JP7005172B2

JP7005172B2 - 空気調和機

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Publication number: JP7005172B2
Application number: JP2017104460A
Authority: JP
Inventors: ▲シュン▼ 薛; 宏治内藤; 裕昭金子; 源安田
Original assignee: Hitachi Johnson Controls Air Conditioning Inc
Current assignee: Hitachi Johnson Controls Air Conditioning Inc
Priority date: 2017-05-26
Filing date: 2017-05-26
Publication date: 2022-01-21
Anticipated expiration: 2037-05-26
Also published as: JP2018200136A; CN108954501B; CN108954501A; US10845098B2; US20180340714A1

Description

本発明は、冷凍サイクル中の冷媒量の適否を判定する手段を備えた空気調和機に関する。

空気調和機の冷媒量判定については、様々な方法が提案されている。例えば、特許文献１（特開２０１１‐１０６７１４号公報）に開示された従来技術では、熱源側熱交換器と絞り装置との間に設けられた減圧手段と、該減圧手段の入口冷媒密度および出口冷媒密度のいずれか一方または両方を、該減圧手段の前後の差圧と冷媒循環量とに基づいて算出し、算出した冷媒密度に基づいて冷媒量の適否を判定する。

特開２０１１‐１０６７１４号公報

しかし、特許文献１に記載の従来技術では、熱源側熱交換器の出口過冷却度を確保できない場合は、減圧手段の出入口冷媒密度を正確に算出できないため、冷媒量判定精度が低下してしまう。また、膨張弁に異常があった場合、誤判定の可能性がいっそう高くなる。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、冷凍サイクル中の冷媒量の適否をより正確に判断可能な空気調和機を提供することを目的とする。

上記の課題を達成するために、本発明の一形態に係る空気調和機は、圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器、前記室外熱交換器と前記室内熱交換器との間に設けられた減圧弁、および前記圧縮機から吐出された冷媒の流れる方向を切り換える切換弁、を備える冷凍サイクルと、前記冷凍サイクルを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、冷房運転または暖房運転を停止し、前記減圧弁を全閉状態にする共に、前記切換弁を切り換えて冷媒の流れる方向を逆方向にし、前記圧縮機を動作させて、前記室外熱交換器および前記室内熱交換器の一方が保有する冷媒を前記室外熱交換器および前記室内熱交換器の他方側に回収する冷媒回収運転を行い、前記冷媒回収運転における、前記冷媒の回収にかかった時間、前記圧縮機に吸入される冷媒の圧力変化、および、前記圧縮機から吐出される冷媒の温度、の少なくともいずれか一つに基づき、前記冷凍サイクル中の冷媒量の適否を判定する。

本発明によれば、冷凍サイクル中の冷媒量の適否を正確に判定可能な空気調和機を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る空気調和機のサイクル系統図である。本発明の第１実施形態の変形例に係る空気調和機のサイクル系統図である。アキュムレータの概略図である。本発明の第１実施形態に係る冷凍サイクル中の冷媒量の適否を判定する試運転のフローチャートである。冷凍サイクル中の冷媒量による空気調和機の冷房運転時におけるサイクル状態の違いを示すモリエル線図である。冷凍サイクル中の冷媒量による冷媒回収運転時の吸入圧力変化の違いを示す図である。冷媒回収時間と冷凍サイクル中の冷媒量との関係を示す図である。冷凍サイクル中の冷媒量の適否判定に使用する冷媒回収運転時の吸入圧力変化と吸入圧力との関係を示す図である。冷凍サイクル中の冷媒量の適否判定に使用する冷媒回収運転時の（吐出温度-吐出温度演算値）と吸入圧力との関係を示す図である。本発明の第２実施形態に係る冷凍サイクル中の冷媒量の適否を判定する試運転のフローチャートである。本発明の第３実施形態に係る空気調和機のサイクル系統図である。本発明の第３実施形態に係る冷凍サイクル中の冷媒量の適否を判定する試運転のフローチャートである。

本発明の実施形態に係る空気調和機について図面を参照して説明する。

まず、図１を用いて、本発明の第１実施形態に係る空気調和機９００について説明する。

図１は、第１実施形態に係る空気調和機９００のサイクル系統図を示す。

空気調和機９００は、室内ユニット１００と、室外ユニット２００と、室内ユニット１００と室外ユニット２００とを接続する配管３１、３２と、制御装置３００とを備える。

室内ユニット１００は、冷媒と室内空気とを熱交換させる室内熱交換器１１と、冷媒を減圧する室内膨張弁１２と、室内熱交換器２２へ室内空気を供給する室内ファン１３とを備える。

室外ユニット２００は、冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器２１と、冷媒を減圧する室外膨張弁２２と、室外熱交換器２１へ外気を供給する室外ファン２３と、冷媒を圧縮する圧縮機２４と、蒸発器で蒸発しきれなかった液冷媒を分離貯留するアキュムレータ２５と、冷媒の流れ方向を切り換える四方弁２６とを備える。

アキュムレータ２５は、例えば図３に示すように、ボディ２５１と、Ｌ字管２５２と、Ｕ字管２５３と、を備える。ボディ２５１は、円筒状密閉容器であり、冷媒と冷凍機油を貯留できる。Ｌ字管２５２は、ボディ２５１外に配置された上端部が四方弁２６につながる配管（図示せず）と接続し、下端部がボディ２５１内の上部において水平方向に向かって開口している。Ｕ字管２５３は、一端部がボディ外に配置され、圧縮機２４の吸入配管（図示せず）と接続し、他端部がボディ２５１内の上部において垂直上方に向かって開口している。そして、Ｕ字管２５３の下部には穴２５４が形成されている。

また、空気調和機９００の制御に必要な情報を収集するために、各種のセンサが設けられている。

具体的には、室内ユニット１００には、室内熱交換器１１を通る前後の冷媒温度を検出する温度センサ５１、５２と、室内温度を検出する温度センサ５３と、温度調節された後に室内へ吹出される空気の温度を検出する温度センサ５４と、が設けられている。

そして、室外ユニット２００には、圧縮機２４から吐出される冷媒の圧力（以下、吐出圧力）を検出する圧力センサ６６と、圧縮機２４に吸入される冷媒の圧力（以下、吸入圧力）を検出する圧力センサ６５と、圧縮機２４から吐出される冷媒の温度を検出する温度センサ６１と、室外熱交換器２１を通る前後の冷媒温度を検出する温度センサ６２、６３と、外気温度を検出する温度センサ６４とが設けられている。

なお、空気調和機９００は室外ユニット１台と室内ユニット１台から構成されているが、この変形例として、室外ユニット１台に複数台の室内ユニットを接続したり、図２に示す空気調和機９０１のように、室外ユニット２００と同様の構成を有する複数台の室外ユニット２００Ａ、２００Ｂと室内ユニット１００と同様の構成を有する複数台の室内ユニット１００ａ、１００ｂを備えたりしてもよい。また、必要に応じて、センサを増減してもよい。また、制御装置３００は、リモコンによる操作、各種センサに基づき室外ユニット１００および室外ユニット２００からなる冷凍サイクルを制御する。

次に、図１を参照しながら、空気調和機９００の動作について説明する。図１では、実線矢印は冷房運転時の冷媒の流れ方向を、破線矢印は暖房運転時の冷媒の流れ方向を、示している。

冷房運転時には、室外熱交換器２１は凝縮器、室内熱交換器１１は蒸発器として機能する。冷媒は、実線矢印Ｃで示すように、圧縮機２４によって圧縮され、高圧高温の蒸気状態で吐出された後、四方弁２６を経て、室外熱交換器２１内で室外ファン２３によって送られた外気に熱を放出し凝縮する。そして、高圧中温の液状態となった冷媒は、室外膨張弁２２と室内膨張弁１２を通過し減圧され、低圧低温の気液二相状態に変化し、室内熱交換器１１内で室内ファン１３によって送られた室内空気から熱を奪い蒸発し、低圧低温のガス状態となる。そして、ガス冷媒は四方弁２６を経て、アキュムレータ２５に流入し、室内熱交換器１１で蒸発しきれなかった液冷媒が分離された後、Ｕ字管２５３を流れるガス冷媒と、Ｕ字管２５３の下部に設けられた穴２５４より、Ｕ字管２５３を流れるガス冷媒が穴２５４に至るまでに発生した圧力損失、およびアキュムレータ２５内の液面高さに応じて吸入される液冷媒と冷凍機油の混合物が、圧縮機２４に吸入される。

その一方で、四方弁２６によって冷媒の流れ方向を切り換えると、暖房運転となる。この場合、室外熱交換器２１は蒸発器、室内熱交換器１１は凝縮器として機能する。冷媒は、破線矢印Ｈで示すように、圧縮機２４、四方弁２６、室内熱交換器１１、室内膨張弁１２、室外膨張弁２２、室外熱交換器２１、四方弁２６、アキュムレータ２５、圧縮機２４の順に状態変化をしながら空気調和機９００内を循環し、外気から熱を吸収し室内空気へ放出する。

空気調和機９００の出荷時は、一般的に室外ユニット２００内に予め一定の冷媒が封入されているが、マルチタイプの空気調和機の場合、室内ユニット１００の容量や接続配管３１、３２の長さは施工の度に異なるので、状況に応じて冷媒の追加封入を行う。

冷凍サイクル中の冷媒量が適正な範囲内にあれば、空気調和機は仕様通りの冷暖房性能を発揮するが、冷媒量が過剰あるいは不足な場合には、所定の冷暖房性能を発揮できないほか、機器の故障に至る恐れもある。しかし、追加封入量の計算ミスや封入作業時の誤り等によって、必ずしも正確に冷媒を封入できるとは限らない。

このため、空気調和機９００の据付と冷媒の追加封入が終了した後、試運転を行い、冷凍サイクル中の冷媒量の適否をチェックする（以下、冷媒量判定）方法が用いられている。以下、本発明に係る冷媒量判定の方法について説明する。

図４に、第１実施形態に係る冷凍サイクル中の冷媒量の適否を判定する試運転のフローチャートを示す。試運転は、下記のプロセスに従って、制御装置３００が実行する。

（ステップＳ１、Ｓ２）
試運転を開始した後、四方弁２６が図１中の実線で示された状態となり、圧縮機２４、室外ファン２３、室内ファン１３が起動し、冷房運転を行う。冷凍サイクルが安定するように、圧縮機２４と室内ファン１３の回転数、および室外膨張弁２２の開度は一定に保たれ、室外ファン２３は吐出圧力が所定値となるように回転数を調節し、室内膨張弁１２は室内熱交換器１１における冷媒温度変化、すなわち、温度センサ５１、５２の検出値の差が所定範囲内に収まるように制御する。これにより、室内熱交換器１１内を所定の量の冷媒が通過し、残りの冷媒が室外熱交換器２１等を通過するようになる。このため、封入冷媒量が多い場合には、室外熱交換器２１等を流れる冷媒量は過剰となり、封入冷媒量が少ない場合には、室外熱交換器２１等を流れる冷媒量は不足する。

なお、複数台の室内ユニット、あるいは複数台の室外ユニットを備えた場合、すべてのユニットが運転するようにする。また、室外ユニットに複数台の圧縮機を備えた場合、すべての圧縮機が運転するようにする。

（ステップＳ３）
冷凍サイクルが安定した後（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、すなわち、温度センサ５１、５２の検出値の差が所定範囲内に収まった後、各センサの検出値を取得し、制御装置３００のメモリに記憶する。そして、圧縮機２４の回転数変更と、減圧弁である室外膨張弁２２の閉弁を行い、四方弁２６が図１中の破線で示された状態に切り換わってから、時間カウントを開始する。

ここで、室外ファン２３を停止する。室外ファン２３は運転し続けてもよいが、停止にすれば、外気温度の影響を受けにくくなり、より高精度で冷媒量判定ができる。一方で、室内ファン１３は運転し続ける。室内ファン１３を停止にしてもよいが、運転させ続けると、室内熱交換器１１内で行う冷媒の凝縮が促進され、圧縮機２４の吐出圧力の上昇を抑制できる。また、室内膨張弁１２は、冷媒回収運転開始前の開度を維持してもよいが、全開にする。さらに、圧縮機２４の回転数は、運転可能な範囲内で、冷凍サイクル中の冷媒量による回収時間や吸入圧力の変化等の違いがより明らかであるように設定すればよい。なお、冷媒回収運転時においても、各センサの検出値を取得し、判定に必要な情報を記憶する。

（ステップＳ４、Ｓ５）
吸入圧力、すなわち圧力センサ６５の検出値が所定値になるまで、圧縮機２４は一定の回転数で運転し、室外熱交換器２１、アキュムレータ２５、および両者間の配管内の冷媒を回収し、室内熱交換器１１および接続配管３１、３２に送る（以下、冷媒回収運転という。）。そして、圧力センサ６５により検出される圧縮機２４の吸入圧力が所定値以下になったか否かを判定する。圧縮機２４を一定の回転数で運転することにより、冷媒の吸入圧力の変化等を正確に検出することができる。

（ステップＳ６）
吸入圧力が所定値を下回ったら（Ｓ５：Ｙｅｓ）、時間カウントを終了し、圧縮機２４、室内ファン１３を停止する。そして、冷媒回収にかかる時間（以下、冷媒回収時間）や、冷媒回収運転時の吸入圧力変化等を用いて、冷凍サイクル中の冷媒量の適否（適正、不足、過剰）を判定する。具体的な判定方法については図５～図９を用いて後述する。

ここで、冷媒量判定には、冷媒回収運転時の計測結果のみを用いてもよいが、（ステップ２）で取得した冷凍サイクル安定時の運転状態、例えば凝縮器として機能する室外熱交換器２１の出口過冷却度を参照し、総合的に判定してもよい。

（ステップＳ７）
適正、不足、または過剰を示す判定結果を空気調和機９００の表示部に表示し、試運転が終了となる。

次に、図５～図９を用いて、冷媒量判定の指標について説明する。

図５は、冷凍サイクル中の冷媒量による空気調和機９００の冷房運転時におけるサイクル状態の違いを示すモリエル線図である。ここで、横軸は比エンタルピを、縦軸は冷媒圧力を示している。また、（１‐２）は圧縮機２４における圧縮過程を、（２－３）は凝縮器として機能する室外熱交換器２１における凝縮過程を、（３‐４）は室内膨張弁１２における減圧過程を、（４‐１）は蒸発器として機能する室内熱交換器１１における蒸発過程を、表している。さらに、実線は（Ａ）冷凍サイクル中の冷媒量が適正な場合、破線は（Ｂ）冷媒量が過剰な場合、一点鎖線は（Ｃ）冷媒量が不足な場合、のサイクル状態を示している。

図６は、冷凍サイクル中の冷媒量による冷媒回収運転時の吸入圧力変化の違いを示す図である。ここで、横軸は冷媒回収運転開始からの時間経過を、縦軸は冷媒回収運転時の吸入圧力を示している。

図７は、冷媒回収時間と冷凍サイクル中の冷媒量との関係を示す図である。ここで、横軸は冷媒量を、縦軸は冷媒回収時間を示している。

図８は、冷凍サイクル中の冷媒量の適否判定に使用する冷媒回収運転時の吸入圧力変化と吸入圧力との関係を示す図である。ここで、横軸は冷媒回収運転時の吸入圧力を、縦軸は冷媒回収運転時の吸入圧力の変化を示している。

図９は、冷凍サイクル中の冷媒量の適否判定に使用する冷媒回収運転時の（吐出温度-吐出温度演算値）と吸入圧力との関係を示す図である。

図５に示したように、（Ａ）冷凍サイクル中の冷媒量が適正な場合に比べて、（Ｂ）冷媒量が過剰な場合では、凝縮器として機能する室外熱交換器２１内により多くの液冷媒が存在する。その一方で、（Ｃ）冷媒量が不足な場合、室外熱交換器２１の出口においても冷媒が二相状態にあり、液の保有量が少ない。

ステップＳ３にて室外膨張弁２２が閉弁し、四方弁２６が切り換わった後、圧力変化によって、室外熱交換器２１が保有する液冷媒はアキュムレータ２５へ移動し、この量が冷凍サイクル中の冷媒量が不足、適正、過剰の順に多くなる。

そして、ステップＳ４の冷媒回収運転において、室外熱交換器２１、アキュムレータ２５、および両者間の配管内の冷媒が回収され、圧力が低下する一方で、アキュムレータ２６内の液冷媒が蒸発する。アキュムレータ２６内の液冷媒が多いほど、蒸発によって産生するガスが多くなるので、図６に示すように、冷媒量が不足、適正、過剰の順に吸入圧力の低下が緩やかになり、冷媒回収運転が終了する、すなわち吸入圧力が所定値に至るまで時間がかかる。

このため、冷凍サイクル中の冷媒量と冷媒回収時間との間に、図７に示すような相関関係があり、例えば冷媒回収時間がｔ２を上回った場合、冷凍サイクル中の冷媒量が過剰と、冷媒回収時間がｔ１とｔ２との間であった場合、冷凍サイクル中の冷媒量が適正と、冷媒回収時間がｔ１を下回った場合、冷凍サイクル中の冷媒量が不足と判定できる。

また、図６から、吸入圧力が例えばＰに達してからある所定時間Δｔ内に発生する吸入圧力の変化は、冷媒量が適正な場合（ΔＰ_Ａ）よりも、過剰な場合（ΔＰ_Ｂ）のほうが小さく、不足な場合（ΔＰ_Ｃ）のほうが大きいことがわかる。一方で、冷凍サイクル中の冷媒量が適正な範囲内にあれば、冷媒回収運転において、所定時間Δｔ内に発生する吸入圧力変化は、図８に示すｆ_１（Ｐ_s）とｆ_２（Ｐ_s）との間にある。ここで、ｆ_１（Ｐ_s）とｆ_２（Ｐ_s）は、吸入圧力と吸入圧力変化との関数であり、試験あるいはシミュレーションにより求められ、制御装置３００のメモリに記憶されている。

よって、上記吸入圧力変化とｆ_１（Ｐ_s）、ｆ_２（Ｐ_s）を比較すれば、冷凍サイクル中の冷媒量の適否を判定できる。例えば、吸入圧力がＰに達してから所定時間Δｔ内に発生する吸入圧力変化がｆ_２（Ｐ）を下回った場合、冷凍サイクル中の冷媒量が過剰と、吸入圧力変化がｆ_２（Ｐ）とｆ_１（Ｐ）との間であった場合、冷凍サイクル中の冷媒量が適正と、吸入圧力変化がｆ_１（Ｐ）を上回った場合、冷凍サイクル中の不足と判定できる。

なお、吸入圧力が低いほうが、冷媒量の違いによる吸入圧力変化の違いがより顕著であるため、吸入圧力が低い時に冷媒量判定を行うことにより、判定精度を高めることができる。

さらに、圧縮機２４に吸入される冷媒は、アキュムレータ２５のＵ字管２５３を流れるガス冷媒と、Ｕ字管２５３の下部に設けられた穴２５４より、Ｕ字管２５３を流れるガス冷媒が穴２５４に至るまでに発生した圧力損失およびアキュムレータ２５内の液面高さに応じて吸入される液冷媒および冷凍機油の混合物とからなる。結果、アキュムレータ２５内の液冷媒が多いほど、液面が高くなるので、圧縮機２４に吸入される冷媒に含まれる液の割合が高くなり、吐出された時の温度（以下、吐出温度）が低くなる。

ただし、吐出温度は、圧縮機２４に吸入された時の冷媒状態のみならず、吐出圧力や圧縮比にも影響される。このため、吸入冷媒の乾き度がある所定値の時の吐出温度と、吐出圧力および圧縮比との相関関係を求め、該相関関係による計算値（以下、吐出温度演算値）と吐出温度との差を用いれば、あらゆる運転条件で圧縮機２４に吸入される冷媒の状態を評価できる。

冷媒回収運転時において、アキュムレータ２５内の液冷媒の量は、前述のように、冷凍サイクル中の冷媒量が不足、適正、過剰の順に多くなるので、（吐出温度－吐出温度演算値）は低くなる。一方で、冷凍サイクル中の冷媒量が適正な範囲内にあれば、（吐出温度－吐出温度演算値）は、図９に示すＦ_１（Ｐ_s）とＦ_２（Ｐ_s）との間にある。ここで、Ｆ_１（Ｐ_s）とＦ_２（Ｐ_s）は、吸入圧力と（吐出温度－吐出温度演算値）との関数であり、試験あるいはシミュレーションにより求められ、制御装置３００のメモリに記憶されている。

よって、（吐出温度－吐出温度演算値）とＦ_１（Ｐ_s）、Ｆ_２（Ｐ_s）を比較すれば、冷凍サイクル中の冷媒量の適否を判定できる。例えば、吸入圧力がＰの時に検出した（吐出温度－吐出温度演算値）がＦ_２（Ｐ）を下回った場合、冷凍サイクル中の冷媒量が過剰と、吸入圧力がＰの時に検出した（吐出温度－吐出温度演算値）がＦ_１（Ｐ）とＦ_２（Ｐ）との間であった場合、冷凍サイクル中の冷媒量が適正と、吸入圧力がＰの時に検出した（吐出温度－吐出温度演算値）がＦ_１（Ｐ）を上回った場合、冷凍サイクル中の冷媒量が不足と判定できる。

なお、吸入圧力が低いほうが、冷媒量による（吐出温度－吐出温度演算値）の違いがより顕著であるため、ある吸入圧力以下で冷媒量判定を行うと、より高い判定精度が得られる。また、ここで吐出温度を用いたが、吐出過熱度を用いてもよい。

本実施形態によれば、冷凍サイクル中の冷媒量の適否を正確に判定できるので、冷媒量の過不足による不具合を防止し、空気調和機９００の信頼性を向上できる。また、冷媒量判定が自動的に行うことができるので、特別な技術を必要とせず、不慣れな作業者においても、簡単に冷媒量の適否を精度よく判定できる。さらに、冷媒量判定に使用されるセンサの個数が少なく、新設する必要が無いので、コストアップを招くこともなく、検出誤差を減らすことにより高い判定精度が得られる。

また、冷媒量の判定は、冷媒回収時間、吸入圧力変化、および吐出温度の少なくともいずれか一つの指標に基づいて行えばよい。複数の指標で判定する場合には、指標の優先順位を決めておいてもよいし、３つの指標で判定する場合は多数決で決定してもよい。また、吸入圧力変化または吐出温度のみで判定する場合には、ステップＳ３で時間をカウントしなくてもよいし、ステップＳ６の冷媒量の判定は、吸入圧力が所定値以下になった場合ではなく四方弁２６を切り換えてから所定時間経過後に判定してもよい。

次に、本発明の第２実施形態の空気調和機について、図１０を参照して説明する。

本実施形態に係る空気調和機は、第１実施形態の空気調和機９００と同じである。

図１０に、第２実施形態に係る冷凍サイクル中の冷媒量の適否を判定する試運転のフローチャートを示す。試運転は、下記のプロセスに従って、制御装置３００が実行する。

（ステップＳ１１、Ｓ１２）
試運転を開始した後、四方弁２６が図１中の破線で示された状態となり、圧縮機２４、室外ファン２３、室内ファン１３が起動し、暖房運転を行う。冷凍サイクルが安定するように、圧縮機２４と室外ファン２３の回転数、および室内膨張弁１２の開度は一定に保たれ、室内ファン２３は吐出圧力が所定範囲内にあるように回転数を調節し、室外膨張弁２２は室外熱交換器２１における冷媒温度変化、すなわち、温度センサ６２、６３の検出値の差が所定範囲内に収まるように制御する。これにより、室外熱交換器２１内を所定の量の冷媒が通過し、残りの冷媒が室内熱交換器１１等を通過するようになる。このため、封入冷媒量が多い場合には、室内熱交換器２１等を流れる冷媒量は過剰となり、封入冷媒量が少ない場合には、室内熱交換器２１等を流れる冷媒量は不足する。

（ステップＳ１３）
冷凍サイクルが安定した後（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、すなわち温度センサ６２、６３の検出値の差が所定範囲内に収まった後、各センサの検出値を取得し、制御装置３００のメモリに記憶する。そして、圧縮機２４の回転数変更と、室内膨張弁１２の閉弁を行い、四方弁２６が図１中の実線で示された状態に切り換わってから、時間カウントを開始する。

ここで、室内ファン１３を停止する。室内ファン１３は運転し続けてもよいが、停止にすれば、室内温度の影響を受けにくくなり、より高精度で冷媒量判定ができる。一方で、室外ファン２３は運転し続ける。室外ファン２３を停止にしてもよいが、運転させ続けると、室外熱交換器２１内で行う冷媒の凝縮が促進され、圧縮機２４の吐出圧力の上昇を抑制できる。また、室外膨張弁２２は、冷媒回収運転開始前の開度を維持してもよいが、全開してもよい。さらに、圧縮機２４の回転数は、運転可能な範囲内で、冷凍サイクル中の冷媒量による回収時間や吸入圧力の変化等の違いがより明らかであるように設定すればよい。なお、冷媒回収運転時においても、各センサの検出値を取得し、判定に必要な情報を記憶する。

（ステップＳ１４、Ｓ１５）
吸入圧力、すなわち圧力センサ６５の検出値が所定値になるまで、圧縮機２４は一定の回転数で運転し、室内熱交換器１１、アキュムレータ２５、および両者間の配管内の冷媒を回収し、室外熱交換器１１および接続配管３１に送る（以下、冷媒回収運転という。）。そして、圧力センサ６５により検出される圧縮機２４の吸入圧力が所定値以下になったか否かを判定する。

（ステップＳ１６）
吸入圧力が所定値を下回ったら（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、時間カウントを終了し、圧縮機２４、室外ファン２３を停止する。そして、冷媒回収にかかる時間（以下、冷媒回収時間）や、冷媒回収運転時の吸入圧力変化等を用いて、冷凍サイクル中の冷媒量の適否を判定する。具体的な判定方法は、第１実施形態において図５～図９で説明した方法と同じであるので、説明を省略する。

ここで、冷媒量判定には、冷媒回収運転時の計測結果のみを用いてもよいが、（ステップ２）で取得した冷凍サイクル安定時の運転状態、例えば凝縮器として機能する室内熱交換器１１の出口過冷却度を参照し、総合的に判定してもよい。

（ステップＳ１７）
適正、不足、または過剰を示す判定結果を空気調和機９００の表示部に表示し、試運転が終了となる。

本実施形態によれば、冷房運転が困難な条件においても、高い精度で冷凍サイクル中の冷媒量の適否を判定できる。

次に、本発明の第３実施形態の空気調和機について、図１１、図１２を参照して説明する。ここで、第１実施形態と同じ構成要素に同一の符号を付けて説明を省略し、第１実施形態との相違点を中心に述べる。

図１１に、本実施形態に係る空気調和機９０２のサイクル系統図を示す。

空気調和機９０２は、室内ユニット１００と、室外ユニット２０２と、室内ユニット１００と室外ユニット２０２とを接続する配管３１、３２から構成される。

室外ユニット２０２は、冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器２１と、冷媒を減圧する室外膨張弁２２と、室外熱交換器２１へ外気を供給する室外ファン２３と、冷媒を圧縮する圧縮機２４と、蒸発器で蒸発しきれなかった液冷媒を分離貯留するアキュムレータ２５と、冷媒の流れ方向を切り換える四方弁２６と、凝縮器からの冷媒の一部をバイパスさせ、主流と熱交換させる過冷却熱交換器２７と、バイパスした冷媒を減圧する膨張弁２８とからなる。なお、図示していないが本実施形態の空気調和機９０２は、空気調和機９００が有するセンサと同様のセンサを備える。

冷房運転時には、室外熱交換器２１は凝縮器、室内熱交換器１１は蒸発器として機能する。冷媒は、実線矢印Ｃで示すように、圧縮機２４によって圧縮され、高圧高温の蒸気状態で吐出された後、四方弁２６を経て、室外熱交換器２１内で室外ファン２３によって送られた外気に熱を放出し凝縮する。そして、高圧中温の液状態となった冷媒は、一部が分流し膨張弁２８によって減圧された後、過冷却熱交換器２７内で主流と熱交換をし、低圧中温のガス状態となり、アキュムレータ２５へ流れる。一方で、主流の冷媒は、室外膨張弁２２で減圧され、過冷却熱交換器２７を通過した後、室内膨張弁１２を経て減圧され、低圧低温の気液二相状態に変化し、室内熱交換器１１内で室内ファン１３によって送られた室内空気から熱を奪い蒸発し、低圧低温のガス状態となる。そして、ガス冷媒は四方弁２６を経て、アキュムレータ２５に流入し、室内熱交換器１１で蒸発しきれなかった液冷媒が分離された後、Ｕ字管２５３を流れるガス冷媒と、Ｕ字管２５３の下部に設けられた穴２５４より、Ｕ字管２５３を流れるガス冷媒が穴２５４に至るまでに発生した圧力損失、およびアキュムレータ２５内の液面高さに応じて吸入される液冷媒と冷凍機油の混合物が、圧縮機２４に吸入される。

その一方で、四方弁２６によって冷媒の流れ方向を切り換えると、暖房運転となる。この場合、室外熱交換器２１は蒸発器、室内熱交換器１１は凝縮器として機能する。冷媒は、破線矢印Ｈで示すように、圧縮機２４、四方弁２６、室内熱交換器１１、室内膨張弁１２、過冷却熱交換器２７、室外膨張弁２２、室外熱交換器２１、四方弁２６、アキュムレータ２５、圧縮機２４の順に状態変化をしながら空気調和機９００内を循環し、外気から熱を吸収し室内空気へ放出する。

図１２に、第３実施形態に係る冷凍サイクル中の冷媒量の適否を判定する試運転のフローチャートを示す。

図１２において、図４に示した第１実施形態の試運転のフローチャートとは、ステップＳ３の処理のみが異なる。具体的には、圧縮機２４の回転数変更と、室内膨張弁１２の閉弁と、四方弁２６の切り換えのほかに、膨張弁２８の閉弁を行う。よって、空気調和機９０２においても、（ステップＳ４）にて室外熱交換器２１と、アキュムレータ２５と、両者間の配管内の冷媒のみが回収され、第１実施形態と同様の方法で冷媒量判定ができる。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。

１１室内熱交換器
１２室内膨張弁
１３室内ファン
２１室外熱交換器
２２室外膨張弁
２３室外ファン
２４圧縮機
２５アキュムレータ
２６四方弁
２７過冷却熱交換器
２８膨張弁
３１、３２接続配管
５１-５４温度センサ
６１-６４温度センサ
６５、６６圧力センサ
１００室内ユニット
２００、２０２室外ユニット
３００制御装置
９００-９０２空気調和機

Claims

圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器、前記室外熱交換器と前記室内熱交換器との間に設けられた減圧弁、および前記圧縮機から吐出された冷媒の流れる方向を切り換える切換弁、を備える冷凍サイクルと、前記冷凍サイクルを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、冷房運転または暖房運転を停止し、前記減圧弁を全閉状態にする共に、前記切換弁を切り換えて冷媒の流れる方向を逆方向にし、前記圧縮機を動作させて、前記室外熱交換器および前記室内熱交換器の一方が保有する冷媒を前記室外熱交換器および前記室内熱交換器の他方側に回収する冷媒回収運転を行い、前記冷媒回収運転において、吸入冷媒の渇き度がある所定値の時の吐出温度と、吐出圧力および圧縮比との相関関係を求め、該相関関係による計算値である吐出温度演算値と吐出温度との差に基づき、前記冷凍サイクル中の冷媒量の適否を判定する、空気調和機。
前記制御部は、前記切換弁を切り換えてから前記圧縮機の吸入圧力が所定値以下となるまでの時間を前記冷媒の回収にかかった時間として、前記冷凍サイクル中の冷媒量の適否を判定する、請求項１に記載の空気調和機。
冷媒が回収される前記室外熱交換器および前記室内熱交換器の一方は、冷房運転または暖房運転において凝縮器として機能した熱交換器である、請求項１または請求項２に記載の空気調和機。
前記室外熱交換器へ空気を供給する室外ファンと、前記室内熱交換器へ空気を供給する室内ファンとをさらに備え、
前記制御部は、前記冷媒回収運転時に、冷媒が回収される前記室外熱交換器および前記室内熱交換器の一方に空気を供給する前記室外ファンまたは前記室内ファンを停止する、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の空気調和機。
前記制御部は、前記冷媒回収運転時に、回収された冷媒を収容する前記室外熱交換器および前記室内熱交換器の他方に空気を供給する前記室外ファンまたは前記室内ファンを回転させる、請求項４に記載の空気調和機。
前記室外熱交換器と前記室内熱交換器との間に設けられ、膨張弁を有する過冷却熱交換器をさらに備え、
前記制御部は、前記冷媒回収運転時に、前記膨張弁を全閉状態にする、請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の空気調和機。
前記制御部は、前記冷媒回収運転時に、回転数を一定で前記圧縮機を動作させる、請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の空気調和機。