特許 7641475 冷凍空調装置

(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】

(24)【登録日】2025-02-27

(45)【発行日】2025-03-07

(54)【発明の名称】冷凍空調装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 49/02 20060101AFI20250228BHJP

【ＦＩ】

F25B49/02 570D

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021086892

(22)【出願日】2021-05-24

(65)【公開番号】P2022180016

(43)【公開日】2022-12-06

【審査請求日】2024-05-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000236056

【氏名又は名称】三菱電機ビルソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001461

【氏名又は名称】弁理士法人きさ特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】落合 康敬

(72)【発明者】

【氏名】田崎 宣明

(72)【発明者】

【氏名】南条 和彦

(72)【発明者】

【氏名】小松 一宏

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 冬樹

【審査官】笹木 俊男

(56)【参考文献】

【文献】特開平９－１９６５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２１０２１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２５Ｂ １／００ ～ ４９／０４

Ｆ２４Ｆ １／００ ～ １３／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機、凝縮器、絞り装置、および、蒸発器が配管で接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、
前記凝縮器および前記蒸発器のうち一方の出口温度を検知する第一センサと、
前記凝縮器および前記蒸発器のうち前記一方の周囲温度を検知する第二センサと、
前記凝縮器および前記蒸発器のうち前記一方を流れる前記冷媒の飽和温度を検知、または前記飽和温度を算出するための圧力を検知する第三センサと、
前記第一センサ、前記第二センサ、および、前記第三センサの検知値から温度効率を算出する、あるいは、前記第二センサおよび前記第三センサの検知値、並びに、あらかじめ設定された温度効率閾値から出口温度閾値を算出する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記温度効率が前記温度効率閾値よりも高い場合、あるいは、前記第一センサの検知値と前記出口温度閾値との比較結果により、前記第一センサが異常であると判定する
冷凍空調装置。

【請求項2】

前記第一センサは、前記凝縮器の出口温度を検知し、前記第二センサは、前記凝縮器の周囲温度を検知し、前記第三センサは、凝縮温度を検知するものであり、
前記制御装置は、
前記第一センサの検知値が前記出口温度閾値よりも低い場合、前記第一センサが異常であると判定する
請求項１に記載の冷凍空調装置。

【請求項3】

前記第一センサは、前記蒸発器の出口温度を検知し、前記第二センサは、前記蒸発器の周囲温度を検知し、前記第三センサは、蒸発温度を検知するものであり、
前記制御装置は、
前記第一センサの検知値が前記出口温度閾値よりも高い場合、前記第一センサが異常であると判定する
請求項１に記載の冷凍空調装置。

【請求項4】

前記第三センサは、
前記圧縮機の吐出側に設けられた圧力センサ、または前記凝縮器を構成する伝熱管に設けられた温度センサである
請求項２に記載の冷凍空調装置。

【請求項5】

前記第三センサは、
前記圧縮機の吸入側に設けられた圧力センサ、または前記蒸発器を構成する伝熱管に設けられた温度センサである
請求項３に記載の冷凍空調装置。

【請求項6】

前記制御装置は、
前記第一センサが異常である場合、
圧縮機周波数を増速させない
請求項１～５のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、温度センサを備えた冷凍空調装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、空気調和装置などの冷凍空調装置に設けられた圧力センサおよび温度センサの異常検知を行う技術がある（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１は、蒸発器に設置した温度センサが検知する冷媒温度に基づいて冷媒の蒸発圧力を求め、この蒸発圧力と圧力センサが検知する冷媒圧力とを比較し、その演算値が所定範囲を外れるとき、圧力センサおよび温度センサのうち少なくとも一方が異常であると判定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平８－３１３１２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１は、圧力センサおよび温度センサのうち少なくとも一方が異常であると判定することができるが、どちらのセンサが異常であるかは判定できない。そのため、温度センサが異常であったとしてもその特定ができないという課題があった。

【0006】

本開示は、以上のような課題を解決するためになされたもので、温度センサに異常が発生していることを特定することができる冷凍空調装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に係る冷凍空調装置は、圧縮機、凝縮器、絞り装置、および、蒸発器が配管で接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、前記凝縮器および前記蒸発器のうち一方の出口温度を検知する第一センサと、前記凝縮器および前記蒸発器のうち前記一方の周囲温度を検知する第二センサと、前記凝縮器および前記蒸発器のうち前記一方を流れる前記冷媒の飽和温度を検知、または前記飽和温度を算出するための圧力を検知する第三センサと、前記第一センサ、前記第二センサ、および、前記第三センサの検知値から温度効率を算出する、あるいは、前記第二センサおよび前記第三センサの検知値、並びに、あらかじめ設定された温度効率閾値から出口温度閾値を算出する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記温度効率が前記温度効率閾値よりも高い場合、あるいは、前記第一センサの検知値と前記出口温度閾値との比較結果により、前記第一センサが異常であると判定するものである。

【発明の効果】

【0008】

本開示に係る冷凍空調装置によれば、温度効率が温度効率閾値よりも高い場合、あるいは、第一センサの検知値と出口温度閾値との比較結果により、凝縮器または蒸発器の出口温度を検知する第一センサが異常であると判定する。このように、本開示に係る冷凍空調装置によれば、温度センサである第一センサに異常が発生していることを特定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１に係る冷凍空調装置の構成を示す図である。

【図2】実施の形態１に係る冷凍空調装置の各センサが正常時の各センサの検知値を示す図である。

【図3】実施の形態１に係る冷凍空調装置の凝縮器出口温度センサが異常時の各センサの検知値を示す図である。

【図4】実施の形態１に係る冷凍空調装置のセンサ異常判定モード時の制御の流れを示すフローチャートである。

【図5】実施の形態１に係る冷凍空調装置の変形例によるセンサ異常判定モード時の制御の流れを示すフローチャートである。

【図6】実施の形態２に係る冷凍空調装置の構成を示す図である。

【図7】実施の形態２に係る冷凍空調装置の各センサが正常時の各センサの検知値を示す図である。

【図8】実施の形態２に係る冷凍空調装置の蒸発器出口温度センサが異常時の各センサの検知値を示す図である。

【図9】実施の形態２に係る冷凍空調装置のセンサ異常判定モード時の制御の流れを示すフローチャートである。

【図10】実施の形態２に係る冷凍空調装置の変形例によるセンサ異常判定モード時の制御の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本開示が限定されるものではない。また、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

【0011】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る冷凍空調装置１００の構成を示す図である。
実施の形態１では、冷凍空調装置１００として、図１に示すように、１台の室外機１０に対して１台の室内機２０が液管４１およびガス管４２（以下、冷媒配管と称する）で接続され、冷房運転を行う空気調和装置を例示している。なお、図１では冷凍空調装置１００が１台の室内機２０を備えた構成を示しているが、複数の室内機２０を備えた構成でもよく、その場合は、室外機１０に対して各室内機２０が冷媒配管で並列に接続される。

【0012】

室外機１０は、圧縮機１１と、凝縮器１２と、高圧圧力センサ１６と、凝縮器出口温度センサ５３と、凝縮器周囲温度センサ５４とを備えている。なお、以下において、凝縮器出口温度センサ５３は第一温度センサとも称し、凝縮器周囲温度センサ５４は第二温度センサとも称し、高圧圧力センサ１６は第三センサとも称する。

【0013】

室内機２０は、絞り装置２１と、蒸発器２２とを備えている。

【0014】

冷凍空調装置１００は、圧縮機１１、凝縮器１２、絞り装置２１、および、蒸発器２２が冷媒配管で環状に順次接続され、冷媒が循環する冷媒回路１を備えている。冷媒回路１には、共沸冷媒が封入されている。なお、冷媒回路１には、四方弁などの流路切替装置が接続されている構成でもよく、そのような構成にすることで、冷房運転に加えて暖房運転を行うことが可能となる。

【0015】

また、冷凍空調装置１００は、制御装置３０と、報知部３６と、運転モード切替部３７とを備えており、制御装置３０には、報知部３６および運転モード切替部３７がそれぞれ接続されている。なお、報知部３６および運転モード切替部３７は、制御装置３０の一部として制御装置３０に備えられていてもよい。

【0016】

圧縮機１１は、低温低圧のガス冷媒を吸入して圧縮し、高温高圧のガス冷媒として吐出する流体機械である。圧縮機１１が動作すると、冷媒回路１内を冷媒が循環する。圧縮機１１は、例えば運転周波数の調整が可能なインバータ駆動式である。また、圧縮機１１の動作は、制御装置３０によって制御される。

【0017】

凝縮器１２は、冷媒と室外空気との熱交換を行うものである。なお、凝縮器１２の近傍にファン（図示せず）を設けてもよく、その場合はファンの回転数を変化させることにより風量を変化させ、室外空気への放熱量つまり熱交換量を変化させることができる。

【0018】

絞り装置２１は、冷媒を断熱膨張させるものである。絞り装置２１は、例えば電子式膨張弁あるいは温度式膨張弁などである。絞り装置２１の開度は、蒸発器２２の出口の過熱度が目標値に近づくように、制御装置３０によって制御される。

【0019】

蒸発器２２は、冷媒と室内空気との熱交換を行うものである。なお、蒸発器２２の近傍にファン（図示せず）を設けてもよく、その場合はファンの回転数を変化させることにより風量を変化させ、室内空気からの吸熱量つまり熱交換量を変化させることができる。

【0020】

高圧圧力センサ１６は、圧縮機１１の吐出側に設けられており、圧縮機１１の吐出側の冷媒の圧力を検知し、検知信号を制御装置３０に出力する。高圧圧力センサ１６は、例えば冷媒の圧力をダイヤフラムで受け、油圧を介して感圧素子で検知し、圧力に応じた電気信号に変換して出力するものである。この高圧圧力センサ１６が検知した圧力の検知値から、凝縮温度Ｔ（Ｐ１６）が算出される。なお、高圧圧力センサ１６の代わりに凝縮器１２を構成する伝熱管の中間部分に設けられ、そこを流れる冷媒の温度、つまり凝縮温度Ｔ（Ｐ１６）を検知する凝縮温度センサを設けてもよい。また、以下において、凝縮温度は飽和温度とも称する。

【0021】

凝縮器出口温度センサ５３は、凝縮器１２と絞り装置２１との間に設けられており、凝縮器１２の出口側の冷媒の温度Ｔ（５３）（以下、凝縮器出口温度と称する）を検知し、検知信号を制御装置３０に出力する。凝縮器周囲温度センサ５４は、凝縮器１２の近傍に設けられており、凝縮器１２の周囲の温度Ｔ（５４）（以下、凝縮器周囲温度と称する）を検知し、検知信号を制御装置３０に出力する。凝縮器出口温度センサ５３および凝縮器周囲温度センサ５４は、例えば温度により抵抗値が変化するサーミスタである。

【0022】

制御装置３０は、例えば、専用のハードウェア、または後述する記憶部３１に格納されるプログラムを実行する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、プロセッサともいう）で構成される。

【0023】

制御装置３０が専用のハードウェアである場合、制御装置３０は、例えば、単一回路、複合回路、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。制御装置３０が実現する各機能部のそれぞれを、個別のハードウェアで実現してもよいし、各機能部を一つのハードウェアで実現してもよい。

【0024】

制御装置３０がＣＰＵの場合、制御装置３０が実行する各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアはプログラムとして記述され、記憶部３１に格納される。ＣＰＵは、記憶部３１に格納されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置３０の各機能を実現する。

【0025】

なお、制御装置３０の機能の一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。

【0026】

制御装置３０は、冷凍空調装置１００に設けられた各種センサからの検知信号、および、リモコンなどの操作部（図示せず）からの操作信号などに基づいて、圧縮機１１および絞り装置２１などを制御し、冷凍空調装置１００全体の動作を制御する。なお、制御装置３０は、室外機１０あるいは室内機２０の内部に設けられていてもよいし、室外機１０および室内機２０の外部に設けられていてもよい。

【0027】

制御装置３０は、センサ異常判定に関わる機能ブロックとして、記憶部３１と、抽出部３２と、演算部３３と、比較部３４と、判定部３５とを備えている。ここで、センサ異常判定とは、冷凍空調装置１００において、温度センサに異常が発生しているかどうかを判定することである。

【0028】

記憶部３１は、各種情報を記憶するものであり、例えば、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、および、ＥＥＰＲＯＭなどの、データの書き換え可能な不揮発性の半導体メモリを備えている。なお、記憶部３１は、その他に、例えばＲＯＭなどのデータの書き換え不可能な不揮発性の半導体メモリ、あるいは、ＲＡＭなどのデータの書き換え可能な揮発性の半導体メモリなどを備えていてもよい。記憶部３１は、例えば各センサのそれぞれで検知された温度データおよび圧力データを記憶する。なお、これら温度データおよび圧力データは、冷凍空調装置１００の運転中に定期的に取得される。また、記憶部３１は、後述する各閾値を記憶する。

【0029】

抽出部３２は、記憶部３１に記憶されたデータの中から、各センサの検知値などセンサ異常判定に必要となるデータを抽出するものである。ここで、センサ異常判定には、圧縮機１１が運転しているときのデータが用いられる。これは、圧縮機１１が運転していないときには、センサ異常が発生しているかどうかの判定を正しく行うことができないためである。

【0030】

演算部３３は、抽出部３２で抽出されたデータに基づき、必要な演算を行うものである。この演算部３３は、例えば、高圧圧力センサ１６が検知した圧力データから、凝縮温度Ｔ（Ｐ１６）を算出する。

【0031】

比較部３４は、演算部３３での演算により得られた値とあらかじめ設定された閾値などとの比較、あるいは演算部３３での演算により得られた値同士の比較を行うものである。

【0032】

判定部３５は、比較部３４での比較結果に基づき、例えば凝縮器出口温度センサ５３に異常が発生しているかどうかの判定などを行うものである。

【0033】

報知部３６は、制御装置３０からの指令により、異常発生などの各種情報を報知するものである。報知部３６は、表示灯あるいはモニターなどの情報を視覚的に報知する表示手段、および、スピーカーなどの情報を聴覚的に報知する音声出力手段のうち、少なくとも一方を備えている。

【0034】

運転モード切替部３７は、ユーザーによる運転モードの切替操作を受け付けるものである。運転モード切替部３７は、例えば上記の操作部に設けることができる。運転モード切替部３７で運転モードの切替操作が行われると、運転モード切替部３７から制御装置３０に対して信号が出力され、制御装置３０は、その信号に基づいて運転モードを切り替える。制御装置３０は、運転モードとして、少なくとも通常運転モードとセンサ異常判定モードとを有している。

【0035】

次に、実施の形態１に係る冷凍空調装置１００の通常運転モード時の運転動作について説明する。

【0036】

圧縮機１１から吐出した高温高圧のガス冷媒は、凝縮器１２に流入する。凝縮器１２に流入したガス冷媒は、そこで室外空気と熱交換し、凝縮して高圧の液冷媒となって凝縮器１２から流出する。凝縮器１２から流出した液冷媒は、絞り装置２１によって減圧され、低圧の二層冷媒となって蒸発器２２に流入する。そして、蒸発器２２に流入した二層冷媒は、そこで室内空気と熱交換し、蒸発して低温低圧のガス冷媒となって蒸発器２２から流出する。蒸発器２２から流出したガス冷媒は、圧縮機１１に吸入され、そこで再び高温高圧のガス冷媒となって吐出される。

【0037】

次に、凝縮器出口温度センサ５３の異常発生要因について説明する。

【0038】

凝縮器出口温度センサ５３は、凝縮器１２の出口側の冷媒の温度を正確に検知するため、凝縮器１２の出口側の配管（以下、出口側配管と称する）に密接している。さらに、凝縮器出口温度センサ５３は、凝縮器１２の周囲温度の影響を受けないように、出口側配管とともに断熱材によって断熱されている。そのため、凝縮器出口温度センサ５３の異常発生要因としては、経年劣化により断熱材が劣化して断熱性能が低下したり、断熱材が剥がれ落ちたり、あるいは凝縮器出口温度センサ５３と出口側配管との間に隙間が生じたりすることで、凝縮器１２の周囲温度の影響を受けやすくなることが考えられる。この異常が発生すると、凝縮器出口温度センサ５３の検知値が正常値から徐々に低下するため、異常判定しにくい。

【0039】

なお、凝縮器１２の入口側の空気に比べて凝縮器１２の出口側の空気は、凝縮器１２で熱交換した分だけ温度が高くなるため、凝縮器１２の周囲温度は位置により多少変化する。このため、上記の異常が発生したときの、凝縮器出口温度センサ５３の検知値への凝縮器１２の周囲温度の影響の度合いは、凝縮器出口温度センサ５３の位置により異なる。

【0040】

次に、実施の形態１に係る冷凍空調装置１００の凝縮器出口温度センサ５３の異常検知方法について説明する。

【0041】

図２は、実施の形態１に係る冷凍空調装置１００の各センサが正常時の各センサの検知値を示す図である。図３は、実施の形態１に係る冷凍空調装置１００の凝縮器出口温度センサ５３が異常時の各センサの検知値を示す図である。

【0042】

各センサの検知値が正常である場合、図２に示すように、Ｔ（５４ｎ）、Ｔ（５３ｎ）、Ｔ（Ｐ１６ｎ）の関係は、下記となる。ここで、Ｔ（５４ｎ）は、正常時の凝縮器周囲温度センサ５４が検知した凝縮器周囲温度であり、Ｔ（５３ｎ）は、正常時の凝縮器出口温度センサ５３が検知した凝縮器出口温度である。また、Ｔ（Ｐ１６ｎ）は、正常時の高圧圧力センサ１６が検知した圧力から算出した凝縮温度である。

【0043】

Ｔ（５４ｎ）≦Ｔ（５３ｎ）≦Ｔ（Ｐ１６ｎ）

【0044】

次に、凝縮器出口温度センサ５３が異常である場合、図３に示すように、Ｔ（５３ａ）とＴ（５３ｎ）との関係は、下記となる。ここで、Ｔ（５３ａ）は、異常時の凝縮器出口温度センサ５３が検知した凝縮器出口温度である。

【0045】

Ｔ（５３ａ）＜Ｔ（５３ｎ）

【0046】

これは、凝縮器出口温度センサ５３に上述のような異常が発生すると、凝縮器出口温度センサ５３の検知値が、凝縮器周囲温度の影響を受け、凝縮器周囲温度センサ５４の検知値に近づくように、正常値から徐々に低下するためである。

【0047】

ここで、凝縮器１２は、温度効率ηcondという指標を用いて設計することができ、ηcondは、下記の式（１）で表すことができる。

【0048】

ηcond＝（Ｔ（Ｐ１６）－Ｔ（５３））／（Ｔ（Ｐ１６）－Ｔ（５４））・・・（１）
Ｔ（Ｐ１６）：凝縮温度［℃］
Ｔ（５３）：凝縮器出口温度［℃］
Ｔ（５４）：凝縮器周囲温度［℃］

【0049】

なお、各センサの検知値が正常である場合、温度効率ηcondがあらかじめ設定された温度効率閾値ηc_th、例えば０．７以内になるように、凝縮器１２は設計される。なぜならば、温度効率ηcondが０．７くらいまでは凝縮器１２で熱交換される空気と冷媒との温度差を大きく取ることができるため単位熱交換面積当たりの熱交換効率はよい。しかし、温度効率ηcondが０．７より高くなると凝縮器１２で熱交換される空気と冷媒との温度差が小さくなり単位熱交換面積当たりの熱交換効率が低下するので、所望の熱交換能力を得るためには凝縮器１２を拡大する必要があり、コストが増加する。そのため、コストを抑えるためには、凝縮器１２を設計する際に、温度効率ηcondを０．７以内にすることが望ましい。

【0050】

そして、凝縮器出口温度センサ５３が異常である場合、図３に示すように、Ｔ（５３ａ）はＴ（５４ｎ）に近づき、その結果、温度効率ηcondは温度効率閾値ηc_thより高くなる。

【0051】

以上より、実施の形態１において、凝縮器出口温度センサ５３の異常検知を行うために温度効率閾値ηc_thを設定し、温度効率ηcondを算出する。そして、温度効率ηcondが温度効率閾値ηc_thよりも高い場合は異常、温度効率ηcondが温度効率閾値ηc_th以下であれば正常と判定することができる。

【0052】

次に、実施の形態１に係る冷凍空調装置１００のセンサ異常判定処理時の制御の流れについて説明する。

【0053】

図４は、実施の形態１に係る冷凍空調装置１００のセンサ異常判定モード時の制御の流れを示すフローチャートである。
制御装置３０は、所定の時間間隔毎に通常運転モードからセンサ異常判定モードに切り替え、以下に説明する異常判定の処理を行う。または、制御装置３０は、運転モード切替部３７からユーザーによる異常検知モードへの切替操作を受け付けたら、通常運転モードからセンサ異常判定モードに切り替え、以下に説明する異常判定の処理を行う。

【0054】

（ステップＳ１０１）
制御装置３０は、圧縮機１１が運転中であるかどうかを判定する。制御装置３０が、圧縮機１１が運転中であると判定した場合（ＹＥＳ）、処理はステップＳ１０２に進む。一方、制御装置３０が、圧縮機１１が運転中ではないと判定した場合（ＮＯ）、センサ異常判定処理は終了する。このように、圧縮機１１が運転中ではない場合にセンサ異常判定処理が終了するのは、圧縮機１１の運転中以外にセンサ異常判定処理を実行しても、センサの異常検知を正しく行うことができないためである。

【0055】

（ステップＳ１０２）
制御装置３０は、過渡状態でないかどうかを判定する。ここで、過渡状態とは、例えば圧縮機１１の起動時、または、絞り装置２１の開度が大きく変動して高圧側に貯留されている液冷媒量が変動する場合、などの運転動作が安定していない状態である。制御装置３０が、過渡状態ではないと判定した場合（ＹＥＳ）、処理はステップＳ１０３に進む。一方、制御装置３０が、過渡状態であると判定した場合（ＮＯ）、センサ異常判定処理は終了する。このように、過渡状態である場合にセンサ異常判定処理が終了するのは、過渡状態のときにセンサ異常判定処理を実行しても、センサの異常検知を正しく行うことができないためである。

【0056】

（ステップＳ１０３）
制御装置３０は、高圧圧力センサ１６、凝縮器出口温度センサ５３、および、凝縮器周囲温度センサ５４から検知値をそれぞれ取得する。なお、ステップＳ１０３の処理は、ステップＳ１０２の後に限定されず、ステップＳ１０１の前あるいはステップＳ１０２の前に行ってもよい。

【0057】

（ステップＳ１０４Ａ）
制御装置３０は、高圧圧力センサ１６、凝縮器出口温度センサ５３、および、凝縮器周囲温度センサ５４の検知値に基づいて、温度効率ηcondを算出する。なお、温度効率ηcondの算出は、上記の式（１）を用いて行われる。その後、処理はステップＳ１０５Ａに進む。

【0058】

（ステップＳ１０５Ａ）
制御装置３０は、温度効率ηcondがあらかじめ設定された温度効率閾値ηc_thよりも高いかどうかを判定する。制御装置３０が、温度効率ηcondが温度効率閾値ηc_thよりも高いと判定した場合（ＹＥＳ）、処理はステップＳ１０６に進む。一方、制御装置３０が、温度効率ηcondが温度効率閾値ηc_thよりも高くないと判定した場合（ＮＯ）、処理はステップＳ１０７に進む。

【0059】

（ステップＳ１０６）
制御装置３０は、凝縮器出口温度センサ５３が異常であると判定し、報知部３６により、凝縮器出口温度センサ５３が異常である旨を報知する。その後、センサ異常判定処理は終了する。

【0060】

（ステップＳ１０７）
制御装置３０は、各センサが正常であると判定し、センサ異常判定処理は終了する。

【0061】

次に、実施の形態１に係る冷凍空調装置１００のセンサ異常検知後の処理について説明する。
凝縮器出口温度センサ５３に異常が発生して検知値が低くなった場合、冷凍空調装置１００への影響があるため、できるだけ早く凝縮器出口温度センサ５３を交換あるいはメンテナンスすることが望ましい。ただし、凝縮器出口温度センサ５３の交換あるいはメンテナンスを行えない場合は、以下の制限を設けて運転を行う。

【0062】

凝縮器出口温度センサ５３は、冷媒の漏洩検知に用いられる重要なセンサである。そのため、凝縮器出口温度センサ５３の検知値が異常である場合、制御装置３０は、上記の冷媒の漏洩検知の処理を行わない。

【0063】

また、センサ異常の発生時に圧縮機１１を増速させると冷媒が高圧側に貯留されて高圧圧力が高くなり、冷凍空調装置１００が故障する恐れがあるため、制御装置３０は、凝縮器出口温度センサ５３の異常の発生を検知したら、圧縮機周波数を増速させないようにする。また、凝縮器出口温度センサ５３の異常の発生時に絞り装置２１を開きすぎると蒸発器２２で冷媒が蒸発しないまま圧縮機１１に吸入されてしまい、冷凍空調装置１００が故障する恐れがあるため、制御装置３０は、凝縮器出口温度センサ５３の異常の発生を検知したら、絞り装置２１を過剰に開かないようにする。

【0064】

次に、実施の形態１に係る冷凍空調装置１００の変形例について説明する。

【0065】

実施の形態１に係る冷凍空調装置１００では、センサ異常判定モードにおいて、温度効率ηcondを用いてセンサ異常判定処理を行っているが、実施の形態１に係る冷凍空調装置１００の変形例では、凝縮器出口温度閾値Ｔcd_thを用いてセンサ異常判定処理を行う。

【0066】

ここで、凝縮器出口温度閾値Ｔcd_thは、下記の式（２）によって算出することができる。

【0067】

Ｔcd_th＝Ｔ（Ｐ１６）－ηc_th×（Ｔ（Ｐ１６）－Ｔ（５４））・・・・・（２）
Ｔ（Ｐ１６）：凝縮温度［℃］
Ｔ（５４）：凝縮器周囲温度［℃］
ηc_th：温度効率閾値［－］

【0068】

なお、上記の式（２）は、式（１）においてηcondにηc_thを入力し、Ｔ（５３）にＴcd_thを入力することで得られる。

【0069】

以上より、実施の形態１の変形例において、凝縮器出口温度センサ５３の異常検知を行うためには温度効率閾値ηc_thを設定し、凝縮器出口温度閾値Ｔcd_thを算出する。そして、凝縮器出口温度センサ５３の検知値が凝縮器出口温度閾値Ｔcd_thよりも低い場合は異常、凝縮器出口温度センサ５３の検知値が凝縮器出口温度閾値Ｔcd_th以上であれば正常と判定することができる。

【0070】

図５は、実施の形態１に係る冷凍空調装置１００の変形例によるセンサ異常判定モード時の制御の流れを示すフローチャートである。

【0071】

なお、図５のステップＳ１０１～Ｓ１０３、Ｓ１０６～Ｓ１０７についてはすでに説明したものと同じ処理のため、それらの説明を省略する。ただし、図５のステップＳ１０３では、上記のステップＳ１０３の説明において、「処理はステップＳ１０４Ａに進む。」を「処理はステップＳ１０４Ｂに進む。」に読み替えるものとする。

【0072】

（ステップＳ１０４Ｂ）
制御装置３０は、凝縮器出口温度閾値Ｔcd_thを算出する。なお、凝縮器出口温度閾値Ｔcd_thの算出は、上記の式（２）を用いて行われる。その後、処理はステップＳ１０５Ｂに進む。

【0073】

（ステップＳ１０５Ｂ）
制御装置３０は、凝縮器出口温度センサ５３の検知値である凝縮器出口温度Ｔ(５３)が凝縮器出口温度閾値Ｔcd_thより低いかどうかを判定する。制御装置３０が、凝縮器出口温度Ｔ(５３)が凝縮器出口温度閾値Ｔcd_thよりも低いと判定した場合（ＹＥＳ）、処理はステップＳ１０６に進む。一方、制御装置３０が、凝縮器出口温度Ｔ(５３)が凝縮器出口温度閾値Ｔcd_thよりも低くないと判定した場合（ＮＯ）、処理はステップＳ１０７に進む。

【0074】

以上、実施の形態１に係る冷凍空調装置１００は、圧縮機１１、凝縮器１２、絞り装置２１、および、蒸発器２２が配管で接続され、冷媒が循環する冷媒回路１と、凝縮器１２および蒸発器２２のうち一方の出口温度を検知する第一センサと、凝縮器１２および蒸発器２２のうち一方の周囲温度を検知する第二センサと、凝縮器１２および蒸発器２２のうち一方を流れる冷媒の飽和温度を検知、または飽和温度を算出するための圧力を検知する第三センサと、第一センサ、第二センサ、および、第三センサの検知値から温度効率を算出する、あるいは、第二センサおよび第三センサの検知値、並びに、あらかじめ設定された温度効率閾値から出口温度閾値を算出する制御装置３０と、を備えている。そして、制御装置３０は、温度効率が温度効率閾値よりも高い場合、あるいは、第一センサの検知値と出口温度閾値との比較結果により、第一センサが異常であると判定するものである。

【0075】

実施の形態１に係る冷凍空調装置１００によれば、温度効率が温度効率閾値よりも高い場合、あるいは、第一センサの検知値と出口温度閾値との比較結果により、凝縮器１２または蒸発器２２の出口温度を検知する第一センサが異常であると判定する。このように、実施の形態１に係る冷凍空調装置１００によれば、温度センサである第一センサに異常が発生していることを特定することができる。

【0076】

また、実施の形態１に係る冷凍空調装置１００において、第一センサは、凝縮器１２の出口温度を検知し、第二センサは、凝縮器１２の周囲温度を検知し、第三センサは、凝縮温度を検知するものである。そして、制御装置３０は、第一センサの検知値が出口温度閾値よりも低い場合、第一センサが異常であると判定するものである。

【0077】

実施の形態１に係る冷凍空調装置１００によれば、凝縮器１２の出口温度を検知する第一センサである凝縮器出口温度センサ５３に異常が発生していることを特定することができる。

【0078】

また、実施の形態１に係る冷凍空調装置１００において、制御装置３０は、第一センサが異常である場合、圧縮機周波数を増速させない。

【0079】

実施の形態１に係る冷凍空調装置１００によれば、冷凍空調装置１００が故障するのを回避することができる。

【0080】

実施の形態２．
以下、実施の形態２について説明するが、実施の形態１と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。

【0081】

図６は、実施の形態２に係る冷凍空調装置１００の構成を示す図である。
実施の形態２に係る冷凍空調装置１００は、設けられているセンサが実施の形態１とは異なる。

【0082】

室外機１０は、圧縮機１１と、凝縮器１２と、低圧圧力センサ１８とを備えている。

【0083】

室内機２０は、絞り装置２１と、蒸発器２２と、蒸発器出口温度センサ６３と、蒸発器周囲温度センサ６４とを備えている。なお、以下において、蒸発器出口温度センサ６３は第一温度センサとも称し、蒸発器周囲温度センサ６４は第二温度センサとも称し、低圧圧力センサ１８は第三センサとも称する。

【0084】

低圧圧力センサ１８は、圧縮機１１の吸入側に設けられており、圧縮機１１の吸入側の圧力を検知し、検知信号を制御装置３０に出力する。低圧圧力センサ１８は、例えば冷媒の圧力をダイヤフラムで受け、油圧を介して感圧素子で検知し、圧力に応じた電気信号に変換して出力するものである。この低圧圧力センサ１８が検知した圧力から、蒸発温度Ｔ（Ｐ１８）が算出される。なお、低圧圧力センサ１８の代わりに蒸発器２２を構成する伝熱管の中間部分に設けられ、そこを流れる冷媒の温度、つまり蒸発温度Ｔ（Ｐ１８）を検知する蒸発温度センサを設けてもよい。また、以下において、蒸発温度は飽和温度とも称する。

【0085】

蒸発器出口温度センサ６３は、蒸発器２２と圧縮機１１との間に設けられており、蒸発器２２の出口側の冷媒の温度Ｔ（６３）（以下、蒸発器出口温度と称する）を検知し、検知信号を制御装置３０に出力する。蒸発器周囲温度センサ６４は、蒸発器２２の近傍に設けられており、蒸発器２２の周囲の温度Ｔ（６４）（以下、蒸発器周囲温度と称する）を検知し、検知信号を制御装置３０に出力する。蒸発器出口温度センサ６３および蒸発器周囲温度センサ６４は、例えば温度により抵抗値が変化するサーミスタである。

【0086】

次に、蒸発器出口温度センサ６３の異常発生要因について説明する。

【0087】

蒸発器出口温度センサ６３は、蒸発器２２の出口側の冷媒の温度を正確に検知するため、蒸発器２２の出口側の配管（以下、出口側配管と称する）に密接している。さらに、蒸発器出口温度センサ６３は、蒸発器２２の周囲温度の影響を受けないように、出口側配管とともに断熱材によって断熱されている。そのため、蒸発器出口温度センサ６３の異常発生要因としては、経年劣化により断熱材が劣化して断熱性能が低下したり、断熱材が剥がれ落ちたり、あるいは蒸発器出口温度センサ６３と出口側配管との間に隙間が生じたりすることで、蒸発器２２の周囲温度の影響を受けやすくなることが考えられる。この異常が発生すると、蒸発器出口温度センサ６３の検知値が正常値から徐々に上昇するため、異常判定しにくい。

【0088】

なお、蒸発器２２の入口側の空気に比べて蒸発器２２の出口側の空気は、蒸発器２２で熱交換した分だけ温度が低くなるため、蒸発器２２の周囲温度は位置により多少変化する。このため、上記の異常が発生したときの、蒸発器出口温度センサ６３の検知値への蒸発器２２の周囲温度の影響度合いは、蒸発器出口温度センサ６３の位置により異なる。

【0089】

次に、実施の形態２に係る冷凍空調装置１００の蒸発器出口温度センサ６３の異常検知方法について説明する。

【0090】

図７は、実施の形態２に係る冷凍空調装置１００の各センサが正常時の各センサの検知値を示す図である。図８は、実施の形態２に係る冷凍空調装置１００の蒸発器出口温度センサ６３が異常時の各センサの検知値を示す図である。

【0091】

各センサの検知値が正常である場合、図７に示すように、Ｔ（６４ｎ）、Ｔ（６３ｎ）、Ｔ（Ｐ１８ｎ）の関係は、下記となる。ここで、Ｔ（６４ｎ）は、正常時の蒸発器周囲温度センサ６４が検知した蒸発器周囲温度であり、Ｔ（６３ｎ）は、正常時の蒸発器出口温度センサ６３が検知した蒸発器出口温度である。また、Ｔ（Ｐ１８ｎ）は、正常時の低圧圧力センサ１８が検知した圧力から算出した蒸発温度である。

【0092】

Ｔ（６４ｎ）≧Ｔ（６３ｎ）≧Ｔ（Ｐ１８ｎ）

【0093】

次に、蒸発器出口温度センサ６３が異常である場合、図８に示すように、Ｔ（６３ａ）とＴ（６３ｎ）との関係は、下記となる。ここで、Ｔ（６３ａ）は、異常時の蒸発器出口温度センサ６３が検知した蒸発器出口温度である。

【0094】

Ｔ（６３ａ）＞Ｔ（６３ｎ）

【0095】

これは、蒸発器出口温度センサ６３に上述のような異常が発生すると、蒸発器出口温度センサ６３の検知値が、蒸発器周囲温度の影響を受け、蒸発器出口温度センサ６３の検知値に近づくように正常値から徐々に上昇するためである。

【0096】

ここで、蒸発器２２は、温度効率ηevaという指標を用いて設計することができ、下記の式（３）で表すことができる。

【0097】

ηeva＝（Ｔ（６３）－Ｔ（Ｐ１８））／（Ｔ（６４）－Ｔ（Ｐ１８））・・・（３）
Ｔ（Ｐ１８）：蒸発温度［℃］
Ｔ（６３）：蒸発器出口温度［℃］
Ｔ（６４）：蒸発器周囲温度［℃］

【0098】

各センサの検知値が正常である場合、温度効率ηevaがあらかじめ設定された温度効率閾値ηe_th、例えば０．５以内になるように、蒸発器２２は設計される。なぜならば、蒸発器２２の出口状態を過熱ガス化しすぎると熱交換効率が低下してしまい、また、蒸発器２２は室内機２０に搭載されるためできるだけ小さい方が望ましい。そのため、蒸発器２２の小型化と高性能化とを両立するためには、温度効率ηevaを０．５以内にすることが望ましい。

【0099】

そして、蒸発器出口温度センサ６３が異常である場合、図８に示すように、Ｔ（６３ａ）はＴ（６４ｎ）に近づき、その結果、温度効率ηevaは温度効率閾値ηe_thより高くなる。

【0100】

以上より、実施の形態２において、蒸発器出口温度センサ６３の異常検知を行うために温度効率閾値ηe_thを設定し、温度効率ηevaを算出する。そして、温度効率ηevaが温度効率閾値ηe_thよりも高い場合は異常、温度効率ηevaが温度効率閾値ηe_th以下であれば正常と判定することができる。

【0101】

次に、実施の形態２に係る冷凍空調装置１００のセンサ異常判定処理時の制御の流れについて説明する。

【0102】

図９は、実施の形態２に係る冷凍空調装置１００のセンサ異常判定モード時の制御の流れを示すフローチャートである。
制御装置３０は、所定の時間間隔毎に通常運転モードからセンサ異常判定モードに切り替え、以下に説明する異常判定の処理を行う。または、制御装置３０は、運転モード切替部３７からユーザーによる異常検知モードへの切替操作を受け付けたら、通常運転モードからセンサ異常判定モードに切り替え、以下に説明する異常判定の処理を行う。

【0103】

（ステップＳ２０１）
制御装置３０は、圧縮機１１が運転中であるかどうかを判定する。制御装置３０が、圧縮機１１が運転中であると判定した場合（ＹＥＳ）、処理はステップＳ２０２に進む。一方、制御装置３０が、圧縮機１１が運転中ではないと判定した場合（ＮＯ）、センサ異常判定処理は終了する。このように、圧縮機１１が運転中ではない場合にセンサ異常判定処理が終了するのは、圧縮機１１の運転中以外にセンサ異常判定処理を実行しても、センサの異常検知を正しく行うことができないためである。

【0104】

（ステップＳ２０２）
制御装置３０は、過渡状態でないかどうかを判定する。ここで、過渡状態とは、例えば圧縮機１１の起動時、または、絞り装置２１の開度が大きく変動して高圧側に貯留されている液冷媒量が変動する場合、などの運転動作が安定していない状態である。制御装置３０が、過渡状態ではないと判定した場合（ＹＥＳ）、処理はステップＳ２０３に進む。一方、制御装置３０が、過渡状態であると判定した場合（ＮＯ）、センサ異常判定処理は終了する。このように、過渡状態である場合にセンサ異常判定処理が終了するのは、過渡状態のときにセンサ異常判定処理を実行しても、センサの異常検知を正しく行うことができないためである。

【0105】

（ステップＳ２０３）
制御装置３０は、低圧圧力センサ１８、蒸発器出口温度センサ６３、および、蒸発器周囲温度センサ６４から検知値をそれぞれ取得する。なお、ステップＳ２０３の処理は、ステップＳ２０２の後に限定されず、ステップＳ２０１の前あるいはステップＳ２０２の前に行ってもよい。

【0106】

（ステップＳ２０４Ａ）
制御装置３０は、低圧圧力センサ１８、蒸発器出口温度センサ６３、および、蒸発器周囲温度センサ６４の検知値に基づいて、温度効率ηevaを算出する。なお、温度効率ηevaの算出は、上記の式（３）を用いて行われる。その後、処理はステップＳ２０５Ａに進む。

【0107】

（ステップＳ２０５Ａ）
制御装置３０は、温度効率ηevaがあらかじめ設定された温度効率閾値ηe_thよりも高いかどうかを判定する。制御装置３０が、温度効率ηevaが温度効率閾値ηe_thよりも高いと判定した場合（ＹＥＳ）、処理はステップＳ２０６に進む。一方、制御装置３０が、温度効率ηevaが温度効率閾値ηe_thよりも高くないと判定した場合（ＮＯ）、処理はステップＳ２０７に進む。

【0108】

（ステップＳ２０６）
制御装置３０は、蒸発器出口温度センサ６３が異常であると判定し、報知部３６により、蒸発器出口温度センサ６３が異常である旨を報知する。その後、センサ異常判定処理は終了する。

【0109】

（ステップＳ２０７）
制御装置３０は、各センサが正常であると判定し、センサ異常判定処理は終了する。

【0110】

次に、実施の形態２に係る冷凍空調装置１００のセンサ異常検知後の処理について説明する。
蒸発器出口温度センサ６３に異常が発生して検知値が低くなった場合、冷凍空調装置１００への影響があるため、できるだけ早く蒸発器出口温度センサ６３を交換あるいはメンテナンスすることが望ましい。ただし、蒸発器出口温度センサ６３の交換あるいはメンテナンスを行えない場合は、以下の制限を設けて運転を行う。

【0111】

蒸発器出口温度センサ６３は、絞り装置２１の異常検知および蒸発器２２の伝熱不良検知に用いられる重要なセンサである。そのため、蒸発器出口温度センサ６３の検知値が異常である場合、制御装置３０は、上記の絞り装置２１の異常検知および蒸発器２２の伝熱不良検知の処理を行わない。

【0112】

また、センサ異常の発生時に圧縮機１１を増速させると冷媒が高圧側に貯留されて高圧圧力が高くなり、冷凍空調装置１００が故障する恐れがあるため、制御装置３０は、蒸発器出口温度センサ６３の異常の発生を検知したら、圧縮機周波数を増速させないようにする。また、蒸発器出口温度センサ６３の異常の発生時に絞り装置２１を開きすぎると蒸発器２２で冷媒が蒸発しないまま圧縮機１１に吸入されてしまい、冷凍空調装置１００が故障する恐れがあるため、制御装置３０は、蒸発器出口温度センサ６３の異常の発生を検知したら、絞り装置２１を過剰に開かないようにする。

【0113】

次に、実施の形態２に係る冷凍空調装置１００の変形例について説明する。

【0114】

実施の形態２に係る冷凍空調装置１００では、センサ異常判定モードにおいて、温度効率ηevaを用いてセンサ異常判定処理を行っているが、実施の形態２に係る冷凍空調装置１００の変形例では、蒸発器出口温度閾値Ｔed_thを用いてセンサ異常判定処理を行う。

【0115】

ここで、蒸発器出口温度閾値Ｔed_thは、下記の式によって算出することができる。

【0116】

Ｔed_th＝Ｔ（Ｐ１８）＋ηe_th×（Ｔ（６４）－Ｔ（Ｐ１８））・・・・・（４）
Ｔ（Ｐ１８）：蒸発温度［℃］
Ｔ（６４）：蒸発器周囲温度［℃］
ηe_th：温度効率閾値［－］

【0117】

なお、上記の式（４）は、式（３）においてηevaにηe_thを入力し、Ｔ（６３）にＴed_thを入力することで得られる。

【0118】

以上より、実施の形態２の変形例において、蒸発器出口温度センサ６３の異常検知を行うためには温度効率閾値ηe_thを設定し、蒸発器出口温度閾値Ｔed_thを算出する。そして、蒸発器出口温度センサ６３の検知値が蒸発器出口温度閾値Ｔed_thよりも高い場合は異常、蒸発器出口温度センサ６３の検知値が蒸発器出口温度閾値Ｔed_th以下であれば正常と判定することができる。

【0119】

図１０は、実施の形態２に係る冷凍空調装置１００の変形例によるセンサ異常判定モード時の制御の流れを示すフローチャートである。

【0120】

なお、図９のステップＳ２０１～Ｓ２０３、Ｓ２０６～Ｓ２０７についてはすでに説明したものと同じ処理のため、それらの説明を省略する。ただし、図１０のステップＳ２０３では、上記のステップＳ２０３の説明において、「処理はステップＳ２０４Ａに進む。」を「処理はステップＳ２０４Ｂに進む。」に読み替えるものとする。

【0121】

（ステップＳ２０４Ｂ）
制御装置３０は、蒸発器出口温度閾値Ｔed_thを算出する。なお、蒸発器出口温度閾値Ｔed_thの算出は、上記の式（４）を用いて行われる。その後、処理はステップＳ２０５Ｂに進む。

【0122】

（ステップＳ２０５Ｂ）
制御装置３０は、蒸発器出口温度センサ６３の検知値である蒸発器出口温度Ｔ（６３）が蒸発器出口温度閾値Ｔed_thよりも高いかどうかを判定する。制御装置３０が、蒸発器出口温度Ｔ（６３）が蒸発器出口温度閾値Ｔed_thよりも高いと判定した場合（ＹＥＳ）、処理はステップＳ２０６に進む。一方、制御装置３０が、蒸発器出口温度Ｔ（６３）が蒸発器出口温度閾値Ｔed_thよりも高くないと判定した場合（ＮＯ）、処理はステップＳ２０７に進む。

【0123】

以上のように、実施の形態２に係る冷凍空調装置１００の変形例では、蒸発器出口温度閾値Ｔed_thを用いてセンサ異常判定処理を行う。そのため、冷凍空調装置１００が、共通の温度効率閾値ηe_thを有する複数の室内機２０が並列に接続されたマルチ型である場合、温度効率閾値ηe_thと蒸発温度と周囲温度とで算出される蒸発器出口温度閾値Ted_thを１度計算すれば、その蒸発器出口温度閾値Ted_thを全ての室内機２０の判定に使用できるので、演算量を減らすことができる。

【0124】

以上、実施の形態２に係る冷凍空調装置１００において、第一センサは、蒸発器２２の出口温度を検知し、第二センサは、蒸発器２２の周囲温度を検知し、第三センサは、蒸発温度を検知するものである。そして、制御装置３０は、第一センサの検知値が出口温度閾値よりも低い場合、第一センサが異常であると判定するものである。

【0125】

実施の形態２に係る冷凍空調装置１００によれば、蒸発器２２の出口温度を検知する第一センサである蒸発器出口温度センサ６３の異常を特定することができる。

【符号の説明】

【0126】

１ 冷媒回路、１０ 室外機、１１ 圧縮機、１２ 凝縮器、１６ 高圧圧力センサ、１８ 低圧圧力センサ、２０ 室内機、２１ 絞り装置、２２ 蒸発器、３０ 制御装置、３１ 記憶部、３２ 抽出部、３３ 演算部、３４ 比較部、３５ 判定部、３６ 報知部、３７ 運転モード切替部、４１ 液管、４２ ガス管、５３ 凝縮器出口温度センサ、５４ 凝縮器周囲温度センサ、６３ 蒸発器出口温度センサ、６４ 蒸発器周囲温度センサ、１００ 冷凍空調装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】