JP2018146159A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒不足が起こると冷凍サイクルの異常判定を行うことができる空気調和機を提供する。【解決手段】空気調和機は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、膨張弁、室内熱交換器を順に環状に接続して形成された冷凍サイクル装置と、圧縮機の頭部温度ＣＯＴを検出する頭部温度センサと、圧縮機を駆動するモータへの入力電流値を検出するモータ電流検出器と、圧縮機を有する室外機への入力電流値（電流ＩＳ）を検出する室外機電流検出器と、モータ電流検出器で検出した入力電流値から圧縮機のトルクＴｒｑを算出し、圧縮機の頭部温度ＣＯＴが所定温度以上で、室外機の入力電流値が所定入力値以下になった場合または／および圧縮機のトルクＴｒｑが所定トルク以下になった場合を第１条件として、第１条件が所定時間継続したとき、圧縮機を停止させる制御装置とを有する。【選択図】図４

Description

本発明は、空気調和機に関し、特に圧縮機の保護制御に関するものである。

従来の空気調和機では、冷媒不足が発生すると圧縮機から冷媒への伝熱量が減少し、圧縮機の吐出温度が上昇する。このため、圧縮機の吐出温度が設定値以上になると異常を検知し、圧縮機を停止させる制御を行っていた。

また、特許文献１では、「圧縮機への入力電流を許容値以下に抑えることにより、圧縮機を過負荷状態から保護するようにしてなる空気調和機において、冷凍サイクルの冷媒量が漏れなどにより不足していると圧縮機の負荷が小さくなり入力電流が少なくなるため、圧縮機の温度（吐出管温度）が許容値まで上昇したときでも入力電流は過負荷保護機能を動作させるまでに上昇せず、圧縮機を保護することができないという問題がある。」としていた。その上で、「室内熱交換器の中間部に温度検出手段を設け、同温度検出手段により検出される冷房運転時の中間温度が所定値以上で、所定時間継続したとき、前記圧縮機の運転を停止させる」ことが開示されている。

特許文献２では、「圧縮機の運転開始してから所定時間経過後、圧縮機の吐出温度が設定温度より低い場合、室温と前記室内熱交換器の中間部の温度を検出し、この検出した室温と室内熱交換器の中間部温度との温度差が所定温度以内の時、前記圧縮機を停止」することが開示されている。

特開平８−２６１５４３号公報 特開２００３−９０５８２号公報

特許文献１では、圧縮機の温度が保護すべき温度上昇したとき入力電流の検出器に頼ることなく、圧縮機を保護するとしている。しかしながら、特許文献１および特許文献２の制御方法でも、冷媒不足が発生したときの異常判定を的確に行うことには十分でない問題があった。

本発明は、前記の課題を解決するための発明であって、冷媒不足時の冷凍サイクルの異常判定を的確に行うことができる空気調和機を提供することを目的としている。

前記目的を達成するため、本発明の空気調和機は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、膨張弁、室内熱交換器を順に環状に接続して形成された冷凍サイクル装置と、圧縮機の頭部温度を検出する頭部温度センサと、圧縮機を駆動するモータへの入力電流値を検出するモータ電流検出器と、圧縮機を有する室外機の入力電流値を検出する室外機電流検出器と、モータ電流検出器で検出した入力電流値から圧縮機のトルクを算出し、圧縮機の頭部温度が所定温度以上で、室外機の入力電流値が所定入力値以下になった場合または／および圧縮機のトルクが所定トルク以下になった場合を第１条件として、第１条件が所定時間継続したとき、圧縮機を停止させる制御装置とを有することを特徴とする。本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。

本発明によれば、空気調和機は冷媒不足を確実に検知し、圧縮機を確実に保護することができる。

実施形態に係る空気調和機の構成の概略を示す図である。 実施形態に係る圧縮機の頭部温度センサの位置を示す図である。 実施形態に係る空気調和機の制御ブロックを示す図である。 第１実施形態に係る圧縮機の保護制御を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る圧縮機の保護制御を示すタイムチャートである。 第２実施形態に係る圧縮機の保護制御を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る冷房時の圧縮機の保護制御を示すタイムチャートである。 第２実施形態に係る暖房時の圧縮機の保護制御を示すタイムチャートである。 第３実施形態に係る圧縮機の保護制御を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る冷房時の圧縮機の保護制御を示すタイムチャートである。 第３実施形態に係る暖房時の圧縮機の保護制御を示すタイムチャートである。

本発明を実施するための実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、空気調和機の構成の概略を示す図である。まず、冷凍サイクル構成について説明する。圧縮機９は、四方弁１０と冷媒配管によって接続され、四方弁１０の一方は、室外熱交換器１３と冷媒配管によって接続される。また、四方弁１０の他方は、室内熱交換器４と冷媒配管によって接続される。そして、室外熱交換器１３と室内熱交換器４は、電動膨張弁１２を介して冷媒配管によって接続される。すなわち、冷凍サイクル装置３０は、圧縮機９と、四方弁１０と、室外熱交換器１３と、電動膨張弁１２（膨張弁）と、室内熱交換器４とが順に環状に冷媒配管によって接続される構成である。

空気調和機の室内機１は、室内熱交換器４の近傍に配置された室内ファン２と室温を検出する室温温度センサ３と、室内熱交換器温度センサ１４と、これらを検出、制御を行う室内制御装置１１Ａなどを有する。空気調和機の室外機６は、室外熱交換器１３の近傍に配置された室外ファン７と、外気温度を検出する外気温度センサ８と、圧縮機９の頭部温度を検出する頭部温度センサ１６と、圧縮機モータ２２（図３参照）への電流を計測する電流検出回路２３と、圧縮機９、電動膨張弁１２、四方弁１０を制御する室外制御装置１１Ｂなどを有する。室内制御装置１１Ａと室外制御装置１１Ｂを含む制御装置１１により空気調和機は制御される。

暖房運転時、圧縮機９から吐出された高温高圧の冷媒は、接続配管を経由して、四方弁１０、室内熱交換器４、電動膨張弁１２、室外熱交換器１３、四方弁１０の順に流れ、低温低圧のガス状の冷媒となって、圧縮機９に吸入される経路（実線矢印参照）を流れる。この間、室内熱交換器４では、室内ファン２の作用により、冷媒は室内空気と熱交換し放熱（凝縮）することで室内の空気を暖める（室内を暖房する）。室外熱交換器１３では、室外ファン７の作用により、冷媒は室外空気と熱交換し吸熱蒸発して、室内側暖房のための熱エネルギーを吸収する。なお、冷房運転時は暖房運転と逆の経路（破線矢印参照）となる。

図２は、実施形態に係る圧縮機９の頭部温度センサ１６の位置を示す図である。図２は、一部を断面として図示している。圧縮機９はスクロール圧縮機として説明する。圧縮機９は、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、圧縮機構部の駆動源の圧縮機モータ２２と、圧縮機構部、圧縮機モータ２２を収納する密閉容器９０とを備える。圧縮機構部は、渦巻状のラップを下部に立設した固定スクロールおよび渦巻状のラップを上部に立設した旋回スクロールを有している。旋回スクロールは、固定スクロールの下方に配置される。

密閉容器９０は、縦型の中央の円筒状のケース９０ａに、上部の蓋チャンバ９０ｂと下部の底チャンバ９０ｃが上下に溶接されて構成されている。密閉容器９０内の上部には圧縮機構部が配置され、下部にはクランク軸を介して圧縮機モータ２２が配置されている。そして、密閉容器９０の底部には、潤滑油が貯留されている。潤滑油は、クランク軸の給油通路を介して、機構部に供給される。上部の蓋チャンバ９０ｂには、圧縮対象の冷媒を吸込む吸込パイプ９０ｄが設けられている。密閉容器９０の内部は圧縮機構部で圧縮された冷媒が吐出される吐出圧室を構成する。中央のケース９０ａ側面には、圧縮された冷媒を吐出する吐出パイプ９０ｅが設けられている。圧縮機９の頭部温度センサ１６は、上部の蓋チャンバ９０ｂに配設されている。

図３は、実施形態に係る空気調和機の制御ブロックを示す図である。空気調和機は、前記したように室内機１と室外機６とから構成されている。室内機１および室外機６には、電源回路１７から電源が供給され、室外機６へ供給される電流ＩＳ（図４参照）を検出する電流検出回路２０が設けられている。

室内機１には、記憶部１１ＡＭを含む室内機１の制御を行う室内制御装置１１Ａと、室内ファンモータ１９を駆動させるためのモータ駆動回路１８と、室内温度を計測するための室温温度センサ３と、室内熱交換器の温度を計測するための室内熱交換器温度センサ１４とが含んでいる。

室外機６には、記憶部１１ＢＭを含む室外機６の制御を行う室外制御装置１１Ｂと、圧縮機モータ２２を駆動させるためのモータ駆動回路２１と、圧縮機９のトルクＴｒｑ（図４参照）を求めるために圧縮機モータ２２への電流を計測する電流検出回路２３と、室外ファンモータ２５を駆動させるためのモータ駆動回路２４と、電動膨張弁モータ２７を駆動させるための電動膨張弁駆動回路２６と、外気温度を検知するための外気温度センサ８と、室外機の熱交換器温度を検知するための室外熱交換器温度センサ１５と、圧縮機９の頭部温度を検知するための頭部温度センサ１６とが含んでいる。

室内制御装置１１Ａでは、室温温度センサ３が検知した室温ＲＴ（図６参照）と室内熱交換器温度センサ１４が検知した室内熱交温度ＩＨＴ（図６参照）を検出し、室内熱交温度ＩＨＴと室温ＲＴとの温度差を算出している。室外制御装置１１Ｂでは、電流検出回路２０が検知した電流ＩＳの検出、外気温度センサ８が検知した外気温度ＯＴ（図６参照）と室外熱交換器温度センサ１５が検知した室外熱交温度ＯＨＴ（図６参照）を検出し、室外熱交温度ＯＨＴと外気温度ＯＴとの温度差を算出している。また、電流検出回路２３が検知した電流から圧縮機９のトルクＴｒｑを算出し、室外制御装置１１Ｂから電動膨張弁駆動回路２６に送信した膨張弁開度を記憶部１１ＢＭに記憶する。さらに、室外制御装置１１Ｂは、圧縮機９が停止した場合、本実施形態の圧縮機９の保護制御（例えば、図４、図６、図９参照）により停止したときと、それ以外で停止したときとを分けて記憶部１１ＢＭに記憶する。

（第１実施形態）
図４は、第１実施形態の圧縮機９の保護制御を示すフローチャートである。制御装置１１は、圧縮機９を運転後（ステップＳ４１）、圧縮機９の運転が所定時間以上か否かを判定する（ステップＳ４２）、圧縮機９の運転が所定時間以上でない場合（ステップＳ４２，Ｎｏ）、ステップＳ４２に戻り、圧縮機９の運転が所定時間以上である場合（ステップＳ４２，Ｙｅｓ）、ステップＳ４３に進む。

ステップＳ４３において、制御装置１１は、圧縮機９のトルクＴｒｑを電流検出回路２３が検知した電流から算出し、室外機６へ流れる電流ＩＳを電流検出回路２０から検出し、圧縮機９の頭部温度ＣＯＴを頭部温度センサ１６から検出する。そして、ステップＳ４４に進む。

ステップＳ４４において、制御装置１１は、圧縮機９のトルクＴｒｑがトルク設定値Ｔｒｑ_０以下であるか（Ｔｒｑ≦Ｔｒｑ_０）、室外機６へ流れる電流ＩＳが電流設定値ＩＳ_０以下であるか（ＩＳ≦ＩＳ_０）、圧縮機９の頭部温度ＣＯＴが１１５℃以下であるか、かつ、頭部温度設定値ＣＯＴ_０以上であるか（１１５℃≧ＣＯＴ≧ＣＯＴ_０）の全ての条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ４４）。制御装置１１は、全ての条件を満たす場合（ステップＳ４４，Ｙｅｓ）、経過時間ｈに制御時間ｔが加算され（ｈ＝ｈ＋ｔまたはｈ←ｈ＋ｔ）（ステップＳ４５）、ステップＳ４６に進む。一方、制御装置１１は、少なくともいずれかの条件を満たさない場合（ステップＳ４４，Ｎｏ）、経過時間ｈは０にリセットし（ｈ＝０）（ステップＳ５１）、ステップＳ４３に戻る。

ステップＳ４６において、制御装置１１は、経過時間ｈが設定時間Ｈ以上であるか否かを判定する。制御装置１１は、経過時間ｈが設定時間Ｈ以上である場合（ステップＳ４６，Ｙｅｓ）、圧縮機９を停止させ（ステップＳ４７）、経過時間ｈが設定時間Ｈ未満の場合（ステップＳ４６，Ｎｏ）、ステップＳ４３に戻る。

圧縮機９の停止後、制御装置１１は、圧縮機９の頭部温度ＣＯＴが頭部温度設定値ＣＯＴ_０未満であるか否かを判定する（ステップＳ４８）。制御装置１１は、圧縮機９の頭部温度ＣＯＴが頭部温度設定値ＣＯＴ_０未満である場合（ステップＳ４８，Ｙｅｓ）、圧縮機９を再起動し（ステップＳ４９）、ステップＳ４２に戻る。一方、制御装置１１は、圧縮機９の頭部温度ＣＯＴが頭部温度設定値ＣＯＴ_０以上である場合（ステップＳ４８，Ｎｏ）、ステップＳ４８に戻る。

図５は、第１実施形態に係る圧縮機９の保護制御を示すタイムチャートである。図５には、圧縮機９が通常運転を開始し、何らかの不具合で冷媒不足が発生した場合を示している。冷媒不足が発生すると、圧縮機９の負荷が小さくなり、トルクＴｒｑおよび室外機６へ流れる電流ＩＳは減少傾向を示し、圧縮機９の頭部温度ＣＯＴは上昇を始める。

制御装置１１は、トルクＴｒｑがトルク設定値Ｔｒｑ_０以下になるとトルクＴｒｑのフラグを立て、電流ＩＳが電流設定値ＩＳ_０以下になると電流ＩＳのフラグを立て、圧縮機９の頭部温度ＣＯＴが頭部温度設定値ＣＯＴ_０以上になると頭部温度ＣＯＴのフラグを立てる。全てのフラグが立った状態が設定時間Ｈ継続したならば、圧縮機９を停止していることがわかる。

第１実施形態では、冷媒漏れなどで冷媒不足が発生しても、冷媒不足を確実に検知し、圧縮機を確実に保護することができる。なお、第１実施形態では、圧縮機９のトルクＴｒｑと室外機６へ流れる電流ＩＳとは、少なくともいずれかを用いてもよい。また、圧縮機９の頭部温度ＣＯＴの代わりに、吐出パイプ９０ｅ（図２参照）近辺の吐出温度を用いてもよい。

（第２実施形態）
図６は、第２実施形態に係る圧縮機９の保護制御を示すフローチャートである。第２実施形態は、第１実施形態に対し、圧縮機９の停止の条件として、室内熱交温度と室温との差分（ＩＨＴ−ＲＴ）、室外熱交温度と外気温度との差分（ＯＨＴ−ＯＴ）とを追加した場合である。図４に示した第１実施形態と同一ステップには同一符号を付し、重複する説明は省略する。

ステップＳ４３Ａにおいて、制御装置１１は、圧縮機９のトルクＴｒｑを電流検出回路２３が検知した電流から算出し、室外機６へ流れる電流ＩＳを電流検出回路２０から検出し、圧縮機９の頭部温度ＣＯＴを頭部温度センサ１６から検出する。また、制御装置１１は、室温ＲＴを室温温度センサ３から検出し、室内熱交温度ＩＨＴを室内熱交換器温度センサ１４から検出し、外気温度ＯＴを外気温度センサ８から検出し、室外熱交温度ＯＨＴを室外熱交換器温度センサ１５から検出する。そして、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ５０において、制御装置１１は、運転モードが冷房モードの場合（ステップＳ５０，冷房）、ステップＳ４４Ｃに進み、運転モードが暖房モードの場合（ステップＳ４４Ｈ，暖房）、ステップＳ４４Ｈに進む。

ステップＳ４４Ｃにおいて、制御装置１１は、圧縮機９のトルクＴｒｑがトルク設定値Ｔｒｑ_０以下であるか（Ｔｒｑ≦Ｔｒｑ_０）、室外機６へ流れる電流ＩＳが電流設定値ＩＳ_０以下であるか（ＩＳ≦ＩＳ_０）、圧縮機９の頭部温度ＣＯＴが１１５℃以下であるか、かつ、頭部温度設定値ＣＯＴ_０以上であるか（１１５℃≧ＣＯＴ≧ＣＯＴ_０）、室内熱交温度ＩＨＴと室温ＲＴとの差分（ＩＨＴ−ＲＴ）が冷房時の設定値Ａ以上であるか（ＩＨＴ−ＲＴ≧Ａ）、室外熱交温度ＯＨＴと外気温度ＯＴとの差分（ＯＨＴ−ＯＴ）が冷房時の設定値Ｂ以下であるか（ＩＨＴ−ＲＴ≦Ｂ）の全ての条件を満たすか否かを判定する。

制御装置１１は、全ての条件を満たす場合（ステップＳ４４Ｃ，Ｙｅｓ）、経過時間ｈに制御時間ｔが加算され（ステップＳ４５）、ステップＳ４６に進む。一方、制御装置１１は、少なくともいずれかの条件を満たさない場合（ステップＳ４４Ｃ，Ｎｏ）、経過時間ｈは０にリセットし（ｈ＝０）（ステップＳ５１）、ステップＳ４３Ａに戻る。

一方、ステップＳ４４Ｈにおいて、制御装置１１は、圧縮機９のトルクＴｒｑがトルク設定値Ｔｒｑ_０以下であるか（Ｔｒｑ≦Ｔｒｑ_０）、室外機６へ流れる電流ＩＳが電流設定値ＩＳ_０以下であるか（ＩＳ≦ＩＳ_０）、圧縮機９の頭部温度ＣＯＴが１１５℃以下であるか、かつ、頭部温度設定値ＣＯＴ_０以上であるか（１１５℃≧ＣＯＴ≧ＣＯＴ_０）、室内熱交温度ＩＨＴと室温ＲＴとの差分（ＩＨＴ−ＲＴ）が暖房時の設定値Ｃ以下であるか（ＩＨＴ−ＲＴ≦Ｃ）、室外熱交温度ＯＨＴと外気温度ＯＴとの差分（ＯＨＴ−ＯＴ）が暖房時の設定値Ｄ以上であるか（ＩＨＴ−ＲＴ≧Ｄ）の全ての条件を満たすか否かを判定する。

制御装置１１は、全ての条件を満たす場合（ステップＳ４４Ｈ，Ｙｅｓ）、経過時間ｈに制御時間ｔが加算され（ステップＳ４５）、ステップＳ４６に進む。一方、制御装置１１は、少なくともいずれかの条件を満たさない場合（ステップＳ４４Ｈ，Ｎｏ）、経過時間ｈは０にリセットし（ｈ＝０）（ステップＳ５１）、ステップＳ４３Ａに戻る。以下のステップは、図４と同様である。

図７は、第２実施形態に係る冷房時の圧縮機９の保護制御を示すタイムチャートである。図７は、図４と比較して、室内熱交温度ＩＨＴと室温ＲＴとの差分（ＩＨＴ−ＲＴ）、室外熱交温度ＯＨＴと外気温度ＯＴとの差分（ＯＨＴ−ＯＴ）が追加されている。

図７には、圧縮機９が通常運転を開始し、何らかの不具合で冷媒不足が発生した場合を示している。冷媒不足が発生すると、圧縮機９の負荷が小さくなり、トルクＴｒｑおよび室外機６へ流れる電流ＩＳは減少傾向を示し、圧縮機９の頭部温度ＣＯＴは上昇を始める。また、室内熱交温度ＩＨＴと室温ＲＴとの差分（ＩＨＴ−ＲＴ）は上昇傾向を示し、室外熱交温度ＯＨＴと外気温度ＯＴとの差分（ＯＨＴ−ＯＴ）は下降傾向を示す。

制御装置１１は、トルクＴｒｑがトルク設定値Ｔｒｑ_０以下になるとトルクＴｒｑのフラグを立て、電流ＩＳが電流設定値ＩＳ_０以下になると電流ＩＳのフラグを立て、圧縮機９の頭部温度ＣＯＴが頭部温度設定値ＣＯＴ_０以上になると頭部温度ＣＯＴのフラグを立てる。また、制御装置１１は、室内熱交温度ＩＨＴと室温ＲＴとの差分（ＩＨＴ−ＲＴ）が、冷房時の設定値Ａ以上になると差分（ＩＨＴ−ＲＴ）のフラグを立て、室外熱交温度ＯＨＴと外気温度ＯＴとの差分（ＯＨＴ−ＯＴ）が、冷房時の設定値Ｂ以下になると差分（ＯＨＴ−ＯＴ）のフラグを立てる。全てのフラグが立った状態が設定時間Ｈ継続したならば、圧縮機９を停止していることがわかる。

図８は、第２実施形態に係る暖房時の圧縮機９の保護制御を示すタイムチャートである。冷媒不足が発生すると、圧縮機９の負荷が小さくなり、トルクＴｒｑおよび室外機６へ流れる電流ＩＳは減少傾向を示し、圧縮機９の頭部温度ＣＯＴは上昇を始める。また、室内熱交温度ＩＨＴと室温ＲＴとの差分（ＩＨＴ−ＲＴ）は下降傾向を示し、室外熱交温度ＯＨＴと外気温度ＯＴとの差分（ＯＨＴ−ＯＴ）は上昇傾向を示す。

制御装置１１は、トルクＴｒｑがトルク設定値Ｔｒｑ_０以下になるとトルクＴｒｑのフラグを立て、電流ＩＳが電流設定値ＩＳ_０以下になると電流ＩＳのフラグを立て、圧縮機９の頭部温度ＣＯＴが頭部温度設定値ＣＯＴ_０以上になると頭部温度ＣＯＴのフラグを立てる。また、制御装置１１は、室内熱交温度ＩＨＴと室温ＲＴとの差分（ＩＨＴ−ＲＴ）が、暖房時の設定値Ｃ以下になると差分（ＩＨＴ−ＲＴ）のフラグを立て、室外熱交温度ＯＨＴと外気温度ＯＴとの差分（ＯＨＴ−ＯＴ）が、暖房時の設定値Ｄ以上になると差分（ＯＨＴ−ＯＴ）のフラグを立てる。全てのフラグが立った状態が設定時間Ｈ継続したならば、圧縮機９を停止していることがわかる。

なお、各設定値は相対値であり、例えば、冷房時の設定値Ａは約−２℃、冷房時の設定値Ｂは約＋３℃、暖房時の設定値Ｃは約＋５℃、暖房時の設定値Ｄは約−３℃である。

第２実施形態によれば、室内熱交温度ＩＨＴと室温ＲＴとの差分（ＩＨＴ−ＲＴ）、室外熱交温度ＯＨＴと外気温度ＯＴとの差分（ＯＨＴ−ＯＴ）を、冷媒不足の検知をするためのパラメータに加えることでより精度よく冷媒不足を検知することができ、誤検知を少なくすることができる。

（第３実施形態）
図９は、第３実施形態に係る圧縮機９の保護制御を示すフローチャートである。第３実施形態は、第２実施形態に対し、圧縮機９の停止の条件として、膨張弁開度Ｐを追加した場合である。図６に示した第２実施形態と同一ステップには同一符号を付し、重複する説明は省略する。

ステップＳ４３Ｂにおいて、制御装置１１は、圧縮機９のトルクＴｒｑを電流検出回路２３が検知した電流から算出し、室外機６へ流れる電流ＩＳを電流検出回路２０から検出し、圧縮機９の頭部温度ＣＯＴを頭部温度センサ１６から検出する。また、制御装置１１は、室温ＲＴを室温温度センサ３から検出し、室内熱交温度ＩＨＴを室内熱交換器温度センサ１４から検出し、外気温度ＯＴを外気温度センサ８から検出し、室外熱交温度ＯＨＴを室外熱交換器温度センサ１５から検出する。さらに、膨張弁開度Ｐは室外制御装置１１Ｂから電動膨張弁駆動回路２６に送信した電動膨張弁開度を記憶部１１ＢＭから取得する。そして、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ５０において、制御装置１１は、運転モードが冷房モードの場合（ステップＳ５０，冷房）、ステップＳ４４ＣＢに進み、運転モードが暖房モードの場合（ステップＳ５０，暖房）、ステップＳ４４ＨＢに進む。

ステップＳ４４ＣＢにおいて、制御装置１１は、圧縮機９のトルクＴｒｑがトルク設定値Ｔｒｑ_０以下であるか（Ｔｒｑ≦Ｔｒｑ_０）、室外機６へ流れる電流ＩＳが電流設定値ＩＳ_０以下であるか（ＩＳ≦ＩＳ_０）、圧縮機９の頭部温度ＣＯＴが１１５℃以下であるか、かつ、頭部温度設定値ＣＯＴ_０以上であるか（１１５℃≧ＣＯＴ≧ＣＯＴ_０）、室内熱交温度ＩＨＴと室温ＲＴとの差分（ＩＨＴ−ＲＴ）が冷房時の設定値Ａ以上であるか（ＩＨＴ−ＲＴ≧Ａ）、室外熱交温度ＯＨＴと外気温度ＯＴとの差分（ＯＨＴ−ＯＴ）が冷房時の設定値Ｂ以下であるか（ＩＨＴ−ＲＴ≦Ｂ）、膨張弁開度Ｐが膨張弁開度設定値Ｐ_０以上であるか（Ｐ≧Ｐ_０）の全ての条件を満たすか否かを判定する。

制御装置１１は、全ての条件を満たす場合（ステップＳ４４ＣＢ，Ｙｅｓ）、経過時間ｈに制御時間ｔが加算され（ステップＳ４５）、ステップＳ４６に進む。一方、制御装置１１は、少なくともいずれかの条件を満たさない場合（ステップＳ４４ＣＢ，Ｎｏ）、経過時間ｈは０にリセットし（ｈ＝０）（ステップＳ５１）、ステップＳ４３Ｂに戻る。

一方、ステップＳ４４ＨＢにおいて、制御装置１１は、圧縮機９のトルクＴｒｑがトルク設定値Ｔｒｑ_０以下であるか（Ｔｒｑ≦Ｔｒｑ_０）、室外機６へ流れる電流ＩＳが電流設定値ＩＳ_０以下であるか（ＩＳ≦ＩＳ_０）、圧縮機９の頭部温度ＣＯＴが１１５℃以下であるか、かつ、頭部温度設定値ＣＯＴ_０以上であるか（１１５℃≧ＣＯＴ≧ＣＯＴ_０）、室内熱交温度ＩＨＴと室温ＲＴとの差分（ＩＨＴ−ＲＴ）が暖房時の設定値Ｃ以下であるか（ＩＨＴ−ＲＴ≦Ｃ）、室外熱交温度ＯＨＴと外気温度ＯＴとの差分（ＯＨＴ−ＯＴ）が暖房時の設定値Ｄ以上であるか（ＯＨＴ−ＯＴ≧Ｄ）、膨張弁開度Ｐが膨張弁開度設定値Ｐ_０以上であるか（Ｐ≧Ｐ_０）の全ての条件を満たすか否かを判定する。

制御装置１１は、全ての条件を満たす場合（ステップＳ４４ＨＢ，Ｙｅｓ）、経過時間ｈに制御時間ｔが加算され（ステップＳ４５）、ステップＳ４６に進む。一方、制御装置１１は、少なくともいずれかの条件を満たさない場合（ステップＳ４４ＨＢ，Ｎｏ）、経過時間ｈは０にリセットし（ｈ＝０）（ステップＳ５１）、ステップＳ４３Ａに戻る。以下のステップは、図６と同様である。

図１０は、第３実施形態に係る冷房時の圧縮機９の保護制御を示すタイムチャートである。図１０は、図７と比較して、膨張弁開度Ｐが追加されている。

図１０には、圧縮機９が通常運転を開始し、何らかの不具合で冷媒不足が発生した場合を示している。冷媒不足が発生すると、圧縮機９の負荷が小さくなり、トルクＴｒｑおよび室外機６へ流れる電流ＩＳは減少傾向を示し、圧縮機９の頭部温度ＣＯＴは上昇を始める。また、室内熱交温度ＩＨＴと室温ＲＴとの差分（ＩＨＴ−ＲＴ）は上昇傾向を示し、室外熱交温度ＯＨＴと外気温度ＯＴとの差分（ＯＨＴ−ＯＴ）は下降傾向を示す。また、膨張弁開度Ｐは、冷媒不足を補おうと開く傾向を示す。

制御装置１１は、トルクＴｒｑがトルク設定値Ｔｒｑ_０以下になるとトルクＴｒｑのフラグを立て、電流ＩＳが電流設定値ＩＳ_０以下になると電流ＩＳのフラグを立て、圧縮機９の頭部温度ＣＯＴが頭部温度設定値ＣＯＴ_０以上になると頭部温度ＣＯＴのフラグを立てる。また、制御装置１１は、室内熱交温度ＩＨＴと室温ＲＴとの差分（ＩＨＴ−ＲＴ）が、冷房時の設定値Ａ以上になると差分（ＩＨＴ−ＲＴ）のフラグを立て、室外熱交温度ＯＨＴと外気温度ＯＴとの差分（ＯＨＴ−ＯＴ）が、冷房時の設定値Ｂ以下になると差分（ＯＨＴ−ＯＴ）のフラグを立てる。また、制御装置１１は、膨張弁開度Ｐが膨張弁開度設定値Ｐ_０以上でフラグを立てる。全てのフラグが立った状態が設定時間Ｈ継続したならば、圧縮機９を停止していることがわかる。

図１１は、第３実施形態に係る暖房時の圧縮機９の保護制御を示すタイムチャートである。冷媒不足が発生すると、圧縮機９の負荷が小さくなり、トルクＴｒｑおよび室外機６へ流れる電流ＩＳは減少傾向を示し、圧縮機９の頭部温度ＣＯＴは上昇を始める。また、室内熱交温度ＩＨＴと室温ＲＴとの差分（ＩＨＴ−ＲＴ）は下降傾向を示し、室外熱交温度ＯＨＴと外気温度ＯＴとの差分（ＯＨＴ−ＯＴ）は上昇傾向を示す。

制御装置１１は、トルクＴｒｑがトルク設定値Ｔｒｑ_０以下になるとトルクＴｒｑのフラグを立て、電流ＩＳが電流設定値ＩＳ_０以下になると電流ＩＳのフラグを立て、圧縮機９の頭部温度ＣＯＴが頭部温度設定値ＣＯＴ_０以上になると頭部温度ＣＯＴのフラグを立てる。また、制御装置１１は、室内熱交温度ＩＨＴと室温ＲＴとの差分（ＩＨＴ−ＲＴ）が、暖房時の設定値Ｃ以下になると差分（ＩＨＴ−ＲＴ）のフラグを立て、室外熱交温度ＯＨＴと外気温度ＯＴとの差分（ＯＨＴ−ＯＴ）が、暖房時の設定値Ｄ以上になると差分（ＯＨＴ−ＯＴ）のフラグを立てる。また、制御装置１１は、膨張弁開度Ｐが膨張弁開度設定値Ｐ_０以上でフラグを立てる。全てのフラグが立った状態が設定時間Ｈ継続したならば、圧縮機９を停止していることがわかる。

第３実施形態によれば、冷媒不足が生じると、圧縮機９の頭部温度ＣＯＴを下げようと膨張弁開度Ｐを開く制御が働くため、より精度よく冷媒不足を検知することができる。

以上の実施形態について、まとめると下記のようになる。
第１実施形態の空気調和機によれは、圧縮機９、四方弁１０、室外熱交換器１３、電動膨張弁１２、室内熱交換器４を順に環状に接続して形成された冷凍サイクル装置３０と、圧縮機９の頭部温度を検出する頭部温度センサ１６と、圧縮機９を駆動するモータへの入力電流値を検出するモータ電流検出器（例えば、電流検出回路２３）と、圧縮機９を有する室外機の入力電流値を検出する室外機電流検出器（例えば、電流検出回路２０）と、モータ電流検出器で検出した入力電流値から圧縮機９のトルクを算出し、圧縮機９の頭部温度ＣＯＴが所定温度（例えば、頭部温度設定値ＣＯＴ_０）以上で、室外機６の入力電流値（例えば、電流ＩＳ）が所定入力値（例えば、電流設定値ＩＳ_０）以下になった場合または／および圧縮機９のトルクＴｒｑが所定トルク（例えば、トルク設定値Ｔｒｑ_０）以下になった場合を第１条件として、第１条件が所定時間（例えば、設定時間Ｈ）継続したとき、圧縮機９を停止させる制御装置１１とを有する。これにより、冷媒漏れなどで冷媒不足が発生しても、冷媒不足を確実に検知し、圧縮機を確実に保護することができる。

第２実施形態の空気調和機によれば、さらに、室内熱交換器４の温度を検出する室内熱交換器温度センサ１４と、室内の温度である室温ＲＴを検出する室温温度センサ３と、室外熱交換器１３の温度を検出する室外熱交換器温度センサ１５と、室外の温度である外気温を検出する外気温度センサ８と、を有する。

制御装置１１は、第１条件に加えて、冷房時に、室内熱交換器４の温度（例えば、室内熱交温度ＩＨＴ）と室温ＲＴとの差分が所定室内温度（例えば、冷房時の設定値Ａ）以上の場合、かつ室外熱交換器１３の温度（例えば、室外熱交温度ＯＨＴ）と外気温（例えば、外気温度ＯＴ）との差分が所定室外温度（例えば、冷房時の設定値Ｂ）以下の場合を第２条件として、第２条件が所定時間継続したとき、圧縮機９を停止させる。

または、制御装置１１は、第１条件に加えて、暖房時に、室内熱交換器４の温度と前記室温ＲＴとの差分が所定室内温度（例えば、暖房時の設定値Ｃ）以下の場合、かつ室外熱交換器１３の温度と外気温との差分が所定室外温度（例えば、暖房時の設定値Ｄ）以上の場合を第２条件として、第２条件が所定時間継続したとき、圧縮機９を停止させる。

これにより、室内熱交温度ＩＨＴと室温ＲＴとの差分（ＩＨＴ−ＲＴ）、室外熱交温度ＯＨＴと外気温度ＯＴとの差分（ＯＨＴ−ＯＴ）を、冷媒不足の検知をするためのパラメータに加えることでより精度よく冷媒不足を検知することができ、誤検知を少なくすることができる。

第３実施形態の空気調和機によれば、さらに、制御装置１１は、第２条件に加えて、膨張弁の開度（例えば、膨張弁開度Ｐ）が所定開度（例えば、膨張弁開度設定値Ｐ_０）以上となった場合を第３条件として、第３条件が所定時間継続したとき、圧縮機９を停止させる。これにより、冷媒不足が生じると、圧縮機９の頭部温度ＣＯＴを下げようと膨張弁開度Ｐを開く制御が働くため、より精度よく冷媒不足を検知することができる。

第１実施形態から第３実施形態のいずれかの実施形態において、制御装置１１は、圧縮機９が停止した場合、圧縮機９の頭部温度が所定温度以下になったときに圧縮機９を起動させる。これにより、圧縮機９の無駄な停止を防止することができる。

制御装置１１は、圧縮機９が停止した場合、圧縮機９の保護制御で停止したときと、それ以外で停止したときとを分けて記憶部に記憶する。これにより、保守点検において、どのようなときに圧縮機９が停止したか否かを保守員が容易に把握することができる。

１ 室内機
２ 室内ファン
３ 室温温度センサ
４ 室内熱交換器
６ 室外機
７ 室外ファン
８ 外気温度センサ
９ 圧縮機
１０ 四方弁
１１ 制御装置
１１Ａ 室内制御装置
１１Ｂ 室外制御装置
１２ 電動膨張弁
１３ 室外熱交換器
１４ 室内熱交換器温度センサ
１５ 室外熱交換器温度センサ
１６ 頭部温度センサ
１７ 電源回路
１８ モータ駆動回路
１９ 室内ファンモータ
２０ 電流検出回路（室外機電流検出器）
２１ モータ駆動回路
２２ 圧縮機モータ
２３ 電流検出回路
２４ モータ駆動回路
２５ 室外ファンモータ
２６ 電動膨張弁駆動回路
２７ 電動膨張弁モータ
３０ 冷凍サイクル装置
Ａ 冷房時の設定値（所定室内温度）
Ｂ 冷房時の設定値（所定室外温度）
Ｃ 暖房時の設定値（所定室内温度）
Ｄ 暖房時の設定値（所定室外温度）
ＣＯＴ 頭部温度
ＣＯＴ_０ 頭部温度設定値（所定温度）
ｈ 経過時間
Ｈ 設定時間（所定時間）
ＩＨＴ 室内熱交温度
ＩＳ 電流（入力電流値）
ＩＳ_０ 電流設定値（所定入力値）
ＯＨＴ 室外熱交温度
ＯＴ 外気温度（外気温）
Ｐ 膨張弁開度
Ｐ_０ 膨張弁開度設定値（所定開度）
ＲＴ 室内温度（室温）
ｔ 制御時間
Ｔｒｑ トルク
Ｔｒｑ_０ トルク設定値（所定トルク）

Claims (6)

1. 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、膨張弁、室内熱交換器を順に環状に接続して形成された冷凍サイクル装置と、
   前記圧縮機の頭部温度を検出する頭部温度センサと、
   前記圧縮機を駆動するモータへの入力電流値を検出するモータ電流検出器と、
   前記圧縮機を有する室外機の入力電流値を検出する室外機電流検出器と、
   前記モータ電流検出器で検出した入力電流値から前記圧縮機のトルクを算出し、前記圧縮機の頭部温度が所定温度以上で、前記室外機の入力電流値が所定入力値以下になった場合または／および前記圧縮機のトルクが所定トルク以下になった場合を第１条件として、前記第１条件が所定時間継続したとき、前記圧縮機を停止させる制御装置とを有する
   ことを特徴とする空気調和機。
2. 前記空気調和機は、さらに、
   前記室内熱交換器の温度を検出する室内熱交換器温度センサと、
   室内の温度である室温を検出する室温温度センサと、
   前記室外熱交換器の温度を検出する室外熱交換器温度センサと、
   室外の温度である外気温を検出する外気温度センサと、を有し、
   前記制御装置は、前記第１条件に加えて、
   冷房時に、前記室内熱交換器の温度と前記室温との差分が所定室内温度以上の場合、かつ前記室外熱交換器の温度と前記外気温との差分が所定室外温度以下の場合を第２条件として、前記第２条件が所定時間継続したとき、前記圧縮機を停止させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記空気調和機は、さらに、
   前記室内熱交換器の温度を検出する室内熱交換器温度センサと、
   室内の温度である室温を検出する室温温度センサと、
   前記室外熱交換器の温度を検出する室外熱交換器温度センサと、
   室外の温度である外気温を検出する外気温度センサと、を有し、
   前記制御装置は、前記第１条件に加えて、
   暖房時に、前記室内熱交換器の温度と前記室温との差分が所定室内温度以下の場合、かつ前記室外熱交換器の温度と前記外気温との差分が所定室外温度以上の場合を第２条件として、前記第２条件が所定時間継続したとき、前記圧縮機を停止させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
4. 前記空気調和機は、さらに、
   前記制御装置は、前記第２条件に加えて、前記膨張弁の開度が所定開度以上となった場合を第３条件として、前記第３条件が所定時間継続したとき、前記圧縮機を停止させる
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の空気調和機。
5. 前記制御装置は、前記圧縮機が停止した場合、前記圧縮機の頭部温度が前記所定温度以下になったときに前記圧縮機を起動させる
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の空気調和機。
6. 前記制御装置は、前記圧縮機が停止した場合、前記圧縮機の保護制御によって停止したときと、それ以外で停止したときとを分けて記憶部に記憶する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の空気調和機。

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