JP2010096399A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、指標となる過冷却度および過冷却度に基づいた換算値が冷媒量適否の判定し易い値になるように制御することにより検知誤差を低減させることにある。
【解決手段】本発明の空気調和装置１の冷媒量判定方法は、圧縮機２１と熱源側熱交換器２３と冷却熱源調節手段２７とを有する熱源ユニット２と、利用側熱交換器４１を有する利用ユニット４と、膨張機構３３と、液冷媒連絡配管６およびガス冷媒連絡配管７を含み、冷房運転を少なくとも行うことが可能な冷媒回路１０を有する空気調和装置において、冷媒回路内の冷媒量の適否を判定する冷媒量判定方法であって、過冷却度が第１所定値以上にした安定状態における圧縮機周波数と過熱度と過冷却度とを記憶する。所定期間経過後に、記憶された圧縮機周波数と過熱度になるように各種制御を行いつつ冷媒の過冷却度を検出し、記憶した過冷却度と比較して、冷媒回路内の冷媒量の適否を判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和装置の冷媒回路内に充填されている冷媒量の適否を判定する機能、特に、熱源ユニットと利用ユニットとが冷媒連絡配管を介して接続された空気調和装置の冷媒回路内に充填されている冷媒量の適否を判定する機能に関する。

従来、凝縮器の過冷却度にもとづいて冷媒量を判定する冷媒量判定運転、を行う空気調和装置がある（特許文献１参照）。特許文献１のような技術では、冷媒量判定運転は空気調和装置の初回（例えば、空気調和装置の設置時）および定期的（例えば、設置時から１年ごとなど）に行われる。この冷媒量判定運転では、冷房運転状態において蒸発器の過熱度と蒸発圧力が一定になるように制御を行い、凝縮器の過冷却度を測定する。そして、冷媒量判定運転において、その時に測定された過冷却度と初回またはそれ以前に測定された過冷却度との差に基づいて冷媒が漏れているか否かを判定している。
特開２００６−２３０７２号公報

ところで、特許文献１のような空気調和装置の圧縮機としてスクロール式の圧縮機を採用している場合がある。このスクロール式の圧縮機は、少なくとも１つの可動式スクロールがあり、それともう１つの固定式あるいは可動式のスクロールとをかみ合わせて可動式スクロールを偏心回転させることにより冷媒を圧縮する。このようなスクロール式の圧縮機においては、その圧縮行程において、可動式スクロールの回転軸が転覆（傾斜）することによる圧縮効率が低下する場合があり、この場合に圧縮機の容量制御を目標値にしにくくなる。したがって、スクロール式の圧縮機を採用した空気調和装置において冷媒量判定運転を行うと、圧縮機において可動式スクロールが転覆した場合に、容量制御を上手く行うことができなくなるため、冷媒量判定運転の検知誤差につながってしまう。

本発明の課題は、スクロール式の圧縮機を有する空気調和装置において、冷媒量判定運転の検知誤差を低減できる空気調和装置を提供することにある。

第１発明に係る空気調和装置は、冷媒回路と、モード切替手段と、検出手段と、冷媒量適否判定手段と、圧縮機容量制御手段とを備える。冷媒回路は、運転用量を少なくともアンロード機能によって調節可能なスクロール式の圧縮機と熱源側熱交換器と膨張機構とアキュムレータとを有する熱源ユニットと、利用側熱交換器を有する利用ユニットと、熱源ユニットと利用ユニットとを接続する液冷媒連絡配管およびガス冷媒連絡配管を含み、熱源側熱交換器を圧縮機において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、利用側熱交換器を熱源側熱交換器において凝縮される冷媒の蒸発器として機能させる冷房運転を少なくとも行うことが可能である。モード切替手段は、利用ユニットの運転負荷に応じて熱源ユニットおよび利用ユニットの各機器の制御を行う通常運転モードから、冷房運転を行い利用側熱交換器の出口から圧縮機の入口までの間の少なくとも１カ所における冷媒の過熱度が正値になるように利用側膨張機構を制御する冷媒量判定運転モードへ切り換える。検出手段は、冷媒量判定運転モードにおいて、熱源側熱交換器の出口における冷媒の過冷却度または過冷却度の変動に応じて変動する運転状態量を第１検出値として検出する。冷媒量適否判定手段は、冷媒量判定運転モードにおいて、第１検出値に基づいて、冷媒回路内に充填されている冷媒量の適否の判定を冷媒量適否判定として行う。圧縮機容量制御手段は、冷媒量判定運転モードにおいて、アンロード機能を利用した容量制限を行った状態で、圧縮機を駆動させる。

本発明の空気調和装置では、冷媒量判定運転モードにおいて、アンロード機能を利用した容量制限を行った状態で、圧縮機を駆動させている。このように、スクロール式の圧縮機をアンロード機能を利用して容量制限を行うことにより、スクロール部分の外側が均圧され中心部のみに圧力がかかることになるため、フルロードで圧縮機を駆動した時よりもスクロールにかかる力に偏りが生じにくくできる。このため、圧縮機が転覆して容量制御が困難になることを防ぐことができ、冷媒量判定の検知誤差を低減することができる。

第２発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、圧縮機容量制御手段は、圧縮機の圧縮が行われる圧縮空間の外周側の吸入閉じ切り位置を調節することにより容量制限を行う。

したがって、スクロール式の圧縮機をアンロード機能を利用して容量制限を行うことにより、スクロール部分の外側が均圧され中心部のみに圧力がかかることになるため、フルロードで圧縮機を駆動した時よりもスクロールにかかる力に偏りが生じにくくできる。このため、圧縮機が転覆して容量制御が困難になることを防ぐことができ、冷媒量判定の検知誤差を低減することができる。

第３発明に係る空気調和装置は、第１発明または第２発明に係る空気調和装置であって、圧縮機は、圧縮機の動力源であるモータの回転周波数を変更可能なインバータにより、運転容量をさらに調節可能である。

したがって、アンロード機能による容量制御を行いつつインバータによる容量制御を行うことができ、きめ細かな容量制御を実現できる。

第１発明に係る空気調和装置では、スクロール式の圧縮機をアンロード機能を利用して容量制限を行うことにより、スクロール部分の外側が均圧され中心部のみに圧力がかかることになるため、フルロードで圧縮機を駆動した時よりもスクロールにかかる力に偏りが生じにくくできる。このため、圧縮機が転覆して容量制御が困難になることを防ぐことができ、冷媒量判定の検知誤差を低減することができる。

第２発明に係る空気調和装置では、スクロール式の圧縮機をアンロード機能を利用して容量制限を行うことにより、スクロール部分の外側が均圧され中心部のみに圧力がかかることになるため、フルロードで圧縮機を駆動した時よりもスクロールにかかる力に偏りが生じにくくできる。このため、圧縮機が転覆して容量制御が困難になることを防ぐことができ、冷媒量判定の検知誤差を低減することができる。

第３発明に係る空気調和装置では、アンロード機能による容量制御を行いつつインバータによる容量制御を行うことができ、きめ細かな容量制御を実現できる。

以下、図面に基づいて、本発明にかかる空気調和装置の実施形態について説明する。

（１）空気調和装置の構成
図１は、本発明にかかる一実施形態の空気調和装置１の概略の冷媒回路図である。空気調和装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、ビル等の屋内の冷暖房に使用される装置である。空気調和装置１は、主として、１台の室外ユニット２と、室内ユニット４と、室外ユニット２と室内ユニット４とを接続する液冷媒連絡配管６およびガス冷媒連絡配管７とを備えている。すなわち、本実施形態の空気調和装置１の蒸気圧縮式の冷媒回路１０は、室外ユニット２と、室内ユニット４と、液冷媒連絡配管６およびガス冷媒連絡配管７とが接続されることによって構成されている。

＜室内ユニット＞
室内ユニット４は、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により、または、室内の壁面に壁掛け等により設置されている。室内ユニット４は、液冷媒連絡配管６およびガス冷媒連絡配管７を介して室外ユニット２に接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。

次に、室内ユニット４の構成について説明する。

室内ユニット４は、主として、冷媒回路１０の一部を構成する室内側冷媒回路１１を有している。この室内側冷媒回路１１は、主として、利用側熱交換器としての室内熱交換器４１を有している。

本実施形態において、室内熱交換器４１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り、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。なお、本実施形態において、室内熱交換器４１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が、これに限定されず、他の型式の熱交換器であってもよい。

本実施形態において、室内ユニット４は、ユニット内に室内空気を吸入して、室内熱交換器４１において冷媒と熱交換させた後に、供給空気として室内に供給するための送風ファンとしての室内ファン４２を有している。室内ファン４２は、室内熱交換器４１に供給する空気の風量を可変することが可能なファンであり、本実施形態において、ＤＣファンモータ等からなるモータ４２ｍによって駆動される遠心ファンや多翼ファン等である。

また、室内ユニット４には、室内ユニット４の室内空気の吸入口側には、ユニット内に流入する室内空気の温度（すなわち、室内温度）を検出する室内温度センサ４３が設けられている。本実施形態において、室内温度センサ４３は、サーミスタからなる。また、室内ユニット４は、室内ユニット４を構成する各部の動作を制御する室内側制御部４４を有している。そして、室内側制御部４４は、室内ユニット４の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有しており、室内ユニット４を個別に操作するためのリモコン（図示せず）との間で制御信号等のやりとりを行ったり、室外ユニット２との間で伝送線８ａを介して制御信号等のやりとりを行ったりすることができるようになっている。

＜室外ユニット＞
室外ユニット２は、ビル等の室外に設置されており、液冷媒連絡配管６およびガス冷媒連絡配管７を介して室内ユニット４に接続されており、室内ユニット４とともに冷媒回路１０を構成している。

次に、室外ユニット２の構成について説明する。室外ユニット２は、主として、冷媒回路１０の一部を構成する室外側冷媒回路１２を有している。この室外側冷媒回路１２は、主として、圧縮機２１と、四路切換弁２２と、熱源側熱交換器としての室外熱交換器２３と、膨張機構としての室外膨張弁３３と、アキュムレータ２４と、液側閉鎖弁２５と、ガス側閉鎖弁２６とを有している。

圧縮機２１は、運転容量を可変することが可能なスクロール式の圧縮機であり、本実施形態において、インバータにより回転数が制御されるモータ２１ｍによって駆動される容積式圧縮機である。なお、圧縮機２１については、後に詳述する。なお、本実施形態において、圧縮機２１は、１台のみであるが、これに限定されず、室内ユニットの接続台数等に応じて、２台以上の圧縮機が並列に接続されていてもよい。

四路切換弁２２は、冷媒の流れの方向を切り換えるための弁であり、冷房運転時には、室外熱交換器２３を圧縮機２１によって圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、室内熱交換器４１を室外熱交換器２３において凝縮される冷媒の蒸発器として機能させるために、圧縮機２１の吐出側と室外熱交換器２３のガス側とを接続するとともに圧縮機２１の吸入側（具体的には、アキュムレータ２４）とガス冷媒連絡配管７側とを接続し（冷房運転状態：図１の四路切換弁２２の実線を参照）、暖房運転時には、室内熱交換器４１を圧縮機２１によって圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、室外熱交換器２３を室内熱交換器４１において凝縮される冷媒の蒸発器として機能させるために、圧縮機２１の吐出側とガス冷媒連絡配管７側とを接続するとともに圧縮機２１の吸入側と室外熱交換器２３のガス側とを接続することが可能である（暖房運転状態：図１の四路切換弁２２の破線を参照）。

本実施形態において、室外熱交換器２３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り、冷房運転時には冷媒の凝縮器として機能し、暖房運転時には冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。室外熱交換器２３は、そのガス側が四路切換弁２２に接続され、その液側が液冷媒連絡配管６に接続されている。なお、本実施形態において、室外熱交換器２３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が、これに限定されず、他の型式の熱交換器であってもよい。

本実施形態において、室外膨張弁３３は、室外側冷媒回路１２内を流れる冷媒の圧力や流量等の調節を行うために、冷房運転を行う際の冷媒回路１０における冷媒の流れ方向において室外熱交換器２３の下流側に配置された（本実施形態においては、室外熱交換器２３の液側に接続されている）電動膨張弁である。

本実施形態において、室外ユニット２は、ユニット内に室外空気を吸入して、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換させた後に、室外に排出するための送風ファンとしての室外ファン２７を有している。この室外ファン２７は、室外熱交換器２３に供給する空気の風量を可変することが可能なファンであり、本実施形態において、ＤＣファンモータ等からなるモータ２７ｍによって駆動されるプロペラファン等である。

アキュムレータ２４は、四路切換弁２２と圧縮機２１との間に接続されており、室内ユニット４の運転負荷の変動等に応じて冷媒回路１０内に発生する余剰冷媒を溜めることが可能な容器である。

液側閉鎖弁２５およびガス側閉鎖弁２６は、外部の機器・配管（具体的には、液冷媒連絡配管６およびガス冷媒連絡配管７）との接続口に設けられた弁である。液側閉鎖弁２５は、室外熱交換器２３に接続されている。ガス側閉鎖弁２６は、四路切換弁２２に接続されている。

また、室外ユニット２には、各種のセンサが設けられている。具体的には、室外ユニット２には、室内熱交換器４１から流入してきたガス冷媒の圧力を検出する蒸発圧力センサ２８と、室外熱交換器２３により凝縮される凝縮圧力を検出する凝縮圧力センサ２９と、アキュムレータ２４の入口温度を検出する入口温度センサ３５と、圧縮機２１の吸入温度を検出する吸入温度センサ３０と、室外熱交換器２３の液側には液状態または気液二相状態の冷媒の温度を検出する液側温度センサ３１とが設けられている。室外ユニット２の室外空気の吸入口側には、ユニット内に流入する室外空気の温度（すなわち、室外温度）を検出する室外温度センサ３２が設けられている。本実施形態において、吸入温度センサ３０、液側温度センサ３１、室外温度センサ３２、および入口温度センサ３５は、サーミスタからなる。また、室外ユニット２は、室外ユニット２を構成する各部の動作を制御する室外側制御部３４を備えている。そして、室外側制御部３４は、室外ユニット２の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータ、メモリやモータ２１ｍを制御するインバータ回路等を有しており、室内ユニット４の室内側制御部４４との間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。すなわち、室内側制御部４４と室外側制御部３４と制御部３４、４４間を接続する伝送線８ａとによって、空気調和装置１全体の運転制御を行う制御部８が構成されている。

以上のように、室内側冷媒回路１１と、室外側冷媒回路１２と、冷媒連絡配管６、７とが接続されて、空気調和装置１の冷媒回路１０が構成されている。そして、本実施形態の空気調和装置１は、四路切換弁２２により冷房運転および暖房運転を切り換えて運転を行うとともに、室内ユニット４の運転負荷に応じて、室外ユニット２および室内ユニット４の各機器の制御を行うようになっている。

＜圧縮機（スクロール式）について＞
図２に示すように、圧縮機２１は、いわゆる全密閉型に構成されている。この圧縮機２１は、縦長円筒形の密閉容器状に形成されたケーシング５０を備えている。ケーシング５０は、縦長円筒部材である胴部５１と、胴部５１の上端部に固定された上部胴体５２と、胴部５１の下端部に固定された下部胴体５３とから構成されている。

このケーシング５０内には、冷媒を圧縮する圧縮機構６０と、圧縮機構６０を駆動するモータ２１ｍとが収納されている。このモータ２１ｍは、圧縮機構６０の下方に配置され、回転軸である駆動軸８０を介して圧縮機構６０に連結されている。このモータ２１ｍには、インバータ制御により回転速度を可変に調整することが可能なブラシレスＤＣモータが用いられている。

ケーシング５０の頂部である上部胴体５２には、吸入管５４が貫通して取り付けられている。この吸入管５４は、終端（図の下端）が圧縮機構６０に接続されている。ケーシング５０の胴部５１には、吐出管５５が貫通して取り付けられている。この吐出管５５は、終端（図の右端）がケーシング５０内の圧縮機構６０とモータ２１ｍの間に開口している。

駆動軸８０は、ケーシング５０の上下方向の中心線上に配置されている。この駆動軸８０は、主軸部８１と偏心部８２とを備え、クランク軸を構成している。偏心部４２は、主軸部４１よりも小径に形成され、主軸部８１の上端面に形成されている。そして、この偏心部８２は、主軸部８１の軸心に対して所定寸法だけ偏心し、偏心ピンを構成している。

圧縮機構６０は、第１スクロール部材である固定スクロール６１と、第２スクロール部材である可動スクロール６２とを備えると共に、固定スクロール６１を固定支持するハウジング６３を備えている。固定スクロール６１と可動スクロール６２は、後述するように、互いに噛み合う渦巻き状のラップ６１ｂ，６２ｂを鏡板６１ａ，６２ａ上に備えている。そして、圧縮機構６０は、可動スクロール６２が固定スクロール６１に対して偏心回転運動をするように構成されている。

ハウジング６３は、フランジ部６３ａと本体部６３ｂと軸受部６３ｃとによって構成されている。これらフランジ部６３ａ、本体部６３ｂおよび軸受部６３ｃは、上から下へ連続して形成され、本体部６３ｂがケーシング５０の胴部５１に嵌合して接合されている。フランジ部６３ａは、本体部６３ｂの上端において本体部６３ｂから径方向外方へ突出している。軸受部６３ｃは、本体部６３ｂよりも小径に形成され、本体部６３ｂの下面から下方へ突出している。この軸受部６３ｃは、滑り軸受６３ｄを介して駆動軸８０の主軸部８１を回転自在に支持している。

固定スクロール６１は、固定側鏡板６１ａと、固定側ラップ６１ｂと、縁部６１ｃとを備えている。固定側鏡板６１ａは略円板状に形成されている。固定側ラップ６１ｂは、固定側鏡板６１ａの下面に立設され、固定側鏡板６１ａに一体形成されている。この固定側ラップ６１ｂは、高さが一定の渦巻き壁状に形成されている。縁部６１ｃは、固定側鏡板６１ａの外周縁部から下方へ向かって延びる壁状の部分と、その壁上の部分の下端部から径方向外方へ突出し、ハウジング６３のフランジ部６３ａの上面に固定されるフランジ状の部分とから構成されている。

可動スクロール６２は、可動側鏡板６２ａと、可動側ラップ６２ｂと、ボス部６２ｃとを備えている。可動側鏡板６２ａは略円板状に形成されている。可動側ラップ６２ｂは、可動側鏡板６２ａの上面に立設され、可動側鏡板６２ａに一体形成されている。この可動側ラップ６２ｂは、高さが一定の渦巻き壁状に形成され、固定スクロール６１の固定側ラップ６１ｂに噛合するように構成されている。ボス部６２ｃは、可動側鏡板６２ａの下面から下方へ延設され、可動側鏡板６２ａに一体形成されている。

このボス部６２ｃには、滑り軸受６２ｄを介して駆動軸８０の偏心部８２が挿入されている。このため、駆動軸８０が回転すると、可動スクロール６２が主軸部８１の軸心を中心として公転する。この可動スクロール６２の公転半径は、偏心部８２の偏心量、すなわち主軸部８１の軸心から偏心部８２の軸心までの寸法と同じである。

可動側鏡板６２ａはハウジング６３の上端面に設けられた第１凹部６３ｅ内に位置し、ボス部６２ｃはハウジング６３の本体部６３ｂに設けられた第２凹部６３ｆ内に位置している。なお、可動側鏡板６２ａとハウジング６３との間には、可動スクロール６２の自転を阻止するオルダム継手６４が配設されている。第１凹部６３ｅは可動側鏡板６２ａの偏心回転運動を許容する大きさに形成され、第２凹部６３ｆはボス部６２ｃの偏心回転運動を許容する大きさに形成されている。

図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であり、圧縮機構６０の横断面形状を表している。この図３に示すように、本実施形態の圧縮機２１では、いわゆる非対称渦巻き構造が採用されており、固定側ラップ６１ｂと可動側ラップ６２ｂとで巻き数（渦巻きの長さ）が相違している。具体的に、固定側ラップ６１ｂは、可動側ラップ６２ｂよりも約１／２巻き分だけ渦巻きの巻き数が長くなっている。ただし、固定側ラップ６１ｂの最外周の一巻き分には外周面は形成されておらず、その範囲で固定側ラップ６１ｂが固定スクロール２１の縁部６１ｃにつながっている。そして、固定側ラップ６１ｂの巻き終わり端は、外周側端部とそれよりも一巻き分だけ長く巻かれたところに位置する内周側端部とが向き合った形で終結しており、その近傍に可動側ラップ６２ｂの外周側端部（巻き終わり端）が位置している。

圧縮機構６０は、固定側鏡板６１ａと可動側鏡板６２ａの間で固定側ラップ６１ｂと可動側ラップ６２ｂが噛合して区画形成された複数の圧縮室６５ａ，６５ｂを備えている。これら複数の圧縮室６５ａ，６５ｂは、固定側ラップ２１ｂの内周面と可動側ラップ６２ｂの外周面との間に構成される第１圧縮室６５ａと、固定側ラップ６１ｂの外周面と可動側ラップ６２ｂの内周面との間に構成される第２圧縮室６５ｂとから構成され、第１圧縮室６５ａと第２圧縮室６５ｂのそれぞれが複数形成されている。この例では、固定側ラップ６１ｂの巻き数が可動側ラップ６２ｂの巻き数よりも多いため、第１圧縮室６５ａの最大容積が第２圧縮室６５ｂの最大容積よりも大きい。

図２に示すように、固定スクロール６１の外周側には、吸入管５４の終端が接続される吸入ポート６９が形成されている。この吸入ポート６９には、図示していないが、圧縮室６５ａ，６５ｂへの冷媒の吸入のみを許容し、逆向きの冷媒の流れを禁止する逆止弁が設けられている。この吸入ポート６９は、可動スクロール６２の公転運動に伴って、第１圧縮室６５ａと第２圧縮室６５ｂのそれぞれに間欠的に連通する。

固定側鏡板６１ａの上端部には凹陥部６１ｇが形成され、固定側鏡板６１ａの上面には、凹陥部６１ｇを覆う吐出カバー６７が取り付けられている。そして、この凹陥部６１ｇが吐出カバー６７で覆われた空間が吐出室６８として構成されている。この固定側鏡板６１ａの中央には、吐出室６８に開口する吐出ポート６６が形成されている。この吐出ポート６６は、可動スクロール６２の公転運動に伴って第１圧縮室６５ａと第２圧縮室６５ｂのそれぞれに間欠的に連通する。なお、吐出室６８に吐出されたガス冷媒は、固定スクロール６１とハウジング６３に形成された図示しないガス通路を通じてハウジング６３の下方の空間（高圧空間）５６に導入され、吐出管５５からケーシング５０外へ吐出される。ケーシング５０内は、ハウジング６３の下方の空間が高圧空間５６であるのに対して、ハウジングの上方の空間（圧縮機構６０の周囲の空間）は、低圧空間５７になるように構成されている。

この実施形態では、圧縮機構６０の吸入行程における圧縮室６５ａ，６５ｂの吸入閉じ切り位置を調節することにより吸入容積を調整することのできる吸入容積調整機構７０が設けられている。この吸入容積調整機構７０は、第１圧縮室６５ａと第２圧縮室６５ｂの両方で吸入閉じ切り位置（吸入行程が完了し、圧縮行程が開始される位置）を調節できるものであり、図３に示すように渦巻きの外周側一巻き範囲内の１箇所のみに設けられている。この吸入容積調整機構７０は、第１圧縮室６５ａと第２圧縮室６５ｂとを連通状態と遮断状態とに切り換え可能な開閉機構７１により構成されている。

開閉機構７１は、その断面構造を表す図４に示すように、具体的には、第１圧縮室６５ａと第２圧縮室６５ｂとが連通状態にあるときに両圧縮室６５ａ，６５ｂ間での冷媒の流れを許容する連通路７２と、この連通路７２を開放する開放位置と連通路７２を閉鎖する閉鎖位置とに移動可能なピストン（閉鎖部材）７３と、このピストン７３を開放位置と閉鎖位置とに位置変化させる開閉駆動機構７４とを備えている。

吸入容積調整機構７０（開閉機構７１）の動作の詳細については後述するが、ピストン７３を閉鎖位置にして運転を行うと、第１圧縮室６５ａと第２圧縮室６５ｂとが遮断状態になるため、設計値通りの吸入容積で冷媒を圧縮するフルロード駆動となる。これに対して、ピストン７３を開放位置にして運転を行うと、第１圧縮室６５ａと第２圧縮室６５ｂとが連通状態になるため、設計値よりも少ない吸入容積で冷媒を圧縮するアンロード駆動となる。このアンロード駆動を行うとき、本実施形態では、モータ２１ｍの回転速度をフルロード駆動時よりも速めるようにしている。

−運転動作−
次に、上述した圧縮機２１の運転動作について説明する。

まず、モータ２１ｍを駆動すると、駆動軸８０が回転し、可動スクロール６２が固定スクロール６１に対して公転運動を行う。その際、固定スクロール６１は、オルダム継手６４によって自転が阻止される。

可動スクロール６２の公転運動に伴って、圧縮室６５ａ，６５ｂの容積が周期的に増減を繰り返す。圧縮室６５ａ，６５ｂでは、吸入ポート６９に連通した部分の容積が増大するときに、冷媒回路の冷媒が吸入管５４から吸入ポート６９を通って圧縮室６５ａ，６５ｂに吸い込まれ、吸入側が閉じ切られた部分の容積が減少するときに冷媒が圧縮された後、吐出ポート６６から吐出室６８に吐出される。吐出室６８の冷媒は、図示しないガス通路を通じてハウジング６３の下方の高圧空間５６に流入し、吐出管５５から冷媒回路の凝縮器に供給される。

（フルロード駆動時の圧縮機構の動作）
ここで、吸入容積調整機構７０が作動していないとき（フルロード駆動時）の圧縮機構６０の冷媒吸入動作および冷媒圧縮動作について、図５から図１０を参照して説明する。このフルロード駆動時は、開閉機構７１のピストン７３が閉鎖位置にあって連通路７２を閉鎖しており、第１圧縮室６５ａと第２圧縮室６５ｂとが遮断状態になっている。なお、図５から図１０は、圧縮機構６０の動作状態を６つの段階に分けて示す断面図であり、可動スクロール６２が図の時計回り方向に所定の角度間隔で公転している様子を表している。

まず、図５に示した第１の動作状態では、可動側ラップ６２ｂの巻き終わり端が固定側ラップ６１ｂの歯と歯の間に位置しており、最外周の第１圧縮室６５ａ−０と第２圧縮室６５ｂ−０の両方が低圧側に開放された状態で、両圧縮室６５ａ−０，６５ｂ−０が吸入ポート６９に連通している。なお、第１圧縮室６５ａに関し、図の中心線Ｙ上のポイントｐ１で可動側ラップ６２ｂの外周面と固定側ラップ６１ｂの内周面とが実質的に接触しており（ここで言う「接触」はミクロンオーダーの隙間はあるが、油膜が形成されるために冷媒の漏れが問題にならない状態のことである）、その接触位置（シールポイント）ｐ１よりも内周側（渦巻きの巻始め側）の部分６５ａ−１は既に圧縮行程に入っている。

ここから可動スクロール６２が図において時計回り方向に公転し、図６の第２の動作状態になると、可動側ラップ６２ｂの巻き終わり端の内周面が固定側ラップ６１ｂの外周面に接触し、その接触位置（シールポイント）ｐ２が第２圧縮室６５ｂ−１の吸入閉じ切り位置となる。このとき、最外周の第１圧縮室６５ａ−０では容積が拡大する吸入行程の途中であり、まだ巻き終わり側のシールポイントは形成されていない。

そこから可動スクロール６２が公転して図７の第３の動作状態になると、第２圧縮室６５ｂ−１では容積が縮小して冷媒の圧縮行程が始まり、最外周の第１圧縮室６５ａ−０では容積がさらに拡大して冷媒の吸入行程が進む。図８の第４の動作状態では、第２圧縮室６５ｂ−１での圧縮行程と最外周の第１圧縮室６５ａ−０での吸入行程がさらに進んでいる。なお、第２圧縮室６５ｂに関しては、既に圧縮途中の第２圧縮室６５ｂ−１に対して渦巻きの巻き終わり側に新たな第２圧縮室６５ｂ−０が形成され、そこで吸入行程が開始されている。

図９に示す第５の動作状態になると、最外周の第２圧縮室６５ｂ−０での吸入行程がさらに進む一方、可動側ラップ６２ｂの巻き終わり端の外周面が固定側ラップ６１ｂの内周面に接触し、その接触位置（シールポイント）ｐ１が第１圧縮室６５ａ−１の吸入閉じ切り位置となる。図１０に示す第６の動作状態になると、図９の状態で形成された第１圧縮室６５ａ−１での圧縮行程が進むとともに、最外周の第２圧縮室６５ｂ−０での吸入行程が進む。そして、図５に示す第１の動作状態に戻って、圧縮途中の第１圧縮室６５ａ−１の外周側（渦巻きの巻き終わり側）に新たな第１圧縮室６５ａ−０が形成される。

その後は、図５から図１０の動作が繰り返され、圧縮途中の第１圧縮室６５ａ−１および第２圧縮室６５ｂ−１が容積を縮小しながら渦巻きの内周側へ移動して、それぞれ吐出直前の第１圧縮室６５ａ−２および第２圧縮室６５ｂ−２へ変化していく。そして、第１圧縮室６５ａ−２および第２圧縮室６５ｂ−２は、最も内周側へ移動して容積が最小になったときに吐出ポート６６と連通し、冷媒が圧縮機構６０から吐出される。

（アンロード駆動時の圧縮機構の動作）
次に、吸入容積調整機構７０が作動しているとき（アンロード駆動時）の圧縮機構６０の冷媒吸入動作および冷媒圧縮動作について、同じく図５から図１０を参照して説明する。このアンロード駆動時は、吸入容積調整機構７０である開閉機構７１はピストン７３が開放位置にあって連通路７２を開放しており、第１圧縮室６５ａと第２圧縮室６５ｂとが連通状態（連通可能な状態）になっている。

まず、図５に示した第１の動作状態において、最外周の第１圧縮室６５ａ−０と第２圧縮室６５ｂ−０の両方が低圧側に開放された状態で、両圧縮室６５ａ−０，６５ｂ−０が吸入ポート６９に連通している点はフルロード駆動時と同じである。一方、フルロード駆動時には可動側ラップ６２ｂの外周面と固定側ラップ６１ｂの内周面が図の中心線Ｙ上のポイントｐ１で接触し、このポイント（シールポイント）ｐ１よりも内周側（渦巻きの巻始め側）の第１圧縮室６５ａ−１が既に閉じ切られていたのに対して、この第１圧縮室６５ａ−１は連通路７２を介して、吸入行程の途中にある最外周の第２圧縮室６５ｂ−０に連通している。したがって、この第１圧縮室６５ａ−１はまだ吸入閉じ切り位置の手前の状態であり、第２圧縮室６５ｂと同様に吸入行程の途中の段階である。

図６の第２の動作状態になると、固定側ラップ６１ｂの内周面と可動側ラップ６２ｂの外周面との接触点ｐ１が開閉機構７１の連通路７２を通過した直後の位置に変位している。したがって、このときの接触位置（シールポイント）ｐ１が第１圧縮室６５ａ−１の吸入閉じ切り位置となる。一方、この状態でフルロード駆動時には閉じ切られていた最外周の第２圧縮室６５ｂ−１は、圧縮行程に入った第１圧縮室６５ａ−１の渦巻き外周側に形成されている最外周の第１圧縮室６５ａ−０に連通路７２を通じて連通している。そして、この最外周の第１圧縮室６５ａ−０が吸入行程の途中であるため、第２圧縮室６５ｂは吸入閉じ切り前である。

この状態は図７に示す第３の運転状態と図８に示す第４の運転状態でも同じであり、第２圧縮室６５ｂ−１は吸入閉じ切り前の状態で、まだ巻き終わり側のシールポイントは形成されていない。このとき、最外周の第１圧縮室６５ａ−０も吸入行程の途中である。なお、図８に示す第４の動作状態では、第２圧縮室６５ｂ−１の渦巻き外周側に、新たな第２圧縮室６５ｂ−０が形成され始めている。

図９に示す第５の動作状態になると、固定側ラップ６１ｂの外周面と可動側ラップ６２ｂの内周面との接触点ｐ２が開閉機構７１の連通路７２を通過する。したがって、このときの接触点ｐ２が第２圧縮室６５ｂ−１のシールポイントとなり、第２圧縮室６５ｂ−１での圧縮行程が開始される。この状態で、フルロード駆動時には最外周の第１圧縮室６５ａ−１が閉じ切られた状態になっていたが、アンロード駆動時には最外周の第１圧縮室６５ａ−１が最外周の第２圧縮室６５ｂ−０を通じて低圧側に連通しているため、まだ吸入行程の途中である。このことは図１０の第６の動作状態でも同じであり、図５の第１の動作状態に戻っても同じである。

以上のように、開閉機構７１の連通路７２を開いておくことにより、第１圧縮室６５ａおよび第２圧縮室６５ｂの両方の吸入容積がフルロード駆動時に比べて小さくなる。その結果、フルロード駆動時よりも圧縮比が小さくなり、吸入圧力がフルロード駆動時と同じとすると吐出圧力が下がることになる。また、この結果、アンロード駆動時における圧縮行程が開始されるポイントが、フルロード駆動時よりも駆動軸８０に近い位置に移動することになる。このため、アンロード駆動の方が、圧縮行程に関わる領域をフルロード駆動よりもより駆動軸８０に近い位置に抑えることができ、可動スクロール６２が転覆（傾斜）することを抑えることができるという効果を奏する。

なお、このアンロード駆動を行うとき、本実施形態では、モータ２１ｍの回転速度をフルロード駆動時よりも速めるようにしているため、圧縮機２１の能力をフルロード駆動時と同等に保つことができる。

（２）空気調和装置の動作
次に、本実施形態の空気調和装置１の動作について説明する。

本実施形態の空気調和装置１の運転モードとしては、室内ユニット４の運転負荷に応じて、室外ユニット２および室内ユニット４の各機器の制御を行う通常運転モードと、室内ユニット４の全てを冷房運転しつつ凝縮器として機能する室外熱交換器２３の出口における冷媒の過冷却度を検出して冷媒回路１０内に充填されている冷媒量の適否を判断する冷媒量判定運転モードとがある。そして、通常運転モードには冷房運転と暖房運転とがあり、冷媒量判定運転モードには冷媒漏洩検知運転がある。

以下、空気調和装置１の各運転モードにおける動作について説明する。

＜通常運転モード＞
まず、通常運転モードにおける冷房運転について説明する。

冷房運転時は、四路切換弁２２が図１の実線で示される状態、すなわち、圧縮機２１の吐出側が室外熱交換器２３のガス側に接続され、かつ、圧縮機２１の吸入側が室内熱交換器４１のガス側に接続された状態となっている。ここで、液側閉鎖弁２５およびガス側閉鎖弁２６は、開状態にされている。また、室外膨張弁３３は、室外熱交換器２３の出口における冷媒の過冷却度が所定値になるように開度調節されるようになっている。本実施形態において、室外熱交換器２３の出口における冷媒の過冷却度は、凝縮圧力センサ２９により検出される室外熱交換器２３の出口側の冷媒圧力（凝縮圧力）値を冷媒の飽和温度値に換算し、液側温度センサ３１により検出される冷媒温度値をこの冷媒の飽和温度値から差し引くことによって検出される。

この冷媒回路１０の状態で、圧縮機２１および室外ファン２７を起動すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機２１に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となる。その後、高圧のガス冷媒は、四路切換弁２２を経由して室外熱交換器２３に送られて、室外ファン２７によって供給される屋外空気と熱交換を行って凝縮されて高圧の液冷媒となる。そして、高圧の液冷媒は、室外膨張弁３３によって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、液側閉鎖弁２５および液冷媒連絡配管６を経由して、室内ユニット４に送られる。ここで、室外膨張弁３３は、室外熱交換器２３の出口における過冷却度が所定値になるように室外熱交換器２３内を流れる冷媒の流量を制御しているため、室外熱交換器２３において凝縮された高圧の液冷媒は、所定の過冷却度を有する状態となる。

室内ユニット４に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器４１に送られ、室内熱交換器４１で屋内空気と熱交換を行って蒸発されて低圧のガス冷媒となる。そして、室内熱交換器４１には、室内ユニット４が設置された空調空間において要求される運転負荷に応じた流量の冷媒が流れている。

この低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡配管７を経由して室外ユニット２に送られ、ガス側閉鎖弁２６および四路切換弁２２を経由して、アキュムレータ２４に流入する。そして、アキュムレータ２４に流入した低圧のガス冷媒は、再び、圧縮機２１に吸入される。ここで、室内ユニット４の運転負荷に応じて、例えば、室内ユニット４の運転負荷が小さい場合や停止している場合には、アキュムレータ２４に余剰冷媒が溜まるようになっている。

ここで、通常運転モードの冷房運転を行っている際における冷媒回路１０の冷媒の分布状態は、図１１に示されるように、冷媒が、液状態（図１１における塗りつぶしのハッチング部分）、気液二相状態（図１１における格子状のハッチング部分）、ガス状態（図１１における斜線のハッチング部分）の各状態をとって分布している。具体的には、室外熱交換器２３の出口付近から室外膨張弁３３までの部分は、液状態の冷媒で満たされている。そして、室外熱交換器２３の中間の部分、および、室外膨張弁３３から室内熱交換器４１の入口付近までの間の部分は、気液二相状態の冷媒で満たされている。また、室内熱交換器４１の中間部分から、ガス冷媒連絡配管７、アキュムレータ２４の一部を除く部分、圧縮機２１を介して室外熱交換器２３の入口付近までの間の部分は、ガス状態の冷媒で満たされている。なお、ここで除外されているアキュムレータの一部には、余剰冷媒として溜まり込んだ液冷媒が溜まっている場合がある。ここで、図１１は、冷房運転における冷媒回路１０内を流れる冷媒の状態を示す模式図である。

次に、通常運転モードにおける暖房運転について説明する。

暖房運転時は、四路切換弁２２が図１の破線で示される状態、すなわち、圧縮機２１の吐出側が室内熱交換器４１のガス側に接続され、かつ、圧縮機２１の吸入側が室外熱交換器２３のガス側に接続された状態となっている。室外膨張弁３３は、室外熱交換器２３に流入する冷媒を室外熱交換器２３において蒸発させることが可能な圧力（すなわち、蒸発圧力）まで減圧するために開度調節されるようになっている。また、液側閉鎖弁２５およびガス側閉鎖弁２６は、開状態にされている。

この冷媒回路１０の状態で、圧縮機２１および室外ファン２７を起動すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機２１に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となり、四路切換弁２２、ガス側閉鎖弁２６およびガス冷媒連絡配管７を経由して、室内ユニット４に送られる。

そして、室内ユニット４に送られた高圧のガス冷媒は、室内熱交換器４１において、屋内空気と熱交換を行って凝縮されて高圧の液冷媒となった後、液冷媒連絡配管６を経由して室外ユニット２に送られる。

この高圧の液冷媒は、液側閉鎖弁２５を経由して、室外膨張弁３３によって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、室外熱交換器２３に流入する。そして、室外熱交換器２３に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、室外ファン２７によって供給される屋外空気と熱交換を行って蒸発されて低圧のガス冷媒となり、四路切換弁２２を経由してアキュムレータ２４に流入する。そして、アキュムレータ２４に流入した低圧のガス冷媒は、再び、圧縮機２１に吸入される。ここで、室内ユニット４の運転負荷に応じて、例えば、室内ユニット４の運転負荷が小さい場合等のように、冷媒回路１０内に余剰冷媒量が発生する場合には、冷房運転時と同様、アキュムレータ２４に余剰冷媒が溜まるようになっている。

＜冷媒量判定運転モード＞
冷媒量判定運転モードでは、冷媒漏洩検知運転が行われることになりその中に、空気調和装置１が設置されて初めて行われる運転（以下、初回設定運転とする）と、２回目以降の運転（以下、判定運転とする）とでは運転方法が異なる。このため、以下に初回設定運転と、判定運転とに分けて説明する。

（初回設定運転）
現地において、冷媒が予め充填された室外ユニット２と、室内ユニット４とを液冷媒連絡配管６およびガス冷媒連絡配管７を介して接続して冷媒回路１０を構成した後に、リモコン（図示せず）を通じて、または、室内ユニット４の室内側制御部４４や室外ユニット２の室外側制御部３４に対して直接に、冷媒量判定運転モードの１つである冷媒漏洩検知運転を行うように指令を出すと、下記のステップＳ１からステップＳ９の手順で初回設定運転が行われる（図１２参照）。

−ステップＳ１、室内ユニットを冷房運転（圧縮機のアンロード駆動）−
まず、ステップＳ１では、初回設定運転の開始指令がなされると、冷媒回路１０は、室外ユニット２の四路切換弁２２が図１の実線で示される状態（冷房運転状態）となる。そして、圧縮機２１、室外ファン２７が起動されて、室内ユニット４の全てについて強制的に冷房運転（通常運転モードにおける冷房運転とは室外ファン２７の制御方法などが異なる）が行われる（図１１参照）。また、このとき圧縮機２１は、吸入容積調整機構７０が作動させたアンロード駆動を行っており、可動スクロール６２が転覆しにくい制御を行っている。そして、冷房運転が所定時間実施された後に、次のステップＳ２へ移行する。

−ステップＳ２、温度の読込−
ステップＳ２では、室内温度センサ４３により検出される室内温度Ｔｂと、室外温度センサにより検出される室外温度Ｔａとの読込が行われる。室内温度Ｔｂと室外温度Ｔａとが検出されると次のステップＳ３へ移行する。

−ステップＳ３、検知可能範囲か否かの判定−
ステップＳ３では、検出された室内温度Ｔｂと室外温度Ｔａとが、予め設定されている冷媒量判定運転モードに適した所定の温度範囲（例えば、室内温度であればＴｂｌ≦Ｔｂ＜Ｔｂｕの範囲、室外温度であればＴａｌ≦Ｔａ＜Ｔａｕの範囲）内にあるか否かを判定する。ステップＳ３で、室内温度Ｔｂと室外温度Ｔａとが、所定の温度範囲内にあった場合には次のステップＳ４へ移行し、所定の温度範囲内になかった場合にはステップＳ５へ移行する。

−ステップＳ４、初期目標値の決定−
ステップＳ４では、検出された室内温度Ｔｂと室外温度Ｔａとに基づいて、予め設定されているマップからそれらの値に対応するアキュムレータ２４の入口における冷媒の過熱度、圧縮機２１の回転周波数、および室外ファン２７のファン回転数が導出される。なお、ここにいう「マップ」は、図１３に示すように、室内温度Ｔｂおよび室外温度Ｔａと、アキュムレータ２４の入口における冷媒の過熱度（図１３では過熱度と表記）、圧縮機２１の回転周波数（図１３では圧縮機周波数と表記）、および室外ファン２７のファン回転数（図１３では、ファン回転数と表記）とを関連づけたものである。そして、このマップのアキュムレータ２４の入口における冷媒の過熱度、圧縮機２１の回転周波数、および室外ファン２７のファン回転数は、検出される室内温度および室外温度の検出値（環境条件）に対して、冷房運転を行った際にそれぞれ相対過冷却度が０．５になるような値が設定されている。図１３では、室外温度Ｔａが、Ｔａｌ℃以上Ｔａ１℃未満の場合、Ｔａ１℃以上Ｔａ２℃未満の場合、Ｔａ２℃以上Ｔａｕ℃未満の場合の３つの場合に分けられ、室内温度Ｔｂが、Ｔｂｌ℃以上Ｔｂ１℃未満の場合、Ｔｂ１℃以上Ｔｂ２℃未満の場合、Ｔｂ２℃以上Ｔｂｕ℃未満の場合の３つの場合に分けられており、マップとしては９つの場合に分けられる。なお、ここにいう「相対過冷却度値」とは、室外熱交換器２３の出口における過冷却度値を、凝縮温度値から室外温度を差し引いた値により除した値のことを言う。また、図面上では、相対過冷却度を相対ＳＣと表記することにする。「相対過冷却度値」については、後に詳述する。本実施形態では、凝縮温度値は、凝縮圧力センサ２９により検出される室外熱交換器２３の出口側の圧力（凝縮圧力）値を冷媒の飽和温度に換算した値を用いている。例えば、検出された室内温度ＴｂがＴｂｌ℃以上Ｔｂ１℃未満の範囲であって、検出された室外温度ＴａがＴａ１℃以上Ｔａ２℃未満の範囲である場合には、図１３のマップに基づいて、アキュムレータ２４の入口における冷媒の過熱度がＸ２℃、圧縮機２１の回転周波数がＹ２Ｈｚ、室外ファン２７のファン回転数がＺ２ｒｐｍと決定される。なお、ステップＳ４において、このように検出された室内温度Ｔｂおよび室外温度Ｔａとマップとに基づいて導出されるアキュムレータ２４の入口における冷媒の過熱度、圧縮機２１の回転周波数、および室外ファン２７のファン回転数は、それぞれ、初期過熱度、初期周波数、初期ファン回転数として決定されており、ステップＳ６における制御の設定値として利用される。

したがって、冷房運転において、アキュムレータ２４の入口における冷媒の過熱度を初期過熱度に、圧縮機２１の回転周波数を初期周波数に、室外ファン２７のファン回転数を初期ファン回転数に設定することにより、少なくとも相対過冷却度値を０．５に近い状態で運転し始めることができる。

−ステップＳ５、初回設定運転の中止−
ステップＳ５は、ステップＳ４の一方でステップＳ３において室内温度Ｔｂと室外温度Ｔａとが所定の温度範囲内になかった場合に行われ、温度条件が冷媒漏洩検知運転の範囲外である旨を室外ユニット２やリモコン等に備えられる表示部（図示せず）に表示し、初回設定運転を中止する。

−ステップＳ６、相対過冷却度が所定値以上であるか否かの判定−
ステップＳ６では、相対過冷却度値を導出し、相対過冷却度値が所定値以上（例えば、０．５以上）であるか否かを判定する。ステップＳ６において、相対過冷却度値が所定値未満であると判定されると次のステップＳ７へ移行し、所定値未満であると判定されるとステップＳ８へ移行する。なお、冷媒回路内の充填冷媒が１０％漏れたときに相対過冷却度は０．３低下するため、本実施形態においては、相対過冷却度の値を例として０．３以上としている。すなわち、この所定値は少なくとも０．３以上であることが望ましい。

−ステップＳ７、相対過冷却度の制御−
ステップＳ７では、相対過冷却度値が所定値未満であるため、相対過冷却度値が所定値以上になるように、圧縮機２１の回転周波数とアキュムレータ２４の入口における冷媒の過熱度とを制御する。例えば、圧縮機２１の回転周波数が第１周波数としての４０Ｈｚ、アキュムレータ２４の入口における冷媒の過熱度を５℃の状態でステップＳ１における冷房運転を行い、相対過冷却度値が所定値以上であるか否かを判定する。この運転状態において、相対過冷却度値が所定値未満である場合には、圧縮機２１の回転周波数を４０Ｈｚのままにして、アキュムレータ２４の入口における冷媒の過熱度を５℃上げて１０℃にして相対過冷却度値を導出し、相対過冷却度値が所定値以上になるか否かを判定する。そして、相対過冷却度値が所定値未満である場合には、これを繰り返し、アキュムレータ２４の入口における冷媒の過熱度が上がりきっても相対過冷却度値が所定値未満である場合には、圧縮機２１の回転周波数を４０Ｈｚから例えば第２周波数としての５０Ｈｚに上げて、アキュムレータ２４の入口における冷媒の過熱度を５℃に下げて、同様に相対過冷却度値が所定値以上であるか否かを判定する。そして、上述したようにアキュムレータ２４の入口における冷媒の過熱度を再び５℃ずつ上げることを繰り返すことにより、相対過冷却度値が所定値以上になるように制御する。そして、相対過冷却度値が所定値以上になったら、ステップＳ８へ移行する。なお、アキュムレータ２４の入口における冷媒の過熱度の制御（例えば過熱度を５℃から５℃ずつ上げていく制御）は、室外膨張弁３３を開の状態から絞っていくことによって制御している。また、アキュムレータ２４の入口における冷媒の過熱度の制御は、これに限らずに、室内ファン４２の風量を制御することにより行っても構わないし、室外膨張弁３３の弁開度の制御と室内ファン４２の風量の制御とを併用して行っても構わない。なお、ここでアキュムレータ２４の入口における冷媒の過熱度は、入口温度センサ３５により検出される冷媒温度値から、蒸発圧力センサ２８により検出される蒸発圧力値を冷媒の飽和温度値に換算した値を、差し引くことによって検出される。また、ここで、冷媒の過熱度として、アキュムレータ２４の入口に配置される入口温度センサ３５により検出される冷媒温度値を利用しているが、これに限らずに、室内熱交換器４１と圧縮機２１との間の冷媒配管に温度センサを設けてその温度センサが検出する冷媒温度値を利用しても構わない。

なお、ステップＳ７により過熱度が正値になるように制御されるため、図１６で示されるように、アキュムレータ２４に余剰冷媒が溜まっていない状態となり、アキュムレータ２４に溜まっていた冷媒は室外熱交換器２３に移動することになる。

ここで、ステップＳ４が無く初期目標値を決定しない場合（図１４参照）と、ステップＳ４において初期目標値を決定する場合（図１５参照）とに分けてステップＳ４において初期目標値を決定する効果について説明する。図１４は、ステップＳ４が無くステップＳ７の相対過冷却度の制御を行った場合のモデル図であり、図１５は、ステップＳ４を経てステップＳ７の相対過冷却度の制御を行った場合のモデル図である。

まず、ステップＳ４がなく初期目標値を決定していない場合には、図１４の点Ｐ１のように、圧縮機２１の回転周波数とアキュムレータ２４の入口における冷媒の過熱度が設定され、点Ｐ１においては相対ＳＣが０．３に満たないため、点Ｐ１の位置からアキュムレータ２４の入口における冷媒の過熱度を５℃上げた点Ｐ２に移行して、相対過冷却度値の検出が行われる。このように、アキュムレータ２４の入口における冷媒の過熱度を５℃ずつ上げて点５の位置まで推移しても相対過冷却度値は０．４を少し超えた値に過ぎず０．５未満であり、かつ、アキュムレータ２４の入口における冷媒の過熱度が上がりきっている状態であるため、次に圧縮機２１の回転周波数を上げた状態で過熱度を点Ｐ１と同じ状態に戻した点Ｐ６に移行して相対過冷却度値の検出を行う。点Ｐ６でも、相対過冷却度値は０．３を少し超えた値で０．５未満であるため、アキュムレータ２４の入口における冷媒の過熱度を５℃上げた点Ｐ７に移行する。このようにして、相対過冷却度値の検出を行い、相対過冷却度値が０．５を超える状態（最終的には点Ｐ１３）まで繰り返すことになる。

一方で、ステップＳ４により、マップから初期目標値を決定する場合には、図１５の点Ｐ２１のように、予め相対過冷却度値が０．５に近い状態からステップＳ７の相対過冷却度の制御を行うことができることになり、アキュムレータ２４の入口における冷媒の過熱度を２段階上げることのみで相対過冷却度値が０．５となる点Ｐ２３に到達させることができる。したがって、マップを保持してステップＳ４の処理を経る方が、相対過冷却度値が０．５に近い状態で冷房運転を行うことができ、ステップＳ７にかかる時間を短縮することができる。また、ステップＳ７の段階で相対過冷却度値が０．５を超える場合も多くすることができる。このように、ステップＳ４の処理を経ることにより、初期設定運転にかかる時間を短縮できるという効果を奏する。

−ステップＳ８、相対過冷却度を記憶−
ステップＳ８では、ステップＳ６またはステップＳ７において所定値以上である相対過冷却度値を初回相対過冷却度値として記憶し、次のステップＳ９へ移行する。

−ステップＳ９、パラメータを記憶−
ステップＳ９では、ステップＳ８において記憶した過冷却度値の際の運転状態における、アキュムレータ２４の入口の入口における過熱度と、圧縮機２１の回転周波数と、室内ファン４２のファン回転数と、室外ファン２７のファン回転数と、室外温度Ｔａと、室内温度Ｔｂとを記憶して、初回設定運転を終了する。

（判定運転）
次に、冷媒量判定運転モードに１つである判定運転について図１７を用いて説明する。図１７は、判定運転時のフローチャートである。

この判定運転は、初回設定運転が行われた後に定期的（例えば、毎年１回、空調空間に負荷を必要としないとき等）に、通常運転モードにおける冷房運転や暖房運転から切り換えられて、不測の原因により冷媒回路内の冷媒が外部に漏洩していないか否かを検知する運転である。

−ステップＳ１１、通常運転モードが一定時間経過したか否かの判定−
まず、上記の冷房運転や暖房運転のような通常運転モードにおける運転が一定時間経過したかどうかを判定し、通常運転モードにおける運転が一定時間経過した場合には、次のステップＳ１２に移行する。

−ステップＳ１２、室内ユニットを冷房運転−
通常運転モードにおける運転が一定時間経過した場合には、上記の初回設定運転のステップＳ１と同様に、冷媒回路１０が、室外ユニット２の四路切換弁２２が図１の実線で示される状態となり、圧縮機２１、室外ファン２７が起動されて、室内ユニット４の全てについて強制的に冷房運転が行われる。

−ステップＳ１３、温度の読込−
ステップＳ１３では、上記の初回設定運転のステップＳ２と同様に、室内温度と室外温度との読込が行われる。室内温度Ｔｂと室外温度Ｔａとが検出されると次のステップＳ１４へ移行する。

−ステップＳ１４、検知可能範囲か否かの判定−
ステップＳ１４では、上記の初回設定運転のステップＳ３と同様に、検出された室内温度Ｔｂと室外温度Ｔａとが予め設定されている冷媒量判定運転モードに適した所定の温度範囲内であるか否かを判定する。ステップＳ１４で、室内温度Ｔｂと室外温度Ｔａとが、所定の温度範囲内にあった場合には次のステップＳ１５へ移行し、所定の温度範囲内になかった場合にはステップＳ１６へ移行する。

−ステップＳ１５、初回設定運転における条件に制御−
ステップＳ１５では、上記の初回設定運転のステップＳ８において記憶したアキュムレータ２４の入口における冷媒の過熱度と、圧縮機２１の回転周波数と、室内ファン４２のファン回転数と、室外ファン２７のファン回転数とに、室外膨張弁３３、圧縮機２１、室内ファン４２、および室外ファン２７を制御する。これにより、冷媒回路１０内部の冷媒の状態を、初回設定運転と同様の状態であると見なすことができる。すなわち、冷媒回路１０内の冷媒量が変化しておらず、かつ、室内温度Ｔｂと室外温度Ｔａとが所定の温度範囲内にあった場合には、初回設定運転において行った冷房運転の諸条件をほぼ同一のものとして再現していることになり、過冷却度値などをほぼ同じ値にできる。ステップＳ１５が終了すると、ステップＳ１７へ移行する。

−ステップＳ１６、判定運転の中止−
ステップＳ１６は、ステップＳ１５の一方でステップＳ１４において室内温度Ｔｂと室外温度Ｔａとが所定の温度範囲内になかった場合に行われ、温度条件が冷媒漏洩検知運転の範囲外である旨を室外ユニット２やリモコン等に備えられる表示部（図示せず）に表示し、判定運転を中止する。

−ステップＳ１７、冷媒量の適否の判定−
ステップＳ１７では、上記の初回設定運転のステップＳ６と同様に、相対過冷却度を導出する。そして、初回相対過冷却度から相対過冷却度を差し引いた値（以下、相対過冷却度差とする）が第２所定値以上であるか否かを判定する。ステップＳ１７において、相対過冷却度差が第２所定値未満であると判定されると判定運転を終了し、相対過冷却度差が第２所定値以上であると判定されるとステップＳ１８へ移行する。

−ステップＳ１８、警告表示−
ステップＳ１８では、冷媒の漏洩が発生しているものと判定して、冷媒漏洩を検知したことを知らせる警告表示を行った後に、判定運転を終了する。

＜相対過冷却度値について＞
相対過冷却度値について図１８〜２０にもとづいて説明する。

まず、図１８は、室外ファン風量に対する室外温度Ｔａが一定の際の凝縮温度Ｔｃおよび室外熱交換器出口温度Ｔｌを表すグラフである。図１８を見ると、室外温度Ｔａが一定の条件においては、室外ファン風量が増大するにしたがって、凝縮温度Ｔｃおよび室外熱交換器出口温度Ｔｌが減少していく。そして、その減少の落差は、凝縮温度Ｔｃの方が室外熱交換器出口温度Ｔｌよりも大きい。すなわち、室外ファン風量が大きくなると、凝縮温度Ｔｃと室外熱交換器出口温度Ｔｌとの差である過冷却度値が小さくなることが分かる。

ここで、室外ファン風量に対する過冷却度値の分布を表すグラフである図１９を見ると、室外ファン風量が増大すると、過冷却度値が小さくなっていることが分かる。また、図１９では、室外ファン風量が小さい場合の方が、室外ファン風量が大きい場合よりも過冷却度値のバラツキが大きくなっている。これは、室外ファン風量の大きさに比例して室外熱交換器における空気側熱伝達率が大きくなるためであり、室外ファン風量が小さい場合の方が、室外熱交換器の汚れ、室外機の設置状況、風雨などの外乱の影響を受けやすく、室外ファン風量が大きい場合の方が外乱の影響を受けにくいためである。このため、過冷却度を用いて過冷却度のバラツキを抑え冷媒量判定の検知誤差を低減させるためには、室外ファン風量を最大にして冷媒量判定運転を行うことが有効である。

そして、図２０は、室外ファン風量に対する相対過冷却度値の分布を表すグラフである。相対過冷却度値とは、上述したように、凝縮温度値から室外温度を差し引いた値により、過冷却度値を除した値である。図２０を見ると、室外ファン風量の大小にかかわらず、その値はほぼ０．３から０．４の間に収まっており、バラツキが少ないことが分かる。このため、過冷却度の代わりにこの相対過冷却度値を冷媒量の適否を判定する際に指標として利用することにより、室外ファン風量を最大にすることを必要とせずに外乱による影響を極力受けることなく冷媒量の適否を判定することができ、検知誤差を抑えることができる。したがって、相対過冷却度値を冷媒量の適否の判定に利用することは有用である。

（３）空気調和装置の特徴１
本発明の空気調和装置１では、冷媒量判定運転モードにおいて、圧縮機２１をアンロード駆動させた状態で、冷媒量判定運転モードの初回設定運転または判定運転のおける冷房運転を行っている。

このように、スクロール式の圧縮機２１をアンロード機能を利用して容量制限を行うことにより、スクロール部分の外側が均圧され中心部のみに圧力がかかることになるため、フルロードで圧縮機を駆動した時よりもスクロールにかかる力に偏りが生じにくくできる。このため、圧縮機２１の可動式スクロール６２が転覆して容量制御が困難になることを防ぐことができ、冷媒量判定運転モードにおける上記ステップＳ５、ステップＳ６、ステップＳ１５、ステップＳ１６で圧縮機２１の容量制御を極力正確に行うことができる。これにより、冷媒量判定の検知誤差を低減することができる。

（４）空気調和装置の特徴２
本発明の空気調和装置１では、冷媒量の適否を判定するための指標値を初期設定運転において、検出される相対過冷却度が予め設定された所定値（例えば０．５）以上になるように圧縮機２１およびアキュムレータ２４の入口における冷媒の過熱度が制御され、その時（の圧縮機の周波数を第１周波数として、その時（安定状態）のアキュムレータ２４の入口における冷媒の過熱度を記憶し、さらにその時の相対過冷却度を指標値として記憶している。そして、初回設定運転から所定期間（本実施形態では１年）経過後に行われる判定運転において、圧縮機２１の周波数を初期設定運転により記憶した周波数に、アキュムレータ２４の入口における冷媒の過熱度を初期設定運転により記憶した過熱度に制御して、その時の相対過冷却度を検出値として検出し、検出値と初期設定運転において記憶した指標値とを比較して、冷媒回路内に充填されている冷媒量の適否を判定している。

したがって、初期設定運転において、冷媒量の適否の判定に採用する指標を、相対過冷却度を採用してこの値が例えば０．５以上となるように、予め設定しているため、冷媒追加充填を基本的に想定していないような空気調和装置においても冷媒量適否判定に際して過冷却度または運転状態量をある程度大きな値を確保することができ、冷媒量が減少した場合にそれらの値が小さくなることを検出しやすくなり、冷媒量の判定誤差を低減することができる。

（５）変形例１
本実施形態において、室外熱交換器２３の出口における冷媒の過冷却度は、凝縮圧力センサ２９により検出される室外熱交換器２３の出口側の冷媒圧力（凝縮圧力に相当）値を冷媒の飽和温度値に換算し、液側温度センサ３１により検出される冷媒温度値をこの冷媒の飽和温度値から差し引くことによって検出しているが、これに限らない。

例えば、室外熱交換器２３の冷媒の温度を検出可能な室外熱交センサを設けて凝縮温度値を冷媒の飽和温度値として検出し、液側温度センサ３１により検出される冷媒温度値をこの冷媒の飽和温度値から差し引くことによって検出しても構わない。

（６）変形例２
本実施形態において、相対過冷却度値を冷媒量の適否の判定の指標としているが、これに限らず、過冷却度値を冷媒量の適否の判定の指標としても構わない。

（７）変形例３
本実施形態においては、図８およびその説明に示されたように、通常運転モードと冷媒量判定運転モードとが一定の時間間隔で切り換える制御を行う場合を例として挙げているが、これに限定されるものではない。

例えば、制御的に切り換えられるのではなく、空気調和装置１に冷媒量判定運転モードに切り換えるためのスイッチ等を設けておき、サービスマンや設備管理者が、現地において、スイッチ等を操作することにより、冷媒漏洩検知運転を定期的に行うようなものであってもよい。

（８）
本実施形態においては、圧縮機２１のアンロード駆動時のモータ２１mの制御について何も言及していなかったが、アンロード駆動時にモータ２１mの回転周波数を上げることにより、フルロード駆動時と同等の圧縮効率を実現させても構わない。

（９）他の実施形態
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、上述の実施形態では、冷暖切り換え可能な空気調和装置に本発明を適用した例を説明したが、これに限定されず、セパレートタイプの空気調和装置であれば適用可能であり、ペア型の空気調和装置や冷房専用の空気調和装置に本発明を適用してもよい。

本発明を利用すれば、熱源ユニットと利用ユニットとが冷媒連絡配管を介して接続されたセパレートタイプの空気調和装置において、冷媒回路内に充填されている冷媒量の適否を精度良く判定できるようにすることができる。

本発明にかかる一実施形態の空気調和装置の概略の冷媒回路図である。 スクロール式の圧縮機の縦断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 開閉機構（吸入容積調整機構）の断面構造図である。 圧縮機構の第１の動作状態を示す断面図である。 圧縮機構の第２の動作状態を示す断面図である。 圧縮機構の第３の動作状態を示す断面図である。 圧縮機構の第４の動作状態を示す断面図である。 圧縮機構の第５の動作状態を示す断面図である。 圧縮機構の第６の動作状態を示す断面図である。 冷房運転における冷媒回路内を流れる冷媒の状態を示す模式図である。 初期設定運転のフローチャートである。 マップの概略図である。 ステップＳ４が無く初期目標値を決定せずにステップＳ６の相対過冷却度の制御を行った場合のモデル図。 ステップＳ４において初期目標値を決定してステップＳ６の相対過冷却度の制御を行った場合のモデル図。 冷媒量判定運転モード（初期設定運転および判定運転）における冷媒回路内を流れる冷媒の状態を示す模式図である。 判定運転のフローチャートである。 室外ファン風量に対する室外温度Ｔａが一定の際の凝縮温度Ｔｃおよび室外熱交換器出口温度Ｔｌを表すグラフである。 室外ファン風量に対する過冷却度値の分布を表すグラフである。 室外ファン風量に対する相対過冷却度値の分布を表すグラフである。

符号の説明

１ 空気調和装置
２ 室外ユニット（熱源ユニット）
４ 室内ユニット（利用ユニット）
６ 液冷媒連絡配管
７ ガス冷媒連絡配管
１０ 冷媒回路
２１ 圧縮機
２３ 室外熱交換器（熱源側熱交換器）
３３ 室外膨張弁（膨張機構）
４１ 室内熱交換器（利用側熱交換器）
７０ 吸入容積調整機構（圧縮機容量制御手段）

Claims (3)

1. 運転容量を少なくともアンロード機能によって調節可能なスクロール式の圧縮機（２１）と熱源側熱交換器（２３）と膨張機構（３３）とアキュムレータ（２４）とを有する熱源ユニット（２）と、利用側熱交換器（４１）を有する利用ユニット（４）と、前記熱源ユニットと前記利用ユニットとを接続する液冷媒連絡配管（６）およびガス冷媒連絡配管（７）を含み、前記熱源側熱交換器を前記圧縮機において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、前記利用側熱交換器を前記熱源側熱交換器において凝縮される冷媒の蒸発器として機能させる冷房運転を少なくとも行うことが可能な冷媒回路（１０）と、
   前記利用ユニットの運転負荷に応じて前記熱源ユニットおよび前記利用ユニットの各機器の制御を行う通常運転モードから、前記冷房運転を行い前記利用側熱交換器の出口から前記圧縮機の入口までの間の少なくとも１カ所における冷媒の過熱度が正値になるように前記膨張機構を制御する冷媒量判定運転モードへ切り換えるモード切替手段と、
   前記冷媒量判定運転モードにおいて、前記熱源側熱交換器の出口における冷媒の過冷却度または前記過冷却度の変動に応じて変動する運転状態量を第１検出値として検出する検出手段と、
   前記冷媒量判定運転モードにおいて、前記第１検出値に基づいて、前記冷媒回路内に充填されている冷媒量の適否の判定を冷媒量適否判定として行う冷媒量適否判定手段と、
   前記冷媒量判定運転モードにおいて、前記アンロード機能を利用した容量制限を行った状態で、前記圧縮機を駆動させる圧縮機容量制御手段（７０）と、
   を備える空気調和装置（１）。
2. 前記圧縮機容量制御手段は、前記圧縮機の圧縮が行われる圧縮空間の外周側の吸入閉じ切り位置を調節することにより前記容量制限を行う、
   請求項１に記載の空気調和装置（１）。
3. 前記圧縮機は、前記圧縮機の動力源であるモータの回転周波数を変更可能なインバータにより、前記運転容量をさらに調整可能である、
   請求項１または２に記載の空気調和装置（１）。

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