JPH09324955A

JPH09324955A - 冷凍装置

Info

Publication number: JPH09324955A
Application number: JP8144127A
Authority: JP
Inventors: Akira Fujitaka; 章藤高; Hironao Numamoto; 浩直沼本; Shinji Watanabe; 伸二渡辺; Yukio Watanabe; 幸男渡邊; Kanji Haneda; 完爾羽根田; Yoshinori Kobayashi; 義典小林; Yuichi Kusumaru; 雄一薬丸; Shigeto Yamaguchi; 成人山口
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-06-06
Filing date: 1996-06-06
Publication date: 1997-12-16

Abstract

(57)【要約】【課題】冷媒圧力をこれとの相関性の高い計測温度情
報から推測し、的確な圧縮機目標吐出冷媒温度を得、安
定した最適な吐出温度を得ることを目的とする。【解決手段】温度センサ１１〜１３で圧縮機１の吐出
冷媒温度、および凝縮、蒸発各冷媒温度を検出し、マイ
クロコンピュータ２０の制御で、凝縮、蒸発各冷媒温度
から、蒸発、凝縮各冷媒飽和温度を推定し、かつ凝縮冷
媒飽和温度から圧縮機１の吐出（凝縮）冷媒圧力を、蒸
発冷媒飽和温度から圧縮機１の吸入（蒸発）冷媒圧力を
それぞれ推定し、蒸発冷媒飽和温度から算出した圧縮機
１の吸入冷媒温度と、吸入（蒸発）冷媒圧力および吐出
（凝縮）冷媒圧力から、圧縮機１の目標吐出冷媒温度を
決定し、圧縮機１の吐出冷媒温度が目標吐出冷媒温度と
一致するように絞り装置３の開度を制御し、上記目的を
達成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機、凝縮器、
絞り装置、および蒸発器を環状に接続して構成した冷凍
装置で、特に非共沸混合冷媒を用いるのに好適な冷凍装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、単一冷媒を用いた冷凍サイクル
は、図１０に示すように、圧縮機ａ、凝縮器ｂ、冷媒を
貯めるレシーバｃ、第１の絞り装置ｄ、および蒸発器ｅ
を環状に接続し、レシーバｃの底部と圧縮機ａの吸入配
管を第２の絞り装置ｆを介して接続し、第２の絞り装置
ｆと圧縮機ａの吸入配管とを接続する配管に温度センサ
ｇを設けた冷媒飽和温度検出回路ｊを備えた構成となっ
ている。

【０００３】図１１のモリエル線図にこの冷凍サイクル
の各位置での冷媒の状態を同一符号を付して示してあ
る。単一冷媒は蒸発（〜）や凝縮（〜）など等
圧相変化する場合、温度もほぼ一定である。従って、あ
る圧力の気液二相状態の冷媒の温度を計測すれば、その
温度が飽和温度Ｔｓとなる。このため、レシーバｃに貯
まった高圧の液冷媒を第２の絞り装置ｆで圧縮機ａの吸
入圧力まで減圧し、この減圧した配管での冷媒の温度
を計測すれば、その温度が圧縮機ａの吸入圧力に対する
冷媒飽和温度Ｔｓとなる。

【０００４】この冷媒飽和温度Ｔｓをもとに、第１の絞
り装置ｄを調節することにより圧縮機吸入冷媒の過熱度
をある設定値に調整すれば、つまり、配管での冷媒の
温度と、圧縮機吸入冷媒の温度との差が、ある設定値
になるように第１の絞り装置ｄを調整すれば、冷凍サイ
クルのエネルギー効率を高くすることができる。また、
圧縮機ａが液冷媒を吸入することを防止することができ
る。

【０００５】しかし、非共沸混合冷媒を使用する冷凍サ
イクルでは、非共沸混合冷媒が気液二相の状態で気相冷
媒と液相冷媒の組成が異なり、その冷媒の乾き度（気相
冷媒の割合）によって温度が図９のモリエル線図に示す
ように変化する。このため、従来の冷媒飽和温度検出回
路を適用して高圧の液冷媒を圧縮機の吸入圧力まで減圧
しても、温度も変化することになり飽和温度Ｔｓは検出
できず、圧縮機吸入冷媒の過熱度を最適値に調整するこ
とはできない。

【０００６】従って、単一冷媒のように冷凍サイクルの
エネルギー効率を高めることはできないし、圧縮機が液
冷媒を吸入することを防止できず圧縮機の信頼性の向上
も図れない。

【０００７】冷媒圧力を検出して必要な情報を得ると、
温度すべりの影響を防止できるが、高価な圧力センサが
必要となる。特開平７−９８１６０号公報はこれに対処
したものを開示している。具体的には、膨張弁の入口温
度と膨張弁の出口温度または蒸発器の入口温度とを検出
し、これらの検出温度から蒸発冷媒飽和温度を推測し、
この推測した蒸発冷媒飽和温度と設定過熱度量から圧縮
機の目標吸込温度を決定し、圧縮機の吸込温度が目標吸
込温度に一致するように膨張弁の開度を制御することに
より、安価に済む温度検出だけで非共沸混合冷媒の温度
すべりの影響のない安定した過熱度制御を行う技術を開
示している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の公報に開示のも
のは、非共沸混合冷媒の温度すべりの影響がない分だ
け、良好な過熱度制御が行える。しかし、これによって
も、非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクルでの過熱度を
最適にするのは困難である。

【０００９】具体的には、冷凍サイクルの膨張弁の入口
温度と膨張弁の出口温度または蒸発器の入口温度とを検
出し、これらから蒸発冷媒飽和温度を推測しても、非共
沸混合冷媒の乾き度が特定しにくいので、相互の相関性
が不安定で精度よく決まらず、最適な過熱度を設定する
のは困難である。また、過熱度制御により、最適な過熱
度に安定させることは難しく、時には、ハンチングを起
こし、冷凍サイクルの変動を引き起こすことがある。

【００１０】本発明の目的は、冷媒圧力をこれと高い相
関性を持って計測される温度情報から推測して、的確な
圧縮機の目標吐出冷媒温度を得、安定した最適な吐出温
度を設定できる冷凍装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、請求項１の発明は、圧縮機、凝縮器、絞り
装置、および蒸発器を環状に接続して構成した冷凍装置
において、前記圧縮機の吐出冷媒温度、前記凝縮器およ
び蒸発器の各冷媒温度を検出し、検出された凝縮、蒸発
各冷媒温度から、蒸発、凝縮各冷媒飽和温度を推定する
とともに、この凝縮冷媒飽和温度から圧縮機の吐出（凝
縮）冷媒圧力を、また、蒸発冷媒飽和温度から圧縮機の
吸入（蒸発）冷媒圧力をそれぞれ推定し、前記蒸発冷媒
飽和温度を用いて算出した圧縮機の吸入冷媒温度と、前
記吸入（蒸発）冷媒圧力および吐出（凝縮）冷媒圧力と
から、前記圧縮機の目標吐出冷媒温度を決定し、前記検
出される圧縮機の吐出冷媒温度が前記圧縮機の目標吐出
冷媒温度と一致するように前記絞り装置の開度を制御す
ることを特徴とするものである。

【００１２】このような構成では、検出する前記凝縮器
および蒸発器の各冷媒温度から、蒸発、凝縮各冷媒飽和
温度を、また、これら蒸発、凝縮各冷媒飽和温度から圧
縮機の吸入（蒸発）、吐出（凝縮）各冷媒圧力を、蒸発
器や凝縮器では非共沸混合冷媒であってもこれの乾き度
がほぼ特定していることにより高い相関性をもってそれ
ぞれ高精度に推定でき、また、この推定した蒸発冷媒飽
和温度から高精度に算出した圧縮機の吸入冷媒温度と、
前記推定した蒸発、凝縮各冷媒圧力とから、圧縮機の目
標吐出冷媒温度を実際の冷凍サイクル状態に則して決定
し、この目標吐出冷媒温度に圧縮機の実際の吐出冷媒温
度が一致するように絞り装置の開度を制御することによ
って、非共沸混合冷媒の温度すべりの影響のない安定し
た最適な吐出温度を低コストで得られる。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、さらに、冷凍装置の運転モードおよび圧縮機の運転
周波数から、凝縮、蒸発各冷媒飽和温度を補正する。

【００１４】このような構成では、請求項１に記載の発
明に加え、さらに、冷凍装置の運転モードおよび圧縮機
の運転周波数によって、圧縮機の運転周波数に対する蒸
発、凝縮各冷媒飽和温度の相関性が一定の割合で変動す
るが、この変動分を冷凍装置の実際の運転モード、およ
び圧縮機の運転周波数に応じて補正するので、さらに最
適な吐出温度が得られる。

【００１５】請求項３の発明は、請求項１、２の発明に
おいて、さらに、前記吸入（蒸発）、吐出（凝縮）各冷
媒圧力と圧縮機の運転周波数とから、圧縮機の目標吐出
冷媒温度を補正する。

【００１６】このような構成では、請求項１、２の発明
のいずれか１つに加え、さらに、吸入（蒸発）、吐出
（凝縮）各冷媒圧力と圧縮機の目標吐出冷媒温度との相
関性に関与するパラメータの１つであるポリトロープ指
数は圧縮機の運転周波数や、吐出冷媒圧力と吸入冷媒圧
力の比（圧縮比）によって変動するが、圧縮機の実際の
運転周波数や圧縮比に応じてこの変動分を補正すること
で、さらに適正な吐出温度が得られる。

【００１７】請求項４の発明は、非共沸混合冷媒を用
い、圧縮機、凝縮器、絞り装置、および蒸発器を環状に
接続して構成した冷凍装置において、前記圧縮機の吐出
冷媒温度、前記凝縮器中央および蒸発器の中央ないしは
入口の各冷媒温度を検出し、検出された凝縮器中央の冷
媒温度から凝縮冷媒飽和温度を、また、蒸発器の中央な
いしは入口の冷媒温度から蒸発冷媒飽和温度をそれぞれ
推定するとともに、この蒸発冷媒飽和温度から吸入（蒸
発）冷媒圧力を、また、凝縮冷媒飽和温度から吐出（凝
縮）冷媒圧力をそれぞれ推定し、前記蒸発冷媒飽和温度
より算出した圧縮機の吸入冷媒温度、前記吸入（蒸発）
冷媒圧力、吐出（凝縮）冷媒圧力から、前記圧縮機の目
標吐出冷媒温度を決定し、前記検出される圧縮機の吐出
冷媒温度が前記圧縮機の目標吐出冷媒温度と一致するよ
うに前記絞り装置の開度を制御することを特徴とするも
のである。

【００１８】このような構成では、非共沸混合冷媒を用
いた冷凍装置で、凝縮、蒸発飽和温度を推定するのに、
凝縮冷媒飽和温度については非共沸混合冷媒の乾き度が
より特定して相関性が特に高い凝縮器の中央で検出した
冷媒温度を基にし、蒸発冷媒飽和温度については同様の
理由から相関性が特に高い蒸発器の中央ないしは入口で
検出した冷媒温度を基にした点が、請求項１の発明と異
なり、請求項１の発明よりもさらに非共沸混合冷媒の温
度すべりの影響のない信頼性の高い吐出温度制御ができ
る。

【００１９】請求項５の発明は、請求項４の発明におい
て、さらに、冷凍装置の運転モードおよび圧縮機の運転
周波数から、凝縮器および蒸発器の冷媒飽和温度を補正
する。

【００２０】このような構成では、請求項４の発明に加
え、さらに、冷凍装置の運転モードおよび圧縮機の運転
周波数によって、圧縮機の運転周波数に対する蒸発、凝
縮各冷媒飽和温度が一定の割合で変動するが、この変動
分を冷凍装置の実際の運転モード、および圧縮機の運転
周波数に応じて補正するので、さらに最適な吐出温度が
得られる。

【００２１】請求項６の発明は、請求項４、５の発明の
いずれか１つにおいて、さらに、前記吸入（蒸発）冷媒
圧力および前記吐出（凝縮）冷媒圧力と圧縮機の運転周
波数とから、圧縮機の目標吐出冷媒温度を補正する。

【００２２】このような構成では、請求項４、５の発明
のいずれか１つに加え、さらに、吸入（蒸発）、吐出
（凝縮）各冷媒圧力と圧縮機の目標吐出冷媒温度との相
関性の１つのパラメータであるポリトロープ指数は圧縮
機の運転周波数や圧縮比によって変動するが、圧縮機の
実際の運転周波数や圧縮比に応じてその変動分を補正す
るので、さらに最適な吐出温度が得られる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の代表的な１つの実
施の形態について、図１〜図９を参照しながら説明す
る。

【００２４】本実施の形態は、非共沸混合冷媒を用いて
冷凍サイクルを行う冷凍装置である。図１に概略構成を
示しているように、圧縮機１、凝縮器２、絞り装置３、
および蒸発器４を環状に接続して構成されている。これ
に用いる冷媒は、例えばＲ３２、Ｒ１２５、Ｒ１３４ａ
からなる非共沸混合冷媒である。この冷媒は図９に示す
モリエル線図に従って相変化し、沸点の低いものから高
いものへと順次に気化しながら冷媒温度が変わる。ま
た、沸点の高いものから沸点の低いものへと順次に液化
しながら冷媒温度が変わる。いわゆる温度すべりを持っ
ている。

【００２５】従って、蒸発器４の入口冷媒温度と出口冷
媒温度とは異なるし、凝縮器２の入口冷媒温度と出口冷
媒温度とも異なる。これらのため、蒸発器４の冷媒温度
や凝縮器２の冷媒温度を単一冷媒の場合のように直接、
蒸発冷媒飽和温度や凝縮冷媒飽和温度として用いても、
最適な吐出温度は得られない。

【００２６】本実施の形態は、推定したい吸入（蒸
発）、吐出（凝縮）各圧力と高い相関性のある特定の箇
所を検出して、非共沸混合冷媒の温度すべりの影響なく
前記推定を行い、前記圧縮機１の目標冷媒吐出温度を実
際の冷凍サイクルの運転状態に則して設定し、運転中の
圧縮機の吐出冷媒温度が目標冷媒吐出温度に一致するよ
うに絞り装置の開度を制御することにより、温度すべり
の影響のない安定した適正な吐出温度が得られるように
するものである。

【００２７】具体的には、図１に示す冷凍装置におい
て、圧縮機１の吐出冷媒温度Ｔ_dout、前記凝縮器２およ
び蒸発器４の各冷媒温度Ｔ_c、Ｔ_eを検出し、検出され
た凝縮、蒸発各冷媒温度Ｔ_c、Ｔ_eから、蒸発、凝縮各
冷媒飽和温度Ｔ_eva、Ｔ_conを推定し、併せて、この凝
縮冷媒飽和温度Ｔ_conから吐出（凝縮）冷媒圧力Ｐ
_cを、また、蒸発冷媒飽和温度Ｔ_evaから吸入（蒸発）
冷媒圧力Ｐ_eをそれぞれ推定し、前記蒸発冷媒飽和温度
Ｔ_evaを用いて算出した圧縮機１の吸入冷媒温度Ｔ_suc
と、前記吸入（蒸発）冷媒圧力Ｐ_eおよび吐出（凝縮）
冷媒圧力Ｐ_cとから、前記圧縮機１の目標吐出冷媒温度
Ｔ_dを決定し、前記検出される圧縮機１の吐出冷媒温度
Ｔ_doutが前記圧縮機１の目標吐出冷媒温度Ｔ_dと一致
するように前記絞り装置３の開度を制御する。

【００２８】これらのために、圧縮機１の吐出口に吐出
冷媒温度Ｔ_doutを検出する温度センサ１１、凝縮器２お
よび蒸発器４にこれらでの冷媒温度Ｔ_c、Ｔ_eを検出す
る温度センサ１２、１３を設ける。また、検出された凝
縮器２および蒸発器４の冷媒温度Ｔ_c、Ｔ_eから凝縮、
蒸発各冷媒飽和温度Ｔ_con、Ｔ_evaを推定して算出する
冷媒飽和温度算出手段１４、および算出された凝縮、蒸
発各冷媒飽和温度Ｔ_co _n、Ｔ_evaから吐出（凝縮）、吸
入（蒸発）各冷媒圧力Ｐ_d、Ｐ_Sを推定して算出する冷
媒圧力算出手段１５、蒸発冷媒飽和温度Ｔ_evaから圧縮
機１の吸入冷媒温度Ｔ_sucを算出する吸入冷媒温度算出
手段１６、算出された吸入冷媒温度Ｔ_su _c、吐出（凝
縮）冷媒圧力および吸入（蒸発）冷媒圧力Ｐ_d、Ｐ_sか
ら圧縮機１の目標吐出冷媒温度Ｔ_dを算出する目標冷媒
温度算出手段１７、および圧縮機１の検出される吐出冷
媒温度Ｔ_doutが前記圧縮機１の目標吐出冷媒温度Ｔ_dと
なるように絞り装置３の開度を制御する絞り制御手段１
８とを設けてある。

【００２９】これらの冷媒飽和温度算出手段１４、冷媒
圧力算出手段１５、吸入冷媒温度算出手段１６、目標冷
媒温度算出手段１７、および絞り制御手段１８のそれぞ
れは、図２に示すような冷凍装置を動作制御するマイク
ロコンピュータ２０の内部機能を利用している。しか
し、これに限られることはなく、それぞれに専用の制御
回路や制御機器とすることもできる。マイクロコンピュ
ータ２０には温度制御用の室内温度センサ２１、操作盤
２２、凝縮器２および蒸発器４のファン、圧縮機１のモ
ータ、絞り装置３、および他の入出力が接続されてい
る。

【００３０】非共沸混合冷媒は冷凍サイクルにて沸点の
低いもから高いものへと順次に気化しながら冷媒温度が
変わり、また、沸点の高いものから低いものへと順次に
凝縮しながら冷媒温度が変わる。しかし、凝縮器２や蒸
発器４での非共沸混合冷媒の気液混合割合、つまり乾き
度がほぼ特定していれば、冷媒温度と圧力の相関性があ
る。

【００３１】本実施の形態はこれを利用している。凝縮
器２および蒸発器４の冷媒温度Ｔ_c、Ｔ_eが検出される
と、冷媒飽和温度算出手段１４はこれら冷媒温度Ｔ_c、
Ｔ_eが非共沸混合冷媒の乾き度が特定していることによ
り得られる凝縮、蒸発各冷媒飽和温度Ｔ_con、Ｔ_evaと
の間の相関性を利用して、下記の式Ｔ_con＝Ｔ_c＋ｆ_TG（Ｔ_c）−ｆ_TPD（Ｍｏｄｅ、
Ｈ_Z、Ｃｏｎｄ）または、Ｔ_eva＝Ｔ_e＋ｆ_TG（Ｔ_e）−ｆ_TPD（Ｍｏｄｅ、
Ｈ_Z、Ｅｖａ）により、凝縮、蒸発各冷媒飽和温度Ｔ_con、Ｔ_evaを推
定して算出する。

【００３２】但し、ｆ_TG（Ｔ_cまたは、Ｔ_e）は、図３
に示すような温度すべりによる補正値であり、ｆ
_TPD（Ｍｏｄｅ、Ｈ_Z、ＣｏｎｄまたはＥｖａ）は、図
４、図５に示すような冷凍機の冷暖房運転モード、圧縮
機１の運転周波数Ｆによって変動する圧縮機１の吐出冷
媒圧力から凝縮器２の冷媒圧力までの圧力損失または蒸
発器４の冷媒圧力から圧縮機１の吸入冷媒圧力までの圧
力損失による補正値である。

【００３３】このような演算を行うことにより、凝縮器
２および蒸発器４の検出冷媒温度Ｔ_c、Ｔ_eとの高い相
関性を持って凝縮、蒸発各冷媒飽和温度Ｔ_con、Ｔ_eva
を非共沸混合冷媒の温度すべりの影響なしに適正に推測
することができる。

【００３４】一方、冷媒圧力算出手段１５は、算出され
た凝縮、蒸発各冷媒飽和温度Ｔ_con、Ｔ_evaから吸入
（蒸発）、吐出（凝縮）各冷媒圧力Ｐ_d、Ｐ_sを図６に
示すような相関関係を利用した下記の式、Ｐ_d＝ｆ（Ｔ_con）または、Ｐ_s＝ｆ（Ｔ_eva）により算出する。

【００３５】次いで、吸入冷媒温度算出手段１６は、前
記高精度に推定した蒸発冷媒飽和温度Ｔ_evaを用いて下
記の式Ｔ_SUC＝Ｔ_EVA＋ΔＴ_SH 但し：Ｔ_EVA蒸発冷媒温度、ΔＴ_SH圧縮機吸入冷媒過熱
度により圧縮機１の吸入冷媒温度Ｔ_sucを算出する。

【００３６】また、目標冷媒温度算出手段１７は、算出
された吸入冷媒温度Ｔ_sucと、前記高精度に推定した吐
出（凝縮）、吸入（蒸発）各冷媒圧力Ｐ_d、Ｐ_sとか
ら、下記の式Ｔ_d＝（２７３＋Ｔ_suc）×（Ｐ_d／Ｐ_s）^(n-1)/n−
２７３但し：ｎはポリトロープ指数である。

【００３７】により目標吐出冷媒温度Ｔ_dを算出する。

【００３８】なお、ポリトープ指数ｎは圧縮機１の運転
周波数Ｆ、圧縮機１の圧縮比Ｐ_d／Ｐ_sに対し、図７、
図８に示すような相関性を有し、これによる下記の式ｎ＝ｆ（Ｆ，Ｐ_d／Ｐ_s）により、ポリトロープ指数ｎをも、圧縮機１の運転周波
数Ｆ、圧縮機１の圧縮比Ｐ_d／Ｐ_sに応じて補正する。

【００３９】以上によって、圧縮機１の目標吐出冷媒温
度Ｔ_dを冷凍装置の実際の運転状態に則して決定するこ
とができ、絞り制御手段１８は圧縮機１の検出される吐
出冷媒温度Ｔ_doutが、算出された目標吐出冷媒温度Ｔ_d
に一致するように絞り装置３の開度を調節するので、温
度すべりの影響のない安定した適正な吐出温度が得ら
れ、高価な圧力センサが不要であるので低コストで済
み、かつ、適正な吐出温度が得られることによって冷凍
サイクルのエネルギー効率を高め、圧縮機１が液冷媒を
吸入することを防止して圧縮機の信頼性の向上も図れ
る。

【００４０】また、冷凍装置の冷暖房運転モードおよび
圧縮機１の運転周波数によって、圧縮機１の運転周波数
Ｆに対する蒸発、凝縮各冷媒飽和温度Ｔ_eva、Ｔ_conが
一定の割合で変動するが、これを冷凍装置の実際の運転
モード、および圧縮機１の運転周波数Ｆに応じて前記の
ように補正するので、さらに適正な吐出温度が得られ
る。

【００４１】また、吸入（蒸発）、吐出（凝縮）各冷媒
圧力Ｐ_s、Ｐ_dと圧縮機１の目標吐出冷媒温度Ｔ_dとの
相関性の１つのパラメータであるポリトロープ指数ｎは
圧縮機１の運転周波数Ｆおよび圧縮比Ｐ_d／Ｐ_sによっ
て変動するが、これを前記したように圧縮機１の実際の
運転周波数Ｆや圧縮比Ｐ_d／Ｐ_sに応じて補正するの
で、さらに適正な吐出温度が得られるさらに、本実施の
形態では、非共沸混合冷媒を用いたが、これに限らず適
用することができ、特に非共沸混合冷媒を用いたことに
対応して、前記凝縮、蒸発飽和温度Ｔ_con、Ｔ_evaを推
定するのに、凝縮冷媒飽和温度Ｔ_conについてはこれと
の相関性がさらに高い凝縮器２の中央で検出した冷媒温
度Ｔ_d（図９）を基にし、蒸発冷媒飽和温度Ｔ_evaにつ
いてはこれとの相関性がさらに高い蒸発器４の中央ない
しは入口で検出した冷媒温度Ｔ_s（図９）を基にして行
っており、上記の場合よりもさらに非共沸混合冷媒の温
度すべりの影響のない信頼性の高い吐出温度制御ができ
る。

【００４２】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、検出する前記
凝縮器および蒸発器の各冷媒温度から、蒸発、凝縮各冷
媒飽和温度を、また、これら蒸発、凝縮各冷媒飽和温度
から圧縮機の吸入（蒸発）、吐出（凝縮）各冷媒圧力
を、蒸発器や凝縮器では非共沸混合冷媒であってもこれ
の乾き度がほぼ特定していることにより高い相関性をも
ってそれぞれ高精度に推定でき、また、この推定した蒸
発冷媒飽和温度から高精度に算出した圧縮機の吸入冷媒
温度と、前記推定した吸入（蒸発）、吐出（凝縮）各冷
媒圧力とから、圧縮機の目標吐出冷媒温度を実際の冷凍
サイクル状態に則して決定し、この目標吐出冷媒温度に
圧縮機の実際の吐出冷媒温度が一致するように絞り装置
の開度を制御することによって、非共沸混合冷媒の温度
すべりの影響のない安定した最適な吐出温度を低コスト
で得られる。

【００４３】請求項２の発明によれば、請求項１に記載
の発明に加え、さらに、冷凍装置の運転モードおよび圧
縮機の運転周波数によって、圧縮機の運転周波数に対す
る蒸発、凝縮各冷媒飽和温度の相関性が一定の割合で変
動するが、この変動分を冷凍装置の実際の運転モード、
および圧縮機の運転周波数に応じて補正するので、さら
に最適な吐出温度が得られる。

【００４４】請求項３の発明によれば、請求項１、２の
発明のいずれか１つに加え、さらに、吸入（蒸発）、吐
出（凝縮）各冷媒圧力と圧縮機の目標吐出冷媒温度との
相関性に関与するパラメータの１つであるポリトロープ
指数は圧縮機の運転周波数や圧縮比によって変動する
が、圧縮機の実際の運転周波数や圧縮比に応じてこの変
動分を補正することで、さらに適正な吐出温度が得られ
る。

【００４５】請求項４の発明によれば、非共沸混合冷媒
を用いた冷凍装置で、凝縮、蒸発飽和温度を推定するの
に、凝縮冷媒飽和温度については非共沸混合冷媒の乾き
度がより特定して相関性が特に高い凝縮器の中央で検出
した冷媒温度を基にし、蒸発冷媒飽和温度については同
様の理由から相関性が特に高い蒸発器の中央ないしは入
口で検出した冷媒温度を基にした点が、請求項１の発明
と異なり、請求項１の発明よりもさらに非共沸混合冷媒
の温度すべりの影響のない信頼性の高い吐出温度制御が
できる。

【００４６】請求項５の発明によれば、請求項４の発明
に加え、さらに、冷凍装置の運転モードおよび圧縮機の
運転周波数によって、圧縮機の運転周波数に対する蒸
発、凝縮各冷媒飽和温度が一定の割合で変動するが、こ
の変動分を冷凍装置の実際の運転モード、および圧縮機
の運転周波数に応じて補正するので、さらに最適な吐出
温度が得られる。

【００４７】請求項６の発明によれば、請求項４、５の
発明のいずれか１つに加え、さらに、吸入（蒸発）、吐
出（凝縮）各冷媒圧力と圧縮機の目標吐出冷媒温度との
相関性の１つのパラメータであるポリトロープ指数は圧
縮機の運転周波数や圧縮比によって変動するが、圧縮機
の実際の運転周波数や圧縮比に応じてその変動分を補正
するので、さらに最適な吐出温度が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷凍サイクルの実施の形態を示す模式
図である。

【図２】図１の装置の制御回路のブロック図である。

【図３】温度滑りと実際の蒸発または凝縮冷媒温度との
相関性を示すグラフである。

【図４】非共沸混合冷媒を用いた場合の圧力損失による
冷房時の圧縮機の運転周波数に対する凝縮、蒸発各冷媒
飽和温度の変化を示すグラフである。

【図５】非共沸混合冷媒を用いた場合の圧力損失による
暖房時の圧縮機の運転周波数に対する凝縮、蒸発各冷媒
飽和温度の変化を示すグラフである。

【図６】非共沸混合冷媒を用いた場合の凝縮、蒸発各冷
媒飽和温度と吐出（凝縮）、吸入（蒸発）冷媒圧力との
関係を示すグラフである。

【図７】非共沸混合冷媒を用いた場合の圧縮機の運転周
波数に対するポリトロープ指数の変化を示すグラフであ
る。

【図８】非共沸混合冷媒を用いた場合の圧縮機の圧縮比
に対するポリトロープ指数の変化を示すグラフである。

【図９】図１の冷凍装置の場合の冷凍サイクルのモリエ
ル線図である。

【図１０】単一冷媒を用いた冷凍サイクルを示す模式図
である。

【図１１】図１０の冷凍サイクルのモリエル線図であ
る。

【符号の説明】

１圧縮機２凝縮器３絞り装置４蒸発器１１、１２、１３温度センサ１４冷媒飽和温度算出手段１５冷媒圧力算出手段１６吸入冷媒温度算出手段１７目標冷媒温度算出手段１８絞り制御手段２０マイクロコンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡邊幸男大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者羽根田完爾大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者小林義典大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者薬丸雄一大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者山口成人大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機、凝縮器、絞り装置、および蒸発
器を環状に接続して構成した冷凍装置において、前記圧縮機の吐出冷媒温度、前記凝縮器および蒸発器の
各冷媒温度を検出し、検出された凝縮、蒸発各冷媒温度
から、蒸発、凝縮各冷媒飽和温度を推定するとともに、
この凝縮冷媒飽和温度から圧縮機の吐出（凝縮）冷媒圧
力を、また、蒸発冷媒飽和温度から圧縮機の吸入（蒸
発）冷媒圧力をそれぞれ推定し、前記蒸発冷媒飽和温度
を用いて算出した圧縮機の吸入冷媒温度と、前記吸入
（蒸発）冷媒圧力および吐出（凝縮）冷媒圧力とから、
前記圧縮機の目標吐出冷媒温度を決定し、前記検出され
る圧縮機の吐出冷媒温度が前記圧縮機の目標吐出冷媒温
度と一致するように前記絞り装置の開度を制御すること
を特徴とする冷凍装置。
【請求項２】冷凍装置の運転モードおよび圧縮機の運
転周波数から、凝縮、蒸発各冷媒飽和温度を補正する請
求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】前記吸入（蒸発）冷媒圧力および吐出
（凝縮）冷媒圧力と圧縮機の運転周波数とから、圧縮機
の目標吐出冷媒温度を補正する請求項１、２のいずれか
一項に記載の冷凍装置。
【請求項４】非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝縮
器、絞り装置、および蒸発器を環状に接続して構成した
冷凍装置において、前記圧縮機の吐出冷媒温度、前記凝縮器中央および蒸発
器の中央ないしは入口の各冷媒温度を検出し、検出され
た凝縮器中央の冷媒温度から凝縮冷媒飽和温度を、ま
た、蒸発器の中央ないしは入口の冷媒温度から蒸発冷媒
飽和温度をそれぞれ推定するとともに、この蒸発冷媒飽
和温度から吸入（蒸発）冷媒圧力を、また、凝縮冷媒飽
和温度から吐出（凝縮）冷媒圧力をそれぞれ推定し、前
記蒸発冷媒飽和温度より算出した圧縮機の吸入冷媒温
度、前記吸入（蒸発）冷媒圧力、吐出（凝縮）冷媒圧力
から、前記圧縮機の目標吐出冷媒温度を決定し、前記検
出される圧縮機の吐出冷媒温度が前記圧縮機の目標吐出
冷媒温度と一致するように前記絞り装置の開度を制御す
ることを特徴とする冷凍装置。
【請求項５】冷凍装置の運転モードおよび圧縮機の運
転周波数から、凝縮、蒸発各冷媒飽和温度を補正する請
求項４に記載の冷凍装置。
【請求項６】前記吸入（蒸発）冷媒圧力および前記吐
出（凝縮）冷媒圧力と圧縮機の運転周波数とから、圧縮
機の目標吐出冷媒温度を補正する請求項４、５のいずれ
か一項に記載の冷凍装置。