JP2014231975A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周囲空気温度など周囲環境条件の変動による誤判定を回避して圧縮機劣化判定の高精度化を図るとともに、圧縮機劣化診断における診断時間の短縮を実現する冷凍サイクル装置を得る。
【解決手段】冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１の運転容量、室外送風装置６の回転数、室内送風装置７ａ，７ｂの回転数、膨張弁４ａ，４ｂの開度が決定され、冷媒回路の運転状態が定常状態である場合に算出された判定指標と、設定されている劣化判定基準値とを比較して、圧縮機１が劣化しているか否かを判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷媒を循環させる冷媒回路を有する冷凍サイクル装置に関するものである。

冷媒を循環させる冷媒回路を有し、冷凍サイクルを行う冷凍サイクル装置において、装置を据え付けてから稼働期間が長期間経過すると、圧縮機自体が劣化する。具体的には、圧縮機の圧縮機構部の摩耗により圧縮機内部での高圧側から低圧側への冷媒漏れ等が生じる。このような劣化が生じることで、圧縮効率が低下して冷凍サイクルのＣＯＰ（成績係数）が低下する。

従来は、このように圧縮機が劣化しても、それを直接知る方法はなく、明らかに異常とわかる事態が生じるまで、もしくは圧縮機が完全に故障するまで、更新されることなく放置されているケースが多かった。そこで、冷媒回路を有する冷凍サイクル装置において、冷媒回路における圧縮機の劣化を検知する圧縮機劣化検知技術がいくつか提案されている。

従来技術として、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置において、所定の時期毎に所定の運転条件を同じにして運転を行って、圧縮機吸入温度と、圧縮機吸入圧力と、圧縮機吐出温度と、圧縮機吐出圧力とに基づいてポリトロープ指数ないしポリトロープ効率を求め、その経時変化から圧縮機の劣化を判断するようにした冷凍装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、別の従来技術として、圧縮機や送風機、電動弁などの可変できる部分（以下、アクチュエータと称する）を特定の状態に固定した状態で運転し、故障箇所を推定するようにした空気調和機が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−２１４７３５号公報（例えば、第１０〜１４頁、図１０〜３０など） 特開２００６−０９０６１４号公報（例えば、第３頁、図２など）

上記特許文献１に記載された従来技術においては、所定の時期毎に所定の運転条件を同じにして劣化判定をすることで、圧縮機が正常状態であれば本来一定であるはずのポリトロープ指数に変動が生じるかどうかによって圧縮機の劣化を判定するようにしている。しかしながら、このような技術では、周囲空気温度などの周囲環境条件の変動が継続的に生じると、圧縮機劣化の判定可能な同一の運転条件である冷媒状態に達するまでに時間がかかり、圧縮機劣化判定の所要時間が長時間になってしまうといった課題があった。

上記特許文献２に記載された従来技術においては、空気調和機の冷媒回路を制御操作するアクチュエータを固定した状態で運転した上でアクチュエータの故障を推定するようにしている。しかしながら、このような技術では、周囲空気温度などの周囲環境条件の変動により冷媒の温度や圧力に変動が生じて冷媒回路の運転状態が安定せず、正確な故障判定ができないといった課題があった。

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、周囲空気温度など周囲環境条件の変動による誤判定を回避して圧縮機劣化判定の高精度化を図るとともに、圧縮機劣化診断における診断時間の短縮を実現する冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮する圧縮機、前記圧縮機によって圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器、前記凝縮器によって凝縮された冷媒を減圧する減圧装置、及び、前記減圧装置によって減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器が配管接続されて冷媒が循環するように構成された冷媒回路と、前記凝縮器に送風する凝縮器送風装置と、前記蒸発器に送風する蒸発器送風装置と、前記冷媒回路の運転状態量を検出する運転状態量検出手段と、前記圧縮機の運転容量、前記凝縮器送風装置の回転数、前記蒸発器送風装置の回転数、及び、前記減圧装置の開度を制御する前記冷媒回路の運転状態量の制御目標値を設定し、前記制御目標値における運転状態量と現在の運転状態量との偏差に応じて前記圧縮機の運転容量、前記凝縮器送風装置の回転数、前記蒸発器送風装置の回転数、及び、前記減圧装置の開度の変更量を決定して前記冷媒回路の冷媒状態を制御する冷媒状態制御運転を行い、前記冷媒状態制御運転による前記冷媒回路の冷媒状態と前記制御目標値とから、前記圧縮機の運転容量、前記凝縮器送風装置の回転数、前記蒸発器送風装置の回転数、及び、前記減圧装置の開度を決定する制御部と、前記運転状態量検出手段で検出した運転状態量に基づいて前記圧縮機の劣化判定に用いる判定指標を算出する判定指標算出部と、前記運転状態量検出手段で検出した運転状態量に基づいて現在の運転状態に対応した劣化判定基準値を設定する基準値設定部と、前記制御部において前記圧縮機の運転容量、前記凝縮器送風装置の回転数、前記蒸発器送風装置の回転数、前記減圧装置の開度が決定され、前記冷媒回路の運転状態が定常状態である場合に、前記判定指標算出部により算出された判定指標と、前記基準値設定部により設定された劣化判定基準値とを比較して、前記圧縮機が劣化しているか否かを判定する劣化判定部と、を備えたものである。

本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、冷媒状態制御運転におけるアクチュエータ調整量を制御目標値に対する運転状態量偏差に応じて決定することで、目標状態に対して運転状態量が大きく変動するハンチング状態を回避して定常状態の早期実現、及び圧縮機劣化の診断時間短縮が可能となる。
また、本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、冷媒状態制御運転により所定の運転状態となるように冷凍サイクル装置のアクチュエータ状態を決定し、冷媒回路の定常状態において圧縮機劣化を判定することで、周囲空気温度など周囲環境条件の変動による誤判定を回避することができ、高精度な圧縮機劣化判定が実現できる。

本発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置の構成図である。 本発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置の制御ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置の冷媒の状態遷移を示すＰ−ｈ線図である。 本発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置における圧縮機劣化判定の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置における判定基準値δｍの関数表の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置の冷媒状態制御運転モードの流れを示すフローチャートである。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００の構成図である。図２は、冷凍サイクル装置１００の制御ブロック図である。図１及び図２に基づいて冷凍サイクル装置１００の構成について説明する。この冷凍サイクル装置１００は、たとえば空気調和装置や、冷蔵庫、冷凍庫、自動販売機、ショーケース等に利用される。

冷凍サイクル装置１００は、室外ユニットＡと、複数の室内ユニットＢ１、室内ユニットＢ２とを有し、それらが冷媒配管５０により接続されている。室外ユニットＡは、圧縮機１、四方弁２、及び、室外熱交換器３を有している。室内ユニットＢ１は、室内熱交換器５ａ、及び、膨張弁４ａを有している。室内ユニットＢ２は、室内熱交換器５ｂ、及び、膨張弁４ｂを有している。そして、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、膨張弁４（膨張弁４ａ、膨張弁４ｂ）、室内熱交換器５（室内熱交換器５ａ、室内熱交換器５ｂ）により冷媒を循環させる冷媒回路が形成されている。

室外熱交換器３には空気を送風する室外送風装置６が設けられている。また、室内熱交換器５ａ、室内熱交換器５ｂにも同様に空気を送風する室内送風装置７ａ、室内送風装置７ｂが設けられている。なお、以下の説明において、室内ユニットＢ１、Ｂ２を、まとめて室内ユニットＢと称する場合がある。同様に、室内熱交換器５ａ、５ｂを、まとめて室内熱交換器５と称する場合がある。同様に、膨張弁４ａ、４ｂを、まとめて膨張弁４と称する場合がある。同様に、室内送風装置７ａ、７ｂを、まとめて室内送風装置７と称する場合がある。

（圧縮機）
圧縮機１は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものである。圧縮機１は、運転容量（周波数）を可変することが可能な容積式圧縮機で構成されている。運転容量を可変させる制御方法は、例えば、インバータにより制御されるモータの駆動による方法やスライドバルブを用いた方法がある。なお、図１においては、圧縮機１は１台のみとなっているが、これに限定されず、２台以上の圧縮機が並列もしくは直列に接続されたものであってもよい。

（バルブ）
室外ユニットＡの配管出口にはバルブ１１ａ、バルブ１１ｂが設けられている。バルブ１１ａ、バルブ１１ｂは、例えばボールバルブや開閉弁、操作弁などの開閉動作が可能な弁により構成されている。バルブ１１ａ、バルブ１１ｂにおいて、室外ユニットＡと室内ユニットＢとが適宜分離することが可能な構成になっている。なお、バルブ１１ａ、１１ｂを、まとめてバルブ１１と称する場合がある。

（四方弁）
四方弁２は、冷媒の流れの方向を切り換える機能を有する弁である。冷房運転時には、圧縮機１の吐出側と室外熱交換器３とを接続するとともに、圧縮機１の吸入側と室内ユニットＢとの接続配管を接続するように冷媒流路を切り換える（図１に示す四方弁２の実線）。暖房運転時には、圧縮機１の吐出側と室内ユニットＢとの接続配管を接続するとともに、圧縮機１の吸入側と室外熱交換器３とを接続するように冷媒流路を切り換える（図１に示す四方弁２の破線）。

（室外熱交換器）
室外熱交換器３は、冷房運転時には凝縮器（放熱器）として、暖房運転時には蒸発器として機能し、室外送風装置６から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行ない、その冷媒を凝縮液化又は蒸発ガス化するものである。室外熱交換器３は、例えば、伝熱管と多数のフィンで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構成するとよい。

ただし、室外熱交換器３は、冷凍サイクル装置１００の使用用途に応じて決定すればよい。例えば、間隔をおいて薄板を多数並べて、周縁部をシールし、各薄板間に形成された空間を交互に冷媒流路と水流路としてなるプレート式熱交換器で構成してもよい。プレート式熱交換器を用いる場合であって、被熱交換媒体が例えば水のような流体である場合、ポンプ等の送出装置（図示せず）を用いて被熱交換媒体を室外熱交換器３に供給すればよい。この被熱交換媒体は水に限定するものではなく、同様な作用を示す流体であれば、別の流体であってもよい。

（室外送風装置）
室外送風装置６は、室外熱交換器３に付設され、室外熱交換器３に空気を送風するものである。室外送風装置６は、空気を送風するファンであり、ＤＣモータ（図示せず）によって駆動される遠心ファンや多翼ファン等から構成されており、送風量を調整することが可能になっている。
室外熱交換器３が凝縮器として機能する際には、室外送風装置６は「凝縮器送風装置」として機能する。
室外熱交換器３が蒸発器として機能する際には、室外送風装置６は「蒸発器送風装置」として機能する。

（膨張弁）
膨張弁４は、開度可変の減圧装置であり、冷媒配管５０を流れる冷媒の圧力を減圧する機能を有するものである。なお、冷媒流量の調節等を行うことが可能なように、膨張弁４を、ステッピングモータ（図示せず）により絞りの開度を調整することが可能な電子膨張弁で構成するとよい。

（室内熱交換器）
室内熱交換器５は、冷房運転時には蒸発器として、暖房運転時には凝縮器（放熱器）として機能し、室内送風装置７から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行ない、空調対象域に供給するための暖房空気あるいは冷房空気を作成するものである。室内熱交換器５は、例えば、伝熱管と多数のフィンで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構成するとよい。

ただし、室内熱交換器５は、冷凍サイクル装置１００の使用用途に応じて決定すればよい。例えば、間隔をおいて薄板を多数並べて、周縁部をシールし、各薄板間に形成された空間を交互に冷媒流路と水流路としてなるプレート式熱交換器で構成してもよい。プレート式熱交換器を用いる場合であって、被熱交換媒体が例えば水のような流体である場合、ポンプ等の送出装置（図示せず）を用いて被熱交換媒体を室内熱交換器５に供給すればよい。この被熱交換媒体は水に限定するものではなく、同様な作用を示す流体であれば、別の流体であってもよい。

（室内送風装置）
室内送風装置７は、室内熱交換器５に付設され、室内熱交換器５に空気を送風するものである。室内送風装置７は、空気を送風するファンであり、ＤＣモータ（図示せず）によって駆動される遠心ファンや多翼ファン等から構成されており、送風量を調整することが可能になっている。
室内熱交換器５が凝縮器として機能する際には、室内送風装置７は「凝縮器送風装置」として機能する。
室内熱交換器５が蒸発器として機能する際には、室内送風装置７は「蒸発器送風装置」として機能する。

なお、本実施の形態では、室内ユニットＢが２台の場合の構成を例に説明するが、室内ユニットＢの接続台数を特に限定するものではない。例えば、室内ユニットＢが１台でもよく、３台以上の複数台を接続してもよい。また、複数の室内ユニットＢのそれぞれの容量が大から小まで異なっても、全てが同一容量でも良い。

（冷媒）
冷凍サイクル装置１００の冷媒回路を循環させる冷媒の種類を特に限定するものではなく、任意の冷媒を用いることができる。冷凍サイクル装置１００の冷媒回路に循環させる冷媒には、例えば、二酸化炭素（ＣＯ_２）や炭化水素、ヘリウム等のような自然冷媒や、Ｒ４１０Ａはもちろん、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０４Ａ等の代替冷媒等の塩素を含まない冷媒を採用してもよい。

（その他）
なお、本実施の形態では、四方弁２を設けて暖房運転と冷房運転とを切り換え可能な冷媒回路を構成する場合を説明するが、本発明はこれに限るものではない。例えば、四方弁２を設けずに、冷房運転のみ又は暖房運転のみを行うようにしてもよい。また、四方弁２の代用として、例えば、二方弁や三方弁を複数個用い、同じように冷媒の流れを切り換えられるように構成してもよい。

続いて、センサ類と制御部について説明する。
図１に示すように、室外ユニットＡは、運転状態量検出手段として、吐出温度センサ４１、吸入温度センサ４２、吐出圧力センサ３１、及び、吸入圧力センサ３２を備えている。
また、室外ユニットＡは、外気温を検出する外気温検出手段として、室外吸込空気温度センサ４０を備えている。

吐出温度センサ４１は、圧縮機１の吐出側に設置され、圧縮機１より吐出した冷媒の温度を検出する。
吸入温度センサ４２は、圧縮機１の吸入側に設置され、圧縮機１に吸入される冷媒の温度を検出する。

吐出圧力センサ３１は、圧縮機１の吐出側に設置され、圧縮機１から吐出された冷媒の圧力を検出する。
吸入圧力センサ３２は、圧縮機１の吸入側に設置され、圧縮機１に吸入される冷媒の圧力を検出する。
吐出圧力センサ３１の検出値の圧力を飽和温度に換算することにより、冷凍サイクルの凝縮温度ＣＴを求めることができ、吸入圧力センサ３２の検出値の圧力を飽和温度に換算することにより、冷凍サイクルの蒸発温度ＥＴを求めることができる。

なお、吐出圧力センサ３１及び吐出温度センサ４１の設置位置については図示位置に限られたものではなく、圧縮機１の吐出側から四方弁２に至るまでの区間であれば、どこの場所に設けられていてもよい。
また、吸入圧力センサ３２及び吸入温度センサ４２の設置位置についても図示位置に限られたものではなく、四方弁２から圧縮機１の吸入側に至るまでの区間であれば、どこの場所に設けられていてもよい。

室外吸込空気温度センサ４０は、室外熱交換器３に取り込まれる空気温度を検出し、室外熱交換器３が設置される室外ユニットＡの周囲空気温度を検出する。
なお、室外吸込空気温度センサ４０の設置位置については図示位置に限られたものではなく、室外熱交換器３に取り込まれる空気温度を検出できる位置であれば、どこの場所に設けられていてもよい。例えば、室外ユニットＡの外部に室外吸込空気温度センサ４０を設置してもよい。

図１に示すように、室内ユニットＢ２は、運転状態量検出手段として、室内熱交換器５の出入口に、ガス側温度センサ４４（ガス側温度センサ４４ａ、ガス側温度センサ４４ｂ）、液側温度センサ４５（液側温度センサ４５ａ、液側温度センサ４５ｂ）を備えている。
また、室内ユニットＢは、室内温度を検出する室温検出手段として、室内吸込空気温度センサ４３（室内吸込空気温度センサ４３ａ、室内吸込空気温度センサ４３ｂ）を備えている。

ガス側温度センサ４４は、冷房運転時に室内熱交換器５から流出する冷媒の温度を検出する。
なお、室内ユニットＢ１に備えられるガス側温度センサ４４をガス側温度センサ４４ａとして、室内ユニットＢ２に備えられるガス側温度センサ４４をガス側温度センサ４４ｂとして、それぞれ図示している。

液側温度センサ４５は、暖房運転時に室内熱交換器５から流出する冷媒の温度を検出する。
なお、室内ユニットＢ１に備えられる液側温度センサ４５を液側温度センサ４５ａとして、室内ユニットＢ２に備えられる液側温度センサ４５を液側温度センサ４５ｂとして、それぞれ図示している。

室内吸込空気温度センサ４３は、室内熱交換器５に取り込まれる空気温度を検出し、室内ユニットの周囲空気温度を検出する。
なお、室内ユニットＢ１に備えられ、室内熱交換器５ａに取り込まれる空気温度を検出する室内吸込空気温度センサ４３を室内吸込空気温度センサ４３ａとして、室内ユニットＢ２に備えられ、室内熱交換器５ｂに取り込まれる空気温度を検出する室内吸込空気温度センサ４３を室内吸込空気温度センサ４３ｂとして、それぞれ図示している。

図２には、冷凍サイクル装置１００の計測制御を行う制御部３０及びこれに接続されるセンサ類、アクチュエータ類の接続構成を表している。

制御部３０は、例えば室外ユニットＡに内蔵されており、測定部３０ａと、演算部３０ｂと、駆動部３０ｃと、記憶部３０ｄと、判定部３０ｅとを備えている。制御部３０は、本発明の「制御部」、「判定指標算出部」、「基準値設定部」、及び、「劣化判定部」を機能的に実現する。

測定部３０ａには、各種センサ類（圧力センサ及び温度センサ）より検出された運転状態量が入力され、圧力や温度の測定を行う。また、測定部３０ａは、運転状態量として圧縮機１の運転容量の検出も行う。測定部３０ａで計測された運転状態量は演算部３０ｂに入力される。

演算部３０ｂは、測定部３０ａで測定された運転状態量に基づき、予め与えられた式等を用いて例えば冷媒物性値（飽和圧力、飽和温度、エンタルピなど）を演算する。また、演算部３０ｂは、測定部３０ａで測定された運転状態量に基づき、圧縮機１の劣化判定を行うための判定指標を演算する等の演算処理を行う。

駆動部３０ｃは、演算部３０ｂの演算結果に基づき、圧縮機１、膨張弁４ａ、膨張弁４ｂ、室外送風装置６、室内送風装置７ａ、室内送風装置７ｂ等を駆動したり、停止したりする。

記憶部３０ｄは、演算部３０ｂによって得られた結果や予め定められた定数、冷媒の物性値（飽和圧力、飽和温度）を計算する関数式や関数表（テーブル）などを記憶する。記憶部３０ｄ内のこれらの記憶内容は、必要に応じて参照、書き換えることが可能になっている。記憶部３０ｄには、更に制御プログラムが記憶されており、記憶部３０ｄ内のプログラムに従って制御部３０が冷凍サイクル装置１００を制御する。

判定部３０ｅは、演算部３０ｂによって得られた結果に基づいて比較、判定等の処理を行う。判定部３０ｅは、演算部３０ｂにより得られた劣化判定指標により閾値判定することで圧縮機１の劣化判定をする圧縮機劣化判定を行う。圧縮機劣化判定方法の詳細について詳細は後述する。

測定部３０ａ、演算部３０ｂ、駆動部３０ｃ、及び、判定部３０ｅは例えばマイコンにより構成され、記憶部３０ｄは半導体メモリ等によって構成される。

また、制御部３０には、マイコンでの処理結果をＬＥＤやモニタ等により表示出力したり、電話回線、ＬＡＮ回線、無線等の通信手段（図示せず）により遠隔地へ情報を出力したりする出力部３０ｇが接続されている。
制御部３０には更に、リモコン又は基板上のスイッチ類からの操作入力、電話回線、ＬＡＮ回線、無線等の通信手段（図示せず）から通信データ情報を入力する入力部３０ｆが接続されている。

なお、本実施の形態の構成例では制御部３０を室外ユニットＡに内蔵する構成としたが、本発明はこれに限るものではない。室外ユニットＡにメイン制御部を、室内ユニットＢ１、室内ユニットＢ２に制御部の機能の一部を持つサブ制御部を設けて、メイン制御部とサブ制御部との間でデータ通信を行うことにより連携処理を行う構成や、室内ユニットＢ１、室内ユニットＢ２に全ての機能を持つ制御部を設置する構成、あるいはこれらの外部に制御部を別置する形態等としてもよい。

《運転動作（冷房モード）》
続いて、冷凍サイクル装置１００における代表的な運転モードであり、後に説明する圧縮機劣化判定モードと同じ冷媒の流れとなる冷房モードの運転動作について図１に基づき説明する。冷房モード時は、四方弁２が図１の実線で示させる状態、すなわち、圧縮機１の吐出側が室外熱交換器３に接続され、かつ圧縮機１の吸入側が室内熱交換器５ａ、室内熱交換器５ｂに接続された状態となっている。

圧縮機１から吐出した高温高圧のガス冷媒は、四方弁２を経由して凝縮器である室外熱交換器３へ至り、室外送風装置６の送風作用により冷媒は凝縮液化し、高圧低温の冷媒となる。凝縮液化した高温低圧の冷媒は、膨張弁４ａ、膨張弁４ｂで減圧されて二相冷媒となって、それぞれ室内熱交換器５ａ、室内熱交換器５ｂへ送られる。減圧された二相冷媒は蒸発器である室内熱交換器５ａ、５ｂにて室内送風装置７ａ、室内送風装置７ｂの送風作用により蒸発し、低圧のガス冷媒となる。そして、低圧ガス冷媒は、四方弁２を経由して圧縮機１へ吸入される。

ここで、膨張弁４ａ、膨張弁４ｂは、それぞれ室内熱交換器５ａ、室内熱交換器５ｂの出口における冷媒過熱度が所定値になるように開度が調整され、室内熱交換器５ａ、室内熱交換器５ｂを流れる冷媒の流量を制御している。そのため、室内熱交換器５ａ、５ｂにおいて蒸発された低圧のガス冷媒は、所定の過熱度を有する状態となる。室内熱交換器５ａ、室内熱交換器５ｂの出口における冷媒過熱度は、ガス側温度センサ４４ａ、ガス側温度センサ４４ｂの検出値から吸入圧力センサ３２の圧力検出値の飽和温度換算値（蒸発温度ＥＴ）を引いた値で検出する。このように、室内熱交換器５ａ、室内熱交換器５ｂには、室内ユニットＢ１、室内ユニットＢ２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。

《圧縮機劣化判定方法の原理》
冷凍サイクル装置１００が実行する圧縮機劣化判定方法について説明する。この圧縮機劣化判定方法では、据付当初（基準時）の所定の冷媒条件における運転状態量（判定基準値）と、据付から所定期間が経過した時に基準時と同一の冷媒条件における運転状態量（判定指標）とを比較して圧縮機１の劣化を判定する。この圧縮機劣化判定の原理について図３に基づいて説明する。図３は、冷凍サイクル装置１００の冷媒の状態遷移を示すＰ−ｈ線図である。

冷凍サイクル装置１００の動作原理である蒸気圧縮式の冷凍サイクルでは、図３に示したモリエル線図（Ｐ−ｈ線図）のように、冷媒は圧縮行程においてＡ点からＢ点まで圧縮された後、凝縮行程においてＣ点まで冷却される。Ｃ点まで冷却された冷媒は、膨張行程においてＤ点まで減圧され、蒸発行程においてＡ点まで加熱される作用を受けて、冷媒回路を循環する。

一方で、据付から長時間（例えば数年）が経過して圧縮機１が劣化すると、圧縮機１の吸入冷媒状態（Ａ点）が同じでも、圧縮行程のカーブが変化して吐出側冷媒状態が変化し、Ｂ点がＢ’点に移動する。この場合、圧縮機入力に相当する圧縮機１でのエンタルピ差が、設置当初はΔｈｃだったのに対し、Δｈｃ’に増加して圧縮機効率が低下する。

このような冷凍サイクルにおいては、上記のような圧縮機効率低下時の圧縮行程のカーブ変化に伴う運転状態量の変化に基づいて圧縮機１の劣化の有無を判定することができる。つまり、圧縮機１の効率が低下するにつれて、運転状態量のうち圧縮機１の吐出冷媒温度がおおよそ単調に上昇するという現象となる。よって、冷凍サイクル装置１００では、このような圧縮機効率に対する運転状態量の変化特性に基づいて圧縮機劣化判定を行うようにしている。

《圧縮機劣化判定モード》
図４は、冷凍サイクル装置１００における圧縮機劣化判定の流れを示すフローチャートである。以下、冷凍サイクル装置１００の圧縮機劣化判定における処理の流れについて説明する。各ステップでの詳細な動作説明は、以降で改めて説明する。なお、圧縮機劣化判定モードでは、四方弁２が図１の実線側に切り換えられ、冷媒回路を冷房運転の冷媒流れにして圧縮機劣化判定を行う。

圧縮機劣化判定フロー開始後、制御部３０は、冷凍サイクル装置１００の各アクチュエータ（ここでは、圧縮機１、膨張弁４、室外送風装置６、室内送風装置７が該当）を制御する条件となる運転状態量の制御目標値を設定する（ステップＳ１）。

制御目標値として、例えば圧縮機１については運転容量Ｆ、室外送風装置６については冷媒の凝縮温度ＣＴ、室内送風装置７については冷媒の蒸発温度ＥＴ、膨張弁４については蒸発器（ここでは冷房運転のため室内熱交換器５が該当）出口の蒸発器出口冷媒過熱度ＳＨ、の目標値を設定する。具体的には、例えば運転容量Ｆの制御目標値Ｆ_ｍ＝７８Ｈｚ、凝縮温度ＣＴの制御目標値ＣＴ_ｍ＝４２℃、蒸発温度ＥＴの制御目標値ＥＴ_ｍ＝２℃、蒸発器出口の蒸発器出口冷媒過熱度ＳＨの制御目標値ＳＨ_ｍ＝２℃、といったように設定する。

そして、制御部３０は、ステップＳ１で設定された制御目標値に基づいて、冷媒状態制御運転モードにて冷凍サイクル装置１００を動作させる（ステップＳ２）。冷媒状態制御運転モードでは、冷媒回路の冷媒状態がステップＳ１で設定された制御目標値を満足するように、圧縮機１の運転容量、室外送風装置６の回転数、室内送風装置７の回転数、及び、膨張弁４の開度を制御する。冷媒状態制御運転モードの動作方法の説明は後述する。

続いて、制御部３０は、冷媒状態制御運転モードを作動させた時の冷媒回路の冷媒状態が、制御目標値に対して所定の条件を満たしたかどうかを判定する（ステップＳ３）。ここで所定の条件とは、例えば各アクチュエータの制御目標値に対して、冷媒回路の運転状態量が所定範囲以内となる状態を所定時間継続した場合であるとする。具体的には、圧縮機１については運転容量Ｆが制御目標値Ｆ_ｍに到達した場合、室外送風装置６については冷媒の凝縮温度ＣＴが制御目標値ＣＴ_ｍ±０．５℃以内を５分間継続した場合、室内送風装置７については冷媒の蒸発温度ＥＴが制御目標値ＥＴ_ｍ±０．５℃以内を５分間継続した場合、膨張弁４については蒸発器出口の蒸発器出口冷媒過熱度ＳＨが制御目標値ＳＨ_ｍ±２．０℃以内を５分間継続した場合、であるとする。

冷媒回路の運転状態が当該条件を満たしていなければ（ステップＳ３；ＮＯ）、ステップＳ２へ戻って冷媒状態制御運転を継続する。冷媒回路の運転状態が当該条件を満たしていれば（ステップＳ３；ＹＥＳ）、そこで各アクチュエータ状態、すなわち圧縮機１の運転容量、室外送風装置６の回転数、室内送風装置７の回転数、及び、膨張弁４の開度を決定し、固定状態とする（ステップＳ４）。

アクチュエータ状態が決定した後、測定部３０ａは、冷媒回路の運転状態量を検出する（ステップＳ５）。ここでの運転状態量は、例えば冷媒の凝縮温度ＣＴ、冷媒の蒸発温度ＥＴ、圧縮機１の圧縮機吸入冷媒過熱度ＳＨｓ、圧縮機１の吐出冷媒温度Ｔｄ、圧縮機１の吸入冷媒温度Ｔｓ等である。吐出冷媒温度Ｔｄは吐出温度センサ４１の検出値を用いる。吸入冷媒温度Ｔｓは吸入温度センサ４２の検出値を用いる。冷媒の凝縮温度ＣＴは吐出圧力センサ３１の検出値である吐出圧力Ｐｄの飽和温度換算した値を用い、冷媒の蒸発温度ＥＴは吸入圧力センサ３２の検出値である吸入圧力Ｐｓの飽和温度換算した値を用いる。圧縮機吸入冷媒過熱度ＳＨｓは吸入冷媒温度Ｔｓと蒸発温度ＥＴを減算した値を用いる。

また、運転状態量としてはトレンドデータにおける瞬時値の検出だけでなく、所定時間、例えば１０分ごとの平均値も検出するとよい。

判定部３０ｅは、検出した運転状態量に基づいて、冷媒回路の運転状態が定常状態か否かを判定する（ステップＳ６）。定常状態の判定方法としては、例えば定常判定条件として凝縮温度ＣＴ、蒸発温度ＥＴ、圧縮機吸入冷媒過熱度ＳＨｓ、吐出冷媒温度Ｔｄ、吸入冷媒温度Ｔｓの５つの運転状態量すべてにおいて、それぞれの所定時間（例えば１０分間）の経時データにおける平均値と同時間の経時データの瞬時値との偏差が所定値（例えば±０．５℃）以内となった場合において定常状態と判定する。定常判定条件を満たさない場合（ステップＳ６；ＮＯ）は、ステップＳ５に戻る。定常判定条件を満たした場合（ステップＳ６；ＹＥＳ）は、ステップＳ７へ進む。

次に、演算部３０ｂは検出した運転状態量を用いて現在の判定指標δを算出する（ステップＳ７）。判定指標δは、例えば圧縮機１の吐出冷媒温度Ｔｄから吸入冷媒温度Ｔｓを減算した値を用いる。なお、判定指標δは定常状態において算出された所定時間（例えば１０分間）の平均値を用いる。

次に、圧縮機１の劣化判定基準となる判定基準値δｍを設定する（ステップＳ８）。判定基準値δｍは圧縮機１が劣化していない初期状態における判定指標δに相当する値であり、記憶部３０ｄに予め記憶されている判定基準値の関数を参照し、運転状態量検出値に応じて設定される。予め記憶部３０ｄに記憶しておく判定基準値の関数は運転状態量のうち、例えば圧縮機１の運転容量、冷媒回路における冷媒の蒸発温度ＥＴ、凝縮温度ＣＴを変数とした関数とする。冷媒の凝縮温度ＣＴや蒸発温度ＥＴは吐出圧力や吸入圧力の飽和温度として求められる。なお、ここでの各運転状態量は定常状態において検出した運転状態量の所定時間（例えば１０分間）の平均値を用いる。判定基準値δｍの設定方法は以下で説明する。

《判定基準値δｍの設定方法》
ここで、冷凍サイクル装置１００における圧縮機１の劣化を判定する判定基準値δｍの設定方法を説明する。判定基準値δｍは圧縮機１が劣化していない（圧縮機効率が低下していない）初期状態における判定指標δに相当する値であり、判定基準値の関数を参照し、運転状態量検出値に応じて設定される。判定基準値の関数は、圧縮機１の運転容量、冷媒回路における冷媒の蒸発温度ＥＴ、凝縮温度ＣＴといった運転状態量を変数とした関数表形式とする。

図５は、冷凍サイクル装置１００における判定基準値δｍの関数表の一例を示す図である。この例では、共通条件として外気温Ｔａ＝３５℃、蒸発器出口冷媒過熱度ＳＨ＝２℃とし、変数として圧縮機周波数７８Ｈｚ／８８Ｈｚ／９８Ｈｚ、凝縮温度ＣＴ３８℃／４２℃／４６℃、蒸発温度ＥＴ０℃／２℃／５℃の各条件である場合を示している。

運転状態量として検出した圧縮機１の運転容量（周波数）と、凝縮温度ＣＴ、蒸発温度ＥＴの値を用いて、図５に示すような判定基準値δｍの関数表を基に線形補間により運転状態量に対応する判定基準値δｍを求める。例えば、運転状態が圧縮機周波数７８Ｈｚ、凝縮温度ＣＴ４２．５℃、蒸発温度ＥＴ２．２℃であったとすると、図５の圧縮機周波数７８Ｈｚの表（δｍ関数表（１））において運転状態に近い近隣の数値であるδ［１２２］、δ［１２３］、δ［１３２］、δ［１３３］の値を用いて上記運転状態に該当する値を線形補間により求め、この値を上記運転状態における判定基準値δｍとして設定する。

ここで判定基準値δｍの関数表の値、すなわち図５のδ［１１１］〜δ［３３３］に格納される数値は、対象機器の圧縮機性能特性を基にシミュレーション等により運転状態に該当する値を予め求めておき、記憶部３０ｄにて機種データとして予め記憶・保持しておく。

なお、判定基準値δｍは、対象機器の実運転データに基づいて予め記憶保持された判定基準値δｍの関数表の値を補正して、補正した判定基準値δｍの関数表に基づいて設定してもよい。補正には、対象機器据付直後の初期運転時の運転データを用いることで、判定基準値δｍの関数表の値が圧縮機正常時（圧縮機非劣化時）の実運転状態に基づいた判定基準値となる。そのため、補正によって、対象機器の実態に合った劣化判定基準値を設定することが可能となる。

このような方法を用いて判定基準値δｍを求めることで、運転状態に応じた適切な劣化判定基準値を設定して高精度な圧縮機劣化判定が実現できる。

なお、図５の関数表には圧縮機周波数、凝縮温度ＣＴ、蒸発温度ＥＴ、蒸発器出口冷媒過熱度ＳＨ、外気温Ｔａの各条件に具体的数値を記載しているが、これらの数値は記載されたものに限定されるものではなく、任意の数値を設定することができる。

また、ここでは劣化判定基準値の関数は関数表形式で記憶保持するとして説明したが、この形式に限定されるものではなく、運転状態量を変数とした関数式の形式や、その他同様の役割をなすものであれば他の形式であってもよい。

図４のフローチャートの説明に戻る。判定基準値δｍを設定した後、判定部３０ｅは、現在の判定指標δを判定閾値δ０と比較して圧縮機１が劣化しているか否かを判定する（ステップＳ９）。ここで判定に用いる現在の判定指標δは定常状態において算出された判定指標δの所定時間（例えば１０分間）の平均値を用いる。判定部３０ｅは、δ＞δ０であれば圧縮機１が劣化していると判断し（ステップＳ９；ＹＥＳ）、出力部３０ｇにて「圧縮機の劣化異常」信号を出力し（ステップＳ１０）、圧縮機劣化判定モードを終了する。判定部３０ｅは、δ≦δ０であれば圧縮機１は劣化していないと判断し（ステップＳ９；ＮＯ）、そのまま圧縮機劣化判定モードを終了する。

ここで、判定閾値δ０は判定基準値δｍをそのまま閾値として用いてもよいが、判定基準値δｍよりも所定値β（例えば０．５Ｋ）だけ大きい値を設定、すなわちδ０＝δｍ＋β［Ｋ］とするとよい。このように基準値からある程度幅をとって判定閾値を設定することにより、圧縮機劣化判定時に圧縮機劣化以外のノイズ要因（例えば、外風など周囲環境条件の変動）による影響で、判定指標δが変動した場合等による誤判定を回避することができる。

また、本実施の形態においては圧縮機１が劣化していると１回判定したら「圧縮機の劣化異常」の信号を出力するとしているが、例えば劣化判定が複数回繰り返して判定回数が所定回数以上となった場合に「圧縮機の劣化異常」の信号を出力するとしてもよい。このようにすることで誤判定による異常発報を回避することができ、高精度な圧縮機劣化判定を実現できる。

《冷媒状態制御運転モード》
図６は、冷凍サイクル装置１００の冷媒状態制御運転モードの流れを示すフローチャートである。以下、冷媒状態制御運転モードの具体的動作について図６のフローチャートに基づいて説明する。冷媒状態制御運転モードでは、各アクチュエータは以下のように動作する。

まず、測定部３０ａで冷媒回路の運転状態量を検出する（ステップＳ２１）。続いて、制御部３０は、圧縮機１の運転容量の制御目標値と現在の圧縮機１の運転容量とに基づいて圧縮機１の運転容量変更量を算出する（ステップＳ２２）。例えば、圧縮機１の運転容量変更量ΔＦは現在の運転容量Ｆと制御目標値Ｆ_ｍとの偏差に基づいて以下の式（１）から求める。

ここで、Ｇ_ｆは制御定数であり、例えばＧ_ｆ＝０．１といったように任意の定数を設定する。

上記式（１）を用いて圧縮機１の運転容量変更量ΔＦを求めると、現在の運転容量Ｆ＜制御目標値Ｆ_ｍの場合はΔＦが正となり圧縮機１の運転容量を増加させる操作となり、現在の運転容量Ｆ＞制御目標値Ｆ_ｍの場合はΔＦが負となり圧縮機１の運転容量を減少させる操作となる。

その後、制御部３０は、圧縮機１の運転容量Ｆが制御目標値Ｆ_ｍに到達していなければ（ステップＳ２３；ＮＯ）、ステップＳ２２へ戻る。制御部３０は、圧縮機１の運転容量Ｆが制御目標値Ｆ_ｍに到達していれば（ステップＳ２３；ＹＥＳ）、次のステップに進む。

次に、制御部３０は、蒸発温度ＥＴの制御目標値と現在の蒸発温度ＥＴとに基づいて室内送風装置７ａ、室内送風装置７ｂの回転数変更量を算出する（ステップＳ２４）。例えば、室内送風装置７ａ、室内送風装置７ｂの回転数変更量ΔＲ_ｉは現在の蒸発温度ＥＴと制御目標値ＥＴ_ｍとの偏差に基づいて以下の式（２）から求める。

ここで、Ｒ_ｉは現在の室内送風装置回転数である。Ｇ_ｉは制御定数であり、例えばＧ_ｉ＝０．０１といったように任意の定数を設定する。

上記式（２）を用いて室内送風装置７ａ、室内送風装置７ｂの回転数変更量ΔＲ_ｉを求めると、現在の蒸発温度ＥＴ＜制御目標値ＥＴ_ｍの場合はΔＲ_ｉが正となり室内送風装置７ａ、室内送風装置７ｂの回転数を増加させる操作となり、現在の蒸発温度ＥＴ＞制御目標値ＥＴ_ｍの場合はΔＲ_ｉが負となり室内送風装置７ａ、室内送風装置７ｂの回転数を減少させる操作となる。

その後、制御部３０は、蒸発温度ＥＴが制御目標値ＥＴ_ｍに対して所定の条件を満たしていなければ（ステップＳ２５；ＮＯ）、ステップＳ２４へ戻る。制御部３０は、蒸発温度ＥＴが制御目標値ＥＴ_ｍに対して所定の条件を満たしていれば（ステップＳ２５；ＹＥＳ）、次のステップに進む。ここで所定の条件とは、例えば蒸発温度ＥＴが制御目標値ＥＴ_ｍ±０．５℃以内であるとする。

次に、制御部３０は、凝縮温度ＣＴの制御目標値と現在の凝縮温度ＣＴとに基づいて室外送風装置６の回転数変更量を算出する（ステップＳ２６）。例えば、室外送風装置６の回転数変更量ΔＲ_ｏは現在の凝縮温度ＣＴと制御目標値ＣＴ_ｍとの偏差に基づいて以下の式（３）から求める。

ここで、Ｒ_ｏは現在の室外送風装置回転数である。Ｇ_ｏは制御定数であり、例えばＧ_ｏ＝０．０１といったように任意の定数を設定する。

上記式（３）を用いて室外送風装置６の回転数変更量ΔＲ_ｏを求めると、現在の凝縮温度ＣＴ＞制御目標値ＣＴ_ｍの場合はΔＲ_ｏが正となり室外送風装置６の回転数を増加させる操作となり、現在の凝縮温度ＣＴ＜制御目標値ＣＴ_ｍの場合はΔＲ_ｏが負となり室外送風装置６の回転数を減少させる操作となる。

その後、制御部３０は、凝縮温度ＣＴが制御目標値ＣＴ_ｍに対して所定の条件を満たしていなければ（ステップＳ２７；ＮＯ）、ステップＳ２６へ戻る。制御部３０は、凝縮温度ＣＴが制御目標値ＣＴ_ｍに対して所定の条件を満たしていれば（ステップＳ２７；ＹＥＳ）、次のステップに進む。ここで所定の条件とは、例えば凝縮温度ＣＴが制御目標値ＣＴ_ｍ±０．５℃以内であるとする。

次に、制御部３０は、蒸発器出口冷媒過熱度ＳＨの制御目標値ＳＨ_ｍと現在の蒸発器出口冷媒過熱度ＳＨとに基づいて膨張弁４ａ、膨張弁４ｂの開度変更量を算出する（ステップＳ２８）。例えば、膨張弁４ａ、膨張弁４ｂの開度変更量ΔＬ_ｐは現在の蒸発器出口冷媒過熱度ＳＨと制御目標値ＳＨ_ｍとの偏差に基づいて以下の式（４）から求める。

ここで、Ｌ_ｐは現在の膨張弁開度である。Ｇ_Ｌは制御定数であり、例えばＧ_Ｌ＝０．０１といったように任意の定数を設定する。

上記式（４）を用いて膨張弁４ａ、膨張弁４ｂの開度変更量ΔＬ_ｐを求めると、現在の蒸発器出口冷媒過熱度ＳＨ＞制御目標値ＳＨ_ｍの場合はΔＬ_ｐが正となり膨張弁４ａ、膨張弁４ｂの開度を増加させる操作となり、現在の蒸発器出口冷媒過熱度ＳＨ＜制御目標値ＳＨ_ｍの場合はΔＬ_ｐが負となり膨張弁４ａ、膨張弁４ｂの開度を減少させる操作となる。

その後、制御部３０は、蒸発器出口冷媒過熱度ＳＨが制御目標値ＳＨ_ｍに対して所定の条件を満たしていなければ（ステップＳ２９；ＮＯ）、ステップＳ２８へ戻る。制御部３０は、蒸発器出口冷媒過熱度ＳＨが制御目標値ＳＨ_ｍに対して所定の条件を満たしていれば（ステップＳ２９；ＹＥＳ）、冷媒状態制御運転モードを終了する。ここで所定の条件とは、例えば蒸発器出口冷媒過熱度ＳＨが制御目標値ＳＨ_ｍ±２．０℃以内であるとする。

以上のように、冷凍サイクル装置１００では、各アクチュエータの状態変更量を算出するようにしている。こうすることで、現在の運転状態量と制御目標値の偏差に応じて、偏差が大きければ変更量が大きくなり、偏差が小さければ変更量は小さくなるようなアクチュエータの制御操作をすることができる。

なお、冷媒状態制御運転時において上記のような各アクチュエータの状態変更量算出及び算出した変更量に基づいた各アクチュエータ状態変更の動作を行うタイミングは所定時間間隔で動作を実施する。このとき、各アクチュエータの動作間隔の所定時間はすべて一律同じ（例えば２０秒）としてもよいし、例えばアクチュエータごとに圧縮機は１５秒、膨張弁は２０秒、室内／室外送風装置は６０秒といったようにそれぞれ異なる間隔であってもよい。

本実施の形態では、膨張弁４ａ、膨張弁４ｂの開度を制御する運転状態量の制御目標の１つとして、蒸発器出口冷媒過熱度ＳＨの制御目標値を設定することとしたが、これの代わりに圧縮機吸入冷媒過熱度ＳＨｓの制御目標値を設定してもよい。制御目標値は、冷媒状態制御運転時に圧縮機１の吸入冷媒が常に過熱ガス状態となるように目標値を大きめに設定する。例えば、圧縮機吸入冷媒過熱度ＳＨｓの制御目標値ＳＨｓ_ｍ＝１５℃、といったように設定する。このように制御することで、圧縮機吸入側に液冷媒が流入する液バック状態を回避し、圧縮機１のシェル温度を低下させることなく維持することができる。

また、膨張弁４ａ、膨張弁４ｂの開度を制御する運転状態量の制御目標として、蒸発器出口冷媒過熱度ＳＨの制御目標値の代わりに吸入冷媒温度Ｔｓの制御目標値を設定してもよい。制御目標値は、例えば吸入冷媒温度Ｔｓの制御目標値Ｔｓ_ｍ＝１０℃、といったように設定する。蒸発温度ＥＴと、蒸発器出口冷媒過熱度ＳＨもしくは圧縮機吸入冷媒過熱度ＳＨｓの各制御目標値に基づいて吸入冷媒温度Ｔｓの制御目標値を算出して設定する方式をとってもよい。例えば、蒸発温度ＥＴの制御目標値ＥＴ_ｍ＝２℃、圧縮機吸入冷媒過熱度ＳＨｓの制御目標値ＳＨｓ_ｍ＝８℃と設定されていれば、吸入冷媒温度Ｔｓの制御目標値Ｔｓ_ｍ＝ＥＴ_ｍ＋ＳＨｓ_ｍ＝２℃＋８℃＝１０℃として算出することができる。

また、各アクチュエータの制御目標値は、運転状態量検出手段により検出した現在の運転状態量と、劣化判定基準値の関数における変数範囲に基づいて、劣化判定基準値を設定可能な範囲で最も近い運転条件に設定してもよい。例えば、本実施の形態においては、劣化判定基準値の関数の変数は、圧縮機周波数７８〜９８Ｈｚ、凝縮温度ＣＴ３８〜４６℃、蒸発温度ＥＴ０〜５℃の範囲で設定されており、これに対して現在の運転状態が圧縮機周波数６０Ｈｚ、凝縮温度ＣＴ＝３５．０℃、蒸発温度ＥＴ１．５℃であったとする。そうすると、制御目標値は圧縮機の運転容量（周波数）の制御目標値Ｆ_ｍ＝７８Ｈｚ、凝縮温度ＣＴの制御目標値ＣＴ_ｍ＝３８℃、蒸発温度ＥＴの制御目標値ＥＴ_ｍ＝２℃、といったように劣化判定基準値の関数の変数範囲に入っていて、かつ、現在の運転状態から比較的近い運転条件に設定するとよい。

このように現在の運転状態から比較的近い条件の制御目標値を設定することで、冷媒状態制御運転時において運転状態量の制御目標値と現在の運転状態量との偏差が小さくなるため、必要なアクチュエータ状態の変更量を小さくすることができる。

なお、冷媒状態制御運転時に設定する運転状態量の制御目標値は、本実施の形態において具体的数値を示して説明しているが、これらの数値は説明した内容に限定されるものではなく、本発明の技術範囲内で任意の数値を設定することが可能である。

《冷凍サイクル装置１００の奏する作用効果》
冷凍サイクル装置１００は、冷媒状態制御運転時におけるアクチュエータの制御量を運転状態量の制御目標値と現在の運転状態量との偏差に応じて決定する。こうすることで、冷凍サイクル装置１００によれば、運転状態量が目標冷媒状態に対して行き過ぎる状態になるオーバーシュート現象や、目標冷媒状態に対して運転状態量の経時変化が大きく振動する状態になるハンチング現象を回避することができ、冷媒回路の定常状態の早期実現と圧縮機劣化判定にかかる所要時間短縮、すなわち劣化診断時間の短縮を実現できる。

冷凍サイクル装置１００によれば、圧縮機劣化判定動作において所定の運転状態となるようにアクチュエータ状態を決定し、冷媒回路の定常状態において圧縮機劣化判定をすることで、周囲空気温度など周囲環境条件の変動による誤判定を回避することができ、高精度な圧縮機劣化判定を実現できる。

冷凍サイクル装置１００によれば、冷媒状態制御運転時において圧縮機吸入冷媒過熱度ＳＨｓの制御目標値を設定し、圧縮機吸入冷媒過熱度ＳＨｓが所定値以上となるように制御することで、圧縮機吸入側に液冷媒が流入する液バック状態を回避することができ、圧縮機への液冷媒流入による圧縮機のシェル温度低下に伴う吐出冷媒温度Ｔｄ低下を生じさせないようにする。そのため、吐出冷媒温度Ｔｄの早期安定化により冷媒回路の定常状態の早期実現と劣化診断時間短縮が実現できる。

冷凍サイクル装置１００によれば、冷媒状態制御運転時において吸入冷媒温度Ｔｓの制御目標値を設定して圧縮機吸入冷媒温度状態を制御することで、吐出冷媒温度Ｔｄの早期安定化により冷媒回路の定常状態の早期実現と劣化診断時間短縮が実現できる。

冷凍サイクル装置１００によれば、冷媒状態制御運転時における運転状態量の制御目標値は現在の運転状態量と、劣化判定基準値の関数における変数範囲に基づいて、劣化判定基準値を設定可能な範囲で最も近い運転条件に設定することで、必要なアクチュエータ状態の変更量が小さくなるため、冷媒回路の定常状態の早期実現と劣化診断時間短縮が実現できる。

《冷凍サイクル装置１００の変形例》
本発明の内容を実施の形態において説明したが、例えば、冷媒の流路構成（配管接続）、圧縮機、熱交換器、膨張弁等の冷媒回路要素の構成等の内容は、各実施の形態で説明した内容に限定されるものではなく、本発明の技術の範囲内で適宜変更が可能である。

１ 圧縮機、２ 四方弁、３ 室外熱交換器、４ 膨張弁、４ａ 膨張弁、４ｂ 膨張弁、５ 室内熱交換器、５ａ 室内熱交換器、５ｂ 室内熱交換器、６ 室外送風装置、７ 室内送風装置、７ａ 室内送風装置、７ｂ 室内送風装置、１１ バルブ、１１ａ バルブ、１１ｂ バルブ、３０ 制御部、３０ａ 測定部、３０ｂ 演算部、３０ｃ 駆動部、３０ｄ 記憶部、３０ｅ 判定部、３０ｆ 入力部、３０ｇ 出力部、３１ 吐出圧力センサ、３２ 吸入圧力センサ、４０ 室外吸込空気温度センサ、４１ 吐出温度センサ、４２ 吸入温度センサ、４３ 室内吸込空気温度センサ、４３ａ 室内吸込空気温度センサ、４３ｂ 室内吸込空気温度センサ、４４ ガス側温度センサ、４４ａ ガス側温度センサ、４４ｂ ガス側温度センサ、４５ 液側温度センサ、４５ａ 液側温度センサ、４５ｂ 液側温度センサ、５０ 冷媒配管、７８ 圧縮機周波数、１００ 冷凍サイクル装置、Ａ 室外ユニット、Ｂ 室内ユニット、Ｂ１ 室内ユニット、Ｂ２ 室内ユニット。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮する圧縮機、前記圧縮機によって圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器、前記凝縮器によって凝縮された冷媒を減圧する減圧装置、及び、前記減圧装置によって減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器が配管接続されて冷媒が循環するように構成された冷媒回路と、前記凝縮器に送風する凝縮器送風装置と、前記蒸発器に送風する蒸発器送風装置と、前記冷媒回路の運転状態量を検出する運転状態量検出手段と、前記圧縮機の運転容量、前記凝縮器送風装置の回転数、前記蒸発器送風装置の回転数、及び、前記減圧装置の開度を制御する前記冷媒回路の運転状態量の制御目標値を設定し、前記制御目標値における運転状態量と現在の運転状態量との偏差に応じて前記圧縮機の運転容量、前記凝縮器送風装置の回転数、前記蒸発器送風装置の回転数、及び、前記減圧装置の開度の変更量を決定して前記冷媒回路の冷媒状態を制御する冷媒状態制御運転を行い、前記冷媒状態制御運転による前記冷媒回路の冷媒状態と前記制御目標値とから、前記圧縮機の運転容量、前記凝縮器送風装置の回転数、前記蒸発器送風装置の回転数、及び、前記減圧装置の開度を決定する制御部と、前記運転状態量検出手段で検出した運転状態量に基づいて前記圧縮機の劣化判定に用いる判定指標を算出する判定指標算出部と、前記運転状態量検出手段で検出した運転状態量に基づいて現在の運転状態に対応した劣化判定基準値を設定する基準値設定部と、前記圧縮機の劣化を判定する際に前記制御部において前記圧縮機の運転容量、前記凝縮器送風装置の回転数、前記蒸発器送風装置の回転数、前記減圧装置の開度が決定され、前記冷媒回路の運転状態が定常状態である場合に、前記判定指標算出部により算出された判定指標と、前記基準値設定部により設定された劣化判定基準値とを比較して、前記圧縮機が劣化しているか否かを判定する劣化判定部と、を備えたものである。

Claims (7)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機、前記圧縮機によって圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器、前記凝縮器によって凝縮された冷媒を減圧する減圧装置、及び、前記減圧装置によって減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器が配管接続されて冷媒が循環するように構成された冷媒回路と、
   前記凝縮器に送風する凝縮器送風装置と、
   前記蒸発器に送風する蒸発器送風装置と、
   前記冷媒回路の運転状態量を検出する運転状態量検出手段と、
   前記圧縮機の運転容量、前記凝縮器送風装置の回転数、前記蒸発器送風装置の回転数、及び、前記減圧装置の開度を制御する前記冷媒回路の運転状態量の制御目標値を設定し、前記制御目標値における運転状態量と現在の運転状態量との偏差に応じて前記圧縮機の運転容量、前記凝縮器送風装置の回転数、前記蒸発器送風装置の回転数、及び、前記減圧装置の開度の変更量を決定して前記冷媒回路の冷媒状態を制御する冷媒状態制御運転を行い、前記冷媒状態制御運転による前記冷媒回路の冷媒状態と前記制御目標値とから、前記圧縮機の運転容量、前記凝縮器送風装置の回転数、前記蒸発器送風装置の回転数、及び、前記減圧装置の開度を決定する制御部と、
   前記運転状態量検出手段で検出した運転状態量に基づいて前記圧縮機の劣化判定に用いる判定指標を算出する判定指標算出部と、
   前記運転状態量検出手段で検出した運転状態量に基づいて現在の運転状態に対応した劣化判定基準値を設定する基準値設定部と、
   前記制御部において前記圧縮機の運転容量、前記凝縮器送風装置の回転数、前記蒸発器送風装置の回転数、前記減圧装置の開度が決定され、前記冷媒回路の運転状態が定常状態である場合に、前記判定指標算出部により算出された判定指標と、前記基準値設定部により設定された劣化判定基準値とを比較して、前記圧縮機が劣化しているか否かを判定する劣化判定部と、
   を備えた
   冷凍サイクル装置。
2. 前記制御部は、
   前記冷媒状態制御運転において、
   前記制御目標値と現在の運転状態量との偏差が大きい場合に、前記変更量を大きく設定し、
   前記制御目標値と現在の運転状態量との偏差が小さい場合に、前記変更量を小さく設定する
   請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記減圧装置の開度を制御する前記運転状態量の制御目標値は前記圧縮機の吸入過熱度であって、
   前記制御部は、
   前記冷媒状態制御運転において、前記圧縮機の吸入冷媒が過熱ガス状態となるように前記圧縮機の吸入過熱度の制御目標値を設定し、前記減圧装置の開度を制御する
   請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記減圧装置の開度を制御する前記運転状態量の制御目標値は前記圧縮機の吸入冷媒温度であって、
   前記制御部は、
   前記冷媒状態制御運転において、前記圧縮機の吸入冷媒温度が所定値となるように前記圧縮機の吸入冷媒温度の制御目標値を設定し、前記減圧装置の開度を制御する
   請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記圧縮機の運転容量、前記凝縮器送風装置の回転数、及び、前記蒸発器送風装置の回転数を制御する前記運転状態量の制御目標値は、それぞれ圧縮機の運転容量、冷媒の凝縮温度、及び、冷媒の蒸発温度であって、
   前記制御部は、
   前記圧縮機の運転容量、前記冷媒の凝縮温度、前記冷媒の蒸発温度の制御目標値を、前記運転状態量検出手段により検出した現在の運転状態量と、前記劣化判定基準値の関数における変数範囲に基づいて、前記劣化判定基準値を設定可能な範囲で最も近い条件に設定する
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記劣化判定部は、
   前記冷媒回路の運転状態量のうち、冷媒の凝縮温度、冷媒の蒸発温度、前記蒸発器の出口の冷媒過熱度、前記圧縮機の吐出冷媒温度、前記圧縮機の吸入冷媒温度の各運転状態量について、各運転状態量の所定時間の平均値と同時間の瞬時値との偏差が所定値以内となった場合に定常状態と判定する
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記劣化判定部は、
   前記冷媒回路の定常状態における前記運転状態量の所定時間の平均値を現在の運転状態量とし、
   前記冷媒回路の定常状態における前記運転状態量を基に算出された前記判定指標の所定時間の平均値を現在の判定指標とし、
   現在の判定指標と、現在の運転状態量に基づいて前記基準値設定部により算出された劣化判定基準値と、を比較して前記圧縮機が劣化しているか否かを判定する
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

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