(57)【要約】  冷凍空調装置１は、液溜め容器２４内部の圧力もしくは温度を急激に変動させ、液溜め容器２４の表面温度から、液溜め容器２４内部の液面位置を把握する。
2014017161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器、液溜め容器を配管接続した冷媒回路を備えた冷凍空調装置において、
前記液溜め容器の表面温度を計測する温度センサと、
前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記温度センサの計測値から、前記液溜め容器の内部の液面位置を把握する
冷凍空調装置。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記圧縮機を停止させ、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる
請求項１に記載の冷凍空調装置。
【請求項３】
前記冷媒回路に開閉弁を設け、
前記制御装置は、
前記開閉弁を閉じ、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる
請求項１に記載の冷凍空調装置。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記圧縮機の周波数を、起動のタイミング以外に設定されている周波数よりも所定値以上変動させ、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる
請求項１に記載の冷凍空調装置。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記膨張弁の開度を、起動のタイミング以外に設定されている開度よりも所定値以上変動させ、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる
請求項１に記載の冷凍空調装置。
【請求項６】
前記凝縮器又は前記蒸発器として機能する室外熱交換器に空気を供給する室外ファンを設け、
前記制御装置は、
前記室外ファンの周波数を、起動のタイミング以外に設定されている周波数よりも所定値以上変動させ、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる
請求項１に記載の冷凍空調装置。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記液溜め容器に貯留されている冷媒以外の前記冷媒回路の冷媒量と前記液溜め容器に貯留されている冷媒量とから前記冷媒回路に充填されている全冷媒量を算出し、該全冷媒量と初期冷媒量とを比較することで冷媒漏洩を検知する
請求項１〜６のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項８】
前記制御装置は、
前記温度センサの計測値と、低圧圧力の飽和温度と、の比較に基づいて前記液溜め容器の内部の液面位置を把握する
請求項１〜７のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項９】
前記温度センサを前記液溜め容器の側面に鉛直方向に複数設置し、
前記制御装置は、
前記複数の温度センサの計測値の比較に基づいて前記液溜め容器の内部の液面位置を把握する
請求項１〜７のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項１０】
冷媒回路の要素機器の１つとして設けられている液溜め容器の内部の液面位置を把握して冷媒漏洩を検知する冷媒漏洩検知装置であって、
前記液溜め容器の表面温度を計測する温度センサと、
前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記温度センサの計測値から、前記液溜め容器の内部の液面位置を把握し、
前記液溜め容器に貯留されている冷媒以外の前記冷媒回路の冷媒量及び前記液溜め容器に貯留されている冷媒量から前記冷媒回路に充填されている全冷媒量を算出し、該全冷媒量と初期冷媒量とを比較することで冷媒漏洩を検知する
冷媒漏洩検知装置。
【請求項１１】
冷媒回路の要素機器の１つとして設けられている液溜め容器の表面温度から、該液溜め容器の内部の液面位置を把握して冷媒漏洩を検知する冷媒漏洩検知方法であって、
前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させ、
前記液溜め容器の表面温度から、前記液溜め容器の内部の液面位置を把握し、
前記液溜め容器に貯留されている冷媒以外の前記冷媒回路の冷媒量を算出し、
前記液溜め容器に貯留されている冷媒量を算出し、
これらから前記冷媒回路に充填されている全冷媒量を算出し、該全冷媒量と初期冷媒量とを比較することで前記冷媒回路から冷媒が漏洩しているかどうかを判断する
冷媒漏洩検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒回路からの冷媒漏洩を検知することができる冷凍空調装置、冷媒漏洩検知装置及び冷媒漏洩検知方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、冷凍サイクルを構成する各要素（圧縮機や膨張弁などの駆動装置（アクチュエータ））の制御に用いる圧力センサ及び温度センサの検出結果から各要素の冷媒密度を算出し、各要素の内容積を積算することにより冷媒回路内の冷媒量を算出することで、冷凍空調装置の冷媒回路からの冷媒の漏れを検知する冷凍空調装置がある（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
冷凍空調装置の運転条件によって運転に必要な冷媒量が異なることから、余った冷媒を溜めておく液溜め容器を冷媒回路に設置する場合がある。この液溜め容器は、冷媒回路の高圧側もしくは低圧側に設置される。冷媒回路からの冷媒漏れを検知する場合、冷凍空調装置を構成する各要素の冷媒量を算出する必要がある。【０００４】
液溜め容器以外の要素機器では、冷凍空調装置の運転に用いている既存の圧力、温度等のセンサ計測値から冷媒の状態を推測することが可能であることから、冷媒量を算出することが可能である。それに対し、液溜め容器の冷媒量は、冷媒量の違いにより状態が変化しないことから、既存のセンサ計測値から冷媒量を算出することができない。そのため、液溜め容器では、液溜め容器内の液冷媒がなくなる等、液溜め容器内部の状態が変化してから、異常つまり冷媒不足及び冷媒漏洩が検知されていた。【０００５】
しかし、液溜め容器内部に存在する液冷媒量が全充填量の半分以上となる状態が多く存在し、余剰液冷媒がなくなってから冷媒漏洩を検知する特許文献１に記載されているような方法では、多量の冷媒を空気中に漏洩させてしまうことになる。【０００６】
このようなことから、液溜め容器に窓をつけたり、液溜め容器内部に液面を計測するフロート形のセンサを設置したりすることで、余剰液量を把握し、少しでも早く冷媒漏洩を検知するような方策が用いられていた。【０００７】
しかし、液溜め容器に窓をつけたりセンサを設置したりする方策で既設装置の余剰液量を把握するには、既設装置に対して窓やセンサを設置するための加工が必要となり、実際上、非常に困難であった。仮に、加工が可能であったとしても、機器内部の圧力が大きく変化する液溜め容器に手を加えることで耐圧が低下し、信頼性に大きく影響を及ぼしてしまったり、また穴や窓取付の作業を行うにしても、煩雑で手間がかかり、コスト高になってしまったりなどの問題が発生する。【０００８】
そこで、液溜め容器の外部に超音波を用いた液面検知センサを配置し、液面検知センサにより液溜め容器内部の液面高さを検出する一方、冷媒の温度から冷媒密度を求め、液面高さを冷媒密度等を用いて余剰液冷媒量に換算し、冷媒漏洩を検知するようにした技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この技術によれば、液溜め容器内に余剰液冷媒が溜まっていても、その余剰液冷媒量を検知できるため、冷凍空調装置内の全冷媒量を算出でき、冷媒漏洩を早期に検知することが可能である。【０００９】
また、余剰液冷媒量の液面位置を把握することで、液溜め容器内部の余剰液冷媒量を把握するようにした方法がある。液溜め容器内部の液面を把握する方法として、ヒーターと温度センサと保護層で構成されたセンサを複数使用し、ヒーターを加熱することで、液溜め内部に存在する冷媒の気液の状態での温度の違いから、液溜め容器内部の液面を把握するようにしたものがある（例えば、特許文献３参照）。【００１０】
さらに、液溜め容器内部の濃溶液の温度と蒸発した蒸気の温度に温度差が発生する場合には、液溜め容器外部に温度センサを設置することで、液溜め容器の内部の液面を把握するようにしたものがある（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−２３６７１４号公報（第２６項、図８等）
【特許文献２】特許第４１２３７６４号公報（第７頁、図４等）
【特許文献３】特開２００８−３９７２６号公報（第３頁、図８等）
【特許文献４】特許第３２７３１３１号公報（第４頁、図１等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献２に記載されているような液面検知方法においては、超音波を用いて液溜め容器外部から液面までの距離を正確に計測しようとすると、受信信号を正確に受信しなければならず、メガＨｚ域を受信できる特殊な超音波センサが必要であった。また、受信信号の処理回路も複雑となり、液面検知装置の価格が高価になってしまうという課題があった。【００１３】
また、液面を超音波センサで正確に計測するには、正確に検知できる場所、つまり発信した信号が液面で反射し、受信体で反射する経路が最短となる場所に発信体と受信体を設置する必要がある。具体的には、例えば、液溜め容器の上部又は下部に、液面と発信信号が垂直になるように発信体と受信体を設置する必要がある。これは、超音波液面計の計測方法に依存するもので、超音波液面計は発信信号と受信信号の時間差と音の伝播スピードから液面高さを算出するため、液面に対して垂直に受信信号が入射し、垂直に反射するようにしないと、正確な計測が行えないためである。【００１４】
加えて、超音波センサを液溜め容器の上部に設置する場合は、液面に超音波が到達するまでにガス相を介して減衰しやすいため、受信体を感度がよいものにする必要がある。よって、ノイズの影響や価格面を考慮すると下部に設置する方が望ましいが、液溜め容器下部に設置する場合にも、地面と液溜め容器の距離が取れず、液面検知センサを設置できないなどの設置上の制約があった。【００１５】
特許文献３に記載されているような液面検知方法においては、ヒーターと温度センサと保護層で構成されたセンサとを複数使用し、ヒーター加熱することで容器内部の液面を把握するが、複数のセンサの計測値ばらつきにより、正確に液面位置を特定することができない。計測値のばらつきは、ヒーター、温度センサ、保護層と複数の構成要素で構成されることから生じるもので、例えばヒーター加熱量、温度センサ誤差、ヒーターと温度センサの密着、ヒーターと容器の密着、温度センサと容器の密着、外部への放熱、等複数の項目が各センサにより異なることから発生する。【００１６】
また、容器内部の濃溶液の温度と蒸発した蒸気の温度に温度差が発生する場合には、容器に温度センサーを設置すれば液面検知は可能であるが、共沸冷媒や擬似共沸冷媒が冷媒回路内部に充填されている場合には、容器に温度センサを設置するのみでは、気液部での温度の違いがないため、液面を特定することができない。
さらに、非共沸冷媒が冷媒回路に充填されている場合においても、飽和ガス温度と飽和液温度とが近いときには、気液の温度差が小さく、センサ誤差、複数のセンサの計測値のばらつきを考慮すると誤検知する可能性がある。【００１７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、低コストで計測値ばらつきを極力抑制して液溜め容器内部の液冷媒量を算出することが可能な冷凍空調装置、冷媒漏洩検知装置及び冷媒漏洩検知方法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】
【００１８】
本発明に係る冷凍空調装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器、液溜め容器を配管接続した冷媒回路を備えた冷凍空調装置において、前記液溜め容器の表面温度を計測する温度センサと、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記温度センサの計測値から、前記液溜め容器の内部の液面位置を把握するものである。【００１９】
本発明に係る冷媒漏洩検知装置は、冷媒回路の要素機器の１つとして設けられている液溜め容器の内部の液面位置を把握して冷媒漏洩を検知する冷媒漏洩検知装置であって、前記液溜め容器の表面温度を計測する温度センサと、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記温度センサの計測値から、前記液溜め容器の内部の液面位置を把握し、前記液溜め容器に貯留されている冷媒以外の前記冷媒回路の冷媒量及び前記液溜め容器に貯留されている冷媒量から前記冷媒回路に充填されている全冷媒量を算出し、該全冷媒量と初期冷媒量とを比較することで冷媒漏洩を検知するものである。【００２０】
本発明に係る冷媒漏洩検知方法は、冷媒回路の要素機器の１つとして設けられている液溜め容器の表面温度から、該液溜め容器の内部の液面位置を把握して冷媒漏洩を検知する冷媒漏洩検知方法であって、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させ、前記液溜め容器の表面温度から、前記液溜め容器の内部の液面位置を把握し、前記液溜め容器に貯留されている冷媒以外の前記冷媒回路の冷媒量を算出し、前記液溜め容器に貯留されている冷媒量を算出し、これらから前記冷媒回路に充填されている全冷媒量を算出し、該全冷媒量と初期冷媒量とを比較することで前記冷媒回路から冷媒が漏洩しているかどうかを判断するものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る冷凍空調装置によれば、液溜め容器の内部の圧力、温度を変化させ、液溜め容器表面に気相部と液相部で温度が異なる状況を作りだし、この温度を計測することにより液面位置を特定することにより、安価、計測値ばらつき低減、センサ設置容易、という効果を奏する。【００２２】
また、本発明に係る冷媒漏洩検知装置によれば、液溜め容器の余剰液冷媒量を正確に算出することができ、冷媒漏洩を早期に検知することができる。【００２３】
さらに、本発明に係る冷媒漏洩検知方法によれば、液溜め容器の余剰液冷媒量を正確に算出することができ、冷媒漏洩の有無を早期に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態に係る冷凍空調装置の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る冷凍空調装置の制御ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る冷凍空調装置の冷房運転時のｐ−ｈ線図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る冷凍空調装置の暖房運転時のｐ−ｈ線図である。
【図５】ある任意の時間Ａで、圧縮機を停止させたときの圧縮機の周波数と液溜め容器の内部の低圧圧力、飽和温度、気相温度、液相温度の時間経過データを示した図である。
【図６】ある任意の時間Ｂで、膨張弁を絞ったときの開度と液溜め容器の内部の低圧圧力、飽和温度、気相温度、液相温度の時間経過データを示した図である。
【図７】ある任意の時間Ａで、圧縮機を停止させ、それから任意時間が経過したときの圧縮機の周波数と液溜め容器の内部の低圧圧力、飽和温度、気相温度、液相温度の時間経過データを示した図である。
【図８】図７に示すデータに外気温度を追加したものである。
【図９】本発明の実施の形態に係る冷凍空調装置における冷媒漏洩検知処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態に係る冷凍空調装置における冷媒漏洩検知処理の図９のステップＳ００１の余剰液冷媒以外の冷媒量の算出の流れを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態に係る冷凍空調装置における冷媒漏洩検知処理の図９のステップＳ００２の余剰液冷媒量の算出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】
【００２５】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、図１を含め、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。また、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。
【００２６】
図１は、本発明の実施の形態に係る冷凍空調装置１の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。図１に基づいて、冷凍空調装置１の冷媒回路構成及び動作について説明する。冷凍空調装置１は、たとえばビルやマンション等に設置され、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、室内等の空調対象域の冷房や暖房に使用されるものである。
【００２７】
＜冷凍空調装置１の構成＞
冷凍空調装置１は、主として、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（図１では２台を図示している）の利用ユニットとしての室内ユニット４（室内ユニット４Ａ，４Ｂ）と、室外ユニット２と室内ユニット４とを接続する冷媒延長配管（液側延長配管６、ガス側延長配管７）と、を有している。すなわち、冷凍空調装置１は、室外ユニット２と室内ユニット４とが冷媒延長配管で接続されることで形成される冷媒回路１０を有している。
【００２８】
液側延長配管６は、液冷媒が通過する配管であり、室外ユニット２と室内ユニット４Ａ，４Ｂとを接続している。液側延長配管６は、液主管６Ａ、液枝管６ａ、液枝管６ｂ、及び、分配器５１ａが接続されて構成されている。また、ガス側延長配管７は、ガス冷媒が通過する配管であり、室外ユニット２と室内ユニット４Ａ，４Ｂとを接続している。ガス側延長配管７は、ガス主管７Ａ、ガス枝管７ａ、ガス枝管７ｂ、分配器５２ａが接続されて構成されている。
【００２９】
［冷媒］
冷媒回路１０内に充填されている冷媒としては、飽和ガス温度と飽和液温度が等しい共沸冷媒、もしくは飽和ガス温度と飽和液温度がほぼ等しい擬似共沸冷媒を用いるようにしている。
あるいは、冷媒回路１０内に充填されている冷媒としては、非共沸冷媒を用いるようにしてもよい。
【００３０】
［室内ユニット４］
室内ユニット４Ａ，４Ｂは、室外ユニット２からの冷熱又は温熱の供給を受けて空調対象域に冷房空気又は暖房空気を供給するものである。なお、以下の説明においては、室内ユニット４の後の「Ａ」、「Ｂ」を省略する場合があるが、その場合には室内ユニット４Ａ，４Ｂの双方を示しているものとする。また、「室内ユニット４Ａ」系統の各機器（回路の一部も含む）の符号の後に「Ａ（又はａ）」を付加し、「室内ユニット４Ｂ」系統の各機器（回路の一部も含む）の符号の後に「Ｂ（又はｂ）」を付加して図示している。これらの説明においても、符号の後の「Ａ（又はａ）」、「Ｂ（又はｂ）」を省略する場合があるが、双方の機器を示していることは言うまでもない。
【００３１】
室内ユニット４は、ビル等の室内の天井に埋め込まれたり、吊り下げられたり、室内の壁面に壁掛けられたりする等により設置されている。室内ユニット４Ａは、液主管６Ａ、分配器５１ａ、液枝管６ａ、ガス枝管７ａ、分配器５２ａ、及び、ガス主管７Ａを用いて室外ユニット２に接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。室内ユニット４Ｂは、液主管６Ａ、分配器５１ａ、液枝管６ｂ、ガス枝管７ｂ、分配器５２ａ、及び、ガス主管７Ａを用いて室外ユニット２に接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。
【００３２】
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（室内ユニット４Ａでは室内側冷媒回路１０ａ、室内ユニット４Ｂ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は、主として、膨張機構としての膨張弁４１と、利用側熱交換器としての室内熱交換器４２と、が直列に接続されて構成されている。
【００３３】
膨張弁４１は、室内側冷媒回路内を流れる冷媒の流量の調節等を行なうために、室内熱交換器４２の液側に設置され、冷媒を減圧して膨張させるものである。この膨張弁４１は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。
【００３４】
室内熱交換器４２は、暖房運転時には冷媒の凝縮器（放熱器）として機能して室内空気を加熱し、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、熱媒体（たとえば、空気や水等）と冷媒との間で熱交換を行ない、冷媒を凝縮液化又は蒸発ガス化するものである。室内熱交換器４２は、その形式を特に限定するものではないが、たと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・チューブ型の熱交換器で構成するとよい。
【００３５】
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機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を可変することが可能なものであり、たとえばＤＣファンモーターによって駆動される遠心ファンや多翼ファン等で構成するとよい。ただし、室内熱交換器４２が、冷媒と空気とは異なる熱媒体（たとえば、水やブライン等）とで熱交換を実行するものであってもよい。
【００３６】
また、室内ユニット４には、各種センサが設けられている。室内熱交換器４２のガス側には、冷媒の温度（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）を検出するガス側温度センサ（温度センサ３３ｆ（室内ユニット４Ａに搭載），３３ｉ（室内ユニット４Ｂに搭載））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Ｔｅｏを検出する液側温度センサ（温度センサ３３ｅ（室内ユニット４Ａに搭載），３３ｈ（室内ユニット４Ｂに搭載））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（室内温度センサ３３ｇ（室内ユニット４Ａに搭載），３３ｊ（室内ユニット４Ｂに搭載））が設けられている。
【００３７】
これらの各種センサで検知された情報（温度情報）は、室内ユニット４に搭載されている各機器の動作を制御する制御部（室内側制御部３２）に送られて、各機器の動作制御に利用される。なお、液側温度センサ、ガス側温度センサ、及び、室内温度センサの種類を特に限定するものではないが、たとえばサーミスター等で構成するとよい。つまり、冷媒の温度は、運転状態に応じてそれぞれの温度センサで必要に応じて計測できるようになっている。
【００３８】
また、室内ユニット４は、室内ユニット４を構成する各機器の動作を制御する室内側制御部３２を有している。そして、室内側制御部３２は、室内ユニット４の制御を行なうために設けられたマイクロコンピューターやメモリー等を有しており、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（詳しくは室外側制御部３１）との間で伝送線（無線でもよい）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。すなわち、室内側制御部３２は、室外側制御部３１と協働することによって冷凍空調装置１全体の運転制御を行なう制御部３として機能するのである（図２参照）。
【００３９】
［室外ユニット２］
室外ユニット２は、室内ユニット４に冷熱又は温熱を供給する機能を有している。室外ユニット２は、たとえばビル等の室外に設置されており、液側延長配管６、ガス側延長配管７で室内ユニット４に接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。つまり、室外ユニット２から流出して液主管６Ａを流れる冷媒は、分配器５１ａを介して液枝管６ａと液枝管６ｂとに分流され、室内ユニット４Ａ、室内ユニット４Ｂのそれぞれに流入するようになっている。同様に、室外ユニット２から流出してガス主管７Ａを流れる冷媒は、分配器５２ａを介してガス枝管７ａとガス枝管７ｂとに分流され、室内ユニット４Ａ，４Ｂのそれぞれに流入するようになっている。
【００４０】
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、流路切替手段である四方弁２２と、熱源側熱交換器としての室外熱交換器２３と、液溜め容器２４と、開閉弁２８と、開閉弁２９と、が直列に接続されて構成されている。
【００４１】
圧縮機２１は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものである。この圧縮機２１は、運転容量を可変することが可能なものであり、たとえばインバーターにより周波数Ｆが制御されるモーターによって駆動される容積式圧縮機等で構成するとよい。なお、図１では、圧縮機２１が１台である場合を例に図示しているが、これに限定されず、室内ユニット４の接続台数等に応じて、２台以上の圧縮機２１を並列に接続して搭載してもよい。
【００４２】
四方弁２２は、暖房運転時における冷媒の流れの方向と冷房運転時における熱源側冷媒の流れの方向とを切り換えるものである。四方弁２２は、冷房運転時には、実線で示されるように切り替えられ、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液溜め容器２４とガス主管７Ａ側とを接続する。これにより、室外熱交換器２３が圧縮機２１によって圧縮される冷媒の凝縮器として機能し、また、室内熱交換器４２が蒸発器として機能する。四方弁２２は、暖房運転時には、点線で示されるように切り替えられ、圧縮機２１の吐出側とガス主管７Ａとを接続するとともに液溜め容器２４と室外熱交換器２３のガス側とを接続する。これにより、室内熱交換器４２が圧縮機２１によって圧縮される冷媒の凝縮器として機能し、また、室外熱交換器２３が蒸発器として機能する。
【００４３】
室外熱交換器２３は、暖房運転時には冷媒の蒸発器として機能し、冷房運転時には冷媒の凝縮器（放熱器）として機能し、熱媒体（たとえば、空気や水等）と冷媒との間で熱交換を行ない、その冷媒を蒸発ガス化又は凝縮液化するものである。室外熱交換器２３は、その形式を特に限定するものではないが、たと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構成するとよい。なお、室外熱交換器２３は、そのガス側が四方弁２２に接続され、液側が液主管６Ａに接続されている。
【００４４】
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機としての室外ファン２７を有している。この室外ファン２７は、室外熱交換器２３に供給する空気の風量を可変することが可能なものであり、たとえばＤＣファンモーターからなるモーターによって駆動されるプロペラファン等で構成するとよい。ただし、室外熱交換器２３が、冷媒と空気とは異なる熱媒体（たとえば、水やブライン等）とで熱交換を実行するものであってもよい。
【００４５】
液溜め容器２４は、圧縮機２１の吸入側に接続されており、室外ユニット２や室内ユニット４、配管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。液溜め容器２４は、炭素鋼等の金属で形成し、しかも法規に則って耐圧強度を考えて設計、製作された圧力容器でなければならない。
【００４６】
冷媒回路１０の冷媒漏れを検知するにあたり、液溜め容器２４内に貯留されている余剰液冷媒量を検出する必要がある。液溜め容器２４の一部に覗き窓のような透明な部分を設けることは可能である。しかし、実用上、液溜め容器２４の大部分は不透明な容器であり、光に類するものを用いて液溜め容器２４の外部から内部の液面を測定したり、目視によって液溜め容器２４の内部全体を透視したりすることは不可能である。また、液溜め容器２４の一部に光学的に透明な覗き窓を取り付けたとしても、液溜め容器２４内の液面は常時変動しているため、その覗き窓から、液溜め容器２４内の冷媒液面の正確な位置を測定又は監視することは困難である。
【００４７】
そこで、冷凍空調装置１では、液面を検知するために液溜め容器２４の外部に温度センサを取り付けている。しかし、ただ液溜め容器２４に温度センサを設置しても、冷媒回路１０内の冷媒が共沸冷媒、もしくは擬似共沸冷媒であることから、液溜め容器２４内部の気液の温度は等しく、気液を判別することができない。そのため、冷凍空調装置１では、冷凍空調装置１の要素機器である圧縮機２１、室外ファン２７、開閉弁２８、開閉弁２９、膨張弁４１、室内ファン４３などを変動させ、気相部と液相部とでの温度差を発生させることにより、温度センサの設置位置での気液を判別している。
また、非共沸冷媒を冷媒回路１０に充填した場合においても、飽和ガス温度と飽和液温度とが近いときには、気液の温度差が小さいため誤検知の可能性がある。そのため、冷凍空調装置１によれば、気相部と液相部とでの温度差を発生させることができるため、非共沸冷媒を用いたとしても有効に温度センサの設置位置での気液を判別できる。
【００４８】
この気液が判定できる温度センサを複数、たとえば図１に示すように３つの温度センサ（温度センサ３６ａ〜３６ｃ）を液溜め容器２４の鉛直方向に設置し、気液判別させるとよい。このようにすることにより、冷凍空調装置１では、液溜め容器２４の内部の液面位置を特定し、液溜め容器２４内の貯留液冷媒量（以下、余剰液冷媒量という）に換算している。すなわち、複数の温度センサが液溜め容器２４に設置される液面検知装置として機能する。なお、余剰液冷媒量の換算処理については後で詳述する。
【００４９】
図１では、液溜め容器２４に設置する液面検知装置のセンサ部の構成としては、温度センサのみを取り付ける最も単純な構成としているが、これに限るものではない。例えば、外部からの影響を極力排除するため温度センサの外部に断熱材を設置したり、容器表面温度を温度センサに確実に伝えるために容器と温度センサの間に熱伝導シートを設置したりした構成としてもよい。この時使用する断熱材の材料は、ポリスチレンフォームやフェノールフォーム、ウレタンフォームに代表される発泡系断熱材を用いても、グラスウールに代表される繊維系断熱材を用いてもよい。また、熱伝導シートについては、熱伝導のよいシリコーン、銅、アルミ等の熱伝導のよい金属シート、また、均熱シートに限らず、空気層生成防止のため、熱伝導グリース等を用いてもよい。
【００５０】
開閉弁２８及び開閉弁２９は、外部の機器・配管（具体的には、液主管６Ａ及びガス主管７Ａ）との接続口に設けられ、開閉されることによって、冷媒を導通したり、しなかったりするものである。
【００５１】
また、室外ユニット２には、複数の圧力センサと温度センサが設けられている。圧力センサとしては、圧縮機２１の吸入圧力Ｐｓを検出する吸入圧力センサ３４ａと、圧縮機２１の吐出圧力Ｐｄを検出する吐出圧力センサ３４ｂとが設置されている。
【００５２】
温度センサとしては、液溜め容器２４と圧縮機２１との間の位置に設けられ圧縮機２１の吸入温度Ｔｓを検出する吸入温度センサ３３ａ、圧縮機２１の吐出温度Ｔｄを検出する吐出温度センサ３３ｂ、室外熱交換器２３内を流れる冷媒の温度を検出する熱交温度センサ３３ｋ、室外熱交換器２３の液側に設置され室外熱交換器２３の液側の冷媒温度を検出する液側温度センサ３３ｌ、及び、室外ユニット２の室外空気の吸入口側に設置されユニット内に流入する室外空気の温度を検出する室外温度センサ３３ｃが設置されている。これらの各種センサで検知された情報（温度情報）は、室内ユニット４に搭載されている各機器の動作を制御する制御部（室外側制御部３１）に送られて、各機器の動作制御に利用される。なお、各温度センサの種類を特に限定するものではないが、たとえばサーミスター等で構成するとよい。
【００５３】
また、室外ユニット２は、室外ユニット２を構成する各要素の動作を制御する室外側制御部３１を有している。そして、室外側制御部３１は、室外ユニット２の制御を行なうために設けられたマイクロコンピューター、メモリーやモーターを制御するインバーター回路等を有しており、室内ユニット４の室内側制御部３２との間で伝送線（無線でもよい）を介して制御信号等のやりとりを行なうことができるようになっている。すなわち、室外側制御部３１は、室内側制御部３２と協働することによって冷凍空調装置１全体の運転制御を行なう制御部３として機能するのである（図２参照）。
【００５４】
（延長配管）
延長配管（液側延長配管６、ガス側延長配管７）は、室外ユニット２と室内ユニット４とを接続し、冷凍空調装置１の冷媒回路内の冷媒を循環させるために必要な配管である。
【００５５】
延長配管は、液側延長配管６（液主管６Ａ、液枝管６ａ、６ｂ）と、ガス側延長配管７（ガス主管７Ａ、ガス枝管７ａ、７ｂ）とで構成され、冷凍空調装置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る。延長配管には、室外ユニット２と室内ユニット４との組み合わせに応じてそれぞれ決められた管径の延長配管が使用される。
【００５６】
本実施の形態では、図１に示すように、１台の室外ユニット２と２台の室内ユニット４Ａ，４Ｂとの接続に分配器５１ａ、分配器５２ａと延長配管を用いている。液側延長配管６については、室外ユニット２と分配器５１ａの間を液主管６Ａで接続し、分配器５１ａと各室内ユニット４Ａ，４Ｂとの間を液枝管６ａ，６ｂで接続する。ガス側延長配管７については、室内ユニット４Ａ，４Ｂと分配器５２ａとの間をガス枝管７ａ，７ｂで、分配器５２ａと室外ユニット２との間をガス主管７Ａで接続する。なお、本実施の形態では、分配器５１ａ，５２ａはＴ字管を用いたがそれに限るものではなく、ヘッダを用いても構わない。また、複数台の室内ユニット４が接続される場合には、Ｔ字管を複数個使用して分配させてもよいし、ヘッダを用いてもよい。
【００５７】
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、延長配管（液側延長配管６とガス側延長配管７）とが接続されて冷媒回路１０が構成されている。そして、本実施の形態の冷凍空調装置１は、室内側制御部３２ａ，３２ｂと室外側制御部３１とから構成される制御部３によって、四方弁２２により冷房運転およ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４Ａ，４Ｂの運転負荷に応じて、室外ユニット２および室内ユニット４Ａ，４Ｂの各機器の制御を行なっている。
【００５８】
（冷凍空調装置１の制御ブロック構成）
図２は、冷凍空調装置１の制御ブロック図である。冷凍空調装置１は、液溜め容器２４の液面を把握する液面検知装置と、冷媒回路１０内の冷媒漏洩を検知する冷媒漏洩検知装置を備えており、図２には、液面検知装置と冷媒漏洩検知装置の機能的な構成を展開した状態のブロック図を示している。
【００５９】
制御部３は、圧力センサ（吸入圧力センサ３４ａ、吐出圧力センサ３４ｂ）、温度センサ（温度センサ３３ｅ，３３ｈ、温度センサ３３ｆ，３３ｉ、室内温度センサ３３ｇ，３３ｊ、吸入温度センサ３３ａ、吐出温度センサ３３ｂ、熱交温度センサ３３ｋ、液側温度センサ３３ｌ、室外温度センサ３３ｃ）の検出信号を受けることができるように接続されている。また、制御部３は、これらの検出信号等に基づいて各種機器（圧縮機２１、室外ファン２７、室内ファン４３、弁装置（四方弁２２、流量調整弁（開閉弁２８、開閉弁２９、膨張弁４１））を制御することができるように接続されている。さらに、制御部３は、液溜め容器２４に設置された温度センサ３６ａ〜３６ｃの検出信号を受信できるように接続されている。
【００６０】
また、制御部３は、測定部３ａ、冷媒量算出部３ｂ、余剰液冷媒量算出部３ｃ、判定部３ｄ、記憶部３ｅ及び駆動部３ｆを備えている。なお、制御部３には、入力部３ｇ、出力部３ｈも接続されている。
【００６１】
測定部３ａは、圧力センサ（３４ａ，３４ｂ）や温度センサ（３３ａ〜３３ｌ、３６ａ〜３６ｃ）から送られる情報を基に冷媒回路１０を循環している冷媒の圧力や温度（つまり、運転状態量）を測定する機能を有している。また、測定部３ａは、圧力センサ（３４ａ，３４ｂ）や温度センサ（３３ａ〜３３ｌ、３６ａ〜３６ｃ）とともに本発明の「計測部」を構成するものである。
【００６２】
冷媒量算出部３ｂは、測定部３ａで測定した情報等に基づいて、液溜め容器２４の余剰液冷媒量を除く冷媒回路１０内の冷媒量を算出する機能を有している。
【００６３】
余剰液冷媒量算出部３ｃは、温度センサ３６ａ〜３６ｃで計測した温度データと、圧力センサ等を用いることで液溜め容器２４の液面位置を把握して、把握した液面位置から記憶部３ｅに記憶された液面位置と液量の関係式に基づいて液溜め容器２４の余剰液冷媒量を算出する機能を有している。
【００６４】
判定部３ｄは、冷媒量算出部３ｂ及び余剰液冷媒量算出部３ｃのそれぞれの算出結果に基づいて、冷媒漏洩の有無を判定する機能を有している。判定部３ｄは、更に、冷媒漏洩有りと判定した場合、初期冷媒量と算出冷媒量との差分を取ることにより冷媒漏洩量を算出することもできる。
【００６５】
記憶部３ｅは、測定部３ａで測定した値や、冷媒量算出部３ｂ及び余剰液冷媒量算出部３ｃで算出した値を記憶したり、後述の内容積データや初期冷媒量を記憶したり、外部からの情報を記憶したり、余剰液冷媒量の算出時に使用する後述の関係式を記憶したりする機能を有する。
【００６６】
駆動部３ｆは、測定部３ａで測定した情報等に基づいて、冷凍空調装置１の駆動する各要素（具体的には、圧縮機モーターや、弁機構、ファンモーター等）の制御を行う機能を有している。
【００６７】
入力部３ｇは、各種制御用の設定値の入力や変更を行う機能を有している。入力部３ｇは、たとえば使用者や作業者が操作可能なリモコンや、操作パネル、操作スイッチの１つ又はそれらの組み合わせによって構成するとよい。
【００６８】
出力部３ｈは、測定部３ａで測定した測定値や判定部３ｄによる判定結果等を、ＬＥＤやモニターなどにより表示したり、外部に出力したりする機能を有している。出力部３ｈは、外部装置と、電話回線、ＬＡＮ回線、無線通信等により通信するための通信部としてもよい。こうすれば、冷凍空調装置１は、冷媒漏洩の判定結果を示す冷媒漏洩有無データ等を通信線等により遠方の管理センター等に送信することが可能になる。これにより、遠隔にある管理センターで常に異常を検知し、異常が発生した場合には直ぐにメンテナンスを実施する遠隔監視機能を付加することができる。
【００６９】
測定部３ａ、余剰液冷媒量算出部３ｃにより本発明の液面検知装置を構成している。また、測定部３ａ、冷媒量算出部３ｂ、余剰液冷媒量算出部３ｃ、判定部３ｄ及び記憶部３ｅ、出力部３ｈにより本発明の冷媒漏洩検知装置を構成している。なお、本実施の形態では、液面検知装置、冷媒漏洩検知装置を冷凍空調装置１内に組み込んだ構成としているが、それぞれ独立させて単体構成としてもよい。
【００７０】
＜冷凍空調装置１の動作＞
次に、冷凍空調装置１の通常運転時の各構成要素の動作について説明する。
冷凍空調装置１は、各室内ユニット４Ａ，４Ｂの運転負荷に応じて室外ユニット２及び室内ユニット４Ａ，４Ｂの各構成機器の制御を行い、冷暖房運転を行う。
【００７１】
（冷房運転）
冷凍空調装置１が実行する冷房運転について、図１及び図３を用いて説明する。図３は、冷凍空調装置１の冷房運転時のｐ−ｈ線図である。なお、図１では、冷房運転時の冷媒の流れを実線矢印で表している。
【００７２】
冷房運転時は、四方弁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の吸入側が開閉弁２９及びガス側延長配管７（ガス主管７Ａ、ガス枝管７ａ，７ｂ）を介して室内熱交換器４２Ａ，４２Ｂのガス側に接続されるように制御される。なお、開閉弁２８及び開閉弁２９は、開状態にされている。また、図１では、室内ユニット４Ａ，４Ｂの双方で冷房運転が実行される場合を例に説明する。
【００７３】
低温・低圧の冷媒が圧縮機２１によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される（図３に示す点「Ａ」）。圧縮機２１から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方弁２２を介して室外熱交換器２３に流入する。室外熱交換器２３に流入した冷媒は、室外ファン２７の送風作用により室外空気に放熱しながら凝縮・液化する（図３に示す点「Ｃ」）。このときの凝縮温度は、液側温度センサ３３ｌより計測されるか、又は吐出圧力センサ３４ｂで検出される圧力を飽和温度換算することにより求められる。
【００７４】
その後、室外熱交換器２３から流出した高圧液冷媒は、開閉弁２８を介して室外ユニット２から流出する。室外ユニット２から流出した高圧液冷媒は、液主管６Ａ、液枝管６ａ、液枝管６ｂにおいて管壁面摩擦によって圧力が降下する（図３に示す点「Ｄ」）。この冷媒は、室内ユニット４Ａ，４Ｂに流入し、膨張弁４１Ａ，４１Ｂにより減圧されて低圧の気液二相冷媒となる（図３に示す点「Ｅ」）。この気液二相冷媒は、冷媒の蒸発器として機能する室内熱交換器４２Ａ，４２Ｂに流入し、室内ファン４３Ａ，４３Ｂの送風作用により空気から吸熱することで蒸発ガス化する（図３に示す点「Ｆ」）。このとき、空調対象域の冷房が実行されることになる。
【００７５】
このときの蒸発温度は、温度センサ３３ｅ、温度センサ３３ｈにて計測される。そして、室内熱交換器４２Ａ，４２Ｂの出口における冷媒の過熱度ＳＨは、温度センサ３３ｆ、温度センサ３３ｉにより検出される冷媒温度値から温度センサ３３ｅ、温度センサ３３ｈにより検出される冷媒温度を差し引くことによって求められる。
【００７６】
また、膨張弁４１Ａ，４１Ｂは、室内熱交換器４２Ａ，４２Ｂの出口（すなわち、室内熱交換器４２Ａ，４２Ｂのガス側）における冷媒の過熱度ＳＨが過熱度目標値ＳＨｍとなるように開度調節されている。
【００７７】
室内熱交換器４２Ａ，４２Ｂを通過したガス冷媒（図３に示す点「Ｆ」）は、ガス側延長配管７であるガス主管７Ａ、ガス枝管７ａ、ガス枝管７ｂを通り、ガス主管７Ａ、ガス枝管７ａ、ガス枝管７ｂを通過するときの管壁面摩擦によって圧力が降下する（図３に示す点「Ｇ」）。この冷媒は、開閉弁２９を介して室外ユニット２に流入する。室外ユニット２に流入した冷媒は、四方弁２２及び液溜め容器２４を経て、圧縮機２１に再度吸入される。以上の流れで、冷凍空調装置１は冷房運転を実行する。
【００７８】
（暖房運転）
冷凍空調装置１が実行する暖房運転について、図１及び図４を用いて説明する。図４は、冷凍空調装置１の暖房運転時のｐ−ｈ線図である。なお、図１では、暖房運転時の冷媒の流れを破線矢印で表している。
【００７９】
暖房運転時は、四方弁２２が図１の破線で示される状態、すなわち圧縮機２１の吐出側が開閉弁２９及びガス側延長配管７（ガス主管７Ａ、ガス枝管７ａ、ガス枝管７ｂ）を介して室内熱交換器４２Ａ，４２Ｂ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ように制御される。なお、開閉弁２８及び開閉弁２９は開状態にされている。また、図１では、室内ユニット４Ａ，４Ｂの双方で暖房運転が実行される場合を例に説明する。
【００８０】
低温・低圧の冷媒が圧縮機２１によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される（図４に示す点「Ａ」）。圧縮機２１から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、ガス側延長配管７を通過し、四方弁２２及び開閉弁２９を介して室外ユニット２から流出する。圧縮機２１から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、ガス主管７Ａ、ガス枝管７ａ、ガス枝管７ｂを通過するときの管壁面摩擦により圧力が降下する（図４に示す点「Ｂ」）。この冷媒は、室内ユニット４Ａ，４Ｂの室内熱交換器４２Ａ，４２Ｂに流入する。室内熱交換器４２Ａ，４２Ｂに流入した冷媒は、室内ファン４３Ａ，４３Ｂの送風作用により室内空気に放熱しながら凝縮・液化する（図４に示す点「Ｃ」）。このとき、空調対象域の暖房が実行されることになる。
【００８１】
室内熱交換器４２Ａ，４２Ｂから流出した冷媒は、膨張弁４１Ａ，４１Ｂにより減圧されて低圧の気液二相冷媒となる（図４に示す点「Ｄ」）。このとき膨張弁４１Ａ，４１Ｂは、室内熱交換器４２Ａ，４２Ｂの出口における冷媒の過冷却度ＳＣが過冷却度目標値ＳＣｍとなるように開度調節されている。
【００８２】
ＳＣｍは、室内設定温度と室内温度の温度差が小さい場合には大きく、室内設定温度と室内温度との温度差が大きい場合には小さく設定される。これは、ＳＣｍの設定を変更することによる室内ユニット４Ａ，４Ｂの能力を調整するためである。ＳＣｍが大きい場合には、ＳＣを大きくするために膨張弁４１Ａ，４１Ｂが絞る方向に動作するため冷媒循環量が減少し、能力が出ない。これに対し、ＳＣｍが小さい場合には、ＳＣを小さくするために膨張弁４１Ａ，４１Ｂが開度を大きくする方向に動作するため冷媒循環量が多く、また室内熱交換器４２Ａ，４２Ｂを有効に使うことができるため熱交換能力が多くなる。
【００８３】
室内熱交換器４２Ａ，４２Ｂの出口における冷媒の過冷却度ＳＣは、吐出圧力センサ３４ｂ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温度センサ３３ｅ、温度センサ３３ｈにより検出される冷媒温度値を差し引くことによって求められる。なお、室内熱交換器４２Ａ，４２Ｂ内を流れる冷媒の温度を検出する温度センサを別途設けて、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、温度センサ３３ｅ、温度センサ３３ｈ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４２Ａ，４２Ｂの出口における冷媒の過冷却度ＳＣを求めるようにしてもよい。
【００８４】
その後、低圧の気液二相冷媒は、液側延長配管６である液主管６Ａ、液枝管６ａ、液枝管６ｂを通り、液主管６Ａ、液枝管６ａ、液枝管６ｂを通過するときの管壁面摩擦によって圧力が降下した後（図４に示す点「Ｅ」）、開閉弁２８を介して室外ユニット２に流入する。室外ユニット２に流入した冷媒は、室外熱交換器２３に流入し、室外ファン２７の送風作用により室外空気から吸熱することで蒸発ガス化する（図４に示す点「Ｆ」）。それから、この冷媒は、四方弁２２及び液溜め容器２４を経て、圧縮機２１に再度吸入される。以上の流れで、冷凍空調装置１は暖房運転を実行する。
【００８５】
（冷媒量）
次に、冷凍空調装置１の冷媒量について詳細に説明する。
冷凍空調装置１の冷媒回路１０の各要素機器が所定の性能を発揮するためには各要素機器の内容積に適した冷媒量が必要であり、室内ユニット４Ａ，４Ｂの内容積や延長配管の長さが異なると冷媒回路１０の全体で必要とする冷媒量も異なってくる。よって、冷凍空調装置１を設置した現地で冷媒回路１０を構成した後に、必要とされる量の冷媒が充填される。
【００８６】
また、冷媒回路１０での必要冷媒量は、冷媒回路１０の状態によっても異なる。すなわち、冷媒回路１０の状態は、冷房、暖房の運転状態や外気温度や室内温度等の周囲環境によって異なり、それに応じて冷媒回路１０での必要冷媒量も変わってくる。このため、通常、冷媒を充填する時は、冷媒量を多く必要とする運転状態に合わせて充填する。よって、冷媒を多く必要としない運転状態の時には、余剰液冷媒が液溜め容器２４に貯留されることになる。
【００８７】
本実施の形態においては、冷媒回路１０の冷媒量は、冷房運転時の方が暖房運転時に比べて多く必要とする。これは、膨張弁４１Ａ，４１Ｂが室内ユニット４Ａ，４Ｂ側に設けられているため、延長配管の冷媒状態が、冷房運転時には液側延長配管６が液相、ガス側延長配管７がガス相となるのに対し、暖房運転時には液側延長配管６が二相、ガス側延長配管７がガス相となるためである。つまり、液側延長配管６では、冷房運転時は液相状態、暖房運転時は二相状態となり、液相状態と二相状態との違いから、液相状態の方が冷媒を多く必要とするため、冷房運転時の方が冷媒量を多く必要とするからである。
【００８８】
また、凝縮器と蒸発器の内容積の違いと、凝縮密度と蒸発密度の密度の違いも必要冷媒量に大きく影響する。通常、室外熱交換器２３の内容積は室内熱交換器４２Ａ，４２Ｂに比べて大きく、また、平均密度は蒸発器に比べて凝縮器の方が大きい。よって、冷房運転時には、内容積が大きい室外熱交換器２３側が平均密度が大きい凝縮器となるため、暖房運転時に比べて冷媒量を多く必要とすることになる。
【００８９】
以上から、四方弁２２を切り替えて冷房運転又は暖房運転を行う場合においては、冷房運転と暖房運転で必要な冷媒量が異なるということになる。このような場合には、冷媒量を多く必要とする運転状態に合わせて冷媒を充填し、冷媒を多く必要としない運転状態の時には、余剰液冷媒を液溜め容器２４などに貯留することとなる。
【００９０】
＜気液判別原理＞
次に、冷媒の気液を判別する原理について、圧縮機２１を停止させた場合、膨張弁４１の開度を絞った場合を例に説明する。まず、図５及び図６に基づいて液溜め容器２４の内部での液面位置の判定について説明し、それから、図７及び図８に基づいて気液判別方法について説明する。
【００９１】
（圧縮機２１を停止させた場合）
圧縮機２１を停止させた場合の液溜め容器２４内部の圧力、温度の変化を試験データである図５を用いて説明する。図５は、ある任意の時間Ａで、圧縮機２１を停止させたときの圧縮機２１の周波数と液溜め容器２４の内部の低圧圧力、飽和温度、気相温度、液相温度の時間経過データを示した図である。
【００９２】
液溜め容器２４は低圧側に接続されていることから、液溜め容器２４の内部圧力は圧縮機２１を停止させるまでは低い値を示しており、液溜め容器２４の内部は下部に液相、上部に気相が存在している状態、つまり２相状態である。冷凍空調装置１の冷媒としては、飽和ガス温度と飽和液温度が等しい共沸冷媒、もしくは飽和ガス温度と飽和液温度がほぼ等しい擬似共沸冷媒を用いていることから、気液部での温度差が無い状態である２相状態では、気液の判別が困難であるということがわかる。
また、非共沸冷媒を冷媒回路１０に充填した場合においても、飽和ガス温度と飽和液温度とが近いときには、気液の温度差が小さいため誤検知する可能性があるということがわかる。
【００９３】
ある任意の時間Ａで圧縮機２１を停止させると、液溜め容器２４での高低圧の圧力差が無くなり、均圧され、液溜め容器２４の内部圧力は線ａのように上昇し、冷媒の飽和温度も線ｂのように上昇する。この時、液溜め容器２４の内部が気相であれば飽和温度の線ｂと等しく変化する線ｃになるのに対し、液溜め容器２４の内部が液相であれば線ｄに示すように少しずつ飽和温度（点線ｂ）に接近する。
【００９４】
以上から、圧縮機２１を停止させたあとの液溜め容器２４の表面温度は、液溜め容器２４の内部状態、つまり気相か液相かによって違いが発生するということが分かる。そのため、液溜め容器２４の表面温度を計測することにより、液溜め容器２４の内部での液面位置を判定することができる。
【００９５】
（膨張弁４１の開度を絞った場合）
次に、膨張弁４１Ａ，４１Ｂを絞った場合の液溜め容器２４内部の圧力、温度の変化を試験データである図６を用いて説明する。図６は、ある任意の時間Ｂで、膨張弁４１Ａ，４１Ｂを絞ったときの開度と液溜め容器２４の内部の低圧圧力、飽和温度、気相温度、液相温度の時間経過データを示した図である。
【００９６】
冷凍空調装置１を運転させる際、起動時を除き、通常、冷凍空調装置１を構成する要素機器を急激に、例えば要素機器の設定値の２０％以上変動させることはしない。通常、冷凍空調装置１は、その能力と負荷がバランスするように運転させることで、要求を満たすようになっている。一般的に要求される負荷が急激に変化することはなく、そのことから冷凍空調装置１の要素機器の設定値を急激に変動させることは、熱バランスが崩れることから行なわれない。
【００９７】
それに対し、冷凍空調装置１では、膨張弁４１Ａ，４１ｂにあえて急激な変動を与えることで、液溜め容器２４の液面位置把握に必要な気液部での温度差を発生させるようにしている。膨張弁４１Ａ，４１Ｂを絞るまでは、ある圧力に安定しており、液溜め容器２４の内部は下部に液相、上部に気相が存在している状態、つまり２相状態である。２相状態では、気液の判別が困難であることは上述した通りである。
【００９８】
ある任意の時間Ｂで膨張弁４１Ａ，４１Ｂを急激に絞ると、冷媒が流れにくくなることから、低圧側の冷媒が少なくなり、低圧側の圧力が低下し（線ａ’）、飽和温度も低下する（点線ｂ’）。この時、液溜め容器２４の内部が気相であれば飽和温度の点線ｂ’と等しく変化する線ｃ’になるのに対し、液溜め容器２４の内部が液相であれば線ｄ’に示すように少しずつ飽和温度（点線ｂ’）に接近する。
【００９９】
以上から、圧縮機２１を停止させた場合と同じように、膨張弁４１Ａ，４１Ｂを絞ったあとの液溜め容器２４の表面温度にも、液溜め容器２４の内部状態、つまり気相か液相かによって違いが発生するということが分かる。そのため、液溜め容器２４の表面温度を計測することにより、液溜め容器２４の内部での液面位置を判定することができる。
【０１００】
気液判別原理を、圧縮機２１を停止させた場合、膨張弁４１Ａ，４１Ｂを絞った場合、の２つの例に基づいて説明したが、これに限るものではない。
例えば、圧縮機２１の周波数を増減させた場合、膨張弁４１Ａ，４１Ｂの開度を開いた場合、室内ファン４３Ａ，４３Ｂ、室外ファン２７の周波数を増減させた場合、また開閉弁２８、開閉弁２９を閉じた場合等にも、液溜め容器２４の内部状態によって、液溜め容器２４の表面温度に温度差が生じる。そのため、これらの要素機器を制御した際の液溜め容器２４の表面温度の計測により、液溜め容器２４の内部での液面位置を判定するようにしてもよい。なお、いくつかの要素機器の制御を複合的に組み合わせて液溜め容器２４の内部の液面位置を判定するようにしてもよい。
【０１０１】
（気液判別方法）
次に、圧縮機２１を停止させた場合を例として、気液判別方法を図７を参照しながら説明する。図７は、ある任意の時間Ａで、圧縮機２１を停止させ、それから任意時間が経過したときの圧縮機２１の周波数と液溜め容器２４の内部の低圧圧力、飽和温度、気相温度、液相温度の時間経過データを示した図である。図８は、図７に示すデータに外気温度を追加したものである。
【０１０２】
気液判別方法としては、要素機器の変化後の任意時間経過した際の温度データから気液判別する方法がある。この方法は、要素機器である圧縮機２１を停止させた後、ある任意の時間（例えば５分）経過後、液溜め容器２４の温度を計測し、低圧圧力の飽和温度を閾値として、気液判別する方法である。
【０１０３】
基本的には、ガス部（気相部）は飽和ガス温度と同一温度となるが、容器の熱伝導、センサ誤差等を考慮して、気液判定は幅αを持たせ、下記の式で気液判別を行う。
｜閾値−計測値｜＜α  →  ガス部
｜閾値−計測値｜＞α  →  液部
【０１０４】
ここで、任意の時間を例えば５分とした理由は、試験を行なった際、要素機器を変化させたあと圧力が安定するまで（つまり図７に示す時間Ａ’となるまで）に５分程度の時間がかかっており、任意時間を５分程度とすることで気液温度差が判別し易くなるためである。当然、冷凍空調装置１の機器構成や運転条件によりこの時間は変動する。このことから、それらを加味して、条件ごとに気液判別し易い時間を設定することが必要となる。
【０１０５】
以上、飽和ガス温度との温度差から気液を判別しているが、これに限るものではない。ガス部では飽和温度と等しくなるという特性を用いることにより、液面位置の特定が可能となる場合、つまり複数の計測点で温度が等しい場合には、その計測箇所はガス部と判断できる。また、複数の計測点で温度が異なれば、その計測箇所は液部と判断できる。このようにして、ガス部では飽和温度と等しくなるという特性を用いることにより、気液を判別するようにしてもよい。ただし、この際、液溜め容器２４が伝熱がよい金属であることから、この容器部での電熱を考慮した上で気液の判別を行なう必要がある。
【０１０６】
また、任意時間経過した際の温度データから気液判別する方法について記載したが、これに限るものではなく、例えば温度を閾値として気液を判別してもよい。これは、例えば、図８に示すように冷凍空調装置１が停止した場合には、液溜め容器２４の飽和温度が外気温度に漸近することが考えられる。また、飽和温度が外気温度となる部分が気液部での温度差が大きくなり易い。このことから、飽和温度をトリガーとして、飽和温度が外気温度（線ｅ）となる時間Ａ’において気液判別することで、気液部での温度差が大きい状態での気液判別が可能となる。このように、任意時間を設定しなくても、気液の温度差が大きい部分で気液判別を行うことも可能である。
【０１０７】
その他、要素機器を変化させてからある任意の時間までの計測値を積算し、その積算値の違いから気液判別してもよい。
【０１０８】
（液面判別方法）
以上説明したように、液溜め容器２４の内部圧力もしくは温度を変化させることにより、液溜め容器２４の表面温度を計測することから、温度センサの設置高さが気相であるか、液相であるか判別が可能となる。よって、冷凍空調装置１によれば、複数の温度センサを容器の側面に鉛直方向に設置することにより、液溜め容器２４の液面位置を把握することが可能となる。
【０１０９】
（冷媒漏洩検知の流れ）
次に冷凍空調装置１における冷媒漏洩検知方法の流れについて説明する。なお、冷媒漏洩検知は、冷凍空調装置１が運転中、常時実施している。また、冷凍空調装置１は、冷媒漏洩の検知結果を示す冷媒漏洩有無データを通信線を介して管理センター（図示せず）等に送信し、遠隔監視が可能な構成とする。
【０１１０】
冷凍空調装置１は、冷媒量を算出し、算出した冷媒量の変化を監視することで冷媒漏洩を検知している。以下、冷凍空調装置１が実行する冷媒漏洩検知方法について、図９を用いて説明する。ここで、図９は、冷凍空調装置１における冷媒漏洩検知処理の流れを示すフローチャートである。冷媒漏洩検知は、冷媒漏洩検知のための特定の運転を行うのではなく、冷凍空調装置１の通常の冷房運転又は暖房運転中に行う。すなわち、制御部３は、通常運転を行いながら図９のフローチャートの処理も並行して行い、冷媒漏洩検知を行う。
【０１１１】
まず、制御部３は、余剰液冷媒以外の冷媒回路１０の冷媒量を算出する（ステップＳ００１）。なお、余剰液冷媒以外の冷媒量の算出の流れは、図１０を参照しながら後段で説明する。
【０１１２】
次に、制御部３は、余剰液冷媒量の算出を行なう（ステップＳ００２）。なお、余剰液冷媒量の算出の流れは、図１１を参照しながら後段で説明する。
【０１１３】
次に、制御部３は、全冷媒量を算出する（ステップＳ００３）。具体的には、制御部３は、ステップＳ００１で算出された余剰液冷媒以外の冷媒量と、ステップＳ００２で算出された余剰液冷媒量と、を加算することで全冷媒量を算出する。
【０１１４】
次に、制御部３は、ステップＳ００３で算出された全冷媒量と冷凍空調装置１を設置したときに充填した初期冷媒量とを比較する（ステップＳ００４）。この時、算出冷媒量が初期冷媒量よりも少なければステップＳ００５へ、算出冷媒量が初期冷媒量よりも多ければステップＳ００６へ、移行する。
【０１１５】
次に、ステップＳ００５では、制御部３は、ステップＳ００４で全冷媒量が初期冷媒量よりも少ないと判断されたことから、冷媒が漏洩していると判断して、冷媒漏洩発報をする。
【０１１６】
一方、ステップＳ００６では、制御部３は、ステップＳ００４で全冷媒量が初期冷媒量と等しいと判断されたことから、冷媒が漏洩していないと判断して、正常であることを連絡する。
【０１１７】
（余剰液冷媒以外の冷媒量の算出の流れ）
次に、図９のステップＳ００１の余剰液冷媒以外の冷媒量の算出の流れについて図１０を参照しながら説明する。図１０は、冷凍空調装置１における冷媒漏洩検知処理の図９のステップＳ００１の余剰液冷媒以外の冷媒量の算出の流れを示すフローチャートである。
【０１１８】
まず、ステップＳ１０１の機種情報取得では、制御部３は、冷媒回路１０のうち冷媒量の算出に必要な各構成要素の内容積を記憶部３ｅから取得する。具体的には、制御部３は、室内ユニット４Ａ，４Ｂ内の各配管および各機器（室内熱交換器４２Ａ、４２Ｂ）のそれぞれの内容積と、室外ユニット２内の各配管および各機器（圧縮機２１及び室外熱交換器２３）の内容積と、更に、液側延長配管６及びガス側延長配管７部分の内容積を取得する。これらの内容積データは、制御部３の記憶部３ｅに予め記憶されている。これらの内容積データの記憶部３ｅへの入力は、設置業者が入力部３ｇを介して入力するようにしてもよいし、室外ユニット２および室内ユニット４Ａ，４Ｂを設置して通信設定を行った際に、制御部３が外部の管理センター等と通信して自動的に取得する構成としてもよい。
【０１１９】
次に、制御部３は、現在の運転データを収集する（ステップＳ１０２）。収集する運転データは、冷凍空調装置１の運転状態量を示すデータであり、具体的には圧力センサ（３４ａ，３４ｂ）や温度センサ（３３ａ〜３３ｌ）により得られる各計測値に加え、アクチュエータである圧縮機２１やファン（室内ファン４３Ａ，４３Ｂ、室外ファン２７）の周波数も含むものとする。よって、機器運転に使用する必要データのみを使って液溜め容器２４の余剰液冷媒量以外の冷媒量を算出しているため、冷媒量算出にあたり、通信負荷を増加させることがない。
【０１２０】
次に、制御部３は、ステップＳ１０２で収集したデータに基づき、冷凍サイクルが安定しているかどうかの判断を行う（ステップＳ１０３）。例えば、起動時などの圧縮機２１の回転数が変動したり、膨張弁４１Ａ，４１Ｂの開度が変動したりしているような場合は、冷媒サイクルの動作が安定していないため、冷媒量を正しく算出できない。よって、冷凍空調装置１では、冷凍サイクルが安定しているかどうかを判断した上で、冷媒量の算出処理に入るようにしている。
【０１２１】
ここでは、ステップＳ１０２で取得した圧力データ、温度データに加え、アクチュエータの運転データから、冷凍サイクルの安定／不安定を判断する。以下の説明において、ステップＳ１０２で取得した各種データを単に運転データと称する。安定／不安定の判断は、任意の時間、例えば１０分間の運転データを取得して、それらの平均値を算出し、この平均値と運転データの値との偏差を算出し、偏差がある範囲内、例えば平均値の１５％以内であれば安定、それ以上であれば不安定と判断するとよい。
【０１２２】
ステップＳ１０３で冷凍サイクルが不安定であると判断した場合、制御部３は、冷媒量を正しく算出できないことから、再度ステップＳ１０２に戻ってデータ収集を実施する。
【０１２３】
一方、ステップＳ１０３で冷凍サイクルが安定していると判断した場合、制御部３は、冷媒量算出部３ｂにて液溜め容器２４の余剰液冷媒量以外の冷媒回路１０内の冷媒量を算出する（ステップＳ１０４、ステップＳ１０５）。
【０１２４】
具体的には、制御部３は、まずステップＳ１０３で得た安定データ（運転データ）を用いて各要素での冷媒の密度を算出する（ステップＳ１０４）。すなわち、冷媒が液又はガスのどちらかである単相部分の密度は、基本的に圧力と温度から算出することができる。例えば、圧縮機２１から室外熱交換器２３までは冷媒はガス状態であり、この部分のガス冷媒密度は、吐出圧力センサ３４ｂにより検出される吐出圧力と、吐出温度センサ３３ｂにより検出される吐出温度とにより算出できる。
【０１２５】
また、熱交換器等の二相部で状態が変化する二相部の密度は、機器出入口状態量から近似式を用いて二相密度平均値を算出する。これらの演算に必要な近似式等は、予め記憶部３ｅに記憶されており、冷媒量算出部３ｂは、ステップＳ１０３で得た運転データと、予め記憶部３ｅに記憶されている近似式等のデータとを用いて、冷媒回路１０のうち、液溜め容器２４以外の各構成要素部品それぞれの冷媒密度を算出する。
【０１２６】
次に、冷媒量算出部３ｂは、ステップＳ１０１で取得した各要素の内容積データとステップＳ１０４で算出した各要素の冷媒密度とを積算することにより、余剰液冷媒以外の冷凍空調装置１内の冷媒量を算出する（ステップＳ１０５）。
【０１２７】
（余剰液冷媒量の算出の流れ）
次に、図９のステップＳ００２の余剰液冷媒量の算出の流れについて、圧縮機２１を停止させた場合を例に図１１を参照しながら説明する。図１１は、冷凍空調装置１における冷媒漏洩検知処理の図９のステップＳ００２の余剰液冷媒量の算出の流れを示すフローチャートである。
【０１２８】
まず、ステップＳ２０１で制御部３は圧縮機２１を停止させる。これは、液溜め容器２４内部の気液部で表面温度に違いを発生させ、液溜め容器２４内部の液量を把握するために必要なことである。
【０１２９】
次に、ステップＳ２０２で制御部３は任意時間が経過したかを判別する。任意時間が経過した場合には、ステップＳ２０３へ移行し、圧力を計測する。本実施の形態では、液溜め容器２４は低圧側に設置されていることから、低圧圧力を計測する。
【０１３０】
ステップＳ２０４では、制御部３は、ステップＳ２０３で計測した圧力から飽和温度を計算し、閾値として記憶部３ｅに記憶させる。その後、制御部３は、液溜め容器２４の表面に設置した温度センサ３６ａ〜３６ｃからの情報に基づいて、液溜め容器２４の表面温度を計測する（ステップＳ２０５〜ステップＳ２０８）。
【０１３１】
まず、ステップＳ２０５では、制御部３は、ｎ＝１を設定する。
そして、ステップＳ２０６で、制御部３は、ｎ番目の温度センサ（たとえば、温度センサ３６ａ）からの情報基づいて、その温度センサの設置位置における液溜め容器２４の表面温度を計測、記憶する。
制御部３は、ステップＳ２０７でｎ＝センサ数であるかどうかを判断する。
ｎ＝センサ数でなければ、ステップＳ２０８でｎに１を足し、ステップＳ２０６の処理を再度実行する。
全ての温度センサからの情報に基づいて、液溜め容器２４の表面温度を計測、記憶したら（ステップＳ２０７；Ｙｅｓ）、制御部３は、ステップＳ２０９でｎ＝１を再度設定する。
【０１３２】
ステップＳ２１０〜ステップＳ２１８では、液面位置を特定する流れを示している。ステップＳ２１０で制御部３は閾値である飽和温度との差を算出し、その差の絶対値がα以内となるかどうかの判別を行なう。つまり、ステップＳ２１０では、制御部３は気液判別を行なう。
【０１３３】
差がαよりも大きければ、飽和温度と温度差が大きな液部と判断できることから、制御部３は、ステップＳ２１１へ移行し、ステップＳ２１０を通過したセンサ番号をｍとし（Ｓ２１１）、次のセンサに移行する。液溜め容器２４の液部にセンサがある場合は、制御部３は、ステップＳ２１０〜ステップＳ２１３を繰り返し、液部で最も位置が高いセンサ番号をｍとして記憶させる（ステップＳ２１８）。
【０１３４】
差がα以内であれば、飽和温度にほぼ等しいことからガス部と判断され、制御部３は、ステップＳ２１４へ移行する。一度ステップＳ２１０でガスと判断された場合には、センサ不具合が発生しない限り、その後液部と判断されることは本実施の形態での気液判別原理上考えられない。よって、制御部３は、ステップＳ２１５でｎに１を足した上で、ステップＳ２１６の判断に移行する。ステップＳ２１６で液部と判断される場合（αより大きくなる場合）には、制御部３は、ステップＳ２１７に移行し、液面検知不可で、余剰液冷媒量を算出できないことを発報する。
【０１３５】
一方、ステップＳ２１６でガス部と判断される場合（α以内となる場合）には、制御部３は、ガス部であると判断された温度センサのうちガス部であるとの計測が維持された温度センサになるまで、ステップＳ２１４〜ステップＳ２１６を繰り返す。
【０１３６】
以上、ステップＳ２１０〜ステップＳ２１８の流れで、制御部３は、液部で最も高い位置にあるセンサ番号ｍを明確化することができる。
【０１３７】
次に、ステップＳ２１９では、制御部３は、液部で最も高い位置にあると判定されたセンサ番号から、液溜め容器２４内の余剰液冷媒容積を算出する。余剰液冷媒容積は、予め記憶部３ｅに記憶させたセンサ番号と余剰液冷媒容積の関係から算出する。
【０１３８】
次に、ステップＳ２２０では、制御部３は、液溜め容器２４内部の圧力から、飽和ガス密度、飽和液密度を算出する。
【０１３９】
次に、ステップＳ２２１では、制御部３は、ステップＳ２１９とステップＳ２２０で算出された余剰液冷媒容積と、液溜め容器２４の飽和ガス密度、飽和液密度から、余剰液冷媒量を算出する。
【０１４０】
以上により、余剰液冷媒量を算出することができたので、ステップＳ２２２で制御部３は圧縮機２１を再起動させる。
【０１４１】
以上、液溜め容器２４の表面に設置した温度センサ位置と液量の関係が既知であるということを想定した上で説明したが、これに限るものではない。例えば、既存の冷凍空調装置に温度センサを後付けするような場合等は、温度センサ位置と液量の関係が不明である。このような場合には、温度センサを設置したあとに、複数の余剰液冷媒量が変化する複数条件で、液部で最も高い位置にある温度センサの番号と液容積の関係を把握し、データベースとして記憶させる初期学習工程を追加することにより、余剰液冷媒量把握が可能となる。
【０１４２】
以上説明したように、冷凍空調装置１は、制御部３により液溜め容器２４の内部の圧力、温度を変化させ、液溜め容器２４の表面に気相部と液相部とで温度が異なる状況を作りだし、この温度を計測することにより液面位置を特定するようにしている。こうすることにより、冷凍空調装置１によれば、液面センサとしては温度センサのみの単純な構成とすることができ、安価、計測値ばらつき低減、センサ設置容易、という有利な効果を奏する。
【０１４３】
また、冷凍空調装置１によれば、冷媒漏洩量の算出も可能であるため、メンテナンス前に事前に冷媒漏洩の程度やメンテナンス作業の工程等を把握でき、メンテナンス作業効率が向上する。
【０１４４】
なお、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。
【０１４５】
例えば、本実施の形態では図１に示すようにビル用マルチエアコンについて記載したが、これに限るものではなく例えば、冷凍機など、四方弁２２がなく、高圧部の室外熱交換器出口に液溜め容器を設置した冷凍空調装置においても適応が可能である。つまり、高圧側の液溜め容器内部の余剰液冷媒の検知、及び冷媒漏洩の検知も可能である。
【０１４６】
また、膨張弁４１Ａ，４１Ｂが室内ユニット４Ａ，４Ｂに設置してある構成としたが、これに限らず、室外ユニット２に設置した構成としてもよい。何れの場合も、本発明を適用可能である。
【０１４７】
また、全要素機器の冷媒量を運転時に算出し、冷媒漏洩を検知する方法について記載したが、これに限るものではなく、特定の要素機器の冷媒量を算出することにより冷媒漏洩有無を検知してもよい。例えば、室外熱交換器２３は室内熱交換器４２Ａ，４２Ｂに対して、十分大きいことから、存在冷媒量が少ない室内熱交換器４２Ａ，４２Ｂ内の冷媒量は算出せず、存在冷媒量が多い室外熱交換器２３のみ冷媒量を算出するということ等が考えられる。
【０１４８】
また、要素機器の冷媒量を算出する方法について記載したが、これに限るものではない。基準となる運転条件を設定し、その時の液溜め容器２４の液面位置を把握し、定期的に冷凍空調装置１の運転状態を基準条件と等しくし、液溜め容器２４の液面変動を計測することで、冷媒漏洩有無を特定することも可能である。
【０１４９】
以上の接続構成を構築し、冷媒漏洩有無の検知データを管理センター等に送信することで、常時遠隔で冷媒漏洩検知を行なうことができる。したがって、突然の冷媒漏洩に対しても機器の損傷や能力低下などの異常が生じる前にすぐに対応することが可能であり、冷媒漏洩が進行するのを極力抑えることができる。これにより、冷凍空調装置１の信頼性も向上し、かつ冷媒が流出による環境状態悪化も極力防ぐことができる。
【０１５０】
更に、冷媒漏洩により少ない冷媒量で無理な運転が続く不都合を回避できるため、冷凍空調装置１の長寿命化も可能である。なお、冷媒漏洩有りの場合、判定部３ｄにて冷媒漏洩量を算出し、判定結果と併せて出力部３ｈから管理センター等の外部に通知するようにしてもよい。
【０１５１】
また、上記の実施の形態では、冷媒漏洩の有無を判定する場合について説明したが、冷媒充填時等において、冷媒量が過多になっていないかどうかの判定にも本発明を適用可能である。
【０１５２】
また、上述の実施の形態では、それぞれ１台の室外ユニット及び２台の室内ユニットを備えた冷凍空調装置を例としたが、これに限定されず、１台の室外ユニット及び１台の室内ユニットの構成としてもよいし、複数台の室外ユニット及び複数台の室内ユニットを備えた冷凍空調装置としてもよい。
【符号の説明】
【０１５３】
１  冷凍空調装置、２  室外ユニット、３  制御部、３ａ  測定部、３ｂ  冷媒量算出部、３ｃ  余剰液冷媒量算出部、３ｄ  判定部、３ｅ  記憶部、３ｆ  駆動部、３ｇ  入力部、３ｈ  出力部、４  室内ユニット、４Ａ  室内ユニット、４Ｂ  室内ユニット、６  液側延長配管、６Ａ  液主管、６ａ  液枝管、６ｂ  液枝管、７  ガス側延長配管、７Ａ  ガス主管、７ａ  ガス枝管、７ｂ  ガス枝管、１０  冷媒回路、１０ａ  室内側冷媒回路、１０ｂ  室内側冷媒回路、１０ｃ  室外側冷媒回路、２１  圧縮機、２２  四方弁、２３  室外熱交換器、２４  液溜め容器、２７  室外ファン、２８  開閉弁、２９  開閉弁、３１  室外側制御部、３２  室内側制御部、３２ａ  室内側制御部、３３ａ  吸入温度センサ、３３ｂ  吐出温度センサ、３３ｃ  室外温度センサ、３３ｅ  温度センサ、３３ｆ  温度センサ、３３ｇ  室内温度センサ、３３ｈ  温度センサ、３３ｉ  温度センサ、３３ｊ  室内温度センサ、３３ｋ  熱交温度センサ、３３ｌ  液側温度センサ、３４ａ  吸入圧力センサ、３４ｂ  吐出圧力センサ、３６ａ  温度センサ、３６ｂ  温度センサ、３６ｃ  温度センサ、４１  膨張弁、４１Ａ  膨張弁、４１Ｂ  膨張弁、４２  室内熱交換器、４２Ａ  室内熱交換器、４２Ｂ  室内熱交換器、４３  室内ファン、４３Ａ  室内ファン、４３Ｂ  室内ファン、５１ａ  分配器、５２ａ  分配器。
【図１】
2014017161.tif 000003
【図２】
2014017161.tif 000004
【図３】
2014017161.tif 000005
【図４】
2014017161.tif 000006
【図５】
2014017161.tif 000007
【図６】
2014017161.tif 000008
【図７】
2014017161.tif 000009
【図８】
2014017161.tif 000010
【図９】
2014017161.tif 000011
【図１０】
2014017161.tif 000012
【図１１】
2014017161.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月20日(2015.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明に係る冷凍空調装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器、液溜め容器を配管接続した冷媒回路を備えた冷凍空調装置において、前記液溜め容器の温度を計測する温度センサと、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記温度センサの計測値から、前記液溜め容器の内部の液面位置を検知するものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明に係る冷媒漏洩検知装置は、冷媒回路の要素機器の１つとして設けられている液溜め容器の内部の液面位置を検知して冷媒漏洩を検知する冷媒漏洩検知装置であって、前記液溜め容器の温度を計測する温度センサと、アクチュエータである圧縮機及び膨張弁のうち少なくとも１つを制御して、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記温度センサの計測値から、前記液溜め容器の内部の液面位置を検知し、前記液溜め容器に貯留されている冷媒以外の前記冷媒回路の冷媒量及び前記液溜め容器に貯留されている冷媒量から前記冷媒回路に充填されている全冷媒量を算出し、該全冷媒量と初期冷媒量とを比較することで冷媒漏洩を検知するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明に係る冷媒漏洩検知方法は、冷媒回路の要素機器の１つとして設けられている液溜め容器の温度から、該液溜め容器の内部の液面位置を検知して冷媒漏洩を検知する冷媒漏洩検知方法であって、アクチュエータである圧縮機及び膨張弁のうち少なくとも１つを制御して、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させ、前記液溜め容器の温度から、前記液溜め容器の内部の液面位置を検知し、前記液溜め容器に貯留されている冷媒以外の前記冷媒回路の冷媒量を算出し、前記液溜め容器に貯留されている冷媒量を算出し、これらから前記冷媒回路に充填されている全冷媒量を算出し、該全冷媒量と初期冷媒量とを比較することで前記冷媒回路から冷媒が漏洩しているかどうかを判断するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器、液溜め容器を配管接続した冷媒回路を備えた冷凍空調装置において、
前記液溜め容器の温度を計測する温度センサと、
前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記温度センサの計測値から、前記液溜め容器の内部の液面位置を検知する
冷凍空調装置。
【請求項２】
前記制御装置は、
アクチュエータである前記圧縮機及び前記膨張弁のうち少なくとも１つを制御して、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる
請求項１に記載の冷凍空調装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記液溜め容器内部の気相部分と、前記液溜め容器内部の液相部分と、に温度差を発生させるように、前記アクチュエータの駆動を制御して、前記液溜め容器内部の圧力もしくは温度を変動させる
請求項２に記載の冷凍空調装置。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記圧縮機を停止させ、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる
請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項５】
前記冷媒回路に開閉弁を設け、
前記制御装置は、
前記開閉弁を閉じ、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる
請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記圧縮機の周波数を、起動のタイミング以外に設定されている周波数よりも所定値以上変動させ、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる
請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記膨張弁の開度を、起動のタイミング以外に設定されている開度よりも所定値以上変動させ、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる
請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項８】
前記凝縮器又は前記蒸発器として機能する室外熱交換器に空気を供給する室外ファンを設け、
前記制御装置は、
前記室外ファンの周波数を、起動のタイミング以外に設定されている周波数よりも所定値以上変動させ、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる
請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項９】
前記制御装置は、
前記計測値から算出される冷媒量及び前記液溜め容器に貯留されている冷媒量の合計値と基準冷媒量とを比較することで冷媒漏洩を検知する
請求項１〜８のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、
前記温度センサの計測値と、低圧圧力の飽和温度と、の比較に基づいて前記液溜め容器の内部の液面位置を検知する
請求項１〜９のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項１１】
前記温度センサを前記液溜め容器の側面に鉛直方向に複数設置し、
前記制御装置は、
前記複数の温度センサの計測値の比較に基づいて前記液溜め容器の内部の液面位置を検知する
請求項１〜９のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項１２】
前記冷媒回路に共沸冷媒もしくは擬似共沸冷媒を充填した
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項１３】
冷媒回路の要素機器の１つとして設けられている液溜め容器の内部の液面位置を検知して冷媒漏洩を検知する冷媒漏洩検知装置であって、
前記液溜め容器の温度を計測する温度センサと、
アクチュエータである圧縮機及び膨張弁のうち少なくとも１つを制御して、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記温度センサの計測値から、前記液溜め容器の内部の液面位置を検知し、
前記計測値から算出される冷媒量及び前記液溜め容器に貯留されている冷媒量の合計値と基準冷媒量とを比較することで冷媒漏洩を検知する
冷媒漏洩検知装置。
【請求項１４】
冷媒回路の要素機器の１つとして設けられている液溜め容器の温度から、該液溜め容器の内部の液面位置を検知して冷媒漏洩を検知する冷媒漏洩検知方法であって、
アクチュエータである圧縮機及び膨張弁のうち少なくとも１つを制御して、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させ、
前記液溜め容器の温度から、前記液溜め容器の内部の液面位置を検知し、
前記液溜め容器の温度から算出される冷媒量及び前記液溜め容器に貯留されている冷媒量の合計値と基準冷媒量とを比較することで前記冷媒回路から冷媒が漏洩しているかどうかを判断する
冷媒漏洩検知方法。
【請求項１５】
圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器及び液溜め容器を配管接続した冷媒回路を有している冷凍空調装置であって、
前記液溜め容器の液冷媒量を検知する液面検知センサと、
前記圧縮機が停止してから所定時間経過した時の前記液溜め容器の液冷媒量を前記液面検知センサにて検知し、検知した値を所定の基準値と比較することで前記冷媒回路からの冷媒漏洩の有無を判定する冷媒漏洩検知装置と、を備えた
冷凍空調装置。
【請求項１６】
前記圧縮機の停止後における前記膨張弁の開度を、
前記圧縮機の停止時の開度から変動させる
請求項１５に記載の冷凍空調装置。
【請求項１７】
前記の所定時間は、
５分に設定する
請求項１５又は１６に記載の冷凍空調装置。
【請求項１８】
前記圧縮機の停止後における前記液溜め容器の内部圧力を変化させる
請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項１９】
前記液面検知センサを温度センサで構成し、
前記液溜め容器の表面温度を計測することで、前記液溜め容器内の液冷媒量を検知する
請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項２０】
圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器及び液溜め容器を配管接続した冷媒回路からの冷媒漏洩を検知する冷媒漏洩検知装置であって、
前記液溜め容器の液冷媒量を検知し、
前記圧縮機が停止してから所定時間経過した時の余剰液冷媒量に基づいて前記冷媒回路からの冷媒漏洩の有無を判定する判定部を備えた
冷媒漏洩検知装置。
【請求項２１】
前記判定部での判定結果を出力する出力部を備えた
請求項２０に記載の冷媒漏洩検知装置。
【請求項２２】
圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器及び液溜め容器を配管接続した冷媒回路からの冷媒漏洩を検知する冷媒漏洩検知方法であって、
前記液溜め容器の液冷媒量を検知し、
前記圧縮機が停止してから所定時間経過した時の余剰液冷媒量と所定の基準値とを比較し、
前記余剰液冷媒量が前記基準値よりも少ないときに前記冷媒回路から冷媒が漏洩していると判定する
冷媒漏洩検知方法。
【手続補正書】
【提出日】平成28年1月18日(2016.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明に係る冷凍空調装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器、液溜め容器を配管接続した冷媒回路を備えた冷凍空調装置において、前記液溜め容器の表面温度を計測する温度センサと、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記圧縮機を停止させること、前記膨張弁の開度を制御すること、又は、前記冷媒回路に設けられた開閉弁を閉じること、により、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させて、前記液溜め容器内部の気相部分と、前記液溜め容器内部の液相部分と、に温度差を発生させ、前記温度差が発生しているときにおける前記温度センサの計測値から、前記液溜め容器の内部の液面位置を検知するものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明に係る冷媒漏洩検知装置は、冷媒回路の要素機器の１つとして設けられている液溜め容器の内部の液面位置を検知して冷媒漏洩を検知する冷媒漏洩検知装置であって、前記液溜め容器の表面温度を計測する温度センサと、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記冷媒回路に設けられた圧縮機を停止させること、前記冷媒回路に設けられた膨張弁の開度を制御すること、又は、前記冷媒回路に設けられた開閉弁を閉じること、により、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させて、前記液溜め容器内部の気相部分と、前記液溜め容器内部の液相部分と、に温度差を発生させ、前記温度差が発生しているときにおける前記温度センサの計測値から、前記液溜め容器の内部の液面位置を検知し、前記液溜め容器に貯留されている冷媒以外の前記冷媒回路の冷媒量及び前記液溜め容器に貯留されている冷媒量の合計値と、初期冷媒量と、を比較することで冷媒漏洩を検知するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明に係る冷媒漏洩検知方法は、冷媒回路の要素機器の１つとして設けられている液溜め容器の表面温度から、該液溜め容器の内部の液面位置を検知して冷媒漏洩を検知する冷媒漏洩検知方法であって、前記冷媒回路に設けられた圧縮機を停止させること、前記冷媒回路に設けられた膨張弁の開度を制御すること、又は、前記冷媒回路に設けられた開閉弁を閉じること、により、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させて、前記液溜め容器内部の気相部分と、前記液溜め容器内部の液相部分と、に温度差を発生させ、前記温度差が発生しているときにおける前記液溜め容器の表面温度から、前記液溜め容器の内部の液面位置を検知し、前記液溜め容器に貯留されている冷媒以外の前記冷媒回路の冷媒量及び前記液溜め容器に貯留されている冷媒量の合計値と、初期冷媒量と、を比較することで前記冷媒回路から冷媒が漏洩しているかどうかを判断するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器、液溜め容器を配管接続した冷媒回路を備えた冷凍空調装置において、
前記液溜め容器の表面温度を計測する温度センサと、
前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記圧縮機を停止させること、前記膨張弁の開度を制御すること、又は、前記冷媒回路に設けられた開閉弁を閉じること、により、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させて、前記液溜め容器内部の気相部分と、前記液溜め容器内部の液相部分と、に温度差を発生させ、
前記温度差が発生しているときにおける前記温度センサの計測値から、前記液溜め容器の内部の液面位置を検知する
冷凍空調装置。
【請求項２】
前記制御装置は、
アクチュエータである前記圧縮機及び前記膨張弁のうち少なくとも１つを制御して、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる
請求項１に記載の冷凍空調装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記圧縮機を停止させ、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる
請求項１又は２に記載の冷凍空調装置。
【請求項４】
前記冷媒回路に開閉弁を設け、
前記制御装置は、
前記開閉弁を閉じ、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる
請求項１又は２に記載の冷凍空調装置。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記圧縮機の周波数を、起動のタイミング以外に設定されている周波数よりも所定値以上変動させ、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる
請求項１又は２に記載の冷凍空調装置。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記膨張弁の開度を、起動のタイミング以外に設定されている開度よりも所定値以上変動させ、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる
請求項１又は２に記載の冷凍空調装置。
【請求項７】
前記凝縮器又は前記蒸発器として機能する室外熱交換器に空気を供給する室外ファンを設け、
前記制御装置は、
前記室外ファンの周波数を、起動のタイミング以外に設定されている周波数よりも所定値以上変動させ、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる
請求項１又は２に記載の冷凍空調装置。
【請求項８】
前記制御装置は、
前記液溜め容器に貯留されている冷媒以外の前記冷媒回路の冷媒量及び前記液溜め容器に貯留されている冷媒量の合計値と、初期冷媒量と、を比較することで冷媒漏洩を検知する
請求項１〜７のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項９】
前記制御装置は、
前記温度センサの計測値と、低圧圧力の飽和温度と、の比較に基づいて前記液溜め容器の内部の液面位置を検知する
請求項１〜８のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項１０】
前記温度センサを前記液溜め容器の側面に鉛直方向に複数設置し、
前記制御装置は、
前記複数の温度センサの計測値の比較に基づいて前記液溜め容器の内部の液面位置を検知する
請求項１〜８のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項１１】
前記冷媒回路に共沸冷媒もしくは擬似共沸冷媒を充填した
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項１２】
冷媒回路の要素機器の１つとして設けられている液溜め容器の内部の液面位置を検知して冷媒漏洩を検知する冷媒漏洩検知装置であって、
前記液溜め容器の表面温度を計測する温度センサと、
前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させる制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記冷媒回路に設けられた圧縮機を停止させること、前記冷媒回路に設けられた膨張弁の開度を制御すること、又は、前記冷媒回路に設けられた開閉弁を閉じること、により、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させて、前記液溜め容器内部の気相部分と、前記液溜め容器内部の液相部分と、に温度差を発生させ、
前記温度差が発生しているときにおける前記温度センサの計測値から、前記液溜め容器の内部の液面位置を検知し、
前記液溜め容器に貯留されている冷媒以外の前記冷媒回路の冷媒量及び前記液溜め容器に貯留されている冷媒量の合計値と、初期冷媒量と、を比較することで冷媒漏洩を検知する
冷媒漏洩検知装置。
【請求項１３】
冷媒回路の要素機器の１つとして設けられている液溜め容器の表面温度から、該液溜め容器の内部の液面位置を検知して冷媒漏洩を検知する冷媒漏洩検知方法であって、
前記冷媒回路に設けられた圧縮機を停止させること、前記冷媒回路に設けられた膨張弁の開度を制御すること、又は、前記冷媒回路に設けられた開閉弁を閉じること、により、前記液溜め容器の内部の圧力もしくは温度を変動させて、前記液溜め容器内部の気相部分と、前記液溜め容器内部の液相部分と、に温度差を発生させ、
前記温度差が発生しているときにおける前記液溜め容器の表面温度から、前記液溜め容器の内部の液面位置を検知し、
前記液溜め容器に貯留されている冷媒以外の前記冷媒回路の冷媒量及び前記液溜め容器に貯留されている冷媒量の合計値と、初期冷媒量と、を比較することで前記冷媒回路から冷媒が漏洩しているかどうかを判断する
冷媒漏洩検知方法。
【国際調査報告】
2014017161.tif 000014
2014017161.tif 000015