特許 6551593 冷媒量推定方法及び空気調和装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6551593

(24)【登録日】2019年7月12日

(45)【発行日】2019年7月31日

(54)【発明の名称】冷媒量推定方法及び空気調和装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 49/02 20060101AFI20190722BHJP

【ＦＩ】

   F25B49/02 520H

【請求項の数】14

【全頁数】34

(21)【出願番号】特願2018-178669(P2018-178669)

(22)【出願日】2018年9月25日

(65)【公開番号】特開2019-66164(P2019-66164A)

(43)【公開日】2019年4月25日

【審査請求日】2018年9月25日

(31)【優先権主張番号】特願2017-191794(P2017-191794)

(32)【優先日】2017年9月29日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000002853

【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】新樹グローバル・アイピー特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】檜皮 武史

(72)【発明者】

【氏名】岡 昌弘

【審査官】 庭月野 恭

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００７／０４９３７２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１６／２０７９９２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１５／００４７４７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平１０−０１９３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２５５０２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０５３５６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−００７９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１９２０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０７９８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２９２２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０５８００７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ ４９／０２

Ｆ２５Ｂ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機（２１）、室外熱交換器（２３）、膨張機構（４１，５１，３８）、少なくとも１以上の室内熱交換器（４２，５２）を含む各構成機器が接続されることによって構成される冷媒回路（１０）と、前記各構成機器を制御する制御部とを有する空気調和装置（１）であって、
前記空気調和装置は、空気調和を行う空気調和運転と、冷媒量を推定する冷媒量推定運転を実施し、
前記制御部は、前記冷媒量推定運転において、前記室内熱交換器を蒸発器として機能させ、室内負荷とは無関係に、前記圧縮機を定格回転数で運転した場合における冷媒循環量の４０％以下の冷媒循環量になるように前記圧縮機の回転数を低速にし、前記圧縮機における吸い込み蒸気の過熱度が前記空気調和運転のときよりも高い状態で所定時間安定するように前記各構成機器を制御する、
空気調和装置。

【請求項2】

前記室内熱交換器を個別に有する複数の室内ユニット（４，５）を有しており、
前記制御部が、運転中の全ての室内ユニットの過熱度が通常運転よりも高い状態で安定するように前記各構成機器を制御する、
請求項１に記載の空気調和装置。

【請求項3】

前記制御部は、過熱度が５度以上になるように前記各構成機器を制御する、
請求項１または２に記載の空気調和装置。

【請求項4】

前記室外熱交換器を有する室外ユニットと、前記室内熱交換器を有する室内ユニットとを有しており、１台の前記室外ユニットには１台の前記室内ユニットが対応しており、
前記制御部が、過熱度が８度以上になるように前記各構成機器を制御する、
請求項１に記載の空気調和装置。

【請求項5】

前記制御部は、通常運転のときよりも過熱度が高い状態が５分以上続くように前記各構成機器を制御する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の空気調和装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記冷媒回路を流れる冷媒の状態量又は前記各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を算出する、
請求項１から５のいずれか１項に記載の空気調和装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記冷媒回路内の冷媒量を算出するときに、前記過熱度を１０度以上、２０度以下の範囲内にする、
請求項６に記載の空気調和装置。

【請求項8】

圧縮機（２１）、室外熱交換器（２３）、膨張機構（４１，５１，３８）、少なくとも１以上の室内熱交換器（４２，５２）を含む各構成機器が接続されることによって構成される冷媒回路（１０）を有する空気調和装置（１）における冷媒量を算出するための制御方法であって、
前記空気調和装置は、空気調和を行う空気調和運転と、冷媒量を推定する冷媒量推定運転を実施し、
前記冷媒量推定運転において、前記室内熱交換器を蒸発器として機能させ、室内負荷とは無関係に、前記圧縮機を定格回転数で運転した場合における冷媒循環量の４０％以下の冷媒循環量になるように前記圧縮機の回転数を低速にし、前記圧縮機における吸い込み蒸気の過熱度が前記空気調和運転のときよりも高い状態で所定時間安定するように前記各構成機器を制御する、制御方法。

【請求項9】

前記空気調和装置が、前記室内熱交換器を個別に有する複数の室内ユニットを有しており、
運転中の全ての室内ユニットの過熱度が通常運転よりも高い状態で安定するように前記各構成機器を制御する、
請求項８に記載の制御方法。

【請求項10】

過熱度が５度以上になるように前記各構成機器を制御する、
請求項８または９に記載の制御方法。

【請求項11】

前記空気調和装置が、前記室外熱交換器を有する室外ユニットと、前記室内熱交換器を有する室内ユニットとを有しており、１台の前記室外ユニットには１台の前記室内ユニットが対応しており、
過熱度が８度以上になるように前記各構成機器を制御する、
請求項８に記載の制御方法。

【請求項12】

通常運転のときよりも過熱度が高い状態が５分以上続くように前記各構成機器を制御する、
請求項８から１１のいずれか１項に記載の制御方法。

【請求項13】

請求項８から１２のいずれか１項に記載の制御を実行してから、前記冷媒回路を流れる冷媒の状態量又は前記各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を算出する、
冷媒量推定方法。

【請求項14】

前記冷媒回路内の冷媒量を算出するときに、前記過熱度を１０度以上、２０度以下の範囲内にする、
請求項１３に記載の冷媒量推定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷媒量推定方法及び空気調和装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、空気調和装置の冷媒回路内に充填されている冷媒量を計算する手法が検討されている。例えば、特許文献１（特許第４７０５８７８号公報）には、冷媒回路内の冷媒量の適否を判定できる空気調和装置が開示されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

特許文献１に記載の技術では、試験又はシミュレーションの結果を回帰分析することで求めたパラメータに基づいて、蒸発器として機能する室内熱交換器の冷媒量を求めている。

【0004】

しかしながら、室内熱交換器は多くのバリエーションが存在することから、バリエーション毎に室内熱交換器における冷媒量を実測するのは膨大な時間及び労力を要することになる。一方、室内熱交換器における冷媒量を計算式で算出しようとしても、室内熱交換器内の冷媒は気液二相状態であるため、適切な実験パラメータを設定することが困難である。結果として、室内熱交換器の冷媒量を高精度に算出できず、冷媒回路全体の冷媒量の算出結果に誤差が含まれることがある。

【0005】

本発明の課題は、空気調和装置における冷媒量を高精度に推定し得る冷媒量推定方法及びその方法が適用可能な空気調和装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１観点に係る空気調和装置は、圧縮機、室外熱交換器、膨張機構、室内熱交換器を含む各構成機器が接続されることによって構成される冷媒回路を有するものである。この空気調和装置は、各構成機器を制御して、室内熱交換器を蒸発器として機能させ、通常運転のときよりも高い過熱度となる冷媒量推定運転を実行する。

【0007】

第１観点に係る空気調和装置は、室内熱交換器を蒸発器として機能させ、通常運転のときよりも高い過熱度になるようにして冷媒量推定運転を実行するので、室内熱交換器内で液相の冷媒量を減らすことができる。ここで、室内熱交換器に存在する冷媒よりも室外熱交換器等に存在する冷媒の方が実験回帰式を用いて高精度に冷媒量を推定できる。したがって、室内熱交換器以外の構成機器に冷媒を分布させることで、冷媒回路内の冷媒量を高精度に推定することが可能となる。

【0008】

本発明の第２観点に係る冷媒量推定方法は、圧縮機、室外熱交換器、膨張機構、室内熱交換器を含む各構成機器が接続されることによって構成される冷媒回路を有する空気調和装置における冷媒量を推定するものである。この冷媒量推定方法では、制御ステップと推定ステップとを備える。制御ステップでは、各構成機器を制御して、室内熱交換器を蒸発器として機能させ、通常運転のときよりも高い過熱度となる冷媒量推定運転を実行する。推定ステップでは、冷媒量推定運転における冷媒回路を流れる冷媒の状態量又は各構成機器の運転状態量を用いて、冷媒回路内の冷媒量を推定する。

【0009】

第２観点に係る冷媒量推定方法では、室内熱交換器を蒸発器として機能させ、通常運転のときよりも高い過熱度となる冷媒量推定運転を実行するので、室内熱交換器内で液相の冷媒量を減らすことができる。また、室内熱交換器に存在する冷媒よりも室外熱交換器等に存在する冷媒の方が実験回帰式を用いて高精度に冷媒量を推定できる。したがって、第１観点に係る冷媒量推定方法により、室内熱交換器以外の構成機器に冷媒を分布させることで、冷媒回路内の冷媒量を高精度に推定することが可能となる。

【0010】

なお、ここでいう「通常運転」は、例えば過熱度が３〜５度程度であり、室内温度が２０度以上のときに蒸発温度が１０度以上で実行される運転をいう。

【0011】

本発明の第３観点に係る冷媒量推定方法は、第２観点に係る冷媒量推定運転において、制御ステップで、冷媒量推定運転のときに、過熱度を１０度以上、２０度以下の範囲内にする。

【0012】

第３観点に係る冷媒量推定方法では、冷媒量推定運転のときに、過熱度を１０度以上、２０度以下の範囲内にしている。これにより、信頼性を維持した上で、冷媒回路内の冷媒量を高精度に推定することができる。補足すると、過熱度を１０度以上とすることで、蒸発器として機能する室内熱交換器内の乾き領域が増大し、冷媒量を減少させることができる。結果として、冷媒回路全体の冷媒量を算出する際の計算誤差を低減できる。一方、過熱度は２０度を超えると圧縮機吐出温度が信頼性温度上限を超えることがある。したがって、過熱度を２０度以下とすることで信頼性を維持することができる。

【0013】

本発明の第４観点に係る冷媒量推定方法は、第２観点または第３観点に係る冷媒量推定方法において、制御ステップで、冷媒量推定運転のときに、空気調和装置を通常運転よりも低い蒸発温度で運転する。

【0014】

第４観点に係る冷媒量推定方法では、室内熱交換器を蒸発器として機能させ、通常運転のときよりも低い蒸発温度になるようにして冷媒量推定運転を実行するので、室内熱交換器内で液相の冷媒量を減らすことができる。したがって、冷媒回路全体の冷媒量を算出する際の計算誤差を低減できる。

【0015】

本発明の第５観点に係る冷媒量推定方法は、第４観点に係る冷媒量推定方法において、制御ステップで、冷媒量推定運転のときに、蒸発温度を摂氏０度以上、摂氏１０度以下の範囲内にする。

【0016】

第５観点に係る冷媒量推定方法では、蒸発温度を摂氏０度以上とすることで、蒸発器として機能する室内熱交換器内にフロストを生じさせないようにすることができる。また、蒸発温度を摂氏１０度以下とすることで、実質的に任意の室内温度条件で冷媒量推定運転を実行することができる。

【0017】

本発明の第６観点に係る冷媒量推定方法は、第２観点から第５観点に係る冷媒量推定方法において、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圧縮機を有する空気調和装置における冷媒量を推定するものである。そして、制御ステップで、冷媒量推定運転において、冷媒の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。

【0018】

第６観点に係る冷媒量推定方法では、冷媒量推定運転において、冷媒の循環量が一定となるように圧縮機の回転数を変化させているので、各熱交換器内の流れをどのような条件においても同じようになるので、再現性及び繰り返し性を高くすることができる。すなわち、高精度の実験回帰式を用いて室外熱交換器の冷媒量を算出することができる。結果として、冷媒回路内の冷媒量を高精度に推定することが可能となる。

【0019】

本発明の第７観点に係る冷媒量推定方法は、第６観点に係る冷媒量推定方法において、制御ステップで、各構成機器を制御して、冷媒回路内の冷媒の循環量を定格運転のときよりも低くなるようにして冷媒量推定運転を実行する。

【0020】

第７観点に係る冷媒量推定方法では、冷媒回路内の冷媒の循環量を定格運転のときよりも低くなるようにして冷媒量推定運転を実行するので、各熱交換器内の冷媒流れを安定化することができる。これにより、再現性及び繰り返し性を高くすることができ、冷媒回路内の冷媒量を高精度に推定することが可能となる。

【0021】

なお、冷媒の循環量が低すぎる場合には、高圧冷媒が不十分となり、冷暖房能力が十分に発揮されない事態を生じることがある。そこで、冷媒量推定運転をする際には、冷暖房能力が十分に発揮される状態となる程度に循環量の最低値を設定する。

【0022】

本発明の第８観点に係る冷媒量推定方法は、第７観点に係る冷媒量推定方法において、制御ステップで、各構成機器を制御して、冷媒回路内の冷媒の循環量を定格運転のときよりも４０％以下になるようにして冷媒量推定運転を実行する。

【0023】

第８観点に係る冷媒量推定方法では、冷媒回路内の冷媒の循環量を通常運転のときよりも４０％以下になるようにして冷媒量推定運転を実行する。これにより、冷暖房能力が十分に発揮される状態を維持した上で、冷媒の循環量を通常運転のときよりも低くすることができる。結果として、冷媒回路内の冷媒量を高精度に推定することが可能となる。

【0024】

本発明の第９観点に係る冷媒量推定方法は、第２観点から第８観点に係る冷媒量推定方法において、冷媒量推定運転の際に室外熱交換器から室内熱交換器に向けて液冷媒が流れる連絡配管と、連絡配管の温度を制御する温度制御装置と、室外熱交換器の温度を変化させる室外ファンと、室内熱交換器の温度を変化させる室内ファンと、をさらに有する空気調和装置における冷媒量を推定するものである。ここでは、冷媒量推定運転において、冷媒回路における蒸発温度、凝縮温度、連絡配管内の液冷媒の温度と凝縮温度の差にあたる過冷却度、過熱度、及び冷媒の循環量は、室内温度及び室外温度に応じた目標値が設定されている。そして、制御ステップで、蒸発温度、凝縮温度、過冷却度、過熱度、及び冷媒の循環量のすべてが、目標値から所定の近傍の範囲内に達したときに、圧縮機の回転数、温度制御装置の制御出力、膨張機構の開度、室外ファンの回転数、及び室内ファンの回転数の値を固定する。

【0025】

第９観点に係る冷媒量推定方法では、冷媒量推定運転のときに、冷媒流れを安定化することができる。結果として、冷媒回路内の冷媒量を高精度に推定することが可能となる。

【0026】

本発明の第１０観点に係る冷媒量推定方法は、第２観点から第９観点に係る冷媒量推定方法において、冷媒量推定運転の際に室外熱交換器から室内熱交換器に向けて液冷媒が流れる第１連絡配管と、冷媒量推定運転の際に室内熱交換器から室外熱交換器に向けてガス冷媒が流れる第２連絡配管と、室外熱交換器の下流部で第１連絡配管から分岐し、第２連絡配管に接続する分岐配管と、をさらに有する空気調和装置における冷媒量を推定するものである。そして、制御ステップで、分岐配管内の冷媒を流量弁により流量調整するとともに減圧し、第１連絡配管から分岐配管に流入していない冷媒と、分岐配管に流入した冷媒とを熱交換器を介して熱交換させ、分岐配管に流入した冷媒を第２連絡配管内の冷媒に合流させる。

【0027】

第１０観点に係る冷媒量推定方法では、室外熱交換器と室内熱交換器とを接続する第１連絡配管及び第２連絡配管の間に分岐配管を設け、第１連絡配管内の液冷媒と分岐配管内のガス冷媒を熱交換することで、第１連絡配管内の液冷媒の液温制御を実現している。これにより、第１連絡配管内の液冷媒を同じ温度状態の過冷却状態にすることにより、液管内の冷媒重量をどのような運転状態でも同じ状態にすることができ、それにより室外ユニットと室内ユニットの冷媒量の合計も同じく保つことができるので、どのような運転状態においても、再現性及び繰り返し性を高くすることができる。結果として、冷媒量を高精度に検知することができる。

【0028】

第１１観点に係る空気調和装置は、圧縮機、室外熱交換器、膨張機構、少なくとも１以上の室内熱交換器を含む各構成機器が接続されることによって構成される冷媒回路を有するものである。この空気調和装置は、室内熱交換器を蒸発器として機能させ、室内負荷とは無関係に圧縮機の回転数を低速にし、圧縮機における吸い込み蒸気の過熱度が通常運転のときよりも高い状態で所定時間安定するように各構成機器を制御する制御部を備える。このような構成により、冷媒回路内の冷媒量を高精度に推定することが可能となる。

【0029】

なお、ここでいう「膨張機構」とは、冷媒を減圧できるものをいい、例えば膨張弁がこれに該当する。

【0030】

第１２観点に係る空気調和装置は、第１１観点に係る空気調和装置であって、室内熱交換器を個別に有する複数の室内ユニットを有するものである。そして、制御部が、運転中の全ての室内ユニットの過熱度が通常運転よりも高い状態で安定するように各構成機器を制御する。このような構成により、複数の室内ユニットを有する空気調和装置において、冷媒回路内の冷媒量を高精度に推定することが可能となる。

【0031】

第１３観点に係る空気調和装置は、第１１観点又は第１２観点に係る空気調和装置であって、制御部は、過熱度が５度以上になるように各構成機器を制御する。

【0032】

第１４観点に係る空気調和装置は、第１１観点に係る空気調和装置であって、室外熱交換器を有する室外ユニットと、室内熱交換器を有する室内ユニットとを有しており、１台の室外ユニットに１台の室内ユニットが対応しているものである。また、制御部は、過熱度が８度以上になるように各構成機器を制御する。このような構成により、１台の室外ユニットに１台の室内ユニットが対応する空気調和装置において、冷媒回路内の冷媒量を高精度に推定することが可能となる。

【0033】

第１５観点に係る空気調和装置は、第１１観点から第１４観点のいずかの空気調和装置であって、制御部が、通常運転のときよりも過熱度が高い状態が５分以上続くように各構成機器を制御する。これにより、冷媒量の推定精度を高めることができる。

【0034】

第１６観点に係る空気調和装置は、第１１観点から第１５観点のいずれかの空気調和装置であって、制御部が、冷媒回路を流れる冷媒の状態量又は各構成機器の運転状態量を用いて、冷媒回路内の冷媒量を算出する。

【0035】

第１７観点に係る空気調和装置は、第１６観点に係る空気調和装置であって、制御部が、冷媒回路内の冷媒量を算出するときに、過熱度を１０度以上、２０度以下の範囲内にする。

【0036】

第１８観点に係る制御方法は、圧縮機、室外熱交換器、膨張機構、少なくとも１以上の室内熱交換器を含む各構成機器が接続されることによって構成される冷媒回路を有する空気調和装置における冷媒量を算出するための制御方法である。この制御方法では、室内熱交換器を蒸発器として機能させ、室内負荷とは無関係に圧縮機の回転数を低速にし、圧縮機における吸い込み蒸気の加熱度が通常運転のときよりも高い状態で所定時間安定するように各構成機器を制御する。これにより、室内熱交換器以外の構成機器に冷媒を分布させることができる。

【0037】

第１９観点に係る制御方法は、第１８観点に係る制御方法であって、室内熱交換器を個別に有する複数の室内ユニットを有する空気調和装置に用いられる。この制御方法では、運転中の全ての室内ユニットの過熱度が通常運転よりも高い状態で安定するように各構成機器を制御する。

【0038】

第２０観点に係る制御方法は、第１８観点又は第１９観点に係る制御方法であって、過熱度が５度以上になるように各構成機器を制御する。

【0039】

第２１観点に係る制御方法は、第１８観点に係る制御方法であって、室外熱交換器を有する室外ユニットと、室内熱交換器を有する室内ユニットとを有しており、１台の室外ユニットに１台の室内ユニットが対応する空気調和装置に用いられる。この制御方法では、過熱度が８度以上になるように各構成機器を制御する。

【0040】

第２２観点に係る制御方法は、第１８観点から第２１観点のいずれかの制御方法であって、通常運転のときよりも過熱度が高い状態が５分以上続くように各構成機器を制御する。

【0041】

第２３観点に係る冷媒量推定方法は、第１８観点から第２２観点のいずれかの制御方法を実行してから、冷媒回路を流れる冷媒の状態量又は各構成機器の運転状態量を用いて、冷媒回路内の冷媒量を算出する。これにより、冷媒回路内の冷媒量を高精度に推定することが可能となる。

【0042】

第２４観点に係る冷媒量推定方法は、第２３観点に係る冷媒量推定方法であって、冷媒回路内の冷媒量を算出するときに、過熱度を１０度以上、２０度以下の範囲内にする。

【発明の効果】

【0043】

第１観点に係る空気調和装置では、冷媒回路内の冷媒量を高精度に推定することが可能となる。

【0044】

第２観点に係る冷媒量推定方法では、冷媒回路内の冷媒量を高精度に推定することが可能となる。

【0045】

第３観点に係る冷媒量推定方法では、信頼性を維持した上で、冷媒回路内の冷媒量を高精度に推定することができる。

【0046】

第４観点に係る冷媒量推定方法では、冷媒回路全体の冷媒量を算出する際の計算誤差を低減できる。

【0047】

第５観点に係る冷媒量推定方法では、蒸発器として機能する室内熱交換器内にフロストを生じさせないようにすることができる。

【0048】

第６観点に係る冷媒量推定方法では、高精度の実験回帰式を用いて室外熱交換器の冷媒量を算出することができる。

【0049】

第７観点に係る冷媒量推定方法では、再現性及び繰り返し性を高くすることができる。

【0050】

第８観点に係る冷媒量推定方法では、冷暖房能力が十分に発揮される状態を維持した上で、冷媒の循環量を通常運転のときよりも低くすることができる。

【0051】

第９観点に係る冷媒量推定方法では、冷媒量推定運転のときに、冷媒流れを安定化することができる。

【0052】

第１０観点に係る冷媒量推定方法では、通常運転のときよりも低い蒸発温度を実現し易い状態にすることができる。

【0053】

第１１〜１７観点に係る空気調和装置は、冷媒回路内の冷媒量を高精度に推定することが可能となる。

【0054】

第１８〜２２観点に係る制御方法は、室内熱交換器以外の構成機器に冷媒を分布させることができる。

【0055】

第２３、２４観点に係る冷媒量推定方法は、冷媒回路内の冷媒量を高精度に推定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0056】

【図1】本発明の一実施形態に係る空気調和装置１の概略構成図である。

【図2】同実施形態に係る空気調和装置の制御ブロック図である。

【図3】同実施形態に係る「試運転モード（冷媒自動充填運転）」を説明するためのフローチャートである。

【図4】同実施形態に係る冷媒量推定運転を説明するためのフローチャートである。

【図5】同実施形態に係る冷媒量推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6】同実施形態に係る冷媒量の推定方法を説明するためのフローチャートである。

【図7】同実施形態に係る「冷媒漏洩検知運転モード」を説明するためのフローチャートである。

【図8】蒸発器内の冷媒量と蒸発温度との関係を示す図である。

【図9】変形例Ｂに係る空気調和装置１の概略構成図である。

【図10】変形例Ｄに係る空気調和装置１の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0057】

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。

【0058】

（１）空気調和装置の構成
図１は、本発明の一実施形態にかかる空気調和装置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によって構成されている。

【0059】

（１−１）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。

【0060】

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、室内ユニット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。

【0061】

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換器４２とを有している。

【0062】

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。

【0063】

本実施形態において、室内熱交換器４２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換器である。

【0064】

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、室内熱交換器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ファンモータからなるモータ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。

【0065】

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なったり、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なったりすることができるようになっている。

【0066】

（１−２）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。

【0067】

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１０ｃは、主として、圧縮機２１と、四路切換弁２２と、熱源側熱交換器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。

【0068】

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。

【0069】

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、室外熱交換器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、室内熱交換器４２、５２を室外熱交換器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換器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を室内熱交換器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換器２３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）。

【0070】

本実施形態において、室外熱交換器２３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換器である。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。

【0071】

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。

【0072】

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、室外熱交換器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、室外熱交換器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ファンモータからなるモータ２８ａによって駆動されるプロペラファン等である。

【0073】

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、室内ユニット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。

【0074】

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いる。

【0075】

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。

【0076】

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換器２３と過冷却器２５との間の位置から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から圧縮機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、電動膨張弁からなる。これにより、室外熱交換器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、バイパス膨張弁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。

【0077】

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、室外熱交換器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。

【0078】

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、室外ユニット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が設けられている。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Ｔｌｐ）を検出する液管温度センサ３５が設けられている。バイパス冷媒回路６１の合流回路６１ｂ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が設けられている。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及びバイパス温度センサ６３は、サーミスタからなる。また、室外ユニット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っている。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。

【0079】

制御部８は、図２に示されるように、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いて各種機器２１、２４、２８ａ、４３ａ及び弁２２、３８、４１、５１、５３ａ、６２を制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等からなる警告表示部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。

【0080】

（１−３）冷媒連絡配管
液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管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。

【0081】

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、液冷媒連絡配管６と、ガス冷媒連絡配管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から構成されていると言い換えることもできる。

【0082】

（１−４）制御部
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いる。換言すると、空気調和装置１の運転制御は、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）によって行われる。

【0083】

また、制御部８は演算機能を有しており、後述する冷媒量の推定するための演算処理を実行する。

【0084】

（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。

【0085】

本実施形態の空気調和装置１の運転モードとしては、主として、通常運転モードと、試運転モードと、冷媒漏洩検知運転モードとがある。

【0086】

「通常運転モード」では、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の構成機器の制御が実行される。通常運転には、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る。

【0087】

「試運転モード」では、空気調和装置１の構成機器の設置後に行われる試運転を行うための制御が実行される。試運転は、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にも実行される。また、試運転の際には、冷媒回路１０内に冷媒を充填するための「冷媒自動充填運転」が実行される。

【0088】

「冷媒漏洩検知運転モード」では、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ための制御が実行される。

【0089】

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詳しく説明する。

【0090】

（２−１）通常運転モード
（２−１−１）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。

【0091】

冷房運転では、各室内熱交換器４２，５２が蒸発器として機能することで、室内の空気の温度を低下させる。

【0092】

詳しくは、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る。室外膨張弁３８は、全開状態にされる。また、液側閉鎖弁２６及びガス側閉鎖弁２７が、開状態にされる。各室内膨張弁４１、５１が、室内熱交換器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ている。また、バイパス膨張弁６２が、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ている。

【0093】

そして、このような冷媒回路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、低圧のガス冷媒が圧縮機２１に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となる。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。高圧の液冷媒は、室外膨張弁３８を通過して過冷却器２５に流入する。この際、室外膨張弁３８を通過した冷媒の一部はバイパス冷媒回路６１に分岐される。そして、過冷却器２５に流入した冷媒と、バイパス冷媒回路６１に分岐した冷媒とが熱交換を行なう。これにより、過冷却器２５に流入した冷媒が過冷却状態になる。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に送られる。気液二相状態の冷媒は、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。この際、室内の空気の温度が低下する。そして、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。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。

【0094】

なお、バイパス冷媒回路６１に分岐した冷媒は、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、バイパス膨張弁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の出口から圧縮機２１の吸入側に向かって流れる冷媒が、過冷却器２５を通過して、主冷媒回路側の室外熱交換器２３から室内ユニット４、５へ送られる高圧の液冷媒と熱交換を行なっている。

【0095】

なお、上述した、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から液側温度センサ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。また、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。

【0096】

また、上述した、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。また、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から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。

【0097】

（２−１−２）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、図１及び図２を用いて説明する。

【0098】

暖房運転では、各室内熱交換器４２，５２が凝縮器として機能することで、室内の空気の温度を上昇させる。

【0099】

詳しくは、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る。室外膨張弁３８は、室外熱交換器２３に流入する冷媒を室外熱交換器２３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。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。

【0100】

そして、このような冷媒回路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。高圧のガス冷媒は、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、室内ユニット４、５に送られる。室内ユニット４、５に送られた高圧のガス冷媒は、室内熱交換器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る。この際、室内の空気の温度が上昇する。そして、高圧の液冷媒は、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。室内膨張弁４１、５１を通過した冷媒は、液冷媒連絡配管６を経由して室外ユニット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、低圧の気液二相状態の冷媒となって室外熱交換器２３に流入する。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。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。

【0101】

なお、上述した、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。また、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Ｔｃ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換器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。

【0102】

（２−２）試運転モード
図３は試運転モードを説明するためのフローチャートである。

【0103】

試運転は、例えば、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を構成した後に行なわれる。試運転では、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、作業者が、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。これに応じて、制御部８が、図３に示されるステップＳ１１〜ステップＳ１３の処理を実行する。以下、各ステップの処理について詳述する。

【0104】

（２−２−１）ステップＳ１１：冷媒量推定運転
（２−２−１−１）室内ユニット全数運転
試運転では、冷媒量が不足しているか否かが判定され、不足している場合には冷媒量自動充填運転が実行される。そこで、まず、冷媒が不足しているか否かを判定するために「冷媒量推定運転」が実行される。図４は冷媒量推定運転を説明するためのフローチャートである。

【0105】

冷媒量推定運転の開始指令がなされると（Ｓ１１１）、圧縮機２１、室外ファン２８及び室内ファン４３、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（Ｓ１１２）。具体的には、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が開状態となるように、各構成機器が制御される。

【0106】

これにより、冷媒回路１０内の冷媒が図５に示されるような状態となる（四路切換弁２２等の図示は省略）。すなわち、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換器２３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る（図５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）。また、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る（図５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）。また、室外熱交換器２３から室内膨張弁４１、５１までの流路と、室外熱交換器２３からバイパス膨張弁６２までの流路とには、高圧の液冷媒が流れる（図５の黒塗りのハッチング部分を参照）。また、蒸発器として機能する室内熱交換器４２、５２の部分と、過冷却器２５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る（図５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換器４２、５２の部分と過冷却器２５の部分）。また、室内熱交換器４２、５２から圧縮機２１までの流路（ガス冷媒連絡配管７及びアキュムレータ２４を含む流路）と、過冷却器２５のバイパス冷媒回路側の部分から圧縮機２１までの流路とには、低圧のガス冷媒が流れる（図５の斜線のハッチングの部分のうち室内熱交換器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から圧縮機２１までの部分）。

【0107】

続いて、制御部８が、以下のステップＳ１１３〜Ｓ１１６の制御を行ない、冷媒回路１０内を循環する冷媒の状態を安定させる。なお、以下のステップＳ１１３〜Ｓ１１６は順不同に行われてよいものである。

【0108】

（２−２−１−２）ステップＳ１１３：冷媒循環量制御
制御部８は、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）する（Ｓ１１３）。冷媒循環量制御は、室外熱交換器２３にて、冷媒循環量Ｗｃの変化により、冷媒量や過冷却度が非線形に変動することを防止するために行われる。補足すると、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５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おいて、冷媒循環量Ｗｃの変化により、冷媒量や過冷却度が非線形に変動することがある。これを防止するために、冷媒回路１０内を流れる冷媒循環量Ｗｃを一定にする。

【0109】

冷媒循環量制御では、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の運転容量が制御される。そして、冷媒循環量Ｗｃを一定にすることで、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る。これにより、凝縮器部Ａ内における冷媒量の変化により、凝縮器部Ａ出口の過冷却度の変化が生じる状態にすることができる。

【0110】

冷媒循環量Ｗｃは、冷媒回路１０に流れる冷媒の状態量又は構成機器の運転状態量に基づいて演算される。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の回転数が制御される。ここで、循環量目標値Ｗｃｓを大きく設定すると、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。そのため、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。本実施形態では、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４０％以下の値に設定している。また、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。

【0111】

なお、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ＳＣｏのうち、少なくとも１つを用いて演算することが可能である。

【0112】

このような冷媒循環量制御を行うことによって、室外熱交換器２３における熱交換性能が安定し、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。

【0113】

（２−２−１−３）ステップＳ１１４：凝縮圧力制御
また、制御部８は、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）する（Ｓ１１４）。凝縮圧力制御は、凝縮器部Ａ内を流れる冷媒の状態を安定させるために行なわれる。補足すると、上述の凝縮器部Ａにおける冷媒量は、冷媒の凝縮圧力Ｐｃに大きく影響を受けるので、冷媒量の推定に際して凝縮圧力制御が行なわれる。

【0114】

具体的に、上述した凝縮器部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。そこで、モータ２８ａにより室外ファン２８から室外熱交換器２３に供給する室外空気の風量Ｗｏを制御することで、室外温度Ｔａの影響を除外する。これにより、凝縮器部Ａ内を流れる冷媒の状態を安定させることができる。

【0115】

なお、本実施形態の室外ファン２８による凝縮圧力Ｐｃの制御は、吐出圧力センサ３０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換器２３内を流れる冷媒の温度（すなわち、凝縮温度Ｔｃ）を用いて行われる。吐出圧力Ｐｄ、又は、凝縮温度Ｔｃ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。

【0116】

このような凝縮圧力制御を行うことによって、室外熱交換器２３から室内膨張弁４１、５１までの流路（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までの流路との両方の流路（図５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）には高圧の液冷媒が流れる。そして、この液冷媒流通部Ｂが液冷媒でシールされて安定した状態となる。

【0117】

（２−２−１−４）ステップＳ１１５：液管温度制御
また、制御部８は、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）する（Ｓ１１５）。液管温度制御は、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５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）の冷媒の密度を変化させないために行われる。過冷却器２５の能力制御は、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る。具体的には、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Ｔｌｐが液管温度目標値Ｔｌｐｓで一定になるようにする。なお、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。

【0118】

このような液管温度制御を行うことによって、室外熱交換器２３の出口における冷媒の温度Ｔｃｏの変化の影響を、室外熱交換器２３の出口から過冷却器２５に至る冷媒配管のみに収めることができる。例えば、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、室外熱交換器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）が変化する場合がある。このような場合であっても、液管温度制御を行なうことにより、室外熱交換器２３の出口における冷媒の温度Ｔｃｏの変化の影響を、過冷却器２５から室内膨張弁４１、５１までの冷媒配管（液冷媒連絡配管６等）に影響させないようにすることができる。

【0119】

（２−２−１−５）ステップＳ１１６：過熱度制御
また、制御部８は、蒸発器として機能する室内熱交換器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）する（Ｓ１１６）。過熱度制御は、蒸発器部Ｃ内を流れる冷媒の状態を安定させるために行われる。補足すると、蒸発器部Ｃにおける冷媒量は、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を受けるので、冷媒量の推定に際して過熱度制御が行なわれる。

【0120】

具体的には、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、冷媒量推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して（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る。これにより、ガス冷媒流通部Ｄにガス冷媒が確実に流れる状態を作り出している。

【0121】

また、制御部８は、過熱度制御の際に、過熱度ＳＨｒを通常運転のときよりも高くなるようにする。具体的には、過熱度ＳＨｒを１０度以上、２０度以下の範囲にする。なお、通常運転での過熱度は３度〜５度程度である。過熱度ＳＨｒを高くするために、制御部８は蒸発温度Ｔｅを通常温度よりも低くなるように制御する。例えば、制御部８は、室内温度が２０℃以上、３０℃以下の範囲で、蒸発温度Ｔｅが０℃以上、１０℃以下の範囲内になるようにして、蒸発温度Ｔｅを通常運転よりも低くなるように制御する。また、制御部８は、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を一定にする。

【0122】

（２−２−１−６）
以上のような各制御によって、冷媒回路１０内を循環する冷媒の状態が安定し、冷媒回路１０内における冷媒量の分布が一定となる。そのため、冷媒回路１０内に冷媒が追加充填された場合、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。

【0123】

なお、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、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。

【0124】

（２−２−２）ステップＳ１２：冷媒量の演算
試運転では、上記の冷媒量推定運転を行いつつ、冷媒回路１０内に冷媒の追加充填を実施する。この際、制御部８が、冷媒量を推定する冷媒量推定部として機能する。制御部８は、冷媒の追加充填時における冷媒回路１０を流れる冷媒の状態量又は構成機器の運転状態量から冷媒回路１０内の冷媒量を演算して推定する。後述するにように、冷媒回路１０は複数の部分に分割されており、制御部８は分割された部分ごとに冷媒量を演算する。

【0125】

このステップＳ１２では、冷媒回路１０は、四路切換弁２２を図１の実線で示される状態となっている。すなわち、圧縮機２１の吐出側が、室外熱交換器２３のガス側に接続している。また、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の出口に接続している。

【0126】

この状態において、冷媒回路１０は、高圧ガス管部Ｅと、凝縮器部Ａと、高温側液管部Ｂ１と、低温側液管部Ｂ２と、液冷媒連絡配管部Ｂ３と、室内ユニット部Ｆと、ガス冷媒連絡配管部Ｇと、低圧ガス管部Ｈと、バイパス回路部Ｉとに分割される。

【0127】

「高圧ガス管部Ｅ」は、圧縮機２１の部分及び圧縮機２１から四路切換弁２２（図５では図示せず）を含む室外熱交換器２３までの部分である。

【0128】

「凝縮器部Ａ」は、室外熱交換器２３の部分である。

【0129】

「高温側液管部Ｂ１」は、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である。

【0130】

「低温側液管部Ｂ２」は、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５では図示せず）までの部分である。

【0131】

「液冷媒連絡配管部Ｂ３」は、液冷媒流通部Ｂのうち液冷媒連絡配管６の部分である。

【0132】

「室内ユニット部Ｆ」は、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までの部分である。

【0133】

「ガス冷媒連絡配管部Ｇ」は、ガス冷媒流通部Ｄのうちガス冷媒連絡配管７の部分である。

【0134】

「低圧ガス管部Ｈ」は、ガス冷媒流通部Ｄのうちガス側閉鎖弁２７（図５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までの部分である。

【0135】

「バイパス回路部Ｉ」は、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までの部分である。

【0136】

そして、冷媒量推定部として機能する制御部８は、図６のフローチャートに示すように、分割された部分ごとに冷媒量を演算する。なお、以下のステップＳ１２１〜Ｓ１２９は順不同に行われてよいものである。

【0137】

（２−２−２−１）ステップＳ１２１：高圧ガス管部Ｅ
制御部８は、高圧ガス管部Ｅにおける冷媒量Ｍｏｇ１を下式１に基づいて算出する（Ｓ１２１）。
［数１］
Ｍｏｇ１＝Ｖｏｇ１×ρｄ

【0138】

すなわち、冷媒量Ｍｏｇ１は、室外ユニット２の高圧ガス管部Ｅの容積Ｖｏｇ１に高圧ガス管部Ｅにおける冷媒の密度ρｄを乗じた関数式として表される。なお、高圧ガス管部Ｅの容積Ｖｏｇ１は、室外ユニット２が設置場所に設置される前から既知の値であり、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ρｄ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。

【0139】

（２−２−２−２）ステップＳ１２２：凝縮器部Ａ
また、制御部８は、凝縮器部Ａにおける冷媒量Ｍｃを下式２に基づいて算出する（Ｓ１２２）。
［数２］
Ｍｃ＝ｋｃ１×Ｔａ＋ｋｃ２×Ｔｃ＋ｋｃ３×ＳＨｍ
＋ｋｃ５×ρｃ＋ｋｃ６×ρｃｏ＋ｋｃ７

【0140】

すなわち、冷媒量Ｍｃは、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における冷媒の飽和液密度ρｃ及び室外熱交換器２３の出口における冷媒の密度ρｃｏの関数式として表される。なお、パラメータｋｃ１〜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、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２１の吐出側における冷媒の過熱度である。圧縮機吐出過熱度ＳＨｍは、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ρｃは、凝縮温度Ｔｃを換算することによって得られる。室外熱交換器２３の出口における冷媒の密度ρｃｏ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。

【0141】

（２−２−２−３）ステップＳ１２３：高温側液管部Ｂ１
また、制御部８は、高温側液管部Ｂ１における冷媒量Ｍｏｌ１を下式３に基づいて算出する（Ｓ１２３）。
［数３］
Ｍｏｌ１＝Ｖｏｌ１×ρｃｏ

【0142】

すなわち、冷媒量Ｍｏｌ１は、室外ユニット２Ｓの高温側液管部Ｂ１の容積Ｖｏｌ１に高温側液管部Ｂ１における冷媒の密度ρｃｏ（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。なお、高温側液管部Ｂ１の容積Ｖｏｌ１は、室外ユニット２が設置場所に設置される前から既知の値であり、予め制御部８のメモリに記憶されている。

【0143】

（２−２−２−４）ステップＳ１２４：低温側液管部Ｂ２
また、制御部８は、低温側液管部Ｂ２における冷媒量Ｍｏｌ２を下式４に基づいて算出する（Ｓ１２４）。
［数４］
Ｍｏｌ２＝Ｖｏｌ２×ρｌｐ

【0144】

すなわち、冷媒量Ｍｏｌ２は、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ρｌｐを乗じた関数式として表される。なお、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から既知の値であり、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ρｌｐ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Ｔｌｐを換算することによって得られる。

【0145】

（２−２−２−５）ステップＳ１２５：液冷媒連絡配管部Ｂ３
また、制御部８は、液冷媒連絡配管部Ｂ３における冷媒量Ｍｌｐを下式５に基づいて算出する（Ｓ１２５）。
［数５］
Ｍｌｐ＝Ｖｌｐ×ρｌｐ

【0146】

すなわち、冷媒量Ｍｌｐは、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ρｌｐ（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。なお、液冷媒連絡配管６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。そのため、液冷媒連絡配管６の容積Ｖｌｐは、現地において得られた長さや管径等の情報に基づいて制御部８により演算される。

【0147】

（２−２−２−６）ステップＳ１２６：室内ユニット部Ｆ
また、制御部８は、室内ユニット部Ｆにおける冷媒量Ｍｒを算出する（Ｓ１２６）。室内ユニット部Ｆでは冷媒が気液二相流の状態になっている。そこで、制御部８は、室内ユニット部Ｆの構造に応じて、冷凍サイクル特性のシミュレーション計算を実行する。具体的には、制御部８は、連続の式（下式６）、運動方程式（下式７）、及び、エネルギー方程式（下式８）の連立方程式を解くことで冷媒量Ｍｒを算出する。また、計算を実行する際には、ボイド率α（下式９）及びスミス（Smith）の式（下式１０）が用いられる。スミスの式において、ｅは仮想平均液比率で、Ｃは気液速度比の補正項であり、これらは実験パラメータである。また、ｘはクォリティ、ρＬは液密度、ρＧはガス密度を意味している。なお、仮想平均液比率は０．４が推奨値である。なお、ここでは、室内ユニット４、５は２台存在するが、それぞれの冷媒量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。
［数６］

［数７］

［数８］

［数９］

［数１０］

【0148】

（２−２−２−７）ステップＳ１２７：ガス冷媒連絡配管部Ｇ
また、制御部８は、ガス冷媒連絡配管部Ｇにおける冷媒量Ｍｇｐを下式１１に基づいて算出する（Ｓ１２７）。
［数１１］
Ｍｇｐ＝Ｖｇｐ×ρｇｐ

【0149】

すなわち、冷媒量Ｍｇｐは、ガス冷媒連絡配管７の容積Ｖｇｐにガス冷媒連絡配管部Ｇにおける冷媒の密度ρｇｐを乗じた関数式として表される。なお、ガス冷媒連絡配管７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。そのため、ガス冷媒連絡配管７の容積Ｖｇｐは、現地において得られた長さや管径等の情報に基づいて制御部８により演算される。また、ガス冷媒連絡配管部Ｇにおける冷媒の密度ρｇｐは、圧縮機２１の吸入側における冷媒の密度ρｓ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ρｅｏとの平均値である。圧縮機２１の吸入側における冷媒の密度ρｓ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る。また、室内熱交換器４２、５２の出口における冷媒の密度ρｅｏ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って得られる。

【0150】

（２−２−２−８）ステップＳ１２８：低圧ガス管部Ｈ
また、制御部８は、低圧ガス管部Ｈに冷媒量Ｍｏｇ２を下式１２に基づいて算出する（Ｓ１２８）。
［数１２］
Ｍｏｇ２＝Ｖｏｇ２×ρｓ

【0151】

すなわち、冷媒量Ｍｏｇ２は、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ρｓを乗じた関数式として表される。なお、低圧ガス管部Ｈの容積Ｖｏｇ２は、設置場所に出荷される前から既知の値であり、予め制御部８のメモリに記憶されている。

【0152】

（２−２−２−９）ステップＳ１２９：バイパス回路部Ｉ
また、制御部８は、バイパス回路部Ｉにおける冷媒量Ｍｏｂを下式１３に基づいて算出する（Ｓ１２９）。
［数１３］
Ｍｏｂ＝ｋｏｂ１×ρｃｏ＋ｋｏｂ２×ρｓ＋ｋｏｂ３×Ｐｅ＋ｋｏｂ４

【0153】

すなわち、冷媒量Ｍｏｂは、室外熱交換器２３の出口における冷媒の密度ρｃｏ、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ρｓ、及び蒸発圧力Ｐｅの関数式として表される。なお、パラメータｋｏｂ１〜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。

【0154】

なお、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、バイパス回路部Ｉの容積Ｍｏｂは、下式１４により演算されてもよい。この場合、冷媒量Ｍｏｂは、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ρｅ及び補正係数ｋｏｂを乗じた関数式として表される。なお、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から既知の値であり、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ρｅ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。
［数１４］
Ｍｏｂ＝Ｖｏｂ×ρｅ×ｋｏｂ５

【0155】

（２−２−２−１０）ステップＳ１２Ａ
そして、制御部８は、上述した各ステップＳ１２１〜Ｓ１２９で算出した各部分の冷媒量から、冷媒回路１０全体に充填されている冷媒量を演算する（Ｓ１２Ａ）。

【0156】

なお、本実施形態において、室外ユニット２は１台であるが、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Ｍｏｇ１、Ｍｃ、Ｍｏｌ１、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、室外ユニットの全冷媒量が演算される。

【0157】

以上説明したステップＳ１２による冷媒量の推定は、次のステップＳ１３の処理が終了するまで繰り返される。

【0158】

（２−２−３）ステップＳ１３：冷媒量の適否の判定
上述したように、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。この際、冷媒回路１０内を流れる冷媒の状態量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が演算される。そして、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が行なわれる。

【0159】

換言すると、冷媒自動充填運転では、冷媒回路１０全体の冷媒量Ｍの値が充填目標値Ｍｓに到達したかどうかを判定することで、冷媒回路１０内に追加充填された冷媒量の適否を判定する。

【0160】

なお、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、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となる。そのため、充填目標値Ｍｓを、室外ユニット２及び室内ユニット４、５ではなく、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たりして、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。

【0161】

また、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。基準冷媒量Ｍｉは、運転状態量の１つとして制御部８のメモリに記憶される。

【0162】

（２−３）冷媒漏洩検知運転モード
図７は、冷媒漏洩検知運転モードを説明するためのフローチャートである。

【0163】

冷媒漏洩検知運転は、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査する際に行なわれる。

【0164】

具体的には、冷房運転や暖房運転のような通常運転が一定時間（例えば、半年〜１年ごと等）経過した場合、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られる。これに応じて、制御部８が、図７に示されるステップＳ２１〜ステップＳ２４の処理を実行する。以下、各ステップの処理について詳述する。なお、冷媒漏洩検知運転は、休日や深夜等で空調を行う必要がない時間帯等に定期的に実行される。

【0165】

（２−３−１）ステップＳ２１：冷媒量推定運転
冷媒漏洩検知運転の開始指令がなされると、制御部８により、上述した冷媒量推定運転が実行される。すなわち、制御部８により、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、及び過熱度制御が実行される。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、冷媒量推定運転のステップＳ１１における目標値と同じ値が使用される。

【0166】

なお、冷媒量推定運転は、冷媒漏洩検知運転が実行される毎に行われるが、冷媒漏洩が生じている場合等においても、冷媒循環量制御が行われるので、冷媒循環量Ｗｃは同じ循環量目標値Ｗｃｓで一定に保たれる。また、室外熱交換器２３出口における冷媒の温度Ｔｃｏが変動する場合等においても、液管温度制御が行われるので、液冷媒連絡配管６内の冷媒の温度Ｔｌｐは同じ液管温度目標値Ｔｌｐｓで一定に保たれる。

【0167】

（２−３−２）ステップＳ２２：冷媒量の演算
次に、上述の冷媒量推定運転を行いつつ、冷媒量を推定する冷媒量推定部として機能する制御部８によって、冷媒漏洩検知運転における冷媒回路１０を流れる冷媒の状態量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が演算される。ここでは、上述したステップＳ１２、Ｓ１３と同様にして、冷媒回路１０全体の冷媒量Ｍが演算される。

【0168】

なお、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Ｔｌｐが液管温度目標値Ｔｌｐｓで一定に保たれている。そのため、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、冷媒漏洩検知運転の運転条件の違いによらず、液冷媒連絡配管部Ｂ３における冷媒量Ｍｌｐは一定に保たれる。

【0169】

（２−３−３）ステップＳ２３、Ｓ２４：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。冷媒回路１０内の冷媒量が減少すると、室外熱交換器２３の出口における過冷却度ＳＣｏが小さくなる。また、室外熱交換器２３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。そのため、上述のステップＳ２２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から冷媒漏洩が生じている場合には、試運転モードの冷媒自動充填運転において検知された基準冷媒量Ｍｉよりも小さくなる。一方、冷媒回路１０から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。

【0170】

したがって、演算により推定した冷媒量Ｍと基準冷媒量Ｍｉとの比較により、冷媒の漏洩の有無が判定される。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、制御部８は冷媒漏洩検知運転を終了する（ステップＳ２３−Ｙｅｓ）。

【0171】

一方、ステップＳ２３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、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に表示してから、冷媒漏洩検知運転を終了する（ステップＳ２３−Ｎｏ，Ｓ２４）。

【0172】

このようにして、本実施形態に係る空気調和装置１では、制御部８が、冷媒回路１０内に充填された冷媒量の適否を判定する。

【0173】

（３）特徴
（３−１）
以上説明したように、本実施形態に係る空気調和装置１は、圧縮機２１と、室外熱交換器２３と、室内膨張弁４１・室内膨張弁５１・室外膨張弁３８（膨張機構）と、室内熱交換器４２，５２と、を含む各構成機器が接続されることによって構成される冷媒回路１０を有するものである。ここで、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変えることができるものである。

【0174】

また、本実施形態に係る空気調和装置１は、冷媒量推定運転の際に室外熱交換器２３から室内熱交換器４２，５２に向けて液冷媒が流れる高温側液管部Ｂ１（第１連絡配管）と、冷媒量推定運転の際に室内熱交換器４２，５２から室外熱交換器２３に向けてガス冷媒が流れる低圧ガス管部Ｈ（第２連絡配管）と、室外熱交換器２３の下流部で高温側液管部Ｂ１から分岐し、低圧ガス管部Ｈに接続するバイパス冷媒回路６１（分岐配管）とを有する。

【0175】

また、本実施形態に係る空気調和装置１は制御部８を備える。制御部８は、各構成機器を制御して、室内熱交換器４２，５２を蒸発器として機能させ、通常運転のときよりも高い過熱度ＳＨｒとなる冷媒量推定運転を実行する。より詳しくは、冷媒量推定運転の際には、制御部８は、室内熱交換器４２，５２を蒸発器として機能させ、室内負荷とは無関係に圧縮機２１の回転数を低速にし、圧縮機２１における吸い込み蒸気の過熱度が通常運転のときよりも高い状態で所定時間安定するように各構成機器を制御する。ここでは、制御部８は、冷媒量の推定精度を高めるために、通常運転のときよりも過熱度が高い状態が５分以上続くように各構成機器を制御する。

【0176】

また、制御部８は、冷媒量を推定する冷媒量推定部としても機能し、冷媒量推定運転における冷媒回路１０を流れる冷媒の状態量又は各構成機器の運転状態量を用いて、冷媒回路１０内の冷媒量Ｍを推定する。

【0177】

このような空気調和装置１では、冷媒回路１０内の冷媒量Ｍを高精度に推定し得る冷媒量推定方法を実現できる。以下、本実施形態に係る冷媒量推定方法の特徴について詳述する。

【0178】

（３−２）
上述したように、本実施形態に係る冷媒量推定方法では、制御ステップ（ステップＳ１１参照）と推定ステップ（ステップＳ１２参照）とが実行される。制御ステップでは、各構成機器を制御して、室内熱交換器４２，５２を蒸発器として機能させ、通常運転のときよりも高い過熱度ＳＨｒとなる冷媒量推定運転を実行する（ステップＳ１１６参照）。推定ステップでは、冷媒量推定運転における冷媒回路１０を流れる冷媒の状態量又は各構成機器の運転状態量を用いて、冷媒回路１０内の冷媒量Ｍを推定する。

【0179】

したがって、本実施形態に係る冷媒量推定方法では、通常運転のときよりも高い過熱度ＳＨｒにすることで、蒸発器である室内熱交換器４２，５２内で液相の冷媒量を減らすことができる。そのため、本実施形態に係る冷媒量推定方法を実行することで、室内熱交換器４２，５２以外の構成機器に冷媒を分布させることができる。また、室内熱交換器４２，５２に存在する冷媒よりも室外熱交換器２３等に存在する冷媒の方が実験回帰式を用いて高精度に冷媒量を推定できる。結果として、冷媒回路１０全体の冷媒量Ｍを高精度に推定することが可能となる。

【0180】

補足すると、室内ユニット４，５は、バリエーションが多く、実験回帰式を用いて冷媒量を推定することが困難な場合がある。その場合、室内ユニット部Ｆの冷媒量Ｍｒは、冷凍サイクル特性のシミュレーション（式６〜８の連立方程式の計算を実行する）を行なって算出する（ステップＳ１２６参照）。しかしながら、冷凍サイクル特性のシミュレーションを行なう場合、上述したボイド率（式９）及びスミスの式（式１０）における補正項Ｃと仮想平均液比率ｅが実験パラメータであるため、完全に誤差をなくすことが困難である。本実施形態に係る冷媒量推定方法であれば、通常運転のときよりも高い過熱度ＳＨｒとなる冷媒量推定運転を実行するので、室内熱交換器４２，５２（蒸発器）内で液相の冷媒量を減らすことができる。これにより、室内熱交換器４２，５２以外の構成機器に冷媒を分布させることで、冷媒回路１０全体の冷媒量Ｍに対する室内熱交換器４２，５２（蒸発器）内の冷媒量Ｍｒを相対的に減らすことができ、冷媒回路１０全体の冷媒量Ｍの誤差を小さくすることができる。結果として、冷媒回路１０内の冷媒量Ｍを高精度に推定することが可能となる。

【0181】

なお、ここでいう「通常運転」は、過熱度が３〜５度で、室内熱負荷に応じて、インバータ回転数を変動して負荷に応じた冷房能力を出す運転状態のことをいう。例えば、通常運転は、過熱度が３〜５度程度であり、室内温度が２０度以上のときに蒸発温度が１０度以上の条件で実行される運転をいう。

【0182】

（３−３）
また、本実施形態に係る冷媒量推定方法は、冷媒量推定運転のときの制御ステップで、過熱度ＳＨｒを１０度以上、２０度以下の範囲内にする。また、過熱度ＳＨｒが１０度以上、２０度以下の範囲内の値で安定した状態になったタイミングで冷媒量の演算を実施する。これにより、信頼性を維持した上で、冷媒回路１０内の冷媒量Ｍを高精度に推定することができる。補足すると、過熱度ＳＨｒを１０度以上とすることで、蒸発器として機能する室内熱交換器４２，５２内の乾き領域が増大し、室内ユニット部Ｆの冷媒量Ｍｒを減少させることができる。結果として、冷媒回路１０全体の冷媒量Ｍを算出する際の計算誤差を低減できる。一方、過熱度ＳＨｒは２０度を超えると圧縮機吐出温度が信頼性温度上限を超えることがある。したがって、過熱度ＳＨｒを２０度以下とすることで信頼性を維持することができる。

【0183】

なお、ここでは、冷媒量Ｍを算出する際に、過熱度ＳＨｒを１０度以上、２０度以下の範囲内にしているが、必ずしもこれに限る必要はなく、過熱度ＳＨｒが５度以上であればよい。過熱度が５度以上あれば、通常運転に比して室内熱交換器の乾き領域を増大させることができ、冷媒量Ｍを高精度に算出することが可能となる。

【0184】

（３−４）
また、本実施形態に係る冷媒量推定方法は、冷媒量推定運転のときに、空気調和装置１を通常運転よりも低い蒸発温度Ｔｅで運転する。具体的には、蒸発温度Ｔｅを摂氏０度以上、摂氏１０度以下の範囲内にする。また、蒸発温度Ｔｅが摂氏０度以上、摂氏１０度以下の範囲内で安定した状態になったタイミングで冷媒量の演算を実施する。これにより、室内熱交換器４２，５２内で液相の冷媒量を減らすことができる。結果として、冷媒回路１０全体の冷媒量を算出する際の計算誤差を低減できる。なお、蒸発温度Ｔｅを摂氏０度以上とすることで、蒸発器として機能する室内熱交換器４２，５２内にフロストを生じさせないようにすることができる。また、蒸発温度Ｔｅを摂氏１０度以下とすることで、実質的に任意の室内温度条件で冷媒量推定運転を実行することができる。

【0185】

なお、本発明者らの検討によれば、図８に示すように、蒸発温度Ｔｅを低下させることで、蒸発器部Ｃ内の冷媒量を減らすことができることが明らかになっている。ここで、図８において、線Ｌ１は蒸発温度が摂氏１０度のときの室内熱交換器内の冷媒量を示しており、線Ｌ２は蒸発温度が摂氏５度のときの室内熱交換器内の冷媒量を示しており、線Ｌ３は蒸発温度が摂氏１０度のときの室内交換器内の液相の冷媒量を示しており、線Ｌ４は蒸発温度が摂氏５度のときの室内交換器内の液相の冷媒量を示している。

【0186】

（３−５）
また、本実施形態に係る冷媒量推定方法は、冷媒量推定運転に、冷媒循環量Ｗｃが一定となるように圧縮機２１の回転数を変化させる（ステップＳ１１３参照）。

【0187】

このように、冷媒量推定運転において、冷媒循環量Ｗｃが一定となるように圧縮機２１の回転数を変化させているので、凝縮器として機能する室外熱交換器２３の出口の過冷却度ＳＣｏと、室外熱交換器２３内部に溜る液冷媒量との相関の線形性が良好になる。また、冷媒回路１０内の冷媒の循環量が定格運転のときよりも４０％以下の値で安定した状態になったタイミングで冷媒量の演算を実施する。これにより、高精度の実験回帰式を用いて室外熱交換器２３の冷媒量を算出することができる。結果として、冷媒回路１０内の冷媒量Ｍをさらに高精度に推定することが可能となる。

【0188】

補足すると、冷媒回路１０内を循環する冷媒の冷媒循環量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）構成機器の制御することで、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を安定させることができる。そのため、室外熱交換器２３出口における過冷却度ＳＣｏ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を除外できる。これにより、室外熱交換器２３出口の過冷却度ＳＣｏの変動が、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こととなる。そのため、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から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。

【0189】

（３−６）
また、本実施形態に係る冷媒量推定方法では、冷媒循環量Ｗｃを、冷媒回路１０を流れる冷媒の状態量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。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となる。

【0190】

（３−７）
また、本実施形態に係る冷媒量推定方法は、制御ステップで、各構成機器を制御して、冷媒回路１０内の冷媒の冷媒循環量Ｗｃを定格運転のときよりも低くなるようにして冷媒量推定運転を実行する。具体的には、制御部８が、冷媒循環量Ｗｃを定格運転のときよりも４０％以下になるようにして冷媒量推定運転を実行する（ステップＳ１１３参照）。

【0191】

このように、冷媒回路１０内の冷媒の冷媒循環量Ｗｃを定格運転のときよりも低くなるようにして冷媒量推定運転を実行することで、各熱交換器内の冷媒流れを安定化することができる。これにより、再現性及び繰り返し性を高くすることができ、冷媒回路１０内の冷媒量Ｍを高精度に推定することが可能となる。

【0192】

なお、冷媒循環量Ｗｃが低すぎる場合には、高圧冷媒が不十分となり、冷暖房能力が十分に発揮されない事態を生じることがある。そこで、冷媒量推定運転をする際には、冷暖房能力が十分に発揮される状態となる程度に冷媒循環量Ｗｃの最低値を設定する。

【0193】

（３−８）
また、本実施形態に係る冷媒量推定方法では、制御ステップで、バイパス冷媒回路６１内の冷媒をバイパス膨張弁６２（流量弁）により流量調整するとともに減圧し、高温側液管部Ｂ１（第１連絡配管）からバイパス冷媒回路６１（分岐配管）に流入していない主冷媒回路の冷媒と、バイパス冷媒回路６１に流入した冷媒とを過冷却器２５（熱交換器）を介して熱交換させ、バイパス冷媒回路６１に流入した冷媒を低圧ガス管部Ｈ（第２連絡配管）内の冷媒に合流させる（ステップＳ１１５参照）。この際、過冷却器２５での交換熱量を調整により、液管温度制御を実現している。これにより、液冷媒連絡配管６内の液冷媒を過冷却状態にすることができ、通常運転のときよりも低い蒸発温度Ｔｅを実現し易い状態にすることができる。結果として、冷媒量Ｍを高精度に検知することができる。

【0194】

補足すると、過冷却器２５が温度調節機構として機能するので、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となる。これにより、冷媒量推定運転の際に、過冷却器２５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Ｔｌｐを一定にすることができる。それゆえ、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ρｌｐが変化しないようにすることができる。また、冷媒量推定運転を行う毎に、室外熱交換器２３の出口における冷媒の温度Ｔｃｏが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を、室外熱交換器２３の出口から過冷却器２５に至る冷媒配管のみに収めることができる。結果として、冷媒量を推定する際に、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）による誤差を小さくすることができる。

【0195】

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の長さや管径等が設置場所等の条件により異なる。そのため、冷媒連絡配管６、７の容積が大きくなる場合には、室外熱交換器２３の出口における冷媒の温度Ｔｃｏの相違が、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るため、冷媒量の推定誤差が大きくなる。

【0196】

これに対し、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Ｔｌｐが一定になるように過冷却器２５の能力制御を行なうことで、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ρｌｐが変化しないようにすることができる。そのため、冷媒量の推定の際に、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）による誤差を小さくすることができる。

【0197】

結果として、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が基準冷媒量Ｍｉに到達したか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。

【0198】

（３−９）
また、本実施形態の冷媒量推定方法では、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。そのため、冷凍サイクル特性のシミュレーション（式６〜８の連立方程式）を行う部分を最小限にして、演算負荷を抑えることができる。また、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。結果として、各部分の冷媒量の演算精度が向上し、冷媒回路１０内の冷媒量Ｍの適否を高精度に判定することができる。

【0199】

（３−１０）
また、本実施形態に係る冷媒量推定方法では、上記各制御により、任意の外気温、室温の条件に対して、蒸発器である室内熱交換器４２，５２の状態を同じように再現できるので、異なる外気温・室温で試験運転した際にも誤差が生じにくいという効果を有している。

【0200】

（３−１１）
また、本実施形態に係る冷媒量推定方法では、アキュムレータ２４等に液面センサを取り付けるようなことをせずに冷媒量を推定できる。結果として、コストアップを生じさせずに高精度な冷媒量の推定を可能にする。

【0201】

（３−１２）
なお、上述した空気調和装置１は、室内熱交換器４２，５２を個別に有する複数の室内ユニット４，５を有するものである。そして、制御部８が、運転中の全ての室内ユニット４，５の過熱度が通常運転よりも高い状態で安定するように各構成機器を制御する。このような構成により、複数の室内ユニット４，５を有する空気調和装置１において、冷媒回路内の冷媒量を高精度に推定することが可能となる。

【0202】

補足すると、上述した空気調和装置１では、異なる空間（例えば部屋）の空気調和を各室内ユニット４，５により行なう。ここで、各空間での温度は異なるので、通常運転においても、ある室内ユニットを用いたときに過熱度が大きくなる運転となる可能性はある。しかし、全ての室内ユニットを用いたときに過熱度が大きくなる運転となることは一般的には生じない。このような前提のもと、本実施形態に係る空気調和装置１では、制御部８が、通常運転とは異なり、運転中の全ての室内ユニットの過熱度が通常運転よりも高い状態で安定するように各構成機器を制御するものである。

【0203】

（４）変形例
（４−１）変形例Ａ
本実施形態に係る空気調和装置１は、冷媒量推定運転の際に室外熱交換器２３から室内熱交換器４２，５２に向けて液冷媒が流れる流路Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３（連絡配管）と、その流路の温度を制御する制御部８（温度制御装置）と、室外熱交換器２３の温度を変化させる室外ファン２８と、室内熱交換器４２，５２の温度を変化させる室内ファン４３，５３と、をさらに有する。そして、この空気調和装置１では、冷媒量推定運転において、冷媒回路１０における蒸発温度Ｔｅ、凝縮温度Ｔｃ、連絡配管内の液冷媒の温度と凝縮温度の差にあたる過冷却度ＳＣｏ、過熱度ＳＨｒ、及び冷媒循環量Ｗｃは、室内温度Ｔｒ及び室外温度Ｔａに応じた目標値が設定されている。

【0204】

変形例Ａでは、上記制御ステップで、蒸発温度Ｔｅ、凝縮温度Ｔｃ、過冷却度ＳＣｏ、過熱度ＳＨｒ、及び冷媒循環量Ｗｃのすべてが、目標値から所定の近傍の範囲内に達したときに、圧縮機２１の回転数、温度制御装置の制御出力、膨張機構の開度、室外ファン２８の回転数、及び室内ファン４３，５３の回転数の値を固定するように制御する。

【0205】

このような制御により、ＰＩＤ制御よりも、冷媒流れを安定化できる場合がある。結果として、冷媒回路１０内の冷媒量Ｍを高精度に推定することが可能となる。

【0206】

（４−２）変形例Ｂ
上記説明では、空気調和装置１がバイパス回路部Ｉを有するものであったが、本実施形態に係る空気調和装置１はこのような構成に限られるものではない。具体的には、本実施形態に係る空気調和装置１は、図９に示すように、バイパス回路部Ｉを有さないものでもよい。このような構成により、コストを抑えた空気調和装置１を実現することができる。

【0207】

なお、バイパス回路部Iを有さない構成の場合、過冷却は成り行きで制御する。

【0208】

（４−３）変形例Ｃ
上記説明では、冷暖切り換え可能な空気調和装置１を用いて説明したが、本実施形態に係る空気調和装置１はこのような構成に限定されるものではない。例えば、冷房専用の空気調和装置等であってもよい。また、上記説明では、１台の室外ユニットを備えた空気調和装置１を用いて説明したが、本実施形態に係る空気調和装置１はこのような構成に限定されるものではない。例えば、複数台の室外ユニットを備えた空気調和装置であってもよい。

【0209】

（４−４）変形例Ｄ
上記説明では、空気調和装置１が、室内熱交換器４２，５２を個別に有する複数の室内ユニット４，５を有するものとしたが、本実施形態に係る冷媒量推定方法はこれ以外の空気調和装置１に対しても用いることができる。

【0210】

例えば、図１０に示すように、１台の室外ユニット２に１台の室内ユニット４が対応している空気調和装置１Ｄに対しても同様の冷媒量推定方法を適用することができる。なお、図１０に示す構成では、室外ユニット２が室外熱交換器２３を有し、室内ユニット４が室内熱交換器４２を有している。その他の構成は図９に示したものと同じであるが、各機器の具体的構成は使用形態に応じて最適なものが採用される。

【0211】

なお、この空気調和装置１Ｄでは、制御部８は、過熱度が８度以上になるように各構成機器を制御することが好ましい。

【0212】

（４−５）変形例Ｅ
上記説明では、空気調和装置１の制御部８が冷媒量Ｍの演算を実行したが、本実施形態に係る空気調和装置１はこのような構成に限られるものではない。例えば、空気調和装置１がネットワーク上の管理装置と通信する機能を有している場合には、空気調和装置１の制御部８が冷媒量Ｍの演算を実行せずに、管理装置が冷媒量Ｍの演算を実行する形態であってあってもよい。なお、このような形態の場合、演算に必要な情報は空気調和装置１から管理装置に随時送信される。

【0213】

＜付記＞
なお、本発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではない。本発明は、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、本発明は、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できるものである。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素は削除してもよいものである。さらに、異なる実施形態に構成要素を適宜組み合わせてもよいものである。

【符号の説明】

【0214】

１ 空気調和装置
８ 制御部（制御部）（推定部）（温度制御装置）
１０ 冷媒回路
２１ 圧縮機
２３ 室外熱交換器
２５ 過冷却器（熱交換器）
２８ 室外ファン
３８ 室外膨張弁（膨張機構）
４１ 室内膨張弁（膨張機構）
４２ 室内熱交換器
４３ 室内ファン
５１ 室内膨張弁（膨張機構）
５２ 室内熱交換器
５３ 室内ファン
６１ バイパス冷媒回路（分岐配管）
６２ バイパス膨張弁（流量弁）
Ｂ１ 高温側液管部（第１連絡配管）
Ｂ２ 低温側液管部（連絡配管）
Ｂ３ 液冷媒連絡配管部（連絡配管）
Ｈ 低圧ガス管部（第２連絡配管）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0215】

【特許文献1】特許第４７０５８７８号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】