JP2009250554A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒回路の冷媒不足の原因の判別を容易にする。
【解決手段】冷凍装置（1）は、圧縮機（12）、蒸発器（8,13）、凝縮器（8,13）及び膨張弁（14）が設けられ、冷凍サイクルを行う冷媒回路（7）を備えている。冷媒不足判別手段（34）で、冷媒回路（7）の冷媒の不足状態を検知して不足状態の原因を判別する。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷媒回路の冷媒の不足状態を検知する冷凍装置に関するものである。

空気調和器において、例えば、冷媒回路中の閉鎖弁等から冷媒が漏れてしまうと、冷媒回路全体の圧力が低下し、冷媒循環量が不足して能力が低下してしまう。さらに、そのままの状態で運転を続けると、圧縮機が破損してしまう虞がある。したがって、従来より、空気調和装置には冷媒漏れによる冷媒不足を検知する検知手段が設けられている（例えば、特許文献１参照）。このような冷媒不足検知手段により冷媒不足を検知すると、室外機のプリント基板上等に異常コードが表示されて冷媒不足を知らせるようになっている。
特開平９−１５２２３８号公報

ところで、冷媒不足には、上記のような冷媒漏れだけではなく、冷媒回路の液管が現地の据え付けの際に潰れたりして液管に冷媒が溜まり込んでしまう場合や、閉鎖弁の開度が不十分である場合に、液管に冷媒が詰まることが原因となって冷媒回路が冷媒不足状態となる場合がある。このような液管の詰まりが生じた場合にも、吸入過熱度の増大等、冷媒漏れと同様の現象が起こるので、冷媒不足検知手段が冷媒漏れと検知してしまい、冷媒不足を知らせる異常コードが表示される。

そして、作業員がメンテナンスを行う場合には、現地において手作業で液管の温度や圧力を測定することで、冷媒不足の原因が冷媒漏れであるのか、液管の冷媒詰まりであるのかを判断しており、手間がかかるという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、冷媒回路の冷媒不足の原因の判別を容易にすることにある。

上記目的を達成するために、第１の発明に係る冷凍装置（1）は、圧縮機（12）、蒸発器（8,13）、凝縮器（8,13）及び膨張弁（14）が設けられて冷凍サイクルを行う冷媒回路（7）を備えた冷凍装置（1）であって、上記冷媒回路（7）の冷媒の不足状態を検知して該不足状態の原因を判別する冷媒不足判別手段（34）を備えている。

上記の構成によると、冷媒不足判別手段（34）は、運転中の冷凍装置（1）の冷媒回路（7）において冷媒の流量が不足したときには、それを検知し、さらに、その冷媒不足の原因を判別する。

第２の発明に係る冷凍装置（1）は、上記第１の発明に係る冷凍装置（1）において、上記冷媒不足判別手段（34）は、冷媒の不足状態が冷媒漏れを原因とするか液配管（6）の冷媒詰まりを原因とするかを判別する。

上記の構成によると、冷媒の流量不足を検知したとき、冷媒不足判別手段（34）は、冷媒不足の原因が冷媒漏れか冷媒詰まりかを判別する。

第３の発明に係る冷凍装置（1）は、上記第２の発明に係る冷凍装置（1）において、上記冷媒不足判別手段（34）は、上記圧縮機（12）の運転周波数、該圧縮機（12）の吸入冷媒の過熱度及び上記膨張弁（14）の開度に基づいて冷媒の不足状態を検知し、該冷媒の不足状態を検知した場合に、冷媒の過冷却度に基づいて冷媒の不足状態が冷媒漏れを原因とするか冷媒詰まりを原因とするかを判別する。

冷媒が不足状態となると、通常冷媒の過熱度が上がり、過熱度を下げようとして膨張弁（14）の開度を大きくする制御がなされる。また、蒸発器（8,13）の能力が低下するため、低圧圧力の低下を防ぐために圧縮機（12）の周波数が下がる。

上記冷媒不足判別手段（34）は、上記のように圧縮機（12）の周波数が所定値よりも小さく、冷媒の過熱度が所定値よりも大きく、かつ膨張弁（14）の開度が所定値以上となったときに、冷媒の不足状態を検知する。

そして、冷媒漏れが生じている場合には、液配管（6）において冷媒が不足して冷媒が二相またはガス相となるため、過冷却度がつかない状態となる。一方、冷媒詰まりが生じている場合には、液配管（6）に冷媒が詰まっているので、過冷却度がついている。

したがって、冷媒不足判別手段(34）は、冷媒不足を検知したとき、過冷却度がついていない場合には冷媒漏れが原因であると判別し、過冷却度がついている場合には冷媒詰まりが原因であると判別する。

第４の発明に係る冷凍装置（1）は、上記第１から第３のいずれか１つの冷凍装置（1）において、冷暖房を行う空気調和装置（1）である。

上記の構成によると、冷暖房を行う空気調和装置（1）において、冷媒不足が生じた場合に、その原因を冷媒不足判別手段（34）で判別する。

上記第１の発明によれば、冷媒不足判別手段（34）によって冷媒不足の原因を判別するようにしたので、作業員が現場で手作業で判断しなくてもよく、容易に冷媒不足の原因を判別するこができる。

上記第２の発明によれば、冷媒不足は通常、冷媒漏れを原因としても冷媒詰まりを原因としても同様に検知されるところ、冷媒不足判別手段（34）によって、冷媒不足の原因が冷媒漏れか冷媒詰まりかを容易に判別することができる。

上記第３の発明によれば、冷媒不足判別手段（34）によって、冷媒不足の原因を過冷却度に基づいて判別することができるので、複雑で新規な構成を追加しなくても、簡単な構成の冷媒不足判別部（34）で容易に冷媒不足の原因を判別することができる。

上記第４の発明によれば、空気調和装置（1）において、冷媒不足の原因を冷媒不足判別手段（34）によって容易に判別することができる。

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。

図１は、本発明の実施形態に係る冷凍装置（1）によって構成された空気調和装置（1）の全体構成を示す冷媒回路図である。図１に示すように、本発明に係る空気調和装置（1）は、室内ユニット（2）、室外ユニット（3）及びコントローラ（4）を備えている。この空気調和装置（1）では、室内ユニット（2）及び室外ユニット（3）がガス配管（5）及び液配管（6）によって接続されることで、冷媒回路（7）が構成されている。この冷媒回路（7）では、冷媒が循環することで蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われ、冷房運転又は暖房運転が実行可能となっている。

（室内ユニット）
上記室内ユニット（2）は室内熱交換器（8）及び室内ファン（10）を備えていて、冷媒配管によって冷媒回路（7）の一部である室内側冷媒回路（11）が構成されている。

上記室内熱交換器（8）は、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。この室内熱交換器（8）は、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内の空気を冷却する一方、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して室内の空気を加熱する。

上記室内熱交換器（8）の近傍には室内ファン（10）が設けられていて、室内熱交換器（8）は、室内ファン（10）によって取り込まれた空気と冷媒が熱交換するように構成されている。

また、上記室内側冷媒回路（11）の液側端と室内熱交換器（8）との間には、室内液温度センサ（9）が設けられている
（室外ユニット）
上記室外ユニット（3）は、ガス配管（5）及び液配管（6）を介して室内ユニット（2）に接続されている。室外ユニット（3）は、圧縮機（12）、室外熱交換器（13）、膨張弁（14）、四路切換弁（15）及び室外ファン（16）を備え、これらが接続されることによって、冷媒回路の一部である室外側冷媒回路（17）が構成されている。

上記圧縮機（12）は運転容量が可変なインバータ式であり、室外熱交換器（13）は、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。この室外熱交換器（13）は、冷房運転時には冷媒の凝縮器として機能する一方、暖房運転時には冷媒の蒸発器として機能する。

上記膨張弁（14）は、室外側冷媒回路（17）内を流れる冷媒の流量の調節等を行うために、室外熱交換器（13）の液側に接続された電子膨張弁である。

上記四路切換弁（15）は、冷媒の流れの方向を切り換えるための弁であって４つのポートを有し、第１ポートが圧縮機（12）の吐出側と繋がり、第２ポートが室外熱交換器（13）のガス側と繋がっている。また、四路切換弁（15）は、第３ポートが圧縮機（12）の吸入側と繋がり、第４ポートがガス配管（5）と繋がっている。この四路切換弁（15）は、第１ポートと第２ポートとが連通するとともに、第３ポートと第４ポートとが連通する冷房運転時の状態（図１の実線で示す状態）と、第１ポートと第４ポートとが連通するとともに、第２ポートと第３ポートとが連通する暖房運転時の状態（図１の破線で示す状態）とに設定が切換可能に構成されている。

上記室外熱交換器（13）の近傍には室外ファン（16）が設けられていて、室外熱交換器（13）は、室外ファン（16）により供給された室外空気と冷媒が熱交換するように構成されている。

上記室外側冷媒回路（17）の液側端には、液側閉鎖弁（18）が設けられている一方、室外側冷媒回路（17）のガス側端には、ガス側閉鎖弁（19）が設けられている。そして、液側閉鎖弁（18）は膨張弁（14）に接続され、ガス側閉鎖弁（19）は四路切換弁（15）の第４ポートに接続されている。

上記室外熱交換器（13）の液側と膨張弁（14）との間には、冷媒の温度を検出する室外熱交換器温度センサ（20）が設けられ、膨張弁（14）と液側閉鎖弁（18）との間には、冷媒の温度を検出する室外液管温度センサ（22）が設けられている。また、上記圧縮機（12）の吸入側には、冷媒の温度を検出する吸入側温度センサ（25）が設けられている。これらの温度センサ（20,22,25）は冷媒配管に取り付けられたサーミスタである。

さらに、上記室外熱交換器（13）には、該室外熱交換器（13）の中間温度を検出する室外熱交換器中間温度センサ（23）が設けられている。

また、室外ユニット（3）の圧縮機（12）の吐出側に、圧縮機（12）から吐出された高圧冷媒の高圧圧力を検出する高圧側圧力センサ（21）が設けられ、また、圧縮機（12）の吸入側には、圧縮機（12）へ吸入される低圧冷媒の低圧圧力を検出する低圧側圧力センサ（24）が設けられている。この高圧側圧力センサ（21）が検出する圧縮機（12）の吐出圧力は、冷凍サイクルの高圧を示す指標となる物理量であり、また、低圧側圧力センサ（24）が検出する圧縮機（12）の吸入圧力は、冷凍サイクルの低圧を示す指標となる物理量である。

（コントローラ）
上記コントローラ（4）は、図２に示すように、過熱度検出部（30）、膨張弁開度制御部（31）、運転容量制御部（32）、過冷却度検出部（33）及び冷媒不足判別部（34）を備えている。

上記過熱度検出部（30）には、室内液温度センサ（9）、室外熱交換器温度センサ（20）、低圧側圧力センサ（24）及び吸入側温度センサ（25）の検出信号がそれぞれ入力され、冷暖房時の冷媒の過熱度が検出されるようになっている。

具体的には、冷房運転時には、室内液温度センサ（9）の検出値または低圧側圧力センサ（24）によって検出される低圧冷媒圧力に基づく低圧圧力相当飽和温度と、吸入側温度センサ（25）の検出値との差の絶対値を室内熱交換器（8）から流出した冷媒の過熱度として検出する。一方、暖房運転時には、室外熱交換器温度センサ（20）の検出値または低圧側圧力センサ（24）によって検出される低圧冷媒圧力に基づく低圧圧力相当飽和温度と、吸入側温度センサ（25）の検出値との差の絶対値を室外熱交換器（13）から流出した冷媒の過熱度として検出する。

上記膨張弁開度制御部（31）は、膨張弁（14）の開度を制御するように構成されている。この膨張弁開度制御部（31）には、上記過熱度検出部（30）で検出された冷媒の過熱度と過冷却度検出部（33）で検出された冷媒の過冷却度とが入力されるとともに、冷房運転中の目標過熱度及び目標過冷却度と、暖房運転中の目標過熱度及び目標過冷却度とがそれぞれ設定されている。

そして、膨張弁開度制御部（31）は、冷房運転中には蒸発器としての室内熱交換器（8）から流出した冷媒の過熱度が目標過熱度になるように、また、暖房運転中には蒸発器としての室外熱交換器（13）から流出した冷媒の過熱度が目標過熱度になるように膨張弁の開度を調節する。

また、上記膨張弁開度制御部（31）は、冷房運転中には凝縮器としての室外熱交換器（13）から流出した冷媒の過冷却度が目標過冷却度になるように、また暖房運転中には凝縮器としての室内熱交換器（8）から流出した冷媒の過冷却度が目標過冷却度になるように膨張弁の開度を調節する。

具体的には、上記過熱度検出部（30）で検出した冷媒の過熱度が目標過熱度よりも大きい場合及び過冷却度検出部（33）で検出した冷媒の過冷却度が目標過冷却度よりも大きい場合には、膨張弁開度制御部（31）は膨張弁（14）の開度を上げて冷媒の流量を増やす制御をする。一方、過熱度検出部（30）で検出した冷媒の過熱度が目標過熱度よりも小さい場合及び過冷却度検出部（33）で検出した冷媒の過冷却度が目標過冷却度よりも小さい場合には、膨張弁開度制御部（31）は膨張弁（14）の開度を下げて冷媒の流量を減らす制御をする。

上記運転容量制御部（32）は、圧縮機（12）の運転容量を制御するように構成されている。この運転容量制御部（32）には、上記高圧側圧力センサ（21）、低圧側圧力センサ（24）及び室内液温度センサ（9）の検出信号がそれぞれ入力されるとともに、冷房運転時における圧縮機（12）の吸入冷媒の圧力の目標値である目標低圧値と、暖房運転時における圧縮機（12）の吐出冷媒の圧力の目標値である目標高圧値とが設定されている。

上記運転容量制御部（32）は、冷房運転時には低圧側圧力センサ（24）［または室内液温度センサ（9）］の検出値が目標低圧値となるように、また、暖房運転時には高圧側圧力センサ（21）［または室内液温度センサ（9）］の検出値が目標高圧値となるように圧縮機（12）の運転容量を制御する。

具体的には、冷房運転時には、低圧側圧力センサ（24）の検出値が目標低圧値よりも低い場合、低圧圧力を上げるために圧縮機（12）の周波数を下げ、低圧側圧力センサ（24）の検出値が目標低圧値よりも高い場合、低圧圧力を下げるために圧縮機（12）の周波数を上げる制御をする。一方、暖房運転時には、高圧側圧力センサ（21）の検出値が目標高圧値よりも低い場合、高圧圧力を上げるために圧縮機（12）の周波数を上げ、高圧側圧力センサ（21）の検出値が目標高圧値よりも高い場合、高圧圧力を下げるために圧縮機（12）の周波数を下げる制御をする。

上記過冷却度検出部（33）は、高圧側圧力センサ（21）、室外熱交換器中間温度センサ（23）、室外熱交換器温度センサ（20）、室外液管温度センサ（22）及び室内液温度センサ（9）の検出信号がそれぞれ入力され、冷暖房時の過冷却度が検出されるようになっている。

具体的には、冷房運転時には、高圧側圧力センサ（21）で検出された高圧圧力又は室外熱交換器中間温度センサ（23）で検出された冷媒の温度と、室外熱交換器温度センサ（20）で検出された冷媒の温度とに基づいて凝縮器として機能する室外熱交換器（13）の液側（吐出側）での冷媒の過冷却度を検出する。すなわち、高圧側圧力センサ（21）で検出された高圧圧力を用いる場合は、高圧側圧力センサ（21）の検出値における冷媒の相当飽和温度を算出し、その相当飽和温度から室外熱交換器（13）の出口における冷媒温度である室外熱交換器温度センサ（20）で検出された冷媒温度の実測値を差し引いて得られる値を冷媒の過冷却度として検出する。一方、室外熱交換器中間温度センサ（23）で検出された冷媒の温度を用いる場合は、室外熱交換器中間温度センサ（23）で検出された冷媒温度の実測値を飽和温度とし、この飽和温度から室外熱交換器温度センサ（20）で検出された冷媒温度の実測値を差し引いて得られる値を冷媒の過冷却度として算出する。

一方、暖房運転時には、高圧側圧力センサ（21）で検出された高圧圧力と、室外液管温度センサ（22）又は室内液温度センサ（9）で検出された冷媒の温度とに基づいて凝縮器として機能する室内熱交換器（8）の液側（吐出側）での冷媒の過冷却度を検出する。すなわち、高圧側圧力センサ（21）の検出値における冷媒の相当飽和温度を算出し、その相当飽和温度から室内熱交換器（8）の出口における冷媒温度である室外液管温度センサ（22）又は室内液温度センサ（9）で検出された冷媒温度の実測値を差し引いて得られる値を冷媒の過冷却度として検出する。

上気冷媒不足判別部（34）は、本発明の冷媒不足判別手段を構成している。この冷媒不足判別部（34）には、上記過熱度検出部（30）で検出された過熱度と、上記膨張弁開度制御部（31）で制御される膨張弁（14）の開度と、室内液温度センサ（9）の検出値と、高圧側圧力センサ（21）の検出値と、低圧側圧力センサ（24）の検出値と、過冷却度検出部（33）で検出された過冷却度とがそれぞれ入力されるようになっている。そして、この冷媒不足判別部（34）は、これらの入力値に基づいて冷媒回路（7）の冷媒の不足状態を検知し、さらに、この冷媒の不足状態の原因を判別するものである。なお、冷媒不足判別部（34）における冷媒の不足状態の検知と、原因の判別との詳細な動作については後述する。

−空気調和装置の動作−
次に、上記空気調和装置（1）の運転動作について説明する。この空気調和装置（1）では、四路切換弁（15）によって冷房運転と暖房運転との切り換えが行われる。

（冷房運転）
冷房運転では、室外熱交換器（13）を凝縮器とし、室内熱交換器（8）を蒸発器とする冷凍サイクルが行われる。まず、室外ユニット（3）の四路切換弁（15）は第１ポートと第２ポートとが連通するとともに、第３ポートと第４ポートとが連通する状態（図１の実線で示す状態）に切り換えられる。

圧縮機（12）から吐出した高圧ガス冷媒は、四路切換弁（15）を通過した後、室外熱交換器（13）を流れる。室外熱交換器（13）では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮し、液冷媒となる。室外熱交換器（13）で凝縮した冷媒は、膨張弁（14）を通過して低圧まで減圧されて低圧液冷媒となり、その後室内ユニット（2）へ流れる。

室内ユニット（2）においては、低圧液冷媒が室内熱交換器（8）に流れて室内空気から吸熱して蒸発し、その結果、室内の冷房が行われる。室内熱交換器（8）で蒸発したガス冷媒がガス配管（5）を通って室外ユニット（3）へ流れ、圧縮機（12）へ吸入されて圧縮される。この循環動作を繰り返して冷房運転が行われる。

（暖房運転）
暖房運転では、室内熱交換器（8）を凝縮器とし、室外熱交換器（13）を蒸発器とする冷凍サイクルが行われる。まず、室外ユニット（3）の四路切換弁（15）は第１ポートと第４ポートとが連通するとともに、第２ポートと第３ポートとが連通する状態（図１の破線で示す状態）に切り換えられる。

圧縮機（12）から吐出した高圧ガス冷媒は、四路切換弁（15）を通過した後、室内ユニット（2）へ流れて室内熱交換器（8）を流れる。室内熱交換器（8）では、冷媒が室内空気へ放熱して凝縮し、その結果、室内の暖房が行われる。室内熱交換器（8）で凝縮した液冷媒は、室外ユニット（3）へ流れる。

室外ユニット（3）においては、室内熱交換器（8）で凝縮された冷媒は、膨張弁（14）を通過して低圧まで減圧されて低圧液冷媒となり、その後、液冷媒が室外熱交換器（13）に流れて室外空気から吸熱して蒸発し、ガス冷媒となる。室外熱交換器（13）で蒸発したガス冷媒は、圧縮機（12）へ吸入されて圧縮される。この循環動作を繰り返して暖房運転が行われる。

−コントローラの動作−
上記コントローラ（4）の動作のうち、冷媒回路（7）から冷媒漏れが生じている場合か、冷媒回路（7）の液配管（6）で冷媒が詰まっている場合の動作について説明する。

（冷房運転）
図３は、冷房運転時における冷媒漏れ又は冷媒詰まりが生じた場合における冷媒の過熱度、膨張弁（14）の開度、圧縮機（12）の周波数、高圧圧力、低圧圧力及び冷媒の過冷却度のそれぞれの状態量の経時変化を示し、破線が冷媒漏れが生じた場合で、実線が冷媒詰まりが生じた場合を示す。

まず、冷媒漏れが生じている場合について説明する。

図３において、ａの状態では冷媒の流量が適正量であって、各状態量は目標値を指しており、ｂから冷媒漏れが生じ始め、冷媒不足判別部（34）では、各指標がｄの状態となったときに冷媒の不足状態を検知し、ｆの状態でガス欠異常と判断して空気調和装置（1）を異常停止するようになっている。以下、具体的な各状態量の挙動について説明する。

冷房運転時には、冷媒回路（7）で冷媒漏れが生じ始めると、まず、冷媒の流量不足により過熱度検出部（30）で検出される室内熱交換器（8）から流出した冷媒の過熱度が上がり始めようとする。

すると、膨張弁開度制御部（31）は、冷媒の過熱度を下げて目標過熱度となるように膨張弁（14）の開度を大きくする（図３ｂ→ｃ）。ここで、膨張弁（14）の開度は全開となる。膨張弁（14）を全開状態としたことで、過冷却度が小さくなる。

さらに、冷媒の流量不足が進み、蒸発器としての室内熱交換器（8）の能力が低下して低圧側圧力センサ（24）で検出される低圧圧力が下がろうとする。すると、運転容量制御部（32）は、低圧側圧力センサ（24）の検出値が目標低圧値を維持するように圧縮機（12）の周波数を下げる（図３ｃ→ｆ）。

ここで、圧縮機（12）の周波数の低下に伴って、高圧側圧力センサ（21）で検出される高圧圧力も低下する。この高圧圧力の低下により、過冷却度の低下の程度は小さくなる（図３ｃ→ｆ）。また、膨張弁（14）が全開となっても、冷媒の流量は不足したままであるため、冷媒の過熱度は大きくなっていく。

この状態では、空気調和装置（1）の設定温度と実際の室内の気温との差が大きい（負荷が大きい）状態であるのにも拘わらず、圧縮機（12）の周波数は低下して冷媒能力が不足し、空気調和装置（1）の運転能力が上がらない状態となっている。

上記冷媒不足判別部（34）は、図３ｄの状態、すなわち、１．過熱度検出部（30）で検出される冷媒の過熱度が目標過熱度よりも大きく、２．膨張弁開度制御部（31）で制御される膨張弁（14）の開度が所定値以上または全開であり、３．圧縮機（12）の周波数が所定値よりも小さくなったときに冷媒不足を検知する。なお、冷媒不足判別部（34）が冷媒不足を検知する各状態量の基準値は、適用する空気調和装置（1）の能力等によって任意に設定すればよい。

さらに、冷媒の流量不足が進むと、膨張弁（14）は全開のまま、過熱度はさらに大きくなるとともに、圧縮機（12）の周波数は下がり続けて最低周波数となり、室内熱交換器（8）の能力が低下して低圧側圧力センサ（24）で検出される低圧圧力が目標低圧値よりも下がる（図３ｆ→ｇ）。そして、液配管（6）においては、冷媒の流量不足により、冷媒が二相またはガス相となるので、過冷却度がつかない状態（０℃）となる（図３ｆ→ｇ）。

図３ｆからｇの状態となったとき、冷媒不足判別部（34）は、ガス欠異常状態を検知し、空気調和装置（1）を異常停止させる。

次に、冷媒詰まりが生じている場合について説明する。冷媒詰まりの要因としては、膨張弁（14）の異物噛み込みや、凝縮器として機能する室外熱交換器（13）の分流キャピラリの詰まり、液配管（6）の潰れ、液閉鎖弁の開け不十分等が挙げられる。

冷媒詰まりが生じると、液配管（6）が冷媒過多の状況となるため、凝縮器としての室外熱交換器（13）の出口に過冷却がつきだそうとするため、上記膨張弁開度制御部（31）は膨張弁（14）の開度を上げる制御をする（図３ｂ→ｃ）。

膨張弁（14）が全開状態となると、液配管（6）の室外熱交換器（13）と膨張弁（14）との間が冷媒過多の状態がさらに進むため、凝縮器としての室外熱交換器（13）で過冷却度が大きくなる（図３ｃ→ｄ）。また、室外熱交換器（13）内が冷媒過多となって、室外熱交換器（13）出口の凝縮器能力が低下し、高圧圧力が上昇する。

そして、液配管（6）では冷媒過多の状態となる一方、蒸発器としての室内熱交換器（8）と圧縮機（12）との間はガス漏れと同様の状態となっているため、冷媒漏れと同じ挙動をとる。

すなわち、圧縮機（12）の周波数が下がり（図３ｄ→ｆ）、これに伴って、高圧側圧力センサ（21）で検出される高圧圧力も低下する。また、高圧圧力の低下に伴って、過冷却度が低下する一方、膨張弁（14）が全開となっても、冷媒の流量は不足したままであるため、冷媒の過熱度は大きくなっていく。

さらに、冷媒の流量不足が進むと、圧縮機（12）の周波数が最低周波数となり、低圧側圧力センサ（24）で検出される低圧圧力が目標低圧値よりも下がり、冷媒不足判別部（34）がガス欠異常状態を検知する（図３ｆ→ｇ）。

ここで、ガス欠異常状態となっても、冷媒詰まりが生じている場合は、液配管（6）に冷媒が詰まっているため、過冷却度がついている（図３ｇ）。

したがって、冷媒不足判別部（34）では、図３ｄ（冷媒詰まりの場合は図３ｅ）の状態で冷媒不足を検知したときや、図３ｆからｇの状態でガス欠異常を検知したとき、過冷却度に基づいて、冷媒不足状態が、冷媒漏れを原因とするか液配管（6）の冷媒詰まりを原因とするかを判別する。

具体的には、冷媒不足判別部（34）が冷媒の不足状態を検知したとき、冷媒不足判別部（34）は、過冷却度が０℃かそれに近い値の場合には冷媒漏れと判別し、過冷却度が目標過冷却度か、それ以上または目標過冷却度に近い値の場合には冷媒詰まりと判別する。

上記冷媒不足判別部（34）で冷媒不足を検知したときには、室外機のプリント基板上等に異常コードが表示される。その際、冷媒漏れが原因の場合と冷媒詰まりが原因の場合とで異なる異常コードが表示されるように構成することで、冷媒不足をその原因とともに知らせることができる。

（暖房運転）
図４は、暖房運転時における冷媒漏れ又は冷媒詰まりが生じた場合における冷媒の過熱度、膨張弁（14）の開度、圧縮機（12）の周波数、高圧圧力、低圧圧力及び冷媒の過冷却度のそれぞれの状態量の経時変化を示し、破線が冷媒漏れが生じた場合で、実線が冷媒詰まりが生じた場合を示す。

まず、冷媒漏れが生じている場合について説明する。

図４において、ａの状態では冷媒の流量が適正量であり、各状態量は目標値を指しており、ｂから冷媒漏れが生じ始め、冷媒不足判別部（34）では、各指標がｆの状態となったときに冷媒の不足状態を検知し、ｇの状態でガス欠異常と判断して空気調和装置（1）を異常停止するようになっている。以下、具体的な各状態量の挙動について説明する。

暖房運転時には、冷媒回路（7）で冷媒漏れが生じ始めると、まず、冷媒の流量不足により蒸発器としての室外熱交換器（13）の能力が低下して高圧側圧力センサ（21）で検出される高圧圧力が下がろうとするので、運転容量制御部（32）は、高圧側圧力センサ（21）の検出値が目標高圧値を維持するように圧縮機（12）の周波数を上げる（図４ｂ→ｃ）。

圧縮機（12）の周波数が上がると、過熱度検出部（30）で検出される室内熱交換器（8）から流出した冷媒の過熱度が上がろうとする。すると、膨張弁開度制御部（31）は、過熱度が目標過熱度を維持するように膨張弁（14）の開度を大きくし、これにより過冷却度が小さくなる。また、蒸発器としての室外熱交換器（13）の能力低下により、低圧側圧力センサ（24）で検出される低圧圧力が低下する。

さらに、冷媒の流量不足が進むと過熱度が大きくなるため、室外熱交換器（13）への油滞留防止のための過熱度制御により、運転容量制御部（32）は圧縮機（12）の周波数を小さくする（図４ｃ→ｆ）。このため、高圧圧力が低下し、過冷却度の低下が緩やかになる。

この状態では、空気調和装置（1）の設定温度と実際の室内の気温との差が大きい（負荷が大きい）状態であるのにも拘わらず、圧縮機（12）の周波数が低下して空気調和装置（1）の運転能力が上がらない状態となる。また、蒸発器としての室外熱交換器（13）の能力の低下により、低圧圧力が下がり続けて頻繁にデフロスト運転に入るようになる。

上記冷媒不足判別部（34）は、図４ｆの状態、すなわち、１．過熱度検出部（30）で検出される冷媒の過熱度が目標過熱度よりも大きく、２．膨張弁開度制御部（31）で制御される膨張弁（14）が所定値以上であり、３．圧縮機（12）の周波数が所定値よりも小さい場合に冷媒不足を検知する。なお、冷媒不足判別部（34）が冷媒不足を検知する各状態量の基準値は、適用する空気調和装置（1）の能力等によって任意に設定すればよい。

さらに、冷媒の流量不足が進んで膨張弁（14）の開度が全開となり、最終的に室外熱交換器温度センサ（20）で検出される温度に対応する飽和圧力よりも高圧圧力が小さくなるとき（図４ｇ）、冷媒不足判別部（34）は、ガス欠異常状態を検知し、空気調和装置（1）を異常停止させる。

冷媒の流量不足がさらに進むと、圧縮機（12）の周波数は最低周波数となり、低圧圧力がさらに下がる（図４ｈ→ｉ）。そして、液配管（6）においては、冷媒の流量不足により、冷媒が二相またはガス相となるので、過冷却度がつかない状態（０℃）となる（図４ｉ）。

次に、冷媒詰まりが生じている場合について説明する。

冷媒詰まりが生じると、液配管（6）が冷媒過多の状況となるため、凝縮器としての室内熱交換器（8）の出口に過冷却がつきだそうとするため、上記膨張弁開度制御部（31）は膨張弁（14）の開度を上げる制御をする（図４ｂ→ｃ）。

膨張弁（14）の開度が全開となると、液配管（6）がさらに冷媒過多の状態となり、凝縮器としての室内熱交換器（8）出口の凝縮器能力が低下するので、高圧圧力が上昇しようとする。このため、運転容量制御部（32）は、高圧圧力が目標高圧値を維持するように圧縮機（12）の周波数を下げる（図４ｃ→ｄ）。膨張弁（14）の開度が全開となったことにより、過冷却度が小さくなっていくが、液配管（6）に冷媒が詰まっていることと、圧縮機（12）の周波数の低下により、その低下の程度は小さい。また、圧縮機（12）の周波数の低下により低圧圧力は一旦上がる（図４ｄ→ｅ）。

そして、液配管（6）では冷媒過多の状態となる一方、蒸発器としての室外熱交換器（13）と圧縮機（12）との間はガス漏れと同様の状態となっているため、冷媒漏れと同様の挙動をとる。

すなわち、冷媒不足による蒸発器としての室外熱交換器（13）能力の低下により、低圧圧力が下がり、これに伴って高圧圧力も低下する（図４ｅ→ｆ）。さらに、冷媒不足により過熱度も大きくなっていく。

上記冷媒不足判別部（34）では、図４ｆの状態となったとき、すなわち、１．過熱度検出部（30）で検出される冷媒の過熱度が目標過熱度よりも大きく、２．膨張弁開度制御部（31）で制御される膨張弁の開度が全開であり、３．運転容量制御部（32）で制御される圧縮機（12）の周波数が所定値以下（最低周波数）となったときに冷媒不足を検知する。

さらに冷媒の流量不足が進むと、冷媒不足判別部（34）はガス欠異常状態を検知する（図４ｇ）。

ここで、ガス欠異常状態となっても、冷媒詰まりが生じている場合は、液配管（6）に冷媒が詰まっているため、過冷却度がついている（図４ｇ→ｉ）。

したがって、冷媒不足判別部（34）では、図４ｆの状態で冷媒不足を検知したときや、図４ｇからｉの状態でガス欠異常を検知したとき、冷媒不足状態が、冷媒漏れを原因とするか液配管（6）の冷媒詰まりを原因とするかを過冷却度に基づいて判別する。

具体的には、冷媒不足判別部（34）が冷媒の不足状態を検知したとき、冷媒不足判別部（34）は、過冷却度が０℃かそれに近い値の場合には冷媒漏れと判別し、過冷却度がついている（所定値以上である）場合には冷媒詰まりと判別する。

上記冷媒不足判別部（34）で冷媒不足を検知したときには、室外機のプリント基板上等に異常コードが表示される。その際、冷媒漏れが原因の場合と冷媒詰まりが原因の場合とで異なる異常コードが表示されるように構成することで、冷媒不足をその原因とともに知らせることができる。

（実施形態の効果）
したがって、本実施形態の空気調和装置（1）においては、冷媒不足判別手段（34）によって冷媒不足の原因が冷媒漏れか冷媒詰まりかを判別するようにしたので、作業員が現場で手作業で判断しなくてもよく、容易に冷媒不足の原因を判別するこができる。

そして、冷媒不足判別部（34）では、一般的な過冷却度検出部（33）で検出される過冷却度を用いて冷媒不足の原因を判別することができるので、簡単な構成で容易に冷媒不足の原因を判別することができる。

（その他の実施形態）
なお、上述の実施形態は、本発明の例示であって、本発明はこの例に限定されるものではない。例えば、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態について、冷凍装置が空気調和装置以外の冷凍装置（例えば、冷凍用の冷凍装置）であってもよい。

また、冷媒回路（7）の構成は上記実施形態の構成に限定されなくてもよく、複数の室内ユニット（2）や複数の室外ユニット（3）を有するものでもよい。

以上説明したように、本発明は、冷媒回路の冷媒の不足状態を検知する冷凍装置について有用である。

本発明の実施形態に係る冷凍装置の冷媒回路図である。 冷媒回路の制御ブロック図である。 冷房運転時に冷媒漏れまたは冷媒詰まりが生じた場合における各状態量の変化を示すタイムチャートである。 暖房運転時に冷媒漏れまたは冷媒詰まりが生じた場合における各状態量の変化を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ 空気調和装置（冷凍装置）
６ 液配管
７ 冷媒回路
１２ 圧縮機
１４ 膨張弁
３４ 冷媒不足判別手段

Claims (4)

1. 圧縮機（12）、蒸発器（8,13）、凝縮器（8,13）及び膨張弁（14）が設けられて冷凍サイクルを行う冷媒回路（7）を備えた冷凍装置であって、
   上記冷媒回路（7）の冷媒の不足状態を検知して該不足状態の原因を判別する冷媒不足判別手段（34）を備えていることを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１の冷凍装置において、
   上記冷媒不足判別手段（34）は、冷媒の不足状態が冷媒漏れを原因とするか液配管（6）の冷媒詰まりを原因とするかを判別することを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項２の冷凍装置において、
   上記冷媒不足判別手段（34）は、上記圧縮機（12）の運転周波数、該圧縮機（12）の吸入冷媒の過熱度及び上記膨張弁（14）の開度に基づいて冷媒の不足状態を検知し、該冷媒の不足状態を検知した場合に、冷媒の過冷却度に基づいて冷媒の不足状態が冷媒漏れを原因とするか冷媒詰まりを原因とするかを判別することを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項１から３のいずれか１つの冷凍装置において、
   冷暖房を行う空気調和装置（1）であることを特徴とする冷凍装置。

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