(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、絞り装置、第１室外熱交換器、制御弁、第２室外熱交換器を環状に接続し、前記第１室外熱交換器より前記第２室外熱交換器の大きさを大きくするとともに、前記制御弁と並列に設けた第２絞り装置を備え、前記制御弁の開閉動作を行う設定温度は、第１設定温度、第２設定温度、第３設定温度となるに従い値は小さく設定されており、前記第１室外熱交換器の冷媒温度が前記第３設定温度より低い時は前記制御弁を開き、前記第３設定温度以上で前記第２設定温度より低い時は前記制御弁を閉じ、前記第１設定温度以上の時は前記制御弁を開く構成としたことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、絞り装置、第１室外熱交換器、制御弁、第２室外熱交換器を環状に接続した冷凍装置において、前記第１室外熱交換器より前記第２室外熱交換器の大きさを大きくし、前記制御弁に設けた減圧機構を備え、前記制御弁の開閉動作を行う設定温度は、第１設定温度、第２設定温度、第３設定温度となるに従い値は小さく設定されており、前記第１室外熱交換器の冷媒温度が前記第３設定温度より低い時は前記制御弁を開き、前記第３設定温度以上で前記第２設定温度より低い時は前記制御弁を閉じ、前記第１設定温度以上の時は前記制御弁を開く構成としたことを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】
制御弁は、第１形状記憶合金バネ、第１バイアスバネ、前記第１形状記憶合金バネと前記第１バイアスバネとの間に挟まれた摺動可能な弁体、第２形状記憶合金バネ、第２バイアスバネ、前記第２形状記憶合金バネと前記第２バイアスバネとの間に挟まれた弁座を有することを特徴とする請求項１または２記載の冷凍装置。
【請求項４】
温度ヒステリシスが２〜３度で、冷却時の変態温度が−２〜−４℃で、これを第２設定温度、加熱時の変態温度が０〜−２℃でこれを第１設定温度とする第１形状記憶合金バネと、冷却時の変態温度を第３設定温度とする第２形状記憶合金バネとを制御弁に使用することを特徴とする請求項３記載の冷凍装置。
【請求項５】
第１室外熱交換器の冷媒温度を検出して出力する第１室外熱交換器冷媒温度検出手段と、前記第１室外熱交換器冷媒温度と設定温度とを比較し、制御信号を出力する比較手段と、前記制御弁の開閉を制御する出力モードを記憶した記憶手段と、前記比較手段から発生する出力信号により、前記記憶手段の出力モードの一つを選択する選択手
段と、前記記憶手段の出力モードに従い前記制御弁の開閉を行う出力手段により構成した弁制御装置を設けたことを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非共沸混合冷媒を用いた冷凍装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＣＦＣおよびＨＣＦＣフロンの規制にともない冷凍装置の代替冷媒として混合冷媒が注目をあびている。従来の非共沸混合冷媒を用いた冷凍装置の一例について、以下図面を参照しながら説明する。
【０００３】
図２１は従来の非共沸混合冷媒を用いた冷凍装置の冷凍サイクルを示すものである。
【０００４】
図２１において５０は圧縮機、５１は四方弁、５２は室内熱交換器、５３は絞り装置、５４は室外熱交換器で、順次環状に接続されて主回路を構成している。
【０００５】
以上のように構成された冷凍装置について、以下その動作について説明する。
【０００６】
圧縮機５０で圧縮された高温高圧の冷媒蒸気は、四方弁５１を介して室内熱交換器５２において放熱し、凝縮液化する。その後、絞り装置５３で減圧膨張されて低温低圧の冷媒となる。そして、室外熱交換器５４で吸熱して蒸発、気化した後、低温低圧の冷媒蒸気となり、再び圧縮機５０で圧縮され冷凍サイクルを繰り返す（例えば特開平３−１３７６６号公報）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
暖房運転時の室外熱交換器は蒸発器として作用し、冷媒は気液二相状態で変化する。単一冷媒の場合は熱交換器の入口冷媒温度と出口冷媒温度は同じであるが、非共沸混合冷媒は非等温性があり、冷媒の乾き度が大きくなるに従い温度が高くなるため室外熱交換器入口冷媒温度の方が室外熱交換器出口冷媒温度よりも低くなる。そのため上記のような構成では、暖房運転時、単一冷媒の場合では室外熱交換器に着霜しないような室外温度でも、非共沸混合冷媒を用いると室外熱交換器の入口に着霜し、暖房能力が低下することが考えられる。
【０００８】
本発明は上記従来例の課題を解決するもので、室外熱交換器の部分的な着霜を防ぎ効率の良い暖房運転を可能とすることを目的としたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明は、非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、絞り装置、第１室外熱交換器、制御弁、第２室外熱交換器を環状に接続し、前記第１室外熱交換器より前記第２室外熱交換器の大きさを大きくするとともに、前記制御弁と並列に設けた第２絞り装置を備え、前記制御弁の開閉動作を行う設定温度は、第１設定温度、第２設定温度、第３設定温度となるに従い値は小さく設定されており、前記第１室外熱交換器の冷媒温度が前記第３設定温度より低い時は前記制御弁を開き、前記第３設定温度以上で前記第２設定温度より低い時は前記制御弁を閉じ、前記第１設定温度以上の時は前記制御弁を開く構成としたことを特徴とする冷凍装置である。上記制御弁と並列に設けられた第２絞り装置によって、第１室外熱交換器が着霜を起こすような温度条件下において、制御弁が動作すると、冷媒は第２絞り装置に流れ、第２絞り装置の前後で冷媒に差圧が生じ、第１室外熱交換器の圧力は第２室外熱交換器の圧力より高くなり第１室外熱交換器を流れる冷媒の温度は高くなるため、第１熱交換器入口の着霜を防ぐことができ、
効率の良い暖房運転を可能にできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するための本発明は、制御弁、前記制御弁と並列に第２絞り装置を設けたものである。このことにより、第１室外熱交換器が着霜を起こすような温度条件下において、制御弁が動作すると、冷媒は第２絞り装置に流れ、第２絞り装置の前後で冷媒に差圧が生じ、第１室外熱交換器の圧力は第２室外熱交換器の圧力より高くなり第１室外熱交換器を流れる冷媒の温度は高くなるため、第１熱交換器入口の着霜を防ぐことができ、効率の良い暖房運転を可能にできる。
【００１１】
また、本発明は、第１室外熱交換器、第２室外熱交換器の間に減圧機構を有し形状記憶合金バネを内蔵した制御弁を設けることで、室外熱交換器が着霜を起こすような条件下において形状記憶合金バネが変態しバイアスバネにより押されてたわみ、弁体を弁座に押しつけ冷媒の流路を狭めると、冷媒は制御弁の前後で差圧が生じ、第１室外熱交換器の圧力は第２室外熱交換器の圧力より高くなり第１室外熱交換器を流れる冷媒の温度は高くなるため、第１熱交換器入口の着霜を防ぐことができ、別の絞り装置、弁制御装置が不要で、より簡単な構成で効率の良い暖房運転を可能にできる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００１３】
（実施例１）
図１は、本発明の冷凍装置の第１の実施例における冷凍サイクル図である。
【００１４】
図１において、１は圧縮機、２は四方弁、３は室内熱交換器、４は絞り装置、５は第１室外熱交換器、６は制御弁、７は第２室外熱交換器で、順次環状に接続されて主回路を構成し、制御弁６と並列に第２絞り装置８を設け冷凍サイクルを構成し、第２室外熱交換器７の大きさは第１室外熱交換器５より大きい。２２は制御弁６の開閉を制御する弁制御装置、２４は第１室外熱交換器５の冷媒温度を検出して温度検出信号を出力する冷媒温度検出器である。
【００１５】
図２は図１に示す冷凍装置の電気接続を示す電気回路図である。図中、２４は第１室外熱交換器５の冷媒温度を検知するための冷媒温度検出器、２５はＡ／Ｄ変換装置、２６はマイクロコンピュータ（以下ＬＳＩと称す）であり、入力回路２７、ＣＰＵ２８、メモリ２９、出力回路３０を有している。入力回路２７には、第１室外熱交換器５の冷媒温度検出器２４の出力が、Ａ／Ｄ変換装置２５を介して入力される。３１は電磁コイルで、出力回路３０の出力により制御弁６の開閉を動作させる。
【００１６】
ここで図３に示すブロック図と図２に示す電気回路図について説明すると、図２の第１室外熱交換器５の冷媒温度検出器２４は、図３の第１室外熱交換器５の冷媒温度を検出して出力する冷媒温度検出手段、図２のＬＳＩ２６は、図３の冷媒温度検出手段により検出された値と設定値とを比較し制御信号を出力する比較手段と、制御弁６の開閉を制御する出力モードを記憶した記憶手段と、比較手段から発生する出力信号により、前記記憶手段の出力モードの一つを選択する選択手段に相当する。そして、図２の制御弁６を開閉させる電磁コイル３１は、図３の出力手段に相当する。
【００１７】
上記構成において、冷凍装置運転時の制御回路の構成と動作を図４を参考に説明する。図４はＬＳＩ２６のメモリ２９に記憶された冷凍装置のプログラムを示すフローチャートである。
【００１８】
運転の指示が出ると、冷凍装置の運転が始まり、同時に図４に示すステップ４０が実行され第１室外熱交換器５の冷媒温度Ｔeが検出され、ステップ４１で第１室外熱交換器５の冷媒温度Ｔeと第２設定温度Ｔ2（例えば−２℃）との比較演算を行い、Ｔe≧Ｔ2であれば「ＮＯ」の判定によりステップ４２に進みメモリ２９内蔵の選択手段により記憶回路の第１の出力モードが選択され、電磁コイル３１への通電されず、制御弁６が開いたままの状態でステップ４０に戻る。つまり、第１室外熱交換器５入口に着霜が成長しないような条件では、制御弁６は開いたままとなる。
【００１９】
次に室外気温が低くなると、蒸発器として作用する第１室外熱交換器５、第２室外熱交換器７の冷媒温度は室外気温より低くなり、大気から吸熱する。ここで非共沸混合冷媒を用いると、その非等温性のために冷媒の乾き度が大きくなるに従い冷媒温度は上昇する。そのため、第１室外熱交換器５の中央から出口までや第２室外熱交換器７の温度が０℃以上な場合でも、第１室外熱交換器５の入口は０℃に低下し第１室外熱交換器５の入口のみに着霜が始まる。そして、Ｔe＜Ｔ2となり、第１室外熱交換器５に着霜が成長する温度条件になるとステップ４１で「ＹＥＳ」の判定がなされ、ステップ４３に進みメモリ２９内蔵の選択手段により記憶回路の第２出力モードが選択され、出力回路３０より出力が出て電磁コイル３１へ通電されて制御弁６が閉まる。制御弁６が閉まると冷媒は第２絞り装置８に流れ第２絞り装置８前後で圧力差が生じる。この時、第２室外熱交換器７の大きさは第１室外熱交換器５より大きいため、第２室外熱交換器７の冷媒圧力は余り変化せず、第１室外熱交換器５の冷媒圧力が上昇し、第１室外熱交換器５の冷媒温度も上昇する。そして、ステップ４４で第１室外熱交換器５の冷媒温度Ｔeを検出し、ステップ４５で第１室外熱交換器５の冷媒温度Ｔeと第１設定温度Ｔ1（例えば１℃）との比較演算を行う。ステップ４５でＴe＜Ｔ１であれば「ＮＯ」の判定によりステップ４６に進む。ステップ４６では第１室外熱交換器５の冷媒温度Ｔeと第３設定温度Ｔ3（例えば−５℃）との比較演算を行い、Ｔe≧Ｔ３であれば「ＮＯ」の判定によりステップ４３に戻り、記憶回路の第２出力モードが選択され続け、出力回路３０より信号が出力されて電磁コイル３１へ通電されて制御弁６が閉まったままとなり、第１室外熱交換器５の霜は解ける。そして、室外気温が上昇する等してＴe≧Ｔ1となると、ステップ４２に進み、記憶回路の第１の出力モードが選択され、電磁コイル３１への通電されず、制御弁６が開き、ステップ４０に戻る。従って、第１室外熱交換器５の霜は解け成長しない。
【００２０】
さらに、外気温が下がり第１および第２室外熱交換器５、７全体に着霜が成長する状態になると、ステップ４６で第１室外熱交換器５の冷媒温度Ｔeと第３設定温度Ｔ3との比較演算を行い、Ｔe＜Ｔ3となると記憶回路の第１の出力モードが選択され、電磁コイル３１への通電されず、制御弁６が開く。冷媒は第２絞り装置８を流れず減圧されないため、制御弁６前後で冷媒温度の差は生じない。このように制御弁６前後で圧力差は付かないため、第１、第２室外熱交換器５、７を有効に利用し効率の良い暖房運転を可能にできる。
【００２１】
この様に、室外熱交換器の着霜を防ぎ、効率の良い暖房運転が可能となる。
【００２２】
なお、上記説明は制御弁６とそれと並列に設けた第２絞り装置８を用いて説明したが、制御弁６に絞り機構を設け、制御弁６が動作した場合に、制御弁６内の冷媒流路が狭められ、制御弁６前後で圧力差が生じるようにすれば、より簡単な構成で室外熱交換器の着霜を防ぎ、効率の良い暖房運転が可能となる。
【００２３】
（実施例２）
図５において、１は圧縮機、２は四方弁、３は室内熱交換器、４は絞り装置、５は第１室外熱交換器、９は制御弁、７は第２室外熱交換器で、順次環状に接続されて主回路を構成し、制御弁９と並列に第２絞り装置８を設け冷凍サイクルを構成している。なお、第２室外熱交換器７の大きさは第１室外熱交換器５より大きい。ここで、第１の実施例と異な
るのは第１熱交換器の温度を検出して温度検出信号を出力する冷媒温度検出器２４と弁制御装置２２がないことと、制御弁９の構造である。
【００２４】
図６は、制御弁９の断面図である。
【００２５】
図６において、１０は弁体、１１は弁座、１２はバイアスバネ、１３は第１形状記憶合金バネ、１４は第１流路である。
【００２６】
図７は第１形状記憶合金バネ１３の温度−ひずみ曲線（ヒステリシス曲線）である。加熱時と冷却時の動作温度には温度差、すなわち温度ヒステリシスがあり、第１形状記憶合金バネ１３は加熱時の変態温度Ｔ１（例えば０℃）に、冷却時の変態温度Ｔ２（例えば−２℃）に調節している。
【００２７】
上記構成において、制御弁９の動作を説明する。
【００２８】
第１形状記憶合金バネ１３は設定した変態温度Ｔ１以上になると伸長し、バイアスバネ１２のバネ力に抗して弁体１０を押動し第１流路１４は開状態となり、冷媒は第２絞り装置８を流れず第１流路１４を流れる。一方、第１形状記憶合金バネ１３は設定変態温度Ｔ２より低くなると、バイアスバネ１２に押動され弁体１０は弁座１１に当たり、第１流路１４は閉状態となる。そのため、冷媒は第２絞り装置８しか流れることができず減圧され、冷媒の温度は低下する。
【００２９】
次に冷凍装置運転時の制御弁９の動作を説明する。
【００３０】
暖房運転時、室外気温が高く、制御弁９を流れる冷媒の温度が設定変態温度Ｔ２より高い時は、第１形状記憶合金バネ１３はバイアスバネ１２のバネ力に抗して弁体１０を押動しバイアスバネ１２を圧縮するため、第１流路１４は開状態となる。冷媒は第２絞り装置８に流れないため減圧されず、制御弁９前後で冷媒温度の差は生じない。
【００３１】
しかし室外気温が低くなると、蒸発器として作用する第１室外熱交換器５、第２室外熱交換器７の温度は室外気温より低くなり、大気から吸熱するが、非共沸混合冷媒を用いると、その非等温性のために冷媒の乾き度が大きくなるに従い冷媒温度は上昇する。そのため、第１室外熱交換器５の中央から出口までや第２室外熱交換器７の温度が０℃以上な場合でも、第１室外熱交換器５の入口は０℃以下に低下し第１室外熱交換器５の入口のみに着霜が始まる。そして、制御弁９を流れる冷媒の温度が第１形状記憶合金バネ１３の設定変態温度Ｔ２より低くなると、図８のように第１形状記憶合金バネ１３はバイアスバネ１２に押動され弁体１０を弁座１１に押し当て、第１流路１４は閉状態となる。冷媒は第２絞り装置８しか流れることができず第２絞り装置８前後で圧力差が生じる。この時、第２室外熱交換器７の大きさは第１室外熱交換器５より大きいため、第２室外熱交換器７の冷媒圧力は余り変化せず、第１室外熱交換器５の冷媒圧力が上昇し、第１室外熱交換器５の入口冷媒温度も上昇する。従って、第１室外熱交換器５の入口の霜は解け成長しない。
【００３２】
また、制御弁９が動作している状態で、室外気温が上昇する等して第１室外熱交換器５に着霜が起こらないような状態で、制御弁９の冷媒温度が第１形状記憶合金バネ１３の設定変態温度Ｔ１より高くなると、図６のように第１形状記憶合金バネ１３は変態し伸びバイアスバネ１２を圧縮し弁体１０を弁座１１から離して、第１流路１４は開状態となる。冷媒は第２絞り装置８を流れず減圧されないため、制御弁９前後で冷媒温度の差は生じない。
【００３３】
このように、室外熱交換器の着霜を防ぎ、効率の良い暖房運転が可能となる。
【００３４】
（実施例３）
図９において、１は圧縮機、２は四方弁、３は室内熱交換器、４は絞り装置、５は第１室外熱交換器、１８は制御弁、７は第２室外熱交換器で、順次環状に接続されて主回路を構成し、制御弁１８と並列に第２絞り装置８を設け冷凍サイクルを構成している。なお、第２室外熱交換器７の大きさは第１室外熱交換器５より大きい。ここで、第２の実施例と異なるのは制御弁１８の構造である。
【００３５】
図１０は、制御弁１８の断面図である。
【００３６】
図１０において、１０は弁体、１１は摺動可能な弁座、１２は第１バイアスバネ、１３は第１形状記憶合金バネ、１４は第１流路、１５は第２バイアスバネ、１６は第２形状記憶合金バネ、１７は弁体１０の移動を止めるストッパである。
【００３７】
図１１は第１形状記憶合金バネで１３と第２形状記憶合金バネ１６の温度−ひずみ曲線（ヒステリシス曲線）である。加熱時と冷却時の動作温度には温度差、すなわち温度ヒステリシスがあり、第１形状記憶合金バネ１３は加熱時の変態温度Ｔ１（例えば０℃）に、冷却時の変態温度Ｔ２（例えば−２℃）に調節し、第２形状記憶合金バネ１６は加熱時の変態温度Ｔ３（例えば−３℃）に、冷却時の変態温度Ｔ４（例えば−５℃）に調節している。
【００３８】
上記構成において、制御弁１８の動作を説明する。
【００３９】
第１形状記憶合金バネ１３は設定した変態温度Ｔ１以上になると伸長し、第１バイアスバネ１２のバネ力に抗して弁体１０を押動し第１流路１４は開状態となる。一方、第１形状記憶合金バネ１３は設定変態温度Ｔ２より低くなると、第１バイアスバネ１２に押動された弁体１０は弁座１１に当たり、第１流路１４は閉状態となる。そのため、冷媒は第２絞り装置８しか流れることができず、第２絞り装置８前後で減圧され、冷媒の温度は低下する。また、第２形状記憶合金バネ１６は設定変態温度Ｔ４より低くなると、第２バイアスバネ１５のバネ力に抗することができず収縮する。弁座１１は第２バイアスバネ１５により押動されるが、弁体１０はストッパ１７により止められてしまうため、弁座１１の移動距離を弁体１０の移動距離よりも長くなるように第１バイアスバネ１２、第１形状記憶合金バネ１３、第２バイアスバネ１５、第２形状記憶合金バネ１６の力を調整すれば、第１流路１４は開状態となる。
【００４０】
次に冷凍装置運転時の制御弁１８の動作を説明する。
【００４１】
暖房運転時、室外気温が高く、制御弁１８を流れる冷媒の温度が設定変態温度Ｔ２より高い時は、図１０のように第１形状記憶合金バネ１３は第１バイアスバネ１２のバネ力に抗して弁体１０を押動し第１バイアスバネ１２を圧縮し、第２形状記憶合金バネ１６は第２バイアスバネ１５のバネ力に抗して弁座１１を押動し第２バイアスバネ１５を圧縮するため、第１流路１４は開状態となる。冷媒は第２絞り装置８を流れないため減圧されず、制御弁１８前後で冷媒温度の差は生じない。
【００４２】
しかし室外気温が低くなると、蒸発器として作用する第１室外熱交換器５、第２室外熱交換器７の温度は室外気温より低くなり、大気から吸熱するが、非共沸混合冷媒を用いると、その非等温性のために冷媒の乾き度が大きくなるに従い冷媒温度は上昇する。そのため、第１室外熱交換器５の中央から出口までや第２室外熱交換器７の温度が０℃以上な場合でも、第１室外熱交換器５の入口は０℃以下に低下し第１室外熱交換器５の入口のみに着霜が始まる。そして、制御弁１８を流れる冷媒の温度が第１形状記憶合金バネ１３の設
定変態温度Ｔ２より低く第２形状記憶合金バネ１６の設定変態温度Ｔ４より高いと、図１２のように第１形状記憶合金バネ１３は第１バイアスバネ１２に押動され弁体１０を弁座１１に押し当て、第２形状記憶合金バネ１６は第２バイアスバネ１５のバネ力に抗して弁座１１を押し第２バイアスバネ１５を圧縮するため、第１流路１４は閉状態となる。その結果、冷媒は第２絞り装置８しか流れることができず第２絞り装置８前後で圧力差が生じる。この時、第２室外熱交換器７の大きさは第１室外熱交換器５より大きいため、第２室外熱交換器７の冷媒圧力は余り変化せず、第１室外熱交換器５の冷媒圧力が上昇し、第１室外熱交換器５の入口冷媒温度も上昇する。従って、第１室外熱交換器５の入口の霜は解け成長しない。
【００４３】
さらに、制御弁１８の冷媒の温度が第２形状記憶合金バネ１６の設定変態温度Ｔ４より低くなると、第１および第２室外熱交換器５、７全体に着霜が成長する状態であるため、図１３のように第２形状記憶合金バネ１６は第２バイアスバネ１５のバネ力に抗すことができず収縮し、弁座１１は第２バイアスバネ１５に押動されるが、弁体１０はストッパ１７により止められてしまうため、第１流路１４は開状態となる。冷媒は第２絞り装置８を流れず減圧されないため、制御弁１８前後で冷媒温度の差は生じない。このように制御弁１８前後で圧力差は付かないため、第１、第２室外熱交換器５、７を有効に利用し効率の良い暖房運転を可能にできる。
【００４４】
また、制御弁１８の温度が低く、図１３のように第１、第２バイアスバネ１２、１５に押動され、第１、第２形状記憶合金バネ１３、１６が変態し収縮し、制御弁１８が開いている状態から、室外気温が上昇する等で制御弁１８を流れている冷媒の温度が上昇し、第２形状記憶合金バネ１６の設定変態温度Ｔ３より高くなり、第１および第２室外熱交換器５、７全体に着霜せず、第１室外熱交換器５の入口のみに着霜するような状態になると、図１２のように第２形状記憶合金バネ１６は変態し伸び第２バイアスバネ１５を圧縮し弁座１１を弁体１０に押し当てるため、第１流路１４は閉状態となる。その結果、冷媒は第２絞り装置８しか流れることができず第２絞り装置８前後で圧力差が生じ、第１室外熱交換器５の冷媒圧力が上昇し、第１室外熱交換器５の入口冷媒温度も上昇する。従って、第１室外熱交換器５の入口の霜は解け成長しない。
【００４５】
さらに、室外気温が上昇し、第１室外熱交換器５に着霜が起こらないような状態で、制御弁１８を流れる冷媒の温度が第１形状記憶合金バネ１３の設定変態温度Ｔ１より高くなると、図１０のように第１形状記憶合金バネ１３は変態し伸び第１バイアスバネ１２を圧縮し弁体１０を弁座１１から離して、第１流路１４は開状態となる。冷媒は第２絞り装置８を流れず減圧されないため、制御弁１８前後で冷媒温度の差は生じない。
【００４６】
このように、室外熱交換器の部分的な着霜を防ぎ、また、室外熱交換器全体に着霜するような状態では制御弁を開き効率の良い暖房運転が可能となる。
【００４７】
（実施例４）
図１４は、本発明の冷凍装置の第４の実施例における冷凍サイクル図である。
【００４８】
図１４において、１は圧縮機、２は四方弁、３は室内熱交換器、４は絞り装置、５は第１室外熱交換器、１９は制御弁、７は第２室外熱交換器で、順次環状に接続されて冷凍サイクルを構成し、第２室外熱交換器の大きさは第１室外熱交換器より大きい。ここで、第２の実施例と異なるのは制御弁１９の構造で、減圧機構を持つことである。
【００４９】
図１５は、制御弁１９の断面図である。
【００５０】
図１５において、９は弁本体、１０は弁体、１１は弁座、１２はバイアスバネ、１３は
第１形状記憶合金バネ、１４は第１流路、２０は第２流路である。
【００５１】
第１形状記憶合金バネ１３の温度−ひずみ曲線（ヒステリシス曲線）は、図７の第２の実施例のものと同一である。
【００５２】
上記構成において、制御弁１９の動作を説明する。
【００５３】
第１形状記憶合金バネ１３は設定した変態温度Ｔ１以上になると伸長し、バイアスバネ１２のバネ力に抗して弁体１０を押動し第１流路１４は開状態となり、冷媒は第１流路１４を流れる。一方、第１形状記憶合金バネ１３は設定変態温度Ｔ２より低くなると、バイアスバネ１２に押動され弁体１０は弁座１１に当たり、第１流路１４は閉状態となる。そのため、冷媒は第２流路２０しか流れることができず流路が狭められるため、減圧され、冷媒の温度は低下する。
【００５４】
次に冷凍装置運転時の制御弁１９の動作を説明する。
【００５５】
暖房運転時、室外気温が高く、制御弁１９を流れる冷媒の温度が設定変態温度Ｔ２より高い時は、図１５のように第１形状記憶合金バネ１３はバイアスバネ１２のバネ力に抗して弁体１０を押動しバイアスバネ１２を圧縮するため、第１流路１４は開状態となる。冷媒は制御弁１９により減圧されず、制御弁１９前後で冷媒温度の差は生じない。
【００５６】
しかし室外気温が低くなると、蒸発器として作用する第１室外熱交換器５、第２室外熱交換器７の温度は室外気温より低くなり、大気から吸熱するが、非共沸混合冷媒を用いると、その非等温性のために冷媒の乾き度が大きくなるに従い冷媒温度は上昇する。そのため、第１室外熱交換器５の中央から出口までや第２室外熱交換器７の温度が０℃以上な場合でも、第１室外熱交換器５の入口は０℃以下に低下し第１室外熱交換器５の入口のみに着霜が始まる。そして、制御弁１９を流れる冷媒の温度が第１形状記憶合金バネ１３の設定変態温度Ｔ２より低くなると、図１６のように第１形状記憶合金バネ１３はバイアスバネ１２に押動され弁体１０を弁座１１に押し当て、第１流路１４は閉状態となる。冷媒は第２流路２０しか流れることができず流路が狭められるため、制御弁１９前後で圧力差が生じる。この時、第２室外熱交換器７の大きさは第１室外熱交換器５より大きいため、第２室外熱交換器７の冷媒圧力は余り変化せず、第１室外熱交換器５の冷媒圧力が上昇し、第１室外熱交換器５の入口冷媒温度も上昇する。従って第１室外熱交換器５の入口の霜は解け成長しない。
【００５７】
また、制御弁１９が動作している状態で、室外気温が上昇する等して第１室外熱交換器５に着霜が起こらないような状態で、制御弁１９の冷媒温度が第１形状記憶合金バネ１３の設定変態温度Ｔ１より高くなると、図１５のように第１形状記憶合金バネ１３は変態し伸びバイアスバネ１２を圧縮し弁体１０を弁座１１から離して、第１流路１４は開状態となる。冷媒は減圧されないため、制御弁１９前後で冷媒温度の差は生じない。
【００５８】
このように、減圧機構を持つ制御弁を用いることで第２絞り装置は不要となり、室外熱交換器の部分的な着霜を防ぎ、効率の良い暖房運転が可能となる。
【００５９】
（実施例５）
図１７において、１は圧縮機、２は四方弁、３は室内熱交換器、４は絞り装置、５は第１室外熱交換器、２１は制御弁、７は第２室外熱交換器で、順次環状に接続されて冷凍サイクルを構成している。なお、第２室外熱交換器７の大きさは第１室外熱交換器５より大きい。ここで、第４の実施例と異なるのは制御弁２１の構造である。
【００６０】
図１８は、制御弁２１の断面図である。
【００６１】
図１８において、１０は弁体、１１は摺動可能な弁座、１２は第１バイアスバネ、１３は第１形状記憶合金バネ、１４は第１流路、１５は第２バイアスバネ、１６は第２形状記憶合金バネ、１７は弁体１０の移動を止めるストッパ、２０は第２流路である。
【００６２】
第１形状記憶合金バネ１３と第２形状記憶合金バネ１６の温度−ひずみ曲線（ヒステリシス曲線）は第３の実施例の図１１と同一である。
【００６３】
上記構成において、制御弁２１の動作を説明する。
【００６４】
第１形状記憶合金バネ１３は設定した変態温度Ｔ１以上になると伸長し、第１バイアスバネ１２のバネ力に抗して弁体１０を押動し第１流路１４は開状態となる。一方、第１形状記憶合金バネ１３は設定変態温度Ｔ２より低くなると、第１バイアスバネ１２に押動された弁体１０は弁座１１に当たり、第１流路１４は閉状態となる。そのため、冷媒は第２流路２０しか流れることができず流路が狭められるため、減圧され、冷媒の温度は低下する。
【００６５】
また、第２形状記憶合金バネ１６は設定変態温度Ｔ４より低くなると、第２バイアスバネ１５のバネ力に抗すことができず収縮する。弁座１１は第２バイアスバネ１５により押動されるが、弁体１０はストッパ１７により止められてしまうため、弁座１１の移動距離を弁体１０の移動距離よりも長くなるように第１バイアスバネ１２、第１形状記憶合金バネ１３、第２バイアスバネ１５、第２形状記憶合金バネ１６の力を調整すれば、第１流路１４は開状態となる。
【００６６】
次に冷凍装置運転時の制御弁２１の動作を説明する。
【００６７】
暖房運転時、室外気温が高く、制御弁２１を流れる冷媒の温度が設定変態温度Ｔ２より高い時は、図１８のように第１形状記憶合金バネ１３は第１バイアスバネ１２のバネ力に抗して弁体１０を押動し第１バイアスバネ１２を圧縮し、第２形状記憶合金バネ１６は第２バイアスバネ１５のバネ力に抗して弁座１１を押動し第２バイアスバネ１５を圧縮するため、第１流路１４は開状態となり、冷媒は減圧されず、制御弁２１前後で冷媒温度の差は生じない。
【００６８】
しかし室外気温が低くなると、蒸発器として作用する第１室外熱交換器５、第２室外熱交換器７の温度は室外気温より低くなり、大気から吸熱するが、非共沸混合冷媒を用いると、その非等温性のために冷媒の乾き度が大きくなるに従い冷媒温度は上昇する。そのため、第１室外熱交換器５の中央から出口までや第２室外熱交換器７の温度が０℃以上な場合でも、第１室外熱交換器５の入口は０℃以下に低下し第１室外熱交換器５の入口のみに着霜が始まる。そして、制御弁２１を流れる冷媒の温度が第１形状記憶合金バネ１３の設定変態温度Ｔ２より低く第２形状記憶合金バネ１６の設定変態温度Ｔ４より高いと、図１９のように第１形状記憶合金バネ１３は第１バイアスバネ１２に押動され弁体１０を弁座１１に押し当て、第２形状記憶合金バネ１６は第２バイアスバネ１５のバネ力に抗して弁座１１を押し第２バイアスバネ１５を圧縮するため、第１流路１４は閉状態となる。その結果、冷媒は第２流路２０しか流れることができず流路が狭められるため、制御弁２１前後で圧力差が生じる。この時、第２室外熱交換器７の大きさは第１室外熱交換器５より大きいため、第２室外熱交換器７の冷媒圧力は余り変化せず、第１室外熱交換器５の冷媒圧力が上昇し、第１室外熱交換器５の入口冷媒温度も上昇する。従って、第１室外熱交換器５の入口の霜は解け成長しない。
【００６９】
さらに、制御弁２１の冷媒の温度が第２形状記憶合金バネ１６の設定変態温度Ｔ４より低くなると、第１および第２室外熱交換器５、７全体に着霜が成長する状態であるため、図２０のように第２形状記憶合金バネ１６は第２バイアスバネ１５のバネ力に抗すことができず収縮し、弁座１１は第２バイアスバネ１５に押動されるが、弁体１０はストッパ１７により止められてしまうため、第１流路１４は開状態となる。冷媒は減圧されないため、制御弁２１前後で冷媒温度の差は生じない。このように制御弁２１前後で圧力差は付かないため、第１、第２室外熱交換器５、７を有効に利用し効率の良い暖房運転を可能にできる。
【００７０】
また、制御弁２１の温度が低く図２０のように、第１、第２バイアスバネ１２、１５に押動され、第１、第２形状記憶合金バネ１３、１６が変態し収縮し、制御弁２１が開いている状態から、室外気温が上昇する等で制御弁２１を流れている冷媒の温度が上昇し、第２形状記憶合金バネ１６の設定変態温度Ｔ３より高くなり、第１および第２室外熱交換器５、７全体に着霜せず、第１室外熱交換器５の入口のみに着霜するような状態になると、図１９のように第２形状記憶合金バネ１６は変態し伸び第２バイアスバネ１５を圧縮し弁座１１を弁体１０に押し当てるため、第１流路１４は閉状態となる。その結果、冷媒は第２流路２０しか流れることができず流路が狭められるため、制御弁２１前後で圧力差が生じ、第１室外熱交換器５の冷媒圧力が上昇し、第１室外熱交換器５の入口冷媒温度も上昇する。従って、第１室外熱交換器５の入口の霜は解け成長しない。
【００７１】
さらに、室外気温が上昇し、第１室外熱交換器５に着霜が起こらないような状態で、制御弁２１を流れる冷媒の温度が第１形状記憶合金バネ１３の設定変態温度Ｔ１より高くなると、図１８のように第１形状記憶合金バネ１３は変態し伸び第１バイアスバネ１２を圧縮し弁体１０を弁座１１から離して、第１流路１４は開状態となる。冷媒は減圧されないため、制御弁２１前後で冷媒温度の差は生じない。
【００７２】
このように、室外熱交換器の部分的な着霜を防ぎ、また、室外熱交換器全体に着霜するような状態では制御弁２１を開き効率の良い暖房運転が可能となる。
【００７３】
【発明の効果】
上記実施例より明らかなように本発明によれば、第１室外熱交換器、第２室外熱交換器の間に制御弁と、その制御弁と並列に第２絞り装置を設けることで、第１室外熱交換器が着霜を起こすような温度条件下において、制御弁が動作すると、冷媒は第２絞り装置に流れ、第２絞り装置の前後で冷媒に差圧が生じ、第１室外熱交換器の圧力は第２室外熱交換器の圧力より高くなり第１室外熱交換器を流れる冷媒の温度は高くなるため、第１熱交換器入口の着霜を防ぐことができ、効率の良い暖房運転を可能にできる。
【００７４】
また、本発明のように、第１室外熱交換器、第２室外熱交換器の間に減圧機構を有し形状記憶合金バネを内蔵した制御弁を設けることで、室外熱交換器が着霜を起こすような条件下において形状記憶合金バネが変態しバイアスバネにより押されてたわみ、弁体を弁座に押しつけ冷媒の流路を狭めると、冷媒は制御弁の前後で冷媒に差圧が生じ、第１室外熱交換器の圧力は第２室外熱交換器の圧力より高くなり第１室外熱交換器を流れる冷媒の温度は高くなるため、第１熱交換器の着霜を防ぐことができ、効率の良い暖房運転を可能にできるとともに、別の絞り装置が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例を示す冷凍装置の冷凍サイクル図
【図２】  本発明の実施例を示す冷凍装置の弁制御装置の電気回路図
【図３】  本発明の実施例を示す冷凍装置の弁制御装置のブロック図
【図４】  本発明の実施例を示す冷凍装置の弁制御装置のフローチャート
【図５】  本発明の他の実施例を示す冷凍装置の冷凍サイクル図
【図６】  本発明の他の冷凍装置に用いる制御弁の断面図
【図７】  本発明の他の冷凍装置に用いる制御弁の形状記憶合金バネの温度−ひずみ曲線図
【図８】  本発明の他の冷凍装置に用いる制御弁の動作を示す断面図
【図９】  本発明の他の実施例を示す冷凍装置の冷凍サイクル図
【図１０】  本発明の他の実施例を示す冷凍装置に用いる制御弁の断面図
【図１１】  本発明の他の実施例を示す冷凍装置に用いる制御弁の形状記憶合金バネの温度−ひずみ曲線図
【図１２】  本発明の他の実施例を示す冷凍装置に用いる制御弁の動作を示す断面図
【図１３】  本発明の他の実施例を示す冷凍装置に用いる制御弁の動作を示す断面図
【図１４】  本発明のさらに他の実施例を示す冷凍装置の冷凍サイクル図
【図１５】  本発明のさらに他の実施例を示す冷凍装置に用いる制御弁の断面図
【図１６】  本発明のさらに他の実施例を示す冷凍装置に用いる制御弁の動作を示す断面図
【図１７】  本発明のさらに他の実施の形態を示す冷凍装置の冷凍サイクル図
【図１８】  本発明のさらに他の実施の形態を示す冷凍装置に用いる制御弁の断面図
【図１９】  本発明のさらに他の実施の形態を示す冷凍装置に用いる制御弁の動作を示す断面図
【図２０】  本発明のさらに他の実施の形態を示す冷凍装置に用いる制御弁の動作を示す断面図
【図２１】  従来の冷凍装置の冷凍サイクル図
【符号の説明】
１  圧縮機
２  四方弁
３  室内熱交換器
４  絞り装置
５  第１室外熱交換器
６  制御弁
７  第２室外熱交換器
８  第２絞り装置
９  制御弁
１０  弁体
１１  弁座
１２  バイアスバネ
１３  第１形状記憶合金バネ
１４  第１流路
１５  第２バイアスバネ
１６  第２形状記憶合金バネ
１７  ストッパ
１８  制御弁
１９  制御弁
２０  第２流路
２１  制御弁
２２  弁制御装置
２３  電源スイッチ
２４  冷媒温度検出器
２５  Ａ／Ｄ変換装置
２６  マイクロコンピュータ（ＬＳＩ）
２７  入力回路
２８  ＣＰＵ
２９  メモリ
３０  出力回路
３１  電磁コイル
【図１】
0003738760.tif 000002
【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】
0003738760.tif 000008
【図８】
0003738760.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003738760.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0003738760.tif 000013
【図１３】
0003738760.tif 000014
【図１４】
0003738760.tif 000015
【図１５】
0003738760.tif 000016
【図１６】
0003738760.tif 000017
【図１７】
0003738760.tif 000018
【図１８】
0003738760.tif 000019
【図１９】
0003738760.tif 000020
【図２０】
0003738760.tif 000021
【図２１】
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