(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と高圧側熱交換器と絞り装置と低圧側熱交換器とを配管で接続し、前記高圧側熱交換器内に高温高圧の冷媒を流通させ前記低圧側熱交換器内に低温低圧の冷媒を流通させる冷凍サイクルと、
前記高圧側熱交換器内の冷媒の凝縮温度もしくは前記高圧側熱交換器内の冷媒の冷却途中の温度を検出する高圧冷媒温度検出部と、
前記高圧側熱交換器の入口側の冷媒の温度を検出する高圧側熱交換器入口側冷媒温度検出部と、
前記高圧側熱交換器の出口側の冷媒の温度を検出する高圧側熱交換器出口側冷媒温度検出部と、
前記高圧側熱交換器の外部を流通する流体のいずれかの位置の温度を検出する流体温度検出部と、
前記高圧冷媒温度検出部が検出した温度から前記高圧側熱交換器出口側冷媒温度検出部が検出した温度を減じた値である過冷却度ＳＣを、前記高圧冷媒温度検出部が検出した温度から前記流体温度検出部が検出した温度を減じたｄＴｃにより除した第１の値を算出するとともに、（ΔＨＣＯＮ×ＡＬ）／（ｄＴｃ×Ｃｐｒ×Ａ）を計算することにより得られるＮＴＵＲ（ここで、ΔＨＣＯＮは、前記高圧側熱交換器入口側冷媒温度検出部が検出した温度と前記高圧冷媒温度検出部が検出した温度とから算出される前記高圧側熱交換器の入口におけるエンタルピーと、前記高圧側熱交換器出口側冷媒温度検出部が検出した温度と前記高圧冷媒温度検出部が検出した温度とから算出される前記高圧側熱交換器の出口におけるエンタルピーとのエンタルピー差であり、ＡＬは前記高圧側熱交換器の液相の伝熱面積であり、Ａは前記高圧側熱交換器の伝熱面積であり、Ｃｐｒは冷媒の定圧比熱である）に基づき、１−ＥＸＰ（−ＮＴＵＲ）を第２の値として算出して、算出した前記第１の値と前記第２の値とを比較する演算比較部と、
前記演算比較部が比較した結果から冷媒漏れを判定する判定部と
を備えることを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記空気調和装置は、さらに、
前記（ΔＨＣＯＮ×ＡＬ）／（ｄＴｃ×Ｃｐｒ×Ａ）におけるＡＬとＡとを計算する値であって、空気調和装置の仕様によって定まる値を得る初期学習運転であって、前記冷凍サイクルの設定を変更しながら運転する初期学習運転を実行する制御部を備え、
前記演算比較部は、前記制御部が実行した前記初期学習運転で得た値に基づき前記ＡＬと前記Ａとを計算して、前記ＡＬと前記Ａとに基づき計算した前記（ΔＨＣＯＮ×ＡＬ）／（ｄＴｃ×Ｃｐｒ×Ａ）を計算する
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記空気調和装置は、さらに、
前記高圧側熱交換器の外部に流体を流して前記高圧側熱交換器内の冷媒と流体とを熱交換させる流体送出部と、
前記高圧冷媒温度検出部が検出した温度と前記流体温度検出部が検出した温度との差が所定の値に近づくように前記流体送出部の動作を制御する制御部とを備え、
前記演算比較部は、前記制御部が制御した後に、前記第１の値と前記第２の値とを算出し、算出した前記第１の値と前記第２の値とを比較する
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記空気調和装置は、さらに、
前記高圧冷媒温度検出部が検出した温度と前記流体温度検出部が検出した温度との差が所定の値に近づくよう前記圧縮機の周波数を制御する制御部とを備え、
前記演算比較部は、前記制御部が制御した後に、前記第１の値と前記第２の値とを算出し、算出した前記第１の値と前記第２の値とを比較する
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記空気調和装置は、さらに、
前記低圧側熱交換器内の冷媒の蒸発温度もしくは冷却途中の温度を検出する低圧冷媒温度検出部と、
前記低圧冷媒温度検出部が検出した温度が所定の値に近づくよう前記絞り装置の開度を制御する制御部とを備え、
前記演算比較部は、前記制御部が制御した後に、前記第１の値と前記第２の値とを算出し、算出した前記第１の値と前記第２の値とを比較する
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記空気調和装置は、さらに、
前記低圧側熱交換器内の冷媒の蒸発温度もしくは冷却途中の温度を検出する低圧冷媒温度検出部と、
前記低圧側熱交換器の出口側の冷媒の温度を検出する低圧側熱交換器出口側冷媒温度検出部と、
前記低圧冷媒温度検出部が検出した温度から前記低圧側熱交換器出口側冷媒温度検出部が検出した温度を減じて算出した過熱度が所定の値以上になるように、前記絞り装置の開度を制御する制御部とを備え、
前記演算比較部は、前記制御部が制御した後に、前記第１の値と前記第２の値とを算出し、算出した前記第１の値と前記第２の値とを比較する
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記絞り装置は、上流側絞り装置とレシーバーと下流側絞り装置とで構成され、
前記空気調和装置は、さらに、
前記上流側絞り装置の開口面積を前記下流側絞り装置の開口面積よりも小さくし前記レシーバーの出口冷媒が二相状態になるようにして前記レシーバー内の余剰冷媒を高圧側熱交換器内に移動させる特殊運転モードを実行する制御部を備え、
前記演算比較部は、前記制御部が前記特殊運転モードを実行した後に、前記第１の値と前記第２の値とを算出し、算出した前記第１の値と前記第２の値とを比較する
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記空気調和装置は、さらに、
前記低圧側熱交換器と前記圧縮機との間に設けられたアキュムレータと、
前記絞り装置を制御して前記アキュムレータに流入する冷媒をガス冷媒にし、前記アキュムレータ内の余剰冷媒を高圧側熱交換器内に移動させる特殊運転モードを実行する制御部とを備え、
前記演算比較部は、前記制御部が前記特殊運転モードを実行した後に、前記第１の値と前記第２の値とを算出し、算出した前記第１の値と前記第２の値とを比較する
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項９】
前記空気調和装置は、さらに、
タイマーを備え、
前記制御部は、前記タイマーにより一定時間毎に前記特殊運転モードを実行する
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の空気調和装置。
【請求項１０】
前記制御部は、有線または無線での外部からの操作信号によって前記特殊運転モードを実行する
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の空気調和装置。
【請求項１１】
圧縮機と高圧側熱交換器と絞り装置と低圧側熱交換器とを配管で接続し、前記高圧側熱交換器内に高温で超臨界圧力の冷媒を流通させ前記低圧側熱交換器内に低温低圧の冷媒を流通させる冷凍サイクルと、
前記高圧側熱交換器内の冷媒の圧力を検出する高圧冷媒圧力検出部と、
前記高圧側熱交換器の入口側の冷媒の温度を検出する高圧側熱交換器入口側冷媒温度検出部と、
前記高圧側熱交換器の出口側の冷媒の温度を検出する高圧側熱交換器出口側冷媒温度検出部と、
前記高圧側熱交換器の外部を流通する流体のいずれかの位置の温度を検出する流体温度検出部と、
前記高圧冷媒圧力検出部が検出した圧力における冷媒のエンタルピーが冷媒の臨界点におけるエンタルピーとなる場合の冷媒の温度である仮想飽和温度から前記高圧側熱交換器出口側冷媒温度検出部が検出した温度を減じた値であるＳＣを、前記仮想飽和温度から前記流体温度検出部が検出した温度を減じたｄＴｃにより除した第１の値を算出するとともに、（ΔＨＣＯＮ×ＡＬ）／（ｄＴｃ×Ｃｐｒ×Ａ）を計算することにより得られるＮＴＵＲ（ここで、ΔＨＣＯＮは、前記高圧側熱交換器入口側冷媒温度検出部が検出した温度と前記高圧冷媒圧力検出部が検出した圧力とから算出される前記高圧側熱交換器の入口におけるエンタルピーと、前記高圧側熱交換器出口側冷媒温度検出部が検出した温度と前記高圧冷媒圧力検出部が検出した圧力とから算出される前記高圧側熱交換器の出口におけるエンタルピーとのエンタルピー差であり、ＡＬは前記高圧側熱交換器の液相の伝熱面積であり、Ａは前記高圧側熱交換器の伝熱面積であり、Ｃｐｒは冷媒の定圧比熱である）に基づき、１−ＥＸＰ（−ＮＴＵＲ）を第２の値として算出して、算出した前記第１の値と前記第２の値とを比較する演算比較部と、
前記演算比較部が比較した結果から冷媒漏れを判定する判定部と
を備えることを特徴とする空気調和装置。
【請求項１２】
ＣＯ２冷媒を使用していることを特徴とする請求項１１に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、正常時の空気調和装置から検出した運転特性と現在の運転特性から正常・異常判断する空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和装置の異常診断については、既に様々な開発がなされている。以下、空気調和装置の診断装置の基本的な技術について以下述べる。【０００３】
従来の空気調和装置は、圧縮機入口出口の温度センサと圧力センサ、及び外気温度センサと室内温度センサからの信号と、サイクルシミュレーションの計算に必要な空気調和装置の型名情報と、入力部によって入力された空気調和装置の封入冷媒量、接続配管長さ、室内ユニットと室外ユニットの高低差の情報とに基づいて空気調和装置の正常時の冷凍サイクル特性をサイクルシミュレーションにより算出し、機器運転時に冷媒の過不足量、機器の異常判定、配管詰まり等を判定していた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１３３０１１号公報
【非特許文献１】瀬下裕・藤井雅雄著「コンパクト熱交換器」日刊工業新聞社、1992年
【非特許文献２】G.P.Gaspari著「Proc.5th Int. Heat Transfer Conference」、1974
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記従来の構成では、機器設置後に機器の型名情報や冷媒配管の長さの違いや、高低差を入力する必要があるため、機器据付時またはメンテナンス時に配管長さや高低差をその都度調べ、前記入力装置にて入力する必要があるため手間がかかるという問題があった。【０００５】
また、従来の空気調和装置では、室外熱交換器や室内熱交換器のフィンの経年劣化やフィルタ詰まり、外風による影響などが考慮されないため、誤検知や異常の原因を正確に判定することができないという問題があった。【０００６】
また、従来の空気調和装置では、アキュムレータやレシーバーなどの余剰冷媒を貯留する機器が構成要素としてある機種は、冷媒漏れ時は容器内の余剰冷媒の液面が下がるのみで冷凍サイクルの温度、圧力は変わらないため、余剰冷媒が存在する限り、温度、圧力情報からサイクルシミュレーションを実施しても、冷媒漏れを検知できず、冷媒漏れを早期に発見できないという問題があった。【０００７】
また、従来の空気調和装置の診断装置では、アキュムレータやレシーバーなどの余剰冷媒を貯留する機器が構成要素としてある機種は、冷媒漏れを検知するために容器内の余剰冷媒量を超音波センサなどの固有の検出器で直接検出し冷媒量を推定する必要があるためコストがかかるといった問題があった。【０００８】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、空気調和装置の正常時の冷凍サイクル特性を学習あるいは記憶し、運転時の空気調和装置から得られた冷凍サイクル特性と比較することで、如何なる環境条件、設置条件下においても精度良く、空気調和装置の正常、異常を的確に診断し、これにより、機器型名の違い、機器据付時の配管長さ、高低差等を入力する操作を排除し、正常異常の判定時間の短縮と操作性の向上を図ることを目的とする。【０００９】
また、空気調和装置の正常時の冷凍サイクル特性を学習あるいは記憶し、運転時の空気調和装置から得られた冷凍サイクル特性と比較することで、如何なる環境条件、設置条件下においても精度良く、空気調和装置の正常、異常を的確に診断し、これにより室外熱交換器や室内熱交換器のフィンの劣化やフィルタ詰まり、外風による誤検知を防止し、信頼性の高い空気調和装置を提供することを目的とする。【００１０】
また、空気調和装置の正常時の冷凍サイクル特性を学習あるいは記憶し、運転時の空気調和装置から得られた冷凍サイクル特性と相互比較することで、アキュムレータやレシーバーなどの余剰冷媒を貯留する機器が構成要素としてある機種でも、空気調和装置の冷媒漏れを早期に精度よく診断する空気調和装置を提供することを目的とする。【００１１】
また、アキュムレータやレシーバーなどの余剰冷媒を貯留する機器がある機種でも、固有の検出器を付加することなく冷媒漏れを的確に診断する空気調和装置を提供することを目的とする。【００１２】
また、冷媒の種類によらず、冷媒漏れを的確に診断する空気調和装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係る空気調和装置は、圧縮機と高圧側熱交換器と絞り装置と低圧側熱交換器とを配管で接続し、高圧側熱交換器内に高温高圧の冷媒を流通させ低圧側熱交換器内に低温低圧の冷媒を流通させる冷凍サイクルと、
高圧側熱交換器の外部に流体を流して高圧側熱交換器内の冷媒と流体とを熱交換させる流体送出部と、
高圧側熱交換器内の冷媒の凝縮温度もしくは冷却途中の温度を検出する高圧冷媒温度検出部と、
高圧側熱交換器の入口側の冷媒の温度を検出する高圧側熱交換器入口側冷媒温度検出部と、
高圧側熱交換器の出口側の冷媒の温度を検出する高圧側熱交換器出口側冷媒温度検出部と、
高圧側熱交換器の外部を流通する流体のいずれかの位置の温度を検出する流体温度検出部と、
低圧側熱交換器内の冷媒の蒸発温度もしくは冷却途中の温度を検出する低圧冷媒温度検出部と、
各温度検出部によって検出された各検出値に基づいて、冷凍サイクルを制御する制御部と、
各温度検出部によって検出された各検出値に基づいて求められた、高圧側熱交換器内の冷媒の液相部の量に係る測定値と理論値とを演算し比較する演算比較部とを備えたことを特徴とする。【００１４】
この発明に係る空気調和装置は、圧縮機と高圧側熱交換器と絞り装置と低圧側熱交換器とを配管で接続し、高圧側熱交換器内に高温高圧の冷媒を流通させ低圧側熱交換器内に低温低圧の冷媒を流通させる冷凍サイクルと、
高圧側熱交換器の外部に流体を流して高圧側熱交換器内の冷媒と流体とを熱交換させる流体送出部と、
高圧側熱交換器内の冷媒の凝縮温度もしくは冷却途中の温度を検出する高圧冷媒温度検出部と、
高圧側熱交換器の入口側の冷媒の温度を検出する高圧側熱交換器入口側冷媒温度検出部と、
高圧側熱交換器の出口側の冷媒の温度を検出する高圧側熱交換器出口側冷媒温度検出部と、
高圧側熱交換器の外部を流通する流体のいずれかの位置の温度を検出する流体温度検出部と、
低圧側熱交換器内の冷媒の蒸発温度もしくは冷却途中の温度を検出する低圧冷媒温度検出部と、
低圧側熱交換器の出口側の冷媒の温度を検出する低圧側熱交換器出口側冷媒温度検出部と、
各温度検出部によって検出された各検出値に基づいて、冷凍サイクルを制御する制御部と、
各温度検出部によって検出された各検出値に基づいて求められた、高圧側熱交換器内の冷媒の液相部の量に係る測定値と理論値とを演算し演算比較部とを備えたことを特徴とする。【００１５】
この発明に係る空気調和装置は、制御部は、空気調和装置の診断運転の際に、高圧冷媒温度検出部にて検出された冷媒の温度と流体温度検出部にて検出された流体の温度との温度差をあらかじめ設定された値に近づけるよう流体送出部の回転数を制御することを特徴とする。【００１６】
この発明に係る空気調和装置は、制御部は、空気調和装置の診断運転の際に、高圧冷媒温度検出部にて検出された冷媒の温度と前記流体温度検出部にて検出された流体の温度との温度差をあらかじめ設定された値に近づけるよう前記圧縮機の周波数を制御することを特徴とする。【００１７】
この発明に係る空気調和装置は、制御部は、空気調和装置の診断運転の際に、低圧冷媒温度検出部にて検出された冷媒の温度をあらかじめ設定された値に近づけるよう記絞り装置の開度を制御することを特徴とする。【００１８】
この発明に係る空気調和装置は、制御部は、空気調和装置の診断運転の際に、前記低圧冷媒温度検出部にて検出された冷媒の温度から低圧側熱交換器の過熱度を演算し、あらかじめ設定された値に近づけるよう絞り装置の開度を制御することを特徴とする。【００１９】
この発明に係る空気調和装置は、過去に演算された高圧側熱交換器内の冷媒の液相部の量に係る測定値と、現在の同測定値とを比較しその変化から冷媒漏れを判断する判定部を備えたことを特徴とする。【００２０】
この発明に係る空気調和装置は、過去に演算された高圧側熱交換器内の冷媒の液相部の量に係る測定値と、現在の同測定値とを比較しその変化から冷凍サイクル内の詰まり、または絞り装置の開度異常を判断する判定部を備えたことを特徴とする。【００２１】
この発明に係る空気調和装置は、圧縮機と高圧側熱交換器と絞り装置と低圧側熱交換器とを配管で接続し、高圧側熱交換器内に高温高圧の冷媒を流通させ低圧側熱交換器内に低温低圧の冷媒を流通させる冷凍サイクルと、
高圧側熱交換器の外部に流体を流して高圧側熱交換器内の冷媒と流体とを熱交換させる流体送出部と、
高圧側熱交換器内の冷媒の凝縮温度もしくは冷却途中の温度を検出する高圧冷媒温度検出部と、
高圧側熱交換器の入口側の冷媒の温度を検出する高圧側熱交換器入口側冷媒温度検出部と、
高圧側熱交換器の出口側の冷媒の温度を検出する高圧側熱交換器出口側冷媒温度検出部と、
高圧側熱交換器の外部を流通する流体のいずれかの位置の温度を検出する流体温度検出部と、
低圧側熱交換器内の冷媒の蒸発温度もしくは冷却途中の温度を検出する低圧冷媒温度検出部と、
各温度検出部によって検出された各検出値に基づいて、冷凍サイクルを制御する制御部とを備え、絞り装置は、上流側絞り装置とレシーバーと下流側絞り装置とで構成され、制御部は、上流側絞り装置の開口面積を下流側絞り装置の開口面積よりも小さくしレシーバーの出口冷媒が二相状態になるようにしてレシーバー内の余剰冷媒を高圧側熱交換器内に移動させる特殊運転モードを設けたことを特徴とする。【００２２】
この発明に係る空気調和装置は、圧縮機と高圧側熱交換器と絞り装置と低圧側熱交換器とを配管で接続し、高圧側熱交換器内に高温高圧の冷媒を流通させ低圧側熱交換器内に低温低圧の冷媒を流通させる冷凍サイクルと、
高圧側熱交換器の外部に流体を流して高圧側熱交換器内の冷媒と流体とを熱交換させる流体送出部と、
高圧側熱交換器内の冷媒の凝縮温度もしくは冷却途中の温度を検出する高圧冷媒温度検出部と、
高圧側熱交換器の入口側の冷媒の温度を検出する高圧側熱交換器入口側冷媒温度検出部と、
高圧側熱交換器の出口側の冷媒の温度を検出する高圧側熱交換器出口側冷媒温度検出部と、
高圧側熱交換器の外部を流通する流体のいずれかの位置の温度を検出する流体温度検出部と、
低圧側熱交換器内の冷媒の蒸発温度もしくは冷却途中の温度を検出する低圧冷媒温度検出部と、
各温度検出部によって検出された各検出値に基づいて、前記冷凍サイクルを制御する制御部と、
低圧側熱交換器と前記圧縮機との間に設けられたアキュムレータとを備え、制御部は、絞り装置を制御してアキュムレータに流入する冷媒をガス冷媒にし、アキュムレータ内の余剰冷媒を高圧側熱交換器内に移動させる特殊運転モードを設けたことを特徴とする。【００２３】
この発明に係る空気調和装置は、空気調和装置の内部にタイマーを備え、制御部は、タイマーにより一定時間毎に特殊運転モードに入る機能を有したことを特徴とする。【００２４】
この発明に係る空気調和装置は、制御部は、有線または無線での外部からの操作信号によって前記特殊運転モードに入る機能を有したことを特徴とする。【００２５】
この発明に係る空気調和装置は、CO2冷媒を使用していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
この発明に係る空気調和装置は、上記構成により、如何なる環境条件、設置条件下においても精度良く、空気調和装置の正常、異常を的確に判断し、冷媒漏れの判定、稼動部品の異常判定および配管詰まりを早期発見することができ、信頼性の高い空気調和装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
実施の形態１．
図１〜６は実施の形態１を示す図で、図１は空気調和装置の構成図、図２は冷媒漏れ時のp-h線図、図３はSC/dTcとNTURの関係図、図４は冷媒漏れ時のSC/dTcとNTURの関係図、図５は動作のフローチャート、図６は超臨界点でのSCの算出方法を示す図である。【００２８】
図１において、圧縮機１と、冷房運転時には図中実線のように、暖房運転時には図中破線のように切り換る四方弁２と、冷房運転時には高圧側熱交換器（凝縮器）として、暖房運転時には低圧側熱交換器（蒸発器）として機能する室外熱交換器３と、この室外熱交換器３に流体の一例である空気を供給する流体送出部としての流体送出部としての室外送風機４と、凝縮器で凝縮された高温、高圧の液体を膨張させて低温、低圧の冷媒とする絞り装置５ａとからなる室外機と、冷房運転時には低圧側熱交換器（蒸発器）として、暖房運転時には高圧側熱交換器（凝縮器）として機能する室内熱交換器７と、この室内熱交換器７に空気を供給する流体検出部としての室内送風機８とからなる室内機と、室内機と室外機を接続する接続配管６と、接続配管９とを備えている室外空気との熱交換によって得られた熱を室内に供給することが可能なヒートポンプ機能を有する冷凍サイクル２０である。
また、上記の空気調和装置の凝縮器において冷媒の凝縮熱の吸熱対象となるものは空気であるが、これは水、冷媒、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。【００２９】
冷凍サイクル２０には、圧縮機１の吐出側の温度を検出する圧縮機出口温度センサ２０１（高圧側熱交換器入口側冷媒温度検出部）が設置されている。室外熱交換器３の冷房運転時における凝縮温度を検知するため室外機二相温度センサ２０２（冷房運転時は高圧冷媒温度検出部、暖房運転時は低圧冷媒温度検出部）が設けられ、室外熱交換器３の冷媒出口温度を検出するため室外熱交換器出口温度センサ２０４（冷房運転時の高圧側熱交換器出口側冷媒温度検出部）が設けられている。これらの温度センサは冷媒配管に接するかあるいは挿入するように設けられ冷媒温度を検出するようになっている。室外の周囲温度は、室外温度センサ２０３（流体温度検出部）によって検出される。【００３０】
室内熱交換器７の冷房運転時における冷媒入口側には室内熱交換器入口温度センサ２０５（暖房運転時の高圧側熱交換器出口側冷媒温度検出部）が、冷房運転時の蒸発温度を検知するため室内機二相温度センサ２０７（冷房運転時は低圧冷媒温度検出部、暖房運転時は高圧冷媒温度検出部）が設けられ、室外機二相温度センサ２０２と室外熱交換器出口温度センサ２０４と同様な方法で配置されている。室内の周囲温度は、室内機吸込み温度センサ２０６（流体温度検出部）によって検出される。【００３１】
温度センサによって検知された各量は、測定部１０１に入力され、演算部１０２によって処理される。その演算部１０２の結果に基づき圧縮機１、四方弁２、室外送風機４、絞り装置５ａ、室内送風機８を制御し所望の制御目標範囲に収まるように制御する制御部１０３がある。また、演算部１０２によって得られた結果を記憶する記憶部１０４があり、その記憶したものと現在の冷凍サイクル状態の値を比較する比較部１０５があり、その比較した結果から空気調和装置の正常、異常を判定する判定部１０６、その判定結果をLED（発光ダイオード）や遠隔地のモニター等に報知する報知部１０７がある。演算部１０２、記憶部１０４、比較部１０５で演算比較部１０８を構成する。【００３２】
次に、空気調和装置の正常・異常判定において、演算比較部１０８、判定部１０６の冷媒漏れの異常判定アルゴリズムについて説明する。
図２は、同一のシステム構成で空気条件と圧縮機周波数、絞り装置の開度、室外送風機、室内送風機の制御量を固定し、封入冷媒量のみを減らしたときの冷凍サイクルの変化をp-h線図上に示したものである。冷媒は高圧で液相の状態であるほど密度が高いので、封入された冷媒は凝縮器部分に最も多く存在する。冷媒量減少時は凝縮器の液冷媒が占めている体積が減少するため、凝縮器の液相の過冷却度（SC）と冷媒量の相関が大きいことは明らかである。【００３３】
熱交換器の熱収支の関係式（非特許文献１）より、凝縮器の液相領域について解くと式（１）の無次元化された式が導ける。
SC/dTc=1-EXP(-NTUR)  ・・・（１）
式（１）の関係を図３に示す。
ここで、SCは凝縮温度(室外機二相温度センサ２０２の検出値)から凝縮器出口温度（室外熱交換器出口温度センサ２０４の検出値）を減じて求められる値である。ｄTｃは凝縮温度から室外温度（室外温度センサ２０３の検出値）を減じて求められる値である。【００３４】
式（１）の左辺は液相部分の温度効率を表すので、これを式（２）で示す液相温度効率εLとして定義する。
εL=SC/dTc ・・・（２）【００３５】
式（１）の右辺のNTURは冷媒側の移動単位数であり式（３）で表される。
NTUR=(Kc×AL)/(Gr×Cpr)    ・・・(３)
ここで、Kcは熱交換器の熱通過率[J/s・m2・K]であり、ALは液相の伝熱面積[m2]であり、Grは冷媒の質量流量[kg/s]であり、Cprは冷媒の定圧比熱[J/kg・K]である。【００３６】
式（３）では熱通過率Kc、液相の伝熱面積ALが含まれるが、熱通過率Kcは、外風の影響や熱交換器のフィンの経年劣化などにより変化するため不確定要素であり、液相伝熱面積ALも熱交換器の仕様や冷凍サイクルの状態によって異なる値である。【００３７】
次に、凝縮器全体の空気側と冷媒側の近似的な熱収支式は式（４）で表される。
Kc×A×dTc=Gr×ΔHCON    ・・・(４)
ここで、Aは凝縮器の伝熱面積[m2]を表し、ΔHCONは凝縮器入口出口のエンタルピー差である。凝縮器入口のエンタルピーは圧縮機出口温度と凝縮温度から求まる。【００３８】
式（３）、式（４）よりＫｃを消去して整理すると式（５）のようになり、ＮＴＵＲを外風やフィンの経年劣化による因子を含まない形で表すことが可能となる。
ＮＴＵＲ＝（ΔＨＣＯＮ×ＡＬ）／（ｄＴｃ×Ｃｐｒ×Ａ）・・・（５）
【００３９】
ここで、液相の伝熱面積ALを凝縮器の伝熱面積Aで割ったものを式（６）で定義する。
AL/A=AL%  ・・・（６）【００４０】
AL%が求まれば温度情報を用いて式（５）よりNTURの算出が可能となる。また、凝縮器の液相面積比率AL%は式（７）で表せる。
AL%=VL_CON/VCON
=ML_CON/(VCON・ρL_CON)・・・（７）
ここで、記号Vは容積[m3]、Mは冷媒の質量[kg]、ρは密度[kg/m3]を表す。添え字Lは液相、CONは凝縮器を表す。【００４１】
式（７）に冷凍サイクルの質量保存則を適用しML_CONを変形すると、式（８）で表せる。
AL%=(MCYC-MS_CON-MG_CON-MS_PIPE-MG_PIPE-MEVA)/(VCON・ρL_CON)・・・（８）
ここで、添え字CYCは冷凍サイクル全体、Gは気相、Sは二相、PIPEは接続配管、EVAは蒸発器を表す。更に式（８）を変形すると式（９）で表される。
AL%=((MCYC-MG_CON-MG_PIPE-MEVA)-VS_CON・ρS_CON-VS_PIPE・ρS_EVAin-VS_EVA・ρS_EVA)/(VCON・ρL_CON)・・・（９）
ここで、添え字EVAinは蒸発器入口を示す。【００４２】
式（９）で表される二相域の平均密度ρS_CON、ρS_EVAを求めるために様々な相関式が提案されているがCISEの相関式（非特許文献２）によれば飽和温度が一定であれば質量流量Grにほぼ比例し、質量流量Grが一定であれば飽和温度にほぼ比例するので式（１０）で近似できる。
ρS=A・Ts+B・Gr+C・・・（１０）
ここで、記号A、B、Cは定数。Tsは飽和温度である。【００４３】
また、式（９）で表される二相域の局所部分の密度ρS_EVAinは同様に式（１１）で近似できる。
ρS_EVAin= A’・ Te+B’・ Gr+C’・ ｘEVAin+D’・・・（１１）
ここで、記号A’、B’、C’、D’は定数、Teは蒸発温度、ｘEVAinは蒸発器の入口乾き度である。【００４４】
封入冷媒量MCYCが一定であり、気相の冷媒量はほとんど無視できる量であり、熱交換器の容積、接続配管の容積が一定であるという条件および式（１０）、式（１１）を式（９）に代入し整理すると式（１２）で表される。
AL%=(a・TC+b・Gr+c・ｘEVAin+d・Te+e)/ρL_CON・・・（１２）
ここで、記号a、b、c、d、eは定数である。【００４５】
a、b、c、d、eは冷媒封入量、熱交換器の容積、接続配管長の容積などの空気調和装置の仕様によって決まる定数である。式（１２）よりAL%を求め、式（５）に代入しNTURを求めて式（１）に代入するとその時の液相温度効率εLの理論値が求まる。εLは温度センサ情報から算出できるため、冷凍サイクル内の冷媒量が一定であれば、関係式（１）から求めた値とほぼ等しい値となる。初期封入冷媒量に対して冷媒が漏れて少なくなった場合は、図４に示すように過冷却度SCが小さくなるため、NTURに対するεLの値が小さくなるので冷媒漏れの判定が可能となる。【００４６】
また、式（１２）のa、b、c、d、eは空調機の接続配管の長さや、室内機、室外機の高低差などの設置条件や初期封入冷媒量によって決まる定数であるため、設置後あるいは試運転時に初期学習運転を行い上記５つの未知数を決定し記憶部１０４に記録しておく。【００４７】
空気調和装置の仕様や封入冷媒量が分かっている場合は事前に試験またはサイクルシミュレーションを行うことであらかじめ求めておき、記憶部１０４に記録しておいてもよい。【００４８】
また、式（１２）中の、未知数a、b、c、d、eは式中のTcやTeなどの変数を圧縮機の運転周波数、絞り装置、室外送風機および室内送風機の少なくとも１つを制御し所望の目標値に一定もしくは外気温度、室内空気温度などの環境条件に応じて比例的に制御することで定数となる。このように制御することで、未知数の数が減り、AL%の式の導出のための初期学習運転条件もしくはシミュレーションによる計算条件を減らすことができるため、未知数決定の時間短縮が図れる。【００４９】
次に、この冷媒漏れの検知アルゴリズムを空気調和装置に適用した図５のフローチャートについて説明する。【００５０】
図５において、ＳＴ１で、空気調和装置の診断運転を実施する。診断用の運転は有線または無線での外部からの操作信号によって運転を行ってもよいし、予め設定された時間の経過後に自動的に診断用運転に入るようにしてもよい。診断用の運転では、絞り装置５ａの開度が固定の場合は、冷房運転時は、室外送風機４の回転数によって、冷凍サイクルの高圧があらかじめ設定された制御目標値の所定の範囲内に収まるように制御部１０３が制御し、圧縮機１の回転数によって、冷凍サイクルの低圧を蒸発器出口で過熱度がつくようにあらかじめ設定された制御目標値の所定の範囲内に収まるように制御部１０３が制御する。【００５１】
暖房運転時は、圧縮機１の回転数によって、冷凍サイクルの高圧があらかじめ設定された制御目標値の所定の範囲内に収まるように制御し、室外送風機４の回転数によって、冷凍サイクルの低圧を蒸発器出口で過熱度がつくようにあらかじめ設定された制御目標値の所定の範囲内に収まるように制御部１０３が制御する。【００５２】
また、前記の圧縮機１の回転数は固定回転数でもよく、その場合は絞り装置５ａの開度によって、冷凍サイクルの低圧をあらかじめ設定された制御目標値の所定の範囲内に収まるように制御部１０３が制御する。【００５３】
また、室内送風機８は任意の回転数でもよいが、回転数が高い方が冷房運転時は蒸発器での過熱度がつきやすくなり、暖房運転時は凝縮器での過冷却度がつくため冷媒漏れの誤検知が防止できる。【００５４】
次にＳＴ２では、サイクルの状態が所望の制御目標値に制御されているかの安定判定を行う。サイクルの状態が安定していればＳＴ３で初期学習の実施有無を制御部１０３が判別する。初期学習運転が未実施であれば制御部に進み、初期学習運転を実施し、ＳＴ６でその運転の特性データを処理し制御部１０３が記憶する。【００５５】
ここで、初期学習運転とは前述の空調機の接続配管の長さや、室内機、室外機の高低差などの設置条件や初期封入冷媒量の影響を排除するための運転である。設置後あるいは試運転時に運転状態を未知数の数だけ変化させて、液相面積比率AL%の予測式を演算部１０２、記憶部１０４で作成する。【００５６】
ＳＴ３にて初期学習が実施済であれば、ＳＴ７で現在の運転状態を初期学習運転で記憶した特性と比較し、空気調和装置の正常・異常の判定を行い、ＳＴ８で、該空気調和装置の異常箇所または異常状態のレベルを報知部１０７のLEDなどに出力表示する。【００５７】
初期学習が実施済であれば、測定部１０１によって得られた温度情報から式（１２）に代入することによって液相面積比率AL%の予測値が算出でき、（５）式よりNTURの値が求まる。このとき、NTURとSCとｄTCの間には（１）式の関係が常に成り立っているため、εLの値が求まる。SCおよびｄTcは温度センサ情報から求まるため、温度情報から演算されたεL（SC/dTc）の値とNTURから求めたεL（1-EXP(-NTUR)）の値がほぼ等しければ正常であると判定される。【００５８】
高圧側熱交換器内の冷媒の液相部の量に係る測定値の一例が、温度情報から演算された液相温度効率εL（ SC/dTc）の値であり、高圧側熱交換器内の冷媒の液相部の量に係る理論値の一例が、NTURから求めた液相温度効率εL（1-EXP(-NTUR)）の値である。【００５９】
冷媒量が初期封入冷媒量に対して減少した場合はSCがとれなくなるため、図４に示すように同一のNTURの値に対して、εLの値が減少し、冷媒漏れの有無が判定部１０６で判定できる。εLの理論値に対する低下率を異常状態のレベルとしてLEDなどに出力し、異常状態のレベルに閾値を設けてその閾値を下回った場合は、冷媒漏れの発報・報知を報知部１０７が実施する。【００６０】
外風や室内負荷の急激な変動などの外乱が大きく、サイクルが定常状態にならない状態すなわち、空気調和装置付属のアクチュエータの操作により制御目標値に制御できない状態となる場合は、ＳＴ２でサイクルの状態が安定しない場合は、制御の可能性可否をＳＴ４で制御部１０３が判定し、制御が不可能である場合は、そのＳＴ９にてその異常箇所を特定し、ＳＴ８にて異常箇所または異常状態のレベルを報知部１０７が出力表示する。【００６１】
アクチュエータの故障や、冷凍サイクルの配管系内の詰まりが原因で制御目標値に制御できない場合は、アクチュエータの操作量と制御目標値を比較し、制御部１０３がその異常箇所、原因の特定を行う。【００６２】
なお、本検知アルゴリズムに使用する飽和温度は、室外機二相温度センサ２０２や室内機二相温度センサ２０７を用いてもよいし、圧縮機１から絞り装置５ａに至る流路のいずれかの位置の冷媒の圧力を検出する高圧検出部圧力センサや低圧側熱交換器から圧縮機１に至る流路のいずれかの位置の冷媒の圧力を検出する低圧検出部の圧力情報から飽和温度を演算してもよい。【００６３】
これらにより、如何なる設置条件、環境条件においても精度良く、機器の正常、異常を的確に診断し冷媒の漏れ判定および稼動部品の異常判定および配管詰まり箇所を判定部１０６により早期発見し機器の故障を未然に防止することができる。【００６４】
以上述べたものは、冷媒が凝縮過程において二相状態となるものについて述べたが、冷凍サイクル内の冷媒がCO2などの高圧冷媒で超臨界点以上の圧力で状態変化する場合は飽和温度が存在しないため、図６に示すように臨界点でのエンタルピーと圧力センサの測定値の交点を飽和温度とみなし、室外熱交換器出口温度センサ２０４からSCとして算出すれば同様の考え方で冷媒漏れ時はSCが小さくなるため凝縮圧力が臨界圧力を超える冷媒であっても冷媒漏れの判定が可能となる。【００６５】
暖房運転時も冷房運転時と冷凍サイクルとしては同じであるため同様の運転を行うことで、冷媒漏れの検知が可能となる。【００６６】
実施の形態２．
次に、実施の形態２について図を参照して説明するが、実施の形態１と同一部分については同一符号を付して詳細な説明を省略する。【００６７】
図７は実施の形態２を示す図で、空気調和装置の構成図である。図において、絞り装置５ａ（上流側絞り装置）の後に冷房と暖房の必要冷媒量の差である余剰冷媒量を溜めるレシーバー１０を有し、そのレシーバー出口に絞り装置５ｂ（下流側絞り装置）が付加してある構成であり、現地での冷媒追加が不要なタイプの空気調和装置である。【００６８】
冷凍サイクル内に液冷媒が貯留する部分があるため、絞り装置５ａの開度を絞り、絞り装置５ｂの開度を開け気味に制御する運転を行いレシーバー内の余剰冷媒を室外熱交換器３に貯留する運転（特殊運転モード）を実施させる。このように制御させることで冷媒が漏れたときは凝縮器の過冷却度が変化するため、レシーバーがある機種であっても液面を検知する固有の検出装置を用いることなく、如何なる設置条件、環境条件においても精度良く、機器の正常、異常を的確に診断し冷媒の漏れ判定および稼動部品の異常判定および配管詰まり箇所を早期発見し機器の故障を未然に防止することができる。
空気調和機は、内部にタイマー（図示なし）を備え、タイマーにより一定時間毎に特殊運転モードに入る機能を有する。
また、空気調和機は、有線または無線での外部からの操作信号により特殊運転モードに入る機能を有する。【００６９】
実施の形態３．
次に、実施の形態３について図を参照して説明するが、実施の形態１と同一部分については同一符号を付して詳細な説明を省略する。【００７０】
図８、９は実施の形態３を示す図で、図８は空気調和装置の構成図、図９は空気調和装置の別の構成図である。
図８に示すように、圧縮機吸入部分にアキュムレータ１１を有し、冷房と暖房の必要冷媒量の差である余剰冷媒量をアキュムレータ１１に溜める構成であり、現地での冷媒追加が不要なタイプの空気調和装置である。【００７１】
アキュムレータ１１がある場合は、アキュムレータ１１に液冷媒を溜めない運転をする必要があるので、冷房運転時は室内熱交換器７で十分過熱度（SH）がつくように絞り装置５ａを絞り、室内熱交換器入口温度センサ２０５あるいは室内機二相温度センサ２０７で検出される蒸発温度を低くした運転を行う（特殊運転モード）。
空気調和機は、内部にタイマー（図示なし）を備え、タイマーにより一定時間毎に特殊運転モードに入る機能を有する。
また、空気調和機は、有線または無線での外部からの操作信号により特殊運転モードに入る機能を有する。【００７２】
また、図９に示すように室内機出口温度センサ２０８（低圧側熱交換器出口側冷媒温度検出部）を室内機出口に付加することによって、冷媒の過熱度を室内機出口温度センサ２０８で検知される値から室内機二相温度センサ２０７で検知される値を減じることで求めることができるので、所望の過熱度がついていない場合は絞り装置５ａの開度を更に絞ることで、蒸発器出口で確実にSHがついた運転状態を実現できるので冷媒漏れの誤検知が防止できる。【００７３】
このように、アキュムレータ１１がある機種でも液面を検知する固有の検出装置を用いることなく、如何なる設置条件、環境条件においても精度良く、機器の正常、異常を的確に診断し冷媒の漏れ判定および稼動部品の異常判定および配管詰まり箇所を早期発見し機器の故障を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】実施の形態１を示す図で、空気調和装置の構成図である。
【図２】実施の形態１を示す図で、冷媒漏れ時のp-h線図である。
【図３】実施の形態１を示す図で、SC/dTcとNTURの関係図である。
【図４】実施の形態１を示す図で、冷媒漏れ時のSC/dTcとNTURの関係図である。
【図５】実施の形態１を示す図で、動作のフローチャート図である。
【図６】実施の形態１を示す図で、超臨界点でのSCの算出方法を示す図である。
【図７】実施の形態２を示す図で、空気調和装置の構成図である。
【図８】実施の形態３を示す図で、空気調和装置の構成図である。
【図９】実施の形態３を示す図で、空気調和装置の別の構成図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  圧縮機、２  四方弁、３  室外熱交換器、４  室外送風機、５ａ  絞り装置、５ｂ  絞り装置、６  接続配管、７  室内熱交換器、８  室内送風機、９  接続配管、１０  レシーバー、１１  アキュムレータ、２０  冷凍サイクル、２０１  圧縮機出口温度センサ、２０２  室外機二相温度センサ、２０３  室外温度センサ、２０４  室外熱交換器出口温度センサ、２０５  室内熱交換器入口温度センサ、２０６  室内機吸込み温度センサ、２０７  室内機二相温度センサ、２０８  室内機出口温度センサ、１０１  測定部、１０２  演算部、１０３  制御部、１０４  記憶部、１０５  比較部、１０６  判定部、１０７  報知部、１０８  演算比較部。
【図１】
0004503646.tif 000002
【図２】
0004503646.tif 000003
【図３】
0004503646.tif 000004
【図４】
0004503646.tif 000005
【図５】
0004503646.tif 000006
【図６】
0004503646.tif 000007
【図７】
0004503646.tif 000008
【図８】
0004503646.tif 000009
【図９】
0004503646.tif 000010