CN1455214A - 制冷循环装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于可相应于负荷、高速并且稳定地对具有线性压缩机(1a)的制冷循环装置(101)的冷冻能力进行控制。该制冷循环装置包括：体积循环量指令部(7)，该体积循环量指令部(7)根据室内的热交换器(蒸发器)(53a)的周边温度、使用者相对蒸发器(53a)而设定的目标温度以及室外的热交换器(冷凝器)(55a)的周围温度求出与该制冷循环装置(101)所要求的冷冻能力相应的制冷剂的体积循环量(Vco)；体积循环量检测部(8a)，该体积循环量检测部(8a)检测实际上流过该制冷循环装置(101)的制冷剂循环通路的制冷剂的体积循环量(Vcd)；反向器(2)，该反向器(2)产生驱动线性压缩机(1a)的交流电流，对上述反向器(2)进行控制，使得制冷剂的体积循环量(Vco)与制冷剂的体积循环量(Vcd)的差减小。

Description

制冷循环装置
技术领域
本发明涉及制冷循环装置，本发明特别是涉及下述制冷循环装置，该制冷循环装置采用借助线性电动机使汽缸内的活塞往复运动，产生制冷剂的压缩气体的线性压缩机。
背景技术
在过去，作为产生制冷剂的压缩气体的设备，人们知道有采用机械的弹性部件，或利用压缩气体的弹性的线性压缩机的制冷循环装置。作为这样的制冷循环装置的具体适合实例，人们考虑有进行室内的制冷供暖，将室温保持在舒适的温度的空调机，通过箱内的冷冻，将箱内保持在适合的低温状态的冷冻冷藏箱等。
图11为用于说明用于这样的制冷循环装置的、弹性部件采用弹簧的线性压缩机的图。
线性压缩机1包括沿规定的轴线并排的缸体部71a，以及电动机部71b。在该缸体部71a的内部设置有沿上述轴线方向可滑动地支承的活塞72。在缸体71的内部设置有其一端固定于活塞72的背面侧的活塞杆72a，在活塞杆72a的另一端侧设置有支承弹簧(共振弹簧)81，该弹簧81沿轴线方向偏压该活塞杆72a。
另外，在上述活塞杆72a上安装有磁铁73，在上述电动机部71b中的、与磁铁73面对的部分上安装有电磁铁74，该电磁铁74由外侧轭铁(york)74a和埋设于其内的定子线圈74b构成。在上述线性压缩机1中，由电磁铁74和磁铁73构成直线电动机82，该磁铁73安装于上述活塞杆上，通过在电磁铁74和磁铁73之间产生的电磁力和上述弹簧81的弹力，上述活塞72沿轴线方向往复运动。
此外，在缸体部71a的内部形成有作为由缸顶部内面75，活塞压缩面72b，以及缸周壁面71a1围绕的密封空间的压缩室76。在缸顶部内面75上，从气体侧流动通路朝向压缩室76吸入低压制冷气体用的气体侧吸入管1a的一端开口，另外，在上述缸顶部内面75上，用于从上述压缩室76朝向气体侧流动通路排出高压制冷剂用的排出管1b的一端开口。在上述吸入管1a和排出管1b的一端，安装有防止制冷气体的逆流的吸入阀79和排出阀80。
还有，在线性压缩机1中，通过从上述直线电动机82的驱动电路(图中未示出)向该直线电动机82通入驱动电流，活塞72沿轴线方向往复运动，反复地进行朝向压缩室76的低压制冷气体的吸入、压缩室76内的制冷气体的压缩以及被压缩了的高压制冷气体从压缩室76的排出。
再有，作为控制制冷循环装置的方法，广泛地实施下述方法，在该方法中，根据制冷循环装置的热负荷状态，以反馈方式对构成制冷循环装置的压缩机的运转进行控制。
图12为用于说明制冷循环装置的一个适合实例的图，其表示制冷用的空调机。
该空调机(制冷循环装置)50包括：室内机51，该室内机51设置于房间的内部(室内)，对室内进行制冷；室外机52，该室外机52设置于房间的外部(室外)，废弃热量。
上述室内机51包括：室内热交换器(蒸发器)53，该室内热交换器53在室内的空气与制冷剂之间进行热交换，从室内的空气吸收热量；室温检测器54，该室温检测器54检测吸入到该蒸发器53中的空气的温度、即室温(蒸发器的周边温度)。
室外机52包括：室外热交换器(冷凝器)55，该室外热交换器55进行外部气体与制冷剂之间的热交换，向外部气体排放热量；压缩机56，该压缩机56设置于使制冷剂从蒸发器53流向冷凝器35的气体侧流动通路Gp的一部分上，从蒸发器53吸入低温低压的制冷剂气体，对其进行压缩，将高温高压的制冷剂气体送出给冷凝器55。另外，室外机52包括膨胀阀57，该膨胀阀57配置在使制冷剂从冷凝器55流向蒸发器53的液侧流动通路Lp的一部分上，将高压的液态制冷剂减小到低压的液态制冷剂，使得制冷剂以更低的温度蒸发。另外，在图12中，Lmf表示在液体侧流动通路Lp内部制冷液体流动的方向，Gmf表示在气体侧流动通路Gp的内部制冷气体流动的方向。
在这里，对上述冷凝器55和蒸发器53的作用进行简单描述。
在冷凝器55中，在内部流动的高温高压的制冷剂气体的热量被送入的空气吸取，该制冷气体渐渐地液化，在冷凝器55的出口附近形成为高压的液态制冷剂。这相当于制冷剂向大气中排放热量，实现液化。
另外，通过膨胀阀57成为低温低压状态的液态制冷剂流入到该蒸发器53中。如果在该状态下将房间的空气送入到蒸发器53中，则液态制冷剂从空气吸取大量的热量而蒸发，变为低温低压的气体制冷剂。通过蒸发器53被吸取了大量的热的空气从空调机的吹气口形成冷风，排出。
象上述那样，在上述空调机50中，由蒸发器53、冷凝器55、它们之间的气体侧流动通路Gp及液体侧流动通路Lp、设置于气体侧流动通路Gp的压缩机56、以及设置于液体侧流动通路Lp的膨胀阀57形成制冷剂的循环闭路，通过压缩机56使封于该循环闭路中的制冷剂循环，由此，在制冷剂的循环闭路的内部形成公知的热泵循环。
在这里，作为控制制冷剂的循环量的方式，一般是用相对上述空调机而设定的目标温度与实际的室温的方法(比如，参照专利文献1)。
图13为用于说明控制制冷用空调机的过去的冷冻循环控制方法的图。
在该过去的冷冻循环控制方法中，由空调机制冷的室内的温度(室温)通过室内器吸气温度检测器60检测。室温的具体的检测方法考虑有下述方法，在方法中，采用热电偶等的温度传感器测定室内空气的温度。另外，在室温设定器61中，根据使用者的操作信号，将使用者所希望的室内温度设定为目标温度。在该目标温度的具体的设定方法中，人们考虑采用下述方法，在该方法中，由微处理器对来自空调机的遥控器的操作信号进行处理，对其进行计算。另外，由减法演算器63计算室内机吸气温度检测器60检测出的室内温度Tdet和由室温设定器61设定的目标温度Tord之间的温度差Tdiff。在压缩机转数指令器62中，向压缩机发出指令，以使压缩机56的转速ωord成为对应上述温度差Tdiff的转述。具体来说，上述温度差Tdiff越大，压缩机转速ωord越大。
[专利文献1]
JP特开平9-68341号公报(图1)。
本发明要解决的课题
但是，在上述的过去的冷冻循环控制方法中，对应于进行制冷的房间的温度与目标温度的差，改变压缩机的转速，在冷冻循环中循环的制冷剂的循环量由压缩机的转速确定为一定值的制冷循环装置中，可进行高效的冷冻循环控制，然而，在制冷剂的循环量不仅仅由压缩机的转速确定的制冷循环装置中，具有难于进行高效率的冷冻循环控制的问题。
比如，在采用过去的旋转型电动机的压缩机(旋转型压缩机)，具体来说，往复式压缩机、旋转式压缩机、涡旋式(scroll)压缩机等中，确定伴随电动机旋转一圈而被压缩的制冷剂的容积。由此，在采用旋转型压缩机的制冷循环装置中，由该压缩机的电动机转速将在冷冻循环中循环的制冷剂的循环量确定在一定值。由此，在旋转型压缩机中，通过对压缩机的转速进行控制，可进行高效率的冷冻循环控制。
另一方面，在采用上述描述那样的线性压缩机的制冷循环装置中，由于压缩机的压缩室的容积变化，故由一次制冷剂压缩动作压缩的制冷剂的容积不被一意确定。另外，在采用线性压缩机的制冷循环装置中，由于在压缩动作结束时残留于压缩室内的制冷剂的量不是一定的，故也无法根据活塞的行程计算冷冻循环中的制冷剂的循环量。其结果是，在采用线性压缩机的制冷循环装置中，通过压缩机的转速控制，即，通过对单位时间的活塞的往复运动次数进行控制，无法进行高效率的冷冻循环控制。
发明内容
本发明是为了解决上述这样的问题而提出的，本发明的目的在于获得下述制冷循环装置，该制冷循环装置可对应于进行制冷、或供暖的房间等的实际的温度与目标温度之间的温度差高效率地对冷冻能力进行控制，该制冷循环装置采用线性压缩机。
本发明(权利要求1)的制冷循环装置包括：形成制冷剂的循环通路的第1热交换器和第2热交换器；线性压缩机，该线性压缩机具有活塞和使该活塞往复运动的直线电动机，伴随该活塞的往复运动使上述循环通路内的制冷剂循环，其特征在于该制冷循环装置包括：反向器，该反向器产生驱动上述直线电动机的交流电流；实际循环量检测部，该实际循环量检测部检测表示伴随上述活塞的往复运动，线性压缩机单位时间排出或吸入的制冷剂的体积的实际的制冷剂循环量；目标循环量导出部，该目标循环量导出部根据上述第1热交换器和第2热交换器中的双方或一方的周边温度和至少相对该两热交换器中的一方设定的目标温度，导出表示上述线性压缩机单位时间应排出或吸入的制冷剂的体积的目标制冷剂循环量；控制部，该控制部对上述反向器进行控制，使得上述实际的制冷剂循环量与上述目标制冷剂循环量之间的差减少。
本发明(权利要求2)涉及权利要求1所述的制冷循环装置，其特征在于其包括：行程检测部，该行程检测部检测进行往复运动的活塞的行程长度；上死点位置检测部，该上死点位置检测部检测进行往复运动的活塞的上死点位置，上述实际循环量检测部根据上述检测出的行程长度和上述检测出的上死点位置计算伴随活塞的1次往复运动而排出或吸入的制冷剂的容积，由上述已计算的容积和上述反向器所产生的交流电流的频率的乘法运算，求出上述实际的制冷剂循环量。
本发明(权利要求3)涉及权利要求2所述的制冷循环装置，其特征在于其包括：排出压力推定部，该排出压力推定部根据上述循环通路中的、位于线性压缩机的制冷剂排出侧的使制冷剂冷凝的热交换器内的制冷剂的温度推定上述线性压缩机排出的制冷剂的压力；吸入压力推定部，该吸入压力推定部根据上述循环通路中的、位于线性压缩机的制冷剂吸入侧的使制冷剂蒸发的热交换器内的制冷剂的温度推定上述线性压缩机吸入的制冷剂的压力，上述实际循环量检测部通过采用根据上述已推定的吸入制冷剂的压力和已推定的排出制冷剂的压力而获得的上述循环通路的制冷剂的最高压力与最低压力的压力比、以及根据上述已检测出的行程长度和上述已检测出的上死点位置的运算求出由上述活塞的1次往复运动而排出或吸入的制冷剂的容积。
本发明(权利要求4)的制冷循环装置，该制冷循环装置包括：形成制冷剂的循环通路的第1热交换器和第2热交换器；线性压缩机，该线性压缩机具有活塞和使该活塞往复运动的直线电动机，由该活塞的往复运动使上述循环通路内的制冷剂循环，其特征在于该制冷循环装置包括：反向器，该反向器产生驱动上述直线电动机的交流电流；实际循环量检测部，该实际循环量检测部检测表示伴随上述活塞的往复运动，线性压缩机单位时间排出或吸入的制冷剂的重量的实际的制冷剂循环量；目标循环量导出部，该目标循环量导出部根据上述第1热交换器和第2热交换器中的双方或一方的周边温度以及至少相对该两个热交换器中的一个而设定的目标温度导出表示上述线性压缩机单位时间应排出或吸入的制冷剂的重量的目标制冷剂循环量；控制部，该控制部对上述反向器进行控制，使得上述实际的制冷剂循环量与上述目标循环量之间的差减少。
本发明(权利要求5)涉及权利要求4所述的制冷循环装置，其特征在于其包括：行程检测部，该行程检测部检测进行往复运动的活塞的行程长度；上死点位置检测部，该上死点位置检测部检测进行往复运动的活塞的上死点位置；排出制冷剂密度检测部，该排出制冷剂密度检测部检测从上述线性压缩机排出的制冷剂的密度，上述实际循环量检测部根据上述已检测出的行程长度和上述已检测出的上死点位置计算由上述活塞的1次往复运动排出的制冷剂的容积，根据该计算出的容积、上述检测出的密度、上述反向器所产生的交流电流的频率求出单位时间从线性压缩机排出的制冷剂的重量
本发明(权利要求6)涉及权利要求5所述的制冷循环装置，其特征在于其包括：排出温度检测部，该排出温度检测部检测从上述线性压缩机排出的制冷剂的温度；排出压力检测部，该排出压力检测部检测从上述线性压缩机排出的制冷剂的压力，上述排出制冷剂密度检测部根据上述已检测出的从线性压缩机排出的制冷剂的温度与压力导出从上述线性压缩机排出的制冷剂的密度。
本发明(权利要求7)涉及权利要求4所述的制冷循环装置，其特征在于其包括：行程检测部，该行程检测部检测进行往复运动的活塞的行程长度；上死点位置检测部，该上死点位置检测部检测进行往复运动的活塞的上死点位置；吸入制冷剂密度检测部，该吸入制冷剂密度检测部检测吸入到上述线性压缩机中的制冷剂的密度，上述实际循环量检测部根据上述检测出的行程长度和上述检测出的上死点位置计算由上述活塞的1次往复运动排出的制冷剂的容积，根据该已计算出的容积、上述检测出的制冷剂的密度以及上述反向器所产生的交流电流的频率求出单位时间吸入到线性压缩机中的制冷剂的重量。
本发明(权利要求8)涉及权利要求7所述的制冷循环装置，其特征在于其包括：吸入温度检测部，该吸入温度检测部检测吸入到上述线性压缩机中的制冷剂的温度；吸入压力检测部，该吸入压力检测部检测吸入到上述线性压缩机中的制冷剂的压力；上述吸入制冷剂密度检测部根据上述已检测出的吸入到线性压缩机中的制冷剂的温度和压力求出吸入到上述线性压缩机中的制冷剂的密度。
本发明(权利要求9)涉及权利要求8所述的制冷循环装置，其特征在于其包括制冷剂温度检测器，该制冷剂温度检测器将上述循环通路中的位于线性压缩机的制冷剂吸入侧的使制冷剂蒸发的作为热交换器的蒸发器内的制冷剂的温度，作为吸入到上述线性压缩机中的制冷剂的饱和温度进行检测；过热度推定部，该过热度推定部根据上述线性压缩机的运转状态推定作为吸入到上述线性压缩机中的制冷剂的温度与饱和温度的温度差的制冷剂的过热度；上述吸入温度检测部对上述已检测出的蒸发器内的制冷剂的温度、以及上述已推定的制冷剂的过热度进行加法演算，求出吸入上述线性压缩机中的制冷剂的温度。
本发明(权利要求10)涉及一种空调机，该空调机包括权利要求1～9中的任何一项所述的制冷循环装置，其特征在于上述第1热交换器为室外侧热交换器，上述第2热交换器为室内侧热交换器。
本发明(权利要求11)涉及一种冷藏箱，该冷藏箱包括权利要求1～9中的任何一项所述的制冷循环装置，其特征在于上述第1热交换器为排放热量的冷凝器；上述第2热交换器为对箱内进行冷却的蒸发器。
本发明(权利要求12)涉及一种热水供给设备，该热水供给设备包括权利要求1～9中的任何一项所述的制冷循环装置，其特征在于其包括贮存水的贮水槽；上述第1热交换器为对上述贮水槽的水进行加热的水热交换器；上述第2热交换器为从周边气氛吸收热量的空气热交换器。
本发明(权利要求13)涉及一种极低温冷冻设备，该极低温冷冻装置包括权利要求1～9中的任何一项所述的制冷循环装置，其特征在于其包括冷冻室，上述第1热交换器为排放热量的散热器，上述第2热交换器为对上述冷冻室内进行冷却的蓄冷器。
附图说明
图1为用于说明本发明的第1实施例的制冷循环装置的方框图；
图2为用于说明本发明的第2实施例的制冷循环装置的方框图；
图3为说明在上述第2实施例的制冷循环装置中，根据线性压缩机中的活塞的上死点位置与行程计算制冷剂循环量的方法的图；
图4为用于说明本发明的第3实施例的制冷循环装置的方框图；
图5为用于说明本发明的第4实施例的制冷循环装置的方框图；
图6为用于说明本发明的第5实施例的制冷循环装置的方框图；
图7为表示本发明的第6实施例的空调机的示意图；
图8为表示本发明的第7实施例的冷藏箱的示意图；
图9为表示本发明的第8实施例的热水供给设备的示意图；
图10为用于表示本发明的第9实施例的极低温冷冻设备的示意图；
图11为用于表示过去的线性压缩机的剖视图；
图12为用于说明一般的制冷循环装置的系统图；
图13为用于说明对采用过去的线性压缩机的制冷循环装置的冷冻能力进行控制的系统的方框图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施方式。
本发明的制冷循环装置使用线性压缩机作为循环制冷剂的装置，本发明的特征是根据线性压缩机活塞的动作计算出制冷循环装置中的制冷剂的循环量、即线性压缩机排出或吸入的制冷剂每单位时间内的体积量或重量(以下也称为体积循环量或重量循环量)，通过驱动控制线性压缩机，使得算出的制冷剂的体积量或重量成为相当于所要求的制冷能力的值，从而对制冷循环装置进行高速且稳定的控制。
这里，上述线性压缩机的控制是通过控制施加到直线电动机上的驱动电流进行的，另外，驱动电流的具体的控制方法可以采用变更驱动电流的振幅、频率或者波形等参数，使得减少制冷循环装置的冷凝器和蒸发器等的热交换器周围的温度和对该热交换设定的设定温度的温度差的方法。
(第1实施例)
图1为用于说明本发明的第1实施例的制冷循环装置的图。
本发明的第1实施例的制冷循环装置101为进行室内制冷的空调机，与图8所示的过去的空调机50相同，包括：形成制冷剂的循环通路(冷冻循环)的第1热交换器(蒸发器)53a和第2热交换器(冷凝器)55a；线性压缩机1a，该线性压缩机1a设置于连接上述两个热交换器的气体侧流通路Gp；节流器57a，该节流器57a设置连接这两个热交换器的液体侧流动通路Lp。
在这里，上述线性压缩机1a与图7所示的线性压缩机1相同，其包括具有活塞72的缸部71a与电动机部71b，该电动机部71b包括使该活塞72往复动作的直线电动机82，该线性压缩机通过活塞的往复运动，使制冷剂在上述制冷剂的循环通路内循环。
另外，上述制冷循环装置101包括压缩机驱动部101a，该压缩机驱动部101a向上述线性压缩机1a的直线电动机供给驱动电流Cd，驱动线性压缩机1a。
下面对该压缩机驱动部101a进行具体描述。
该压缩机驱动部101a包括温度检测器3和5，该温度检测器3和5用于检测该制冷循环装置101的负荷状态。该温度检测器3为第2热交换器周围温度检测器，其检测上述第2热交换器(冷凝器)55a的周边的气氛的温度(周围温度)THd，输出表示已检测出的温度(检测温度)的检测信号。上述温度检测器5为第1热交换器周围温度检测器，其检测上述第1热交换器(蒸发器)53a的周边的气氛的温度(周围温度)TLd，输出表示已检测出的温度(检测温度)的检测信号。
此外，如果上述温度检测器3和5检测热交换器的周围温度，输出温度信息，则可为任何的类型。比如，对于这样的温度检测器，例举采用双金属的机械式温度计、热膨胀温度计、磁性温度计、采用热电偶的电动式温度计、电阻温度计、热敏温度计、半导体温度计、放射温度计、光温度计等。另外，检测上述热交换器的周围温度的温度检测器3和5不限于检测热交换器周围的气氛温度的类型，其也可为在热交换器的周边检测辐射热的类型。
上述压缩机驱动部101a包括温度指令器4和6，该温度指令器4和6用于指示上述制冷循环装置的运转状态。该温度指令器4为第2热交换器周围温度指令器，该第2热交换器周围温度指令器输出指令信号，该指令信号表示相对第2热交换器(冷凝器)55a，使用者已设定的目标温度(指令温度)。另外，上述温度指令器6为第1热交换器周围温度指令器，该第1热交换器周围温度指令器输出指令信号，该指令信号表示相对第1热交换器(蒸发器)53a，使用者已设定的目标温度(指令温度)。在这里，已相对上述冷凝器55a设定的目标温度为冷凝器的周边温度(周围温度)的目标值，已相对上述蒸发器33a设定的目标温度为蒸发器的周边温度(周围温度)的目标值。
另外，上述制冷循环装置101为进行室内的制冷的空调机，通常，使用者不相对第2热交换器5设定周边温度的目标值，上述温度指令器4是不需要的，但是，比如，在于制冷运转时，从空调机的第2热交换器废弃的热量(废热)用于热水供给系统的场合等情况下，上述温度指令器4用作输出表示通过热水供给系统供给的热水的目标温度(使用者已设定的温度)THo的指令信号的指令器。另外，上述温度指令器6输出的指令信号为下述数字信号，该数字信号表示比如，设置于空调机中的遥控器的内部的微处理器(微型计算机)所输出的、第1热交换器的设定温度(目标温度)。但是，该温度指令器6所输出的指令信号不限于这样的数字指令信号，其也可为模拟指令信号，该模拟指令信号是安装于空调机中的、进行温度设定用的旋转开关所输出的。
上述压缩机驱动部101a包括：体积循环量指令部7，该体积循环量指令部7根据由上述温度检测器3，5和温度指令器6输出的温度信息，计算该制冷循环装置所要求的冷冻能力(即，单位时间所应进行的热交换量)，输出表示对应于该已计算出的冷冻能力的制冷剂的体积循环量(即，线性压缩机1a单位时间应排出或吸入的制冷剂的体积)Vco的指令信号(制冷剂循环量信息)；体积循环量检测部8a，该体积循环检测部8a检测实际上流过该制冷循环装置的制冷剂循环通路的制冷剂的体积循环量(即，实际上，线性压缩机1a单位时间排出或吸入的制冷剂的体积)Vcd，输出表示该体积循环量的检测信号(制冷剂循环量信息)。
在此，上述体积循环量检测部8a采用容积流量计，该流量计实测出在制冷剂循环路径中流过的制冷剂的容积流量。
在此，上述体积循环量检测部7中的具体的体积循环量的计算方法通常采用下述方法(第1方法)，即，根据检测温度(即，通过温度检测器检测的温度)与指令温度(即，从温度指令器输出的指令信号所表示的目标温度)之间的温度差求出制冷循环装置所必需的制冷剂的体积循环量。
但是，在将空调机设置较小的房间的场合与将其设置于较大的房间的场合，实质上必需的制冷能力是不同的。比如，即使上述温度差相同，房间较大的场合所必需的制冷能力较大。
于是，作为体积循环量的计算方法，人们考虑第2方法，在该第2方法中，计算必要的体积循环量的运算这样进行，将检测温度与指令温度之间的温度差的一定时间内的变化量(换言之，检测温度的一定时间内的变化量)反馈给上述运算。具体来说，在该第2方法中，对应于根据检测温度在一定时间内的变化量求得的热负荷的值(具体来说，所制冷的房间的大小)，对通过上述第1方法计算的必需的体积循环量进行补偿。
另外，上述体积循环量指令部7的具体的体积循环量的计算方法也可为第3方法，在该第3方法中，采用使体积循环量的值与检测温度的值与指令温度的值的组相对应的矩阵状表等，不是通过上述第2方法那样的反馈，而是通过开环计算必要的体积循环量。
上述压缩机驱动部101a包括：反向器2，该反向器2形成交流电流Cd，该交流电流Cd作为驱动电流供给于线性压缩机1a的直线电动机；反向器控制部20，该反向器控制部20按照下述方式对该反向器2的动作进行控制，该方式为：来自上述体积循环量指令部7的指令信号Vco所示的制冷剂的体积循环量，与来自上述体积循环量检测部8a的检测信号所示的制冷剂的体积循环量Vcd的差为零。
下面对线性压缩机进行驱动控制的方法进行具体描述。
线性压缩机1a的直线电动机通过单相的交流电流，或叠加有直流的交流电流驱动，另外，上述线性压缩机1a采用称为弹簧或气体的弹性部件的共振现象高效率地运转，由此，线性压缩机的运转频率、即活塞往复运动的振动数基本上是一定的。
于是，对于调整采用线性压缩机的制冷循环装置的体积循环量的方法，象下面所示的那样，考虑下述几种方法。
首先，具有下述方法，在该方法中，通过使反向器2所输出的交流电流的振幅值变化，调整线性压缩机1a所排出或吸入的体积循环量。
另外，在反向器2的驱动电流为叠加有直流的交流电流的场合，可采用下述方法，在该方法中，调整直流电流的值，使得线性压缩机1a内的活塞的振动的中心位置接近缸盖，由此，使制冷剂循环量增加，通过调整直流电流的值，以使活塞的振动的中心位置远离缸盖，由此，可减少制冷剂循环量。另外，还考虑下述方法，在该方法中，通过使交流电流的振幅与直流电流的值一起变化，调整体积循环量。
此外，在包括具有线性压缩机1a的共振频率的一定频带宽度的场合，可采用下述方法，在该方法中，通过使反向器2的输出电流的频率变化，改变制冷剂的体积循环量。另外，也可采用下述方法，在该方法中，通过使反向器2所输出的交流电流的波形变化，改变上述制冷剂的体积循环量。
下面对动作进行描述。
如果由反向器2产生的交流电流Cd外加于线性压缩机1a的直线电动机上，则该直线电动机驱动，活塞的往复运动开始。然后，当线性压缩机1a的驱动状态稳定时，该线性压缩机1a在一定的负荷条件下，处于活塞往复运动是共振状态的共振驱动状态。此时，活塞的往复运动的振动数与该交流电流Cd的频率保持一致。
象这样，驱动上述线性压缩机1a，由此，制冷剂在制冷循环装置的循环通路内循环，此时，在第2热交换器(蒸发器)55a中，伴随制冷剂的液化，热量从该热交换器55a朝向大气排出，另外，在第1热交换器(蒸发器)53a，伴随制冷剂的气化，实现从周边的空气吸收热量。此时，制冷剂在上述制冷剂循环通路内，按照在线性压缩机1a、第2热交换器55a、节流器57a、第1热交换器53a及线性压缩机1a的顺序循环。另外，在图1中，Cmf表示在该第1实施例1的制冷循环装置101的制冷运转时制冷剂在制冷剂循环通路内循环的方向。
下面对制冷循环装置101的线性压缩机的具体控制进行描述。
在该空调机(制冷循环装置)101中，在运转中，用温度检测器5检测第1热交换器53a的周围温度，由温度检测器3检测第2热交换器55a的周围温度。从该各温度检测器3、5输出表示该被检测的周围温度(检测温度)THd，TLd的检测信号，分别输入到体积循环量指令部7中。另外，从温度指令器6输出指令信号，该指令信号表示相对第1热交换器53a设定的目标温度(指令温度)，即，使用者已设定的室内温度TLo，表示该指令温度Tlo的指令信号输入到体积循环量指令部7中。
另外，在该第1实施例中，由于象上述那样，未相对第2热交换器55a设定目标温度，故在线性压缩机的控制中，不采用温度指令器4的输出，但是，在比如，该制冷循环装置的制冷运转时废弃的废热为热水供给系统等使用的场合，从温度制冷器4向上述体积循环量指令部7输出下述信号，该信号指表示从热水供给系统供给的热水的、使用者已设定的目标温度(指令温度)Tho的指令信号。
象上述那样，如果来自温度检测器3，5的检测信号以及来自温度指令器的指令信号输入到体积循环量指令部7中，则在体积循环量指令部7中进行下述运算处理，在该处理中，根据上述检测温度TLd与指令温度Tlo之间的温度差、以及检测温度THd，计算本制冷循环装置所要求的制冷剂的体积循环量Vco，表示已计算的体积循环量Vco的指令信号(循环量信息)供给于反向器控制部20。
一般，在空调机的制冷运转的场合，如果检测温度(实际的室温)TLd比指令温度(目标温度)Tlo越高，则冷冻循环所要求的制冷剂循环量越多。另外，在空调机的制冷运转中，如果室外机(冷凝器)的周围温度变低，则冷冻循环的负荷变小，必要的制冷剂循环量变少，反之，如果室外机的周围温度增加，则冷冻循环的负荷变大，必要的制冷剂循环量变多。另外，象上述那样，在从制冷循环装置废弃的废热为热水供给系统利用的场合，如果检测温度THd比指令温度THo越低，则冷冻循环所要求的制冷循环量越多。
另外，在该空调机(制冷循环装置)101的运转中，由体积循环量检测部8a检测实际上在制冷剂循环通路中循环的制冷剂的体积量(体积循环量)Vcd，表示该体积循环量Vcd的检测信号(循环量信息)供给于上述反向器控制部20。
此外，在反向器控制部20中，根据由体积循环量指令部7计算的制冷剂的体积循环量Vco，以及由上述体积循环量8a检测的制冷剂的体积循环量Vcd，将控制信号Sc供给于反向器2。于是，在反向器2中，根据控制信号Sc，对上述反向器2的产生交流电流的动作进行控制，以使制冷剂的体积循环量Vco与制冷剂的体积循环量Vcd之间的差减少。
比如，必要的制冷剂的体积循环量Vco与实际的体积循环量Vcd之间的差越大，由上述反向器2产生的交流电流Cd的振幅越大，其结果是，在线性压缩机1a中，往复运动的活塞的行程长度越大。
由此，冷冻循环的制冷剂的循环量增加，单位时间的热交换量增加，蒸发器53a的周围温度TLd接近其设定温度(目标温度)TLo。
象这样，在本第1实施例中，在采用线性压缩机1a的制冷循环装置101中，设置有：体积循环量指令部7，该体积循环量指令部7根据室内的热交换器(蒸发器)53a的周边温度，使用者对该蒸发器53a已设定的目标温度，以及室外的热交换器(冷凝器)55a的周围温度计算对应于该制冷循环装置所要求的冷冻能力的制冷剂的体积循环量Vco；体积循环量检测部8a，该体积循环量检测部8a检测实际上流过制冷循环装置的制冷剂循环通路的制冷剂的体积循环量Vcd，对产生线性压缩机的驱动电流(交流电流)的反向器2进行控制，以使制冷剂的体积循环量Vco与制冷剂的体积循环量Vcd之间的差减少，由此，可对应于室内的实际的温度与目标温度之间的差，以较高的效率对制冷循环装置的冷冻循环进行控制。
另外，在该第1实施例中，由于不仅根据室内的温度(第1热交换器53a的周围温度)，而且根据室外的温度(第2热交换器55a的周围温度)计算该制冷循环装置所要求的制冷剂的体积循环量Vco，故可使制冷循环装置所要求的制冷剂的体积循环量的计算值成为更加适合于运转状态的值。
此外，在上述第1实施例中，对检测第1和第2两个热交换器的周围温度的场合进行了描述，但是，制冷循环装置101也可为仅仅检测第1热交换器53a的周围温度的类型，在此场合，不需要检测第2热交换器55a的周围温度的温度检测器3。
还有，在上述第1实施例中，体积循环量检测部8a采用实际测定制冷剂的容积流量的容积流量计，但是，上述体积循环量检测部8a并不限于此，比如，其也可为比如下述的压差流量计，该压差流量计根据在流过制冷剂循环通路的制冷剂中产生的压力差推测制冷剂的流量，此外，还可为其它的、面积流量计、涡轮流量计、涡流量计、超声波流量计、电磁流量计等的、测定流体的流量的测定器。
另外，在上述第1实施例中，对制冷循环装置是进行制冷的空调机的场合进行了描述，但是，该制冷循环装置也可为进行供暖的空调机。在此场合，上述第1热交换器53a作为冷凝器而动作，第2热交换器55a作为蒸发器而动作，使用者设定作为冷凝器进行动作的第1热交换器53a的周边温度的目标值。
下面对制冷循环装置为进行供暖运转的空调机的场合的线性压缩机1a的具体控制进行简单描述。但是，同样在此场合，不相对第2热交换器55a设定目标温度，从温度指令器4不输出表示目标温度(指令温度)THo的指令信号。
在上述温度检测器3和5中，检测上述各热交换器53a，55a的周围温度，输出表示检测温度THd，TLd的检测信号，从温度指令器6输出表示相对第1热交换器的目标信号(指令温度)、即使用者已设定的房间的温度TLo的指令信号。
在体积循环量指令部7中，进行下述的运算处理，在该处理中，根据上述检测温度TLd，THd和指令温度TLo进行计算本制冷循环装置所要求的制冷剂的体积循环量Vco的运算处理，将表示已计算的体积循环量Vco的检测信号(循环量信息)供给于反向器控制部20。
在这样地进行供暖运转的空调机中，如果检测温度TLd比指令温度TLo越低，则冷冻循环所要求的制冷剂循环量越多。另外，在该空调机中，如果室外机的周围温度变高，则冷冻循环的负荷变小，必要的制冷剂循环量减小，反之，如果室外机的周围温度变低，则冷冻循环的负荷变大，必要的制冷剂循环量增加。
此外，在该空调机(制冷循环装置)中，用体积循环量检测部8a检测实际上在制冷剂循环通路中循环的制冷剂的体积量(体积循环量)Vcd，表示该体积循环量Vcd的指令信号(循环量信息)供给于上述反向器控制部20，通过上述反向器控制部20的控制信号Sc对上述反向器2的动作进行控制，以使制冷剂的体积循环量Vco与制冷剂的体积循环量Vcd之间的差减少。
在这样的进行供暖运转的空调机中，与上述实施例的进行制冷运转的空调机相同，由于对产生上述线性压缩机1a的驱动电流(交流电流)的反向器2进行控制，使得所要求的制冷剂的体积循环量Vco与实际的制冷剂的体积循环量Vcd之间的差减少，故可对应于室内的实际的温度与目标温度之间的差，以较高的效率控制制冷循环装置的冷冻能力。
另外，在本实施例中，给出制冷循环装置为空调机的场合，上述制冷循环装置不限于此，其也可是冷藏箱、热水供给设备、极低温冷冻设备等。
(第2实施例)
图2为用于说明本发明的第2实施例的冷冻装置的方框图。
该第2实施例的制冷循环装置102包括下述压缩机驱动部102a，以代替第1实施例的制冷循环装置101的压缩机驱动部101a，该压缩机驱动部102a与该压缩机驱动部101a的不同之处在于检测实际的制冷剂的体积循环量，其它的组成与第1实施例的场合相同。
即，上述压缩机驱动部102a与第1实施例的压缩机驱动部101a相同，包括第2热交换器周围温度检测器3、第1热交换器周围检测器5、第2热交换器周围温度指令器4、第1热交换器周围温度指令器6、体积循环量指令器7、反向器2以及反向器控制部20。
另外，本第2实施例的压缩机驱动部102a包括：行程检测部9，该行程检测部9检测在线性压缩机1a的内部进行往复运动的活塞的行程长度；上死点位置检测部10，该上死点位置检测部10检测在线性压缩机1a的内部往复运动的活塞的上死点位置、即活塞最靠近缸盖时的活塞位置Dfd，输出表示该上死点位置的检测信号(上死点位置信息)；体积循环量检测部8b，该体积循环量检测部8b根据上述行程长度Dps和上死点位置Dfd，计算流过制冷循环装置102的制冷剂循环通路的制冷剂的实际的体积循环量Vcd。
在这里，上述行程检测部9和上死点位置检测部10采用接触型的位置传感器。但是，上述各检测部不限于接触型的位置传感器，也可为非接触型的位置传感器，比如，涡电流式的间隙(gap)传感器，采用2个线圈的差动变压器，另外，还可为根据输入到线性压缩机中的电流和电压的值推测上述活塞的行程长度和上死点位置的类型。
下面对动作进行描述。
在该第2实施例的制冷循环装置102中，与仅仅求出实际的制冷剂的体积循环量的动作的第1实施例不同，在下面，主要对求出实际的制冷剂的体积循环量的动作进行描述。
当在线性压缩机1a的内部，制冷剂受到压缩时，在假定没有泄漏等情况的场合，该制冷剂的状态变化为隔热变化。于是，如果制冷剂的压力由P表示，其体积由V表示，比热比由γ表示，则下述的公式(1)成立。
P×Vγ＝一定         …(1)
另外，上述比热比γ指的是上述制冷剂的定压比热Cp与定容比热Cv的比，其由于制冷剂的种类而不同。
下面对下述方法进行描述，该方法根据活塞的行程长度和上死点位置求出伴随活塞的一往复从线性压缩机1a排出的制冷剂的体积。
图3为表示缸71的内部的活塞72的位置的图，图3(a)表示在活塞72位于上死点位置时、即活塞最接近缸盖时的样子，图3(b)表示在活塞72位于下死点位置时、即活塞最远离缸盖时的样子。
象图3(a)所示的那样，当活塞72位于上死点位置时，压缩室76的内部的制冷剂的压力Px为压力P1(Pa)。另外，在使制冷剂在冷冻循环(制冷剂的循环通路)内循环的状态下，在活塞位于上死点位置时，压缩室76的内部压力Px上升到制冷剂从线性压缩机排出时的压力(排出压力)Pd(Pa)。由此，活塞位于上死点位置时的制冷剂的压力P1(Pa)等于上述排出压力Pd(Pa)。
另外，压缩室76的体积Vx在活塞72位于上死点位置时为最小，此时的压缩室的体积V1(m3)作为下述乘积而求出，该乘积是活塞72位于上死点位置时的缸盖内面与活塞压缩面之间的间距x1(m)与活塞的截面积S(m2)的乘积。
象图3(b)所示的那样，当活塞72位于下死点位置时，压缩室内部的制冷剂的压力Px为压力P2(Pa)。另外，在制冷剂于冷冻循环内部循环的状态，活塞位于下死点位置时，压缩室内部的压力Px减少到制冷剂为线性压缩机吸收时的压力(吸入压力)Ps(Pa)。由此，活塞位于下死点位置时的制冷剂压力P2(Pa)等于吸入压力Ps(Pa)。
此外，压缩室的体积Vx在活塞72位于下死点位置时成为最大，此时的压缩室的体积V2(m3)可由下述乘积求出，该乘积指的是活塞72位于下死点位置时的缸盖内面与活塞压缩面之间的间距x3(m)、与活塞的截面积S(m2)的乘积。另外，在这里，上述间距x3(m)为间距x1(m)与活塞行程长度x2(m)的和。
象图3(c)所示的那样，如果活塞从其下死点位置开始移向缸盖侧，则线性压缩机处于压缩状态。此时，压缩室的体积Vx开始减少，压缩室内部的压力Px从吸入压力P2开始上升。接着，在压缩室内部的压力Px上升到排出压力P1时，线性压缩机1a的排出阀打开，使制冷剂的排出开始。此时的压缩室的体积Vx为体积V3。
在线性压缩机的压缩行程中，在活塞从下死点位置(图3(b)移动到排出阀打开的位置(图3(c)的期间，压缩室内部的制冷剂以隔热方式变化，下述的公式(2)成立。
P2×V2γ＝P1×V3γ    …(2)
于是，所排出的制冷剂的体积通过下述的公式(3)求出。
V3-V1＝(P2/P1)1/γ×V2-V1         …(3)
另一方面，当在线性压缩机的吸入行程中，压缩室内部的压力Px到达吸入压力Ps时的压缩室的体积由V4(m3)表示时，所吸入的制冷剂的体积通过下述的公式(4)求出。
V2-V4＝V2-(P1/P2)1/γ×V1       …(4)
另外，在第2实施例中，上述公式(3)和公式(4)中的、排出压力和吸入压力的压力比(P1/P2)采用在冷冻循环中运动时的有代表性的值。
此外，在线性压缩机1a中，由于按照与所输入的驱动电流相同的频率进行活塞的往复运动，故单位时间进行的活塞的往复运动的次数与反向器的输出电流的频率相一致。
于是，在上述体积循环量检测部8b中，通过借助上述(3)式求出的活塞的1次往复运动排出的制冷剂的体积与反向器的频率的乘法运算处理求出在单位时间线性压缩机所排出的制冷剂的体积。另外，在上述体积循环量检测部8b中，通过借助上述(4)求出的活塞的1次往复运动吸入的制冷剂的体积与反向器的频率的乘法运算处理求出在单位时间线性压缩机所吸入的制冷剂的体积。
另外，从上述体积循环量检测部8b输出检测信号(循环量信息)，该检测信号将通过按照单位时间由线性压缩机排出或吸入的制冷剂的体积量Vcd作为实际的制冷剂的循环量表示，将该检测信号供给上述反向器控制部20，此时，从该反向器控制部20输出反向器2的控制信号Sc。于是，在反向器2中，根据上述控制信号Sc，对交流电流的发生动作进行控制，使得必要的制冷剂的体积循环量Vco与实际的体积循环量Vcd的差减少。
这样，在第2实施例中，由于包括：行程检测部9，该行程检测部9检测在线性压缩机1a的内部往复运动的活塞的行程长度；上死点位置检测部10，该上死点位置检测部10检测在线性压缩机1a的内部往复运动的活塞的上死点位置，根据上述活塞的行程长度、上死点位置以及作为线性压缩机1a的驱动电流的反向器2的输出交流电流的频率，计算在冷冻循环中循环的实际的制冷剂的体积循环量，故具有下述效果，即，与上述第1实施例相同，可对应所制冷的房间的实际的温度与目标温度的差，以较高的效率控制采用线性压缩机的制冷循环装置的冷冻能力，并且不需要测定实际的制冷剂的体积循环量的流体传感器。
此外，在上述第2实施例中，在所排出或吸入的制冷剂的体积的计算中，排出压力和吸入压力的压力比(P1/P2)采用在冷冻循环中动作时的有代表性的值，但是，该压力比也可为通过实际测定制冷剂的排出压力与吸入压力而求出的值。在此场合，同样在由于运转条件压力状态变化、制冷剂的排出压力与吸入压力的压力比变化这样的制冷循环装置中，可根据制冷剂的体积循环量，以良好的效率控制制冷循环装置的冷凝能力。
在这里，求排出压力值的方法包括有下述的方法，即，根据构成冷冻循环的第1热交换器和第2热交换器中的、设置于压缩机的排出侧的用作冷凝器的热交换器的温度，将上述排出压力的值作为制冷剂的饱和时的压力而求出。另外，在求出吸入压力的值的方法中，包括下述方法，即，根据构成冷冻循环的第1热交换器和第2热交换器中的、设置于压缩机的排出侧的用作冷蒸发器的热交换器的温度，将上述吸入压力的值作为制冷剂的饱和时的压力而求出。
即，如果在某个一定的压力的条件下对制冷液进行加热，当该液体的温度上升而到达某个温度时，制冷液开始沸腾。在该状态，即使还对制冷液进行加热，该温度仍保持在一定值，直至制冷液全部地蒸发。另外，如果在某个一定的压力的条件下对制冷气体进行冷却，当该气体温度降低而到达某个温度时，则制冷气体开始冷凝。在该状态，即使还对制冷气体进行冷却，该温度仍保持在一定值，直至制冷气体全部冷凝。这样，即使在对制冷剂进行加热或冷却的情况下，温度仍保持在一定的状态的制冷剂的温度为饱和温度，此时的制冷剂的压力为饱和压力。通常，在蒸发器或冷凝器的内部，使制冷剂的压力保持一定，制冷剂处于其液体和蒸汽混合的状态下的饱和状态。另外，处于饱和状态时的温度(饱和温度)与压力(饱和压力)之间的关系由制冷剂确定。因此，如果能够测定制冷剂的饱和温度，则可求出饱和压力。
(第3实施例)
图4为用于说明本发明的第3实施例的制冷循环装置的方框图，其表示构成该制冷循环装置的线性压缩机驱动部。
该第3实施例的制冷循环装置103包括下述线性压缩机驱动部103a，该线性压缩机驱动部103a代替根据制冷剂的单位时间的体积循环量(在下面也仅仅将其称为体积循环量)对线性压缩机1a进行驱动控制的线性压缩机驱动部101a，该线性压缩机驱动部103a根据制冷剂的单位时间的重量循环量(在下面也仅仅将其称为重量循环量)驱动控制线性压缩机1a，其它的组成与第1实施例的制冷循环装置101的场合相同。
即，上述制冷循环装置103与第1实施例的制冷循环装置101相同，是进行室内的制冷的空调机，其包括：形成制冷剂的循环通路(冷冻循环)的第2热交换器(冷凝器)55a和第1热交换器(蒸发器)53a；线性压缩机1a，该线性压缩机设置于连接上述两个热交换器的气体侧流动通路Gp；膨胀阀57a，该膨胀阀57a设置于连接上述两个热交换器的流体侧流动通路Lp。
上述线性压缩机驱动部103a与第1实施例的制冷循环装置101的线性压缩机驱动部101a相同，包括：反向器2，该反向器2产生作为线性压缩机的驱动电流的交流电流；温度检测器3，该温度检测器3检测第2热交换器的周围温度；温度指令器4，该温度指令器4指示第2热交换器的周围温度；温度检测器5，该温度检测器5检测第1热交换器的周围温度；温度指令器6，该温度指令器6指示第1热交换器的周围温度。
另外，上述线性压缩机驱动部103a包括：重量循环量指令部11，该重量循环量指令部11根据上述各温度检测器3、5和温度指令器4的输出，计算冷冻循环所要求的冷冻能力，输出表示对应于该计算出的冷冻能力的制冷剂的重量循环量Wco的指令信号(循环量信息)；重量循环量检测部12c，该重量循环量检测部12c检测实际上流过冷冻循环(制冷剂循环通路)的制冷剂的重量循环量，输出表示实际的制冷剂的重量循环量Wcd的输出信号(循环量信息)；反向器控制部21，该反向器控制部21对产生上述线性压缩机1a的驱动电流(交流电流)Id的反向器2进行控制，使得上述实际的循环量Wcd与上述所要求的循环量Wco之间的差为零。在这里，上述重量循环量检测部12c采用下述科里奥利(Coriolis)质量流量计，该质量流量计测定质量流量(即，单位时间流过冷冻循环的制冷剂的质量)。
此外，在第3实施例中，与第1实施例相同，未相对第2热交换器设定目标温度，由此，线性压缩机的控制不采用温度指令器4的输出。但是，比如，该制冷循环装置的制冷运转时所废弃的废热为热水供给系统等利用的场合，从温度指令器4向上述重量循环量指令部11输出表示通过热水供给系统供给的热水的、使用者已设定的目标温度(指令温度)Hlo的指令信号。
下面对动作进行描述。
在第3实施例的制冷循环装置103中，该制冷循环装置所要求的冷冻能力不象第1实施例那样，根据制冷剂的体积循环量而被控制，而根据制冷剂的重量循环量被控制。因此，在下面主要对下述动作进行描述，该动作指根据制冷剂的重量循环量驱动控制制冷循环装置中的线性压缩机。
通过线性压缩机驱动部103a驱动线性压缩机1a，制冷剂在制冷剂循环通路内部进行循环，用各热交换器进行热交换，在该状态下，在各温度检测器3、5中检测第2热交换器(冷凝器)55a和第1热交换器(蒸发器)53a的周围温度，将表示已检测出的周围温度的检测信号(温度信息)供给于重量循环量指令部11。另外，从温度指令器6输出下述指令信号(温度信息)，将其供给上述重量循环指令部11，该指令信号表示相对第1热交换器(蒸发器)53a使用者已设定的目标温度(即，蒸发器周围温度的目标值)。
接着，在上述重量循环量指令部11中，根据来自温度检测器3、5的温度信息(检测信号)以及来自温度指令器6的温度信息(指令信号)，进行本制冷循环装置103所要求的制冷剂重量循环量的运算，将表示该已计算出的制冷剂的重量循环量Wco的指令信号(循环量信息)输出给反向器控制部21。在这里，在上述重量循环量指令部11中，计算重量循环量的运算处理将检测温度TLd与指令温度Tlo的温度差的一定的单位时间的变化量作为反馈而形成。即，根据检测温度TLd与指令温度Tlo的差以及检测温度THd一意地计算必要的重量循环量，根据检测温度TLd与指令温度Tlo的一定单位时间的变化量对该已计算的重量循环量进行补正。将表示该已补正了的制冷剂的重量循环量的指令信号供给反向器控制部21。
另外，在上述重量循环量检测部12中，通过科里奥利(Coriolis)质量流量计等的测定仪，测定流过上述循环通路的制冷剂的实际的重量循环量，将表示已测定的制冷剂的实际的重量循环量的检测信号(循环量信息)输出给上述反向器控制部21。
于是，从上述反向器控制部21向反向器21供给控制信号Sc，在反向器2中，根据该控制信号Sc对交流电流的发生动作进行控制，使得制冷剂的重量循环量Wco与制冷剂的重量循环量Wcd的差减少。
这样，在该第3实施例中，由于在采用线性压缩机1a的制冷循环装置103中设置有：重量循环量指令部11，该重量循环量指令部11根据室内的热交换器(蒸发器)53a的周围温度、使用者已设定的室内的目标温度以及室外的热交换器(冷凝器)55a的周围温度计算对应于该制冷循环装置所要求的冷冻能力的制冷剂的重量循环量Wco；重量循环检测部12c，该重量循环检测部12c检测实际上流过该制冷循环装置的冷冻循环通路的制冷剂的重量循环量Wcd；反向器2，该反向器2产生驱动线性压缩机1a的交流电流，对上述反向器2进行控制，使得上述制冷剂的重量循环量Wco与制冷剂的重量循环量Wcd的差减少，故可对应于所制冷的房间的实际的温度与目标温度之间的温度差，以良好的效率对制冷循环装置的冷冻能力进行控制。另外，在第3实施例中，由于根据与该装置的负荷更加密切相关的制冷剂的重量循环量对制冷循环装置的制冷能力进行控制，故可以更好的响应性稳定地对冷冻能力进行控制。
另外，在第3实施例中，由于不仅根据室内的温度(蒸发器的周围温度)，而且还根据室外的温度(冷凝器的周围温度)计算该制冷循环装置所要求的制冷剂的重量循环量Wco，故可使制冷循环装置所要求的制冷剂的重量循环量的计算值为更加适合于运转状态的值。
此外，在第3实施例中，给出上述重量循环指令部11为将检测温度与指令温度的温度差的变化作为反馈计算必要的重量循环量的类型，但是，上述重量循环量指令部11也可这样形成，即，采用使重量循环量的值与检测温度的值与指令温度的值的组相对应的矩阵状表等，不是通过上述那样的反馈环，而是通过开环，计算必要的重量循环量。
还有，在上述第3实施例中，给出重量循环量检测部12c为测定质量流量的科里奥利(Coriolis)质量流量计的场合，但是，重量循环量检测部12c也可采用热式质量流量计等的测定仪，同样在该场合，获得与第3实施例相同的效果。
再有，在本实施例中，针对制冷循环装置为进行室内的制冷的空调机的场合进行了描述，但是，该第3实施例的制冷循环装置也可象第1实施例所描述的那样，既可为进行室内的供暖的空调机，也可为冷藏箱、热水供给设备、极低温冷冻设备等。
(第4实施例)
图5为用于说明本发明的第4实施例的制冷循环装置的方框图。
该第4实施例的制冷循环装置104包括压缩机驱动部104a，以代替第3实施例的压缩机驱动部103a，该压缩机驱动部104与压缩机驱动部103a的不同之处在于检测制冷剂的重量循环量的方法，其它的组成与第3实施例的场合相同。
即，上述压缩机驱动部104a与第3实施例的压缩机驱动部103a相同，包括第2热交换器周围温度检测器3、第1热交换器周围温度检测器5、第2热交换器周围温度指令器4、第1热交换器周围温度指令器6、重量循环量指令部11、反向器2以及反向器控制部21。
另外，该第4实施例的压缩机驱动部104a包括：行程检测部9，该行程检测部9检测在线性压缩机1a的内部往复运动的活塞的行程长度，输出已检测出的行程长度Dps的检测信号(行程信息)；上死点位置检测部10，该上死点位置检测部10检测在线性压缩机1a的内部往复运动的活塞的上死点位置、即活塞最靠近缸盖时的活塞位置Dfd，输出表示该上死点位置的检测信号(上死点位置信息)；排出制冷剂密度检测部13，该排出制冷剂密度检测部13检测从线性压缩机1a排出的制冷剂的密度Dmd1；重量循环量检测部12d，该重量循环量检测部12d根据上述行程长度Dps、上死点位置Dfd以及制冷剂密度Dmd1计算流过制冷循环装置的制冷剂循环通路的制冷剂的实际的重量循环量Wcd。在这里，排出制冷剂密度检测部13采用使用光纤的密度传感器。另外，上述行程检测部9和上死点位置检测部10与第2实施例相同，采用接触型的位置传感器。但是，上述各检测部不限于接触型的位置传感器，也可采用非接触型的位置传感器，比如，涡流式的间隙(gap)传感器或采用2个线圈的差动变压器，另外也可为下述类型，其根据输入到线性压缩机中的电流和电压的值，推测上述活塞的行程长度和上死点位置。
下面对动作进行描述。
在该第4实施例的制冷循环装置104中，仅仅计算流过制冷剂循环通路的制冷剂的实际的重量循环量的动作与第3实施例不同，下面主要对上述制冷剂的重量循环量的计算动作进行描述。
在行程检测部9中，检测运转中的线性压缩机1a的活塞行程长度Dps，将表示行程长度的检测信号(行程信息)输出给重量循环量检测部12d。另外，在上述上死点位置检测部10中，检测运转中的线性压缩机的活塞上死点位置Dfd，将表示上死点位置的检测信号(上死点位置信息)输出给重量循环量检测部12d。另外，在排出制冷剂密度检测部13中，检测从线性压缩机1排出的制冷剂的密度Dmd1，将表示制冷剂密度的检测信号(密度信息)输出给上述重量循环检测部12d。
于是，在上述重量循环量检测部12d中，与第2实施例的制冷循环装置102的体积循环量检测部8b相同，根据活塞行程长度Dps与上死点位置Dfd，求出线性压缩机1a每次活塞往复运动所排出的制冷剂的体积。在该重量循环量检测部12d中，还进行上述已求出的、每一次活塞往复运动的排出制冷剂的体积与通过排出制冷剂密度检测部13检测出的排出制冷剂密度Dms1的乘法运算处理，计算活塞的每一次往复运动所排出的制冷剂重量。另外，在该重量循环量检测部12d中，进行将活塞的一次往复运动所排出的制冷剂的重量与反向器的频率相乘的处理，求出每单位时间线性压缩机所排出的制冷剂的重量Wcd，将表示该排出制冷剂重量的检测信号(循环量信息)供给反向器控制部21。于是，将其控制信号Sc从反向器控制部21供给于反向器2，在反向器2中，根据上述控制信号Sc对上述交流电流的发生动作进行控制，使得所要求的制冷剂的重量循环量Wco与实际的制冷剂的重量循环量Wcd的差减少。
这样，在第4实施例中，由于其包括：行程检测部9，该行程检测部9检测在线性压缩机1a的内部往复运动的活塞的行程长度；上死点位置检测部10，该上死点位置检测部10检测在线性压缩机1a的内部往复运动的活塞的上死点位置；排出制冷剂密度检测部13，该排出制冷剂密度检测部13检测从线性压缩机1排出的制冷剂的密度，根据上述活塞行程长度、上死点位置、从线性压缩机1a排出的制冷剂的密度以及作为线性压缩机的驱动电流的反向器2的输出交流电流的频率，计算在冷冻循环中循环的实际的制冷剂的重量循环量，故与第3实施例相同，具有下述效果，即，可对应于所制冷的房间的实际的温度与目标温度之间的温度差以较高的效率对作为采用线性压缩机的、进行室内的制冷的空调机的制冷循环装置的冷冻能力进行控制，此外还具有下述效果，即，可不需要测定实际的制冷剂的重量循环量的流体传感器。
另外，在上述第4实施例中，给出了排出制冷剂密度检测部13为采用光纤的密度传感器的场合，但是，上述排出制冷剂密度检测部13也可为根据排出制冷剂的温度与排出制冷剂的压力求出排出制冷剂的密度的类型。在此场合，可不采用测定排出制冷剂的密度的传感器就可高效率地控制制冷循环装置的冷冻能力。
此外，作为根据排出制冷剂的温度与排出制冷剂的压力计算排出制冷剂的密度的具体方法，包括有：根据制冷剂的状态方程式进行计算的方法、根据使制冷剂的密度与制冷剂的温度的值与压力的值的组相对应的表进行计算的方法。在这里，排出制冷剂的温度可一般根据下述输出求出，该输出指作为线性压缩机1a的保护用的传感器的、安装于线性压缩机1a的排出口处的温度传感器的输出，另外，排出制冷剂的压力可根据安装于线性压缩机1a的排出侧的压力传感器的输出计算。另外，排出制冷剂的压力象在第2实施例所描述的那样，也可根据下述温度作为制冷剂的饱和时的压力而求出，该温度指构成冷冻循环的第1热交换器和第2热交换器中的、设置于线性压缩机1a的排出侧的用作冷凝器的热交换器的温度。
(第5实施例)
图6为用于说明本发明的第5实施例的制冷循环装置的方框图。
本实施例5的制冷循环装置105包括线性压缩机105a，使得代替第4实施例的、根据从线性压缩机1a排出的制冷剂的密度计算实际的制冷剂的重量循环量的线性压缩机104a，该线性压缩机105a根据吸入到线性压缩机1a中的制冷剂的密度计算实际的制冷剂的重量循环量，其它的细成与第4实施例的场合相同。
即，该线性压缩机驱动部105a与第4实施例相同，包括第2热交换器周围温度检测器3、第1热交换器周围温度检测器5、第2热交换器周围温度指令器4、第1热交换器周围温度指令器6、行程检测部9、上死点位置检测器10、重量循环量指令部11、反向器2及反向器控制部21。
另外，本第5实施例的压缩机驱动部105a包括：吸入制冷剂密度检测部14，该吸入制冷剂密度检测部14检测吸入到线性压缩机1a中的制冷剂的密度Dmd2；重量循环检测部12e，该重量循环检测部12e根据活塞行程长度Dps、上死点位置Dfp及吸入制冷剂密度Dmd2计算线性压缩机1a的实际的制冷剂的重量循环量Wcd。在这里，上述吸入制冷剂密度检测部14采用使用光纤的密度传感器等。
下面对动作进行描述。
在该第5实施例的制冷循环装置105中，仅仅计算实际的制冷剂的重量循环量的动作与第4实施例不同，下面主要对制冷剂的重量循环量的计算动作进行描述。
在驱动线性压缩机1a，制冷剂在循环通路的内部循环的状态，在行程检测部9中，检测运转中的线性压缩机1a中的活塞行程长度Dps，将表示行程长度的检测信号(行程信息)输出给重量循环量检测部12e。另外，在上死点位置检测部10中，检测运转中的线性压缩机的活塞上死点位置Dfd，将表示上死点位置的检测信号(上死点位置信息)输出给重量循环量检测部12e。另外，在吸入制冷剂密度检测部14中，检测吸入到线性压缩机1a中的制冷剂的密度Dmd2，将表示制冷剂密度的检测信号(密度信息)输出给上述重量循环检测部12e。
于是，在上述重量循环量检测部12e中，与第2实施例的制冷循环装置102中的体积循环量检测部8b相同，根据活塞行程长度与上死点位置，求出线性压缩机1a活塞往复1次所吸入的制冷剂的体积。在该重量循环量检测部12e中，还进行下述处理，该处理指上述求出的、活塞每往复1次的吸入制冷剂的体积量，与通过吸入制冷剂密度检测部14检测的吸入制冷剂的密度的乘法运算处理，计算活塞的往复1次所吸入的制冷剂的重量。另外，在该重量循环量检测部12e中，进行将反向器的输出电流的频率与活塞的往复运动1次所吸入的制冷剂的重量相乘的处理，求出每单位时间线性压缩机所吸入的制冷剂的重量Wcd2，将表示吸入制冷剂重量的检测信号(循环量信息)供给上述反向器控制部21。
于是，从反向器控制部21向反向器2供给其控制信号Sc，在反向器2中，根据该控制信号Sc对上述交流电流的发生动作进行控制，使得制冷剂的重量循环量Wco与制冷剂的重量循环量Wcd的差减少。
这样，在本第5实施例中，由于其包括：行程检测部9，该行程检测部9检测在线性压缩机1a的内部往复运动的活塞的行程长度Dps；上死点位置检测部10，该上死点位置检测部10检测在上述线性压缩机1a的内部往复运动的活塞的上死点位置Dfd；吸入制冷剂密度检测部14，该吸入制冷剂密度检测部14检测吸入到线性压缩机1a中的制冷剂的密度Dmd2，根据上述活塞的行程长度、上死点位置、吸入到线性压缩机中的制冷剂的密度以及作为线性压缩机1a的驱动电流的反向器2的输出交流电流的频率，计算在冷冻循环中循环的实际的制冷剂的重量循环量，故与上述第3实施例相同，具有下述效果，即，对应于所制冷的房间的实际的温度与目标温度的温度差以较高的效率对作为室内进行制冷的空调机的制冷循环装置的冷冻能力进行控制，另外还具有下述效果，即，可无需测定实际的制冷剂的重量循环量的流体传感器。比如，在排出制冷剂的压力过高，排出制冷剂的密度不能够检测出的场合，不采用测定重量循环量的传感器，而仅仅采用吸入制冷剂的密度的传感器，就可根据制冷剂的重量循环量高效率地控制制冷循环装置的冷冻能力。
另外，在上述第5实施例中，给出吸入制冷剂密度检测部14为采用光纤的的密度传感器的场合，但是，上述吸入制冷剂密度检测部14也可为根据吸入制冷剂的温度与吸入制冷剂的压力计算吸入制冷剂的密度的类型。
同样在此场合，在排出制冷剂的压力过高，排出制冷剂的压力不能够检测的状态，不采用测定吸入制冷剂的密度的传感器就可以根据制冷剂的重量循环量高效率地控制制冷循环装置的冷冻能力。
此外，作为根据吸入制冷剂的温度和吸入制冷剂的压力计算吸入制冷剂的密度的方法，包括有采用制冷剂的状态方程式的方法，采用使该密度与制冷剂的温度的值和压力的值的组相对应的表的方法。
在这里，吸入制冷剂的温度可根据安装于线性压缩机1a的吸入口上的温度传感器的输出而求出。另外，吸入制冷剂的压力可根据设置于线性压缩机1a的吸入侧的压力传感器的输出而求出。另外，吸入制冷剂的压力可象同样在第2实施例中描述的那样，根据下述温度，作为制冷剂饱和时的压力而求出，该温度指构成冷冻循环的第1热交换器和第2热交换器中的、设置于线性压缩机1a的吸入侧的用作蒸发器的热交换器的温度。另外，吸入制冷剂的温度的检测方法不限于通过安装于线性压缩机1a的吸入口的温度传感器进行检测的方法，也可比如，推测与冷冻循环有关的过热度(即，吸入到线性压缩机中的制冷剂的温度与饱和温度之间的温度差)，根据该过热度与用作蒸发器的热交换器的温度的和，推测吸入制冷剂的温度。在此场合，即使在排出制冷剂的压力过高，排出制冷剂的压力不能够检测的情况下，仍可不采用测定吸入制冷剂的密度的传感器以及测定吸入制冷剂的温度的传感器，而根据与制冷循环装置的负荷更加紧密接触有关的制冷剂的重量循环有效地对制冷循环装置的能力进行控制。
(第6实施例)
图7为说明本发明的第6实施例的空调机的方框图。
第6实施例的空调机106为包括室内机114和室内机115进行制冷的空调机，其与第1实施例的空调机101的不同之处在于在制冷剂循环通路内具有切换制冷剂的流动方向的四通阀113。
即，第6实施例的空调机106与第1实施例的空调机101a相同，具有形成制冷剂循环通路的线性压缩机1b、节流器57b、第1热交换器111和第2热交换器112，并且具有驱动该线性压缩机1b的压缩机驱动部101b。在这里，第1热交换器111构成上述室内机114，节流器57b、第2热交换瞧112、线性压缩机1b、四通阀113及压缩机驱动部101b构成上述室外机115。另外，上述线性压缩机1b、压缩机驱动部101b、和节流器57b分别与构成第1实施例的制冷循环装置(空调机)101a的线性压缩机1a、压缩机驱动部101a、节流器57a相同。
另外，上述第1热交换器111为设置于室内的室内侧热交换器，其相当于第1实施例的进行制冷的空调机101a中的第1热交换器(蒸发器)53a。上述第2热交换器112为设置于室外的室外侧热交换器，其相当于第1实施例的、进行制冷的空调机101a中的第2热交换器(冷凝器)55a。在这里，上述室内侧热交换器111包括：吹风机111a，该吹风机111a用于提高热交换的能力；温度传感器111b，该温度传感器111b测定热交换器111的温度或其周边温度，该温度传感器111b相当于第1实施例的第1热交换器周围温度检测器3。上述室外侧热交换器112包括：用于提高热交换的能力的吹风机112a，以及温度传感器112b，该温度传感器112b测定该热交换器112的温度或其周边温度，该温度传感器112b相当于第1实施例的第2热交换器周围温度检测器3。
另外，在第6实施例中，在上述第1热交换器111与第2热交换器112之间的制冷剂通路中，设置压缩机1b和四通阀113。即，在该空调机106中，将通过了第2热交换器112的制冷剂吸入到压缩机1b中，将从压缩机1b排出的制冷剂供给第1热交换器111的状态(即，制冷剂沿箭头A的方向流动的状态)，以及通过了第1热交换器111的制冷剂吸入到压缩机1b中，从压缩机1b排出的制冷剂供给第2热交换器112的状态(即，制冷剂沿箭头B方向流动的状态)由上述四通阀113切换。
此外，上述节流器57b与第1实施例的场合相同，同时具有节流所循环的制冷剂的流量的节流作用；以及自动地调整制冷剂的流量的阀(自动调整阀)的作用。即，节流器57b在制冷剂在制冷剂循环通路循环的状态下，对从冷凝器向蒸发器送出的液态制冷剂的流量进行节流而使该液态制冷剂膨胀，并且在不多余、不足的情况下供给蒸发器所必要的量的制冷剂。
下面对动作进行描述。
在第6实施例的空调机106中，如果从压缩机驱动部101b对线性压缩机1b外加驱动电流Cd，则在制冷剂循环通路内制冷剂循环，通过室内机114的第1热交换器111和室外机115的第2热交换器112进行热交换。由此，进行室内的供暖或制冷。
比如，在进行空调机116的供暖运转的场合，通过用户的操作，上述四通阀113按照制冷剂沿箭头A所示的方向流动的方式设定。在此场合，通过上述制冷剂循环通路的制冷剂的循环，第1热交换器(室内侧热交换器)111作为冷凝器动作，排放热量。由此，对室内进行供暖。
反之，在进行空调机116的制冷运转的场合，通过用户的操作，上述四通阀113按照制冷剂沿箭头B所示的方向流动的方式设定。在此场合，伴随上述制冷剂循环通路的制冷剂的循环，第1热交换器(室内侧热交换器)111作为蒸发器而动作，吸收周边空气的热量。由此，对室内进行制冷。
这样，在该第6实施例的空调机106中，由于与第1实施例的空调机101相同，不仅根据室内的温度(第1热交换器111的周围温度)，而且还根据室外的温度(第2热交换器12的周围温度)计算该空调机所要求的制冷剂的体积循环量Vco，故可使所要求的制冷剂的体积循环量的计算值成为更加适合于运转状态的值。
即，具有下述效果，可避免空调机对室内进行过度制冷、或过度制热的妨碍舒适性的运转状态，比如，可在更短的时间，使室内温度成为设定温度。
另外，在第6实施例的空调机106中，由于避免阻碍上述那样的舒适性的运转状态，故在空调机的运转中不使用浪费的电力，可进行更高效率的运转。
(第7实施例)
图8为说明本发明的第7实施例的冷藏箱的方框图。
该第7实施例的冷藏箱107采用第1实施例的制冷循环装置101，与第1实施例相同，具有形成制冷剂循环通路的线性压缩机1c、节流器57c、第1热交换器122和第2热交换器121，并且具有驱动上述线性压缩机1c的压缩机驱动部101c。
即，上述节流器57c、线性压缩机1c以及压缩机驱动部101c是与第1实施例的节流器57a、线性压缩机1a、以及压缩机驱动部101a相同的。
另外，上述第2热交换器121为向大气中排放热量的冷凝器，其相当于第1实施例的进行制冷的空调机101a中的第2热交换器(冷凝器)55a。上述第1热交换器122为对冷藏箱内部进行冷却的冷藏室蒸发器，其相当于第1实施例的、进行制冷的空调机101a中的第1热交换器(蒸发器)53a。在这里，上述冷藏室蒸发器122包括用于提高热交换器的能力的吹风机122a以及检测该冷藏箱内的温度的温度传感器122b，该温度传感器122b相当于第1实施例的第1热交换器周围温度检测器3。
下面对动作进行描述。
在第7实施例的冷藏箱107中，如果从压缩机驱动部101c对线性压缩机1c外加驱动电流Cd，则在制冷剂循环通路的内部，制冷剂沿箭头C的方向循环，通过冷凝器121和冷藏室蒸发器122进行热交换。由此，对冷藏室的内部进行冷却。
即，借助节流器57c，对通过第2热交换器(冷凝器)121变为液态状的制冷剂的流量进行节流控制，由此，该制冷剂膨胀，形成低温的制冷液。接着，如果将低温的液态制冷剂送入到第1热交换器(冷藏室蒸发器)122中，则在第1热交换器(冷藏室蒸发器)122中，低温的制冷剂液蒸发，进行冷藏室的冷却。此时，在热交换器122中，由送风机122a强制地送入冷藏室内的空气，在热交换器122中，高效率地进行热交换。另外，此时，由温度传感器122b检测箱内的温度，将检测信号输出给上述压缩机驱动部101c。该压缩机驱动部101c根据由温度传感器122b检测的温度信息，计算制冷循环装置所要求的制冷剂的体积循环量Vco，根据已计算出的制冷剂的体积循环量对线性压缩机1c进行驱动控制。
这样，在该第7实施例的冷藏箱107中，由于与第1实施例的空调机101相同，根据冷藏箱内的温度(第1热交换器122的周围温度)，计算该冷藏箱所要求的制冷剂的体积循环量Vco，故可使所要求的制冷剂的体积循环量的计算值成为更加适合于运转状态的值。
即，在第7实施例中，具有下述效果，即，可避免冷藏箱内过冷的效率较差的运转状态，比如，可在更短的时间内使冷藏箱内的温度成为设定温度。
(第8实施例)
图9为说明本发明的第8实施例的热水供给设备的方框图。
该第8实施例的热水供给设备108包括：制冷循环装置142，该制冷循环装置142对所供给的水进行加热后排出热水；热水贮存槽141，该热水贮存槽141贮存从制冷循环装置142排出的热水。
上述制冷循环装置142与第1实施例的制冷循环装置101相同，包括形成制冷剂循环通路的线性压缩机1d、节流器57d、第1热交换器132、第2热交换器135，并且具有驱动上述线性压缩机1d的压缩机驱动部101d。
即，上述节流器57d、线性压缩机1d以及压缩机驱动部101d是与第1实施例的节流器57a、线性压缩机1a、压缩机驱动部101a相同的。
上述第2热交换器135为水热交换器，其对供给制冷循环装置142的水进行加热，其相当于第1实施例的进行制冷的空调机101a的第2热交换器(冷凝器)55a。上述第1热交换器132为从周边气氛吸收热量的空气热交换器，相当于第1实施例的、进行制冷的空调机101a的第1热交换器(蒸发器)53a。在这里，上述水热交换器135包括温度传感器135a，该温度传感器135a检测被加热的水(热水)的温度，该温度传感器135a相当于第2实施例的第2热交换器周围温度检测器5。上述空气热交换器132包括吹风机132a，该吹风机132a用于提高热交换的能力；温度传感器132b，该温度传感器132b检测该周边温度。该温度传感器132b相当于第1实施例的第1热交换器周围温度检测器3。
另外，在图中，标号131表示制冷剂管，该制冷剂管131使上述制冷剂沿由第1热交换器132、节流器57d以及第2热交换器135形成的制冷剂循环通路循环。在该制冷剂管131上连接旁路管(除霜旁路)133，该旁路管将从压缩机1d排出的制冷剂迂回第2热交换器135和节流器57d而供给于第1热交换器132，在该旁路管133的一部分上设置有阀(除霜旁路阀)134。
上述热水贮存槽141包括贮存水、或热水的热水贮存箱138。在该热水贮存箱138的进水口138c上连接有管(供水管)140，该管140从外部向该热水贮存箱138的内部供水，在上述热水贮存箱138的热水出口138d上连接有管(浴缸热水供给管)140，该管140从该热水贮存箱138向浴缸(浴室)供给热水。另外，在上述热水贮存箱138的水进出口138a上连接有热水供给管139，该热水供给管139将贮存在该箱138中的热水供给到外部。
上述热水贮存箱138与制冷循环装置142中的水热交换器135通过管136a，136b、146a及146b连接，在热水贮存箱138与水热交换器135之间形成水的循环通路。
在这里，水管136b为从热水贮存箱138向水热交换器135供水的管，其一端与热水贮存箱138的出水口138b连接，另一端通过接头部分143b与水热交换器136b的入水侧管146b连接。另外，在该管136b的一端侧安装有用于排出热水贮存箱138内的水或热水的排水阀144。上述水管136a为将水从水热交换器135返回到热水贮存箱138的管，其一端与该热水贮存箱138的进出水口138a连接，其另一端通过连接部分143a与水热交换器135的排出侧管146a连接。
另外，在水热交换器135的进入侧管146b的一部分上设置有使水在上述水循环通路内部循环的泵137。
下面对动作进行描述。
如果从压缩机驱动部101对线性压缩机1d外加驱动电流Cd，线性压缩机1d驱动，则通过该线性压缩机1d压缩的高温制冷剂沿箭头D方向循环，即，通过制冷剂管131供给第2热交换器(水热交换器)135。另外，如果水循环通路的泵137驱动，则从热水贮存箱138向第2热交换器135供水。
于是，在第2热交换器(水热交换器)135中，在制冷剂与从热水贮存箱138供给的水之间进行热交换，热量从制冷剂移向水。即，对已供给的水进行加热，被加热的水(热水)供给到热水贮存箱138。此时，被加热的水(热水)的温度通过冷凝温度传感器135a监视。
另外，在第2热交换器(水热交换器)135中，制冷剂通过上述热交换冷凝，已冷凝的液态制冷剂的流量通过节流器57d而进行节流控制，由此，该液态制冷剂膨胀，送入到第1热交换器(空气热交换器)132。在该热水供给设备108中，第1热交换器(空气热交换器)132用作蒸发器。即，该空气热交换器132从通过吹风机132b送入的外部气体吸收热量，使低温的制冷液蒸发。此时，上述空气热交换器132的周边气氛的温度由温度传感器132b监视。
此外，在制冷循环装置142中，在第1热交换器(空气热交换器)132上结了霜的场合，除霜旁路阀134打开，高温的制冷剂通过旁路133供给第1热交换器(空气热交换器)132。由此，对第2热交换器(空气热交换器)132进行除霜。
还有，在热水贮存槽141中，从制冷循环装置108中的水热交换器135，通过管146a和136a供给热水，被供给的热水贮存于热水贮存箱138中。该热水贮存箱138内的热水根据需要通过热水管139供给到外部。特别是，在向浴缸供给热水的场合，热水贮存箱内的热水通过浴缸用供热水管140供给到浴缸。
再有，在热水贮存箱138内的水或热水的贮存量小于一定量的场合，从外部通过供水管140补充水。
象这样，在本第8实施例8的热水供给设备108中，由于与第1实施例的空调机相同，根据温度传感器135a检测的从热水供给设备108供给的热水的温度，计算热水供给设备的制冷循环装置所要求的制冷剂的体积循环量Vco，故可使所要求的制冷剂的体积循环量的计算值为更加适合于热水供给设备的运转状态的值。
即，具有下述效果，可避免热水供给设备对水过于加热的、效率较差的运转状态，比如，可在更短的时间内使从热水供给设备供给的热水的温度成为设定温度。
(第9实施例)
图10为说明本发明的第9实施例的极低温冷冻装置的方框图。
该第9实施例的极低温冷冻设备109具有冷冻室，可将该冷冻室内部冷却到极低温状态(-50℃以下)，在采用该极低温冷冻设备109进行冷却的物品(冷却对象)中，包括有起导电元件(电阻、线圈、磁铁等的电磁回路元件)、红外线传感器用的低温参照部等的电子部件、血液或内脏的医疗用的物品，以及冷冻金枪鱼等的冷冻食品。
使电子部件处于极低温状态，其目的在于提高动作效率，或提高去除热杂音的灵敏度，在食品等中，输送生鲜食品或进行鲜度保持或进行干燥。
另外，在该极低温冷冻设备的冷却温度在用于高温超电导的场合，设定在50～100K(K：绝对温度)的范围内的极低温状态，在用于普通的超电导的场合，设定在0～50K的范围内的极低温状态。另外，在用于食品等的生鲜保持的场合，该极低温冷冻设备的冷却温度设定在-50℃弱(摄氏)。
下面进行具体说明。
第9实施例的极低温冷冻设备109采用第1实施例的制冷循环101，与第1实施例相同，包括形成制冷剂循环通路的线性压缩机1e、节流器57e、第1热交换器152以及第2热交换器151，并且具有驱动上述线性压缩机1e的压缩机驱动部101e。
即，上述节流器57e、线性压缩机1e、以及压缩机驱动部101e是与第1实施例的节流器57e、线性压缩机1a以及压缩机驱动部101a相同的。
另外，上述第2热交换器151为向大气中排放热量的散热器，其相当于第1实施例的进行制冷的空调机101a的冷凝器55a。上述第1热交换器152为对冷冻室内部进行冷却的蓄冷器，其相当于第1实施例的、进行制冷的空调机101a的蒸发器53a。在这里，上述散热器152包括：吹风机152a，该吹风机152a用于提高热交换的能力；温度传感器152b，该温度传感器152b检测冷冻室内的温度，该温度传感器152b相当于第1实施例的第1热交换器周围温度检测器3。
下面对动作进行描述。
在该第9实施例的极低温冷冻设备109中，如果从压缩机驱动部101e对线性压缩机1e外加驱动电流Cd，则在制冷剂循环通路内部，制冷剂沿箭头E的方向循环，通过散热器151和蓄冷器152进行热交换。由此，对冷冻室进行冷却。
即，用节流器57e对在第2热交换器(散热器)151中呈液态状的制冷剂的流量进行节流控制，该制冷剂膨胀，形成低温的制冷液。另外，如果将低温的液态制冷剂送入到第1热交换器(蓄冷器)152，则在第1热交换器(蓄冷器)152中，低温的制冷液蒸发，对冷冻室进行冷却。此时，通过吹风机152a强制地将冷冻室内的空气送入到该蓄冷器152，在蓄冷器152中，高效率地进行热交换。另外，此时，通过温度传感器152b检测冷冻室内的温度，将检测信号输出给上述压缩机驱动部101e。压缩机驱动部101e根据由温度传感器152e检测的温度信息计算制冷循环装置所要求的制冷剂的体积循环量Vco，根据已计算的制冷剂的体积循环量对线性压缩机1e进行驱动控制。
这样，在第9实施例的极低温冷冻设备109中，由于与第1实施例的空调机101相同，根据冷冻室内的温度(即，冷冻的对象的温度)计算制冷循环装置所要求的制冷剂的体积循环量Vco，故具有下述效果，即，可使所要求的制冷剂的体积循环量的计算值为更加适合于极低温冷冻设备的运转状态的值，由此，可高精度地对冷冻对象的温度进行控制。
另外，在上述第6～9实施例中，压缩机驱动部采用与第1实施例的制冷循环装置101的压缩机驱动部101a相同的类型，但是，第6～9实施例的压缩机驱动部不限于第1实施例的类型，其也可采用第2～5实施例中的任何一种(压缩机驱动部102a～105a)。
本发明的效果
象上述那样，由于本发明(权利要求1)的制冷循环装置涉及下述的制冷循环装置，其包括：形成制冷剂的循环通路的第1热交换器和第2热交换器；线性压缩机，该线性压缩机具有活塞和使该活塞往复运动的直线电动机，伴随该活塞的往复运动，使上述循环通路内的制冷剂循环，其特征在于，该制冷循环装置包括：反向器，该反向器产生驱动上述直线电动机的交流电流；实际循环量检测部，该实际循环量检测部检测表示伴随上述活塞的往复运动，线性压缩机单位时间而排出或吸入的制冷剂的体积的实际的制冷剂循环量；目标循环量导出部，该目标循环量导出部根据上述第1热交换器和第2热交换器中的两个或一个的周边温度以及至少相对该两热交换器中的一个设定的目标温度，导出表示上述线性压缩机单位时间而应排出或吸入的制冷剂的体积的目标制冷剂循环量；控制部，该控制部对上述反向器进行控制，使得上述实际的制冷剂循环量与上述目标制冷剂循环量之间的差减少，故与采用过去的旋转型的制冷循环装置相同，可根据制冷剂的体积循环量高效率地进行采用线性压缩机的制冷循环装置的冷冻能力的控制。
由于本发明(权利要求2)涉及权利要求1所述的制冷循环装置，其特征在于其包括：行程检测部，该行程检测部检测进行往复运动的活塞的行程长度；上死点位置检测部，该上死点位置检测部检测进行往复运动的活塞的上死点位置；上述实际循环量检测部根据上述已检测出的行程长度和上述已检测出的上死点位置计算伴随活塞的1次往复运动而排出或吸入的制冷剂的容积，通过上述已计算出的容积和上述反向器所产生的交流电流的频率的乘法运算，求出上述实际的制冷剂循环量，故可在不采用测定体积循环量的情况下，高效率地对制冷循环装置的冷冻能力进行控制。
由于本发明(权利要求3)涉及权利要求2所述的制冷循环装置，其特征在于其包括：排出压力推定部，该排出压力推定部根据上述循环通路中的、位于线性压缩机的制冷剂排出侧的使制冷剂冷凝的热交换器内的制冷剂的温度，推定上述线性压缩机排出的制冷剂的压力；吸入压力推定部，该吸入压力推定部根据上述循环通路中的、位于线性压缩机的制冷剂吸入侧的使制冷剂蒸发的热交换器内的制冷剂的温度推定上述线性压缩机吸入的制冷剂的压力；上述实际循环量检测部通过采用根据上述已推定的吸入制冷剂的压力和被推定的排出制冷剂的压力而获得的、上述循环通路的制冷剂的最高压力与最低压力的压力比与上述已检测出的行程长度及上述已检测出的上死点位置的运算，求出伴随上述活塞的1次往复运动而排出或吸入的制冷剂的容积，故即使为伴随运转条件压力状态变化，制冷剂的排出压力与吸入压力的压力比变化这样的制冷循环装置，仍可根据制冷剂的体积循环量高效率对制冷循环装置的冷冻能力进行控制。
由于本发明(权利要求4)的制冷循环装置涉及下述的制冷循环装置，其包括：形成制冷剂的循环通路的第1热交换器和第2热交换器；线性压缩机，该线性压缩机具有活塞和使该活塞往复运动的直线电动机，借助该活塞的往复运动使上述循环通路内的制冷剂循环，其特征在于该制冷循环装置包括：反向器，该反向器产生驱动上述直线电动机的交流电流；实际循环量检测部，该实际循环量检测部检测表示由于上述活塞的往复运动线性压缩机单位时间排出或吸入的制冷剂的重量的实际的制冷剂循环量；目标循环量导出部，该目标循环量导出部根据上述第1热交换器和第2热交换器中的两个或一个的周边温度，以及至少相对该两个热交换器中的一个而设定的目标温度导出表示上述线性压缩机单位时间而应排出或吸入的制冷剂的重量的目标制冷剂循环量；控制部，该控制部对上述反向器进行控制，使得上述实际的制冷剂循环量与上述目标循环量之间的差减少，故可对应于进行制冷的房间的实际的温度与其目标温度的温度差，高效率地对制冷循环装置的冷冻能力进行控制，另外，由于根据与该制冷循环装置的负荷更加密切相关的制冷剂的重量循环量实现该制冷循环装置的冷冻能力，故可以有更好的响应性、稳定地进行冷冻能力的控制。
由于本发明(权利要求5)涉及权利要求4所述的制冷循环装置，其特征在于其包括：行程检测部，该行程检测部检测进行往复运动的活塞的行程长度；上死点位置检测部，该上死点位置检测部检测进行往复运动的活塞的上死点位置；排出制冷剂密度检测部，该排出制冷剂密度检测部检测从上述线性压缩机排出的制冷剂的密度，上述实际循环量检测部根据上述检测出的行程长度和上述检测出的上死点位置，计算由上述活塞的1次往复运动而排出的制冷剂的容积，根据该计算出的容积、上述检测出的密度、上述反向器所产生的交流电流的频率求出以单位时间由线性压缩机排出的制冷剂的重量，故可不采用测定制冷剂的重量循环量的传感器，而仅仅采用测定排出制冷剂的密度的传感器进行基于制冷剂的重量循环量的制冷循环装置的冷冻能力的有效的控制。
由于本发明(权利要求6)涉及权利要求5所述的制冷循环装置，其特征在于其包括：排出温度检测部，该排出温度检测部检测从上述线性压缩机排出的制冷剂的温度；排出压力检测部，该排出压力检测部检测从上述线性压缩机排出的制冷剂的压力；上述排出制冷剂密度检测部根据上述已检测出的从线性压缩机排出的制冷剂的温度与压力，导出从上述线性压缩机排出的制冷剂的密度，故可在不采用测定制冷剂的密度的传感器的情况下进行基于制冷剂的重量循环量的、制冷循环装置的冷冻能力的有效控制。
由于本发明(权利要求7)涉及权利要求4所述的制冷循环装置，其特征在于其包括：行程检测部，该行程检测部检测进行往复运动的活塞的行程长度；上死点位置检测部，该上死点位置检测部检测进行往复运动的活塞的上死点位置；吸入制冷剂密度检测部，该吸入制冷剂密度检测部检测出吸入到上述线性压缩机中的制冷剂的密度；上述实际循环量检测部根据上述已检测出的行程长度和上述已检测出的上死点位置，计算伴随上述活塞的1次往复运动而排出的制冷剂的容积，根据该已计算的容积、上述检测出的制冷剂的密度以及上述反向器所产生的交流电流的频率求出每单位时间吸入到线性压缩机中的制冷剂的重量，故可在不采用测定重量循环量的传感器的情况下仅仅采用测定吸入制冷剂的密度的传感器，进行基于制冷剂的重量循环量的、制冷循环装置的冷冻能力的高效率的控制。
由于本发明(权利要求8)涉及权利要求7所述的制冷循环装置，其特征在于其包括：吸入温度检测部，该吸入温度检测部检测吸入到上述线性压缩机中的制冷剂的温度；吸入压力检测部，该吸入压力检测部检测吸入到上述线性压缩机中的制冷剂的压力；上述吸入制冷剂密度检测部根据上述已检测出的吸入到线性压缩机中的制冷剂的温度和压力，求出吸入到上述线性压缩机中的制冷剂的密度，故可在不采用测定吸入制冷剂的密度的传感器的情况下进行基于制冷剂的重量循环量的、制冷循环装置的冷冻能力的高效率的控制。
由于本发明(权利要求9)涉及权利要求8所述的制冷循环装置，其特征在于其包括：制冷剂温度检测器，该制冷剂温度检测器将上述循环通路中的、位于线性压缩机的制冷剂吸入侧的作为使制冷剂蒸发的热交换器的蒸发器内的制冷剂的温度作为吸入到上述线性压缩机中的制冷剂的饱和温度进行检测；过热度推定部，该过热度推定部根据上述线性压缩机的运转状态推定作为吸入到上述线性压缩机中的制冷剂的温度与饱和温度的温度差的制冷剂的过热度；上述吸入温度检测部对上述检测出的蒸发器内的制冷剂的温度和上述已推定的制冷剂的过热度进行加法演算，求出吸入上述线性压缩机中的制冷剂的温度，故不采用测定吸入制冷剂的密度的传感器和测定吸入制冷剂的温度的传感器就可进行基于制冷剂的重量循环量的、制冷循环装置的冷冻能力的高效率的控制。
由于本发明(权利要求10)涉及一种空调机，该空调机包括权利要求1～9中的任何一项所述的制冷循环装置，其特征在于上述第1热交换器为室外侧热交换器，上述第2热交换器为室内侧热交换器，故具有可防止过冷或过热的阻碍舒适性的运转，比如，可在更短的时间内使室内温度成为设定温度的效果。另外，在上述这样的空调机的运转中，由于没有采用无益的电力，故可进行空调机的更高效率的运转。
由于本发明(权利要求11)涉及一种冷藏箱，该冷藏箱包括权利要求1～9中的任何一项所述的制冷循环装置，其特征在于上述第1热交换器为排放热量的冷凝器；上述第2热交换器为对箱内进行冷却的蒸发器，故具有可避免使冷藏箱内部过冷的效率较差的运转状态，比如，可在更短的时间使冷藏箱内的温度成为设定温度。
由于本发明(权利要求12)涉及一种热水供给设备，该热水供给设备包括权利要求1～9中的任何一项所述的制冷循环装置，其特征在于其包括贮存水的贮水槽；上述第1热交换器为对上述贮水槽的水进行加热的水热交换器；上述第2热交换器为从周边气氛吸收热量的空气热交换器，故具有下述效果，即，避免热水供给设备对水过度加热的效率较差的运转状态，比如，可在更短的时间使从热水供给设备供给的热水的温度成为设定温度。
由于本发明(权利要求13)涉及一种极低温冷冻设备，该极低温冷冻装置包括权利要求1～9中的任何一项所述的制冷循环装置，其特征在于其包括冷冻室，上述第1热交换器为排放热量的放热器，上述第2热交换器为对上述冷冻室内进行冷却的蓄冷器，故具有可获得精度较高的温度控制的极低温冷冻装置的效果。

Claims (13)

1.一种制冷循环装置，该制冷循环装置包括：
2.形成制冷剂的循环通路的第1热交换器和第2热交换器；
线性压缩机，该线性压缩机具有活塞和使该活塞往复运动的直线电动机，由该活塞的往复运动使上述循环通路内的制冷剂循环，其特征在于该制冷循环装置包括：
反向器，该反向器产生驱动上述直线电动机的交流电流；
实际循环量检测部，该实际循环量检测部检测出表示由于上述活塞的往复运动，线性压缩机单位时间排出或吸入的制冷剂的体积的实际的制冷剂循环量；
目标循环量导出部，该目标循环量导出部根据上述第1热交换器和第2热交换器中的双方或一方的周边温度以及至少相对该两热交换器中的一方设定的目标温度，导出表示上述线性压缩机单位时间应排出或吸入的制冷剂的体积的目标制冷剂循环量；和
控制部，该控制部对上述反向器进行控制，使得上述实际的制冷剂循环量与上述目标制冷剂循环量之间的差减少。
2.根据权利要求1所述的制冷循环装置，其特征在于其包括：
行程检测部，该行程检测部检测出进行往复运动的活塞的行程长度；
上死点位置检测部，该上死点位置检测部检测出进行往复运动的活塞的上死点位置；
上述实际循环量检测部根据上述检测出的行程长度和上述检测出的上死点位置，计算由活塞的1次往复运动排出或吸入的制冷剂的容积，由上述计算出的容积和上述反向器所产生的交流电流的频率的乘法运算，求出上述实际的制冷剂循环量。
3.根据权利要求2所述的制冷循环装置，其特征在于其包括：
排出压力推定部，该排出压力推定部根据上述循环通路中的、位于线性压缩机的制冷剂排出侧的、使制冷剂冷凝的热交换器内的制冷剂的温度，推定上述线性压缩机排出的制冷剂的压力；
吸入压力推定部，该吸入压力推定部根据上述循环通路中的、位于线性压缩机的制冷剂吸入侧的、使制冷剂蒸发的热交换器内的制冷剂的温度，推定上述线性压缩机吸入的制冷剂的压力；
上述实际循环量检测部通过采用根据上述被推定的吸入制冷剂的压力和被推定的排出制冷剂的压力而获得的、上述循环通路的制冷剂的最高压力与最低压力的压力比与根据上述检测出的行程长度和上述检测出的上死点位置的运算，求出由上述活塞的1次往复运动排出或吸入的制冷剂的容积。
4.一种制冷循环装置，该制冷循环装置包括形成制冷剂的循环通路的第1热交换器和第2热交换器；线性压缩机，该线性压缩机具有活塞和使该活塞往复运动的直线电动机，由该活塞的往复运动使上述循环通路内的制冷剂循环，其特征在于该制冷循环装置包括：
反向器，该反向器产生驱动上述直线电动机的交流电流；
实际循环量检测部，该实际循环量检测部检测表示由上述活塞的往复运动，线性压缩机单位时间排出或吸入的制冷剂的重量的实际的制冷剂循环量；
目标循环量导出部，该目标循环量导出部根据上述第1热交换器和第2热交换器中的双方或一方的周边温度以及至少相对该两个热交换器中的一方而设定的目标温度，导出表示上述线性压缩机单位时间应排出或吸入的制冷剂的重量的目标制冷剂循环量；和
控制部，该控制部对上述反向器进行控制，使得上述实际的制冷剂循环量与上述目标循环量之间的差减少。
5.根据权利要求4所述的制冷循环装置，其特征在于其包括：
行程检测部，该行程检测部检测出进行往复运动的活塞的行程长度；
上死点位置检测部，该上死点位置检测部检测出进行往复运动的活塞的上死点位置；
排出制冷剂密度检测部，该排出制冷剂密度检测部检测从上述线性压缩机排出的制冷剂的密度；
上述实际循环量检测部根据上述被检测出的行程长度和上述被检测出的上死点位置，计算由上述活塞的1次往复运动排出的制冷剂的容积，根据该计算出的容积、上述由检测出的密度、上述反向器所产生的交流电流的频率求出上述单位时间从线性压缩机排出的制冷剂的重量。
6.根据权利要求5所述的制冷循环装置，其特征在于其包括：
排出温度检测部，该排出温度检测部检测从上述线性压缩机排出的制冷剂的温度；
排出压力检测部，该排出压力检测部检测从上述线性压缩机排出的制冷剂的压力；
上述排出制冷剂密度检测部根据上述已检测出的从线性压缩机排出的制冷剂的温度与压力，导出从上述线性压缩机排出的制冷剂的密度。
7.根据权利要求4所述的制冷循环装置，其特征在于其包括：
行程检测部，该行程检测部检测进行往复运动的活塞的行程长度；
上死点位置检测部，该上死点位置检测部检测进行往复运动的活塞的上死点位置；
吸入制冷剂密度检测部，该吸入制冷剂密度检测部检测吸入上述线性压缩机内的制冷剂的密度；
上述实际循环量检测部根据上述被检测出的行程长度和上述被检测出的上死点位置，计算伴随上述活塞的1次往复运动排出的制冷剂的容积，根据该已计算的容积，上述被检测出的制冷剂的密度以及上述反向器所产生的交流电流的频率，求出以单位时间吸入到线性压缩机中的制冷剂的重量。
8.根据权利要求7所述的制冷循环装置，其特征在于其包括：
吸入温度检测部，该吸入温度检测部检测吸入到上述线性压缩机中的制冷剂的温度；
吸入压力检测部，该吸入压力检测部检测吸入到上述线性压缩机中的制冷剂的压力；和
上述吸入制冷剂密度检测部根据上述被检测出的、吸入到线性压缩机中的制冷剂的温度和压力求出吸入到上述线性压缩机中的制冷剂的密度。
9.根据权利要求8所述的制冷循环装置，其特征在于其包括：
制冷剂温度检测器，该制冷剂温度检测器将上述循环通路中的、位于线性压缩机的制冷剂吸入侧的作为使制冷剂蒸发的热交换器的蒸发器内的制冷剂的温度作为吸入到上述线性压缩机中的制冷剂的饱和温度进行检测；
过热度推定部，该过热度推定部根据上述线性压缩机的运转状态，推定作为吸入到上述线性压缩机中的制冷剂的温度与饱和温度的温度差的制冷剂的过热度；和
上述吸入温度检测部对上述已检测的蒸发器内的制冷剂的温度以及上述已推定的制冷剂的过热度进行加法演算，求出吸入上述线性压缩机中的制冷剂的温度。
10.一种空调机，该空调机包括权利要求1～9中的任何一项所述的制冷循环装置，其特征在于：
上述第1热交换器为室外侧热交换器；
上述第2热交换器为室内侧热交换器。
11.一种冷藏箱，该冷藏箱包括权利要求1～9中的任何一项所述的制冷循环装置，其特征在于：
上述第1热交换器为排放热量的冷凝器；
上述第2热交换器为对箱内进行冷却的蒸发器。
12.一种热水供给设备，该热水供给设备包括权利要求1～9中的任何一项所述的制冷循环装置，其特征在于：
其包括贮存水的贮水槽；
上述第1热交换器为对上述贮水槽的水进行加热的水热交换器；
上述第2热交换器为从周边气氛吸收热量的空气热交换器。
13.一种极低温冷冻设备，该极低温冷冻装置包括权利要求1～9中的任何一项所述的制冷循环装置，其特征在于：
其包括冷冻室；
上述第1热交换器为放出热量的散热器；和
上述第2热交换器为对上述冷冻室内进行冷却的蓄冷器。
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