向であ
り、室外熱交換器１０，１２が凝縮器として働き、室内
熱交換器４０，４２，４４が蒸発器として働く。 【００４３】まず、メインの制御装置３２において、室
外熱交換器１０，１２の電子制御弁２２，２４と、室内
熱交換器４０，４２，４４の電子制御弁６０，６２，６
４の制御パルスを、初期パルスにセットする。 【００４４】次に、メインの制御装置３２は、室外熱交
換器１０，１２の出口温度が同じになり、室内熱交換器
４０，４２，４４の出口温度が同じになるように、各熱
交換器の電子制御弁２２，２４，６０，６２，６４の制
御パルスを調整する。 【００４５】アキュムレータ１６に設定量の冷媒液が若
干溜まる程度にするために、液面センサ２６でアキュム
レータ１６の液面をモニターする。 【００４６】もし、アキュムレータ１６における冷媒の
量が設定量よりも多いときには、室内熱交換器４０，４
２，４４の電子制御弁６０，６２，６４の制御パルス
を、Ｎパルス／能力分だけ閉じる。このように電子制御
弁６０，６２，６４を閉めることにより、アキュムレー
タ１６に戻る冷媒の量が少なくなるので、冷媒の量を設
定量までに減らすことができる。 【００４７】これとは反対に、もしも、アキュムレータ
１６における冷媒の量が設定量よりも少ないとき、すな
わちアキュムレータ１６内が乾き状態になってきたら、
室内熱交換器４０，４２，４４の電子制御弁６０，６
２，６４の制御パルスを、Ｐパルス／能力分だけ開け
る。これにより、アキュムレータ１６から冷媒回路に循
環する冷媒の量が増加する。 【００４８】このように電子制御弁６０，６２，６４を
開けることにより、アキュムレータ１６に戻る冷媒の量
が多くなるので、アキュムレータ１６内の乾いた状態を
解消して冷媒の量を設定量にまで増やすことができる。 【００４９】また、吐き出し温度が高い場合には、従来
のようにさらにＳパルス／能力分だけ電子制御弁６０，
６２，６４を開ける。 【００５０】非共沸混合冷媒を用いる場合には、温度セ
ンサのみのモニターで、各室内熱交換器における冷媒温
度が、設定温度よりも高いか低いかで冷媒をさらに流す
かどうかを決めるのでは、正確な設定温度で各室を冷房
することが困難である。これは、図４に示したように非
共沸混合冷媒の２種の冷媒の成分比により温度が変化す
るためである。 【００５１】たとえばＨＦＣ３２とＨＦＣ１３４ａで
は、沸点の高いＨＦＣ１３４ａがアキュムレータ１６に
溜まり易く、沸点の低いＨＦＣ３２が冷媒回路に吸い込
まれていく。 【００５２】そこで、本発明の実施例では、上述したよ
うに、冷媒回路からアキュムレータ１６に冷媒を戻しぎ
みもしくは流しぎみにして、アキュムレータ１６にある
冷媒の量を液面検出によりモニターして、図１の冷媒回
路における冷媒循環量を制御装置３２により一定量に制
御するとともに、各温度センサにより各熱交換器の入口
側と出口側の温度の管理をすることにより、正確に設定
温度で各室の冷房運転をすることができる。 【００５３】つまり、各温度センサの温度をモニターし
て、各室内熱交換器に対する冷媒の分流量を決める。 【００５４】アキュムレータ１６にある冷媒の量を液面
検出によりモニターして、制御装置３２が各電子制御弁
の開閉を制御して、アキュムレータ１６にある冷媒の量
を制御するので、いわゆる液圧縮の心配がない。しか
も、アキュムレータ１６に冷媒液をバックぎみに制御す
るために、室内熱交換器における圧損による分流不流は
カバーされる。 【００５５】要するに、液面センサ２６は、冷凍サイク
ルにおける冷媒の全体量を制御するために用いられ、各
温度センサは各室の室内熱交換器への分流量を決めるた
めに用いられる。 【００５６】なお、上述したのは冷房時であったが、四
方弁を破線状態とする暖房時であっても同様にして行う
ことができる。 【００５７】なお、もしアキュムレータ１６がないと、
直接冷媒が圧縮器１４に入ってしまうので良くない。 【００５８】ところで、本発明は、次のような態様を含
む。 【００５９】非共沸混合冷媒を使用する場合に、アキュ
ムレータ１６等の圧縮機１４の吸い込み側に液面センサ
２６を設け、各室内熱交換器４０，４２，４４には少な
くとも冷房時の出口側に温度センサＳＨ１，ＳＨ２，Ｓ
Ｈ３を設け、液面センサ２６と温度センサＳＨ１，ＳＨ
２，ＳＨ３により、各室内熱交換器４０，４２，４４の
制御弁６０，６２，６４の開閉をする。 【００６０】また、暖房時に、室外熱交換器１０，１２
の出口側に温度センサＴＨ１，ＴＨ２を設け、温度セン
サＴＨ１，ＴＨ２からの信号と液面センサ２６からの信
号により、室外熱交換器１０，１２の電子制御弁２２，
２４の弁開度を調整する。 【００６１】さらに、冷房時に、室外熱交換器１０，１
２の出口側に温度センサＴＣ１，ＴＣ２を設け、大きい
方の室外熱交換器（形状が大）１０の電子制御弁２２の
開度を、小さい方の室外熱交換器（形状が小）１２の電
子制御弁２４の開度より大として（全開）、大きい方の
室外熱交換器１０の出口温度に近づくように小さい方の
室外熱交換器１２の電子制御弁２４の開度を調整する。 【００６２】さらに、暖房時に、室内熱交換器４０，４
２，４４の出口側に温度センサＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３
を設け、大きい方の室外熱交換器（型式大）１０の電子
制御弁２２の開度を、小さい方の室外熱交換器（型式
小）１２の電子制御弁２４の開度より大として（もしく
は全開に近い状態）、大きい方の室外熱交換器１０の出
口温度に近づくように小さい方の室外熱交換器１２の電
子制御弁２４の開度を調整する。 【００６３】また、室外熱交換器の数は２つに限らず、
３つ以上でもよい。また、室内熱交換器の数は３つに限
らず、２つあるいは４つ以上でもよい。 【００６４】さらに、熱交換器の大小は、型式の大小
や、設定温度と室温の差温等のパラメータにして判断す
るようにしてもよい。 【００６５】また、本発明の空気調和装置は、ビルの空
気調和等に用いて最適である。 【００６６】 【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、温
度検出に加えて、非共沸混合冷媒を溜めるための溜める
手段に溜まったかあるいは流れこんだ冷媒の液面の検出
を行うことにより、冷媒回路に流れる冷媒の量を管理し
て、一様な温度の制御をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気調和装置の好ましい実施例を示す
回路図。 【図２】従来の共沸混合冷媒における圧力と温度の関係
を示す図。 【図３】従来の共沸混合冷媒におけるモリエル線図。 【図４】非共沸混合冷媒における成分の割合と、温度の
関係を示す図。 【図５】非共沸混合冷媒におけるモリエル線図。 【符号の説明】 １０，１２ 室外熱交換器 １４ 圧縮器 １６ アキュムレータ（非共沸混合冷媒を溜める手段） ２２，２４，６０，６２，６４ 減圧装置 ２６ 液面センサ ４０ 室内熱交換器 ４２ 室内熱交換器 ４４ 室内熱交換器 １００ 室外機 １１０ 室内機 ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＣ１，ＴＣ２，ＳＨ１，ＳＨ２，Ｓ
Ｈ３，ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３ 温度センサ
回路図。 【図２】従来の共沸混合冷媒における圧力と温度の関係
を示す図。 【図３】従来の共沸混合冷媒におけるモリエル線図。 【図４】非共沸混合冷媒における成分の割合と、温度の
関係を示す図。 【図５】非共沸混合冷媒におけるモリエル線図。 【符号の説明】 １０，１２ 室外熱交換器 １４ 圧縮器 １６ アキュムレータ（非共沸混合冷媒を溜める手段） ２２，２４，６０，６２，６４ 減圧装置 ２６ 液面センサ ４０ 室内熱交換器 ４２ 室内熱交換器 ４４ 室内熱交換器 １００ 室外機 １１０ 室内機 ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＣ１，ＴＣ２，ＳＨ１，ＳＨ２，Ｓ
Ｈ３，ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３ 温度センサ
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ２５Ｂ 1/00 ３９５ Ｆ２５Ｂ 1/00 ３９５Ａ
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F25B 13/00
F25B 1/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 圧縮機と、大きさの異なる複数の凝縮器
と、複数の蒸発器と、各凝縮器の出口側にそれぞれ接続
された複数の減圧装置と、各蒸発器の入口側にそれぞれ
接続された複数の減圧装置とを有する冷媒回路を備え、
非共沸混合冷媒を用いる空気調和装置において、 上記圧縮機の吸い込み側に設けられて上記非共沸混合冷
媒を溜めるアキュムレータと、 このアキュムレータに 溜まった上記非共沸混合冷媒の量
を検出する液面センサと、 上記各凝縮器もしくは上記各蒸発器での出口側の上記非
共沸混合冷媒の温度を検出する温度センサと、上記アキュムレータにおける冷媒の量を設定量にしつ
つ、上記各蒸発器の出口温度が同じになるように、 上記
液面センサからの信号と上記各蒸発器での出口側の上記
非共沸混合冷媒の温度を検出する温度センサからの信号
に基づいて、上記各蒸発器の減圧装置の開閉度を制御
し、 さらに、大きい方の凝縮器の減圧装置の開度を、小さい
方の凝縮器の減圧装置の開度より大とし、且つ、上記各
凝縮器での出口側の上記非共沸混合冷媒の温度を検出す
る温度センサからの信号に基づいて、小さい方の凝縮器
の出口温度が大きい方の凝縮器の出口温度に近づくよう
に、小さい方の凝縮器の減圧装置の開度を調整する 制御
装置と、を備えることを特徴とする空気調和装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21906893A JP3530208B2 (ja) | 1993-08-11 | 1993-08-11 | 空気調和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21906893A JP3530208B2 (ja) | 1993-08-11 | 1993-08-11 | 空気調和装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0755278A JPH0755278A (ja) | 1995-03-03 |
| JP3530208B2 true JP3530208B2 (ja) | 2004-05-24 |
Family
ID=16729772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21906893A Expired - Fee Related JP3530208B2 (ja) | 1993-08-11 | 1993-08-11 | 空気調和装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3530208B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12498155B2 (en) | 2022-06-01 | 2025-12-16 | Carrier Corporation | Transportation refrigeration unit and method of measuring quantity of refrigerant in the same |
-
1993
- 1993-08-11 JP JP21906893A patent/JP3530208B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12498155B2 (en) | 2022-06-01 | 2025-12-16 | Carrier Corporation | Transportation refrigeration unit and method of measuring quantity of refrigerant in the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0755278A (ja) | 1995-03-03 |
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