JPWO2013005260A1 - 冷凍空調装置及び冷凍空調装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、低圧側の冷媒貯留容器(アキュムレーター)を有する冷凍空調装置よりも、高圧側の冷媒貯留容器(レシーバ)を有する冷凍空調装置の方が、循環する冷媒組成の変動幅が小さいことが知られている。しかし、冷凍サイクルで冷媒漏洩が生じると、冷媒貯留容器が低圧側であるか高圧側であるかにかかわらず、冷媒組成の変動幅が大きくなる。つまり、冷媒組成の変動を検知することで、冷媒漏洩を検知することができるということである。
そのような冷凍空調装置として、圧縮機をバイパスするように接続されるバイパス回路を有し、該バイパス回路に二重管熱交換器及び毛細管が接続されたものが提案されている(たとえば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の技術は、毛細管の冷媒流入側温度、毛細管の冷媒流出側温度、及び毛細管の冷媒流出側圧力を検知し、これらの検知結果に基づいて冷媒組成を算出するものである。
特許文献1に記載の技術は、バイパス回路を設ける分、冷凍サイクルを循環する冷媒量が低減してしまうので、冷凍空調装置が発揮する能力が低減し、冷凍空調装置の動作信頼性が低減してしまう可能性があった。
また、特許文献1に記載の技術において、過渡運転で圧縮機に液冷媒が流入し、圧縮機の出吐出側の冷媒配管からも二相冷媒が流出する場合には、バイパス回路に分岐する際に、冷凍サイクルを循環する冷媒と同一の冷媒組成の冷媒がバイパス回路に流入しない可能性がある。この場合には、バイパス経路で冷媒組成を検知しても、冷凍サイクルを循環する冷媒組成を検知することにならない。したがって、圧縮機に液冷媒が流入していてもそれを検知することができず、圧縮機を損傷してしまい、冷凍空調装置の動作信頼性が低減してしまう可能性があった。
さらに、特許文献1に記載の技術は、2重管熱交換器及び毛細管が搭載されているので、その分コストアップしてしまっていた。
また、特許文献2に記載の技術は、冷凍空調装置の運転状態から冷媒組成を予め把握する必要があり、冷凍空調装置ごとに多大な評価やシミュレーションが必要であるので、開発負荷や開発コストが増加してしまっていた。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る冷凍空調装置100の冷媒回路構成例である。
本実施の形態1に係る冷凍空調装置100は、冷媒として非共沸混合冷媒が採用されており、この冷媒組成を検知することで、絞り装置(後述の減圧機構4に対応)の開度などの各種機器の制御を実行するものである。そして、本実施の形態1に係る冷凍空調装置100は、冷媒の組成の検知精度を向上させる改良がなされたものである。
なお、以下の説明において、組成(冷媒組成)とは、冷凍サイクルを循環する冷媒の組成をさすものとし、充填する冷媒の組成や、冷凍サイクルの構成要素の中に存在する冷媒の組成ではない。
さらに、冷凍空調装置100は、これらの検知手段11〜15の検知結果に基づいて冷媒組成を検知する組成検知手段20、圧縮機2の回転数、及び各種機器を統括制御する制御装置21を有している。
凝縮器3は、圧縮機2から供給される高温・高圧の冷媒を凝縮液化させるものである。この凝縮器3は、一方が圧縮機2に接続され、他端が減圧機構4に接続されている。なお、凝縮器3には、送風ファン(図示省略)が付設されており、送風ファンから供給される空気と冷媒との熱交換を促進している。そして、冷媒と熱交換した空気は、送風ファンの作用によって、たとえば室外などに空気を吹き出される。
蒸発器5は、減圧機構4から流入する気液2相冷媒を蒸発ガス化させるものである。この蒸発器5は、一端が減圧機構4に接続され、他端がアキュムレーター6に接続されている。なお、蒸発器5には、送風ファン(図示省略)が付設されており、送風ファンから供給される空気と冷媒との熱交換を促進している。そして、冷媒と熱交換した空気は、送風ファンの作用によって、空調対象空間(たとえば室内、倉庫など)などに吹き出される。
アキュムレーター6は、過渡的な運転の変化(たとえば、圧縮機2の出力の変化)に対する余剰冷媒を蓄えるものである。このアキュムレーター6は、一端が蒸発器5に接続され、他端が圧縮機2の吸入側に接続されている。
ここで、吸込側温度検知手段12が配管表面に設けられると、周囲の環境(外乱)の影響を受けやすい。たとえば、一種類の圧縮機が、複数の異なる冷凍空調装置に設置された場合には、冷凍空調装置ごとに吸込側温度検知手段12の設置位置が異なる可能性があり、この設置位置の相違に起因する検出結果の誤差などの影響を受けてしまう。
しかし、吸入側温度検知手段12が、圧縮機2の内部であって、冷媒が圧縮される前の位置に設置されると、このような外乱を抑制することができ、冷媒組成を高精度に検知することができる。
このように、吸入側圧力検知手段11、吸入側温度検知手段12、吐出側圧力検知手段13、及び回転数検知手段14は圧縮機2の運転状態を検知するものであり、これらの検知手段11〜14は運転状態検知手段を構成する。
この組成検知手段20は、上記した検知手段11〜15に接続されている。なお、組成検知手段20とこれら検知手段11〜15との接続は配線で接続されていてもよいし、無線で接続されていてもよく、特に限定されるものではない。
また、本実施の形態1に係る冷凍空調装置100においては、組成検知手段20が、低沸点冷媒の冷媒組成を検出するものとする。すなわち、組成検知手段20は、低沸点冷媒に対応する定式、及びデータテーブルが記憶されているということである。そして、高沸点冷媒の冷媒組成は、低沸点冷媒の冷媒組成の値をαとしたとき、1−αにより算出することができる。
さらに、組成検知手段20は、定式、及びデータテーブルを予め記憶していてもよいし、後から設定して更新することができるものでもよい。
(1)アキュムレーター6内の冷媒は、高沸点の冷媒(HFO1234)が多く含まれる液相と、低沸点の冷媒(R32)が多く含まれる気相に分離される。そして、高沸点の冷媒が多く含まれる液相の冷媒は、アキュムレーター6内に貯溜される。一方、低沸点の冷媒が多く含まれる気相の冷媒は、アキュムレーター6から流出する。このように、アキュムレーター6内に高沸点の冷媒を多く含んでいる液相の冷媒が存在しているため、冷凍サイクル内を循環する全冷媒に対する低沸点の組成は、増大する。
なお、冷凍サイクル内を循環する全冷媒に対する低沸点の組成が、減少する場合もあることについて説明する。たとえば、冷凍空調装置が複数の室内機を有し、これらの室内機が暖房運転を実施している場合において、一部の室内機が短時間のうちに暖房運転を停止すると、室内機に液冷媒が滞留することがある。これにより、液冷媒の滞留分だけ、冷凍サイクル内を循環する全冷媒に対する低沸点の組成が、減少する。
(2)アキュムレーター6内の下方から冷媒漏洩が発生した場合には、アキュムレーター6の下方に貯留された液相の冷媒が漏洩する。液相の冷媒には高沸点の冷媒が多く含まれるので、この場合には、冷凍サイクル内を循環する全冷媒に対する低沸点の冷媒の組成が、増大する。
(3)凝縮器3と減圧機構4とを接続する冷媒配管のように、液単相の冷媒が流れる冷媒配管で冷媒漏洩が発生した場合には、低沸点の冷媒の方がガス化しやすい分、低沸点の冷媒が多く漏洩する。これにより、冷凍サイクル内を循環する全冷媒に対する高沸点の冷媒の組成が、増大する。
なお、冷媒漏洩の仕方によっては液冷媒が漏洩する可能性もあること、及びアキュムレーター6に液冷媒が存在しない場合には冷媒組成が変化しないことも述べておく。
ここで、式1と式2は、それぞれ体積効率ηvと圧縮機効率をηcの定義式である。式3、式5及び式6は、圧力、温度、冷媒組成及びエントロピーより定まる関数である。より詳しくは、式3は圧力と温度と冷媒組成の関数である。また、式5の第1項は圧力とエントロピーと冷媒組成の関数であり、式5の第2項が圧力と温度と冷媒組成の関数である。さらに、式6は、圧力と温度と冷媒組成の関数である。
組成検知手段20は、冷媒組成を検知する際に式3〜式8の各種演算を実行するが、式1から式8に記載された引数は必須というわけではなく、問題なければ感度の低い引数は省略してもよい。たとえば、式3に示すように、冷媒密度ρsの感度が低い場合には、式8における冷媒密度ρsを定数としてもよいということである。
すなわち、図5において、圧縮機2の消費電力Wが単調に増加するのは、図3に図示される冷媒密度ρsの減少度合いよりも、図4に図示される圧縮過程のエンタルピー差Δhの増加度合いが大きいことを式8に対応させることで理解することができる。
また、図5において、冷媒組成の割合と圧縮機2の消費電力Wとは、簡単な対応関係を有している。簡単な対応関係とは、たとえばリニアやリニアに近い曲線などのような1対1の関係であればよい。したがって、本実施の形態1に係る冷凍空調装置100の組成検知手段20は、確実に冷媒組成を検知することができる。
たとえば、圧縮機2内部でモータを冷却してから圧縮過程に入る低圧シェル型の圧縮機では、冷媒密度ρsが低下すると体積効率ηvが低下する。しかし、冷媒密度ρs自体があまり変化しないため、体積効率ηvの変化が圧縮機2の消費電力Wに影響を及ぼさない。
また、たとえばスクロール形の圧縮機では、固定の圧縮容積比に依存する適正圧縮比で、圧縮機効率ηcがピークとなる傾向を有する。高密度である低沸点冷媒が増加すると圧縮機の吸入側冷媒と吐出側冷媒の密度比が変化するため、圧縮容積比が固定でも適正圧縮比が変化する。しかし、密度比は冷媒密度ρsと同様に変化の度合いが小さいため、圧縮機効率ηcの変化が圧縮機の消費電力Wに影響を及ぼさない。
(ステップS0)
制御装置21の冷媒組成検知制御を要求信号が組成検知手段20で受信され、組成検知手段20は冷媒組成検知制御を開始する。その後、ステップS1に移行する。
組成検知手段20は、一定の時間が経過したか否かを判定する。
所定の時間が経過した場合には、ステップS2に移行する。
所定の時間が経過していない場合には、ステップS1を繰り返す。
なお、一定の時間は、制御装置21での他の制御の時間間隔と異なるほうが干渉しなくて制御性が安定する。そこで、たとえば10秒や20秒などの短い周期に設定するとよい。
吸入側圧力検知手段11は圧縮機2の吸入側冷媒の圧力を検知し、吸入側温度検知手段12は圧縮機2の吸入側冷媒の温度を検知し、吐出側圧力検知手段13は圧縮機2の吐出側冷媒の圧力を検知し、回転数検知手段14は圧縮機2の回転数を検知する。その後、ステップS3に移行する。
出力検知手段15は、圧縮機2の出力として消費電力Wdetを検知する。その後、ステップS4に移行する。
冷凍サイクルを循環する低沸点冷媒の組成をαとしたとき、組成検知手段20はこの冷媒組成αの値をαtmpと仮定して設定する。その後、ステップS5に移行する。
なお、ステップS4〜ステップS11のループに初めて入る際のαtmpの設定値としては、直前の冷媒組成検知制御の冷媒組成αと設定されるとよい。これにより、ステップS4〜ステップS11における収束に要するループ回数が少なく、制御性を安定させることができる。
組成検知手段20は、冷媒物性を算出する。すなわち、組成検知手段20は、ステップS2における吸入側圧力検知手段11、吸入側温度検知手段12、及び吐出側圧力検知手段13の検知結果(Ps、Ts、Pt)と、ステップS4において設定されたαtmpと、式3、式5及び式6とに基づいて、圧縮機2の吸入側冷媒の冷媒密度ρs、圧縮過程のエンタルピー差Δh、及び圧縮機2の吸入側冷媒のエントロピーSsを算出する。その後、ステップS6に移行する。
組成検知手段20は、圧縮機特性を算出する。すなわち、組成検知手段20は、ステップS2における吸入側圧力検知手段11、吸入側温度検知手段12、吐出側圧力検知手段13、及び回転数検知手段14の検知結果(Ps、Ts、Pd、N)と、ステップS3における出力検知手段15の検知結果Wdetと、ステップS4において設定されたαtmpと、圧縮機2の単体評価結果をカーブフィットさせて得られた体積効率ηvの式4及び圧縮機効率ηcの式7とに基づいて、体積効率ηv及び圧縮機効率ηcを算出する。その後、ステップS7に移行する。
なお、圧縮機2の単体評価結果をカーブフィットさせるとは、圧縮機2のみにおける評価を複数の条件で行い、その評価結果から求めた圧縮機効率ηcを、圧縮機効率ηcの展開式とカーブフィットさせてこの展開式の各種定数を定めることをいう。
組成検知手段20は、ステップS3の出力検知手段15の検知結果(Wdet)と、ステップS5で算出された圧縮機2の吸入側冷媒の冷媒密度ρs、及び圧縮過程のエンタルピー差Δhと、予め設定されている行程容積Vstと、ステップS6で算出された体積効率ηv及び圧縮機効率ηcと、式8とに基づいて、圧縮機2の消費電力Wcalを算出する。その後、ステップS8に移行する。
組成検知手段20は、ステップS7で算出された消費電力Wcalが、制限上限値であるWdet+δW以下であるか否かを判定する。
制限上限値であるWdet+δW以下である場合には、ステップS10に移行する。
制限上限値であるWdet+δW以下でない場合には、ステップS9に移行する。
なお、δW(>0)は許容誤差である。また、δWは固定値であってもよいし、WcalとWdet+δWとの差分によって変化させてもよい。
組成検知手段20は、ステップS4で設定したαtmpから所定値δαを引いた値を、αtmpとして設定する。その後、ステップ4に移行する。
なお、δαは固定値であってもよいし、WcalとWdet+δWとの差分によって変化させてもよい。
組成検知手段20は、ステップS7で算出された消費電力Wcalが、制限下限値であるWdet−δW以上であるか否かを判定する。
制限下限値であるWdet−δW以上である場合には、ステップS12に移行する。
制限下限値であるWdet−δW以上でない場合には、ステップS11に移行する。
なお、δW(>0)は許容誤差である。また、δWは固定値であってもよいし、WcalとWdet−δWとの差分によって変化させてもよい。
組成検知手段20は、ステップS4で設定したαtmpから所定値δαを加えた値を、αtmpとして設定する。その後、ステップS4に移行する。
なお、δαは固定値であってもよいし、WcalとWdet−δWとの差分によって変化させてもよい。
組成検知手段20は、αtmpを、冷凍サイクルを循環する冷媒の組成αと設定する。その後、ステップS13に移行する。
組成検知手段20は、冷媒組成を検知する制御を終了する。
また、非共沸混合冷媒が2つの冷媒を混合して構成したが、3つ以上の冷媒を混合して構成してもよい。3つ以上の冷媒の場合においては、たとえば、冷媒組成を算出する冷媒に対する、その他の冷媒の冷媒組成(組成関係式)を、予め実験やシミュレーションなどで算出しておけばよい。これにより、本実施の形態1に係る冷凍空調装置100のように1つの冷媒の冷媒組成を算出することで、その他の冷媒組成も算出することができる。
そこで、組成検知手段20が検出される電流に対応する消費電力を算出可能としておけば、出力検知手段15は圧縮機2の電流を検知するもの(電流センサ)であってもよいということである。この場合には、出力検知手段15を、過電流保護などの理由により設置されているものと共通化することで、コストを低減することができる。
また、本実施の形態1に係る冷凍空調装置100は、吸入側圧力検知手段11、吸入側温度検知手段12、吐出側圧力検知手段13、回転数検知手段14、及び出力検知手段15といった構成により、冷媒組成を検知するものである。すなわち、冷凍空調装置100は、熱交換器及び膨張機構などから構成されるバイパス回路や、アキュムレーターの液面検知器などといった高価な部材を用いない分、低コストで冷媒組成を検知することができる。
図7は、本発明の実施の形態2に係る冷凍空調装置200の冷媒回路構成例である。また、本実施の形態2では、実施の形態1と同一部分には同一符号とし、実施の形態1との相違点を中心に説明するものとする。
実施の形態1では、圧縮機2の単体評価を複数の条件で行い、該単体評価結果と、圧縮機効率をηcの展開式とをカーブフィットして、ηvの展開式の各種定数を定めた。つまり、実施の形態1に係る冷凍空調装置100の組成検知手段20は、ηvを算出するため、単体評価、及びカーブフィット等の演算をして、冷媒組成αを算出するのに対して、本実施の形態2に係る冷凍装置200の組成検知手段20は、式4を用いないで、冷媒組成αを算出するものである。これにより、開発負荷の低減、記憶装置の負荷低減、及び演算処理速度の向上を図ることができる。
また、室外機51は、実施の形態1で説明した吸入側圧力検知手段11、吸入側温度検知手段12、吐出側圧力検知手段13、及び回転数検知手段14、を有し、それらの検知手段11〜14に加えて、圧縮機2から吐出される冷媒温度を検知する吐出側温度検知手段16を有している。なお、室外機51は、実施の形態1で説明した出力検知手段15については有していない。
さらに、室外機51は、これらの検知手段11〜14、16の検知結果に基づいて冷媒組成を検知する組成検知手段20、圧縮機2の回転数、及び各種機器を統括制御する制御する制御装置21を有している。
液延長配管55及びガス延長配管58は、室外機51と室内機52とを接続する配管である。液延長配管55は、一端が室外熱交換器54に接続され、他端が減圧機構56に接続されている。また、ガス延長配管58は、一端が四方弁53に接続され、他端が室内熱交換器57に接続されている。
吐出側温度検知手段16(運転状態検知手段を構成する)は、圧縮機2から吐出される冷媒温度(高圧側冷媒圧力)を検知するものである。また、吐出側温度検知手段16は、組成検知手段20に接続されている。ここで、図7では、吐出側温度検知手段16が、アキュムレーター6と圧縮機2を接続する冷媒配管に設置されている例を図示しているが、それに限定されるものではない。すなわち、吐出側温度検知手段16は、圧縮機2の内部であって、冷媒が圧縮された後の位置(圧縮過程の後の位置)に設置されていてもよい。これにより、冷媒組成を高精度に検知することができる。
なお、吐出側温度検知手段16も吸入側温度検知手段12と同様に、圧縮機2の内部であって、冷媒が圧縮される前の位置に設置されると、外乱を抑制することができ、冷媒組成を高精度に検知することができる。
図8に図示されるように、圧縮機2の吐出側冷媒の温度は単調に増加する。そして、冷媒組成の割合と圧縮機2の吐出側冷媒の温度とは、簡単な対応関係を有している。したがって、本実施の形態2に係る冷凍空調装置200の組成検知手段20は、確実に冷媒組成を検知することができる。
制御装置21の冷媒組成検知制御を要求信号が組成検知手段20で受信され、組成検知手段20は冷媒組成検知制御を開始する。その後、ステップS51に移行する。
組成検知手段20は、一定の時間が経過したか否かを判定する。
所定の時間が経過した場合には、ステップS52に移行する。
所定の時間が経過していない場合には、ステップS51を繰り返す。
なお、一定の時間は、制御装置21での他の制御の時間間隔と異なるほうが干渉しなくて制御性が安定する。そこで、たとえば10秒や20秒などの短い周期に設定するとよい。
吸入側圧力検知手段11は圧縮機2の吸入側冷媒の圧力を検知し、吸入側温度検知手段12は圧縮機2の吸入側冷媒の温度を検知し、吐出側圧力検知手段13は圧縮機2の吐出側冷媒の圧力を検知し、回転数検知手段14は圧縮機2の回転数を検知する。その後、ステップS53に移行する。
吐出側温度検知手段16は、圧縮機2の吐出側冷媒の温度Tdetを検知する。その後、ステップS54に移行する。
冷凍サイクルを循環する低沸点冷媒の冷媒組成をαとしたとき、組成検知手段20はこの冷媒組成αの値をαtmpと設定する。その後、ステップS55に移行する。
なお、ステップS54〜ステップS61のループに初めて入る際のαtmpの設定値としては、直前の冷媒組成検知制御の冷媒組成αと設定されるとよい。これにより、ステップS54〜ステップS61における収束に要するループ回数が少なく、制御性を安定させることができる。
組成検知手段20は、冷媒物性を算出する。すなわち、組成検知手段20は、ステップS2における吸入側圧力検知手段11、吸入側温度検知手段12、及び吐出側圧力検知手段13の検知結果(Ps、Ts、Pd)と、ステップS54において設定されたαtmpと、式3、式5及び式6とに基づいて、圧縮機2の吸入側冷媒のエントロピーSs、及び圧縮過程のエンタルピー差Δhを算出する。その後、ステップS56に移行する。
組成検知手段20は、圧縮機特性を算出する。すなわち、組成検知手段20は、ステップS52における吸入側圧力検知手段11、吸入側温度検知手段12、吐出側圧力検知手段13、及び回転数検知手段14の検知結果(Ps、Ts、Pd、N)と、ステップS53における吐出側温度検知手段16の検知結果Tdetと、ステップS54において設定されたαtmpと、圧縮機2の単体評価結果をカーブフィットさせて得られた圧縮機効率ηcの式7と、に基づいて圧縮機効率ηcを算出する。その後、ステップS57に移行する。
組成検知手段20は、ステップS53の吐出側温度検知手段16の検知結果(Tdet)と、ステップS55で算出された圧縮過程のエンタルピー差Δhと、ステップS56で算出された圧縮機効率ηcと、式9とに基づいて、圧縮機2の吐出側冷媒の温度Tcalを算出する。その後、ステップS58に移行する。
組成検知手段20は、ステップS57で算出された温度Tcalが、制限上限値であるTdet+δT以下であるか否かを判定する。
制限上限値であるTdet+δT以下である場合には、ステップS60に移行する。
制限上限値であるTdet+δT以下でない場合には、ステップS59に移行する。
なお、δT(>0)は許容誤差である。また、δTは固定値であってもよいし、TcalとTdet+δTとの差分によって変化させてもよい。
組成検知手段20は、ステップS54で設定したαtmpから所定値δTを引いた値を、αtmpとして設定する。その後、ステップS54に移行する。
なお、δTは固定値であってもよいし、TcalとTdet+δTとの差分によって変化させてもよい。
組成検知手段20は、ステップS57で算出された温度Tcalが、制限下限値であるTdet−δT以上であるか否かを判定する。
制限下限値であるTdet−δT以上である場合には、ステップS62に移行する。
制限下限値であるTdet−δT以上でない場合には、ステップS61に移行する。
なお、δT(>0)は許容誤差である。また、δTは固定値であってもよいし、TcalとTdet−δTとの差分によって変化させてもよい。
組成検知手段20は、ステップS54で設定したαtmpから所定値δTを加えた値を、αtmpとして設定する。その後、ステップS54に移行する。
なお、δTは固定値であってもよいし、TcalとTdet−δTとの差分によって変化させてもよい。
組成検知手段20は、αtmpを、冷凍サイクルを循環する冷媒の組成αと設定する。その後、ステップS63に移行する。
組成検知手段20は、冷媒組成を検知する制御を終了する。
また、本実施の形態2に係る冷凍空調装置200は、吸入側圧力検知手段11、吸入側温度検知手段12、吐出側圧力検知手段13、回転数検知手段14、及び出力検知手段15といった構成により、冷媒組成を検知するものである。すなわち、冷凍空調装置200は、熱交換器及び膨張機構などから構成されるバイパス回路や、アキュムレーターの液面検知器などといった高価な部材を用いない分、低コストで冷媒組成を検知することができる。
Claims (10)
- 圧縮機、凝縮器、絞り装置、及び蒸発器を有し、これらが冷媒配管で接続されて構成された冷凍サイクルを有し、該冷凍サイクルを循環させる冷媒として非共沸混合冷媒を採用した冷凍空調装置において、
前記圧縮機の運転状態を検知する運転状態検知手段と、
前記圧縮機の出力を検知する出力検知手段と、
前記運転状態と、前記出力と、冷媒組成との相関関係を算出し、該相関関係を示すデータを保有する組成検知手段と、
を有し、
前記組成検知手段は、
前記運転状態検知手段の検知結果と、前記出力検知手段の検知結果と、前記相関関係を示すデータとに基づいて前記冷凍サイクルを循環する冷媒の組成を算出する
ことを特徴とする冷凍空調装置。 - 前記運転状態検知手段は、
前記運転状態として、前記圧縮機の吸入側の冷媒圧力及び吐出側の冷媒圧力、前記圧縮機の吸入側の冷媒温度、及び前記圧縮機の回転数を検知する
ことを特徴とする請求項1に記載の冷凍空調装置。 - 前記出力検知手段は、前記出力として前記圧縮機の消費電力を検知する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の冷凍空調装置。 - 前記出力検知手段は、前記圧縮機の電流を検知し、
前記組成検知手段は、前記出力検知手段の前記電流の検知結果に基づいて前記圧縮機の消費電力を算出する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の冷凍空調装置。 - 前記運転状態検知手段は、前記圧縮機の吐出側冷媒の温度を検知し、
前記出力検知手段は、前記出力として前記圧縮機の吐出側冷媒の温度を検知する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の冷凍空調装置。 - 前記組成検知手段は、
前記運転状態検知手段の検知結果と、前記相関関係を示すデータとに基づいて、冷媒物性及び圧縮機特性を算出し、
該算出された前記冷媒物性及び前記圧縮機特性に基づいて、前記圧縮機の出力を算出し、
前記出力検知手段の検知結果と、前記算出された前記圧縮機の出力と、前記相関関係を示すデータとに基づいて、前記冷媒組成を算出する
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。 - 前記組成検知手段が算出する前記冷媒物性は、
前記圧縮機の吸入側の冷媒密度、前記圧縮機の吸入側のエントロピー、前記圧縮機の吸入側のエンタルピー、及び前記圧縮機の吐出側のエンタルピーであり、
前記組成検知手段が算出する前記圧縮機特性は、
前記圧縮機の体積効率、及び前記圧縮機の圧縮機効率である
ことを特徴とする請求項1〜4に従属する請求項6に記載の冷凍空調装置。 - 前記組成検知手段が算出する前記冷媒物性は、
前記圧縮機の吸入側の冷媒密度、前記圧縮機の吸入側のエントロピー、前記圧縮機の吸入側のエンタルピー、及び前記圧縮機の吐出側のエンタルピーであり、
前記組成検知手段が算出する前記圧縮機特性は、
前記圧縮機の圧縮機効率である
ことを特徴とする請求項5に従属する請求項6に記載の冷凍空調装置。 - 前記非共沸冷媒は2成分以上の冷媒から構成され、
前記2成分以上の冷媒のうちの低沸点冷媒がR32であり、
前記2成分以上の冷媒のうちの高沸点冷媒がハイドロフルオロオレフィン系冷媒可燃性冷媒である
ことを特徴とする請求項1〜8に記載の冷凍空調装置。 - 圧縮機、凝縮器、絞り装置、及び蒸発器を有し、これらが冷媒配管で接続されて構成された冷凍サイクルを有し、該冷凍サイクルを循環させる冷媒として非共沸混合冷媒を採用した冷凍空調装置の制御方法において、
前記圧縮機の冷媒圧力、前記圧縮機の冷媒温度、前記圧縮機の回転数、前記圧縮機の出力、及び前記冷媒組成の相関関係に基づいて、前記冷凍サイクルを循環する冷媒の組成を算出する
ことを特徴とする冷凍空調装置の制御方法。
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KR102460483B1 (ko) * | 2016-02-04 | 2022-10-31 | 엘지전자 주식회사 | 인공지능 기능을 수반하는 공기 조화기 및 그 제어방법 |
JP6747109B2 (ja) * | 2016-07-06 | 2020-08-26 | ダイキン工業株式会社 | スクロール圧縮機 |
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CN109863307B (zh) * | 2016-10-28 | 2020-11-03 | 三菱电机株式会社 | 涡旋式压缩机、制冷循环装置以及壳体 |
CN106813917A (zh) * | 2017-03-14 | 2017-06-09 | 广东志高暖通设备股份有限公司 | 一种空调、检测冷媒异常节流的装置与方法 |
TWI666532B (zh) | 2017-10-05 | 2019-07-21 | 群光電能科技股份有限公司 | 效能預測方法 |
US11067319B2 (en) * | 2018-03-05 | 2021-07-20 | Johnson Controls Technology Company | Heat exchanger with multiple conduits and valve control system |
JP6857813B2 (ja) * | 2018-03-05 | 2021-04-14 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 冷凍サイクル装置 |
CN110375466B (zh) | 2018-04-13 | 2022-10-28 | 开利公司 | 用于空气源热泵系统的制冷剂泄露的检测装置和方法 |
US10895393B2 (en) * | 2018-07-06 | 2021-01-19 | Johnson Controls Technology Company | Variable refrigerant flow system with pressure optimization using extremum-seeking control |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08254363A (ja) * | 1995-03-15 | 1996-10-01 | Toshiba Corp | 空調制御装置 |
JPH08261576A (ja) * | 1995-03-27 | 1996-10-11 | Mitsubishi Electric Corp | 非共沸混合冷媒搭載の冷凍装置 |
JPH10160273A (ja) * | 1996-12-02 | 1998-06-19 | Hitachi Ltd | 空気調和装置 |
WO2009154149A1 (ja) * | 2008-06-16 | 2009-12-23 | 三菱電機株式会社 | 非共沸混合冷媒及び冷凍サイクル装置 |
JP2010002090A (ja) * | 2008-06-19 | 2010-01-07 | Panasonic Corp | 冷凍サイクル装置 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3178103B2 (ja) * | 1992-08-31 | 2001-06-18 | 株式会社日立製作所 | 冷凍サイクル |
US5651263A (en) * | 1993-10-28 | 1997-07-29 | Hitachi, Ltd. | Refrigeration cycle and method of controlling the same |
EP0854330B1 (en) * | 1994-07-21 | 2002-06-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Refrigeration air-conditioner using a non-azeotrope refrigerant and having a control-information detecting apparatus |
CN1083093C (zh) * | 1994-08-30 | 2002-04-17 | 株式会社东芝 | 空调器 |
JP3655681B2 (ja) * | 1995-06-23 | 2005-06-02 | 三菱電機株式会社 | 冷媒循環システム |
JPH10122711A (ja) * | 1996-10-18 | 1998-05-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 冷凍サイクル制御装置 |
JP3185722B2 (ja) * | 1997-08-20 | 2001-07-11 | 三菱電機株式会社 | 冷凍空調装置および冷凍空調装置の冷媒組成を求める方法 |
JP2001099501A (ja) | 1999-09-30 | 2001-04-13 | Yamaha Motor Co Ltd | 非共沸冷媒を使用した冷媒循環式熱移動装置 |
US6701725B2 (en) * | 2001-05-11 | 2004-03-09 | Field Diagnostic Services, Inc. | Estimating operating parameters of vapor compression cycle equipment |
US20100122545A1 (en) * | 2008-11-19 | 2010-05-20 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Tetrafluoropropene compositions and uses thereof |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08254363A (ja) * | 1995-03-15 | 1996-10-01 | Toshiba Corp | 空調制御装置 |
JPH08261576A (ja) * | 1995-03-27 | 1996-10-11 | Mitsubishi Electric Corp | 非共沸混合冷媒搭載の冷凍装置 |
JPH10160273A (ja) * | 1996-12-02 | 1998-06-19 | Hitachi Ltd | 空気調和装置 |
WO2009154149A1 (ja) * | 2008-06-16 | 2009-12-23 | 三菱電機株式会社 | 非共沸混合冷媒及び冷凍サイクル装置 |
JP2010002090A (ja) * | 2008-06-19 | 2010-01-07 | Panasonic Corp | 冷凍サイクル装置 |
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