WO2007125951A1

WO2007125951A1 - 空気調和装置

Info

Publication number: WO2007125951A1
Application number: PCT/JP2007/058937
Authority: WO
Inventors: Manabu Yoshimi; Shinichi Kasahara
Original assignee: Daikin Industries, Ltd.
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2007-04-25
Publication date: 2007-11-08
Also published as: EP2012079A1; AU2007244357A1; US20090095000A1; JP2007292428A; CN101865509B; EP2012079A4; JP4705878B2; AU2007244357B2; CN101865509A; KR20090013187A; CN101427087A

Abstract

　演算負荷を抑えつつ、冷媒回路内の冷媒量の適否を高精度に判定できるようにする。空気調和装置（１）は、圧縮機（２１）と室外熱交換器（２３）と室内膨張弁（４１、５１）と室内熱交換器（４２、５２）とが接続されることによって構成される冷媒回路（１０）と、冷媒回路（１０）内を循環する冷媒量である冷媒循環量Ｗｃが一定となるように構成機器の制御を行う冷媒量判定運転を行うことが可能な運転制御手段と、冷媒量判定運転における冷媒回路（１０）を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量を用いて冷媒回路（１０）内の冷媒量の適否を判定する冷媒量判定手段とを備えている。

Description

明細書

空気調和装置

技術分野

[0001] 本発明は、空気調和装置の冷媒回路内の冷媒量の適否を判定する機能、特に、圧縮機と凝縮器と膨張機構と蒸発器とが接続されることによって構成される空気調和装置の冷媒回路内の冷媒量の適否を判定する機能に関する。

背景技術

[0002] 従来より、空気調和装置の冷媒回路内の冷媒量の過不足を判定するために、凝縮器の出口における冷媒の過冷却度等の値と冷媒回路の冷媒量との関係力冷媒回路内の冷媒量の過不足を判定する手法が提案されている（例えば、特許文献 1参照

) o

また、空気調和装置の冷媒回路内の冷媒量の過不足を判定するために、冷凍サイクル特性のシミュレーションを行い、この演算結果を用いて、冷媒量の過不足を判定する手法も提案されて!ヽる (例えば、特許文献 2参照)。

特許文献 1：特開平 3— 186170号公報

特許文献 2：特開 2000 - 304388号公報

発明の開示

[0003] 前者の手法は、冷媒回路の冷媒量の変化を、実質的に凝縮器の冷媒量の変化として捉えて、冷媒回路内の冷媒量の過不足を判定する手法であり、この判定のために、凝縮器の出口における過冷却度等を使用している。特に、過冷却度は、凝縮器内部配管に溜り込む液冷媒量と強い相関があり、冷媒量判定の重要な指標である。凝縮器内部に溜り込む液冷媒量は、凝縮器での熱交換量に依存しており、この熱交換量は、熱通過率 Kに伝熱面積 Aを乗算した係数 KAと冷媒と空気の平均温度差を乗算して求められる。ここで、熱通過率 Kと平均温度差とは、冷媒回路内を循環する冷媒量 (以下、冷媒循環量とする)の変動により非線形に値が変化するため、冷媒循環量が一定しない状態で、凝縮器の出口における過冷却度等によって冷媒回路内の冷媒量の適否を判定しょうとしても、判定誤差が大きくなつてしまうという問題がある。尚、前者の方法においても、圧縮機の回転数を回転数目標値において一定にするという制御を行っている力圧縮機の回転数を目標値で一定にしたとしても、必ずしも冷媒循環量が一定になるわけではないため、上述の判定誤差の問題を避けることはできない。

[0004] また、後者の手法は、冷凍サイクル特性のシミュレーションと、う莫大な量の演算が必要であり、従来の空気調和装置に搭載されるマイコン等の演算装置では演算時間が長くなつたり、また、演算そのものが不可能になるおそれがある。

本発明の課題は、演算負荷を抑えつつ、冷媒回路内の冷媒量の適否を高精度に判定できるようにすることにある。

[0005] 第 1の発明にかかる空気調和装置は、圧縮機と凝縮器と膨張機構と蒸発器とが接続されることによって構成される冷媒回路と、冷媒回路内を循環する冷媒量である冷媒循環量が一定となるように構成機器の制御を行う冷媒量判定運転を行うことが可能な運転制御手段と、冷媒量判定運転における冷媒回路を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量を用いて冷媒回路内の冷媒量の適否を判定する冷媒量判定手段とを備えている。

[0006] この空気調和装置では、冷媒量判定運転にお!、て、冷媒回路内を循環する冷媒量である冷媒循環量が一定になるように構成機器の制御を行っているため、凝縮器出口の過冷却度と凝縮器内部に溜る液冷媒量の相関における線形性が良好になる。これにより、この空気調和装置では、冷凍サイクル特性のシミュレーションのような演算負荷の大きい手法を使用することなぐ冷媒回路内の冷媒量の適否を高精度に判定することができる。ここで、「冷媒回路を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量」とは、冷媒回路を流れる冷媒の温度や圧力等の状態量及び空気調和装置を構成する機器の状態量を意味してヽる。

[0007] 第 2の発明にかかる空気調和装置は、第 1の発明にかかる空気調和装置において、圧縮機は、回転数を変化させることによって運転容量を可変できるものである。運転制御手段は、冷媒量判定運転において、冷媒循環量が一定となるように圧縮機の回転数を変化させる。

この空気調和装置では、圧縮機の回転数を変化させることによって冷媒循環量を一定にすることができるため、確実に冷媒循環量を一定にすることができ、冷媒回路内の冷媒量の適否の判定精度を向上させることができる。

[0008] 第 3の発明にかかる空気調和装置は、第 1又は第 2の発明にかかる空気調和装置において、冷媒循環量は、冷媒回路を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量に基づいて演算される。

[0009] 第 4の発明に力かる空気調和装置は、第 3の発明に力かる空気調和装置にお!、て、冷媒循環量の演算に使用される運転状態量は、圧縮機の吸入側における冷媒温度、圧縮機の吸入側における冷媒圧力、圧縮機の吐出側における冷媒温度、圧縮機の吐出側における冷媒圧力、凝縮器の入口側における冷媒の過熱度、凝縮器の出口側における冷媒の過冷却度、冷媒の凝縮温度、及び冷媒の蒸発温度のうち、少なくとも 1つを含んでいる。

この空気調和装置では、冷媒循環量を、冷媒回路を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量から演算するようにしているため、冷媒循環量を検出するための流量計が不要である。

図面の簡単な説明

[0010] [図 1]本発明の一実施形態に力かる空気調和装置の概略構成図である。

[図 2]空気調和装置の制御ブロック図である。

[図 3]冷媒自動充填運転のフローチャートである。

[図 4]冷媒量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（四路切換弁等の図示を省略)である。

[図 5]冷媒漏洩検知運転モードのフローチャートである。

符号の説明

[0011] 1 空気調和装置

10 冷媒回路

21 圧縮機

23 室外熱交 (凝縮器）

41、 51 室内膨張弁 (膨張機構）

42、 52 室内熱交換器 (蒸発器）発明を実施するための最良の形態

[0012] 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、本発明の一実施形態に力かる空気調和装置 1の概略構成図である。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、ビル等の室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台の熱源ユニットとしての室外ユニット 2と、それに並列に接続された複数台（本実施形態では、 2台）の利用ユニットとしての室内ユニット 4、 5と、室外ユニット 2と室内ユニット 4、 5とを接続する冷媒連絡配管としての液冷媒連絡配管 6及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、 5と、液冷媒連絡配管 6及びガス冷媒連絡配管 7とが接続されること〖こよって構成されて、る。

[0013] <室内ユニット >

室内ユニット 4、 5は、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により、又は、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、 5は、液冷媒連絡配管 6及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、 5の構成について説明する。尚、室内ユニット 4と室内ユニット 5とは同様の構成であるため、ここでは、室内ユニット 4の構成のみ説明し、室内ュ- ット 5の構成については、それぞれ、室内ユニット 4の各部を示す 40番台の符号の代わりに 50番台の符号を付して、各部の説明を省略する。

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 10a ( 室内ユニット 5では、室内側冷媒回路 10b)を有している。この室内側冷媒回路 10a は、主として、膨張機構としての室内膨張弁 41と、利用側熱交換器としての室内熱交翻 42とを有している。

[0014] 本実施形態において、室内膨張弁 41は、室内側冷媒回路 10a内を流れる冷媒の流量の調節等を行うために、室内熱交換器 42の液側に接続された電動膨張弁である。

本実施形態において、室内熱交は、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^^である。

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 42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 43を有している。室内ファン 43は、室内熱交換器 42に供給する空気の風量 Wr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ファンモータ力もなるモータ 43aによって駆動される遠心ファンや多翼ファン等である。

[0015] また、室内ユニット 4には、各種のセンサが設けられている。室内熱交換器 42の液側には、冷媒の温度 (すなわち、暖房運転時における凝縮温度 Tc又は冷房運転時における蒸発温度 Teに対応する冷媒温度)を検出する液側温度センサ 44が設けられている。室内熱交換器 42のガス側には、冷媒の温度 Teoを検出するガス側温度センサ 45が設けられている。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 Tr)を検出する室内温度センサ 46が設けられている。本実施形態において、液側温度センサ 44、ガス側温度センサ 45及び室内温度センサ 46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 47を有している。そして、室内側制御部 47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うことができるようになって、る。

[0016] <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及びガス冷媒連絡配管 7を介して室内ユニット 4、 5に接続されており、室内ユニット 4、 5の間で冷媒回路 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 10cを有している。この室外側冷媒回路 10 cは、主として、圧縮機 21と、四路切換弁 22と、熱源側熱交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 38と、アキュムレータ 24と、温度調節機構としての過冷却器 25と、液側閉鎖弁 26と、ガス側閉鎖弁 27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 Rmが制御されるモータ 21aによって駆動される容積式圧縮機である。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。

[0017] 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 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 42、 52を室外熱交 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 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（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 42、 52 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を室内熱交翻 42、 52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のガス側とを接続することが可能である（図 1の四路切換弁 22の破線を参照)。

[0018] 本実施形態において、室外熱交は、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。

本実施形態において、室外膨張弁 38は、室外側冷媒回路 10c内を流れる冷媒の圧力や流量等の調節を行うために、室外熱交換器 23の液側に接続された電動膨張弁である。

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 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 28を有している。この室外ファン 28は、室外熱交^^ 23に供給する空気の風量 Wo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ファンモータ力もなるモータ 28aによって駆動されるプロペラファン等である。

[0019] 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、室内ュニット 4、 5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。

過冷却器 25は、本実施形態において、 2重管式の熱交換器であり、室外熱交換器 23において凝縮された後に、室内膨張弁 41、 51に送られる冷媒を冷却するために設けられている。過冷却器 25は、本実施形態において、室外膨張弁 38と液側閉鎖弁 26との間に接続されて!ヽる。

本実施形態において、過冷却器 25の冷却源としてのバイパス冷媒回路 61が設けられている。尚、以下の説明では、冷媒回路 10からバイパス冷媒回路 61を除いた部分を、便宜上、主冷媒回路と呼ぶことにする。

[0020] バイパス冷媒回路 61は、室外熱交換器 23から室内膨張弁 41、 51へ送られる冷媒の一部を主冷媒回路から分岐させて圧縮機 21の吸入側に戻すように主冷媒回路に接続されている。具体的には、バイパス冷媒回路 61は、室外膨張弁 38から室内膨張弁 41、 51に送られる冷媒の一部を室外熱交と過冷却器 25との間の位置力も分岐させるように接続された分岐回路 61aと、過冷却器 25のバイパス冷媒回路側の出口カゝら圧縮機 21の吸入側に戻すように圧縮機 21の吸入側に接続された合流回路 61bとを有している。そして、分岐回路 61aには、バイパス冷媒回路 61を流れる冷媒の流量を調節するためのバイパス膨張弁 62が設けられている。ここで、バイパス膨張弁 62は、電動膨張弁力もなる。これにより、室外熱交翻23から室内膨張弁 41 、 51に送られる冷媒は、過冷却器 25において、ノィパス膨張弁 62によって減圧された後のバイパス冷媒回路 61を流れる冷媒によって冷却される。すなわち、過冷却器 25は、バイパス膨張弁 62の開度調節によって能力制御が行われることになる。液側閉鎖弁 26及びガス側閉鎖弁 27は、外部の機器，配管 (具体的には、液冷媒連絡配管 6及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 26は、室外熱交翻23に接続されている。ガス側閉鎖弁 27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、室外ュ- ット 2には、圧縮機 21の吸入圧力 Psを検出する吸入圧力センサ 29と、圧縮機 21の吐出圧力 Pdを検出する吐出圧力センサ 30と、圧縮機 21の吸入温度 Tsを検出する吸入温度センサ 31と、圧縮機 21の吐出温度 Tdを検出する吐出温度センサ 32とが設けられている。吸入温度センサ 31は、アキュムレータ 24と圧縮機 21との間の位置に設けられている。室外熱交換器 23には、室外熱交換器 23内を流れる冷媒の温度 (すなわち、冷房運転時における凝縮温度 Tc又は暖房運転時における蒸発温度 Te に対応する冷媒温度)を検出する熱交温度センサ 33が設けられている。室外熱交換器 23の液側には、冷媒の温度 Tcoを検出する液側温度センサ 34が設けられて、る。過冷却器 25の主冷媒回路側の出口には、冷媒の温度 (すなわち、液管温度 Tip) を検出する液管温度センサ 35が設けられている。ノィパス冷媒回路 61の合流回路 6 lbには、過冷却器 25のバイパス冷媒回路側の出口を流れる冷媒の温度を検出するためのバイパス温度センサ 63が設けられて!/、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 Ta)を検出する室外温度センサ 36が設けられている。本実施形態において、吸入温度センサ 31、吐出温度センサ 32、熱交温度センサ 33、液側温度センサ 34、液管温度センサ 35、室外温度センサ 36及びバイノス温度センサ 63は、サーミスタからなる。また、室外ュニット 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 37を有している。そして、室外側制御部 37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 21a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、 5の室内側制御部 47、 57との間で伝送線 8aを介して制御信号等のやりとりを行うことができるようになつている。すなわち、室内側制御部 47、 57と室外側制御部 37と制御部 37、 47、 57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。 [0022] 帘 U御咅 8ίま、図 2【こ示されるよう【こ、各種センサ 29〜36、 44〜46、 54〜56、 63の検出信号を受けることができるように接続されるとともに、これらの検出信号等に基づヽて各種機器及び弁 21、 22、 24、 28a, 38、 41、 43a, 51、 53a, 62を帘 U御することができるように接続されている。また、制御部 8には、後述の冷媒漏洩検知運転において、冷媒漏洩を検知したことを知らせるための LED等力なる警告表示部 9が接続されている。ここで、図 2は、空気調和装置 1の制御ブロック図である。

<冷媒連絡配管 >

冷媒連絡配管 6、 7は、空気調和装置 1をビル等の設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒配管であり、設置場所や室外ユニットと室内ユニットとの組み合わせ等の設置条件に応じて種々の長さや管径を有するものが使用される。

[0023] 以上のように、室内側冷媒回路 10a、 10bと、室外側冷媒回路 10c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。また、この冷媒回路 10は、バイパス冷媒回路 61と、バイパス冷媒回路 61を除く主冷媒回路と力構成されていると言い換えることもできる。そして、本実施形態の空気調和装置 1 は、室内側制御部 47、 57と室外側制御部 37とから構成される制御部 8によって、四路切換弁 22により冷房運転及び暖房運転を切り換えて運転を行うとともに、各室内ユニット 4、 5の運転負荷に応じて、室外ユニット 2及び室内ユニット 4、 5の各機器の制御を行うようになって、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。

[0024] 本実施形態の空気調和装置 1の運転モードとしては、各室内ユニット 4、 5の運転負荷に応じて室外ユニット 2及び室内ユニット 4、 5の構成機器の制御を行う通常運転モードと、空気調和装置 1の構成機器の設置後 (具体的には、最初の機器設置後に限られず、例えば、室内ユニット等の構成機器を追加や撤去する等の改造後や機器の故障を修理した後等も含まれる）に行われる試運転を行うための試運転モードと、試運転を終了して通常運転を開始した後において、冷媒回路 10からの冷媒の漏洩の有無を判定する冷媒漏洩検知運転モードとがある。そして、通常運転モードには、主として、室内の冷房を行う冷房運転と、室内の暖房を行う暖房運転とが含まれている。また、試運転モードには、主として、冷媒回路 10内に冷媒を充填する冷媒自動充填運転が含まれている。

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 >

(冷房運転）

まず、通常運転モードにおける冷房運転について、図 1及び図 2を用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の吸入側がガス側閉鎖弁 27及びガス冷媒連絡配管 7を介して室内熱交換器 42、 52のガス側に接続された状態となっている。室外膨張弁 38は、全開状態にされている。液側閉鎖弁 26 及びガス側閉鎖弁 27は、開状態にされている。各室内膨張弁 41、 51は、室内熱交 42、 52の出口（すなわち、室内熱交換器 42、 52のガス側）における冷媒の過熱度 SHrが過熱度目標値 SHrsで一定になるように開度調節されるようになって!/、る。本実施形態において、各室内熱交換器 42、 52の出口における冷媒の過熱度 SHr は、ガス側温度センサ 45、 55により検出される冷媒温度値力も液側温度センサ 44、 54により検出される冷媒温度値 (蒸発温度 Teに対応)を差し引くことによって検出されるか、又は、吸入圧力センサ 29により検出される圧縮機 21の吸入圧力 Psを蒸発温度 Teに対応する飽和温度値に換算し、ガス側温度センサ 45、 55により検出される冷媒温度値からこの冷媒の飽和温度値を差し引くことによって検出される。尚、本実施形態では採用していないが、各室内熱交換器 42、 52内を流れる冷媒の温度を検出する温度センサを設けて、この温度センサにより検出される蒸発温度 Teに対応する冷媒温度値を、ガス側温度センサ 45、 55により検出される冷媒温度値から差し引くことによって、各室内熱交換器 42、 52の出口における冷媒の過熱度 SHrを検出するようにしてもよい。また、バイパス膨張弁 62は、過冷却器 25のバイパス冷媒回路側の出口における冷媒の過熱度 SHbが過熱度目標値 SHbs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、過冷却器 25のバイパス冷媒回路側の出口における冷媒の過熱度 SHbは、吸入圧力センサ 29により検出される圧縮機 21の吸入圧力 Psを蒸発温度 Teに対応する飽和温度値に換算し、バイパス温度センサ 63 により検出される冷媒温度値からこの冷媒の飽和温度値を差し引くことによって検出される。尚、本実施形態では採用していないが、過冷却器 25のバイパス冷媒回路側の入口に温度センサを設けて、この温度センサにより検出される冷媒温度値をバイパス温度センサ 63により検出される冷媒温度値力も差し引くことによって、過冷却器 25 のバイパス冷媒回路側の出口における冷媒の過熱度 SHbを検出するようにしてもよい。

[0026] この冷媒回路 10の状態で、圧縮機 21、室外ファン 28及び室内ファン 43、 53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 28によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となる。そして、この高圧の液冷媒は、室外膨張弁 38を通過して、過冷却器 2 5に流入し、バイパス冷媒回路 61を流れる冷媒と熱交換を行ってさらに冷却されて過冷却状態になる。このとき、室外熱交において凝縮した高圧の液冷媒の一部は、バイパス冷媒回路 61に分岐され、バイパス膨張弁 62によって減圧された後に、圧縮機 21の吸入側に戻される。ここで、バイノス膨張弁 62を通過する冷媒は、圧縮機 21の吸入圧力 Ps近くまで減圧されることで、その一部が蒸発する。そして、バイパス冷媒回路 61のバイパス膨張弁 62の出口力も圧縮機 21の吸入側に向力つて流れる冷媒は、過冷却器 25を通過して、主冷媒回路側の室外熱交換器 23から室内ュニット 4、 5へ送られる高圧の液冷媒と熱交換を行う。

[0027] そして、過冷却状態になった高圧の液冷媒は、液側閉鎖弁 26及び液冷媒連絡配管 6を経由して、室内ユニット 4、 5に送られる。この室内ユニット 4、 5に送られた高圧の液冷媒は、室内膨張弁 41、 51によって圧縮機 21の吸入圧力 Ps近くまで減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となって室内熱交換器 42、 52に送られ、室内熱交換器 42、 52において室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。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 27及び四路切換弁 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。 (暖房運転）

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。

[0028] 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 の吐出側がガス側閉鎖弁 27及びガス冷媒連絡配管 7を介して室内熱交換器 42、 52 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 38は、室外熱交 23に流入する冷媒を室外熱交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 Pe)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 26及びガス側閉鎖弁 27は、開状態にされている。室内膨張弁 41、 51は、室内熱交換器 42、 52の出口における冷媒の過冷却度 SCrが過冷却度目標値 SCrsで一定になるように開度調節されるようになつている。本実施形態において、室内熱交換器 42、 52の出口における冷媒の過冷却度 SCrは、吐出圧力センサ 30により検出される圧縮機 21の吐出圧力 Pdを凝縮温度 Tcに対応する飽和温度値に換算し、この冷媒の飽和温度値から液側温度センサ 44、 54により検出される冷媒温度値を差し引くことによって検出される。尚、本実施形態では採用していないが、各室内熱交換器 42、 52内を流れる冷媒の温度を検出する温度センサを設けて、この温度センサにより検出される凝縮温度 T cに対応する冷媒温度値を、液側温度センサ 44、 54により検出される冷媒温度値から差し引くことによって室内熱交^^ 42、 52の出口における冷媒の過冷却度 SCrを検出するようにしてもよい。また、バイパス膨張弁 62は、閉止されている。

[0029] この冷媒回路 10の状態で、圧縮機 21、室外ファン 28及び室内ファン 43、 53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 27及びガス冷媒連絡配管 7を経由して、室内ュニット 4、 5〖こ送られる。

そして、室内ユニット 4、 5に送られた高圧のガス冷媒は、室外熱交^^ 42、 52において、室内空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となった後、室内膨張弁 41、 51を通過する際に、室内膨張弁 41、 51の弁開度に応じて減圧される。

この室内膨張弁 41、 51を通過した冷媒は、液冷媒連絡配管 6を経由して室外ュ- ット 2に送られ、液側閉鎖弁 26、過冷却器 25及び室外膨張弁 38を経由してさらに減圧された後に、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 28によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発し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に吸人される。

[0030] 以上のような通常運転モードにおける運転制御は、冷房運転及び暖房運転を含む通常運転を行う通常運転制御手段として機能する制御部 8 (より具体的には、室内側制御部 47、 57と室外側制御部 37と制御部 37、 47、 57間を接続する伝送線 8a)によつて行われる。

<試運転モード (冷媒自動充填運転） >

次に、試運転モードについて、図 1〜図 3を用いて説明する。ここで、図 3は、冷媒自動充填運転のフローチャートである。

本実施形態では、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、 5とをビル等の設置場所に設置し、液冷媒連絡配管 6及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、液冷媒連絡配管 6及びガス冷媒連絡配管 7の容積に応じて不足する冷媒を冷媒回路 10内に追加充填する場合を例にして説明する

[0031] まず、室外ユニット 2の液側閉鎖弁 26及びガス側閉鎖弁 27を開けて、室外ユニット 2に予め充填されている冷媒を冷媒回路 10内に充満させる。

次に、試運転を行う作業者が、追加充填用の冷媒ボンべを冷媒回路 10のサービスポート（図示せず）に接続し、制御部 8に対して直接に又はリモコン（図示せず)等を通じて遠隔から試運転を開始する指令を出すと、制御部 8によって、図 4に示されるステツプ S 11〜ステップ S 13の処理が行われる。

(ステップ S 11：冷媒量判定運転）

冷媒自動充填運転の開始指令がなされると、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で、かつ、室内ユニット 4、 5の室内膨張弁 41 、 51及び室外膨張弁 38が開状態となり、圧縮機 21、室外ファン 28及び室内ファン 4 3、 53が起動されて、室内ユニット 4、 5の全てについて強制的に冷房運転 (以下、室内ユニット全数運転とする）が行われる。

[0032] すると、図 4に示されるように、冷媒回路 10において、圧縮機 21から凝縮器として機能する室外熱交までの流路には圧縮機 21において圧縮されて吐出された高圧のガス冷媒が流れ（図 4の斜線のハッチング部分のうち圧縮機 21から室外熱交換器 23までの部分を参照)、凝縮器として機能する室外熱交換器 23には室外空気との熱交換によってガス状態から液状態に相変化する高圧の冷媒が流れ (図 4の斜線のハッチング及び黒塗りのハッチングの部分のうち室外熱交換器 23に対応する部分を参照）、室外熱交換器 23から室内膨張弁 41、 51までの室外膨張弁 38、過冷却器 25の主冷媒回路側の部分及び液冷媒連絡配管 6を含む流路と室外熱交換器 2 3からバイパス膨張弁 62までの流路には高圧の液冷媒が流れ（図 4の黒塗りのハツチング部分のうち室外熱交換器 23から室内膨張弁 41、 51及びバイパス膨張弁 62までの部分を参照)、蒸発器として機能する室内熱交 42、 52の部分と過冷却器 2 5のバイパス冷媒回路側の部分とには室内空気との熱交換によって気液二相状態からガス状態に相変化する低圧の冷媒が流れ（図 4の格子状のハッチング及び斜線のハッチングの部分のうち室内熱交^^ 42、 52の部分と過冷却器 25の部分を参照）、室内熱交換器 42、 52から圧縮機 21までのガス冷媒連絡配管 7及びアキュムレータ 2 4を含む流路と過冷却器 25のバイパス冷媒回路側の部分力も圧縮機 21までの流路とには低圧のガス冷媒が流れるようになる（図 4の斜線のハッチングの部分のうち室内熱交^^ 42、 52から圧縮機 21までの部分と過冷却器 25のバイパス冷媒回路側の部分力も圧縮機 21までの部分とを参照)。図 4は、冷媒量判定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（四路切換弁 22等の図示を省略)である

[0033] 次に、以下のような機器制御を行って、冷媒回路 10内を循環する冷媒の状態を安定させる運転に移行する。具体的には、蒸発器として機能する室内熱交 42、 52 の過熱度 SHrが一定になるように室内膨張弁 41、 51を制御（以下、過熱度制御とする）し、冷媒回路 10内を流れる冷媒循環量 Wcが一定になるように圧縮機 21の運転容量を制御 (以下、冷媒循環量制御とする)し、凝縮器として機能する室外熱交換器 23における冷媒の凝縮圧力 Pcが一定になるように、室外ファン 28によって室外熱交換器 23に供給される室外空気の風量 Woを制御（以下、凝縮圧力制御とする）し、過冷却器 25から室内膨張弁 41、 51に送られる冷媒の温度が一定になるように過冷却器 25の能力を制御 (以下、液管温度制御とする）し、冷媒の蒸発圧力 Peを安定させるために、室内ファン 43、 53によって室内熱交換器 42、 52に供給される室内空気の風量 Wrを一定にしている。

ここで、冷媒循環量制御を行うのは、室外熱交換器 23にて、高圧の冷媒が室外空気との熱交換量に応じてガス状態から液状態に相変化（図 4の斜線のハッチング及び黒塗りのハッチング部分のうち室外熱交換器 23に対応する部分を参照、以下、凝縮器部 Aとする）して凝縮器内部の冷媒量が変動する過程にぉ、て、冷媒循環量 W cの変化により、冷媒量ゃ過冷却度が非線形に変動することを防止するためである。そして、ここでは、インバータにより回転数 Rmが制御されるモータ 21aによって圧縮機 21の運転容量を制御することによって、冷媒循環量 Wcを一定にして、凝縮器部 A 内部のガス冷媒と液冷媒の分布状態を安定させて、凝縮器部 A出口の過冷却度の変化が、主として、凝縮器部 A内における冷媒量の変化により生じる状態を作り出している。より具体的には、冷媒循環量 Wcを冷媒回路 10に流れる冷媒又は構成機器の運転状態量に基づ、て演算し、この演算された冷媒循環量 Wcが循環量目標値 Wcsになるように、圧縮機 21のモータ 21aの回転数を変化させるようにしている。ここで、循環量目標値 Wcsを大きく設定すると、実際に Wc =Wcsで運転可能な外気条件や室温条件が狭い範囲に限定されてしまう可能性があるため、循環量目標値 Wcs は、できるだけ低流量になるように設定することが望ましい。このため、本実施形態においては、循環量目標値 Wcsを、圧縮機 21を定格回転数で運転した場合における冷媒循環量の 50%以下の値に設定している。また、本実施形態において、冷媒循環量 Wcは、蒸発温度 Teと凝縮温度 Tcとの関数 (すなわち、 Wc = f (Te、 Tc) )として表される。尚、冷媒循環量 Wcの演算に使用される運転状態量は、これに限定されず、蒸発温度 Te、凝縮温度 Tc、圧縮機 21の吸入側における冷媒温度である吸入温度 Ts、圧縮機 21の吸入側における冷媒圧力である吸入圧力 Ps、圧縮機 21の吐出側における冷媒温度である吐出温度 Td、圧縮機 21の吐出側における冷媒圧力である吐出圧力 Pd、凝縮器としての室外熱交換器 23の入口側における冷媒の過熱度である圧縮機吐出過熱度 SHm、及び凝縮器としての室外熱交換器 23の出口側における冷媒の過冷却度である過冷却度 SCoのうち、少なくとも 1つを用、て演算してもよい。

[0035] そして、このような冷媒循環量制御を行うことによって、室外熱交における熱交換性能を安定させることができるため、凝縮器部 A内における冷媒の状態が安定した状態となる。

また、凝縮圧力制御を行うのは、室外空気との熱交換によってガス状態力も液状態に相変化しながら高圧の冷媒が流れる室外熱交^^ 23内（図 4の斜線のハッチング及び黒塗りのハッチングの部分のうち室外熱交換器 23に対応する部分を参照、以下、凝縮器部 Aとする）における冷媒量が、冷媒の凝縮圧力 Pcにも影響する力もである。そして、この凝縮器部 Aにおける冷媒の凝縮圧力 Pcは、室外温度 Taの影響より大きく変化するため、モータ 28aにより室外ファン 28から室外熱交に供給する室内空気の風量 Woを制御することによって、室外熱交換器 23における冷媒の凝縮圧力 Pcを一定にして、凝縮器部 A内を流れる冷媒の状態を安定させるようにして、る。尚、本実施形態の室外ファン 28による凝縮圧力 Pcの制御においては、室外熱交換器 23における冷媒の凝縮圧力 Pcに等価な運転状態量である、吐出圧力センサ 3 0によって検出される圧縮機 21の吐出圧力 Pd、又は、熱交温度センサ 33によって検出される室外熱交翻 23内を流れる冷媒の温度 (すなわち、凝縮温度 Tc)が用いられる。

[0036] そして、このような凝縮圧力制御を行うことによって、室外熱交から室内膨張弁 41、 51までの室外膨張弁 38、過冷却器 25の主冷媒回路側の部分及び液冷媒連絡配管 6を含む流路と室外熱交翻 23からバイパス冷媒回路 61のバイパス膨張弁 62までの流路とには高圧の液冷媒が流れて、室外熱交換器 23から室内膨張弁 4 1、 51及びバイノス膨張弁 62までの部分（図 4の黒塗りのハッチング部分を参照、以下、液冷媒流通部 Bとする）における冷媒の圧力も安定し、液冷媒流通部 Bが液冷媒でシールされて安定した状態となる。

また、液管温度制御を行うのは、過冷却器 25から室内膨張弁 41、 51に至る液冷媒連絡配管 6を含む冷媒配管内（図 4に示される液冷媒流通部 Bのうち過冷却器 25から室内膨張弁 41、 51までの部分を参照）の冷媒の密度が変化しないようにするためである。そして、過冷却器 25の能力制御は、過冷却器 25の主冷媒回路側の出口に設けられた液管温度センサ 35によって検出される冷媒の温度 Tipが液管温度目標値 Tipsで一定になるようにバイパス冷媒回路 61を流れる冷媒の流量を増減して、過冷却器 25の主冷媒回路側を流れる冷媒とバイパス冷媒回路側を流れる冷媒との間の交換熱量を調節することによって実現されている。尚、このバイパス冷媒回路 61を流れる冷媒の流量の増減は、バイパス膨張弁 62の開度調節によって行われる。このようにして、過冷却器 25から室内膨張弁 41、 51に至る液冷媒連絡配管 6を含む冷媒配管内における冷媒の温度が一定となる液管温度制御が実現されている。

[0037] そして、このような液管温度一定制御を行うことによって、冷媒回路 10に冷媒を充填することによって冷媒回路 10内の冷媒量が徐々に増加するのに伴って、室外熱交 23の出口における冷媒の温度 Tco (すなわち、室外熱交換器 23の出口における冷媒の過冷却度 SCo)が変化する場合であっても、室外熱交換器 23の出口における冷媒の温度 Tcoの変化の影響力、室外熱交の出口力も過冷却器 25に至る冷媒配管のみに収まり、液冷媒流通部 Bのうち過冷却器 25から液冷媒連絡配管 6を含む室内膨張弁 41、 51までの冷媒配管には影響しな、状態となる。

さらに、過熱度制御を行うのは、蒸発器部 Cにおける冷媒量が、室内熱交換器 42、 52の出口における冷媒の乾き度に大きく影響するからである。この室内熱交、 52の出口における冷媒の過熱度 SHrは、室内膨張弁 41、 51の開度を制御することによって、室内熱交換器 42、 52のガス側（以下、冷媒量判定運転に関する説明では、室内熱交換器 42、 52の出口とする）における冷媒の過熱度 SHrが過熱度目標値 SHrsで一定になるように（すなわち、室内熱交換器 42、 52の出口のガス冷媒を過熱状態）にして、蒸発器部 C内を流れる冷媒の状態を安定させている。

[0038] そして、このような過熱度制御を行うことによって、ガス冷媒連絡部 Dにガス冷媒が確実に流れる状態を作り出してヽる。

上述の各種制御によって、冷媒回路 10内を循環する冷媒の状態が安定して、冷媒回路 10内における冷媒量の分布が一定となるため、続いて行われる冷媒の追加充填によって冷媒回路 10内に冷媒が充填され始めた際に、冷媒回路 10内の冷媒量の変化が、主として、室外熱交換器 23内の冷媒量の変化となって現れる状態を作り出すことができる（以下、この運転を冷媒量判定運転とする)。

以上のような制御は、冷媒量判定運転を行う冷媒量判定運転制御手段として機能する制御部 8 (より具体的には、室内側制御部 47、 57と室外側制御部 37と制御部 37 、 47、 57間を接続する伝送線 8a)により、ステップ S 11の処理として行われる。

尚、本実施形態と異なり、室外ユニット 2に予め冷媒が充填されていない場合には、このステップ S11の処理に先だって、上述の冷媒量判定運転を行う際に、構成機器が異常停止してしまうことがない程度の冷媒量になるまで冷媒充填を行う必要がある

(ステップ S 12：冷媒量の演算）

次に、上記の冷媒量判定運転を行いつつ、冷媒回路 10内に冷媒の追加充填を実施するが、この際、冷媒量演算手段として機能する制御部 8によって、ステップ S12 における冷媒の追加充填時における冷媒回路 10を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量から冷媒回路 10内の冷媒量を演算する。

まず、本実施形態における冷媒量演算手段について説明する。冷媒量演算手段は、冷媒回路 10を複数の部分に分割して、分割された各部分ごとに冷媒量を演算することで、冷媒回路 10内の冷媒量を演算するものである。より具体的には、分割された各部分ごとに、各部分の冷媒量と冷媒回路 10を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量との関係式が設定されており、これらの関係式を用いて、各部分の冷媒量を演算することができるようになつている。そして、本実施形態においては、冷媒回路 10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の吸入側がガス側閉鎖弁 27及びガス冷媒連絡配管 7を介して室内熱交換器 42、 52の出口に接続された状態において、圧縮機 21の部分及び圧縮機 21から四路切換弁 22 (図 4では図示せず）を含む室外熱交換器 23までの部分 (以下、高圧ガス管部 Eとする）と、室外熱交換器 23の部分 (すなわち、凝縮器部 A)と、液冷媒流通部 Bのうち室外熱交換器 23から過冷却器 25までの部分及び過冷却器 25の主冷媒回路側の部分の入口側半分 (以下、高温側液管部 B1とする）と、液冷媒流通部 Bのうち過冷却器 25の主冷媒回路側の部分の出口側半分及び過冷却器 25から液側閉鎖弁 26 (図 4では図示せず)までの部分 (以下、低温側液管部 B2とする）と、液冷媒流通部 Bのうち液冷媒連絡配管 6の部分 (以下、液冷媒連絡配管部 B3とする）と、液冷媒流通部 Bのうち液冷媒連絡配管 6から室内膨張弁 41、 51及び室内熱交換器 42、 52の部分 (すなわち、蒸発器部 C)を含むガス冷媒流通部 Dのうちガス冷媒連絡配管 7までの部分 (以下、室内ュニット部 Fとする）と、ガス冷媒流通部 Dのうちガス冷媒連絡配管 7の部分 (以下、ガス冷媒連絡配管部 Gとする）と、ガス冷媒流通部 Dのうちガス側閉鎖弁 27 (図 4では図示せず)から四路切換弁 22及びアキュムレータ 24を含む圧縮機 21までの部分 (以下、低圧ガス管部 Hとする）と、液冷媒流通部 Bのうち高温側液管部 B1からバイパス膨張弁 62及び過冷却器 25のバイパス冷媒回路側の部分を含む低圧ガス管部 Hまでの部分 (以下、バイパス回路部 Iとする）とに分割されて、各部分ごとに関係式が設定されている。次に、上述の各部分ごとに設定された関係式について、説明する。

本実施形態において、高圧ガス管部 Eにおける冷媒量 Moglと冷媒回路 10を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量との関係式は、例えば、

Mogl = Vogl X p d

という、室外ユニット 2の高圧ガス管部 Eの容積 Voglに高圧ガス管部 Eにおける冷媒の密度/ 0 dを乗じた関数式として表される。尚、高圧ガス管部 Eの容積 Voglは、室外ユニット 2が設置場所に設置される前力既知の値であり、予め制御部 8のメモリに記憶されている。また、高圧ガス管部 Eにおける冷媒の密度は、吐出温度 Td及び吐出圧力 Pdを換算することによって得られる。

凝縮器部 Aにおける冷媒量 Mcと冷媒回路 10を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量との関係式は、例えば、

Mc = kcl XTa + kc2 XTc + kc3 X SHm

+ kc5 X p c + kco X p CO + C I

という、室外温度 Ta、凝縮温度 Tc、圧縮機吐出過熱度 SHm、室外熱交換器 23〖こおける冷媒の飽和液密度 p c及び室外熱交換器 23の出口における冷媒の密度 p c oの関数式として表される。尚、上述の関係式におけるパラメータ kcl〜kc7は、試験や詳細なシミュレーションの結果を回帰分析することによって求められたものであり、予め制御部 8のメモリに記憶されている。また、圧縮機吐出過熱度 SHmは、圧縮機の吐出側における冷媒の過熱度であり、吐出圧力 Pdを冷媒の飽和温度値に換算し、吐出温度 Tdからこの冷媒の飽和温度値を差し引くことにより得られる。冷媒の飽和液密度 p cは、凝縮温度 Tcを換算することによって得られる。室外熱交 23の出口における冷媒の密度 p coは、凝縮温度 Tcを換算することによって得られる凝縮圧力 Pc及び冷媒の温度 Tcoを換算することによって得られる。

[0041] 高温側液管部 B1における冷媒量 Mollと冷媒回路 10を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量との関係式は、例えば、

Moll =Voll X p co

t 、う、室外ユニット 2の高温側液管部 B1の容積 Vollに高温側液管部 B1における冷媒の密度 p co (すなわち、上述の室外熱交換器 23の出口における冷媒の密度）を乗じた関数式として表される。尚、高圧液管部 B1の容積 Vollは、室外ユニット 2が設置場所に設置される前力既知の値であり、予め制御部 8のメモリに記憶されている。

低温側液管部 B2における冷媒量 Mol2と冷媒回路 10を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量との関係式は、例えば、

Mol2=Vol2 X ip

t 、う、室外ユニット 2の低温側液管部 B2の容積 Vol2に低温側液管部 B2における冷媒の密度 p lpを乗じた関数式として表される。尚、低温側液管部 B2の容積 Vol2 は、室外ユニット 2が設置場所に設置される前力も既知の値であり、予め制御部 8のメモリに記憶されている。また、低温側液管部 B2における冷媒の密度 p lpは、過冷却器 25の出口における冷媒の密度であり、凝縮圧力 Pc及び過冷却器 25の出口における冷媒の温度 Tipを換算することによって得られる。

[0042] 液冷媒連絡配管部 B3における冷媒量 Mlpと冷媒回路 10を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量との関係式は、例えば、

Mlp=Vlp X ip

という、液冷媒連絡配管 6の容積 Vlpに液冷媒連絡配管部 B3における冷媒の密度 P lp (すなわち、過冷却器 25の出口における冷媒の密度）を乗じた関数式として表される。尚、液冷媒連絡配管 6の容積 Vlpは、液冷媒連絡配管 6が空気調和装置 1をビル等の設置場所に設置する際に現地にて施工される冷媒配管であるため、長さや管径等の情報から現地において演算した値を入力したり、長さゃ管径等の情報を現地において入力し、これらの入力された液冷媒連絡配管 6の情報力制御部 8で演算される。

室内ュニット部 Fにおける冷媒量 Mrと冷媒回路 10を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量との関係式は、例えば、

Mr = kr 1 X Tip + kr 2 X Δ Tr + kr3 X SHr + kr4 X Wr + kr 5

という、過冷却器 25の出口における冷媒の温度 Tlp、室内温度 Trから蒸発温度 Teを差し引いた温度差 ATr、室内熱交換器 42、 52の出口における冷媒の過熱度 SHr 及び室内ファン 43、 53の風量 Wrの関数式として表される。尚、上述の関係式におけるパラメータ krl〜kr5は、試験や詳細なシミュレーションの結果を回帰分析することによって求められたものであり、予め制御部 8のメモリに記憶されている。尚、ここでは、 2台の室内ユニット 4、 5のそれぞれに対応して冷媒量 Mrの関係式が設定されており、室内ユニット 4の冷媒量 Mrと室内ユニット 5の冷媒量 Mrとを加算することにより、室内ユニット部 Fの全冷媒量が演算されるようになっている。尚、室内ユニット 4と室内ユニット 5の機種や容量が異なる場合には、パラメータ krl〜kr5の値が異なる関係式が使用されることになる。

ガス冷媒連絡配管部 Gにおける冷媒量 Mgpと冷媒回路 10を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量との関係式は、例えば、

Mgp=Vgp X gp

という、ガス冷媒連絡配管 7の容積 Vgpにガス冷媒連絡配管部 Hにおける冷媒の密度 p gpを乗じた関数式として表される。尚、ガス冷媒連絡配管 7の容積 Vgpは、液冷媒連絡配管 6と同様に、ガス冷媒連絡配管 7が空気調和装置 1をビル等の設置場所に設置する際に現地にて施工される冷媒配管であるため、長さゃ管径等の情報から現地において演算した値を入力したり、長さゃ管径等の情報を現地において入力し、これらの入力されたガス冷媒連絡配管 7の情報力制御部 8で演算される。また、ガス冷媒配管連絡部 Gにおける冷媒の密度 p gpは、圧縮機 21の吸入側における冷媒の密度 p sと、室内熱交換器 42、 52の出口（すなわち、ガス冷媒連絡配管 7の入口）における冷媒の密度 p eoとの平均値である。冷媒の密度 p sは、吸入圧力 Ps及び吸入温度 Tsを換算することによって得られ、冷媒の密度 p eoは、蒸発温度 Teの換算値である蒸発圧力 Pe及び室内熱交換器 42、 52の出口温度 Teoを換算することによつて得られる。

低圧ガス管部 Hにおける冷媒量 Mog2と冷媒回路 10を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量との関係式は、例えば、

Mog2=Vog2 X p s

という、室外ユニット 2内の低圧ガス管部 Hの容積 Vog2に低圧ガス管部 Hにおける冷媒の密度 p sを乗じた関数式として表される。尚、低圧ガス管部 Hの容積 Vog2は、設置場所に出荷される前力既知の値であり、予め制御部 8のメモリに記憶されている。

ノィパス回路部 Iにおける冷媒量 Mobと冷媒回路 10を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量との関係式は、例えば、

Mob = kobl X co + kob2 X p s + kob3 X Pe + kob4

という、室外熱交換器 23の出口における冷媒の密度 p co、過冷却器 25のバイパス回路側の出口における冷媒の密度 p s及び蒸発圧力 Peの関数式として表される。尚、上述の関係式におけるパラメータ kobl〜kob3は、試験や詳細なシミュレーションの結果を回帰分析することによって求められたものであり、予め制御部 8のメモリに記憶されている。また、バイパス回路部 Iの容積 Mobは、他の部分に比べて冷媒量が少ないこともあり、さらに簡易的な関係式によって演算されてもよい。例えば、

Mob=Vob X e X kob5

という、バイパス回路部 Iの容積 Vobに過冷却器 25のバイパス回路側の部分における飽和液密度 p e及び補正係数 kobを乗じた関数式として表される。尚、バイパス回路部 Iの容積 Vobは、室外ユニット 2が設置場所に設置される前力も既知の値であり、予め制御部 8のメモリに記憶されている。また、過冷却器 25のバイパス回路側の部分における飽和液密度 p eは、吸入圧力 Ps又は蒸発温度 Teを換算することによって得られる。 [0045] 尚、本実施形態において、室外ユニット 2は 1台である力室外ユニットが複数台接続される場合には、室外ユニットに関する冷媒量 Mogl、 Mc、 Moll, Mol2、 Mog2 及び Mobは、複数の室外ユニットのそれぞれに対応して各部分の冷媒量の関係式が設定され、複数の室外ユニットの各部分の冷媒量を加算することにより、室外ュニットの全冷媒量が演算されるようになっている。尚、機種や容量が異なる複数の室外ユニットが接続される場合には、パラメータの値が異なる各部分の冷媒量の関係式が使用されること〖こなる。

以上のように、本実施形態では、冷媒回路 10の各部分についての関係式を用いて、冷媒量判定運転における冷媒回路 10を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量力各部分の冷媒量を演算することで、冷媒回路 10の冷媒量を演算することができるようになっている。

[0046] そして、このステップ S 12は、後述のステップ S 13における冷媒量の適否の判定の条件が満たされるまで繰り返されるため、冷媒の追加充填が開始して力完了するまでの間、冷媒回路 10の各部分についての関係式を用いて、冷媒充填時における運転状態量力各部分の冷媒量が演算される。より具体的には、後述のステップ S 13 における冷媒量の適否の判定に必要な室外ユニット 2内の冷媒量 Mo及び各室内ュニット 4、 5内の冷媒量 Mr (すなわち、冷媒連絡配管 6、 7を除く冷媒回路 10の各部分の冷媒量）が演算される。ここで、室外ユニット 2内の冷媒量 Moは、上述の室外ュニット 2内の各部分の冷媒量 Mogl、 Mc、 Moll, Mol2、 Mog2及び Mobを力卩算すること〖こよって演算される。

このように、冷媒自動充填運転における冷媒回路 10内を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量から冷媒回路 10の各部分の冷媒量を演算する冷媒量演算手段として機能する制御部 8により、ステップ S 12の処理が行われる。

[0047] (ステップ S 13：冷媒量の適否の判定）

上述のように、冷媒回路 10内に冷媒の追加充填を開始すると、冷媒回路 10内の冷媒量が徐々に増加する。そして、上述の関係式を用いて、冷媒自動充填運転における冷媒回路 10内を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量から演算される冷媒回路 10全体の冷媒量 Mを演算し、演算された冷媒量 Mが充填目標値 Msに到達するまで、冷媒の追加充填を行う。すなわち、ステップ S13は、冷媒自動充填運転における冷媒回路 10全体の冷媒量 Mの値が充填目標値 Msに到達した力どうかを判定することで、冷媒の追加充填により冷媒回路 10内に充填された冷媒量の適否を判定する処理である。

そして、ステップ S13において、演算された冷媒量 Mの値が充填目標値 Msよりも小さぐ冷媒の追加充填が完了していない場合には、充填目標値 Msに到達するまで、ステップ S13の処理が繰り返される。また、演算された冷媒量 Mの値が充填目標値 Msに到達した場合には、冷媒の追加充填が完了し、冷媒自動充填運転処理が完了する。

[0048] 尚、上述の冷媒量判定運転においては、冷媒回路 10内への冷媒の追加充填が進むにつれて、主として、室外熱交換器 23の出口における過冷却度 SCoが大きくなる傾向が現れて室外熱交換器 23における冷媒量 Mcが増加し、他の部分における冷媒量がほぼ一定に保たれる傾向になるため、充填目標値 Msを、室外ユニット 2及び室内ユニット 4、 5ではなぐ室外ユニット 2の冷媒量 Moのみに対応する値として設定したり、又は、室外熱交換器 23の冷媒量 Mcに対応する値として設定して、充填目標値 Msに到達するまで冷媒の追加充填を行うようにしてもよい。

このように、冷媒自動充填運転の冷媒量判定運転における冷媒回路 10内の冷媒量 Mの適否 (すなわち、充填目標値 Msに到達したかどうか)を判定する冷媒量判定手段として機能する制御部 8により、ステップ S 13の処理が行われる。

[0049] そして、充填目標値 Msに到達して冷媒の追加充填が完了した状態における冷媒回路 10全体の冷媒量 Mは、後述の冷媒漏洩検知運転において、冷媒回路 10からの漏洩の有無を判定する基準となる冷媒回路 10全体の基準冷媒量 Miとして使用されるため、運転状態量の 1つとして、状態量蓄積手段としての制御部 8のメモリに記憶される。

<冷媒漏洩検知運転モード >

次に、冷媒漏洩検知運転モードについて、図 1〜図 5を用いて説明する。ここで、図 5は、冷媒漏洩検知運転モードのフローチャートである。

本実施形態において、定期的 (例えば、休日や深夜等で空調を行う必要がない時間帯等）に、不測の原因により冷媒回路 10から冷媒が外部に漏洩していないかどうかを検知する場合を例にして説明する。

[0050] (ステップ S41：冷媒量判定運転）

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（例えば、半年〜 1年ごと等)経過した場合に、自動又は手動で通常運転モードから冷媒漏洩検知運転モードに切り換えて、冷媒自動充填運転の冷媒量判定運転と同様に、室内ユニット全数運転、冷媒循環量制御、凝縮圧力制御、液管温度制御、及び過熱度制御を含む冷媒量判定運転を行なう。ここで、冷媒循環量制御における循環量目標値 Wcs、液管温度制御における液管温度目標値 Tlps、及び過熱度制御における過熱度目標値 SHrsは、原則として、冷媒自動充填運転の冷媒量判定運転のステップ S11における目標値と同じ値が使用される。

尚、この冷媒量判定運転は、冷媒漏洩検知運転ごとに行われることになるが、例えば、冷媒漏洩が生じている場合のような運転条件の違いによって室外熱交換器 23出口における冷媒の温度 Tcoが変動する場合においても、冷媒循環量制御によって、冷媒循環量 Wcが同じ循環量目標値 Wcsで一定に保たれており、また、液管温度制御によって、液冷媒連絡配管 6内の冷媒の温度 Tipが同じ液管温度目標値 Tipsで一定に保たれることになる。

[0051] このように、室内ユニット全数運転、冷媒循環量制御、凝縮圧力制御、液管温度制御、及び過熱度制御を含む冷媒量判定運転を行う冷媒量判定運転制御手段として機能する制御部 8により、ステップ S41の処理が行われる。

(ステップ S42：冷媒量の演算）

次に、上述の冷媒量判定運転を行!、つつ冷媒量演算手段として機能する制御部 8 によって、ステップ S42における冷媒漏洩検知運転における冷媒回路 10を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量から冷媒回路 10全体の冷媒量 Mを演算する。冷媒回路 10内の冷媒量 Mの演算は、上述の冷媒回路 10の各部分の冷媒量と冷媒回路 10を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量との関係式を用いて演算されるが、この際、冷媒自動充填運転におけるステップ S12、 S13と同様に、冷媒回路 10全体の冷媒量 Mを演算することができる。 [0052] ここで、上述のように、液管温度制御によって液冷媒連絡配管 6内の冷媒の温度 T1 Pが同じ液管温度目標値 Tipsで一定に保たれているため、液冷媒連絡配管部 B3における冷媒量 Mlpは、冷媒漏洩検知運転の運転条件の違いによらず、室外熱交換器 23出口における冷媒の温度 Tcoが変動する場合においても、一定に保たれることになる。

このように、冷媒漏洩検知運転における冷媒回路 10内を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量から冷媒回路 10の各部分の冷媒量を演算する冷媒量演算手段として機能する制御部 8により、ステップ S42の処理が行われる。

(ステップ S43、 S44 :冷媒量の適否の判定、警告表示）

冷媒回路 10から冷媒が外部に漏洩すると、冷媒回路 10内の冷媒量が減少する。そして、冷媒回路 10内の冷媒量が減少すると、主として、室外熱交換器 23の出口における過冷却度 SCが小さくなる傾向が現れ、これに伴い、室外熱交における冷媒量 Mcが減少し、他の部分における冷媒量がほぼ一定に保たれる傾向になる。このため、上述のステップ S42において演算された冷媒回路 10全体の冷媒量 Mは、冷媒回路 10からの冷媒漏洩が生じている場合には、冷媒自動充填運転において検知された基準冷媒量 MUりも小さくなり、冷媒回路 10からの冷媒漏洩が生じていない場合には、基準冷媒量 Miとほぼ同じ値になる。

[0053] このことを利用して、ステップ S43では、冷媒の漏洩の有無を判定している。そして、ステップ S43において、冷媒回路 10からの冷媒の漏洩が生じていないと判定される場合には、冷媒漏洩検知運転モードを終了する。

一方、ステップ S43において、冷媒回路 10からの冷媒の漏洩が生じていると判定される場合には、ステップ S44の処理に移行して、冷媒漏洩を検知したことを知らせる警告を警告表示部 9に表示した後、冷媒漏洩検知運転モードを終了する。

このように、冷媒漏洩検知運転モードにお!ヽて冷媒量判定運転を行!ヽつつ冷媒回路 10内の冷媒量の適否を判定して冷媒漏洩の有無を検知する、冷媒量判定手段の一つである冷媒漏洩検知手段として機能する制御部 8により、ステップ S42〜S44の処理が行われる。

[0054] 以上のように、本実施形態の空気調和装置 1では、制御部 8が、冷媒量判定運転手段、冷媒量演算手段、冷媒量判定手段及び状態量蓄積手段として機能することにより、冷媒回路 10内に充填された冷媒量の適否を判定するための冷媒量判定システムを構成している。

(3)空気調和装置の特徴

本実施形態の空気調和装置 1には、以下のような特徴がある。

(A)

本実施形態の空気調和装置 1では、冷媒量判定運転において、冷媒回路 10内を循環する冷媒量である冷媒循環量 Wcが一定になるように（より具体的には、循環量目標値 Wcsになるように)構成機器の制御を行ってヽるため、凝縮器として機能する室外熱交換器 23内部のガス冷媒と液冷媒の分布状態が安定し、室外熱交換器 23 出口における過冷却度の変動から、冷媒循環量 Wcの変化により発生する非線形な成分が除外される。そのため室外熱交換器 23出口の過冷却度の変動は、主として室外熱交換器 23内部における冷媒量の変化により生じる状態が作り出される。これにより、この空気調和装置 1では、冷凍サイクル特性のシミュレーションのような演算負荷の大きい手法を使用することなく（ここでは、凝縮器部 Aの冷媒量 Mcを演算するための関係式に代表されるような冷媒回路 10の各部の冷媒量を演算するための一次項力もなる関係式を用いて）、冷媒回路 10内の冷媒量 (ここでは、冷媒回路 10全体の冷媒量 M)の適否を高精度に判定することができる。

し力も、この空気調和装置 1では、圧縮機 21の回転数を変化させることによって冷媒循環量 Wcを一定にすることができるため、確実に冷媒循環量 Wcを一定にすることができ、冷媒回路 10内の冷媒量の適否の判定精度を向上させることができる。

(B)

本実施形態の空気調和装置 1では、冷媒循環量 Wcを、冷媒回路 10を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量力演算するようにしている。具体的には、蒸発温度 Te 、凝縮温度 Tc、圧縮機 21の吸入側における冷媒温度である吸入温度 Ts、圧縮機 2 1の吸入側における冷媒圧力である吸入圧力 Ps、圧縮機 21の吐出側における冷媒温度である吐出温度 Td、圧縮機 21の吐出側における冷媒圧力である吐出圧力 Pd、凝縮器としての室外熱交換器 23の入口側における冷媒の過熱度である圧縮機吐出過熱度 SHm、及び凝縮器としての室外熱交換器 23の出口側における冷媒の過冷却度である過冷却度 SCoのうち、少なくとも 1つを用いて、冷媒循環量 Wcの演算をするようにしている。これにより、この空気調和装置 1では、冷媒循環量 Wcを検出するための流量計が不要である。

[0056] (C)

本実施形態の空気調和装置 1では、冷媒回路 10を複数の部分に分割して、各部分の冷媒量と運転状態量との関係式を設定しているため、従来のような冷凍サイクル特性のシミュレーションを行う場合に比べて、演算負荷を抑えることができるとともに、各部分の冷媒量を演算する上で重要な運転状態量を関係式の変数として選択的に取り込むことができるため、各部分の冷媒量の演算精度も向上し、その結果、冷媒回路 10内の冷媒量の適否を高精度に判定することができる。

例えば、冷媒量演算手段としての制御部 8は、関係式を用いて、冷媒回路 10内に冷媒を充填する冷媒自動充填運転における冷媒回路 10を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量力も各部分の冷媒量を素早く演算することができる。しかも、冷媒量判定手段としての制御部 8は、演算された各部分の冷媒量を用いて、冷媒回路 10内の冷媒量が充填目標値 Msに到達したかどうかを高精度に判定することができる。

[0057] さらに、制御部 8は、関係式を用いて、冷媒回路 10からの冷媒の漏洩の有無を判定する冷媒漏洩検知運転における冷媒回路 10を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量力も各部分の冷媒量を素早く演算することができる。し力も、制御部 8は、演算された各部分の冷媒量と、漏洩の有無を判定する基準となる基準冷媒量 Miとを比較することで、冷媒回路 10からの冷媒の漏洩の有無を高精度に判定することができる。

(D)

本実施形態の空気調和装置 1では、凝縮器としての室外熱交換器 23から膨張機構としての室内膨張弁 41、 51に送られる冷媒の温度を調節することが可能な温度調節機構としての過冷却器 25が設けられており、冷媒量判定運転の際に過冷却器 25 力膨張機構としての室内膨張弁 41、 51に送られる冷媒の温度 Tipが一定になるように過冷却器 25の能力制御を行うことで過冷却器 25から室内膨張弁 41、 51に至る冷媒配管内の冷媒の密度 p lpが変化しないようにしているため、凝縮器としての室外熱交換器 23の出口における冷媒の温度 Tcoが冷媒量判定運転を行うごとに異なる場合であっても、このような冷媒の温度の相違の影響が室外熱交の出口から過冷却器 25に至る冷媒配管のみに収まることとなり、冷媒量判定の際に、室外熱交換器 23の出口における冷媒の温度 Tcoの相違 (すなわち、冷媒の密度の相違）による判定誤差を小さくすることができる。

[0058] 特に、本実施形態のように、熱源ユニットとしての室外ユニット 2と利用ユニットとしての室内ユニット 4、 5とが液冷媒連絡配管 6及びガス冷媒連絡配管 7を介して接続されている場合には、室外ユニット 2と室内ユニット 4、 5との間を接続する冷媒連絡配管 6 、 7の長さゃ管径等が設置場所等の条件により異なるため、冷媒連絡配管 6、 7の容積が大きくなる場合には、室外熱交の出口における冷媒の温度 Tcoの相違力室外熱交換器 23の出口から室内膨張弁 41、 51に至る冷媒配管の大部分を構成する液冷媒連絡配管 6内の冷媒の温度の相違となってしまい、判定誤差が大きくなる傾向にあるが、上述のように、過冷却器 25を設けるとともに、冷媒量判定運転の際に液冷媒連絡配管 6内の冷媒の温度 Tipが一定になるように過冷却器 25の能力制御を行っており、過冷却器 25から室内膨張弁 41、 51に至る冷媒配管内の冷媒の密度/ o lpが変化しないようにしているため、冷媒量判定の際に、室外熱交換器 23の出口 Tcoにおける冷媒の温度の相違 (すなわち、冷媒の密度の相違）による判定誤差を/ J、さくすることができる。

[0059] 例えば、冷媒回路 10内に冷媒を充填する冷媒自動充填運転の際には、冷媒回路 10全体の冷媒量 Mが充填目標値 Miに到達した力どうかを高精度に判定することができる。また、冷媒回路 10からの冷媒の漏洩の有無を判定する冷媒漏洩検知運転の際には、冷媒回路 10からの冷媒の漏洩の有無を高精度に判定することができる。

(4)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ぐ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、冷房専用の空気調和装置等の他の空気調和装置に本発明を適用してもよい。また、上述の実施形態では、 1台の室外ュ - トを備えた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、複数台の室外ユニットを備えた空気調和装置に本発明を適用してもよい。

産業上の利用可能性

本発明を利用すれば、演算負荷を抑えつつ、冷媒回路内の冷媒量の適否を高精度に判定できるようになる。

Claims

請求の範囲

[1] 圧縮機 (21)と凝縮器 (23)と膨張機構 (41、 51)と蒸発器 (42、 52)とが接続されることによって構成される冷媒回路（10)と、

前記冷媒回路内を循環する冷媒量である冷媒循環量が一定となるように構成機器の制御を行う冷媒量判定運転を行うことが可能な運転制御手段と、

前記冷媒量判定運転における前記冷媒回路を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量を用いて、前記冷媒回路内の冷媒量の適否を判定する冷媒量判定手段と、を備えた空気調和装置（1)。

[2] 前記圧縮機 (21)は、回転数を変化させることによって運転容量を可変できるものであり、

前記運転制御手段は、前記冷媒量判定運転において、前記冷媒循環量が一定となるように前記圧縮機の回転数を変化させる、

請求項 1に記載の空気調和装置（ 1)。

[3] 前記冷媒循環量は、前記冷媒回路（10)を流れる冷媒又は構成機器の運転状態量に基づ、て演算される、請求項 1又は 2に記載の空気調和装置（1)。

[4] 前記冷媒循環量の演算に使用される運転状態量は、前記圧縮機（21)の吸入側における冷媒温度、前記圧縮機の吸入側における冷媒圧力、前記圧縮機の吐出側における冷媒温度、前記圧縮機の吐出側における冷媒圧力、前記凝縮器 (23)の入口側における冷媒の過熱度、前記凝縮器の出口側における冷媒の過冷却度、冷媒の凝縮温度、及び冷媒の蒸発温度のうち、少なくとも 1つを含んでいる、請求項 3に記載の空気調和装置（1)。