JPH09113044A

JPH09113044A - 電気機器

Info

Publication number: JPH09113044A
Application number: JP29482995A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kobayashi; 雅博小林; Hideaki Mukoda; 英明向田; Takeo Goto; 剛伯後藤; Yoshinori Enya; 義徳遠谷; Takashi Kawanabe; 隆川鍋; Atsuyumi Ishikawa; 敦弓石川; Yoshitaka Hara; 嘉孝原
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1995-10-18
Filing date: 1995-10-18
Publication date: 1997-05-02

Abstract

(57)【要約】【課題】混合冷媒の組成比が変化した場合にも、冷媒
回路の運転能力の最適化を図ることができる電気機器を
提供する。【解決手段】特性の異なる複数の冷媒が混合された混
合冷媒を冷媒回路中に循環させるように成した電気機器
において、混合冷媒中における混合比を検出し、検出さ
れた混合比の減少に基づいて、減圧装置の減圧量が減少
する方向へ、補正手段７９が減圧量制御部６２からの出
力を補正し、減圧装置５の減圧量を制御する。冷媒回路
を循環する場合には、圧縮機に基づく運転状態のみなら
ず、冷媒の混合比の減少にも応じて減圧装置５を制御す
るので、冷媒回路における運転能力の最適化を図ること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機、凝縮器、
減圧装置、蒸発器等を有する冷媒回路を有する冷凍機や
空気調和機等の電気機器に関し、特に冷媒として特性の
異なる冷媒が複数混合された混合冷媒を用いた電気機器
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、電気機器としての空気調和機の
冷媒回路は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を有
し、圧縮機によりガス冷媒を圧縮吐出して冷媒回路内に
循環させている。

【０００３】一方、冷媒回路に充填される冷媒として、
従来、塩素基を有するＲ−１２やＲ−５０を用いたが、
地上上空のオゾン層破壊の潜在性があるため、環境保全
の目的から塩素基の含有量の少ないＲ−２２（クロロジ
フルオロメタン）のほか、塩素基を含まないＲ−３２
（ジフルオロメタン）、Ｒ−１２５（ペンタフルオロエ
タン）、Ｒ−１３４ａ（テトラフルオロエタン）あるい
はこれらの混合物等（以下「ＨＦＣ系冷媒」という）が
代替冷媒として使用されている。

【０００４】これらの冷媒のうち、空気調和機に使用す
る冷媒の特性を発揮するために混合冷媒を用いることが
多い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、空気調和機の
冷媒回路は、冷媒配管を溶接等により接続しており、長
年使用していると冷媒配管や減圧器等の各冷凍機器の接
続部等から冷媒が漏れるおそれがある。

【０００６】このような冷媒の漏れが生じた場合に、そ
のまま空気調和機を運転したのでは、空気調和機の能力
が低下してしまう。

【０００７】これに対して、冷媒を補充することも考え
らえるが、従来使用していたＲ−２２等の単一冷媒を使
用している場合には、漏れた冷媒量だけ冷媒を補充する
ことが可能であるが、特性の異なる混合冷媒を用いた場
合、冷媒成分が均等に漏れるということはほとんど考え
られないため、冷媒成分の組成比が変化してしまう。こ
のような冷媒組成が変化した混合冷媒に、当初充填した
冷媒をそのまま補充しても、冷媒成分の組成比を当初の
組成比に戻すことは困難である。

【０００８】そして、混合冷媒の組成比が変化して当初
設定した値と異なったままでは、空気調和機の運転能力
の最適化が図れない。

【０００９】本発明は、上記課題を解消するためになさ
れたものであり、混合冷媒の組成比が変化した場合に
も、空気調和機の運転能力の最適化を図ることができる
電気機器を提供する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、特性の異なる複数の冷媒を少なくとも２種類以上混
ぜた混合冷媒を圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を備
える冷媒回路中に循環させるように構成すると共に、負
荷に応じて前記圧縮機の能力を変えるように成した電気
機器において、前記圧縮機の運転による前記冷媒回路の
運転状態に基づいて前記減圧装置の減圧量を設定するた
めの出力を生成する減圧量制御部と、この出力に応答し
て設定された減圧量が得られるように前記減圧装置を調
整する機構と、前記冷媒回路を循環する前記混合冷媒の
混合比の減少に合わせて前記減圧装置の減圧量が減少す
る方向へ前記減圧量制御部からの出力を補正する補正手
段を備えたものである。

【００１１】この請求項１に記載の発明では、圧縮機の
運転による冷媒回路の運転状態に基づいて、減圧量制御
部が減圧装置の減圧量を設定し、更に、冷媒回路中にお
ける混合冷媒の混合比を検出し、その検出値が減少した
場合には、冷媒回路を循環する冷媒の特性が変わり、圧
縮機の出力のみに応答して減圧装置の開度を設定するの
では最適な運転能力を得るためには適当でない。このた
め、混合冷媒の混合比が減少した場合には、その減少し
た混合比に基づいて、減圧量制御部からの出力を補正し
て、混合冷媒の混合比をも考慮して減圧装置の減圧量が
減少する方向にその開度を制御する。これにより、冷媒
回路における運転能力の最適化を図ることができる。

【００１２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記補正手段は前記混合冷媒の混合比
が予め定めた範囲を超えた際に機能するものである。

【００１３】この請求項２に記載の発明によれば、補正
手段は、混合冷媒の混合比が変化した場合にすべて機能
させるのでなく、予め定めた範囲を越えた場合に、機能
させることにより、安定した運転を図ることができる。

【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、前記混合冷媒の混合比は、前記冷媒回
路中を循環する混合冷媒中の特定の冷媒の含有率とする
ものであるこの請求項３に記載の発明によれば、請求項
２に記載の空気調和機において、混合比の検出は、混合
冷媒のうちの特定冷媒の含有率を測定することにより混
合比の検出を容易にする。

【００１５】請求項４に記載の発明は、前記補正手段は
前記圧縮機の運転開始から所定時間の経過後に機能する
ものである。

【００１６】この請求項４に記載の発明によれば、空気
調和機の運転から所定時間経過前は、冷媒回路を循環す
る混合冷媒が十分に安定していないため、運転が安定し
た所定時間経過後に冷媒の混合比を検出して、冷媒の混
合比に応じて減圧装置の開度を制御し、空気調和機の能
力高める。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して詳細に説明する。

【００１８】図１は、一般的な家庭用の空気調和機を示
す斜視図である。この種の空気調和機は、室内に配置さ
れる利用側ユニットＡと、室外に配置される熱源側ユニ
ットＢとからなり、両者は冷媒管３００によりつながれ
ている。

【００１９】図２は、図１に示す空気調和機の冷凍サイ
クルを示す冷媒回路図である。

【００２０】１は圧縮機であり、インバータで回転数が
可変速制御されるモータ部と、このモータ部により駆動
される圧縮部とからなっている。２はマフラーであり、
圧縮機１から吐出される冷媒の吐出時の脈動による振動
・騒音を抑える。３は四方切換弁であり、冷房／暖房運
転時の冷媒の流れを切り替えるためのものである。４は
熱源側熱交換器、５は電動膨脹弁であり、減圧装置とし
て機能する。６はスクリーンフィルター、７は利用側熱
交換器、８は前記したマフラーと同様のマフラー、９は
アキュームレータ、１０は電磁開閉弁であり、図２に示
すように冷媒配管で環状に接続されている。

【００２１】圧縮機１から吐出される冷媒は、四方切換
弁３の切り替わり位置と電磁開閉弁１０の開閉とに応じ
て、実線の矢印（冷房運転）、点線の矢印（暖房運
転）、実線中点の矢印（除霜運転）のように、３つのモ
ードに従って、流れる方向が決まる。冷房運転時には、
圧縮機１から吐出された冷媒が、圧縮機１、マフラー
２、四方切換弁３、熱源側熱交換器４、電動膨脹弁５、
スクリーフィルター６、利用側熱交換器７、マフラー
８、四方切換弁３、アキュムレータ９、圧縮機１の順に
循環し、熱源側熱交換器４が凝縮器として、利用側熱交
換器７が蒸発器として機能し、利用側熱交換器７による
冷房運転が可能になる。暖房運転時には、圧縮機１から
吐出された冷媒が、圧縮機１、マフラー２、四方切換弁
３、マフラー８、利用側熱交換器７、スクリーフィルタ
ー６、電動膨脹弁５、熱源側熱交換器４、四方切換弁
３、アキュムレータ９、圧縮機１の順に循環し、熱源側
熱交換器４が蒸発器として、利用側熱交換器７が凝縮器
として機能し、利用側熱交換器７による暖房運転が可能
になる。除霜運転時（暖房運転時のように冷媒が循環し
ている時）には、電磁開閉弁１０が開き、圧縮機１から
吐出される高温の冷媒の一部が、熱源側熱交換器４の温
度を上昇させるために、熱源側熱交換器４に直接供給さ
れる。これにより、熱源側熱交換器４の温度が上昇し霜
がつきにくくなると共に一部の除霜が行われる。尚、こ
の除霜運転が充分に機能しない時（外気温が特に低い時
など）には逆サイクル除霜（冷房運転時のように冷媒が
循環する）で強制的に除霜が行われる。

【００２２】尚、電磁開閉弁１０が設けられている冷媒
配管は通常の冷媒配管より径が細くなっており、冷媒の
流れる量を調整しているが、径を大きくしてキャピラリ
ーチューブなどの流量調節機構を設けてもよい。

【００２３】圧縮機１は、そのモータ部の回転数を制御
することによって、圧縮能力が可変となっている。後述
するマイクロコンピュータ４１からの制御信号に応答し
てその回転数が制御される。

【００２４】電動膨脹弁５は、その開度を段階的に制御
して冷凍サイクル中での減圧量を調節する膨脹弁が用い
られており、本実施の形態では、ステップモータ５１に
よりスピンドルが多段階に上下してその開度が制御され
るようになっており、ステップモータ５１はマイクロコ
ンピュータ４１からの指令で例えばその回転角度が４８
０段又は２５６段等の多段階にデジタル制御されてい
る。

【００２５】本実施の形態においては、非共沸混合冷媒
または共沸混合冷媒である混合冷媒のいずれをも使用す
ることもできるが、この実施の形態では共沸混合冷媒を
例に用いて説明する。

【００２６】共沸混合冷媒（疑似共沸冷媒）としては、
例えば、Ｒ−４１０ＡやＲ−４１０Ｂが用いられる。例
えばＲ−４１０Ａは、２成分系の混合冷媒であり、第１
冷媒としてのＲ−３２を５０Ｗt ％、第２冷媒としての
Ｒ−１２５を５０Ｗt ％の構成であり、混合冷媒の沸点
は−５２．２℃、露点は−５２．２℃である。また、Ｒ
−４１０Ｂは、第１冷媒であるＲ−３２を４５Ｗt ％、
第２冷媒であるＲ−１２５を５５Ｗt ％の構成であり、
Ｒ−４１０Ａとほぼ同じ特性を示す。

【００２７】これら、Ｒ−４１０Ａ及びＲ−４１０Ｂ等
の共沸混合冷媒を用いた場合には、各成分の冷媒の沸点
（Ｒ−３２の沸点は−５１．７℃、Ｒ−１２５の沸点は
−４８．５℃）が近似しているために蒸発時に冷媒組成
の急激な変化が生じにくく、冷媒組成の変化によって生
じる温度グライド等の問題を考慮する必要がない。この
ために運転中における制御がしやすくなる。但し、凝縮
圧力が高くなる傾向にあり、冷媒回路の高圧側からの冷
媒漏れが生じ易くなる。それぞれの冷媒成分の沸点が互
いに異なることから、混合冷媒のそれぞれ成分が均等に
漏れるとは限らず、混合冷媒の組成比が変化するおそれ
がある。

【００２８】また、混合冷媒としてＲ−４０７ｃを用い
ることもできる。このＲ−４０７ｃは、３成分系の混合
冷媒であり、第１冷媒としてのＲ−３２を２３Ｗt ％、
第２冷媒としてのＲ−１２５を２５Ｗt ％、第３冷媒と
してのＲ−１３４ａを５２Ｗt ％の構成であり、混合冷
媒の沸点は−４３．９℃、露点は−３６．５℃である。
このような特性のＲ−４０７ｃにおいても上述した２成
分系の混合冷媒と同様に適用することができる。尚、２
成分系や３成分系に限らず、４成分あるいは５成分系の
混合冷媒においても同様に適用される。

【００２９】しかも、冷媒回路では混合冷媒における組
成比に基づいて、空気調和機の運転において、運転能力
が最適に保持されるように電動膨脹弁の開度（減圧量）
が設定されているので、混合冷媒の組成比が変化した場
合には、空気調和機の運転状態を最適に保持することが
できない。

【００３０】このため、本実施の形態では、混合冷媒の
組成比が変化した場合にも、最適な運転を保持するため
に、電動膨脹弁５の開度調整がされる。

【００３１】図３は、空気調和機の制御回路図である。
図３の中央の一点鎖線を境にして、左側は、利用側ユニ
ットＡの制御回路を示し、右側は、熱源側ユニットＢの
制御回路を示している。両方の制御回路は、動力線１０
０と制御線２００とを介してつながれている。

【００３２】利用側ユニットＡには、整流回路１１と、
モータ用の電源供給回路１２と、制御用の電源供給回路
１３と、モータ駆動回路１５と、スイッチ基板１７と、
受信回路１８ａと、表示基板１８と、フラップモータ１
９とが設けられる。

【００３３】整流回路１１はプラグ１０ａを介して供給
される１００Ｖの交流電力を整流し夫々の電源供給回路
１２、１３へ直流電力を供給する。モータ用の電源供給
回路１２はＤＣファンモータ１６に供給される直流電圧
を１０〜３６Ｖの電圧に調整する。この電源供給回路１
２はマイクロコンピュータ１４から送られてくる信号に
応じて直流電圧を１０〜３６Ｖの範囲で可変し、ＤＣフ
ァンモータ１６の回転数を変えさせてこのモータで駆動
されるファンによって利用側熱交換器７で調和された調
和空気の被調和室への吹き出し量を制御するためのもの
である。

【００３４】制御用の電源供給回路１３は、マイクロコ
ンピュータ１４に供給される５Ｖの直流電圧を発生す
る。モータ駆動回路１５は、ＤＣファンモータ１６の回
転位置情報に基づくマイクロコンピュータ１４からの信
号に応答して、ＤＣファンモータ１６のステータ巻線へ
の通電切換えタイミングを制御する。スイッチ基板１７
は利用側ユニットＡの操作パネルに固定され、このスイ
ッチ基板１７にはオン／オフスイッチ、試運転スイッ
チ、などが設けられている。これらのスイッチの状態は
マイクロコンピュータ１４がキースキャンして取込む。
受信回路１８ａは、ワイヤレスリモートコントローラ６
０からの遠隔操作信号（例えば、オン／オフ信号、冷房
／暖房切り替え信号、或いは室温設定信号など）を受信
し、復調した後マイクロコンピュータ１４に転送する。
表示基板１８は、マイクロコンピュータ１４からの信号
に基づいてＬＥＤをダイナミック点灯させて空気調和機
の運転状態を表示する。フラップモータ１９は、利用側
熱交換器７で調和され、かつファンによって吹き出され
る調和空気の吹き出し方向を変更するフラップを動かす
ように機能する。

【００３５】さらに、この制御回路には、室温を測定す
るための室温センサ２０と、利用側熱交換器７の温度を
測定するための熱交換器温度センサ２１と、部屋の湿度
を測定するための湿度センサ２２とが設けられる。これ
らセンサによって検出された測定値はマイクロコンピュ
ータ１４でＡ／Ｄ変換されて取り込まれる。マイクロコ
ンピュータ１４はこれらの入力情報（取り込み情報）を
基に演算し、四方切換弁、圧縮機１の運転能力を定める
ための信号等をシリアル回路２３と端子板Ｔ₃とを通じ
て、熱源側ユニットＢに送る。また、トライアック２６
とヒータリレー２７とは、ドライバー２４を通じてマイ
クロコンピュータ１４により制御される。これによって
除湿運転（冷房運転時に用いる冷凍サイクルの状態）に
用いられる再加熱ヒータ２５に供給する電力を段階的に
制御する。

【００３６】符号３０は、空気調和機の型と特性を示す
特定データを保存した外部ＲＯＭである。これらの特定
データは、プラグ１０ａがコンセントに接続され電力が
供給されてマイクロコンピュータ１４が立上がった後
に、すぐに外部ＲＯＭから取り出される。マイクロコン
ピュータ１４は外部ＲＯＭ３０からの特定データの取り
出しが完了するまで、ワイヤレスリモートコントローラ
６０からの命令の入力、あるいはＯＮ／ＯＦＦスイッチ
又は試運転スイッチ（操作は後述する）の状態の検知は
なさない。

【００３７】次に、熱源側ユニットＢのコントロールサ
ーキットについて説明する。

【００３８】熱源側ユニットＢにおいて、端子板Ｔ
´₁、Ｔ´₂、Ｔ´₃は、それぞれ利用側ユニットＡに
配置された端子板Ｔ₁、Ｔ₂、Ｔ₃に接続されている。
符号３１は、端子板Ｔ´₁とＴ´₂に平行に接続された
バリスタであり、３２はノイズフィルタ、３４はリアク
タ、３５は倍電圧整流回路、３６はノイズフィルタであ
る。

【００３９】符号３９は、端子板Ｔ´3 を介して利用側
ユニットＡから供給された制御信号を動力線から分散す
るシリアルサーキットであり、その分散された信号はマ
イクロコンピュータ４１へ伝達される。４０は電流検出
器であり、熱源側ユニットＢに供給された電流を変流
（Ｃ．Ｔ．）で検出しマイクロコンピュータ４１用の信
号に変換する。４２はマイクロコンピュータ４１の動作
用電力を発生させるための定電回路、３８は三相インバ
ータ回路であり、マイクロコンピュータ４１からの制御
信号に基づいて圧縮機１に供給される電力を制御し、圧
縮機１の運転能力を調節する。三相インバータ回路３８
は６個のパワートランジスタを、三相ブリッジの形で接
続している。４３は、冷凍サイクルの圧縮機１を運転す
るためのモータ部であり、４４は圧縮機１からの咄出さ
れる冷媒の温度を検知する咄出側温度センサーである。
４５はファンモータであり、速度が３段階に制御され、
熱源側熱交換器に空気をおくれるように配置されてい
る。四方切換弁３、電磁弁１０、は前述したように冷凍
サイクルの冷媒通路を切り替えるようになっている。更
に、熱源側ユニットＢには、室外温度を検出する室外温
度センサ４８がファンモータ４５の空気取り入れ口に近
接取付けられ、熱源側熱交換器の温度を検知する熱交換
器温度センサ４９が熱源側熱交換器に取付けられてい
る。これらの温度センサ４８、４９によって得られた検
出値はマイクロコンピュータ４１でＡ／Ｄ変換されて取
込まれる。

【００４０】符号５０は、利用側ユニットＡの外部ＲＯ
Ｍ３０と同様な機能を有する外部ＲＯＭである。熱源側
ユニットＢについての特有のデータは、外部ＲＯＭ３０
で説明したものと同様のものであるが、ＲＯＭ５０に収
納されている。

【００４１】熱源側ユニットＢと利用側ユニットＡの各
制御回路における記号Ｆは、ヒューズである。

【００４２】マイクロコンピュータ（制御装置）１４と
４１のそれぞれは、予めプログラムを収納したＲＯＭ、
参照データを収納したＲＡＭ、そしてプログラムを演算
するＣＰＵを、同一の容器に収納したものである（イン
テルコーポレーション販売の８７Ｃ１９６ＭＣ（ＭＣ
Ｓー９６シリーズ）等を用いることができる）。

【００４３】一方、マイクロコンピュータ４１は、本実
施の形態では、混合比検出器５３及び圧縮機１の運転能
力に応答して、減圧装置５としての電動膨脹弁の弁開度
を制御しており、電動膨脹弁５の絞り弁を駆動するステ
ップモータ５１に開度信号を発するようになっている。

【００４４】電動膨脹弁５の開度は通常、冷凍サイクル
中の冷媒の蒸発温度が一定になるように圧縮機の運転能
力によらず冷媒の蒸発温度に基づいて制御されるが、こ
のような蒸発温度のフィードバック制御では時間遅れが
生じるので圧縮機の運転能力が変動する場合には電動膨
脹弁５の開度制御にも遅れが生じる。時間遅れをあまり
問題にしない場合はこのような制御でもよい。

【００４５】本実施形態では、電動膨脹弁５の開度が圧
縮機１の運転能力に対して冷媒回路毎に個有の演算式で
表される実験結果に基づき、時間遅れが生じないような
基本制御を行っている。

【００４６】更に、マイクロコンピュータ４１は、冷媒
回路内の混合冷媒（Ｒ−４１０Ａを一例として説明す
る）の混合比を検出する混合比検出器５３に接続されて
おり、混合比検出器５３からの検出信号を受けて、この
検出信号に基づいて電動膨脹弁の開度を前記基本制御に
加えて補正を行い、冷媒における混合比の変化に応答し
て最適な減圧量で運転できるようになっている。この混
合比検出器５３（混合比検出手段、冷媒の濃度検出器と
も呼ぶ）は、混合冷媒中の第１冷媒であるＲー３２また
は第２冷媒であるＲー１２５冷媒の混合冷媒中の割合を
検出するものであり、この割合、すなわち混合比は冷媒
回路中の冷媒圧力、冷媒温度等を測定することによっ
て、予め混合冷媒の組成比と冷媒圧力または冷媒温度と
の関係を求めたグラフから求められる。

【００４７】本実施の形態では、冷媒の混合比検出器５
３は、混合冷媒中の冷媒回路中で液状態にある音速を測
定する音速測定器５５ａ、５５ｂと、混合冷媒の温度を
測定する温度計５５ｃ、５５ｄと、混合冷媒の圧力を測
定する圧力計５５ｅ、５５ｆを備えており、冷媒濃度を
確実に測定するようになっている。尚、混合冷媒の混合
比の測定方法はこれに限るものではなく、冷媒の比重や
蒸発温度などの物性上の特性変化から求めても良い。

【００４８】混合比検出器５３には、音速と温度と圧力
の関係データをプログラムしたマイクロコンピュータ５
７が内蔵されており、混合冷媒の音速や温度や圧力の測
定値が入力されると演算処理して、混合冷媒の濃度（組
成比）が表示装置５８に表示すると共にマイクロコンピ
ュータ４１に供給する。尚、マイクロコンピュータ５７
の機能をマイクロコンピュータ４１に包含させても良
い。

【００４９】このマイクロコンピュータ４１内には、電
動膨脹弁５の開度を基本制御に加えて補正する開度調整
手段６１（後述する）が内臓されており、第１冷媒の混
合比が当初の設定値より少ない場合には、その少ない値
に応じて電動膨脹弁５の膨脹弁の開度を開くように調整
するものであり、混合比にもとづいて冷媒循環量を増減
させて空気調和機の能力を最適に保持している。

【００５０】以下に、その電動膨脹弁５の開度調整機構
（開度調整手段）６１（マイクロコンピュータ４１内プ
ログラムの実行によって構成されている）について説明
する。

【００５１】電動膨張弁５のステップモータ５１は、図
５に示すように、膨脹弁開度制御部６２からの信号によ
って制御される。膨脹弁開度制御部６２は圧縮機運転し
ている運転能力に基づいてその駆動が制御されている。
膨脹弁開度制御部６２は、圧縮機の運転能力に応じた開
度信号ＫＳを発し、ステップモータ制御部６４は電動膨
脹弁５の開度がこの開度信号ＫＳの示す開度になるよう
にステップモータ５１を駆動する。ステップモータ５１
は、本実施の形態では、０ないし４８０の制御ステッ
プ、あるいは０ないし２５０の制御ステップを有する。

【００５２】混合比検出器５３は処理部７９に接続され
ており、この処理部７９では混合比検出手段５３で得ら
れる混合冷媒の各冷媒の混合比に基づいて、膨脹弁開度
制御部６２から発せられる開度信号ＫＳに補正を加えて
電動膨張弁５の開度を調整する。

【００５３】この混合比検出器５３は、処理部７９に混
合比の検出信号ＤＳを発するものであり、この混合比検
出器５３は、混合冷媒Ｒ−４１０Ａの第１冷媒であるジ
フルオロメタン（Ｒ−３２）と第２冷媒であるペンタフ
ルオロエタン（Ｒ−１２５）の混合比を検出する。第１
冷媒であるジフルオロメタン（Ｒ−３２）を記号αで表
し、第２冷媒であるペンタフルオロエタン（Ｒ−１２
５）を記号βで表すと、Ｒ−４１０Ａのジフルオロメタ
ン（Ｒ−３２）の濃度（混合比）はα／（α＋β）とな
る。

【００５４】処理部７９では、冷媒の混合比に対して、
膨脹弁開度制御部６２から発せられた開度信号ＫＳをど
れだけ補正したら最も最適な運転を得られるかについ
て、開度信号ＫＳに対する補正係数を決定するための演
算処理をする。補正係数を求める演算処理は、図４に示
すように予め実験から求めたグラフに対応させて補正係
数を得るものであってもよい。この図４は、横軸に第１
冷媒αの濃度（混合比）を取り、縦軸に補正係数を取っ
たもので、第１冷媒αの濃度に対する開度信号ＫＳの補
正値を求めたものである。

【００５５】尚、処理部７９では、冷媒回路を循環する
冷媒状態が安定するまでは、混合比検出器５３からの検
知信号を所定時間受付けないものとし、受付け開始後
は、所定時間毎に検知信号を受付けて処理するようにな
っている。

【００５６】処理部７９は、所定時間毎に、例えば３０
秒に一回演算して補正係数に基づく指令信号ＩＳを開度
信号ＫＳに与えるようになっている。ステップモータ５
１はこの補正係数が与えられた後の開度信号ＫＳにより
必要なステップ分動作され、これにより膨脹弁５の開度
を調整する。本実施の形態では、濃度（混合比）α／
（α＋β）のジフルオロメタン（Ｒー３２）αの値が小
さくなって、ジフルオロメタン（Ｒー３２）αとペンタ
フルオロエタン（Ｒー１２５）βの混合比が１：１でな
くなった場合には、膨脹弁５の開度を大きくして膨脹弁
５を開く。

【００５７】次に、上述した本発明にかかる実施の形態
の作用を、図６のフロー図を参照しながら説明する。

【００５８】まず、空気調和機の運転を開始すると、冷
房運転時には、図２に実線矢印で示すように、圧縮機１
から吐出された冷媒は、マフラー２、四方切換弁３、熱
源側熱交換器（室外熱交換器）４、電動膨張弁５、スク
リーンフィルター６、利用側熱交換器（室内熱交換器）
７、マフラー８、四方切換弁３、アキュームレータ９の
順序で冷媒回路を循環し、利用側熱交換器７が蒸発器と
して機能し、電動膨張弁５で減圧される。暖房運転時に
は、破線矢印で示すように、圧縮機１から吐出された冷
媒は、マフラー２、四方切換弁３、マフラー８、利用側
熱交換器（室内熱交換器）７、スクリーンフィルター
６、電動膨張弁５、熱源側熱交換器（室外熱交換器）
４、四方切換弁３、アキュームレータ９の順序で冷媒回
路を循環し、熱源側熱交換器４が蒸発器として機能し、
電動膨張弁５で減圧される。

【００５９】次に、電動膨脹弁５の開度制御について説
明する。

【００６０】電動膨脹弁５は、使用される混合冷媒の特
性を考慮して開度が決定されているが、要求負荷に対応
するため冷媒回路を循環する冷媒量に大きく依存されて
おり、圧縮機の運転出力によりその開度が制御されてい
る。即ち、圧縮機の運転出力が高くなると電動膨脹弁５
を開くように、膨脹弁開度制御部６２からステップモー
タ５１に開度信号ＫＳを発する。

【００６１】更に、開度調整機構６１では、冷媒混合比
の変化に対応して図６に示すように、電動膨脹弁の開度
信号ＫＳを補正をする。

【００６２】空気調和機の運転開始後、ステップＳ１に
おいて、圧縮機１の運転から所定時間経過したか否かを
判断する。所定時間は、冷媒回路を循環する冷媒の状態
が安定するための時間であり、この所定時間は、好まし
くは２乃至５分であり、本実施形態では例えば３分であ
る。所定時間経過してない場合には、再びステップＳ１
に戻される。

【００６３】所定時間経過している場合には、ステップ
Ｓ２に進み、混合比検出器５３により混合冷媒における
第１冷媒αの混合比、α／（α＋β）を検出する。混合
比検出器５３は、マイクロコンピュータ４１に検知信号
ＤＳを発し、ステップＳ３に進む。

【００６４】ステップＳ３では、処理部７９において、
圧縮機の運転能力に基づく電動膨脹弁５の開度を決定す
る開度信号ＫＳに対する補正値を決めるための演算処理
をおこない、開度信号ＫＳに対する補正係数を求める。
図４を参照すると、第１冷媒αの混合比が設定値、本実
施の形態では１：１の混合比であるから第１冷媒αの設
定値を０．５とすると、混合比が設定値０．５である場
合には、混合比は当初の設定値のままであるから補正係
数は１となり、第１冷媒αの混合比が０．５より小さく
なると補正係数は１より大きく、第１冷媒αの混合比が
０．５より大きくなると補正係数は１より小さくなる。
尚、混合比が０．５±αの範囲を不感体として補正を行
わない（補正係数が１）の範囲を設定している。αの値
は０．１程度である。

【００６５】ステップＳ４では、ステップＳ３で求めた
補正係数を、開度信号ＫＳに乗じて開度信号の補正をお
こなう。この場合、補正係数が１より大きい場合には、
膨脹弁５の開度が大きくなるように、ステップモータ５
１を駆動する開度信号を補正する。即ち、第１冷媒αの
混合比が０．５より小さくなると、電動膨脹弁５の開度
が大きくなる。

【００６６】ステップＳ５では、上記のように補正係数
により補正された開度信号に基づいてステップモータ５
１を駆動する。

【００６７】ステップＳ６では、所定時間、本実施例で
は３０秒、経過したか否かが判断され、所定時間経過し
た場合にはステップＳ１にもどる。

【００６８】このように電動膨脹弁５の開度を冷媒の混
合比の変化を考慮して、常時最適な運転が得られるよう
に、電動膨脹弁５の開度を細かく制御することにより、
混合冷媒の組成比が変化した場合にも、空気調和機の運
転能力の最適化を図ることができる。

【００６９】本発明は、上記実施の形態に限定されず、
特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々変形が可能であ
る。

【００７０】例えば、上述した例では、図５に示す処理
部７９には、第１冷媒α（Ｒ−３２）の混合比を検出
し、混合冷媒全体に対する第１冷媒の混合比が少ない場
合には、電動膨脹弁５の開度を開くように制御したが、
第２冷媒β（Ｒ−１２５）の混合比を検出し、混合冷媒
全体に対する第２冷媒β（Ｒ−１２５）の混合比が多い
場合に、電動膨脹弁５の開度を開くように制御しても同
様な効果を得ることができる。

【００７１】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、負荷に
応じて圧縮機の能力を変えるように成した電気機器にお
いて、減圧量制御部が圧縮機の運転による冷媒回路の運
転状態に基づいて減圧装置の減圧量を設定するための出
力を生成し、この出力に応答して設定された減圧量が得
られるように前記減圧装置を調整するとともに、補正手
段が混合冷媒の混合比の減少に合わせて減圧装置の減圧
量が減少する方向に、前記減圧量制御部からの出力を補
正する構成であるから、混合冷媒の混合比の減少をも考
慮して減圧装置の開度を制御する。従って、冷媒循環量
を増減して冷媒回路の能力を高め、運転能力の最適化を
図ることができる。

【００７２】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明に加えて、補正手段は予め定めた範囲を越
えた場合に、機能させることにより、安定した運転を図
ることができる。

【００７３】請求項３に記載の発明によれば、請求項２
に記載の発明において、混合冷媒のうちの特定冷媒の含
有率を測定することにより混合比の検出を容易にでき
る。

【００７４】請求項４に記載の発明によれば、運転から
所定時間経過前は、冷媒回路を循環する混合冷媒が十分
に安定していないため、運転が安定した所定時間経過後
に冷媒の混合比を検出して、冷媒の混合比に応じて減圧
装置の開度を制御し、冷媒回路における能力を高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる空気調和機の概略
を示す図である。

【図２】図１に示す空気調和機の冷媒回路を示す図であ
る。

【図３】図１の冷媒回路の制御回路図である。

【図４】処理部に記憶させておく濃度（混合比）と補正
係数の関係を示す図である。

【図５】膨脹弁の開度を調節する機構の構成を示すブロ
ック図である。

【図６】混合冷媒の組成比の変化にもとづく電動膨脹弁
の開度制御工程を示すフロー図である。

【符号の説明】

１圧縮機４熱源側熱交換器（冷房運転時に凝縮器）５電動膨張弁（減圧装置）７利用側熱交換器（冷房運転時に蒸発器）５３混合比検出器（混合比検出手段）６２膨脹弁開度制御部（減圧量制御部）７９処理部（補正手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者遠谷義徳大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者川鍋隆大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者石川敦弓大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者原嘉孝大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】特性の異なる複数の冷媒を少なくとも２
種類以上混ぜた混合冷媒を圧縮機、凝縮器、減圧装置、
蒸発器を備える冷媒回路中に循環させるように構成する
と共に、負荷に応じて前記圧縮機の能力を変えるように
成した電気機器において、前記圧縮機の運転による前記
冷媒回路の運転状態に基づいて前記減圧装置の減圧量を
設定するための出力を生成する減圧量制御部と、この出
力に応答して設定された減圧量が得られるように前記減
圧装置を調整する機構と、前記冷媒回路を循環する前記
混合冷媒の混合比の減少に合わせて前記減圧装置の減圧
量が減少する方向へ前記減圧量制御部からの出力を補正
する補正手段を備えたことを特徴とする電気機器。
【請求項２】前記補正手段は前記混合冷媒の混合比が
予め定めた範囲を超えた際に機能することを特徴とする
請求項１に記載の電気機器。
【請求項３】前記混合冷媒の混合比は、前記冷媒回路
中を循環する混合冷媒中の特定の冷媒の含有率であるこ
とを特徴とする請求項２に記載の電気機器。
【請求項４】前記補正手段は前記圧縮機の運転開始か
ら所定時間の経過後に機能することを特徴とする請求項
３に記載の電気機器。