(57)【要約】  沸点の異なる複数の成分を含む非共沸混合冷媒を吐出する圧縮機１０と、外気と冷媒の熱交換を行う室外側熱交換器１２と、冷媒の圧力調整をする第一の絞り装置５１と、空調対象空間の空気と冷媒の熱交換を行う負荷側熱交換器５０とを冷媒配管で接続して冷媒回路を構成する空気調和装置であって、冷媒回路を循環する冷媒における各成分の組成を値を表す循環組成を演算する処理を行う組成演算機能部４０Ａと、組成演算機能部４０Ａの演算結果が正しいかどうかを判定し、正しくないと判定すると、あらかじめ設定した組成に係る所定値を循環組成として採用し、正しいと判定すると演算結果を循環組成として採用する処理を行う組成判定機能部４０Ｂとを有する制御装置４０を備えるものである。
2013168199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
沸点の異なる複数の成分を含む非共沸混合冷媒を吐出する圧縮機と、
空調対象空間外の空気と前記冷媒の熱交換を行う室外側熱交換器と、
前記冷媒の圧力調整をする第一の絞り装置と、
前記空調対象空間の空気と前記冷媒の熱交換を行う負荷側熱交換器と
を冷媒配管で接続して冷媒回路を構成する空気調和装置であって、
前記冷媒回路を循環する前記冷媒における各成分の組成の値を表す循環組成を演算する処理を行う組成演算機能部と、
該組成演算機能部の演算結果が正しいかどうかを判定し、正しくないと判定すると、あらかじめ設定した組成に係る所定値を循環組成として採用し、正しいと判定すると、前記演算結果を循環組成として採用する処理を行う組成判定機能部とを有する制御装置を備える空気調和装置。
【請求項２】
冷房運転における前記所定値と暖房運転における前記所定値とを設定し、
前記冷房運転時の所定値は、前記冷媒回路に充填した冷媒の組成と等しい値に設定し、
前記暖房運転時の所定値は、前記冷媒回路に充填した冷媒の組成よりも、前記複数の成分のうち、沸点が低い成分の割合が多くなるような値に設定する請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記冷媒回路における高圧側の過冷却液状態の冷媒の温度を過冷却液冷媒温度として検出する過冷却液温度検出装置と、
前記過冷却液状態の前記冷媒の高圧圧力を検出する高圧圧力検出装置と、
前記過冷却液状態の冷媒を減圧した後の二相状態の冷媒温度を検出する二相冷媒温度検出装置と、
前記過冷却液状態の冷媒を減圧した後の冷媒の低圧圧力を検出する低圧圧力検出装置とをさらに備え、
前記組成演算機能部は、前記過冷却液温度、前記二相冷媒温度および前記低圧圧力に基づいて前記循環組成を演算する処理を行い、
前記組成判定機能部は、前記過冷却液冷媒温度、前記高圧圧力、前記二相冷媒温度および前記低圧圧力に基づいて前記組成演算機能部の演算結果が正しいかどうかを判定する処理を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記組成判定機能部は、あらかじめ記憶させておいた圧力と温度と前記混合冷媒の組成に対する過冷却液エンタルピの関係と前記過冷却液温度と前記高圧圧力と前記混合冷媒の充填時の組成とから高圧過冷却液冷媒エンタルピを演算し、前記高圧過冷却液冷媒エンタルピを低圧二相冷媒エンタルピと等しいとし、あらかじめ定めた圧力と前記冷媒の組成とに対する飽和液エンタルピの関係と前記高圧圧力および前記低圧圧力と前記混合冷媒の充填時の組成とに基づいて、高圧飽和液エンタルピおよび低圧飽和液エンタルピとを演算し、前記高圧過冷却冷媒エンタルピが前記高圧飽和液エンタルピよりも小さく、かつ、前記低圧二相冷媒エンタルピが前記低圧飽和液エンタルピよりも大きいと判断すると、前記組成演算機能部の演算結果が正しいと判定する請求項３に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記組成判定機能部は、あらかじめ定めた圧力と前記冷媒の組成とに対する飽和液温度の関係と前記高圧圧力および前記低圧圧力と前記混合冷媒の充填時の組成とに基づいて、高圧飽和液温度および低圧飽和液温度を演算し、前記過冷却冷媒温度が前記高圧飽和液温度よりも小さく、かつ、前記二相冷媒温度が前記低圧飽和液温度よりも大きいと判断すると、前記組成演算機能部の演算結果が正しいと判定する請求項３に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記組成判定機能部は、あらかじめ定めた圧力と温度と前記冷媒の組成とに対する前記混合冷媒の乾き度の関係と前記過冷却液冷媒温度と前記高圧圧力と前記混合冷媒の充填時の組成とから高圧過冷却冷媒乾き度を演算し、あらかじめ定めた圧力と温度と前記冷媒の組成とに対する前記混合冷媒の乾き度の関係と前記二相冷媒温度と前記低圧圧力と前記混合冷媒の充填時の組成とから低圧二相冷媒乾き度を演算し、前記高圧過冷却冷媒乾き度が０以下であり、かつ、前記低圧二相冷媒乾き度が０よりも大きいと判断すると、前記組成演算機能部の演算結果が正しいと判定する請求項３に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記組成判定機能部は、前記混合冷媒の組成と前記混合冷媒の充填時の組成との違いおよび／または前記過冷却液温度検出装置と前記高圧圧力検出装置と前記二相冷媒温度検出装置と前記低圧圧力検出装置の各検出誤差によるパラメータの計算結果のずれによる誤判定を回避するためのマージンを持たせた判定を行う請求項３〜６のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記室外側熱交換器に前記外気を送り込む室外ファンをさらに備え、
前記制御装置は、前記採用した循環組成に基づいて、前記圧縮機の周波数または／および前記室外ファンの回転数を制御する請求項３〜７のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項９】
冷媒回路内において前記圧縮機の吸入側に、余剰冷媒を溜めるアキュムレータをさらに備え、
前記圧縮機と前記冷媒流路切替装置との間の流路に接続され、前記圧縮機の吐出冷媒の一部をバイパスさせる第一の配管と、
前記冷媒流路切替装置と前記アキュムレータとの間の流路に接続され前記第一の配管に分流した冷媒を前記圧縮機の吸入冷媒に合流させる第二の配管と、
前記第一の配管を流れる冷媒を減圧して前記第二の配管に流す第二の絞り装置と、
前記第一の配管を流れる冷媒と前記前記第三の絞り装置から流出する冷媒とを熱交換させる組成検知用熱交換器と
を有する組成検知回路を構成し、
前記組成検知回路上に、前記過冷却液温度検出装置、前記二相冷媒温度検出装置、前記高圧圧力検出装置、前記低圧圧力検出装置とを設置する請求項３〜８のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば非共沸混合冷媒を用いて空気調和を行う空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
運転効率を高める、環境配慮等の理由から、沸点の異なる複数の冷媒を混合した非共沸混合冷媒を用いて空気調和を行う空気調和装置がある。例えば従来のビル用マルチエアコン等の非共沸混合冷媒を用いた空気調和装置において、メインとなる冷媒回路に組成検知用のバイパス回路を追加し、冷媒回路を循環する非共沸混合冷媒の組成（循環組成）を検知しているものがある。ここで、例えば、組成検知用のバイパス回路は、組成検知用熱交換器、絞り装置で構成し、流路には温度センサおよび圧力センサを取り付けている。そして、圧縮機から吐出された冷媒の一部を組成検知用熱交換器（高圧側）、絞り装置、組成検知用熱交換器（低圧側）の順に流し、アキュムレータの吸入部（吸入側配管）へバイパスさせるようにする。このとき、組成検知用熱交換器（高圧側）の出口における過冷却液状態の冷媒（過冷却液冷媒）の温度、絞り装置を通過した後の二相状態の冷媒（二相冷媒）の温度およびアキュムレータの吸入部における圧力（低圧圧力）を温度センサ、圧力センサで検出する。そして、過冷却液冷媒の温度、二相冷媒温度、低圧圧力に基づいて循環組成の演算を行っている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３１４９１４号公報（図１等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、従来の非共沸混合冷媒を用いた空気調和装置では、過冷却液冷媒の温度、二相冷媒温度、低圧圧力に基づき循環組成を演算により導き出して制御を行っている。ここで、冷房運転、暖房運転といった運転モード、室外温度、室内温度といった運転条件および室内機の運転台数等、様々な運転状態がある。このため、必ずしも組成検知用熱交換器の高圧側の出口が過冷却液冷媒とはならなかったり、絞り装置通過後の冷媒が二相状態とならなかったりする運転状態がある。このような運転状態において循環組成を演算した場合、演算結果が真の循環組成と大きく異なることがある。異なった循環組成に基づいて空気調和装置を制御すると、効率が悪くなってしまう可能性があるという課題があった。【０００５】
本発明は、前記の課題を解決するためになされたもので、適切な循環組成により効率よく運転することができる空気調和装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る空気調和装置は、沸点の異なる複数の成分を含む非共沸混合冷媒を吐出する圧縮機と、空調対象空間外の空気と冷媒の熱交換を行う室外側熱交換器と、冷媒の圧力調整をする第一の絞り装置と、空調対象空間の空気と冷媒の熱交換を行う負荷側熱交換器とを冷媒配管で接続して冷媒回路を構成する空気調和装置であって、冷媒回路を循環する冷媒における各成分の組成の値を表す循環組成を演算する処理を行う組成演算機能部と、組成演算機能部の演算結果が正しいかどうかを判定し、正しくないと判定すると、あらかじめ設定した組成に係る所定値を循環組成として採用し、正しいと判定すると、演算結果を循環組成として採用する処理を行う組成判定機能部とを有する制御装置を備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る空気調和装置によれば、制御装置において、組成判定機能部が組成演算機能部の演算結果が適切かどうかを判断し、適切でないと判断すると、あらかじめ設定した所定値を循環組成として採用するようにすることで、適切な循環組成に基づく制御を行うことができ、運転効率がよい空気調和装置をえることができる。このため、省エネルギーをはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の装置構成の一例を示す概略構成図である。
【図２】空気調和装置１００の冷房運転モード時における冷媒の流れを示す図である。
【図３】空気調和装置１００の暖房運転モード時における冷媒の流れを示す図である。
【図４】非共沸混合冷媒のｐ−ｈ線図を示す図である。
【図５】混合冷媒の組成演算機能部４０Ａの処理動作手順を示すフローチャートの図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る組成判定機能部４０Ｂの処理動作手順を示すフローチャートの図である。
【図７】実施の形態１における組成判定機能部４０Ｂの処理を説明するためのｐ−ｈ線図である。
【図８】制御装置４０の制御動作の処理を示すフローチャートの図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る組成判定機能部４０Ｂの処理動作手順を示すフローチャートの図である。
【図１０】実施の形態２における組成判定機能部４０Ｂの処理を説明するためのｐ−ｈ線図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る組成判定機能部４０Ｂの処理動作手順を示すフローチャートの図である。
【図１２】実施の形態２における組成判定機能部４０Ｂの処理を説明するためのｐ−ｈ線図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る空気調和装置（以下、空気調和装置１００と称する）の装置構成の一例を示す概略構成図である。図１に基づいて、空気調和装置１００の構成について説明する。ここで、温度、圧力等の高低については、特に絶対的な値との関係で高低等が定まっているものではなく、装置等における状態、動作等において相対的に定まるものとする。
【００１０】
本実施の形態の空気調和装置１００は、沸点の異なる複数の冷媒で構成される非共沸混合冷媒（たとえばＲ３２冷媒とＲ１２３４ｙｆ冷媒を４４ｗｔ％（重量パーセント）と５６ｗｔ％の質量割合で混合した冷媒）を循環させ、冷凍サイクルを利用した空気調和を行う装置である。ここで、本実施の形態の空気調和装置１００では、室外機１と室内機２とを冷媒主管３で接続して冷媒回路を構成している。そして、運転モードについては、運転する室内機２が冷房を行う冷房運転モードまたは室内機２が暖房を行う暖房運転モードとを選択することができる。
【００１１】
［室外機１］
室外機１は、圧縮機１０、四方弁等の冷媒流路切替装置１１、室外側熱交換器１２およびアキュムレータ１３を有し、各機器を冷媒配管４で接続している。
【００１２】
圧縮機１０は、低温低圧の冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温高圧の状態にして吐出するものである。特に限定するものではないが、たとえば容量制御可能なインバータ圧縮機等で圧縮機１０を構成するとよい。冷媒流路切替装置１１は、冷房運転モード時における冷媒の流れと暖房運転モード時における冷媒の流れとを切り替える装置である。
【００１３】
室外側熱交換器１２は、冷房運転時には凝縮器として、暖房運転時には蒸発器として機能し、室外ファン（送風機）１２Ａから供給される空気と冷媒との間で熱交換させるものである。室外ファン１２Ａは、室外側熱交換器１２における冷媒と空気との熱交換を促すため、室外側熱交換器１２に空気を供給する。ここで、室外ファン１２Ａは、制御装置４０の制御に基づいて、回転数を変化させることができる。また、アキュムレータ１３は、圧縮機１０の吸入側に設けられており、冷房運転と暖房運転の運転状態の違いによって生じる余剰冷媒または過渡的な運転の変化に対する余剰冷媒を貯留するものである。
【００１４】
また、空気調和装置１００には、主となる冷媒回路に対して、組成検知回路２０を設けている。組成検知回路２０は、第一の配管２１、第二の配管２２、組成検知用熱交換器２３および第二の絞り装置２４を有している。第一の配管２１は、圧縮機１０の吐出部と冷媒流路切替装置１１とを接続する冷媒配管４から分岐され、圧縮機１０の吐出冷媒の一部をバイパスさせるための配管である。また、第二の配管２２は、冷媒流路切替装置１１とアキュムレータ１３とを接続する冷媒配管４から分岐され、圧縮機１０の吸入側を流れる冷媒に合流させるための配管である。組成検知用熱交換器２３は、第一の配管２１を流れる冷媒と第二の配管２２を流れる冷媒とを熱交換させる。第二の絞り装置２４は、組成検知用熱交換器２３と第二の配管２２との間に設けられる。ここで、図１では第二の絞り装置２４を毛細管として図示しているが、他の原理による固定絞りの減圧弁、ステッピングモータで駆動され開度が変化する電子式膨張弁など、冷媒を減圧して膨張させるものであればどのような装置で構成してもよい。
【００１５】
室外機１は、圧力検出装置（圧力センサ）として第一の圧力検出装置３０と第二の圧力検出装置３１とを有している。高圧圧力検出装置となる第一の圧力検出装置３０は、圧縮機１０と冷媒流路切替装置１１とを繋ぐ冷媒配管４に設けられており、圧縮機１０が圧縮して吐出した高温高圧の冷媒の圧力（高圧圧力）を検出値Ｐ１  として検出するものである。低圧圧力検出装置となる第二の圧力検出装置３１は、冷媒流路切替装置１１とアキュムレータ１３とを繋ぐ冷媒配管４に設けられており、圧縮機１０が吸入する低温低圧の冷媒の圧力（低圧圧力）を検出値Ｐ２  として検出するものである。
【００１６】
また、組成検知回路２０には、温度検出装置（温度センサ）として第一の温度検出装置３２と第二の温度検出装置３３とを有している。過冷却液温度検出装置となる第一の温度検出装置３２は、第二の絞り装置２４の上流側に接続されている第一の配管２１に設けられており、組成検知用熱交換器２３から流出した高圧の過冷却液冷媒の温度（過冷却液冷媒温度）を検出値Ｔ１  として検出するものである。二相冷媒温度検出装置となる第二の温度検出装置３３は、第二の絞り装置２４の下流側に接続されている第二の配管２２に設けられており、第二の絞り装置２４によって減圧された低圧の気液二相状態の冷媒の温度（二相冷媒温度）を検出値Ｔ２  として検出するものである。ここで、第一の温度検出装置３２と第二の温度検出装置３３とは、例えばサーミスタ等で構成するとよい。
【００１７】
また、本実施の形態の空気調和装置１００は、制御装置４０を室外機１に有している。制御装置４０は、例えば、リモートコントローラから入力される指示、各種検出装置の検出に係る検出値等に基づいて処理を行い、空気調和装置１００を構成する機器の制御を行う。機器の制御とは、例えば圧縮機１０の周波数、室外ファン１２Ａの回転数（ＯＮ／ＯＦＦ含む）、冷媒流路切替装置１１の切り替え、第一の絞り装置５１の開度等の制御である。
【００１８】
本実施の形態の制御装置４０では、特に組成演算機能部４０Ａおよび組成判定機能部４０Ｂを有している。組成演算機能部４０Ａは、少なくとも第一の温度検出装置３２の検出に係る検出値Ｔ１  および第二の温度検出装置３３の検出に係る検出値Ｔ２  並びに第二の圧力検出装置３１の検出に係る検出値Ｐ２  により、冷媒回路内を循環する混合冷媒における冷媒成分の組成を演算する処理を行うものである。また、組成判定機能部４０Ｂは、第一の温度検出装置３２の検出に係る検出値Ｔ１  および第一の圧力検出装置３１の検出に係る検出値Ｐ１  に基づいて、第二の絞り装置２４の上流側の冷媒の組成が検知可能かどうかを判定する。また、第二の温度検出装置３３の検出に係る検出値Ｔ２  およびと第二の圧力検出装置３１の検出に係る検出値Ｐ２  に基づいて、第二の絞り装置２４の下流側の冷媒の組成が検知可能な状態かどうかを判定する。そして、組成演算機能部４０Ａによる組成の演算結果および組成判定機能部４０Ｂによる組成検知可能な状態かどうかの判定結果並びに検出値Ｐ１  および検出値Ｐ２  とに基づいて圧縮機１０または／および室外ファン１２Ａの回転数を制御する。ここでは室外機１に制御装置４０を備えているが、室内機２に備えるようにしてもよい。また、室外機１および室内機２のそれぞれに備えるようにしてもよい。
【００１９】
ここで、制御装置４０に関し、これを専用機器（ハードウェア）だけで構成することができる。また、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）を中心とする演算制御手段（コンピュータ）でハードウェアを構成するようにしてもよい。そして、組成演算機能部４０Ａ、組成判定機能部４０Ｂ等が行う処理手順をあらかじめプログラム化してソフトウェア、ファームウェア等として、例えば制御装置４０が有する記憶手段等に記憶しておき、演算制御手段がプログラムを実行することにより、各部の処理を行うようにしてもよい。
【００２０】
［室内機２］
室内機２は、負荷側熱交換器５０と、第一の絞り装置５１とを搭載している。室内機２は、冷媒主管３を介して室外機１と接続し、冷媒が流入出するようになっている。負荷側熱交換器５０は、たとえば室内ファン（図示省略）から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行ない、空調対象空間に供給するための暖房用空気または冷房用空気を生成するものである。また、第一の絞り装置５１は減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものである。例えば開度を可変に制御可能な電子式膨張弁等により、第一の絞り装置５１を構成するとよい。
【００２１】
また、室内機２には冷房運転時に負荷側熱交換器５０に流入する冷媒の温度を検出するための第三の温度検出装置６０と、負荷側熱交換器５０から流出する冷媒の温度を検出するための第四の温度検出装置６１と、室内の空気温度を検出するための第五の温度検出装置６２とを設けている。第三の温度検出装置６０は第一の絞り装置５１と負荷側熱交換器５０とを繋ぐ配管に設けられており、第四の温度検出装置６１は負荷側熱交換器５０に対して第一の絞り装置５１とは反対側の配管に設けられており、第五の温度検出装置６２は、負荷側熱交換器５０の空気吸込み部に設けられている。各温度検出装置を例えばサーミスタ等で構成するとよい。
【００２２】
［冷房運転モード］
図２は、空気調和装置１００の冷房運転モード時における冷媒の流れを示す図である。図２では冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。この図２では、負荷側熱交換器５０で冷熱負荷が発生している場合を例に冷房運転モードについて説明する。
【００２３】
図２に示す冷房運転モードの場合、低温低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１１に流入するメインの冷媒回路を流れる冷媒と、第一の配管２１にバイパスする冷媒とに分流される。メインの冷媒回路を流れる冷媒は、冷媒流路切替装置１１を介して室外側熱交換器１２に流入する。室外側熱交換器１２に流入した高温高圧ガス冷媒は、室外空気に放熱しながら凝縮して高圧の液冷媒となる。そして、室外側熱交換器１２から流出した高圧の液冷媒は、室外機１から流出し、冷媒主管３を通り、室内機２に流入する。室内機２に流入した高圧の液冷媒は、第一の絞り装置５１によって低温低圧の二相冷媒に減圧された後、蒸発器として作用する負荷側熱交換器５０に流入し、室内空気から吸熱することで室内空気を冷却し、低温低圧のガス冷媒となる。負荷側熱交換器５０から流出した低温低圧のガス冷媒は、冷媒主管３を通り室外機１へ流入する。室外機１に流入した冷媒は、冷媒流路切替装置１１とアキュムレータ１３を通り、圧縮機１０へ吸入される。
【００２４】
ここで、制御装置４０は、第二の圧力検出装置３１の検出に係る圧力と、組成検知回路２０を通過する冷媒における組成とから算出された冷媒の飽和温度と、第四の温度検出装置６１の検出に係る温度との差として得られるスーパーヒート（過熱度）が一定になるように第一の絞り装置５１の開度を制御する。
【００２５】
一方、第一の配管２１に分流された圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒の一部は、組成検知用熱交換器２３に流入する。組成検知用熱交換器２３に流入した高温高圧のガス冷媒は、第二の絞り装置２４で減圧された低温低圧の二相冷媒に放熱することで高圧の過冷却液冷媒となり、第二の絞り装置２４に流入する。その後、第二の絞り装置２４によって低温低圧の二相冷媒に減圧された後、再び組成検知用熱交換器２３に流入し、第一の配管２１を流れる高温高圧のガス冷媒から吸熱することで低圧のガス冷媒となる。組成検知用熱交換器２３を通過した低圧のガス冷媒は、第二の配管２２を通りアキュムレータ１３の上流側の冷媒配管４に合流する。
【００２６】
［暖房運転モード］
図３は、空気調和装置１００の暖房運転モード時における冷媒の流れを示す図である。図３では冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。この図３では、負荷側熱交換器５０で温熱負荷が発生している場合を例に暖房運転モードについて説明する。
【００２７】
図３に示す暖房運転モードの場合、低温低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１１に流入するメインの冷媒回路を流れる冷媒と、第一の配管２１にバイパスする冷媒とに分流される。メインの冷媒回路を流れる冷媒は、冷媒流路切替装置１１を介して冷媒主管３を通り室内機２に流入する。室内機２に流入した高温高圧ガス冷媒は、負荷側熱交換器５０で室内空気に放熱し、高圧の液冷媒となり、第一の絞り装置５１へ流入する。そして、第一の絞り装置５１によって低温低圧の二相冷媒に減圧された後、室内機２を流出し、冷媒主管３を通り、室外機１へ流入する。室外機１へ流入した低温低圧の二相冷媒は、室外側熱交換器１２で室外空気から吸熱することで低温低圧のガス冷媒となる。室外側熱交換器１２を出た低温低圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１１とアキュムレータ１３を通り、圧縮機１０へ吸入される。
【００２８】
ここで、制御装置４０は、第一の圧力検出装置３０の検出に係る圧力と、組成検知回路２０を通過する冷媒における組成とから算出された冷媒の飽和温度と、第三の温度検出装置６０の検出に係る温度との差として得られるサブクール（過冷却度）が一定になるように第一の絞り装置５１の開度を制御する。
【００２９】
一方、第一の配管２１に分流された圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒の一部は、冷房運転モード時と同様の流れとなる。第一の配管２１に分流された冷媒は、組成検知用熱交換器２３、第二の絞り装置２４、組成検知用熱交換器２３、第二の配管２２の順に流れ、アキュムレータ１３の上流部でメインの冷媒と合流する。
【００３０】
図４は非共沸混合冷媒のｐ−ｈ線図を示す図である。非共沸混合冷媒は沸点の異なる複数の冷媒成分で構成されるため、同一圧力における飽和液冷媒の温度および飽和ガス冷媒の温度が異なる。このため、圧力と温度と混合冷媒の組成が与えられると、冷媒の状態が二相状態においても一点に決定される特徴がある。
【００３１】
図５は混合冷媒の組成演算機能部４０Ａの処理動作手順を示すフローチャートの図である。次に制御装置４０の組成演算機能部４０Ａにおける処理について説明する。まず、ステップＡ１で第一の温度検出装置３２と第一の温度検出装置３３と第二の圧力検出装置３１とから、それぞれの検出値Ｔ１  、Ｔ２  、Ｐ２  が入力される。次に、ステップＡ２で混合冷媒の各成分について、その循環組成Ｘｉ  を仮定する。ここで、添字ｉは混合冷媒のｉ種の成分に関する組成であることを示している。次に、ステップＡ３でステップＡ２にて仮定した循環組成Ｘｉ  と第一の温度検出装置３２の検出に係る検出値Ｔ１  とから、高圧側の過冷却液エンタルピＨ１  を演算する。次に、ステップＡ４で循環組成Ｘｉ  と第二の温度検出装置３３の検出に係る検出値Ｔ２  と第二の圧力検出装置３１の検出に係る検出値Ｐ２  とから、低圧側の冷媒におけるエンタルピＨ２  を演算する。次に、ステップＡ５で高圧側の過冷却液エンタルピＨ１  と低圧側の冷媒のエンタルピＨ２  との比較を行う。両者が等しくなければステップＡ２に戻り、等しくなるまで循環組成の仮定を繰り返す。最終的には、Ｈ１  とＨ２  が等しくなったと判断したときの値を、ステップＡ６において、演算に係る循環組成Ｘｉ  として決定する。
【００３２】
ここで、制御装置４０の組成演算機能部４０Ａについて、ステップＡ３の高圧の過冷却液エンタルピＨ１  は、式（１）で計算する。また、ステップＡ４の低圧の冷媒のエンタルピＨ２  は、式（２）で計算する。
【００３３】
Ｈ１  ＝Ｈ１  （Ｔ１  ，Ｘｉ  ）                                  …（１）
【００３４】
Ｈ２  ＝Ｈ２  （Ｔ２  ，Ｐ２  ，Ｘｉ  ）                            …（２）
【００３５】
図６は実施の形態１における組成判定機能部４０Ｂの処理動作手順を示すフローチャートの図である。次に、制御装置４０の組成判定機能部４０Ｂにおける処理について説明する。まず、ステップＢ１で、第一の温度検出装置３２と第二の温度検出装置３３と第一の圧力検出装置３０と第二の圧力検出装置３１とにおけるそれぞれの検出値Ｔ１  、Ｔ２  、Ｐ１  、Ｐ２  を読み込む。次に、ステップＢ２で、所定の値に設定した混合冷媒の充填組成（冷媒回路に冷媒を充填したときの組成）Ｙｉ  を記憶手段から読み込む。ここで、添字ｉは混合冷媒のｉ種の成分に関する組成であることを示している。
【００３６】
次に、ステップＢ３で、ステップＢ２にて読み込んだ充填組成Ｙｉ  および第一の温度検出装置３２と第一の圧力検出装置３０との検出に係る検出値Ｔ１  とＰ１  から、第二の絞り装置２４の上流部における高圧の過冷却液エンタルピＦ１  を演算する。また、ステップＢ４で、ステップＢ２にて読み込んだ充填組成Ｙｉ  と第一の圧力検出装置３０の検出に係る検出値Ｐ１  から、第二の絞り装置２４の上流部の圧力における高圧飽和液エンタルピＦＬ１を演算する。
【００３７】
ステップＢ５で第二の絞り装置２４の下流部における低圧の冷媒のエンタルピＦ２  を高圧の過冷却液エンタルピＦ１  と等しいものとして扱うようにする。さらに、ステップＢ６で、ステップＢ２にて読み込んだ充填組成Ｙｉ  と第二の圧力検出装置３１の検出に係る検出値Ｐ２  から、第二の絞り装置２４の下流部の圧力における低圧飽和液エンタルピＦＬ２を演算する。
【００３８】
そして、ステップＢ７で、高圧の過冷却液エンタルピＦ１  が高圧の飽和液エンタルピＦＬ１よりも小さい、かつ、低圧の冷媒のエンタルピＦ２  が低圧の飽和液エンタルピＦＬ２よりも大きいかどうかの判定を行う。前記の判定条件を満たしていると判定すると、組成演算結果「正」と決定する（ステップＢ８）。また、判定条件を満たさないと判断すると、組成演算結果「誤」と決定する（ステップＢ９）。
【００３９】
ここで、制御装置４０の組成判定機能部４０Ｂについて、ステップＢ３の高圧の過冷却液エンタルピＦ１  は、以下に示す式（３）で計算する。また、ステップＢ４の低圧の冷媒のエンタルピＦＬ１は、以下に示す式（４）で計算する。そして、ステップＢ６の低圧飽和液エンタルピＦＬ２は、以下に示す式（５）で計算する。
【００４０】
Ｆ１  ＝Ｈ２  （Ｔ１  ，Ｐ１  ，Ｙｉ  ）                            …（３）
【００４１】
ＦＬ１＝Ｈ２  （Ｐ１  ，Ｙｉ  ）                                  …（４）
【００４２】
ＦＬ２＝Ｈ２  （Ｐ２  ，Ｙｉ  ）                                  …（５）
【００４３】
図７は実施の形態１における組成判定機能部４０Ｂの処理を説明するためのｐ−ｈ線図である。上述した本実施の形態における制御装置４０の組成判定機能部４０Ｂにおける処理を具体例に基づいて説明する。ここでは、混合冷媒におけるＲ３２の充填組成ＹＲ３２  が４４ｗｔ％であるものとする。また、第一の圧力検出装置３０の検出に係る検出値Ｐ１  が２．７ＭＰａａｂｓ  とし、第二の圧力検出装置３１の検出に係る検出値Ｐ２  が０．７０ＭＰａａｂｓ  とする。そして、第一の温度検出装置３２の検出に係る検出値Ｔ１  が４５℃とし、第二の温度検出装置３３の検出に係る検出値Ｔ２  が２℃とする。ここで、以下に示す物性値の計算には、ＮＩＳＴ（National Institute of Standards and Technology）が発売しているREFPROP Version9.0に記載されている値を用いた（以下、同じ）。
【００４４】
まず、ステップＢ１で、第一の圧力検出装置３０から検出値Ｐ１  ＝２．７ＭＰａａｂｓ  、第二の圧力検出装置３１から検出値Ｐ２＝０．７０ＭＰａａｂｓ  、第一の温度検出装置３２から検出値Ｔ１  ＝４５℃、第二の温度検出装置３３から検出値Ｔ２  ＝２℃を読み込む。また、ステップＢ２で充填組成ＹＲ３２  ＝４４ｗｔ％を読み込む。次に、ステップＢ３で第一の温度検出装置３２の検出に係る検出値Ｔ１  ＝４５℃と第一の圧力検出装置３０の検出値Ｐ１  ＝２．７ＭＰａａｂｓ  と充填組成ＹＲ３２  ＝４４ｗｔ％から高圧の過冷却液エンタルピＦ１  を計算する。このとき、高圧の過冷却液エンタルピＦ１  ＝１９６ｋＪ／ｋｇとなる。ここで、高圧の過冷却液エンタルピＦ１  は図７のｐ−ｈ線図上で点Ｂにおけるエンタルピに相当する。
【００４５】
次に、ステップＢ４で、第一の圧力検出装置３０の検出値Ｐ１  ＝２．７ＭＰａａｂｓ  と充填組成ＹＲ３２  ＝４４ｗｔ％の検出値から高圧の飽和液エンタルピＦＬ１を計算する。このとき、高圧の飽和液エンタルピＦＬ１＝２０７ｋＪ／ｋｇとなる。ここで、高圧の飽和液エンタルピＦＬ１は図７のｐ−ｈ線図上で点Ａにおけるエンタルピに相当する。
【００４６】
次に、ステップＢ５で、過冷却液エンタルピＦ１  ＝１９６ｋＪ／ｋｇを低圧の冷媒のエンタルピＦ２  に代入する。ここで、低圧の冷媒のエンタルピＦ２  は図７のｐ−ｈ線図上で点Ｃにおけるエンタルピに相当する。次に、ステップＢ６で、第二の圧力検出装置３１の検出値Ｐ２  ＝０．７０ＭＰａａｂｓ  と充填組成ＹＲ３２  ＝４４ｗｔ％から、低圧の飽和液エンタルピＦＬ２を計算する。このとき、低圧の飽和液エンタルピＦＬ２＝１２０ｋＪ／ｋｇとなる。ここで、低圧の飽和液エンタルピＦＬ２は図７のｐ−ｈ線図上で点Ｄにおけるエンタルピに相当する。
【００４７】
次に、ステップＢ７で過冷却液エンタルピＦ１  と高圧の飽和液エンタルピＦＬ１とを比較する。また低圧の冷媒のエンタルピＦ２  と低圧の飽和液エンタルピＦＬ２とを比較する。この例では、Ｆ１  ＝１９６ｋＪ／ｋｇ＜ＦＬ１  ＝２０７ｋＪ／ｋｇ、かつＦ２  ＝２０７ｋＪ／ｋｇ＞ＦＬ２＝１２０ｋＪ／ｋｇである。したがって、判定条件を満たしていると判断し、ステップＢ８に進む。ステップＢ８では組成演算結果を「正」とする。
【００４８】
組成判定機能部４０Ｂにおいて組成演算機能部４０Ａの組成演算結果の正誤判定を行う際、混合冷媒の充填組成Ｙｉを用いて判定を行うため、判定式で使用するエンタルピの演算結果は、実際の循環組成を用いた場合に対する誤差や圧力検出装置や温度検出装置による測定誤差を含んでいる。このため、実際には組成演算機能部４０Ａの演算結果が誤の場合においても、演算結果が正と判定してしまう可能性がある。そこで、組成判定機能部４０Ｂが行う正誤判定の判定式に誤差を見込んだマージンを加えた形にすることで、組成を誤検知してしまう可能性を減らすことができる。
【００４９】
例えば、マージンを加えない場合のＦ１＜ＦＬ１かつＦ２＞ＦＬ２という判定式をＦ１＜ＦＬ１×αかつＦ２＞ＦＬ２×βという形に変更する。ここで、αおよびβはそれぞれ高圧側と低圧側のマージンであり、α＜１かつβ＞１となる値として定義することで、図７の点Ａを左側に、点Ｄを右側に移動させることになり、より厳しい安定側の組成演算結果の正誤判定を行うことができる。
【００５０】
また、高圧側のマージンαの値は、あまり小さくし過ぎると組成演算結果が正であるにも関わらず演算結果を誤と判定してしまう領域が増えてしまう。また、低圧側のマージンβは、あまり大きくし過ぎると組成演算結果が正であるにも関わらず演算結果を誤と判定してしまう領域が増えてしまう。従って、高圧側と低圧側のマージンαおよびβの値は、組成による誤差・温度検出装置による誤差・圧力検出装置による誤差を考慮して決定する必要がある。例えば、組成・温度検出装置・圧力検出装置によるエンタルピの演算誤差が各１％として推算される場合、α＝０．９７、β＝１．０３と設定するのがよい。
【００５１】
次に、組成演算機能部４０Ａにおいて得られた結果と組成判定機能部４０Ｂにおいて得られた結果に基づく各エンタルピの演算方法の一例について説明する。エンタルピを演算するために、温度と組成と過冷却液エンタルピとの関係を表すデータ、圧力と組成と飽和液エンタルピとの関係を表すデータおよび温度と圧力と組成とエンタルピとの関係を表すデータを、それぞれテーブル形式であらかじめ制御装置４０が有する記憶手段（図示せず）に記憶しておく。そして、組成と各検出装置の検出値とから、エンタルピを導き出せるようにしておくような方法とするのがよい。ここで、図４の混合冷媒のｐ−ｈ線図からわかるように、過冷却液状態における等温線は、圧力を表す軸とほぼ平行となっている。これは圧力が変化しても温度はあまり変化しない特徴を表している。そこで、温度と組成と過冷却液エンタルピの関係を表すデータは、圧力によらず同じ値となるように簡略化したテーブルを作成しておくようにすると、データ量を少なくすることができる。また、記憶されている温度と圧力と組成の関係のデータを必要に応じて内挿し、エンタルピを演算するようにするとよい。
【００５２】
図８は制御装置４０の制御動作の処理を示すフローチャートの図である。本実施の形態における、制御装置４０による、機器の制御動作の処理について説明する。まず、ステップＣ１で第一の圧力検出装置３０および第二の圧力検出装置３１の検出に係る検出値Ｐ１  およびＰ２  を読み込む。次に、ステップＣ２で、前述したように、組成演算機能部４０Ａによって循環組成Ｘｉ  を演算する。
【００５３】
さらに、ステップＣ３で、前述したように、組成判定機能部４０Ｂによって組成演算結果に関する正誤判定を行う。そして、ステップＣ４で組成演算結果に関する正誤判定結果が「正」であるかどうかの判定を行う。組成演算結果に関する正誤判定結果が「正」であると判定すると、演算された循環組成Ｘｉ  は正しいものと採用する（ステップＣ５）。一方、組成演算結果に関する正誤判定結果が「誤」であると判定すると、演算した循環組成Ｘｉ  が実際の循環組成を反映したものではないとする。そして、運転モードに応じてあらかじめ設定した所定値（冷房運転モード時：Ｘｃｉ、暖房運転モード時：Ｘｈｉ）を循環組成Ｘｉ  として採用する（ステップＣ６）。ここで、冷房運転モード時は室外熱交換器１２に冷媒が溜まり、アキュムレータ１３に余剰冷媒が溜まりにくく、運転中の循環組成は充填組成Ｙｉに近い値となる。そこで、冷房運転モード時の所定値Ｘｃｉについては充填組成Ｙｉ  とする。また、暖房運転モード時には負荷側熱交換器５０に溜まる冷媒量が少なく、アキュムレータ１３に余剰冷媒が溜まり、運転中の循環組成は低沸点成分が多くなる。そこで、暖房運転モード時の所定値Ｘｈｉについては充填組成Ｙｉ  よりも沸点の低い成分の割合が多くなるような値とする。
【００５４】
次に、ステップＣ７で、循環組成Ｘｉ  と第一の圧力検出装置３０の検出に係る検出値Ｐ１  とから凝縮温度Ｔｃ  を演算する。また、循環組成Ｘｉ  と第二の圧力検出装置３１の検出に係る検出値Ｐ２  とから蒸発温度Ｔｅ  を計算する。ここで、凝縮温度Ｔｃ  と蒸発温度Ｔｅ  との計算には、圧力と組成と飽和温度との関係を表すデータをテーブル形式で記憶手段（図示せず）に記憶しておき、組成と圧力検出装置の検出値とから飽和温度を導き出せるようにしておく。
【００５５】
次に、ステップＣ８で、凝縮温度Ｔｃ  から凝縮温度の目標値Ｔｃｍを減じた値であるΔＴｃ  と蒸発温度Ｔｅ  から蒸発温度の目標値Ｔｅｍを減じた値であるΔＴｅ  とを計算する。ここで、凝縮温度Ｔｃ  および蒸発温度Ｔｅ  はステップＣ７で計算した値を用いる。また、凝縮温度の目標値Ｔｃｍおよび蒸発温度の目標値Ｔｅｍは、室外温度と室内温度とに応じてデータとして記憶手段（図示せず）に記憶した値を用いる。
【００５６】
次に、ステップＣ９で、ΔＴｃ  およびΔＴｅ  が０（ゼロ）に近づくように、圧縮機１０の周波数ｆ、室外ファン１２Ａの回転数Ｆの制御を行う。たとえば室外側熱交換器１２が凝縮器として働く場合、ΔＴｃ  が正の値のときは圧縮機１０の周波数ｆを小さくするまたは／および室外ファン１２Ａの回転数Ｆの回転数を大きくするような制御を行う。一方、ΔＴｃ  が負の値のときは圧縮機１０の周波数ｆを大きくするまたは／および室外ファン１２Ａの回転数Ｆの回転数を小さくするような制御を行う。また、例えば室外側熱交換器１２が蒸発器として働く場合、ΔＴｅ  が正の値のときは圧縮機１０の周波数ｆを大きくするまたは／および室外ファン１２Ａの回転数Ｆの回転数を小さくするような制御を行う。一方、ΔＴｅ  が負の値のときは圧縮機１０の周波数ｆを小さくするまたは／および室外ファン１２Ａの回転数Ｆの回転数を大きくするような制御を行う。
【００５７】
以上のように、実施の形態１の空気調和装置によれば、制御装置４０において、組成判定機能部４０Ｂが組成演算機能部４０Ａの演算結果を判定し、適切でないと判定すると、あらかじめ設定した所定値を循環組成Ｘｉ  として採用するようにすることで、適切な循環組成に基づく制御を行うことができ、運転効率がよい空気調和装置をえることができる。このため、省エネルギーをはかることができる。このとき、冷房運転時における所定値Ｘｃｉと暖房運転時における所定値Ｘｈｉとをそれぞれ設定するようにしたので、より適切な循環組成に基づく制御を行うことができる。
【００５８】
実施の形態２．
次にこの発明の実施の形態２の空気調和装置１００について説明する。ここでは、実施の形態１と異なる部分を主に説明する。ここで、実施の形態２の空気調和装置１００の構成は実施の形態１と同じである。実施の形態２の空気調和装置１００は、制御装置４０の組成判定機能部４０Ｂにおける処理が実施の形態１の空気調和装置１００と異なる。
【００５９】
実施の形態２では、組成判定機能部４０Ｂに関して、高圧側と低圧側におけるそれぞれの飽和温度を計算する。そして、飽和液温度の計算値と第一の温度検出装置３２の検出に係る検出値Ｔ１  と第二の温度検出装置３３の検出に係る検出値Ｔ２  との大小関係を比較して、組成演算機能部４０Ａにおいて演算した循環組成が正しいかどうかを判定するものである。
【００６０】
図９は実施の形態２における組成判定機能部４０Ｂの処理動作手順を示すフローチャートの図である。次に、本実施の形態における組成判定機能部４０Ｂの動作について説明する。まず、ステップＤ１で、第一の温度検出装置３２と第二の温度検出装置３３と第一の圧力検出装置３０と第二の圧力検出装置３１とから、それぞれの検出値Ｔ１  、Ｔ２  、Ｐ１  、Ｐ２  を読み込む。次に、ステップＤ２で、所定の値に設定し、記憶しておいた混合冷媒の充填組成Ｙｉ  を読み込む。ここで、添字ｉは混合冷媒のｉ種の成分に関する組成であることを示している。
【００６１】
次に、ステップＤ３でステップＤ２にて読み込んだ充填組成Ｙｉ  と第一の圧力検出装置３０の検出に係る検出値Ｐ１  から、第二の絞り装置２４の上流部における高圧の飽和液温度ＴＬ１を演算する。また、ステップＤ４でステップＤ２にて読み込んだ充填組成Ｙｉ  と第二の圧力検出装置３１の検出値Ｐ２  から、第二の絞り装置２４の下流部における低圧の飽和液温度ＴＬ２を演算する。
【００６２】
次に、ステップＤ５で第一の温度検出装置３２の検出に係る検出値Ｔ１  が高圧の飽和液温度ＴＬ１よりも小さい、かつ、第二の温度検出装置３３の検出に係る検出値Ｔ２  が低圧の飽和液温度ＴＬ２よりも大きいかどうかの判定を行う。前記の判定条件を満たしていると判定すると、組成演算結果「正」と決定する（ステップＤ６）。また、判定条件を満たさないと判断すると、組成演算結果「誤」と決定する（ステップＤ７）。
【００６３】
ここで、本実施の形態における組成判定機能部４０Ｂの動作について、ステップＤ３の高圧の飽和液温度ＴＬ１は、以下に示す式（６）で計算する。また、ステップＤ４の低圧の飽和液温度ＴＬ２は、以下に示す式（７）で計算する。
【００６４】
ＴＬ１＝ＴＬ  （Ｐ１  ，Ｙｉ  ）                                  …（６）
【００６５】
ＴＬ２＝ＴＬ  （Ｐ２  ，Ｙｉ  ）                                  …（７）
【００６６】
図１０は実施の形態２における組成判定機能部４０Ｂの処理を説明するためのｐ−ｈ線図である。上述した本実施の形態における制御装置４０の組成判定機能部４０Ｂにおける処理を具体例に基づいて説明する。ここでは、混合冷媒におけるＲ３２の充填組成ＹＲ３２  が４４ｗｔ％であるものとする。また、第一の圧力検出装置３０の検出に係る検出値Ｐ１  が２．７ＭＰａａｂｓ  とし、第二の圧力検出装置３１の検出に係る検出値Ｐ２  が０．７０ＭＰａａｂｓ  とする。そして、第一の温度検出装置３２の検出に係る検出値Ｔ１  が４５℃とし、第二の温度検出装置３３の検出に係る検出値Ｔ２  が２℃とする。
【００６７】
まず、ステップＤ１で、第一の圧力検出装置３０から検出値Ｐ１  ＝２．７ＭＰａａｂｓ  、第二の圧力検出装置３１から検出値Ｐ２  ＝０．７０ＭＰａａｂｓ  、第一の温度検出装置３２から検出値Ｔ１  ＝４５℃、第二の温度検出装置３３から検出値Ｔ２  ＝２℃を読み込む。ここで、第一の温度検出装置３２の検出に係る検出値Ｔ１  は図１０における点Ｂの温度に相当する。また、第二の温度検出装置３３の検出に係る検出値Ｔ２  は図１０における点Ｃの温度に相当する。また、ステップＤ２で充填組成ＹＲ３２  ＝４４ｗｔ％を読み込む。
【００６８】
次にステップＤ３で、第一の圧力検出装置３０の検出に係る検出値Ｐ１  ＝２．７ＭＰａａｂｓ  と充填組成ＹＲ３２  ＝４４ｗｔ％の検出値から高圧の飽和液温度ＴＬ１を計算する。このとき、高圧の飽和液温度ＴＬ１＝５０℃となる。ここで、高圧の飽和液温度ＴＬ１は図１０のｐ−ｈ線図上で点Ａにおける温度に相当する。
【００６９】
次に、ステップＤ４で、第二の圧力検出装置３１の検出に係る検出値Ｐ２  ＝０．７０ＭＰａａｂｓ  と充填組成ＹＲ３２  ＝４４ｗｔ％から、低圧の飽和液温度ＴＬ２を計算する。このとき、低圧の飽和液温度ＴＬ２＝−１℃となる。ここで低圧の飽和液温度ＴＬ２は図１０のｐ−ｈ線図上で点Ｄにおける温度に相当する。
【００７０】
次に、ステップＤ５で第一の温度検出装置３２の検出に係る検出値Ｔ１  と高圧の飽和液温度ＴＬ１とを比較する。また、第二の温度検出装置３３の検出に係る検出値Ｔ２  と低圧の飽和液温度ＴＬ２とを比較する。この例では、Ｔ１  ＝４５℃＜ＴＬ１＝５０℃、かつＴ２  ＝２℃＞ＴＬ２＝−１℃である。したがって、ステップＤ５の判定条件を満たしていると判断し、ステップＤ６に進む。ステップＤ６では、組成演算結果「正」と決定する。
【００７１】
ここで、実施の形態２においても実施の形態１と同様に、組成判定機能部４０Ｂが行う正誤判定の判定式に誤差を見込んだマージンを加えた形にすることで、組成を誤検知する可能性が減らすことができる。
【００７２】
例えば、マージンを加えない場合のＴ１＜ＴＬ１かつＴ２＞ＴＬ２という判定式をＴ１＜ＴＬ１×αかつＴ２＞ＴＬ２×βという形に変更する。ここで、αおよびβはそれぞれ高圧側と低圧側のマージンであり、α＜１かつβ＞１となる値として定義することで、図１０の点Ａを左側に、点Ｄを右側に移動させることになり、より厳しい安定側の組成演算結果の正誤判定を行うことができる。
【００７３】
高圧側のマージンαの値は、あまり小さくし過ぎると組成演算結果が正であるにも関わらず演算結果を誤と判定してしまう領域が増えてしまう。また、低圧側のマージンβは、あまり大きくし過ぎると組成演算結果が正であるにも関わらず演算結果を誤と判定してしまう領域が増えてしまう。従って、高圧側と低圧側のマージンαおよびβの値は、組成による誤差・温度検出装置による誤差・圧力検出装置による誤差を考慮し決定する必要がある。
【００７４】
以上のように、実施の形態２の空気調和装置１００によれば、組成判定機能部４０Ｂが、高圧の飽和液温度ＴＬ１、低圧の飽和液温度ＴＬ２に基づいて組成演算機能部４０Ａの演算結果を判定するようにしたので、処理手順を少なくすることができ、より簡単に循環組成に基づく制御を行うことができる。
【００７５】
実施の形態３．
次にこの発明の実施の形態３の空気調和装置１００について説明する。ここでは、実施の形態１および実施の形態２と異なる部分を主に説明する。ここで、実施の形態２の空気調和装置１００の構成は実施の形態１と同じである。実施の形態３の空気調和装置１００は、制御装置４０の組成判定機能部４０Ｂにおいて判定に係る処理が実施の形態１および実施の形態２の空気調和装置１００と異なる。
【００７６】
実施の形態３では、第一の圧力検出装置３０と第二の圧力検出装置３１と第一の温度検出装置３２と第二の温度検出装置３３との検出に係る検出値と冷媒の充填組成Ｙｉ  とを用い、第二の絞り装置２４の上流部および下流部における冷媒の乾き度を計算する。そして、冷媒の状態が二相状態か液状態かを判断することで、演算された冷媒の循環組成が正しいかどうかの判定を行う。
【００７７】
図１１は実施の形態３における組成判定機能部４０Ｂの処理動作手順を示すフローチャートの図である。次に、本実施の形態における組成判定機能部４０Ｂの動作について説明する。まず、ステップＥ１で、第一の温度検出装置３２と第二の温度検出装置３３と第一の圧力検出装置３０と第二の圧力検出装置３１とから、それぞれの検出値Ｔ１  、Ｔ２  、Ｐ１  、Ｐ２  を読み込む。次に、ステップＥ２で、所定の値に設定し、記憶しておいた混合冷媒の充填組成Ｙｉ  を読み込む。ここで、添字ｉは混合冷媒のｉ種の成分に関する組成であることを示している。
【００７８】
次に、ステップＥ３でステップＥ２にて読み込んだ充填組成Ｙｉ  と第一の温度検出装置３２の検出に係る検出値Ｔ１  と第一の圧力検出装置３０の検出に係る検出値Ｐ１から、第二の絞り装置２４の上流部における冷媒の乾き度Ｘ１  を演算する。また、ステップＥ４でステップＥ２にて読み込んだ充填組成Ｙｉ  と第二の温度検出装置３３の検出に係る検出値Ｔ２  と第二の圧力検出装置３１の検出に係る検出値Ｐ２  とから、第二の絞り装置２４の下流部における冷媒の乾き度Ｘ２  を演算する。
【００７９】
次に、ステップＥ５で第二の絞り装置２４の上流部における冷媒の乾き度Ｘ１  が０以下であり、かつ、第二の絞り装置２４の下流部における冷媒の乾き度Ｘ２  が０よりも大きいかどうかの判定を行う。前記の判定条件を満たしていると判定すると、組成演算結果「正」と決定する（ステップＥ６）。また、判定条件を満たさないと判断すると、組成演算結果「誤」と決定する（ステップＥ７）。
【００８０】
ここで、第二の絞り装置２４の上流部における冷媒の乾き度Ｘ１  は、以下に示す式（８）より計算する。また、第二の絞り装置２４の下流部における冷媒の乾き度Ｘ２  は式（９）より計算する。式（８）および式（９）の式中に含まれる高圧の飽和ガスエンタルピＦＧ１は第一の圧力検出装置３０の検出に係る検出値Ｐ１  と混合冷媒の充填組成Ｙｉ  とから式（１０）により計算する。また、低圧の飽和ガスエンタルピＦＧ２は第二の圧力検出装置３１の検出に係る検出値Ｐ２  と混合冷媒の充填組成Ｙｉ  とから式（１１）により計算する。他のエンタルピの定義は、実施の形態１に記載したものである。
【００８１】
Ｘ１  ＝（Ｆ１  −ＦＬ１）／（ＦＧ１−ＦＬ１）                      …（８）
【００８２】
Ｘ２  ＝（Ｆ２  −ＦＬ２）／（ＦＧ２−ＦＬ２）                      …（９）
【００８３】
ＦＧ１＝Ｈｑ  （Ｐ１  ，Ｙｉ  ）                                  …（１０）
【００８４】
ＦＧ２＝Ｈｑ  （Ｐ２  ，Ｙｉ  ）                                  …（１１）
【００８５】
図１２は実施の形態２における組成判定機能部４０Ｂの処理を説明するためのｐ−ｈ線図である。上述した本実施の形態における制御装置４０の組成判定機能部４０Ｂにおける処理を具体例に基づいて説明する。ここでは、混合冷媒におけるＲ３２の充填組成ＹＲ３２  が４４ｗｔ％であるものとする。また、第一の圧力検出装置３０の検出に係る検出値Ｐ１  が２．７ＭＰａａｂｓ  とし、第二の圧力検出装置３１の検出に係る検出値Ｐ２  が０．７０ＭＰａａｂｓ  とする。そして、第一の温度検出装置３２の検出に係る検出値Ｔ１  が４５℃とし、第二の温度検出装置３３の検出に係る検出値Ｔ２  が２℃とする。
【００８６】
まず、ステップＥ１で、第一の圧力検出装置３０から検出値Ｐ１  ＝２．７ＭＰａａｂｓ  、第二の圧力検出装置３１から検出値Ｐ２  ＝０．７０ＭＰａａｂｓ  、第一の温度検出装置３２から検出値Ｔ１  ＝４５℃、第二の温度検出装置３３から検出値Ｔ２  ＝２℃を読み込む。また、ステップＤ２で充填組成ＹＲ３２  ＝４４ｗｔ％を読み込む。
【００８７】
次に、ステップＥ３で第一の温度検出装置３２の検出に係る検出値Ｔ１  ＝４５℃と第一の圧力検出装置３０の出に係る検出値Ｐ１  ＝２．７ＭＰａａｂｓ  と充填組成ＹＲ３２  ＝４４ｗｔ％から第二の絞り装置２４の上流部における冷媒の乾き度Ｘ１  を計算する。このとき、乾き度Ｘ１  ＝−０．０８となる。ここで、第二の絞り装置２４の上流部における冷媒の乾き度Ｘ１  は図１２のｐ−ｈ線図上で点Ｂにおける乾き度に相当する。
【００８８】
さらに、ステップＥ４で第二の温度検出装置３３の検出に係る検出値Ｔ２  ＝２℃と第二の圧力検出装置３１の検出に係る検出値Ｐ２  ＝０．７０ＭＰａａｂｓ  と充填組成ＹＲ３２  ＝４４ｗｔ％から第二の絞り装置２４の下流部における冷媒の乾き度Ｘ２  を計算する。このとき、乾き度Ｘ２  ＝０．３５となる。ここで、第二の絞り装置２４の下流部における冷媒の乾き度Ｘ２  は図１２のｐ−ｈ線図上で点Ｃにおける乾き度に相当する。
【００８９】
そして、ステップＥ５で第二の絞り装置２４の上流部における冷媒の乾き度Ｘ１  が０以下であるか、かつ、第二の絞り装置２４の下流部における冷媒の乾き度Ｘ２  が０より大きいかを判定する。この例では、乾き度Ｘ１  ＝−０．０８≦０かつ乾き度Ｘ２  ＝０．３５＞０である。したがって、ステップＥ５の判定条件を満たしていると判断し、ステップＥ６に進む。ステップＥ６では、演算結果「正」と決定する。
【００９０】
ここで、実施の形態３においても実施の形態１および２と同様に、組成判定機能部４０Ｂが行う正誤判定の判定式に誤差を見込んだマージンを加えた形にすることで、組成を誤検知する可能性が減らすことができる。
【００９１】
例えば、マージンを加えない場合のＸ１＜０かつＸ２＞０という判定式をＸ１＜０＋αかつＸ２＞０＋βという形に変更する。ここで、αおよびβはそれぞれ高圧側と低圧側のマージンであり、α＜０かつβ＞０となる値として定義することで、図１０の点Ａを左側に、点Ｄを右側に移動させることになり、より厳しい安定側の組成演算結果の正誤判定を行うことができる。
【００９２】
高圧側のマージンαの値は、あまり小さくし過ぎると組成演算結果が正であるにも関わらず演算結果を誤と判定してしまう領域が増えてしまう。また、低圧側のマージンβは、あまり大きくし過ぎると組成演算結果が正であるにも関わらず演算結果を誤と判定してしまう領域が増えてしまう。従って、高圧側と低圧側のマージンαおよびβの値は、組成による誤差・温度検出装置による誤差・圧力検出装置による誤差を考慮し決定する必要がある。
【００９３】
以上のように、実施の形態３の空気調和装置１００によれば、組成判定機能部４０Ｂが、第二の絞り装置２４の上流部、下流部における冷媒の乾き度Ｘ１  、Ｘ２  に基づいて組成演算機能部４０Ａの演算結果を判定するようにしたので、処理手順を少なくすることができ、より簡単に循環組成に基づく制御を行うことができる。
【００９４】
実施の形態４．
例えば、図１に示す空気調和装置１００では、冷媒主管３を介して１台の室内機２と室外機１とを接続して構成している場合を例に示しているが、室内機２の接続台数を１台に限定するものではなく、複数台接続するようにしてもよい。
【００９５】
また、複数の室内機２を接続したシステムにおいて、接続されている全ての室内機２が冷房または暖房運転を行うシステムだけでなく、各室内機２がそれぞれ冷房運転と暖房運転を同時に行う混在運転を行うシステムでもよい。
【００９６】
また、室外機１が複数台接続されていてもよく、この場合は代表する室外機を決めればよい。
【００９７】
また、上述した実施の形態１等の空気調和装置１００は、室外機１と室内機２とが冷媒主管３で直列に接続されている直膨回路を例に説明を行ったが、これに限るものではない。例えば、室外機１と離れた位置に、混合冷媒と、混合冷媒とは別の熱媒体とを熱交換する熱媒体間熱交換器と第一の絞り装置５１とを有する熱媒体変換機を備える。そして、冷媒と熱交換させて加熱または冷却された熱媒体を負荷側熱交換器５０に循環させる構成の空気調和装置であってもよい。
【００９８】
また、上述した実施の形態１等では、Ｒ３２冷媒を４４ｗｔ％とＲ１２３４ｙｆ冷媒を５６ｗｔ％の質量割合で混合した冷媒を例に説明を行ったが、これに限るものではない。複数の冷媒を混合し同一圧力における飽和ガスと飽和液の温度が異なる非共沸混合冷媒であれば、混合する冷媒の種類、混合割合が上述の実施の形態で説明した混合冷媒と異なっても同様の効果を奏する。
【００９９】
また、上述した実施の形態１等では、室外機１が１台の圧縮機１０を有する例について説明を行ったが、圧縮機を複数台有する室外機１であってもよい。
【０１００】
また、上述した実施の形態１等では、室外機１に１台のアキュムレータ１３を有する例について説明を行ったが、複数台のアキュムレータ１３を有するようにしてもよい。また、例えば、複数台の室内機２が接続された空気調和装置１００で停止した室内機２に冷媒が溜まるなどの要因により、冷媒回路を流れる混合冷媒の循環組成が変化することがある。したがって、室外機１がアキュムレータ１３を搭載していない場合においても同様の効果を奏する。
【０１０１】
また、上述した実施の形態１等では、室外機１に冷媒流路切替装置１１を有する空気調和装置１００を例に説明を行ったが、冷媒流路切替装置１１を備えず、冷房運転または暖房運転のどちらか一方のみを行う空気調和装置１００についても適用することができる。
【０１０２】
そして、上述した実施の形態１等では、室外機１に組成検知回路２０を有する空気調和装置１００を例に説明を行ったが、これに限るものではない。第一の絞り装置５１の上流側の圧力である高圧圧力、下流側の圧力である低圧圧力、第一の絞り装置５１の上流側の高圧側の温度（過冷却液冷媒の温度）および下流側の低圧側の冷媒の温度を検出する検出装置があれば、必ずしも組成検知回路２０を設けなくてもよい。
【０１０３】
また、例えば第一の絞り装置５１の下流側の圧力である低圧圧力は、それに近い値であれば代用できる。例えば、圧縮機１０の吸入側の圧力、アキュムレータ１３の吸入側の圧力等を代わりに用いることができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１  室外機、２  室内機、３  冷媒主管、４  冷媒配管、１０  圧縮機、１１  冷媒流路切替装置、１２  室外側熱交換器、１３  アキュムレータ、２０  組成検知回路、２１  第一の配管、２２  第二の配管、２３  組成検知用熱交換器、２４  第二の絞り装置、３０  第一の圧力検出装置、３１  第二の圧力検出装置、３２  第一の温度検出装置、３３  第二の温度検出装置、４０  制御装置、４０Ａ  組成演算機能部、４０Ｂ  組成判定機能部、５０  負荷側熱交換器、５１  第一の絞り装置、６０  第三の温度検出装置、６１  第四の温度検出装置、６２  第五の温度検出装置、１００  空気調和装置。
【図１】
2013168199.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013168199.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年10月22日(2014.10.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明に係る空気調和装置は、沸点の異なる複数の成分を含む非共沸混合冷媒を吐出する圧縮機と、空調対象空間外の空気と冷媒の熱交換を行う室外側熱交換器と、冷媒の圧力調整をする第一の絞り装置と、空調対象空間の空気と冷媒の熱交換を行う負荷側熱交換器とを冷媒配管で接続して冷媒回路を構成する空気調和装置であって、冷媒回路を循環する冷媒における各成分の組成の値を表す循環組成を演算する処理を行う組成演算機能部と、組成演算機能部の演算結果が正しいかどうかを判定し、正しくないと判定すると、あらかじめ設定した各成分の組成の値を循環組成として採用し、正しいと判定すると、演算結果を循環組成として採用する処理を行う組成判定機能部とを有する制御装置を備えるものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明に係る空気調和装置によれば、制御装置において、組成判定機能部が組成演算機能部の演算結果が適切かどうかを判断し、適切でないと判断すると、あらかじめ設定した各成分の組成の値を循環組成として採用するようにすることで、適切な循環組成に基づく制御を行うことができ、運転効率がよい空気調和装置をえることができる。このため、省エネルギーをはかることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
沸点の異なる複数の成分を含む非共沸混合冷媒を吐出する圧縮機と、
空調対象空間外の空気と前記冷媒の熱交換を行う室外側熱交換器と、
前記冷媒の圧力調整をする第一の絞り装置と、
前記空調対象空間の空気と前記冷媒の熱交換を行う負荷側熱交換器と
を冷媒配管で接続して冷媒回路を構成する空気調和装置であって、
前記冷媒回路を循環する前記冷媒における各成分の組成の値を表す循環組成を演算する処理を行う組成演算機能部と、
該組成演算機能部の演算結果が正しいかどうかを判定し、正しくないと判定すると、あらかじめ設定した各成分の組成の値を循環組成として採用し、正しいと判定すると、前記演算結果を循環組成として採用する処理を行う組成判定機能部とを有する制御装置を備える空気調和装置。
【請求項２】
冷房運転における前記各成分の組成の値と暖房運転における前記各成分の組成の値とを設定し、
前記冷房運転時の各成分の組成の値は、前記冷媒回路に充填した冷媒の組成と等しい値に設定し、
前記暖房運転時の各成分の組成の値は、前記冷媒回路に充填した冷媒の組成よりも、前記複数の成分のうち、沸点が低い成分の割合が多くなるような値に設定する請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記冷媒回路における高圧側の過冷却液状態の冷媒の温度を過冷却液冷媒温度として検出する過冷却液温度検出装置と、
前記過冷却液状態の前記冷媒の高圧圧力を検出する高圧圧力検出装置と、
前記過冷却液状態の冷媒を減圧した後の二相状態の冷媒温度を検出する二相冷媒温度検出装置と、
前記過冷却液状態の冷媒を減圧した後の冷媒の低圧圧力を検出する低圧圧力検出装置とをさらに備え、
前記組成演算機能部は、前記過冷却液冷媒温度、二相冷媒温度および前記低圧圧力に基づいて前記循環組成を演算する処理を行い、
前記組成判定機能部は、前記過冷却液冷媒温度、前記高圧圧力、前記二相冷媒温度および前記低圧圧力に基づいて前記組成演算機能部の演算結果が正しいかどうかを判定する処理を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記組成判定機能部は、あらかじめ記憶させておいた圧力と温度と前記混合冷媒の組成に対する過冷却液エンタルピの関係と前記過冷却液冷媒温度と前記高圧圧力と前記混合冷媒の充填時の組成とから高圧過冷却液冷媒エンタルピを演算し、前記高圧過冷却液冷媒エンタルピを低圧二相冷媒エンタルピと等しいとし、あらかじめ定めた圧力と前記冷媒の組成とに対する飽和液エンタルピの関係と前記高圧圧力および前記低圧圧力と前記混合冷媒の充填時の組成とに基づいて、高圧飽和液エンタルピおよび低圧飽和液エンタルピとを演算し、前記高圧過冷却液冷媒エンタルピが前記高圧飽和液エンタルピよりも小さく、かつ、前記低圧二相冷媒エンタルピが前記低圧飽和液エンタルピよりも大きいと判断すると、前記組成演算機能部の演算結果が正しいと判定する請求項３に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記組成判定機能部は、あらかじめ定めた圧力と前記冷媒の組成とに対する飽和液温度の関係と前記高圧圧力および前記低圧圧力と前記混合冷媒の充填時の組成とに基づいて、高圧飽和液温度および低圧飽和液温度を演算し、前記過冷却液冷媒温度が前記高圧飽和液温度よりも小さく、かつ、前記二相冷媒温度が前記低圧飽和液温度よりも大きいと判断すると、前記組成演算機能部の演算結果が正しいと判定する請求項３に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記組成判定機能部は、あらかじめ定めた圧力と温度と前記冷媒の組成とに対する前記混合冷媒の乾き度の関係と前記過冷却液冷媒温度と前記高圧圧力と前記混合冷媒の充填時の組成とから高圧過冷却冷媒乾き度を演算し、あらかじめ定めた圧力と温度と前記冷媒の組成とに対する前記混合冷媒の乾き度の関係と前記二相冷媒温度と前記低圧圧力と前記混合冷媒の充填時の組成とから低圧二相冷媒乾き度を演算し、前記高圧過冷却冷媒乾き度が０以下であり、かつ、前記低圧二相冷媒乾き度が０よりも大きいと判断すると、前記組成演算機能部の演算結果が正しいと判定する請求項３に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記組成判定機能部は、前記混合冷媒の組成と前記混合冷媒の充填時の組成との違いおよび／または前記過冷却液温度検出装置と前記高圧圧力検出装置と前記二相冷媒温度検出装置と前記低圧圧力検出装置の各検出誤差によるパラメータの計算結果のずれによる誤判定を回避するためのマージンを持たせた判定を行う請求項３〜６のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記室外側熱交換器に外気を送り込む室外ファンをさらに備え、
前記制御装置は、前記採用した循環組成に基づいて、前記圧縮機の周波数または／および前記室外ファンの回転数を制御する請求項３〜７のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項９】
冷媒回路内において前記圧縮機の吸入側に、余剰冷媒を溜めるアキュムレータをさらに備え、
前記圧縮機の吐出冷媒の一部をバイパスさせる第一の配管と、
前記第一の配管に分流した冷媒を前記圧縮機の吸入冷媒に合流させる第二の配管と、
前記第一の配管を流れる冷媒を減圧して前記第二の配管に流す第二の絞り装置と、
前記第一の配管を流れる冷媒と前記第二の絞り装置から流出する冷媒とを熱交換させる組成検知用熱交換器と
を有する組成検知回路を構成し、
前記組成検知回路上に、前記過冷却液温度検出装置、前記二相冷媒温度検出装置、前記高圧圧力検出装置、前記低圧圧力検出装置とを設置する請求項３〜８のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【国際調査報告】
2013168199.tif 000015
2013168199.tif 000016
2013168199.tif 000017
2013168199.tif 000018