CN107532823A - 制冷循环装置 - Google Patents

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Abstract

具备：制冷剂回路，其具备压缩机(11)、冷凝器(室外热交换器(13))、膨胀阀(21)以及蒸发器(室内热交换器(13))；风扇(14)，其对冷凝器进行送风；风扇(23)，其对蒸发器进行送风；以及控制部(100)，其控制压缩机(11)的频率、膨胀阀(21)的开度、风扇(14、23)的转速中的至少一个，以使压缩机(11)吸入制冷剂时的干燥度成为1.0以上，制冷剂回路构成为使含有30wt％以上且50％wt以下的乙烯系氢氟烃制冷剂的混合制冷剂循环。

Description

制冷循环装置
技术领域
本发明涉及使用低GWP制冷剂的制冷循环装置。
背景技术
以往，R32那样的特定的饱和氢氟烃制冷剂与现行的制冷剂相比，GWP(全球变暖系数)低，制冷剂的压力损失也低，所以向制冷循环装置的应用被推进。但是，一般知道R32具有压缩机的排出温度比以往的R410A等高的特性，正在开发抑制排出温度的技术。
作为该技术，例如，有一种制冷循环装置，所述制冷循环装置使用含有70wt％的R32的制冷剂，具备按照压缩机、四通阀、室外热交换器、膨胀阀、阀门、室内热交换器、气液分离器、储液器的顺序连接而成的制冷循环(例如参照专利文献1)。在该制冷循环装置中，通过控制压缩机或者膨胀阀以使吸入压缩机的R32制冷剂的干燥度为0.65以上且0.85以下，从而使从压缩机排出的制冷剂的排出温度下降。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3956589号公报
发明内容
发明要解决的课题
上述文献1所记载的制冷循环装置存在如下问题：使压缩机吸入干燥度为0.65以上且0.85以下的气液二相状态的制冷剂，以液体制冷剂流入到压缩机内的回液状态运转。
当这样以回液状态运转时，流入到压缩机内的液体制冷剂在压缩机内与冷冻机油混合，冷冻机油的粘度下降。当冷冻机油的粘度下降时，存在容易产生由压缩机滑动部的磨损、散热所致的老化、故障这样的问题。
因此，在想要防止回液而使压缩机吸入侧的制冷剂状态完全成为气体状态的情况下，在含有70％以上的R32制冷剂的制冷剂中，排出温度比R410A高约10～20℃。因此，有可能会超过马达零件的耐热温度即120℃。另外，由于排出温度的高温化，导致冷冻机油、压缩机材料、涂装、基板的老化加剧，存在长期可靠性下降这样的问题。
近年来，作为除了R32以外的低GWP制冷剂，提出有使用乙烯系氢氟烃制冷剂。但是，如果只是在使用了R32制冷剂的制冷循环装置中将制冷剂调换为乙烯系氢氟烃制冷剂，则难以解决回液以及排出温度上升的问题。
本发明是为了解决如上课题而作出的，其目的在于提供一种制冷循环装置，所述制冷循环装置能够使用乙烯系氢氟烃制冷剂来防止回液并抑制排出温度的上升，能够实现低GWP。
用于解决课题的方案
本发明的制冷循环装置具备：制冷剂回路，所述制冷剂回路具备压缩机、冷凝器、减压装置以及蒸发器；第1风扇，所述第1风扇对冷凝器进行送风；第2风扇，所述第2风扇对蒸发器进行送风；以及控制部，所述控制部控制压缩机的频率、减压装置的开度、第1风扇的转速以及第2风扇的转速中的至少一个，以使压缩机吸入制冷剂时的干燥度成为1.0以上，制冷剂回路构成为使含有30wt％以上且50％wt以下的乙烯系氢氟烃制冷剂的混合制冷剂循环。
另外，本发明的制冷循环装置具备：制冷剂回路，所述制冷剂回路具备压缩机、冷凝器、减压装置以及蒸发器；第1风扇，所述第1风扇对冷凝器进行送风；第2风扇，所述第2风扇对蒸发器进行送风；外部气体温度检测单元，所述外部气体温度检测单元检测外部气体温度；以及控制部，所述控制部控制压缩机的频率、减压装置的开度、第1风扇的转速以及第2风扇的转速中的至少一个，以使压缩机吸入制冷剂时的吸入过热度成为由外部气体温度检测单元检测出的外部气体温度以下，制冷剂回路构成为使含有30wt％以上且70％wt以下的乙烯系氢氟烃制冷剂的混合制冷剂循环。
发明效果
根据本发明，能够得到一种制冷循环装置，所述制冷循环装置能够使用乙烯系氢氟烃制冷剂来防止回液，并抑制排出温度的上升，能够实现低GWP。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的空调装置的制冷剂回路的图。
图2是本发明的实施方式1的空调装置的室外热交换器的概略立体图。
图3是本发明的实施方式1的空调装置的P-H线图。
图4是表示图1的空调装置中的R1123制冷剂的混合比率与排出温度的关系的图。
图5是表示图1的空调装置中的R1123制冷剂的混合比率与排出SH的关系的图。
图6A是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制热高压缩条件下改变混合比而运转的情况下的排出温度的图。
图6B是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制热低压缩条件下改变混合比而运转的情况下的排出温度的图。
图6C是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制热标准条件下改变混合比而运转的情况下的排出温度的图。
图6D是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制热过负荷条件下改变混合比而运转的情况下的排出温度的图。
图7A是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制热高压缩条件下改变混合比而运转的情况下的排出SH的图。
图7B是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制热低压缩条件下改变混合比而运转的情况下的排出SH的图。
图7C是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制热标准条件下改变混合比而运转的情况下的排出SH的图。
图7D是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制热过负荷条件下改变混合比而运转的情况下的排出SH的图。
图8A是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制冷高压缩条件下改变混合比而运转的情况下的排出温度的图。
图8B是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制冷低压缩条件下改变混合比而运转的情况下的排出温度的图。
图8C是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制冷标准条件下改变混合比而运转的情况下的排出温度的图。
图8D是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制冷过负荷条件下改变混合比而运转的情况下的排出温度的图。
图9A是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制冷高压缩条件下改变混合比而运转的情况下的排出SH的图。
图9B是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制冷低压缩条件下改变混合比而运转的情况下的排出SH的图。
图9C是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制冷标准条件下改变混合比而运转的情况下的排出SH的图。
图9D是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制冷过负荷条件下改变混合比而运转的情况下的排出SH的图。
图10是表示本发明的本实施方式1的空调装置的动作的流程图。
图11是表示本发明的实施方式2的空调装置的制冷剂回路的图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的实施方式。此外，本发明并不被以下说明的实施方式限定。另外，在各图中标注有同一附图标记的部件是同一或者与其相当的部件，在以下记载的实施方式的全文中是共同的。并且，说明书全文所表示的结构要素的方式仅仅是例示，并不限定于说明书所记载的方式。另外，对于温度、压力等的高低而言，不特别按照与绝对值的关系决定高低等，设为在系统、装置等中的状态、动作等中相对地决定。
以下，说明作为制冷循环装置的一个例子的空调装置的结构。
实施方式1.
图1是表示本发明的实施方式1的空调装置的制冷剂回路的图。
空调装置具有室外机10和室内机20。室外机10具备压缩机11、四通阀12、室外热交换器13以及室外风扇14，所述室外风扇14对室外热交换器13进行送风。室外机10还具备温度检测单元15和温度检测单元16。
室内机20具备膨胀阀21、室内热交换器22、室内风扇23以及温度检测单元24，所述室内风扇23对室内热交换器22进行送风。此外，此处，作为减压装置，使用了膨胀阀21，但也可以使用毛细管等其它减压装置。
并且，压缩机11、四通阀12、室内热交换器22、膨胀阀21以及室外热交换器13由制冷剂配管连接，构成制冷剂回路，制冷剂在所述制冷剂回路循环。具备该制冷剂回路的空调装置通过四通阀12的切换对室内进行制冷制热。在制热运转时，室内热交换器22作为冷凝器发挥功能，室外热交换器13作为蒸发器发挥功能，室内热交换器22作为蒸发器发挥功能，室外热交换器13作为冷凝器发挥功能。此外，图1所示的空调装置为能够进行制冷制热运转的最小结构要素，也可以还连接压力计、气液分支器、接收器、储液器等设备而形成空调装置。
图2是本发明的实施方式1的空调装置的室外热交换器的概略立体图。
室外热交换器13由具有传热管13a的热交换器构成，所述传热管13a由以铜或者铝为主要成分的圆管或者扁平多孔管构成。室内热交换器22也与室外热交换器13同样地由具有的传热管的热交换器构成，该传热管由以铜或者铝为主要成分的圆管或者扁平多孔管构成。
接下来，对设于空调装置的温度检测单元(温度传感器)进行说明。
温度检测单元15安装于压缩机11的吸入侧与四通阀12之间的配管外周部，对压缩机11的吸入温度进行检测。如图2所示，温度检测单元16安装于室外热交换器13内的配管全长的中间位置附近，在制热运转时对蒸发温度进行检测，在制冷运转时对冷凝温度进行检测。温度检测单元24安装于室内热交换器22内的配管全长的中间位置附近的配管外周部，在制热运转时对冷凝温度进行检测，在制冷运转时对蒸发温度进行检测。此外，温度检测单元16以及温度检测单元24的安装位置并不限于上述位置，温度检测单元16只要设于能够在制热运转时对蒸发温度进行检测、在制冷运转时对冷凝温度进行检测的位置即可，另外，温度检测单元24只要设于能够在制热运转时对冷凝温度进行检测、在制冷运转时对蒸发温度进行检测的位置即可。另外，也可以在所述安装区间设置多个温度检测单元。
另外，对于温度检测单元15的安装位置而言，出于准确地检测压缩机11的吸入温度的观点，优选为安装于压缩机11的紧邻吸入部的前方位置。温度检测单元16优选为安装于比室外热交换器13的配管全长的中间位置靠制热运转下的入口侧的位置。这是因为通过安装于入口侧，从而能够可靠地检测蒸发器入口侧温度(二相状态的蒸发温度)，能够准确地计算吸入SH。温度检测单元24优选为安装于比室内热交换器22的配管全长的中间位置靠制热运转下的出口侧的位置。这是因为通过安装于出口侧，从而能够在制冷运转时可靠地检测蒸发器入口侧温度，能够准确地计算吸入SH。
此外，此处，做成设置四通阀12而能够进行制冷制热切换的结构，但也可以做成不设置四通阀12的结构。在该情况下，只要温度检测单元15安装于蒸发器出口与压缩机11的吸入部之间的配管而对吸入温度进行检测，温度检测单元16安装于膨胀阀21的出口与蒸发器的出口之间的配管而对蒸发温度进行检测即可。由该温度检测单元(第1温度检测单元)15和温度检测单元(第2温度检测单元)16构成本发明的吸入过热度检测单元。
该空调装置还设有控制部100，所述控制部100控制空调装置整体。控制部100由微型计算机等构成，具备CPU、RAM以及ROM等。ROM存储有控制程序以及与后述图10的流程图对应的程序。
控制部100为了能够接收温度检测单元15、温度检测单元16以及温度检测单元24的检测信号而连接于这些温度检测单元。另外，控制部100连接于压缩机11、四通阀12、膨胀阀21以及室内风扇23。控制部100基于各温度检测单元的检测信号等，控制压缩机11的频率、膨胀阀21的开度、室外风扇14的转速以及室内风扇23的转速中的至少一个。
另外，控制部100还考虑由外部气体温度检测单元17检测出的外部气体温度，控制压缩机11的频率、膨胀阀21的开度、室外风扇14以及室内风扇23的转速中的至少一个，以使由室内温度检测单元(未图示)检测出的室内温度成为目标设定温度，所述外部气体温度检测单元17例如由温度传感器构成。
此外，在图1中图示出设有一个控制部100的结构，但也可以做成将控制部100的功能分开而在室外机10和室内机20分别具有控制部并相互进行协作处理的结构。
此处，对本实施方式1的控制的概要进行说明。
在本实施方式1中，以避免压缩机11的材料老化以及油老化等为目的，运转成使压缩机11的排出温度成为上限温度以下。此处，该上限温度设为由电器用品安全法决定的电气用品的耐热基准温度即120℃。此外，为了确保长期可靠性，设定为更低的90℃则更好。
制冷剂的干燥度为1.0以上，并且制冷剂状态成为过热气体状态。因此，为了避免向压缩机11回液，运转成使压缩机11的吸入制冷剂的干燥度最低也是1.0以上。具体而言，将吸入过热度(以下，称为吸入SH)的目标值设定为0以上，运转成使吸入SH成为0以上，以使压缩机11吸入制冷剂时的制冷剂状态成为干燥度1.0以上。但是，因为当吸入SH大时压缩机11的排出温度上升，所以运转成在运转过程中的排出温度不超过上限温度即120℃的范围，使吸入SH成为0以上。
此处，制热时的吸入SH由温度检测单元15的检测温度与温度检测单元16的检测温度之差求出。另外，制冷时的吸入SH由温度检测单元15的检测温度与温度检测单元24的检测温度之差求出。
排出温度的上限温度如上所述为120℃，而下限温度以如下方式决定。当降低排出温度时，排出过热度(从排出温度减去排出时的压力的饱和气体温度而计算)(以下，称为排出SH)下降。冷冻机油以与压缩机11的排出温度大致相同的温度从压缩机11排出，但冷冻机油一般是温度越低，冷冻机油的制冷剂溶解量越增大，从而粘度下降，容易产生压缩机滑动部的磨损、散热。因此，以不招致这样的不好的情况为条件来决定排出温度的下限温度。具体而言，设为将排出SH确保为10℃以上，将使用该排出SH计算出的排出温度设为下限温度。此处，使用排出SH计算出的排出温度在制热时是指在温度检测单元24的检测温度加上排出SH而得到的温度，在制冷时是指在温度检测单元16的检测温度加上排出SH而得到的温度。
为了能够使用乙烯系氢氟烃制冷剂来进行这样的运转，在本实施方式1中，使用含有30wt％以上且50wt％以下的乙烯系氢氟烃制冷剂的混合制冷剂。对设为该混合比率的理由再次进行详述。
图3是表示本发明的实施方式1的空调装置的P-H线图的概略结构图。图3的A～D表示图1的A～D的各位置处的制冷剂状态。
从图3可明确：在空调装置中，制冷剂的温度最高的是压缩机11的排出侧(B点)。另外，当由温度检测单元15检测的吸入温度(A点的温度)成为饱和气体温度(点a的温度)以下时，成为回液状态。
接下来，参照图3，对空调装置的制冷循环的动作进行说明。
(制热运转)
在制热运转下，四通阀12被切换为用图1的实线表示的状态。在空调装置中，在制热运转时，由压缩机11压缩后的制冷剂成为高温高压的气体制冷剂，通过四通阀12而被送入到室内热交换器22。流入到室内热交换器22的制冷剂与由室内风扇23输送的室内空气热交换，进行散热，从而液化。液化后的制冷剂在膨胀阀21被减压而成为气液二相状态，流入到室外热交换器13。流入到室外热交换器13的制冷剂与由室外风扇14输送的室外空气热交换，进行吸热，从而气化，返回到压缩机11。通过使制冷剂以如上方式在制冷剂回路循环而进行制热运转。
(制冷运转)
在制冷运转下，四通阀12被切换为用图1的虚线表示的状态。在空调装置中，在制冷运转时，由压缩机11压缩后的制冷剂成为高温高压的气体制冷剂，通过四通阀12而被送入到室外热交换器13。流入到室外热交换器13的制冷剂与由室外风扇14输送的室外空气热交换，进行散热，从而液化。液化后的制冷剂在膨胀阀21被减压，成为气液二相状态，流入到室内热交换器22。流入到室内热交换器22的制冷剂与由室内风扇23输送的室内空气热交换，进行吸热，从而气化，返回到压缩机11。通过使制冷剂以如上方式在制冷剂回路循环而进行制冷运转。
接下来，对制冷剂进行说明。对乙烯系氢氟烃制冷剂而言，因R1123的标准沸点低，所以优选R1123，作为与R1123混合的制冷剂，优选使用沸点与R1123相近的R32制冷剂。另外，作为构成制冷剂的其余制冷剂，除了可以使用上述R32制冷剂之外，还可以使用一般在空调设备中使用的制冷剂(例如R410A、R407C等)。此外，例如，在将R1123的混合比率设为30wt％的情况下，也可以将其余70wt％的制冷剂设为多个制冷剂的混合制冷剂，例如将R32制冷剂设为50wt％，将R410A设为20wt％等。
在乙烯系氢氟烃制冷剂之中，也特别由于如下点而优选使用R1123。
(1)R1123为与R32接近的沸点(-57℃)，是与R32同等程度的高压制冷剂。
(2)在R1123与R32混合的情况下，沸点接近，所以即使混合也能够作为近似共沸制冷剂。
(3)GWP为0。(能够通过混合来降低GWP)
→即使是与HFO1234yf的混合，GWP也下降，但如果是R32与HFO1234yf的混合，则为非共沸制冷剂。
(4)通过与R1123的混合，与R32单体相比能够降低排出温度。
(5)R1123没有毒性以及致癌性。
此处，参照接下来的图4以及图5，对将乙烯系氢氟烃制冷剂的混合浓度设为30wt％以上且50wt％以下的理由的概要进行说明。
图4是表示图1的空调装置中的R1123制冷剂的混合比率与排出温度的关系的图。此外，图4表示高压缩比下的制热运转时的曲线图。图5是表示图1的空调装置中的R1123制冷剂的混合比率与排出SH的关系的图。在图4以及图5中，将与R1123制冷剂混合的制冷剂设为R32制冷剂。另外，图4以及图5的曲线图是压缩机11吸入制冷剂时的干燥度为1.0的情况下的曲线图。
如图4所记载那样，为了在压缩机11吸入制冷剂时的干燥度为1.0时使压缩机排出温度成为马达零件的耐热温度即120℃以下，混合比率优选为以将R1123设为30wt％以上并将R32设为70wt％以下的方式混合R1123和R32。此外，此处示出干燥度为1.0时的曲线图，但随着干燥度变大，图4的曲线图向上方移动，随着干燥度变低，图4的曲线图向下方移动。
另外，如图5所记载那样，为了在干燥度为1.0时使排出SH成为10℃以上，混合比率优选为以将R1123设为50wt％以下并将R32设为50wt％以上的方式混合R1123和R32。此外，此处示出干燥度为1.0时的曲线图，但随着干燥度变大，图5的曲线图向上方移动，随着干燥度变低，图5的曲线图向下方移动。
基于以上说明，乙烯系氢氟烃制冷剂的混合比率是在压缩机11的吸入制冷剂的干燥度最低为1.0时使压缩机11的排出温度为120℃以下且排出SH为10℃以上的混合比率。
此处，基于更详细的数据，对将乙烯系氢氟烃制冷剂的混合浓度设为30wt％以上且50wt％以下的理由进行说明。
图6A是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制热高压缩条件下改变混合比而运转的情况下的排出温度的图。图6B是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制热低压缩条件下改变混合比而运转的情况下的排出温度的图。图6C是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制热标准条件下改变混合比而运转的情况下的排出温度的图。图6D是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制热过负荷条件下改变混合比而运转的情况下的排出温度的图。
在图6A～图6D中均是横轴表示R1123与R32的混合比[wt％/wt％]，纵轴表示排出温度[℃]。另外，在图6A～图6D中，用涂黑部分表示吸入SH为0时的排出温度，用斜线阴影部分表示吸入SH最大时的排出温度。吸入SH的最大值根据外部气体温度改变而改变，此处，在图6A的制热高压缩条件下为12℃，在图6B的制热低压缩条件下为6℃，在图6C的制热标准条件下为15℃。
从图6A～图6D可明确：在任意运转条件下都能够使排出温度成为120℃以下的是使R1123的混合比率为30wt％以上。也就是说，能够使排出温度成为120℃以下的R1123的最低混合比率为30wt％，只要为其以上，就能够使排出温度成为120℃以下。相比之下，在混合比率为0/100也就是说将制冷剂设为以往的R32的单体制冷剂的情况下，如图6A所示，即使吸入SH为0，排出温度也超过120℃。
图7A是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制热高压缩条件下改变混合比而运转的情况下的排出SH的图。图7B是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制热低压缩条件下改变混合比而运转的情况下的排出SH的图。图7C是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制热标准条件下改变混合比而运转的情况下的排出SH的图。图7D是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制热过负荷条件下改变混合比而运转的情况下的排出SH的图。
在图7A～图7D中均是横轴表示R1123与R32的混合比率[wt％/wt％]，纵轴表示排出SH[℃]。另外，在图7A～图7D中，用涂黑部分表示吸入SH为0时的排出SH，用斜线阴影部分表示吸入SH最大时的排出SH。
从图7A～图7D可明确：在任意运转条件下都是在R1123的混合比率为70wt％以下时排出SH为10℃以上。也就是说，可知在任意运转条件下都能够使排出SH成为10℃以上的R1123的最大混合比率为70wt％。在比70wt％大的情况下，无法在吸入SH为0(干燥度为1.0)时将排出SH确保为10℃以上。
图8A是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制冷高压缩条件下改变混合比而运转的情况下的排出温度的图。图8B是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制冷低压缩条件下改变混合比而运转的情况下的排出温度的图。图8C是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制冷标准条件下改变混合比而运转的情况下的排出温度的图。图8D是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制冷过负荷条件下改变混合比而运转的情况下的排出温度的图。
在图8A～图8D中均是横轴表示R1123与R32的混合比[wt％/wt％]，纵轴表示排出温度[℃]。另外，在图8A～图8D中，用涂黑部分表示吸入SH为0时的排出温度，用斜线阴影部分表示吸入SH最大时的排出温度。吸入SH的最大值根据外部气体温度改变而改变，此处，在图8A的制冷高压缩条件下为24℃，在图8B的制冷低压缩条件下为4℃，在图8C的制冷标准条件下为32℃，在图8D的制冷过负荷条件下为18℃。
从图8A～图8D可明确：在制冷运转下，总体呈现出排出温度比制热运转低的趋势，在任意制冷运转条件下，排出温度都为120℃以下。此外，即使R1123的混合比率为0wt％，也就是说是以往的R32单一制冷剂，在制冷运转下排出温度也为120℃以下。此处，当R1123的混合比率小于30wt％时，如上所述在制热条件下，在干燥度为1.0以上时，排出温度超过120℃，所以R1123的最低混合比率需要设为30wt％。
图9A是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制冷高压缩条件下改变混合比而运转的情况下的排出SH的图。图9B是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制冷低压缩条件下改变混合比而运转的情况下的排出SH的图。图9C是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制冷标准条件下改变混合比而运转的情况下的排出SH的图。图9D是表示在图1的空调装置中将压缩机吸入时的干燥度设为1并在制冷过负荷条件下改变混合比而运转的情况下的排出SH的图。
在图9A～图9D中均是横轴表示R1123与R32的混合比[wt％/wt％]，纵轴表示排出SH[℃]。另外，在图9A～图9D中，用涂黑部分表示吸入SH为0时的排出SH，用斜线阴影部分表示吸入SH最大时的排出SH。
从图9A～图9D可明确：在制冷运转下，总体呈现出排出SH比制热运转低的趋势，各制冷运转条件中的图9B所示的制冷低压缩比条件下的排出SH最低。但是，即使在排出SH低的制冷低压缩比条件下，通过将R1123的混合比率设为50％以下，从而即使吸入SH为0，排出SH也为10℃以上。只要这样将R1123的混合比率设为50％以下，不仅在制热运转下，而且在制冷运转下，也能够使排出SH成为10℃以上。此外，在如图9B所示将吸入SH设为最大(与外部气体同等)的情况下，在R1123的混合比率为70％以下时，排出SH为10℃以上。
根据图6～图9，为了使将压缩机吸入时的制冷剂的干燥度设定为1.0以上并将排出温度的上限温度设定为120℃的制冷制热条件成立，需要采用含有30wt％以上且50wt％以下的R1123的混合制冷剂。
另外，如图9B所说明那样，只要将吸入SH设为最大(与外部气体同等)，换言之，只要将吸入SH设为外部气体温度以下，就能够在R1123的混合制冷剂的比例为30wt％以上且70wt％以下时使排出SH成为10℃以上。
接下来，说明上述结构的实施方式1的空调装置的动作。
空调装置的控制部100基于由温度检测单元15、温度检测单元16以及温度检测单元24各自检测出的温度，控制压缩机11的频率、膨胀阀21的开度、室外风扇14以及室内风扇23的转速。
另外，控制部100控制压缩机11的频率、膨胀阀21的开度、室外风扇14的转速以及室内风扇23的转速中的至少一个，以使从压缩机11排出的制冷剂的排出温度成为120℃以下。
另外，控制部100还进行如下控制：基于排出温度和由未记载于图1的室内温度检测单元以及外部气体温度检测单元检测出的各温度，控制压缩机11的频率、膨胀阀21的开度、室外风扇14以及室内风扇23的转速中的至少一个，以使室内温度成为目标设定温度。
图10是表示本发明的本实施方式1的空调装置的动作的流程图。以下，参照图10，说明空调装置的动作。此外，以下，不将热交换器区分为室外热交换器13以及室内热交换器22而是记载为表示其功能的蒸发器或者冷凝器。
首先，控制部100基于从外部输入到控制部100的信息，判断制冷循环是制冷运转还是制热运转(S1)。
控制部100在判断为制热运转的情况下，切换四通阀12而成为制热回路(S2)，在判断为制冷运转的情况下，切换四通阀12而成为制冷回路(S3)。然后，控制部100获取由温度检测单元15、温度检测单元16以及温度检测单元24各自检测出的温度(S4)。然后，控制部100基于获取到的各温度，根据预先设定的制冷剂的温度与压力的关系式计算各部分的压力(吸入压力、低压压力、高压压力)(S5)。
接下来，控制部100判断吸入SH是否为0℃以上(S6)。吸入SH的计算方法如上述那样。
如果吸入SH小于0℃，则控制部100进入到S7，如果为0℃以上，则控制部100进入到S8。
在吸入SH小于0℃的情况下，是如下状态：在蒸发器(在制热时为室外热交换器13，在制冷时为室内热交换器22)中制冷剂不完全蒸发而被压缩机11吸入，产生了回液。因此，控制部100使压缩机11的频率、膨胀阀21的开度、室外风扇14的转速以及室内风扇23的转速中的至少一个变更(S7)。具体而言，控制部100为了提高吸入SH，进行增加压缩机11的频率、减小膨胀阀21的开度、提高蒸发器的风扇(在制热时为室外风扇14，在制冷时为室内风扇23)的转速这样的控制。
然后，控制部100返回到S6，再次判断吸入SH是否为0以上。如果吸入SH小于0，则回液状态尚未被消除，所以控制部100再次进行S7的处理。另一方面，控制部100在判断为吸入SH为0以上的情况下，判断为回液状态被消除，进行接下来的S8的处理。
在S8中，控制部100根据压缩机吸入前的制冷剂的温度和压力计算吸入熵。吸入熵在制热时以及制冷时，都是基于由温度检测单元15检测出的吸入温度和基于该吸入温度计算出的吸入压力而计算。
在S6的吸入熵计算之后，控制部100计算排出温度(S9)。排出温度的计算以如下方式进行。首先，控制部100将压缩机11内的制冷剂的变化假定为等熵变化而计算理想时的排出温度，用压缩机效率校正该排出温度，得到校正后的排出温度。
具体而言，在制热时，根据高压压力、吸入压力以及吸入温度，计算理想时的排出温度，对由温度检测单元24检测出的温度进行饱和换算而求出该高压压力，根据由温度检测单元15检测出的吸入温度换算而得到该吸入压力。在制冷时，根据高压压力、吸入压力以及吸入温度，计算理想时的排出温度，对由温度检测单元16检测出的温度进行饱和换算而求出该高压压力，根据由温度检测单元15检测出的吸入温度换算而得到该吸入压力。然后，此处，将压缩机效率假定为0.7，校正理想时的排出温度，求出校正后的排出温度。此外，也可以另外设置温度检测单元来检测排出温度。
接下来，控制部100判断在S9中求出的排出温度是否处于预先设定的范围(以下，称为阈值范围)内(S10)。该阈值范围的上限温度为马达零件的耐热温度即120℃，下限温度为排出SH为10℃以上的温度。即，制热时的下限温度为在由温度检测单元16检测出的检测温度加上排出SH而得到的温度，在制冷时为在由温度检测单元24检测出的检测温度加上排出SH而得到的温度。
控制部100在判断为在S7中求出的排出温度处于阈值范围外的情况下，变更压缩机11的频率、膨胀阀21的开度、室外风扇14的转速以及室内风扇23的转速中的至少一个，以使排出温度处于阈值范围内(S11)。另一方面，如果排出温度处于阈值范围内，则控制部100仍旧继续运转。
接下来，对上述结构的实施方式1的空调装置的效果进行说明。
实施方式1的空调装置通过使用含有30wt％以上且50wt％以下的乙烯系氢氟烃制冷剂(例如R1123)的混合制冷剂，从而即使将制冷剂吸入时的干燥度设为1.0以上，通过控制压缩机11的频率、膨胀阀21的开度、室外风扇14的转速以及室内风扇23的转速中的至少一个，从而也能够使排出温度处于预先设定的阈值范围内。因而，虽然使用低GWP的制冷剂，但能够实现防止回液、基于防止排出温度的过剩加热而提高压缩机材料等的可靠性、基于避免排出SH不足而防止压缩机滑动部的磨损以及散热。
另外，实施方式1的空调装置通过使用含有30wt％以上且70wt％以下的乙烯系氢氟烃制冷剂(例如R1123)的混合制冷剂，从而即使将制冷剂吸入时的吸入SH设为最大(与外部气体同等)，通过控制压缩机11的频率、膨胀阀21的开度、室外风扇14的转速以及室内风扇23的转速中的至少一个，从而也能够使排出温度处于预先设定的阈值范围内。因而，虽然使用低GWP的制冷剂，但能够实现防止回液、基于防止排出温度的过剩加热而提高压缩机材料等的可靠性、基于避免排出SH不足而提高防止压缩机滑动部的磨损以及散热。
这样，实施方式1的空调装置将制冷剂吸入时的干燥度设为1.0以上，所以能够防止回液。
另外，在实施方式1的空调装置中，通过防止回液而使气体状态的制冷剂可靠地流入到压缩机11内，从而能够防止冷冻机油的粘度下降、压缩机滑动部的磨损、散热所致的老化以及故障。
另外，在实施方式1的空调装置中，通过使气体状态的制冷剂可靠地流入到压缩机11内，从而压缩机11内的制冷剂状态成为与以二相状态流入到压缩机11内的情况相比不易变化的状态，所以能够提高控制稳定性。
另外，在实施方式1的空调装置中，通过使用含有30wt％以上且50wt％以下的乙烯系氢氟烃制冷剂的混合制冷剂，从而即使将制冷剂吸入时的干燥度设为1.0以上，与使R32单一制冷剂以相同的饱和温度动作的情况相比，也能够降低排出温度。
另外，在实施方式1的空调装置中，通过将排出温度的阈值范围的上限温度设为120℃，从而能够防止冷冻机油、压缩机材料、涂装以及基板的老化，提高可靠性。
另外，在实施方式1的空调装置中，使排出温度的阈值范围的下限温度为能够确保考虑确保冷冻机油的粘度而决定的10℃以上的排出SH的排出温度，所以能够防止压缩机滑动部的磨损、散热。
另外，实施方式1的空调装置通过使用含有乙烯系氢氟烃制冷剂(例如R1123制冷剂)的制冷剂，从而能够形成可降低GWP的制冷循环。
另外，实施方式1的空调装置通过采用R1123与R32的混合制冷剂，从而成为近似共沸混合制冷剂，所以能够消除随着相变化而产生的温度变化。
另外，在实施方式1的空调装置中，使用低GWP的制冷剂，所以能够在空调装置内的制冷剂泄漏时不回收制冷剂而进行追加填充。
另外，在上述实施方式1的空调装置中，在由具有圆管的热交换器构成室外热交换器13以及室内热交换器22的情况下，通过将圆管的管内剖面面积设为5.3mm2以上，从而能够降低管内的压力损失。并且，通过降低管内的压力损失，从而高压压力下降，所以能够降低排出温度。另外，通过将圆管的管内剖面面积设为65.3mm2以下，从而能够防止热交换器的尺寸变得过大，并且能够防止封入制冷剂量增大。
另外，在上述实施方式1的空调装置中，在由具有扁平多孔管的热交换器构成室外热交换器13以及室内热交换器22的情况下，通过将扁平多孔管的管内剖面面积设为0.8mm2以上，从而能够降低管内的压力损失。并且，通过降低管内的压力损失，从而高压压力下降，所以能够降低排出温度。另外，通过将扁平多孔管的管内剖面面积设为4.8mm2以下，从而能够防止热交换器的尺寸变得过大，并且防止封入制冷剂量的增大。
此外，上述管内剖面面积是在设想作为空调用热交换器使用时考虑的剖面面积。
另外，通过防止热交换器的尺寸变得过大，从而能够降低空调装置形成时的成本。
另外，通过防止封入制冷剂量增大，从而能够降低空调装置形成时的成本。
实施方式2.
在实施方式2中，用于检测制冷剂的状态的检测单元与实施方式1不同，除此以外的制冷循环的结构与实施方式1相同。以下，以实施方式2与实施方式1不同的部分为中心进行说明。
图11是表示本发明的实施方式2的空调装置的制冷剂回路的图。
实施方式2的空调装置是在图1所示的实施方式1的空调装置的基础上还具备温度检测单元30、温度检测单元31以及温度检测单元32的结构。温度检测单元30设于压缩机11的排出侧与四通阀12之间、特别是压缩机11的出口附近的配管外周部，检测压缩机11的排出温度。温度检测单元31设于压缩机11的排出侧与四通阀12之间、特别是压缩机11的出口附近，检测压缩机11的排出压力。温度检测单元32安装于压缩机11的吸入侧与四通阀12之间、特别是压缩机11的入口附近，检测压缩机11的吸入压力。
另外，控制部100为了能够接收温度检测单元30、温度检测单元31以及温度检测单元32的检测信号而连接于这些检测单元。并且，控制部100基于从温度检测单元15、温度检测单元16、温度检测单元24、温度检测单元30、温度检测单元31以及温度检测单元32的检测结果得到的运算结果，控制压缩机11的频率、膨胀阀21的开度、室外风扇14的转速以及室内风扇23的转速中的至少一个。
本实施方式2的空调装置具备温度检测单元31以及温度检测单元32，从而不必如上述实施方式1那样根据检测温度推测高压压力以及低压压力，而是能够直接测量。另外，能够由温度检测单元30直接测量排出温度。其结果是，在图10的流程图中省略S5、S8、S9的工序。
接下来，对上述结构的实施方式2的空调装置的效果进行说明。
实施方式2的空调装置能够得到与实施方式1同样的效果，并且由于设有温度检测单元30，从而能够精度良好地检测压缩机11的排出温度。因此，能够在排出温度处于上限温度即120℃附近时，更可靠地实现排出温度不超过上限温度的控制。
另外，通过设置温度检测单元31以及温度检测单元32，从而能够精度良好地检测高低压。因此，能够精度良好地计算图10的S9的排出温度。并且，只要控制致动器以使计算出的排出温度和由温度检测单元30检测出的排出温度这两方成为预先设定的排出温度的上限温度以下，就能够更可靠地实现排出温度不超过上限温度的控制。
另外，在上述实施方式1、2中，对制冷循环装置为空调装置的情况进行了说明，但也可以形成为对冷藏冷冻仓库等进行冷却的冷却装置或者供给热水装置等。
附图标记说明
10：室外机；11：压缩机；12：四通阀；13：室外热交换器；13a：传热管；14：室外风扇；15：温度检测单元；16：温度检测单元；17：温度传感器；20：室内机；21：膨胀阀；22：室内热交换器；23：室内风扇；24：温度检测单元；30：温度检测单元；31：压力检测单元；32：压力检测单元；100：控制部。

Claims (9)

1.一种制冷循环装置，具备：
制冷剂回路，所述制冷剂回路具备压缩机、冷凝器、减压装置以及蒸发器；
第1风扇，所述第1风扇对所述冷凝器进行送风；
第2风扇，所述第2风扇对所述蒸发器进行送风；以及
控制部，所述控制部控制所述压缩机的频率、所述减压装置的开度、所述第1风扇的转速以及所述第2风扇的转速中的至少一个，以使所述压缩机吸入制冷剂时的干燥度成为1.0以上，
所述制冷剂回路构成为使含有30wt％以上且50％wt以下的乙烯系氢氟烃制冷剂的混合制冷剂循环。
2.一种制冷循环装置，具备：
制冷剂回路，所述制冷剂回路具备压缩机、冷凝器、减压装置以及蒸发器；
第1风扇，所述第1风扇对所述冷凝器进行送风；
第2风扇，所述第2风扇对所述蒸发器进行送风；
外部气体温度检测单元，所述外部气体温度检测单元检测外部气体温度；以及
控制部，所述控制部控制所述压缩机的频率、所述减压装置的开度、所述第1风扇的转速以及所述第2风扇的转速中的至少一个，以使所述压缩机吸入制冷剂时的吸入过热度成为由所述外部气体温度检测单元检测到的外部气体温度以下，
所述制冷剂回路构成为使含有30wt％以上且70％wt以下的乙烯系氢氟烃制冷剂的混合制冷剂循环。
3.根据权利要求1或者2所述的制冷循环装置，其中，
所述控制部进行使所述压缩机的排出温度处于预先设定的范围内的控制。
4.根据权利要求3所述的制冷循环装置，其中，
所述预先设定的范围的上限温度为120℃，下限温度为使所述压缩机的排出过热度成为10℃的排出温度。
5.根据权利要求1所述的制冷循环装置，其中，
所述制冷循环装置具备吸入过热度检测单元，所述吸入过热度检测单元对吸入所述压缩机的制冷剂的吸入过热度进行检测，
所述控制部通过控制所述压缩机的频率、所述减压装置的开度、所述第1风扇的转速以及第2风扇的转速中的至少一个，以使所述吸入过热度成为0℃以上，从而使所述压缩机吸入制冷剂时的干燥度成为1.0以上。
6.根据权利要求5所述的制冷循环装置，其中，
所述吸入过热度检测单元具备：第1温度检测单元，所述第1温度检测单元安装于所述蒸发器出口与所述压缩机的吸入部之间的配管，检测吸入温度；以及第2温度检测单元，所述第2温度检测单元安装于所述减压装置的出口与所述蒸发器的出口之间的配管，检测蒸发温度，所述吸入过热度检测单元根据这些检测温度的温度差检测吸入过热度。
7.根据权利要求6所述的制冷循环装置，其中，
所述第2温度检测单元设置在比构成所述蒸发器的配管的全长的中间位置靠制冷剂出口侧的位置。
8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的制冷循环装置，其中，
所述制冷循环装置具备四通阀，所述四通阀能够切换所述制冷剂回路中的制冷剂的流动来进行制冷运转和制热运转。
9.根据权利要求1～8中的任意一项所述的制冷循环装置，其中，
所述混合制冷剂是将所述乙烯系氢氟烃制冷剂与R32制冷剂混合而得到的制冷剂。
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