(57)【要約】【課題】冷媒回路（10）の冷媒不足を検出する冷媒不足検知部（40）を有する空気調和装置（1）において、冷媒不足に関する誤検知のおそれを少なくするとともに、冷媒不足であるか否かの判定に要する時間が長くなるのも防止する。【解決手段】冷媒不足検知部（40）に、圧縮機（11）の起動時に吐出温度が所定値以下か否かを判別する第１判定部（41）と、吐出温度が所定値以下である場合に、熱交換器（13，15）とその周囲との温度差が所定値以下であると検出すると冷媒不足と判定する第２判定部（42）とを設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）と、該冷媒回路（10）の冷媒不足を検出する冷媒不足検知部（40）とを備えた空気調和装置であって、
上記冷媒不足検知部（40）は、
圧縮機（11）の起動時に吐出温度が所定値以下か否かを判別する第１判定部（41）と、
吐出温度が所定値以下であると第１判定部（41）で判定されると、冷媒回路（10）の熱交換器（13，15）と該熱交換器（13，15）の周囲との温度差が所定値以下か否かを判別し、該温度差が所定値以下である場合に冷媒不足と判定する第２判定部（42）と、
を備えていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記第２判定部（42）は、上記冷媒回路（10）に設けられている熱源側熱交換器（15）と利用側熱交換器（13）の両方で、各熱交換器（13，15）とその周囲との温度差が所定値以下か否かを判別するように構成されていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
上記冷媒回路（10）には、冷媒としてＲ３２が充填されていることを特徴とする空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置に関し、特に、冷媒回路内の冷媒不足を検知する冷媒不足検知部を備えた空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷媒の漏れなどによる冷媒回路内の冷媒不足（ガス欠）を検知する冷媒不足検知部を備えた空気調和装置が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
特許文献１の空気調和装置では、圧縮機の入力電流が所定値未満であり、かつ室内熱交換器と室内空気との温度差及び室外熱交換器と室外空気との温度差がそれぞれ所定温度未満であると判断したときに、冷媒不足であると判断し、圧縮機を停止するようにしている。
【０００４】
また、特許文献２の空気調和装置では、圧縮機の吐出温度が上昇すると同時に吐出圧力が下降したことを検出すると、冷媒不足であると判断し、圧縮機を停止するようにしている。この空気調和装置では、圧縮機を比較的長い時間運転すればケーシング内の温度が上昇し、それに伴って吐出管の温度も上昇するという考え方に基づいて、冷媒不足時の吐出温度上昇を検出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１６２９７９号公報
【特許文献２】特開平５−１９６３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、例えば低外気の暖房運転時に熱交換器に液冷媒が溜まっている寝込み状態で装置を起動するときは、熱交換器と空気との温度差があまり大きくならないことがある。そのため、特許文献１の空気調和装置で熱交換器と周囲の温度差が小さいことを検出しても、実際には寝込み状態であって冷媒不足ではないのに、誤って冷媒不足と検知されるおそれがある。
【０００７】
また、特許文献２の空気調和装置では、暖房運転で特に外気温度が低いときに装置を起動する場合、圧縮機のケーシング内に設けられている圧縮機構から吐出される吐出ガスの温度は高くなるものの、ケーシングが冷えていて吐出管の温度がすぐには上昇しないため、冷媒不足と判定するのに要する時間が相当長くなってしまう。また、判定時間を短く設定すると、実際には冷媒不足であるのに吐出管の冷媒ガス温度が上昇しないことになり、冷媒不足ではないと誤検知するおそれがあった。
【０００８】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷媒不足に関する誤検知のおそれを少なくして検知精度を高めるとともに、冷媒不足であるか否かの判定に要する時間が長くなるのも防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）と、該冷媒回路（10）の冷媒不足を検出する冷媒不足検知部（40）とを備えた空気調和装置を前提としている。
【００１０】
そして、この空気調和装置は、上記冷媒不足検知部（40）が、圧縮機（11）の起動時に吐出温度が所定値以下か否かを判別する第１判定部（41）と、吐出温度が所定値以下であると第１判定部（41）で判定されると、冷媒回路（10）の熱交換器（13，15）と該熱交換器（13，15）の周囲との温度差が所定値以下か否かを判別し、該温度差が所定値以下である場合に冷媒不足と判定する第２判定部（42）とを備えていることを特徴としている。
【００１１】
この第１の発明では、まず圧縮機（11）の吐出温度が所定値よりも低いかどうかが判別される。これは、例えば低外気の暖房運転時に熱交換器（13，15）に冷媒が溜まっていると、熱交換器（13，15）と周囲の温度差が生じないことがあり、熱交換器（13，15）と周囲の温度差が小さいことだけを検出するようにしても冷媒不足と誤検知するおそれがあるのに対して、寝込み状態での起動時には、熱交換器（13，15）とその周囲の温度差は付かなくても、圧縮機（11）の吐出温度は上昇するからであり、圧縮機（11）の吐出温度が上がっていれば冷媒不足ではないから冷媒不足判定は行われない。逆に言うと、圧縮機（11）の吐出温度が所定温度よりも低いときには冷媒不足の可能性があるので、その条件が満たされている場合は、熱交換器（13，15）と周囲の温度差に基づいて冷媒不足の判定が行われる。その結果、冷媒不足であると検知されると、圧縮機（11）の運転を停止するとよい。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、上記第２判定部（42）が、上記冷媒回路（10）に設けられている熱源側熱交換器（15）と利用側熱交換器（13）の両方で、各熱交換器（13，15）とその周囲との温度差が所定値以下か否かを判別するように構成されていることを特徴としている。
【００１３】
この第２の発明では、冷媒回路（10）の２つの熱交換器（13，15）の両方について、熱交換器（13，15）とその周囲との温度差に基づいた判定が行われる。
【００１４】
第３の発明は、第１または第２の発明において、上記冷媒回路（10）に冷媒としてＲ３２が充填されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、まず圧縮機（11）の吐出温度が所定値よりも低いかどうかを判別することにより、冷媒回路（10）の動作が、熱交換器（13，15）に冷媒が溜まっている寝込み状態からの圧縮機（11）の起動によるものであるかどうかが検知される。そして、寝込み状態である場合は冷媒回路（10）の冷媒は不足していないので、冷媒不足判定は行われない。また、寝込み状態でない場合は冷媒回路（10）の冷媒が不足している可能性があるので、その場合には熱交換器（13，15）と周囲との温度差に基づいて冷媒不足が判定される。したがって、本発明によれば、冷媒不足の判定に関する誤検知を防止できる。また、寝込み状態からの起動時には圧縮機（11）の吐出温度は速く上昇するので、判定動作に要する時間が長くなってしまうのも防止できる。
【００１６】
上記第２の発明によれば、冷媒回路（10）の２つの熱交換器（13，15）の両方について、熱交換器（13，15）とその周囲との温度差に基づいた判定を行うようにしている。ここで、冷媒回路（10）の冷媒が不足していなければ、一方の熱交換器（13，15）でだけ判定をしても温度差が付くことは検知できるが、この第２の発明によれば、両方の熱交換器（13，15）で温度差を検知することによって、より確実な判定を行うことが可能になる。
【００１７】
Ｒ４１０Ａなどと比べて比熱比の大きなＲ３２では、圧縮機（11）のケーシング内に設けられる圧縮機構から吐出される冷媒の温度上昇が冷媒不足のときでも大きくなり、圧縮機構が損傷しやすくなる。これに対して、上記第３の発明によれば、冷媒の比熱比が原因で冷媒不足のときに損傷しやすくなる圧縮機（11）を効果的に保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る空気調和装置の冷媒回路図である。
【図２】図２は、冷媒不足検知の制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係る空気調和装置（1）の冷媒回路（10）の回路構成図である。この冷媒回路（10）は、圧縮機（11）と四路切換弁（12）と室内熱交換器（利用側熱交換器）（13）と膨張弁（膨張機構）（14）と室外熱交換器（熱源側熱交換器）（15）とが順に接続された閉回路である。この冷媒回路（10）には、冷媒としてＲ３２が充填されている。
【００２１】
この冷媒回路（10）において、圧縮機（11）の吐出管は四路切換弁（12）の第１ポート（12a）に接続されている。四路切換弁（12）の第２ポート（12b）は室内熱交換器（13）のガス側端に接続されている。室内熱交換器（13）の液側端は膨張弁（14）を介して室外熱交換器（15）の液側端に接続されている。また、室外熱交換器（15）のガス側端は四路切換弁（12）の第３ポート（12c）に接続され、四路切換弁（12）の第４ポート（12d）は圧縮機（11）の吸入管に接続されている。
【００２２】
四路切換弁（12）は、各ポート間の接続状態を図１に実線で示すように、第１ポート（12a）と第２ポート（12b）が連通するとともに第３ポート（12c）と第４ポート（12d）が連通する暖房運転時の第１位置と、図１に破線で示すように、第１ポート（12a）と第３ポート（12c）が連通するとともに第２ポート（12b）と第４ポート（12d）が連通する冷房運転時の第２位置とに切り換え可能に構成されている。
【００２３】
冷媒回路（10）には、圧縮機（11）の吐出冷媒温度を検出する吐出温度センサ（31）と、室内熱交換器（13）の温度を検出するように室内熱交換器（13）に設けられた室内熱交温度センサ（32）と、室内空気温度を検出する室内温度センサ（33）と、室外熱交換器（15）の温度を検出するように室外熱交換器（15）に設けられた室外熱交温度センサ（34）と、外気温度を検出する室外温度センサ（35）とが設けられている。
【００２４】
この空気調和装置（1）にはコントローラ（40）が設けられている。コントローラ（40）は、上記各センサで検出された値が入力されると、それらの値に基づいて演算を行い、冷媒回路（10）の動作を制御するように構成されている。
【００２５】
特に、コントローラ（40）は、圧縮機（11）の起動時に吐出温度が所定値以下か否かを判定する第１判定部（41）と、吐出温度が所定値以下である場合に、各熱交換器（13，15）と該熱交換器（13，15）の周囲との温度差が所定値以下か否かを判定し、該温度差が所定値以下である場合に冷媒不足（ガス欠）と判定する第２判定部（42）とを備え、冷媒回路（10）における冷媒不足を検出する冷媒不足検知部として用いられている。
【００２６】
−運転動作−
この空気調和装置（1）の運転動作を説明する。
【００２７】
暖房時は、四路切換弁（12）が第１位置に設定された状態で圧縮機（11）が運転される。圧縮機（11）が起動すると、圧縮機（11）から吐出された高圧の冷媒ガスは室内熱交換器（13）へ流入し、該室内熱交換器（13）で凝縮する。室内熱交換器（13）で凝縮した液冷媒は膨張弁（14）で減圧されて低圧の二相冷媒になる。この低圧の二相冷媒は室外熱交換器（15）で蒸発し、四路切換弁（12）を通って圧縮機（11）に吸入される。
【００２８】
以上のようにして冷媒回路（10）を冷媒が循環することにより、圧縮行程、凝縮行程、膨張行程及び蒸発行程からなる冷凍サイクルが行われる。そして、室内熱交換器（13）での凝縮行程において加熱された空気が室内に供給される。
【００２９】
冷房時は、四路切換弁（12）が第２位置に設定された状態で圧縮機（11）が運転される。圧縮機（11）が起動すると、圧縮機（11）から吐出された高圧の冷媒ガスは室外熱交換器（15）へ流入し、該室外熱交換器（15）で凝縮する。室外熱交換器（15）で凝縮した液冷媒は膨張弁（14）で減圧されて低圧の二相冷媒になる。この低圧の二相冷媒は室内熱交換器（13）で蒸発し、四路切換弁（12）を通って圧縮機（11）に吸入される。
【００３０】
以上のようにして冷媒回路（10）を冷媒が循環することにより、圧縮行程、凝縮行程、膨張行程及び蒸発行程からなる冷凍サイクルが行われる。そして、室内熱交換器（13）での蒸発行程において冷却された空気が室内に供給される。
【００３１】
次に、冷媒不足検知の制御を図２を用いて説明する。
【００３２】
ステップST１では、室温と外気温度との差が第１の所定値Ａ（℃）よりも大きいか、または外気温度が第２の所定値Ｂ（℃）よりも小さいかを判別する。この判別結果が「ＹＥＳ」であるとステップST２へ進み、誤検出防止タイマーをスタートさせる。また、ステップST１の判別結果が「ＮＯ」であるとステップST３へ進み、冷媒不足（図では「ガス欠」と表示）を判定する動作を行う。つまり、室内と室外の温度差が小さいときや、室外温度が高いときは、ステップST２以降の動作を行わずに冷媒不足が判定される。
【００３３】
ステップST４では、ステップST２でスタートさせたタイマーがカウント中かどうかを判別する。タイマーのカウントが終わっているとステップST６へ進み、冷媒不足の判定動作を行わずにこのフローチャートの制御を終了する。一方、上記タイマーがカウント中であればステップST５へ進み、圧縮機（11）の吐出温度が第３の所定値Ｃ（℃）よりも低いかどうかと、各熱交換器（13，15）とその周囲の温度差が第４，第５の所定値Ｄ，Ｅ（℃）よりも小さいかどうかを順に判別する。そして、判別結果が「ＮＯ」であればステップST４に戻り、判別結果が「ＹＥＳ」であればステップST７に進む。
【００３４】
ステップST７では冷媒不足移行判定を行うためのタイマーをスタートさせる。ステップST８ではこのタイマーがタイムアップするかどうかが判別され、タイムアップしなければステップST１０でステップST５と同じ判別動作を行い、タイムアップになればステップST９で冷媒不足判定へ移行する。
【００３５】
このように、本実施形態では、ステップST５，１０において、まず圧縮機（11）の吐出温度が所定値Ｃ（℃）よりも低いかどうかを判別するようにしている。これは、例えば低外気の暖房運転時に熱交換器（13，15）に冷媒が溜まっていると、熱交換器（13，15）と周囲の温度差が生じないことがあり、熱交換器（13，15）と周囲の温度差が小さいことだけを検出するようにしても冷媒不足と誤検知するおそれがあるからである。そして、寝込み状態での起動時には、熱交換器（13，15）とその周囲の温度差は付かなくても、圧縮機（11）の吐出温度は上昇するので、圧縮機（11）の吐出温度が上がっていれば冷媒不足ではないから冷媒不足判定は行わない。逆に言うと、圧縮機（11）の吐出温度が所定温度よりも低いときには冷媒不足の可能性があるので、その条件が満たされている場合は、熱交換器（13，15）と周囲の温度差に基づいて冷媒不足を検知する。
【００３６】
その結果、冷媒不足であると検知されると、圧縮機（11）の運転が停止する。
【００３７】
−実施形態の効果−
本実施形態によれば、上述のように、まず圧縮機（11）の吐出温度が所定値よりも低いかどうかを判別することにより、冷媒回路（10）の動作が、熱交換器（13，15）に冷媒が溜まっている寝込み状態からの圧縮機（11）の起動によるものであるかどうかが検知される。そして、寝込み状態である場合は冷媒回路（10）の冷媒は不足していないので冷媒不足判定は行わず、寝込み状態でない場合には冷媒回路（10）の冷媒が不足している可能性があるので、熱交換器（13，15）と周囲との温度差に基づいて冷媒不足が判定される。したがって、本実施形態によれば、寝込み状態からの起動時であっても、冷媒不足の判定に関する誤検知を防止できる。また、寝込み状態からの起動時には圧縮機（11）の吐出温度は速く上昇するので、判定動作に要する時間が長くなってしまうのも防止できる。
【００３８】
さらに、本実施形態では、冷媒回路（10）の２つの熱交換器（13，15）の両方について、熱交換器（13，15）とその周囲との温度差に基づいた判定を行うようにしており、このことによって、より確実な判定を行うことが可能になる。
【００３９】
また、Ｒ４１０Ａなどと比べて比熱比の大きなＲ３２では、圧縮機（11）のケーシング内に設けられる圧縮機構から吐出される冷媒の温度上昇が冷媒不足のときでも大きくなり、圧縮機構が損傷しやすくなる。これに対して、本実施形態によれば、冷媒の比熱比が原因で冷媒不足のときに損傷しやすくなる圧縮機（11）を、効果的に保護することができる。
【００４０】
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００４１】
例えば、上記実施形態では、第２判定部（42）により、室外熱交換器（15）と室内熱交換器（13）の両方について、熱交換器（13，15）とその周囲の温度差を検知するようにしているが、室外熱交換器（15）と室内熱交換器（13）の一方で上記温度差を検知するようにしてもよい。
【００４２】
また、冷媒不足の判定は暖房運転時に限らず、冷房運転時に行ってもよい。
【００４３】
さらに、上記実施形態では冷媒回路（10）の冷媒をＲ３２にしているが、他の冷媒を用いる場合であっても本発明を適用することは可能である。
【００４４】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上説明したように、本発明は、冷媒回路内の冷媒不足を検知する冷媒不足検知部を備えた空気調和装置について有用である。
【符号の説明】
【００４６】
1   空気調和装置
10  冷媒回路
11  圧縮機
13  室内熱交換器（利用側熱交換器）
15  室外熱交換器（熱源側熱交換器）
40  コントローラ（冷媒不足検知部）
41  第１判定部
42  第２判定部
【図１】
2014089007.tif 000003
【図２】
2014089007.tif 000004