空调装置

本发明涉及使用由沸点高的致冷剂和沸点低的致冷剂组成的非 共沸混合致冷剂的空调装置。

一般来说热泵式空调装置，压缩机、四通阀、室外热交换器、 减压机构、室内热交换器和储液器依次连接起来构成环状致冷剂回 路。在此一空调装置中，通过使四通阀动作，在冷气运行时致冷剂 按上述顺序循环，室内热交换器成为蒸发器(室外热交换器成为凝 结器)，在暖气运行时致冷剂按与上述相反的顺序流动，室内热交 换器成为凝结器(室外热交换器成为蒸发器)。

可是近年来，从防止臭氧层破坏的观点，作为空调装置的致冷 剂倾向于采用把沸点高的致冷剂与沸点低的致冷剂混合而成的 R407C等非共沸混合致冷剂。

此外，特别是，在西欧和北美地区，由于把空调装置设置在计 算机房中，往往同时设置热源机和空调装置，故即使在室外气温低 的冬季也实施冷气运行。

在使用上述这种非共沸混合致冷剂的场合，与R22等单一致冷 剂的场合相比致冷剂在蒸发器内难以蒸发，因而此一蒸发器内的致 冷剂压力降低。因此在这种空调装置中，例如如果在外气温低的状 态下实施冷气运行，则室内热交换器中容易发生结冰。如果此一结 冰成长，则室内热交换器出故障，室内热交换器中的致冷剂的蒸发 变得不充分而在压缩机中产生液囊，存在着压缩机出故障的危险。 因此，在室外气温低的状态下的冷气运行时，在室内热交换器中开 始产生结冰时使压缩机停止，避免上述不妥。但是在这种空调装置 的控制中，由于不能连续地实施冷气运行，所以无法达到稳定的冷 气效果。

此外，在这种空调装置中如果实施暖气运行，则即使在JIS的暖 气运行标准条件下，也容易在作为蒸发器发挥功能的室外热交换器 上发生结霜。如果暖气运行时室外热交换器中容易发生结霜，则除 霜用的暖气运行停止时间拖长，招致暖气能力降低。

本发明是考虑到上述情况做成的，其目的在于提供一种即使采 用非共沸混合致冷剂，在室外气温低的状态下的冷气运行时也能抑 制室内热交换器中的结冰的发生而发挥稳定的冷气效果的空调装 置。

此外，本发明的另一个目的在于提供一种即使采用非共沸混合 致冷剂，在暖气运行时也能抑制对室外热交换器的结霜而提高暖气 能力的空调装置。

根据用来实现上述目的本发明的第1方案，压缩机、四通阀、 室外热交换器、减压机构、室内热交换器以及储液器依次连接起来 构成环状的致冷剂回路，把非共沸混合致冷剂灌入此一致冷剂回路 内，通过上述四通阀的动作在冷气运行时和暖气运行时使上述非共 沸混合致冷剂的流动换向的一种空调装置，其特征在于，构成为在 室外热交换器和室内热交换器的某一方作为蒸发器发挥功能的场 合，为了提高该蒸发器内的致冷剂压力，上述非共沸混合致冷剂当 中，使沸点高的致冷剂储存在上述储液器内，使沸点低的致冷剂在 上述致冷剂回路内循环。

根据用来实现上述目的本发明的第2方案，压缩机、四通阀、 室外热交换器、减压机构、室内热交换器以及储液器依次连接起来 构成环状的致冷剂回路，把非共沸混合致冷剂灌入此一致冷剂回路 内，通过上述四通阀的动作在冷气运行时和暖气运行时使上述非共 沸混合致冷剂的流动换向的一种空调装置，其特征在于，构成为在 室外气温低的状态下的冷气运行时，上述非共沸混合致冷剂当中， 使沸点高的致冷剂储存在上述储液器内，使沸点低的致冷剂在上述 致冷剂回路内循环。

在根据上述第2形态的空调装置中，其特征在于，在流过室内 热交换器内的致冷剂的温度为第1规定温度以下时通过使作为减压 机构的膨胀阀的阀开度增大来实施上述沸点高的致冷剂向储液器的 储存。

在根据上述第2形态的空调装置中，其特征在于，在流过上述 室内热交换器内的致冷剂的温度为低于第1规定温度的第2规定温 度以下时，使向上述室内热交换器送风的室内风扇的转速提高。

在根据上述第2形态的空调装置中，其特征在于，根据室外气 温把向上述室外热交换器送风的室外风扇的转速设定成多级当中的 一个级。

如果用本发明的上述实施方案，则在室外气温低的状态下的冷 气运行时，因为非共沸混合致冷剂当中沸点高的致冷剂储存在储液 器内，沸点低的致冷剂在致冷剂回路内循环，所以在此一冷气运行 时作为蒸发器发挥功能的室内热交换器内致冷剂变得容易蒸发，因 而此一室内热交换器内的致冷剂压力上升，因此在室外气温低的状 态下的冷气运行时在室内热交换器中结冰的发生得到抑制。

因此，由于可以显著地降低在发生结冰时为了防止室内热交换 器的故障或液囊引起的压缩机的故障而造成的压缩机的停止频度， 所以即使在采用非共沸混合致冷剂的场合，在室外气温低的时候， 也可以实现连续的冷气运行。结果，可以发挥稳定的冷气效果，可 以实现良好的舒适性。

此外，在室外气温低的状态下的冷气运行之际，因为积极地把 沸点高的致冷剂储存在储液器内，所以在致冷剂回路中为了避免致 冷剂向储液器的储存而设置的回收箱成为不需要的，而且因此一回 收箱的设置而成为必要的室外热交换器附近的减压机构也可以废 除。这些的结果，可以简化致冷剂回路，可以降低成本。

进而，在向室内热交换器送风的室内风扇的转速提高时，流过 室内热交换器的致冷剂变得容易蒸发，此一室内热交换器的致冷剂 压力上升而致冷剂温度也上升。结果，通过非共沸混合致冷剂当中 使沸点低的致冷剂循环，在作为蒸发器的室内热交换器内使致冷剂 压力上升，借此，结合抑制此一室内热交换器中的结冰的发生的效 果，可以更可靠地抑制此一室内热交换器中的结冰的发生。

此外，根据室外气温分级地调节向室外热交换器送风的室外风 扇的转速，借此在作为凝结器发挥功能的室外热交换器内致冷剂变 得不容易凝结，此一室外热交换器内的致冷剂压力上升而致冷剂温 度上升。与此相伴随，作为蒸发器发挥功能的室内热交换器内的致 冷剂压力上升而致冷剂温度也上升，室内热交换器中结冰的发生得 到抑制。

根据本发明的第3实施方案，压缩机、四通阀、室外热交换器、 减压机构、室内热交换器以及储液器依次连接起来构成环状的致冷 剂回路，把非共沸混合致冷剂灌入此一致冷剂回路内，通过上述四 通阀的动作在冷气运行时和暖气运行时使上述非共沸混合致冷剂的 流动换向的一种空调装置，其特征在于，构成为在暖气运行时上述 非共沸混合致冷剂当中把沸点高的致冷剂储存在上述储液器内，使 沸点低的致冷剂在上述致冷剂回路内循环。

在上述第3实施方案中，其特征在于，在暖气运行开始时基于 室温，从上述运行开始经过规定时间后基于目标输出致冷剂温度， 通过设定作为减压机构的膨胀阀的阀开度来实施上述沸点高的致冷 剂向储液器的储存。

在上述第3实施方案中，其特征在于，基于室温的上述沸点高 的致冷剂向储液器的储存通过把前述膨胀阀的阀开度设定成规定的 固定开度来进行。

在上述第3实施方案中，其特征在于，基于从前述压缩机输出 的致冷剂的实际输出致冷剂温度与规定的目标输出致冷剂温度的温 度差，通过调节前述膨胀阀的阀开度以便前述温度差相等来进行前 述沸点高的致冷剂向储液器的储存。

如果用上述第3实施方案的空调装置，则在暖气运行时由于非 共沸混合致冷剂当中沸点高的致冷剂储存在储液器中，沸点低的致 冷剂在致冷剂回路内循环，所以在暖气运行时作为蒸发器发挥功能 的室外热交换器内致冷剂变得容易蒸发，因而由于此一室外热交换 器内的致冷剂压力上升，所以在此一室外热交换器中结霜得到抑 制。因此，除霜运行时间相对于暖气运行时间的比例减小。此外， 因为暖气运行时沸点低的致冷剂在致冷剂回路内循环，所以作为凝 结器发挥功能的室内热交换器内的致冷剂压力上升，此一室内热交 换器引起的暖气能力提高。这些的结果，作为空调装置整体，可以 提高暖气运行时的暖气能力。

此外，在暖气运行之际，因为积极地把沸点高的致冷剂储存在 储液器内，所以在致冷剂回路中为了避免致冷剂向储液器的储存而 设置的回收箱成为不需要的，而且因此一回收箱的设置而成为必要 的室外热交换器附近的减压机构也可以废除。这些的结果，可以简 化致冷剂回路，可以降低成本。

附图的简要说明

图1是表示根据本发明的空调装置的第1实施例中的致冷剂回 路的回路图。

图2是表示图1的空调装置中的冷气运行时的低外气温冷气控 制的程序框图。

图3是表示根据本发明的空调装置的第2实施例中的致冷剂回 路的回路图。

图4是表示图3的空调装置中的暖气运行时的输出致冷剂温度 控制的程序框图。

下面基于附图来说明本发明的实施例。

图1是表示根据本发明的空调装置的第1实施例中的致冷剂回 路的回路图。

如此一图1中所示，热泵式空调装置10包括室外机11、室内机 12和控制装置13，室外机11的室外致冷剂配管14与室内机12的 室内致冷剂配管15连接起来。

室外机11设置在室外，室外致冷剂配管14上配置着压缩机16， 并且在此一压缩机16的吸入侧上配置储液器17，在输出侧配置四通 阀18，在此一四通阀18上配置室外热交换器19而构成。在室外热 交换器19上，邻接地配置着向此一室外热交换器19送风的室外风 扇20。

另一方面，室内机12设置在室内，在室内致冷剂配管15上配 置着室内热交换器21，并且在室内致冷剂配管15中在室内热交换器 21附近配置着作为减压机构的膨胀阀22而构成。在上述室内热交换 器21上，邻接地配置着向此一室内热交换器21送风的风扇23。

通过室外致冷剂配管14与室内致冷剂配管15的连接，储液器 17、压缩机16、四通阀18、室外热交换器19、膨胀阀22和室内热 交换器21依次连接，在此一室内热交换器21上经由四通阀18连接 着储液器17，空调装置10构成环状的致冷剂回路9。

此外，上述控制装置13控制室外机11和室内机12的运行，具 体地说，分别控制室外机11的压缩机16、四通阀18和室外风扇20， 以及室内机12的膨胀阀22和室内风扇23。

通过由控制装置13使四通阀18切换，空调装置10被设定成冷 气运行或暖气运行。也就是说，在控制装置13把四通阀18切换到 冷气一侧时，致冷剂像实线箭头那样流动，室外热交换器19成为凝 结器，室内热交换器21成为蒸发器而成为冷气运行状态，室内热交 换器21对室内进行冷气运行。此外，在控制装置13使四通阀18切 换到暖气一侧时，致冷剂像虚线箭头那样流动，室内热交换器21成 为凝结器，室外热交换器19成为蒸发器而成为暖气运行状态，室内 热交换器21对室内进行暖气运行。

此外，控制装置13在冷气运行和暖气运行时根据空调负载来控 制膨胀阀22的阀开度，以及室外风扇20和室内风扇23的转速。

如果用本发明的第1实施例，则控制装置13在冷气运行时按下 文所述调节膨胀阀22的开度、室外风扇20和室内风扇23的转速， 实行低外气温冷气控制。这里，所谓低外气温冷气控制是指像冬季 那样室外气温低的状态下所实施的冷气运行控制。

这里，上述致冷剂是沸点不同的多种致冷剂混合起来构成的非 共沸混合致冷剂。作为此一非共沸混合致冷剂的例子来说R407C是 由52Wt％的R134a、25Wt％的R125、23Wt％的R32混合而 成的三种混合致冷剂。这些各致冷剂的沸点，R134a为-26℃,R125 为-48℃,R32为-52℃。因而，R125和R32由于沸点比较低所以 容易蒸发，R134a由于沸点比较高所以不容易蒸发。

在本实施例中，上述控制装置13在冷气运行时实行下文所述的 低外气温冷气控制，上述非共沸混合致冷剂当中，使沸点高的致冷 剂(R134a)储存在储液器17内，使沸点低的致冷剂(R125和R32) 在致冷剂回路9内循环，使在此一致冷剂回路9内循环的致冷剂的 组成发生变化。

作为实行此一低外气温冷气控制的前提，由室外气温传感器24 检测的进入室外热交换器19的吸入空气温度(也就是室外气温)输 入到控制装置13。此外，流过室内热交换器21中的入口和出口的中 间位置的致冷剂温度(也就是室内热交换器致冷剂温度)由室内热 交换器温度传感器27来检测，此一室内热交换器致冷剂温度输入到 控制装置13。

控制装置13在冷气运行时作为低外气温冷气控制如图2的程序 框图中所示，首先在冷气运行开始时用室外气温传感器24来检测室 外气温(S1)，把室外风扇20的转速从多级(例如3级)当中确定 为与如上述所检测的室外气温相对应的转速(S2)。

室外风扇20的转速从大向小依次分成强风、中风、弱风。控制 装置13分别把室外风扇20的转速例如在室外气温为25℃以上时设 定成强风，在室外气温为7～25℃时设定成中风，在室外气温为7℃ 以下时设定成弱风。

在室外气温低的场合，通过降低室外风扇20的转速，在作为凝 结器发挥功能的室外热交换器19内致冷剂难以凝结，此一室外热交 换器19内的致冷剂压力上升而致冷剂温度也上升。结果，作为蒸发 器发挥功能的室内热交换器21内的致冷剂压力上升而致冷剂温度也 上升，此一室内热交换器21中结冰的发生得到抑制。

接着，控制装置13判断由室内热交换器温度传感器27所检测 的室内热交换器致冷剂温度是否成为作为第1规定温度例如1℃以 下(S3)，在成为的场合，把膨胀阀22的阀开度增大得大于正常开 度(S4)。例如，把膨胀阀22的阀开度设定成60 STEP/30 SEC。

这样一来，通过增大膨胀阀22的阀开度，在致冷剂回路9内循 环的致冷剂量增加，作为非共沸混合致冷剂的R407C当中，沸点高 且难以蒸发的致冷剂(R134a)被储存在储液器17内。因而，成为 沸点低且容易蒸发的致冷剂(R125和R32)在致冷剂回路9内循环， 在致冷剂回路9内循环的致冷剂的组成发生变化。结果促进了室内 热交换器21内的致冷剂的蒸发，此一室内热交换器21内的致冷剂 压力上升，此一室内热交换器21中的结冰的发生得到抑制。

此外，通过像这样增大膨胀阀22的阀开度，此一膨胀阀22引 起的致冷剂的减压的程度减小。因此，室内热交换器21内的致冷剂 压力上升，致冷剂温度也上升，室内热交换器21内的结冰的发生更 加得到抑制。

进而，控制装置13判断由室内热交换器温度传感器27所检测 的室内热交换器致冷剂温度是否成为低于上述第1规定温度的第2 规定温度例如0℃以下(S5)。在上述室内热交换器致冷剂温度成为 0℃以下时，控制装置13进行控制以便提高室内风扇23的转速 (S6)。室内风扇23的转速从大向小依次分成强风、中风、弱风时， 控制装置13例如把室内风扇23的转速设定成弱风到中风。

由于通过室内风扇23的转速的提高，在室内热交换器21内致 冷剂变得容易蒸发了，所以此一室内热交换器21内的致冷剂压力上 升，致冷剂温度上升，此一室内热交换器21中的结冰的发生得到抑 制。此一结冰抑制效果进一步促进流过室内热交换器21内的致冷剂 是沸点低的致冷剂(R125和R35)引起的前述结冰抑制效果。

因而，如果用上述实施例则取得以下效果①～③。

①在室外气温低的状态下的冷气运行时，因为非共沸混合致冷剂 当中，沸点高的致冷剂被储存在储液器17内，沸点低的致冷剂在致 冷剂回路9内循环，所以在此一冷气运行时在作为蒸发器发挥功能 的室内热交换器21内致冷剂变得容易蒸发，因而此一室内热交换器 21内的致冷剂压力上升，因此在室外气温低的状态下的冷气运行 时，室内热交换器21中结冰的发生得到抑制。因此，由于可以显著 地降低为了防止结冰发生时室内热交换器21的故障或液囊引起的压 缩机16的故障而造成的压缩机16的停止频度，所以即使在采用非 共沸混合致冷剂的场合，也可以在室外气温低时进行连续的冷气运 行。结果能够发挥稳定的冷气效果，实现良好的舒适性。

②在室外气温低的状态下的冷气运行之际，因为积极地把沸点高 的致冷剂储存在储液器17内，所以在致冷剂回路9中为了避免致冷 剂向储液器17的储存而设置的回收箱成为不需要的，而且因此一回 收箱的设置而成为必要的室外热交换器19附近的膨胀阀等减压机构 也可以废除。这些的结果，可以简化致冷剂回路9，可以降低空调装 置10的成本。

③在向室内热交换器21送风的室内风扇23的转速提高时，流过 室内热交换器21内的致冷剂变得容易蒸发，此一室内热交换器21 内的致冷剂压力上升而致冷剂温度也上升。结果通过非共沸混合致 冷剂当中使沸点低的致冷剂循环，在室内热交换器21内使致冷剂压 力上升，借此，结合抑制此一室内热交换器21中的结冰的发生的前 述①的效果，可以更可靠地抑制此一室内热交换器21中的结冰的发 生。

如上所述，如果用根据本实施例的空调装置，则非共沸混合致 冷剂在致冷剂回路内循环的空调装置中，在室外气温低的状态下的 冷气运行时，因为非共沸混合致冷剂当中把沸点高的致冷剂储存在 储液器中，使沸点低的致冷剂在致冷剂回路内循环，所以即使采用 非共沸混合致冷剂，也可以在室外气温低的状态下的冷气运行时抑 制室内热交换器中的结冰的发生，可以发挥稳定的冷气效果。

图3是表示根据本发明的空调装置的第2实施例的致冷剂回路 的回路图。图3实质上是与第1实施例的致冷剂回路同样的构成， 仅说明不同的部分，关于相同的部分省略其说明。此外，对相同的 部分赋予相同的标号。

在本实施例中，控制装置13在暖气运行时可以如下文所述调节 膨胀阀22的开度而实行输出致冷剂温度控制。

也就是说，上述控制装置13在暖气运行时实行以下所述的输出 致冷剂温度控制，上述非共沸混合致冷剂当中，使沸点高的致冷剂 (R134a)储存在储液器17内，使沸点低的致冷剂(R125和R32) 在致冷剂回路9内循环，使在此一致冷剂回路9内循环的致冷剂的 组成发生变化。

作为实行此一输出致冷剂温度控制的前提，由室温传感器28检 测的向室内热交换器21的吸入空气温度(也就是室温)输入到控制 装置13。此外，由输出致冷剂温度传感器25检测的来自压缩机16 的输出致冷剂温度(也就是输出致冷剂温度)输入到控制装置13。 进而，流过室外热交换器19中的入口与出口的中间位置的致冷剂的 温度(也就是室外热交换器致冷剂温度)由室外热交换器温度传感 器26来检测，此一室外热交换器致冷剂温度输入到控制装置13。此 外，流过室内热交换器21中的入口与出口的中间位置的致冷剂的温 度(也就是室内热交换器致冷剂温度)由室内热交换器温度传感器 27来检测，此一室内热交换器致冷剂温度输入到控制装置13。

控制装置13在暖气运行时作为输出致冷剂温度控制如图4的程 序框图中所示，首先在暖气运行开始后的几分钟，用室温传感器28 来检测室温(S1)，把膨胀阀22的开度设定成由用室温传感器28 所检测的室温来确定的固定开度(S2)。

此一固定开度是确定成作为非共沸混合致冷剂的R407当中使沸 点高的R134a储存在储液器17内的开度。结果成为沸点高且难以蒸 发的致冷剂(R134a)被储存在储液器17内，沸点低且容易蒸发的 致冷剂(R125和R32)在致冷剂回路9内循环，在致冷剂回路9内 循环的致冷剂的组成发生变化。

内装在控制装置13中的运行定时器(未画出)如果检测到暖气 运行开始后的上述几分钟(S3)，则控制装置13接着由输出致冷剂 温度传感器25来检测从压缩机16输出的致冷剂的温度，把此一所 检测的实际输出致冷剂温度与目标输出致冷剂温度进行比较(S4)。

此一目标输出致冷剂温度以分别由室外热交换器温度传感器 26、室内热交换器温度传感器27所检测的室外热交换器致冷剂温度 和室内热交换器致冷剂温度为参数由计算公式来确定。而且此一目 标输出致冷剂温度设定成例如把压缩机16的吸入过热度SH取为-1 度(deg)，以便R134a继续储存在储液器17内。

接着，控制装置13在步骤S4里，在输出致冷剂温度低于目标 输出致冷剂温度的场合，减小膨胀阀22阀开度，减少在致冷剂回路 9内循环的致冷剂量(S5)，在实际输出致冷剂温度高于目标输出致 冷剂温度的场合，增大膨胀阀22的阀开度，增加在致冷剂回路9内 循环的致冷剂量(S6)。借此R134a储存在储液器17内，R125和 R32在致冷剂回路9内循环。

通过上述这种输出致冷剂温度控制，由于在致冷剂回路9内循 环的致冷剂成为R125和R32而组成发生变化，所以与包含R134a 的R407C整体的场合，也就是组成发生变化前的场合相比，在作为 蒸发器发挥功能的室外热交换器19中致冷剂变得容易蒸发了，因 而，在此一室外热交换器19内的致冷剂压力上升，此一室外热交换 器19中的结霜得到抑制。同时，借助于上述组成变化后的致冷剂， 作为凝结器发挥功能的室内热交换器21内的致冷剂压力也比组成变 化前上升，此一室内热交换器21产生的室内的暖气能力提高。

因而，如果用上述实施例，得到以下效果①和②。

①在暖气运行时，因为非共沸混合致冷剂(R407C)当中沸点高 的致冷剂(R134a)被储存在储液器17内，沸点低的致冷剂(R125 和R32)在致冷剂回路9内循环，所以在暖气运行时作为蒸发器发 挥功能的室外热交换器19内致冷剂变得容易蒸发了，因而由于此一 室外热交换器19内的致冷剂压力上升，所以在此一室外热交换器19 中结霜得到抑制。因此，除霜运行时间对暖气运行时间的比例减小。

此外，在暖气运行时因为沸点低的致冷剂在致冷剂回路9内循 环，所以作为凝结器发挥功能的室内热交换器21内的致冷剂压力上 升，由此一室内热交换器21产生的暖气能力提高。

这些的结果，作为空调装置10的整体，可以提高暖气运行时的 暖气能力。

②在暖气运行之际，因为积极地把沸点高的致冷剂(R134a)储 存在储液器17内，所以在致冷剂回路9中为了避免致冷剂向储液器 17的储存而设置的回收箱成为不需要的，而且因此一回收箱的设置 而成为必要的室外热交换器19附近的减压机构，例如膨胀阀也可以 废除。这些的结果，可以简化致冷剂回路9，可以降低空调装置10 的成本。

像以上这样，如果用根据本发明的第2实施例的空调装置，则 在非共沸混合致冷剂在致冷剂回路内循环的空调装置中，因为构成 为在暖气运行时非共沸混合致冷剂当中把沸点高的致冷剂储存在储 液器内，使沸点低的致冷剂在致冷剂回路内循环，所以即使采用非 共沸混合致冷剂，也可以在暖气运行时抑制对室外热交换器的结霜 而提高暖气能力。

虽然以上基于上述实施例说明了本发明，但是本发明不限定于 这些。

例如，虽然在上述实施例中作为非共沸混合致冷剂描述了 R407C的场合，但是本发明也可以运用于R410A等其他种类的非共 沸混合致冷剂。