(57)【要約】【課題】抽気装置のタンク内の不凝縮ガスの量又は不凝縮ガスの濃度を推定する。【解決手段】抽気装置２は、冷凍サイクル１の凝縮器４０からガス冷媒と不凝縮ガスとを含む混合流体を抽気する抽気部６０と、混合流体が貯留されるタンク７０と、を備える。タンク内状態量推定装置１１１は、タンク７０内の温度Ｔｔを取得する温度取得部１１２と、タンク７０内の圧力Ｐｔを取得する圧力取得部１１２と、ガス冷媒の分圧演算部１１３と、不凝縮ガスの分圧演算部１１４と、不凝縮ガスの質量演算部１１５と、を備える。ガス冷媒の分圧演算部１１３は、タンク７０内の温度Ｔｔに対応するガス冷媒の分圧を求める。不凝縮ガスの分圧演算部１１４は、タンク７０内の圧力Ｐｔとガス冷媒の分圧とから、不凝縮ガスの分圧を求める。不凝縮ガスの質量演算部１１５は、気体の状態方程式を用いて、不凝縮ガスの質量を求める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクルの凝縮器からガス冷媒と不凝縮ガスとを含む混合流体を抽気する抽気部と、抽気された前記混合流体が貯留されるタンクと、前記タンク内を冷却する冷却部と、前記タンク内から不凝縮ガスを外部に排気可能な排気部と、前記冷却部による前記タンク内の冷却でガス冷媒が凝縮されて貯留された液冷媒を前記冷凍サイクルの蒸発器に排液可能な排液部と、を備える抽気装置のタンク内状態量推定装置において、
前記タンク内の温度を取得する温度取得部と、
前記タンク内の圧力を取得する圧力取得部と、
前記タンク内におけるガス冷媒の温度と分圧との相関関係を用いて、前記温度取得部が取得した温度に対応するガス冷媒の分圧を求めるガス冷媒分圧演算部と、
前記圧力取得部が取得した圧力と前記ガス冷媒分圧演算部が求めた分圧との差分から、不凝縮ガスの分圧を求める不凝縮ガス分圧演算部と、
気体の状態方程式を用いて、前記温度取得部が取得した温度、不凝縮ガスの分圧、及び前記タンク内における気相の体積に応じた、不凝縮ガスの質量を求める不凝縮ガス質量演算部と、
を備えるタンク内状態量推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のタンク内状態量推定装置において、
前記ガス冷媒分圧演算部は、前記相関関係として、ガス冷媒の蒸気圧と温度との関係を用いる、
タンク内状態量推定装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のタンク内状態量推定装置において、
前記不凝縮ガス質量演算部は、前記タンク内における気相の体積として、前記タンクの内容積を用いる、
タンク内状態量推定装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のタンク内状態量推定装置において、
前記タンク内におけるガス冷媒の温度と質量との相関関係を用いて、前記温度取得部が取得した温度に対応するガス冷媒の質量を求めるガス冷媒質量演算部と、
前記不凝縮ガス質量演算部が求めた不凝縮ガスの質量と前記ガス冷媒質量演算部が求めたガス冷媒の質量とを用いて、前記タンク内の不凝縮ガスの濃度を求める濃度演算部と、
を備えるタンク内状態量推定装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のタンク内状態量推定装置と、
前記タンク内状態量推定装置が求めた不凝縮ガスの質量が予め定められた値より大きいか否かを判断する排気開始判断部と、
前記排気開始判断部により、前記タンク内状態量推定装置が求めた不凝縮ガスの質量が前記予め定められた値より大きい判断されると、前記排気部に前記タンク内の不凝縮ガスを外部に排気させる排気制御部と、
を備える抽気制御装置。
【請求項６】
請求項４に記載のタンク内状態量推定装置と、
前記タンク内状態量推定装置が求めた不凝縮ガスの濃度が予め定められた値より大きいか否かを判断する排気開始判断部と、
前記排気開始判断部により、不凝縮ガスの濃度が前記予め定められた値より大きいと判断されると、前記排気部に前記タンク内の不凝縮ガスを外部に排気させる排気制御部と、
を備える抽気制御装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の抽気制御装置において、
前記排気部に前記タンク内の不凝縮ガスを外部に排気させた後、予め定めた排気終了条件を満たしたか否かを判断する排気終了判断部を備え、
前記排気制御部は、前記排気終了判断部により、前記予め定めた排気終了条件を満たしたと判断されると、前記排気部に不凝縮ガスの排気を終了させる、
抽気制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の抽気制御装置において、
前記タンク内から不凝縮ガスを排気させる直前に、前記タンク内状態量推定装置が求めた不凝縮ガスの質量と、不凝縮ガスの排気終了後に、前記タンク内状態量推定装置が求めた不凝縮ガスの質量との差分から、不凝縮ガスの排気量を求める不凝縮ガス排気量演算部を備える、
抽気制御装置。
【請求項９】
請求項６に記載の抽気制御装置において、
前記排気部に前記タンク内の不凝縮ガスを外部に排気させた後、予め定めた排気終了条件を満たしたか否かを判断する排気終了判断部を備え、
前記排気制御部は、前記排気終了判断部により、前記予め定めた排気終了条件を満たしたと判断されると、前記排気部に不凝縮ガスの排気を終了させ、
さらに、前記タンク内から不凝縮ガスを排気させる直前に、前記タンク内状態量推定装置が求めた不凝縮ガスの質量と、不凝縮ガスの排気終了後に、前記タンク内状態量推定装置が求めた不凝縮ガスの質量との差分から、不凝縮ガスの排気量を求める不凝縮ガス排気量演算部と、
前記不凝縮ガス排気量演算部が求めた不凝縮ガスの排気量と前記濃度演算部が求めた濃度とを用いて、ガス冷媒の排気量を求める冷媒排気量演算部と、
を備える、
抽気制御装置。
【請求項１０】
請求項５から請求項９のいずれか一項に記載の抽気制御装置と、
前記抽気部と、
前記タンクと、
前記冷却部と、
前記排気部と、
前記タンク内の温度を検知して、検知した温度の値を前記圧力取得部に送る温度計と、
前記タンク内の圧力を検知して、検知した圧力の値を前記温度取得部に送る圧力計と、
を備える抽気装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の抽気装置と、
前記冷凍サイクルと、
を備える冷凍機。
【請求項１２】
冷凍サイクルの凝縮器からガス冷媒と不凝縮ガスとを含む混合流体を抽気する抽気部と、抽気された前記混合流体が貯留されるタンクと、前記タンク内を冷却する冷却部と、前記タンク内から不凝縮ガスを外部に排気可能な排気部と、前記冷却部による前記タンク内の冷却でガス冷媒が凝縮されて貯留された液冷媒を前記冷凍サイクルの蒸発器に排液可能な排液部と、を備える抽気装置のタンク内状態量推定方法において、
前記タンク内の温度を取得する温度取得工程と、
前記タンク内の圧力を取得する圧力取得工程と、
前記タンク内におけるガス冷媒の温度と分圧との相関関係を用いて、前記温度取得工程で取得された温度に対応するガス冷媒の分圧を求めるガス冷媒分圧演算工程と、
前記圧力取得工程で取得された圧力と前記ガス冷媒分圧演算工程で求められた分圧との差分から、不凝縮ガスの分圧を求める不凝縮ガス分圧演算工程と、
気体の状態方程式を用いて、前記温度取得工程で取得された温度、不凝縮ガスの分圧、及び前記タンク内における気相の体積に応じた、不凝縮ガスの質量を求める不凝縮ガス質量演算工程と、
を実行するタンク内状態量推定方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載のタンク内状態量推定方法において、
前記ガス冷媒分圧演算工程では、前記相関関係として、ガス冷媒の蒸気圧と温度との関係を用いる、
タンク内状態量推定方法。
【請求項１４】
請求項１２又は請求項１３に記載のタンク内状態量推定方法において、
前記不凝縮ガス質量演算工程では、前記タンク内における気相の体積として、前記タンクの内容積を用いる、
タンク内状態量推定方法。
【請求項１５】
請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載のタンク内状態量推定方法において、
前記タンク内におけるガス冷媒の温度と質量との相関関係を用いて、前記温度取得工程で取得された温度に対応するガス冷媒の質量を求めるガス冷媒質量演算工程と、
前記不凝縮ガス質量演算工程で求められた不凝縮ガスの質量と前記ガス冷媒質量演算工程で求られたガス冷媒の質量とを用いて、前記タンク内の不凝縮ガスの濃度を求める濃度演算工程と、
を実行するタンク内状態量推定方法。
【請求項１６】
請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載のタンク内状態量推定方法を実行すると共に、
前記タンク内状態量推定方法で求められた不凝縮ガスの質量が予め定められた値より大きいか否かを判断する排気開始判断工程と、
前記排気開始判断工程により、前記タンク内状態量推定方法で求められた不凝縮ガスの質量が前記予め定められた値より大きい判断されると、前記排気部に前記タンク内の不凝縮ガスを外部に排気させる排気制御工程と、
を実行する抽気制御方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載のタンク内状態量推定方法を実行すると共に、
前記タンク内状態量推定方法で求められた不凝縮ガスの濃度が予め定められた値より大きいか否かを判断する排気開始判断工程と、
前記排気開始判断工程により、不凝縮ガスの濃度が前記予め定められた値より大きいと判断されると、前記排気部に前記タンク内の不凝縮ガスを外部に排気させる排気制御工程と、
を実行する抽気制御方法。
【請求項１８】
請求項１６又は請求項１７に記載の抽気制御方法において、
前記排気部に前記タンク内の不凝縮ガスを外部に排気させた後、予め定めた排気終了条件を満たしたか否かを判断する排気終了判断工程を実行し、
前記排気制御工程では、前記排気終了判断工程により、前記予め定めた排気終了条件を満たしたと判断されると、前記排気部に不凝縮ガスの排気を終了させる、
抽気制御方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の抽気制御方法において、
前記タンク内から不凝縮ガスを排気させる直前に、前記タンク内状態量推定方法で求められた不凝縮ガスの質量と、不凝縮ガスの排気終了後に、前記タンク内状態量推定方法で求められた不凝縮ガスの質量との差分から、不凝縮ガスの排気量を求める不凝縮ガス排気量演算工程を実行する、
抽気制御方法。
【請求項２０】
請求項１７に記載の抽気制御方法において、
前記排気部に前記タンク内の不凝縮ガスを外部に排気させた後、予め定めた排気終了条件を満たしたか否かを判断する排気終了判断工程を実行し、
前記排気制御工程では、前記排気終了判断工程により、前記予め定めた排気終了条件を満たしたと判断されると、前記排気部に不凝縮ガスの排気を終了させ、
さらに、前記タンク内から不凝縮ガスを排気させる直前に、前記タンク内状態量推定方法で求められた不凝縮ガスの質量と、不凝縮ガスの排気終了後に、前記タンク内状態量推定方法で求められた不凝縮ガスの質量との差分から、不凝縮ガスの排気量を求める不凝縮ガス排気量演算工程と、
前記不凝縮ガス排気量演算工程で求められた不凝縮ガスの排気量と前記濃度演算工程で求められた濃度とを用いて、ガス冷媒の排気量を求める冷媒排気量演算工程と、
を実行する抽気制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクルから不凝縮性ガスを抽気する抽気装置のタンク内状態量推定方法、抽気装置の制御方法、及びこれらの方法を実行する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクルには、運転中の作動圧力がこの冷凍サイクル内で一部大気圧以下となるものがある。このような冷凍サイクルでは、負圧部より空気等の不凝縮ガスが内部に侵入し、圧縮機等を経由後に凝縮器内に滞留する。凝縮器内に不凝縮ガスが滞留すると、凝縮器での冷媒の凝縮性能が阻害されると共に、不凝縮ガスの分圧が加わる分、全圧が高くなる。このため、冷凍サイクルとしての性能が低下してしまう。
【０００３】
そこで、冷凍サイクルから不凝縮ガスを抽気し、これを排気する抽気装置が提案されている。このような抽気装置としては、例えば、以下の特許文献１に記載の装置がある。
【０００４】
この抽気装置は、冷凍サイクルの凝縮器から冷媒と不凝縮ガスとを含む混合流体を抽気する抽気部と、抽気された混合流体が貯留されるタンクと、タンク内を冷却する冷却部と、タンク内から不凝縮ガスを外部に排気する排気部と、タンク内で冷却されて凝縮した液冷媒を冷凍サイクルの蒸発器に排液する排液部と、を備える。この抽気装置では、冷却部によりタンク内が冷却されて、タンク内の混合流体中で冷媒の液化が進行すると、排気部によりタンク内のガスを外部に排気する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−５０６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載の抽気装置では、タンク内のガス中におけるガス冷媒の濃度が高い状態で、このタンク内のガスを外部に排気する場合がある。このため、この抽気装置では、冷媒を排気する量が多くなり、冷凍サイクル内の冷媒量が短期間のうちに減少してしまう、という問題点がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題点を解決するため、抽気装置のタンク内の不凝縮ガスの量又は不凝縮ガスの濃度を推定する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するための本発明の一態様に係るタンク内状態量推定装置は、
冷凍サイクルの凝縮器からガス冷媒と不凝縮ガスとを含む混合流体を抽気する抽気部と、抽気された前記混合流体が貯留されるタンクと、前記タンク内を冷却する冷却部と、前記タンク内から不凝縮ガスを外部に排気可能な排気部と、前記冷却部による前記タンク内の冷却でガス冷媒が凝縮されて貯留された液冷媒を前記冷凍サイクルの蒸発器に排液可能な排液部と、を備える抽気装置のタンク内状態量推定装置において、前記タンク内の温度を取得する温度取得部と、前記タンク内の圧力を取得する圧力取得部と、前記タンク内におけるガス冷媒の温度と分圧との相関関係を用いて、前記温度取得部が取得した温度に対応するガス冷媒の分圧を求めるガス冷媒分圧演算部と、前記圧力取得部が取得した圧力と前記ガス冷媒分圧演算部が求めた分圧との差分から、不凝縮ガスの分圧を求める不凝縮ガス分圧演算部と、気体の状態方程式を用いて、前記温度取得部が取得した温度、不凝縮ガスの分圧、及び前記タンク内における気相の体積に応じた、不凝縮ガスの質量を求める不凝縮ガス質量演算部と、を備える。
【０００９】
当該タンク内状態量推定装置では、タンク内の不凝縮ガスの質量を高い精度で推定することができる。
【００１０】
ここで、前記タンク内状態量推定装置において、前記ガス冷媒分圧演算部は、前記相関関係として、ガス冷媒の蒸気圧と温度との関係を用いてもよい。
【００１１】
また、以上のいずれかの前記タンク内状態量推定装置において、前記不凝縮ガス質量演算部は、前記タンク内における気相の体積として、前記タンクの内容積を用いてもよい。
【００１２】
以上のいずれかの前記タンク内状態量推定装置において、前記タンク内におけるガス冷媒の温度と質量との相関関係を用いて、前記温度取得部が取得した温度に対応するガス冷媒の質量を求めるガス冷媒質量演算部と、前記不凝縮ガス質量演算部が求めた不凝縮ガスの質量と前記ガス冷媒質量演算部が求めたガス冷媒の質量とを用いて、前記タンク内の不凝縮ガスの濃度を求める濃度演算部と、を備えてもよい。
【００１３】
当該タンク内状態量推定装置では、タンク内の不凝縮ガスの濃度を高い精度で推定することができる。
【００１４】
上記問題点を解決するための本発明の一態様に係る抽気制御装置は、
以上のいずれかの前記タンク内状態量推定装置と、前記タンク内状態量推定装置が求めた不凝縮ガスの質量が予め定められた値より大きいか否かを判断する排気開始判断部と、前記排気開始判断部により、前記タンク内状態量推定装置が求めた不凝縮ガスの質量が前記予め定められた値より大きい判断されると、前記排気部に前記タンク内の不凝縮ガスを外部に排気させる排気制御部と、を備える。
【００１５】
当該抽気制御装置では、高い精度で推定された不凝縮ガスの質量が予め定められた値より大きくなると、タンク内の不凝縮ガスを外部に排気するので、不凝縮ガスと共に外部に排気される冷媒の量を抑えることができる。
【００１６】
上記問題点を解決するための本発明の他の態様に係る抽気制御装置は、
前記濃度演算部を備える前記タンク内状態量推定装置と、前記タンク内状態量推定装置が求めた不凝縮ガスの濃度が予め定められた値より大きいか否かを判断する排気開始判断部と、前記排気開始判断部により、不凝縮ガスの濃度が前記予め定められた値より大きいと判断されると、前記排気部に前記タンク内の不凝縮ガスを外部に排気させる排気制御部と、を備える。
【００１７】
当該抽気制御装置では、高い精度で推定された不凝縮ガスの濃度が予め定められた値より大きくなると、タンク内の不凝縮ガスを外部に排気するので、不凝縮ガスと共に外部に排気される冷媒の量を抑えることができる。
【００１８】
ここで、以上のいずれかの前記抽気制御装置において、前記排気部に前記タンク内の不凝縮ガスを外部に排気させた後、予め定めた排気終了条件を満たしたか否かを判断する排気終了判断部を備え、前記排気制御部は、前記排気終了判断部により、前記予め定めた排気終了条件を満たしたと判断されると、前記排気部に不凝縮ガスの排気を終了させてもよい。
【００１９】
前記排気終了判断部を備える前記抽気制御装置において、前記タンク内から不凝縮ガスを排気させる直前に、前記タンク内状態量推定装置が求めた不凝縮ガスの質量と、不凝縮ガスの排気終了直後に、前記タンク内状態量推定装置が求めた不凝縮ガスの質量との差分から、不凝縮ガスの排気量を求める不凝縮ガス排気量演算部を備えてもよい。
【００２０】
また、前記濃度演算部を備える前記抽気制御装置において、前記排気部に前記タンク内の不凝縮ガスを外部に排気させた後、予め定めた排気終了条件を満たしたか否かを判断する排気終了判断部を備え、前記排気制御部は、前記排気終了判断部により、前記予め定めた排気終了条件を満たしたと判断されると、前記排気部に不凝縮ガスの排気を終了させ、さらに、前記タンク内から不凝縮ガスを排気させる直前に、前記タンク内状態量推定装置が求めた不凝縮ガスの質量と、不凝縮ガスの排気終了後に、前記タンク内状態量推定装置が求めた不凝縮ガスの質量との差分から、不凝縮ガスの排気量を求める不凝縮ガス排気量演算部と、前記不凝縮ガス排気量演算部が求めた不凝縮ガスの排気量と前記濃度演算部が求めた濃度とを用いて、ガス冷媒の排気量を求める冷媒排気量演算部と、を備えてもよい。
【００２１】
上記問題点を解決するための本発明の一態様に係る抽気装置は、
以上のいずれかの前記抽気制御装置と、前記抽気部と、前記タンクと、前記冷却部と、前記排気部と、前記タンク内の温度を検知して、検知した温度の値を前記圧力取得部に送る温度計と、前記タンク内の圧力を検知して、検知した圧力の値を前記温度取得部に送る圧力計と、を備える。
【００２２】
上記問題点を解決するための本発明の一態様に係る冷凍機は、
前記抽気装置と、前記冷凍サイクルと、を備える。
【００２３】
上記問題点を解決するための本発明の一態様に係るタンク内状態量推定方法は、
冷凍サイクルの凝縮器からガス冷媒と不凝縮ガスとを含む混合流体を抽気する抽気部と、抽気された前記混合流体が貯留されるタンクと、前記タンク内を冷却する冷却部と、前記タンク内から不凝縮ガスを外部に排気可能な排気部と、前記冷却部による前記タンク内の冷却でガス冷媒が凝縮されて貯留された液冷媒を前記冷凍サイクルの蒸発器に排液可能な排液部と、を備える抽気装置のタンク内状態量推定方法において、前記タンク内の温度を取得する温度取得工程と、前記タンク内の圧力を取得する圧力取得工程と、前記タンク内におけるガス冷媒の温度と分圧との相関関係を用いて、前記温度取得工程で取得された温度に対応するガス冷媒の分圧を求めるガス冷媒分圧演算工程と、前記圧力取得工程で取得された圧力と前記ガス冷媒分圧演算工程で求められた分圧との差分から、不凝縮ガスの分圧を求める不凝縮ガス分圧演算工程と、気体の状態方程式を用いて、前記温度取得工程で取得された温度、不凝縮ガスの分圧、及び前記タンク内における気相の体積に応じた、不凝縮ガスの質量を求める不凝縮ガス質量演算工程と、を実行する。
【００２４】
ここで、前記タンク内状態量推定方法において、前記ガス冷媒分圧演算工程では、前記相関関係として、ガス冷媒の蒸気圧と温度との関係を用いてもよい。
【００２５】
また、以上のいずれかの前記タンク内状態量推定方法において、前記不凝縮ガス質量演算工程では、前記タンク内における気相の体積として、前記タンクの内容積を用いてもよい。
【００２６】
以上のいずれかの前記タンク内状態量推定方法において、前記タンク内におけるガス冷媒の温度と質量との相関関係を用いて、前記温度取得工程で取得された温度に対応するガス冷媒の質量を求めるガス冷媒質量演算工程と、前記不凝縮ガス質量演算工程で求められた不凝縮ガスの質量と前記ガス冷媒質量演算工程で求られたガス冷媒の質量とを用いて、前記タンク内の不凝縮ガスの濃度を求める濃度演算工程と、を実行してもよい。
【００２７】
上記問題点を解決するための本発明の一態様に係る抽気制御方法は、
以上のいずれかの前記タンク内状態量推定方法を実行すると共に、前記タンク内状態量推定方法で求められた不凝縮ガスの質量が予め定められた値より大きいか否かを判断する排気開始判断工程と、前記排気開始判断工程により、前記タンク内状態量推定方法で求められた不凝縮ガスの質量が前記予め定められた値より大きい判断されると、前記排気部に前記タンク内の不凝縮ガスを外部に排気させる排気制御工程と、を実行する。
【００２８】
また、上記問題点を解決するための本発明の他の態様に係る抽気制御方法は、
前記濃度演算工程を実行する前記タンク内状態量推定方法を実行すると共に、前記タンク内状態量推定方法で求められた不凝縮ガスの質量が予め定められた値より大きいか否かを判断する排気開始判断工程と、前記排気開始判断工程により、前記タンク内状態量推定方法で求められた不凝縮ガスの質量が前記予め定められた値より大きい判断されると、前記排気部に前記タンク内の不凝縮ガスを外部に排気させる排気制御工程と、を実行する。
【００２９】
ここで、以上のいずれかの前記抽気制御方法において、前記排気部に前記タンク内の不凝縮ガスを外部に排気させた後、予め定めた排気終了条件を満たしたか否かを判断する排気終了判断工程を実行し、前記排気制御工程では、前記排気終了判断工程により、前記予め定めた排気終了条件を満たしたと判断されると、前記排気部に不凝縮ガスの排気を終了させてもよい。
【００３０】
前記排気終了判断工程を実行する抽気制御方法において、前記タンク内から不凝縮ガスを排気させる直前に、前記タンク内状態量推定方法で求められた不凝縮ガスの質量と、不凝縮ガスの排気終了後に、前記タンク内状態量推定方法で求められた不凝縮ガスの質量との差分から、不凝縮ガスの排気量を求める不凝縮ガス排気量演算工程を実行してもよい。
【００３１】
また、前記濃度演算工程を実行する前記抽気制御方法において、前記排気部に前記タンク内の不凝縮ガスを外部に排気させた後、予め定めた排気終了条件を満たしたか否かを判断する排気終了判断工程を実行し、前記排気制御工程では、前記排気終了判断工程により、前記予め定めた排気終了条件を満たしたと判断されると、前記排気部に不凝縮ガスの排気を終了させ、さらに、前記タンク内から不凝縮ガスを排気させる直前に、前記タンク内状態量推定方法で求められた不凝縮ガスの質量と、不凝縮ガスの排気終了後に、前記タンク内状態量推定方法で求められた不凝縮ガスの質量との差分から、不凝縮ガスの排気量を求める不凝縮ガス排気量演算工程と、前記不凝縮ガス排気量演算工程で求められた不凝縮ガスの排気量と前記濃度演算工程で求められた濃度とを用いて、ガス冷媒の排気量を求める冷媒排気量演算工程と、を実行してもよい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の一態様によれば、抽気装置のタンク内の不凝縮ガスの量又は不凝縮ガスの濃度を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態における冷凍機の模式的な系統図である。
【図２】本発明の一実施形態における抽気制御装置の機能ブロック図である。
【図３】本発明に一実施形態における抽気制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】図４における排気工程の詳細を示すフローチャートである。
【図５】図４における排気量算出工程の詳細の示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、図面を参照して、本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。
【００３５】
本実施形態の冷凍機は、図１に示すように、冷凍サイクル１と、抽気装置２と、を備える。冷凍サイクル１は、冷媒が流れる冷媒循環ライン１０と、蒸発器２０と、圧縮機３０と、凝縮器４０と、膨張弁５０と、を備える。蒸発器２０、圧縮機３０、凝縮器４０、及び膨張弁５０は、いずれも、冷媒循環ライン１０に設けられている。冷媒としては、例えば、低圧冷媒の一種であるＨＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ）を用いることができる。
【００３６】
蒸発器２０は、蒸発器ケーシング２１と、この蒸発器ケーシング２１内に配置されている伝熱部２５と、を有する。蒸発器ケーシング２１には、冷媒循環ライン１０から液相の冷媒（以下、液冷媒とする）が流入する冷媒入口２２と、気相の冷媒（以下、ガス冷媒とする）が流出する冷媒出口２３と、抽気装置２から排出された液冷媒が流入する冷媒回収口２４と、が形成されている。伝熱部２５には、第一媒体供給ライン１５ａ及び第一媒体戻りライン１６ａが接続されている。第一媒体供給ライン１５ａ及び第一媒体戻りライン１６ａには、外部負荷（不図示）が接続されている。第一媒体供給ライン１５ａ及び第一媒体戻りライン１６ａには、第一媒体が流れる。第一媒体供給ライン１５ａには、外部負荷からの第一媒体を伝熱部２５に送るための第一媒体ポンプ１７ａと、この第一媒体の流量を検知する第一流量計１８ａとが設けられている。伝熱部２５は、外部負荷から第一媒体供給ライン１５ａを経て流入した第一媒体と蒸発器ケーシング２１内に流入した液冷媒とを熱交換させ、液冷媒を加熱してガス冷媒にする一方で、第一媒体を冷却する。伝熱部２５で冷却された第一媒体は、第一媒体戻りライン１６ａを経て外部負荷に戻る。蒸発器２０としては、例えば、シェルアンドチューブ型の熱交換器を用いることができる。この場合、伝熱部２５は、複数の伝熱管で構成される。第一冷媒は、例えば、水である。
【００３７】
圧縮機３０は、ロータ３１と、このロータ３１を覆う圧縮機ケーシング３２と、を有する。圧縮機ケーシング３２には、蒸発器２０からのガス冷媒が流入する吸込口３３と、ガス冷媒が流出する吐出口３４と、が形成されている。ロータ３１には、このロータ３１を回転させるための電動機３６が変速機３５を介して接続されている。ロータ３１は、回転することで、圧縮機ケーシング３２内に流入したガス冷媒を圧縮する。
【００３８】
凝縮器４０は、凝縮器ケーシング４１と、この凝縮器ケーシング４１内に配置されている伝熱部４５と、を有する。凝縮器ケーシング４１には、圧縮機３０で圧縮されたガス冷媒が流入する冷媒入口４２と、液冷媒が流出する冷媒出口４３と、凝縮ケーシング内のガスが外部に抽気される抽気口４４と、が形成されている。伝熱部４５には、第二媒体供給ライン１５ｂ及び第二媒体戻りライン１６ｂが接続されている。第二媒体供給ライン１５ｂ及び第二媒体戻りライン１６ｂには、外部冷却負荷（不図示）が接続されている。第二媒体供給ライン１５ｂ及び第二媒体戻りライン１６ｂには、第二媒体が流れる。第二媒体供給ライン１５ｂには、外部冷却負荷からの第二媒体を伝熱部４５に送るための第二媒体ポンプ１７ｂと、この第二媒体の流量を検知する第二流量計１８ｂとが設けられている。伝熱部４５は、外部冷却負荷から第二媒体供給ライン１５ｂを経て流入した第二媒体と凝縮器ケーシング４１内に流入したガス冷媒とを熱交換させ、ガス冷媒を冷却して液冷媒にする一方で、第二媒体を加熱する。伝熱部４５で加熱された第二媒体は、第二媒体戻りライン１６ｂを経て外部冷却負荷に戻る。凝縮器４０としては、例えば、シェルアンドチューブ型の熱交換器を用いることができる。この場合、伝熱部４５は、複数の伝熱管で構成される。第二冷媒は、例えば、水である。この場合、外部冷却負荷は、冷却塔である。
【００３９】
膨張弁５０は、凝縮器４０からの液冷媒の圧力を減圧する。この膨張弁５０は、オリフィスでもよい。凝縮器４０からの高温高圧の液冷媒は、この膨張弁５０を通ることで、一部が気化して低温低圧の液冷媒になる。
【００４０】
冷媒循環ライン１０は、第一ライン１１と、第二ライン１２と、第三ライン１３と、を有する。第一ライン１１は、一端が蒸発器ケーシング２１の冷媒出口２３に接続され、他端が圧縮機ケーシング３２の吸込口３３に接続されている。この第一ライン１１は、蒸発器２０からのガス冷媒を圧縮機３０に導く。第二ライン１２は、一端が圧縮機ケーシング３２の吐出口３４に接続され、他端が凝縮器ケーシング４１の冷媒入口４２に接続されている。この第二ライン１２は、圧縮機３０からの高圧のガス冷媒を凝縮器４０に導く。第三ライン１３は、一端が凝縮器ケーシング４１の冷媒出口４３に接続され、他端が蒸発器ケーシング２１の冷媒入口２２に接続されている。この第三ライン１３には、膨張弁５０が設けられている。この第三ライン１３は、凝縮器４０からの液冷媒を蒸発器２０に導く。
【００４１】
抽気装置２は、抽気部６０と、タンク７０と、冷却部８０と、排気部９０と、排液部６５と、を備える。
【００４２】
抽気部６０は、凝縮器４０から冷媒と不凝縮ガスとを含む混合流体を抽気する。この抽気部６０は、凝縮器ケーシング４１の抽気口４４に接続されている抽気ライン６１と、この抽気ライン６１に設けられている抽気弁６２と、を有する。
【００４３】
タンク７０は、抽気部６０からの混合流体を貯留する。このタンク７０には、混合流体が流入する混合流体口７１と、液冷媒を排出する排液口７２と、タンク７０内のガスを排気する排気口７３と、が形成されている。タンク７０の混合流体口７１には、抽気ライン６１が接続されている。
【００４４】
冷却部８０は、タンク７０内を冷却する。この冷却部８０は、例えば、伝熱部８１と、第三媒体供給ライン８２と、第三媒体戻りライン８３と、第三媒体弁８４と、を有する。伝熱部８１は、タンク７０内に配置されている。この伝熱部８１には、第三媒体供給ライン８２及び第三媒体戻りライン８３が接続されている。第三媒体供給ライン８２及び第三媒体戻りライン８３には、外部冷却負荷（不図示）が接続されている。第三媒体供給ライン８２及び第三媒体戻りライン８３には、第三媒体が流れる。第三媒体供給ライン８２には、ここを流れる第三媒体の流量を調節する第三媒体弁８４が設けられている。伝熱部８１は、外部冷却負荷から第三媒体供給ライン８２を経て流入した第三媒体とタンク７０内に流入した混合流体とを熱交換させ、混合流体を冷却して混合流体中のガス冷媒を液冷媒にする一方で、第三媒体を加熱する。伝熱部８１で加熱された第三媒体は、第三媒体戻りライン８３を経て外部冷却負荷に戻る。伝熱部８１は、例えば、第三媒体が内部を流れる伝熱管で構成される。第三冷媒は、例えば、水である。なお、冷却部８０は、タンク７０に設けられたペルチェ素子と、このペルチェ素子に電力を供給して、ペルチェ素子を駆動する駆動回路とで、構成してもよい。
【００４５】
排気部９０は、タンク７０内のガスを外部に排気する。このガスには、混合流体中の不凝縮ガスの他に、ガス冷媒が含まれる。この排気部９０は、排気ライン９１と、排気弁９２と、排気ポンプ９３と、を有する。排気ライン９１は、一端がタンク７０の排気口７３に接続され、他端が例えば大気開放されている。排気弁９２及び排気ポンプ９３は、いずれも、この排気ライン９１に設けられている。排気弁９２は、この排気ライン９１中のガスの流れを調節する。排気ポンプ９３は、排気ライン９１を介して、タンク７０内のガスを吸引して、外部に排気する。
【００４６】
排液部６５は、タンク７０内の液冷媒を蒸発器２０に排出する。この排液部６５は、排液ライン６６と、排液弁６７と、を有する。排液ライン６６は、一端がタンク７０の排液口７２に接続され、他端が蒸発器ケーシング２１の冷媒回収口２４に接続されている。排液弁６７は、この排液ライン６６に設けられている。排液弁６７は、この排液ライン６６中の液冷媒の流れを調節する。
【００４７】
以上で説明した抽気弁６２、排気弁９２、排液弁６７、及び第三媒体弁８４は、いずれも電磁弁である。
【００４８】
抽気装置２は、さらに、タンク７０内の温度を検知するタンク温度計１０２と、タンク７０内の圧力を検知するタンク圧力計１０１と、蒸発器ケーシング２１内に圧力を検知する蒸発器圧力計１０３と、凝縮器ケーシング４１内に圧力を検知する凝縮器圧力計１０４と、抽気制御装置１１０と、を備える。
【００４９】
抽気制御装置１１０は、図２に示すように、取得部１１２と、ガス冷媒の分圧演算部１１３と、不凝縮ガスの分圧演算部１１４と、不凝縮ガスの質量演算部１１５と、ガス冷媒の質量演算部１１６と、不凝縮ガスの濃度演算部１１７と、不凝縮ガスの侵入量推定部１１８と、タンク内液相当値の把握部１１９と、不凝縮ガスの排気量演算部１２１と、冷媒の排気量演算部１２２と、冷媒の積算排気量演算部１２３と、不凝縮ガスの積算排気量演算部１２４と、判断部１２５と、制御部１２６と、警報部１２７と、を有する。
【００５０】
取得部１１２は、タンク温度計１０２、タンク圧力計１０１、凝縮器圧力計１０４、蒸発器圧力計１０３等のセンサからのセンサ値を取得する。ガス冷媒の分圧演算部１１３は、タンク７０内のガス冷媒の分圧を求める。不凝縮ガスの分圧演算部１１４は、タンク７０内の不凝縮ガスの分圧を求める。不凝縮ガスの質量演算部１１５は、タンク７０内の不凝縮ガスの質量を求める。ガス冷媒の質量演算部１１６は、タンク７０内のガス冷媒の質量を求める。不凝縮ガスの濃度演算部１１７は、タンク７０内のガス中における不凝縮ガスの濃度を求める。不凝縮ガスの侵入量推定部１１８は、冷凍サイクル１内に侵入した不凝縮ガスの量を推定する。タンク内液相当値の把握部１１９は、タンク７０内に液冷媒の量又はこの量に相関する値を含むタンク内液相当値を把握する。不凝縮ガスの排気量演算部１２１は、タンク７０から排気された不凝縮ガスの質量を求める。冷媒の排気量演算部１２２は、タンク７０から排気された冷媒の質量を求める。冷媒の積算排気量演算部１２３は、タンク７０から排気された冷媒の総質量を求める。不凝縮ガスの積算排気量演算部１２４は、タンク７０から排気された不凝縮ガスの総質量を求める。判断部１２５は、以上の各部が取得した又は求めた値について判断する。制御部１２６は、判断部１２５の判断結果に応じて、各弁等を制御する。警報部１２７は、判断部１２５の判断結果に応じて、冷媒が少ない旨を外部に出力する。
【００５１】
タンク内状態量推定装置１１１は、以上で説明した抽気制御装置１１０の各機能部のうち、取得部１１２、ガス冷媒の分圧演算部１１３、不凝縮ガスの分圧演算部１１４、不凝縮ガスの質量演算部１１５、ガス冷媒の質量演算部１１６、及び不凝縮ガスの濃度演算部１１７を有して構成される。
【００５２】
抽気制御装置１１０は、コンピュータで構成される。取得部１１２は、コンピュータの入力インタフェースと、プログラムが記憶されている補助記憶装置と、プログラムを実行する演算装置と、演算装置によりプラグラムを展開される共に、プログラムの実行結果で得られるデータを一次的に記憶する主記憶装置と、を有して構成される。補助記憶装置に記憶されているプログラムは、図３〜図５のフローチャートに示す動作を実現するための抽気制御プログラムである。ガス冷媒の分圧演算部１１３、不凝縮ガスの分圧演算部１１４、不凝縮ガスの質量演算部１１５、ガス冷媒の質量演算部１１６、不凝縮ガスの濃度演算部１１７、不凝縮ガスの侵入量推定部１１８、タンク内液相当値の把握部１１９、不凝縮ガスの排気量演算部１２１、冷媒の排気量演算部１２２、冷媒の積算排気量演算部１２３、不凝縮ガスの積算排気量演算部１２４、及び判断部１２５は、抽気制御プログラムが記憶されている補助記憶装置と、抽気制御プログラムを実行する演算装置と、演算装置により抽気制御プログラムが展開されると共に、抽気制御プログラムの実行結果で得られるデータを一次的に記憶する主記憶装置と、を有して構成される。制御部１２６は、コンピュータの出力インタフェースと、補助記憶装置と、演算装置と、主記憶装置と、を有して構成される。警報部１２７は、補助記憶装置と、演算装置と、主記憶装置と、出力器と、を有して構成される。出力器は、例えば、音声を出力するスピーカー、画像を表示する表示装置、ランプ等で構成される。出力器がランプである場合には、警報を出力する際、例えば、ランプが点滅する、又は、発光色が変わる。
【００５３】
次に、以上で説明した冷凍機の動作について説明する。
【００５４】
まず、冷凍サイクル１の動作について説明する。
蒸発器２０は、第三ライン１３から液冷媒と、外部負荷から第一媒体供給ライン１５ａを経てきた第一媒体とを熱交換させ、液冷媒を加熱してガス冷媒にする一方で、第一媒体を冷却する。冷却された第一媒体は、第一媒体戻りライン１６ａを経て外部負荷に戻る。
【００５５】
圧縮機３０は、蒸発器２０から第一ライン１１を経て流入したガス冷媒を圧縮する。
【００５６】
凝縮器４０は、圧縮機３０から第二ライン１２を経て流入した高圧のガス冷媒と、外部冷却負荷から第二媒体供給ライン１５ｂを経てきた第二媒体とを熱交換させ、ガス冷媒を冷却して液冷媒にする一方で、第二媒体を加熱する。加熱された第二媒体は、第二媒体戻りライン１６ｂを経て外部冷却負荷に戻る。
【００５７】
膨張弁５０は、凝縮器４０から第三ライン１３を経てきた高温高圧の液冷媒を膨張させて、低温低圧の液冷媒にする。低温低圧の液冷媒は、第三ライン１３を経て蒸発器２０に流入し、前述したように、この蒸発器２０で第一媒体と熱交換する。
【００５８】
以上のように、本実施形態の冷凍サイクル１は、第一媒体の熱を第二媒体に移動させて、第一媒体を冷却する一方で、第二媒体を加熱する。
【００５９】
以上で、説明した冷凍サイクル１中で、膨張弁５０から、蒸発器２０及び第一ライン１１を経て圧縮機３０までの部分は、冷凍サイクル１の運転中、大気圧以下になる。このため、主として、この部分の管継手や部品の接続部等から外部の空気等が冷凍サイクル１内に侵入する。空気等は、冷凍サイクル１内の環境下では不凝縮ガスである。この不凝縮ガスは、凝縮器４０内に滞留する。凝縮器４０内に不凝縮ガスが滞留すると、凝縮器４０での冷媒の凝縮性能が阻害されると共に、不凝縮ガスの分圧が加わる分、全圧が高くなる。このため、冷凍サイクル１の性能が低下してしまう。
【００６０】
そこで、本実施形態では、抽気装置２が、凝縮器４０に滞留した不凝縮ガスを含む混合流体を凝縮器４０から抽気して、不凝縮ガスを外部へ排気する。
【００６１】
以下、図３〜図５に示すフローチャートに従って、抽気制御装置１１０の動作について説明しつつ、抽気装置２全体の動作の一例について説明する。
【００６２】
抽気装置２の初期状態では、抽気弁６２が閉状態、排液弁６７が開状態、排気弁９２が閉状態、排気ポンプ９３が停止状態、第三媒体弁８４が閉状態である。この初期状態では、排液弁６７が開状態になっている関係で、タンク７０内の圧力Ｐｔと蒸発器２０内の圧力Ｐｅとは、実質的に同じ圧力になっている。このため、初期状態では、タンク７０内の圧力Ｐｔが凝縮器４０内の圧力Ｐｃよりも低い。また、初期状態で排液弁６７を閉として冷却開始によりタンク７０内の圧力Ｐｔが凝縮器４０内の圧力Ｐｃよりも低くなったことを確認した後、抽気弁６２を開状態としてもよい。
【００６３】
図３のフローチャートに示すように、まず、抽気制御装置１１０の不凝縮ガスの侵入量推定部１１８が、前回不凝縮ガスを排気してから現時点までに冷凍サイクル１内に侵入した不凝縮ガスの量を推定する（Ｓ１：不凝縮ガスの侵入量推定工程）。この侵入量推定部１１８は、まず、凝縮器圧力計１０４が検知した凝縮器４０内の圧力Ｐｃ及び蒸発器圧力計１０３が検知した蒸発器２０内の圧力Ｐｅを取得部１１２から受け付ける。次に、この侵入量推定部１１８は、以下の式（１）に示すように、大気圧と凝縮器４０内の圧力Ｐｃとの差圧ΔＰｃを求めると共に、以下の式（２）に示すように、大気圧と蒸発器２０内の圧力Ｐｅとの差圧ΔＰｅを求める。
ΔＰｃ＝大気圧−Ｐｃ  ・・・・・・・・（１）
ΔＰｅ＝大気圧−Ｐｅ  ・・・・・・・・（２）
【００６４】
次に、侵入量推定部１１８は、以下の式（３）により、現時点の不凝縮ガスの侵入量Ａｉｎを求める。
Ａｉｎ＝ｆ（ΔＰｃ）＋ｆ（ΔＰｅ）  ・・・・・・・・（３）
なお、式（３）における関数ｆ（差圧）は、例えば、差圧の１／２乗の関数である。
【００６５】
次に、侵入量推定部１１８は、以下の式（４）に示すように、現時点の不凝縮ガスの侵入量Ａｉｎに、前回不凝縮ガスを排気してから現時点の直前までに冷凍サイクル１内に侵入した不凝縮ガスの量の積算値ΣＡｉｎａを加算して、前回不凝縮ガスを排気してから現時点までに冷凍サイクル１内に侵入した不凝縮ガスの量の積算値ΣＡｉｎを求める。
ΣＡｉｎ＝Ａｉｎ＋ΣＡｉｎａ  ・・・・・・・・（４）
【００６６】
以上で、前回不凝縮ガスを排気してから現時点までに冷凍サイクル１内に侵入した不凝縮ガスの量が推定される。なお、不凝縮ガスの侵入量の推定は、以上の方法に限定されない。
【００６７】
次に、判断部１２５は、不凝縮ガスの侵入量ΣＡｉｎが予め定められた値Ｔｈａより大きくなったか否かを判断する（Ｓ２：不凝縮ガスの侵入量判断工程）。不凝縮ガスの侵入量ΣＡｉｎが予め定められた値Ｔｈａより大きくなっていなければ、不凝縮ガスの侵入量推定工程（Ｓ１）に戻る。また、不凝縮ガスの侵入量ΣＡｉｎが予め定められた値Ｔｈａより大きくなっていれば、制御部１２６が排液弁６７に対して閉指示を与えると共に、第三媒体弁８４に開指示を与える（Ｓ３：抽気準備工程）。この結果、排液弁６７が閉状態になり、タンク７０から蒸発器２０に流体が排出されなくなる。また、第三媒体弁８４が開状態になり、タンク７０内の伝熱部８１に第三冷媒が流れるようになって、タンク７０内の冷却が開始される。排液弁６７及び第三媒体弁８４の以上の動作は、凝縮器４０から気相の混合流体を抽気するための準備動作である。タンク７０内の冷却が開始されると、タンク７０内の圧力Ｐｔが次第に低下し、タンク７０内の圧力Ｐｔと凝縮器４０内の圧力Ｐｃとの差圧ΔＰｔ（＝Ｐｃ−Ｐｔ）が次第に大きくなる。
【００６８】
次に、判断部１２５は、凝縮器圧力計１０４が検知した凝縮器４０内の圧力Ｐｃとタンク圧力計１０２が検知したタンク７０内の圧力Ｐｔとの差圧ΔＰｔが予め定められた値Ｔｈｂより大きくなったか否かを判断する（Ｓ４：抽気開始判断工程）。差圧ΔＰｔが予め定められた値Ｔｈｂより大きくなっていなければ、判断部１２５は、差圧ΔＰｔが予め定められた値Ｔｈｂより大きくなるまで、この抽気開始判断工程（Ｓ４）を繰り返す。また、差圧ΔＰｔが予め定められた値Ｔｈｂより大きくなると、制御部１２６が抽気弁６２に開指示を与える（Ｓ５：抽気開始工程）。この結果、抽気弁６２が開状態になり、凝縮器４０内の気相の混合気体が抽気ライン６１を経て、タンク７０内に流入し始める。すなわち、凝縮器４０内の気相の混合気体の抽気が開始される。
【００６９】
混合気体の抽気が開始されると、直ちに、排気量算出工程（Ｓ１２）が実行される。この排気量算出工程（Ｓ１２）については、後述する。
【００７０】
タンク７０内は、冷却部８０により冷却されているため、気相の混合流体中のガス冷媒が凝縮して液冷媒になる。タンク７０内は、ガス冷媒が液冷媒になるので、冷媒にとって飽和状態である。よって、タンク７０内のガス冷媒の分圧は、冷媒の蒸気圧で一定である。一方、タンク７０内には、順次、凝縮器４０から抽気された不凝縮ガスが流入するため、タンク７０内の不凝縮ガスの分圧は次第に高まる。このため、気相の混合流体の抽気が開始されると、タンク７０内の全圧Ｐｔが次第に高まって、凝縮器４０内の圧力Ｐｃとタンク７０内の全圧Ｐｔとの差圧ΔＰｔが次第に小さくなる。
【００７１】
次に、タンク内液相当値の把握部１１９が、タンク７０内に液冷媒の量又はこの量に相関する値を含むタンク内液相当値を把握する（Ｓ６：タンク内液相当値の把握工程）。気相の混合流体の抽気が開始されると、前述したように、タンク７０内の液冷媒の量が次第に増加すると共に、凝縮器４０内の圧力Ｐｃとタンク７０内の圧力Ｐｔとの差圧ΔＰｔが次第に小さくなる。すなわち、タンク７０内の液冷媒の量に対して差圧ΔＰｔは、負の相関性がある。そこで、把握部１１９は、例えば、凝縮器圧力計１０４が検知した凝縮器４０内の圧力Ｐｃとタンク圧力計１０２が検知したタンク７０内の圧力Ｐｔとの差圧ΔＰｔをタンク内液相当値として求める。
【００７２】
次に、判断部１２５は、タンク内液相当値である差圧ΔＰｔが予め定められた値Ｔｈｂ1より小さくなったか否かを判断する（Ｓ７：排液開始判断工程）。なお、この排液開始判断工程（Ｓ７）での差圧ΔＰｔに対する閾値Ｔｈｂ1は、抽気開始判断工程（Ｓ４）での差圧ΔＰｔに対する閾値Ｔｈｂより小さな値である。差圧ΔＰｔが予め定められた値Ｔｈｂ1より小さくなっていなければ、判断部１２５は、差圧ΔＰｔが予め定められた値Ｔｈｂ1より小さくなるまで、この排液開始判断工程（Ｓ７）を繰り返す。また、差圧ΔＰｔが予め定められた値Ｔｈｂ1より大きくなると、制御部１２６が排液弁６７に開指示を与える（Ｓ８：排液開始工程）。この結果、排液弁６７が開状態になり、タンク７０内の液冷媒が排液ライン６６を介して、蒸発器２０内に流入し始める。
【００７３】
なお、タンク内液相当値を把握する方法としては、以上の方法に限定されない。例えば、タンク７０内の液量を検知する液面レベル計等の液量計がタンク７０に設けられている場合、把握部１１９は、この液量検知計で検知された液量を取得することで、タンク内液相当値であるタンク７０内の液冷媒の量を把握してもよい。この場合、排液開始判断工程（Ｓ７）では、液量検知計で検知された液量が予め定められた値より大きくなったか否かを判断する。そして、液量検知計で検知された液量が予め定められた値より大きくなっていれば、制御部１２６が排液弁６７に開指示を与える（Ｓ８：排液開始工程）。また、第三冷媒の状態量等から冷却側の冷却量を推定し、この冷却量からガス冷媒の凝縮量、つまりタンク内の液量を求めてもよい。
【００７４】
排液が開始されると、判断部１２５は、排液終了条件を満たしたか否かを判断する（Ｓ９：排液終了判断工程）。ここでは、例えば、排液終了条件としては、例えば、排液弁６７が開いてからの時間が予め定めた時間を超えたという条件を採用することができる。判断部１２５は、排液弁６７が開いてからの時間が予め定めた時間を超えれば、排液終了条件を満たしたとする。なお、排液終了条件は、この例に限定されない。例えば、タンク７０内の液量を検知する液面レベル計等の液量計がタンク７０に設けられている場合、液量計で検知されたタンク７０内の液量が予め定められた値より小さくなれば、排液終条件を満たしたとしてもよい。
【００７５】
排液終了条件を満たしていなければ、判断部１２５は、排液終了条件を満たすまで、この排液終了判断工程（Ｓ９）を繰り返す。また、排液終了条件を満たせば、制御部１２６が排液弁６７に閉指示を与える（Ｓ１０：排液終了工程）。この結果、排液弁６７が閉状態になり、タンク７０から蒸発器２０に流体が排出されなくなる。
【００７６】
排液が終了すると、排気工程（Ｓ１１）が開始される。この排気工程（Ｓ１１）の詳細について、図４に示すフローチャートに従って説明する。
【００７７】
排気工程（Ｓ１１）では、まず、取得部（温度取得部、圧力取得部）１１２がタンク温度計１０２で検知されたタンク７０内の温度Ｔｔ、及びタンク圧力計１０１で検知されたタンク７０内の圧力Ｐｔを取得する（Ｓ１１０：タンク内温度取得及びタンク内温度取得工程）。
【００７８】
次に、ガス冷媒の分圧演算部１１３が、以下の式（５）に示すように、タンク７０内における冷媒の分圧と温度との相関関係ｇを用いて、取得部１１２が取得したタンク７０内の温度Ｔｔに対応するガス冷媒の分圧Ｐｒを求める（Ｓ１１１ａ：ガス冷媒の分圧演算工程）。
Ｐｒ＝ｇ(Ｔｔ)   ・・・・・・・・（５）
前述したように、凝縮器４０から気相の混合流体を抽気している間、タンク７０内では、ガス冷媒が液冷媒になるので、冷媒は飽和状態である。よって、ここで用いる相関関係ｇは、冷媒の蒸気圧と温度との関係である。
【００７９】
次に、不凝縮ガスの分圧演算部１１４が、以下の式（６）に示すように、タンク７０内の圧力Ｐｔとガス冷媒の分圧Ｐｒとの差分（Ｐｔ−Ｐｒ）を求める。不凝縮ガスの分圧演算部１１４は、この差分（Ｐｔ−Ｐｒ）を不凝縮ガスの分圧Ｐａとする（Ｓ１１１ｂ：不凝縮ガスの分圧演算工程）。
Ｐａ＝Ｐｔ−Ｐｒ  ・・・・・・・・（６）
【００８０】
次に、ガス冷媒の質量演算部１１６が、冷媒の温度とガス冷媒の質量との相関関係を用いて、タンク７０内の温度Ｔｔに対応するガス冷媒の質量Ｍｒを求める（Ｓ１１２ａ：ガス冷媒の質量演算工程）。タンク７０内で冷媒が飽和状態である場合、冷媒の温度、つまりタンク７０内の温度Ｔｔとガス冷媒の密度ρｒとには、相関関係ｈがある。そこで、ガス冷媒の質量演算部１１６は、まず、以下の式（７）に示すように、この相関関係ｈを用いて、取得部１１２が取得したタンク７０内温度Ｔｔに対応するガス冷媒の密度ρｒを求める。そして、ガス冷媒の質量演算部１１６は、以下の式（８）に示すように、ガス冷媒の密度ρｒにタンク７０内における気相の体積Ｖを掛けてタンク７０内のガス冷媒の質量Ｍｒを求める。なお、この段階で、タンク７０内には、液冷媒がほとんど存在していないので、ここでは、タンク７０内における気相の体積Ｖとして、固定値であるタンク７０の内容積を用いる。
ρｒ＝ｈ（Ｔｔ）  ・・・・・・・・（７）
Ｍｒ＝ρｒ×Ｖ  ・・・・・・・・（８）
【００８１】
次に、不凝縮ガスの質量演算部１１５が、気体の状態方程式を用いて、タンク７０内の温度Ｔｔ、不凝縮ガスの分圧Ｐａ、及びタンク７０内における気相の体積Ｖに応じた不凝縮ガスの質量Ｍａを求める（Ｓ１１２ｂ：不凝縮ガスの質量演算工程）。不凝縮ガスの質量演算部１１５は、まず、以下の式（９）に示すように、気体の状態方程式を用いて、タンク７０内の温度Ｔｔ、不凝縮ガスの分圧Ｐａ、及びタンク７０内における気相の体積Ｖに応じた不凝縮ガスのモル量Ｎａを求める。そして、不凝縮ガスの質量演算部１１５は、以下の式（１０）に示すように、不凝縮ガスのモル質量ｎａに不凝縮ガスのモル量Ｎａを掛けて、不凝縮ガスの質量Ｍａを求める。
Ｎａ＝Ｐａ×Ｖ／（Ｒ×Ｔｔ)   ・・・・・・・・（９）
Ｍａ＝ｎａ×Ｎａ  ・・・・・・・・（１０）
なお、式（９）におけるタンク７０内における気相の体積Ｖも、前述したように、タンク７０の内容積である。また、式（９）におけるＲは、ガス常数である。
【００８２】
次に、不凝縮ガスの濃度演算部１１７が、以下の式（１１）に示すように、タンク７０内の不凝縮ガスの質量Ｍａ及びガス冷媒の質量Ｍｒを用いて、タンク７０内のガス中における不凝縮ガスの濃度Ｗａを求める（Ｓ１１３：不凝縮ガスの濃度演算工程）。
Ｗａ＝Ｍａ／（Ｍａ＋Ｍｒ）×１００  ・・・・・・・・（１１）
【００８３】
以上のように、不凝縮ガスの濃度Ｗａが求められると、判断部１２５は、この濃度Ｗａが予め定められた値Ｔｈｃより大きいか否かを判断する（Ｓ１１４：排気開始判断工程）。不凝縮ガスの濃度Ｗａが予め定められた値Ｔｈｃより大きくなっていなければ、タンク内温度取得及びタンク内温度取得工程（Ｓ１１０）に戻る。また、不凝縮ガスの濃度Ｗａが予め定められた値Ｔｈｃより大きくなっていれば、制御部１２６は、まず、抽気弁６２及び第三媒体弁８４に閉指示を与える（Ｓ１１５：抽気終了工程）。この結果、抽気弁６２が閉じて、凝縮器４０から気相の混合流体が抽気されなくなると共に、第三媒体弁８４が閉じて、タンク７０内が冷却されなくなる。制御部１２６は、次に、排気弁９２に開指示を与えると共に、排気ポンプ９３に駆動指示を与える（Ｓ１１６：排気開始工程）。この結果、排気弁９２が開くと共に、排気ポンプ９３が駆動して、タンク７０内のガスが排気ライン９１を介して外部に排気される。
【００８４】
排気が開始されると、判断部１２５は、排気終了条件を満たしたか否かを判断する（Ｓ１１７：排気終了判断工程）。ここでは、例えば、排液終了条件として、例えば、タンク７０内の圧力Ｐｔが予め定められた値より小さくなったという条件や、排気開始からの時間が予め定められた値より大きくなったという条件を採用することができる。排気終了条件を満たしていなければ、判断部１２５は、排気終了条件を満たすまで、この排気終了判断工程（Ｓ１１７）を繰り返す。また、排気終了条件を満たせば、制御部１２６が、排気弁９２に閉指示を与えると共に、排気ポンプ９３に停止指示を与える（Ｓ１１８：排気終了工程）。この結果、排気弁９２が閉じると共に、排気ポンプ９３が停止して、タンク７０内から外部へのガス排気が終了する。
【００８５】
以上で、排気工程（Ｓ１１）が終了する。
【００８６】
以上のように、本実施形態では、タンク７０内のガス中における不凝縮ガスの濃度Ｗａが予め定められた値Ｔｈｃより大きい場合、タンク７０内のガスの排気を開始する。しかしながら、タンク７０内の不凝縮ガスの質量Ｍａが予め定められた値より大きい場合に、タンク７０内のガスの排気を開始してもよい。この場合、不凝縮ガスの濃度演算工程（Ｓ１１３）が不要になる。また、排気開始判断工程（Ｓ１１４）では、不凝縮ガスの質量演算工程（Ｓ１１２ｂ）で求めた不凝縮ガスの質量Ｍａが予め定められた値より大きいか否かを判断することになる。
【００８７】
排気工程（Ｓ１１）が終了すると、図３のフローチャートに示すように、制御部１２６が排液弁６７に開指示を与える（Ｓ１３：排液弁開工程）。この結果、排液弁６７が開状態になる。このため、前述の初期状態と同様に、タンク７０内の圧力Ｐｔと蒸発器２０内の圧力Ｐｅとが実質的に同じ圧力になる。
【００８８】
排気弁閉工程（Ｓ１３）が終了すると、不凝縮ガスの侵入量推定工程（Ｓ１）に戻る。以下、冷凍サイクル１が運転している間、以上で説明した侵入量推定工程（Ｓ１）から排気弁閉工程（Ｓ１３）までの処理が繰り返して実行させる。
【００８９】
前述したように、抽気開始直後、排気量算出工程（Ｓ１２）が開始される。この排気量算出工程（Ｓ１２）について、図５に示すフローチャートに従って説明する。
【００９０】
排気量算出工程（Ｓ１２）では、まず、取得部１１２が抽気開始直後にタンク温度計１０１で検知されたタンク７０内の温度Ｔｔ、及びタンク圧力計１０２で検知されたタンク７０内の圧力Ｐｔを取得する（Ｓ１２０：タンク内温度取得及びタンク内温度取得工程）。
【００９１】
次に、ガス冷媒の分圧演算部１１３が、排気工程（Ｓ１１）におけるガス冷媒の分圧演算工程（Ｓ１１１ａ）と同様に、タンク７０内における冷媒の分圧と温度との相関関係ｇを用いて、取得部１１２が取得したタンク７０内の温度Ｔｔに対応するガス冷媒の分圧Ｐｒを求める（Ｓ１２１ａ：ガス冷媒の分圧演算工程）。
【００９２】
次に、不凝縮ガスの分圧演算部１１４が、排気工程（Ｓ１１）における不凝縮ガスの分圧演算工程（Ｓ１１１ｂ）と同様に、タンク７０内の圧力Ｐｔからガス冷媒の分圧Ｐｒを引いて、不凝縮ガスの分圧Ｐａを求める（Ｓ１２１ｂ：不凝縮ガスの分圧演算工程）。
【００９３】
次に、ガス冷媒の質量演算部１１６が、排気工程（Ｓ１１）におけるガス冷媒の質量演算工程（Ｓ１１２ａ）と同様に、冷媒の温度とガス冷媒の質量との相関関係を用いて、タンク７０内の温度Ｔｔに対応するガス冷媒の質量Ｍｒを求める（Ｓ１２２ａ：ガス冷媒の質量演算工程）。
【００９４】
次に、不凝縮ガスの質量演算部１１５が、排気工程（Ｓ１１）における不凝縮ガスの質量演算工程（Ｓ１１２ｂ）と同様に、気体の状態方程式を用いて、タンク７０内の温度Ｔｔ、不凝縮ガスの分圧Ｐａ、及びタンク７０内における気相の体積Ｖに応じた不凝縮ガスの質量Ｍａを求める（Ｓ１２２ｂ：不凝縮ガスの質量演算工程）。
【００９５】
次に、不凝縮ガスの排気量演算部１２１が、排気工程（Ｓ１１）で排気した不凝縮ガスの排気量Ｍａextを求める（Ｓ１２３ａ：不凝縮ガスの排気量演算工程）。ここで、排気開始を判断した際（Ｓ１１４）に用いた不凝縮ガスの質量をＭａ１とし、Ｓ１２２ｂで求めた不凝縮ガスの質量、言い換えると、排気工程（Ｓ１１）が終了し、その後に抽気が開始された直後のデータを用いて求めた不凝縮ガスの質量をＭａ２とする。不凝縮ガスの排気量演算部１２１は、以下の式（１２）に示すように、排気開始を判断した際に用いた不凝縮ガスの質量Ｍａ１から排気終了直後のデータを用いて求めた不凝縮ガスの質量Ｍａ２を引いて、今回の排気工程（Ｓ１１）で排気した不凝縮ガスの排気量Ｍａextを求める。
Ｍａext＝Ｍａ１−Ｍａ２  ・・・・・・・・（１２）
【００９６】
次に、冷媒の排気量演算部１２２が、排気工程（Ｓ１１）で排気した冷媒の排気量Ｍｒextを求める（Ｓ１２３ｂ：冷媒の排気量演算工程）。冷媒の排気量演算部１２２は、以下の式（１３）に示すように、不凝縮ガスの排気量Ｍａextと、排気工程（Ｓ１１）における不凝縮ガスの濃度演算工程（Ｓ１１３）で求めた不凝縮ガスの濃度Ｗａとを用いて、今回の排気工程（Ｓ１１）で排気した冷媒の排気量Ｍｒextを求める。
Ｍｒext＝Ｍａext×（１００−Ｗａ）／Ｗａ  ・・・・・・・・（１３）
【００９７】
次に、不凝縮ガスの積算排気量演算部１２４は、以下の式（１４）に示すように、今回の排気工程（Ｓ１１）で排気した不凝縮ガスの排気量Ｍａextに、過去の排気工程（Ｓ１１）で排気した不凝縮ガスの積算排気量ΣＭａextａを加算して、今までに排気した不凝縮ガスの積載排気量Ｍａextを求める（Ｓ１２４ａ：不凝縮ガスの積算排気量演算工程）。
ΣＭａext＝Ｍａext＋ΣＭａextａ  ・・・・・・・・（１４）
【００９８】
次に、冷媒の積算排気量演算部１２３は、以下の式（１５）に示すように、今回の排気工程（Ｓ１１）で排気した冷媒の排気量Ｍｒextに、過去の排気工程（Ｓ１１）で排気した冷媒の積算排気量ΣＭｒextａを加算して、今までに排気した不凝縮ガスの積載排気量Ｍｒextを求める（Ｓ１２４ｂ：冷媒の積算排気量演算工程）。
ΣＭｒext＝Ｍｒext＋ΣＭｒextａ  ・・・・・・・・（１５）
【００９９】
次に、判断部１２５は、冷媒の積算排気量ΣＭｒextが予め定めた値Ｔｈｄより大きいか否かを判断する（Ｓ１２５：警報出力判断工程）。
【０１００】
冷媒の積算排気量ΣＭｒextが予め定めた値Ｔｈｄより大きくなければ、判断部１２５は、このまま排気量算出工程（Ｓ１２）を終了する。一方、冷媒の積算排気量ΣＭｒextが予め定めた値Ｔｈｄより大きい場合には、警報部１２７が、冷凍サイクル１中の冷媒の量が少なくなった旨を示す警報を出力する（Ｓ１２６：警報工程）。警報部１２７が警報を出力すると、判断部１２５は、排気量算出工程（Ｓ１２）を終了する。
【０１０１】
不凝縮ガスの排気量演算部１２１は、自身が求めた不凝縮ガスの排気量Ｍａextを記憶する。冷媒の排気量演算部１２２は、自身が求めた冷媒の排気量Ｍｒextを記憶する。不凝縮ガスの積算排気量演算部１２４は、自身が求めた不凝縮ガスの積載排気量Ｍａextを記憶する。冷媒の積算排気量演算部１２３は、自身が求めた冷媒の積算排気量ΣＭｒextを記憶する。このように各演算部１２１〜１２４に記憶されたデータは、コンピュータで構成される抽気制御装置１１０に外部からアクセスすることで、取得することが可能である。
【０１０２】
以上のように、本実施形態では、特殊なセンサ等を用いずに、タンク７０内の不凝縮ガスの質量及び不凝縮ガスの濃度を高い精度で推定することができる。また、本実施形態では、高い精度で推定された不凝縮ガスの質量又は濃度が予め定められた値より大きくなると、タンク７０内の不凝縮ガスを外部に排気するので、不凝縮ガスと共に外部に排気される冷媒の量を抑えることができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１：冷凍サイクル
２：抽気装置
１０：冷媒循環ライン
１１：第一ライン
１２：第二ライン
１３：第三ライン
１５ａ：第一媒体供給ライン
１６ａ：第一媒体戻りライン
１７ａ：第一媒体ポンプ
１８ａ：第一流量計
１５ｂ：第二媒体供給ライン
１６ｂ：第二媒体戻りライン
１７ｂ：第二媒体ポンプ
１８ｂ：第二流量計
２０：蒸発器
２１：蒸発器ケーシング
２２：冷媒入口
２３：冷媒出口
２４：冷媒回収口
２５：伝熱部
３０：圧縮機
３１：ロータ
３２：圧縮機ケーシング
３３：吸込口
３４：吐出口
３５：変速機
３６：電動機
４０：凝縮器
４１：凝縮器ケーシング
４２：冷媒入口
４３：冷媒出口
４４：抽気口
４５：伝熱部
５０：膨張弁
６０：抽気部
６１：抽気ライン
６２：抽気弁
６５：排液部
６６：排液ライン
６７：排液弁
７０：タンク
７１：混合流体口
７２：排液口
７３：排気口
８０：冷却部
８１：伝熱部
８２：第三媒体供給ライン
８３：第三媒体戻りライン
８４：第三媒体弁
９０：排気部
９１：排気ライン
９２：排気弁
９３：排気ポンプ
１０１：タンク圧力計
１０２：タンク温度計
１１０：抽気制御装置
１１１：タンク内状態量推定装置
１１２：取得部（温度取得部、圧力取得部）
１１３：ガス冷媒の分圧演算部
１１４：不凝縮ガスの分圧演算部
１１５：不凝縮ガスの質量演算部
１１６：ガス冷媒の質量演算部
１１７：不凝縮ガスの濃度演算部
１１８：不凝縮ガスの侵入量推定部
１１９：タンク内液相当値の把握部
１２１：不凝縮ガスの排気量演算部
１２２：冷媒の排気量演算部
１２３：冷媒の積算排気量演算部
１２４：不凝縮ガスの積算排気量演算部
１２５：判断部（排気開始判断部、排気終了判断部）
１２６：制御部（排気制御部）
１２７：警報部
１０１：タンク温度計
１０２：タンク圧力計
１０３：蒸発器圧力計
１０４：凝縮器圧力計
【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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