WO2025041299A1 - 空気調和装置および異常検出方法 - Google Patents

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refrigerant
voltage
control unit
abnormality
refrigerant circuit
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PCT/JP2023/030308
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貴彦 小林
浩基 鈴木
章斗 田中
圭一朗 志津
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/32—Responding to malfunctions or emergencies
    • F24F11/36—Responding to malfunctions or emergencies to leakage of heat-exchange fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/32—Responding to malfunctions or emergencies
    • F24F11/38—Failure diagnosis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems

Definitions

  • This disclosure relates to an air conditioning device equipped with a refrigerant circuit and an abnormality detection method.
  • Patent Document 1 discloses a technology in which a refrigerant leak detection device detects refrigerant leaks based on the power value obtained from the three-phase driving current supplied from an inverter circuit to a brushless DC (Direct Current) motor.
  • a refrigerant leak detection device detects refrigerant leaks based on the power value obtained from the three-phase driving current supplied from an inverter circuit to a brushless DC (Direct Current) motor.
  • the present disclosure has been made in consideration of the above, and aims to provide an air conditioning device that is simple in configuration and capable of detecting abnormalities caused by different factors.
  • the air conditioning apparatus includes a refrigerant circuit in which a refrigerant is compressed by a compressor driven by a compressor motor, a power converter that converts a first AC voltage supplied from an AC power source into a second AC voltage for driving the compressor motor and outputs the second AC voltage to the compressor motor and detects the current of the second AC voltage output to the compressor motor, and a control unit that generates a drive signal for generating the second AC voltage in the power converter and outputs the drive signal to the power converter, and detects refrigerant leakage from the refrigerant circuit and compressor abnormalities using the current detection value of the current of the second AC voltage detected by the power converter.
  • the air conditioning device has a simple configuration, while being able to detect abnormalities caused by different factors.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an air conditioning device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a power converter included in the air conditioning apparatus according to the first embodiment;
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a control unit included in the air conditioning apparatus according to the first embodiment;
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a hardware configuration for implementing a control unit provided in an air conditioning apparatus according to a first embodiment.
  • FIG. 1 is a first diagram showing an example of the configuration of a control unit provided in an air conditioning apparatus according to a second embodiment;
  • FIG. 2 is a second diagram showing an example of the configuration of a control unit provided in an air conditioning apparatus according to embodiment 2.
  • FIG. 13 is a diagram showing a configuration example of an air conditioning device according to a third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing a configuration example of an air conditioning device according to a fourth embodiment.
  • Fig. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an air conditioning device 200 according to embodiment 1.
  • the air conditioning device 200 is connected to an AC power source 1, driven by an AC voltage supplied from the AC power source 1, and performs air conditioning control of a space that is an air conditioning control target (not shown).
  • Fig. 1 shows an example in which the AC power source 1 is a three-phase power source, but the present invention is not limited to this, and the AC power source 1 may also be a single-phase power source.
  • the air conditioning device 200 includes a power converter 2, a compressor 3, a control unit 4, a fan 5, a fan motor 50, and a refrigerant circuit 100.
  • the compressor 3 includes a compressor motor 30 and a compression element 31.
  • the refrigerant circuit 100 includes a four-way valve 111, a heat source side heat exchanger 112, on-off valves 113a, 113b, an expansion device 121, and a load side heat exchanger 122.
  • the refrigerant circuit 100 also includes a compression element 31 included in the compressor 3. As shown in FIG.
  • the power converter 2, the compressor 3, the control unit 4, the fan 5, the fan motor 50, and the four-way valve 111, the heat source side heat exchanger 112, and the on-off valves 113a, 113b included in the refrigerant circuit 100 are installed in the outdoor unit 110.
  • the expansion device 121 and the load side heat exchanger 122 of the refrigerant circuit 100 are installed in the indoor unit 120.
  • the on-off valves 113a and 113b are valves for controlling the flow of refrigerant in the refrigerant circuit 100, and are controlled to open and close by a refrigerant circuit control signal from the control unit 4.
  • the control unit 4 can control the flow of refrigerant in the refrigerant circuit 100 by the refrigerant circuit control signal.
  • the compressor 3 compresses the refrigerant flowing in the refrigerant circuit 100 to create a refrigeration cycle. That is, in the refrigerant circuit 100, the refrigerant is compressed by the compressor 3, which is driven by the compressor motor 30.
  • the power converter 2 converts the first AC voltage supplied from the AC power source 1 into a second AC voltage for driving the compressor motor 30 provided in the compressor 3, and outputs the second AC voltage to the compressor motor 30.
  • the power converter 2 also converts the first AC voltage supplied from the AC power source 1 into a third AC voltage for driving the fan motor 50, which is the driving source of the fan 5 and rotates the fan 5, and outputs the third AC voltage to the fan motor 50.
  • the power converter 2 also detects the bus voltage, which is the voltage across the main circuit capacitor described later, and detects the motor current of the second AC voltage output from the inverter described later to the compressor motor 30.
  • the power converter 2 outputs the detected voltage detection value of the bus voltage and the detected current detection value of the motor current to the control unit 4.
  • the control unit 4 acquires a voltage detection value of the bus voltage and a current detection value of the motor current from the power converter 2.
  • the control unit 4 also acquires a command value for the air conditioning unit 200 from a user of the air conditioning unit 200 via a remote controller (not shown).
  • the command value indicates, for example, an operating mode such as cooling or heating, a set temperature, and the like, but may include other information.
  • the control unit 4 uses the acquired information to control the operation of the on-off valves 113a and 113b provided in the power converter 2 and the refrigerant circuit 100. Specifically, the control unit 4 generates a drive signal for generating a second AC voltage in the power converter 2 and outputs it to the power converter 2.
  • the drive signal generated by the control unit 4 is for turning on and off the switching elements of the inverter provided in the power converter 2.
  • the drive signal generated by the control unit 4 is generated by a general method, and therefore a detailed description is omitted.
  • the control unit 4 detects refrigerant leakage from the refrigerant circuit 100 and abnormalities in the compressor 3 using the current detection value of the motor current of the second AC voltage detected by the power converter 2.
  • the characteristic feature of this embodiment is the content of control by the control unit 4. Therefore, the configuration of the air conditioning device 200 shown in FIG. 1 is only an example, and the configuration of the air conditioning device 200 is not limited to the example in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the power converter 2 provided in the air conditioning device 200 according to the first embodiment.
  • the power converter 2 includes a converter 22, a reactor 23, main circuit capacitors 24a and 24b, inverters 25a and 25b, a current detector 21, and voltage detectors 26a and 26b.
  • the converter 22 rectifies the first AC voltage supplied from the AC power source 1.
  • the converter 22 may have a boost function.
  • FIG. 2 shows an example in which the power converter 2 has a common converter 22 for the inverters 25a and 25b, the power converter 2 can also be configured to have a converter 22 for each of the inverters 25a and 25b, i.e., in the example of FIG. 2, two converters 22 are provided.
  • the reactor 23 is provided between the converter 22 and the main circuit capacitors 24a, 24b. Note that the installation position and the number of reactors 23 are not limited to the example in FIG. 2.
  • the power converter 2 may have reactors 23 installed in each phase between the AC power source 1 and the converter 22.
  • the power converter 2 may have reactors 23 installed in one of the two phases between the AC power source 1 and the converter 22.
  • the main circuit capacitor 24a smoothes the voltage rectified by the converter 22 and supplies the smoothed voltage to the inverter 25a.
  • the main circuit capacitor 24b smoothes the voltage rectified by the converter 22 and supplies the smoothed voltage to the inverter 25b.
  • the power converter 2 is configured to have two main circuit capacitors 24a, 24b, but if the bus voltage is common, the power converter 2 can also be configured to have one main circuit capacitor 24a. In this case, the power converter 2 branches the output destination on the output side of the main circuit capacitor 24a, or to the right of the main circuit capacitor 24a in the example of FIG. 2, with one output destination being the inverter 25a and the other output destination being the inverter 25b.
  • the inverter 25a converts the voltage smoothed by the main circuit capacitor 24a into a second AC voltage and outputs it to the compressor motor 30.
  • the inverter 25a has three legs, each of which has two switching elements connected in series, although not shown in the figure.
  • the inverter 25a turns each switching element on and off in accordance with a drive signal obtained from the control unit 4, thereby converting the voltage smoothed by the main circuit capacitor 24a into a three-phase second AC voltage and outputting the three-phase second AC voltage to the compressor motor 30.
  • the inverter 25b converts the voltage smoothed by the main circuit capacitor 24b into a third AC voltage and outputs it to the fan motor 50.
  • the inverter 25b has three legs, each of which has two switching elements connected in series, although not shown in the figure.
  • the inverter 25b turns each switching element on and off according to the drive signal obtained from the control unit 4, converting the voltage smoothed by the main circuit capacitor 24b into a three-phase third AC voltage, and outputs the three-phase third AC voltage to the fan motor 50.
  • the current detection unit 21 detects the motor current, which is the current of the second AC voltage output from the inverter 25a, i.e., the power converter 2, to the compressor motor 30.
  • the current detection unit 21 outputs the detected current detection value of the motor current to the control unit 4.
  • the current detection value of the motor current detected by the current detection unit 21 is a parameter required for the control calculation of the control unit 4 when generating a drive signal to the inverter 25a to drive the compressor motor 30.
  • the current detection value of the motor current detected by the current detection unit 21 is also used for abnormality judgment by the abnormality judgment unit 40 provided in the control unit 4.
  • the current detection unit 21 can be realized, for example, by providing an ACCT (Alternating Current Transformer), a DCCT (Direct Current Transformer), a shunt resistor, etc. in a specified phase among the phases connecting the inverter 25a and the compressor motor 30, or by providing a shunt resistor on the lower arm or bus of each phase of the inverter 25a, and using a well-known method of restoring the motor current from the detected current value.
  • the current detection unit 21 may detect the current of a specified phase, and the control unit 4 may use a known method to restore the motor current from the detected current value.
  • the voltage detection unit 26a detects the voltage across the main circuit capacitor 24a and outputs the detected voltage across the main circuit capacitor 24a to the control unit 4 as a bus voltage.
  • the voltage detection unit 26b detects the voltage across the main circuit capacitor 24b and outputs the detected voltage across the main circuit capacitor 24b to the control unit 4 as a bus voltage.
  • the abnormality determination unit 40 determines at least the leakage state of the refrigerant from the refrigerant circuit 100 and the abnormal state of the compressor motor 30 based on the current detection value of the motor current output from the power converter 2 to the compressor motor 30. These abnormal states can be determined based on the load state of the compressor motor 30, but in this embodiment, the abnormality determination unit 40 determines the abnormal state by using the current detection value of the motor current output from the power converter 2 to the compressor motor 30 detected by the current detection unit 21 to indirectly determine the load state.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the control unit 4 provided in the air conditioning device 200 according to the first embodiment.
  • the control unit 4 includes an abnormality determination unit 40 and a control signal generation unit 45.
  • the abnormality determination unit 40 includes a coordinate conversion unit 43 and an abnormality detection unit 44. As described above, the operation of generating drive signals for the inverters 25a and 25b in the control unit 4 may be a general operation, so a detailed description will be omitted. In the following, the operation of the abnormality determination unit 40 provided in the control unit 4 will be mainly described. In addition, in the control unit 4, the control signal generation unit 45 is assumed to generate drive signals for the inverters 25a and 25b through normal operation.
  • the coordinate conversion unit 43 converts the motor current, which is the current detection value detected by the current detection unit 21, into the d-axis current Id and the q-axis current Iq, which are currents in the dq-axis coordinate system, using the phase ⁇ , which is the electrical angle obtained in the process of the well-known motor position sensorless control calculation process, which corresponds to the rotor position of the compressor motor 30.
  • the q-axis current Iq corresponds to the motor torque current component, and since the current flows to balance with the motor load torque, fluctuations in the motor load caused by various factors appear in the q-axis current Iq.
  • the abnormality detection unit 44 mainly uses this q-axis current Iq to detect abnormalities according to the principle described below.
  • the abnormality detection unit 44 uses the motor rotation frequency of the compressor motor 30 together with the d-axis current Id and q-axis current Iq obtained from the coordinate conversion unit 43, as shown in FIG. 3.
  • the motor rotation frequency of the compressor motor 30 is also a parameter used in general motor control, like the above-mentioned phase ⁇ , a detailed description will be omitted.
  • the abnormality detection unit 44 uses the current value of the compressor motor 30, in particular the q-axis current Iq, as an index to determine whether or not there is a refrigerant leak.
  • the abnormality detection unit 44 compares the q-axis current Iq obtained from the current detection value of the compressor motor 30 with a predefined threshold value, and determines whether or not the q-axis current Iq is smaller than the threshold value, thereby determining whether or not there is a refrigerant leak.
  • the threshold value is set, for example, by a person in charge at the manufacturer of the air conditioning device 200, taking into account the operating state of the air conditioning device 200, and is stored in a memory (not shown) of the control unit 4.
  • the abnormality detection unit 44 separately distinguishes between an abnormality caused by a refrigerant leak and an abnormality caused by wear of the compressor 3 by controlling as follows.
  • the abnormality detection unit 44 can determine whether or not a refrigerant leak has occurred using the current value of the compressor motor 30, particularly the absolute value of the q-axis current Iq, as an index. Since a refrigerant leak is an irreversible abnormality, the abnormality detection unit 44 may determine that an abnormality has occurred when the value remains below a threshold value continuously, or when the rate of change per unit time is below a threshold value.
  • the abnormality detection unit 44 can make the same determination using the absolute value of the current of the compressor motor 30 as when the absolute value of the q-axis current Iq is used.
  • a load torque fluctuation occurs with one rotation of the compressor motor 30 being one cycle. Therefore, if a frequency analysis is performed on the q-axis current Iq while an abnormality is occurring in the compressor 3, the analysis result will have a motor rotation frequency component. If the compressor 3 is a twin rotary compressor, the analysis result will have a frequency component that is twice the motor rotation frequency. Furthermore, since frictional resistance increases when damage occurs to the sliding parts of the compressor 3, the analysis result will have a load torque fluctuation that is superimposed on the motor rotation frequency component caused by frictional resistance or an integer multiple of the motor rotation frequency component in addition to the load torque fluctuation.
  • the abnormality detection unit 44 performs frequency analysis based on the well-known Fourier series expansion principle or FFT (Fast Fourier Transform) analysis to extract the load torque fluctuation of the motor rotation frequency component or the integer multiple component of the motor rotation frequency component caused by friction resistance, and extracts the motor rotation frequency component or the integer multiple component of the motor rotation frequency component contained in the q-axis current Iq. If the value of the extracted frequency component exceeds a predefined threshold, the abnormality detection unit 44 can determine that an abnormality has occurred in the sliding part of the compressor 3 that affects the torque fluctuation of the compressor 3.
  • FFT Fast Fourier Transform
  • the abnormality detection unit 44 may continuously record the intensity of the motor rotation frequency component or the integer multiple component of the motor rotation frequency component of the compressor 3, and determine that an abnormality has occurred when the intensity of the frequency component continuously exceeds the threshold or the increase rate per specified time exceeds the threshold.
  • the thresholds for determining the above-mentioned abnormality may be set based on empirical values, or may be set based on the load of the compressor 3 theoretically determined from the pressure conditions of the refrigeration cycle, i.e., the motor current generated when the motor load of the compressor motor 30 is applied, or preferably the q-axis current Iq as an index.
  • the load of the compressor 3 changes depending on the pressure conditions of the compressor 3, the motor rotation frequency, etc., and the range of values to be determined as a normal state also changes, so each threshold may be made variable depending on the pressure conditions of the compressor 3, the motor rotation frequency, etc.
  • the processing load when making the threshold variable can be reduced while improving the detection accuracy of abnormalities.
  • the q-axis current Iq increases in the air conditioning device 200, it may be due to factors other than an abnormality in the compressor 3.
  • an increase in the q-axis current Iq in the air conditioning device 200 is likely to indicate some kind of abnormality, and is at the very least considered to be an abnormal state. Therefore, even if the abnormality detection unit 44 is unable to determine whether or not an abnormality has occurred in the compressor 3 despite the increase in the q-axis current Iq, it may notify the control signal generation unit 45 that an abnormality has occurred in the air conditioning device 200.
  • the abnormality detection unit 44 of the abnormality judgment unit 40 can clearly separate the cause of the abnormality appearing in the current of the compressor motor 30 and accurately determine the type of abnormal state.
  • the abnormality detection unit 44 can further perform detailed analysis for each frequency component by using FFT analysis. For example, when a small-capacity capacitor, such as a film capacitor, is used as the main circuit capacitor 24a, the fluctuation caused by the AC power source 1 is superimposed on the bus voltage, and the frequency component of the first AC voltage supplied from the AC power source 1 and the integer multiple component of the frequency of the first AC voltage are also superimposed on the q-axis current Iq.
  • the integer multiple component is a double component when the AC power source 1 is a single-phase power source, and a six-fold component when the AC power source 1 is a three-phase power source.
  • the abnormality detection unit 44 can process the components caused by the first AC voltage supplied from the AC power source 1 after separating or attenuating these frequency components by a well-known filtering process. As a result, the abnormality detection unit 44 can make a judgment after removing the effects of disturbances of the q-axis current Iq that occur due to causes other than those mentioned above, thereby improving the accuracy of the judgment.
  • the abnormality detection unit 44 may perform the process of detecting refrigerant leakage from the refrigerant circuit 100 and the process of detecting an abnormality in the compressor 3 in parallel, or may perform them sequentially. When performing them sequentially, the abnormality detection unit 44 first performs the process of detecting refrigerant leakage from the refrigerant circuit 100, and then performs the process of detecting an abnormality in the compressor 3.
  • Figure 4 is a flowchart showing the process of detecting refrigerant leakage from the refrigerant circuit 100 by the abnormality judgment unit 40 of the control unit 4 provided in the air conditioning apparatus 200 according to embodiment 1.
  • the coordinate conversion unit 43 converts the motor current acquired from the current detection unit 21 into a d-axis current Id and a q-axis current Iq (step S101) and outputs them to the abnormality detection unit 44.
  • the abnormality detection unit 44 compares the q-axis current Iq with a refrigerant leakage threshold for detecting refrigerant leakage from the refrigerant circuit 100 (step S102).
  • step S103: Yes the abnormality detection unit 44 determines that refrigerant is not leaking from the refrigerant circuit 100 and ends the process. If the q-axis current Iq is less than the refrigerant leakage threshold (step S103: No), the abnormality detection unit 44 determines that there is a possibility of refrigerant leakage from the refrigerant circuit 100, and further checks whether the state in which the q-axis current Iq is less than the refrigerant leakage threshold continues for a specified first period or more, and compares the rate of change of the q-axis current Iq in the specified second period with the specified rate of change threshold (step S104).
  • step S105 If the state in which the q-axis current Iq is less than the refrigerant leakage threshold has not continued for a specified first period or more, and the rate of change of the q-axis current Iq in the specified second period is greater than the specified rate of change threshold (step S105: No), the abnormality detection unit 44 determines that refrigerant is not leaking from the refrigerant circuit 100 and terminates the process.
  • the abnormality detection unit 44 determines that refrigerant is leaking from the refrigerant circuit 100 (step S106). The abnormality detection unit 44 notifies the control signal generation unit 45 of the type of abnormal state, in this case, that an abnormality of refrigerant leakage from the refrigerant circuit 100 has occurred (step S107).
  • the control signal generating unit 45 can generate a refrigerant circuit control signal for closing the on-off valves 113a and 113b of the refrigerant circuit 100 by acquiring the type of abnormal state indicating the occurrence of a refrigerant leakage abnormality from the abnormality detecting unit 44, and output the refrigerant circuit control signal to the refrigerant circuit 100.
  • the control unit 4 detects a refrigerant leak from the refrigerant circuit 100, it generates a refrigerant circuit control signal for closing the on-off valves 113a and 113b and outputs the refrigerant circuit 100.
  • the abnormality determining unit 40 periodically repeats the processing of the flowchart shown in FIG. 4.
  • the control signal generating unit 45 may generate and output to the power converter 2 a drive signal for converting the first AC voltage to a third AC voltage and outputting the voltage to the fan motor 50, thereby rotating the fan 5 and diffusing the leaked refrigerant.
  • the air conditioning device 200 can prevent the refrigerant from accumulating in the same place, thereby preventing the leaked refrigerant from igniting.
  • step S201 is a flowchart showing the process of detecting an abnormality in the compressor 3 by the abnormality determination unit 40 of the control unit 4 provided in the air conditioning apparatus 200 according to embodiment 1.
  • the coordinate conversion unit 43 converts the motor current acquired from the current detection unit 21 into a d-axis current Id and a q-axis current Iq (step S201), and outputs them to the abnormality detection unit 44.
  • the process of step S201 is the same as the process of step S101 in the flowchart shown in FIG. 4.
  • the abnormality detection unit 44 compares the q-axis current Iq with a compressor abnormality threshold for detecting an abnormality in the compressor 3 (step S202).
  • step S203: Yes If the q-axis current Iq is equal to or lower than the compressor abnormality threshold (step S203: Yes), the abnormality detection unit 44 determines that no abnormality has occurred in the compressor 3 and ends the process. If the q-axis current Iq is greater than the compressor abnormality threshold (step S203: No), the abnormality detection unit 44 determines that an abnormality may have occurred in the compressor 3 and further performs frequency analysis on the q-axis current Iq (step S204).
  • step S205: No the abnormality detection unit 44 determines that no abnormality has occurred in the compressor 3 and ends the process. If the value of the frequency component obtained by the frequency analysis is equal to or greater than the specified frequency component threshold (step S205: Yes), the abnormality detection unit 44 determines that an abnormality has occurred in the compressor 3 (step S206). The abnormality detection unit 44 notifies the control signal generation unit 45 of the type of abnormal state, in this case, that an abnormality has occurred in the compressor 3 (step S207).
  • control signal generation unit 45 can stop generating a drive signal for the inverter 25a by acquiring the type of abnormal state indicating that an abnormality has occurred in the compressor 3 from the abnormality detection unit 44.
  • the abnormality determination unit 40 periodically repeats the process of the flowchart shown in FIG. 5.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the process of detecting refrigerant leakage from the refrigerant circuit 100 and the process of detecting an abnormality in the compressor 3 by the abnormality determination unit 40 of the control unit 4 provided in the air conditioning device 200 according to the first embodiment.
  • the process shown in steps S101 to S107 is the same as the process of steps S101 to S107 in the flowchart shown in FIG. 4, and the process shown in steps S202 to S207 is the same as the process of steps S202 to S207 in the flowchart shown in FIG. 5. Therefore, a detailed description of the flowchart shown in FIG. 6 is omitted.
  • the abnormality determination unit 40 first performs the process of detecting refrigerant leakage from the refrigerant circuit 100, and then performs the process of detecting an abnormality in the compressor 3.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a hardware configuration that realizes the control unit 4 provided in the air conditioning device 200 according to the first embodiment.
  • the control unit 4 is realized by a processor 910 and a memory 920.
  • the processor 910 is a CPU (also called a central processing unit, processing unit, arithmetic unit, microprocessor, microcomputer, processor, or DSP (Digital Signal Processor)) or a system LSI (Large Scale Integration).
  • Examples of the memory 920 include non-volatile or volatile semiconductor memories such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), and EEPROM (registered trademark) (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory). Furthermore, the memory 920 is not limited to these and may be a magnetic disk, optical disk, compact disk, mini disk, or DVD (Digital Versatile Disc).
  • the abnormality determination unit 40 of the control unit 4 converts the motor current of the second AC voltage from the inverter 25a to the compressor motor 30 detected by the current detection unit 21 of the power converter 2 into a d-axis current Id and a q-axis current Iq, compares the q-axis current Iq with a threshold value for detecting refrigerant leakage from the refrigerant circuit 100, and compares the q-axis current Iq with a threshold value for detecting an abnormality in the compressor 3. This allows the abnormality determination unit 40 to detect an abnormality that has occurred in the air conditioning device 200 and determine the cause of the abnormality.
  • the abnormality determination unit 40 can determine the cause of the abnormality by performing a conversion process to a dq-axis coordinate system used in general control and comparing the values obtained by the conversion process with each threshold value, the processing load can be reduced compared to the case of calculating the power value described in the background art.
  • the air conditioning device 200 does not need to add special sensors to the configuration of a general air conditioning device, and can detect abnormalities due to different factors while having a simple configuration.
  • the air conditioning device 200 can detect abnormalities caused by different factors, and can respond according to the cause of the abnormality.
  • the refrigerant used in the refrigerant circuit 100 of the air conditioning device 200 may be, for example, a fluorine-based refrigerant with a low Global Warming Potential (GWP), or a hydrocarbon-based refrigerant, i.e., HC refrigerant.
  • GWP Global Warming Potential
  • the refrigerant include a single refrigerant selected from R1234yf, R1234ze, R32, and R290, or a mixture of two or more of these, or a mixture of any of these with another refrigerant.
  • the refrigerant include a mixture of R1132(E), or a mixture of R1123.
  • refrigerants include mixed refrigerants of R516A, R445A, R444A, R454C, R444B, R454A, R455A, R457A, R459B, R452B, R454B, R447B, R447A, R446A, and R459A.
  • Embodiment 2 In the second embodiment, a case will be described in which the air conditioning apparatus is provided with a storage unit.
  • FIG. 8 is a first diagram showing an example configuration of a control unit 4a provided in an air conditioning apparatus 200a according to embodiment 2. Note that in the air conditioning apparatus 200a, the configuration other than the control unit 4a is the same as the configuration of the air conditioning apparatus 200 shown in FIG. 1, so in FIG. 8, the configuration other than the control unit 4a is omitted.
  • the control unit 4a includes an abnormality determination unit 40a and a control signal generation unit 45.
  • the abnormality determination unit 40a includes a coordinate conversion unit 43, a memory unit 42, and an abnormality detection unit 44.
  • the memory unit 42 stores the d-axis current Id and the q-axis current Iq after the motor current, which is the current detection value, is converted by the coordinate conversion unit 43 into the d-axis current Id and the q-axis current Iq, which are current values in the dq-axis coordinate system.
  • the memory unit 42 stores the d-axis current Id and the q-axis current Iq for a specified period. Note that the memory unit 42 may store only the q-axis current Iq when the d-axis current Id is not used by the abnormality detection unit 44. In other words, the memory unit 42 stores at least the q-axis current Iq for a specified period.
  • the abnormality detection unit 44 acquires the d-axis current Id and the q-axis current Iq obtained by the conversion process of the coordinate conversion unit 43 from the storage unit 42. If the d-axis current Id is not stored in the storage unit 42, the abnormality detection unit 44 acquires the q-axis current Iq from the storage unit 42.
  • the abnormality detection unit 44 detects refrigerant leakage from the refrigerant circuit 100 and abnormality of the compressor 3 using at least one of the average value or change pattern of the q-axis current Iq in a specified period stored in the storage unit 42.
  • a current abnormality may occur due to a momentary power supply fluctuation in the AC power supply 1.
  • the abnormality detection unit 44 detects refrigerant leakage from the refrigerant circuit 100 and abnormality in the compressor 3 by using at least one of the average value or change pattern of the q-axis current Iq in a specified period stored in the memory unit 42. This allows the abnormality detection unit 44 to determine whether the detected abnormality is a transient abnormality or an abnormality that should have been detected, thereby suppressing erroneous detection of an abnormality.
  • the abnormality detection unit 44 can suppress the influence of sudden fluctuations in the q-axis current Iq when detecting refrigerant leakage from the refrigerant circuit 100 and abnormalities in the compressor 3, for example, by using the average value of the q-axis current Iq over a specified period. Furthermore, based on the information on the time series of the q-axis current Iq stored in the memory unit 42, the abnormality detection unit 44 determines that a normal state exists when there is a change pattern in which an abnormal value relative to the threshold occurs only for an instant and then returns to a normal value, and determines that an abnormality exists when the abnormal value continues to be observed.
  • the abnormality determination unit 40a may set a threshold value according to the change over time in the q-axis current Iq by having the air conditioning device 200a perform a learning operation for the purpose of measuring the q-axis current Iq under various parameter settings in the refrigeration cycle, and may store time series data of the q-axis current Iq under normal conditions measured during the learning operation in the memory unit 42, and may set a threshold value based on the stored time series data.
  • Parameters included in the parameter settings in the refrigeration cycle include, for example, pressure conditions, condensation temperature, rotation frequency of the compressor motor 30, and the degree of superheat of the refrigerant gas sucked into the compressor 3.
  • the abnormality determination unit 40a also collects data during startup of the compressor 3, when sudden changes are likely to occur in the compressor motor 30, and stores it in the memory unit 42. By treating this data in the same way as the time-series data described above, it is possible to improve the accuracy of refrigerant leakage detection, particularly immediately after startup of the compressor 3, and to prevent the air conditioning device 200a from starting up in a state of refrigerant leakage.
  • the air conditioning apparatus 200a of embodiment 2 uses the information stored in the memory unit 42 to determine whether an abnormality has occurred, the time it takes to determine that an abnormality has occurred may be longer than that of the air conditioning apparatus 200 of embodiment 1.
  • this is also related to the performance of the control unit 4a and the memory unit 42, when considering general processing speeds, the processing speed of the air conditioning apparatus 200a of embodiment 2 is only delayed by several tens of ⁇ s to several ms compared to the processing speed of the air conditioning apparatus 200 of embodiment 1, so this does not pose a problem in practical use.
  • the storage unit 42 stores at least the q-axis current Iq, but this is not limiting.
  • the storage unit 42 may store the motor current detected by the current detection unit 21 of the power converter 2.
  • FIG. 9 is a second diagram showing an example of the configuration of the control unit 4a provided in the air conditioning device 200a according to the second embodiment.
  • the storage unit 42 stores the motor current, which is the current detection value.
  • the coordinate conversion unit 43 performs coordinate conversion of the motor current stored in the storage unit 42.
  • the abnormality detection unit 44 detects refrigerant leakage from the refrigerant circuit 100 and abnormality of the compressor 3 using at least one of the average value or change pattern of the q-axis current Iq in the specified period converted by the coordinate conversion unit 43.
  • control unit 4a detects refrigerant leakage from the refrigerant circuit 100 and abnormality of the compressor 3 using at least one of the average value or change pattern of the q-axis current Iq obtained from the motor current, which is the current detection value in the specified period stored in the storage unit 42.
  • the air conditioning device 200a can achieve the same effects as with the configuration shown in FIG. 8.
  • the abnormality determination unit 40a is provided with a memory unit 42, but this is not limited to the above.
  • the memory unit 42 may be external to the abnormality determination unit 40a but internal to the control unit 4a, or external to the control unit 4a but internal to the air conditioning device 200a.
  • the air conditioning device 200a includes a memory unit 42 that stores the q-axis current Iq or the motor current, which is a current detection value, and detects refrigerant leakage from the refrigerant circuit 100 and abnormalities in the compressor 3 using at least one of the average value or change pattern of the q-axis current Iq obtained from the q-axis current Iq or the motor current, which is a current detection value, during a specified period stored in the memory unit 42. This allows the air conditioning device 200a to suppress erroneous detection of an abnormality by the abnormality detection unit 44.
  • Embodiment 3 a case where the air conditioning apparatus includes a display unit will be described. Note that, hereinafter, a case where the third embodiment is applied to the first embodiment will be described, but the third embodiment can also be applied to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the configuration of an air conditioning device 200b according to embodiment 3.
  • Air conditioning device 200b is obtained by replacing the control unit 4 with a control unit 4b in air conditioning device 200 according to embodiment 1 shown in FIG. 1, and by adding a display unit 41.
  • outdoor unit 110b is obtained by replacing the control unit 4 with a control unit 4b in outdoor unit 110 according to embodiment 1 shown in FIG. 1, and by adding a display unit 41.
  • the control unit 4b outputs information about the detected abnormality to the display unit 41.
  • the abnormality detection unit 44 may output the type of abnormal condition output to the control signal generation unit 45 to the display unit 41 as abnormality information, or the control signal generation unit 45 may output the type of abnormal condition acquired from the abnormality detection unit 44 to the display unit 41 as abnormality information.
  • the display unit 41 acquires abnormality information from the control unit 4b, it displays the content of the abnormality detected by the control unit 4b indicated by the abnormality information.
  • the display unit 41 may specifically indicate the content of the abnormality in text if the display area of the display unit 41 is large, or may indicate it in the form of an error code if the display area of the display unit 41 is small.
  • the air conditioning device 200b is provided with a display unit 41 that displays the details of the abnormality detected by the control unit 4b.
  • This allows the air conditioning device 200b to allow the user of the air conditioning device 200b, a service engineer performing maintenance on the air conditioning device 200b, and the like to recognize the details of the abnormality that has occurred in the air conditioning device 200b.
  • the display unit 41 displays that an abnormality has occurred in the compressor 3 as the details of the abnormality
  • the user or service engineer of the air conditioning device 200b can take action such as stopping the operation of the air conditioning device 200b.
  • the display unit 41 is installed in the outdoor unit 110b, but the installation location of the display unit 41 is not limited to the example of FIG. 10.
  • the display unit 41 may be installed in the indoor unit 120 of the air conditioning device 200b.
  • the control unit 4b may transmit abnormality information via wired communication to a personal computer or the like for operating and monitoring the status of the air conditioning device 200b, or may transmit the information via wireless communication to a remote controller, mobile terminal, or the like for operating and monitoring the status of the air conditioning device 200b.
  • Embodiment 4 a case where the air conditioning apparatus includes a switch will be described. Note that, hereinafter, a case where the fourth embodiment is applied to the first embodiment will be described, but the fourth embodiment can also be applied to the second and third embodiments.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of the configuration of an air conditioning device 200c according to the fourth embodiment.
  • the configuration of the refrigerant circuit 100 is the same as that of the air conditioning device 200 shown in FIG. 1, so the refrigerant circuit 100 is omitted in FIG. 11.
  • the control unit 4 is replaced with a control unit 4c in the air conditioning device 200 of the first embodiment shown in FIG. 1, and switches 20a and 20b are further added.
  • the power converter 2c is the power converter 2 of the first embodiment shown in FIG. 1, and switches 20a and 20b are added.
  • the switches 20a and 20b are capable of cutting off the supply of the first AC voltage from the AC power source 1.
  • the air conditioning device 200c can stop the operation of the power converter 2c by operating the switches 20a and 20b to cut off the supply of the first AC voltage from the AC power source 1.
  • the air conditioning apparatus 200c is equipped with on-off valves 113a, 113b in the refrigerant circuit 100, and is therefore capable of operating both the on-off valves 113a, 113b and the switches 20a, 20b.
  • the control signal generation unit 45 when the abnormality detection unit 44 detects a refrigerant leak from the refrigerant circuit 100, the control signal generation unit 45 first generates a refrigerant circuit control signal for closing the on-off valves 113a, 113b and outputs it to the refrigerant circuit 100, and then generates a switch drive signal for closing the switches 20a, 20b and outputs it to the switches 20a, 20b.
  • control unit 4c detects a refrigerant leak from the refrigerant circuit 100, it first generates a refrigerant circuit control signal for closing the on-off valves 113a and 113b and outputs it to the refrigerant circuit 100, and then generates a switch drive signal for closing the switches 20a and 20b and outputs it to the switches 20a and 20b.
  • the air conditioning device 200c can quickly stop the flow of refrigerant in the refrigerant circuit 100, and can reduce the leakage of refrigerant from the refrigerant circuit 100.

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Abstract

空気調和装置（２００）は、圧縮機モータ（３０）を駆動源とする圧縮機（３）によって冷媒が圧縮される冷媒回路（１００）と、交流電源（１）から供給される第１の交流電圧を、圧縮機モータ（３０）を駆動するための第２の交流電圧に変換して圧縮機モータ（３０）に出力し、かつ、圧縮機モータ（３０）に出力される第２の交流電圧の電流を検出する電力変換器（２）と、電力変換器（２）において第２の交流電圧を生成するための駆動信号を生成して電力変換器（２）に出力し、電力変換器（２）で検出された第２の交流電圧の電流の電流検出値を用いて、冷媒回路（１００）からの冷媒の漏洩および圧縮機（３）の異常を検出する制御部（４）と、を備える。

Description

空気調和装置および異常検出方法
　本開示は、冷媒回路を備える空気調和装置および異常検出方法に関する。
　従来、冷媒回路を備える冷蔵庫、空気調和装置などの冷凍サイクル機器には、通常動作時において、冷媒漏洩の検出を行っているものがある。冷媒漏洩については冷媒漏洩センサを用いることで検出できるが、冷媒漏洩を精度良く検出しようとすると、冷媒回路の複数箇所に冷媒漏洩センサを備える必要があり、手間もコストもかかる。このような問題に対して、特許文献１には、冷媒漏れ検知装置が、インバータ回路からブラシレスＤＣ（Direct　Current）モータに供給される三相の駆動電流から得られる電力値に基づいて、冷媒漏れを検知する技術が開示されている。
特開２００５－０９０９２５号公報
　しかしながら、上記従来の技術によれば、冷媒回路を備える冷凍サイクル機器では、冷媒回路での冷媒漏れ以外の異常が発生する可能性もあり、発生する異常によって適切な対処方法が異なる場合がある。そのため、冷媒回路を備える冷凍サイクル機器は、どのような異常が発生したのかを適切に判断する必要がある、という問題があった。
　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成にしつつ、異なる要因の異常を検出可能な空気調和装置を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る空気調和装置は、圧縮機モータを駆動源とする圧縮機によって冷媒が圧縮される冷媒回路と、交流電源から供給される第１の交流電圧を、圧縮機モータを駆動するための第２の交流電圧に変換して圧縮機モータに出力し、かつ、圧縮機モータに出力される第２の交流電圧の電流を検出する電力変換器と、電力変換器において第２の交流電圧を生成するための駆動信号を生成して電力変換器に出力し、電力変換器で検出された第２の交流電圧の電流の電流検出値を用いて、冷媒回路からの冷媒の漏洩および圧縮機の異常を検出する制御部と、を備える。
　本開示に係る空気調和装置は簡易な構成にしつつ、異なる要因の異常を検出可能である、という効果を奏する。
実施の形態１に係る空気調和装置の構成例を示す図 実施の形態１に係る空気調和装置が備える電力変換器の構成例を示す図 実施の形態１に係る空気調和装置が備える制御部の構成例を示す図 実施の形態１に係る空気調和装置が備える制御部の異常判断部による冷媒回路からの冷媒の漏洩を検出する処理を示すフローチャート 実施の形態１に係る空気調和装置が備える制御部の異常判断部による圧縮機の異常を検出する処理を示すフローチャート 実施の形態１に係る空気調和装置が備える制御部の異常判断部による冷媒回路からの冷媒の漏洩を検出する処理および圧縮機の異常を検出する処理を示すフローチャート 実施の形態１に係る空気調和装置が備える制御部を実現するハードウェア構成の一例を示す図 実施の形態２に係る空気調和装置が備える制御部の構成例を示す第１の図 実施の形態２に係る空気調和装置が備える制御部の構成例を示す第２の図 実施の形態３に係る空気調和装置の構成例を示す図 実施の形態４に係る空気調和装置の構成例を示す図 実施の形態４に係る空気調和装置において冷媒回路からの冷媒の漏洩が検出されたときの空気調和装置の動作を示すフローチャート
　以下に、本開示の実施の形態に係る空気調和装置および異常検出方法を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る空気調和装置２００の構成例を示す図である。空気調和装置２００は、交流電源１に接続され、交流電源１から供給される交流電圧によって駆動し、図示しない空調制御対象の空間の空調制御を行う。図１では、交流電源１が三相電源の例を示しているがこれに限定されず、交流電源１は単相電源であってもよい。
　空気調和装置２００は、電力変換器２と、圧縮機３と、制御部４と、ファン５と、ファンモータ５０と、冷媒回路１００と、を備える。圧縮機３は、圧縮機モータ３０と、圧縮要素３１と、を備える。冷媒回路１００は、四方弁１１１と、熱源側熱交換器１１２と、開閉弁１１３ａ，１１３ｂと、膨張装置１２１と、負荷側熱交換器１２２と、を備える。なお、冷媒回路１００には、圧縮機３が備える圧縮要素３１も含まれる。図１に示すように、空気調和装置２００において、電力変換器２、圧縮機３、制御部４、ファン５、ファンモータ５０、および冷媒回路１００が備える四方弁１１１と熱源側熱交換器１１２と開閉弁１１３ａ，１１３ｂとは、室外機１１０に設置される。空気調和装置２００において、冷媒回路１００が備える膨張装置１２１および負荷側熱交換器１２２は、室内機１２０に設置される。開閉弁１１３ａ，１１３ｂは、冷媒回路１００において冷媒の流れを制御するための弁であり、制御部４からの冷媒回路制御信号によって開閉が制御される。すなわち、制御部４は、冷媒回路制御信号によって冷媒回路１００での冷媒の流れを制御することができる。
　空気調和装置２００では、圧縮機３が冷媒回路１００に流れる冷媒を圧縮することによって冷凍サイクルを構築している。すなわち、冷媒回路１００では、圧縮機モータ３０を駆動源とする圧縮機３によって冷媒が圧縮される。
　電力変換器２は、交流電源１から供給される第１の交流電圧を、圧縮機３が備える圧縮機モータ３０を駆動するための第２の交流電圧に変換して圧縮機モータ３０に出力する。また、電力変換器２は、交流電源１から供給される第１の交流電圧を、ファン５の駆動源であってファン５を回転させるファンモータ５０を駆動するための第３の交流電圧に変換してファンモータ５０に出力する。また、電力変換器２は、後述する主回路コンデンサの両端電圧である母線電圧を検出し、後述するインバータから圧縮機モータ３０に出力される第２の交流電圧のモータ電流を検出する。電力変換器２は、検出した母線電圧の電圧検出値およびモータ電流の電流検出値を制御部４に出力する。
　制御部４は、電力変換器２から母線電圧の電圧検出値およびモータ電流の電流検出値を取得する。また、制御部４は、空気調和装置２００のユーザなどから図示しないリモートコントローラなどを介して、空気調和装置２００に対する指令値を取得する。指令値とは、例えば、冷房または暖房などの運転モード、設定温度などを指示するものであるが、他の情報が含まれていてもよい。制御部４は、取得したこれらの情報を用いて、電力変換器２および冷媒回路１００が備える開閉弁１１３ａ，１１３ｂの動作を制御する。具体的には、制御部４は、電力変換器２において第２の交流電圧を生成するための駆動信号を生成して電力変換器２に出力する。後述するように電力変換器２はインバータを備えていることから、制御部４で生成される駆動信号は、電力変換器２が備えるインバータのスイッチング素子をオンオフさせるためのものである。制御部４で生成される駆動信号は一般的な方法で生成されるため、詳細な説明については省略する。また、制御部４は、電力変換器２で検出された第２の交流電圧のモータ電流の電流検出値を用いて、冷媒回路１００からの冷媒の漏洩および圧縮機３の異常を検出する。
　本実施の形態において特徴的な部分は、制御部４による制御内容である。そのため、図１に示す空気調和装置２００の構成は一例であって、空気調和装置２００の構成は図１の例に限定されない。
　電力変換器２の構成について説明する。図２は、実施の形態１に係る空気調和装置２００が備える電力変換器２の構成例を示す図である。電力変換器２は、コンバータ２２と、リアクトル２３と、主回路コンデンサ２４ａ，２４ｂと、インバータ２５ａ，２５ｂと、電流検出部２１と、電圧検出部２６ａ，２６ｂと、を備える。
　コンバータ２２は、交流電源１から供給された第１の交流電圧を整流する。なお、コンバータ２２は、昇圧機能を有していてもよい。また、図２では、電力変換器２がインバータ２５ａ，２５ｂに対して共通のコンバータ２２を備える例を示しているが、電力変換器２は、インバータ２５ａ，２５ｂごとにコンバータ２２を備える、すなわち図２の例ではコンバータ２２を２つ備える構成にすることも可能である。
　リアクトル２３は、コンバータ２２と主回路コンデンサ２４ａ，２４ｂとの間に設けられる。なお、リアクトル２３の設置位置および設置数は図２の例に限定されない。電力変換器２は、例えば、交流電源１とコンバータ２２との間の各相にリアクトル２３を設置してもよい。また、電力変換器２は、交流電源１が単相電源の場合、交流電源１とコンバータ２２との間の二相のうちの一相にリアクトル２３を設置してもよい。
　主回路コンデンサ２４ａは、コンバータ２２で整流された電圧を平滑し、平滑した電圧をインバータ２５ａに供給する。主回路コンデンサ２４ｂは、コンバータ２２で整流された電圧を平滑し、平滑した電圧をインバータ２５ｂに供給する。図２の例では、電力変換器２が２つの主回路コンデンサ２４ａ，２４ｂを備える構成を示しているが、母線電圧を共通にする場合、電力変換器２は、主回路コンデンサ２４ａを１つ備える構成にすることも可能である。この場合、電力変換器２は、主回路コンデンサ２４ａの出力側、図２の例では主回路コンデンサ２４ａの右側で出力先を分岐して、一方の出力先をインバータ２５ａとし、他方の出力先をインバータ２５ｂとする。
　インバータ２５ａは、主回路コンデンサ２４ａで平滑された電圧を、第２の交流電圧に変換して圧縮機モータ３０に出力する。例えば、インバータ２５ａは、図示は省略するが２つのスイッチング素子が直列接続されたレグを３つ備える。インバータ２５ａは、制御部４から取得した駆動信号に従って各スイッチング素子をオンオフすることで、主回路コンデンサ２４ａで平滑された電圧を三相の第２の交流電圧に変換し、三相の第２の交流電圧を圧縮機モータ３０に出力する。同様に、インバータ２５ｂは、主回路コンデンサ２４ｂで平滑された電圧を、第３の交流電圧に変換してファンモータ５０に出力する。例えば、インバータ２５ｂは、図示は省略するが２つのスイッチング素子が直列接続されたレグを３つ備える。インバータ２５ｂは、制御部４から取得した駆動信号に従って各スイッチング素子をオンオフすることで、主回路コンデンサ２４ｂで平滑された電圧を三相の第３の交流電圧に変換し、三相の第３の交流電圧をファンモータ５０に出力する。
　電流検出部２１は、インバータ２５ａすなわち電力変換器２から圧縮機モータ３０に出力される第２の交流電圧の電流であるモータ電流を検出する。電流検出部２１は、検出したモータ電流の電流検出値を制御部４に出力する。電流検出部２１で検出されるモータ電流の電流検出値は、圧縮機モータ３０を駆動するためにインバータ２５ａへの駆動信号を生成する際に制御部４の制御演算に必要なパラメータである。また、電流検出部２１で検出されるモータ電流の電流検出値は、制御部４が備える異常判断部４０での異常判断にも用いられる。電流検出部２１については、例えば、インバータ２５ａと圧縮機モータ３０とを接続する相のうち規定された相にＡＣＣＴ（Alternating　Current　Current　Transformer）、ＤＣＣＴ（Direct　Current　Current　Transformer）、シャント抵抗などを設ける、または、インバータ２５ａの各相の下アームまたは母線上にシャント抵抗を設けて、検出された電流値からモータ電流を復元する周知の手法を用いることによって実現できる。なお、空気調和装置２００では、電流検出部２１が、規定された相の電流の検出を行い、制御部４が、周知の手法を用いて、検出された電流値からモータ電流を復元する処理を行ってもよい。
　電圧検出部２６ａは、主回路コンデンサ２４ａの両端電圧を検出し、検出した主回路コンデンサ２４ａの両端電圧を母線電圧として制御部４に出力する。同様に、電圧検出部２６ｂは、主回路コンデンサ２４ｂの両端電圧を検出し、検出した主回路コンデンサ２４ｂの両端電圧を母線電圧として制御部４に出力する。
　制御部４において、異常判断部４０は、電力変換器２から圧縮機モータ３０に出力されるモータ電流の電流検出値に基づいて、少なくとも、冷媒回路１００からの冷媒の漏洩状態と、圧縮機モータ３０の異常状態とを判断する。これらの異常状態は圧縮機モータ３０の負荷状態に基づいて判断できるが、本実施の形態において、異常判断部４０は、負荷状態を間接的に求めるために電流検出部２１で検出された電力変換器２から圧縮機モータ３０に出力されるモータ電流の電流検出値を用いることで、異常状態を判断する。図３は、実施の形態１に係る空気調和装置２００が備える制御部４の構成例を示す図である。制御部４は、異常判断部４０と、制御信号生成部４５と、を備える。異常判断部４０は、座標変換部４３と、異常検出部４４と、を備える。前述のように、制御部４において、インバータ２５ａ，２５ｂに対する駆動信号を生成する動作は一般的な動作でよいので、詳細な説明は省略する。以降では、制御部４が備える異常判断部４０の動作を中心に説明する。なお、制御部４では、制御信号生成部４５が、一般的な動作によって、インバータ２５ａ，２５ｂに対する駆動信号を生成しているものとする。
　座標変換部４３は、圧縮機モータ３０の回転子位置に相当し、制御部４において周知のモータ位置センサレス制御演算処理の過程で得られる電気角である位相θを用いて、電流検出部２１で検出された電流検出値であるモータ電流を、ｄｑ軸座標系の電流であるｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑに変換する。ｑ軸電流Ｉｑは、モータトルク電流成分に相当し、モータ負荷トルクと釣り合うように電流が流れるため、様々な要因によって発生するモータ負荷の変動はｑ軸電流Ｉｑに現れる。異常検出部４４は、主にこのｑ軸電流Ｉｑを用いて、以降で説明する原理で異常を検出する。なお、異常検出部４４は、異常検出を行う際、図３に示すように、座標変換部４３から取得したｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑとともに、圧縮機モータ３０のモータ回転周波数を使用する。ただし、圧縮機モータ３０のモータ回転周波数も前述の位相θと同様、一般的なモータ制御で使用されるパラメータであるので、詳細な説明については省略する。
　冷媒回路１００で冷媒漏洩が発生すると、例えば、冷房運転中では圧縮機３に吸入される冷媒ガス密度が減少し、これに伴って圧縮機３への負荷が減少するため、圧縮機モータ３０に流れる電流の値が小さくなり、特にｑ軸電流Ｉｑが小さくなる傾向がある。異常検出部４４は、この現象に基づいて、圧縮機モータ３０の電流値、特にｑ軸電流Ｉｑを指標として、冷媒の漏洩状態の有無を判断する。異常検出部４４は、圧縮機モータ３０の電流検出値から得られたｑ軸電流Ｉｑと予め規定された閾値とを比較し、ｑ軸電流Ｉｑが閾値よりも小さいか否かを判定することで、冷媒漏洩の有無を判断する。閾値については、例えば、空気調和装置２００の運転状態などをふまえて、空気調和装置２００のメーカーの担当者などによって設定され、制御部４の図示しないメモリなどに格納される。
　一方、圧縮機モータ３０に異常が発生、例えば、圧縮機３の潤滑性が不足すると、圧縮機３の軸受け部を含む摺動部で金属部品同士が直接接触し、金属部品同士の間の摩擦抵抗が増加して摩擦熱が発生し、金属部品同士が凝着するおそれがある。特に冷媒として、可燃性を有するＨＣ（HydroCarbon）冷媒、例えばＲ２９０冷媒などが使用されている場合、冷凍機油へ冷媒が溶け込むことで冷凍機油の粘度が低下し、潤滑性が低いためこの現象が顕著になる。したがって、圧縮機３の摺動部の摩擦抵抗が増加することで、圧縮機モータ３０の負荷が増加し、その結果、ｑ軸電流Ｉｑも増加する。すなわち、これらの相関関係によって、圧縮機３の異常状態は、冷媒漏洩の場合と同様、ｑ軸電流Ｉｑに現れる。
　ここで、上記の２つの異常状態が同時に発生すると、圧縮機モータ３０の電流、すなわちｑ軸電流Ｉｑへの影響が相殺されるおそれがあり、各々の異常状態の判別が困難になることから、冷媒を検出するセンサなどを別途追加するなどの対策が必要となる。また、上記の２つの異常状態以外に、交流電源１から供給される第１の交流電圧の電圧変動などによって母線電圧に脈動が発生すると、母線電圧の脈動がモータ出力に伝搬したり、電気ノイズが発生したりすることで、これらの影響がモータ電流に外乱として重畳される。
　そのため、本実施の形態では、圧縮機モータ３０のモータ電流に現れる異常の原因を新たなセンサ類を追加することなく正確に抽出するため、異常検出部４４は、冷媒漏洩に起因する異常と圧縮機３の摩耗に起因する異常とを、以下のような制御によって個別に判断する。
　冷媒漏洩発生の判断においては、前述の通り、圧縮機３への負荷が減少するため、特にｑ軸電流Ｉｑの絶対値が小さくなる傾向がある。異常検出部４４は、この現象に基づいて、圧縮機モータ３０の電流値、特にｑ軸電流Ｉｑの絶対値を指標として、冷媒の漏洩状態の有無を判断すればよい。異常検出部４４は、特に冷媒漏洩は不可逆な異常でもあるため、継続的に閾値以下の値が継続する、または規定された時間あたりの変化率が閾値以下となった場合に異常と判断するようにしてもよい。また、ｄ軸電流Ｉｄの絶対値＜＜ｑ軸電流Ｉｑの絶対値の関係が成り立つ場合、異常検出部４４は、圧縮機モータ３０の電流の絶対値を用いても、ｑ軸電流Ｉｑの絶対値を用いる場合と同様の判断を行うことができる。
　圧縮機モータ３０の負荷変動については、圧縮機モータ３０の１回転を１周期とする負荷トルク変動が発生する。そのため、圧縮機３で異常が発生している状態でｑ軸電流Ｉｑを周波数解析すると、解析結果は、モータ回転周波数成分を有することになる。なお、圧縮機３がツインロータリ圧縮機の場合、解析結果は、モータ回転周波数の２倍周波数成分を有することになる。また、圧縮機３の摺動部に損傷が生じると摩擦抵抗が増加するため、解析結果には、負荷トルク変動に加えて、摩擦抵抗に起因するモータ回転周波数成分、またはモータ回転周波数成分の整数倍成分の負荷トルク変動が重畳されることになる。
　異常検出部４４は、摩擦抵抗に起因するモータ回転周波数成分またはモータ回転周波数成分の整数倍成分の負荷トルク変動を抽出するため、周知のフーリエ級数展開の原理またはＦＦＴ（Fast　Fourier　Transform）解析に基づいて周波数解析を行い、ｑ軸電流Ｉｑに含まれるモータ回転周波数成分またはモータ回転周波数成分の整数倍成分を抽出する。異常検出部４４は、抽出した周波数成分の値が予め規定された閾値を超えている場合、圧縮機３のトルク変動に影響を及ぼす程度の異常が圧縮機３の摺動部に生じたと判断することができる。異常検出部４４は、さらに異常判断の精度を向上させるため、圧縮機３のモータ回転周波数成分またはモータ回転周波数成分の整数倍成分の強度を継続的に記録し、当該周波数成分の強度が継続的に閾値を超過する、または規定された時間あたりの上昇率が閾値を超えた場合に異常と判断するようにしてもよい。
　前述の異常を判断するための各閾値については、経験的な値から設定されてもよいし、冷凍サイクルの圧力条件から理論的に求められる圧縮機３の負荷、すなわち圧縮機モータ３０のモータ負荷が印加されたときに発生するモータ電流または望ましくは指標としてｑ軸電流Ｉｑを基準として設定されてもよい。また、圧縮機３による圧力条件、モータ回転周波数などによって圧縮機３の負荷も変化し、正常状態と判断すべき値の範囲も変化することから、圧縮機３による圧力条件、モータ回転周波数などに応じて各閾値を可変としてもよい。例えば、圧縮機３の摺動部に損傷が生じた場合、周期的な負荷の変動が想定され、負荷の変動はモータ回転周波数またはモータ回転周波数の整数倍に依存する。そのため、モータ回転周波数またはモータ回転周波数の整数倍に相当する成分に対する閾値を可変とし、モータ回転周波数またはモータ回転周波数の整数倍に相当しない成分に対する閾値を固定値とする、すなわち可変の値と固定の値とを組み合わせることで、閾値を可変にする場合の処理負荷を低減しつつ、異常の検出精度を向上させることができる。
　なお、空気調和装置２００でｑ軸電流Ｉｑが大きくなる場合については、圧縮機３の異常以外の要因の場合も考えられる。しかしながら、空気調和装置２００でｑ軸電流Ｉｑが大きくなっているということは、何らかの異常が発生している可能性が高く、少なくとも正常な状態ではないと考えられる。そのため、異常検出部４４は、ｑ軸電流Ｉｑが大きくなっているが圧縮機３で異常が発生しているか否かについて判断できなかった場合でも、空気調和装置２００で異常が発生していることを制御信号生成部４５に通知するようにしてもよい。
　異常判断部４０の異常検出部４４は、以上のような制御を行うことで、圧縮機モータ３０の電流に現れる異常の原因を明確に分離の上、異常状態の種別を正確に判断することができる。異常検出部４４は、さらに、ＦＦＴ解析を用いることで、周波数成分ごとの詳細な分析ができる。例えば、特に主回路コンデンサ２４ａに容量の小さいコンデンサ、一例としてフィルムコンデンサを用いた場合、交流電源１に起因する変動が母線電圧に重畳されることによって、ｑ軸電流Ｉｑに交流電源１から供給される第１の交流電圧の周波数成分、および第１の交流電圧の周波数の整数倍成分も重畳される。なお、整数倍成分は、交流電源１が単相電源の場合は２倍成分となり、交流電源１が三相電源の場合は６倍成分となる。これらの交流電源１から供給される第１の交流電圧に起因する成分は、交流電源１から供給される第１の交流電圧の周波数が既知であれば、異常検出部４４は、これらの周波数成分を周知のフィルタリング処理によって分離または減衰させてから処理することができる。その結果、異常検出部４４は、前述の原因以外で発生するｑ軸電流Ｉｑの外乱の影響を除した上で判断できるため、より判断精度を向上できる。
　なお、異常検出部４４は、冷媒回路１００からの冷媒の漏洩を検出する処理と、圧縮機３の異常を検出する処理とを並行して行ってもよいし、順番に行ってもよい。順番に行う場合、異常検出部４４は、先に冷媒回路１００からの冷媒の漏洩を検出する処理を行い、次に圧縮機３の異常を検出する処理を行う。
　図４は、実施の形態１に係る空気調和装置２００が備える制御部４の異常判断部４０による冷媒回路１００からの冷媒の漏洩を検出する処理を示すフローチャートである。異常判断部４０において、座標変換部４３は、電流検出部２１から取得したモータ電流をｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑに変換し（ステップＳ１０１）、異常検出部４４に出力する。異常検出部４４は、ｑ軸電流Ｉｑと冷媒回路１００からの冷媒の漏洩を検出するための冷媒漏洩閾値とを比較する（ステップＳ１０２）。異常検出部４４は、ｑ軸電流Ｉｑが冷媒漏洩閾値以上の場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、冷媒回路１００から冷媒は漏洩していないとして処理を終了する。異常検出部４４は、ｑ軸電流Ｉｑが冷媒漏洩閾値未満の場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、冷媒回路１００から冷媒が漏洩している可能性があるとして、さらに、ｑ軸電流Ｉｑが冷媒漏洩閾値未満の状況が規定された第１の期間以上継続しているか否かを確認し、規定された第２の期間でのｑ軸電流Ｉｑの変化率と規定された変化率閾値とを比較する（ステップＳ１０４）。
　異常検出部４４は、ｑ軸電流Ｉｑが冷媒漏洩閾値未満の状況が規定された第１の期間以上継続していない、かつ規定された第２の期間でのｑ軸電流Ｉｑの変化率が規定された変化率閾値より大きい場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、冷媒回路１００から冷媒は漏洩していないとして処理を終了する。異常検出部４４は、ｑ軸電流Ｉｑが冷媒漏洩閾値未満の状況が規定された第１の期間以上継続している、または規定された第２の期間でのｑ軸電流Ｉｑの変化率が規定された変化率閾値以下の場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、冷媒回路１００から冷媒が漏洩していると判定する（ステップＳ１０６）。異常検出部４４は、異常状態の種類、ここでは冷媒回路１００からの冷媒漏洩の異常が発生していることを制御信号生成部４５に通知する（ステップＳ１０７）。これにより、制御信号生成部４５は、異常検出部４４から冷媒漏洩の異常が発生していることを示す異常状態の種類を取得することで、冷媒回路１００の開閉弁１１３ａ，１１３ｂを閉じるための冷媒回路制御信号を生成して冷媒回路１００に出力することができる。このように、制御部４は、冷媒回路１００からの冷媒の漏洩を検出した場合、開閉弁１１３ａ，１１３ｂを閉じるための冷媒回路制御信号を生成して冷媒回路１００に出力する。異常判断部４０は、図４に示すフローチャートの処理を周期的に繰り返し実施する。
　なお、制御信号生成部４５は、異常検出部４４から冷媒漏洩の異常が発生していることを示す異常状態の種類を取得した場合、電力変換器２に対して、第１の交流電圧を第３の交流電圧に変換してファンモータ５０に出力させるための駆動信号を生成して出力することでファン５を回転させ、漏洩した冷媒を拡散させてもよい。これにより、空気調和装置２００は、冷媒回路１００で冷媒の漏洩が発生した場合でも、冷媒が同じ箇所に滞留する事態を回避できるため、漏洩した冷媒が着火するような事態を回避することができる。
　図５は、実施の形態１に係る空気調和装置２００が備える制御部４の異常判断部４０による圧縮機３の異常を検出する処理を示すフローチャートである。異常判断部４０において、座標変換部４３は、電流検出部２１から取得したモータ電流をｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑに変換し（ステップＳ２０１）、異常検出部４４に出力する。なお、ステップＳ２０１の処理は、図４に示すフローチャートのステップＳ１０１の処理と同様である。異常検出部４４は、ｑ軸電流Ｉｑと圧縮機３の異常を検出するための圧縮機異常閾値とを比較する（ステップＳ２０２）。異常検出部４４は、ｑ軸電流Ｉｑが圧縮機異常閾値以下の場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、圧縮機３で異常は発生していないとして処理を終了する。異常検出部４４は、ｑ軸電流Ｉｑが圧縮機異常閾値より大きい場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、圧縮機３で異常が発生している可能性があるとして、さらに、ｑ軸電流Ｉｑを周波数解析する（ステップＳ２０４）。
　異常検出部４４は、周波数解析によって得られた周波数成分の値が規定された周波数成分閾値未満の場合（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、圧縮機３で異常は発生していないとして処理を終了する。異常検出部４４は、周波数解析によって得られた周波数成分の値が規定された周波数成分閾値以上の場合（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、圧縮機３で異常が発生していると判定する（ステップＳ２０６）。異常検出部４４は、異常状態の種類、ここでは圧縮機３で異常が発生していることを制御信号生成部４５に通知する（ステップＳ２０７）。これにより、制御信号生成部４５は、異常検出部４４から圧縮機３で異常が発生していることを示す異常状態の種類を取得することで、インバータ２５ａに対する駆動信号の生成を停止することができる。異常判断部４０は、図５に示すフローチャートの処理を周期的に繰り返し実施する。
　図６は、実施の形態１に係る空気調和装置２００が備える制御部４の異常判断部４０による冷媒回路１００からの冷媒の漏洩を検出する処理および圧縮機３の異常を検出する処理を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１０１からステップＳ１０７に示す処理は図４に示すフローチャートのステップＳ１０１からステップＳ１０７の処理と同様であり、ステップＳ２０２からステップＳ２０７に示す処理は図５に示すフローチャートのステップＳ２０２からステップＳ２０７の処理と同様である。そのため、図６に示すフローチャートの詳細な説明については省略する。このように、異常判断部４０は、冷媒回路１００からの冷媒の漏洩を検出する処理、および圧縮機３の異常を検出する処理を順番に行う場合、先に冷媒回路１００からの冷媒の漏洩を検出する処理を行い、次に圧縮機３の異常を検出する処理を行う。
　つづいて、空気調和装置２００が備える制御部４のハードウェア構成について説明する。図７は、実施の形態１に係る空気調和装置２００が備える制御部４を実現するハードウェア構成の一例を示す図である。制御部４は、プロセッサ９１０およびメモリ９２０により実現される。プロセッサ９１０は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）ともいう）、またはシステムＬＳＩ（Large　Scale　Integration）である。メモリ９２０は、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　Read　Only　Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically　Erasable　Programmable　Read　Only　Memory）といった不揮発性または揮発性の半導体メモリを例示できる。またメモリ９２０は、これらに限定されず、磁気ディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（Digital　Versatile　Disc）でもよい。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、空気調和装置２００において、制御部４の異常判断部４０は、電力変換器２の電流検出部２１で検出されたインバータ２５ａから圧縮機モータ３０への第２の交流電圧のモータ電流をｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑに変換し、ｑ軸電流Ｉｑと冷媒回路１００からの冷媒の漏洩を検出するための閾値とを比較し、ｑ軸電流Ｉｑと圧縮機３の異常を検出するための閾値とを比較する。これにより、異常判断部４０は、空気調和装置２００で発生した異常を検出するとともに、異常の原因を判断することができる。また、異常判断部４０は、一般的な制御で使用されるｄｑ軸座標系への変換処理、および変換処理で得られた値と各閾値との比較によって異常の原因を判断できることから、背景技術で説明した電力値を計算するような場合と比較して処理負荷を低減することができる。このように、空気調和装置２００は、一般的な空気調和装置の構成に対して特別なセンサ類を追加する必要はなく、簡易な構成にしつつ、異なる要因の異常を検出することができる。空気調和装置２００は、異なる要因の異常を検出できるので、異常の要因に応じた対応を行うことができる。
　なお、本実施の形態において、空気調和装置２００の冷媒回路１００で使用される冷媒としては、例えば、地球温暖化係数すなわちＧＷＰ（Global　Warming　Potential）が低いフッ素系冷媒、または炭化水素系冷媒すなわちＨＣ冷媒などが挙げられる。冷媒としては、例えば、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ、Ｒ３２、Ｒ２９０のいずれかの単一冷媒、またはこれらのいずれか２種以上の混合冷媒、またはこれらのいずれかと他の冷媒との混合冷媒が挙げられる。また、冷媒としては、例えば、Ｒ１１３２（Ｅ）を含む混合冷媒、またはＲ１１２３を含む混合冷媒が挙げられる。また、冷媒としては、例えば、Ｒ５１６Ａ、Ｒ４４５Ａ、Ｒ４４４Ａ、Ｒ４５４Ｃ、Ｒ４４４Ｂ、Ｒ４５４Ａ、Ｒ４５５Ａ、Ｒ４５７Ａ、Ｒ４５９Ｂ、Ｒ４５２Ｂ、Ｒ４５４Ｂ、Ｒ４４７Ｂ、Ｒ４４７Ａ、Ｒ４４６Ａ、Ｒ４５９Ａの混合冷媒が挙げられる。
実施の形態２．
　実施の形態２では、空気調和装置が記憶部を備える場合について説明する。
　図８は、実施の形態２に係る空気調和装置２００ａが備える制御部４ａの構成例を示す第１の図である。なお、空気調和装置２００ａにおいて、制御部４ａ以外の構成は図１に示す空気調和装置２００の構成と同様のため、図８では、制御部４ａ以外の構成は省略している。制御部４ａは、異常判断部４０ａと、制御信号生成部４５と、を備える。異常判断部４０ａは、座標変換部４３と、記憶部４２と、異常検出部４４と、を備える。
　記憶部４２は、座標変換部４３において電流検出値であるモータ電流がｄｑ軸座標系の電流値であるｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑに変換された後のｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑを記憶する。記憶部４２は、規定された期間のｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑを記憶する。なお、記憶部４２は、異常検出部４４においてｄ軸電流Ｉｄが使用されない場合、ｑ軸電流Ｉｑのみを記憶するようにしてもよい。すなわち、記憶部４２は、少なくとも規定された期間におけるｑ軸電流Ｉｑを記憶する。
　実施の形態２では、異常検出部４４は、座標変換部４３の変換処理によって得られたｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑを、記憶部４２から取得することになる。なお、異常検出部４４は、記憶部４２にｄ軸電流Ｉｄが記憶されていない場合、記憶部４２からｑ軸電流Ｉｑを取得する。異常検出部４４は、記憶部４２に記憶されている規定された期間におけるｑ軸電流Ｉｑの平均値または変化パターンのうち少なくとも１つを用いて、冷媒回路１００からの冷媒の漏洩および圧縮機３の異常を検出する。一般的に、空気調和装置２００ａでは、交流電源１における瞬間的な電源変動などによって、電流異常が発生することがある。このような場合、実際には空気調和装置２００ａで冷媒回路１００からの冷媒漏洩または圧縮機３の異常が発生していなくても、異常検出部４４は、実施の形態１で説明したような処理を行うと、一瞬でも閾値に対する異常値が検出された場合に異常と判断してしまう。すなわち、異常検出部４４が誤検出をしてしまう可能性がある。そのため、実施の形態２では、異常検出部４４は、記憶部４２に記憶されている規定された期間におけるｑ軸電流Ｉｑの平均値または変化パターンのうち少なくとも１つを用いて、冷媒回路１００からの冷媒の漏洩および圧縮機３の異常を検出する。これにより、異常検出部４４は、検出された異常が、一過性の異常によるものか、または本来検出すべき異常であるのかを判断することができ、異常の誤検出を抑制することができる。
　異常検出部４４は、例えば、規定された期間におけるｑ軸電流Ｉｑの平均値を用いることで、冷媒回路１００からの冷媒の漏洩および圧縮機３の異常の検出において、突発的なｑ軸電流Ｉｑの変動の影響を抑制することができる。また、異常検出部４４は、記憶部４２に記憶されている時系列のｑ軸電流Ｉｑの情報に基づいて、一瞬だけ閾値に対する異常値が発生して再度正常値に戻るような変化パターンの場合は正常状態と判断し、異常値が継続して見られる場合は異常と判断する。
　また、異常判断部４０ａは、ｑ軸電流Ｉｑの時間変化に応じた閾値設定について、冷凍サイクルにおける様々なパラメータ設定の下でｑ軸電流Ｉｑを測定することを目的とした学習運転を空気調和装置２００ａに行わせ、学習運転中に測定された正常時のｑ軸電流Ｉｑの時系列データを記憶部４２に記憶させ、記憶させた時系列データに基づいて閾値を設定するようにしてもよい。冷凍サイクルにおけるパラメータ設定に含まれるパラメータとしては、例えば、圧力条件、凝縮温度、圧縮機モータ３０の回転周波数、圧縮機３に吸入される冷媒ガスの過熱度などが該当する。
　また、異常判断部４０ａは、圧縮機モータ３０において急激な変化が起きやすい圧縮機３の起動時におけるデータを採取して記憶部４２に記憶させ、前述の時系列データと同様に扱うことで、圧縮機３の起動直後において特に冷媒漏洩の検知精度を向上させることができ、冷媒漏洩状態での空気調和装置２００ａの起動を防止することができる。
　ここで、実施の形態２の空気調和装置２００ａは、記憶部４２に記憶されている情報を使用して異常の判断を行うことから、異常が発生していると判断するまでにかかる時間が、実施の形態１の空気調和装置２００と比較して長くなってしまう可能性がある。しかしながら、制御部４ａおよび記憶部４２の性能にも関係するが、一般的な処理速度から考えると、実施の形態２の空気調和装置２００ａの処理速度は、実施の形態１の空気調和装置２００の処理速度と比較して数十μｓから数ｍｓ程度遅れるだけなので、実使用上問題になることはない。
　なお、図８の例では、記憶部４２が少なくともｑ軸電流Ｉｑを記憶する場合について説明したが、これに限定されない。記憶部４２は、電力変換器２の電流検出部２１で検出されたモータ電流を記憶してもよい。図９は、実施の形態２に係る空気調和装置２００ａが備える制御部４ａの構成例を示す第２の図である。この場合、記憶部４２は、電流検出値であるモータ電流を記憶する。座標変換部４３は、記憶部４２に記憶されているモータ電流の座標変換を行う。異常検出部４４は、座標変換部４３で変換された規定された期間におけるｑ軸電流Ｉｑの平均値または変化パターンのうち少なくとも１つを用いて、冷媒回路１００からの冷媒の漏洩および圧縮機３の異常を検出する。すなわち、制御部４ａは、記憶部４２に記憶されている規定された期間における電流検出値であるモータ電流から得られるｑ軸電流Ｉｑの平均値または変化パターンのうち少なくとも１つを用いて、冷媒回路１００からの冷媒の漏洩および圧縮機３の異常を検出する。図９に示すような構成の場合でも、空気調和装置２００ａは、図８に示す構成の場合と同様の効果を得ることができる。
　図８および図９の例では、異常判断部４０ａが記憶部４２を備える場合について説明したが、これに限定されない。記憶部４２は、異常判断部４０ａの外部ではあるが制御部４ａの内部にあってもよいし、制御部４ａの外部ではあるが空気調和装置２００ａの内部にあってもよい。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、空気調和装置２００ａは、ｑ軸電流Ｉｑまたは電流検出値であるモータ電流を記憶する記憶部４２を備え、記憶部４２に記憶されている規定された期間におけるｑ軸電流Ｉｑまたは電流検出値であるモータ電流から得られるｑ軸電流Ｉｑの平均値または変化パターンのうち少なくとも１つを用いて、冷媒回路１００からの冷媒の漏洩および圧縮機３の異常を検出する。これにより、空気調和装置２００ａは、異常検出部４４での異常の誤検出を抑制することができる。
実施の形態３．
　実施の形態３では、空気調和装置が表示部を備える場合について説明する。なお、以降では、実施の形態１に対して実施の形態３を適用する場合について説明するが、実施の形態３は、実施の形態２にも適用可能である。
　図１０は、実施の形態３に係る空気調和装置２００ｂの構成例を示す図である。空気調和装置２００ｂは、図１に示す実施の形態１の空気調和装置２００に対して、制御部４を制御部４ｂに置き換え、さらに表示部４１を追加したものである。同様に、室外機１１０ｂは、図１に示す実施の形態１の室外機１１０に対して、制御部４を制御部４ｂに置き換え、さらに表示部４１を追加したものである。
　制御部４ｂは、検出した異常の情報を表示部４１に出力する。制御部４ｂでは、異常検出部４４が、制御信号生成部４５に出力する異常状態の種類を異常の情報として表示部４１に出力してもよいし、制御信号生成部４５が、異常検出部４４から取得した異常状態の種類を異常の情報として表示部４１に出力してもよい。表示部４１は、制御部４ｂから異常の情報を取得すると、異常の情報で示される制御部４ｂで検出された異常の内容を表示する。表示部４１は、表示する内容について、表示部４１の表示面積が大きければ異常の内容を具体的に文字で示してもよいし、表示部４１の表示面積が小さければエラーコードのような形式で示してもよい。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、空気調和装置２００ｂは、制御部４ｂで検出された異常の内容を表示する表示部４１を備える。これにより、空気調和装置２００ｂは、空気調和装置２００ｂのユーザ、空気調和装置２００ｂのメンテナンスを行うサービスエンジニアなどに対して、空気調和装置２００ｂで発生した異常の内容を認識させることができる。例えば、表示部４１において異常の内容として圧縮機３で異常が発生している旨の表示がされている場合、空気調和装置２００ｂのユーザ、サービスエンジニアなどは、空気調和装置２００ｂの運転を停止させるなどの対応をとることができる。
　なお、図１０の例では、表示部４１が室外機１１０ｂに設置されているが、表示部４１の設置位置は図１０の例に限定されない。表示部４１は、空気調和装置２００ｂの室内機１２０に設置されていてもよい。また、制御部４ｂは、異常の情報を、有線通信によって空気調和装置２００ｂの操作および状態のモニタリングを行うためのパーソナルコンピュータなどに送信してもよいし、無線通信によって空気調和装置２００ｂの操作および状態のモニタリングを行うためのリモートコントローラ、携帯端末などに送信してもよい。
実施の形態４．
　実施の形態４では、空気調和装置が開閉器を備える場合について説明する。なお、以降では、実施の形態１に対して実施の形態４を適用する場合について説明するが、実施の形態４は、実施の形態２および実施の形態３にも適用可能である。
　図１１は、実施の形態４に係る空気調和装置２００ｃの構成例を示す図である。なお、空気調和装置２００ｃにおいて、冷媒回路１００の構成は図１に示す空気調和装置２００の場合と同様のため、図１１では冷媒回路１００を省略している。空気調和装置２００ｃは、図１に示す実施の形態１の空気調和装置２００に対して、制御部４を制御部４ｃに置き換え、さらに開閉器２０ａ，２０ｂを追加したものである。同様に、電力変換器２ｃは、図１に示す実施の形態１の電力変換器２に対して、開閉器２０ａ，２０ｂを追加したものである。開閉器２０ａ，２０ｂは、交流電源１からの第１の交流電圧の供給を遮断可能である。
　制御部４ｃにおいて、制御信号生成部４５は、異常検出部４４において冷媒回路１００からの冷媒の漏洩が検出された場合または圧縮機３の異常が検出された場合、開閉器２０ａ，２０ｂを閉じるための開閉器駆動信号を生成して開閉器２０ａ，２０ｂに出力する。すなわち、制御部４ｃは、冷媒回路１００からの冷媒の漏洩を検出した場合または圧縮機３の異常を検出した場合、開閉器２０ａ，２０ｂを閉じるための開閉器駆動信号を生成して開閉器２０ａ，２０ｂに出力する。これにより、空気調和装置２００ｃは、冷媒回路１００からの冷媒の漏洩が発生した場合または圧縮機３で異常が発生した場合において、開閉器２０ａ，２０ｂを操作して交流電源１からの第１の交流電圧の供給を遮断することで、電力変換器２ｃの動作を停止させることができる。
　なお、空気調和装置２００ｃは、実施の形態１の空気調和装置２００と同様、冷媒回路１００において開閉弁１１３ａ，１１３ｂを備えていることから、開閉弁１１３ａ，１１３ｂおよび開閉器２０ａ，２０ｂの両方を操作することが可能である。例えば、制御部４ｃにおいて、制御信号生成部４５は、異常検出部４４において冷媒回路１００からの冷媒の漏洩が検出された場合、先に開閉弁１１３ａ，１１３ｂを閉じるための冷媒回路制御信号を生成して冷媒回路１００に出力し、次に開閉器２０ａ，２０ｂを閉じるための開閉器駆動信号を生成して開閉器２０ａ，２０ｂに出力する。すなわち、制御部４ｃは、冷媒回路１００からの冷媒の漏洩を検出した場合、先に開閉弁１１３ａ，１１３ｂを閉じるための冷媒回路制御信号を生成して冷媒回路１００に出力し、次に開閉器２０ａ，２０ｂを閉じるための開閉器駆動信号を生成して開閉器２０ａ，２０ｂに出力する。これにより、空気調和装置２００ｃは、冷媒回路１００からの冷媒の漏洩が発生した場合において、早急に冷媒回路１００での冷媒の流れを止めることができ、冷媒回路１００からの冷媒の漏洩を低減することができる。
　図１２は、実施の形態４に係る空気調和装置２００ｃにおいて冷媒回路１００からの冷媒の漏洩が検出されたときの空気調和装置２００ｃの動作を示すフローチャートである。制御部４ｃは、冷媒回路１００での冷媒の漏洩を検出していない場合は待機し（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、冷媒回路１００での冷媒の漏洩を検出した場合（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、先に冷媒回路１００の開閉弁１１３ａ，１１３ｂを閉じるための冷媒回路制御信号を生成して冷媒回路１００に出力する。これにより、空気調和装置２００ｃは、開閉弁１１３ａ，１１３ｂを閉じることができる（ステップＳ３０２）。制御部４ｃは、次に、開閉器２０ａ，２０ｂを閉じるための開閉器駆動信号を生成して開閉器２０ａ，２０ｂに出力する。これにより、空気調和装置２００ｃは、開閉器２０ａ，２０ｂを閉じることができる（ステップＳ３０３）。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、空気調和装置２００ｃは、開閉器２０ａ，２０ｂを備えることで、空気調和装置２００ｃで異常が検出された場合において、交流電源１から電力変換器２への第１の交流電圧の供給を遮断することで、電力変換器２の動作を停止させることができる。また、空気調和装置２００ｃは、検出された異常の種類によって、開閉弁１１３ａ，１１３ｂおよび開閉器２０ａ，２０ｂの閉じる順番を制御することができる。
　以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１　交流電源、２，２ｃ　電力変換器、３　圧縮機、４，４ａ，４ｂ，４ｃ　制御部、５　ファン、２０ａ，２０ｂ　開閉器、２１　電流検出部、２２　コンバータ、２３　リアクトル、２４ａ，２４ｂ　主回路コンデンサ、２５ａ，２５ｂ　インバータ、２６ａ，２６ｂ　電圧検出部、３０　圧縮機モータ、３１　圧縮要素、４０，４０ａ　異常判断部、４１　表示部、４２　記憶部、４３　座標変換部、４４　異常検出部、４５　制御信号生成部、５０　ファンモータ、１００　冷媒回路、１１０，１１０ｂ　室外機、１１１　四方弁、１１２　熱源側熱交換器、１１３ａ，１１３ｂ　開閉弁、１２０　室内機、１２１　膨張装置、１２２　負荷側熱交換器、２００，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ　空気調和装置、９１０　プロセッサ、９２０　メモリ。

Claims (20)

  1. 　圧縮機モータを駆動源とする圧縮機によって冷媒が圧縮される冷媒回路と、
    　交流電源から供給される第１の交流電圧を、前記圧縮機モータを駆動するための第２の交流電圧に変換して前記圧縮機モータに出力し、かつ、前記圧縮機モータに出力される前記第２の交流電圧の電流を検出する電力変換器と、
    　前記電力変換器において前記第２の交流電圧を生成するための駆動信号を生成して前記電力変換器に出力し、前記電力変換器で検出された前記第２の交流電圧の電流の電流検出値を用いて、前記冷媒回路からの前記冷媒の漏洩および前記圧縮機の異常を検出する制御部と、
    　を備える空気調和装置。
  2. 　前記制御部は、前記冷媒回路からの前記冷媒の漏洩を検出する処理と、前記圧縮機の異常を検出する処理とを並行して行う、
    　請求項１に記載の空気調和装置。
  3. 　前記制御部は、先に前記冷媒回路からの前記冷媒の漏洩を検出する処理を行い、次に前記圧縮機の異常を検出する処理を行う、
    　請求項１に記載の空気調和装置。
  4. 　前記電流検出値をｄｑ軸座標系の電流値に変換後のｑ軸電流値または前記電流検出値を記憶する記憶部、
    　を備え、
    　前記制御部は、前記記憶部に記憶されている規定された期間における前記ｑ軸電流値または前記電流検出値から得られる前記ｑ軸電流値の平均値または変化パターンのうち少なくとも１つを用いて、前記冷媒回路からの前記冷媒の漏洩および前記圧縮機の異常を検出する、
    　請求項１から３のいずれか１つに記載の空気調和装置。
  5. 　前記制御部で検出された異常の内容を表示する表示部、
    　を備え、
    　前記制御部は、検出した異常の情報を前記表示部に出力する、
    　請求項１から４のいずれか１つに記載の空気調和装置。
  6. 　前記冷媒回路は、前記冷媒の流れを制御するための開閉弁を備え、
    　前記制御部は、前記冷媒回路からの前記冷媒の漏洩を検出した場合、前記開閉弁を閉じるための冷媒回路制御信号を生成して前記冷媒回路に出力する、
    　請求項１から５のいずれか１つに記載の空気調和装置。
  7. 　前記交流電源からの前記第１の交流電圧の供給を遮断可能な開閉器、
    　を備え、
    　前記制御部は、前記冷媒回路からの前記冷媒の漏洩を検出した場合または前記圧縮機の異常を検出した場合、前記開閉器を閉じるための開閉器駆動信号を生成して前記開閉器に出力する、
    　請求項１から５のいずれか１つに記載の空気調和装置。
  8. 　前記交流電源からの前記第１の交流電圧の供給を遮断可能な開閉器、
    　を備え、
    　前記制御部は、前記冷媒回路からの前記冷媒の漏洩を検出した場合、先に前記開閉弁を閉じるための冷媒回路制御信号を生成して前記冷媒回路に出力し、次に前記開閉器を閉じるための開閉器駆動信号を生成して前記開閉器に出力する、
    　請求項６に記載の空気調和装置。
  9. 　ファンと、
    　前記ファンを回転させるファンモータと、
    　を備え、
    　前記電力変換器は、前記第１の交流電圧を、前記ファンモータを駆動するための第３の交流電圧に変換して前記ファンモータに出力可能であり、
    　前記制御部は、前記冷媒回路からの前記冷媒の漏洩を検出した場合、前記電力変換器に対して、前記第１の交流電圧を前記第３の交流電圧に変換して前記ファンモータに出力させるための駆動信号を生成して出力することで前記ファンを回転させ、漏洩した前記冷媒を拡散させる、
    　請求項１から８のいずれか１つに記載の空気調和装置。
  10. 　前記冷媒は、ＨｙｄｒｏＣａｒｂｏｎ冷媒である、
    　請求項１から９のいずれか１つに記載の空気調和装置。
  11. 　圧縮機モータを駆動源とする圧縮機によって冷媒が圧縮される冷媒回路を備える空気調和装置の異常検出方法であって、
    　電力変換器が、交流電源から供給される第１の交流電圧を、前記圧縮機モータを駆動するための第２の交流電圧に変換して前記圧縮機モータに出力し、かつ、前記圧縮機モータに出力される前記第２の交流電圧の電流を検出する電力変換ステップと、
    　制御部が、前記電力変換器において前記第２の交流電圧を生成するための駆動信号を生成して前記電力変換器に出力し、前記電力変換器で検出された前記第２の交流電圧の電流の電流検出値を用いて、前記冷媒回路からの前記冷媒の漏洩および前記圧縮機の異常を検出する制御ステップと、
    　を含む異常検出方法。
  12. 　前記制御ステップにおいて、前記制御部は、前記冷媒回路からの前記冷媒の漏洩を検出する処理と、前記圧縮機の異常を検出する処理とを並行して行う、
    　請求項１１に記載の異常検出方法。
  13. 　前記制御ステップにおいて、前記制御部は、先に前記冷媒回路からの前記冷媒の漏洩を検出する処理を行い、次に前記圧縮機の異常を検出する処理を行う、
    　請求項１１に記載の異常検出方法。
  14. 　前記空気調和装置は、前記電流検出値をｄｑ軸座標系の電流値に変換後のｑ軸電流値または前記電流検出値を記憶する記憶部を備え、
    　前記制御ステップにおいて、前記制御部は、前記記憶部に記憶されている規定された期間における前記ｑ軸電流値または前記電流検出値から得られる前記ｑ軸電流値の平均値または変化パターンのうち少なくとも１つを用いて、前記冷媒回路からの前記冷媒の漏洩および前記圧縮機の異常を検出する、
    　請求項１１から１３のいずれか１つに記載の異常検出方法。
  15. 　前記空気調和装置は、前記制御部で検出された異常の内容を表示する表示部を備え、
    　前記制御ステップにおいて、前記制御部は、検出した異常の情報を前記表示部に出力する、
    　請求項１１から１４のいずれか１つに記載の異常検出方法。
  16. 　前記冷媒回路は、前記冷媒の流れを制御するための開閉弁を備え、
    　前記制御ステップにおいて、前記制御部は、前記冷媒回路からの前記冷媒の漏洩を検出した場合、前記開閉弁を閉じるための冷媒回路制御信号を生成して前記冷媒回路に出力する、
    　請求項１１から１５のいずれか１つに記載の異常検出方法。
  17. 　前記空気調和装置は、前記交流電源からの前記第１の交流電圧の供給を遮断可能な開閉器を備え、
    　前記制御ステップにおいて、前記制御部は、前記冷媒回路からの前記冷媒の漏洩を検出した場合または前記圧縮機の異常を検出した場合、前記開閉器を閉じるための開閉器駆動信号を生成して前記開閉器に出力する、
    　請求項１１から１５のいずれか１つに記載の異常検出方法。
  18. 　前記空気調和装置は、前記交流電源からの前記第１の交流電圧の供給を遮断可能な開閉器を備え、
    　前記制御ステップにおいて、前記制御部は、前記冷媒回路からの前記冷媒の漏洩を検出した場合、先に前記開閉弁を閉じるための冷媒回路制御信号を生成して前記冷媒回路に出力し、次に前記開閉器を閉じるための開閉器駆動信号を生成して前記開閉器に出力する、
    　請求項１６に記載の異常検出方法。
  19. 　前記空気調和装置は、ファンと、前記ファンを回転させるファンモータとを備え、
    　前記電力変換ステップにおいて、前記電力変換器は、前記第１の交流電圧を、前記ファンモータを駆動するための第３の交流電圧に変換して前記ファンモータに出力可能であり、
    　前記制御ステップにおいて、前記制御部は、前記冷媒回路からの前記冷媒の漏洩を検出した場合、前記電力変換器に対して、前記第１の交流電圧を前記第３の交流電圧に変換して前記ファンモータに出力させるための駆動信号を生成して出力することで前記ファンを回転させ、漏洩した前記冷媒を拡散させる、
    　請求項１１から１８のいずれか１つに記載の異常検出方法。
  20. 　前記冷媒は、ＨｙｄｒｏＣａｒｂｏｎ冷媒である、
    　請求項１１から１９のいずれか１つに記載の異常検出方法。
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