JP5744081B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷媒を循環させる冷媒回路を有する空気調和装置に関するものである。特に、空気調和装置の圧縮機劣化検知技術に関するものである。

冷凍サイクルを行う空気調和装置において、装置を据え付けてから稼働期間が長期間経過すると、圧縮機自体が劣化する。圧縮機構部の摩耗により圧縮機内部での高圧側から低圧側への冷媒漏れ等が生じることで、圧縮効率が低下して冷凍サイクルのＣＯＰ（成績係数）が低下する。従来はこのように圧縮機が劣化してもそれを直接知る方法はなく、明らかに異常とわかる事態が生じるまで、若しくは圧縮機が完全に故障するまで、更新されることなく放置されているケースが多かった。そこで従来、冷媒回路を有する冷凍サイクル装置において、冷媒回路における圧縮機の劣化検知技術がいくつか提案されている。

従来技術として、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍装置において、圧縮機吸入温度と、圧縮機吸入圧力と、圧縮機吐出温度と、圧縮機吐出圧力とに基づいて、ポリトロープ指数などの値を算出し、その値の経時変化などから圧縮機の劣化を判断することにより圧縮機の劣化を検知できるようにして、更新時期の判断を可能にする冷凍装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

別の従来技術として、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置において、所定の時期毎に少なくとも低圧側の冷媒の状態値を同じにして運転を行ってポリトロープ指数又はポリトロープ効率を求め、圧縮機の劣化を判断する冷凍装置が提案されている（例えば特許文献２参照）。

別の従来技術として、圧縮機において圧縮機入口温度、圧縮機入口圧力、圧縮機出口温度、圧縮機出口圧力より圧縮効率を算出し、この圧縮効率と、定格状態における圧縮機入口温度から求められた補正効率と、定格状態における入口案内翼開度から求められた補正効率とから換算効率を算出し、この換算効率が効率設定値を下回ったとき圧縮機が損傷したと判断する圧縮機の損傷監視方法が提案されている（例えば特許文献３参照）。

別の従来技術として、ガスタービンに関する検出プロセスデータに基づいて圧縮効率を演算し、圧縮効率の変化量Δηに基づいてガスタービン圧縮機の異常診断を行うガスタービン圧縮機診断部を備えたガスタービン装置が提案されている（例えば特許文献４参照）。

特開２００２−１４７９０５号公報（要約） 特開２００３−２１４７３５号公報（要約） 特開平１１−２５７２４０号公報（要約） 特開２０００−２５７４４９号公報（要約）

特許文献１及び特許文献２では、ポリトロープ指数が圧縮行程の前後の冷媒状態が一定である限りは変化しない値であるため、この値が変化していてその変化が所定の範囲を超えていると圧縮機が劣化していると判断するものである。しかしながら、このような従来技術においては、冷媒状態をある程度同一にするといった特殊運転により冷媒状態を特定の条件にしなければ判定ができない。このため、通常運転中に圧縮機劣化判定を行うことはできず、圧縮機劣化判定が可能な運転範囲が限定されるという問題があった。

特許文献３では、ガスタービン装置の運転状態よりガスタービン圧縮機の圧縮効率を算出し、算出した圧縮効率を指標として圧縮機の異常診断を行っている。

しかしながら、特許文献１〜３の何れも、判定基準値（判定閾値）をどのようにして決めて設定するかについて言及はなく、診断対象圧縮機の実態（実際の性能）に合った値となっているかどうかについて疑問がある。判定基準値が実態（実際の性能）に合った値となっていない場合、圧縮機劣化を正確に判定できず誤判定が生じるといった問題があった。

また、特許文献４では、ガスタービン装置の運転状態よりガスタービン圧縮機の圧縮効率を算出し、圧縮効率の時間変化量と特定の運転状態の時間変化量とより予想圧縮効率時間変化量を求め、予想圧縮効率時間変化量を指標としてガスタービン圧縮機の異常診断を行っている。これにより圧縮機の運転状態変化に応じた異常診断は可能である。

しかしながら、圧縮効率は、圧縮機が劣化していなくても運転状況に応じて変化する値である。このため、特許文献４の圧縮機効率の時間変化量を圧縮機劣化判定に用いても、圧縮機劣化を正確に判定できず、誤判定が生じる。また、特許文献４においても、診断対象圧縮機の実性能を考慮する点について検討されておらず、改善の余地があった。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、幅広い運転範囲において、圧縮機の実性能に合った判定基準値を用いて高精度な圧縮機劣化判定が可能な空気調和装置を得ることを目的とする。

本発明に係る空気調和装置は、運転容量を可変できる圧縮機、凝縮器、絞り装置及び蒸発器を有し、冷媒が循環するように構成された冷媒回路と、冷媒回路の運転状態量を検出する運転状態量検出装置と、冷媒回路の初期運転時に、冷媒回路の運転状態が所定の運転条件を満たす度に、運転状態量検出装置の運転状態量に基づいて、吐出冷媒温度と吸入冷媒温度との温度差である判定基準値を求め、求められた判定基準値と冷媒回路の運転状態との実関係を作成する初期学習部と、運転状態量検出装置の運転状態量に基づいて、吐出冷媒温度と吸入冷媒温度との温度差である、現在の判定指標を算出する判定指標算出部と、初期学習部により作成された実関係に基づいて現在の運転状態に対応した判定基準値を設定する基準値設定部と、判定指標算出部により算出された現在の判定指標が、判定基準値よりも所定値以上上昇した場合、圧縮機が劣化したと判定し、現在の判定指標が判定基準値よりも所定値以上上昇していなければ圧縮機が劣化していないと判定する劣化判定部とを備えたものである。

本発明によれば、幅広い運転範囲において、圧縮機の実性能に合った判定基準値を用いて高精度な圧縮機劣化判定が可能な空気調和装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の制御ブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置において圧縮機劣化の判定指標としている圧縮効率を説明するためのモリエル線図（Ｐ−ｈ線図）である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置における圧縮比γに対する圧縮効率ηｃの特性図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置における圧縮機劣化判定の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置における初期学習モードの流れを示すフローチャートである。 図７（ａ）は、記憶部に予め記憶された圧縮効率基準値ηｃｍの表の一例、図７（ｂ）は、補正後の圧縮効率基準値ηｃｍの表の一例を示す図である。 圧縮効率基準値ηｃｍの表の変形例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置における初期学習モードの流れの変形例を示すフローチャートである。 本発明の本実施の形態２に係る空気調和装置における圧縮機劣化判定の流れを示すフローチャートである。 本発明の本実施の形態３に係る空気調和装置における圧縮機劣化判定の流れを示すフローチャートである。

実施の形態１．
《機器構成》
本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の構成を図１及び図２に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路図である。
空気調和装置１００は、熱源側ユニットＡと、複数の負荷側ユニットＢ１、Ｂ２とを有し、冷媒配管により接続されている。熱源側ユニットＡは、圧縮機１、四方弁２及び熱源側熱交換器３を備えている。負荷側ユニットＢ１、Ｂ２は、負荷側熱交換器５ａ、５ｂと、開度可変の絞り装置である膨張弁４ａ、４ｂとを有している。そして、圧縮機１、四方弁２、熱源側熱交換器３、膨張弁４ａ、４ｂ、負荷側熱交換器５ａ、５ｂにより冷媒を循環させる冷媒回路が形成されている。

熱源側熱交換器３には空気を送風する熱源側送風装置６が設けられている。また、負荷側熱交換器５ａ、５ｂにも同様に空気を送風する負荷側送風装置７ａ、７ｂが設けられている。これらの送風装置は空気を送風するファンであり、ＤＣモータ（図示せず）によって駆動される遠心ファン又は多翼ファン等から構成されており、送風量を調整することが可能になっている。

圧縮機１は、運転容量（周波数）を可変させることが可能な容積式圧縮機である。運転容量を可変させる制御方法は、例えば、インバータにより制御されるモータの駆動による方法又はスライドバルブを用いた方法がある。

熱源側ユニットＡの配管出口に設けられたバルブ１１ａ、１１ｂは、例えばボールバルブ又は開閉弁、操作弁などの開閉動作が可能な弁により構成されている。

なお、本実施の形態１では、負荷側ユニットが２台（Ｂ１、Ｂ２）の場合の構成を例に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、負荷側ユニットが１台若しくは３台以上の複数でも良い。また、複数の負荷側ユニットのそれぞれの容量が大から小まで異なっても、全てが同一容量でも良い。

なお、本実施の形態１における空気調和装置１００の冷媒回路を循環する冷媒の種類は、特に限定は無く、任意の冷媒を用いることができる。例えば、二酸化炭素（ＣＯ_２）、炭化水素、ヘリウム等のような自然冷媒の他、Ｒ４１０Ａはもちろん、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０４Ａ等の代替冷媒等の塩素を含まない冷媒を採用してもよい。

なお、本実施の形態１では、四方弁２を設けて暖房運転と冷房運転とを切り換え可能な冷媒回路を構成する場合を説明するが、本発明はこれに限るものではない。例えば、四方弁２を設けずに、冷房運転又は暖房運転のどちらか一方のみを行うようにしてもよい。

続いて、センサ類と制御部について説明する。
熱源側ユニットＡは、運転状態量検出装置として、吐出温度センサ４１、吸入温度センサ４２、熱源側空気温度センサ４０、吐出圧力センサ３１及び吸入圧力センサ３２を備えている。熱源側ユニットＡは更に、運転状態量検出装置として、圧縮機１の運転容量（周波数）を検出する圧縮機周波数検出手段（図示せず）及び圧縮機入力を検出する圧縮機入力検出手段（図示せず）を備えている。

吐出温度センサ４１は、圧縮機１の吐出側に設置され、圧縮機１より吐出した冷媒の温度を検出する。吸入温度センサ４２は、圧縮機１の吸入側に設置され、圧縮機１に吸入される冷媒の温度を検出する。吐出温度センサ４１及び吸入温度センサ４２は、冷媒配管に接するかあるいは挿入するように設けられ、冷媒温度を検出するようになっている。

熱源側空気温度センサ４０は、熱源側熱交換器３が設置される熱源側ユニットＡの周囲空気温度（例えば、室外に設置されていれば室外の周囲空気温度）を検出する。

吐出圧力センサ３１は、圧縮機１の吐出側に設置され、圧縮機１から吐出された冷媒の圧力を検出する。吸入圧力センサ３２は、圧縮機１の吸入側に設置され、圧縮機１に吸入される冷媒の圧力を検出する。吐出圧力センサ３１の検出値の圧力を飽和温度に換算することにより、冷凍サイクルの凝縮温度ＣＴを求めることができ、吸入圧力センサ３２の検出値の圧力を飽和温度に換算することにより、冷凍サイクルの蒸発温度ＥＴを求めることができる。

なお、吐出圧力センサ３１及び吐出温度センサ４１の設置位置については図示位置に限られたものではなく、圧縮機１の吐出側から四方弁２に至るまでの区間であれば、何処の場所に設けられていてもよい。また、吸入圧力センサ３２及び吸入温度センサ４２の設置位置についても図示位置に限られたものではなく、四方弁２から圧縮機１の吸入側に至るまでの区間であれば、何処の場所に設けられていてもよい。

また、負荷側ユニットＢ１、Ｂ２は、運転状態量検出装置として、ガス側温度センサ４４ａ、４４ｂと、液側温度センサ４５ａ、４５ｂと、負荷側空気温度センサ４３ａ、４３ｂとを備えている。

ガス側温度センサ４４ａ、４４ｂは、冷房運転時に負荷側熱交換器５ａ、５ｂから流出する冷媒の温度を検出する。

液側温度センサ４５ａ、４５ｂは、暖房運転時に負荷側熱交換器５ａ、５ｂから流出する冷媒の温度を検出する。

負荷側空気温度センサ４３ａ、４３ｂは、負荷側熱交換器５ａ、５ｂが設置される負荷側ユニットＢ１、Ｂ２の周囲空気温度（例えば、室内に設置されていれば室内の周囲空気温度）を検出する。

図２は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の制御ブロック図である。
図２には、本実施の形態１に係る空気調和装置１００の計測制御を行う制御部３０及びこれに接続されるセンサ類、アクチュエータ類の接続構成を表している。

制御部３０は、例えば熱源側ユニットＡに内蔵されており、測定部３０ａと、演算部３０ｂと、駆動部３０ｃと、記憶部３０ｄと、判定部３０ｅとを備えている。制御部３０は、本発明の初期学習補正部、判定指標算出部、基準値設定部及び劣化判定部を機能的に実現する。

測定部３０ａには、各種センサ類（圧力センサ及び温度センサ）により検出された運転状態量が入力され、圧力及び温度の測定を行う。また、測定部３０ａは、圧縮機１の運転容量及び圧縮機入力といった運転状態量の測定も行う。測定部３０ａで測定された運転状態量は演算部３０ｂに入力される。

演算部３０ｂは、測定部３０ａで測定された運転状態量に基づき、記憶部３０ｄに記憶された関数式又は関数表（テーブル）を用いて例えば冷媒物性値（飽和圧力、飽和温度、エンタルピなど）を演算する。また、演算部３０ｂは、測定部３０ａで測定された運転状態量に基づき、圧縮機１の劣化判定を行うための判定指標を演算する等の演算処理を行う。

駆動部３０ｃは、演算部３０ｂの演算結果に基づき、圧縮機１、膨張弁４ａ、４ｂ、熱源側ファン６、負荷側ファン７ａ、７ｂ等を駆動する。

記憶部３０ｄは、演算部３０ｂによって得られた結果、予め定められた定数、冷媒の物性値（飽和圧力、飽和温度）を計算する関数式又は関数表（テーブル）、後述の圧縮効率基準値を求めるための表又は関数等を記憶する。記憶部３０ｄ内のこれらの記憶内容は、必要に応じて書き換えることが可能である。記憶部３０ｄには更に、制御プログラム及び後述のフローチャートに対応したプログラムが記憶されており、記憶部３０ｄ内のプログラムに従って制御部３０が空気調和装置１００全体を制御する。

判定部３０ｅは、演算部３０ｂによって得られた結果に基づいて比較、判定などの処理を行う。判定部３０ｅは、各種センサ類（圧力センサ及び温度センサ）により検出された運転状態量から演算した演算値を判定指標とし、閾値判定することで圧縮機１の劣化を判定する圧縮機劣化判定を行う。圧縮機劣化判定の詳細については改めて説明する。

測定部３０ａ、演算部３０ｂ、駆動部３０ｃ及び判定部３０ｅは例えばマイコンにより構成され、記憶部３０ｄは半導体メモリ等によって構成される。

また、制御部３０には、マイコンでの処理結果をＬＥＤ又はモニタ等により表示出力したり、電話回線、ＬＡＮ回線、無線等の通信手段（図示せず）により遠隔地へ情報を出力したりする出力部３０ｇが接続されている。制御部３０には更に、リモコン又は基板上のスイッチ類からの操作入力、電話回線、ＬＡＮ回線、無線等の通信手段（図示せず）から通信データ情報を入力する入力部３０ｆが接続されている。

なお、本実施の形態の構成例では制御部３０を熱源側ユニットＡに内蔵する構成としたが、本発明はこれに限るものではない。熱源側ユニットＡにメイン制御部を、負荷側ユニットＢ１、Ｂ２に制御部の機能の一部を持つサブ制御部を設けて、メイン制御部とサブ制御部との間でデータ通信を行うことにより連携処理を行う構成としてもよい。その他、負荷側ユニットＢ１、Ｂ２に全ての機能を持つ制御部を設置する構成、あるいはこれらの外部に制御部を別置する形態等としてもよい。

《通常運転モード（冷房運転）》
続いて、実施の形態１の空気調和装置１００の通常運転モードである冷房運転の運転動作について図１に基づき説明する。冷房運転時は四方弁２が図１の実線で示される状態、すなわち、圧縮機１の吐出側が熱源側熱交換器３に接続され、かつ圧縮機１の吸入側が負荷側熱交換器５ａ、５ｂに接続された状態となっている。

圧縮機１から吐出した高温高圧のガス冷媒は、四方弁２を経て凝縮器である熱源側熱交換器３へ流入する。熱源側熱交換器３に流入した冷媒は、熱源側ファン６の送風作用により凝縮液化し、高圧低温の冷媒となる。凝縮液化した高温低圧の冷媒は、膨張弁４ａ、４ｂで減圧されて二相冷媒となり、蒸発器である負荷側熱交換器５ａ、５ｂへ送られる。負荷側熱交換器５ａ、５ｂへ送られた冷媒は、負荷側ファン７ａ、７ｂの送風作用により蒸発し、低圧のガス冷媒となる。そして、低圧ガス冷媒は四方弁２を経て圧縮機１へ吸入される。

ここで、膨張弁４ａ、４ｂはそれぞれ負荷側熱交換器５ａ、５ｂの出口における冷媒過熱度が所定値になるように開度を調整して負荷側熱交換器５ａ、５ｂを流れる冷媒の流量を制御している。このため、負荷側熱交換器５ａ、５ｂにおいて蒸発された低圧のガス冷媒は、所定の過熱度を有する状態となる。負荷側熱交換器５ａ、５ｂの出口における冷媒過熱度は、ガス側温度センサ４４ａ、４４ｂの検出値から吸入圧力センサ３２の圧力検出値の飽和温度換算値（蒸発温度ＥＴ）を引いた値で検出する。このように、各負荷側熱交換器５ａ、５ｂには、負荷側ユニットＢ１、Ｂ２が設置された空調空間において要求される運転負荷に応じた流量の冷媒が流れている。

《通常運転モード（暖房運転）》
次に、実施の形態１の空気調和装置１００の通常運転モードである暖房運転の運転動作について図１に基づき説明する。暖房運転時は四方弁２が図１の破線で示される状態、すなわち、圧縮機１の吐出側が負荷側熱交換器５ａ、５ｂに接続され、かつ圧縮機１の吸入側が熱源側熱交換器３に接続された状態となっている。

圧縮機１から吐出した高温高圧のガス冷媒は、四方弁２を経由して凝縮器である負荷側熱交換器５ａ、５ｂへ至り、負荷側ファン７ａ、７ｂの送風作用により凝縮液化し、高圧低温の冷媒となる。凝縮液化した高温低圧の冷媒は膨張弁４ａ、４ｂで減圧されて二相冷媒となって、それぞれ熱源側熱交換器３へ送られる。減圧された二相冷媒は蒸発器である熱源側熱交換器３にて熱源側ファン６の送風作用により蒸発し、低圧のガス冷媒となる。そして、低圧ガス冷媒は四方弁２を経由して圧縮機１へ吸入される。

ここで、膨張弁４ａ、４ｂはそれぞれ負荷側熱交換器５ａ、５ｂの出口における冷媒過冷却度が所定値になるように開度を調整して負荷側熱交換器５ａ、５ｂを流れる冷媒の流量を制御している。このため、負荷側熱交換器５ａ、５ｂにおいて凝縮された液冷媒は、所定の過冷却度を有する状態となる。負荷側熱交換器５ａ、５ｂの出口における冷媒過冷却度は、吐出圧力センサ３１の圧力検出値の飽和温度換算値（凝縮温度ＣＴ）から液側温度センサ４５ａ、４５ｂの検出値を引いた値で検出する。このように、各負荷側熱交換器５ａ、５ｂには、負荷側ユニットＢ１、Ｂ２が設置された空調空間において要求される運転負荷に応じた流量の冷媒が流れている。

《圧縮効率》
図３は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００において圧縮機劣化の判定指標としている圧縮効率を説明するためのモリエル線図（Ｐ−ｈ線図）である。

空気調和装置１００の動作原理である蒸気圧縮式の冷凍サイクルでは、圧縮機１が断熱圧縮をしている場合、圧縮行程において図３の破線で示されたように冷媒は等エントロピ変化をしてＡ点からＢ点まで圧縮された後、凝縮行程においてＣ点まで冷却される。Ｃ点まで冷却された冷媒は、膨張行程においてＤ点まで減圧され、蒸発行程においてＡ点まで加熱される作用を受けて、冷媒回路を循環する。

実際の圧縮機では圧縮時に熱損失が生じるため、圧縮行程において断熱圧縮（等エントロピ変化）とはならず、実際の圧縮行程は図３の実線に示すようにＡ点からＢ’点への変化となる。圧縮機が断熱圧縮をする時の動力を理論圧縮動力とすると、実際の圧縮では理論圧縮動力よりも大きな動力が必要となる。実際の圧縮で冷媒に与えた動力と理論圧縮動力との比を圧縮効率（断熱効率）といい、圧縮効率（断熱効率）は１より小さく、一般には０．６〜０．７程度の値となる。圧縮効率は以下の式で表すことができる。

ここで、
ηｃ ：圧縮効率（断熱効率） [−]
Ｗｔｈ ：理論圧縮動力 [ｋＷ]
Ｗｃｏｍｐ ：実際の圧縮動力 [ｋＷ]
ΔＨａｄ ：理論エンタルピ差 [ｋＪ／ｋｇ]
ΔＨｃｏｍｐ：実際の圧縮エンタルピ差 [ｋＪ／ｋｇ]

このように、圧縮効率は、実際の圧縮機と理論上とでは異なったものとなる。よって、本実施の形態１では、圧縮効率を、実際の圧縮機に合った値に補正し、補正後の値を圧縮機劣化判定の閾値として用いる。このように実際の圧縮機に合った判定閾値を求める動作は、後述の初期学習モードで行う。

また据付初期と据付から長期間（例えば数年）が経過して圧縮機が劣化した場合とのそれぞれの冷凍サイクルの変化も、図３で説明できる。つまり、据付初期は、冷媒は圧縮行程においてＡ点からＢ点まで圧縮された後、凝縮行程においてＣ点まで冷却される。Ｃ点まで冷却された冷媒は、膨張行程においてＤ点まで減圧され、蒸発行程においてＡ点まで加熱される作用を受けて、冷媒回路を循環する。

しかし、据付から長期間（例えば数年）が経過して圧縮機が劣化すると、圧縮機の吸入側冷媒状態（Ａ点）が同じでも、圧縮行程のカーブが変化して吐出側冷媒状態が変化し、Ｂ点がＢ’点に移動する。この場合、圧縮機入力に相当する圧縮機でのエンタルピ差が据付当初から増加し、圧縮効率が低下する。また、言い換えれば、Ａ点からＢ点への移動と、Ａ点からＢ’点への移動とでは、吐出冷媒圧力Ｐｄ及び吸入冷媒圧力Ｐｓは同じであり、つまり圧縮比（＝吐出冷媒圧力／吸入冷媒圧力）は同じであるが、エンタルピ差に変化が生じることで、圧縮効率が異なったものとなる。

また、圧縮効率は冷凍サイクル状態、すなわち、空気調和装置１００の運転状態によって異なる値をとる。例えば、圧縮比γに対する圧縮効率ηｃは、図４に示すような特性となり、圧縮比γが変化すると圧縮効率ηｃも変化する。このため、圧縮機１の劣化判定を行う際には、現在と同じ圧縮比γのときの据付時の圧縮効率ηｃと現在の圧縮効率ηｃとを比較する必要がある。そして、据付時において現在と同じ圧縮比γのときの圧縮効率ηｃを、上述したように圧縮機１の実性能に合った値とすることで、判定精度を向上することができる。

なお、ここでは圧縮効率ηｃを、圧縮比γを変数とした関数として説明したが、他の運転状態量を変数とした関数としてもよい。すなわち、圧縮比＝吐出圧力／吸入圧力であり、吐出圧力及び吸入圧力の一方又は両方を変化させても圧縮比は変化する。また、吐出圧力はその飽和温度である凝縮温度ＣＴ、吸入圧力はその飽和温度である蒸発温度ＥＴと１対１の対応となるため、置き換えても同義である。また、圧縮機周波数を変化させても圧縮比は変化するため、連動性がある。よって、圧縮効率ηを、吐出圧力、吸入圧力、凝縮温度ＣＴ、蒸発温度ＥＴを変数とした関数としてもよい。

《圧縮機劣化判定方法》
本実施の形態１の空気調和装置１００における圧縮機劣化判定方法を説明する。空気調和装置１００の据付から一定期間が経過して圧縮機１が劣化すると、理論圧縮動力に対して実際の圧縮動力が増大して圧縮効率ηｃは低下する。本実施の形態１では据付初期の運転状態より算出した圧縮効率（圧縮効率基準値ηｃｍ）と、据付から所定期間が経過した時の運転状態により算出した圧縮効率ηｃとを比較して、圧縮機１の劣化を判定する。

以下、本実施の形態１の特徴部分である圧縮機劣化判定モードについて説明する。なお、圧縮機劣化判定モードにおける冷媒回路部分の運転動作は全て冷房運転であるとして説明する。

《圧縮機劣化判定モード》
図５は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置における圧縮機劣化判定の流れを示すフローチャートである。以下、圧縮機劣化判定の具体的動作について図５のフローチャートに基づいて説明する。

圧縮機劣化判定フロー開始後、制御部３０は、空気調和装置１００の圧縮効率ηｃの初期状態を記憶する初期学習がなされているかを判定する（ステップＳ１）。制御部３０は、初期学習済であると判定した場合（ステップＳ１；ＹＥＳ）、そのまま次のステップへ移行する。制御部３０は、初期学習済でないと判定した場合（ステップＳ１；ＮＯ）、初期学習モードを作動し（ステップＳ２）、初期学習モード終了後、次のステップに進む。初期学習モードは、圧縮機劣化判定を行うその時々によって圧縮機１の実性能に合った圧縮機劣化判定用の判定基準値（圧縮機１が劣化したかどうかを判定するための判定指標の基準値）を動的に設定するための情報（本発明の「実関係」に相当。具体的には表又は関数。）を得る運転であり、空気調和装置１００の据付初期に行われる。初期学習モードの具体的な動作は後述する。

次に、空気調和装置１００における通常の運転動作である通常運転モードを作動する（ステップＳ３）。通常運転モード作動後、測定部３０ａにて空気調和装置１００の運転状態量を検出する（ステップＳ４）。運転状態量検出後、演算部３０ｂは、検出した運転状態量及び冷媒物性値を用いて判定指標である圧縮効率ηｃを算出する（ステップＳ５）。圧縮効率ηｃは下記式により算出することができる。

ここで、
ηｖ ：体積効率[−]
Ｖｓｔ ：ストロークボリューム [ｃｃ]
Ｆ ：圧縮機周波数 [Ｈｚ]
Ｗ ：圧縮機入力 [ｋＷ]
ρｓ ：吸入冷媒密度 [ｋｇ／ｍ^３]
Ｈｄａｄ：理論吐出エンタルピ [ｋＪ／ｋｇ]
Ｈｓ ：吸入エンタルピ [ｋＪ／ｋｇ]

体積効率ηｖは、一般的な値として例えば０．９のような定数を用いる。ストロークボリュームＶｓｔは圧縮機仕様により決まるため、診断対象圧縮機１の仕様値を用いる。これらの値は予め記憶部３０ｄに記憶しておき、演算部３０ｂは記憶部３０ｄに記憶された値を参照して演算に用いる。

圧縮機周波数Ｆ及び圧縮機入力Ｗは測定部３０ａにより運転状態量として検出する。吸入冷媒密度ρｓ、理論吐出エンタルピＨｄａｄ、吸入エンタルピＨｓは運転状態量と冷媒物性とにより求められる。吸入冷媒密度ρｓは吸入冷媒圧力Ｐｓ、吸入冷媒温度Ｔｓ及び冷媒物性値より求められる。理論吐出エンタルピＨｄａｄは吐出冷媒圧力Ｐｄ、吸入冷媒圧力Ｐｓ、吸入冷媒温度Ｔｓ及び冷媒物性値より求められる。吸入エンタルピＨｓは吸入冷媒圧力Ｐｓ、吸入冷媒温度Ｔｓ及び冷媒物性値より求められる。各運転状態量は測定部３０ａにて検出した検出値を用い、冷媒物性値は予め記憶部３０ｄに記憶しておいた冷媒物性関数を参照して用いる。

圧縮効率ηｃを求める式は下記式であってもよい。

ここで、
Ｈｄ：吐出エンタルピ [ｋＪ／ｋｇ]

吐出エンタルピＨｄは吐出冷媒圧力Ｐｄ、吐出冷媒温度Ｔｄの検出値と冷媒物性値より求められる。

次に、制御部３０は現在の圧縮比γに対応した圧縮効率基準値ηｃｍを設定する（ステップＳ６）。このステップＳ６では、制御部３０はまずステップＳ４で検出された運転状態量のうち、吐出圧力センサ３１の検出値と吸入圧力センサ３２の検出値とから現在の圧縮比γを算出する。そして、初期学習モードにて取得された表を記憶部３０ｄから参照し、現在の圧縮比に基づいてその表を参照し、圧縮効率基準値ηｃｍを設定する。表は例えば後述の図７（ｂ）に示すように、圧縮比γ毎に圧縮効率基準値ηｃｍを設定した表である。なお、現在の圧縮比γが表に無い場合は、例えば線形補間等の補完演算を行って圧縮効率基準値ηｃｍを設定すればよい。

次に、判定部３０ｅは、ステップＳ５で算出した圧縮効率ηｃと、ステップＳ６で設定した圧縮効率基準値ηｃｍとを比較して空気調和装置１００の圧縮機１が劣化しているか否かを判定する（ステップＳ７）。判定部３０ｅは、ηｃ＜ηｃｍであれば圧縮機１が劣化していると判定して（ステップＳ７；ＹＥＳ）、出力部３０ｇにて「圧縮機の劣化異常」信号を出力し（ステップＳ８）、圧縮機劣化判定モードを終了する。ηｃとηｃｍとが等しいか或いは近接していれば、判定部３０ｅは、圧縮機１は劣化していないと判断し（ステップＳ７；ＮＯ）、そのまま圧縮機劣化判定モードを終了する。

ところで、ステップＳ６で設定した圧縮効率基準値ηｃｍは、初期学習モードで取得した表に基づき求められた値であるため、据付初期において圧縮比γが現在と同じ圧縮比γでの圧縮効率であり、圧縮機１の実性能に合った圧縮効率基準値である。この圧縮効率基準値ηｃｍを用いて圧縮機劣化判定を行うことで、圧縮機１の実性能に合った判定を行うことができ、高精度な判定を行うことができる。

なお、圧縮効率ηｃの算出方法は上記（１）〜（３）式で算出する方法に限定されるものではなく、他の手段による算出方法であってもよい。

また、圧縮機劣化判定の判定閾値は、初期学習モードで算出した圧縮効率基準値ηｃｍそのものの値に限らず、圧縮効率基準値ηｃｍよりも所定の割合だけ低い値、例えば圧縮効率基準値ηｃｍよりも３％低い値に設定してもよい。つまり圧縮効率ηｃが、圧縮効率基準値ηｃｍに対して３％以上、低下した場合に圧縮機１が劣化していると判定してもよい。このようにある程度幅をとって判定閾値を設定することで、圧縮機劣化以外の要因（例えば室外機設置場所の外気温、外風などの外的要因による影響）によって圧縮効率算出値が実態よりも低く見積もられてしまうことによる誤判定を回避することができる。

また、図５のフローチャートでは、圧縮機１が劣化していると１回判定したら「圧縮機の劣化異常」の信号を出力するとしているが、例えば劣化判定を複数回繰り返して判定回数が所定回数以上となった場合に「圧縮機の劣化異常」の信号を出力するとしてもよい。このようにすることで誤判定による異常発報を回避することができ、高精度な圧縮機劣化判定を実現できる。

《初期学習モード》
図６は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置における初期学習モードの流れを示すフローチャートである。以下、初期学習モードの具体的動作について図６のフローチャートに基づいて説明する。
据付初期の初期運転時に、設置業者等によりリモコン又は基板上のスイッチ類が操作され、初期学習モードの開始が指示されると、制御部３０は、その操作入力を入力部３０ｆを介して受け付け、初期学習条件を入力させるための画面を例えばリモコン画面などに表示させる。ここで、初期学習条件は任意の運転条件でよいが、条件数は複数設定する。

初期学習条件は、蒸発温度ＥＴ及び凝縮温度ＣＴで構成され、例えば、異なる圧縮比γとなる運転条件が２通り以上、初期学習条件として入力される。具体的には例えば、ＥＴ＝２℃、ＣＴ＝４５℃の運転条件と、ＥＴ＝２℃、ＣＴ＝４８℃の運転条件と、ＥＴ＝５℃、ＣＴ＝４５℃の運転条件と、ＥＴ＝５℃、ＣＴ＝４８℃の運転条件等が入力される。ここでは、初期学習条件として４つの運転条件が指定されているものとして以下の説明を行う。

初期学習条件を入力させるための画面に基づき初期学習条件が入力されると（ステップＳ２１）、制御部３０は、以下のように動作する。まず、初期学習条件として入力された複数の運転条件のうちの１つ目の運転条件を制御目標値ＥＴｍ、ＣＴｍとして設定する（ステップＳ２２）。

続いて、制御部３０は、運転状態が制御目標値を満たす状態となるようにアクチュエータ（圧縮機１、熱源側ファン６）を制御する（ステップＳ２３〜ステップＳ２６）。以下、具体的に説明する。

制御部３０は、吸入圧力センサ３２の検出値の圧力を飽和温度換算した蒸発温度ＥＴが、目標値ＥＴｍになるように圧縮機１の容量（周波数）を制御する。すなわち、制御部３０は、蒸発温度ＥＴと目標値ＥＴｍとを比較し（ステップＳ２３）、蒸発温度ＥＴが目標値ＥＴｍと等しいか或いは近接している場合には、圧縮機１の容量をそのまま維持し（ステップＳ２３；ＹＥＳ）、次のステップに進む。

一方、蒸発温度ＥＴが目標値ＥＴｍよりも大きく上昇している場合（ＥＴ＞ＥＴｍ）、制御部３０は圧縮機１の容量を増加させ、蒸発温度ＥＴが目標値ＥＴｍよりも低下している場合（ＥＴ＜ＥＴｍ）、圧縮機１の容量を低下させる（ステップＳ２３；ＮＯ、ステップＳ２４）。

また、制御部３０は、吐出圧力センサ３１の検出値の圧力を飽和温度換算した凝縮温度ＣＴが、予め設定された目標値ＣＴｍになるように熱源側ファン６の回転数を制御する。すなわち、制御部３０は、凝縮温度ＣＴと目標値ＣＴｍを比較し（ステップＳ２５）、凝縮温度ＣＴが目標値ＣＴｍと等しいか或いは近接している場合には、熱源側ファン６の回転数、つまりファン風量はそのまま維持し（ステップＳ２５；ＹＥＳ）、次のステップに進む。

一方、凝縮温度ＣＴが目標値ＣＴｍよりも上昇している場合（ＣＴ＞ＣＴｍ）、制御部３０は、熱源側ファン６の回転数を増加し、風量を増加させ、凝縮温度ＣＴが目標値ＣＴｍよりも低下している場合（ＣＴ＜ＣＴｍ）、熱源側ファン６の回転数を減少させ、風量を減少させる（ステップＳ２５；ＮＯ、ステップＳ２６）。なお、負荷側ファン７ａ、７ｂは、ここでは予め決まった回転数で運転しているが、負荷側ファン７ａ、７ｂの回転数も制御するようにしてもよい。

その後、制御部３０は、蒸発温度ＥＴ及び凝縮温度ＣＴが目標値ＥＴｍ、ＣＴｍになったか否かを判断する（ステップＳ２７）。蒸発温度ＥＴ、凝縮温度ＣＴの何れか１つでも目標値になっていなければ（ステップＳ２７；ＮＯ）、ステップＳ２３に戻る。蒸発温度ＥＴ及び凝縮温度ＣＴの両方が目標値になっていれば（ステップＳ２７；ＹＥＳ）、次のステップに進む。

次に、測定部３０ａにて空気調和装置１００の運転状態量を検出し（ステップＳ２８）、演算部３０ｂは測定部３０ａにて検出した運転状態量を用いて初期判定指標としての圧縮効率ηｃを算出する（ステップＳ２９）。ここでの圧縮効率ηｃの算出方法は上述した圧縮機劣化判定モードと同様（ステップＳ５）の方法を用いる。

演算部３０ｂは、運転状態量及び冷媒物性値により求めた圧縮効率ηｃと記憶部３０ｄに予め記憶されている圧縮効率基準値ηｃｍの表より求めた圧縮効率基準値ηｃｍとを比較して、ηｃとηｃｍとが乖離しているか否かを判定する（ステップＳ３０）。

ここで、圧縮効率基準値ηｃｍは以下の様にして求める。演算部３０ｂは、記憶部３０ｄに予め記憶されている圧縮効率基準値ηｃｍの表とステップＳ２８で検出した運転状態量とに基づいて圧縮効率基準値ηｃｍを求める。

図７（ａ）は、記憶部に予め記憶された圧縮効率基準値ηｃｍの表の一例である。
表は、圧縮比（算出運転状態量）γと圧縮効率基準値ηｃｍとを対応付けて複数設定したものであり、ここでは、圧縮比γ１、γ２、γ３、γ４のそれぞれについて圧縮効率基準値ηｃｍ１、ηｃｍ２、ηｃｍ３、ηｃｍ４を設定している。表における圧縮効率基準値ηｃｍは、例えば、対象機種の圧縮機性能特性を基にシミュレーション等を行うことにより予め求められるものであり、本発明の標準基準値に相当する。

演算部３０ｂは、吐出圧力センサ３１で検出された吐出冷媒圧力を吸入圧力センサ３２で検出された吸入冷媒圧力で除算することにより現在の圧縮比γを求め、図７（ａ）を参照することで圧縮効率基準値ηｃｍを求める。例えば、現在の圧縮比γがγ１であれば、圧縮効率基準値ηｃｍはηｃｍ１と求められることになる。

以上のように、演算部３０ｂは、運転状態量及び冷媒物性値により求めた圧縮効率ηｃと圧縮効率基準値ηｃｍとが乖離していると判定した場合（ステップＳ３０；ＹＥＳ）、圧縮効率ηｃを新たな圧縮効率基準値ηｃｍとして補正し（ステップＳ３１）、次のステップに進む。また、演算部３０ｂは、圧縮効率ηｃと圧縮効率基準値ηｃｍとが乖離していないと判定した場合（ステップＳ３０；ＮＯ）、そのまま次のステップに進む。

ここで、圧縮効率ηｃと圧縮効率基準値ηｃｍとが乖離しているか否かの判定は、例えば以下のようにして行う。すなわち、圧縮効率ηｃと圧縮効率基準値ηｃｍとの差が予め設定された割合以上の場合、例えば圧縮効率基準値ηｃｍの３％以上の場合、乖離していると判定し、３％未満の場合、乖離していないと判定する。

次のステップでは予め設定した初期学習条件の各運転条件での動作が全て完了したか否かを判定する（ステップＳ３２）。ここではまだ２つ目の運転条件の動作が完了していないため（ステップＳ３２；ＮＯ）、ステップＳ２２に戻り、２つ目の運転条件で同様の動作を行う。そして、４つ全ての運転条件での動作が終了し、各運転条件に対応する圧縮効率基準値が適宜補正されて初期学習が完了すれば（ステップＳ３２；ＹＥＳ）、制御部３０は初期学習モードを終了する。

図７（ｂ）は、圧縮効率基準値ηｃｍの補正後の表の一例である。図７（ｂ）の例では、圧縮比γ１、γ２の圧縮効率基準値ηｃｍが、ηｃｍ１、ηｃｍ２からηｃｍ６、ηｃｍ７に補正された例を示している。

以上の初期学習モードにより、据付初期に、冷媒回路を実際に運転させて圧縮効率基準値ηｃｍを補正するため、圧縮機１の実性能に合った圧縮効率基準値ηｃｍを得ることができる。

《作用効果》
本実施の形態１では、初期運転時に、冷媒回路の運転条件を変更しながらそれぞれの運転条件を満たしたときの運転状態量及び冷媒物性値に基づいて判定基準値（圧縮効率基準値ηｃｍ）の表を補正する初期学習モードを行う。これにより、圧縮機１の実性能に合った判定基準値を得ることができる。そして、圧縮機劣化判定時に、補正後の判定基準値の表から現在の運転状態量に基づいて動的に判定基準値を設定し、圧縮効率低下を判定する。すなわち、圧縮機１の実性能にあった圧縮効率基準値ηｃｍを閾値として用いて圧縮機劣化判定を行えるため、高精度な圧縮機劣化判定を実現できる。

また、仮に、一つの判定基準値を用いて圧縮機劣化判定を行う方法の場合、その判定基準値を設定した際と同じ運転状態に現在の運転状態を揃えてから圧縮機劣化判定を行う必要がある。しかし、本実施の形態１では、複数の運転条件のそれぞれに対応可能な複数の判定基準値、言い換えれば広範囲の運転条件に対応可能な複数の判定基準値を取得しておき、圧縮機劣化判定時に現在の運転状態（上記の例では圧縮比γ）に対応した判定基準値を動的に設定するため、空調負荷に応じた通常運転中に圧縮機劣化判定を行うことができる。つまり、圧縮機劣化判定時において特定の冷媒状態にする特殊運転を必要とせず、幅広い運転範囲にわたって高精度な圧縮機劣化判定を行える。つまり、空気調和装置１００の通常運転中に省エネ性と快適性を維持したまま圧縮機劣化判定を行える。

また、本実施の形態１に係る空気調和装置１００は、圧縮機１の劣化異常と判定した場合には発報するようにしたため、ユーザー又はメンテナンス業者にとって圧縮機劣化状態の把握が容易になる。

なお、上記では、図６のステップＳ２１において外部から入力部３０ｆより初期学習条件をインプットするとして説明したが、初期学習条件は記憶部３０ｄに予め記憶されていてもよい。また、ここでは蒸発温度ＥＴ及び凝縮温度ＣＴを運転条件として入力することとしたが、高圧圧力及び低圧圧力のそれぞれの圧力値を入力してもよいし、圧縮比γの値を入力する方式であってももちろんよい。

また、ここでは圧縮効率基準値ηｃｍの表を、圧縮比γに基づいて圧縮効率基準値ηｃｍを求める形式としたが、吐出冷媒圧力、吸入冷媒圧力、吐出冷媒圧力の飽和温度である凝縮温度ＣＴ、吸入冷媒圧力の飽和温度である蒸発温度ＥＴ、圧縮機容量（周波数）などの運転状態量に基づいて圧縮効率基準値ηｃｍを求める形式としてもよい。また、例えば図８に示すように、凝縮温度ＣＴと蒸発温度ＥＴとの組み合わせに応じて圧縮効率基準値ηｃｍを求める形式としてもよい。

なお、本実施の形態１では圧縮効率基準値ηｃｍの表を補正するとしたが、要は、圧縮機比γと圧縮効率基準値ηｃｍとの関係を予め記憶部３０ｄに記憶しておき、その関係を補正して実性能を反映した実関係を作成すればよい。よって、例えば、表に代えて圧縮比γを変数とした圧縮効率基準値ηｃｍの関数を予め記憶部３０ｄを記憶しておき、その関数を補正するようにしてもよい。圧縮比γと圧縮効率基準値ηｃｍとは図４のような関係となるため、圧縮比γと圧縮効率基準値ηｃｍとの組み合わせを複数取得し、多項式近似により数学的に式化できる。その近似式は変数（この場合は圧縮比）と係数（定数）で表されるため、その係数を変更することで関数を補正するようにしてもよい。

また、本実施の形態１では、予めシミュレーション等により表を作成しておき、その表を補正することで実性能を反映した表を作成していくようにしたが、初期学習モードで最初から実性能を反映した表（実関係）を作成していくようにしてもよい。この場合の処理フローを図９に示す。図９では、図６のステップＳ３０及びステップＳ３１に代えてステップＳ３３が設けられている。それ以外のステップは図６と同様である。この図９の処理フローでは、ステップＳ３３に示すように、ステップＳ２９で得られた圧縮効率ηｃと運転状態（ここでは圧縮比）との実関係を作成するようにしている。

ここで、図６の初期学習モード（以下、初期学習モード１という）と次の図９の初期学習モード（初期学習モード２）とを比較する。図９は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置における初期学習モードの流れの変形例（初期学習モード２）を示すフローチャートである。初期学習モード２では、初期学習モード１とは違って一から実関係を作成していく。このため、初期学習モード２において精度の高い実関係を作成するためには初期学習条件の運転条件が十分な数だけ指定されている必要がある。これに対し、初期学習モード１では、予めシミュレーションにより得られた関係を補正することで実関係を得る形式であるため、運転条件数が少なくても精度の高い実関係を得ることができる。このため、初期学習モード１では、初期学習モード２を行う場合よりも早く初期学習モードを終えて通常運転に入ることができる。

また、初期学習モード２では上述のように複数の運転条件が必要であるが、運転条件によってはその運転条件を満たす運転状態にすることが難しい場合がある。例えば、夏期では容易な運転条件であっても、冬期には実現し難い運転条件がある。このため、夏期であれば夏期に対応する運転条件だけが実現され、つまり実関係を作成するためのデータが少なくなる。これに対し、初期学習モード１では、広い運転範囲に対応できるように予め関係を作成しておくことで、広い運転範囲において圧縮機１の劣化判定が可能となる。

また、本実施の形態１では、初期運転時に複数の運転条件のそれぞれを順次満たすように積極的に運転状況を変更させるとしたが、これに限られたものではない。例えば、空気調和装置の運転時には通常、目標温度が設定されており、その目標温度となるように運転される。このような運転を行う中で、蒸発温度及び凝縮温度は室内の温度環境等に応じて変動している。このため、例えば蒸発温度を運転条件として設定しておき、初期運転で空気調和装置１００の運転を開始後、冷媒回路の蒸発温度が運転条件として指定された蒸発温度になった場合、そのときの凝縮温度を取得し、上述と同様にして圧縮機効率を算出するようにしてもよい。

また、圧縮効率基準値ηｃｍの関数の変数は圧縮比γに限定されるものではなく、表の場合と同様、吐出冷媒圧力、吸入冷媒圧力、吐出冷媒圧力の飽和温度である凝縮温度ＣＴ、吸入冷媒圧力の飽和温度である蒸発温度ＥＴ、圧縮機容量（周波数）などとしてもよい。

また、圧縮機劣化の判定指標は、運転状態量から算出した圧縮効率ηｃの絶対値に限定されるものではなく、圧縮効率ηｃの状態を推定可能な圧縮効率状態推定値を用いてもよい。圧縮効率状態推定値としては、圧縮機１の吐出冷媒温度Ｔｄ、吸入冷媒温度Ｔｓ、吐出冷媒圧力Ｐｄ、吸入冷媒圧力Ｐｓを用いた演算値が用いられ、例えば、吐出冷媒温度Ｔｄと吸入冷媒温度Ｔｓとの温度差ΔＴ（＝Ｔｄ−Ｔｓ）を用いることができる。

このように、圧縮効率ηｃの代わりに、圧縮効率ηｃの状態を推定できる圧縮効率状態推定値を判定指標として用いて圧縮効率低下を判定することが可能である。圧縮効率状態推定値を圧縮効率ηｃの代用とする場合は本実施の形態１の圧縮機劣化判定方法における圧縮効率の部分を当該圧縮効率状態推定値に置き換えて、当該圧縮効率状態推定値が基準値よりも上昇した場合に圧縮効率ηｃが低下していると判定することで、圧縮機劣化判定をすることができる。

例えば、圧縮効率状態推定値が吐出冷媒温度Ｔｄと吸入冷媒温度Ｔｓとの温度差ΔＴである場合について簡単に説明すると、圧縮比γ毎の温度差の基準値ΔＴｍを設定した表を予め記憶部３０ｄに記憶しておく。そして、初期学習モードでは、ステップＳ２１〜ステップＳ２８の処理後、ステップＳ２９での圧縮効率ηｃの算出に代えて、吐出温度センサ４１の検出値から吸入温度センサ４２の検出値を減算して吐出冷媒温度Ｔｄと吸入冷媒温度Ｔｓとの温度差ΔＴを求める。

そして、演算部３０ｂは、吐出圧力センサ３１で検出された吐出冷媒圧力を吸入圧力センサ３２で検出された吸入冷媒圧力で除算することにより現在の圧縮比γを求め、記憶部３０ｄに予め記憶された温度差の基準値ΔＴｍの表を参照することで温度差の基準値ΔＴｍを求める。そして、演算部３０ｂは、温度差ΔＴと温度差の基準値ΔＴｍとが乖離するかを判断し、乖離していれば、温度差ΔＴを新たな温度差の基準値ΔＴｍとして補正し、乖離していなければ次の運転条件で同様の処理を行う。これを全運転条件で行い、温度差の基準値ΔＴｍの補正を行う。

そして、圧縮機劣化判定を行う際には、吐出温度センサ４１の検出値から吸入温度センサ４２の検出値を減算して吐出冷媒温度Ｔｄと吸入冷媒温度Ｔｓとの温度差ΔＴを算出する。また、現在の圧縮比γに基づき表を参照して温度差の基準値ΔＴｍを設定し、算出した温度差ΔＴと温度差の基準値ΔＴｍとを比較する。そして、算出した温度差ΔＴが温度差の基準値ΔＴｍよりも所定値以上上昇した場合、圧縮機１が劣化したと判定し、算出した温度差ΔＴが温度差の基準値ΔＴｍよりも所定値以上上昇していなければ圧縮機１が劣化していないと判定すればよい。

なお、本実施の形態における圧縮機劣化判定モード時の冷媒回路部分の動作は冷房運転とした場合について説明したが、冷媒回路部分の動作が暖房運転としてもよい。暖房運転の場合は、図６に示す初期学習モード動作における蒸発温度ＥＴと凝縮温度ＣＴとの関係を逆にする。つまり、圧縮機容量を変化させて凝縮温度ＣＴを目標値に制御し、熱源側ファン風量を変化させて蒸発温度ＥＴを目標値に制御する。このように制御対象を入れ替えることで暖房運転時においても冷房時同様の判定動作が可能となる。

実施の形態２．
実施の形態２は、空気調和装置１００における圧縮機劣化判定時の処理が実施の形態１と一部異なるものであり、空気調和装置１００の構成は実施の形態１の図１と同様である。

図１０は、本発明の本実施の形態２に係る空気調和装置における圧縮機劣化判定の流れを示すフローチャートである。以下、図１０に基づいて、実施の形態２に係る空気調和装置１００の特徴部分である動作について説明する。なお、この実施の形態２では実施の形態１との相違点を中心に説明する。図１０のステップＳ４１〜ステップＳ４６及びステップＳ４８〜ステップＳ４９は実施の形態１における図５のステップＳ１〜ステップＳ６及びステップＳ７〜ステップＳ８とそれぞれ同様となる。

《圧縮機劣化判定モード》
ステップＳ４７では判定部３０ｅにおいて、測定部３０ａにて検出した圧縮機容量（周波数）が所定値以上であるか否かを判定する。圧縮機容量が所定値以上であれば（ステップＳ４７；ＹＥＳ）、次のステップへ進み圧縮機劣化判定へ進む。なお、この所定値には、例えば使用上の最大周波数の８０％が設定される。また、ここでは、圧縮機容量の大小を判定しているが、圧縮機容量の代わりに圧縮比γの大小を判定するようにしてもよい。圧縮比γを用いる場合は圧縮機容量が所定値以上となるような圧縮比条件の範囲で圧縮機劣化判定をする。

《作用効果》
本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果が得られると共に、圧縮機容量が高容量となる条件に限定して圧縮機劣化判定を行うことにより、以下の効果が得られる。すなわち、例えば外気条件（外気温、外風など）など外的要因による吐出冷媒温度Ｔｄ等のセンサ計測値の変動を抑制して、より正確な圧縮効率ηｃを推算することが可能となり、高精度な圧縮機劣化判定を実現できる。

実施の形態３．
実施の形態３は、空気調和装置１００における圧縮機劣化判定時の処理が一部異なるものであり、空気調和装置１００の構成は実施の形態１の図１と同様である。

図１１は、本発明の本実施の形態３に係る空気調和装置における圧縮機劣化判定の流れを示すフローチャートである。以下、図１１に基づいて、実施の形態３に係る空気調和装置１００の特徴部分である動作について説明する。なお、この実施の形態３では実施の形態１との相違点を中心に説明する。図１１のステップＳ６１〜ステップＳ６６及びステップＳ６９〜ステップＳ７０は実施の形態１における図５のステップＳ１〜ステップＳ６及びステップＳ７〜ステップＳ８とそれぞれ同様となるので、それらの説明は省略する。

《圧縮機劣化判定モード》
ステップＳ６７では、制御部３０は初期設置後の圧縮機運転開始からの積算運転時間である圧縮機積算運転時間ｔを測定部３０ａにて検出する。その後、判定部３０ｅにて圧縮機積算運転時間ｔが、圧縮機１の劣化が始まると予測される所定時間以上経過しているか否かを判定する（ステップＳ６８）。圧縮機積算運転時間ｔが所定時間以上であれば（ステップＳ６８；ＹＥＳ）、次のステップへ移行して圧縮機劣化判定を行う。圧縮機積算運転時間ｔが所定時間未満（ステップＳ６８；ＮＯ）であれば、そのまま圧縮機劣化判定モードを終了する。

なお、ここでは圧縮機劣化判定に入る条件を、圧縮機積算運転時間ｔが所定時間以上経過した場合として説明したが、次のようにしてもよい。すなわち、圧縮機積算運転時間ｔの代わりに圧縮機運転開始からの発停回数を用い、圧縮機発停回数が前記圧縮機の劣化が始まると予測される所定回数以上であれば圧縮機劣化判定に入り、所定回数未満であればそのまま圧縮機劣化判定モードを終了する、としてもよい。

《作用効果》
本実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の効果が得られると共に、以下の効果が得られる。すなわち、圧縮機劣化判定において圧縮機１の積算運転時間又は発停回数を考慮して判定することで、経年劣化による圧縮効率低下をより的確に判定することができ、高精度な圧縮機劣化判定を実現できる。

《冷却装置の変形例》
本発明の特徴事項を各実施の形態において説明したが、例えば、冷媒の流路構成（配管接続）、圧縮機・熱交換器・膨張弁等の冷媒回路要素の構成、等の内容は、各実施の形態で説明した内容に限定されるものではなく、本発明の技術の範囲内で適宜変更が可能である。

１ 圧縮機、２ 四方弁、３ 熱源側熱交換器、４ａ、４ｂ 膨張弁、５ａ、５ｂ 負荷側熱交換器、６ 熱源側ファン（熱源側送風装置）、７ａ、７ｂ 負荷側ファン（負荷側送風装置）、１１ａ、１１ｂ バルブ、３０ 制御部、３０ａ 測定部、３０ｂ 演算部、３０ｃ 駆動部、３０ｄ 記憶部、３０ｅ 判定部、３０ｆ 入力部、３０ｇ 出力部、３１ 吐出圧力センサ、３２ 吸入圧力センサ、４０ 熱源側空気温度センサ、４１ 吐出温度センサ、４２ 吸入温度センサ、４３ａ、４３ｂ 負荷側空気温度センサ、４４ａ、４４ｂ ガス側温度センサ、４５ａ、４５ｂ 液側温度センサ、１００ 空気調和装置、Ａ 熱源側ユニット、Ｂ１、Ｂ２ 負荷側ユニット。

Claims (9)

1. 運転容量を可変できる圧縮機、凝縮器、絞り装置及び蒸発器を有し、冷媒が循環するように構成された冷媒回路と、
   前記冷媒回路の運転状態量を検出する運転状態量検出装置と、
   前記冷媒回路の初期運転時に、前記冷媒回路の運転状態が所定の運転条件を満たす度に、前記運転状態量検出装置の運転状態量に基づいて、吐出冷媒温度と吸入冷媒温度との温度差である判定基準値を求め、求められた前記判定基準値と前記冷媒回路の運転状態との実関係を作成する初期学習部と、
   前記運転状態量検出装置の運転状態量に基づいて、吐出冷媒温度と吸入冷媒温度との温度差である、現在の判定指標を算出する判定指標算出部と、
   前記初期学習部により作成された前記実関係に基づいて現在の運転状態に対応した判定基準値を設定する基準値設定部と、
   前記判定指標算出部により算出された現在の判定指標が、前記判定基準値よりも所定値以上上昇した場合、前記圧縮機が劣化したと判定し、前記現在の判定指標が前記判定基準値よりも所定値以上上昇していなければ前記圧縮機が劣化していないと判定する劣化判定部と
   を備えたことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記冷媒回路の運転状態と、その運転状態における標準の判定基準値である標準基準値との関係を予め記憶する記憶部を備え、
   前記初期学習部は、前記冷媒回路の初期運転時に、前記冷媒回路の運転状態が前記所定の運転条件を満たす度に、前記運転状態量検出装置の運転状態量に基づいて判定基準値を求め、求められた前記判定基準値に基づいて前記記憶部に予め記憶されている前記関係を補正することで前記実関係を作成する
   ことを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
3. 前記実関係は、前記圧縮機における圧縮比と前記判定基準値との関係である
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の空気調和装置。
4. 前記運転条件は、
   前記圧縮機における圧縮比である
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の空気調和装置。
5. 前記初期学習部における前記補正は、
   前記標準基準値と、前記運転状態量検出装置の運転状態量及び前記冷媒の物性値に基づいて求めた前記判定指標とを比較し、両者が互いに予め設定された割合以上、乖離していた場合に行う
   ことを特徴とする請求項２、請求項２に従属する請求項３〜請求項４の何れか一項に記載の空気調和装置。
6. 前記劣化判定部は、
   圧縮機容量が、外的要因による前記運転状態量検出装置の運転状態量の変動を抑制可能な所定値以上となる場合に圧縮機劣化判定を行う
   ことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の空気調和装置。
7. 前記劣化判定部は、
   初期設置後の圧縮機運転開始からの積算運転時間である圧縮機積算運転時間が、前記圧縮機の劣化が始まると予測される所定時間以上経過した場合に圧縮機劣化判定を行う
   ことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の空気調和装置。
8. 前記劣化判定部は、
   初期設置後の圧縮機運転開始からの圧縮機発停回数が、前記圧縮機の劣化が始まると予測される所定回数以上になった場合に圧縮機劣化判定を行う
   ことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の空気調和装置。
9. 前記劣化判定部は、
   前記圧縮機が劣化しているとの判定を所定の回数以上、繰り返した場合に前記圧縮機の劣化異常を発報する
   ことを特徴とする請求項１〜請求項８の何れか一項に記載の空気調和装置。

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