(57)【要約】      （修正有）【課題】熱交換器等の冷媒量の演算が困難な要素が存在しても、冷媒回路内の冷媒量の過不足を精度よく判定できる冷凍サイクル装置を得る。【解決手段】冷凍サイクル装置は、１つ以上の熱源ユニット３０１と、１つ以上の利用ユニット３０２と、熱源ユニット３０１と利用ユニット３０２とにより構成される冷媒回路と、冷媒回路に充填される冷媒の適正冷媒量と、冷媒回路の各構成要素の冷媒量の演算と適正冷媒量とが等しくなるように液冷媒量を補正する補正係数とを記憶する記憶部１０４と、冷媒回路の各構成要素における運転状態量を検出する測定部１０１と、運転状態量から、補正係数を用いて冷媒回路の各構成要素の冷媒量を演算する演算部１０２と、演算部１０２が演算した演算冷媒量と適正冷媒量とを比較する比較部１０５と、比較部１０５の比較結果から冷媒回路に充填されている冷媒量の過不足を判定する判定部１０６と、を備えたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも圧縮機と熱源側熱交換器を有する１つ以上の熱源ユニットと、
少なくとも減圧装置と利用側熱交換器とを有する１つ以上の利用ユニットと、
前記熱源ユニットと前記利用ユニットとを液接続配管及びガス接続配管にて接続されることによって構成される冷媒回路と、
少なくとも前記冷媒回路に充填される冷媒の適正冷媒量と、前記冷媒回路の各構成要素の冷媒量の演算と前記適正冷媒量とが等しくなるように液冷媒量を補正する補正係数とを記憶する記憶部と、
前記冷媒回路の各構成要素における運転状態量を検出する測定部と、
前記運転状態量から、前記補正係数を用いて前記冷媒回路の各構成要素の冷媒量を演算する演算部と、
前記演算部が演算した演算冷媒量と前記適正冷媒量とを比較する比較部と、
前記比較部の比較結果から前記冷媒回路に充填されている冷媒量の過不足を判定する判定部と、を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記熱源側熱交換器又は前記利用側熱交換器における冷媒流量を演算する冷媒流量演算部を備え、前記冷媒流量演算部は、前記熱源側熱交換器又は前記利用側熱交換器を流れる冷媒流量に対する前記熱源側熱交換器又は前記利用側熱交換器の演算冷媒量の変化を検出することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記演算部は、凝縮器の運転状態量から、凝縮器に存在する液相の冷媒の割合の演算を補正することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷凍サイクル装置。なお、前記熱源側熱交換器が前記凝縮器となる場合、前記利用側熱交換器は蒸発器となり、前記熱源側熱交換器が前記蒸発器となる場合、前記利用側熱交換器は前記凝縮器となる。
【請求項４】
前記演算部は、前記凝縮器下流側から前記減圧装置上流側に至る流路のいずれかの位置の運転状態量を用いて、前記冷媒回路に存在する液冷媒量の演算の補正を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記演算部は、前記液接続配管の仕様と、前記ガス接続配管の仕様と、前記液接続配管の運転状態量と、前記ガス接続配管の運転状態量とから、前記冷媒回路に存在する液冷媒量の演算の補正を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記演算部は、前記凝縮器の下流側から前記液接続配管の上流側の位置の運転状態量と、前記液接続配管の下流側から前記減圧装置の上流側の位置の運転状態量から、前記液接続配管の冷媒密度の演算を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記演算部は、前記蒸発器の下流側から前記ガス接続配管の上流側の位置の運転状態量と、前記ガス接続配管の下流側から前記圧縮機の上流側の位置の運転状態量から、前記ガス接続配管の冷媒密度の演算を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
当該冷凍サイクル装置の内部にタイマーを備え、前記タイマーにより一定時間毎に冷媒量判定を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記記憶部は前記測定部が検出する前記運転状態量を記憶し、前記判定部は前記運転状態量の移動平均データを用いて冷媒量判定を行うことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記記憶部は前記演算冷媒量と前記適正冷媒量との乖離度を逐次記憶し、前記演算冷媒量と前記適正冷媒量との乖離度のトレンド変化から前記冷媒回路の冷媒漏れを予測することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
当該冷凍サイクル装置に、各構成機器を管理して運転データを有線または無線で外部との通信を行い取得する管理装置を接続し、前記管理装置を前記運転データを受信する遠隔サーバにネットワークを介して接続し、前記遠隔サーバに前記運転状態量を記憶する前記記憶部を接続することによって、冷媒量判定システムを構成することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１２】
前記記憶部は、装置内部の基板内のメモリまたは圧縮機付属のメモリまたは装置外部に設置され装置と有線または無線で接続された機器内のメモリであり、書き換え可能なメモリで構成されたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１３】
当該冷凍サイクル装置は、超臨界領域での物性変化を伴う冷媒を使用していることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１４】
前記凝縮器の下流側から前記減圧装置の上流側の位置に設けられ、余剰冷媒を溜めるレシーバと、
前記圧縮機の下流側から前記減圧装置の上流側に至る流路のいずれかの位置の冷媒の圧力を検出する高圧検出装置と、
前記圧縮機の運転容量を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記高圧検出装置が検出する圧力が所定値になるように前記制御を実施することにより、前記レシーバ内の前記余剰冷媒を前記レシーバの上流側の前記凝縮器に移動させる特殊運転を行うことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１５】
前記減圧装置の開口面積を制御する制御部を備え、前記蒸発器下流側から前記圧縮機上流側のいずれか位置の温度が所定値になるように前記減圧装置の開口面積を制御することにより、さらに前記レシーバ内の前記余剰冷媒を前記蒸発器に移動させる特殊運転を行うことを特徴とする請求項１４に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１６】
前記凝縮器の下流側から前記減圧装置の上流側の位置に過冷却コイルを設けるとともに、前記過冷却コイルの下流側と前記減圧装置の上流側の位置から分岐して第２の減圧装置を有し、前記過冷却コイルを通過し、前記圧縮機へ連結する分配回路を設けることにより、少なくとも１つのバイパスユニットを構成し、
前記第２の減圧装置の開口面積を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記第２の減圧装置の開口面積を前記圧縮機下流側から前記凝縮器上流側の位置の温度が所定値になるように前記第２の減圧装置の開口面積を制御することによって、さらに前記レシーバ内の前記余剰冷媒を凝縮器に移動させる特殊運転を行うことを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１７】
前記凝縮器の下流側から前記減圧装置の上流側の位置に過冷却コイルを設けるとともに、前記過冷却コイルの下流側と前記減圧装置の上流側の位置から分岐して第２の減圧装置を有し、前記過冷却コイルを通過し、前記圧縮機へ連結する分配回路を設けることにより、少なくとも１つのバイパスユニットを構成し、
前記第２の減圧装置の開口面積を制御する制御部を備え、
前記制御部は前記凝縮器の下流側から前記減圧装置の上流側に至る流路のいずれかの位置の温度が一定になるように、前記第２の減圧装置の開口面積を制御することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１８】
前記凝縮器の下流側から前記減圧装置の上流側の位置に過冷却コイルを設けるとともに、前記過冷却コイルの下流側と前記減圧装置の上流側の位置から分岐して第２の減圧装置を有し、前記過冷却コイルを通過し、前記圧縮機へ連結する分配回路を設けることにより、少なくとも１つのバイパスユニットを構成し、前記過冷却コイルに存在する液冷媒量の演算の補正を行うことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置等の冷凍サイクル装置に関するものである。詳しくは、冷媒回路の冷媒量を演算し、演算冷媒量と適正冷媒量を比較し、両者の値が等しくなるように補正を行うことで冷媒量の過不足を判定する機能、特に、圧縮機と凝縮器と減圧装置と蒸発器とが接続されることによって構成される冷凍サイクル装置における冷媒回路の冷媒量の過不足を判定する機能に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空気調和装置としては、熱源ユニットと利用ユニットとが接続配管を介して接続されることにより、冷媒回路が構成されたセパレートタイプの空気調和装置がある。セパレートタイプの空気調和装置としては、例えば、ルームエアコンやパッケージエアコンがある。
【０００３】
また、熱源ユニットと利用ユニットとが一体化している冷凍サイクル装置としては、例えば、空冷ヒートポンプチラーがある。このような冷凍サイクル装置では、配管等接続箇所の締め付け不足が存在している状態において、使用期間が長期間になると、配管等の締め付けの隙間から少しずつ冷媒漏れが生じることがある。
【０００４】
また、配管の損傷等で突発的に冷媒漏れが生じることがある。このような冷媒漏れは、空気調和能力の低下や構成機器の損傷を生じさせる原因になり、深刻な場合は安全上、冷凍サイクル装置を停止せざるを得なくなる。
【０００５】
また、冷媒回路に冷媒を過剰に充填すると、圧縮機において、液冷媒の長時間の圧送が行われ故障の原因となる。したがって、品質性及びメンテナンス性の向上の面から、冷凍サイクル装置に充填されている冷媒量を演算し、冷媒量の過不足を判定する機能を備えることが望ましいといえる。
【０００６】
このような課題に対して、これまで、構成機器の運転状態から、各要素において相関性の高い運転状態量に関する回帰分析により求めた推定式を用いて、冷媒回路を構成する各要素の冷媒量を演算し、冷媒量の過不足を判定する方法が提案されている（例えば、特許文献１乃至３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１９８６８０号公報
【特許文献２】特開２００７−２９２４２８号公報
【特許文献３】特許第４１２４２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の方法では、冷媒量の演算に回帰分析を用いており、数多くの試験パラメータを決定する必要があるため、推定式の適用に多大な労力と時間を要した。
【０００９】
また、冷媒量演算は試験パラメータを決定した運転状態に類似した状態にて行なわれなければならなかったため、通常運転とは別に、冷媒量演算を目的とした特殊運転を実施しなければならないという課題があった。この特殊運転は冷媒量演算精度を向上させることが目的であるため、特殊運転中は、空調能力及び効率の低下を招く恐れがあるという課題があった。
【００１０】
また、例えば、季節や設置場所によって、外気温度は大きく異なるため、上記従来の方法で冷媒量演算を行う際に、特殊運転を行っても想定している運転状態を実現することが難しい場合がある。その場合は、なるべく想定に近い運転状態で冷媒量演算を行うことになるため、結果的に設置場所や季節因子によって冷媒量演算精度が変化するという課題があった。
【００１１】
また、冷媒回路の冷媒量を演算する際に、現象を様々な仮定を用いて定式化しているが、熱交換器への外気及び冷媒のパスへの分配のばらつき等の考慮するのが困難な現象が発生し、演算傾向と実測傾向との間に差異が生じている場合、十分な演算精度を得ることが困難であるという課題があった。
【００１２】
また、上記技術の方法では、冷媒量演算時において、構成機器の間を接続する配管等の考慮していない要素に、例えば液冷媒や、高圧の冷媒等、密度が高い冷媒が存在していると、演算精度が低下するという課題があった。
【００１３】
また、現地にて空気調和装置の設置後に、配管長さや構成機器の容量等から算出した適正冷媒量になるまで冷媒充填を行うが、この適正冷媒量の算出の際の計算ミスや充填作業ミスにより、現地において実際に充填された冷媒量である初期封入冷媒量と適正冷媒量との間に差異が生じることがある。このため、上記従来の方法では、初期封入冷媒量と適正冷媒量が異なっているのにもかかわらず、冷媒量の過不足の判定を行うことになるため、結果的に、判定精度が低下するという課題があった。
【００１４】
また、従来の空気調和装置では、冷媒量を検知する運転状態量として冷媒の過冷却度を用いているため、超臨界状態で作動し、過冷却度が得られないＣＯ２冷媒を用いた冷凍サイクル装置に対しては冷媒量の演算方法を変更なしで適用できないといった課題があった。
【００１５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、冷凍サイクル装置に適正冷媒量を記憶しておき、冷凍サイクル装置から得られた冷凍サイクル特性から冷媒量を演算し、記憶されている適正冷媒量と比較することで、如何なる環境条件、設置条件下においても精度良く、冷凍サイクル装置の機器システム構成の違い、機器据付時の配管長さ、配管径、高低差、室内機接続台数、室内機容量に応じて冷凍サイクル装置の冷媒量の過不足を判定することを目的とする。
【００１６】
また、冷房及び暖房モードによらず、装置内の冷媒回路に充填されている冷媒量の過不足を精度よく判定できる冷凍サイクル装置の提供を目的とする。
【００１７】
また、冷媒の種類によらず、冷媒量の過不足を精度よく判定する冷凍サイクル装置の提供を目的とする。
【００１８】
また、熱交換器において冷媒の各パスへの分配のばらつき等を考慮するのが困難な現象が存在しても、冷媒量の過不足を精度よく判定できる冷凍サイクル装置の提供を目的とする。
【００１９】
また、熱交換器等の冷媒量の演算が困難な要素が存在しても、冷媒回路内の冷媒量の過不足を精度よく判定できる冷凍サイクル装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この発明に係る冷凍サイクル装置は、少なくとも圧縮機と熱源側熱交換器とを有する１つ以上の熱源ユニットと、
少なくとも減圧装置と利用側熱交換器とを有する１つ以上の利用ユニットと、
熱源ユニットと利用ユニットとを液接続配管及びガス接続配管にて接続されることによって構成される冷媒回路と、
冷媒回路の適正冷媒量と、前記冷媒回路の各構成要素の冷媒量の演算と前記適正冷媒量とが等しくなるように液冷媒量を補正する補正係数とを記憶する記憶部と、
冷媒回路の各構成要素における運転状態量を検出する測定部と、
運転状態量から、補正係数を用いて冷媒回路の各構成要素の冷媒量を演算する演算部と、
演算部が演算した演算冷媒量と適正冷媒量とを比較する比較部と、
比較部の比較結果から冷媒回路に充填されている冷媒量の過不足を判定する判定部と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００２１】
この発明に係る冷凍サイクル装置は、冷凍サイクルの運転状態量から冷媒回路内の冷媒量を演算し、記憶部に記憶されている適正冷媒量と比較することで、如何なる環境条件、設置条件下においても精度良く、冷凍サイクル装置における冷媒量の過不足を的確に判断でき、信頼性及びメンテナンス性の優れた冷凍サイクル装置を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施の形態１における冷媒量判定システムが採用された空気調和装置の概略の冷媒回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１の凝縮器内の冷媒の状態を示した概略図である。
【図３】この発明の実施の形態１の蒸発器内の冷媒の状態を示した概略図である。
【図４】この発明の実施の形態１の補正が冷媒量の演算に及ぼす影響の概念図である。
【図５】この発明の実施の形態１の空気調和装置に対する補正係数決定方法を示すフローチャート図である。
【図６】この発明の実施の形態１の冷媒再充填後の補正係数の決定方法を示すフローチャート図である。
【図７】この発明の実施の形態１の冷媒量の過不足と報知レベルの関係を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１の冷媒漏洩量判定時の動作フローチャート図である。
【図９】この発明の実施の形態１の冷媒充填過不足率のトレンド変化を示した概略図である。
【図１０】この発明の実施の形態２にかかる冷媒量判定システムが採用された冷凍機の冷媒回路図である。
【図１１】この発明の実施の形態２における冷媒充填過不足率ｒに対するレシーバ１３の液冷媒量及び過冷却コイルの過冷却度の変化を表した図である。
【図１２】この発明の実施の形態３における冷媒量判定システムが採用された空冷ヒートポンプチラー装置の冷媒回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
実施の形態１．
＜装置構成＞
図１はこの発明の実施の形態１における冷媒量判定システムが採用された空気調和装置（冷凍サイクル装置）の概略の冷媒回路図である。空気調和装置は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、屋内の冷暖房に使用される装置である。
【００２４】
空気調和装置は、少なくとも、熱源ユニット３０１と、利用ユニット３０２と、熱源ユニット３０１と利用ユニット３０２とを接続する冷媒連絡配管としての液接続配管５及びガス接続配管９とを備えている。
【００２５】
すなわち、本実施の形態の空気調和装置の蒸気圧縮式の冷媒回路は、熱源ユニット３０１と、利用ユニット３０２と、液接続配管５及びガス接続配管９とが接続されることによって構成されている。
【００２６】
空気調和装置に用いられる冷媒は例えば、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０４ＡなどのＨＦＣ冷媒、Ｒ２２、Ｒ１３４ａなどのＨＣＦＣ冷媒、もしくは炭化水素、ヘリウムのような自然冷媒などがある。
【００２７】
＜利用ユニット３０２＞
利用ユニット３０２は、屋内の天井への埋め込みや吊り下げ等により、又は、壁面への壁掛け等により設置されている。利用ユニット３０２は、液接続配管５及びガス接続配管９を介して熱源ユニット３０１に接続されており、冷媒回路の一部を構成している。
【００２８】
利用ユニット３０２は、冷媒回路の一部を構成する室内側冷媒回路を備えている。この室内側冷媒回路は、減圧装置６と、利用側熱交換器としての室内熱交換器７と、室内熱交換器７の冷媒と熱交換した後の調和空気を室内に供給するための室内送風機８を備える。
【００２９】
本実施の形態において、減圧装置６は、冷媒回路内を流れる冷媒の流量の調節等を行うために、利用ユニット３０２の液側に接続されている。
【００３０】
本実施の形態において、室内熱交換器７は、例えば、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る。室内熱交換器７は、冷房モードでは冷媒の蒸発器として機能して室内の空気を冷却し、暖房モードでは冷媒の凝縮器として機能して室内の空気を加熱する熱交換器である。
【００３１】
本実施の形態において、利用ユニット３０２は、ユニット内に室内空気を吸入して、室内空気を室内熱交換器７と熱交換した後に、調和空気として室内に供給するための室内送風機８を備えており、室内空気と室内熱交換器７を流れる冷媒とを熱交換させることが可能である。
【００３２】
室内送風機８は、室内熱交換器７に供給する調和空気の流量を可変することが可能なものであり、遠心ファンや多翼ファン等のファンと、このファンを駆動する、例えば、ＤＣファンモータからなるモータとを備えている。
【００３３】
また、利用ユニット３０２には、センサが設けられている。具体的には、室内熱交換器７の液側には、暖房モードにおける液状態の冷媒の温度（すなわち、過冷却液温度Ｔｓｃｏ）を検出する液側温度センサ２０４が設けられている。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を検出する室内温度センサ２０５が設けられている。本実施の形態において、液側温度センサ２０４及び室内温度センサ２０５は、サーミスタからなる。
【００３４】
また、減圧装置６、室内送風機８の動作は、冷房モード及び暖房モードを含む通常運転を行う通常運転制御手段として機能する制御部１０３によって制御される。
【００３５】
＜熱源ユニット３０１＞
熱源ユニット３０１は、屋外に設置されており、液接続配管５及びガス接続配管９を介して利用ユニット３０２に接続され冷媒回路を構成している。なお、本実施の形態では、それぞれ１台の熱源ユニット３０１及び利用ユニット３０２を備えた空気調和装置を例としたが、これに限定されず、それぞれ複数台の熱源ユニット３０１及び利用ユニット３０２を備えた空気調和装置であってもよい。
【００３６】
次に、熱源ユニット３０１は冷媒回路の一部を構成する室外側冷媒回路を備えている。この室外側冷媒回路は冷媒を圧縮する圧縮機１と、冷媒の流れる方向を切り換えるための四方弁２と、熱源側熱交換器としての室外熱交換器３と、室外熱交換器３に送風を行う室外送風機４と、アキュムレータ１０とを備えている。
【００３７】
本実施の形態において、圧縮機１は運転容量を可変することが可能な圧縮機であり、例えば、インバータにより制御されるモータ（図示せず）によって駆動される容積式圧縮機である。本実施の形態では、圧縮機１は１台のみであるが、これに限定されず、利用ユニット３０２の接続台数等に応じて、２台以上の圧縮機１が並列に接続されたものであってもよい。
【００３８】
本実施の形態において、四方弁２は、冷媒の流れの方向を切り換えるための弁であり、冷房モードでは、室外熱交換器３を圧縮機１において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、室内熱交換器７を室外熱交換器３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１の吐出側と室外熱交換器３のガス側とを接続するとともに圧縮機１の吸入側とガス接続配管９側とを接続する（図１の四方弁２の実線を参照）。
【００３９】
暖房モードでは、室内熱交換器７を圧縮機１において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、室外熱交換器３を室内熱交換器７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１の吐出側とガス接続配管９側とを接続するとともに圧縮機１の吸入側と室外熱交換器３のガス側とを接続することが可能である（図１の四方弁２の破線を参照）。
【００４０】
本実施の形態において、室外熱交換器３は、例えば、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る。室外熱交換器３は、冷房モードでは冷媒の凝縮器として機能し、暖房モードで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３は、ガス側が四方弁２に接続され、液側が液接続配管５に接続されている。
【００４１】
本実施の形態において、熱源ユニット３０１は、ユニット内に室外空気を吸入して、室外空気を室外熱交換器３にて熱交換した後に、室外に排出するための室外送風機４を備えており、室外空気と室外熱交換器３を流れる冷媒とを熱交換させることが可能である。
【００４２】
室外送風機４は、室外熱交換器３に供給する空気の流量を可変することが可能なものであり、プロペラファン等のファンと、このファンを駆動する、例えば、ＤＣファンモータからなるモータとを備えている。
【００４３】
本実施の形態において、アキュムレータ１０は、空気調和装置に異常が発生した時や運転制御の変更の際に伴う運転状態の過渡応答時において、液冷媒を貯留して圧縮機１への液冷媒の混入を防ぐために、圧縮機１の吸入側に接続されている。
【００４４】
また、熱源ユニット３０１には、以下に示す各種のセンサが設けられている。
（１）圧縮機１の吐出側に設けられる、吐出温度Ｔｄを検出する吐出温度センサ２０１；
（２）室外熱交換器３の液側に設けられる、液冷媒の温度を検出する液側温度センサ２０３；
（３）熱源ユニット３０１の室外空気の吸入口側に設けられる、ユニット内に流入する室外空気の温度（すなわち、外気温度Ｔcａi）を検出する室外温度センサ２０２；
（４）圧縮機１の吐出側に設けられる、吐出圧力Ｐｄを検出する吐出圧力センサ１１（高圧検出装置）；
（５）圧縮機１の吸入側に設けられる、吸入圧力Ｐｓを検出する吸入圧力センサ１２(低圧検出装置)。
【００４５】
また、圧縮機１、四方弁２、室外送風機４は、制御部１０３によって制御される。
【００４６】
上記各種温度センサによって検知された各諸量は、測定部１０１に入力され、演算部１０２によって処理される。その演算部１０２の処理結果に基づき、制御部１０３によって、圧縮機１と、四方弁２と、室外送風機４と、減圧装置６と、室内送風機８とを制御し、上記各種温度センサによって検知される各諸量が所望の制御目標範囲に収まるように制御する。
【００４７】
制御部１０３によって制御される圧縮機１、四方弁２、室外送風機４、減圧装置６、室内送風機８等を、熱源ユニット及び利用ユニットの各構成機器と定義する。
【００４８】
また、演算部１０２にて、測定部１０１で得られた運転状態量から冷媒量を演算し、記憶部１０４に記憶する。比較部１０５で演算冷媒量と予め記憶部１０４に記憶されている装置の適正冷媒量とを比較し、比較した結果から判定部１０６にて空気調和装置の冷媒量の過不足を判定する。その判定結果を報知部１０７にてＬＥＤや遠隔地のモニター等の表示装置（図示せず）に報知する。
【００４９】
以上のように、熱源ユニット３０１と利用ユニット３０２とが液接続配管５とガス接続配管９を介して接続され、空気調和装置の冷媒回路が構成されている。
【００５０】
次に、本実施の形態の空気調和装置の動作について説明する。
【００５１】
本実施の形態の空気調和装置の運転としては、利用ユニット３０２の運転負荷に応じて熱源ユニット３０１及び利用ユニット３０２の各機器の制御を行う「通常運転」がある。そして、通常運転には、少なくとも、冷房モードと暖房モードとが含まれている。
【００５２】
以下、空気調和装置の各運転モードにおける動作について説明する。
【００５３】
＜通常運転＞
まず、冷房モードについて、図１を用いて説明する。
【００５４】
冷房モードは、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の吐出側が室外熱交換器３のガス側に接続され、かつ、圧縮機１の吸入側が室内熱交換器７のガス側に接続された状態となっている。
【００５５】
また、減圧装置６は、圧縮機１の吸入側における冷媒の過熱度が所定値になるような開度に、制御部１０３により制御される。
【００５６】
本実施の形態において、圧縮機１の吸入における冷媒の過熱度は、まず、吸入圧力センサ１２により検出される圧縮機吸入圧力Ｐｓより冷媒の蒸発温度Ｔｅを演算し、吸入温度センサ２０６により検出される冷媒の吸入温度Ｔｓから、冷媒の蒸発温度Ｔｅを差し引くことによって求められる。
【００５７】
なお、室内熱交換器７に温度センサを設け、蒸発温度Ｔｅを検出し、冷媒の吸入温度Ｔｓからこの蒸発温度Ｔｅを差し引くことによって冷媒の過熱度を検出するようにしてもよい。
【００５８】
この冷媒回路の状態で、圧縮機１、室外送風機４及び室内送風機８を起動すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機１に吸入され、圧縮されて高圧のガス冷媒となる。その後、高圧のガス冷媒は、四方弁２を経由して室外熱交換器３に送られて、室外送風機４によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮されて高圧の液冷媒となる。
【００５９】
そして、この高圧の液冷媒は、液接続配管５を経由して、利用ユニット３０２に送られる。そして、減圧装置６によって減圧されて、低温低圧の気液二相冷媒となり室内熱交換器７で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。
【００６０】
ここで、減圧装置６は、圧縮機１の吸入における過熱度が所定値になるように室内熱交換器７を流れる冷媒の流量を制御しているため、室内熱交換器７において蒸発した低圧のガス冷媒は、所定の過熱度を有する状態となる。このように、室内熱交換器７には、利用ユニット３０２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。
【００６１】
この低圧のガス冷媒は、ガス接続配管９を経由して熱源ユニット３０１に送られ、四方弁２を経由して、アキュムレータ１０を通過後に、再び圧縮機１に吸入される。
【００６２】
次に、暖房モードについて説明する。
【００６３】
暖房モードは、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の吐出側が室内熱交換器７のガス側に接続され、かつ、圧縮機１の吸入側が室外熱交換器３のガス側に接続された状態となっている。
【００６４】
また、減圧装置６は、圧縮機１の吸入側における冷媒の過熱度が所定値になるような開度に、制御部１０３により制御される。
【００６５】
本実施の形態において、圧縮機１の吸入における冷媒の過熱度は、まず、吸入圧力センサ１２により検出される圧縮機吸入圧力Ｐｓより冷媒の蒸発温度Ｔｅを演算し、吸入温度センサ２０６により検出される冷媒の吸入温度Ｔｓから、冷媒の蒸発温度Ｔｅを差し引くことによって求められる。
【００６６】
なお、室外熱交換器３に温度センサを設け、蒸発温度Ｔｅを検出し、冷媒の吸入温度Ｔｓからこの蒸発温度Ｔｅを差し引くことによって冷媒の過熱度を検出するようにしてもよい。
【００６７】
この冷媒回路の状態で、圧縮機１、室外送風機４及び室内送風機８を起動すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機１に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となり、四方弁２及びガス接続配管９を経由して、利用ユニット３０２に送られる。
【００６８】
そして、利用ユニット３０２に送られた高圧のガス冷媒は、室内熱交換器７において、室内空気と熱交換を行って凝縮されて高圧の液冷媒となった後、減圧装置６によって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となる。
【００６９】
ここで、減圧装置６は、圧縮機１の吸入における過熱度が所定値になるように室内熱交換器７を流れる冷媒の流量を制御しているため、室内熱交換器７において凝縮された高圧の液冷媒は、所定の過冷却度を有する状態となる。このように、室内熱交換器７には、利用ユニット３０２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。
【００７０】
この低圧の気液二相状態の冷媒は、液接続配管５を経由して、熱源ユニット３０１の室外熱交換器３に流入する。そして、室外熱交換器３に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、室外送風機４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、四方弁２を経由して、アキュムレータ１０を通過後に、再び圧縮機１に吸入される。
【００７１】
このように、冷房モード及び暖房モードを含む通常運転を行う通常運転制御手段として機能する制御部１０３により、上記の冷房モード及び暖房モードを含む通常運転処理が行われる。
【００７２】
また、通常運転では、制御部１０３において圧縮機１の吸入側と吐出側における冷媒の過熱度及び凝縮器（冷房モードでは室外熱交換器３、暖房モードでは室内熱交換器７）出口側における冷媒の過冷却度はいずれも０度より大きくなるように制御が行われている。
【００７３】
次に、本実施の形態における、冷媒量の過不足の判定方法について冷房モードを基本として説明する。なお、冷房モードであるため、利用ユニット３０２の室内熱交換器７は蒸発器として作動し、熱源ユニット３０１の室外熱交換器３は凝縮器として作動する。また、暖房モードにおいても液接続配管５を除き、同様の手法により冷媒量の演算を行うことが可能である。
【００７４】
まず、冷媒回路を構成する各構成要素の運転状態量から、各構成要素の冷媒量を演算し、冷媒回路に存在する冷媒量を演算する方法を示す。ここで、液冷媒量の補正を実施して冷媒量を演算する。
【００７５】
次に、本実施の形態での演算冷媒量に対する液冷媒量の補正の影響及び液冷媒量の補正を実施するための手順を示す。その後、演算冷媒量及び適正冷媒量を比較することによって、冷媒量の過不足を検知する方法を示す。
【００７６】
尚、この明細書では、数式に使用する記号で初めて文中にでてくるものには、［  ］の中にその記号の単位を書くことにする。そして、無次元（単位なし）の場合は、［−］と表記する。
【００７７】
＜冷媒量の演算方法＞
演算冷媒量Ｍｒ［ｋｇ］は次式に示すように、冷媒回路を構成する各構成要素の冷媒量を各要素の運転状態から求め、その総和として得る。
【００７８】
【数１】
2010236714.tif 000003
【００７９】
冷媒は内容積Ｖ［ｍ３］もしくは平均冷媒密度ρ［ｋｇ／ｍ３］が高い要素と冷凍機油に大部分存在しているとし、本実施の形態では内容積Ｖもしくは平均冷媒密度ρが高い要素及び冷凍機油を考慮して冷媒量計算を行う。ここでいう平均冷媒密度ρが高い要素とは、圧力が高い、もしくは、二相又は液相の冷媒が通過する要素のことである。
【００８０】
本実施の形態では室外熱交換器３と、液接続配管５と、室内熱交換器７と、ガス接続配管９と、アキュムレータ１０と、冷媒回路内に存在する冷凍機油とを考慮して演算冷媒量Ｍｒ［ｋｇ］を求める。演算冷媒量Ｍｒは式（１）で示されるように各要素の内容積Ｖと平均冷媒密度ρの積の総和で表される。
【００８１】
室外熱交換器３は凝縮器として機能している。図２に示されているのは、凝縮器内での冷媒の状態である。凝縮器入口では圧縮機１の吐出側の過熱度が０度より大きくなるため、冷媒は気相となっており、また、凝縮器出口では過冷却度が０度より大きくなるため、冷媒は液相となっている。凝縮器では、温度Ｔｄの気相状態である冷媒が、温度Ｔｃａｉの室外空気によって冷却され、温度Ｔｃｓｇの飽和蒸気となり、二相状態で潜熱変化により凝縮して温度Ｔｃｓｌの飽和液となり、さらに冷却されて温度Ｔｓｃｏの液相となる。
【００８２】
凝縮器冷媒量Ｍｒ，ｃ［ｋｇ］は次式で表される。
【００８３】
【数２】
2010236714.tif 000004
【００８４】
凝縮器内容積Ｖｃ［ｍ３］は装置仕様であるため既知である。凝縮器の平均冷媒密度ρｃ［ｋｇ／ｍ３］は次式で示される。
【００８５】
【数３】
2010236714.tif 000005
【００８６】
ここで、Ｒｃｇ［−］、Ｒｃｓ［−］、Ｒｃｌ［−］はそれぞれ気相、二相、液相の容積割合、ρｃｇ［ｋｇ／ｍ３］、ρｃｓ［ｋｇ／ｍ３］、ρｃｌ［ｋｇ／ｍ３］はそれぞれ気相、二相、液相の平均冷媒密度を表す。凝縮器の平均冷媒密度を算出するためには、各相の容積割合及び平均冷媒密度を算出する必要がある。
【００８７】
まず、各相における平均冷媒密度の計算方法について説明する。
【００８８】
凝縮器における気相平均冷媒密度ρｃｇは、例えば、凝縮器入口密度ρｄ［ｋｇ／ｍ３］と凝縮器における飽和蒸気密度ρｃｓｇ［ｋｇ／ｍ３］との平均値によって求める。
【００８９】
【数４】
2010236714.tif 000006
【００９０】
凝縮器入口密度ρｄは、凝縮器入口温度（吐出温度Ｔｄに相当）と圧力（吐出圧力Ｐｄに相当）より演算することができる。また、凝縮器における飽和蒸気密度ρｃｓｇは凝縮圧力（吐出圧力Ｐｄに相当）より演算することができる。液相平均冷媒密度ρｃｌは、例えば凝縮器の出口密度ρｓｃｏ［ｋｇ／ｍ３］と凝縮器における飽和液密度ρｃｓｌ［ｋｇ／ｍ３］との平均値によって求める。
【００９１】
【数５】
2010236714.tif 000007
【００９２】
凝縮器の出口密度ρｓｃｏは、凝縮器出口温度Ｔｓｃｏと圧力（吐出圧力Ｐｄに相当）より演算することができる。また、凝縮器における飽和液密度ρｃｓｌは、凝縮圧力（吐出圧力Ｐｄ）より演算することができる。
【００９３】
凝縮器における二相平均冷媒密度ρｃｓは二相域にて熱流束一定と仮定すると次式のように表される。
【００９４】
【数６】
2010236714.tif 000008
【００９５】
ここで、ｘ［−］は冷媒の乾き度、ｆｃｇ［−］は凝縮器におけるボイド率であり、次式で表される。
【００９６】
【数７】
2010236714.tif 000009
【００９７】
ここで、ｓ［−］はスリップ比である。スリップ比ｓの演算式はこれまでに多くの実験式が提案されており、質量流束Ｇｍｒ［ｋｇ／（ｍ２ｓ）］、凝縮圧力(吐出圧力Ｐｄに相当)、乾き度ｘの関数として表される。
【００９８】
【数８】
2010236714.tif 000010
【００９９】
質量流束Ｇｍｒは圧縮機の運転周波数によって変化するため、本手法でスリップ比ｓを計算することによって、圧縮機１の運転周波数に対する演算冷媒量Ｍｒの変化を検出することが可能となる。
【０１００】
質量流束Ｇｍｒは、凝縮器での冷媒流量から求めることができる。
【０１０１】
本実施の形態の空気調和装置は、室外熱交換器３（熱源側熱交換器）又は室内熱交換器７（利用側熱交換器）、冷媒流量を演算する冷媒流量演算部を備え、冷媒流量演算部は、スリップ比ｓを用いて室外熱交換器３又は室内熱交換器７を流れる冷媒流量に対する室外熱交換器３又は室内熱交換器７の圧縮機１の運転周波数に対する演算冷媒量Ｍｒの変化を検出することが可能となる。
【０１０２】
次に、各相における容積割合の計算方法について説明する。容積割合は伝熱面積の比によって表されるため、次式が成り立つ。
【０１０３】
【数９】
2010236714.tif 000011
【０１０４】
ここで、Ａｃｇ［ｍ２］、Ａｃｓ［ｍ２］、Ａｃｌ［ｍ２］はそれぞれ凝縮器における気相、二相、液相の伝熱面積、Ａｃ［ｍ２］は凝縮器の伝熱面積である。また、凝縮器における気相、二相、液相でのそれぞれの領域での比エンタルピー差をΔＨ［ｋＪ／ｋｇ］とし、冷媒と熱交換する媒体との平均温度差をΔＴｍ［℃］とすると、熱収支バランスより、各相において以下の式が成り立つ。
【０１０５】
【数１０】
2010236714.tif 000012
【０１０６】
ここで、Ｇｒ［ｋｇ／ｈ］は冷媒の質量流量、Ａ［ｍ２］は伝熱面積、Ｋ［ｋＷ／（ｍ２℃）］は熱通過率である。各相の熱通過率Ｋを一定と仮定すると、容積割合は比エンタルピー差ΔＨ［ｋＪ／ｋｇ］、冷媒と室外空気の温度差ΔＴ［℃］で割った値に比例する。
【０１０７】
しかしながら、風速分布により、パスごとに、風が当たらない場所は液相が少なく、風が当たりやすい場所は伝熱が促進されるために液相が多くなると考えられる。また、冷媒のパスの分配のばらつきにより、冷媒が偏在化すると考えられる。そこで、各相の容積割合を算出する際に、液相部に対して凝縮器液相割合補正係数α［−］を乗じて前記の現象に対する補正を行う。以上から、次式が導出される。
【０１０８】
【数１１】
2010236714.tif 000013
【０１０９】
ここで、ΔＨｃｇ［ｋＪ／ｋｇ］、ΔＨｃｓ［ｋＪ／ｋｇ］、ΔＨｃｌ［ｋＪ／ｋｇ］はそれぞれ気相、二相、液相での冷媒の比エンタルピー差、ΔＴｃｇ［℃］、ΔＴｃｓ［℃］、ΔＴｃｌ［℃］はそれぞれ各相と室外空気との温度差である。
【０１１０】
ここで、凝縮器液相割合補正係数αは測定データにより求められる値であり、機器仕様、特に凝縮器仕様によって変化する値である。
【０１１１】
凝縮器液相割合補正係数αにより、凝縮器の運転状態量から、凝縮器に存在する液相の冷媒の割合を補正することができる。
【０１１２】
ΔＨｃｇは、凝縮器入口の比エンタルピー（圧縮機１の吐出比エンタルピーに相当）から飽和蒸気の比エンタルピーを差し引くことによって求める。吐出比エンタルピーは、吐出圧力Ｐｄ及び吐出温度Ｔｄを演算することによって得られ、凝縮器における飽和蒸気の比エンタルピーは、凝縮圧力（吐出圧力Ｐｄに相当）より演算することができる。
【０１１３】
また、ΔＨｃｓは、凝縮器における飽和蒸気の比エンタルピーから凝縮器における飽和液の比エンタルピーを差し引くことによって求める。凝縮器における飽和液の比エンタルピーは、凝縮圧力（吐出圧力Ｐｄに相当）より演算することができる。
【０１１４】
また、ΔＨｃｌは、凝縮器における飽和液の比エンタルピーから凝縮器出口の比エンタルピーを差し引くことによって得られる。凝縮器出口の比エンタルピーは、凝縮圧力（吐出圧力Ｐｄに相当）及び凝縮器出口温度Ｔｓｃｏを演算することによって得られる。
【０１１５】
凝縮器における気相と室外空気との温度差ΔＴｃｇ［℃］は、凝縮器入口温度（吐出温度Ｔｄに相当）と凝縮器における飽和蒸気温度Ｔｃｓｇ［℃］と室外空気の入口温度Ｔｃａi［℃］とを用いて、対数平均温度差として次式で表せる。
【０１１６】
【数１２】
2010236714.tif 000014
【０１１７】
凝縮器における飽和蒸気温度Ｔｃｓｇは、凝縮圧力（吐出圧力Ｐｄに相当）より演算することができる。二相と室外空気との平均温度差ΔＴｃｓは、凝縮器における飽和蒸気温度Ｔｃｓｇ及び飽和液温度Ｔｃｓｌを用いて次式で表される。
【０１１８】
【数１３】
2010236714.tif 000015
【０１１９】
凝縮器における飽和液温度Ｔｃｓｌは、凝縮圧力（吐出圧力Ｐｄに相当）より演算することができる。液相と室外空気との平均温度差ΔＴｃｌは、凝縮器出口温度Ｔｓｃｏと凝縮器における飽和液温度Ｔｃｓｌと室外空気の入口温度Ｔｃａｉを用いて、対数平均温度差として次式で表せる。
【０１２０】
【数１４】
2010236714.tif 000016
【０１２１】
以上により、各相における平均冷媒密度及び、容積割合を算出することが可能となり、凝縮器平均冷媒密度ρｃを算出することができる。
【０１２２】
液接続配管冷媒量Ｍｒ，ＰＬ［ｋｇ］及びガス接続配管冷媒量Ｍｒ，ＰＧ［ｋｇ］はそれぞれ次式で表される。
【０１２３】
【数１５】
2010236714.tif 000017
【０１２４】
【数１６】
2010236714.tif 000018
【０１２５】
ここで、ρＰＬ［ｋｇ／ｍ３］は液接続配管平均冷媒密度であり、例えば、液接続配管入口温度（凝縮器出口温度Ｔｓｃｏに相当）と液接続配管入口圧力（吐出圧力Ｐｄに相当）を演算して求められる。
【０１２６】
暖房運転の場合、液接続配管５での冷媒は気液二相状態となるため、ρPLは蒸発器入口の乾き度xei[-]を用いて次式にて表される。
【０１２７】
【数１７】
2010236714.tif 000019
【０１２８】
【数１８】
2010236714.tif 000020
【０１２９】
ρｅｓｇ［ｋｇ／ｍ３］及びρｅｓｌ［ｋｇ／ｍ３］はそれぞれ蒸発器における飽和蒸気及び飽和液密度であり、蒸発圧力（吸入圧力Ｐｓに相当）よりそれぞれ演算することができる。Ｈｅｓｇ［ｋＪ／ｋｇ］及びＨｅｓｌ［ｋＪ／ｋｇ］はそれぞれ蒸発器における飽和蒸気及び飽和液比エンタルピーであり、蒸発圧力（吸入圧力Ｐｓに相当）を演算してそれぞれ得られる。また、Ｈｅｉは蒸発器入口比エンタルピーであり、凝縮器出口温度Ｔｓｃｏより演算することができる。
【０１３０】
また、ρＰＧ［ｋｇ／ｍ３］はガス接続配管平均冷媒密度であり、例えば、ガス接続配管出口温度（吸入温度Ｔｓに相当）とガス接続配管出口圧力（吸入圧力Ｐｓに相当）を演算して求められる。
【０１３１】
ＶＰＬ［ｍ３］及びＶＰＧ［ｍ３］はそれぞれ液接続配管内容積及びガス接続配管内容積であり、新規設置、もしくは過去の設置情報が保持されていることにより、配管長の情報を取得することができるため、既知の値である場合と、過去の設置情報が破棄されていることにより、配管長の情報を取得することができず、未知の値である場合とがある。
【０１３２】
配管長の情報を取得できない場合、装置設置後に試運転を実施し、冷媒回路の運転状態量から液接続配管及びガス接続配管を除く冷媒量Ｍｒ”［ｋｇ］を演算し、適正冷媒量Ｍｒ’［ｋｇ］から先に演算した冷媒量Ｍｒ”を差し引くことによって液接続配管５及びガス接続配管９の合計の冷媒量Ｍｒを演算する。
【０１３３】
ここで、液接続配管５及びガス接続配管９の長さＬ［ｍ］は等しいとすると、液接続配管５、ガス接続配管９の断面積ＡＰＬ［ｍ２］、ＡＰＧ［ｍ２］と、液接続配管５、ガス接続配管９の平均冷媒密度ρＰＬ［ｋｇ／ｍ３］、ρＰＧ［ｋｇ／ｍ３］より、次式により配管長Ｌ[ｍ]を算出することが可能となる。
【０１３４】
【数１９】
2010236714.tif 000021
【０１３５】
配管長Ｌ[ｍ]から、液接続配管内容積ＶＰＬ及びガス接続配管内容積ＶＰＧを算出することができる。
【０１３６】
また、液接続配管５の平均冷媒密ρＰＬは温度によって変化するため、液接続配管５における放熱ロスが冷媒量の演算に影響を及ぼす。そのため、液接続配管５の上流側及び下流側に温度センサを付加し、両温度センサの平均値を液接続配管５の温度にすることによって、冷媒量の演算精度を向上させることができる。
【０１３７】
また、ガス接続配管９の平均冷媒密度ρＰＧは圧力によって変化するため、ガス接続配管９における圧力損失が冷媒量の演算に影響を及ぼす。そのため、ガス接続配管９の上流側及び下流側に圧力センサを付加し、両圧力センサの平均値をガス接続配管９の圧力にすることによって、冷媒量の演算精度を向上させることができる。
【０１３８】
室内熱交換器７は蒸発器として機能している。図３は、蒸発器内での冷媒の状態を表すものである。蒸発器入口では、冷媒は二相となっており、蒸発器出口では、圧縮機１の吸入側の過熱度が０度より大きくなっているため、冷媒は気相となっている。蒸発器入口において、温度Ｔｅｉ［℃］の二相状態である冷媒は、温度Ｔeａi［℃］の室内吸込空気によって加熱され、温度Ｔｅｓｇ［℃］の飽和蒸気となり、さらに加熱されて温度Ｔｓ［℃］の気相となる。蒸発器冷媒量Ｍｒ，ｅ［ｋｇ］は次式で表される。
【０１３９】
【数２０】
2010236714.tif 000022
【０１４０】
ここで、Ｖｅ［ｍ３］は蒸発器内容積であり、機器仕様であるため、既知である。ρｅは蒸発器平均冷媒密度［ｋｇ／ｍ３］であり、次式で表される。
【０１４１】
【数２１】
2010236714.tif 000023
【０１４２】
ここで、Ｒｅｓ［−］、Ｒｅｇ［−］はそれぞれ二相、気相の容積割合、ρｅｓ［ｋｇ／ｍ３］、ρｅｇ［ｋｇ／ｍ３］はそれぞれ二相、気相の平均冷媒密度を表す。蒸発器の平均冷媒密度を算出するためには、各相の容積割合及び平均冷媒密度を算出する必要がある。
【０１４３】
まず、平均冷媒密度の計算方法について説明する。蒸発器における二相平均冷媒密度ρｅｓは二相域にて熱流束一定と仮定すると次式のように表される。
【０１４４】
【数２２】
2010236714.tif 000024
【０１４５】
ここで、ｘ［−］は冷媒の乾き度、ｆｅｇ［−］は蒸発器におけるボイド率であり、次式で表される。
【０１４６】
【数２３】
2010236714.tif 000025
【０１４７】
ここで、ｓ［−］はスリップ比である。スリップ比ｓの演算式はこれまでに多くの実験式が提案されており、質量流束Ｇｍｒ［ｋｇ／（ｍ２ｓ）］、吸入圧力Ｐｓ、乾き度ｘの関数として表される。
【０１４８】
【数２４】
2010236714.tif 000026
【０１４９】
質量流束Ｇｍｒは圧縮機１の運転周波数によって変化するため、本手法でスリップ比ｓを計算することによって、圧縮機１の運転周波数に対する演算冷媒量Ｍｒの変化を検出することが可能となる。
【０１５０】
質量流束Ｇｍｒは、蒸発器での冷媒流量から求めることができる。
【０１５１】
蒸発器における気相平均冷媒密度ρｅｇは、例えば蒸発器における飽和蒸気密度ρｅｓｇと蒸発器出口密度ρｓ［ｋｇ／ｍ３］との平均値によって求める。
【０１５２】
【数２５】
2010236714.tif 000027
【０１５３】
蒸発器における飽和蒸気密度ρｅｓｇは、蒸発圧力（吸入圧力Ｐｓに相当）より演算することができる。蒸発器出口密度（吸入密度ρｓに相当）は、蒸発器出口温度（吸入温度Ｔｓに相当）と圧力（吸入圧力Ｐｓに相当）より演算することができる。
【０１５４】
次に、各相における容積割合の計算方法について説明する。容積割合は伝熱面積の比によって表されるため、次式が成り立つ。
【０１５５】
【数２６】
2010236714.tif 000028
【０１５６】
ここで、Ａｅｓ［ｍ２］、Ａｅｇ［ｍ２］はそれぞれ蒸発器における二相、気相の伝熱面積、Ａｅ［ｍ２］は蒸発器の伝熱面積である。また、二相、気相でのそれぞれの領域での比エンタルピー差をΔＨとし、冷媒と熱交換する媒体との平均温度差をΔＴｍとすると、熱収支バランスより、各相において以下の式が成り立つ。
【０１５７】
【数２７】
2010236714.tif 000029
【０１５８】
ここで、Ｇｒ［ｋｇ／ｈ］は冷媒の質量流量、Ａ［ｍ２］は伝熱面積、Ｋは熱通過率［ｋＷ／（ｍ２℃）］である。各相の熱通過率Ｋを一定と仮定すると、容積割合は比エンタルピー差ΔＨ［ｋＪ／ｋｇ］、冷媒と室外空気の温度差ΔＴ［℃］で割った値に比例し、次の比例式が成り立つ。
【０１５９】
【数２８】
2010236714.tif 000030
【０１６０】
ここで、ΔＨｅｓ［ｋＪ／ｋｇ］、ΔＨｅｇ［ｋＪ／ｋｇ］それぞれ二相、気相での冷媒の比エンタルピー差、ΔＴｅｓ［℃］、ΔＴｅｇ［℃］はそれぞれ各相と室内空気との平均温度差である。
【０１６１】
ΔＨｅｓは蒸発器における飽和蒸気の比エンタルピーから、蒸発器入口比エンタルピーを差し引くことによって求める。蒸発器における飽和蒸気の比エンタルピーは、蒸発圧力（吸入圧力Ｐｓに相当）を演算して得られ、蒸発器入口比エンタルピーは、凝縮器出口温度Ｔｓｃｏより演算することができる。
【０１６２】
また、ΔＨｅｇは、蒸発器出口の比エンタルピー（吸入比エンタルピーに相当）から蒸発器における飽和蒸気の比エンタルピーを差し引くことによって求める。蒸発器出口の比エンタルピーは、出口温度（吸入温度Ｔｓに相当）及び圧力（吸入圧力Ｐｓに相当）を演算することによって得られる。
【０１６３】
蒸発器における二相と室内空気との平均温度差ΔＴｅｓは次式で表される。
【０１６４】
【数２９】
2010236714.tif 000031
【０１６５】
蒸発器における飽和蒸気温度Ｔｅｓｇは、蒸発圧力（吸入圧力Ｐｓに相当）を演算して得られ、蒸発器入口温度Ｔｅｉは蒸発圧力（吸入圧力Ｐｓに相当）と蒸発器における入口乾き度ｘｅｉより演算することができる。気相と室内空気との平均温度差ΔＴｅｇは対数平均温度差として次式で表される。
【０１６６】
【数３０】
2010236714.tif 000032
【０１６７】
蒸発器出口温度Ｔｅｇは吸入温度Ｔｓとして得られる。
【０１６８】
以上により、各相における平均冷媒密度及び、容積割合を算出することが可能となり、蒸発器平均冷媒密度ρｅを算出することができる。
【０１６９】
アキュムレータ１０入口及び出口では、圧縮機１の吸入側の過熱度が０度より大きくなっているため、冷媒は気相となっている。アキュムレータ冷媒量Ｍｒ，ＡＣＣ［ｋｇ］は次式で表される。
【０１７０】
【数３１】
2010236714.tif 000033
【０１７１】
ここで、ＶＡＣＣ［ｍ３］はアキュムレータ内容積であり、機器仕様によって決まるため、既知の値である。ρＡＣＣ［ｋｇ／ｍ３］はアキュムレータ平均冷媒密度であり、アキュムレータ入口温度（吸入温度Ｔｓに相当）と入口圧力（吸入圧力Ｐｓに相当）を演算して求められる
冷凍機油に溶解している冷媒量Ｍｒ，ＯＩＬ［ｋｇ］は、次式で表される。
【０１７２】
【数３２】
2010236714.tif 000034
【０１７３】
ここで、ＶＯＩＬ［ｍ３］は、冷媒回路内に存在する冷凍機油の体積であり、機器仕様であるため、既知である。ρＯＩＬ［ｋｇ／ｍ３］及びφＯＩＬ［−］は、それぞれ冷凍機油の密度及び油に対する冷媒の溶解度である。大部分の冷凍機油が圧縮機１及びアキュムレータ１０に存在しているとすると、冷凍機油密度ρＯＩＬは一定値で扱え、また、油に対する冷媒の溶解度φ［−］は次式にて示すように、吸入温度Ｔｓと吸入圧力Ｐｓを演算して求められる。
【０１７４】
【数３３】
2010236714.tif 000035
【０１７５】
以上により各要素における冷媒量の計算手順を示したが、ここで、構成要素の間を接続する配管等の計算では考慮されていない要素において液冷媒が存在していると、演算冷媒量の精度に影響を及ぼす。また、冷媒回路に冷媒を充填する際、適正冷媒量の算出の際の計算ミスや充填作業ミスがあると、現地において実際に充填された冷媒量である初期封入冷媒量と適正冷媒量との間に差異が生じる。そこで次式に示される、追加冷媒量Ｍｒ，ＡＤＤ［ｋｇ］を式（１）での演算冷媒Ｍｒの算出時に付加し、液相容積・初期封入冷媒量補正を行う。
【０１７６】
【数３４】
2010236714.tif 000036
【０１７７】
ここでβ［ｍ３］は、液相容積・初期封入冷媒量補正係数であり、実機測定データにより求める。ρｌ［ｋｇ／ｍ３］は液相密度であり、本実施の形態では凝縮器出口密度ρｓｃｏとする。凝縮器出口密度ρｓｃｏは、凝縮器出口圧力（吐出圧力Ｐｄに相当）と温度Ｔｓｃｏを演算して求められる。
【０１７８】
液相容積・初期封入冷媒量補正係数βは機器仕様によって変化するが、初期封入冷媒量の適正冷媒量に対する差異も補正するため、機器へ冷媒を充填するごとに決定する必要がある。
【０１７９】
また、例えば、液接続配管５又はガス接続配管９の内容積が大きい場合、液相容積・初期冷媒量補正係数βを延長配管仕様（液接続配管５又はガス接続配管９の仕様）より求めてもよい。この場合における液相容積・初期封入冷媒量補正係数β’は、次式にて表される。
【０１８０】
【数３５】
2010236714.tif 000037
【０１８１】
ここで、ＶＰＬ［ｍ３］及びＶＰＧ［ｍ３］は、それぞれ液及びガス接続配管内容積であり、機器仕様により決定される値である。また、Ｍｒ’［ｋｇ］は初期封入冷媒量であり、ρ’ＰＬ［ｋｇ／ｍ３］及びρ’ＰＧ［ｋｇ／ｍ３］はそれぞれ液及びガス接続配管における適正冷媒量時の平均冷媒密度であり、測定データにより求める。β’を用いた場合における液相容積・初期封入冷媒量補正は次式のようになる。
【０１８２】
【数３６】
2010236714.tif 000038
【０１８３】
式（３４）の代わりに、式（３６）にて算出したＭｒ，ＡＤＤを式（１）に付加することによって液相容積・初期封入冷媒量補正を行うことができる。
【０１８４】
以上により、凝縮器冷媒量Ｍｒ，ｃと、液接続配管冷媒量Ｍｒ，ＰＬと、蒸発器冷媒量Ｍｒ，ｅと、ガス接続配管冷媒量Ｍｒ，ＰＧと、アキュムレータ冷媒量Ｍｒ，ＡＣＣと、油溶解冷媒量Ｍｒ，ＯＩＬと、追加冷媒量Ｍｒ，ＡＤＤを、計算することが可能となり、演算冷媒量Ｍｒを求めることができる。
【０１８５】
＜演算冷媒量への液冷媒量の補正の影響＞
演算冷媒量Ｍｒを求めるにあたり、本実施の形態では凝縮器液相割合補正及び液相容積・初期封入冷媒量補正の２つの補正を実施した。ここで、補正が演算冷媒量に及ぼす影響の概念図を図４に示す。冷媒量が多いほど凝縮器出口の過冷却度が大きくなり、凝縮器における液冷媒量が多くなる。凝縮器液相割合補正を行うことによって冷媒量に対する凝縮器の液冷媒量の変化を大きくしていると理解できる。また、液相容積・初期封入冷媒量補正を実施することによって補正前では考慮していなかった液相の冷媒を付加していると理解できる。
【０１８６】
＜液冷媒量の補正実施手順＞
凝縮器液相割合補正係数α及び液相容積・初期封入冷媒量補正係数βは、機器仕様及び運転モードによって変化する。したがって、機器仕様及び運転モードごとに試験を必要とする。
【０１８７】
具体的に、凝縮器液相割合補正係数α及び液相容積・初期封入冷媒量補正係数βの決定方法について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。
【０１８８】
まず、ステップＳ１１にて開発機で適正冷媒量及び過剰もしくは不足の異常として検知する冷媒量を含めて少なくとも２回の試験を実施する。
【０１８９】
次に、ステップＳ１２にて試験データそれぞれから冷媒量Ｍｒを算出する。
【０１９０】
次に、ステップＳ１３にて演算値と実測値が等しくなるように、凝縮器液相割合補正係数α及び液相容積・初期封入冷媒量補正係数βに関して、最小二乗法等により２点補正を実施し、それぞれ求める。
【０１９１】
次に、ステップＳ１４にて現地設置機で通常運転時に運転状態量の測定データを取得する。
【０１９２】
次に、ステップＳ１５にて通常運転時の測定データから演算冷媒量を算出する。
【０１９３】
次に、ステップＳ１６にて適正冷媒量と演算冷媒量が等しくなるように、液相容積・初期封入冷媒量係数βに関して、最小二乗法等により１点補正を実施し、求める。
【０１９４】
求めた補正係数は記憶部１０４にて記憶しておき、冷媒量演算時に適用する。なお、仕様及び冷暖房モードそれぞれにおいて図５に示す動作を行い、凝縮器液相割合補正係数α及び液相容積・初期封入冷媒量補正係数βを求める。
【０１９５】
冷媒漏洩を検知後、異常部位を補修し、冷媒を再充填するが、この再充填後における凝縮器液相割合補正係数α及び液相容積・初期封入冷媒量補正係数βの処理について説明する。
【０１９６】
凝縮器液相割合補正係数αは、機器仕様、特に凝縮器仕様に影響される係数であるため、異常部位補修前後において仕様の変更がなされていなければ、再充填前と同様の値を適用できる。
【０１９７】
液相容積・初期封入冷媒量補正係数βは、初期封入冷媒量と適正冷媒量との差異も補正するため、冷媒充填ごとに値を決定する必要がある。
【０１９８】
冷媒再封入後の補正係数の決定方法を、図６に示す動作フローチャートを用いて説明する。
【０１９９】
まず、ステップＳ２１にて適正冷媒量Ｍｒ‘を再充填後、ステップＳ２２にて凝縮器液相割合補正係数αを再充填前と同様の値を適用する。
【０２００】
次に、ステップＳ２３で通常運転時に運転状態量の測定データを取得する。
【０２０１】
ステップＳ２４にて冷媒量を演算する。
【０２０２】
次に、ステップＳ２５で演算冷媒量と適正冷媒量が等しくなるように、液相容積・初期封入冷媒量補正にて１点補正を実施し、液相容積・初期封入冷媒量補正係数βを求める。
【０２０３】
求めた補正係数は記憶部１０４にて記憶しておき、冷媒量演算時に適用する。
【０２０４】
補正方法は液相部に関係した補正を実施していれば、上述した方法に限定されず、また、補正箇所が多いほど、冷媒量を高精度に演算することが可能になる。
【０２０５】
また、補正を実施の際には、少なくとも補正係数の分だけ測定データを要する。また、補正係数は実機仕様に大きく影響をされるため、機器ごとに測定データを要する。
【０２０６】
＜冷媒量の過不足の判定＞
次に、演算冷媒量から冷媒量の過不足を判定する方法を説明する。冷媒量の過不足は冷媒充填過不足率ｒ［％］を用いて判定する。各種センサ情報を図１の測定部１０１に取得後、予め記憶部１０４に取得しておいた凝縮器液相割合補正係数α及び液相容積・初期封入冷媒量補正係数βを用いて演算部１０２にて上記方法によって演算冷媒量Ｍｒを演算し、予め記憶部１０４に取得しておいた適正冷媒量Ｍｒ’を用いて次式に示す冷媒充填過不足率ｒを演算する。
【０２０７】
【数３７】
2010236714.tif 000039
【０２０８】
冷媒充填過不足率ｒと予め記憶部１０４に取得しておいた下限閾値Ｘｌ［％］又は上限閾値Ｘｕ［％］とが比較部１０５にて比較され、冷媒量の過不足の判定を判定部１０６にて行い、その判定結果に基づいて、報知部１０７にて冷媒量の過不足をＬＥＤ等によって報知する処理が行われる。
【０２０９】
図７を用いて判定部１０６の動作を具体的に説明すると、例えば、下限閾値Ｘｌ＝−ｂ％、上限閾値Ｘｕ＝＋ｂ％である場合、冷媒充填過不足率ｒが−ｂ以下であれば冷媒量過剰と判定され、＋ｂ以上であれば冷媒量不足と判定される。
【０２１０】
また、ディスプレイ等の表示手段に冷媒充填過不足率ｒを出力させることによって、作業者が冷媒回路内の冷媒量の状態を確認しやすくなる。
＜冷媒漏洩量判定の実行及び確認手順＞
冷媒漏洩量判定の実行及び確認手順を図８に示すフローチャートを用いて説明する。
【０２１１】
まず、一定時間（例えば、１日ごと等）経過した場合に、タイマー等を用いて自動で、又はディップスイッチ等を用いて手動で、ステップＳ３１にて、温度、圧力等の運転状態量を取得し、室内・室外の空気温度の環境条件および熱源ユニット３０１および利用ユニット３０２の冷凍サイクルの運転状態を測定する。
【０２１２】
ここで、熱源ユニット３０１の室外送風機４及び利用ユニット３０２の室内送風機８の送風量と、熱源ユニット３０１の圧縮機１の運転周波数と、減圧装置６の開口面積とに関して、変化量をできるだけ小さい時にステップ３１における運転状態データの取得を行うことによって、冷凍サイクルが安定し、過渡的な特性が減少するため、冷媒量の過不足の判定を高精度化できる。
【０２１３】
また、例えば移動平均データを用いることで、データの過渡的な特性を減少させることができ、冷媒量の過不足の判定を高精度化できる。
【０２１４】
次に、ステップＳ３２にて、運転状態量から演算冷媒量Ｍｒが演算され、ステップＳ３３にて冷媒充填過不足率ｒを演算する。
【０２１５】
ステップＳ３４にて冷媒充填過不足率ｒと下限閾値Ｘｌとが比較され、冷媒充填過不足率ｒが下限閾値Ｘｌよりも小さい場合は、冷媒量過剰と判定し、ステップＳ３５にて冷媒過剰の異常を報知し、冷媒充填過不足率ｒが表示される。
【０２１６】
冷媒充填過不足率ｒが下限閾値Ｘｌよりも大きい場合は、ステップＳ３６にて冷媒充填過不足率ｒと上限閾値Ｘｕとが比較され、冷媒充填過不足率ｒが上限閾値Ｘｕよりも大きい場合は、冷媒量不足と判定し、ステップＳ３７にて冷媒量不足の異常を報知し、冷媒充填過不足率ｒが表示される。
【０２１７】
冷媒充填過不足率ｒが上限閾値Ｘｕよりも小さい場合は、冷媒量を正常と判定し、ステップＳ３８にて正常を報知し、冷媒充填過不足率ｒが表示され、検知を終了する処理が行われる。
【０２１８】
ステップＳ３５、ステップＳ３７及びステップＳ３８にて冷媒充填過不足率ｒを表示させておくことによって、作業者がより詳細に装置の状態を把握することが可能となり、メンテナンス性の向上を図ることができる。
【０２１９】
ここで、冷媒量の過不足の判定の実行間隔を短くすることによって冷媒の漏れを早期発見し機器の故障を未然に防止することができる。
【０２２０】
また、図９に示すように、冷媒充填過不足率ｒとその判定日時を記憶部１０４にて保持しておくことによって、冷媒充填過不足率ｒのトレンド変化から、冷媒漏洩を予測することが可能となる。また、冷媒量不足の異常報知が発生した場合に、冷媒漏れの原因を判断する際に有益な情報となる。
【０２２１】
換言すれば、記憶部１０４は、演算冷媒量Ｍｒと適正冷媒量Ｍｒ’との乖離度を逐次記憶し、演算冷媒量Ｍｒと適正冷媒量Ｍｒ’との乖離度のトレンド変化から冷媒回路の冷媒漏れを予測する。
【０２２２】
また、空気調和装置に、空気調和装置の各構成機器を管理して運転データを電話回線、ＬＡＮ回線、無線などの外部との通信を行い取得する管理装置としてのローカルコントローラを接続し、このローカルコントローラを空気調和装置の運転データを受信する情報管理センターの遠隔サーバにネットワークを介して接続し、遠隔サーバに運転状態量を記憶するディスク装置等の記憶装置を接続することによって、冷媒量判定システムを構成してもよい。
【０２２３】
例えば、ローカルコントローラを空気調和装置の運転状態量を取得する測定部１０１および運転状態量を演算する演算部１０２とし、記憶装置を記憶部１０４とし、遠隔サーバを比較部１０５、判定部１０６、及び報知部１０７として機能させる等の構成が考えられる。この場合には、空気調和装置には現在の運転状態量から演算冷媒量Ｍｒ及び冷媒充填過不足率ｒを演算比較する機能を有しておく必要がなくなる。また、このように遠隔監視できるシステムを構成することによって、定期メンテナンス時に、作業者が現地に赴いて冷媒量の過不足を確認する作業の必要が無くなるため、機器の信頼性、操作性が向上する。
【０２２４】
記憶部１０４は、空気調和装置内部の基板内のメモリまたは圧縮機１に付属するメモリまたは空気調和装置外部に設置され空気調和装置と有線または無線で接続された機器内のメモリであり、書き換え可能なメモリで構成されたものである。
【０２２５】
以上、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施の形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。例えば、上述の実施の形態では、冷暖切り換え可能な空気調和装置に本発明を適用した例を説明したが、これに限定されず、冷房もしくは暖房専用の空気調和装置に本発明を適用してもよい。
【０２２６】
また、以上述べたものは、冷媒が凝縮過程において二相状態となるものについてであるが、冷凍サイクル内の冷媒がＣＯ２などの高圧冷媒で超臨界点以上の圧力で状態変化する場合（超臨界領域での物性変化を伴う）であっても、ガスクーラーにおいて、高圧側圧力Ｐｄに対して擬臨界温度以下では液相として扱えるとすれば、液冷媒量の補正を適用することができる。
【０２２７】
また、本実施の形態では、圧縮機１の吸入側の過熱度を０度より大きくすることによってアキュムレータ１０内をガス冷媒で満たされるようにしているが、アキュムレータ１０に液冷媒が混入している場合においても、例えばアキュムレータ１０の液面を検知するセンサを付加し、液面検知を行うことによって、液及びガス冷媒の体積比が既知となるため、アキュムレータ１０に存在する冷媒量を演算することが可能となる。
【０２２８】
本実施の形態では、冷媒量が少なくなるほど、凝縮器出口の過冷却度は減少するが、冷媒量が減少した場合、凝縮器出口が気液二相状態となるため、温度及び圧力の測定のみでは凝縮器出口の状態を決定することができなくなり、演算冷媒量の算出が困難となる。この場合は、凝縮器の過冷却度が０度となったら冷媒量不足として異常報知とする。
【０２２９】
実施の形態２．
＜機器構成＞
次に、本発明の実施の形態２について図１０を参照して説明するが、実施の形態１と同一構造部分については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【０２３０】
図１０は本発明の実施の形態２における冷凍機（冷凍サイクル装置）の冷媒回路を示すものである。実施の形態２の冷媒回路は実施の形態１の冷媒回路に対して、四方弁２を取りはずし、室外熱交換器３の後に余剰冷媒を溜めるレシーバ１３と過冷却コイル１４とを有し、その後に圧縮機１へのインジェクション流路（分配回路）と室内熱交換器７への流入流路を設けている。インジェクション流路は、減圧装置１５（第２の減圧装置）を備える。
【０２３１】
過冷却コイル１４と、減圧装置１５を有するインジェクション流路とにより、一つのバイパスユニットを構成する。複数のバイパスユニットを有する構成でもよい。
【０２３２】
圧縮機１へのインジェクション流路へ流れた冷媒は減圧装置１５（第２の減圧装置）にて減圧後、過冷却コイル１４にてレシーバ１３を通過した冷媒によって過熱され、圧縮機１へと流入する構成となっている。
【０２３３】
また、レシーバ１３を通過した冷媒は、過冷却コイル１４にて減圧装置１５を通過した冷媒によって冷却され、その後、冷媒は液接続配管５と減圧装置１５に流入する冷媒とに分配され、液接続配管５に流入した冷媒はその後、減圧装置６へと流入する。
【０２３４】
室外熱交換器３を圧縮機１において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、室内熱交換器７を室外熱交換器３において凝縮される冷媒の蒸発器として機能させる機器仕様となっている。利用ユニット３０２の出力容量は機器設置時に決定されるため、熱源ユニット３０１のレシーバ１３に予め余剰冷媒を貯留しておく。
【０２３５】
＜冷媒量に対する冷凍サイクル運転状態の変化＞
図１１に本実施の形態における冷媒充填過不足率ｒに対するレシーバ１３の液冷媒量及び過冷却コイル１４の過冷却度の変化を示す。本実施の形態では、レシーバ１３に液冷媒が存在する場合、図１１から分かるように、冷媒充填過不足率ｒに対してレシーバ１３における液冷媒量は減少するが、過冷却コイル１４の過冷却度は変化しておらず、運転状態が変化していないことが分かる。
【０２３６】
したがって、この場合は運転状態から冷媒量の変化を演算することができない。しかしながら、レシーバ１３の液冷媒量が０ｋｇの場合、冷媒充填過不足率ｒに対して過冷却コイル１４の過冷却度は減少し、運転状態が変化していることが分かる。したがって、運転状態から冷媒量の変化を演算することができる。
【０２３７】
本実施の形態のように、レシーバ１３を備えている冷媒回路において、冷媒量の不足を判定する場合、レシーバ１３に存在する冷媒が全て飽和蒸気となるほど、上限閾値Ｘｕを大きくすることによって、運転状態量から演算冷媒量Ｍｒ及び冷媒充填過不足率ｒを計算することが可能となり、冷媒量の不足を判定することが可能となる。
【０２３８】
また、レシーバ１３に液冷媒が存在している場合においても、例えば、レシーバ１３に液面を検知するセンサを付加し、液面検知を行うことによって、液及びガス冷媒の体積比が既知となり、レシーバ１３の冷媒量を演算することができるので、レシーバ１３の液冷媒が無くなる前に、冷媒漏洩を早期に検知することが可能となる。
【０２３９】
しかし、本実施の形態のように、レシーバ１３を備えている冷媒回路において、レシーバ１３に液面を検知するセンサを付加せず、かつレシーバ１３に液冷媒が存在する状態において、冷媒量の過不足を判定したい場合は、通常運転による検知は困難となるため、レシーバ１３内の液冷媒を凝縮器へ極力貯留させるための特殊運転をする必要がある。
【０２４０】
＜余剰冷媒追い出し運転＞
特殊運転では、圧縮機１出口における圧力が所定値になるように、制御部１０３が圧縮機１の運転周波数（運転容量）を高くして凝縮圧力を高くすることにより、凝縮器においてガス冷媒量が減少し、レシーバ１３内の液冷媒を凝縮器に貯留させることができる。
【０２４１】
上記に加えて、減圧装置６の開度（開口面積）を制御することにより、蒸発器においてガス冷媒が減少し、二相状態の冷媒が増加するため、レシーバ１３内の液冷媒を蒸発器に貯留させることができる。
【０２４２】
上記に加えて、インジェクション流路（分配回路）の減圧装置１５の開度（開口面積）を大きくすることにより圧縮機１の吐出側の過熱度を小さくすることによって、さらに凝縮器においてガス冷媒量が減少し、レシーバ１３内の液冷媒を凝縮器に貯留させることができる。このように制御することで、冷媒量に対して、過冷却コイル１４の過冷却度が変化し、冷凍サイクルの運転状態量から冷媒量を演算できるようになる。
【０２４３】
したがって、特殊運転を実施することによって、レシーバ１３を備える冷媒回路であっても液面を検知する固有の検出装置を用いることなく、如何なる設置条件、環境条件においても精度良く、冷媒量の過不足の判定をすることができる。また、定期的に冷媒量演算を行うことにより冷媒の漏れを早期に発見し、機器の故障を未然に防止することができる。
【０２４４】
＜過冷却コイル出口温度一定制御＞
また、液接続配管５には液冷媒が存在しているが、例えば、過冷却コイル１４における出口温度が一定となるように減圧装置１５を制御することによって、液接続配管５の温度が一定となるため、液接続配管５の冷媒量が冷媒回路の冷媒量によらず一定となり、冷媒量の過不足の判定精度の向上が期待できる。
【０２４５】
実施の形態３．
＜機器構成＞
次に、本発明の実施の形態３について図を参照して説明するが、実施の形態１と同一構造部分については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【０２４６】
図１２は、本発明の実施の形態３における冷媒量判定システムが採用された空冷ヒートポンプチラー装置の冷媒回路図である。空冷ヒートポンプチラー装置（冷凍サイクル装置）は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、水を冷却、もしくは加熱するために使用される装置である。
【０２４７】
この冷媒回路は、少なくとも、冷媒を圧縮する圧縮機１と、冷媒の流れる方向を切り換える四方弁２と、熱源側熱交換器としての室外熱交換器３と、過冷却コイル１７と、過冷却コイル１９と、減圧装置６，１６，１８と、給水ポンプ２１と、利用側熱交換器としての水熱交換器２０と、冷媒タンク２２と、逆止弁２３，２４，２５，２６，２７とを備えている。そして、室外熱交換器３の近傍に、室外熱交換器３に送風を行う室外送風機４を備えている。
【０２４８】
また、冷媒回路の各部の温度を検出するセンサとして、図１または図１０と同様の吐出温度センサ２０１、室外温度センサ２０２、液側温度センサ２０３、液側温度センサ２０４、吸入温度センサ２０６をそなえる。そして、その他のセンサとして、水熱交換器２０の入水温度を検出する入水温度センサ２０７、水熱交換器２０の出水温度を検出する出水温度センサ２０８、過冷却コイル１７の出口側の液温を検出する液側温度センサ２０９、過冷却コイル１９の出口側の液温を検出する液側温度センサ２１０を備えている。
【０２４９】
本実施の形態において、室外熱交換器３は、冷房モードでは冷媒の凝縮器として機能し、暖房モードでは冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。
【０２５０】
また、水熱交換器２０は、冷房モードでは冷媒の蒸発器として機能して、水を冷却し、暖房モードでは冷媒の凝縮器として機能して、水を加熱する熱交換器である。
【０２５１】
＜通常運転＞
次に通常運転について、図１２を用いて説明する。まず、冷房モードは、四方弁２が図１２の実線で示される状態、すなわち、圧縮機１の吐出側が室外熱交換器３のガス側に接続され、かつ、圧縮機１の吸入側が水熱交換器２０のガス側に接続された状態となっている。
【０２５２】
この冷媒回路の状態で、圧縮機１、室外送風機４及び給水ポンプ２１を起動すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機１に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となる。その後、高圧のガス冷媒は、四方弁２を経由して室外熱交換器３に送られて、室外送風機４によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮されて高圧の液冷媒となる。
【０２５３】
そして、この高圧の液冷媒は、逆止弁２３を通過し、過冷却コイル１７にて減圧装置１６を通過した二相状態の冷媒によって冷却される。その後、冷媒は過冷却コイル１９と減圧装置１６に流入する冷媒にそれぞれ分配され、減圧装置１６に流入した冷媒は減圧され、その後、過冷却コイル１７にて逆止弁２３を通過してきた冷媒によって加熱される。
【０２５４】
その後、圧縮機１にインジェクションされる。ここで、減圧装置１６は、圧縮機１の吐出における過熱度が所定値になるように過冷却コイル１７を流れる冷媒の流量を制御している。一方、過冷却コイル１９へ流入する冷媒は過冷却コイル１９にて減圧装置１８を通過した二相状態の冷媒によって冷却される。
【０２５５】
その後、冷媒は減圧装置１８と減圧装置６に流入する冷媒にそれぞれ分配され、減圧装置１８に流入した冷媒は減圧され、その後、過冷却コイル１９にて、過冷却コイル１７通過後に過冷却コイル１９へと流入する液相状態の冷媒によって加熱される。その後、圧縮機１の吸入側にて水熱交換器２０を通過した気相状態の冷媒と合流する。
【０２５６】
一方、減圧装置６に流入する冷媒は、減圧装置６によって減圧されて、低温低圧の気液二相状態となり、水熱交換器２０において給水ポンプ２１で供給される水と熱交換を行って蒸発して、低圧のガス冷媒となる。なお、冷媒タンク２２は飽和ガスで満たされている。ここで、減圧装置６は、圧縮機１の吸入における過熱度が所定値になるように水熱交換器２０内を流れる冷媒の流量を制御しているため、水熱交換器２０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。このように、水熱交換器２０には、水温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。
【０２５７】
この低圧のガス冷媒は、四方弁２を経由して、減圧装置１８と過冷却コイル１９を通過した冷媒と合流し、圧縮機１に吸入される。
【０２５８】
次に、暖房モードは、四方弁２が図１２の破線で示される状態、すなわち、圧縮機１の吐出側が水熱交換器２０のガス側に接続され、かつ、圧縮機１の吸入側が室外熱交換器３のガス側に接続された状態となっている。
【０２５９】
この冷媒回路の状態で、圧縮機１、室外送風機４及び給水ポンプ２１を起動すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機１に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となる。その後、高圧のガス冷媒は、四方弁２を経由して水熱交換器２０に送られて、給水ポンプ２１によって供給される水と熱交換を行って凝縮されて高圧の液冷媒となる。
【０２６０】
そして、この高圧の液冷媒は、冷媒タンク２２と逆止弁２５、逆止弁２７とを通過する冷媒にそれぞれ分配され、再び合流する。このような構成になっているのは、暖房モードは冷房モードよりも運転するために必要な冷媒量が少なく、余剰冷媒を冷媒タンク２２に貯留させるためである。
【０２６１】
なお、冷媒タンク２２は高圧の液冷媒で満たされている。その後に、過冷却コイル１７にて減圧装置１６を通過した二相状態の冷媒によって冷却される。その後、冷媒は過冷却コイル１９と減圧装置１６に流入する冷媒にそれぞれ分配され、減圧装置１６に流入した冷媒は減圧され、その後、過冷却コイル１７にて逆止弁２７、冷媒タンク２２と逆止弁２５を通過してきた冷媒によって加熱される。
【０２６２】
その後、圧縮機１にインジェクションされる。ここで、減圧装置１６は、圧縮機１の吐出における過熱度が所定値になるように過冷却コイル１７を流れる冷媒の流量を制御している。一方、過冷却コイル１９へ流入する冷媒は過冷却コイル１９にて減圧装置１８を通過した二相状態の冷媒によって冷却される。
【０２６３】
その後、冷媒は減圧装置１８と減圧装置６に流入する冷媒にそれぞれ分配され、減圧装置１８に流入した冷媒は減圧され、その後、過冷却コイル１９にて、過冷却コイル１７を通過してきた冷媒によって加熱される。その後、圧縮機１の吸入側にて室外熱交換器３を通過したガス冷媒と合流する。
【０２６４】
一方、減圧装置６に流入する冷媒は、減圧装置６によって減圧されて、低温低圧の二相状態となり、室外熱交換器３で室外送風機４によって供給された室外空気と熱交換をし、蒸発して低圧のガス冷媒となる。ここで、減圧装置６は、圧縮機１の吸入における過熱度が所定値になるように水熱交換器２０内を流れる冷媒の流量を制御しているため、水熱交換器２０において凝縮された高圧の液冷媒は、所定の過冷却度を有する状態となる。このように、水熱交換器２０には、水温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。
【０２６５】
この低圧のガス冷媒は、四方弁２を経由して、減圧装置１８と過冷却コイル１９を通過した冷媒と合流し、圧縮機１に吸入される。なお、冷媒タンク２２は暖房モードにおいて不要な冷媒を貯留するために設置されている。
【０２６６】
本実施の形態では、冷媒タンク２２は、冷房モードでは飽和ガス、暖房モードでは過冷却液にて満たされており、冷媒タンク２２内は単相の状態となっているため、冷媒量を算出することができる。
【０２６７】
また、過冷却コイル１７及び過冷却コイル１９においても、それぞれの運転状態量から冷媒量を取得することができる。そのため、冷媒回路における冷媒量を各要素の運転状態量から演算することができる。
【０２６８】
したがって、冷媒タンク及び過冷却コイルを複数有するユニットがある機種であっても、液面を検知する固有の検出装置を用いることなく、如何なる設置条件、環境条件においても精度良く、冷媒量の過不足の判定をすることができ、定期的に冷媒量演算を行うことにより、冷媒の漏れを早期発見し機器の故障を未然に防止することができる。
【０２６９】
また、例えば、過冷却コイル１７または過冷却コイル１９において、液冷媒量の補正を実施することによって、その演算冷媒量精度の向上が期待できる。
【産業上の利用可能性】
【０２７０】
本発明を利用すれば、熱交換器等の冷媒量を演算するのが困難な要素が存在する冷凍サイクル装置において、現地で充填された冷媒量にばらつきが発生したとしても、運転状態から、冷媒回路における冷媒量の過不足を精度よく判定することができる。
【符号の説明】
【０２７１】
１  圧縮機、２  四方弁、３  室外熱交換器、４  室外送風機、５  液接続配管、６  減圧装置、７  室内熱交換器、８  室内送風機、９  ガス接続配管、１０  アキュムレータ、１１  吐出圧力センサ、１２  吸入圧力センサ、１３  レシーバ、１４  過冷却コイル、１５  減圧装置、１６  減圧装置、１７  過冷却コイル、１８  減圧装置、１９  過冷却コイル、２０  水熱交換器、２１  給水ポンプ、２２  冷媒タンク、２３  逆止弁、２４  逆止弁、２５  逆止弁、２６  逆止弁、２７  逆止弁、１０１  測定部、１０２  演算部、１０３  制御部、１０４  記憶部、１０５  比較部、１０６  判定部、１０７  報知部、２０１  吐出温度センサ、２０２  室外温度センサ、２０３  液側温度センサ、２０４  液側温度センサ、２０５  室内温度センサ、２０６  吸入温度センサ、２０７  入水温度センサ、２０８  出水温度センサ、２０９  液側温度センサ、２１０  液側温度センサ、３０１  熱源ユニット、３０２  利用ユニット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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