专利名称：涡轮制冷机的性能评价装置及其方法
技术领域：
本发明涉及涡轮制冷机的性能评价装置及其方法。
背景技术：
以往，作为对涡轮制冷机的 性能进行评价的方法，已知有专利文献I公开的方法。在专利文献I中公开了一种如下方法着眼于没有损失的理想环境下的COP特性近似于逆卡诺循环的点，在表示逆卡诺循环的式子中加入表示压缩机特性的修正系数而算出涡轮制冷功能够发挥的最大COP (以下称为“目标C0P” )的方法。在先技术文献专利文献专利文献I日本特开2011-106792号公报专利文献I公开的目标COP的算出方法基于将实际产生的设备损失量作为修正项向由逆卡诺循环的式子表示的没有损失的理想环境下的COP特性赋予这样的技术思想。在专利文献I公开的方法中，压缩机产生的设备损失作为以相对负载率为参数的修正系数Cf而被赋予，但关于构成涡轮制冷机的压缩机以外的设备、例如蒸发器或冷凝器等换热器的损失量，以损失相当温度差Td这样的项作为恒定值被赋予。
发明内容
本发明目的在于提供一种在将实际产生的设备损失量作为修正项向没有损失的理想环境下的COP特性赋予而算出目标COP的情况下，通过赋予与蒸发器的性能相应的损失相当温度差，来提高目标COP的算出精度的涡轮制冷机的性能评价装置及其方法。为了解决上述课题，本发明采用以下的方法。本发明提供一种涡轮制冷机的性能评价装置，该涡轮制冷机具备压缩机及作为换热器的蒸发器，在所述涡轮制冷机的性能评价装置中，具备运算机构，该运算机构使用运算式算出该制冷机能够发挥的最大的COP即目标C0P，该运算式通过将实际产生的设备损失量作为修正项向表示没有损失的理想环境下的COP特性的式子赋予而得到，所述运算式中作为所述修正项包括所述蒸发器的换热损失，所述蒸发器的换热损失使用以负载率为参数的函数算出。根据本发明，使用运算式算出制冷机能够发挥的最大的COP即目标C0P，该运算式通过将实际产生的设备损失量作为修正项向表示没有损失的理想环境下的COP特性的式子赋予而得到。这种情况下，该运算式中作为修正项包括蒸发器的换热损失，且该蒸发器的换热损失使用以负载率为参数的函数表示，因此，能够使取决于负载率的蒸发器的换热损失反映到目标COP的算出中。由此，能够提高目标COP的算出精度。在上述涡轮制冷机的性能评价装置中，优选的是，按照冷却水入口温度求出负载率与所述蒸发器的换热损失的关系，并根据该关系导出用于算出所述蒸发器的换热损失的函数。
如此，由于使用按照冷却水入口温度求出负载率与所述蒸发器的换热损失的关系并从该关系导出的函数来算出蒸发器的换热损失，因此能够得到高可靠性的蒸发器的换热损失。在上述涡轮制冷机的性能评价装置中，可以是，所述函数由将表示各冷却水入口温度下的负载率与蒸发器的换热损失的关系的多个特性近似于一个特性的函数提供。由此，无论冷却水入口温度如何，换言之，无论离心式压缩机的隔热头如何，都能够使用一个特性根据负载率唯一确定蒸发器的换热损失。上述函数例如是负载率越高而蒸发器的换热损失越大的函数。在上述涡轮制冷机的性能评价装置中，可以是，所述没有损失的理想环境下的COP特性由表示逆卡诺循环的式子来表示。如此，通过使用表示逆卡诺循环的式子作为表示没有损失的理想环境下的COP特 性的式子，能够简化目标COP的运算式，能够缩短目标COP的算出需要的时间，减轻处理负担。在上述涡轮制冷机的性能评价装置中，可以是，将所述压缩机的性能引起的机械损失作为所述修正项向所述运算式赋予。通过将压缩机的性能引起的机械损失作为修正项向算出目标COP的运算式赋予，能够将压缩机引起的机械损失反映到目标COP中。由此，能够进一步提高目标COP的算出精度。本发明提供一种涡轮制冷机的性能评价方法，该涡轮制冷机具备压缩机及作为换热器的蒸发器，在所述涡轮制冷机的性能评价方法中，具备运算工序，该运算工序使用运算式算出该制冷机能够发挥的最大的COP即目标C0P，该运算式通过将实际产生的设备损失量作为修正项向表示没有损失的理想环境下的COP特性的式子赋予而得到，使所述运算式中作为所述修正项包括所述蒸发器的换热损失，使用以负载率为参数的函数来算出所述蒸发器的换热损失。发明效果根据本发明，起到能够提高目标COP的算出精度这样的效果。
图I是表示本发明的一实施方式的变频涡轮制冷机的简要结构的图。图2是将本发明的一实施方式的变频涡轮制冷机的性能评价装置具备的功能展开表示的功能框图。图3是表示满液式蒸发器的传热状态的图。图4是表示使冷却水入口温度变化时的负载率与蒸发器的换热性能的关系的图。图5A是用于说明蒸发器中的管和制冷液的状况的图，是表示负载率100%时的管和制冷液的状况的图。图5B是用于说明蒸发器中的管和制冷液的状况的图，使表示部分负载时的管和制冷液的状况的图。符号说明I涡轮制冷机
11涡轮压缩机12冷凝器13蒸发器14控制装置101数据取得部102存储部103运算部
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的涡轮制冷机的性能评价装置的一实施方式。而且，在本实施方式中，说明将涡轮制冷机的性能评价装置设置在进行涡轮制冷机的控制的控制装置上的情况。需要说明的是，在以下的说明中，例示变频涡轮制冷机进行说明，本发明的涡轮制冷机的性能评价装置并不局限于变频涡轮制冷机，对于固定速的涡轮制冷机也能够适用。图I是表示变频涡轮制冷机I的简要结构的图。变频涡轮制冷机I主要具备对制冷剂进行压缩的涡轮压缩机11 ;对由涡轮压缩机11压缩过的高温高压的气体制冷剂进行冷凝的冷凝器12 ;使经由冷凝器12的液体制冷剂蒸发的蒸发器13 ;进行变频涡轮制冷机I的控制的控制装置14。另外，在变频涡轮制冷机I设有测定冷水入口温度Tin的温度传感器30、测定冷水出口温度Tout的温度传感器31、测定冷水流量Fl的流量传感器32、测定冷却水入口温度Tcin的温度传感器33、测定冷却水出口温度Tcout的温度传感器34、测定冷却水流量F2的流量传感器35等。这各传感器30 35的计测值向控制装置14发送。需要说明的是，图I所示的变频涡轮制冷机I的结构是一例，并未限定为该结构。例如，也可以取代冷凝器12而配置空气换热器，在冷却后的外部空气与制冷剂之间进行换热。而且，变频涡轮制冷机I并未限定为仅具有制冷功能的情况，例如，也可以仅具有制热功能，或具有制冷功能及制热功能这两者。控制装置14具有基于从各传感器接收到的测定值和从上位系统传来的负载率等而控制涡轮压缩机11的转速等的功能、及进行涡轮制冷机的性能评价的功能。控制装置14例如由未图不的CPU(中央运算装置)、RAM(Random Access Memory 随机存取存储器)、及计算机能够读取的记录介质等构成。用于实现后述的各种功能的一连串的处理的过程以程序的形式记录在记录介质等上，CPU将该程序读出到RAM等中，执行信息的加工·运算处理，由此实现后述的各种功能。图2是将控制装置14具备的功能中的与性能评价相关的功能展开表示的功能框图。如图2所示，控制装置14具备数据取得部101、存储部102、运算部103。数据取得部101取得变频涡轮制冷机I的运转数据作为输入数据。作为运转数据，例如，列举有通过温度传感器30计测到的冷水入口温度Tin、通过温度传感器31计测到的冷水出口温度Tout、通过温度传感器33计测到的冷却水入口温度Tc in、通过温度传感器34计测到的冷却水出口温度Tcout、及当前的负载率等。在存储部102中存储有用于算出变频涡轮制冷机I在各运转点上能发出的性能上的最大COP即目标COP的运算式等。以下，说明存储在存储部102中的运算式。COPct = {(Tout+273. 15) / (Tcout-Tout+Td)} /Cf(I)上述(I)式是将实际产生的设备损失量作为修正项Cf、Td向由逆卡诺循环的式子表示的没有损失的理想环境下的COP特性(以下称为“实机理想C0P”)赋予而得到的运算式。通过使用该(I)式,而算出目标C0Pct。在(I)式中，修正项Cf是用于将涡轮压缩机11的设备特性引起的设备损失反映到实机理想COP中的修正项，Td是用于将蒸发器及冷凝器引起的损失相当温度差反映到实机理想COP中的修正项。而且，Tout是冷水出口温度，Tcout是冷却水出口温度，并代入上述温度传感器31、34的计测值。修正项Cf具体而言由以下的(2)式求出。 Cf = f (Qfr)(2)在此，Qfr由以下的(3)式表示。Qfr = Qf/Qr (3)上述(3)式是基于涡轮压缩机11的设备特性而导出的运算式，是用于计算相对负载率Qfr的运算式，该相对负载率Qfr以相对值来表示相对于作为运转基准点而设定的规定的冷却水出口温度与规定的冷水出口温度之差的规定的负载率的、当前的冷却水出口温度与当前的冷水出口温度之差的当前的负载率。在⑶式中，Qf为当前的负载率，由以下的⑷式得到。
权利要求
1.一种涡轮制冷机的性能评价装置，该涡轮制冷机具备压缩机及作为换热器的蒸发器，在所述涡轮制冷机的性能评价装置中， 具备运算机构，该运算机构使用运算式算出该制冷机能够发挥的最大的COP即目标C0P，该运算式通过将实际产生的设备损失量作为修正项向表示没有损失的理想环境下的COP特性的式子赋予而得到， 所述运算式中作为所述修正项包括所述蒸发器的换热损失， 所述蒸发器的换热损失使用以负载率为参数的函数算出。
2.根据权利要求I所述的涡轮制冷机的性能评价装置，其中， 按照冷却水入口温度来求出负载率与所述蒸发器的换热损失的关系，并根据该关系导出用于算出所述蒸发器的换热损失的函数。
3.根据权利要求2所述的涡轮制冷机的性能评价装置，其中， 所述函数由将表示各冷却水入口温度下的负载率与蒸发器的换热损失的关系的多个特性近似于一个特性的函数来提供。
4.根据权利要求I所述的涡轮制冷机的性能评价装置，其中， 所述没有损失的理想环境下的COP特性通过表示逆卡诺循环的式子来表示。
5.根据权利要求I所述的涡轮制冷机的性能评价装置，其中， 将所述压缩机的性能引起的机械损失作为所述修正项向所述运算式赋予。
6.一种涡轮制冷机的性能评价方法，该涡轮制冷机具备压缩机及作为换热器的蒸发器，在所述涡轮制冷机的性能评价方法中， 具备运算工序，该运算工序使用运算式算出该制冷机能够发挥的最大的COP即目标C0P，该运算式通过将实际产生的设备损失量作为修正项向表示没有损失的理想环境下的COP特性的式子赋予而得到， 使所述运算式中作为所述修正项包括所述蒸发器的换热损失， 使用以负载率为参数的函数来算出所述蒸发器的换热损失。
全文摘要
本发明目的在于提供一种在将实际产生的设备损失量作为修正项向没有损失的理想环境下的COP特性赋予而算出目标COP的情况下，通过赋予与蒸发器的性能相应的损失相当温度差，来提高目标COP的算出精度的涡轮制冷机的性能评价装置及其方法。运算部(103)使用运算式算出涡轮制冷机能够发挥的最大的COP即目标COP，该运算式通过将实际产生的设备损失量作为修正项向表示没有损失的理想环境下的COP特性的式子赋予而得到。用于算出目标COP的运算式中作为修正项包括蒸发器的换热损失，从而将蒸发器的换热损失反映到目标COP中，所述蒸发器的换热损失使用以负载率为参数的函数算出。
文档编号F25B49/02GK102914108SQ201210258170
公开日2013年2月6日 申请日期2012年7月24日 优先权日2011年8月4日
发明者梅野良枝, 上田宪治 申请人:三菱重工业株式会社