制冷空调装置及制冷空调装置的控制方法

摘要

本发明提供的制冷空调装置（100、200）具有压缩机（2）、冷凝器（3）、节流装置（4）和蒸发器（5），并具有用制冷剂配管将它们连接而构成的制冷循环，在制冷循环内循环的制冷剂采用非共沸混合制冷剂。该制冷空调装置具有：运转状态检测机构（11～14），检测压缩机（2）的制冷剂压力、压缩机（2）的制冷剂温度和压缩机（2）的转速；检测压缩机（2）的输出的输出检测机构（15）；以及组成检测机构（20），计算压缩机的制冷剂压力、压缩机的制冷剂温度、压缩机（2）的转速、压缩机（2）的输出和制冷剂组成之间的相关关系，并保存表示该相关关系的数据；组成检测机构（20），根据运转状态检测机构（11～14）的检测结果、输出检测机构（15）的检测结果和表示相关关系的数据，计算在制冷循环内循环的制冷剂的组成。

说明书

技术领域

本发明涉及采用非共沸混合制冷剂作为制冷剂的制冷空调装置，特别涉及进行了使该制冷剂的组成的检测精度提高的改进的制冷空调装置。 

背景技术

采用非共沸混合制冷剂的制冷空调装置，由于非共沸混合制冷剂中所含的制冷剂的沸点各不相同，所以，循环的制冷剂的组成有时会变化。特别是制冷空调装置的规模大时，其制冷剂组成的变化变得显著。这样，当制冷剂组成变化时，即使在相同压力下，冷凝温度、蒸发温度也可能会变化。即，因为热交换器中的制冷剂饱和温度不合适，所以，在热交换器中，制冷剂的冷凝液化或蒸发气化不容易实现，热交换效率可能会降低。 

另外，当制冷剂组成变化时，即使热交换器的制冷剂流出侧是相同温度、相同压力，过热或过冷也可能会变化。即，在被压缩机吸入之前不能形成适当的过热，液体制冷剂流入压缩机而会使压缩机受损。或者，在流入膨胀阀之前不能形成适当的过冷，形成为气液二相状态而可能会产生制冷剂音、不稳定现象。 

在此，众所周知具有高压侧制冷剂储存容器（贮液器）的制冷空调装置，与具有低压侧制冷剂储存容器（气液分离器）的制冷空调装置相比，循环的制冷剂组成的变动幅度小。但是，如果在制冷循环中产生制冷剂泄漏，则无论制冷剂储存容器是低压侧或是高压侧，制冷剂组成的变动幅度都变大。即，通过检测制冷剂组成的变化，可以检测到制冷剂泄漏。 

于是，为了抑制热交换效率的降低、避免压缩机的损伤、抑制制 冷剂音的产生、抑制不稳定现象、以及检测制冷剂的泄漏，提出了各种具有检测制冷剂组成的机构的制冷空调装置。 

作为这样的制冷空调装置，提出有：具有旁通压缩机地连接的旁通回路，在该旁通回路上连接着双重管热交换器和毛细管（例如见专利文献1）。在专利文献1记载的技术中，检测毛细管的制冷剂流入侧温度、毛细管的制冷剂流出侧温度、以及毛细管的制冷剂流出侧压力，根据这些检测结果，算出制冷剂组成。 

另外，作为这样的制冷空调装置，提出有：通过检测气液分离器内的剩余制冷剂量，算出制冷剂组成（例如见专利文献2）。即，在专利文献2记载的技术中，利用室内机运转台数、外气温度这样的信息与预先求出的制冷剂组成的相关关系，算出制冷剂组成，通过检测气液分离器内的剩余制冷剂量，修正计算出的制冷剂组成，从而算出循环的制冷剂组成。 

在先技术文献 

专利文献 

专利文献1：日本特开平11－63747号公报（例如，见说明书的[0027]～[0029]段） 

专利文献2：日本特开2001－99501号公报（例如，见说明书的[0041]、[0042]、[0051]～[0053]段） 

发明内容

发明要解决的课题 

在专利文献1记载的技术中，根据毛细管中的膨胀过程的前后状态来检测组成，例如，当制冷空调装置的制冷循环中并列存在着多个膨胀过程时，要检测的制冷剂组成的检测精度可能会降低。 

在专利文献1记载的技术中，由于相应于设置旁通回路，在制冷循环内循环的制冷剂量相应地减少，从而制冷空调装置发挥的能力降低，制冷空调装置的动作可靠性可能会降低。 

另外，在专利文献1记载的技术中，在因过渡运转导致液体制冷 剂流入压缩机、并从压缩机排出侧的制冷剂配管也流出了二相制冷剂的情况下，当分支到旁通回路时，与在制冷循环中循环的制冷剂相同的制冷剂组成的制冷剂可能不流入旁通回路。这时，即使在旁通路径检测制冷剂组成，也不能检测在制冷循环内循环的制冷剂组成。因此，即使液体制冷剂流入压缩机，也不能检测到，从而可能会损伤压缩机，降低制冷空调装置的动作可靠性。 

另外，在专利文献1记载的技术中，由于安装了双重管热交换器和毛细管，所以，成本相应地提高。 

在专利文献2记载的技术中，由于在气液分离器内设置了液面检测器，所以，成本相应地提高。 

另外，专利文献2记载的技术，必须预先从制冷空调装置的运转状态掌握制冷剂组成，必须按每个制冷空调装置进行大量评价或模拟，所以，开发负荷、开发成本增加。 

本发明的制冷空调装置的目的是，提供在抑制成本提高的同时提高循环的制冷剂组成的检测精度、提高运转时的动作可靠性的制冷空调装置。 

解决课题的技术方案 

本发明的制冷空调装置，具有压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器，并具有用制冷剂配管将它们连接而构成的制冷循环，作为在该制冷循环内循环的制冷剂采用非共沸混合制冷剂；其中，该制冷空调装置具有：检测压缩机的运转状态的运转状态检测机构；检测压缩机的输出的输出检测机构；以及组成检测机构，计算运转状态、输出和制冷剂组成的相关关系，并保存表示该相关关系的数据；组成检测机构，根据运转状态检测机构的检测结果、输出检测机构的检测结果和表示相关关系的数据，算出在制冷循环内循环的制冷剂的组成。 

发明效果 

在本发明的制冷空调装置中，组成检测机构，根据运转状态检测机构的检测结果、输出检测机构的检测结果和表示相关关系的数据，算出在制冷循环内循环的制冷剂的组成。这样，可抑制成本的提高并 提高循环的制冷剂组成的检测精度、提高运转时的动作可靠性。 

附图说明

图1是本发明实施方式1的制冷空调装置的制冷剂回路构造例。 

图2是说明在使低沸点制冷剂的制冷剂组成比变化时压缩机的压缩过程中的状态变化的莫里尔线图。 

图3是说明循环的制冷剂中所含的低沸点制冷剂的比例与制冷剂密度的关系的曲线图。 

图4是说明循环的制冷剂中所含的低沸点制冷剂的比例与压缩机压缩过程（压缩前后）中的热函差的关系的曲线图。 

图5是说明循环的制冷剂中所含的低沸点制冷剂的比例与压缩机的消耗电力的关系的曲线图。 

图6是说明用于检测本发明实施方式1的制冷空调装置的制冷剂组成的控制的流程图。 

图7是本发明实施方式2的制冷空调装置的制冷剂回路构造例。 

图8是说明循环的制冷剂中所含的低沸点制冷剂的比例与压缩机的排出侧的温度的关系的曲线图。 

图9是说明用于检测本发明实施方式2的制冷空调装置的制冷剂组成的控制的流程图。 

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。 

实施方式1 

图1是本发明实施方式1的制冷空调装置100的制冷剂回路构造例。 

本实施方式1的制冷空调装置100采用非共沸混合制冷剂作为制冷剂，通过检测该制冷剂组成，执行节流装置（对应于后述的减压机构4）的开度等各种设备的控制。本实施方式1的制冷空调装置100进行了提高制冷剂的组成的检测精度的改进。 

在以下的说明中，组成（制冷剂组成）是指在制冷循环内循环的制冷剂的组成，而并非充填的制冷剂的组成、存在于制冷循环的构成要素中的制冷剂的组成。 

如图1所示，制冷空调装置100具有压缩制冷剂的压缩机2、使制冷剂冷凝液化的冷凝器3、将制冷剂减压并使其膨胀的减压机构4、使制冷剂蒸发气化的蒸发器5、和蓄存剩余制冷剂的气液分离器6，并具有用制冷剂配管将它们连接而构成的制冷循环。这里，制冷空调装置100，作为在其制冷循环中循环的制冷剂，采用非共沸混合制冷剂。在本实施方式1中，作为非共沸混合制冷剂，采用R32（充填组成是R32为54wt%）作为低沸点的制冷剂，采用HFO1234yf（充填组成是46wt%）作为高沸点的制冷剂。另外，在该充填组成的情况下，非共沸混合制冷剂的地球暖化系数（GWP）是300。 

另外，制冷空调装置100中还具有检测非共沸混合制冷剂的组成的各种设备。即，制冷空调装置100具有检测被压缩机2吸入的制冷剂压力的吸入侧压力检测机构11、检测被压缩机2吸入的制冷剂温度的吸入侧温度检测机构12、检测从压缩机2排出的制冷剂压力的排出侧压力检测机构13、检测压缩机2的转速的转速检测机构14、和检测压缩机2的输出的输出检测机构15。 

另外，制冷空调装置100还具有根据这些检测机构11～15的检测结果来检测制冷剂组成的组成检测机构20、综合控制压缩机2的转速以及各种设备的控制装置21。 

压缩机2吸入制冷剂，将该制冷剂压缩成高温高压的状态后排出。该压缩机2的排出侧与冷凝器3连接，吸引侧与气液分离器6连接。压缩机2例如可由容量可变控制的变频压缩机等构成。 

冷凝器3使得从压缩机2供给来的高温高压的制冷剂冷凝液化。该冷凝器3的一端与压缩机2连接，另一端与减压机构4连接。另外，在冷凝器3中，附设有送风风扇（省略图示），促进从送风风扇供给来的空气与制冷剂的热交换。与制冷剂热交换后的空气，借助送风风扇的作用，例如吹出到室外等。 

减压机构4使得从冷凝器3流入的液体制冷剂减压膨胀。减压机构4可由开度可变控制的、例如电子式膨胀阀等构成。该减压机构4的一端与冷凝器3连接，另一端与蒸发器5连接。 

蒸发器5使得从减压机构4流入的气液二相制冷剂蒸发气化。该蒸发器5的一端与减压机构4连接，另一端与气液分离器6连接。另外，在蒸发器5中，附设有送风风扇（省略图示），促进从送风风扇供给来的空气与制冷剂的热交换。与制冷剂热交换后的空气，借助送风风扇的作用，吹出到空调对象空间（例如室内、仓库等）。 

气液分离器6储存相对于过渡的运转的变化（例如压缩机2输出的变化）的剩余制冷剂。该气液分离器6的一端与蒸发器5连接，另一端与压缩机2的吸入侧连接。 

吸入侧压力检测机构11检测被压缩机2吸入的制冷剂压力（低压侧制冷剂压力），例如由压力传感器等构成。即，吸入侧压力检测机构11，为了检测制冷剂组成，检测因减压机构4的作用而成为了低压的制冷剂的压力。另外，吸入侧压力检测机构11与组成检测机构20连接。这里，在图1中，图示了吸入侧压力检测机构11设置于压缩机2吸入口附近的制冷剂配管的例子，但并不限定于此。即，吸入侧压力检测机构11也可以设置于从减压机构4的制冷剂流出口到压缩机2吸入口为止的制冷剂配管（包含蒸发器5和气液分离器6）。这样，可以实现与用于冷凝器3的送风风扇的转速、减压机构4的开度等控制的压力检测传感器（省略图示）的共用化，可相应地抑制成本。 

吸入侧温度检测机构12检测被压缩机2吸入的制冷剂温度（低压侧制冷剂温度），例如由温度传感器等构成。另外，吸入侧温度检测机构12与组成检测机构20连接。这里，在图1中，图示了吸入侧温度检测机构12设置于连接气液分离器6和压缩机2的制冷剂配管的例子，但并不限定于此。即，吸入侧温度检测机构12也可以设置在压缩机2内部、且制冷剂被压缩前的位置（进入压缩过程前的位置）。 

如果吸入侧温度检测机构12设在配管表面，则容易受周围环境（外干扰）的影响。例如，当一个种类的压缩机设置在多个不同的制 冷空调装置中时，每个制冷空调装置中，吸入侧温度检测机构12的设置位置可能不同，会受到该设置位置的不同而引起的检测结果的误差等影响。 

但是，若将吸入侧温度检测机构12设置在压缩机2内部、且制冷剂被压缩前的位置，则可以抑制这样的外干扰，可高精度地检测制冷剂组成。 

排出侧压力检测机构13检测从压缩机2排出的制冷剂压力（高压侧制冷剂压力），例如由压力传感器等构成。即，排出侧压力检测机构13，检测因压缩机2的作用而成为高压的制冷剂的压力。另外，排出侧压力检测机构13与组成检测机构20连接。这里，在图1中，图示了排出侧压力检测机构13设置于压缩机2的排出口附近的制冷剂配管的例子，但并不限定于此。即，排出侧压力检测机构13也可以设置于从压缩机2的排出口到减压机构4的制冷剂流入口为止的制冷剂配管（包含冷凝器3）。这样，可以实现与用于蒸发器5的送风风扇的转速、减压机构4的开度等控制的压力传感器（图未示）的共用化，可相应地抑制成本。 

转速检测机构14检测压缩机2的转速，例如由非接触的旋转速度传感器等构成。另外，转速检测机构14检测转速的方式并不限定于此，可以是把控制压缩机2的转速的控制装置21输出给压缩机2的指令值作为转速的方式。另外，转速检测机构14与组成检测机构20连接。 

这样，吸入侧压力检测机构11、吸入侧温度检测机构12、排出侧压力检测机构13和转速检测机构14检测压缩机2的运转状态，这些检测机构11～14构成运转状态检测机构。 

输出检测机构15检测压缩机2的输出。该输出检测机构15经由电力供给线L连接在压缩机2与控制装置21之间。这样，输出检测机构15可以检测从省略图示的电源经由控制装置21供给到压缩机2的电力。另外，输出检测机构15与组成检测机构20连接。 

组成检测机构20存储着后述式1～式8中记载的函数，根据吸入侧压力检测机构11、吸入侧温度检测机构12、排出侧压力检测机构 13及转速检测机构14的检测结果、和上述式1～式8，算出压缩机2的消耗电力。该组成检测机构20例如由微机或与其相当的电子回路等构成。组成检测机构20，根据算出的压缩机2的消耗电力和输出检测机构15的检测结果，算出制冷剂组成。另外，已经描述了组成检测机构20存储着1～式8中记载的函数，是指用自变量（Pd、Ps、Ts、α、N等）的多项式形成为公式化地存储着。 

该组成检测机构20与上述检测机构11～15连接。另外，组成检测机构20与这些检测机构11～15的连接，可以利用配线连接，也可以是无线连接，没有特别限定。 

组成检测机构20，也可以不是存储着式1～式8中记载的函数的形态，而是制成与式1～式8对应的数据表格地存储起来，是内插适当数据的形态。这样，通过将数据表格化而可以减少计算时间，所以，可以使得组成检测机构20的控制性稳定。 

另外，在本实施方式1的制冷空调装置100中，组成检测机构20检测低沸点制冷剂的制冷剂组成。即，组成检测机构20存储着与低沸点制冷剂对应的公式和数据表格。设低沸点制冷剂的制冷剂组成值为α时，高沸点制冷剂的制冷剂组成，可用1－α算出。 

另外，组成检测机构20可以预先存储公式和数据表格，也可以在以后设定并更新。 

控制装置21综合控制减压机构4的开度、压缩机2的转速、分别附设于冷凝器3和蒸发器5的送风风扇的转速等的动作。本实施方式1的制冷空调装置100的控制装置21，根据组成检测机构20的检测结果，可综合控制上述各种设备的动作。另外，控制装置21与省略图示的电源连接，另外，经由电力供给线L与输出检测机构15及压缩机2连接。 

下面，说明制冷空调装置100的制冷剂动作。被压缩机2压缩后的高温高压的气体制冷剂流入冷凝器3而冷凝液化。从冷凝器3流出的液体制冷剂流入减压机构4而被减压。从减压机构4流出的低压的气液二相制冷剂，流入蒸发器5而蒸发气化。从蒸发器5流出的气体 制冷剂，流入气液分离器6，从而由制冷空调装置100的运转条件、负荷条件等产生的剩余制冷剂被储存起来。从气液分离器6流出的气体制冷剂被压缩机2吸入，再次被压缩。 

下面，用以下3个作为例子对制冷剂组成变化的原因进行说明。所谓制冷剂组成的变化，是指在制冷循环中循环的制冷剂组成相对于充填在制冷循环中的制冷剂组成的变化。 

（1）气液分离器6内的制冷剂被分离成为含有较多高沸点制冷剂（HFO1234）的液相、和含有较多低沸点制冷剂（R32）的气相。含有较多高沸点制冷剂的液相制冷剂储存在气液分离器6内。另一方面，含有较多低沸点制冷剂的气相制冷剂从气液分离器6流出。这样，含有较多高沸点制冷剂的液相制冷剂存在于气液分离器6内，所以，相对于在制冷循环内循环的全部制冷剂，低沸点制冷剂的组成增多。 

另外，相对于在制冷循环内循环的全部制冷剂，低沸点制冷剂的组成也有减少的情形，下面说明这种情形。例如，制冷空调装置有多个室内机，这些室内机在实施制热运转时，如果一部分室内机在短时间内停止制热运转，则液体制冷剂有时就会滞留在室内机内。这样，相应于液体制冷剂的滞留，相对于在制冷循环内循环的全部制冷剂，低沸点制冷剂的组成相应地减少。 

（2）从气液分离器6内的下方产生了制冷剂泄漏时，储存在气液分离器6下方的液相制冷剂泄漏。由于液相制冷剂中含有较多的高沸点制冷剂，所以，这时相对于在制冷循环内循环的全部制冷剂，低沸点制冷剂的组成增多。 

（3）像连接冷凝器3和减压机构4的制冷剂配管那样，当液体单相制冷剂流经的制冷剂配管产生了制冷剂泄漏时，由于低沸点制冷剂容易气化，所以，低沸点制冷剂泄漏较多。这样，相对于在制冷循环内循环的全部制冷剂，高沸点制冷剂的组成增多。 

另外，也会对如下情况进行说明：因制冷剂泄漏的方式，液体制冷剂也有泄漏的可能性；以及气液分离器6中不存在液体制冷剂时，制冷剂组成不变化。 

下面，说明本实施方式1的制冷空调装置100的组成检测机构20在计算制冷剂组成时采用的公式。这里，设压缩机2的吸入侧制冷剂的压力为Ps，压缩机2的吸入侧制冷剂的温度为Ts，压缩机2的排出侧制冷剂的压力为Pd，压缩机2的转速为N，低沸点制冷剂相对于全部制冷剂的制冷剂组成为α，压缩机2的行程容积为Vst，压缩机2的吸入侧制冷剂的制冷剂密度为ρs，压缩机2的吸入侧制冷剂的熵为Ss，制冷剂被压缩机2压缩前后的热函差为Δh、压缩机2的压缩机效率为ηc，压缩机2的体积效率为ηv，制冷剂循环量为Gr，压缩机2的消耗电力为W，下列各式成立。 

[式1] 

Gr≡p_s·η_v·Vst·N 

[式2] 

W≡Gr·Δh/ηc 

[式3] 

ρ_s＝ρ_PTα(P_s，T_s，α) 

[式4] 

η_v＝f₁(P_d，P_s，T_s，N，α) 

[式5] 

ΔH≡h_d^jdeal-h_s＝h_PSα(P_d，S_s，α)-h_PTa(P_s，T_s，α) 

[式6] 

S_s=S_PTα(P_s，T_s，α) 

[式7] 

η_c＝f₂(P_d，P_s，T_s，N，α) 

这里，根据式1～式7，对压缩机消耗电力W进行整理而得到式8。 

[式8] 

W＝(ρ_s·Δh)×(N·Vst·η_v/ηc) 

其中，式1和式2分别是体积效率ηv和压缩机效率ηc的定义式。式3、式5和式6是由压力、温度、制冷剂组成和熵决定的函数。具 体地说，式3是压力、温度和制冷剂组成的函数。另外，式5的第1项是压力、熵和制冷制组成的函数。式5的第2项是压力、温度和制冷剂组成的函数。另外，式6是压力、温度和制冷剂组成的函数。 

式4和式7是压缩机2的性能指标，是将体积效率ηv的定义式即式1和压缩机效率ηc的定义式即式2展开的公式。在多个条件下进行压缩机2的单体评价，将该单体评价结果、和前述体积效率ηv的展开式及压缩机效率ηc的展开式进行曲线拟合，决定各展开式的各种常数。另外，体积效率ηv和压缩机效率ηc，如果精度高，也可以用模拟预测得到。另外，也可以同时使用上述的压缩机2的单体评价和模拟。即，减少上述单体评价的试验数，用模拟内插或外插得到的结果，得到体积效率ηv和压缩机效率ηc。 

压缩机2的消耗电力W用式8表示。具体地说，第1个括号内记载的项是与从制冷空调装置100的运转状态计算得到的制冷剂物性对应的项，第2个括号内记载的项是与从制冷空调装置100的运转状态计算得到的压缩机特性对应的项。所谓制冷剂物性，是指制冷剂密度ρs和压缩过程中的热函差Δh。另外，所谓压缩机特性，是指压缩机2的转速N、压缩机2的行程容积Vst、体积效率ηv和压缩机效率ηc。另外，压缩机2的行程容积Vst是压缩机2固有的，是已知的数值。 

组成检测机构20，在检测制冷剂组成时进行式3～式8的各种计算，但是，式1～式8中记载的自变量并不是必须的，如果没问题，也可以省略掉灵敏度低的自变量。例如，如式3所示，制冷剂密度ρs的灵敏度低时，也可以把式8中的制冷剂密度ρs作为常数。 

对于本实施方式1的制冷空调装置100，组成检测机构20根据这样得到的式8，算出压缩机2的消耗电力W，根据该算出的消耗电力和输出检测机构15的检测结果，算出制冷剂组成。关于制冷剂组成的计算方法的具体例，请参照后述图6的说明。 

图2是说明在使低沸点制冷剂的制冷剂组成变化时压缩机2的压缩过程中的状态变化的莫里尔线图。图3是说明循环的制冷剂中所含的低沸点制冷剂的比例与制冷剂密度的关系的曲线图。图4是说明循 环的制冷剂中所含的低沸点制冷剂的比例与压缩机2的压缩过程（压缩前后）中的热函差的关系的曲线图。图5是说明循环的制冷剂中所含的低沸点制冷剂的比例与压缩机2的消耗电力的关系的曲线图。下面，参照图2～图5，说明使低沸点制冷剂的比例（低沸点制冷剂的组成比）变化时的莫里尔线图（图2）、制冷剂密度ρs（图3）、压缩过程的热函差Δh（图4）、和压缩机2的消耗电力W（图5）。 

另外，图2～图5中，将压缩机2的吸入侧制冷剂的压力、压缩机2的排出侧制冷剂的压力、冷凝器3出口过冷、蒸发器5出口过热固定，使循环的制冷剂组成变化。之所以将压缩机2的吸入侧制冷剂的压力、压缩机2的排出侧制冷剂的压力固定，是为了看出制冷剂组成的差对莫里尔线图（图2）、制冷剂密度ρs（图3）、压缩过程的热函差Δh（图4）、和压缩机2的消耗电力W（图5）的影响。另外，图2～图5所示的结果，也可以用冷凝器3出口温度代替冷凝器3出口过冷、用蒸发器5出口温度代替蒸发器5出口过热，也具有相同倾向。 

如图2所示，随着低沸点制冷剂的组成比、即低沸点制冷剂的比例增大，压缩过程朝高热函侧（图面右侧）移动，而且压缩过程的倾斜增大。另外，如图3所示，随着低沸点制冷剂的比例增大，制冷剂密度ρs单调地减小。另外，如图4所示，随着低沸点制冷剂的比例增大，压缩过程的热函差Δh增大。因此，如图5所示，压缩机2的消耗电力W单调地增加。 

即，可以理解：图5中压缩机2的消耗电力W之所以单调地增加，是因为图4所示的压缩过程的热函差Δh的增加程度比图3所示的制冷剂密度ρs的减少程度大，这一点与式8对应。 

另外，图5中，制冷剂组成的比例和压缩机2的消耗电力W具有简单的对应关系。简单的对应关系是指，例如只要是线状或近似线状的曲线等那样的一对一的关系即可。因此，本实施方式1的制冷空调装置100中的组成检测机构20能切实地检测制冷剂组成。 

另外，说明相对于低沸点制冷剂的比例的变化，体积效率ηv和压缩机效率ηc的变化。体积效率ηv和压缩机效率ηc，如式4和式7 所示，本应受低沸点制冷剂的比例的变化（制冷剂组成的变化）的影响，但是结果，可以说其影响程度小。 

例如，在压缩机2内部将马达冷却后进入压缩过程的低压壳型压缩机中，制冷剂密度ρs减小时，体积效率ηv降低。但是，由于制冷剂密度ρs本身没有大的变化，所以，体积效率ηv的变化对压缩机2的消耗电力W没有影响。 

另外，例如涡旋型的压缩机中，具有压缩机效率ηc以依赖于固定的压缩容积比的适当压缩比而成为峰值的倾向。高密度的低沸点制冷剂增加时，压缩机的吸入侧制冷剂和排出侧制冷剂的密度比变化，因此，即使压缩容积比固定，适当压缩比也变化。但是，密度比与制冷剂密度ρs同样地，由于变化的程度小，所以，压缩机效率ηc的变化对压缩机的消耗电力W没有影响。 

这里，如图2所示，当循环的制冷剂组成变化时，即使是相同的压力，热函也变化，所以，制冷空调装置100的能力变化。为了使制冷空调装置100发挥所要求的能力，必须准确地检测循环的制冷剂组成来进行运转控制。即，本实施方式1的制冷空调装置100，执行下面说明的制冷剂组成检测控制，用高精度检测出循环的制冷剂组成，将该检测结果用于运转控制。 

图6是说明用于检测本发明实施方式1的制冷空调装置100的制冷剂组成的控制的流程图。下面，参照图6说明检测制冷剂组成的控制（制冷剂组成检测控制）的一例。 

（步骤S0） 

控制装置21的要求制冷剂组成检测控制的信号被组成检测机构20接收，组成检测机构20开始制冷剂组成检测控制。然后，移至步骤S1。 

（步骤S1） 

组成检测机构20判定是否经过了一定时间。 

经过了预定时间时，移至步骤S2。 

未经过预定时间时，反复步骤S1。 

另外，一定时间，与控制装置21的其它控制的时间间隔不同的话可以无干扰，控制性稳定。因此，例如可设定为10秒、20秒等的短周期。 

（步骤S2） 

吸入侧压力检测机构11检测压缩机2的吸入侧制冷剂的压力。吸入侧温度检测机构12检测压缩机2的吸入侧制冷剂的温度。排出侧压力检测机构13检测压缩机2的排出侧制冷剂的压力。转速检测机构14检测压缩机2的转速。然后，移至步骤S3。 

（步骤S3） 

输出检测机构15检测消耗电力Wdet作为压缩机2的输出。然后，移至步骤S4。 

（步骤S4） 

把在制冷循环中循环的低沸点制冷剂的组成设为α时，组成检测机构20把该制冷剂组成α的值假定为αtmp地设定。然后，移至步骤S5。 

作为初次进入步骤S4～步骤S11的循环时的αtmp的设定值，可以设定为之前的制冷剂组成检测控制的制冷剂组成α。这样，步骤S4～步骤S11的收敛所要求的循环次数少，可以使控制性稳定。 

（步骤S5） 

组成检测机构20算出制冷剂物性。即，组成检测机构20，根据步骤S2中的吸入侧压力检测机构11、吸入侧温度检测机构12以及排出侧压力检测机构13的检测结果（Ps、Ts、Pt）、步骤S4中设定的αtmp、和式3、式5及式6，算出压缩机2的吸入侧制冷剂的制冷剂密度ρs、压缩过程的热函差Δh、以及压缩机2的吸入侧制冷剂的熵Ss。然后，移至步骤S6。 

（步骤S6） 

组成检测机构20算出压缩机特性。即，组成检测机构20，根据步骤2中的吸入侧压力检测机构11、吸入侧温度检测机构12、排出侧压力检测机构13以及转速检测机构14的检测结果（Ps、Ts、Pd、N）、 步骤S3中的输出检测机构15的检测结果Wdet、步骤S4中设定的αtmp、和将压缩机2的单体评价结果曲线拟合得到的体积效率ηv的式4及压缩机效率ηc的式7，算出体积效率ηv和压缩机效率ηc。然后，移至步骤S7。 

另外，将压缩机2的单体评价结果曲线拟合，是指在多个条件下只进行压缩机2中的评价，把从该评价结果求得的压缩机效率ηc与压缩机效率ηc的展开式曲线拟合，决定该展开式的各种常数。 

（步骤S7） 

组成检测机构20，根据步骤S3的输出检测机构15的检测结果（Wdet）、在步骤S5算出的压缩机2的吸入侧制冷剂的制冷剂密度ρs及压缩过程的热函差Δh、预先设定的行程容积Vst、在步骤S6算出的体积效率ηv及压缩机效率ηc、和式8，算出压缩机2的消耗电力Wcal。然后，移至步骤S8。 

（步骤S8） 

组成检测机构20判定在步骤S7算出的消耗电力Wcal是否为限制上限值Wdet＋δW以下。 

如果是限制上限值Wdet＋δW以下，移至步骤S10。 

如果不是限制上限值Wdet＋δW以下，移至步骤S9。 

δW（>0）是容许误差。另外，δW可以是固定值，也可根据Wcal与Wdet＋δW的差而使其变化。 

（步骤S9） 

组成检测机构20，把在步骤S4设定的αtmp减去预定值δα后的值设定为αtmp。然后，移至步骤S4。 

δα可以是固定值，也可以根据Wcal与Wdet＋δW的差而使其变化。 

（步骤S10） 

组成检测机构20判定在步骤S7算出的消耗电力Wcal是否为限制下限值Wdet－δW以上。 

如果是限制下限值Wdet－δW以上，移至步骤S12。 

如果不是限制下限值Wdet－δW以上，移至步骤S11。 

δW（>0）是容许误差。另外，δW可以是固定值，也可根据Wcal与Wdet－δW的差而使其变化。 

（步骤S11） 

组成检测机构20，把在步骤S4设定的αtmp加上预定值δα后的值设定为αtmp。然后，移至步骤S4。 

δα可以是固定值，也可以根据Wcal与Wdet＋δW的差而使其变化。 

（步骤S12） 

组成检测机构20，把αtmp设定为在制冷循环内循环的制冷剂的组成α。然后，移至步骤S13。 

（步骤S13） 

组成检测机构20结束检测制冷剂组成的控制。 

这里，从步骤S5到步骤S8是从压缩机2的运转状态算出压缩机2的消耗电力的过程。但是，也可以通过预先设想全部的运转状态、算出压缩机2的消耗电力并进行表格化，把步骤5至步骤S8作为一个步骤。 

另外，在本实施方式1中，作为非共沸混合制冷剂，采用R32和R1234yf，但是，也可以是其它的低沸点制冷剂、其它的高沸点制冷剂。例如，可以是具有双键的氢氟烯烃系制冷剂、也可以是具有微燃性的制冷剂、也可以是具有可燃性的HC系制冷剂。 

另外，非共沸混合制冷剂是由2种制冷剂混合构成的，但是，也可以将3种以上的制冷剂混合构成。3种以上的制冷剂时，例如，可以预先用实验或模拟等方法，算出相对于计算制冷剂组成的制冷剂的、其它制冷剂的制冷剂组成（组成关系式）。这样，像本实施方式1的制冷空调装置100这样，算出一种制冷剂的制冷剂组成，就也能算出其它的制冷剂组成。 

另外，本实施方式1的制冷空调装置100，用压缩机的消耗电力作为压缩机2的输出。这里，输出检测机构15的连接位置，可以是包 含了变频损失的一次侧输入，也可以是不包含变频损失的二次侧输入。计算式7、式4时，当实施压缩机2的单体评价、模拟等时，使与该输出检测机构15的连接位置相关的条件对应即可。 

另外，作为输出检测机构15检测的输出，采用了压缩机2的消耗电力，但是，也可以采用压缩机2的电流。压缩机2的消耗电力由电压、电流和功率因数的积规定，但是，如果压缩机2的运转状态相同，则在实机上确认消耗电力和电流是1对1的相关。 

因此，如果组成检测机构20能算出与检测到的电流对应的消耗电力，则输出检测机构15也可以是检测压缩机2的电流的机构（电流传感器）。这时，可以把输出检测机构15与出于过电流保护等理由而设置的机构共用化，可以降低成本。 

本实施方式1的制冷空调装置100，用上述步骤S0至步骤S13的控制流程，检测制冷剂组成。即，制冷空调装置100，根据制冷剂组成和压缩机2的消耗电力所具有的简单相关性，检测制冷剂的组成。这样，制冷空调装置100，即使在循环的制冷剂组成因运转条件而变化时，也能高精度地检测组成。 

另外，制冷空调装置100，根据压缩机2的吸入侧制冷剂的压力和温度、以及压缩机2的排出侧制冷剂的压力，检测制冷剂组成。即，对于制冷空调装置100，如果压缩机2单体的规格已定，就可以实现检测制冷剂组成的控制，而不依赖于制冷空调装置100的规格。这样，不必用实机评价或模拟对每种规格的制冷空调装置100掌握制冷剂组成变化，另外，不必对每个制冷空调装置100构筑用于检测制冷剂组成的控制流程，所以，可以减轻开发负荷、开发成本。 

另外，本实施方式1的制冷空调装置100，如图2所示，不将制冷剂路径分支，不在分支的制冷剂路径进行组成检测。即，制冷空调装置100是用压缩过程的单独路径进行组成检测，所以，即使是气液二相状态也能进行组成检测。这样，可以抑制制冷空调装置100中的压缩机2损伤，所以，可抑制可靠性的降低。 

另外，本实施方式1的制冷空调装置100，利用吸入侧压力检测 机构11、吸入侧温度检测机构12、排出侧压力检测机构13、转速检测机构14、和输出检测机构15这样的构成，检测制冷剂组成。即，制冷空调装置100，不采用由热交换器和膨胀机构等构成的旁通回路、气液分离器的液面检测器等的高价部件，所以，可用低成本检测制冷剂组成。 

实施方式2 

图7是表示本发明实施方式2的制冷空调装置200的制冷剂回路构造例。在本实施方式2中，与实施方式1相同的部分注以相同标记，主要说明与实施方式1的不同点。 

在实施方式1中，是在多个条件下进行压缩机2的单体评价，把该单体评价结果与压缩机效率ηc的展开式曲线拟合，决定ηv展开式的各种常数。即，实施方式1的制冷空调装置100的组成检测机构20，为了算出ηv，要进行单体评价、曲线模合等的计算，算出制冷剂组成α。而本实施方式2的制冷空调装置200的组成检测机构20，不采用式4，就能算出制冷剂组成α。这样，可以实现开发负荷的减轻、存储装置的负荷减轻、以及计算处理速度的提高。 

在本实施方式2的制冷空调装置200中，搭载有气液分离器6、压缩机2、四通阀53及室外热交换器54等的室外机51、和搭载有室内热交换器57及减压机构56的室内机52，经由液体延长配管55和气体延长配管58连接，构成制冷循环。在图7中，以制冷空调装置200具有2个室内机52为例进行了图示，但并不限定于此，也可以具有3个以上的室内机52。 

室外机51具有压缩制冷剂的压缩机2、切换制冷剂流路的四通阀53、制冷运转时作为冷凝器且制热运转时作为蒸发器的室外热交换器54、和储存剩余制冷剂的气液分离器6。 

另外，室外机51具有实施方式1中说明的吸入侧压力检测机构11、吸入侧温度检测机构12、排出侧压力检测机构13、和转速检测机构14，除了这些检测机构11～14外，还具有检测从压缩机2排出的制冷剂温度的排出侧温度检测机构16。另外，室外机51不具有实施方 式1中说明的输出检测机构15。 

另外，室外机51具有根据这些检测机构11～14、16的检测结果来检测制冷剂组成的组成检测机构20、综合控制压缩机2的转速和各种设备的控制装置21。 

室内机52具有在制冷运转时作为蒸发器而在制热运转时作为冷凝器的室内热交换器57、和将制冷剂减压使其膨胀的减压机构56。 

液体延长配管55和气体延长配管58是连接室外机51和室内机52的配管。液体延长配管55的一端与室外热交换器54连接，另一端与减压机构56连接。气体延长配管58的一端与四通阀53连接，另一端与室内热交换器57连接。 

四通阀53用于切换制冷剂流路。该四通阀53在制冷运转时被切换成，连接压缩机2与室外热交换器54、以及连接气液分离器6与室内热交换器57；在制热运转时被切换成，连接压缩机2与室内热交换器57、以及连接室外热交换器54与气液分离器6。 

排出侧温度检测机构16（构成运转状态检测机构）检测从压缩机2排出的制冷剂温度（高压侧制冷剂压力）。另外，排出侧温度检测机构16与组成检测机构20连接。这里，在图7中，图示了排出侧温度检测机构16设置于连接气液分离器6和压缩机2的制冷剂配管的例子，但并不限定于此。即，排出侧温度检测机构16也可以设在压缩机2的内部、且制冷剂被压缩后的位置（压缩过程后的位置）。这样，可以高精度地检测制冷剂组成。 

另外，若排出侧温度检测机构16与吸入侧温度检测机构12同样地也设置在压缩机2的内部且制冷剂被压缩前的位置，则可以抑制外干扰，可高精度地检测制冷剂组成。 

组成检测机构20，除了存储着实施方式1所述的式5～式7中记载的函数外，还存储着式9中记载的函数。组成检测机构20，根据吸入侧压力检测机构11、吸入侧温度检测机构12、排出侧压力检测机构13及转速检测机构14的检测结果、和上述式5～式7及式9，可算出压缩机2的排出侧的制冷剂温度。组成检测机构20，根据算出的制冷 剂温度和排出侧温度检测机构16的检测结果，算出制冷剂组成。 

下面，说明本实施方式2的制冷空调装置200的组成检测机构20在计算制冷剂组成时采用的公式。这里，设压缩机2的排出侧的制冷剂温度为T，由式5～式7得到式9。 

式9 

T≡T_PHα(P_d，Δh/η_c+h_s，α) 

即，本实施方式2的制冷空调装置200的组成检测机构20，根据吸入侧压力检测机构11、吸入侧温度检测机构12、排出侧压力检测机构13及转速检测机构14的检测结果、和式9，算出压缩机2的排出侧制冷剂的温度T。然后，组成检测机构20，根据该算出的排出侧制冷剂温度T和排出侧温度检测机构16的检测结果，算出制冷剂组成。关于制冷剂组成的计算方法的具体例，请参照后述图9的说明。 

图8是说明循环的制冷剂中所含的低沸点制冷剂的比例与压缩机2的排出侧的温度的关系的曲线图。下面，参照图8，说明在使低沸点制冷剂的比例（低沸点制冷剂的组成比）变化时的压缩机2的排出侧制冷剂的温度。另外，图8中，也与上述图2～图5同样地，将压缩机2的吸入侧制冷剂的压力、压缩机2的排出侧制冷剂压力、冷凝器3出口过冷、蒸发器5出口过热固定，使循环的制冷剂组成变化。 

如图8所示，压缩机2的排出侧制冷剂的温度单调地增加。制冷剂组成的比例和压缩机2的排出侧制冷剂的温度具有简单的对应关系。因此，本实施方式2的制冷空调装置200的组成检测机构20能切实检测制冷剂组成。 

图9是说明用于检测本发明实施方式2的制冷空调装置200的制冷剂组成的控制的流程图。下面，参照图9，说明检测制冷剂组成的方法。 

（步骤S50） 

控制装置21的要求制冷剂组成检测控制的信号被组成检测机构20接收，组成检测机构20开始制冷剂组成检测控制。然后，移至步骤S51。 

（步骤S51） 

组成检测机构20判定是否经过了一定时间。 

如果经过了预定时间，移至步骤S52。 

如果未经过预定时间，反复步骤S51。 

另外，一定时间，与控制装置21的其它控制的时间间隔不同的话可以无干扰，控制性稳定。因此，例如可设定为10秒、20秒等的短周期。 

（步骤S52） 

吸入侧压力检测机构11检测压缩机2的吸入侧制冷剂的压力。吸入侧温度检测机构12检测压缩机2的吸入侧制冷剂的温度。排出侧压力检测机构13检测压缩机2的排出侧制冷剂的压力。转速检测机构14检测压缩机2的转速。然后，移至步骤S53。 

（步骤S53） 

排出侧温度检测机构16检测压缩机2的排出侧制冷剂的温度Tdet。然后，移至步骤S54。 

（步骤S54） 

把在制冷循环中循环的低沸点制冷剂的制冷剂组成作为α时，组成检测机构20把该制冷剂组成α的值设定为αtmp。然后，移至步骤S55。 

作为初次进入步骤S54～步骤S61的循环时的αtmp的设定值，可以设定为之前的制冷剂组成检测控制的制冷剂组成α。这样，步骤S54～步骤S61的收敛所要求的循环数少，可以使控制性稳定。 

（步骤S55） 

组成检测机构20算出制冷剂物性。即，组成检测机构20，根据步骤S2中的吸入侧压力检测机构11、吸入侧温度检测机构12以及排出侧压力检测机构13的检测结果（Ps、Ts、Pd）、步骤S54中设定的αtmp、和式3、式5及式6，算出压缩机2的吸入侧制冷剂的熵Ss和压缩过程的热函差Δh。然后，移至步骤S56。 

（步骤S56） 

组成检测机构20算出压缩机特性。即，组成检测机构20，根据步骤S52中的吸入侧压力检测机构11、吸入侧温度检测机构12、排出侧压力检测机构13以及转速检测机构14的检测结果（Ps、Ts、Pd、N）、步骤S53中的排出侧温度检测机构16的检测结果Tdet、步骤S54中设定的αtmp、和将压缩机2的单体评价结果曲线拟合得到的压缩机效率ηc的式7，算出压缩机效率ηc。然后，移至步骤S57。 

（步骤S57） 

组成检测机构20，根据步骤S53的排出侧温度检测机构16的检测结果（Tdet）、在步骤S55算出的压缩过程的热函差Δh、在步骤S56算出的压缩机效率ηc、和式9，算出压缩机2的排出侧制冷剂的温度Tcal。然后，移至步骤S58。 

（步骤S58） 

组成检测机构20判定在步骤S57算出的温度Tcal是否为限制上限值Tdet＋δT以下。 

如果是限制上限值Tdet＋δT以下，移至步骤S60。 

如果不是限制上限值Tdet＋δT以下，移至步骤S59。 

δT（>0）是容许误差。另外，δT可以是固定值，也可根据Tcal与Tdet＋δT的差而使其变化。 

（步骤S59） 

组成检测机构20，把在步骤S54设定的αtmp减去预定值δT后的值设定为αtmp。然后，移至步骤S54。 

δT可以是固定值，也可以根据Tcal与Tdet＋δT的差而使其变化。 

（步骤S60） 

组成检测机构20判定在步骤S57算出的温度Tcal是否为限制下限值Tdet－δT以上。 

如果是限制下限值Tdet－δT以上，移至步骤S62。 

如果不是限制下限值Tdet－δT以上，移至步骤S61。 

δT（>0）是容许误差。另外，δT可以是固定值，也可以根据Tcal与Tdet－δT的差而使其变化。 

（步骤S61） 

组成检测机构20，把在步骤S54设定的αtmp加上预定值δT后的值设定为αtmp。然后，移至步骤S54。 

δT可以是固定值，也可以根据Tcal与Tdet－δT的差而使其变化。 

（步骤S62） 

组成检测机构20，把αtmp设定为在制冷循环内循环的制冷剂的组成α。然后，移至步骤S63。 

（步骤S63） 

组成检测机构20结束检测制冷剂组成的控制。 

本实施方式2的制冷空调装置200，用上述步骤S50～步骤S63的控制流程，检测制冷剂组成。即，制冷空调装置200，根据制冷剂组成和压缩机2的排出侧制冷剂的温度所具有的简单相关性，检测制冷剂的组成。这样，制冷空调装置200，即使在循环的制冷剂组成因运转条件而变化时，也能高精度地检测组成。 

另外，制冷空调装置200，根据压缩机2的吸入侧制冷剂的压力及温度、以及压缩机2的排出侧制冷剂的压力及温度，检测制冷剂组成。即，对于制冷空调装置200，如果压缩机2单体的规格已定，就能实现检测制冷剂组成的控制，而不依赖于制冷空调装置200（单元）的规格。这样，不必对每种规格的制冷空调装置200，用实机评价、模拟等方式掌握制冷剂组成变化，另外，不必对每个制冷空调装置200构筑用于检测制冷剂组成的控制流程，所以，可降低开发负荷、开发成本。 

另外，本实施方式1的制冷空调装置100，如图1所示，不将制冷剂流路分支，不在分支的制冷剂路径进行组成检测。即，制冷空调装置100是用压缩过程的单独路径进行组成检测，所以，即使是气液二相状态也能进行组成检测。这样，可以抑制制冷空调装置100的压缩机2损伤，所以，可抑制可靠性的降低。 

另外，本实施方式2的制冷空调装置200，利用吸入侧压力检测机构11、吸入侧温度检测机构12、排出侧压力检测机构13、转速检 测机构14、和输出检测机构15这样的构成，检测制冷剂组成。即，制冷空调装置200，不采用热交换器及膨胀机构等构成的旁通回路、气液分离器的液面检测器等高价的部件，所以，可用低成本检测制冷剂组成。 

附图标记的说明 

2…压缩机，3…冷凝器，4…减压机构，5…蒸发器，6…气液分离器，11…吸入侧压力检测机构，12…吸入侧温度检测机构，13…排出侧压力检测机构，14…转速检测机构，15…输出检测机构，16…排出侧温度检测机构，20…组成检测机构，21…控制装置，51…室外机，52…室内机，53…四通阀，54…室外热交换器，55…液体延长配管，56…减压机构，57…室内热交换器，58…气体延长配管，100…制冷空调装置，200…制冷空调装置，L…电力供给线 。