(57)【要約】【課題】既存の冷凍サイクル装置に特別な加工を施すことなく容易に取り付けが可能であり、かつ、冷媒の状態を判別することで液相冷媒の液面位置を検出する装置の提供を目的とする。【解決手段】冷媒状態判定装置１００は、複数の熱流束検出センサ１１０と、冷媒漏れ検知部３００とを備えている。冷凍サイクル装置５００は、圧縮機５０１、凝縮器５０２、膨張機構５０４、蒸発器５０５がこの順に配管で接続されて冷媒を循環して熱交換を行う。複数の熱流束検出センサ１１０は、冷凍サイクル装置５００における冷媒流路の途中に配置された液溜５０３の外郭の高さ方向に並んで配置され、冷媒と周囲空気との間の熱流束を検出する。冷媒漏れ検知部３００は、それぞれの熱流束検出センサによって検出された熱流束検出値に基づいて、液溜５０３に溜められた液相冷媒の液面位置を判定する。【選択図】図１
2011102652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、膨張機構、蒸発器がこの順に配管で接続されて冷媒を循環して熱交換を行う冷凍サイクル装置における冷媒流路の途中の所定の配置箇所に配置され、冷媒と周囲空気との間の熱流束を検出する熱流束検出センサと、
前記熱流束検出センサによって検出された熱流束検出値に基づいて、前記配置箇所における冷媒の状態を判定する判定部と
を備えたことを特徴とする冷媒状態判定装置。
【請求項２】
前記冷凍サイクル装置は、
前記冷媒流路の途中に配置されて気液二相の冷媒を溜める冷媒槽を備え、
前記冷媒状態判定装置は、
複数の前記熱流束検出センサを備え、
前記複数の熱流束検出センサは、
前記冷媒槽の外郭において前記冷媒槽の高さ方向に並べて設置され、
前記判定部は、
前記複数の熱流束検出センサのそれぞれによって検出されたそれぞれの熱流束検出値に基づいて、前記冷媒槽に溜められたれた液状の冷媒の液面位置を検出することを特徴とする請求項１記載の冷媒状態判定装置。
【請求項３】
前記判定部は、
前記冷媒槽の形状を示す冷媒槽形状データを格納した記憶部を備えると共に検出された前記液面位置と前記冷媒槽形状データとに基づいて、前記冷媒槽に存在する液状の冷媒量を算出することを特徴とする請求項２記載の冷媒状態判定装置。
【請求項４】
前記熱流束検出センサは、
底面と、前記底面から厚みぶん離れた上面とを有する板状体、かつ、前記冷媒槽の外郭の熱伝導率よりも低い熱伝導率の熱抵抗部材と、
前記底面に接触して取り付けられ、温度を検出可能な底面側温度検出部と、
前記上面に接触して取り付けられ、温度を検出可能な上面側温度検出部と
を備えたことを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載の冷媒状態判定装置。
【請求項５】
前記熱流束検出センサは、
前記熱抵抗部材を加熱する発熱体を備えたことを特徴とする請求項４に記載の冷媒状態判定装置。
【請求項６】
前記冷凍サイクル装置は、前記冷媒槽として、
前記蒸発器の出口と前記圧縮器の吸入口とを接続する流路の途中に配置されたアキュムレータを備え、
前記判定部は、
前記複数の熱流束検出センサのそれぞれによって検出されたそれぞれの熱流束検出値に基づいて前記アキュムレータ内に溜められた液状のオイル層を検出し、検出されたオイル層から前記オイル層に相当するオイルの量を算出することを特徴とする請求項２記載の冷媒状態判定装置。
【請求項７】
前記判定部は、
それぞれの熱流束検出センサによって検出されたそれぞれの熱流束検出値のうち前記高さ方向に隣接する２つの熱流束検出センサにより検出された２つの熱流束検出値の差が、所定の値を超えるかどうかに基づいて、冷媒の液面位置を検出することを特徴とする請求項２記載の冷媒状態判定装置。
【請求項８】
前記冷媒状態判定装置は、さらに、
前記冷媒槽の冷媒流入口の手前に設置されて前記冷媒槽に流れ込む冷媒の温度を検出する冷媒温度検出部を備え、
前記複数の熱流束検出センサのそれぞれの熱流束検出センサは、
周囲空気の温度を検出する周囲空気温度検出部を備え、
前記判定部は、
前記冷媒温度検出部によって検出された冷媒温度と、それぞれの熱流束検出センサの周囲空気温度検出部によって検出されたそれぞれの周囲空気の温度との差に基づいて、前記所定の値を補正することを特徴とする請求項７に記載の冷媒状態判定装置。
【請求項９】
前記熱流束検出センサは、
前記圧縮機の吸入側に接続される吸入配管に配置され、
前記判定部は、
前記冷媒の状態として、冷媒の乾き度を判定することを特徴とする請求項１記載の冷媒状態判定装置。
【請求項１０】
圧縮機、凝縮器、膨張機構、蒸発器がこの順に配管で接続されて冷媒を循環して熱交換を行う冷凍サイクル装置と、
前記冷凍サイクル装置によって循環される冷媒の状態を判定する冷媒状態判定装置とを備え、
前記冷媒状態判定装置は、
前記冷凍サイクル装置における冷媒流路の途中の所定の配置箇所に配置され、冷媒と周囲空気との間の熱流束を検出する熱流束検出センサと、
前記熱流束検出センサによって検出された熱流束検出値に基づいて、前記配置箇所における冷媒の状態を判定する判定部と
を備えたことを特徴とする冷媒状態判定システム。
【請求項１１】
複数の熱流束検出センサが、
圧縮機、凝縮器、膨張機構、蒸発器がこの順に配管で接続されて冷媒を循環して熱交換を行うと共に冷媒流路の途中に気液二相の冷媒を溜める冷媒槽が配置された冷凍サイクル装置の前記冷媒槽の外郭において前記冷媒槽の高さ方向に並べて設置され、冷媒と周囲空気との間の熱流束を検出し、
判定部が、
前記複数の熱流束検出センサのそれぞれによって検出されたそれぞれの熱流束検出値に基づいて、前記冷媒槽に溜められたれた液状の冷媒の液面位置を検出することを特徴とする冷媒液面位置の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷媒回路内を循環する冷媒の状態を判定し、また、液溜やアキュムレータに溜められた液冷媒の液面位置を検知する装置、システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、冷凍サイクル装置において、冷凍サイクルの状態に係わらず冷凍サイクル装置内に常に適量な冷媒を循環させることを目的として、冷凍サイクル装置内の余剰冷媒を貯留する液溜が設置されている。この液溜を設置した冷凍サイクル装置においては、フロートを用いて液冷媒の液面を検知することで、冷媒漏洩の有無を検出する技術がある（例えば、特許文献１）。また、超音波を利用して液溜めの外部から液面を検知し、冷媒漏洩の有無を検出する技術がある（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１０３８２０号公報
【特許文献２】特開２００３−１５６２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来では、液溜内の液面位置を検出するために、補助タンク内の液面位置をフロートで検出する場合、液溜及び補助タンクには、連通管を設置するための貫通穴をそれぞれ周壁に設けなければならない。また、補助タンクには、フロート式レベルセンサを設置するための加工も必要となる。また、上述した貫通穴等の加工の必要性から、既設の冷凍サイクル装置に対して、事後的に液面検出装置を設置することは難しかった。
【０００５】
また、液溜外部から超音波を照射し、液面を検知する方法では、超音波発生部と受信部とを設置するスペースが必要となるだけでなく、金属と冷媒の境界面での反射率が大きく、正確に液面を検知できないという課題があった。
【０００６】
この発明は、既存の冷凍サイクル装置に特別な加工を施すことなく容易に取り付けが可能であり、かつ、冷媒の状態を判別可能な、冷媒状態検出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の冷媒状態判定装置は、
圧縮機、凝縮器、膨張機構、蒸発器がこの順に配管で接続されて冷媒を循環して熱交換を行う冷凍サイクル装置における冷媒流路の途中の所定の配置箇所に配置され、冷媒と周囲空気との間の熱流束を検出する熱流束検出センサと、
前記熱流束検出センサによって検出された熱流束検出値に基づいて、前記配置箇所における冷媒の状態を判定する判定部と
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明により、既存の冷凍サイクル装置に特別な加工を施すことなく容易に取り付けが可能であり、かつ、冷媒の状態を判別可能な、冷媒状態検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１における冷媒状態判定システム１０００の構成図。
【図２】実施の形態１における液溜への熱流束検出センサ１１０の取付状態を示す図。
【図３】実施の形態１における気相部と液相部の熱流束の相違を示す図。
【図４】実施の形態２における熱流束検出センサ１１０の構成図。
【図５】実施の形態２における冷媒状態判定システム１０００の構成図。
【図６】実施の形態３における熱流束検出センサ１２０の構成図。
【図７】実施の形態４における熱流束検出センサ１３０の構成図。
【図８】実施の形態５における冷媒回路の構成図。
【図９】実施の形態５における冷媒回路の別の構成図。
【図１０】実施の形態５におけるアキュムレータのへの熱流束検出センサ１１０の取付状態を示す図。
【図１１】実施の形態６における冷媒回路の構成図。
【図１２】実施の形態６における冷媒の乾き度と熱流束との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
（システム構成）
図１は、実施の形態１における冷媒状態判定システム１０００の構成を示している。冷媒状態判定システム１０００は冷媒状態判定装置１００と冷凍サイクル装置５００とを備えている。冷媒状態判定装置１００は、複数の熱流束検出センサ１１０と、冷媒漏れ検知部３００（判定部）とを備えている。冷媒漏れ検知部３００は情報を記憶する記憶部３１０を備えている。
【００１１】
冷媒状態判定システム１０００の特徴は、冷媒状態判定装置１００が、液相の冷媒と気相の冷媒との熱伝達の違いを利用して液溜５０３内に収容されている液冷媒の液面位置を検出する点にある。凝縮を伴う気相部の熱伝達は、液相部の熱伝達よりも大きいため、液溜外郭を通過する熱流束も大きくなる。冷媒状態判定装置１００はその熱流束を液溜外部から測定することで、液相か気相かを判別し液面位置を特定するものである。
【００１２】
（冷媒回路）
冷凍サイクル装置５００の冷媒回路は、圧縮機５０１、凝縮器５０２、液溜５０３（冷媒槽の一例）、膨張機構５０４、蒸発器５０５、凝縮器用送風機５０６、蒸発器用送風機５０７、高圧液配管５０８、低圧ガス配管５０９から構成されている。液溜５０３の外周部（外郭）に複数の熱流束検出センサ１１０が高さ方向に任意の間隔を空けて複数個並んで取り付けられている。
【００１３】
図１に示すように、冷凍サイクル装置５００は、圧縮機５０１、凝縮器５０２、膨張機構５０４、蒸発器５０５がこの順に配管で接続されて冷媒を循環して熱交換を行う。液溜５０３は冷媒流路の途中に配置されて気液二相の冷媒を溜める。複数の熱流束検出センサ１１０が液溜５０３の外郭において液溜５０３の高さ方向に並べて設置される。そして後述のように、冷媒漏れ検知部３００が、複数の熱流束検出センサ１１０のそれぞれによって検出されたそれぞれの熱流束検出値に基づいて、液溜５０３に溜められたれた液状の冷媒の液面位置を検出する。
【００１４】
（動作説明）
図１での冷媒の流れ方と、液面検出の動作とを説明する。
（１）圧縮機５０１で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、凝縮器５０２へ流入し、凝縮器５０２で放熱し、高温高圧の液冷媒または気液二相状態になり、液溜５０３へ液溜流入口５０３−１から流入する。
（２）液溜５０３へ流入した冷媒は、液溜５０３の下部から流出し、高圧液配管５０８を通って膨張機構５０４に流入し、膨張機構５０４で減圧されて低温低圧の二相冷媒となる。
（３）低温低圧の二相冷媒となった冷媒は蒸発器５０５へ流入し、蒸発器５０５で吸熱し低温低圧のガス冷媒となり、低圧ガス配管５０９を通って圧縮機５０１へ吸入される。
【００１５】
なお実際は、設置される場所毎にシステム構成は異なり、接続される蒸発器５０５の個数や、高圧液配管５０８や低圧ガス配管５０９の長さが異なってくる。このような冷媒回路において、所定の性能を発揮するには、冷媒回路の内容積に適した冷媒量を必要とする。蒸発器５０５の内容積や高圧液配管５０８や低圧ガス配管５０９の長さが異なると冷媒回路全体で必要とする冷媒量も異なるため、機器を設置した現地でそのシステムに適した冷媒量が充填される。また、冷媒回路における必要冷媒量は、外気温度や負荷側機器の運転状態によって異なるため、運転状態によらず凝縮器５０２や蒸発器５０５等の各構成機器に必要な冷媒量が常時配分されるように、少し多めに冷媒を充填する。
【００１６】
よって、圧縮機５０１、凝縮器５０２、蒸発器５０５および高圧液配管５０８、低圧ガス配管５０９に配分される冷媒量は、それぞれの内容積、運転状態によって決まる。冷媒回路に充填された冷媒のうち、冷媒回路の各構成機器が適正冷媒量になった後の余剰冷媒は、液溜５０３の中に溜まることになる。つまり、凝縮気５０２や蒸発器５０５といった液溜５０３以外の各構成機器内の冷媒量については、冷媒圧力や飽和温度等を測定することで演算可能である。しかし、液溜５０３内の余剰冷媒量については、冷媒圧力や飽和温度等の運転状態だけでは、判断できない。
【００１７】
液溜５０３内の冷媒量を測定するためには、液溜５０３における液面の位置を検知することが重要である。液面が検知できれば、液溜の容積からガス冷媒と液冷媒の体積が算出され、冷媒圧力（図５に示す冷媒飽和圧力検出部２１０により検出）や飽和温度（図５に示す冷媒温度検出部２２０により検出）を用いてガス冷媒量と液冷媒量に換算するこができ、液溜め内の冷媒量を算出することができる。
【００１８】
（液面検出）
液面の測定については、図２に示すように、液溜５０３の外周に熱流束を測定可能な熱流束検出センサ１１０を、液溜５０３の高さ方向に任意の間隔を空けて複数個取り付ける。液溜５０３内の液相部分、気相部分と、液溜外郭との熱伝達は、凝縮を伴う気相部分のほうが大きい。
すなわち、
「液相部熱流束＜気相部熱流束」
となる。よって、液相部と気相部との区別が容易に判定できる。
【００１９】
冷媒漏れ検知部３００は、複数の熱流束検出センサのそれぞれによって検出されたそれぞれの熱流束検出値を入力し、入力したそれぞれの熱流束検出値に基づいて冷媒の液面位置を検出する。例えば、図３に示すように熱流束検出センサ１１０−１と熱流束検出センサ１１０−２との間でそれぞれの熱流束検出値が、
「熱流束検出センサ１１０−１の検出値＞熱流束検出センサ１１０−２の検出値」
となった場合は、冷媒漏れ検知部３００は、熱流束検出センサ１１０−１と熱流束検出センサ１１０−２との間に液面があると判断可能である。この場合、冷媒漏れ検知部３００は、高さ方向に隣接する２つの熱流束検出センサ（熱流束検出センサ１１０−１、１１０−２）により検出された２つの熱流束検出値の差が、ゼロ（所定の値の一例）を超えるかどうかに基づいて、冷媒の液面位置を検出することになる。
【００２０】
（閾値α）
なお、ノイズ等による誤判定を防ぐために、冷媒漏れ検知部３００は、ある一定の「閾値α」を用いて、
「熱流束検出センサ１１０−１の検出値＞熱流束検出センサ１１０−２の検出値＋α」
となった場合に、熱流束検出センサ１１０−１と熱流束検出センサ１１０−２との間に液面があると判定しても良い。この場合、冷媒漏れ検知部３００は、高さ方向に隣接する２つの熱流束検出センサ（熱流束検出センサ１１０−１、１１０−２）により検出された２つの熱流束検出値の差が、閾値α（所定の値の一例）を超えるかどうかに基づいて、冷媒の液面位置を検出することになる。
【００２１】
実施の形態１の冷媒状態判定装置１００によれば、冷媒漏れ検知部３００を用意し、熱流束検出センサを液溜に貼るだけで液面を検出できる。このため、特別な設置スペースを必要とすることなく省スペースで、且つ液溜等の冷媒回路部品に特別な加工を施すことなく液溜５０３外部から液面検知が可能であり、既存の装置にも容易に後付けできる。また、熱流束検出センサは特別高価なものではないので、低価格で液面を検知できるメリットもある。また、冷媒漏れを早期に発見することが可能となり、常に省エネ性の高い運転が可能となる。
【００２２】
以上の実施の形態１では、圧縮機、凝縮器、膨張機構、蒸発器、液溜を備え、液溜の外部に熱流束検出手段を高さ方向に複数個並べて設置し、熱流束検出手段の検出値から、液面の位置を検知する冷媒状態判定システム１０００を説明した。
【００２３】
実施の形態２．
次に図４、図５を参照して、実施の形態２の冷媒状態判定システム１０００を説明する。
実施の形態２の冷媒状態判定システム１０００は、冷媒状態判定装置１００の熱流束検出センサ１１０が第一の温度検出部１１１を備えた構成である。この第一の温度検出部１１１の検出温度に基づき、実施の形態１で述べた液面判定に使用する「閾値α」を補正する。
【００２４】
「閾値α」は、以下のように補正することができる。図４に示すように、熱流束検出センサ１１０は、周囲空気温度が測定可能な第一の温度検出部１１１（周囲空気温度検出部）を備えている。一方、図５に示すように、冷媒状態判定装置１００は、さらに、冷媒回路に配置される冷媒飽和圧力検出部２１０と冷媒温度検出部２２０とを備えている。冷媒飽和圧力検出部２１０と冷媒温度検出部２２０とは、液溜流入口５０３−１の手前に設置されている。冷媒漏れ検知部３００は、第一の温度検出部１１１が検出した周囲空気温度と冷媒温度検出部２２０の検出した冷媒温度とから「閾値α」を決定しても良い。例えば、冷媒漏れ検知部３００は、冷媒温度検出部２２０の検出した冷媒温度と、第一の温度検出部１１１の検出した熱流束検出センサの周囲空気温度との差が大きい場合は現在の「閾値α」を大きくする方向に補正し、冷媒温度と周囲空気温度との差が小さい場合はαを小さくする方向に補正する。この閾値αの補正によって誤判定を抑制し精度の良い判定が可能となる。
【００２５】
（冷媒量の算出）
また、冷媒漏れ検知部３００は、熱流束検出センサ１１０によって検出された液面位置から冷媒の体積を算出する場合、実施の形態１と同様に、次のように算出する。冷媒漏れ検知部３００は、冷媒飽和圧力検出部２１０と冷媒温度検出部２２０を備えているが、まず熱流束検出センサ１１０によって検出された液面位置から冷媒の体積を算出する。そして、冷媒漏れ検知部３００は、冷媒飽和圧力検出部２１０と冷媒温度検出部２２０とから液冷媒密度を算出し、この液冷媒密度と液面位置から算出した冷媒の体積とから、液溜めに貯留している冷媒量を算出する。なお、熱流束検出センサ１１０、冷媒飽和圧力検出部２１０、冷媒温度検出部２２０により検出すべきデータ以外の冷媒量計算に必要なデータ（液溜５０３の形状を示す冷媒槽形状データなど）は、記憶部３１０に予め格納されている。
【００２６】
以上の実施の形態２では、液溜内の冷媒温度を測定する冷媒温度検出手段を備え、熱流束検出手段は、周囲空気温度を検出する第一の温度検出手段を備え、冷媒温度検出手段の検出値と第一の温度検出手段の検出値との差から、液面検知判定の閾値αを変化させる冷媒状態判定システム１０００を説明した。
【００２７】
実施の形態３．
図６を参照して実施の形態３を説明する。実施の形態３は簡易な構成とした熱流束検出センサ１２０に関する。熱流束検出センサについては、一般に市販されている熱流束センサを用いても良いが、図６に示す簡易構造の熱流束検出センサ１２０を用いてもよい。図６の熱流束検出センサ１２０は、第二の温度検出部１２１（底面側温度検出部）と、第三の温度検出部１２２（上面側温度検出部）と、熱伝導率の低い熱抵抗部材１２３とを備えている。
【００２８】
（熱流束検出センサ１２０の構造）
上記のように、熱流束検出センサ１２０は、第二の温度検出部１２１、第三の温度検出部１２２、熱抵抗部材１２３を備えている。熱抵抗部材１２３は、底面１２１−１と、底面１２１−１から厚みぶん離れた上面１２２−１とを有する板状体であり、液溜５０３の外郭部材の熱伝導率よりも低い熱伝導率の断熱材である。例えば熱抵抗部材１２３の熱伝導率は液溜５０３の外郭部材の熱伝導率よりも３桁程度小さく、０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。第二の温度検出部１２１（底面側温度検出部）は、底面１２１−１に接触して取り付けられ、温度を検出可能である。底面１２１−１側は液溜５０３の外郭側に取り付けられる。第三の温度検出部１２２（上面側温度検出部）は、上面１２２−１に接触して取り付けられ、温度を検出可能である。上面１２２−１側は周囲空気側である。
【００２９】
（簡易型の熱流束検出センサ１２０の機能）
図６の構成の熱流束検出センサ１２０については、液溜５０３の外周（外郭）に接触する第二の温度検出部１２１は、液溜外郭の熱伝導率が大きいため、気相部、液相部によらず同じ温度が検出される。そこで、第二の温度検出部１２１と第三の温度検出部１２２との間に、熱伝導率の低い熱抵抗部材１２３を挟むことで、気相部と液相部との間で、第三の温度検出部１２２の検知温度に差が生じる。これにより、冷媒の気相部、液相部を判定できる。
【００３０】
すなわち、実施の形態１で述べたように、
「液相部の熱流束＜気相部の熱流束」
である。このため、液溜５０３側の第二の温度検出部１２１の検出温度と、第三の温度検出部１２２との検出温度との検出温度差が次のようになる。
すなわち、
「液相部の検知温度差＞気相部の検知温度差」
となる。冷媒漏れ検知部３００は、熱流束検出センサ１２０による検知温度差から、液面位置を判定することができる。
【００３１】
例えば、第二の温度検出部１２１および第三の温度検出部１２２として熱電対などの安価な温度測定手段を用いることで、一般に市販されている熱流束センサよりも更に廉価にすることが出来、コスト削減となる。
【００３２】
以上の実施の形態３では、熱流束検出手段が、第二の温度検出手段と第三の温度検出手段と熱抵抗部材とからなり、熱抵抗部材は第二の温度検出手段と第三の温度検出手段との間に配置された冷媒状態判定システム１０００を説明した。
【００３３】
実施の形態４．
図７を参照して実施の形態４の熱流束検出センサ１３０を説明する。熱流束検出センサ１３０は、実施の形態３で述べた熱流束検出センサ１２０が、さらに、熱を発する発熱体１３１を備えた構成である。図７に示す自己発熱型の熱流束検出センサ１３０は、第二の温度検出部１２１（液溜５０３側は温度略一定）と第三の温度検出部１２２との温度差を大きくして検知精度を向上させようとする構成である。冷媒と周囲空気温度の差が小さい場合は、熱流束の差が小さくなり、検知精度が低下する可能性がある。このような場合、図７のように抵抗などの発熱体１３１を設けて熱抵抗部材１２３加熱することで熱流束を強制的に大きくすることができ、検知精度が向上する。ただし、この場合は、熱の流れが逆となるため、蒸発を伴う液相部のほうが熱流束が大きくなる。つまり、
「液相部の熱流束＞気相部の熱流束」
となり、
「液相部の検知温度差＜気相部の検知温度差」
となる。
【００３４】
実施の形態５．
次に図８〜図１０を参照して実施の形態５の冷媒状態判定システム１０００を説明する。実施の形態５では冷凍サイクル装置５００が液溜５０３を備えず、アキュムレータ５１２を備えている。そして熱流束検出センサは、液溜５０３に設置されたのと同様の状態でアキュムレータ５１２に設置され、アキュムレータ５１２内の冷媒の液面、あるいは、オイル層を検出する。
【００３５】
以上の実施の形態１〜４では、図１に示すような液溜５０３内の液面検知について述べてきた。この実施の形態５では、図８に示すように、冷凍サイクル装置５００の冷媒回路は、圧縮機５０１、凝縮器５０２、膨張機構５０４、蒸発器５０５、アキュムレータ５１２、高圧液管８、低圧ガス管９からなる。冷媒回路は、蒸発器５０５の出口と圧縮機５０１の吸入口とを接続する流路の途中に配置されたアキュムレータ５１２を備えている。この構成において、冷媒状態判定装置１００は、冷媒回路のアキュムレータ５１２の液面を検知する。アキュムレータ５１２の場合は、低圧側となるため、周囲空気よりも冷媒温度が低くなり、液溜５０３の場合とは熱の流れる方向が異なる。この場合は、蒸発を伴う液相のほうが気相よりも熱伝達率が大きく、
「液相部熱流束＞気相部熱流束」
となり、
「液相部の検知温度差＜気相部の検知温度差」
となるため、液面位置の検出が可能である。
【００３６】
アキュムレータ５１２内も、下に液相冷媒、上に気相冷媒が溜まるので、図３に示すように、上下の熱流束を比較していくことで、液面位置が検出可能となり、貯留している液冷媒の量が推算可能となる。
【００３７】
図９に示す冷凍サイクル装置５００は、複数の熱流束検出センサ１１０、冷媒漏れ検知部３００に加え、さらに、冷媒飽和圧力検出部２１０、冷媒温度検出部２２０を備えている。冷媒飽和圧力検出部２１０、冷媒温度検出部２２０は、アキュムレータ５１２から圧縮機５０１の吸入口に向かう吸入配管の途中に配置されている。
【００３８】
（冷媒量の算出）
図９に示すように、冷媒飽和圧力検出部２１０、冷媒温度検出部２２０を備えた冷媒回路において、図５の場合と同様に、冷媒漏れ検知部３００は、熱流束検出センサ１１０によって検出された液面位置から冷媒の体積を算出し、冷媒飽和圧力検出部２１０と冷媒温度検出部２２０との検出値から液冷媒密度を算出し、この液冷媒密度と液面位置から算出した冷媒の体積とから、アキュムレータ５１２内に貯留されている冷媒量を算出できる。
【００３９】
（オイル層の検出）
また、冷媒漏れ検知部３００は、アキュムレータ５１２内に溜まっているオイルの熱伝達と、液相冷媒の熱伝達と、ガス冷媒の熱伝達との違いを利用して、アキュムレータ内に溜まっているオイル量の検知（オイル層の検知）も可能である。冷媒漏れ検知部３００は、熱流束検出センサ１１０、冷媒飽和圧力検出部２１０、冷媒温度検出部２２０による検出情報以外に必要なデータは記憶部３１０に予め保有している。
【００４０】
例えば、
「液冷媒密度＞オイル密度＞ガス冷媒密度」
となる場合は、図１０に示すように、アキュムレータ５１２の下層に液冷媒、中間層にオイル、上層にガス冷媒が溜まる。このため、冷媒漏れ検知部３００が複数の熱流束検出センサ１１０を介して、高さ方向の熱流束の違いを検出し、比較することで、オイルの体積（オイル層の一例）も判別可能である。
例えば、
「液冷媒部熱流束＞オイル部熱流束＞ガス冷媒部熱流束」
であれば、冷媒漏れ検知部３００は、下部の熱流束に対して熱流束が小さくなる箇所がオイルの最下面と判定し、小さくなった熱流束が更に小さくなった箇所をオイルの最上面として、オイルが存在する範囲を判断する。これにより、冷媒漏れ検知部３００はアキュムレータ５１２内に溜まっているオイル量を算出できる。
【００４１】
冷媒漏れ検知部３００がアキュムレータ５１２内に貯留しているオイル量を検知し、圧縮機５０１内のオイル残留量を推算することで、圧縮機５０１の保護、保守を行うことが可能となる。
【００４２】
以上の実施の形態５では、圧縮機、凝縮器、膨張手段、蒸発器、アキュムレータを備え、アキュムレータの外部に熱流束検出手段を高さ方向に複数個並べて設置し、熱流束検出手段の検出値から、液冷媒の液面位置を検知するシステムを説明した。
【００４３】
また以上の実施の形態５では、熱流束検出手段による液面検知結果より、アキュムレータ内の冷媒量を推算する冷媒状態判定システム１０００を説明した。
【００４４】
実施の形態６．
次に図１１、図１２を参照して実施の形態６を説明する。実施の形態６は、冷媒漏れ検知部３００が、冷媒の乾き度を算出する実施形態である。
【００４５】
図１１に示すように、圧縮機５０１、凝縮器５０２、膨張機構５０４、蒸発器５０５からなる冷媒回路の圧縮機５０１の吸入側に接続された吸入配管上に、熱流束検出センサ１１０が配置されている。冷媒漏れ検知部３００は、熱流束検出センサ１１０による熱流束検出値から、冷媒の乾き度を検出する。
【００４６】
図１２は、冷媒の乾き度と熱流束との関係を示すグラフである。冷媒の乾き度と熱流束との関係は、図１２に示すようになる。乾き度が高いほど熱流束が高くなり、乾き度１付近になると急激に熱流束が低下する。この特性を利用することで、冷媒漏れ検知部３００は熱流束検出センサ１１０の検出結果から、冷媒の乾き度を検出できる。
【００４７】
吸入配管５１３における冷媒の乾き度を検出することで、圧縮機への液バックを抑制するための保護制御が可能となる。
【００４８】
以上の実施の形態６では、圧縮機、凝縮器、膨張機構、蒸発器を有し、且つ、冷媒と周囲空気との間の熱流束を検出する熱流束検出手段を備え、この熱流束検出手段の検出値から冷媒の状態を判断する冷媒状態判定システム１０００を説明した。
【００４９】
以上の実施の形態１〜６では冷媒状態判定システム１０００及び冷媒状態判定装置１００を説明した。冷媒状態判定装置１００については、熱流束検出センサ、冷媒漏れ検知部の各動作を各工程と把握することで、冷媒液面位置の検出方法としてとらえることもできる。
【符号の説明】
【００５０】
１００  冷媒状態判定装置、１１０，１２０，１３０  熱流束検出センサ、１１１  第一の温度検出部、１２１  第二の温度検出部、１２２  第三の温度検出部、１２３  熱抵抗部材、１３１  発熱体、２１０  冷媒飽和圧力検出部、２２０  冷媒温度検出部、３００  冷媒漏れ検知部、３１０  記憶部、５００  冷凍サイクル装置、５０１  圧縮機、５０２  凝縮器、５０３  液溜、５０４  膨張機構、５０５  蒸発器、５０６  凝縮器用送風機、５０７  蒸発器用送風機、５０８  高圧液配管、５０９  低圧ガス配管、５１２  アキュムレータ、５１３  吸入配管、１０００  冷媒状態判定システム。
【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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