| 【発明の名称】 |
ヒートポンプ装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】中谷 和生
【氏名】日下 道美
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| 【要約】 |
【課題】簡単な構成および制御によって、冷暖房いすれの運転条件においても十分な組成分離幅を得ることができ、主回路の冷媒量の調整と組成制御によって能力制御幅を拡大し、負荷に応じた能力制御の可能なヒートポンプ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】冷凍サイクルの主絞り装置１４をバイパスする配管を設けて、その配管上に副絞り装置１６，１７を直列に接続し、頂部に冷却器１９および貯留器２０を環状に接続した回路を有する精留分離器１８の底部と、副絞り装置１６，１７の間とを開閉弁２１を介して接続し、同じく精留分離器１８の底部と冷却器１９とを副絞り装置２２を介して接続し、さらに２２冷却器と圧縮機１の吸入配管とを接続し、非共沸混合冷媒を封入する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、主絞り装置、室内熱交換器を環状に配管接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記主絞り装置をバイパスする配管上に第１，第２の副絞り装置を直列に接続し、精留分離器の頂部と冷却器および貯留器を環状に接続した回路を形成し、前記精留分離器の底部と、前記第１，第２の副絞り装置の間とを開閉弁を介して接続し、前記精留分離器の底部と前記圧縮機の吸入配管とを第３の副絞り装置を介して接続すると共に、前記冷却器において、前記精留分離器の底部から前記第３の副絞り装置を経て前記圧縮機の吸入配管へ向かう冷媒と、前記精留分離器の頂部の冷媒とが間接的に熱交換するよう構成し、非共沸混合冷媒を封入したことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項２】 室内熱交換器を有する室内機の吸い込み空気温度を検知する室内温度センサーと、あらかじめ設定した設定空気温度と前記室内温度センサーで検知した吸い込み空気温度との温度差が所定値以下になった場合に、開閉弁を開放し、また前記設定空気温度と前記吸い込み空気温度との温度差が前記所定値を超えた場合に、前記開閉弁を閉止する演算制御装置を設けたことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ装置。
【請求項３】 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、室外絞り装置、室内絞り装置、室内熱交換器を環状に配管接続し、前記室外絞り装置と並列に冷房運転時に前記室外絞り装置をバイパスするように逆止弁を設け、また、前記室内絞り装置と並列に暖房運転時に前記室内絞り装置をバイパスするように逆止弁を設けて冷凍サイクルの主回路を構成し、精留分離器の頂部と冷却器および貯留器を環状に接続した回路を形成し、前記精留分離器の底部と、前記室外絞り装置と前記室内絞り装置との間の配管とを第１の副絞り装置、および開閉弁を介して接続し、前記精留分離器の底部と前記圧縮機の吸入配管とを第２の副絞り装置を介して接続すると共に、前記冷却器において、前記精留分離器の底部から前記第２の副絞り装置を経て前記圧縮機の吸入配管へ向かう冷媒と、前記精留分離器の頂部の冷媒とが間接的に熱交換するよう構成し、非共沸混合冷媒を封入したことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項４】 室内熱交換器を有する室内機の吸い込み空気温度を検知する室内温度センサーと、あらかじめ設定した設定空気温度と前記室内温度センサーで検知した吸い込み空気温度との温度差が所定値以下になった場合に、開閉弁を開放し、また前記設定空気温度と前記吸い込み空気温度との温度差が前記所定値を超えた場合に、前記開閉弁を閉止する演算制御装置を設けたことを特徴とする請求項３記載のヒートポンプ装置。
【請求項５】 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、主絞り装置、室内熱交換器を環状に配管接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記主絞り装置をバイパスする配管上に第１，第２の副絞り装置を直列に接続し、精留分離器の頂部と冷却器および貯留器を環状に接続した回路を形成し、前記精留分離器の底部と、前記第１，第２の副絞り装置の間とを第１の開閉弁を介して接続し、前記精留分離器の底部と前記圧縮機の吸入配管とを第３の副絞り装置を介して接続すると共に、前記冷却器において、前記精留分離器の底部から前記第３の副絞り装置を経て前記圧縮機の吸入配管へ向かう冷媒と、前記精留分離器の頂部の冷媒とが間接的に熱交換するよう構成し、前記精留分離器の底部と前記圧縮機の吐出配管とを第２の開閉弁および第４の副絞り装置を介して接続し、非共沸混合冷媒を封入したことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項６】 室内熱交換器を有する室内機の吸い込み空気温度を検知する室内温度センサーと、あらかじめ設定した設定空気温度と前記室内温度センサーで検知した吸い込み空気温度との温度差が所定値以下になった場合に、第１，第２の開閉弁を開放し、また前記設定空気温度と前記吸い込み空気温度との温度差が前記所定値を超えた場合に、前記第１，第２の開閉弁を閉止する演算制御装置を設けたことを特徴とする請求項５記載のヒートポンプ装置。
【請求項７】 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、室外絞り装置、室内絞り装置、室内熱交換器を環状に配管接続し、前記室外絞り装置と並列に冷房運転時に前記室外絞り装置をバイパスするように逆止弁を設け、また、前記室内絞り装置と並列に暖房運転時に前記室内絞り装置をバイパスするように逆止弁を設けて冷凍サイクルの主回路を構成し、精留分離器の頂部と冷却器および貯留器を環状に接続した回路を形成し、前記精留分離器の底部と、前記室外絞り装置と前記室内絞り装置との間の配管とを第１の副絞り装置、および第１の開閉弁を介して接続し、前記精留分離器の底部と前記圧縮機の吸入配管とを第２の副絞り装置を介して接続すると共に、前記冷却器において、前記精留分離器の底部から前記第２の副絞り装置を経て前記圧縮機の吸入配管へ向かう冷媒と、前記精留分離器の頂部の冷媒とが間接的に熱交換するよう構成し、前記精留分離器の底部と前記圧縮機の吐出配管とを第２の開閉弁および第３の副絞り装置を介して接続し、非共沸混合冷媒を封入したことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項８】 室内熱交換器を有する室内機の吸い込み空気温度を検知する室内温度センサーと、あらかじめ設定した設定空気温度と前記室内温度センサーで検知した吸い込み空気温度との温度差が所定値以下になった場合に、第１，第２の開閉弁を開放し、また前記設定空気温度と前記吸い込み空気温度との温度差が前記所定値を超えた場合に、前記第１，第２の開閉弁を閉止する演算制御装置を設けたことを特徴とする請求項７記載のヒートポンプ装置。
【請求項９】 精留分離器の底部と圧縮機の吸入配管とを接続した配管における冷却器と前記圧縮機の吸入配管との間に副開閉弁を設けたことを特徴とする請求項１，３，５，７記載のヒートポンプ装置。
【請求項１０】 室内熱交換器を有する室内機の吸い込み空気温度を検知する室内温度センサーを設け、あらかじめ設定した設定空気温度と前記室内温度センサーで検知した吸い込み空気温度との温度差が一定値以下になった場合に、前記副開閉弁を開放することを特徴とする請求項９記載のヒートポンプ装置の運転制御方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非共沸混合冷媒を用い、冷媒精留塔により低沸点冷媒を貯留し、主回路を流れる冷媒組成を変化させ、負荷に対応した能力を発生させることができるヒートポンプ装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】非共沸混合冷媒を用い、組成分離により低沸点冷媒を貯留して主回路組成を可変するヒートポンプ装置として、特公平５−４４５８２号公報に示されているものがある。
【０００３】以下、図面を参照しながら上記従来のヒートポンプ装置を説明する。
【０００４】図１１は、従来のヒートポンプ装置を示す冷凍サイクルの構成図である。図１１において、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、主回路減圧装置４、室内熱交換器５が直列に接続されている。また、凝縮器３と主回路減圧装置４との中間より減圧器６を連結し、精留塔７の底部に接続されている。精留塔７の塔頂部には冷却器８を配設し、圧縮機１と四方弁２との間の配管が貫通し、熱交換可能なように配設されている。この冷却器８は精留塔７の塔頂部と接続され、冷媒の貯留器を兼ねている。
【０００５】また、冷却器８の下部は、精留塔７の塔頂部と接続され、精留塔７に流入した気相冷媒は、貯留器を兼ねる冷却器８で液化され、冷媒の気相、液相の比重差により貫流する。
【０００６】さらに、精留塔７の底部より冷却器８で液化した冷媒を主回路に流出させるために、精留塔７の底部を減圧器９を介して、主回路減圧装置４と室内熱交換器５の中間に連結している。
【０００７】このような構成からなる回路において、暖房時には圧縮機１から吐出した冷媒は、四方弁２、室内熱交換器５に高温冷媒が流れ、利用側熱交換器となり部屋等を暖房する。さらに、室内熱交換器５で放熱した冷媒は液化し、減圧器９を通過する精留回路と、主回路減圧装置４を通過する主回路に分流される。
【０００８】主回路減圧装置４を通過する冷媒は室外熱交換器３で蒸発し、四方弁２を通って再び圧縮機２に吸入される。
【０００９】また、精留回路に分岐した冷媒は減圧装置９により冷媒は減圧される。
【００１０】一方、精留塔７に流入する冷媒の状態は、室内熱交換器５の能力の大小変化により、液領域、二相領域と変化し、液領域で精留塔７に流入すれば前述のような冷媒の組成分離は行われず、低沸点成分の富んだ冷媒が循環し、能力が増大する。一方、二相領域の冷媒で精留塔７に流入すれば、気相が精留塔７を上昇し、冷却器８により冷却され液化し貯留され、精留作用により冷却器８には低沸点成分に富んだ冷媒が貯留され、主回路には高沸点成分に富んだ冷媒が循環し、能力を減少させることができるものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような従来のヒートポンプ装置では、冷房、暖房いずれの場合にも分離を行わせようとすると、減圧器６，９を同等の絞り開度とする必要があり、そのため、精留塔７の圧力は主回路の中間圧となり、精留分離もこの圧力で動作することになる。したがって、精留塔の７の塔頂部の温度は低沸点成分が多くなるため、上昇する気相を液化させるための飽和温度はより低くなる。
【００１２】一方、冷却器８の冷却源として圧縮機１と四方弁２の間の吸入配管を用いているために、圧縮機１の吸入過熱度が大きい場合には冷却源の冷媒温度が上昇するため、前述の塔頂部の気相を液化させるための温度としては不十分となり、冷却熱量が不足し、そのため、比較的沸点差の大きい非共沸混合冷媒を分離する場合には、分離幅が小さくなり、能力制御幅が少ない状況となっていた。
【００１３】また、減圧装置６，９は常に開放の状態となっており、冷却器８には冷媒が常に貯留された状態となり、冷媒量の調整はできないため、冷媒量による能力制御はできなかった。
【００１４】本発明は従来の課題を解決するもので、冷房暖房いすれの運転条件においても、また、沸点差の大きな非共沸混合冷媒においても、十分な組成分離幅を得ることができ、また主回路の冷媒量調整による能力制御を可能として、能力制御幅をより拡大することができるヒートポンプ装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため本発明は、主回路の高圧液管と精留分離器下部を開閉弁を介して接続し、塔頂側の冷却源として塔底から流出する液冷媒の潜熱を利用したので、冷却器を小型にできるのみならず、十分な低温および冷却熱量で精留塔の気相部を液化することができ、沸点差の大きな非共沸混合冷媒においても低沸点成分の多い冷媒を貯留して分離幅を大きくとることができる。
【００１６】また、貯留器内の冷媒を貯留あるいは空に制御して、主回路の冷媒量を調整することができるので、冷媒量による能力制御と、冷媒組成による能力制御により、幅広い能力制御が可能となる。
【００１７】また、本発明は、室内機の吸い込み空気温度を検知し、設定温度との差が一定値以下、すなわち、室内の負荷に比べ冷暖房能力が過剰となった場合、開閉弁を開放するという簡単な制御で、貯留器に冷媒量を貯留して主回路の冷媒量を減少させ、また精留分離を行わせることにより低沸点成分を貯留器に貯留し、主回路冷媒組成を高沸点側に変化させて能力セーブを行うことができ、また、設定温度との差が一定値以上、すなわち、室内の負荷に比べ冷暖房能力が不足となった場合、開閉弁を閉止するという簡単な制御のみで、貯留器の冷媒量を空にし、主回路の冷媒量を増加させ、また冷媒組成を元の充填組成に戻すことにより能力向上を行うことができる。
【００１８】また、本発明は、室外機の配管中に冷暖房運転時に略高圧の液管部を構成し、高圧液管と精留分離器下部を開閉弁を介して接続し、塔頂側の冷却源として塔底から流出する液冷媒の潜熱を利用したので、より高圧における分離が可能となって塔頂と塔底の温度差が大となり、十分な冷却熱量で沸点差の大きな冷媒組成においても分離幅を大きくすることができる。
【００１９】また、貯留器に冷媒を貯留あるいは空にして主回路の冷媒量を調整することができ、冷媒量による能力制御と、冷媒組成による能力制御により、幅広い能力制御が可能となる。
【００２０】また、本発明は、主回路の高圧液管と精留塔下部を開閉弁を介して接続し、また、圧縮機の吐出配管と精留分離器の底部とを開閉弁を介して接続したので、分離時の発生ガスを十分得ることができ、また、塔頂側の冷却源として塔底から流出する液冷媒の潜熱を利用したので、十分な発生ガス量と冷却熱量によって分離幅を大きくとることができる。
【００２１】また、貯留器に冷媒を貯留あるいは空にして主回路の冷媒量を調整することができ、冷媒量による能力制御と、冷媒組成による能力制御により、幅広い能力制御が可能となる。
【００２２】また、本発明は、室外機の配管中に冷暖房運転時に略高圧の液管部を構成し、高圧液管と精留分離器下部を開閉弁を介して接続し、また、圧縮機の吐出配管と精留分離器の底部とを開閉弁を介して接続し、塔頂側の冷却源として塔底から流出する液冷媒の潜熱を利用したので、分離時の発生ガスを十分得ることができ、また、より高圧における分離が可能となって塔頂と塔底の温度差を大とすることができ、十分な発生ガス量と冷却熱量によって沸点差の大きな冷媒組成においても分離幅を大きくとることができる。また、貯留器に冷媒を貯留あるいは空にして主回路の冷媒量を調整することができ、冷媒量による能力制御と、冷媒組成による能力制御により、幅広い能力制御が可能となる。
【００２３】また、本発明は、冷却器と圧縮機の吸入配管との間に副開閉弁を設けた構成としたものであり、冷媒貯留時に液冷媒が吸入側に流出するのを防止でき、運転性能が向上する。また、貯留冷媒を確実に貯留器に保持しておくことが可能となり、運転性能が安定するものである。
【００２４】また、本発明は、設定した空気温度と前記室内温度センサーで検知した吸い込み空気温度との温度差によって開閉弁を開閉する構成としたので、簡単なセンシングで負荷の大小を判断でき、主回路冷媒量と主回路組成を可変して、負荷に応じた能力制御を行うことができるものである。
【００２５】
【発明の実施形態】本発明の請求項１に記載の発明は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、主絞り装置、室内熱交換器を環状に配管接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記主絞り装置をバイパスする配管上に第１，第２の副絞り装置を直列に接続し、精留分離器の頂部と冷却器および貯留器を環状に接続した回路を形成し、前記精留分離器の底部と、前記第１，第２の副絞り装置の間とを開閉弁を介して接続し、前記精留分離器の底部と前記圧縮機の吸入配管とを第３の副絞り装置を介して接続すると共に、前記冷却器において、前記精留分離器の底部から前記第３の副絞り装置を経て前記圧縮機の吸入配管へ向かう冷媒と、前記精留分離器の頂部の冷媒とが間接的に熱交換するよう構成し、非共沸混合冷媒を封入したものであり、冷暖房能力の必要な負荷の大きい場合には、貯留器を空とし主回路冷媒量を増加させ、また、精留分離作用は行なわず主回路は充填組成のままの冷媒量の多い状態で運転することにより、負荷に見合った高能力な運転を行うことができる。
【００２６】また、冷暖房能力をあまり必要としない負荷の小さい場合には、貯留器に冷媒を貯留することにより主回路冷媒量を減少させ、また、精留分離を行なって貯留冷媒を低沸点成分に富んだ冷媒組成とし、主回路は高沸点成分に富んだ冷媒量の少ない状態で運転することにより、負荷に見合った能力セーブを行なうことができる。
【００２７】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明に加えて、室内熱交換器を有する室内機の吸い込み空気温度を検知する室内温度センサーと、あらかじめ設定した設定空気温度と前記室内温度センサーで検知した吸い込み空気温度との温度差が所定値以下になった場合に、開閉弁を開放し、また前記設定空気温度と前記吸い込み空気温度との温度差が前記所定値を超えた場合に、前記開閉弁を閉止する演算制御装置を設けたものであり、簡単なセンシングで負荷の大小を判断でき、また開閉弁動作という簡単な構成で主回路冷媒量と主回路組成を可変して、負荷に応じた能力制御を行うことができる。
【００２８】本発明の請求項３に記載の発明は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、室外絞り装置、室内絞り装置、室内熱交換器を環状に配管接続し、前記室外絞り装置と並列に冷房運転時に前記室外絞り装置をバイパスするように逆止弁を設け、また、前記室内絞り装置と並列に暖房運転時に前記室内絞り装置をバイパスするように逆止弁を設けて冷凍サイクルの主回路を構成し、精留分離器の頂部と冷却器および貯留器を環状に接続した回路を形成し、前記精留分離器の底部と、前記室外絞り装置と前記室内絞り装置との間の配管とを第１の副絞り装置、および開閉弁を介して接続し、前記精留分離器の底部と前記圧縮機の吸入配管とを第２の副絞り装置を介して接続すると共に、前記冷却器において、前記精留分離器の底部から前記第２の副絞り装置を経て前記圧縮機の吸入配管へ向かう冷媒と、前記精留分離器の頂部の冷媒とが間接的に熱交換するよう構成し、非共沸混合冷媒を封入したものであり、請求項１記載の発明と同様な作用により、負荷に見合った能力セーブを行なうことができる。なお、この場合には、冷暖房運転時とも精留分離器の圧力を略高圧とすることができるので、精留分離器圧力における冷媒飽和温度に対し、冷却側の冷媒との温度差を大きくすることができるので、精留分離器で発生したガスを確実に冷却することができ、分離性能を向上させ、より能力変化幅を広げることができる。
【００２９】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項３記載の発明に加えて、室内熱交換器を有する室内機の吸い込み空気温度を検知する室内温度センサーと、あらかじめ設定した設定空気温度と前記室内温度センサーで検知した吸い込み空気温度との温度差が所定値以下になった場合に、開閉弁を開放し、また前記設定空気温度と前記吸い込み空気温度との温度差が前記所定値を超えた場合に、前記開閉弁を閉止する演算制御装置を設けたものであり、簡単なセンシングで負荷の大小を判断でき、また開閉弁動作という簡単な構成で主回路冷媒量と主回路組成を可変して、負荷に応じた能力制御を行うことができる。
【００３０】本発明の請求項５に記載の発明は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、主絞り装置、室内熱交換器を環状に配管接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記主絞り装置をバイパスする配管上に第１，第２の副絞り装置を直列に接続し、精留分離器の頂部と冷却器および貯留器を環状に接続した回路を形成し、前記精留分離器の底部と、前記第１，第２の副絞り装置の間とを第１の開閉弁を介して接続し、前記精留分離器の底部と前記圧縮機の吸入配管とを第３の副絞り装置を介して接続すると共に、前記冷却器において、前記精留分離器の底部から前記第３の副絞り装置を経て前記圧縮機の吸入配管へ向かう冷媒と、前記精留分離器の頂部の冷媒とが間接的に熱交換するよう構成し、前記精留分離器の底部と前記圧縮機の吐出配管とを第２の開閉弁および第４の副絞り装置を介して接続し、非共沸混合冷媒を封入したものであり、請求項１記載の発明と同様な作用により、負荷に見合った能力セーブを行なうことができる。なお、この場合には、精留分離器に圧縮機の吐出ガスを流入させることができるので、精留分離器内での気液接触が促進され分離性能が向上し、より能力制御幅を広げることができる。
【００３１】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項５記載の発明に加えて、室内熱交換器を有する室内機の吸い込み空気温度を検知する室内温度センサーと、あらかじめ設定した設定空気温度と前記室内温度センサーで検知した吸い込み空気温度との温度差が所定値以下になった場合に、第１，第２の開閉弁を開放し、また前記設定空気温度と前記吸い込み空気温度との温度差が前記所定値を超えた場合に、前記第１，第２の開閉弁を閉止する演算制御装置を設けたものであり、簡単なセンシングで負荷の大小を判断でき、また開閉弁動作という簡単な構成で主回路冷媒量と主回路組成を可変して、負荷に応じた能力制御を行うことができる。
【００３２】本発明の請求項７に記載の発明は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、室外絞り装置、室内絞り装置、室内熱交換器を環状に配管接続し、前記室外絞り装置と並列に冷房運転時に前記室外絞り装置をバイパスするように逆止弁を設け、また、前記室内絞り装置と並列に暖房運転時に前記室内絞り装置をバイパスするように逆止弁を設けて冷凍サイクルの主回路を構成し、精留分離器の頂部と冷却器および貯留器を環状に接続した回路を形成し、前記精留分離器の底部と、前記室外絞り装置と前記室内絞り装置との間の配管とを第１の副絞り装置、および第１の開閉弁を介して接続し、前記精留分離器の底部と前記圧縮機の吸入配管とを第２の副絞り装置を介して接続すると共に、前記冷却器において、前記精留分離器の底部から前記第２の副絞り装置を経て前記圧縮機の吸入配管へ向かう冷媒と、前記精留分離器の頂部の冷媒とが間接的に熱交換するよう構成し、前記精留分離器の底部と前記圧縮機の吐出配管とを第２の開閉弁および第３の副絞り装置を介して接続し、非共沸混合冷媒を封入したものであり、請求項１記載の発明と同様な作用により、負荷に見合った能力セーブを行なうことができる。なお、この場合には、冷暖房運転時とも精留分離器の圧力を略高圧とすることができるので、精留分離器圧力における冷媒飽和温度に対し、冷却側の冷媒との温度差を大きくすることができるので、精留分離器で発生したガスを確実に冷却することができる。また、精留分離器に圧縮機の吐出ガスを流入させることができるので、精留分離器内での気液接触が促進され分離性能が向上し、さらに能力制御幅を広げることができる。
【００３３】本発明の請求項８に記載の発明は、請求項７記載の発明に加えて、室内熱交換器を有する室内機の吸い込み空気温度を検知する室内温度センサーと、あらかじめ設定した設定空気温度と前記室内温度センサーで検知した吸い込み空気温度との温度差が所定値以下になった場合に、第１，第２の開閉弁を開放し、また前記設定空気温度と前記吸い込み空気温度との温度差が前記所定値を超えた場合に、前記第１，第２の開閉弁を閉止する演算制御装置を設けたものであり、簡単なセンシングで負荷の大小を判断でき、また開閉弁動作という簡単な構成で主回路冷媒量と主回路組成を可変して、負荷に応じた能力制御を行うことができる。
【００３４】本発明の請求項９に記載の発明は、請求項１または請求項３または請求項５または請求項７記載の発明において、精留分離器の底部と圧縮機の吸入配管とを接続した配管における冷却器と前記圧縮機の吸入配管との間に副開閉弁を設けたものであり、冷媒貯留時に液冷媒が吸入側に流出するのを防止でき、運転性能が向上する。また、貯留冷媒を確実に貯留器に保持しておくことが可能となり、運転性能が安定するものである。
【００３５】本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項９記載の発明に加えて、室内熱交換器を有する室内機の吸い込み空気温度を検知する室内温度センサーを設け、あらかじめ設定した設定空気温度と前記室内温度センサーで検知した吸い込み空気温度との温度差が一定値以下になった場合に、前記副開閉弁を開放するものであり、簡単なセンシングで負荷の大小を判断でき、また開閉弁動作という簡単な構成で主回路冷媒量と主回路組成を可変して、負荷に応じた能力制御を行うことができるのみならず、精留分離器を主回路側と遮断することができるので、冷媒量と冷媒組成を確実に保持することができ、より高性能な運転が可能となるものである。
【００３６】
【実施例】以下、本発明によるヒートポンプ装置の一実施例を図に基づいて説明する。
【００３７】(実施例１）図１は本発明の実施例１によるヒートポンプ装置のシステム構成図であり、このヒートポンプ装置には非共沸混合冷媒が封入されており、圧縮機１１、四方弁１２、室外熱交換器１３、主絞り装置１４、室内熱交換器１５を環状に配管接続して冷凍サイクルの主回路を構成している。
【００３８】また、主絞り装置１４をバイパスする配管を設けて、その配管上に副絞り装置１６と副絞り装置１７を直列に接続している。
【００３９】１８は精留分離器であり、内部に充填材（図示せず）が充填された鉛直方向に長い直管で構成されている。また、精留分離器１８の頂部は冷却器１９を介して貯留器２０の頂部と連通しており、また、貯留器２０の底部は精留分離器１８の頂部と連通しており、精留分離器１８の頂部と冷却器１９および貯留器２０を環状に接続した回路を形成している。なお、貯留器２０の頂部が精留分離器１８の頂部より高い位置になるように、貯留器２０を配置している。
【００４０】また、精留分離器１８の底部と、副絞り装置１６と副絞り装置１７の間の配管とを開閉弁２１を介して接続している。また、精留分離器１８の底部と、圧縮機１１と四方弁１２との間の吸入配管とを、副絞り装置２２と冷却器１９とを介して接続すると共に、冷却器１９において、精留分離器１８の底部から副絞り装置２２を経て圧縮機１１の吸入配管へ向かう冷媒と、精留分離器１８の頂部の冷媒とが間接的に熱交換するように構成している。冷却器１９としては二重管構造のものを採用可能である。
【００４１】２３は室内熱交換器１５などからなる室内機であり、室内の空気温度（すなわち室内機２３の吸い込み空気温度）を検知する室内温度センサー２４を備えている。また、２５はあらかじめユーザーが所望の値に設定した設定空気温度値を記憶する記憶装置である。
【００４２】２６は演算制御装置で、記憶装置２５の設定空気温度ｔｏと室内温度センサー２４で検知した吸い込み空気温度ｔとを比較し、吸い込み空気温度ｔと設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値が一定値△ｔ以下の場合には開閉弁２１を開放し、吸い込み空気温度ｔと設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値が一定値△ｔを超えた場合には開閉弁２１を閉止するように動作する。
【００４３】次に、このような構成からなるヒートポンプ装置において、図２を参照しながらその動作を説明する。
【００４４】図２は、本発明の実施例１におけるヒートポンプ装置の制御フローチャートを示す。
【００４５】冷房時、圧縮機１１の起動直後など冷房能力を必要としている場合、開閉弁２１は閉止する（ＳＴＥＰ１）。この状態で、冷房時には圧縮機１１から吐出した冷媒は、四方弁１２、室外熱交換器１３に高温冷媒が流れ、凝縮液化し主絞り装置１４に流入する回路と副絞り装置１６に流入する回路に分流される。
【００４６】副絞り装置１６に流入した冷媒は減圧され、冷凍サイクル主回路の高低圧の中間付近の圧力となる。
【００４７】ここにおいて、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ２）、室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔと記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値が一定値△ｔを超えた場合、すなわち冷房負荷が大きい場合には、開閉弁２１の閉止信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１は閉止されたままとなる。
【００４８】したがって、副絞り装置１６を出た中間圧の冷媒は、すべて副絞り装置１７を通過して低圧となり主絞り装置１４を通過した冷媒と合流した後、室内熱交換器１５で蒸発して室内機２３の設置されている空間を冷却し、その後、四方弁１２を通って再び圧縮機１１に吸入される。
【００４９】一方、冷却器１９、貯留器２０、精留分離器１８は、開閉弁２１が閉止しており、圧縮機１１の吸入配管に接続されているため、低圧のガスとなり、冷媒の貯留はほとんどない。
【００５０】こうすることにより、主回路の冷媒は充填組成のままの混合された非共沸混合冷媒で、かつ冷媒量の多い状態で運転され、負荷に適した能力の大きい運転ができる。
【００５１】次に、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ２）、室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔと記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値が一定値△ｔ以下である場合、すなわち冷房負荷が小さい場合には、開閉弁２１の開放信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１は開放される（ＳＴＥＰ３）ため、副絞り装置１６を出た中間圧の二相冷媒の一部は、開閉弁２１を通過して精留分離器１８の塔底に流入すると共に、一部は副絞り装置２２を通って減圧され、低温の二相冷媒となって冷却器１９に流入し、ここで精留分離器１８の塔頂部の気相冷媒と間接的に熱交換する。
【００５２】ここにおいては、冷却器１９の冷却源として、サイクル中で最もエンタルピの低い低温低圧の二相冷媒を利用しているため潜熱を有効に利用でき、冷却器１９を小型にできるのみならず、精留分離器１８の塔頂部のガスを確実に液化できる。
【００５３】このようにして、精留分離器１８の塔底より流入し精留分離器１８の頂部から出た冷媒は冷却器１９で冷却されて液化し、貯留器２０に貯留されて、徐々に貯留量が増加し、再び精留分離器１８の塔頂部に帰還して精留分離器１８を下降するようになる。この状態が連続的に起こると、精留分離器１８を上昇する冷媒ガスと下降する冷媒液とが精留分離器１８内で気液接触により精留作用が起こり、貯留器２０には徐々に低沸点に富んだ冷媒組成が貯留され、精留分離器１８を下降し副絞り装置２２を通過する冷媒は徐々に高沸点に富んだ組成となって、冷却器１９を介して圧縮機１１に吸入される。
【００５４】このようにして、主回路は徐々に高沸点に富んだ冷媒組成となり、能力をセーブすることができる。また、貯留器２０に低沸点冷媒が貯留されているため、主回路冷媒量を少なくすることができ、冷媒量減少の効果も加えることにより、さらに能力セーブに寄与し、負荷に適した低能力の運転ができるものである。
【００５５】この状態で、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ４）、負荷が大きくなり、室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔと記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値が一定値△ｔを超えた場合には、開閉弁２１の閉止信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１は再び閉止され（ＳＴＥＰ５）、貯留器２０に貯留された冷媒は徐々に圧縮機１１に吸引され、主回路の冷媒組成は高能力な充填組成の状態に戻り、また冷媒量も増加して、負荷に見合った能力の大きい運転が再開できる。
【００５６】このように、負荷の大小を室内機２３の吸い込み空気温度ｔと設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値で検知して、開閉弁２１を開閉するという簡単な操作のみで、主回路の冷媒量と冷媒組成を負荷に見合った状態に可変することにより、能力制御を行うことができるものである。
【００５７】次に、暖房運転時には、冷媒流れが主回路において逆になるのみで、その動作は同様である。
【００５８】暖房時、圧縮機１１の起動直後など暖房能力を必要としている場合、開閉弁２１は閉止する（ＳＴＥＰ１）。この状態で、圧縮機１１から吐出した冷媒は、四方弁１２、室内熱交換器１５に高温冷媒が流れ、暖房に寄与して凝縮液化し主絞り装置１４に流入する回路と副絞り装置１７に流入する回路に分流される。
【００５９】副絞り装置１７に流入した冷媒は減圧され、冷凍サイクル主回路の高低圧の中間付近の圧力となる。
【００６０】ここにおいて、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ２）、記憶装置２５に記憶されている室内機２３の設定空気温度ｔｏと室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔとの温度差の絶対値が一定値△ｔを超えた場合、すなわち暖房負荷が大きい場合には、開閉弁２１の閉止信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１は閉止されたままとなる。
【００６１】したがって、副絞り装置１７を出た中間圧の冷媒は、すべて副絞り装置１６を通過して低圧となり主絞り装置１４を通過した冷媒と合流し、室外熱交換器１３で蒸発して、その後、四方弁１２を通って再び圧縮機１１に吸入される。
【００６２】一方、冷却器１９、貯留器２０、精留分離器１８は、開閉弁２１が閉止しており、圧縮機１１の吸入配管に接続されているため、低圧のガスとなり、冷媒の貯留はほとんどない。
【００６３】こうすることにより、主回路の冷媒は充填組成のままの混合された状態で、かつ冷媒量の多い状態で運転され、負荷に適した能力の大きい運転ができる。
【００６４】次に、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ２）、記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏと室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔとの温度差の絶対値が一定値△ｔ以下の場合、すなわち暖房負荷が小さい場合には、開閉弁２１の開放信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１は開放される（ＳＴＥＰ３）ため、副絞り装置１７を出た中間圧の二相冷媒の一部は、開閉弁２１を通過して精留分離器１８の塔底に流入すると共に、一部は副絞り装置２２を通って減圧され、低温の二相冷媒となって冷却器１９に流入し、ここで精留分離器１８の塔頂部の冷媒と間接的に熱交換する。
【００６５】ここにおいては、冷却器１９の冷却源として、サイクル中で最もエンタルピの低い低温低圧の二相冷媒を利用しているため潜熱を有効に利用でき、冷却器１９を小型にできるのみならず、精留分離器１８の塔頂部のガスを確実に液化できる。
【００６６】このようにして、精留分離器１８の塔底より流入し精留分離器１８の頂部から出た冷媒は冷却器１９で冷却されて液化し、貯留器２０に貯留されて、徐々に貯留量が増加し、再び精留分離器１８の塔頂部に帰還して精留分離器１８を下降するようになる。この状態が連続的に起こると、精留分離器１８を上昇する冷媒ガスと下降する冷媒液とが精留分離器１８内で気液接触により精留作用が起こり、貯留器２０には徐々に低沸点に富んだ冷媒組成が貯留され、精留分離器１８を下降し副絞り装置２２を通過する冷媒は徐々に高沸点に富んだ組成となり、冷却器１９を介して圧縮機１１に吸入される。
【００６７】このようにして、主回路は徐々に高沸点に富んだ冷媒組成となるため、能力をセーブすることができる。また、貯留器２０に低沸点冷媒が貯留されているために主回路冷媒量を少なくすることができ、冷媒量減少の効果も加えることにより、さらに能力セーブに寄与し、負荷に適した低能力の運転ができるものである。
【００６８】この状態で、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ４）、負荷が大きくなり、記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏと室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔとの温度差の絶対値が一定値△ｔを超えた場合には、開閉弁２１の閉止信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１は再び閉止され（ＳＴＥＰ５）、貯留器２０に貯留された冷媒は徐々に圧縮機１１に吸引され、主回路の冷媒組成は高能力な充填組成の状態に戻り、また冷媒量も増加して、負荷に見合った能力の大きい運転ができる。
【００６９】このように、負荷の大小を設定空気温度ｔｏと室内機２３の吸い込み空気温度ｔとの温度差の絶対値で検知して、開閉弁２１を開閉するという簡単な操作のみで、主回路の冷媒量と冷媒組成を負荷に見合った状態に可変することにより、冷房暖房いずれの運転状態においても能力制御を行うことができるものである。
【００７０】(実施例２）図３は本発明の実施例２によるヒートポンプ装置のシステム構成図であり、このヒートポンプ装置には非共沸混合冷媒が封入されており、圧縮機１１、四方弁１２、室外熱交換器１３、室外絞り装置３０、室内絞り装置３２、室内熱交換器１５を環状に配管接続し、室外絞り装置３０と並列に冷房運転時に室外絞り装置３０をバイパスするように逆止弁３１を設け、また、室内絞り装置３２と並列に暖房運転時に室内絞り装置３２をバイパスするように逆止弁３３を設けて冷凍サイクルの主回路を構成している。
【００７１】１８は精留分離器であり、内部に充填材（図示せず）が充填された鉛直方向に長い直管で構成されている。また、精留分離器１８の頂部は冷却器１９を介して貯留器２０の頂部と連通しており、また、貯留器２０の底部は精留分離器１８の頂部と連通しており、精留分離器１８の頂部と冷却器１９および貯留器２０を環状に接続した回路を形成している。なお、貯留器２０の頂部が精留分離器１８の頂部より高い位置になるように、貯留器２０を配置している。
【００７２】また、精留分離器１８の底部と、室外絞り装置３０と室内絞り装置３２との間の配管とを、副絞り装置３４および開閉弁２１を介して接続している。また、精留分離器１８の底部と、圧縮機１１と四方弁１２との間の吸入配管とを、副絞り装置２２と冷却器１９とを介して接続すると共に、冷却器１９において、精留分離器１８の底部から副絞り装置２２を経て圧縮機１１の吸入配管へ向かう冷媒と、精留分離器１８の頂部の冷媒とが間接的に熱交換するように構成している。冷却器１９としては二重管構造のものを採用可能である。
【００７３】２３は室内熱交換器１５などからなる室内機であり、室内の空気温度（すなわち室内機２３の吸い込み空気温度）を検知する室内温度センサー２４を備えている。また、２５はあらかじめユーザーが所望の値に設定した設定空気温度値を記憶する記憶装置である。
【００７４】２６は演算制御装置で、記憶装置２５の設定空気温度ｔｏと室内温度センサー２４で検知した吸い込み空気温度ｔとを比較し、吸い込み空気温度ｔと設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値が一定値△ｔ以下の場合には開閉弁２１を開放し、吸い込み空気温度ｔと設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値が一定値△ｔを超えた場合には開閉弁２１を閉止するように動作する。
【００７５】次に、このような構成からなるヒートポンプ装置において、図４を参照しながらその動作を説明する。
【００７６】図４は、本発明の実施例２におけるヒートポンプ装置の制御フローチャートを示す。
【００７７】冷房時、圧縮機１１の起動直後など冷房能力を必要としている場合、開閉弁２１は閉止する（ＳＴＥＰ１）。この状態で、圧縮機１１から吐出した冷媒は、四方弁１２、室外熱交換器１３に高温冷媒が流れ、凝縮液化し逆止弁３１を通過して、高圧のまま室内絞り装置３２に流入する。
【００７８】ここにおいて、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ２）、室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔと記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値が一定値△ｔを超えた場合、すなわち冷房負荷が大きい場合には、開閉弁２１の閉止信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１は閉止されたままとなる。
【００７９】したがって、逆止弁３１を出た冷媒は、すべて室内絞り装置３２を通過して低圧となり、室内熱交換器１５で蒸発して室内機２３の設置されている空間を冷却し、その後、四方弁１２を通って再び圧縮機１１に吸入される。
【００８０】一方、開閉弁２１が閉止されているため、冷却器１９、貯留器２０、精留分離器１８は、圧縮機１１の吸入配管に接続されているため、低圧となり、冷媒の貯留はない。
【００８１】こうすることにより、主回路の冷媒は充填組成のままの混合された状態で、かつ冷媒量の多い状態で運転され、負荷に適した能力の大きい運転ができる。
【００８２】次に、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ２）、室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔと記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値が一定値△ｔ以下の場合、すなわち冷房負荷が小さい場合には、開閉弁２１の開放信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１は開放される（ＳＴＥＰ３）ため、逆止弁３１を出た高圧の冷媒の一部は、開閉弁２１、副絞り装置３４を通過して精留分離器１８の塔底に流入する。
【００８３】ここにおいては、副絞り装置３４は精留分離器１８が略高圧となるように設定されており、精留分離もほぼ高圧で動作する。
【００８４】また、開閉弁２１を通過した一部の冷媒は、副絞り装置２２を通って低圧まで減圧され、低温の二相冷媒となって冷却器１９に流入し、ここで精留分離器１８の塔頂部の冷媒と間接的に熱交換する。
【００８５】ここにおいては、精留分離器１８の圧力は略高圧となっており、また冷却器１９の冷却源はサイクル中で最もエンタルピの低い低温低圧の二相冷媒を利用しているため、精留分離器１８の塔頂部の温度と冷却器１９の冷却熱源との温度差を大きくとることができ、また、冷却源はその潜熱を有効に利用できるので、冷却器１９をいっそう小型にできるのみならず、精留分離器１８の塔頂部のガスを確実に液化でき、精留分離を促進する効果がある。
【００８６】精留分離器１８における動作は実施例１と同様であるので詳細は省略するが、精留作用により貯留器２０には徐々に低沸点に富んだ冷媒組成が貯留され、精留分離器１８を下降し副絞り装置２２を通過する冷媒は徐々に高沸点に富んだ組成となり、主回路は徐々に高沸点に富んだ冷媒組成となる。
【００８７】また、貯留器２０に低沸点冷媒が貯留されているために主回路冷媒量を少なくすることができ、冷媒量減少の効果も加えることにより、さらに能力セーブに寄与し、負荷に適した低能力の運転ができるものである。
【００８８】この状態で、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ４）、負荷が大きくなり、室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔと記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値が一定値△ｔを超えた場合には、開閉弁２１の閉止信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１は再び閉止され（ＳＴＥＰ５）、貯留器２０に貯留された冷媒は徐々に圧縮機１１に吸引され、主回路の冷媒組成は高能力な充填組成の状態に戻り、また冷媒量も増加して、負荷に見合った能力の大きい運転ができる。
【００８９】このように、負荷の大小を室内機２３の吸い込み空気温度ｔと設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値で検知して、開閉弁２１を開閉するという簡単な操作のみで、主回路の冷媒量と冷媒組成を負荷に見合った状態に可変することにより、能力制御を行うことができるものであり、精留分離器１８の圧力を略高圧に設定することができるので、冷媒組成の可変幅をより大きくすることができ、大きく変化する負荷にも対応した能力制御が可能となる。
【００９０】次に、暖房運転時には、冷媒流れが主回路において逆になるのみで、その動作は同様である。
【００９１】暖房時、圧縮機１１の起動直後など暖房能力を必要としている場合、開閉弁２１は閉止する（ＳＴＥＰ１）。この状態で、圧縮機１１から吐出した冷媒は、四方弁１２、室内熱交換器１５に高温冷媒が流れ、室内機２３で暖房に寄与して凝縮液化し逆止弁３３を通過して、高圧のまま室外絞り装置３０に流入する。
【００９２】ここにおいて、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ２）、記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏと室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔとの温度差の絶対値が一定値△ｔを超えた場合、すなわち暖房負荷が大きい場合には、開閉弁２１の閉止信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１は閉止される。したがって、逆止弁３３を出た冷媒は、すべて室外絞り装置３０を通過して低圧となり、室外熱交換器１３で蒸発して後、四方弁１２を通って再び圧縮機１１に吸入される。
【００９３】一方、開閉弁２１が閉止されているため、冷却器１９、貯留器２０、精留分離器１８は、圧縮機１１の吸入配管に接続されているため低圧となり、冷媒の貯留はない。
【００９４】こうすることにより、主回路の冷媒は充填組成のままの混合された状態で、かつ冷媒量の多い状態で運転され、負荷に適した能力の大きい運転ができる。
【００９５】次に、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ２）、記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏと室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔとの温度差の絶対値が一定値△ｔ以下の場合、すなわち暖房負荷が小さい場合には、開閉弁２１の開放信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１は開放される（ＳＴＥＰ３）ため、逆止弁３３を出た高圧の冷媒の一部は、開閉弁２１、副絞り装置３４を通過して精留分離器１８の塔底に流入する。
【００９６】ここにおいては、副絞り装置３４は精留分離器１８が高圧よりやや低い中間圧となるように設定されており、精留分離もこの圧力で動作する。
【００９７】また、副絞り装置３４を通過した一部の冷媒は、副絞り装置２２を通って減圧され、低温の二相冷媒となって冷却器１９に流入し、ここで精留分離器１８の塔頂部の冷媒と間接的に熱交換する。
【００９８】ここにおける動作は、冷房時と同様であり詳細は諸略するが、暖房時においても塔頂部の温度と冷却器１９の冷却熱源との温度差を大きくとることができ、冷却源の潜熱を有効に利用できるので、冷却器１９をいっそう小型にできるのみならず、精留分離器１８の塔頂部のガスを確実に液化でき、精留分離が促進する。
【００９９】また、冷房時と同様、貯留器２０に低沸点冷媒が貯留されているために主回路冷媒量を少なくすることができ、冷媒量減少の効果も加えることにより、さらに能力セーブに寄与し、負荷に適した低能力の運転ができるものである。
【０１００】この状態で、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ４）、負荷が大きくなり、記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏと室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔとの温度差の絶対値が一定値△ｔを超えた場合には、開閉弁２１の閉止信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１は再び閉止され（ＳＴＥＰ５）、貯留器２０に貯留された冷媒は徐々に圧縮機１１に吸引され、主回路の冷媒組成は高能力な充填組成の状態に戻り、また冷媒量も増加して、負荷に見合った能力の大きい運転ができる。
【０１０１】このように、負荷の大小を室内機２３の吸い込み空気温度ｔと設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値で検知して、開閉弁２１を開閉するという簡単な操作のみで、主回路の冷媒量と冷媒組成を負荷に見合った状態に可変することにより、能力制御を行うことができるものであり、冷房暖房時共に精留分離器１８の圧力を高圧よりやや低い中間圧に設定することができるので、冷媒組成の可変幅をより大きくすることができ、大きく変化する負荷にも対応した能力制御が可能となる。
【０１０２】(実施例３）図５は本発明の実施例３によるヒートポンプ装置のシステム構成図であり、実施例１と同様の構成で同様の機能を有するものについては同一符号を記してあり、説明は省略する。
【０１０３】実施例３のヒートポンプ装置の冷凍サイクルの構成は、実施例１のヒートポンプ装置の冷凍サイクルの構成に加えて、精留分離器１８の塔底部と、圧縮機１１と四方弁１２との間の圧縮機１１の吐出配管とを、開閉弁４１と副絞り装置４０とを介して接続したものである。
【０１０４】また、実施例３のヒートポンプ装置の演算制御装置２６は、吸い込み空気温度ｔと設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値が一定値△ｔ以下の場合には、開閉弁２１と開閉弁４１を開放し、吸い込み空気温度ｔと設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値が一定値△ｔを超えた場合には、開閉弁２１と開閉弁４１を閉止するように動作する。
【０１０５】次に、このような構成からなるヒートポンプ装置において、図６を参照しながらその動作を説明する。
【０１０６】図６は、本発明の実施例３におけるヒートポンプ装置の制御フローチャートを示す。
【０１０７】冷房時、圧縮機１１の起動直後など冷房能力を必要としている場合、開閉弁２１，４１は閉止する（ＳＴＥＰ１）。この状態で、冷房時には圧縮機１１から吐出した冷媒は、四方弁１２、室外熱交換器１３に高温冷媒が流れ、凝縮液化し主絞り装置１４に流入する回路と副絞り装置１６に流入する回路に分流される。
【０１０８】副絞り装置１６に流入した冷媒は減圧され、冷凍サイクル主回路の高低圧の中間付近の圧力となる。
【０１０９】ここにおいて、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ２）、室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔと記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値が一定値△ｔを超えた場合、すなわち冷房負荷が大きい場合には、開閉弁２１，４１の閉止信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１，４１は閉止されたままとなる。
【０１１０】したがって、副絞り装置１６を出た中間圧の冷媒は、すべて副絞り装置１７を通過して低圧となり主絞り装置１４を通過した冷媒と合流した後、室内熱交換器１５で蒸発して室内機２３の設置されている空間を冷却し、その後、四方弁１２を通って再び圧縮機１１に吸入される。
【０１１１】一方、冷却器１９、貯留器２０、精留分離器１８は、開閉弁２１，４１が閉止しており、圧縮機１１の吸入配管に接続されているため、低圧のガスとなり、冷媒の貯留はほとんどない。
【０１１２】こうすることにより、主回路の冷媒は充填組成のままの混合された非共沸混合冷媒で、かつ冷媒量の多い状態で運転され、負荷に適した能力の大きい運転ができる。
【０１１３】次に、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ２）、室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔと記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値が一定値△ｔ以下である場合、すなわち冷房負荷が小さい場合には、開閉弁２１および開閉弁４１の開放信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１，４１は開放される（ＳＴＥＰ３）ため、副絞り装置１６を出た中間圧の二相冷媒の一部は、開閉弁２１を流れ、副絞り装置４０で中間圧まで減圧され開閉弁４１を通過した圧縮機１１の吐出ガスの一部と合流し、精留分離器１８の塔底に流入すると共に、一部は副絞り装置２２を通って低圧まで減圧され、低温の二相冷媒となって冷却器１９に流入し、ここで精留分離器１８の塔頂部の冷媒と間接的に熱交換する。
【０１１４】ここにおいては、冷却器１９の冷却源として、サイクル中で最もエンタルピの低い低温低圧の二相冷媒を利用しているため潜熱を有効に利用でき、冷却器１９を小型にできるのみならず、精留分離器１８の塔頂部のガスを確実に液化できる。
【０１１５】このようにして、精留分離器１８の塔底より流入し精留分離器１８の頂部から出た冷媒は冷却器１９で冷却されて液化し、貯留器２０に貯留されて、徐々に貯留量が増加し、再び精留分離器１８の塔頂部に帰還して精留分離器１８を下降するようになる。この状態が連続的に起こると、精留分離器１８を上昇する冷媒ガスと下降する冷媒液とが精留分離器１８内で気液接触により精留作用が起こり、貯留器２０には徐々に低沸点に富んだ冷媒組成が貯留され、精留分離器１８を下降し副絞り装置２２を通過する冷媒は徐々に高沸点に富んだ組成となって、冷却器１９を介して圧縮機１１に吸入される。
【０１１６】ここにおいては、圧縮機１１の吐出ガスを直接、精留分離器１８に流入させているため、上昇するガス量が増加して気液接触が良好となり精留作用が促進され、貯留器２０には非常に低沸点に富んだ冷媒組成が貯留される。
【０１１７】その結果、主回路は非常に高沸点に富んだ冷媒組成となるため、負荷に応じて能力をセーブすることができる。また、貯留器２０に低沸点冷媒が貯留されているために主回路冷媒量を少なくすることができ、冷媒量減少の効果も加えることにより、さらに能力セーブに寄与し、負荷に適した低能力の運転ができるものである。
【０１１８】この状態で、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ４）、負荷が大きくなった場合、すなわち室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔと記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値が一定値△ｔを超えた場合には、開閉弁２１および開閉弁４１の閉止信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１，４１は再び閉止され（ＳＴＥＰ５）、貯留器２０に貯留された冷媒は徐々に圧縮機１１に吸引され、主回路の冷媒組成は高能力な充填組成の状態に戻り、また冷媒量も増加して、負荷に見合った能力の大きい運転が再開できる。
【０１１９】このように、負荷の大小を室内機２３の吸い込み空気温度ｔと設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値で検知して、開閉弁２１，４１を同時に開閉するという簡単な操作のみで、主回路の冷媒量と冷媒組成を負荷に見合った状態に可変することにより、能力制御を行うことができるものである。
【０１２０】次に、暖房運転時には、冷媒流れが主回路において逆になるのみで、その動作は同様である。
【０１２１】暖房時、圧縮機１１の起動直後など暖房能力を必要としている場合、開閉弁２１，４１は閉止する（ＳＴＥＰ１）。この状態で、圧縮機１１から吐出した冷媒は、四方弁１２、室内熱交換器１５に高温冷媒が流れ、暖房に寄与して凝縮液化し主絞り装置１４に流入する回路と副絞り装置１７に流入する回路に分流される。
【０１２２】副絞り装置１７に流入した冷媒は減圧され、冷凍サイクル主回路の高低圧の中間付近の圧力となる。
【０１２３】ここにおいて、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ２）、記憶装置２５に記憶されている室内機２３の設定空気温度ｔｏと室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔとの温度差の絶対値が一定値△ｔを超えた場合、すなわち暖房負荷が大きい場合には、開閉弁２１，４１の閉止信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１，４１は閉止されたままとなる。
【０１２４】したがって、副絞り装置１７を出た中間圧の冷媒は、すべて副絞り装置１６を通過して低圧となり主絞り装置１４を通過した冷媒と合流し、室外熱交換器１３で蒸発して、その後、四方弁１２を通って再び圧縮機１１に吸入される。
【０１２５】一方、冷却器１９、貯留器２０、精留分離器１８は、開閉弁２１，４１が閉止しており、圧縮機１１の吸入配管に接続されているため、低圧のガスとなり、冷媒の貯留はほとんどない。
【０１２６】こうすることにより、主回路の冷媒は充填組成のままの混合された状態で、かつ冷媒量の多い状態で運転され、負荷に適した能力の大きい運転ができる。
【０１２７】次に、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ２）、記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏと室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔとの温度差の絶対値が一定値△ｔ以下の場合、すなわち暖房負荷が小さい場合には、開閉弁２１および開閉弁４１の開放信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１，４１は開放される（ＳＴＥＰ３）ため、副絞り装置１７を出た中間圧の二相冷媒の一部は、開閉弁２１を通過して流れ、副絞り装置４０で中間圧まで減圧され開閉弁４１を通過した圧縮機１１の吐出ガスの一部と合流し、精留分離器１８の塔底に流入すると共に、一部は副絞り装置２２を通って低圧まで減圧され、低温の二相冷媒となって冷却器１９に流入し、ここで精留分離器１８の塔頂部の冷媒と間接的に熱交換する。
【０１２８】ここにおいては、冷却器１９の冷却源として、サイクル中で最もエンタルピの低い低温低圧の二相冷媒を利用しているため潜熱を有効に利用でき、冷却器１９を小型にできるのみならず、精留分離器１８の塔頂部のガスを確実に液化できる。
【０１２９】このようにして、精留分離器１８の塔底より流入し精留分離器１８の頂部から出た冷媒は冷却器１９で冷却されて液化し、貯留器２０に貯留されて、徐々に貯留量が増加し、再び精留分離器１８の塔頂部に帰還して精留分離器１８を下降するようになる。この状態が連続的に起こると、精留分離器１８を上昇する冷媒ガスと下降する冷媒液とが精留分離器１８内で気液接触により精留作用が起こり、貯留器２０には徐々に低沸点に富んだ冷媒組成が貯留され、精留分離器１８を下降し副絞り装置２２を通過する冷媒は徐々に高沸点に富んだ組成となり、冷却器１９を介して圧縮機１１に吸入される。
【０１３０】ここにおいては、冷房時と同様、圧縮機１１の吐出ガスを直接、精留分離器１８に流入させているため、上昇するガス量が増加して気液接触が良好となり精留作用が促進され、貯留器２０には非常に低沸点に富んだ冷媒組成が貯留される。
【０１３１】その結果、主回路は非常に高沸点に富んだ冷媒組成となるため、負荷に応じて能力をセーブすることができる。また、貯留器２０に低沸点冷媒が貯留されているために主回路冷媒量を少なくすることができ、冷媒量減少の効果も加えることにより、さらに能力セーブに寄与し、負荷に適した低能力の運転ができるものである。
【０１３２】この状態で、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ４）、負荷が大きくなった場合、すなわち室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔと記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値が一定値△ｔを超えた場合には、開閉弁２１および開閉弁４１の閉止信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１，４１は再び閉止され（ＳＴＥＰ５）、貯留器２０に貯留された冷媒は徐々に圧縮機１１に吸引され、主回路の冷媒組成は高能力な充填組成の状態に戻り、また冷媒量も増加して、負荷に見合った能力の大きい運転が再開できる。
【０１３３】このように、負荷の大小を室内機２３の吸い込み空気温度ｔと設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値で検知して、開閉弁２１，４１を同時に開閉するという簡単な操作のみで、主回路の冷媒量と冷媒組成を負荷に見合った状態に可変することにより、能力制御を行うことができるものであり、また、圧縮機１１の吐出ガスを利用して精留分離の気液接触を良好にすることができるので、分離時間の短縮と分離性能の向上が達成でき、負荷の大きな変化においても追従できる能力可変幅を実現できる。
【０１３４】(実施例４）図７は本発明の実施例４によるヒートポンプ装置のシステム構成図であり、実施例２と同様の構成で同様の機能を有するものについては同一符号を記してあり、説明は省略する。
【０１３５】実施例４のヒートポンプ装置の冷凍サイクルの構成は、実施例２のヒートポンプ装置の冷凍サイクルの構成に加えて、精留分離器１８の塔底部と、圧縮機１１と四方弁１２との間の圧縮機１１の吐出配管とを、開閉弁５１と副絞り装置５０とを介して接続したものである。
【０１３６】また、実施例４のヒートポンプ装置の演算制御装置２６は、吸い込み空気温度ｔと設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値が一定値△ｔ以下の場合には、開閉弁２１と開閉弁５１を開放し、吸い込み空気温度ｔと設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値が一定値△ｔを超えた場合には、開閉弁２１と開閉弁５１を閉止するように動作する。
【０１３７】次に、このような構成からなるヒートポンプ装置において、図８を参照しながらその動作を説明する。
【０１３８】図８は、本発明の実施例４におけるヒートポンプ装置の制御フローチャートを示す。
【０１３９】冷房時、圧縮機１１の起動直後など冷房能力を必要としている場合、開閉弁２１，５１は閉止する（ＳＴＥＰ１）。この状態で、圧縮機１１から吐出した冷媒は、四方弁１２、室外熱交換器１３に高温冷媒が流れ、凝縮液化し逆止弁３１を通過して、高圧のまま室内絞り装置３２に流入する。
【０１４０】ここにおいて、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ２）、室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔと記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値が一定値△ｔを超えた場合、すなわち冷房負荷が大きい場合には、開閉弁２１および開閉弁５１の閉止信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１，５１は閉止されたままとなる。
【０１４１】したがって、逆止弁３１を出た冷媒は、すべて室内絞り装置３２を通過して低圧となり、室内熱交換器１５で蒸発して室内機２３の設置されている空間を冷却し、その後、四方弁１２を通って再び圧縮機１１に吸入される。
【０１４２】一方、開閉弁２１，５１が閉止されているため、冷却器１９、貯留器２０、精留分離器１８は、圧縮機１１の吸入配管に接続されているため、低圧となり、冷媒の貯留はない。
【０１４３】こうすることにより、主回路の冷媒は充填組成のままの混合された状態で、かつ冷媒量の多い状態で運転され、負荷に適した能力の大きい運転ができる。
【０１４４】次に、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ２）、室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔと記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値が一定値△ｔ以下の場合、すなわち冷房負荷が小さい場合には、開閉弁２１および開閉弁５１の開放信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１，５１は開放される（ＳＴＥＰ３）。
【０１４５】副絞り装置３４および副絞り装置５０は精留分離器１８が略高圧となるように設定されており、精留分離もこの圧力で動作する。
【０１４６】逆止弁３１を出た高圧の冷媒の一部は、開閉弁２１、副絞り装置３４を通過し、副絞り装置５０で略高圧となり、開閉弁５１を通過した圧縮機１１の吐出ガスの一部と合流し、精留分離器１８の塔底に流入すると共に、副絞り装置２２を通って減圧され、低温の二相冷媒となって冷却器１９に流入し、ここで精留分離器１８の塔頂部の冷媒と間接的に熱交換する。
【０１４７】ここにおいては、圧縮機１１の吐出ガスを直接、精留分離器１８に流入させているため、上昇するガス量が増加して気液接触が良好となり精留作用が促進される。また、精留分離器１８の圧力は略高圧となっており、また冷却器１９の冷却源はサイクル中で最もエンタルピの低い低温低圧の二相冷媒を利用しているため、精留分離器１８の塔頂部の温度と冷却器１９の冷却熱源との温度差を大きくとることができ、冷却器１９を小型にできるのみならず、精留分離器１８の塔頂部のガスを確実に液化でき、精留分離が促進され、貯留器２０には非常に低沸点に富んだ冷媒組成が貯留される。
【０１４８】その結果、主回路は非常に高沸点に富んだ冷媒組成となるため、負荷に応じて能力をセーブすることができる。また、貯留器２０に低沸点冷媒が貯留されているために主回路冷媒量を少なくすることができ、冷媒量減少の効果も加えることにより、さらに能力セーブに寄与し、負荷に適した低能力の運転ができるものである。
【０１４９】この状態で、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ４）、負荷が大きくなった場合、すなわち室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔと記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値が一定値△ｔを超えた場合には、開閉弁２１，５１の閉止信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１，５１は再び閉止され（ＳＴＥＰ５）、貯留器２０に貯留された冷媒は徐々に圧縮機１１に吸引され、主回路の冷媒組成は高能力な充填組成の状態に戻り、また冷媒量も増加して、負荷に見合った能力の大きい運転ができる。
【０１５０】このように、負荷の大小を室内機２３の吸い込み空気温度ｔと設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値で検知して、開閉弁２１，５１を同時に開閉するという簡単な操作のみで、主回路の冷媒量と冷媒組成を負荷に見合った状態に可変することにより、能力制御を行うことができるものであり、精留分離器１８の圧力を略高圧に設定することができるので、冷媒組成の可変幅をより大きくすることができ、大きく変化する負荷にも対応した能力制御が可能となる。
【０１５１】次に、暖房運転時には、冷媒流れが主回路において逆になるのみで、その動作は同様である。
【０１５２】暖房時、圧縮機１１の起動直後など暖房能力を必要としている場合、開閉弁２１，５１は閉止する（ＳＴＥＰ１）。この状態で、圧縮機１１から吐出した冷媒は、四方弁１２、室内熱交換器１５に高温冷媒が流れ、室内機２３で暖房に寄与して凝縮液化し逆止弁３３を通過して、高圧のまま室外絞り装置３０に流入する。
【０１５３】ここにおいて、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ２）、記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏと室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔとの温度差の絶対値が一定値△ｔを超えた場合、すなわち暖房負荷が大きい場合には、開閉弁２１，５１の閉止信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１，５１は閉止される。したがって、逆止弁３３を出た冷媒は、すべて室外絞り装置３０を通過して低圧となり、室外熱交換器１３で蒸発して後、四方弁１２を通って再び圧縮機１１に吸入される。
【０１５４】一方、開閉弁２１，５１が閉止されているため、冷却器１９、貯留器２０、精留分離器１８は、圧縮機１１の吸入配管に接続されているため低圧となり、冷媒の貯留はない。
【０１５５】こうすることにより、主回路の冷媒は充填組成のままの混合された状態で、かつ冷媒量の多い状態で運転され、負荷に適した能力の大きい運転ができる。
【０１５６】次に、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ２）、記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏと室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔとの温度差の絶対値が一定値△ｔ以下の場合、すなわち暖房負荷が小さい場合には、開閉弁２１および開閉弁５１の開放信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１，５１は開放される（ＳＴＥＰ３）。
【０１５７】副絞り装置３４および副絞り装置５０は精留分離器１８が略高圧となるように設定されており、精留分離もこの圧力で動作する。
【０１５８】逆止弁３３を出た高圧の冷媒の一部は、開閉弁２１、副絞り装置３４を通過し、副絞り装置５０で略高圧となり、開閉弁５１を通過した圧縮機１１の吐出ガスの一部と合流し、精留分離器１８の塔底に流入すると共に、副絞り装置２２を通って減圧され、低温の二相冷媒となって冷却器１９に流入し、ここで精留分離器１８の塔頂部の冷媒と間接的に熱交換する。
【０１５９】ここにおいては、圧縮機１１の吐出ガスを直接、精留分離器１８に流入させているため、上昇するガス量が増加して気液接触が良好となり精留作用が促進される。また、精留分離器１８の圧力は略高圧となっており、また冷却器１９の冷却源はサイクル中で最もエンタルピの低い低温低圧の二相冷媒を利用しているため、精留分離器１８の塔頂部の温度と冷却器１９の冷却熱源との温度差を大きくとることができ、冷却器１９を小型にできるのみならず、精留分離器１８の塔頂部のガスを確実に液化でき、精留分離が促進され、貯留器２０には非常に低沸点に富んだ冷媒組成が貯留される。
【０１６０】その結果、主回路は非常に高沸点に富んだ冷媒組成となるため、負荷に応じて能力をセーブすることができる。また、貯留器２０に低沸点冷媒が貯留されているために主回路冷媒量を少なくすることができ、冷媒量減少の効果も加えることにより、さらに能力セーブに寄与し、負荷に適した低能力の運転ができるものである。
【０１６１】この状態で、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ４）、負荷が大きくなった場合、すなわち記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏと室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔとの温度差の絶対値が一定値△ｔを超えた場合には、開閉弁２１，５１の閉止信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１，５１は再び閉止され（ＳＴＥＰ５）、貯留器２０に貯留された冷媒は徐々に圧縮機１１に吸引され、主回路の冷媒組成は高能力な充填組成の状態に戻り、また冷媒量も増加して、負荷に見合った能力の大きい運転ができる。
【０１６２】このように、負荷の大小を室内機２３の吸い込み空気温度ｔと設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値で検知して、開閉弁２１，５１を同時に開閉するという簡単な操作のみで、主回路の冷媒量と冷媒組成を負荷に見合った状態に可変することにより、能力制御を行うことができるものであり、精留分離器１８の圧力を略高圧に設定することができるので、冷媒組成の可変幅をより大きくすることができ、大きく変化する負荷にも対応した能力制御が可能となる。
【０１６３】(実施例５）図９は本発明の実施例５によるヒートポンプ装置のシステム構成図であり、実施例４と同様の構成で同様の機能を有するものについては同一符号を記してあり、説明は省略する。
【０１６４】実施例５のヒートポンプ装置の冷凍サイクルの構成は、実施例４のヒートポンプ装置の冷凍サイクルの構成に加えて、冷却器１９と圧縮機１１の吸入配管との間の配管に開閉弁５２を設けたものである。
【０１６５】また、実施例５のヒートポンプ装置の演算制御装置２６は、圧縮機１１の起動直後など冷暖房能力を必要としている場合に開閉弁２１，５１，５２を閉止し、吸い込み空気温度ｔと設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値が一定値△ｔ以下の場合には、まず開閉弁２１，５１，５２を開放し、開閉弁２１，５１，５２を開放後所定時間経過すると開閉弁２１，５１，５２を閉止し、その後、吸い込み空気温度ｔと設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値が一定値△ｔを超えた場合には、開閉弁２１と開閉弁５１を閉止したままで開閉弁５２を開放するように動作する。
【０１６６】次に、このような構成からなるヒートポンプ装置において、図１０を参照しながらその動作を説明する。
【０１６７】図１０は、本発明の実施例５におけるヒートポンプ装置の制御フローチャートを示す。
【０１６８】冷房時、圧縮機１１の起動直後など冷房能力を必要としている場合、開閉弁２１，５１，５２は閉止する（ＳＴＥＰ１）。この状態で、圧縮機１１から吐出した冷媒は、四方弁１２、室外熱交換器１３に高温冷媒が流れ、凝縮液化し逆止弁３１を通過して、高圧のまま室内絞り装置３２に流入する。
【０１６９】ここにおいて、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ２）、室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔと記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値が一定値△ｔを超えた場合、すなわち冷房負荷が大きい場合には、開閉弁２１，５１，５２の閉止信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１，５１，５２は閉止されたままとなる。
【０１７０】したがって、逆止弁３１を出た冷媒は、すべて室内絞り装置３２を通過して低圧となり、室内熱交換器１５で蒸発して室内機２３の設置されている空間を冷却し、その後、四方弁１２を通って再び圧縮機１１に吸入される。
【０１７１】一方、開閉弁２１，５１，５２が閉止されているため、冷却器１９、貯留器２０、精留分離器１８は、冷媒の貯留はない。
【０１７２】こうすることにより、主回路の冷媒は充填組成のままの混合された状態で、かつ冷媒量の多い状態で運転され、負荷に適した能力の大きい運転ができる。
【０１７３】次に、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ２）、室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔと記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値が一定値△ｔ以下の場合、すなわち冷房負荷が小さい場合には、開閉弁２１，５１，５２の開放信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１，５１，５２は開放される（ＳＴＥＰ３）。
【０１７４】副絞り装置３４および副絞り装置５０は精留分離器１８が略高圧となるように設定されており、精留分離もこの圧力で動作する。
【０１７５】逆止弁３１を出た高圧の冷媒の一部は、開閉弁２１、副絞り装置３４を通過し、副絞り装置５０で略高圧となり、開閉弁５１を通過した圧縮機１１の吐出ガスの一部と合流し、精留分離器１８の塔底に流入すると共に、副絞り装置２２を通って減圧され、低温の二相冷媒となって冷却器１９に流入し、ここで精留分離器１８の塔頂部の冷媒と間接的に熱交換する。
【０１７６】ここにおいては、圧縮機１１の吐出ガスを直接、精留分離器１８に流入させているため、上昇するガス量が増加して気液接触が良好となり精留作用が促進される。また、精留分離器１８の圧力は略高圧となっており、また冷却器１９の冷却源はサイクル中で最もエンタルピの低い低温低圧の二相冷媒を利用しているため、精留分離器１８の塔頂部の温度と冷却器１９の冷却熱源との温度差を大きくとることができ、冷却器１９を小型にできるのみならず、精留分離器１８の塔頂部のガスを確実に液化でき、精留分離が促進され、貯留器２０には非常に低沸点に富んだ冷媒組成が貯留される。
【０１７７】その結果、主回路は非常に高沸点に富んだ冷媒組成となるため、負荷に応じて能力をセーブすることができる。また、貯留器２０に低沸点冷媒が貯留されているために主回路冷媒量を少なくすることができ、冷媒量減少の効果も加えることにより、さらに能力セーブに寄与し、負荷に適した低能力の運転ができるものである。
【０１７８】その後、ＳＴＥＰ３で開閉弁２１，５１，５２を開放してから、予め設定した所定時間Ｔａを経過したかの時間判定を行い（ＳＴＥＰ４）、所定時間Ｔａを経過していれば、開閉弁２１，５１，５２の閉止信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１，５１，５２は閉止される（ＳＴＥＰ５）。
【０１７９】こうすることにより、精留分離器１８、冷却器１９、貯留器２０を主回路と切り離すことができるので、冷媒を低圧側に流す回路を遮断することができ、精留分離に要する熱量のロスをなくすことができ、負荷に見合った能力セーブと共に高効率な運転を行なうことができるものである。
【０１８０】この状態で、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ６）、負荷が大きくなった場合、すなわち室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔと記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値が一定値△ｔを超えた場合には、開閉弁２１，５１の閉止信号および開閉弁５２の開放信号が演算制御装置２５から送られ、開閉弁２１，５１は閉止され、開閉弁５２は開放され（ＳＴＥＰ７）、貯留器２０に貯留された冷媒は徐々に圧縮機１１に吸引され、主回路の冷媒組成は高能力な充填組成の状態に戻り、また冷媒量も増加して、負荷に見合った能力の大きい運転ができる。
【０１８１】このように、負荷の大小を室内機２３の吸い込み空気温度ｔと設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値で検知して、開閉弁２１，５１，５２を開閉するという簡単な操作のみで、主回路の冷媒量と冷媒組成を負荷に見合った状態に可変することにより、能力制御を行うことができるものであり、精留分離器１８の圧力を略高圧に設定することができるので、冷媒組成の可変幅をより大きくすることができ、大きく変化する負荷にも対応した能力制御が可能となる。
【０１８２】次に、暖房運転時には、冷媒流れが主回路において逆になるのみで、その動作は同様である。
【０１８３】暖房時、圧縮機１１の起動直後など暖房能力を必要としている場合、開閉弁２１，５１，５２は閉止する（ＳＴＥＰ１）。この状態で、圧縮機１１から吐出した冷媒は、四方弁１２、室内熱交換器１５に高温冷媒が流れ、室内機２３で暖房に寄与して凝縮液化し逆止弁３３を通過して、高圧のまま室外絞り装置３０に流入する。
【０１８４】ここにおいて、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ２）、記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏと室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔとの温度差の絶対値が一定値△ｔを超えた場合、すなわち暖房負荷が大きい場合には、開閉弁２１，５１，５２の閉止信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１，５１，５２は閉止される。したがって、逆止弁３３を出た冷媒は、すべて室外絞り装置３０を通過して低圧となり、室外熱交換器１３で蒸発して後、四方弁１２を通って再び圧縮機１１に吸入される。
【０１８５】一方、開閉弁２１，５１，５２が閉止されているため、冷却器１９、貯留器２０、精留分離器１８は、冷媒の貯留はない。
【０１８６】こうすることにより、主回路の冷媒は充填組成のままの混合された状態で、かつ冷媒量の多い状態で運転され、負荷に適した能力の大きい運転ができる。
【０１８７】次に、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ２）、記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏと室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔとの温度差の絶対値が一定値△ｔ以下の場合、すなわち暖房負荷が小さい場合には、開閉弁２１，５１，５２の開放信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１，５１，５２は開放される（ＳＴＥＰ３）。
【０１８８】副絞り装置３４および副絞り装置５０は精留分離器１８が略高圧となるように設定されており、精留分離もこの圧力で動作する。
【０１８９】逆止弁３３を出た高圧の冷媒の一部は、開閉弁２１、副絞り装置３４を通過し、副絞り装置５０で略高圧となり、開閉弁５１を通過した圧縮機１１の吐出ガスの一部と合流し、精留分離器１８の塔底に流入すると共に、副絞り装置２２を通って減圧され、低温の二相冷媒となって冷却器１９に流入し、ここで精留分離器１８の塔頂部の冷媒と間接的に熱交換する。
【０１９０】ここにおいては、圧縮機１１の吐出ガスを直接、精留分離器１８に流入させているため、上昇するガス量が増加して気液接触が良好となり精留作用が促進される。また、精留分離器１８の圧力は略高圧となっており、また冷却器１９の冷却源はサイクル中で最もエンタルピの低い低温低圧の二相冷媒を利用しているため、精留分離器１８の塔頂部の温度と冷却器１９の冷却熱源との温度差を大きくとることができ、冷却器１９を小型にできるのみならず、精留分離器１８の塔頂部のガスを確実に液化でき、精留分離が促進され、貯留器２０には非常に低沸点に富んだ冷媒組成が貯留される。
【０１９１】その結果、主回路は非常に高沸点に富んだ冷媒組成となるため、負荷に応じて能力をセーブすることができる。また、貯留器２０に低沸点冷媒が貯留されているために主回路冷媒量を少なくすることができ、冷媒量減少の効果も加えることにより、さらに能力セーブに寄与し、負荷に適した低能力の運転ができるものである。
【０１９２】その後、ＳＴＥＰ３で開閉弁２１，５１，５２を開放してから、予め設定した所定時間Ｔａを経過したかの時間判定を行い（ＳＴＥＰ４）、所定時間Ｔａを経過していれば、開閉弁２１，５１，５２の閉止信号が演算制御装置２６から送られ、開閉弁２１，５１，５２は閉止される（ＳＴＥＰ５）。
【０１９３】こうすることにより、精留分離器１８、冷却器１９、貯留器２０を主回路と切り離すことができるので、冷媒を低圧側に流す回路を遮断することができ、精留分離に要する熱量のロスをなくすことができ、負荷に見合った能力セーブと共に高効率な運転を行なうことができるものである。
【０１９４】この状態で、負荷判定を行い（ＳＴＥＰ６）、負荷が大きくなった場合、すなわち記憶装置２５に記憶されている設定空気温度ｔｏと室内温度センサー２４で検知された室内機２３の吸い込み空気温度ｔとの温度差の絶対値が一定値△ｔを超えた場合には、開閉弁２１，５１の閉止信号および開閉弁５２の開放信号が演算制御装置２５から送られ、開閉弁２１，５１は閉止され、開閉弁５２は開放され（ＳＴＥＰ７）、貯留器２０に貯留された冷媒は徐々に圧縮機１１に吸引され、主回路の冷媒組成は高能力な充填組成の状態に戻り、また冷媒量も増加して、負荷に見合った能力の大きい運転ができる。
【０１９５】このように、負荷の大小を室内機２３の吸い込み空気温度ｔと設定空気温度ｔｏとの温度差の絶対値で検知して、開閉弁２１，５１，５２を開閉するという簡単な操作のみで、主回路の冷媒量と冷媒組成を負荷に見合った状態に可変することにより、能力制御を行うことができるものであり、精留分離器１８の圧力を略高圧に設定することができるので、冷媒組成の可変幅をより大きくすることができ、大きく変化する負荷にも対応した能力制御が可能となる。
【０１９６】なお、本実施例においては、実施例４で示したシステム構成を基に説明したが、実施例１，２，３のいずれのシステム構成においても同様な効果が得られのは明白であり、その説明は省略する。
【０１９７】また、実施例１，２，３，４，５において圧縮機については述べなかったが、一定速圧縮機のみばかりでなく、極変圧縮機やシリンダーバイパス等の能力制御手段を有するもの、あるいはインバータによる可変速圧縮機を使用することもでき、これらを用いる場合も本発明に含まれる。
【０１９８】また、開閉弁についても、冷媒流れを遮断できる電子式膨張弁や手動弁なども考えられ、これらを用いる場合も本発明に含まれるものである。
【０１９９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の発明は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、主絞り装置、室内熱交換器を環状に配管接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記主絞り装置をバイパスする配管上に第１，第２の副絞り装置を直列に接続し、精留分離器の頂部と冷却器および貯留器を環状に接続した回路を形成し、前記精留分離器の底部と、前記第１，第２の副絞り装置の間とを開閉弁を介して接続し、前記精留分離器の底部と前記圧縮機の吸入配管とを第３の副絞り装置を介して接続すると共に、前記冷却器において、前記精留分離器の底部から前記第３の副絞り装置を経て前記圧縮機の吸入配管へ向かう冷媒と、前記精留分離器の頂部の冷媒とが間接的に熱交換するよう構成し、非共沸混合冷媒を封入したものであり、冷暖房能力の必要な負荷の大きい場合には、貯留器を空とし主回路冷媒量を増加させ、また、精留分離作用は行なわず主回路は充填組成のままの冷媒量の多い状態で運転することにより、負荷に見合った高能力な運転を行うことができる。また、冷暖房能力をあまり必要としない負荷の小さい場合には、貯留器に冷媒を貯留することにより主回路冷媒量を減少させ、また、精留分離を行なって貯留冷媒を低沸点成分に富んだ冷媒組成とし、主回路は高沸点成分に富んだ冷媒量の少ない状態で運転することにより、負荷に見合った能力セーブを行なうことができる。
【０２００】また、精留分離器の塔頂側の冷却源として精留分離器の塔底から流出する低温の液冷媒の潜熱を利用でき、十分な低温および冷却熱量で精留分離器塔の気相部を液化することができるので、冷却器を小型にできるのみならず、確実に低沸点成分の冷媒を貯留して分離幅を大きくとることができる。
【０２０１】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明に加えて、室内熱交換器を有する室内機の吸い込み空気温度を検知する室内温度センサーと、あらかじめ設定した設定空気温度と前記室内温度センサーで検知した吸い込み空気温度との温度差が所定値以下になった場合に、開閉弁を開放し、また前記設定空気温度と前記吸い込み空気温度との温度差が前記所定値を超えた場合に、前記開閉弁を閉止する演算制御装置を設けたものであり、簡単なセンシングで負荷の大小を判断でき、また開閉弁動作という簡単な構成で主回路の冷媒量を増減させ、また精留分離による主回路組成を制御できるので、主回路冷媒量と主回路組成を自動的に可変して、負荷に応じた能力制御を行うことができる。
【０２０２】本発明の請求項３に記載の発明は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、室外絞り装置、室内絞り装置、室内熱交換器を環状に配管接続し、前記室外絞り装置と並列に冷房運転時に前記室外絞り装置をバイパスするように逆止弁を設け、また、前記室内絞り装置と並列に暖房運転時に前記室内絞り装置をバイパスするように逆止弁を設けて冷凍サイクルの主回路を構成し、精留分離器の頂部と冷却器および貯留器を環状に接続した回路を形成し、前記精留分離器の底部と、前記室外絞り装置と前記室内絞り装置との間の配管とを第１の副絞り装置、および開閉弁を介して接続し、前記精留分離器の底部と前記圧縮機の吸入配管とを第２の副絞り装置を介して接続すると共に、前記冷却器において、前記精留分離器の底部から前記第２の副絞り装置を経て前記圧縮機の吸入配管へ向かう冷媒と、前記精留分離器の頂部の冷媒とが間接的に熱交換するよう構成し、非共沸混合冷媒を封入したものであり、請求項１記載の発明と同様な作用により、負荷に見合った能力セーブを行なうことができる。
【０２０３】なお、この場合には、冷暖房運転時とも精留分離器の圧力を略高圧とすることができ、精留分離器の冷媒飽和温度に対し、冷却側の冷媒との温度差を大きくすることができ、また、冷却源として塔底から流出する液冷媒の潜熱を利用したので、精留分離器で発生したガスを確実に冷却することができ、分離性能を向上させ、より能力変化幅を広げることができる。
【０２０４】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項３記載の発明に加えて、室内熱交換器を有する室内機の吸い込み空気温度を検知する室内温度センサーと、あらかじめ設定した設定空気温度と前記室内温度センサーで検知した吸い込み空気温度との温度差が所定値以下になった場合に、開閉弁を開放し、また前記設定空気温度と前記吸い込み空気温度との温度差が前記所定値を超えた場合に、前記開閉弁を閉止する演算制御装置を設けたものであり、簡単なセンシングで負荷の大小を判断でき、開閉弁動作という簡単な構成で主回路の冷媒量を増減させ、また略高圧における高性能な精留分離を制御できるので、主回路冷媒量と主回路組成を自動的に可変して、負荷に応じた能力制御を行うことができる。
【０２０５】本発明の請求項５に記載の発明は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、主絞り装置、室内熱交換器を環状に配管接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記主絞り装置をバイパスする配管上に第１，第２の副絞り装置を直列に接続し、精留分離器の頂部と冷却器および貯留器を環状に接続した回路を形成し、前記精留分離器の底部と、前記第１，第２の副絞り装置の間とを第１の開閉弁を介して接続し、前記精留分離器の底部と前記圧縮機の吸入配管とを第３の副絞り装置を介して接続すると共に、前記冷却器において、前記精留分離器の底部から前記第３の副絞り装置を経て前記圧縮機の吸入配管へ向かう冷媒と、前記精留分離器の頂部の冷媒とが間接的に熱交換するよう構成し、前記精留分離器の底部と前記圧縮機の吐出配管とを第２の開閉弁および第４の副絞り装置を介して接続し、非共沸混合冷媒を封入したものであり、請求項１記載の発明と同様な作用により、負荷に見合った能力セーブを行なうことができる。
【０２０６】なお、この場合には、精留分離器に圧縮機の吐出ガスを利用することにより、分離時の発生ガスを十分得ることができ、また、精留分離器塔頂側の冷却源として塔底から流出する液冷媒の潜熱を利用したので、十分な発生ガス量と冷却熱量によって分離幅を大きくとることができ、分離性能が向上し、より能力制御幅を広げることができる。
【０２０７】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項５記載の発明に加えて、室内熱交換器を有する室内機の吸い込み空気温度を検知する室内温度センサーと、あらかじめ設定した設定空気温度と前記室内温度センサーで検知した吸い込み空気温度との温度差が所定値以下になった場合に、第１，第２の開閉弁を開放し、また前記設定空気温度と前記吸い込み空気温度との温度差が前記所定値を超えた場合に、前記第１，第２の開閉弁を閉止する演算制御装置を設けたものであり、簡単なセンシングで負荷の大小を判断でき、また開閉弁動作という簡単な構成で主回路冷媒量と主回路組成を可変して、負荷に応じた能力制御を行うことができる。
【０２０８】本発明の請求項７に記載の発明は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、室外絞り装置、室内絞り装置、室内熱交換器を環状に配管接続し、前記室外絞り装置と並列に冷房運転時に前記室外絞り装置をバイパスするように逆止弁を設け、また、前記室内絞り装置と並列に暖房運転時に前記室内絞り装置をバイパスするように逆止弁を設けて冷凍サイクルの主回路を構成し、精留分離器の頂部と冷却器および貯留器を環状に接続した回路を形成し、前記精留分離器の底部と、前記室外絞り装置と前記室内絞り装置との間の配管とを第１の副絞り装置、および第１の開閉弁を介して接続し、前記精留分離器の底部と前記圧縮機の吸入配管とを第２の副絞り装置を介して接続すると共に、前記冷却器において、前記精留分離器の底部から前記第２の副絞り装置を経て前記圧縮機の吸入配管へ向かう冷媒と、前記精留分離器の頂部の冷媒とが間接的に熱交換するよう構成し、前記精留分離器の底部と前記圧縮機の吐出配管とを第２の開閉弁および第３の副絞り装置を介して接続し、非共沸混合冷媒を封入したものであり、請求項１記載の発明と同様な作用により、負荷に見合った能力セーブを行なうことができる。
【０２０９】なお、この場合には、冷暖房運転時とも精留分離器の圧力を略高圧とすることができるので、精留分離器圧力における冷媒飽和温度に対し、冷却側の冷媒との温度差を大きくすることができ、また、吐出ガスを利用することにより、分離時の発生ガスを十分得ることができ、さらに、塔頂側の冷却源として塔底から流出する液冷媒の潜熱を利用したので、十分な発生ガス量と冷却熱量によって分離幅を大きくとることができ、分離性能が向上し、さらに能力制御幅を広げることができる。
【０２１０】本発明の請求項８に記載の発明は、請求項７記載の発明に加えて、室内熱交換器を有する室内機の吸い込み空気温度を検知する室内温度センサーと、あらかじめ設定した設定空気温度と前記室内温度センサーで検知した吸い込み空気温度との温度差が所定値以下になった場合に、第１，第２の開閉弁を開放し、また前記設定空気温度と前記吸い込み空気温度との温度差が前記所定値を超えた場合に、前記第１，第２の開閉弁を閉止する演算制御装置を設けたものであり、簡単なセンシングで負荷の大小を判断でき、また開閉弁動作という簡単な構成で主回路冷媒量と主回路組成を可変して、負荷に応じた能力制御を行うことができる。
【０２１１】本発明の請求項９に記載の発明は、請求項１または請求項３または請求項５または請求項７記載の発明において、精留分離器の底部と圧縮機の吸入配管とを接続した配管における冷却器と前記圧縮機の吸入配管との間に副開閉弁を設けたものであり、冷媒貯留時に液冷媒が吸入側に流出するのを防止でき、運転性能が向上する。また、貯留冷媒を確実に貯留器に保持しておくことが可能となり、運転性能が安定するものである。
【０２１２】本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項９記載の発明に加えて、室内熱交換器を有する室内機の吸い込み空気温度を検知する室内温度センサーを設け、あらかじめ設定した設定空気温度と前記室内温度センサーで検知した吸い込み空気温度との温度差が一定値以下になった場合に、前記副開閉弁を開放するものであり、簡単なセンシングで負荷の大小を判断でき、また開閉弁動作という簡単な構成で主回路冷媒量と主回路組成を可変して、負荷に応じた能力制御を行うことができるのみならず、精留分離器を主回路側と遮断することができるので、冷媒量と冷媒組成を確実に保持することができ、より高性能な運転が可能となるものである。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４４８８
【氏名又は名称】松下冷機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年４月２日（１９９９．４．２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９７４４５
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２９２０１９（Ｐ２０００−２９２０１９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１０月２０日（２０００．１０．２０） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−９６３０５ |
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