(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機，凝縮器および蒸発器を含む冷凍サイクルを備え、上記凝縮器と上記蒸発器との間にレシーバタンクと過冷却熱交換器とが接続されているとともに、上記レシーバタンクに液面検知手段が設けられている冷凍装置において、
上記液面検知手段は、一端が上記レシーバタンクの所定高さ部位に接続される少なくとも１本の液面検知用配管と、上記液面検知用配管内を流れる冷媒を減圧する減圧手段と、上記液面検知用配管内の冷媒を加熱する加熱手段と、上記加熱手段にて加熱された冷媒の温度を検出する温度検出手段とを有し、
上記液面検知用配管の他端が、上記過冷却熱交換器の冷却側配管に設けられている過冷却熱交換器用電子膨張弁の下流側で上記冷却側配管に接続され、上記液面検知に用いた冷媒が上記過冷却熱交換器に流されることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
上記液面検知に用いた冷媒の蒸発潜熱の利用だけでは目標とする過冷却が得られない場合、追加的に上記過冷却熱交換器用電子膨張弁を開く方向に制御することを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
上記液面検知手段は、上記温度検出手段から得られる冷媒温度に基づいて、上記液面検知用配管の一端が接続されている位置での上記レシーバタンク内の冷媒の相状態を検知することを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
上記加熱手段として、上記圧縮機の冷媒吐出管から発熱される熱を利用することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機などに適用される冷凍装置に関し、さらに詳しく言えば、凝縮器と蒸発器との間にレシーバタンク（気液分離器）と過冷却熱交換器とが接続されているとともに、さらにレシーバタンクに液面検知手段が設けられている冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機には、圧縮機，四方弁および室外熱交換器を有する室外機と、室内熱交換器を有する室内機とが含まれ、四方弁を切り替えることにより、冷房運転と暖房運転とが選択され、冷房運転時には室外熱交換器側が凝縮器で室内熱交換器側が蒸発器となり、これとは逆に、暖房運転時には室外熱交換器側が蒸発器で室内熱交換器側が凝縮器となる。
【０００３】
空気調和機の中でも、１台の室外機に対して複数台の室内機が接続される多室型空気調和機においては、運転モード（冷房もしくは暖房）や運転室内機容量，それに室内外の温度条件によって運転に必要とされる冷媒量が変化する。
【０００４】
その冷媒量の差を吸収するために、通常、凝縮器と蒸発器との間にレシーバタンクが設けられる。冷凍サイクル内の冷媒充填量が適正であるかどうかを監視するため、レシーバタンク内の液面レベルを検知する技術が種々提案されている。
【０００５】
その一例として、特許文献１に記載の発明では、レシーバタンクの上下の異なる位置に配管を接続して、その各配管から取り出した冷媒を減圧した後の冷媒温度差から、レシーバタンク内の液面レベルを検知するようにしている。
【０００６】
しかしながら、レシーバタンクの上下の異なる位置に接続された各配管から得られる冷媒温度に差がない場合、その高さ範囲内（２本の配管がレシーバタンクの例えば最上位と最下位とに接続されている場合にはレシーバタンク内の全体）の冷媒が液相であるのか、気相であるのかまでは判別することができない。
【０００７】
また、レシーバタンクから取り出した冷媒を減圧しただけでは、液冷媒とガス冷媒との温度差が出にくく、確実に液面レベルを検知することが難しい。図７は上記特許文献１に図３として記載されているモリエル線図を転記したもので、点２０を通る等温度線２２と点２１を通る等温度線２３との間の幅が液冷媒とガス冷媒との温度差であるが、その幅が狭いため、特に近年の環境問題から推奨されているノンフロンタイプのＲ４１０Ａ冷媒となると、その高圧ガス飽和冷媒と高圧液飽和冷媒とを減圧しても、ほとんど温度差がでない。
【０００８】
そこで、本出願人は、レシーバタンクから取り出した冷媒を減圧したのち加熱することにより、液冷媒とガス冷媒とで明らかな温度差がでるようにし、かつ、レシーバタンク内が液冷媒だけもしくはガス冷媒だけとなった場合においても、その相状態を検知可能とした発明を特願２００５−７０２９５として出願している（以下、先願発明と言う）。
【０００９】
上記先願発明を図４ないし図６により説明する。図４は上記先願発明が適用された空気調和機の全体的な構成を示す模式図，図５は上記先願発明が備える液面検知手段を示す模式図，図６は上記先願発明の作用を説明するためのモリエル線図である。
【００１０】
まず、図４を参照して、上記先願発明に係る空気調和機には、室外機１０と室内機２０とが含まれる。室外機１０と室内機２０は、それらが所定の配管部材を介して接続されるスプリット型で、冷房運転と暖房運転とが可能なヒートポンプ式の冷媒回路を備える。
【００１１】
そのため、室外機１０には、基本的な構成として、圧縮機１１，四方弁１２，室外送風ファン１３ａを有する室外熱交換器１３，レシーバタンク（気液分離器）１４およびアキュムレータ１５が設けられている。
【００１２】
室内機２０は、基本的な構成として、室内送風ファン２１ａを有する室内熱交換器２１を備え、その一端は電子膨張弁２３およびレシーバタンク１４を介して室外熱交換器１３に接続され、他端は四方弁１２を介して圧縮機１１もしくはアキュムレータ１５のいずれか一方に選択的に接続される。
【００１３】
冷房運転時には、四方弁１２が図１の実線のように切り替えられ、冷媒が圧縮機１１→四方弁１２→室外熱交換器１３→レシーバタンク１４→電子膨張弁２３→室内熱交換器２１→四方弁１２→アキュムレータ１５→圧縮機１１へと流れる。この場合、室外熱交換器１３が凝縮器として作用し、室内熱交換器２１が蒸発器となる。
【００１４】
暖房運転時には、四方弁１２が図１の鎖線のように切り替えられ、冷媒が圧縮機１１→四方弁１２→室内熱交換器２１→電子膨張弁２３→レシーバタンク１４→室外熱交換器１３→四方弁１２→アキュムレータ１５→圧縮機１１へと流れる。この場合、室内熱交換器２１が凝縮器として作用し、室外熱交換器１３が蒸発器となる。冷房運転，暖房運転のいずれの場合でも、アキュムレータ１５を含む配管系が冷凍サイクル（冷媒回路）の低圧側配管系となる。
【００１５】
上記先願発明において、低圧側配管系とレシーバタンク１４との間に、レシーバタンク１４内の液面を検知するための液面検知手段３０が設けられる。上記先願発明において、この冷媒液面検知手段３０は、後述するように冷媒状態検知手段としても動作する。
【００１６】
図５を参照して、液面検知手段３０は、レシーバタンク１４の異なる高さ位置に接続される液面検知用配管を備える。その高さ位置は少なくとも上限位置と下限位置の２個所であるが、この例では上限位置，中間位置および下限位置の３個所とし、上限位置に第１液面検知用配管３１，中間位置に第２液面検知用配管３２，下限位置に第３液面検知用配管３３を接続している。
【００１７】
各液面検知用配管３１，３２，３３には、減圧手段としてのキャピラリチューブ３１ａ，３２ａ，３３ａが設けられる。各キャピラリチューブの仕様は同一であることを条件として任意に決められてよいが、一例として内径０．８ｍｍ，長さ１０００ｍｍのキャピラリチューブを用いることができる。
【００１８】
キャピラリチューブ３１ａ，３２ａ，３３ａの下流側には、減圧された冷媒を加熱するための加熱手段３４が設けられる。加熱手段３４をキャピラリチューブ３１ａ，３２ａ，３３ａの上流側に設けてもよい。加熱手段３４には電気ヒータなどを用いてもよいが、圧縮機１１の冷媒吐出管から発熱される熱を利用することが好ましい。これには、配管の一部分を冷媒吐出管に沿わせて溶接すればよい。
【００１９】
また、各液面検知用配管３１，３２，３３には、加熱された冷媒の温度を検出する例えばサーミスタからなる温度センサ３１ｂ，３２ｂ，３３ｂが設けられる。各温度センサ３１ｂ，３２ｂ，３３ｂにて検出された冷媒温度は制御部（ＣＰＵ）３０Ａに入力され、制御部３０Ａは、それらの検出冷媒温度に基づいてレシーバタンク１４内の液面レベルや相状態を判定する。
【００２０】
各液面検知用配管３１，３２，３３は、加熱手段３４による冷媒の加熱後、最終的に１本にまとめられ、電磁弁３５を介して冷凍サイクルの低圧側配管系に含まれているアキュムレータ１５に接続される。
【００２１】
ここで、レシーバタンク１４内の液面レベルが上限位置と中間位置との間にあり、第１液面検知用配管３１にはガス冷媒が流され、第２，第３液面検知用配管３２，３３には液冷媒が流されるとして、冷媒液面検知手段３０の作用について説明する。なお、第２液面検知用配管３２と第３液面検知用配管３３は同一条件下におかれるため、液冷媒側は第３液面検知用配管３３について説明する。
【００２２】
第１液面検知用配管３１において、キャピラリチューブ３１ａの入口点をＡ１，出口点をＣ１，温度センサ３１ｂの検出点をＥ１とする。また、第３液面検知用配管３３において、キャピラリチューブ３３ａの入口点をＢ１，出口点をＤ１，温度センサ３３ｂの検出点をＦ１とする。
【００２３】
圧力系は、レシーバタンク１４内の圧力を吐出圧力Ｐｈ，上記検出点Ｅ１，Ｆ１での飽和圧力をＰｍ，電磁弁３５の流出側の圧力を吸入圧力Ｐｌとする。これらの各圧力は図示しない圧力センサにより計測されることが好ましいが、上記飽和圧力Ｐｍについては、アキュムレータ１５の低圧配管系の低圧圧力センサ１６にて測定される低圧圧力値から液面検出部までの圧力損失分を考慮して計算により求められる推定値を採用してもよい。
【００２４】
電磁弁３５を開けると、第１液面検知用配管３１にはガス冷媒が流され、第３液面検知用配管３３には液冷媒が流される。その各冷媒は、それぞれキャピラリチューブ３１ａ，３３ａに等しく減圧され、図６のモリエル線図に示すように、Ａ１点はＣ１点の状態となり、Ｂ１点はＤ１点の状態となる。
【００２５】
Ｃ１点とＤ１点はともにＰｍの圧力線上にあるため同一温度であるが、その後、加熱手段３４での加熱（好ましくは圧縮機１１の冷媒吐出管との熱交換）により、第１液面検知用配管３１側のガス冷媒はＣ１点から過熱領域内のＥ１点にまで温度上昇する。Ｒ４１０Ａの場合でも、Ｅ１点の温度ＴＥは、Ｃ１点の温度ＴＣよりも好ましくは１０℃以上高くなる（ＴＥ＞ＴＣ＋１０℃）。
【００２６】
これに対して、第３液面検知用配管３３側の冷媒は液冷媒であるため、減圧して加熱したのちもエンタルピーは上昇するが温度は変わらず飽和領域に存在し、Ｄ１点が同じ温度のＦ１点に移動するだけである。すなわち、Ｄ１点の温度ＴＤとＦ１点の温度ＴＦは同温度である（ＴＤ＝ＴＦ）。
【００２７】
制御部３０Ａは、温度センサ３１ｂにて検出されたＥ１点の温度ＴＥと、温度センサ３３ｂにて検出されたＦ１点の温度ＴＦとを比較して、レシーバタンク１４内の液面レベルを判定する。この場合、ＴＥ＞ＴＦであるから、液面レベルが上限位置と下限位置との間にあると判定するが、上記先願発明によれば、その温度差が大きいため、判定結果に高い信頼性が得られる。
【００２８】
ところで、温度センサ３１ｂの検出温度ＴＥと温度センサ３３ｂの検出温度ＴＦとが等しい場合には、レシーバタンク１４内がガス冷媒だけ、もしくは液冷媒だけの２通りが想定される。このレシーバタンク１４内の全体の相状態を判定可能とするため、上記先願発明において、制御部３０Ａは次の処理を行う。
【００２９】
すなわち、Ｆ１点での圧力Ｐｍから求められる飽和温度Ｔ（Ｐｍ）を基準温度Ｔｓとし、この基準温度Ｔｓと温度センサ３３ｂから得られる検出温度ＴＦとを比較し、Ｄを所定値として、ＴＦ−Ｔｓ＜Ｄを満たした場合には、レシーバタンク１４内が液冷媒だけの状態で、ＴＦ−Ｔｓ＜Ｄを満たさない場合には、レシーバタンク１４内がガス冷媒だけの状態であると判定する。
【００３０】
なお、上記したように、Ｆ１点での飽和温度Ｔ（Ｐｍ）は、低圧圧力センサ１６にて測定される低圧圧力値から推定される推定値であってもよいが、そのＦ１点での推定飽和温度Ｔｓ’（Ｐｍ）は、
Ｔｓ’（Ｐｍ）＝Ｔ（Ｐｌ）＋ｄＴ
により求められる。式中、Ｔ（Ｐｌ）は電磁弁３５の吸入圧力Ｐｌ側の低圧飽和温度，ｄＴは電磁弁３５での温度損失で、
ｄＴ＝Ｃ１×（Ｐｈ−Ｐｌ）＋Ｃ２
により算出される（Ｃ１，Ｃ２は定数）。
【００３１】
以上説明したように、上記先願発明によれば、レシーバタンク１４内から冷媒を取り出し、その冷媒を減圧したのち、加熱するようにしたことにより、液冷媒とガス冷媒とで大きな温度差が出るため、レシーバタンク内の液面レベルを確実に検知することができる。また、レシーバタンク１４内が液冷媒だけもしくはガス冷媒だけとなった場合でも、その相状態をも検知することができる。  
【００３２】
【特許文献１】特開平６−２０１２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３３】
ところで、上記先願発明では、液面検知用としてレシーバタンク１４から取り出した冷媒を低圧側配管系のアキュムレータ１５に戻すようにしているため、Ｆ１点のエンタルピをＩｆ［ｋＪ／ｋｇ］，Ｃ１点のエンタルピをＩｃ［ｋＪ／ｋｇ］，取り出した冷媒の質量をｑｍ［ｋｇ／ｓ］とすると、Ｑ＝ｑｍ×（Ｉｃ−Ｉｆ）［ｋＷ］の蒸発能力を無駄に捨てていることになる。レシーバタンク１４内の液面が上昇し、液冷媒の取り出し量が増えるに伴って、無駄に捨てる冷媒（室外機１０内でのバイバスロス）が多くなる。
【００３４】
そのため、液面検知を行うときにのみ電磁弁３５を開き、それ以外は電磁弁３５を閉じるように制御しているが、これによると、電磁弁３５の開閉により室外機１０の状態が変化し、他の制御に悪影響を与えることがあり、また、液面を常時検知していないため、液面状態に応じて動作する制御系に遅れが生ずることもある、などの問題がある。
【００３５】
したがって、本発明の課題は、レシーバタンクから冷媒を取り出してその液面を検知する液面検知手段を有する冷凍装置において、液面検知を行うことによる能力ロスを少なくするとともに、液面の常時検知を可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
上記課題を解決するため、本発明は、圧縮機，凝縮器および蒸発器を含む冷凍サイクルを備え、上記凝縮器と上記蒸発器との間にレシーバタンクと過冷却熱交換器とが接続されているとともに、上記レシーバタンクに液面検知手段が設けられている冷凍装置において、上記液面検知手段は、一端が上記レシーバタンクの所定高さ部位に接続される少なくとも１本の液面検知用配管と、上記液面検知用配管内を流れる冷媒を減圧する減圧手段と、上記液面検知用配管内の冷媒を加熱する加熱手段と、上記加熱手段にて加熱された冷媒の温度を検出する温度検出手段とを有し、上記液面検知用配管の他端が、上記過冷却熱交換器の冷却側配管に設けられている過冷却熱交換器用電子膨張弁の下流側で上記冷却側配管に接続され、上記液面検知に用いた冷媒が上記過冷却熱交換器に流されることを特徴としている。
【００３７】
本発明の好ましい態様によれば、上記液面検知に用いた冷媒の蒸発潜熱の利用だけでは目標とする過冷却が得られない場合、追加的に上記過冷却熱交換器用電子膨張弁が開く方向に制御される。
【００３８】
上記液面検知手段は、上記温度検出手段から得られる冷媒温度に基づいて、上記液面検知用配管の一端が接続されている位置での上記レシーバタンク内の冷媒の相状態を検知する。また、上記加熱手段として、上記圧縮機の冷媒吐出管から発熱される熱を利用することが好ましい。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、レシーバタンクから取り出された冷媒は、液面検知用配管内で減圧され加熱されたのち、過冷却熱交換器の冷却側配管に供給されるため、その蒸発潜熱を冷媒の過冷却に有効に利用することができる。したがって、レシーバタンクから冷媒を常時取り出して、液面を常時監視するようにしても能力ロスを少なくすることができ、また、制御性（制御の応答性）も改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
次に、図１ないし図３により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は本発明の冷凍装置を空気調和機に適用した例の全体的な構成を示す模式図，図２は本発明の要部であるレシーバタンクの液面検知手段と過冷却熱交換器とを拡大して示す模式図，図３は本発明の作用を説明するためのモリエル線図である。なお、図１，図２において、先の図４，図５で説明した上記先願発明と同一もしくは同一と見なされてよい構成要素には同じ参照符号を用いている。
【００４１】
まず、図１を参照して、この実施形態に係る空気調和機の全体的な構成を説明する。この空気調和機には、室外機１０と室内機２０とが含まれている。室外機１０と室内機２０は、それらが所定の配管部材を介して接続されるスプリット型であるが、室内機２０は壁掛け式，天井埋め込み式もしくは床置き式のいずれであってもよい。なお、この例において、室内機２０には、同一構成で並列的に接続された２台の室内機２０ａ，２０ｂが含まれている。
【００４２】
この例における空気調和機は、冷房運転と暖房運転とが可能なヒートポンプ式の冷媒回路を備えている。そのため、室外機１０は、基本的な構成として、圧縮機１１，四方弁１２，室外送風ファン１３ａを有する室外熱交換器１３，レシーバタンク（気液分離器）１４およびアキュムレータ１５を備えるが、この場合、レシーバタンク１４には液面検知手段３０が設けられ、また、レシーバタンク１４には過冷却熱交換器４０が接続される。この例において、圧縮機１１には、インバータ制御による可変速型圧縮機１１ａと、一定速型圧縮機１１ｂとが含まれている。
【００４３】
図２を参照して、液面検知手段３０は、上記先願発明の図５で説明したのと同じく、レシーバタンク１４の例えば上限位置に接続される第１液面検知用配管３１，中間位置に接続される第２液面検知用配管３２および下限位置に接続される第３液面検知用配管３３の３本の液面検知用配管を備えている。
【００４４】
各液面検知用配管３１，３２，３３には、減圧手段としてのキャピラリチューブ３１ａ，３２ａ，３３ａが設けられ、その下流側には、減圧された冷媒を加熱するための加熱手段３４が設けられている。加熱手段３４をキャピラリチューブ３１ａ，３２ａ，３３ａの上流側に設けてもよい。なお、この例では、キャピラリチューブ３１ａ，３２ａ，３３ａの上流側に、キャピラリチューブの目詰まり防止用のストレーナ３１ｃ，３２ｃ，３３ｃがさらに設けられている。
【００４５】
加熱手段３４には電気ヒータなどを用いてもよいが、圧縮機１１の冷媒吐出管から発熱される熱を利用することが好ましい。これには、配管の一部分を冷媒吐出管に沿わせて溶接すればよい。
【００４６】
また、各液面検知用配管３１，３２，３３には、加熱された冷媒の温度を検出する例えばサーミスタからなる温度センサ３１ｂ，３２ｂ，３３ｂが設けられている。各温度センサ３１ｂ，３２ｂ，３３ｂにて検出された冷媒温度は制御部（図５の制御部３０Ａ）に入力され、制御部は、それらの検出冷媒温度に基づいて、上記先願発明で説明したところにしたがって、レシーバタンク１４内の液面レベルや相状態を判定する。
【００４７】
過冷却熱交換器４０は、内側の冷却側配管（内管）４１と外側の被冷却側配管（外管）４２とを同軸配管とした２重熱交換器で、外側の被冷却側配管４２には、レシーバタンク１４から取り出した液冷媒が流され、内側の冷却側配管４１には、レシーバタンク１４の底部から取り出した液冷媒を過冷却熱交換器用電子膨張弁４３で減圧し、低圧ガス状態とした冷媒が流される。
【００４８】
本発明において、上記液面検知手段３０の各液面検知用配管３１，３２，３３は、加熱手段３４による冷媒の加熱後、最終的に１本にまとめられ、電磁弁３５を介して過冷却熱交換器用電子膨張弁４３の下流側で過冷却熱交換器４０の内側の冷却側配管４１に供給される。
【００４９】
なお、上記の例とは逆に、内管４１を被冷却側配管として、レシーバタンク１４から取り出した液冷媒を流し、外管４２を冷却側配管として、過冷却熱交換器用電子膨張弁４３で減圧し、低圧ガス状態とした冷媒および液面検知手段３０からの冷媒を流す構成としてもよい。
【００５０】
各室内機２０ａ，２０ｂは、室内送風ファン２１ａを有する室内熱交換器２１を備え、各室内機２０ａ，２０ｂごとに減圧手段としての電子膨張弁２３が設けられ、電子膨張弁２３により流量調整が行われる。
【００５１】
室内熱交換器２１の一端は、電子膨張弁２３，過冷却熱交換器４０およびレシーバタンク１４を介して室外熱交換器１３に接続され、他端は四方弁１２を介して圧縮機１１もしくはアキュムレータ１５のいずれか一方に選択的に接続される。
【００５２】
冷房運転時には、四方弁１２が図１の実線のように切り替えられ、冷媒が圧縮機１１→四方弁１２→室外熱交換器１３→レシーバタンク１４→過冷却熱交換器４０→電子膨張弁２３→室内熱交換器２１→四方弁１２→アキュムレータ１５→圧縮機１１へと流れる。この場合、室外熱交換器１３が凝縮器として作用し、室内熱交換器２１が蒸発器となる。
【００５３】
この冷房運転時において、室内熱交換器２１の冷媒流入側に設けられている蒸発温度検出サーミスタ２２ａの検出温度をＴＨｉｎ，冷媒流出側に設けられているスーパーヒート（ＳＨ）検出サーミスタ２２ｂの検出温度をＴＨｏｕｔとすると、室内機２０側の図示しない制御部は、室内機２０側の電子膨張弁２３をつぎのように制御して、目標ＳＨ制御（能力最大制御）を行う。
【００５４】
すなわち、実際のＳＨをＳＨＲ（＝ＴＨｏｕｔ−ＴＨｉｎ）とし、目標ＳＨをＳＨＴとして、ＳＨＴ＜ＳＨＲの場合には、電子膨張弁２３を絞るように制御し、ＳＨＴ＞ＳＨＲの場合には、電子膨張弁２３を開くように制御する。一般的に能力を最大限発揮させるには、ＳＨＴ＝１〜３℃に設定される。
【００５５】
また、室温制御との関係についていえば、室内機２０の設定温度ＴＳＥＴ（通常，１８〜３０℃）と、図示しない温度センサにより検出される室内温度ＴＲＯＯＭとの差に応じて、目標ＳＨ（ＳＨＴ）を変える。すなわち、ＴＲＯＯＭ−ＴＳＥＴが小さい場合には、電子膨張弁２３を絞って目標ＳＨＴを大きくし、ＴＲＯＯＭ−ＴＳＥＴが大きい場合には、電子膨張弁２３を開いて目標ＳＨＴを小さくする。
【００５６】
なお、暖房運転時には、四方弁１２が図１の鎖線のように切り替えられ、冷媒が圧縮機１１→四方弁１２→室内熱交換器２１→電子膨張弁２３→過冷却熱交換器４０→レシーバタンク１４→室外熱交換器１３→四方弁１２→アキュムレータ１５→圧縮機１１へと流れる。この場合、室内熱交換器２１が凝縮器として作用し、室外熱交換器１３が蒸発器となる。
【００５７】
ここで、過冷却熱交換器４０の作用・効果について説明する。過冷却熱交換器４０を用いるのは、冷房運転時，レシーバタンク１４から取り出された冷媒（この時点では液飽和状態）を過冷却して液状態とすることにより、冷凍効果を大きくするためである。
【００５８】
図３のモリエル線図を参照して、過冷却熱交換器４０を用いない場合の冷凍サイクルのモリエル線図は、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄとなる。Ａ点はレシーバタンク１４の出口で液飽和線上である。Ｂ点は室内熱交換器２１の入口側，Ｃ点は圧縮機１１の吸入側，Ｄ点は圧縮機１１の吐出側である。この冷凍サイクルの冷凍効果はΔＩｂであり、室内機２０での冷房能力Ｑｂは、冷媒循環量をｑｍｂとすると、Ｑｂ＝ｑｍｂ×ΔＩｂ［ｋＷ］で表される。
【００５９】
これに対して、過冷却熱交換器４０を用いた場合の冷凍サイクルのモリエル線図は、Ｅ→Ｆ→Ｃ→Ｄとなる。すなわち、Ａ点の冷媒を過冷却熱交換器４０で過冷却することにより、Ｅ点に変化する。この冷凍サイクルの冷凍効果はΔＩｆであり、室内機２０での冷房能力Ｑｆは、冷媒循環量をｑｍｆとすると、Ｑｆ＝ｑｍｆ×ΔＩｆ［ｋＷ］で表される。
【００６０】
この場合、冷媒の一部を過冷却熱交換器４０でアキュムレータ１５側にバイパスしているため、ｑｍｂ＞ｑｍｆとなるが、ΔＩｂ＜ΔＩｆであるため、過冷却熱交換器４０を用いた冷凍サイクルの方が能力，効率ともに高くなる。換言すれば、通常、Ｑｂ＜Ｑｆとなるように過冷却熱交換器４０を設計している。
【００６１】
なお、上記２つの冷凍サイクルでＣ点を共通としているが、これは室内機２０側の電子膨張弁２３の制御によるもので、室内機２０側では図３に示すＳＨ（スーパーヒート，過熱度）が上記したように目標値（例えば３℃）に追従するように制御している。よって、モリエル線図上では、過冷却が増えた分だけ、冷凍効果が高められる。
【００６２】
過冷却熱交換器４０を用いるもう一つの理由は、室外機１０と室内機２０との間の配管が長い場合、液配管での圧力損失が大きくなるため、図３のモリエル線図に示すように、室外機１０の出口での冷媒状態がＡ点のとき、室内機２０側の電子膨張弁２３の手前側で冷媒状態はＧ点となる。
【００６３】
過冷却熱交換器４０を用いていない冷凍サイクルでは、圧力損失があると液冷媒は容易に２相冷媒となってしまう。室内機２０の電子膨張弁２３の手前側で冷媒が２相状態となると、電子膨張弁２３から冷媒音が発生する。これは空気調和機としては大きな問題である。
【００６４】
これに対して、過冷却熱交換器４０を用いた冷凍サイクルでは、室外機１０の出口での冷媒が十分に過冷却されているため、仮に配管系に圧力損失があっても、室内機２０の電子膨張弁２３の手前において冷媒を液状態に保つことができる。図３のモリエル線図で説明すると、Ｅ点の冷媒が配管での圧力損失によりＨ点に変化しても、冷媒はまだ液領域であるため、電子膨張弁２３から冷媒音が発生することはない。
【００６５】
本発明では、上記したように、液面検知手段３０で使用した冷媒を過冷却熱交換器４０の冷却側配管４１に供給する。この液面検知に使用した冷媒は、先にも説明したように、Ｑ＝ｑｍ×（Ｉｃ−Ｉｆ）［ｋＷ］の蒸発潜熱をもっているため、被冷却側配管４２内を流れる液冷媒の過冷却に有効に利用することができる。
【００６６】
過冷却熱交換器用電子膨張弁４３は、図示しない室外機制御部により、被冷却側配管４２の冷媒流入側温度センサ４４での検出温度ＴＬｉｎと、冷媒流出側温度センサ４５での検出温度ＴＬｏｕｔとの温度差（ＴＬｉｎ−ＴＬｏｕｔ：これが過冷却）が目標値に追従するように制御される。
【００６７】
これと並行して、過冷却熱交換器用電子膨張弁４３は、冷却側配管４１の冷媒流入側温度センサ４６での検出温度ＴＧｉｎと、冷媒流出側温度センサ４７での検出温度ＴＧｏｕｔとの温度差（ＴＧｉｎ−ＴＧｏｕｔ：過冷却熱交換器４０でのスーパーヒート）が一定以上になるように制御される。このスーパーヒート制御は、冷凍サイクルの吸入側に湿った冷媒（蒸発潜熱を有する冷媒）を返さない，すなわち能力ロスを生じさせないために行われる。
【００６８】
上記したように、本発明では、液面検知に用いた蒸発潜熱を有する冷媒を過冷却熱交換器４０に流すが、それでも目標の過冷却に達しない場合は、過冷却熱交換器用電子膨張弁４３を上記のように制御すればよい。なお、暖房運転時には、室外機１０が蒸発器として機能するため、過冷却熱交換器４０も蒸発器の一つとして用いられる。
【００６９】
なお、液面検知手段３０の電磁弁３５は、液面検知時にのみ開としてもよいが、本発明によれば、液面検知に用いた蒸発潜熱を有する冷媒を過冷却熱交換器４０用の冷媒として有効に使用することができるため、能力的にも、また、制御の応答性を改善するうえでも電磁弁３５を常時開放とすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の冷凍装置を空気調和機に適用した例の全体的な構成を示す模式図。
【図２】本発明の要部であるレシーバタンクの液面検知手段と過冷却熱交換器とを拡大して示す模式図。
【図３】本発明の作用を説明するためのモリエル線図。
【図４】先願発明の構成を示す模式図。
【図５】上記先願発明が備える液面検知手段を示す模式図。
【図６】上記先願発明の液面検知手段の作用を説明するためのモリエル線図。
【図７】従来例（特許文献１）での冷凍サイクルのモリエル線図。
【符号の説明】
【００７１】
１０  室外機
１１  圧縮機
１２  四方弁
１３  室外熱交換器
１４  レシーバタンク
１５  アキュムレータ
２０  室内機
２１  室内熱交換器
２３  電子膨張弁
３０  冷媒液面検知手段
３１〜３３  液面検知用配管
３１ａ〜３３ａ  キャピラリチューブ（減圧手段）
３１ｂ〜３３ｂ  温度センサ
３４  加熱手段
３５  電磁弁
４０  過冷却熱交換器
４１  冷却側配管
４２  被冷却側配管
４３  過冷却熱交換器用電子膨張弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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