JPS63189746A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両用空調装置、一般建物用空調装置、冷凍
車用冷凍装置、或いは冷蔵庫等の冷却系統に係り、特に
、当該冷却系統をその冷却能力において負荷に応じて制
御するに通した冷凍装置に関する。

〔従来技術〕 従来、この種の冷凍装置においては、特開昭６０−２６
３０６６号公報に示されているように、コンプレッサ、
コンデンサ、膨張弁、エバポレータ等を接続した冷却系
統内に非共沸混合冷媒を封入し、エバポレータ内への流
入非共沸混合冷媒の温度を同エバポレータの入口及び出
口までの間にて検出し、エバポレータからコンプレッサ
への流入非共沸混合冷媒の温度をエバポレータの出口か
らコンプレッサの入口までの間にて検出して、両温度検
出結果の差に応じて膨張弁によりコンデンサからエバポ
レータへの非共沸混合冷媒の循環量を制御するようにし
たものが°ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような構成においては、非共沸混合
冷媒を所定組成割合にて組成する低沸点冷媒と高沸点冷
媒が、常に前記所定組成割合でもって、膨張弁からエバ
ポレータに供給されることとなるため、低沸点冷媒独自
の冷却能力及び高沸点冷媒独自の冷却能力をそれぞれ有
効に活用することができず、その結果、エバポレータの
冷却能力範囲に制限が生ずるという不具合がある。

そこで、本発明は、このような不具合に対処すべく、非
共沸混合冷媒の各組成成分の独自の冷却能力を有効に活
用するようにした冷凍装置を提供しようとするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる問題の解決にあたり、本発明の構成は、第１図に
て例示するごとく、低沸点冷媒と高沸点冷媒とからなる
非共沸混合冷媒を付与されたときこの非共沸混合冷媒に
より被冷却体を冷却するとともに、同非共沸混合冷媒を
、前記高沸点冷媒よりも前記低沸点冷媒をより多く含む
ガス相成分と前記低沸点冷媒よりも前記高沸点冷媒をよ
り多く含む液相成分とからなる二相非共沸混合冷媒とし
て発生する第１冷却部１ａとこの第１冷却部１ａから二
相非共沸混合冷媒又はそのガス相成分を冷媒として付与
されたときこの冷媒により前記被冷却体を冷却する第２
冷却部１ｂとからなる冷却手段１と、作動状態にて非共
沸混合冷媒を付与されたとき同冷媒を圧縮し高温高圧の
非共沸混合冷媒として発生する圧縮手段２と、この圧縮
手段２からの非共沸混合冷媒を凝縮し高温高圧の液相非
共沸混合冷媒として発生する凝縮手段３と、この凝縮手
段３からの液相非共沸混合冷媒を減圧し低温低圧の非共
沸混合冷媒として発生し冷却手段１の第１冷却部１ａに
付与する減圧手段４と、冷却手段１の第１冷却部１ａか
ら二相非共沸混合冷媒を付与されたときこの二相非共沸
混合冷媒を液相成分とガス相成分に分離する分離手段５
と、第１切換状態にあるとき冷却手段１の第１冷却部１
ａからの二相非共沸混合冷媒を分離手段５に付与すると
ともにこの分離手段５からのガス相成分を冷却手段１の
第２冷却部１ｂに付与し、また第２切換状態にあるとき
第１冷却部１ａからの二相非共沸混合冷媒を分離手段５
から遮断して第２冷却部１ｂに付与するとともに分離手
段５からのガス相成分と第２冷却部１ｂから遮断する電
気的切換手段６と、第１作動状態にあるとき冷却手段１
の第２冷却部１ｂからの冷媒を前記非共沸混合冷媒とし
て圧縮手段２に付与し、また第２作動状態にあるとき第
２冷却部１ｂからの冷媒及び分離子′Ｖｉ５からの液相
成分を合流させて前記非共沸混合冷媒として圧縮手段２
に付与する電気的冷媒付与手段７とにより構成した冷却
系統を備え、かつこの冷却系統の冷却能力不足状態を表
わす物理量を物理量検出信号として検出する物理量検出
手段８ａと、前記物理量検出信号の値が大きい（又は、
小さい）とき前記冷却系統の冷却能力を増大（又は、減
少）させるべき旨判定し第１　（又は、第２）の判定信
号を生じる判定手段８ｂと、前記第１　（又は、第２）
の判定信号に応答して電気的切換手段６を第１　（又は
、第２）の切換状態にする第１駆動手段９ａと、前記第
１　（又は、第２）の判定信号に応答して電気的冷媒付
与手段７を第１　（又は、第２）の作動状態にする第２
駆動手段９ｂとを設けるようにしたことにある。

〔作用〕

このように本発明を構成したことにより、物理量検出手
段８ａからの物理量検出信号の値が大きい場合には、判
定手段８ｂが第１判定倍号を発生し、圧縮手段２の作動
状態にて第１駆動手段９ａが前記第１判定倍号に応答し
て電気的切換手段６を第１切換状態にし、これと同時に
第２駆動手段９ｂが電気的冷媒付与手段７を第１作動状
態にする。

このような状態にて凝縮手段３が高温高圧の液相非共沸
混合冷媒を発生すれば、減圧手段４が同液相非共沸混合
冷媒を減圧し低温低圧の非共沸混合冷媒として発生し冷
却手段１の第１冷却部１ａに付与する。すると、この第
１冷却部１ａが、減圧手段４からの非共沸混合冷媒によ
り前記被冷却体を冷却するとともに、同非共沸混合冷媒
を、前記高沸点冷媒よりも前記低沸点冷媒をより多く含
むガス相成分と前記低沸点冷媒よりも前記高沸点冷媒を
より多く含む液相成分とからなる二相非共沸混合冷媒と
して発生し、分離手段５．が、電気的切換手段６の第１
切換状態にて、第１冷却部１ａから二相非共沸混合冷媒
を受けて液相成分とガス相成分に分離し同ガス相成分を
電気的切換手段６の第１切換状態にて冷却手段１の第２
冷却部１ｂに付与する。

かかる場合、分離手段５内にて分離されたガス相成分は
、上述のごとく、前記高沸点冷媒よりも前記低沸点冷媒
をより多く含む。換言すれば、圧縮手段２の作用のもと
に、前記冷却系統を循環する冷媒中の低沸点冷媒の組成
割合が増加する。このことは、冷却手段１への二相非共
沸混合冷媒の冷却能力が前記低沸点冷媒の多くなる分だ
け高くなることを意味する。その結果、冷却手段１は、
高冷却能力を有する非共沸混合冷媒により両冷却部１ａ
、ｌｂでもって前記非冷却体を急速に冷却する。

然る後、物理量検出手段８ａからの物理量検出信号の値
が小さくなると、判別手段８ｂが第２判定倍号を発生し
、これに応答して第１駆動手段９ａが圧縮手段２の作動
状態にて電気的切換手段６を第２切換状態にし、これと
同時に第２駆動手段９ｂが電気的冷媒付与手段７を第２
作動状態にする。すると、冷却手段１の第１冷却部１ａ
が、上述と同様に、前記被冷却体を冷却しつつ二相非共
沸混合冷媒を発生し、同冷却手段ｌの第２冷却部１ｂが
、電気的切換手段６の第２切換状態にて、分離手段５か
ら遮断されて第１冷却部１ａから二相非共沸混合冷媒を
受けて前記被冷却体を冷却し、圧縮手段２が、電気的冷
媒付与手段７の第２作動状態にて、第２冷却部１ｂから
の冷媒及び分離手段５からの液相成分を合流させて合流
非共沸混合゛冷媒として受けて圧縮し高温高圧の非共沸
混合冷媒として発生する。

かかる場合、上述のごとく分離手段５内の液相成分中の
高沸点冷媒が低沸点冷媒より多いため、電気的冷媒付与
子￥＆７からの合流非共沸混合冷媒中の高沸点冷媒が低
沸点冷媒より多くなる。換言すれば、電気的冷媒付与手
段７によって圧縮手段２に前記合流非共沸混合冷媒が付
与されると、前記冷却系統を循環する冷媒中の高沸点冷
媒の組成割合が増加する。このことは、冷却手段１への
非共沸混合冷媒の冷却能力が高沸点冷媒の多い分だけ低
くなることを意味する。その結果、冷却手段１は、凝縮
手段３及び減圧手段４との協働のもとに、かかる低冷却
能力を有する非共沸混合冷媒により前記被冷却体を緩や
かに冷却する。

〔効果〕

上述のような本発明の作用により、非共沸混合冷媒中の
低沸点冷媒が高沸点冷媒よりも高い冷却能力を有するこ
と及び第１冷却部１ａにて二相非共沸混合冷媒が形成さ
れることを有効に活用して、前記物理量の大小に応じ、
冷却手段１への非共沸混合冷媒に含まれる低沸点冷媒と
高沸点冷媒の組成比率を、非共沸混合冷媒の冷却能力を
増減させるように制御することとなり、その結果、上述
の組成比率の制御のみによってこの種の冷凍装置の冷却
能力範囲を大幅に拡大できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面により説明すると、第２
図は、車両に通用した本発明に係る冷凍装置の一例を示
しており、この冷凍装置は、冷却系統１０と、この冷却
系統１０に接続した制御装置２０とにより構成されてい
る。冷却系統１０は、当該車両の車室内に連通ずるエア
ダクト１０ａ内に配設したエバポレータ１１を備えてお
り、このエバポレータ１１は、その主流入口１１ａにて
、管路Ｐ１．キャピラリチューブ１２及び管路Ｐ２を介
しコンデンサ１３の流出口１３ｂに接続され、一方、そ
の主流出口１１ｂにて、管路Ｐ３、アキュムレータ１４
及び管路Ｐ４を介し定容量型コンプレッサ１５の吸入口
１５ａに接続されている。

コンデンサ１３は、その流入口１３ａにて管路Ｐ５を介
しコンプレッサ１５の吐出口１５ｂに接続されており、
このコンデンサ１３は、その一定凝縮圧下における放熱
作用に応じ、コンプレッサ１５から管路Ｐ５を介し後述
のごとく付与される高温高圧の非共沸混合冷媒を凝縮し
高温高圧の液相非共沸混合冷媒としてその流出口１３ｂ
から管路Ｆ２内に流出させる。かかる場合、上述した非
共沸混合冷媒は、高沸点冷媒と低沸点冷媒とを混合して
なり冷却系統１０内に封入されているもので、本実施例
においては、高沸点冷媒として、例えば、大気圧にて一
３０℃にて沸点を有するＲ１２　（ＣＣ１２Ｆ２）が採
用され、一方、低沸点冷媒として、例えば、−５８℃に
て沸点を有するＲ１３Ｂ１　　（ＣＢｒＦ３）が採用さ
れている。

また、当該非共沸混合冷媒は、その凝縮温度ｔｃ　（’
Ｃ）の変化に応じて、ガス相状態、液相状態、或いはガ
ス相及び液相の二相状態に変化するもので、この非共沸
混合冷媒のガス相状態は、第３図にて示す境界曲線Ｘの
上側領域（以下、ガス相域Ｇという）により特定され、
同非共沸混合冷媒の液相状態は、第３図にて示す境界曲
線Ｙの下側領域（以下、液相領域りという）により特定
され、また、同非共沸混合冷媒の二相状態は、両境界曲
線Ｘ、Ｙ間の領域（以下、二相域ＧＬという）により特
定される。

しかして、非共沸混合冷媒がガス相域Ｇにある場合にお
いてコンデンサ１３の凝縮作用を受けると、同非共沸混
合冷媒は、その凝縮温度ｔｅａと境界曲線Ｘとの交点ａ
にて凝縮し始め、第３図にて図示矢印Ａ方向に凝縮度を
増大させつつ凝縮温度ｔｃを低下させ、かつ境界曲線Ｙ
上の点Ｃ（第３図にて点ａの図示直下に位置する）にて
凝縮し終り液相域りに属する。また、凝縮過程における
非共沸混合冷媒中の高沸点冷媒のガス相成分の組成率（
以下、高沸点冷媒ガス相成分組成率αｇという）及び液
相成分の組成率（以下、高沸点冷媒液相成分組成率αβ
という）は、第３図にて図示横軸の左端から右端にかけ
て増大する。一方、低沸点冷媒のガス相成分の組成率（
以下、低沸点冷媒ガス相成分組成率βｇという）及び液
相成分の組成率（以下、低沸点冷媒液相成分組成率βｌ
という）は前記横軸の右端から左端にかけて増大するよ
うになっている。このため、凝縮過程におけるｔｗｔｃ
ｂに対応した矢印Ａ上の点すにおける各組成率について
例示すると、境界曲線Ｘ上の点ｘｂに基き、αｇ−αｇ
ｂ、　　βｇ＝βｇｂとなり、一方、境界曲線Ｙ上の点
Ｙｂに基き、αｒ＝αｌｂ　（＞αｇｂ）、　　ββ＝
βｌｂ（＜βｇｂ）となる。

キャピラリチューブ１２は、コンデンサ１３の流出口１
３ｂから管路Ｐ２を介し高温高圧の液相非共沸混合冷媒
を受けて減圧し低温低圧の非共沸混合冷媒として管路Ｆ
１内に流出させる。かかる場合、キャピラリチューブ１
２の減圧過程においては、非共沸混合冷媒の状態が、点
Ｃ（第３図参照）から矢印Ａとは逆方向に変化して二相
状態（第３図にて点ｄ参照）となる。このため、キャピ
ラリチューブ１２からの非共沸混合冷媒中には、低沸点
冷媒ガス相成分組成率βｇが高沸点冷媒ガス相成分組成
率αｇよりも多くなり、一方、高沸点冷媒液相成分組成
率αｌが低沸点冷媒液相成分組成率βｌよりも多くなる
。

エバポレータ１１は、第４図に示すごとく、一対の屈曲
状冷媒配管１１Ａ、１１Ｂと、放熱フィン部材１１Ｃと
により構成されており、冷媒配管１１Ａは、その一端に
てエバポレータ１１の主流入口１１ａ　（第２図及び第
４図参照）を形成し管路Ｐ１を介しキャピラリチューブ
１２に接続され、一方、その他端にてエバポレータ１１
の補助流出口１１Ｃ（第２図及び第４図参照）を形成し
管路Ｐ６を介し四方電磁弁１７に接続されている。また
、冷媒配管１１Ｂは、その一端にてエバポレータ１１の
主流出口１１ｂ（第２図及び第４図参照）を形成してお
り、一方、この冷媒配管１１Ｂの補助流出口１１ｄ（第
２図及び第４図参照）を形成し管路Ｐ７を介し四方電磁
弁１７に接続されている。

このように構成したエバポレータ１１においては、冷媒
配管１１Ａが、その主流入口１１ａにてキャピラリチュ
ーブ１２から管路Ｐ１を介し非共沸混合冷媒を受け、こ
の非共沸混合冷媒の蒸発により放熱フィン部材１１Ｃの
放熱作用下にてエアダクト１１ａ内への流入空気流を冷
却するとともに同非共沸混合冷媒の状態を第３図の点ｄ
から点すに向けて変化させる。また、冷媒配管１１Ｂは
、後述のごとく冷媒配管１１Ａからの非共沸混合冷媒又
はそのガス相成分を補助流入口ｌｉｄに受けたとき同非
共沸混合冷媒又はそのガス相成分により放熱フィン部材
１１Ｃの放熱作用下にてエアダク）１０ａ内への流入空
気流を冷却する。

四方電磁弁１７は、両管路Ｐ６．Ｐ７と両管路Ｐ８．Ｐ
９との間に介装されて、そのソレノイド１７ａの励磁に
より、両管路Ｐ６．Ｐ８間の連通及び両管路Ｐ７．ＰＢ
間の連通を共に許容して、エバポレータ１１の補助流出
口１１ｃからの非共沸混合冷媒を管路Ｐ６を通し管路Ｐ
８内に付与するとともに、管路Ｐ９内に後述のごとく付
与されるガス相成分を管路Ｐ７を通しエバポレータ１１
内にその補助流入口ｌｉｄから付与する。一方、ソレノ
イド１７ａが消磁されると、四方電磁弁１７は、両管路
Ｐ６．ＰＢ間の連通及び両管路Ｐ７゜２９間の連通を共
に遮断し、かつ両管路Ｐ６．Ｐ１間の連通及び両管路Ｐ
８．Ｐ９間の連通を共に許容して管路Ｐ６からの非共沸
混合冷媒を管路Ｐ７を通しエバポレータｌｌ内にその補
助流入口１１ｄから流入させるとともに管路Ｐ９内のガ
ス相成分を管路Ｐ８内に流入させる。

遠心分離器１８は、第２図に示すごとく、各管路Ｐ８．
Ｐ９及びＰＩＯの間に介装されているもので、この遠心
分離器１８は、第５図に示すごとく、円筒状ハウジング
１８ａと、筒状流入口１８ｂと、一対の筒状流出口１８
Ｃ，１８ｄとによって構成されている。流入口１８ｂは
、ハウジング１８ａの円周壁の第５図にて図示上端部か
らその接線方向及びハウジング１８ａの軸と直角な方向
に延出するように形成されており、この流入口１８ｂは
その外端にて管路Ｐ８に接続されている。

また、流出口１８ｃは、ハウジング１８ａの第５図にて
図示上壁中央から上方へ延出して形成され゛ており、こ
の流出口１８ｃの外端は管路Ｐ９に接続されている。一
方、流出口１８ｄは、ハウジング１８ａの第５図にて図
示底壁の中央から垂下するように形成されており、この
流出口１８ｄの外端は管路ＰＩＯに接続されている。

しかして、このように構成した遠心分離器１８において
は、管路Ｐ８内の非共沸混合冷媒が流入口１８ｂを通り
ハウジング１８ａ内にその内周面接線方向に向けて噴出
すると、当該非共沸混合冷媒の液相成分がその重力及び
遠心力に応じハウジング１８ａの内周面に沿い移動しつ
つ降下しハウ　　　゛ジング１８ａ内にてその底壁上に
溜り、一方、当該非共沸混合冷媒のガス相成分がハウジ
ング１８ａ内にて前記液相成分から分離して流出口１８
ｃから管路Ｐ９内に流入する。

常閉型電磁開閉弁１９は、第２図に示すごとく、管路Ｐ
ＩＯと、管路Ｐ４から分岐する管路ｐＨとの間に介装さ
れており、この電磁開閉弁１９は、そのソレノイド１９
ａの励磁により開成し両管路ＰＩＯ，ｐＨ間の連通を許
容して遠心分離器１８からその流出口１８ｄ及び両管路
ＰＩＯ，Ｐ１１を通し液相成分を管路Ｐ４内に付与し、
一方、ソレノイド１９ａの消磁により閉成し両管路Ｐ１
０、ＰＩ３間の連通を遮断する。

アキュムレータ１４は、エバポレータ１１の主流出口１
１ｂから管路Ｐ３を介し冷媒を受けてその液相成分を貯
えるとともに残余のガス相成分を管路Ｐ４内に流出させ
る。コンプレッサ１５は、その付設の電磁クラッチ１６
の係合により、当該車両のエンジンからＶベルト機構１
．６ａを介し動力を伝達されて作動し、アキュムレータ
１４からのガス相成分又は同ガス相成分及び管路ｐＨか
らの液相成分を管路Ｐ４を介し受けて圧縮し高温高圧の
非共沸混合冷媒として吐出口１５ｂから管路Ｐ５内に吐
出する。また、コンプレッサ１５は電磁クラッチ１６の
解離により前記エンジンの動力から遮断されて停止する
。

制御装置２０は、第２図に示すごと（、操作スイッチ２
１と、温度センサ２２と、この温度センサ２２に接続し
たＡ−Ｄ変換器２３とを備えており、操作スイッチ２１
は、本発明装置による冷却作用が必要なとき操作されて
操作信号を発生する。

温度センサ２２は、エバポレータ１１の主流入口１１ａ
の現実の温度ｔｉ（’Ｃ）を検出し冷媒温度検出信号と
して発生する。Ａ−Ｄ変換器２３は温度センサ２２から
の冷媒温度検出信号をディジタル温度信号にディジタル
変換する。

マイクロコンピュータ２４は、当該車両のイグニッショ
ンスイッチＩＧの閉成により作動状態となり、第６図に
示すフローチャートに従い、操作スイッチ２１及びＡ−
Ｄ変換器２３との協働によりコンピュータプログラムを
実行し、この実行中において、電磁クラッチ１６、四方
電磁弁１７のソレノイド１７ａ及び電磁開閉弁１９のソ
レノイド１９ａにそれぞれ接続した各駆動回路２５．２
６及び２７の制御に必要な演算処理を行う。但し、上述
したコンピュータプログラムはマイクロコンピュータ２
４のリードオンリメモリ　（以下、ＲＯＭという）に予
め記憶しである。駆動回路２５はマイクロコンピュータ
２４の制御を受けて電磁クラッチ１６を選択的に係合さ
せる：駆動回路２６はマイクロコンピュータ２４の制御
を受けて四方電磁弁１７のソレノイド１７ａを選択的に
励磁する。また、駆動回路２７はマイクロコンピュータ
２４の制御を受けて電磁開閉弁１９のソレノイド１９ａ
を選択的に励磁する。

以上のように構成した本実施例において、例えば夏期に
、イグニッションスイッチＩＧの閉成により当該車両の
エンジンを始動させるとともにマイクロコンピュータ２
４を作動させ、かつ操作スイッチ２１から操作信号を発
生させれば、同マイクロコンピュータ２４がコンピュー
タプログラムの実行を第６図のフローチャートに従いス
テップ３０ａにて開始し、ステップ３１にて、その内部
素子を初期化するとともにタイマデータＴ＝０とリセッ
トし、ステップ３１ａにて、Ａ−Ｄ変換器２３からディ
ジタル温度信号及び操作スイッチ２１から操作信号を入
力され、かつステップ３２にて、同操作信号に基きｒＹ
ＥｓＪと判別しコンピュータプログラムをステップ３３
に進める。

現段階において、エバポレータ１１の主流入口１１ａの
温度ｔｉが１０（”Ｃ）より高ければ、マイクロコンピ
ュータ２４がステップ３１ａにおけるディジタル温度信
号の値に応じ目標冷却能力データ（第７図参照）から最
大冷却能力Ｈｉを必要とする旨判定しコンピュータプロ
グラムをステップ３４に進める。但し、上述した目標冷
却能力データは、第７図に示すごとく、最大冷却能力Ｈ
ｔ。

中間冷却能力Ｍｅ及び最小冷却能力Ｌｏと温度ｔｉとの
関係を特定するもので、マイクロコンビ斗−タ２４のＲ
ＯＭに予め記憶されている。

上述のごとく、コンピュータプログラムがステップ３４
に進むと、マイクロコンピュータ２４がタイマデータＴ
を「１」だけ加算更新し、次のステンプ３４ａにて、電
磁クラッチ１６の係合に必要な係合出力信号を発生し、
ステップ３４ｂにて、電磁開閉弁１９のソレノイド１９
ａの励磁に必要な第１励磁出力信号を消滅状態に維持し
、ステップ３５にて、ステップ３４におけるタイマデー
タＴ〈所定計時値ＴＯに基き「ＮＯ」と判別し、かつス
テップ３５ａにて、四方電磁弁１７のソレノイド１７ａ
の励磁に必要な第２励磁出力信号を発生させる。但し、
上述の所定計時値ＴＯは、遠心分離器１８内に液相成分
が適正量にて満たされるのに必要な所定時間（例えば、
３０秒）に相当しマイクロコンピュータ２４のＲＯＭに
予め記憶されている。

しかして、上述のごとく、マイクロコンピュータ２４が
第１励磁出力信号の消滅状態にて係合出力信号及び第２
励磁出力信号を発生すると、駆動回路２５が前記係合出
力信号に応答して電磁クラッチ１６を係合させる。する
と、コンプレッサ１５が電磁クラッチ１６の係合下にて
前記エンジンから■ベルト機構１６ａを介し動力を伝達
されて作動する。また、駆動回路２６がマイクロコンピ
ュータ２４からの第２励磁出力信号に応答して四方電磁
弁１７のソレノイド１７ａを励磁し、この四方電磁弁１
７が両管路Ｐ６．Ｐ８間の連通及び両管路Ｐ７．Ｐ９間
の連通を共に許容する。このとき、電磁開閉弁１９は閉
状態にある。

このように電磁開閉弁１９の閉状態にてコンプレッサ１
５が作動するとともに四方電磁弁１７が両管路Ｐ６．Ｐ
Ｂ間及び両管路Ｐ７．Ｐ９間の各連通を許容すると、コ
ンプレッサ１５が、その作動により、電磁開閉弁１９の
閉状態にてアキュムレータ１４から管路Ｐ４及び吸入口
１５ａを通しガス相成分を吸入して圧縮し、高温高圧の
ガス相非共沸混合冷媒として吐出口１５ｂから管路Ｐ５
を通しコンデンサ１３内にその流入口１３ａから圧送す
・る。すると、コンデンサ１３がその凝縮圧の一定下に
てガス相非共沸混合冷媒を放熱フィン部材１３Ｃの放熱
作用のもとに凝縮し高温高圧の液相非共沸混合冷媒とし
て流出口１３ｂから管路Ｐ２を通しキャピラリチューブ
１２内に付与し、このキャピラリチューブ１２が同液相
非共沸混合冷媒を減圧し低温低圧の二相非共沸混合冷媒
（第３図にて点ｄ参照）としてエバポレータ１゛１内に
その主流出口１１ａから流入させる。

すると、エバポレータ１１の冷媒配管１１Ａが、放熱フ
ィン部材１１Ｃの放熱作用下にて、キャピラリチューブ
１２からの二相非共沸混合冷媒により、エアダクト１０
ａ内への流入空気流を冷却するとともに同二相非共沸混
合冷媒の状態を第３図の矢印Ａとは逆方向に沿い点ｄの
状態から例えば点すの状態に変化させ、かつこのように
変化した二相非共沸混合冷媒を補助流出口１１ｃから管
路Ｐ６、四方電磁弁１７及び管路Ｐ８を介し遠心分離器
１８内にその流入口１８ｂから噴出させる。

しかして、このように噴出された非共沸混合冷媒の液相
成分が遠心分離器１８の底部に溜り、一方、同非共沸混
合冷媒のガス相成分が遠心分離器１８の流出口１８ｃか
ら管路Ｐ９内に流出し四方電磁弁１７及び管路Ｐ７を通
りエバポレータ１１内にその補助流入口ｌｉｄから流入
する。かかる場合、例えば、ｔｃ＝ｔｃｂ　（第３図参
照）であるととすれば、遠心分離器１８内の非共沸混合
冷媒のうち、高沸点冷媒のガス相成分組成率及び液相成
分組成率は、それぞれ、αｇ＝αｇｂ、　　αβ＝αｌ
ｂであり、一方、低沸点冷媒のガス相成分組成率及び液
相成分組成率は、それぞれ、βｇ＝βｇｂ。

βｌ＝βｌｂである。従って、遠心分離農工８内のガス
相成分においては、高沸点冷媒に比べ低沸点冷媒の方が
多くなり、一方、同遠心分離器１８内の液相成分におい
ては、低沸点冷媒に比べ高沸点冷媒の方が多くなる。

換言すれば、遠心分離器１８内の非共沸混合冷媒が、高
沸点冷媒よりも低沸点冷媒を多く含むガス相成分として
遠心分離器１８の流出口１８ｃがら管路Ｐ９内に流出し
四方電磁弁１７及び管路Ｐ７を通りエバポレータ１１内
にその補助流入口１１ｄから流入し、かつ低沸点冷媒よ
りも高沸点冷媒を多く含む液相成分として遠心分離器１
８内に順次貯えられてゆく。

然る後、ステップ３４におけるステップ３４におけるタ
イマデータＴの加算更新が繰返されてステップ３５にお
ける判別がｒＹＥＳＪとなると、遠心分離器１８内に適
正量の液相成分が貯えられとの判断のもとに、マイクロ
コンピュータ２４がステップ３５ｂにて第２励磁出力信
号を消滅させ、これに応答して四方電磁弁１７が、その
ソレノイド１７ａの消磁により、管路Ｐ６を管路Ｐ８か
ら遮断して管路Ｐ７に連通させるとともに、管路Ｐ９を
管路Ｐ７から遮断して管路Ｐ８に連通させる。

このため、遠心分離器１８内には、低沸点冷媒よりも高
沸点冷媒を多く含む液相成分が適正量にて貯蔵されるこ
ととなる。換言すれば、エバポレータ１１に流入する非
共沸混合冷媒中には、高沸点冷媒よりも低沸点冷媒の方
が多く適正量にて含まれることとなる。

然る後は、コンプレッサ１５が、高冷却能力を有するガ
ス相成分を高温高圧の非共沸混合冷媒として圧縮し、コ
ンデンサ１３が同非共沸混合冷媒を液相非共沸混合冷媒
として凝縮し、キャピラリチューブ１２が同液相非共沸
混合冷媒を低温低圧の高冷却能力をもつ非共沸混合冷媒
として減圧しエバポレータ１１の冷媒配管１１Ａに付与
する。

従って、エバポレータ１１の冷媒配管１１Ａが、かかる
高冷却能力を有する非共沸混合冷媒により、エアダクト
１０ａ内への流入空気流を急速に冷却し、かつ冷媒配管
１１Ｂが、上述と同様の四方電磁弁１７及び遠心分離器
１８との協働作用により、同様に、高冷却能力を有する
ガス相成分を受けて前記流入空気流を急速に冷却する。

このことは、冷凍装置が高冷却能力Ｈｉにて空気流を急
冷却することを意味する。このとき、エバポレータ１１
の主流入口１１ａの温度も急速に低下して行く。

このような急冷却過程において、車室内の温度の低下に
伴い、エバポレータ１１の主流入口１１ａの温度ｔｉが
３（℃）に低下すると、コンピュータプログラムがステ
ップ３３に達したとき、マイクロコンピュータ２４が、
Ａ−Ｄ変換器２３からのディジタル温度信号の値に基き
、目標冷却能力データから中間冷却能力Ｍｅでよい旨判
定し、コンピュータプログラムをステップ３６に進めて
タイマデータＴ＝０とリセットし、ステップ３６ａにて
係合出力信号の発生を維持し、ステップ３６ｂにて第１
励磁出力信号を発生し、かつステップ３６ｃにて第２励
磁出力信号の消滅を維持する。

このようにマイクロコンピュータ２４が係合出力信号の
発生状態及び第２励磁出力信号の消滅状態にて第１励磁
出力信号を発生すると、コンプレッサ１５の作動状態及
び遠心分離器１日による液相成分及びガス相成分の封じ
込め状態にて駆動回路２７が電磁開閉弁１９のソレノイ
ド１９ａを励磁し、この電磁開閉弁１９がその開成によ
り両管路ＰＩＯ，ｐＨ間の連通を許容する。すると、遠
心分離器１８内の液相成分が、非共沸混合冷媒として同
遠心分離器１８の流出口１８ｄから管路ＰＩＯ内に流入
し、電磁開閉弁１９及び管路Ｐ１１を通り管路Ｐ４内に
流入しアキュムレータ１４からの非共沸混合冷媒と合流
し、合流非共沸混合冷媒としてコンプレッサ１５内に流
入する。

かかる場合、遠心骨！ｉｉＩ器１８内の液相成分は、上
述のごとく、低沸点冷媒よりも高沸点冷媒を多く含むた
め、コンプレッサ１５内に流入する合流非共沸混合冷媒
中の高沸点冷媒が、低沸点冷媒よ・りも多くなる。この
ことは、エバポレータ１１への非共沸混合冷媒の冷却能
力が高沸点冷媒の増加分だけ低下することを意味する。

従って、当該合流非共沸混合冷媒の冷却能力が最大冷却
能力Ｈｉの場合よりも低く中間値に維持される。しかし
て、このようにコンプレッサ１５に流入した合流非共沸
混合冷媒は、上述と同様に、同コンプレ・ノサ１５によ
り圧縮され、コンデンサ１３により凝縮され、かつキャ
ピラリチューブ１２により減圧されて中間冷却能力を有
する低温低圧の非共沸混合冷媒としてエバポレータ１１
に流入する。

よりて、エバポレータ１１の冷媒配管１１Ａが、かかる
中間冷却能力を有する非共沸混合冷媒により、エアダク
）１０ａへの流入空気流を緩やかに冷却し、かつエバポ
レータ１１の冷媒配管１１Ｂが四方電磁弁１７との協働
作用により冷媒配管１１Ａからの非共沸混合冷媒を受け
て前記流入空気流を緩やかに冷却する。このことは、冷
凍装置が中間冷却能力Ｍｅにて空気流を緩冷却すること
を意味する。このとき、エバポレータ１１の主流入口１
１ａの温度ｔｉも緩やかに低下して行（。なお、ステッ
プ３５における判別がｒＹＥＳＪとなる前に、ステップ
３３における判定がコンピュータプログラムをステップ
３６に進めるようになされた場合にも上述と同様の作用
効果を達成する。

以上のような緩冷却過程においてエバポレータ１１の主
流入口１１ａの温度ｔｉがＯ（’Ｃ）まで低下すると、
コンビエータプログラムがステップ３３に進んだときマ
イクロコンピュータ２４が、Ａ−Ｄ変換器２３からのデ
ィジタル温度信号の値に基き、目標冷却能力データから
最小冷却能力ＬＯでよい旨判定し、コンピュータプログ
ラムをステップ３７に進めてタイマデータＴ−０とリセ
ットし、ステップ３７ａにて係合出力信号を消滅させ、
ステップ３７ｂにて第１励磁出力信号を消滅させ、かつ
ステップ３７ｃにて第２励磁出力信号の消滅状態を維持
する。

このようにマイクロコンピュータ２４が第２励磁出力信
号の消滅状態にて係合出力信号及び第１励磁出力信号を
消滅させると、駆動回路２５が前記係合出力信号の消滅
に応答して電磁クラッチ１６をＨｇｌｔし、コンプレッ
サ１５が前記エンジンの動力から遮断されて停止する。

また、駆動回路２７がマイクロコンピュータ２４からの
第１励磁出力信号の消滅に応答して電磁開閉弁１９のソ
レノイド１９ａを消磁し、この電磁開閉弁１９がその閉
成により両管路ＰＩＯ，ｐＨ間の連通を遮断する。

以上説明したように、本実施例においては、非共沸混合
冷媒中の低沸点冷媒が高沸点冷媒よりも高い冷却能力を
有すること及びエバポレータ１１の冷媒配管１１Ａ中に
て二相非共沸混合冷媒が形成されることを利用して、エ
バポレータ１１の主流入口１１ａの温度の高低に応じ、
冷却系統を循環する非共沸混合冷媒中に含まれる低沸点
冷媒と高沸点冷媒の組成比率を制御することにより、エ
バポレータ１１の冷却能力を増減させるので、上述の組
成比率の制御のみによってこの種の冷凍装置の冷却能力
範囲を容易にかつ応答性よく大幅に拡大できる。

なお、前記実施例においては、冷却系統１０に封入した
低沸点冷媒と高沸点冷媒の重量比を１：１としたが、こ
れに限ることなく、同重量比を適宜変更して実施しても
よい。

また、前記実施例においては、四方電磁弁１７からの二
相非共沸混合冷媒中の液相成分とガス相成分の分離手段
として遠心分離器１８を採用したが、これに代えて、衝
突分離器を採用し、この衝突分離器内の分離板に二相非
共沸混合冷媒を衝突させることにより、液相成分とガス
相成分に分離するようにしてもよい。

また、前記実施例においては、遠心分Ｒ器１８内の液相
成分をアキュムレータ１４とコンプレッサ１５の間に戻
すようにしたが、これに限ることなく、同液相成分を、
キャピラリチューブ１２の下流からコンプレッサ１５ま
での低圧側部分のどこかに戻すように実施してもよい。

また、前記実施例においては、温度センサ２２よりエバ
ポレータ１１の主流入口Ｌ　１　ａの温度を検出するよ
うにしたが、これに代えて、例えば、管路Ｐ１或いはエ
バポレータ１１の主流出口１１ｂ、補助流出口１１ｃ又
は補助流入口ｌｉｄの温度を温度センサ２２より検出す
るようにしてもよい。

また、本発明の実施にあたっては、エバポレータ１１の
主流入口１１Ｈの温度に限ることな（、例えば、エバポ
レータ１１の吹出空気温度、外気の温度等を温度センサ
２２の検出結果に代えて利用して実施してもよい。

また、本発明の実施にあたっては、エバポレータ１１の
流入口１１ａの温度に代えて、冷媒圧力、或いはエバポ
レータ１１からの吹出空気流を検出するようにしてもよ
く、後者の場合には、冷却系統１０に既設のブロワの空
気流量切換スイッチを利用すればよい。

また、本発明の実施にあたっては、コンプレッサ１５の
回転速度を制御したり、或いは同コンプレッサ１５に代
えて可変容量型コンプレッサを採用して実施してもよく
、かかる場合には、コンプレッサ１５の回転速度或いは
可変容量型コンプレッサの容量を温度センサ２２の検出
結果に代えて利用してもよい。

また、前記実施例においては、本発明が車両用冷却系統
制御装置に通用された例について説明したが、これに限
らず、車両用空羽装置、一般建物用空調装置、船舶用空
調装置、冷蔵庫等の各種冷却系統制御装置に本発明を通
用して実施してもよい。

また、前記実施例においては、エバポレータ１１の後流
にアキエムレータ１４を接続するようにしたが、これに
代えて、コンデンサ１３の後流にレシーバ及び膨張弁を
接続するようにした冷却系統にも本発明を通用して実施
してもよい。

また、本発明の実施にあたっては、暖房等を目的とした
ヒートポンプの駆動制御にも本発明を通用して実施して
もよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は特許請求の範囲に記載の発明の構成に対する対
応図、第２図は本発明の一実施例を示すブロック図、第
３図は非共沸混合冷媒中の各成分の組成率と冷媒温度と
の関係を示すグラフ、第４図は第２図におけるエバポレ
ータの拡大詳細図、第５図は第２図における遠心分離器
の拡大斜視図、第６図は第２図におけるマイクロコンピ
ュータの作用を示すフローチャート、及び第７図は目標
冷却能力のエバポレータの主流入口における温度との関
係を表わす特性図である。 符号の説明 １０・・・冷却系統、１１・・・エバポレータ、１１Ａ
、１１Ｂ・・・冷媒配管、１２・・・キャピラリチュー
ブ、１３・・・コンデンサ、１５・・・コンプレッサ、
１６・・・電磁クラ・ソチ、１７・・・四方電磁弁、１
７ａ、１９ａ・・・ソレノイド、１８・・・遠心分離器
、１９・・・電磁開閉弁、２２・・・温度センサ、２４
・・・マイクロコンピュータ、２５〜２７・・・駆動回
路、ＰＩ−ｐＨ・・・管路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 低沸点冷媒と高沸点冷媒とからなる非共沸混合冷媒を付
   与されたときこの非共沸混合冷媒により被冷却体を冷却
   するとともに、同非共沸混合冷媒を、前記高沸点冷媒よ
   りも前記低沸点冷媒をより多く含むガス相成分と前記低
   沸点冷媒よりも前記高沸点冷媒をより多く含む液相成分
   とからなる二相非共沸混合冷媒として発生する第１冷却
   部とこの第１冷却部から二相非共沸混合冷媒又はそのガ
   ス相成分を冷媒として付与されたときこの冷媒により前
   記被冷却体を冷却する第２冷却部とからなる冷却手段と
   、作動状態にて非共沸混合冷媒を付与されたとき同冷媒
   を圧縮し高温高圧の非共沸混合冷媒として発生する圧縮
   手段と、この圧縮手段からの非共沸混合冷媒を凝縮し高
   温高圧の液相非共沸混合冷媒として発生する凝縮手段と
   、この凝縮手段からの液相非共沸混合冷媒を減圧し低温
   低圧の非共沸混合冷媒として発生し前記冷却手段の第１
   冷却部に付与する減圧手段と、前記冷却手段の第１冷却
   部から二相非共沸混合冷媒を付与されたときこの二相非
   共沸混合冷媒を液相成分とガス相成分に分離する分離手
   段と、第１切換状態にあるとき前記冷却手段の第１冷却
   部からの二相非共沸混合冷媒を前記分離手段に付与する
   とともにこの分離手段からのガス相成分を前記冷却手段
   の第２冷却部に付与し、また第２切換状態にあるとき前
   記第１冷却部からの二相非共沸混合冷媒を前記分離手段
   から遮断して前記第２冷却部に付与するとともに前記分
   離手段からのガス相成分と前記第２冷却部から遮断する
   電気的切換手段と、第１作動状態にあるとき前記冷却手
   段の第２冷却部からの冷媒を前記非共沸混合冷媒として
   前記圧縮手段に付与し、また第２作動状態にあるとき前
   記第２冷却部からの冷媒及び前記分離手段からの液相成
   分を合流させて前記非共沸混合冷媒として前記圧縮手段
   に付与する電気的冷媒付与手段とにより構成した冷却系
   統を備え、かつこの冷却系統の冷却能力不足状態を表わ
   す物理量を物理量検出信号として検出する物理量検出手
   段と、前記物理量検出信号の値が大きい（又は、小さい
   ）とき前記冷却系統の冷却能力を増大（又は、減少）さ
   せるべき旨判定し第１（又は、第２）の判定信号を生じ
   る判定手段と、前記第１（又は、第２）の判定信号に応
   答して前記電気的切換手段を第１（又は、第２）の切換
   状態にする第１駆動手段と、前記第１（又は、第２）の
   判定信号に応答して前記電気的冷媒付与手段を第１（又
   は、第２）の作動状態にする第２駆動手段とを設け 驍謔■■■■笂■葡u。