WO2016207992A1

WO2016207992A1 - 空気調和機

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Publication number: WO2016207992A1
Application number: PCT/JP2015/068140
Authority: WO
Inventors: 貴玄中村; 齊藤　信; 正樹豊島; 青木　正則; 雅史冨田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-06-24
Filing date: 2015-06-24
Publication date: 2016-12-29
Anticipated expiration: 2017-12-24
Also published as: JP6410935B2; JPWO2016207992A1

Abstract

空気調和機は、最初に行われる冷媒量判定モード時の液相温度に関わる指標を基準値として設定する基準設定部と、２回目以降の冷媒量判定モード時に、液相温度に関わる指標と基準値とを比較して、冷媒回路内の冷媒量が減少しているか否かを判定する冷媒量判定部とを有する。基準設定部は、液相温度に関わる指標が設定閾値以上か否かを判定する指標判定部と、指標判定部において液相温度に関わる指標が設定閾値以上と判定された場合、設定閾値以上の液相温度に関わる指標を基準値として記憶部に記憶する。一方、液相温度に関わる指標が設定閾値未満であると判定された場合、変更後の運転条件における液相温度に関わる指標を基準値として記憶部に記憶する。

Description

空気調和機

　本発明は、冷媒回路に充填されている冷媒の漏洩を判定する機能を有する空気調和機に関するものである。

　従来から、室外機と室内機とが配管により接続され、室外機と室内機との間で冷媒が流通することにより暖房運転又は冷房運転を行うヒートポンプ式の空気調和機が知られている。この空気調和機において、室外機側の圧縮機において冷媒ガスが圧縮され、室外熱交換器において冷却して液化して室内機へ送られる。そして、室内機に送られた液冷媒が絞り装置において膨張気化し、室内熱交換器において冷媒の気化熱により室内空気が冷却される。

　このとき、圧縮機の圧縮工程に異常が生じ、圧縮しても冷媒が高圧にならない異常が生じる場合があり、この異常は冷媒の漏洩による冷却ガスの量が不足していることが主な原因になっている。そこで、冷媒回路内に液溜めがある空気調和機において、液溜め内の余剰冷媒を高圧側に貯める冷媒量判定モードにおいて冷媒量の適否を判定する空気調和機が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１には、冷媒量判定モード時において、室外熱交換器が凝縮器になる強制的な冷房運転において、室外側熱交換器の出口における過冷却度に基づいて冷媒量の適否が判定されることが開示されている。

特開２００６－２３０７２号公報

　ところで、空気調和機には、据え付けられる設置場所等により、室内機及び室外機の接続構成の違い、延長配管長、高低差などの様々な構成パターンが生じる。このような多種多様なパターンにおいても、機器設置後やメンテナンス時に空気調和機から検出した温度データから冷媒回路からの冷媒漏れの有無を判断し、著しい空調能力低下が生じる前に冷媒漏れの発生を把握することが求められている。

　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、どのような接続条件であっても、精度良く冷媒量の適否判定を行う際に用いる基準値を作成することができる空気調和機を提供することを目的とする。

　本発明の空気調和機は、凝縮器を有する冷媒回路と、冷媒回路内における冷媒の状態を検知する状態検出部と、状態検出部において検知された冷媒の状態に基づいて冷媒回路の制御を行うものであって、冷媒回路内の冷媒量の適否を判定する際に冷媒回路の動作を制御する冷媒量判定モードを実行する機能を有する制御装置とを有し、制御装置は、冷媒量判定モード時に予め設定された運転条件に基づいて冷媒回路を制御する運転制御部と、冷媒量判定モードが実行された際に状態検出部において検知された冷媒の状態から、凝縮器の液相温度に関わる指標を算出する指標算出部と、最初の冷媒量判定モード時に、指標算出部において算出された液相温度に関わる指標を基準値として設定する基準設定部と、基準設定部において設定された基準値を記憶する記憶部と、２回目以降の冷媒量判定モード時に、指標算出部において算出された液相温度に関わる指標と記憶部に記憶された基準値とを比較して、冷媒回路内の冷媒量が減少しているか否かを判定する冷媒量判定部と、を備え、基準設定部は、液相温度に関わる指標が設定閾値以上か否かを判定する指標判定部と、運転条件による運転時に指標判定部において液相温度に関わる指標が設定閾値未満であると判定された場合、液相温度に関わる指標が設定閾値よりも大きくなるまで吸入過熱度が高くなるように冷媒量判定モードの運転条件を変更する条件変更部と、運転条件による運転時に液相温度に関わる指標が設定閾値以上であると判定された場合には設定閾値以上の液相温度に関わる指標を基準値として記憶部に記憶し、運転条件が変更された後に液相温度に関わる指標が設定閾値以上であると判定された場合には変更後の運転条件における液相温度に関わる指標を基準値として記憶部に記憶する基準値決定部とを有するものである。

　本発明の空気調和機によれば、最初の冷媒量判定モード時において、液相温度に関わる指標が設定閾値以上の場合と液相温度に関わる指標が設定閾値未満である場合とによって異なる基準値が設定されるため、どのような接続条件であっても、精度良く冷媒量の適否判定を行う際に用いる基準値を作成することができる。

本発明の空気調和機の実施形態１を示す冷媒回路図である。図１の空気調和機における制御装置の一例を示すブロック図である。図１の空気調和機において冷媒量判定モード時の室外熱交換器の状態を示すグラフである。図１の空気調和機において最初の冷媒量判定モード時の基準値の設定の一例を示すフローチャートである。本発明の空気調和機の室内機の実施形態２を示す冷媒回路図である。本発明の空気調和機の室内機の実施形態３を示す冷媒回路図である。

実施形態１．
　以下、図面を参照しながら本発明の空気調和機の好ましい実施形態について説明する。図１は本発明の空気調和機の実施形態１を示す冷媒回路図である。図１の空気調和機１は、例えば蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって屋内の冷房運転及び暖房運転に使用される装置である。空気調和機１は、室外機１０と、室内機２０と、室外機１０と室内機２０とを接続する接続配管２、３とを備え、室外機１０と室内機２０とは接続配管２、３によって接続された冷媒回路１Ａを構成している。空気調和機１に用いられる冷媒は、例えばＲ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０４ＡなどのＨＦＣ冷媒、Ｒ２２、Ｒ１３４ａなどのＨＣＦＣ冷媒、もしくは炭化水素、ヘリウムのような自然冷媒などがある。

　室外機１０は、圧縮機１１、流路切換装置１２、室外熱交換器１３、室外送風機１４、第１絞り装置１５、レシーバー１６、第２絞り装置１７を備えている。圧縮機１１は、冷媒を圧縮して吐出するものであり、例えばインバータにより制御されるモータ（図示せず）によって運転容量が可変に駆動される容積式圧縮機からなっている。なお、図１の室外機１０において圧縮機１１が１台設置されている場合について例示しているが、室内機２０の接続台数等に応じて、２台以上の圧縮機１１が並列に接続されてもよい。

　流路切換装置１２は、例えば四方弁からなっており、冷媒回路１Ａにおける冷媒の流れの方向を切り換えるものである。冷房運転時には、流路切換装置１２は、圧縮機１１の吐出側と室外熱交換器１３とを接続するとともに、圧縮機１１の吸入側と室内熱交換器２１とを接続する。一方、冷房運転時には、流路切換装置１２は、圧縮機１１の吐出側と室内熱交換器２１とを接続するとともに、圧縮機の吸入側と室外熱交換器１３とを接続する。

　室外熱交換器１３は、例えば、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。室外熱交換器１３は、冷房運転時では冷媒の凝縮器として機能し、暖房運転時では冷媒の蒸発器として機能する。室外熱交換器１３は、一方が流路切換装置１２に接続され、他方が接続配管２に接続されている。なお、図１において室外熱交換器１３は、複数の熱交換器１３Ａ、１３Ｂに分割されている場合について例示しているが、１つの熱交換器からなっていてもよい。

　室外熱交換器１３に外気を送風する室外送風機１４が設けられており、室外空気と室外熱交換器１３を流れる冷媒とが熱交換される。室外送風機１４は、室外熱交換器１３に供給する空気の流量を変えることができるものであり、プロペラファン等のファンと、ファンを駆動するモータとを備えている。なお、室外熱交換器１３が冷媒の凝縮熱の吸熱対象となるものは空気になるフィンチューブ式の熱交換器である場合について例示しているが、室内送風機２２が多管式熱交換器もしくはプレート式熱交換器からなり、冷媒の凝縮熱の吸熱対象が水、熱媒体、ブライン等でもよく、吸熱対象の供給装置はポンプ等でもよい。

　第１絞り装置１５は、例えば電子膨張弁等からなっており、凝縮器で凝縮された高温、高圧の液体を減圧、膨張させて、低温、低圧の冷媒にするものである。第１絞り装置１５による最初の減圧を受けて膨張することにより液相の状態に変化する。

　レシーバー１６は、余剰冷媒量を貯留するものであり、第１絞り装置１５の下流側に設けられているとともに、接続配管３を介して室内機２０に接続されている。なお、冷房運転と暖房運転とにおいて、必要になる冷媒量には差があるため、通常運転において生じる余剰冷媒はレシーバー１６に貯留される。また、レシーバー１６に余剰の冷媒が貯留していることにより、空気調和機１の据付け場所での冷媒の追加が不要になっている。

　第２絞り装置１７は、冷媒回路１Ａ内を流れる冷媒の減圧もしくは冷媒の流量の調節等を行うものであり、一方が室内熱交換器２１に接続され、他方が接続配管３を介してレシーバー１６に接続されている。

　室内機２０は、室内熱交換器２１、室内送風機２２を備えている。室内熱交換器２１は、例えば、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。室内熱交換器２１は、冷房運転時には凝縮器として機能し、暖房運転時には蒸発器として機能するものである。また、室内熱交換器２１に外気を送風する室内送風機２２が設けられており、室外空気と室内熱交換器２１を流れる冷媒とが熱交換される。室内送風機２２は、室内熱交換器２１に供給する空気の流量を変えることができるものであり、遠心ファンや多翼ファン等のファンと、ファンを駆動するモータとを備えている。なお、室内熱交換器２１は、冷媒の凝縮熱の吸熱対象となるものは空気になるフィンチューブ式の熱交換器である場合について例示しているが、室内送風機２２が多管式熱交換器もしくはプレート式熱交換器からなり、冷媒の凝縮熱の吸熱対象が水、熱媒体、ブライン等でもよく、吸熱対象の供給装置はポンプ等でもよい。

　空気調和機１は、冷媒回路１Ａの動作を制御する制御装置４０を備えている。制御装置４０は、空調負荷に応じて冷房運転及び暖房運転を行う通常運転モードと、冷媒回路１Ａ内の冷媒量を判定する際の運転モードである冷媒量判定モードとが行われる。以下に、各運転モードにおける冷媒の流れについてそれぞれ分説する。

　図１を参照して冷房運転時の空気調和機１の動作例について説明する。なお、冷房運転時には、室外熱交換器１３が凝縮器になり室内熱交換器２１が蒸発器になるように、流路切換装置１２における冷媒流路が切り換えられる。まず、低温・低圧の冷媒が圧縮機１１において圧縮され、高温・高圧のガス冷媒になって吐出する。その後、高温・高圧のガス冷媒は流路切換装置１２を通り、凝縮器として作用する室外熱交換器１３において室外送風機１４で送風される室外空気と熱交換して室外空気へ放熱し、冷媒は冷却される。

　そして、冷媒は室外熱交換器１３の出口に配置されている第１絞り装置１５において減圧され、中温・中圧の気液二相状態の冷媒になる。中温・中圧の冷媒は、レシーバー１６に流入した後、第２絞り装置１７で減圧され、低温・低圧の冷媒になって室外機１０から接続配管３を介して室内機２０へ流入する。室内機２０に流入した冷媒は、蒸発器として動作する室内熱交換器２１において室内送風機２２で送風される室内空気と熱交換して室内空気から熱を奪い、室内の冷房が行われる。室内機２０から流出した冷媒は、再び室外機１０に流入して流路切換装置１２を通り、低温・低圧の冷媒になり圧縮機１１に吸入される。

　次に、図１を参照して暖房運転時の空気調和機１の動作例について説明する。なお、暖房運転時には、室外熱交換器１３が蒸発器になり室内熱交換器２１が凝縮器になるように、流路切換装置１２における冷媒流路が切り換えられる。まず、圧縮機１１から吐出した冷媒は流路切換装置１２を通って室内機２０に流れ、室内熱交換器２１では室内空気に放熱することにより室内空気の暖房が行われる。

　その後、室内熱交換器２１から流出した冷媒は、接続配管３を介して室外機１０に流入し、第２絞り装置１７において中圧に減圧されてレシーバー１６に貯留される。レシーバー１６から流出する冷媒は、第１絞り装置１５で低圧に減圧され、室外熱交換器１３に流入する。そして、室外熱交換器１３において冷媒は室外空気と熱交換した後、低温・低圧の冷媒になり圧縮機１１に吸入される。

　次に、図１を参照して冷媒量判定モードの動作例について説明する。冷媒量判定モードは、余剰冷媒も含めた冷媒を冷媒回路１Ａの高圧側に集める運転モードである。冷媒量判定モード時において、室外熱交換器１３が凝縮器になるような冷房流路で冷媒が流れるように制御してもよいし、室内熱交換器２１が凝縮器になるような暖房流路で冷媒が流れるように制御してもよい。以下の説明においては、室外熱交換器１３が凝縮器になる冷房流路で冷媒が冷媒回路１Ａ内を流れる場合について例示する。

　冷媒量判定モードにおいて、制御装置４０は、圧縮機１１において吸入もしくは吐出される冷媒量を安定させ、室外熱交換器１３内の冷媒量を一定にさせるように制御する。具体的には、制御装置４０は、圧縮機１１の回転数を所定値で一定になるように制御し、圧縮機１１の吸入位置の吸入過熱度ＳＨｓが所定の値で一定になるように第１絞り装置１５を制御する。この際、第２絞り装置１７は全開もしくはほぼ全開にする。これにより、圧縮機１１によって吸入され吐出される冷媒量が安定し、凝縮器である室外熱交換器１３における冷媒量が一定になる。

　以上の各運転モードが実行される際、制御装置４０は、状態検出部３０において検知された情報に基づいて、冷媒回路１Ａの動作を制御する。すなわち、制御装置４０は、状態検出部３０において検出される状態量が所望の制御目標範囲に収まるように、冷媒回路１Ａの構成要素である圧縮機１１、流路切換装置１２、第１絞り装置１５、第２絞り装置１７及び室外送風機１４、室内送風機２２等を制御する。

　状態検出部３０は、冷媒回路１Ａにおける冷媒の状態を検知するものである。具体的には、状態検出部３０は、圧縮機１１の吐出側に設けられ、圧縮機１１から吐出する冷媒の吐出温度及び吐出圧力を検出する吐出センサ３１と、室外機１０の室外空気の吸入口側に設けられ、室外空気の外気温度を検出する室外温度センサ３２と、暖房流路における室外熱交換器１３の凝縮温度を検出する凝縮温度センサ３３と、暖房流路における室外熱交換器１３の液側に設けられ、液冷媒の温度を検出する液側温度センサ３４とを有している。さらに、状態検出部３０は、暖房流路において室内熱交換器２１に流入する冷媒の蒸発器入口温度を検出する入口温度センサ３５と、室内熱交換器２１における蒸発温度を検出する蒸発温度センサ３６と、暖房流路において室内熱交換器２１に流出する冷媒の蒸発器出口温度を検出する出口温度センサ３７と、室内熱交換器２１における室内空気温度を検出する室内温度センサ３８と、圧縮機１１の吸入側に設けられ、圧縮機１１に吸入される冷媒の吸入温度及び吸入圧力を検出する吸入センサ３９とを有している。

　図２は図１の空気調和機における制御装置の一例を示すブロック図である。なお、図２に示す制御装置４０の構成は、マイコン等のハードウェア上でプログラムを実行させることにより構築されたものである。また、図２において、制御装置４０は室外機１０側に設けられている場合について例示しているが、室内機２０側に設けられてもよいし、集中コントローラ等の室外機１０及び室内機２０とは別体として設けられてもよい。図２の制御装置４０は、運転制御部４１と、指標算出部４２、冷媒量判定部４３、記憶部４４、基準設定部４５を有する。

　運転制御部４１は、冷媒量判定モード時において、予め設定された運転条件に基づいて冷媒回路１Ａを制御するものである。運転制御部４１には、予め設定された運転条件として、例えば設定吸入過熱度ＳＨｓｒｅｆが設定されている。そして、運転制御部４１には、圧縮機１１における冷媒吸入位置の吸入過熱度ＳＨｓが設定吸入過熱度ＳＨｓｒｅｆになるように冷媒回路１Ａを制御する。そして、上述したように、運転制御部４１は、圧縮機１１の回転数を所定値で一定になるように制御し、圧縮機１１の吸入位置の吸入過熱度ＳＨｓが設定吸入過熱度ＳＨｓｒｅｆで一定になるように第１絞り装置１５を制御する。

　設定吸入過熱度ＳＨｓｒｅｆは１０［Ｋ］程度になるように冷媒回路１Ａを制御することが望ましい。これは、吸入過熱度ＳＨｓが上昇することによって低圧側の冷媒が高圧側に移動し、室外熱交換器１３での過冷却度ＳＣが上昇するためである。また、室外送風機１４の風量は、外気温度と凝縮温度との差が一定になるように制御されることが望ましい。

　さらに、運転制御部４１は、冷媒回路１Ａを循環する冷媒の高圧側圧力が増大しすぎて装置全体の安全にかかわる問題の発生を防止するため、運転制御部４１には圧縮機１１から吐出される冷媒の設定圧力値（吐出温度限界値もしくは高圧限界圧力値）が設定されている。そして、圧縮機１１から吐出される冷媒の吐出温度が吐出温度限界値よりも大きい場合、圧縮機１１の動作を制限する高圧保護制御を実行する機能を有している。例えば運転制御部４１は、圧縮機１１からの冷媒の吐出温度を下げるために圧縮機１１の周波数を低くもしくは停止する等の高圧保護制御を行う。

　指標算出部４２は、冷媒量判定モードが実行された際に状態検出部３０において検知された冷媒の状態から、凝縮器になっている室外熱交換器１３もしくは室内熱交換器２１の液相温度に関わる指標を算出するものである。なお、室外熱交換器１３が凝縮器になっている場合について例示する。

　図３は、図１の空気調和機において冷媒量判定モード時の室外熱交換器の状態を示すグラフである。指標算出部４２は、液相の状態を示す指標として液相温度効率を下記式（１）を用いて算出する。

［数１］
　　液温度効率　＝　ＳＣ／ｄＴｃ　・・・（１）

　上記式（１）において、ＳＣは室外熱交換器１３の過冷却度［Ｋ］（＝凝縮温度－凝縮器出口温度）、ｄＴｃは凝縮温度［℃］－外気温度［℃］を示している。また、凝縮温度、凝縮器出口温度、外気温度はそれぞれ状態検出部３０において検知される。指標算出部４２は、状態検出部３０において検知された凝縮温度、凝縮器出口温度、外気温度を用いて液温度効率を液相温度に関わる指標として算出する。

　また、指標算出部４２は、圧縮機１１の吸入位置における吸入過熱度ＳＨｓ及び吐出位置における吐出過熱度ＳＨｄを算出する。吸入過熱度ＳＨｓ及び吐出過熱度ＳＨｄの算出は、種々の公知の方法を用いることができる。たとえば、指標算出部４２は、圧縮機１１の吸入センサ３９において検出された冷媒の吸入温度から吐出圧力に対応した吸入圧力飽和温度を減算して吸入過熱度ＳＨｓを算出する。また、指標算出部４２は、吐出センサ３１において検出された冷媒の吐出温度から吐出圧力に対応した吐出圧力飽和温度を減算して吐出過熱度ＳＨｄを算出する。よって、運転制御部４１は、指標算出部４２において算出された吸入過熱度ＳＨｓが設定吸入過熱度ＳＨｓｒｅｆで一定になるように第１絞り装置１５を制御することになる。

　冷媒量判定部４３は、２回目以降の冷媒量判定モード時に、指標算出部４２において算出された液相温度に関わる指標と記憶部４４に記憶された基準値ＲＶとを比較して、冷媒回路１Ａ内の冷媒量が減少しているか否かを判定する。液相温度に関わる指標は、例えば上記式（１）で算出された液温度効率であり、冷媒量判定部４３は、冷媒量判定モードでの運転が開始されてから所定時間経過後の液温度効率と基準値ＲＶとを比較し、最初の冷媒量判定モード時よりも冷媒量が減少したかどうかを判定する。

　基準設定部４５は、最初の冷媒量判定モード時に、指標算出部４２において算出された液相温度に関わる指標を基準値ＲＶとして設定する。そして、基準設定部４５において設定された基準値ＲＶは記憶部４４に記憶される。ここで、基準設定部４５は、最初の冷媒量判定モード時における冷媒回路１Ａの状態に応じて、異なる基準値ＲＶを設定するものであって、指標判定部４５ａ、条件変更部４５ｂ、基準値決定部４５ｃを備えている。

　指標判定部４５ａは、液相温度に関わる指標が設定閾値Ａｒｅｆ以上か否かを判定する。上述した液相温度に関わる指標が凝縮器（室外熱交換器１３）における液温度効率である場合、設定閾値Ａｒｅｆは、０．３～０．９の間の値に設定される。なお、十分な検知精度にするために設定閾値Ａｒｅｆは液温度効率０．５以上の値であることがより好ましい。そして、液温度効率が設定閾値Ａｒｅｆ以上の場合、冷媒量判定モードにおいて冷媒は安定した状態であることを意味し、液温度効率が設定閾値Ａｒｅｆ未満（もしくは０）の場合、冷媒量判定モードにおいて冷媒は安定していない状態であることを意味する。

　条件変更部４５ｂは、指標判定部４５ａにおいて液相温度に関わる指標が設定閾値Ａｒｅｆ未満であると判定された場合、液相温度に関わる指標が設定閾値Ａｒｅｆ以上になるまで吸入過熱度ＳＨｓが高くなるように運転制御部４１における運転条件を変更するものである。具体的には、条件変更部４５ｂは、制御目標値である設定吸入過熱度ＳＨｓｒｅｆを予め定められた所定量だけ高くなるように運転条件を変更する。すると、運転制御部４１は、吸入過熱度ＳＨｓが変更後の設定吸入過熱度ＳＨｓｒｅｆになるように第１絞り装置１５の開度を絞る制御を行う。そして、指標判定部４５ａにおいて液相温度効率が設定閾値Ａｒｅｆ以上であると判定されるまで、条件変更部４５ｂは運転条件の変更を行う。

　ここで、接続配管長が規定の接続配管長の範囲内で長い接続配管長（長尺接続）では、接続配管２、３の容積によって冷媒回路１Ａ内の容積が増加していることになる。特に、据付後には冷媒の補充が不要になるように規定量の冷媒を充填した状態で出荷されるチャージレス空気調和機において、接続配管長が長くなる場合がある。この場合に、暖房運転で冷媒量判定モードを行うと、高圧側の接続配管の容積に液冷媒がたまる。その結果、室外熱交換器１３での過冷却度ＳＣがつきにくくなり、液相温度効率が設定閾値Ａｒｅｆ未満になる。そこで、たとえば圧縮機１１における設定吸入過熱度ＳＨｓｒｅｆが１０［Ｋ］である場合、所定量（例えば３～５［Ｋ］）ずつ高く変更することで低圧側にある冷媒を高圧側により移動するようにして、液相温度効率の値が設定閾値Ａｒｅｆ以上になるように制御する。

　基準値決定部４５ｃは、液相温度に関わる指標が設定閾値Ａｒｅｆ以上であるか設定閾値Ａｒｅｆ未満であるかによって異なる基準値ＲＶを決定し記憶部４４に記憶する。すなわち、基準値決定部４５ｃは、予め設定された運転条件下において液相温度に関わる指標が設定閾値Ａｒｅｆ以上であると判定された場合には、設定閾値Ａｒｅｆ以上の液相温度に関わる指標を基準値ＲＶとして記憶部４４に記憶する。そして、２回目以降の冷媒量判定モードにおいて、冷媒量判定部４３は、液相温度に関わる指標が記憶部４４に記憶された基準値ＲＶ以上であるか否かを判定し、液相温度効率が基準値ＲＶ未満である場合、冷媒が減少していると判定する。

　一方、基準値決定部４５ｃは、運転条件が変更された後に液相温度に関わる指標が設定閾値Ａｒｅｆ以上であると判定された場合には変更後の運転条件下における液相温度に関わる指標を基準値ＲＶとして記憶部４４に記憶する。

　この際、基準値決定部４５ｃは、基準値ＲＶとともに変更後の運転条件も記憶部４４に記憶する。記憶部４４に記憶される変更後の運転条件は、例えば液相温度効率が設定閾値Ａｒｅｆ以上になったときの基準吐出過熱度ＳＨｄｒｅｆである。そして、記憶部４４に基準値ＲＶとともに運転条件が記憶部４４に記憶されている場合、運転制御部４１は、圧縮機１１から吐出される冷媒の吐出過熱度ＳＨｄが記憶部４４に記憶された基準吐出過熱度ＳＨｄｒｅｆになるように冷媒回路１Ａを制御する。そして、吐出過熱度ＳＨｄが基準吐出過熱度ＳＨｄｒｅｆになった状態において、液温度効率が基準値ＲＶ未満であるとき、冷媒量判定部４３は冷媒量が基準値ＲＶより減少したと判定する。

　なお、吐出過熱度ＳＨｄで二回目以降の冷媒量の判定を行うとき、液温度効率に対して外気温度の補正を行うようにしてもよい。また、運転制御部４１に予め設定されている運転条件が設定吸入過熱度ＳＨｓｒｅｆであり、記憶部４４に記憶される変更後の運転条件が設定吐出過熱度ＳＨｄｒｅｆである場合について例示しているが、変更後の運転条件として液相温度に関わる指標が設定閾値Ａｒｅｆ以上になる変更後の設定吸入過熱度ＳＨｓｒｅｆが記憶されてもよい。

　さらに、基準設定部４５は、最初の冷媒量判定モード時において、運転制御部４１が高圧保護制御をした場合、高圧保護制御が実行された旨を記憶する機能を有している。すなわち、冷媒量判定モード時で運転が行われている際に高圧保護が動作することは、通常運転モードの動作範囲で冷媒回路１Ａの高圧側に集めきれないだけの冷媒があることを意味している。

　特に、規定量の冷媒を充填した状態で出荷されるチャージレス型の空気調和機において、接続配管２、３の長さが規定の接続配管長の範囲内である場合、通常は冷房運転で冷媒量判定モードを行うことで上述した高圧保護制御や吐出温度の上昇などの問題が生じることはない。しかしながら、室内熱交換器２１が凝縮器になる暖房流路において冷媒量判定モードが行われる場合、接続配管２、３の長さが規定の接続配管長の範囲よりも短いときに、室外熱交換器１３よりも容量の少ない室内熱交換器２１に冷媒を移動させるために高圧保護制御になる場合がある。

　そこで、高圧保護制御が作動している場合には、冷媒量判定部４３において冷媒漏れ等による冷媒の不足が発生していないと判断するために、基準設定部４５は、高圧保護制御が作動している旨を記憶部４４に記憶する。そして、冷媒量判定部４３は、２回目以降の冷媒量判定モードにおいて、高圧保護制御が作動した場合、記憶部４４に記憶された状態に合致するものとして、冷媒量が減少していないと判定する。

　なお、外気温度が十分低い場合（例えば０℃以下）もしくは十分高い場合（例えば４０℃以上）は、上記冷媒量判定モード及び判定動作を行わないようにしてもよい。同様に、室内の環境温度が十分低い場合（例えば１０℃以下）は判定を行わないようにしてもよい。さらに、室外機１０と室内機２０との組合せによって、室外熱交換器１３と室内熱交換器２１の容積が著しく差がついている場合、判定を行わないようにしてもよい。

　図４は図１の空気調和機において最初の冷媒量判定モード時の基準値の設定の一例を示すフローチャートであり、図１から図４を参照して基準値の設定時の動作例について説明する。据え置き時等に最初に冷媒量判定モードが設定された場合（ステップＳＴ１）、運転制御部４１において冷媒回路内を循環する冷媒状態が安定するように、冷媒回路１Ａが運転される。具体的には、圧縮機１１の回転数が一定になるように制御され、圧縮機１１の吸入位置の吸入過熱度ＳＨｓが設定吸入過熱度ＳＨｓｒｅｆで一定になるように第１絞り装置１５が制御される。

　このとき、運転制御部４１による高圧保護制御が作動したか否かを判定する（ステップＳＴ２）。高圧保護制御が作動したと判定した場合（ステップＳＴ２のＹＥＳ）、液相温度に関わる指標（液相温度効率）が冷媒漏れ判定の基準値ＲＶとして記憶部４４に記憶される（ステップＳＴ３）。一方、高圧保護制御が作動していない場合（ステップＳＴ２のＮＯ）、運転開始から所定時間経過後までに液相温度に関わる指標が設定閾値Ａｒｅｆ以上となっているか否かを判定する。これにより、冷媒回路１Ａの各部の冷媒の状態が安定したか否かを判断する（ステップＳＴ４）。液相温度効率が設定閾値Ａｒｅｆ以上となっている場合には冷媒の状態が安定していると判断し（ステップＳＴ４のＹＥＳ）、液相温度に関わる指標が基準値ＲＶとして記憶部４４に記憶される（ステップＳＴ５）。

　一方、運転開始から所定時間経過後に液相温度効率が設定閾値Ａｒｅｆ未満（もしくは０）であって、冷媒の状態が安定していないと判定した場合（ステップＳＴ４のＮＯ）、第１絞り装置１５の制御目標が開度を絞る方向に制御される（ステップＳＴ６）。具体的には、予め設定された運転条件である設定吸入過熱度ＳＨｓｒｅｆが所定量だけ高くなるように変更され、吸入位置の吸入過熱度ＳＨｓが変更後の設定吸入過熱度ＳＨｓｒｅｆになるように、第１絞り装置１５の開度が制御される。すると、圧縮機１１の吸入ガス温度が上昇するとともに、圧縮機１１の吐出温度が上昇する。

　第１絞り装置１５の制御が行われた後に、再び運転開始から所定時間経過後までに液相温度に関わる指標が設定閾値Ａｒｅｆ以上となっているか否かを判定する。これにより、冷媒回路１Ａの各部の冷媒の状態が安定したか否かを判断する（ステップＳＴ７）。第１絞り装置１５の制御が行われた後であっても液相温度効率が設定閾値Ａｒｅｆ未満（もしくは０）のままで、冷媒の状態が安定していないと判定した場合（ステップＳＴ４のＮＯ）、圧縮機１１の吐出温度が許容範囲内にあるか否かが判断される（ステップＳＴ８）。吐出温度が許容範囲内ならば（ステップＳＴ８のＹＥＳ）、さらに設定吸入過熱度ＳＨｓｒｅｆが所定量だけ変更され、第１絞り装置１５の開度が絞られる（ステップＳＴ６～ステップＳＴ８）。一方、吐出温度が許容範囲を超えている場合（ステップＳＴ８のＮＯ）、冷媒量判定モードが終了する。

　第１絞り装置１５の制御目標の変更後に液相温度に関わる指標が設定閾値Ａｒｅｆ以上になった場合（ステップＳＴ７のＹＥＳ）、冷媒の状態が安定したと判断し、液相温度効率に関わる指標が基準値ＲＶとして記憶部４４に記憶される。さらに、冷媒の状態が安定したときの変更後の基準吐出過熱度ＳＨｄｒｅｆが運転条件として基準値ＲＶとともに記憶される（ステップＳＴ９）。

　上記実施形態１によれば、最初の冷媒量判定モード時において、液相温度に関わる指標が設定閾値Ａｒｅｆ以上の場合と液相温度に関わる指標が設定閾値Ａｒｅｆ未満である場合とによって異なる基準値ＲＶが設定される。このため、冷媒回路１Ａ内の規定封入冷媒量と、機器接続条件、運転条件の関係を考慮して基準値ＲＶを設定する際に、機器規定範囲内のどのような長さの延長配管が接続されていたとしても冷媒漏れの適否を判定に使用する基準値ＲＶを設定することができる。

　すなわち、延長配管が長い状態で冷媒量判定モードを行うと冷媒量に関わる指標が測定できないために冷媒漏れを検知するための基準値ＲＶを作れない状態が発生する。このように、空気調和機１における各機器の接続条件又は構成要素が異なる場合、冷媒量の適否を判定するための基準値ＲＶを導出することが難しい。一方、図１の空気調和機１において、最初の冷媒量判定モード時において、冷媒が安定した状態である設定閾値Ａｒｅｆ以上の液相温度に関わる指標を基準値ＲＶとして記憶部４４に記憶している。このため、空気調和機１がどのような接続状態で据え付けられていても、当初の据付時において冷媒が安定した状態が基準値ＲＶとして設定されることになる。よって、空気調和機１の設置構造に合わせて、冷媒漏れの適否を正確に判定することができる基準値ＲＶを作成することができる。

　さらに、冷媒量判定モード時には冷房流路の場合のみならず暖房流路のいずれの場合であっても、冷媒の減少を精度良く判定するための基準値ＲＶを設定することができる。従来の冷媒量の判定において、冷房運転時の冷媒量の適否判定は行われているが、暖房運転時の冷媒量の適否判定に対応していない。また、暖房流路で機器規定の範囲内でも延長配管が短い状態で冷媒量判定モードを行うと高圧保護になりやすい傾向がある。一方、図１においては、暖房流路で冷媒量判定モードが実行された場合であっても、液相温度に関わる指標が設定閾値Ａｒｅｆ以上に上がらず、高圧保護制御が実行されたときにも、これに対応した基準値ＲＶが設定されている。このため、冷房流路の場合のみならず暖房流路のいずれの場合であっても、冷媒の減少を精度良く判定することができる。

　さらに、空気調和機１が冷媒回路１Ａ内にレシーバー１６を有する場合、基準値ＲＶを記憶するために冷媒量判定モードにおいて液溜め内の余剰冷媒が高圧側に貯めたときに、異常高圧（高圧保護制御）により運転が停止する場合がある。一方、高圧保護制御が作動した旨を基準値ＲＶとして設定することにより、高圧側に冷媒をためきれずにレシーバー１６に余剰冷媒が残っている状態であっても、レシーバー１６の余剰冷媒が抜け切る前に冷媒漏れを検知することができる。

　また、最初の冷媒量判定モード時に条件変更部４５ｂが、液相温度に関わる指標が設定閾値Ａｒｅｆより大きくなるまで第１絞り装置１５の開度を絞るように運転条件を変更した場合、基準値決定部４５ｃは、液相温度に関わる指標が設定閾値Ａｒｅｆ以上になったときの基準吐出過熱度ＳＨｄｒｅｆを変更後の運転条件として記憶部４４に記憶する。このように、最初の冷媒量判定モード時と２回目以降の冷媒量判定モード時との運転条件を合わせることにより、冷媒の減少を精度良く判定することができる。

実施形態２．
　図５は本発明の空気調和機の実施形態２を示す冷媒回路図であり、図５を参照して空気調和機１００について説明する。なお、図５の空気調和機１００において図１の空気調和機１と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図５の空気調和機１００が図１の空気調和機１と異なる点は、レシーバー１１６の構造である。

　図５の空気調和機１００において、レシーバー１１６は、熱回収型中圧レシーバーであって、流路切換装置１２と圧縮機１１の吸入側とを結ぶ配管がレシーバー内を通る構造を有している。そして、流路切換装置１２から圧縮機１１の吸入側へ流れる冷媒は、レシーバー１１６に貯留された冷媒により冷却され、圧縮機１１へ吸入されることになる。

　上記実施形態２のようなレシーバー１１６が熱回収型レシーバーを用いた場合であっても、実施形態１と同様、最初の冷媒量判定モード時において、液相温度に関わる指標が設定閾値Ａｒｅｆ以上の場合と液相温度に関わる指標が設定閾値Ａｒｅｆ未満である場合とによって異なる基準値ＲＶが設定される。このため、冷媒回路１Ａ内の規定封入冷媒量と、機器接続条件、運転条件の関係を考慮して基準値ＲＶを設定する際に、機器規定範囲内のどのような長さの延長配管が接続されていたとしても冷媒漏れの適否を判定に使用する基準値ＲＶを設定することができる。

実施形態３．
　図６は本発明の空気調和機の実施形態３を示す冷媒回路図であり、図６を参照して空気調和機２００について説明する。なお、図６の空気調和機２００において図１の空気調和機１と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図６の空気調和機２００が図１の空気調和機１と異なる点は、レシーバー２１６の接続位置及び絞り装置２１５が１つだけ設けられている点である。

　図６の絞り装置２１５は、室外熱交換器１３と接続配管３との間に配置されており、レシーバー２１６は、圧縮機１１の吸入側に配置されている。上記実施形態３においても、実施形態１と同様、最初の冷媒量判定モード時において、液相温度に関わる指標が設定閾値Ａｒｅｆ以上の場合と液相温度に関わる指標が設定閾値Ａｒｅｆ未満である場合とによって異なる基準値ＲＶが設定される。このため、冷媒回路１Ａ内の規定封入冷媒量と、機器接続条件、運転条件の関係を考慮して基準値ＲＶを設定する際に、機器規定範囲内のどのような長さの延長配管が接続されていたとしても冷媒漏れの適否を判定に使用する基準値ＲＶを設定することができる。

　本発明の実施形態は、上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態１～３において１台の室外機１０と１台の室内機２０とを有する場合について例示しているが、複数台の室外機１０及び室内機２０を備えてもよい。また、上記実施形態１～３において、液相温度に関わる指標が液温度効率である場合について例示しているが、液相温度に関わる指標であればよく、例えば室外熱交換器１３の全伝熱面積に対する液相の伝熱面積を示す相面積比率ＡＬ％であってもよいし、室外熱交換器１３の過冷却度ＳＣであってもよい。

　１、１００、２００　空気調和機、１Ａ　冷媒回路、２、３　接続配管、１０　室外機、１１　圧縮機、１２　流路切換装置、１３　室外熱交換器、１３Ａ、１３Ｂ　熱交換器、１４　室外送風機、１５　第１絞り装置、１６、１１６、２１６　レシーバー、１７　第２絞り装置、２０　室内機、２１　室内熱交換器、２２　室内送風機、３０　状態検出部、３１　吐出センサ、３２　室外温度センサ、３３　凝縮温度センサ、３４　液側温度センサ、３５　入口温度センサ、３６　蒸発温度センサ、３７　出口温度センサ、３８　室内温度センサ、３９　吸入センサ、４０　制御装置、４１　運転制御部、４２　指標算出部、４３　冷媒量判定部、４４　記憶部、４５　基準設定部、４５ａ　指標判定部、４５ｂ　条件変更部、４５ｃ　基準値決定部、２１５　絞り装置、Ａｒｅｆ　設定閾値、ＲＶ　基準値、ＳＣ　過冷却度、ＳＨｄ　吐出過熱度、ＳＨｄｒｅｆ　基準吐出過熱度、ＳＨｓ　吸入過熱度、ＳＨｓｒｅｆ　設定吸入過熱度。

Claims

　凝縮器を有する冷媒回路と、
　前記冷媒回路における冷媒の状態を検知する状態検出部と、
　前記状態検出部において検知された冷媒の状態に基づいて前記冷媒回路の制御を行うものであって、前記冷媒回路内の冷媒量の適否を判定する際に前記冷媒回路の動作を制御する冷媒量判定モードを実行する機能を有する制御装置と
　を有し、
　前記制御装置は、
　冷媒量判定モード時に予め設定された運転条件に基づいて前記冷媒回路を制御する運転制御部と、
　冷媒量判定モードが実行された際に前記状態検出部において検知された冷媒の状態から、前記凝縮器の液相温度に関わる指標を算出する指標算出部と、
　最初の冷媒量判定モード時に、前記指標算出部において算出された液相温度に関わる指標を基準値として設定する基準設定部と、
　前記基準設定部において設定された基準値を記憶する記憶部と、
　２回目以降の冷媒量判定モード時に、前記指標算出部において算出された液相温度に関わる指標と前記記憶部に記憶された基準値とを比較して、前記冷媒回路内の冷媒量が減少しているか否かを判定する冷媒量判定部と、
　を備え、
　前記基準設定部は、
　液相温度に関わる指標が設定閾値以上か否かを判定する指標判定部と、
　前記指標判定部において液相温度に関わる指標が設定閾値未満であると判定された場合、液相温度に関わる指標が設定閾値よりも大きくなるまで前記運転制御部における運転条件を変更する条件変更部と、
　予め設定された運転条件下において液相温度に関わる指標が設定閾値以上であると判定された場合には設定閾値以上の液相温度に関わる指標を基準値として前記記憶部に記憶し、運転条件が変更された後に液相温度に関わる指標が設定閾値以上であると判定された場合には変更後の運転条件下における液相温度に関わる指標を基準値として前記記憶部に記憶する基準値決定部と
　を有する空気調和機。
　基準値決定部は、運転条件の変更後に液相温度に関わる指標が設定閾値より大きくなったときの変更後の運転条件を基準値とともに前記記憶部に記憶するものであり、
　前記運転制御部は、前記記憶部に基準値とともに変更後の運転条件が記憶されている場合、２回目以降の冷媒量判定モード時に、前記記憶部に記憶されている変更後の運転条件を用いて前記冷媒回路を制御するものである請求項１に記載の空気調和機。
　前記冷媒回路は、圧縮機を有し、
　前記運転制御部は、前記圧縮機における設定吸入過熱度を予め設定された運転条件として、前記圧縮機における吸入過熱度が前記設定吸入過熱度になるように前記冷媒回路を制御するものであり、
　前記条件変更部は、液相温度に関わる指標が設定閾値未満であると判定された場合に液相温度に関わる指標が設定閾値より大きくなるまで前記設定吸入過熱度を所定量ずつ大きくして冷媒量判定モード時の運転条件を変更するものであり、
　基準値決定部は、液相温度に関わる指標が設定閾値より大きくなったときの前記圧縮機における基準吐出過熱度を変更後の運転条件として前記記憶部に記憶するものであり、
　前記運転制御部は、基準値とともに変更後の運転条件が前記記憶部に記憶されている場合、２回目以降の冷媒量判定モード時に、吐出過熱度が前記記憶部に記憶された前記基準吐出過熱度になるように前記冷媒回路を制御するものである請求項２に記載の空気調和機。
　液相温度に関わる指標は、前記凝縮器における液温度効率である請求項１～３のいずれか１項に記載の空気調和機。
　前記設定閾値は、０．３～０．９の値に設定される請求項４に記載の空気調和機。
　前記冷媒回路は、圧縮機を有し、
　前記運転制御部は、前記圧縮機から吐出される冷媒の圧力が設定圧力値よりも大きい場合に前記圧縮機の動作を制限する高圧保護制御を実行する機能を有するものであり、
　前記基準設定部は、最初の冷媒量判定モード時において、前記運転制御部による高圧保護制御が作動した場合、高圧保護制御が作動した旨を前記記憶部に記憶するものであり、
　前記冷媒量判定部は、２回目以降の冷媒量判定モード時に前記運転制御部による高圧保護制御が作動した場合、前記冷媒回路内の冷媒量が減少していないと判定する請求項１～５のいずれか１項に記載の空気調和機。
　前記冷媒量判定部は、液相温度に関わる指標が設定閾値よりも大きい場合、冷媒が減少していないと判断するものである請求項１～６のいずれか１項に記載の空気調和機。
　前記冷媒回路は、余剰冷媒を貯留するレシーバーを有する請求項１～７のいずれか１項に記載の空気調和機。