制冷空調裝置及制冷空調裝置的控制方法
制冷空調裝置及制冷空調裝置的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的制冷空調裝置（100、200）具有壓縮機（2）、冷凝器（3）、節(jié)流裝置（4）和蒸發(fā)器（5），并具有用制冷劑配管將它們連接而構成的制冷循環(huán)，在制冷循環(huán)內循環(huán)的制冷劑采用非共沸混合制冷劑。該制冷空調裝置具有：運轉狀態(tài)檢測機構（11～14），檢測壓縮機（2）的制冷劑壓力、壓縮機（2）的制冷劑溫度和壓縮機（2）的轉速；檢測壓縮機（2）的輸出的輸出檢測機構（15）；以及組成檢測機構（20），計算壓縮機的制冷劑壓力、壓縮機的制冷劑溫度、壓縮機（2）的轉速、壓縮機（2）的輸出和制冷劑組成之間的相關關系，并保存表示該相關關系的數(shù)據(jù)；組成檢測機構（20），根據(jù)運轉狀態(tài)檢測機構（11～14）的檢測結果、輸出檢測機構（15）的檢測結果和表示相關關系的數(shù)據(jù)，計算在制冷循環(huán)內循環(huán)的制冷劑的組成。
【專利說明】制冷空調裝置及制冷空調裝置的控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及采用非共沸混合制冷劑作為制冷劑的制冷空調裝置，特別涉及進行了使該制冷劑的組成的檢測精度提高的改進的制冷空調裝置。
【背景技術】
[0002]采用非共沸混合制冷劑的制冷空調裝置，由于非共沸混合制冷劑中所含的制冷劑的沸點各不相同，所以，循環(huán)的制冷劑的組成有時會變化。特別是制冷空調裝置的規(guī)模大時，其制冷劑組成的變化變得顯著。這樣，當制冷劑組成變化時，即使在相同壓力下，冷凝溫度、蒸發(fā)溫度也可能會變化。即，因為熱交換器中的制冷劑飽和溫度不合適，所以，在熱交換器中，制冷劑的冷凝液化或蒸發(fā)氣化不容易實現(xiàn)，熱交換效率可能會降低。
[0003]另外，當制冷劑組成變化時，即使熱交換器的制冷劑流出側是相同溫度、相同壓力，過熱或過冷也可能會變化。即，在被壓縮機吸入之前不能形成適當?shù)倪^熱，液體制冷劑流入壓縮機而會使壓縮機受損?；蛘?，在流入膨脹閥之前不能形成適當?shù)倪^冷，形成為氣液二相狀態(tài)而可能會產(chǎn)生制冷劑音、不穩(wěn)定現(xiàn)象。
[0004]在此，眾所周知具有高壓側制冷劑儲存容器(貯液器)的制冷空調裝置，與具有低壓側制冷劑儲存容器(氣液分離器)的制冷空調裝置相比，循環(huán)的制冷劑組成的變動幅度小。但是，如果在制冷循環(huán)中產(chǎn)生制冷劑泄漏，則無論制冷劑儲存容器是低壓側或是高壓偵牝制冷劑組成的變動幅度都變大。即，通過檢測制冷劑組成的變化，可以檢測到制冷劑泄漏。
[0005]于是，為了抑制熱交換效率的降低、避免壓縮機的損傷、抑制制冷劑音的產(chǎn)生、抑制不穩(wěn)定現(xiàn)象、以及檢測制冷劑的泄漏，提出了各種具有檢測制冷劑組成的機構的制冷空
調裝置。
[0006]作為這樣的制冷空調裝置，提出有:具有旁通壓縮機地連接的旁通回路，在該旁通回路上連接著雙重管熱交換器和毛細管(例如見專利文獻1)。在專利文獻1記載的技術中，檢測毛細管的制冷劑流入側溫度、毛細管的制冷劑流出側溫度、以及毛細管的制冷劑流出側壓力，根據(jù)這些檢測結果，算出制冷劑組成。
[0007]另外，作為這樣的制冷空調裝置，提出有:通過檢測氣液分離器內的剩余制冷劑量，算出制冷劑組成(例如見專利文獻2)。即，在專利文獻2記載的技術中，利用室內機運轉臺數(shù)、外氣溫度這樣的信息與預先求出的制冷劑組成的相關關系，算出制冷劑組成，通過檢測氣液分離器內的剩余制冷劑量，修正計算出的制冷劑組成，從而算出循環(huán)的制冷劑組成。
[0008]在先技術文獻
[0009]專利文獻
[0010]專利文獻1:日本特開平11 - 63747號公報(例如，見說明書的[0027]?[0029]段)
[0011]專利文獻2:日本特開2001 一 99501號公報(例如，見說明書的[0041]、[0042]、
[0051]?[0053]段)
【發(fā)明內容】
[0012]發(fā)明要解決的課題
[0013]在專利文獻I記載的技術中，根據(jù)毛細管中的膨脹過程的前后狀態(tài)來檢測組成，例如，當制冷空調裝置的制冷循環(huán)中并列存在著多個膨脹過程時，要檢測的制冷劑組成的檢測精度可能會降低。
[0014]在專利文獻I記載的技術中，由于相應于設置旁通回路，在制冷循環(huán)內循環(huán)的制冷劑量相應地減少，從而制冷空調裝置發(fā)揮的能力降低，制冷空調裝置的動作可靠性可能會降低。
[0015]另外，在專利文獻I記載的技術中，在因過渡運轉導致液體制冷劑流入壓縮機、并從壓縮機排出側的制冷劑配管也流出了二相制冷劑的情況下，當分支到旁通回路時，與在制冷循環(huán)中循環(huán)的制冷劑相同的制冷劑組成的制冷劑可能不流入旁通回路。這時，即使在旁通路徑檢測制冷劑組成，也不能檢測在制冷循環(huán)內循環(huán)的制冷劑組成。因此，即使液體制冷劑流入壓縮機，也不能檢測到，從而可能會損傷壓縮機，降低制冷空調裝置的動作可靠性。
[0016]另外，在專利文獻I記載的技術中，由于安裝了雙重管熱交換器和毛細管，所以，成本相應地提高。
[0017]在專利文獻2記載的技術中，由于在氣液分離器內設置了液面檢測器，所以，成本相應地提聞。
[0018]另外，專利文獻2記載的技術，必須預先從制冷空調裝置的運轉狀態(tài)掌握制冷劑組成，必須按每個制冷空調裝置進行大量評價或模擬，所以，開發(fā)負荷、開發(fā)成本增加。
[0019]本發(fā)明的制冷空調裝置的目的是，提供在抑制成本提高的同時提高循環(huán)的制冷劑組成的檢測精度、提高運轉時的動作可靠性的制冷空調裝置。
[0020]解決課題的技術方案
[0021]本發(fā)明的制冷空調裝置，具有壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置和蒸發(fā)器，并具有用制冷劑配管將它們連接而構成的制冷循環(huán)，作為在該制冷循環(huán)內循環(huán)的制冷劑采用非共沸混合制冷劑；其中，該制冷空調裝置具有:檢測壓縮機的運轉狀態(tài)的運轉狀態(tài)檢測機構；檢測壓縮機的輸出的輸出檢測機構；以及組成檢測機構，計算運轉狀態(tài)、輸出和制冷劑組成的相關關系，并保存表示該相關關系的數(shù)據(jù)；組成檢測機構，根據(jù)運轉狀態(tài)檢測機構的檢測結果、輸出檢測機構的檢測結果和表示相關關系的數(shù)據(jù)，算出在制冷循環(huán)內循環(huán)的制冷劑的組成。
[0022]發(fā)明效果
[0023]在本發(fā)明的制冷空調裝置中，組成檢測機構，根據(jù)運轉狀態(tài)檢測機構的檢測結果、輸出檢測機構的檢測結果和表示相關關系的數(shù)據(jù)，算出在制冷循環(huán)內循環(huán)的制冷劑的組成。這樣，可抑制成本的提聞并提聞循環(huán)的制冷劑組成的檢測精度、提聞運轉時的動作可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明實施方式I的制冷空調裝置的制冷劑回路構造例。[0025]圖2是說明在使低沸點制冷劑的制冷劑組成比變化時壓縮機的壓縮過程中的狀態(tài)變化的莫里爾線圖。
[0026]圖3是說明循環(huán)的制冷劑中所含的低沸點制冷劑的比例與制冷劑密度的關系的曲線圖。
[0027]圖4是說明循環(huán)的制冷劑中所含的低沸點制冷劑的比例與壓縮機壓縮過程(壓縮前后)中的熱函差的關系的曲線圖。
[0028]圖5是說明循環(huán)的制冷劑中所含的低沸點制冷劑的比例與壓縮機的消耗電力的關系的曲線圖。
[0029]圖6是說明用于檢測本發(fā)明實施方式1的制冷空調裝置的制冷劑組成的控制的流程圖。
[0030]圖7是本發(fā)明實施方式2的制冷空調裝置的制冷劑回路構造例。
[0031]圖8是說明循環(huán)的制冷劑中所含的低沸點制冷劑的比例與壓縮機的排出側的溫度的關系的曲線圖。
[0032]圖9是說明用于檢測本發(fā)明實施方式2的制冷空調裝置的制冷劑組成的控制的流程圖。
【具體實施方式】
[0033]下面，參照【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。
[0034]實施方式1
[0035]圖1是本發(fā)明實施方式1的制冷空調裝置100的制冷劑回路構造例。
[0036]本實施方式1的制冷空調裝置100采用非共沸混合制冷劑作為制冷劑，通過檢測該制冷劑組成，執(zhí)行節(jié)流裝置(對應于后述的減壓機構4)的開度等各種設備的控制。本實施方式1的制冷空調裝置100進行了提高制冷劑的組成的檢測精度的改進。
[0037]在以下的說明中，組成(制冷劑組成)是指在制冷循環(huán)內循環(huán)的制冷劑的組成，而并非充填的制冷劑的組成、存在于制冷循環(huán)的構成要素中的制冷劑的組成。
[0038]如圖1所示，制冷空調裝置100具有壓縮制冷劑的壓縮機2、使制冷劑冷凝液化的冷凝器3、將制冷劑減壓并使其膨脹的減壓機構4、使制冷劑蒸發(fā)氣化的蒸發(fā)器5、和蓄存剩余制冷劑的氣液分離器6，并具有用制冷劑配管將它們連接而構成的制冷循環(huán)。這里，制冷空調裝置100，作為在其制冷循環(huán)中循環(huán)的制冷劑，采用非共沸混合制冷劑。在本實施方式1中，作為非共沸混合制冷劑，采用R32 (充填組成是R32為54wt%)作為低沸點的制冷劑，采用HF01234yf (充填組成是46wt%)作為高沸點的制冷劑。另外，在該充填組成的情況下，非共沸混合制冷劑的地球暖化系數(shù)(GWP)是300。
[0039]另外，制冷空調裝置100中還具有檢測非共沸混合制冷劑的組成的各種設備。即，制冷空調裝置100具有檢測被壓縮機2吸入的制冷劑壓力的吸入側壓力檢測機構11、檢測被壓縮機2吸入的制冷劑溫度的吸入側溫度檢測機構12、檢測從壓縮機2排出的制冷劑壓力的排出側壓力檢測機構13、檢測壓縮機2的轉速的轉速檢測機構14、和檢測壓縮機2的輸出的輸出檢測機構15。
[0040]另外，制冷空調裝置100還具有根據(jù)這些檢測機構11?15的檢測結果來檢測制冷劑組成的組成檢測機構20、綜合控制壓縮機2的轉速以及各種設備的控制裝置21。[0041]壓縮機2吸入制冷劑，將該制冷劑壓縮成高溫高壓的狀態(tài)后排出。該壓縮機2的排出側與冷凝器3連接，吸引側與氣液分離器6連接。壓縮機2例如可由容量可變控制的變頻壓縮機等構成。
[0042]冷凝器3使得從壓縮機2供給來的高溫高壓的制冷劑冷凝液化。該冷凝器3的一端與壓縮機2連接，另一端與減壓機構4連接。另外，在冷凝器3中，附設有送風風扇(省略圖示)，促進從送風風扇供給來的空氣與制冷劑的熱交換。與制冷劑熱交換后的空氣，借助送風風扇的作用，例如吹出到室外等。
[0043]減壓機構4使得從冷凝器3流入的液體制冷劑減壓膨脹。減壓機構4可由開度可變控制的、例如電子式膨脹閥等構成。該減壓機構4的一端與冷凝器3連接，另一端與蒸發(fā)器5連接。
[0044]蒸發(fā)器5使得從減壓機構4流入的氣液二相制冷劑蒸發(fā)氣化。該蒸發(fā)器5的一端與減壓機構4連接，另一端與氣液分離器6連接。另外，在蒸發(fā)器5中，附設有送風風扇(省略圖示)，促進從送風風扇供給來的空氣與制冷劑的熱交換。與制冷劑熱交換后的空氣，借助送風風扇的作用，吹出到空調對象空間(例如室內、倉庫等)。
[0045]氣液分離器6儲存相對于過渡的運轉的變化(例如壓縮機2輸出的變化)的剩余制冷劑。該氣液分離器6的一端與蒸發(fā)器5連接，另一端與壓縮機2的吸入側連接。
[0046]吸入側壓力檢測機構11檢測被壓縮機2吸入的制冷劑壓力(低壓側制冷劑壓力)，例如由壓力傳感器等構成。即，吸入側壓力檢測機構11，為了檢測制冷劑組成，檢測因減壓機構4的作用而成為了低壓的制冷劑的壓力。另外，吸入側壓力檢測機構11與組成檢測機構20連接。這里，在圖1中，圖示了吸入側壓力檢測機構11設置于壓縮機2吸入口附近的制冷劑配管的例子，但并不限定于此。即，吸入側壓力檢測機構11也可以設置于從減壓機構4的制冷劑流出口到壓縮機2吸入口為止的制冷劑配管(包含蒸發(fā)器5和氣液分離器6)。這樣，可以實現(xiàn)與用于冷凝器3的送風風扇的轉速、減壓機構4的開度等控制的壓力檢測傳感器(省略圖示)的共用化，可相應地抑制成本。
[0047]吸入側溫度檢測機構12檢測被壓縮機2吸入的制冷劑溫度(低壓側制冷劑溫度)，例如由溫度傳感器等構成。另外，吸入側溫度檢測機構12與組成檢測機構20連接。這里，在圖1中，圖示了吸入側溫度檢測機構12設置于連接氣液分離器6和壓縮機2的制冷劑配管的例子，但并不限定于此。即，吸入側溫度檢測機構12也可以設置在壓縮機2內部、且制冷劑被壓縮前的位置(進入壓縮過程前的位置)。
[0048]如果吸入側溫度檢測機構12設在配管表面，則容易受周圍環(huán)境(外干擾)的影響。例如，當一個種類的壓縮機設置在多個不同的制冷空調裝置中時，每個制冷空調裝置中，吸入側溫度檢測機構12的設置位置可能不同，會受到該設置位置的不同而引起的檢測結果的誤差等影響。
[0049]但是，若將吸入側溫度檢測機構12設置在壓縮機2內部、且制冷劑被壓縮前的位置，則可以抑制這樣的外干擾，可高精度地檢測制冷劑組成。
[0050]排出側壓力檢測機構13檢測從壓縮機2排出的制冷劑壓力(高壓側制冷劑壓力)，例如由壓力傳感器等構成。即，排出側壓力檢測機構13，檢測因壓縮機2的作用而成為高壓的制冷劑的壓力。另外，排出側壓力檢測機構13與組成檢測機構20連接。這里，在圖1中，圖示了排出側壓力檢測機構13設置于壓縮機2的排出口附近的制冷劑配管的例子，但并不限定于此。即，排出側壓力檢測機構13也可以設置于從壓縮機2的排出口到減壓機構4的制冷劑流入口為止的制冷劑配管(包含冷凝器3)。這樣，可以實現(xiàn)與用于蒸發(fā)器5的送風風扇的轉速、減壓機構4的開度等控制的壓力傳感器(圖未示)的共用化，可相應地抑制成本。
[0051]轉速檢測機構14檢測壓縮機2的轉速，例如由非接觸的旋轉速度傳感器等構成。另外，轉速檢測機構14檢測轉速的方式并不限定于此，可以是把控制壓縮機2的轉速的控制裝置21輸出給壓縮機2的指令值作為轉速的方式。另外，轉速檢測機構14與組成檢測機構20連接。
[0052]這樣，吸入側壓力檢測機構11、吸入側溫度檢測機構12、排出側壓力檢測機構13和轉速檢測機構14檢測壓縮機2的運轉狀態(tài)，這些檢測機構11~14構成運轉狀態(tài)檢測機構。
[0053]輸出檢測機構15檢測壓縮機2的輸出。該輸出檢測機構15經(jīng)由電力供給線L連接在壓縮機2與控制裝置21之間。這樣，輸出檢測機構15可以檢測從省略圖示的電源經(jīng)由控制裝置21供給到壓縮機2的電力。另外，輸出檢測機構15與組成檢測機構20連接。
[0054]組成檢測機構20存儲著后述式1~式8中記載的函數(shù)，根據(jù)吸入側壓力檢測機構
11、吸入側溫度檢測機構12、排出側壓力檢測機構13及轉速檢測機構14的檢測結果、和上述式1~式8，算出壓縮機2的消耗電力。該組成檢測機構20例如由微機或與其相當?shù)碾娮踊芈返葮嫵?。組成檢測機構20，根據(jù)算出的壓縮機2的消耗電力和輸出檢測機構15的檢測結果，算出制冷劑組成。另外，已經(jīng)描述了組成檢測機構20存儲著1~式8中記載的函數(shù)，是指用自變量(Pd、Ps、Ts、α ^等)的多項式形成為公式化地存儲著。
[0055]該組成檢測機構20與上述檢測機構11~15連接。另外，組成檢測機構20與這些檢測機構11~15的連接，可以利用配線連接，也可以是無線連接，沒有特別限定。
[0056]組成檢測機構20，也可以不是存儲著式1~式8中記載的函數(shù)的形態(tài)，而是制成與式1~式8對應的數(shù)據(jù)表格地存儲起來，是內插適當數(shù)據(jù)的形態(tài)。這樣，通過將數(shù)據(jù)表格化而可以減少計算時間，所以，可以使得組成檢測機構20的控制性穩(wěn)定。
[0057]另外，在本實施方式1的制冷空調裝置100中，組成檢測機構20檢測低沸點制冷劑的制冷劑組成。即，組成檢測機構20存儲著與低沸點制冷劑對應的公式和數(shù)據(jù)表格。設低沸點制冷劑的制冷劑組成值為α時，高沸點制冷劑的制冷劑組成，可用1 一 α算出。
[0058]另外，組成檢測機構20可以預先存儲公式和數(shù)據(jù)表格，也可以在以后設定并更新。
[0059]控制裝置21綜合控制減壓機構4的開度、壓縮機2的轉速、分別附設于冷凝器3和蒸發(fā)器5的送風風扇的轉速等的動作。本實施方式1的制冷空調裝置100的控制裝置21，根據(jù)組成檢測機構20的檢測結果，可綜合控制上述各種設備的動作。另外，控制裝置21與省略圖示的電源連接，另外，經(jīng)由電力供給線L與輸出檢測機構15及壓縮機2連接。
[0060]下面，說明制冷空調裝置100的制冷劑動作。被壓縮機2壓縮后的高溫高壓的氣體制冷劑流入冷凝器3而冷凝液化。從冷凝器3流出的液體制冷劑流入減壓機構4而被減壓。從減壓機構4流出的低壓的氣液二相制冷劑，流入蒸發(fā)器5而蒸發(fā)氣化。從蒸發(fā)器5流出的氣體制冷劑，流入氣液分離器6，從而由制冷空調裝置100的運轉條件、負荷條件等產(chǎn)生的剩余制冷劑被儲存起來。從氣液分離器6流出的氣體制冷劑被壓縮機2吸入，再次被壓縮。
[0061]下面，用以下3個作為例子對制冷劑組成變化的原因進行說明。所謂制冷劑組成的變化，是指在制冷循環(huán)中循環(huán)的制冷劑組成相對于充填在制冷循環(huán)中的制冷劑組成的變化。
[0062](I)氣液分離器6內的制冷劑被分離成為含有較多高沸點制冷劑(HF01234)的液相、和含有較多低沸點制冷劑(R32)的氣相。含有較多高沸點制冷劑的液相制冷劑儲存在氣液分離器6內。另一方面,含有較多低沸點制冷劑的氣相制冷劑從氣液分離器6流出。這樣，含有較多高沸點制冷劑的液相制冷劑存在于氣液分離器6內，所以，相對于在制冷循環(huán)內循環(huán)的全部制冷劑，低沸點制冷劑的組成增多。
[0063]另外，相對于在制冷循環(huán)內循環(huán)的全部制冷劑，低沸點制冷劑的組成也有減少的情形，下面說明這種情形。例如，制冷空調裝置有多個室內機，這些室內機在實施制熱運轉時，如果一部分室內機在短時間內停止制熱運轉，則液體制冷劑有時就會滯留在室內機內。這樣，相應于液體制冷劑的滯留，相對于在制冷循環(huán)內循環(huán)的全部制冷劑，低沸點制冷劑的組成相應地減少。
[0064](2)從氣液分離器6內的下方產(chǎn)生了制冷劑泄漏時,儲存在氣液分離器6下方的液相制冷劑泄漏。由于液相制冷劑中含有較多的高沸點制冷劑，所以，這時相對于在制冷循環(huán)內循環(huán)的全部制冷劑，低沸點制冷劑的組成增多。
[0065](3)像連接冷凝器3和減壓機構4的制冷劑配管那樣，當液體單相制冷劑流經(jīng)的制冷劑配管產(chǎn)生了制冷劑泄漏時，由于低沸點制冷劑容易氣化，所以，低沸點制冷劑泄漏較多。這樣，相對于在制冷循環(huán)內循環(huán)的全部制冷劑，高沸點制冷劑的組成增多。
[0066]另外，也會對如下情況進行說明:因制冷劑泄漏的方式，液體制冷劑也有泄漏的可能性；以及氣液分離器6中不存在液體制冷劑時，制冷劑組成不變化。
[0067]下面，說明本實施方式I的制`冷空調裝置100的組成檢測機構20在計算制冷劑組成時采用的公式。這里，設壓縮機2的吸入側制冷劑的壓力為Ps，壓縮機2的吸入側制冷劑的溫度為Ts，壓縮機2的排出側制冷劑的壓力為Pd，壓縮機2的轉速為N，低沸點制冷劑相對于全部制冷劑的制冷劑組成為α，壓縮機2的行程容積為Vst，壓縮機2的吸入側制冷劑的制冷劑密度為P s，壓縮機2的吸入側制冷劑的熵為Ss，制冷劑被壓縮機2壓縮前后的熱函差為Ah、壓縮機2的壓縮機效率為nc，壓縮機2的體積效率為ην，制冷劑循環(huán)量為Gr，壓縮機2的消耗電力為W，下列各式成立。
[0068][式I]
[0069]Gr E ps.ην.Vst.N
[0070][式2]
[0071]W = Gr.Ah/ n c
[0072][式3]
[0073]Ps= P ρχα (Ps, Ts, a)
[0074][式4]
[0075]n v = ^(Pd, Ps, Ts, N, a )
[0076][式5]
[0077]ΔΗ E hdjdeal-hs = hPSa (Pd, Ss, a )_hPTa(Ps, Ts, a )[0078][式6]
[0079]Ss=SPTa (Ps, Ts, a)
[0080][式7]
[0081 ] Π c = f2 (Pd? Ps? Ts，N，a )
[0082]這里，根據(jù)式1~式7，對壓縮機消耗電力W進行整理而得到式8。
[0083][式8]
[0084]ff = ( p s.Δ h) X (N.Vst.η ν/ η c)
[0085]其中，式1和式2分別是體積效率ην和壓縮機效率nc的定義式。式3、式5和式6是由壓力、溫度、制冷劑組成和熵決定的函數(shù)。具體地說，式3是壓力、溫度和制冷劑組成的函數(shù)。另外，式5的第1項是壓力、熵和制冷制組成的函數(shù)。式5的第2項是壓力、溫度和制冷劑組成的函數(shù)。另外，式6是壓力、溫度和制冷劑組成的函數(shù)。
[0086]式4和式7是壓縮機2的性能指標，是將體積效率ην的定義式即式1和壓縮機效率ηC的定義式即式2展開的公式。在多個條件下進行壓縮機2的單體評價，將該單體評價結果、和前述體積效率ηV的展開式及壓縮機效率ηc的展開式進行曲線擬合，決定各展開式的各種常數(shù)。另外，體積效率ην和壓縮機效率η c，如果精度高，也可以用模擬預測得到。另外，也可以同時使用上述的壓縮機2的單體評價和模擬。即，減少上述單體評價的試驗數(shù)，用模擬內插或外插得到的結果，得到體積效率ην和壓縮機效率nc。
[0087]壓縮機2的消耗電力W用式8表示。具體地說，第1個括號內記載的項是與從制冷空調裝置100的運轉狀態(tài)計`算得到的制冷劑物性對應的項，第2個括號內記載的項是與從制冷空調裝置100的運轉狀態(tài)計算得到的壓縮機特性對應的項。所謂制冷劑物性，是指制冷劑密度Ps和壓縮過程中的熱函差Ah。另外，所謂壓縮機特性，是指壓縮機2的轉速N、壓縮機2的行程容積Vst、體積效率ην和壓縮機效率nc。另外，壓縮機2的行程容積Vst是壓縮機2固有的，是已知的數(shù)值。
[0088]組成檢測機構20，在檢測制冷劑組成時進行式3~式8的各種計算，但是，式1~式8中記載的自變量并不是必須的，如果沒問題，也可以省略掉靈敏度低的自變量。例如，如式3所示，制冷劑密度P s的靈敏度低時，也可以把式8中的制冷劑密度P s作為常數(shù)。
[0089]對于本實施方式1的制冷空調裝置100，組成檢測機構20根據(jù)這樣得到的式8，算出壓縮機2的消耗電力W，根據(jù)該算出的消耗電力和輸出檢測機構15的檢測結果，算出制冷劑組成。關于制冷劑組成的計算方法的具體例，請參照后述圖6的說明。
[0090]圖2是說明在使低沸點制冷劑的制冷劑組成變化時壓縮機2的壓縮過程中的狀態(tài)變化的莫里爾線圖。圖3是說明循環(huán)的制冷劑中所含的低沸點制冷劑的比例與制冷劑密度的關系的曲線圖。圖4是說明循環(huán)的制冷劑中所含的低沸點制冷劑的比例與壓縮機2的壓縮過程(壓縮前后)中的熱函差的關系的曲線圖。圖5是說明循環(huán)的制冷劑中所含的低沸點制冷劑的比例與壓縮機2的消耗電力的關系的曲線圖。下面，參照圖2~圖5，說明使低沸點制冷劑的比例(低沸點制冷劑的組成比)變化時的莫里爾線圖(圖2)、制冷劑密度P s(圖3)、壓縮過程的熱函差Ah (圖4)、和壓縮機2的消耗電力W (圖5)。
[0091]另外，圖2~圖5中，將壓縮機2的吸入側制冷劑的壓力、壓縮機2的排出側制冷劑的壓力、冷凝器3出口過冷、蒸發(fā)器5出口過熱固定，使循環(huán)的制冷劑組成變化。之所以將壓縮機2的吸入側制冷劑的壓力、壓縮機2的排出側制冷劑的壓力固定，是為了看出制冷劑組成的差對莫里爾線圖(圖2)、制冷劑密度Ps (圖3)、壓縮過程的熱函差Ah (圖4)、和壓縮機2的消耗電力W (圖5)的影響。另外，圖2?圖5所示的結果，也可以用冷凝器3出口溫度代替冷凝器3出口過冷、用蒸發(fā)器5出口溫度代替蒸發(fā)器5出口過熱，也具有相同傾向。
[0092]如圖2所示，隨著低沸點制冷劑的組成比、即低沸點制冷劑的比例增大，壓縮過程朝高熱函側(圖面右側)移動，而且壓縮過程的傾斜增大。另外，如圖3所示，隨著低沸點制冷劑的比例增大，制冷劑密度Ps單調地減小。另外，如圖4所示，隨著低沸點制冷劑的比例增大，壓縮過程的熱函差Ah增大。因此，如圖5所示，壓縮機2的消耗電力W單調地增加。
[0093]S卩，可以理解:圖5中壓縮機2的消耗電力W之所以單調地增加，是因為圖4所示的壓縮過程的熱函差Ah的增加程度比圖3所示的制冷劑密度P s的減少程度大，這一點與式8對應。
[0094]另外，圖5中，制冷劑組成的比例和壓縮機2的消耗電力W具有簡單的對應關系。簡單的對應關系是指，例如只要是線狀或近似線狀的曲線等那樣的一對一的關系即可。因此，本實施方式I的制冷空調裝置100中的組成檢測機構20能切實地檢測制冷劑組成。
[0095]另外，說明相對于低沸點制冷劑的比例的變化，體積效率ην和壓縮機效率nc的變化。體積效率nv和壓縮機效率nc，如式4和式7所示，本應受低沸點制冷劑的比例的變化(制冷劑組成的變化)的影響，但是結果，可以說其影響程度小。
[0096]例如，在壓縮機2內部將馬達冷卻后進入壓縮過程的低壓殼型壓縮機中，制冷劑密度P s減小時，體積效率ην降低。但是，由于制冷劑密度P s本身沒有大的變化，所以，體積效率Ην的變化對壓縮機2的消耗電力W沒有影響。
[0097]另外，例如渦旋型的壓縮機中，具有壓縮機效率nc以依賴于固定的壓縮容積比的適當壓縮比而成為峰值的傾向。高密度的低沸點制冷劑增加時，壓縮機的吸入側制冷劑和排出側制冷劑的密度比變化，因此，即使壓縮容積比固定，適當壓縮比也變化。但是，密度比與制冷劑密度P S同樣地，由于變化的程度小，所以，壓縮機效率nc的變化對壓縮機的消耗電力w沒有影響。
[0098]這里，如圖2所示，當循環(huán)的制冷劑組成變化時，即使是相同的壓力，熱函也變化，所以，制冷空調裝置100的能力變化。為了使制冷空調裝置100發(fā)揮所要求的能力，必須準確地檢測循環(huán)的制冷劑組成來進行運轉控制。即，本實施方式I的制冷空調裝置100，執(zhí)行下面說明的制冷劑組成檢測控制，用高精度檢測出循環(huán)的制冷劑組成，將該檢測結果用于運轉控制。
[0099]圖6是說明用于檢測本發(fā)明實施方式I的制冷空調裝置100的制冷劑組成的控制的流程圖。下面，參照圖6說明檢測制冷劑組成的控制(制冷劑組成檢測控制)的一例。
[0100](步驟so)
[0101]控制裝置21的要求制冷劑組成檢測控制的信號被組成檢測機構20接收，組成檢測機構20開始制冷劑組成檢測控制。然后，移至步驟SI。
[0102](步驟SI)
[0103]組成檢測機構20判定是否經(jīng)過了一定時間。
[0104]經(jīng)過了預定時間時，移至步驟S2。[0105]未經(jīng)過預定時間時，反復步驟SI。
[0106]另外，一定時間，與控制裝置21的其它控制的時間間隔不同的話可以無干擾，控制性穩(wěn)定。因此，例如可設定為10秒、20秒等的短周期。
[0107](步驟S2)
[0108]吸入側壓力檢測機構11檢測壓縮機2的吸入側制冷劑的壓力。吸入側溫度檢測機構12檢測壓縮機2的吸入側制冷劑的溫度。排出側壓力檢測機構13檢測壓縮機2的排出側制冷劑的壓力。轉速檢測機構14檢測壓縮機2的轉速。然后，移至步驟S3。
[0109](步驟S3)
[0110]輸出檢測機構15檢測消耗電力Wdet作為壓縮機2的輸出。然后，移至步驟S4。
[0111](步驟S4)
[0112]把在制冷循環(huán)中循環(huán)的低沸點制冷劑的組成設為α時，組成檢測機構20把該制冷劑組成α的值假定為atmp地設定。然后，移至步驟S5。
[0113]作為初次進入步驟S4~步驟S11的循環(huán)時的a tmp的設定值，可以設定為之前的制冷劑組成檢測控制的制冷劑組成α。這樣，步驟S4~步驟S11的收斂所要求的循環(huán)次數(shù)少，可以使控制性穩(wěn)定。
[0114](步驟S5)
[0115]組成檢測機構20算出制冷劑物性。即，組成檢測機構20，根據(jù)步驟S2中的吸入側壓力檢測機構11、吸入側溫 度檢測機構12以及排出側壓力檢測機構13的檢測結果(Ps、Ts、Pt)、步驟S4中設定的a tmp、和式3、式5及式6，算出壓縮機2的吸入側制冷劑的制冷劑密度P s、壓縮過程的熱函差Ah、以及壓縮機2的吸入側制冷劑的熵Ss。然后，移至步驟S6。
[0116](步驟S6)
[0117]組成檢測機構20算出壓縮機特性。即，組成檢測機構20，根據(jù)步驟2中的吸入側壓力檢測機構11、吸入側溫度檢測機構12、排出側壓力檢測機構13以及轉速檢測機構14的檢測結果(Ps、Ts、Pd、N)、步驟S3中的輸出檢測機構15的檢測結果Wdet、步驟S4中設定的a tmp、和將壓縮機2的單體評價結果曲線擬合得到的體積效率ην的式4及壓縮機效率He的式7，算出體積效率ην和壓縮機效率nc。然后，移至步驟S7。
[0118]另外，將壓縮機2的單體評價結果曲線擬合，是指在多個條件下只進行壓縮機2中的評價，把從該評價結果求得的壓縮機效率Πc與壓縮機效率ηc的展開式曲線擬合，決定該展開式的各種常數(shù)。
[0119](步驟S7)
[0120]組成檢測機構20，根據(jù)步驟S3的輸出檢測機構15的檢測結果(Wdet)、在步驟S5算出的壓縮機2的吸入側制冷劑的制冷劑密度P s及壓縮過程的熱函差Ah、預先設定的行程容積Vst、在步驟S6算出的體積效率η ν及壓縮機效率η c、和式8，算出壓縮機2的消耗電力Weal。然后，移至步驟S8。
[0121](步驟S8)
[0122]組成檢測機構20判定在步驟S7算出的消耗電力Weal是否為限制上限值Wdet +δ W以下。
[0123]如果是限制上限值Wdet + δ?以下，移至步驟S10。[0124]如果不是限制上限值Wdet + SW以下，移至步驟S9。
[0125]SW (>0)是容許誤差。另外，δ W可以是固定值，也可根據(jù)Wcal與Wdet + 的差而使其變化。
[0126](步驟S9)
[0127]組成檢測機構20，把在步驟S4設定的atmp減去預定值δ a后的值設定為atmp。然后,移至步驟S4。
[0128]δ a可以是固定值，也可以根據(jù)Wcal與Wdet + δ?的差而使其變化。
[0129](步驟S10)
[0130]組成檢測機構20判定在步驟S7算出的消耗電力Wcal是否為限制下限值Wdet —SW以上。
[0131]如果是限制下限值Wdet — SW以上，移至步驟S12。
[0132]如果不是限制下限值Wdet — SW以上，移至步驟S11。
[0133]SW (>0)是容許誤差。另外，δ W可以是固定值，也可根據(jù)Wcal與Wdet — 的差而使其變化。
[0134](步驟SI I)
[0135]組成檢測機構20，把在步驟S4設定的atmp加上預定值δ a后的值設定為atmp。然后,移至步驟S4。
`[0136]δ a可以是固定值，也可以根據(jù)Wcal與Wdet + δ?的差而使其變化。
[0137](步驟S12)
[0138]組成檢測機構20，把a tmp設定為在制冷循環(huán)內循環(huán)的制冷劑的組成α。然后，移至步驟S13。
[0139](步驟S13)
[0140]組成檢測機構20結束檢測制冷劑組成的控制。
[0141 ] 這里，從步驟S5到步驟S8是從壓縮機2的運轉狀態(tài)算出壓縮機2的消耗電力的過程。但是，也可以通過預先設想全部的運轉狀態(tài)、算出壓縮機2的消耗電力并進行表格化，把步驟5至步驟S8作為一個步驟。
[0142]另外，在本實施方式I中，作為非共沸混合制冷劑，采用R32和R1234yf，但是，也可以是其它的低沸點制冷劑、其它的高沸點制冷劑。例如，可以是具有雙鍵的氫氟烯烴系制冷劑、也可以是具有微燃性的制冷劑、也可以是具有可燃性的HC系制冷劑。
[0143]另外，非共沸混合制冷劑是由2種制冷劑混合構成的，但是，也可以將3種以上的制冷劑混合構成。3種以上的制冷劑時，例如，可以預先用實驗或模擬等方法，算出相對于計算制冷劑組成的制冷劑的、其它制冷劑的制冷劑組成(組成關系式)。這樣，像本實施方式I的制冷空調裝置100這樣，算出一種制冷劑的制冷劑組成，就也能算出其它的制冷劑組成。
[0144]另外，本實施方式I的制冷空調裝置100，用壓縮機的消耗電力作為壓縮機2的輸出。這里，輸出檢測機構15的連接位置，可以是包含了變頻損失的一次側輸入，也可以是不包含變頻損失的二次側輸入。計算式7、式4時，當實施壓縮機2的單體評價、模擬等時，使與該輸出檢測機構15的連接位置相關的條件對應即可。
[0145]另外，作為輸出檢測機構15檢測的輸出，采用了壓縮機2的消耗電力，但是，也可以采用壓縮機2的電流。壓縮機2的消耗電力由電壓、電流和功率因數(shù)的積規(guī)定，但是，如果壓縮機2的運轉狀態(tài)相同，則在實機上確認消耗電力和電流是1對1的相關。
[0146]因此，如果組成檢測機構20能算出與檢測到的電流對應的消耗電力，則輸出檢測機構15也可以是檢測壓縮機2的電流的機構(電流傳感器)。這時，可以把輸出檢測機構15與出于過電流保護等理由而設置的機構共用化，可以降低成本。
[0147]本實施方式1的制冷空調裝置100，用上述步驟S0至步驟S13的控制流程，檢測制冷劑組成。即，制冷空調裝置100，根據(jù)制冷劑組成和壓縮機2的消耗電力所具有的簡單相關性，檢測制冷劑的組成。這樣，制冷空調裝置100，即使在循環(huán)的制冷劑組成因運轉條件而變化時，也能高精度地檢測組成。
[0148]另外，制冷空調裝置100，根據(jù)壓縮機2的吸入側制冷劑的壓力和溫度、以及壓縮機2的排出側制冷劑的壓力，檢測制冷劑組成。即，對于制冷空調裝置100，如果壓縮機2單體的規(guī)格已定，就可以實現(xiàn)檢測制冷劑組成的控制，而不依賴于制冷空調裝置100的規(guī)格。這樣，不必用實機評價或模擬對每種規(guī)格的制冷空調裝置100掌握制冷劑組成變化，另外，不必對每個制冷空調裝置100構筑用于檢測制冷劑組成的控制流程，所以，可以減輕開發(fā)負荷、開發(fā)成本。
[0149]另外，本實施方式1的制冷空調裝置100，如圖2所示，不將制冷劑路徑分支，不在分支的制冷劑路徑進行組成檢測。即，制冷空調裝置100是用壓縮過程的單獨路徑進行組成檢測，所以，即使是氣液二相狀態(tài)也能進行組成檢測。這樣，可以抑制制冷空調裝置100中的壓縮機2損傷，所以，可抑制可靠性的降低。
[0150]另外，本實施方式1的制冷空調裝置100，利用吸入側壓力檢測機構11、吸入側溫度檢測機構12、排出側壓力檢測機構13、轉速檢測機構14、和輸出檢測機構15這樣的構成，檢測制冷劑組成。即，制冷空調裝置100，不采用由熱交換器和膨脹機構等構成的旁通回路、氣液分離器的液面檢測器等的高價部件，所以，可用低成本檢測制冷劑組成。
[0151]實施方式2
[0152]圖7是表示本發(fā)明實施方式2的制冷空調裝置200的制冷劑回路構造例。在本實施方式2中，與實施方式1相同的部分注以相同標記，主要說明與實施方式1的不同點。
[0153]在實施方式1中，是在多個條件下進行壓縮機2的單體評價，把該單體評價結果與壓縮機效率He的展開式曲線擬合，決定ην展開式的各種常數(shù)。即，實施方式1的制冷空調裝置100的組成檢測機構20，為了算出η V，要進行單體評價、曲線模合等的計算，算出制冷劑組成α。而本實施方式2的制冷空調裝置200的組成檢測機構20，不采用式4，就能算出制冷劑組成α。這樣，可以實現(xiàn)開發(fā)負荷的減輕、存儲裝置的負荷減輕、以及計算處理速度的提聞。
[0154]在本實施方式2的制冷空調裝置200中，搭載有氣液分離器6、壓縮機2、四通閥53及室外熱交換器54等的室外機51、和搭載有室內熱交換器57及減壓機構56的室內機52，經(jīng)由液體延長配管55和氣體延長配管58連接，構成制冷循環(huán)。在圖7中，以制冷空調裝置200具有2個室內機52為例進行了圖示，但并不限定于此，也可以具有3個以上的室內機52。
[0155]室外機51具有壓縮制冷劑的壓縮機2、切換制冷劑流路的四通閥53、制冷運轉時作為冷凝器且制熱運轉時作為蒸發(fā)器的室外熱交換器54、和儲存剩余制冷劑的氣液分離器6。[0156]另外，室外機51具有實施方式I中說明的吸入側壓力檢測機構11、吸入側溫度檢測機構12、排出側壓力檢測機構13、和轉速檢測機構14，除了這些檢測機構11?14外，還具有檢測從壓縮機2排出的制冷劑溫度的排出側溫度檢測機構16。另外，室外機51不具有實施方式I中說明的輸出檢測機構15。
[0157]另外，室外機51具有根據(jù)這些檢測機構11?14、16的檢測結果來檢測制冷劑組成的組成檢測機構20、綜合控制壓縮機2的轉速和各種設備的控制裝置21。
[0158]室內機52具有在制冷運轉時作為蒸發(fā)器而在制熱運轉時作為冷凝器的室內熱交換器57、和將制冷劑減壓使其膨脹的減壓機構56。
[0159]液體延長配管55和氣體延長配管58是連接室外機51和室內機52的配管。液體延長配管55的一端與室外熱交換器54連接，另一端與減壓機構56連接。氣體延長配管58的一端與四通閥53連接，另一端與室內熱交換器57連接。
[0160]四通閥53用于切換制冷劑流路。該四通閥53在制冷運轉時被切換成，連接壓縮機2與室外熱交換器54、以及連接氣液分離器6與室內熱交換器57 ;在制熱運轉時被切換成，連接壓縮機2與室內熱交換器57、以及連接室外熱交換器54與氣液分離器6。
[0161]排出側溫度檢測機構16 (構成運轉狀態(tài)檢測機構)檢測從壓縮機2排出的制冷劑溫度(高壓側制冷劑壓力)。另外，排出側溫度檢測機構16與組成檢測機構20連接。這里，在圖7中，圖示了排出側溫度檢測機構16設置于連接氣液分離器6和壓縮機2的制冷劑配管的例子，但并不限定于此。即，排出側溫度檢測機構16也可以設在壓縮機2的內部、且制冷劑被壓縮后的位置(壓縮過程后的位置)。這樣，可以高精度地檢測制冷劑組成。
[0162]另外，若排出側溫度檢測機構16與吸入側溫度檢測機構12同樣地也設置在壓縮機2的內部且制冷劑被壓縮前的位置，則可以抑制外干擾，可高精度地檢測制冷劑組成。
[0163]組成檢測機構20，除了存儲著實施方式I所述的式5?式7中記載的函數(shù)外，還存儲著式9中記載的函數(shù)。組成檢測機構20，根據(jù)吸入側壓力檢測機構11、吸入側溫度檢測機構12、排出側壓力檢測機構13及轉速檢測機構14的檢測結果、和上述式5?式7及式9，可算出壓縮機2的排出側的制冷劑溫度。組成檢測機構20，根據(jù)算出的制冷劑溫度和排出側溫度檢測機構16的檢測結果，算出制冷劑組成。
[0164]下面，說明本實施方式2的制冷空調裝置200的組成檢測機構20在計算制冷劑組成時采用的公式。這里，設壓縮機2的排出側的制冷劑溫度為T，由式5?式7得到式9。
[0165]式9
[0166]T = Tphq (Pd, Ah/ nc+hs, α )
[0167]S卩，本實施方式2的制冷空調裝置200的組成檢測機構20，根據(jù)吸入側壓力檢測機構11、吸入側溫度檢測機構12、排出側壓力檢測機構13及轉速檢測機構14的檢測結果、和式9，算出壓縮機2的排出側制冷劑的溫度T。然后，組成檢測機構20，根據(jù)該算出的排出側制冷劑溫度T和排出側溫度檢測機構16的檢測結果，算出制冷劑組成。關于制冷劑組成的計算方法的具體例，請參照后述圖9的說明。
[0168]圖8是說明循環(huán)的制冷劑中所含的低沸點制冷劑的比例與壓縮機2的排出側的溫度的關系的曲線圖。下面，參照圖8，說明在使低沸點制冷劑的比例(低沸點制冷劑的組成t匕)變化時的壓縮機2的排出側制冷劑的溫度。另外，圖8中，也與上述圖2?圖5同樣地，將壓縮機2的吸入側制冷劑的壓力、壓縮機2的排出側制冷劑壓力、冷凝器3出口過冷、蒸發(fā)器5出口過熱固定，使循環(huán)的制冷劑組成變化。
[0169]如圖8所示，壓縮機2的排出側制冷劑的溫度單調地增加。制冷劑組成的比例和壓縮機2的排出側制冷劑的溫度具有簡單的對應關系。因此，本實施方式2的制冷空調裝置200的組成檢測機構20能切實檢測制冷劑組成。
[0170]圖9是說明用于檢測本發(fā)明實施方式2的制冷空調裝置200的制冷劑組成的控制的流程圖。下面，參照圖9，說明檢測制冷劑組成的方法。
[0171](步驟S50)
[0172]控制裝置21的要求制冷劑組成檢測控制的信號被組成檢測機構20接收，組成檢測機構20開始制冷劑組成檢測控制。然后，移至步驟S51。
[0173](步驟S51)
[0174]組成檢測機構20判定是否經(jīng)過了一定時間。
[0175]如果經(jīng)過了預定時間，移至步驟S52。
[0176]如果未經(jīng)過預定時間，反復步驟S51。
[0177]另外，一定時間，與控制裝置21的其它控制的時間間隔不同的話可以無干擾，控制性穩(wěn)定。因此，例如可設定為10秒、20秒等的短周期。
[0178](步驟S52)
[0179]吸入側壓力檢測機構11檢測壓縮機2的吸入側制冷劑的壓力。吸入側溫度檢測機構12檢測壓縮機2的吸入側制冷劑的溫度。排出側壓力檢測機構13檢測壓縮機2的排出側制冷劑的壓力。轉速檢測機構14檢測壓縮機2的轉速。然后，移至步驟S53。
[0180](步驟S53)
[0181]排出側溫度檢測機構16檢測壓縮機2的排出側制冷劑的溫度Tdet。然后，移至步驟 S54。
[0182](步驟S54)
[0183]把在制冷循環(huán)中循環(huán)的低沸點制冷劑的制冷劑組成作為α時，組成檢測機構20把該制冷劑組成α的值設定為atmp。然后，移至步驟S55。
[0184]作為初次進入步驟S54?步驟S61的循環(huán)時的a tmp的設定值，可以設定為之前的制冷劑組成檢測控制的制冷劑組成α。這樣，步驟S54?步驟S61的收斂所要求的循環(huán)數(shù)少，可以使控制性穩(wěn)定。
[0185](步驟S55)
[0186]組成檢測機構20算出制冷劑物性。即，組成檢測機構20，根據(jù)步驟S2中的吸入側壓力檢測機構11、吸入側溫度檢測機構12以及排出側壓力檢測機構13的檢測結果(Ps、Ts、Pd)、步驟S54中設定的a tmp、和式3、式5及式6，算出壓縮機2的吸入側制冷劑的熵Ss和壓縮過程的熱函差Ah。然后，移至步驟S56。
[0187](步驟S56)
[0188]組成檢測機構20算出壓縮機特性。即，組成檢測機構20，根據(jù)步驟S52中的吸入側壓力檢測機構11、吸入側溫度檢測機構12、排出側壓力檢測機構13以及轉速檢測機構14的檢測結果(Ps、Ts、Pd、N)、步驟S53中的排出側溫度檢測機構16的檢測結果Tdet、步驟S54中設定的a tmp、和將壓縮機2的單體評價結果曲線擬合得到的壓縮機效率nc的式7，算出壓縮機效率nc。然后，移至步驟S57。[0189](步驟S57)
[0190]組成檢測機構20，根據(jù)步驟S53的排出側溫度檢測機構16的檢測結果(Tdet)、在步驟S55算出的壓縮過程的熱函差Ah、在步驟S56算出的壓縮機效率η C、和式9，算出壓縮機2的排出側制冷劑的溫度Teal。然后，移至步驟S58。
[0191](步驟S58)
[0192]組成檢測機構20判定在步驟S57算出的溫度Tcal是否為限制上限值Tdet + δ T以下。
[0193]如果是限制上限值Tdet + δΤ以下，移至步驟S60。
[0194]如果不是限制上限值Tdet + δΤ以下，移至步驟S59。
[0195]δ T (>0)是容許誤差。另外，δ T可以是固定值，也可根據(jù)Tcal與Tdet + δ T的差而使其變化。
[0196](步驟S59)
[0197]組成檢測機構20，把在步驟S54設定的atmp減去預定值δ T后的值設定為atmp。然后,移至步驟S54。
[0198]δ T可以是固定值，也可以根據(jù)Tcal與Tdet + δ T的差而使其變化。
[0199](步驟S60)
[0200]組成檢測機構20判定在步驟S57算出的溫度Tcal是否為限制下限值Tdet — δ T以上。
[0201]如果是限制下限值Tdet — δΤ以上，移至步驟S62。
[0202]如果不是限制下限值Tdet - δ T以上，移至步驟S61。
[0203]δ T 00)是容許誤差。另外，δ T可以是固定值，也可以根據(jù)Tcal與Tdet — δ T的差而使其變化。
[0204](步驟S61)
[0205]組成檢測機構20，把在步驟S54設定的a tmp加上預定值δ T后的值設定為atmp。然后,移至步驟S54。
[0206]δ T可以是固定值，也可以根據(jù)Tcal與Tdet — δ T的差而使其變化。
[0207](步驟S62)
[0208]組成檢測機構20，把a tmp設定為在制冷循環(huán)內循環(huán)的制冷劑的組成α。然后，移至步驟S63。
[0209](步驟S63)
[0210]組成檢測機構20結束檢測制冷劑組成的控制。
[0211]本實施方式2的制冷空調裝置200，用上述步驟S50?步驟S63的控制流程，檢測制冷劑組成。即，制冷空調裝置200，根據(jù)制冷劑組成和壓縮機2的排出側制冷劑的溫度所具有的簡單相關性，檢測制冷劑的組成。這樣，制冷空調裝置200，即使在循環(huán)的制冷劑組成因運轉條件而變化時，也能高精度地檢測組成。
[0212]另外，制冷空調裝置200，根據(jù)壓縮機2的吸入側制冷劑的壓力及溫度、以及壓縮機2的排出側制冷劑的壓力及溫度，檢測制冷劑組成。即，對于制冷空調裝置200，如果壓縮機2單體的規(guī)格已定，就能實現(xiàn)檢測制冷劑組成的控制，而不依賴于制冷空調裝置200 (單元)的規(guī)格。這樣，不必對每種規(guī)格的制冷空調裝置200，用實機評價、模擬等方式掌握制冷劑組成變化，另外，不必對每個制冷空調裝置200構筑用于檢測制冷劑組成的控制流程，所以，可降低開發(fā)負荷、開發(fā)成本。
[0213]另外，本實施方式1的制冷空調裝置100，如圖1所示，不將制冷劑流路分支，不在分支的制冷劑路徑進行組成檢測。即，制冷空調裝置100是用壓縮過程的單獨路徑進行組成檢測，所以，即使是氣液二相狀態(tài)也能進行組成檢測。這樣，可以抑制制冷空調裝置100的壓縮機2損傷，所以，可抑制可靠性的降低。
[0214]另外，本實施方式2的制冷空調裝置200，利用吸入側壓力檢測機構11、吸入側溫度檢測機構12、排出側壓力檢測機構13、轉速檢測機構14、和輸出檢測機構15這樣的構成，檢測制冷劑組成。即，制冷空調裝置200，不采用熱交換器及膨脹機構等構成的旁通回路、氣液分離器的液面檢測器等高價的部件，所以，可用低成本檢測制冷劑組成。
[0215]附圖標記的說明
[0216]2…壓縮機，3…冷凝器，4…減壓機構，5…蒸發(fā)器，6…氣液分離器，11...吸入側壓力檢測機構，12…吸入側溫度檢測機構，13…排出側壓力檢測機構，14…轉速檢測機構，
15…輸出檢測機構，16...排出側溫度檢測機構,20...組成檢測機構,21...控制裝置,51…室外機,52...室內機,53...四通閥,54...室外熱交換器,55...液體延長配管,56...減壓機構，57…室內熱交換器，58...氣體延長配管，100…制冷空調裝置，200…制冷空調裝置，L...電力供給線。`
【權利要求】
1.一種制冷空調裝置，具有壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置和蒸發(fā)器，并具有用制冷劑配管將它們連接而構成的制冷循環(huán)，作為在該制冷循環(huán)內循環(huán)的制冷劑采用非共沸混合制冷劑；其特征在于，該制冷空調裝置具有:檢測上述壓縮機的運轉狀態(tài)的運轉狀態(tài)檢測機構；檢測上述壓縮機的輸出的輸出檢測機構；以及組成檢測機構，計算上述運轉狀態(tài)、上述輸出和制冷劑組成的相關關系，并保存表示該相關關系的數(shù)據(jù)；上述組成檢測機構，根據(jù)上述運轉狀態(tài)檢測機構的檢測結果、上述輸出檢測機構的檢測結果和表示上述相關關系的數(shù)據(jù)，算出在上述制冷循環(huán)內循環(huán)的制冷劑的組成。
2.如權利要求1所述的制冷空調裝置，其特征在于，上述運轉狀態(tài)檢測機構，檢測上述壓縮機的吸入側的制冷劑壓力和排出側的制冷劑壓力、上述壓縮機的吸入側的制冷劑溫度和上述壓縮機的轉速作為上述運轉狀態(tài)。
3.如權利要求1或2所述的制冷空調裝置，其特征在于，上述輸出檢測機構，檢測上述壓縮機的消耗電力作為上述輸出。
4.如權利要求1或2所述的制冷空調裝置，其特征在于，上述輸出檢測機構檢測上述壓縮機的電流；上述組成檢測機構，根據(jù)上述輸出檢測機構的上述電流的檢測結果，算出上述壓縮機的消耗電力。
5.如權利要求1或2所述的制冷空調裝置，其特征在于，上述運轉狀態(tài)檢測機構，檢測上述壓縮機的排出側制冷劑的溫度；上述輸出檢測機構，檢測上述壓縮機的排出側制冷劑的溫度作為上述輸出。
6.如權利要求1至5中任一項所述的制冷空調裝置，其特征在于，上述組成檢測機構，根據(jù)上述運轉狀態(tài)檢測機構的檢測結果和表示上述相關關系的數(shù)據(jù)，算出制冷劑物性和壓縮機特性；根據(jù)該算出的上述制冷劑物性和上述壓縮機特性，算出上述壓縮機的輸出；根據(jù)上述輸出檢測機構的檢測結果、上述算出的上述壓縮機的輸出和表示上述相關關系的數(shù)據(jù)，算出上述制冷劑組成。
7.如從屬于權利要求1至4的權利要求6所述的制冷空調裝置，其特征在于，上述組成檢測機構算出的上述制冷劑物性，是上述壓縮機的吸入側的制冷劑密度、上述壓縮機的吸入側的熵、上述壓縮機的吸入側的熱函和上述壓縮機的排出側的熱函；上述組成檢測機構算出的上述壓縮機特性，是上述壓縮機的體積效率和上述壓縮機的壓縮機效率。
8.如從屬于權利要求5的權利要求6所述的制冷空調裝置，其特征在于，上述組成檢測機構算出的上述制冷劑物性，是上述壓縮機的吸入側的制冷劑密度、上述壓縮機的吸入側的熵、上述壓縮機的吸入側的熱函和上述壓縮機的排出側的熱函；上述組成檢測機構算出的上述壓縮機特性，是上述壓縮機的壓縮機效率。
9.如權利要求1至8所述的制冷空調裝置，其特征在于，上述非共沸制冷劑由2成分以上的制冷劑構成；上述2成分以上的制冷劑中的低沸點制冷劑是R32 ；上述2成分以上的制冷劑中的高沸點制冷劑是氫氟烯烴系制冷劑可燃性制冷劑。
10.一種制冷空調裝置的控制方法，該制冷空調裝置具有壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置和蒸發(fā)器，并具有用制冷劑配管將它們連接而構成的制冷循環(huán)，作為在該制冷循環(huán)中循環(huán)的制冷劑采用非共沸混合制冷劑；所述控制方法的特征在于，根據(jù)上述壓縮機的制冷劑壓力、上述壓縮機的制冷劑溫度、上述壓縮機的轉速、上述壓縮機的輸出和上述制冷劑組成的相關關系，算出在上述 制冷循環(huán)內循環(huán)的制冷劑的組成。
【文檔編號】F25B1/00GK103688117SQ201180072135
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2011年7月7日 優(yōu)先權日:2011年7月7日
【發(fā)明者】島津裕輔 申請人:三菱電機株式會社
【專利摘要】本發(fā)明提供的制冷空調裝置（100、200）具有壓縮機（2）、冷凝器（3）、節(jié)流裝置（4）和蒸發(fā)器（5），并具有用制冷劑配管將它們連接而構成的制冷循環(huán)，在制冷循環(huán)內循環(huán)的制冷劑采用非共沸混合制冷劑。該制冷空調裝置具有：運轉狀態(tài)檢測機構（11～14），檢測壓縮機（2）的制冷劑壓力、壓縮機（2）的制冷劑溫度和壓縮機（2）的轉速；檢測壓縮機（2）的輸出的輸出檢測機構（15）；以及組成檢測機構（20），計算壓縮機的制冷劑壓力、壓縮機的制冷劑溫度、壓縮機（2）的轉速、壓縮機（2）的輸出和制冷劑組成之間的相關關系，并保存表示該相關關系的數(shù)據(jù)；組成檢測機構（20），根據(jù)運轉狀態(tài)檢測機構（11～14）的檢測結果、輸出檢測機構（15）的檢測結果和表示相關關系的數(shù)據(jù)，計算在制冷循環(huán)內循環(huán)的制冷劑的組成。
【專利說明】制冷空調裝置及制冷空調裝置的控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及采用非共沸混合制冷劑作為制冷劑的制冷空調裝置，特別涉及進行了使該制冷劑的組成的檢測精度提高的改進的制冷空調裝置。
【背景技術】
[0002]采用非共沸混合制冷劑的制冷空調裝置，由于非共沸混合制冷劑中所含的制冷劑的沸點各不相同，所以，循環(huán)的制冷劑的組成有時會變化。特別是制冷空調裝置的規(guī)模大時，其制冷劑組成的變化變得顯著。這樣，當制冷劑組成變化時，即使在相同壓力下，冷凝溫度、蒸發(fā)溫度也可能會變化。即，因為熱交換器中的制冷劑飽和溫度不合適，所以，在熱交換器中，制冷劑的冷凝液化或蒸發(fā)氣化不容易實現(xiàn)，熱交換效率可能會降低。
[0003]另外，當制冷劑組成變化時，即使熱交換器的制冷劑流出側是相同溫度、相同壓力，過熱或過冷也可能會變化。即，在被壓縮機吸入之前不能形成適當?shù)倪^熱，液體制冷劑流入壓縮機而會使壓縮機受損?；蛘?，在流入膨脹閥之前不能形成適當?shù)倪^冷，形成為氣液二相狀態(tài)而可能會產(chǎn)生制冷劑音、不穩(wěn)定現(xiàn)象。
[0004]在此，眾所周知具有高壓側制冷劑儲存容器(貯液器)的制冷空調裝置，與具有低壓側制冷劑儲存容器(氣液分離器)的制冷空調裝置相比，循環(huán)的制冷劑組成的變動幅度小。但是，如果在制冷循環(huán)中產(chǎn)生制冷劑泄漏，則無論制冷劑儲存容器是低壓側或是高壓偵牝制冷劑組成的變動幅度都變大。即，通過檢測制冷劑組成的變化，可以檢測到制冷劑泄漏。
[0005]于是，為了抑制熱交換效率的降低、避免壓縮機的損傷、抑制制冷劑音的產(chǎn)生、抑制不穩(wěn)定現(xiàn)象、以及檢測制冷劑的泄漏，提出了各種具有檢測制冷劑組成的機構的制冷空
調裝置。
[0006]作為這樣的制冷空調裝置，提出有:具有旁通壓縮機地連接的旁通回路，在該旁通回路上連接著雙重管熱交換器和毛細管(例如見專利文獻1)。在專利文獻1記載的技術中，檢測毛細管的制冷劑流入側溫度、毛細管的制冷劑流出側溫度、以及毛細管的制冷劑流出側壓力，根據(jù)這些檢測結果，算出制冷劑組成。
[0007]另外，作為這樣的制冷空調裝置，提出有:通過檢測氣液分離器內的剩余制冷劑量，算出制冷劑組成(例如見專利文獻2)。即，在專利文獻2記載的技術中，利用室內機運轉臺數(shù)、外氣溫度這樣的信息與預先求出的制冷劑組成的相關關系，算出制冷劑組成，通過檢測氣液分離器內的剩余制冷劑量，修正計算出的制冷劑組成，從而算出循環(huán)的制冷劑組成。
[0008]在先技術文獻
[0009]專利文獻
[0010]專利文獻1:日本特開平11 - 63747號公報(例如，見說明書的[0027]?[0029]段)
[0011]專利文獻2:日本特開2001 一 99501號公報(例如，見說明書的[0041]、[0042]、
[0051]?[0053]段)
【發(fā)明內容】
[0012]發(fā)明要解決的課題
[0013]在專利文獻I記載的技術中，根據(jù)毛細管中的膨脹過程的前后狀態(tài)來檢測組成，例如，當制冷空調裝置的制冷循環(huán)中并列存在著多個膨脹過程時，要檢測的制冷劑組成的檢測精度可能會降低。
[0014]在專利文獻I記載的技術中，由于相應于設置旁通回路，在制冷循環(huán)內循環(huán)的制冷劑量相應地減少，從而制冷空調裝置發(fā)揮的能力降低，制冷空調裝置的動作可靠性可能會降低。
[0015]另外，在專利文獻I記載的技術中，在因過渡運轉導致液體制冷劑流入壓縮機、并從壓縮機排出側的制冷劑配管也流出了二相制冷劑的情況下，當分支到旁通回路時，與在制冷循環(huán)中循環(huán)的制冷劑相同的制冷劑組成的制冷劑可能不流入旁通回路。這時，即使在旁通路徑檢測制冷劑組成，也不能檢測在制冷循環(huán)內循環(huán)的制冷劑組成。因此，即使液體制冷劑流入壓縮機，也不能檢測到，從而可能會損傷壓縮機，降低制冷空調裝置的動作可靠性。
[0016]另外，在專利文獻I記載的技術中，由于安裝了雙重管熱交換器和毛細管，所以，成本相應地提高。
[0017]在專利文獻2記載的技術中，由于在氣液分離器內設置了液面檢測器，所以，成本相應地提聞。
[0018]另外，專利文獻2記載的技術，必須預先從制冷空調裝置的運轉狀態(tài)掌握制冷劑組成，必須按每個制冷空調裝置進行大量評價或模擬，所以，開發(fā)負荷、開發(fā)成本增加。
[0019]本發(fā)明的制冷空調裝置的目的是，提供在抑制成本提高的同時提高循環(huán)的制冷劑組成的檢測精度、提高運轉時的動作可靠性的制冷空調裝置。
[0020]解決課題的技術方案
[0021]本發(fā)明的制冷空調裝置，具有壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置和蒸發(fā)器，并具有用制冷劑配管將它們連接而構成的制冷循環(huán)，作為在該制冷循環(huán)內循環(huán)的制冷劑采用非共沸混合制冷劑；其中，該制冷空調裝置具有:檢測壓縮機的運轉狀態(tài)的運轉狀態(tài)檢測機構；檢測壓縮機的輸出的輸出檢測機構；以及組成檢測機構，計算運轉狀態(tài)、輸出和制冷劑組成的相關關系，并保存表示該相關關系的數(shù)據(jù)；組成檢測機構，根據(jù)運轉狀態(tài)檢測機構的檢測結果、輸出檢測機構的檢測結果和表示相關關系的數(shù)據(jù)，算出在制冷循環(huán)內循環(huán)的制冷劑的組成。
[0022]發(fā)明效果
[0023]在本發(fā)明的制冷空調裝置中，組成檢測機構，根據(jù)運轉狀態(tài)檢測機構的檢測結果、輸出檢測機構的檢測結果和表示相關關系的數(shù)據(jù)，算出在制冷循環(huán)內循環(huán)的制冷劑的組成。這樣，可抑制成本的提聞并提聞循環(huán)的制冷劑組成的檢測精度、提聞運轉時的動作可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明實施方式I的制冷空調裝置的制冷劑回路構造例。[0025]圖2是說明在使低沸點制冷劑的制冷劑組成比變化時壓縮機的壓縮過程中的狀態(tài)變化的莫里爾線圖。
[0026]圖3是說明循環(huán)的制冷劑中所含的低沸點制冷劑的比例與制冷劑密度的關系的曲線圖。
[0027]圖4是說明循環(huán)的制冷劑中所含的低沸點制冷劑的比例與壓縮機壓縮過程(壓縮前后)中的熱函差的關系的曲線圖。
[0028]圖5是說明循環(huán)的制冷劑中所含的低沸點制冷劑的比例與壓縮機的消耗電力的關系的曲線圖。
[0029]圖6是說明用于檢測本發(fā)明實施方式1的制冷空調裝置的制冷劑組成的控制的流程圖。
[0030]圖7是本發(fā)明實施方式2的制冷空調裝置的制冷劑回路構造例。
[0031]圖8是說明循環(huán)的制冷劑中所含的低沸點制冷劑的比例與壓縮機的排出側的溫度的關系的曲線圖。
[0032]圖9是說明用于檢測本發(fā)明實施方式2的制冷空調裝置的制冷劑組成的控制的流程圖。
【具體實施方式】
[0033]下面，參照【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。
[0034]實施方式1
[0035]圖1是本發(fā)明實施方式1的制冷空調裝置100的制冷劑回路構造例。
[0036]本實施方式1的制冷空調裝置100采用非共沸混合制冷劑作為制冷劑，通過檢測該制冷劑組成，執(zhí)行節(jié)流裝置(對應于后述的減壓機構4)的開度等各種設備的控制。本實施方式1的制冷空調裝置100進行了提高制冷劑的組成的檢測精度的改進。
[0037]在以下的說明中，組成(制冷劑組成)是指在制冷循環(huán)內循環(huán)的制冷劑的組成，而并非充填的制冷劑的組成、存在于制冷循環(huán)的構成要素中的制冷劑的組成。
[0038]如圖1所示，制冷空調裝置100具有壓縮制冷劑的壓縮機2、使制冷劑冷凝液化的冷凝器3、將制冷劑減壓并使其膨脹的減壓機構4、使制冷劑蒸發(fā)氣化的蒸發(fā)器5、和蓄存剩余制冷劑的氣液分離器6，并具有用制冷劑配管將它們連接而構成的制冷循環(huán)。這里，制冷空調裝置100，作為在其制冷循環(huán)中循環(huán)的制冷劑，采用非共沸混合制冷劑。在本實施方式1中，作為非共沸混合制冷劑，采用R32 (充填組成是R32為54wt%)作為低沸點的制冷劑，采用HF01234yf (充填組成是46wt%)作為高沸點的制冷劑。另外，在該充填組成的情況下，非共沸混合制冷劑的地球暖化系數(shù)(GWP)是300。
[0039]另外，制冷空調裝置100中還具有檢測非共沸混合制冷劑的組成的各種設備。即，制冷空調裝置100具有檢測被壓縮機2吸入的制冷劑壓力的吸入側壓力檢測機構11、檢測被壓縮機2吸入的制冷劑溫度的吸入側溫度檢測機構12、檢測從壓縮機2排出的制冷劑壓力的排出側壓力檢測機構13、檢測壓縮機2的轉速的轉速檢測機構14、和檢測壓縮機2的輸出的輸出檢測機構15。
[0040]另外，制冷空調裝置100還具有根據(jù)這些檢測機構11?15的檢測結果來檢測制冷劑組成的組成檢測機構20、綜合控制壓縮機2的轉速以及各種設備的控制裝置21。[0041]壓縮機2吸入制冷劑，將該制冷劑壓縮成高溫高壓的狀態(tài)后排出。該壓縮機2的排出側與冷凝器3連接，吸引側與氣液分離器6連接。壓縮機2例如可由容量可變控制的變頻壓縮機等構成。
[0042]冷凝器3使得從壓縮機2供給來的高溫高壓的制冷劑冷凝液化。該冷凝器3的一端與壓縮機2連接，另一端與減壓機構4連接。另外，在冷凝器3中，附設有送風風扇(省略圖示)，促進從送風風扇供給來的空氣與制冷劑的熱交換。與制冷劑熱交換后的空氣，借助送風風扇的作用，例如吹出到室外等。
[0043]減壓機構4使得從冷凝器3流入的液體制冷劑減壓膨脹。減壓機構4可由開度可變控制的、例如電子式膨脹閥等構成。該減壓機構4的一端與冷凝器3連接，另一端與蒸發(fā)器5連接。
[0044]蒸發(fā)器5使得從減壓機構4流入的氣液二相制冷劑蒸發(fā)氣化。該蒸發(fā)器5的一端與減壓機構4連接，另一端與氣液分離器6連接。另外，在蒸發(fā)器5中，附設有送風風扇(省略圖示)，促進從送風風扇供給來的空氣與制冷劑的熱交換。與制冷劑熱交換后的空氣，借助送風風扇的作用，吹出到空調對象空間(例如室內、倉庫等)。
[0045]氣液分離器6儲存相對于過渡的運轉的變化(例如壓縮機2輸出的變化)的剩余制冷劑。該氣液分離器6的一端與蒸發(fā)器5連接，另一端與壓縮機2的吸入側連接。
[0046]吸入側壓力檢測機構11檢測被壓縮機2吸入的制冷劑壓力(低壓側制冷劑壓力)，例如由壓力傳感器等構成。即，吸入側壓力檢測機構11，為了檢測制冷劑組成，檢測因減壓機構4的作用而成為了低壓的制冷劑的壓力。另外，吸入側壓力檢測機構11與組成檢測機構20連接。這里，在圖1中，圖示了吸入側壓力檢測機構11設置于壓縮機2吸入口附近的制冷劑配管的例子，但并不限定于此。即，吸入側壓力檢測機構11也可以設置于從減壓機構4的制冷劑流出口到壓縮機2吸入口為止的制冷劑配管(包含蒸發(fā)器5和氣液分離器6)。這樣，可以實現(xiàn)與用于冷凝器3的送風風扇的轉速、減壓機構4的開度等控制的壓力檢測傳感器(省略圖示)的共用化，可相應地抑制成本。
[0047]吸入側溫度檢測機構12檢測被壓縮機2吸入的制冷劑溫度(低壓側制冷劑溫度)，例如由溫度傳感器等構成。另外，吸入側溫度檢測機構12與組成檢測機構20連接。這里，在圖1中，圖示了吸入側溫度檢測機構12設置于連接氣液分離器6和壓縮機2的制冷劑配管的例子，但并不限定于此。即，吸入側溫度檢測機構12也可以設置在壓縮機2內部、且制冷劑被壓縮前的位置(進入壓縮過程前的位置)。
[0048]如果吸入側溫度檢測機構12設在配管表面，則容易受周圍環(huán)境(外干擾)的影響。例如，當一個種類的壓縮機設置在多個不同的制冷空調裝置中時，每個制冷空調裝置中，吸入側溫度檢測機構12的設置位置可能不同，會受到該設置位置的不同而引起的檢測結果的誤差等影響。
[0049]但是，若將吸入側溫度檢測機構12設置在壓縮機2內部、且制冷劑被壓縮前的位置，則可以抑制這樣的外干擾，可高精度地檢測制冷劑組成。
[0050]排出側壓力檢測機構13檢測從壓縮機2排出的制冷劑壓力(高壓側制冷劑壓力)，例如由壓力傳感器等構成。即，排出側壓力檢測機構13，檢測因壓縮機2的作用而成為高壓的制冷劑的壓力。另外，排出側壓力檢測機構13與組成檢測機構20連接。這里，在圖1中，圖示了排出側壓力檢測機構13設置于壓縮機2的排出口附近的制冷劑配管的例子，但并不限定于此。即，排出側壓力檢測機構13也可以設置于從壓縮機2的排出口到減壓機構4的制冷劑流入口為止的制冷劑配管(包含冷凝器3)。這樣，可以實現(xiàn)與用于蒸發(fā)器5的送風風扇的轉速、減壓機構4的開度等控制的壓力傳感器(圖未示)的共用化，可相應地抑制成本。
[0051]轉速檢測機構14檢測壓縮機2的轉速，例如由非接觸的旋轉速度傳感器等構成。另外，轉速檢測機構14檢測轉速的方式并不限定于此，可以是把控制壓縮機2的轉速的控制裝置21輸出給壓縮機2的指令值作為轉速的方式。另外，轉速檢測機構14與組成檢測機構20連接。
[0052]這樣，吸入側壓力檢測機構11、吸入側溫度檢測機構12、排出側壓力檢測機構13和轉速檢測機構14檢測壓縮機2的運轉狀態(tài)，這些檢測機構11~14構成運轉狀態(tài)檢測機構。
[0053]輸出檢測機構15檢測壓縮機2的輸出。該輸出檢測機構15經(jīng)由電力供給線L連接在壓縮機2與控制裝置21之間。這樣，輸出檢測機構15可以檢測從省略圖示的電源經(jīng)由控制裝置21供給到壓縮機2的電力。另外，輸出檢測機構15與組成檢測機構20連接。
[0054]組成檢測機構20存儲著后述式1~式8中記載的函數(shù)，根據(jù)吸入側壓力檢測機構
11、吸入側溫度檢測機構12、排出側壓力檢測機構13及轉速檢測機構14的檢測結果、和上述式1~式8，算出壓縮機2的消耗電力。該組成檢測機構20例如由微機或與其相當?shù)碾娮踊芈返葮嫵?。組成檢測機構20，根據(jù)算出的壓縮機2的消耗電力和輸出檢測機構15的檢測結果，算出制冷劑組成。另外，已經(jīng)描述了組成檢測機構20存儲著1~式8中記載的函數(shù)，是指用自變量(Pd、Ps、Ts、α ^等)的多項式形成為公式化地存儲著。
[0055]該組成檢測機構20與上述檢測機構11~15連接。另外，組成檢測機構20與這些檢測機構11~15的連接，可以利用配線連接，也可以是無線連接，沒有特別限定。
[0056]組成檢測機構20，也可以不是存儲著式1~式8中記載的函數(shù)的形態(tài)，而是制成與式1~式8對應的數(shù)據(jù)表格地存儲起來，是內插適當數(shù)據(jù)的形態(tài)。這樣，通過將數(shù)據(jù)表格化而可以減少計算時間，所以，可以使得組成檢測機構20的控制性穩(wěn)定。
[0057]另外，在本實施方式1的制冷空調裝置100中，組成檢測機構20檢測低沸點制冷劑的制冷劑組成。即，組成檢測機構20存儲著與低沸點制冷劑對應的公式和數(shù)據(jù)表格。設低沸點制冷劑的制冷劑組成值為α時，高沸點制冷劑的制冷劑組成，可用1 一 α算出。
[0058]另外，組成檢測機構20可以預先存儲公式和數(shù)據(jù)表格，也可以在以后設定并更新。
[0059]控制裝置21綜合控制減壓機構4的開度、壓縮機2的轉速、分別附設于冷凝器3和蒸發(fā)器5的送風風扇的轉速等的動作。本實施方式1的制冷空調裝置100的控制裝置21，根據(jù)組成檢測機構20的檢測結果，可綜合控制上述各種設備的動作。另外，控制裝置21與省略圖示的電源連接，另外，經(jīng)由電力供給線L與輸出檢測機構15及壓縮機2連接。
[0060]下面，說明制冷空調裝置100的制冷劑動作。被壓縮機2壓縮后的高溫高壓的氣體制冷劑流入冷凝器3而冷凝液化。從冷凝器3流出的液體制冷劑流入減壓機構4而被減壓。從減壓機構4流出的低壓的氣液二相制冷劑，流入蒸發(fā)器5而蒸發(fā)氣化。從蒸發(fā)器5流出的氣體制冷劑，流入氣液分離器6，從而由制冷空調裝置100的運轉條件、負荷條件等產(chǎn)生的剩余制冷劑被儲存起來。從氣液分離器6流出的氣體制冷劑被壓縮機2吸入，再次被壓縮。
[0061]下面，用以下3個作為例子對制冷劑組成變化的原因進行說明。所謂制冷劑組成的變化，是指在制冷循環(huán)中循環(huán)的制冷劑組成相對于充填在制冷循環(huán)中的制冷劑組成的變化。
[0062](I)氣液分離器6內的制冷劑被分離成為含有較多高沸點制冷劑(HF01234)的液相、和含有較多低沸點制冷劑(R32)的氣相。含有較多高沸點制冷劑的液相制冷劑儲存在氣液分離器6內。另一方面,含有較多低沸點制冷劑的氣相制冷劑從氣液分離器6流出。這樣，含有較多高沸點制冷劑的液相制冷劑存在于氣液分離器6內，所以，相對于在制冷循環(huán)內循環(huán)的全部制冷劑，低沸點制冷劑的組成增多。
[0063]另外，相對于在制冷循環(huán)內循環(huán)的全部制冷劑，低沸點制冷劑的組成也有減少的情形，下面說明這種情形。例如，制冷空調裝置有多個室內機，這些室內機在實施制熱運轉時，如果一部分室內機在短時間內停止制熱運轉，則液體制冷劑有時就會滯留在室內機內。這樣，相應于液體制冷劑的滯留，相對于在制冷循環(huán)內循環(huán)的全部制冷劑，低沸點制冷劑的組成相應地減少。
[0064](2)從氣液分離器6內的下方產(chǎn)生了制冷劑泄漏時,儲存在氣液分離器6下方的液相制冷劑泄漏。由于液相制冷劑中含有較多的高沸點制冷劑，所以，這時相對于在制冷循環(huán)內循環(huán)的全部制冷劑，低沸點制冷劑的組成增多。
[0065](3)像連接冷凝器3和減壓機構4的制冷劑配管那樣，當液體單相制冷劑流經(jīng)的制冷劑配管產(chǎn)生了制冷劑泄漏時，由于低沸點制冷劑容易氣化，所以，低沸點制冷劑泄漏較多。這樣，相對于在制冷循環(huán)內循環(huán)的全部制冷劑，高沸點制冷劑的組成增多。
[0066]另外，也會對如下情況進行說明:因制冷劑泄漏的方式，液體制冷劑也有泄漏的可能性；以及氣液分離器6中不存在液體制冷劑時，制冷劑組成不變化。
[0067]下面，說明本實施方式I的制`冷空調裝置100的組成檢測機構20在計算制冷劑組成時采用的公式。這里，設壓縮機2的吸入側制冷劑的壓力為Ps，壓縮機2的吸入側制冷劑的溫度為Ts，壓縮機2的排出側制冷劑的壓力為Pd，壓縮機2的轉速為N，低沸點制冷劑相對于全部制冷劑的制冷劑組成為α，壓縮機2的行程容積為Vst，壓縮機2的吸入側制冷劑的制冷劑密度為P s，壓縮機2的吸入側制冷劑的熵為Ss，制冷劑被壓縮機2壓縮前后的熱函差為Ah、壓縮機2的壓縮機效率為nc，壓縮機2的體積效率為ην，制冷劑循環(huán)量為Gr，壓縮機2的消耗電力為W，下列各式成立。
[0068][式I]
[0069]Gr E ps.ην.Vst.N
[0070][式2]
[0071]W = Gr.Ah/ n c
[0072][式3]
[0073]Ps= P ρχα (Ps, Ts, a)
[0074][式4]
[0075]n v = ^(Pd, Ps, Ts, N, a )
[0076][式5]
[0077]ΔΗ E hdjdeal-hs = hPSa (Pd, Ss, a )_hPTa(Ps, Ts, a )[0078][式6]
[0079]Ss=SPTa (Ps, Ts, a)
[0080][式7]
[0081 ] Π c = f2 (Pd? Ps? Ts，N，a )
[0082]這里，根據(jù)式1~式7，對壓縮機消耗電力W進行整理而得到式8。
[0083][式8]
[0084]ff = ( p s.Δ h) X (N.Vst.η ν/ η c)
[0085]其中，式1和式2分別是體積效率ην和壓縮機效率nc的定義式。式3、式5和式6是由壓力、溫度、制冷劑組成和熵決定的函數(shù)。具體地說，式3是壓力、溫度和制冷劑組成的函數(shù)。另外，式5的第1項是壓力、熵和制冷制組成的函數(shù)。式5的第2項是壓力、溫度和制冷劑組成的函數(shù)。另外，式6是壓力、溫度和制冷劑組成的函數(shù)。
[0086]式4和式7是壓縮機2的性能指標，是將體積效率ην的定義式即式1和壓縮機效率ηC的定義式即式2展開的公式。在多個條件下進行壓縮機2的單體評價，將該單體評價結果、和前述體積效率ηV的展開式及壓縮機效率ηc的展開式進行曲線擬合，決定各展開式的各種常數(shù)。另外，體積效率ην和壓縮機效率η c，如果精度高，也可以用模擬預測得到。另外，也可以同時使用上述的壓縮機2的單體評價和模擬。即，減少上述單體評價的試驗數(shù)，用模擬內插或外插得到的結果，得到體積效率ην和壓縮機效率nc。
[0087]壓縮機2的消耗電力W用式8表示。具體地說，第1個括號內記載的項是與從制冷空調裝置100的運轉狀態(tài)計`算得到的制冷劑物性對應的項，第2個括號內記載的項是與從制冷空調裝置100的運轉狀態(tài)計算得到的壓縮機特性對應的項。所謂制冷劑物性，是指制冷劑密度Ps和壓縮過程中的熱函差Ah。另外，所謂壓縮機特性，是指壓縮機2的轉速N、壓縮機2的行程容積Vst、體積效率ην和壓縮機效率nc。另外，壓縮機2的行程容積Vst是壓縮機2固有的，是已知的數(shù)值。
[0088]組成檢測機構20，在檢測制冷劑組成時進行式3~式8的各種計算，但是，式1~式8中記載的自變量并不是必須的，如果沒問題，也可以省略掉靈敏度低的自變量。例如，如式3所示，制冷劑密度P s的靈敏度低時，也可以把式8中的制冷劑密度P s作為常數(shù)。
[0089]對于本實施方式1的制冷空調裝置100，組成檢測機構20根據(jù)這樣得到的式8，算出壓縮機2的消耗電力W，根據(jù)該算出的消耗電力和輸出檢測機構15的檢測結果，算出制冷劑組成。關于制冷劑組成的計算方法的具體例，請參照后述圖6的說明。
[0090]圖2是說明在使低沸點制冷劑的制冷劑組成變化時壓縮機2的壓縮過程中的狀態(tài)變化的莫里爾線圖。圖3是說明循環(huán)的制冷劑中所含的低沸點制冷劑的比例與制冷劑密度的關系的曲線圖。圖4是說明循環(huán)的制冷劑中所含的低沸點制冷劑的比例與壓縮機2的壓縮過程(壓縮前后)中的熱函差的關系的曲線圖。圖5是說明循環(huán)的制冷劑中所含的低沸點制冷劑的比例與壓縮機2的消耗電力的關系的曲線圖。下面，參照圖2~圖5，說明使低沸點制冷劑的比例(低沸點制冷劑的組成比)變化時的莫里爾線圖(圖2)、制冷劑密度P s(圖3)、壓縮過程的熱函差Ah (圖4)、和壓縮機2的消耗電力W (圖5)。
[0091]另外，圖2~圖5中，將壓縮機2的吸入側制冷劑的壓力、壓縮機2的排出側制冷劑的壓力、冷凝器3出口過冷、蒸發(fā)器5出口過熱固定，使循環(huán)的制冷劑組成變化。之所以將壓縮機2的吸入側制冷劑的壓力、壓縮機2的排出側制冷劑的壓力固定，是為了看出制冷劑組成的差對莫里爾線圖(圖2)、制冷劑密度Ps (圖3)、壓縮過程的熱函差Ah (圖4)、和壓縮機2的消耗電力W (圖5)的影響。另外，圖2?圖5所示的結果，也可以用冷凝器3出口溫度代替冷凝器3出口過冷、用蒸發(fā)器5出口溫度代替蒸發(fā)器5出口過熱，也具有相同傾向。
[0092]如圖2所示，隨著低沸點制冷劑的組成比、即低沸點制冷劑的比例增大，壓縮過程朝高熱函側(圖面右側)移動，而且壓縮過程的傾斜增大。另外，如圖3所示，隨著低沸點制冷劑的比例增大，制冷劑密度Ps單調地減小。另外，如圖4所示，隨著低沸點制冷劑的比例增大，壓縮過程的熱函差Ah增大。因此，如圖5所示，壓縮機2的消耗電力W單調地增加。
[0093]S卩，可以理解:圖5中壓縮機2的消耗電力W之所以單調地增加，是因為圖4所示的壓縮過程的熱函差Ah的增加程度比圖3所示的制冷劑密度P s的減少程度大，這一點與式8對應。
[0094]另外，圖5中，制冷劑組成的比例和壓縮機2的消耗電力W具有簡單的對應關系。簡單的對應關系是指，例如只要是線狀或近似線狀的曲線等那樣的一對一的關系即可。因此，本實施方式I的制冷空調裝置100中的組成檢測機構20能切實地檢測制冷劑組成。
[0095]另外，說明相對于低沸點制冷劑的比例的變化，體積效率ην和壓縮機效率nc的變化。體積效率nv和壓縮機效率nc，如式4和式7所示，本應受低沸點制冷劑的比例的變化(制冷劑組成的變化)的影響，但是結果，可以說其影響程度小。
[0096]例如，在壓縮機2內部將馬達冷卻后進入壓縮過程的低壓殼型壓縮機中，制冷劑密度P s減小時，體積效率ην降低。但是，由于制冷劑密度P s本身沒有大的變化，所以，體積效率Ην的變化對壓縮機2的消耗電力W沒有影響。
[0097]另外，例如渦旋型的壓縮機中，具有壓縮機效率nc以依賴于固定的壓縮容積比的適當壓縮比而成為峰值的傾向。高密度的低沸點制冷劑增加時，壓縮機的吸入側制冷劑和排出側制冷劑的密度比變化，因此，即使壓縮容積比固定，適當壓縮比也變化。但是，密度比與制冷劑密度P S同樣地，由于變化的程度小，所以，壓縮機效率nc的變化對壓縮機的消耗電力w沒有影響。
[0098]這里，如圖2所示，當循環(huán)的制冷劑組成變化時，即使是相同的壓力，熱函也變化，所以，制冷空調裝置100的能力變化。為了使制冷空調裝置100發(fā)揮所要求的能力，必須準確地檢測循環(huán)的制冷劑組成來進行運轉控制。即，本實施方式I的制冷空調裝置100，執(zhí)行下面說明的制冷劑組成檢測控制，用高精度檢測出循環(huán)的制冷劑組成，將該檢測結果用于運轉控制。
[0099]圖6是說明用于檢測本發(fā)明實施方式I的制冷空調裝置100的制冷劑組成的控制的流程圖。下面，參照圖6說明檢測制冷劑組成的控制(制冷劑組成檢測控制)的一例。
[0100](步驟so)
[0101]控制裝置21的要求制冷劑組成檢測控制的信號被組成檢測機構20接收，組成檢測機構20開始制冷劑組成檢測控制。然后，移至步驟SI。
[0102](步驟SI)
[0103]組成檢測機構20判定是否經(jīng)過了一定時間。
[0104]經(jīng)過了預定時間時，移至步驟S2。[0105]未經(jīng)過預定時間時，反復步驟SI。
[0106]另外，一定時間，與控制裝置21的其它控制的時間間隔不同的話可以無干擾，控制性穩(wěn)定。因此，例如可設定為10秒、20秒等的短周期。
[0107](步驟S2)
[0108]吸入側壓力檢測機構11檢測壓縮機2的吸入側制冷劑的壓力。吸入側溫度檢測機構12檢測壓縮機2的吸入側制冷劑的溫度。排出側壓力檢測機構13檢測壓縮機2的排出側制冷劑的壓力。轉速檢測機構14檢測壓縮機2的轉速。然后，移至步驟S3。
[0109](步驟S3)
[0110]輸出檢測機構15檢測消耗電力Wdet作為壓縮機2的輸出。然后，移至步驟S4。
[0111](步驟S4)
[0112]把在制冷循環(huán)中循環(huán)的低沸點制冷劑的組成設為α時，組成檢測機構20把該制冷劑組成α的值假定為atmp地設定。然后，移至步驟S5。
[0113]作為初次進入步驟S4~步驟S11的循環(huán)時的a tmp的設定值，可以設定為之前的制冷劑組成檢測控制的制冷劑組成α。這樣，步驟S4~步驟S11的收斂所要求的循環(huán)次數(shù)少，可以使控制性穩(wěn)定。
[0114](步驟S5)
[0115]組成檢測機構20算出制冷劑物性。即，組成檢測機構20，根據(jù)步驟S2中的吸入側壓力檢測機構11、吸入側溫 度檢測機構12以及排出側壓力檢測機構13的檢測結果(Ps、Ts、Pt)、步驟S4中設定的a tmp、和式3、式5及式6，算出壓縮機2的吸入側制冷劑的制冷劑密度P s、壓縮過程的熱函差Ah、以及壓縮機2的吸入側制冷劑的熵Ss。然后，移至步驟S6。
[0116](步驟S6)
[0117]組成檢測機構20算出壓縮機特性。即，組成檢測機構20，根據(jù)步驟2中的吸入側壓力檢測機構11、吸入側溫度檢測機構12、排出側壓力檢測機構13以及轉速檢測機構14的檢測結果(Ps、Ts、Pd、N)、步驟S3中的輸出檢測機構15的檢測結果Wdet、步驟S4中設定的a tmp、和將壓縮機2的單體評價結果曲線擬合得到的體積效率ην的式4及壓縮機效率He的式7，算出體積效率ην和壓縮機效率nc。然后，移至步驟S7。
[0118]另外，將壓縮機2的單體評價結果曲線擬合，是指在多個條件下只進行壓縮機2中的評價，把從該評價結果求得的壓縮機效率Πc與壓縮機效率ηc的展開式曲線擬合，決定該展開式的各種常數(shù)。
[0119](步驟S7)
[0120]組成檢測機構20，根據(jù)步驟S3的輸出檢測機構15的檢測結果(Wdet)、在步驟S5算出的壓縮機2的吸入側制冷劑的制冷劑密度P s及壓縮過程的熱函差Ah、預先設定的行程容積Vst、在步驟S6算出的體積效率η ν及壓縮機效率η c、和式8，算出壓縮機2的消耗電力Weal。然后，移至步驟S8。
[0121](步驟S8)
[0122]組成檢測機構20判定在步驟S7算出的消耗電力Weal是否為限制上限值Wdet +δ W以下。
[0123]如果是限制上限值Wdet + δ?以下，移至步驟S10。[0124]如果不是限制上限值Wdet + SW以下，移至步驟S9。
[0125]SW (>0)是容許誤差。另外，δ W可以是固定值，也可根據(jù)Wcal與Wdet + 的差而使其變化。
[0126](步驟S9)
[0127]組成檢測機構20，把在步驟S4設定的atmp減去預定值δ a后的值設定為atmp。然后,移至步驟S4。
[0128]δ a可以是固定值，也可以根據(jù)Wcal與Wdet + δ?的差而使其變化。
[0129](步驟S10)
[0130]組成檢測機構20判定在步驟S7算出的消耗電力Wcal是否為限制下限值Wdet —SW以上。
[0131]如果是限制下限值Wdet — SW以上，移至步驟S12。
[0132]如果不是限制下限值Wdet — SW以上，移至步驟S11。
[0133]SW (>0)是容許誤差。另外，δ W可以是固定值，也可根據(jù)Wcal與Wdet — 的差而使其變化。
[0134](步驟SI I)
[0135]組成檢測機構20，把在步驟S4設定的atmp加上預定值δ a后的值設定為atmp。然后,移至步驟S4。
`[0136]δ a可以是固定值，也可以根據(jù)Wcal與Wdet + δ?的差而使其變化。
[0137](步驟S12)
[0138]組成檢測機構20，把a tmp設定為在制冷循環(huán)內循環(huán)的制冷劑的組成α。然后，移至步驟S13。
[0139](步驟S13)
[0140]組成檢測機構20結束檢測制冷劑組成的控制。
[0141 ] 這里，從步驟S5到步驟S8是從壓縮機2的運轉狀態(tài)算出壓縮機2的消耗電力的過程。但是，也可以通過預先設想全部的運轉狀態(tài)、算出壓縮機2的消耗電力并進行表格化，把步驟5至步驟S8作為一個步驟。
[0142]另外，在本實施方式I中，作為非共沸混合制冷劑，采用R32和R1234yf，但是，也可以是其它的低沸點制冷劑、其它的高沸點制冷劑。例如，可以是具有雙鍵的氫氟烯烴系制冷劑、也可以是具有微燃性的制冷劑、也可以是具有可燃性的HC系制冷劑。
[0143]另外，非共沸混合制冷劑是由2種制冷劑混合構成的，但是，也可以將3種以上的制冷劑混合構成。3種以上的制冷劑時，例如，可以預先用實驗或模擬等方法，算出相對于計算制冷劑組成的制冷劑的、其它制冷劑的制冷劑組成(組成關系式)。這樣，像本實施方式I的制冷空調裝置100這樣，算出一種制冷劑的制冷劑組成，就也能算出其它的制冷劑組成。
[0144]另外，本實施方式I的制冷空調裝置100，用壓縮機的消耗電力作為壓縮機2的輸出。這里，輸出檢測機構15的連接位置，可以是包含了變頻損失的一次側輸入，也可以是不包含變頻損失的二次側輸入。計算式7、式4時，當實施壓縮機2的單體評價、模擬等時，使與該輸出檢測機構15的連接位置相關的條件對應即可。
[0145]另外，作為輸出檢測機構15檢測的輸出，采用了壓縮機2的消耗電力，但是，也可以采用壓縮機2的電流。壓縮機2的消耗電力由電壓、電流和功率因數(shù)的積規(guī)定，但是，如果壓縮機2的運轉狀態(tài)相同，則在實機上確認消耗電力和電流是1對1的相關。
[0146]因此，如果組成檢測機構20能算出與檢測到的電流對應的消耗電力，則輸出檢測機構15也可以是檢測壓縮機2的電流的機構(電流傳感器)。這時，可以把輸出檢測機構15與出于過電流保護等理由而設置的機構共用化，可以降低成本。
[0147]本實施方式1的制冷空調裝置100，用上述步驟S0至步驟S13的控制流程，檢測制冷劑組成。即，制冷空調裝置100，根據(jù)制冷劑組成和壓縮機2的消耗電力所具有的簡單相關性，檢測制冷劑的組成。這樣，制冷空調裝置100，即使在循環(huán)的制冷劑組成因運轉條件而變化時，也能高精度地檢測組成。
[0148]另外，制冷空調裝置100，根據(jù)壓縮機2的吸入側制冷劑的壓力和溫度、以及壓縮機2的排出側制冷劑的壓力，檢測制冷劑組成。即，對于制冷空調裝置100，如果壓縮機2單體的規(guī)格已定，就可以實現(xiàn)檢測制冷劑組成的控制，而不依賴于制冷空調裝置100的規(guī)格。這樣，不必用實機評價或模擬對每種規(guī)格的制冷空調裝置100掌握制冷劑組成變化，另外，不必對每個制冷空調裝置100構筑用于檢測制冷劑組成的控制流程，所以，可以減輕開發(fā)負荷、開發(fā)成本。
[0149]另外，本實施方式1的制冷空調裝置100，如圖2所示，不將制冷劑路徑分支，不在分支的制冷劑路徑進行組成檢測。即，制冷空調裝置100是用壓縮過程的單獨路徑進行組成檢測，所以，即使是氣液二相狀態(tài)也能進行組成檢測。這樣，可以抑制制冷空調裝置100中的壓縮機2損傷，所以，可抑制可靠性的降低。
[0150]另外，本實施方式1的制冷空調裝置100，利用吸入側壓力檢測機構11、吸入側溫度檢測機構12、排出側壓力檢測機構13、轉速檢測機構14、和輸出檢測機構15這樣的構成，檢測制冷劑組成。即，制冷空調裝置100，不采用由熱交換器和膨脹機構等構成的旁通回路、氣液分離器的液面檢測器等的高價部件，所以，可用低成本檢測制冷劑組成。
[0151]實施方式2
[0152]圖7是表示本發(fā)明實施方式2的制冷空調裝置200的制冷劑回路構造例。在本實施方式2中，與實施方式1相同的部分注以相同標記，主要說明與實施方式1的不同點。
[0153]在實施方式1中，是在多個條件下進行壓縮機2的單體評價，把該單體評價結果與壓縮機效率He的展開式曲線擬合，決定ην展開式的各種常數(shù)。即，實施方式1的制冷空調裝置100的組成檢測機構20，為了算出η V，要進行單體評價、曲線模合等的計算，算出制冷劑組成α。而本實施方式2的制冷空調裝置200的組成檢測機構20，不采用式4，就能算出制冷劑組成α。這樣，可以實現(xiàn)開發(fā)負荷的減輕、存儲裝置的負荷減輕、以及計算處理速度的提聞。
[0154]在本實施方式2的制冷空調裝置200中，搭載有氣液分離器6、壓縮機2、四通閥53及室外熱交換器54等的室外機51、和搭載有室內熱交換器57及減壓機構56的室內機52，經(jīng)由液體延長配管55和氣體延長配管58連接，構成制冷循環(huán)。在圖7中，以制冷空調裝置200具有2個室內機52為例進行了圖示，但并不限定于此，也可以具有3個以上的室內機52。
[0155]室外機51具有壓縮制冷劑的壓縮機2、切換制冷劑流路的四通閥53、制冷運轉時作為冷凝器且制熱運轉時作為蒸發(fā)器的室外熱交換器54、和儲存剩余制冷劑的氣液分離器6。[0156]另外，室外機51具有實施方式I中說明的吸入側壓力檢測機構11、吸入側溫度檢測機構12、排出側壓力檢測機構13、和轉速檢測機構14，除了這些檢測機構11?14外，還具有檢測從壓縮機2排出的制冷劑溫度的排出側溫度檢測機構16。另外，室外機51不具有實施方式I中說明的輸出檢測機構15。
[0157]另外，室外機51具有根據(jù)這些檢測機構11?14、16的檢測結果來檢測制冷劑組成的組成檢測機構20、綜合控制壓縮機2的轉速和各種設備的控制裝置21。
[0158]室內機52具有在制冷運轉時作為蒸發(fā)器而在制熱運轉時作為冷凝器的室內熱交換器57、和將制冷劑減壓使其膨脹的減壓機構56。
[0159]液體延長配管55和氣體延長配管58是連接室外機51和室內機52的配管。液體延長配管55的一端與室外熱交換器54連接，另一端與減壓機構56連接。氣體延長配管58的一端與四通閥53連接，另一端與室內熱交換器57連接。
[0160]四通閥53用于切換制冷劑流路。該四通閥53在制冷運轉時被切換成，連接壓縮機2與室外熱交換器54、以及連接氣液分離器6與室內熱交換器57 ;在制熱運轉時被切換成，連接壓縮機2與室內熱交換器57、以及連接室外熱交換器54與氣液分離器6。
[0161]排出側溫度檢測機構16 (構成運轉狀態(tài)檢測機構)檢測從壓縮機2排出的制冷劑溫度(高壓側制冷劑壓力)。另外，排出側溫度檢測機構16與組成檢測機構20連接。這里，在圖7中，圖示了排出側溫度檢測機構16設置于連接氣液分離器6和壓縮機2的制冷劑配管的例子，但并不限定于此。即，排出側溫度檢測機構16也可以設在壓縮機2的內部、且制冷劑被壓縮后的位置(壓縮過程后的位置)。這樣，可以高精度地檢測制冷劑組成。
[0162]另外，若排出側溫度檢測機構16與吸入側溫度檢測機構12同樣地也設置在壓縮機2的內部且制冷劑被壓縮前的位置，則可以抑制外干擾，可高精度地檢測制冷劑組成。
[0163]組成檢測機構20，除了存儲著實施方式I所述的式5?式7中記載的函數(shù)外，還存儲著式9中記載的函數(shù)。組成檢測機構20，根據(jù)吸入側壓力檢測機構11、吸入側溫度檢測機構12、排出側壓力檢測機構13及轉速檢測機構14的檢測結果、和上述式5?式7及式9，可算出壓縮機2的排出側的制冷劑溫度。組成檢測機構20，根據(jù)算出的制冷劑溫度和排出側溫度檢測機構16的檢測結果，算出制冷劑組成。
[0164]下面，說明本實施方式2的制冷空調裝置200的組成檢測機構20在計算制冷劑組成時采用的公式。這里，設壓縮機2的排出側的制冷劑溫度為T，由式5?式7得到式9。
[0165]式9
[0166]T = Tphq (Pd, Ah/ nc+hs, α )
[0167]S卩，本實施方式2的制冷空調裝置200的組成檢測機構20，根據(jù)吸入側壓力檢測機構11、吸入側溫度檢測機構12、排出側壓力檢測機構13及轉速檢測機構14的檢測結果、和式9，算出壓縮機2的排出側制冷劑的溫度T。然后，組成檢測機構20，根據(jù)該算出的排出側制冷劑溫度T和排出側溫度檢測機構16的檢測結果，算出制冷劑組成。關于制冷劑組成的計算方法的具體例，請參照后述圖9的說明。
[0168]圖8是說明循環(huán)的制冷劑中所含的低沸點制冷劑的比例與壓縮機2的排出側的溫度的關系的曲線圖。下面，參照圖8，說明在使低沸點制冷劑的比例(低沸點制冷劑的組成t匕)變化時的壓縮機2的排出側制冷劑的溫度。另外，圖8中，也與上述圖2?圖5同樣地，將壓縮機2的吸入側制冷劑的壓力、壓縮機2的排出側制冷劑壓力、冷凝器3出口過冷、蒸發(fā)器5出口過熱固定，使循環(huán)的制冷劑組成變化。
[0169]如圖8所示，壓縮機2的排出側制冷劑的溫度單調地增加。制冷劑組成的比例和壓縮機2的排出側制冷劑的溫度具有簡單的對應關系。因此，本實施方式2的制冷空調裝置200的組成檢測機構20能切實檢測制冷劑組成。
[0170]圖9是說明用于檢測本發(fā)明實施方式2的制冷空調裝置200的制冷劑組成的控制的流程圖。下面，參照圖9，說明檢測制冷劑組成的方法。
[0171](步驟S50)
[0172]控制裝置21的要求制冷劑組成檢測控制的信號被組成檢測機構20接收，組成檢測機構20開始制冷劑組成檢測控制。然后，移至步驟S51。
[0173](步驟S51)
[0174]組成檢測機構20判定是否經(jīng)過了一定時間。
[0175]如果經(jīng)過了預定時間，移至步驟S52。
[0176]如果未經(jīng)過預定時間，反復步驟S51。
[0177]另外，一定時間，與控制裝置21的其它控制的時間間隔不同的話可以無干擾，控制性穩(wěn)定。因此，例如可設定為10秒、20秒等的短周期。
[0178](步驟S52)
[0179]吸入側壓力檢測機構11檢測壓縮機2的吸入側制冷劑的壓力。吸入側溫度檢測機構12檢測壓縮機2的吸入側制冷劑的溫度。排出側壓力檢測機構13檢測壓縮機2的排出側制冷劑的壓力。轉速檢測機構14檢測壓縮機2的轉速。然后，移至步驟S53。
[0180](步驟S53)
[0181]排出側溫度檢測機構16檢測壓縮機2的排出側制冷劑的溫度Tdet。然后，移至步驟 S54。
[0182](步驟S54)
[0183]把在制冷循環(huán)中循環(huán)的低沸點制冷劑的制冷劑組成作為α時，組成檢測機構20把該制冷劑組成α的值設定為atmp。然后，移至步驟S55。
[0184]作為初次進入步驟S54?步驟S61的循環(huán)時的a tmp的設定值，可以設定為之前的制冷劑組成檢測控制的制冷劑組成α。這樣，步驟S54?步驟S61的收斂所要求的循環(huán)數(shù)少，可以使控制性穩(wěn)定。
[0185](步驟S55)
[0186]組成檢測機構20算出制冷劑物性。即，組成檢測機構20，根據(jù)步驟S2中的吸入側壓力檢測機構11、吸入側溫度檢測機構12以及排出側壓力檢測機構13的檢測結果(Ps、Ts、Pd)、步驟S54中設定的a tmp、和式3、式5及式6，算出壓縮機2的吸入側制冷劑的熵Ss和壓縮過程的熱函差Ah。然后，移至步驟S56。
[0187](步驟S56)
[0188]組成檢測機構20算出壓縮機特性。即，組成檢測機構20，根據(jù)步驟S52中的吸入側壓力檢測機構11、吸入側溫度檢測機構12、排出側壓力檢測機構13以及轉速檢測機構14的檢測結果(Ps、Ts、Pd、N)、步驟S53中的排出側溫度檢測機構16的檢測結果Tdet、步驟S54中設定的a tmp、和將壓縮機2的單體評價結果曲線擬合得到的壓縮機效率nc的式7，算出壓縮機效率nc。然后，移至步驟S57。[0189](步驟S57)
[0190]組成檢測機構20，根據(jù)步驟S53的排出側溫度檢測機構16的檢測結果(Tdet)、在步驟S55算出的壓縮過程的熱函差Ah、在步驟S56算出的壓縮機效率η C、和式9，算出壓縮機2的排出側制冷劑的溫度Teal。然后，移至步驟S58。
[0191](步驟S58)
[0192]組成檢測機構20判定在步驟S57算出的溫度Tcal是否為限制上限值Tdet + δ T以下。
[0193]如果是限制上限值Tdet + δΤ以下，移至步驟S60。
[0194]如果不是限制上限值Tdet + δΤ以下，移至步驟S59。
[0195]δ T (>0)是容許誤差。另外，δ T可以是固定值，也可根據(jù)Tcal與Tdet + δ T的差而使其變化。
[0196](步驟S59)
[0197]組成檢測機構20，把在步驟S54設定的atmp減去預定值δ T后的值設定為atmp。然后,移至步驟S54。
[0198]δ T可以是固定值，也可以根據(jù)Tcal與Tdet + δ T的差而使其變化。
[0199](步驟S60)
[0200]組成檢測機構20判定在步驟S57算出的溫度Tcal是否為限制下限值Tdet — δ T以上。
[0201]如果是限制下限值Tdet — δΤ以上，移至步驟S62。
[0202]如果不是限制下限值Tdet - δ T以上，移至步驟S61。
[0203]δ T 00)是容許誤差。另外，δ T可以是固定值，也可以根據(jù)Tcal與Tdet — δ T的差而使其變化。
[0204](步驟S61)
[0205]組成檢測機構20，把在步驟S54設定的a tmp加上預定值δ T后的值設定為atmp。然后,移至步驟S54。
[0206]δ T可以是固定值，也可以根據(jù)Tcal與Tdet — δ T的差而使其變化。
[0207](步驟S62)
[0208]組成檢測機構20，把a tmp設定為在制冷循環(huán)內循環(huán)的制冷劑的組成α。然后，移至步驟S63。
[0209](步驟S63)
[0210]組成檢測機構20結束檢測制冷劑組成的控制。
[0211]本實施方式2的制冷空調裝置200，用上述步驟S50?步驟S63的控制流程，檢測制冷劑組成。即，制冷空調裝置200，根據(jù)制冷劑組成和壓縮機2的排出側制冷劑的溫度所具有的簡單相關性，檢測制冷劑的組成。這樣，制冷空調裝置200，即使在循環(huán)的制冷劑組成因運轉條件而變化時，也能高精度地檢測組成。
[0212]另外，制冷空調裝置200，根據(jù)壓縮機2的吸入側制冷劑的壓力及溫度、以及壓縮機2的排出側制冷劑的壓力及溫度，檢測制冷劑組成。即，對于制冷空調裝置200，如果壓縮機2單體的規(guī)格已定，就能實現(xiàn)檢測制冷劑組成的控制，而不依賴于制冷空調裝置200 (單元)的規(guī)格。這樣，不必對每種規(guī)格的制冷空調裝置200，用實機評價、模擬等方式掌握制冷劑組成變化，另外，不必對每個制冷空調裝置200構筑用于檢測制冷劑組成的控制流程，所以，可降低開發(fā)負荷、開發(fā)成本。
[0213]另外，本實施方式1的制冷空調裝置100，如圖1所示，不將制冷劑流路分支，不在分支的制冷劑路徑進行組成檢測。即，制冷空調裝置100是用壓縮過程的單獨路徑進行組成檢測，所以，即使是氣液二相狀態(tài)也能進行組成檢測。這樣，可以抑制制冷空調裝置100的壓縮機2損傷，所以，可抑制可靠性的降低。
[0214]另外，本實施方式2的制冷空調裝置200，利用吸入側壓力檢測機構11、吸入側溫度檢測機構12、排出側壓力檢測機構13、轉速檢測機構14、和輸出檢測機構15這樣的構成，檢測制冷劑組成。即，制冷空調裝置200，不采用熱交換器及膨脹機構等構成的旁通回路、氣液分離器的液面檢測器等高價的部件，所以，可用低成本檢測制冷劑組成。
[0215]附圖標記的說明
[0216]2…壓縮機，3…冷凝器，4…減壓機構，5…蒸發(fā)器，6…氣液分離器，11...吸入側壓力檢測機構，12…吸入側溫度檢測機構，13…排出側壓力檢測機構，14…轉速檢測機構，
15…輸出檢測機構，16...排出側溫度檢測機構,20...組成檢測機構,21...控制裝置,51…室外機,52...室內機,53...四通閥,54...室外熱交換器,55...液體延長配管,56...減壓機構，57…室內熱交換器，58...氣體延長配管，100…制冷空調裝置，200…制冷空調裝置，L...電力供給線。`
【權利要求】
1.一種制冷空調裝置，具有壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置和蒸發(fā)器，并具有用制冷劑配管將它們連接而構成的制冷循環(huán)，作為在該制冷循環(huán)內循環(huán)的制冷劑采用非共沸混合制冷劑；其特征在于，該制冷空調裝置具有:檢測上述壓縮機的運轉狀態(tài)的運轉狀態(tài)檢測機構；檢測上述壓縮機的輸出的輸出檢測機構；以及組成檢測機構，計算上述運轉狀態(tài)、上述輸出和制冷劑組成的相關關系，并保存表示該相關關系的數(shù)據(jù)；上述組成檢測機構，根據(jù)上述運轉狀態(tài)檢測機構的檢測結果、上述輸出檢測機構的檢測結果和表示上述相關關系的數(shù)據(jù)，算出在上述制冷循環(huán)內循環(huán)的制冷劑的組成。
2.如權利要求1所述的制冷空調裝置，其特征在于，上述運轉狀態(tài)檢測機構，檢測上述壓縮機的吸入側的制冷劑壓力和排出側的制冷劑壓力、上述壓縮機的吸入側的制冷劑溫度和上述壓縮機的轉速作為上述運轉狀態(tài)。
3.如權利要求1或2所述的制冷空調裝置，其特征在于，上述輸出檢測機構，檢測上述壓縮機的消耗電力作為上述輸出。
4.如權利要求1或2所述的制冷空調裝置，其特征在于，上述輸出檢測機構檢測上述壓縮機的電流；上述組成檢測機構，根據(jù)上述輸出檢測機構的上述電流的檢測結果，算出上述壓縮機的消耗電力。
5.如權利要求1或2所述的制冷空調裝置，其特征在于，上述運轉狀態(tài)檢測機構，檢測上述壓縮機的排出側制冷劑的溫度；上述輸出檢測機構，檢測上述壓縮機的排出側制冷劑的溫度作為上述輸出。
6.如權利要求1至5中任一項所述的制冷空調裝置，其特征在于，上述組成檢測機構，根據(jù)上述運轉狀態(tài)檢測機構的檢測結果和表示上述相關關系的數(shù)據(jù)，算出制冷劑物性和壓縮機特性；根據(jù)該算出的上述制冷劑物性和上述壓縮機特性，算出上述壓縮機的輸出；根據(jù)上述輸出檢測機構的檢測結果、上述算出的上述壓縮機的輸出和表示上述相關關系的數(shù)據(jù)，算出上述制冷劑組成。
7.如從屬于權利要求1至4的權利要求6所述的制冷空調裝置，其特征在于，上述組成檢測機構算出的上述制冷劑物性，是上述壓縮機的吸入側的制冷劑密度、上述壓縮機的吸入側的熵、上述壓縮機的吸入側的熱函和上述壓縮機的排出側的熱函；上述組成檢測機構算出的上述壓縮機特性，是上述壓縮機的體積效率和上述壓縮機的壓縮機效率。
8.如從屬于權利要求5的權利要求6所述的制冷空調裝置，其特征在于，上述組成檢測機構算出的上述制冷劑物性，是上述壓縮機的吸入側的制冷劑密度、上述壓縮機的吸入側的熵、上述壓縮機的吸入側的熱函和上述壓縮機的排出側的熱函；上述組成檢測機構算出的上述壓縮機特性，是上述壓縮機的壓縮機效率。
9.如權利要求1至8所述的制冷空調裝置，其特征在于，上述非共沸制冷劑由2成分以上的制冷劑構成；上述2成分以上的制冷劑中的低沸點制冷劑是R32 ；上述2成分以上的制冷劑中的高沸點制冷劑是氫氟烯烴系制冷劑可燃性制冷劑。
10.一種制冷空調裝置的控制方法，該制冷空調裝置具有壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置和蒸發(fā)器，并具有用制冷劑配管將它們連接而構成的制冷循環(huán)，作為在該制冷循環(huán)中循環(huán)的制冷劑采用非共沸混合制冷劑；所述控制方法的特征在于，根據(jù)上述壓縮機的制冷劑壓力、上述壓縮機的制冷劑溫度、上述壓縮機的轉速、上述壓縮機的輸出和上述制冷劑組成的相關關系，算出在上述 制冷循環(huán)內循環(huán)的制冷劑的組成。
【文檔編號】F25B1/00GK103688117SQ201180072135
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2011年7月7日 優(yōu)先權日:2011年7月7日
【發(fā)明者】島津裕輔 申請人:三菱電機株式會社
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