(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機によって圧縮された前記冷媒を凝縮する第１熱交換器と、前記第１熱交換器によって凝縮された前記冷媒を減圧する減圧手段と、前記減圧手段によって減圧された前記冷媒を蒸発させる第２熱交換器とを有する第１回路と、
対象流体を、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器のうちのいずれか一方の熱交換器に送出する対象流体送出手段を有する第２回路と、
を備えた冷凍サイクル装置であって、
前記圧縮機から流出する前記冷媒の圧力を検出する高圧圧力検出手段、前記圧縮機の周波数を検出する圧縮機周波数検出手段、前記圧縮機へ流入する前記冷媒の圧力を検出する低圧圧力検出手段、前記圧縮機に流入する前記冷媒の温度を検出する吸入冷媒温度検出手段、前記熱交換器へ流入する前記対象流体の対象流体流入温度を検出する対象流体流入温度検出手段、前記熱交換器から流出する前記対象流体の対象流体流出温度を検出する対象流体流出温度検出手段の検出値を用いて、前記対象流体の流量の絶対量を算出する流量算出手段を備え、
前記流量算出手段は、
前記対象流体温度検出手段の検出値に基づいて、前記対象流体の密度、定圧比熱を温度を変数とする関数を用いて求め、
前記対象流体の密度と前記対象流体の定圧比熱を用いて、前記対象流体の流量の絶対量を算出する冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記対象流体が流入する前記熱交換器の前記冷媒の温度を検出する対象熱交換器冷媒温度検出手段を備え、
前記流量算出手段は、前記対象熱交換器冷媒温度検出手段の検出値を用いて、前記対象流体の流量の絶対量を算出する請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記流量算出手段は、
前記冷媒の冷媒側熱伝達率、及び前記対象流体の対象流体側熱伝達率を算出し、
前記冷媒側熱伝達率、及び前記対象流体側熱伝達率を用いて、前記対象流体が流入する前記熱交換器の熱通過率を算出し、
前記熱通過率、前記低圧圧力検出手段の検出値を飽和温度換算した冷媒蒸発温度又は、前記高圧圧力検出手段が検出した検出値を飽和温度換算した冷媒凝縮温度、前記対象流体流入温度、前記対象流体流出温度を用いて、前記対象流体の流量の絶対量を算出する請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記流量算出手段は、
前記冷媒の冷媒側熱伝達率、及び前記対象流体の対象流体側熱伝達率を算出し、
前記冷媒側熱伝達率、及び前記対象流体側熱伝達率を用いて、前記対象流体が流入する前記熱交換器の熱通過率を算出し、
前記熱通過率、前記対象熱交換器冷媒温度検出手段が検出する前記冷媒の冷媒蒸発温度、又は前記冷媒の冷媒凝縮温度、前記対象流体流入温度、前記対象流体流出温度を用いて、前記対象流体の流量の絶対量を算出する請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記流量算出手段は、
前記対象流体が流入する前記熱交換器を流れる前記冷媒の循環量をパラメータとする関数を用いて、前記冷媒側熱伝達率を算出し、
前記熱交換器を流れる前記対象流体の流量の仮定値をパラメータとする関数を用いて、前記対象流体側熱伝達率を算出し、
前記冷媒側熱伝達率と前記対象流体側熱伝達率を用いて、前記対象流体の熱通過率を算出する請求項３又は４に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記流量算出手段は、
前記熱交換器へ流入する前記冷媒と、前記熱交換器から流出する前記冷媒との間のエンタルピ差を標準運転データとして予め記憶し、
前記対象流体流入温度、前記対象流体流出温度、前記冷媒の循環量、前記エンタルピ差を用いて、前記仮定値を算出する請求項５に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記流量算出手段は、
前記熱交換器の冷却能力又は凝縮能力を標準データとして予め記憶し、
前記対象流体流入温度、前記対象流体流出温度、前記冷却能力又は前記凝縮能力を用いて、前記仮定値を算出する請求項５に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記流量算出手段は、
前記熱交換器の熱通過率の初期値を予め記憶し、
前記熱通過率の初期値、前記蒸発温度又は前記凝縮温度、前記対象流体流入温度、前記対象流体流出温度を用いて、前記仮定値を算出する請求項５に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記流量算出手段は、
算出された前記対象流体の流量の絶対量と前記仮定値とを比較して比較値を算出し、前記比較値が所定の値よりも大きい場合に、前記対象流体の流量の絶対量を前記仮定値に置き換えて、前記対象流体の流量の絶対量を再度算出する請求項５乃至８のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記流量算出手段は、
所定の運転条件において前記流量算出手段で算出された対象流体の流量の絶対量と、予め記憶された前記所定の運転条件における対象流体の標準流量値と、を比較して補正値を求め、
前記流量算出手段で算出された前記対象流体の流量の絶対量を前記補正値により補正する請求項１乃至９のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
前記流量算出手段は、
所定の運転条件で運転した際に前記流量算出手段で算出された前記対象流体の流量の絶対量と、前記所定の運転条件で運転した際に前記熱交換器に実際に流れた前記対象流体の流量と、を比較して補正値を求め、
前記流量算出手段で算出された前記対象流体の流量の絶対量を当該補正値により補正する請求項１乃至９のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１２】
前記補正値は、
前記対象流体流入温度、前記対象流体流出温度、前記冷媒の圧力、前記冷媒の温度のうち、少なくともいずれか１つを補正する補正値である請求項１０又は１１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１３】
前記補正値は、
前記対象流体流入温度、前記対象流体流出温度、前記冷媒の圧力、前記冷媒の温度のうち、いずれか２つ以上を用いて演算した演算値を補正する補正値である請求項１０又は１１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１４】
前記熱交換器に流れる前記対象流体の流量が異常であるか否かを判定する流量異常判定手段を備え、
前記流量異常判定手段は、
前記対象流体の流量の絶対量と予め記憶されている判定基準流量とを比較することにより、前記熱交換器に流れる前記対象流体の流量が異常であるか否かを判定する請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１５】
前記第２回路が異常であるか否かを判定する流路異常判定手段を備え、
前記流路異常判定手段は、
前記蒸発温度又は前記凝縮温度と、前記対象流体流入温度と前記対象流体流出温度の平均値との差に基づいて、前記第２回路が異常であるか否かを判定する請求項３又は４に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１６】
前記熱交換器に流れる前記対象流体の流量が異常であると前記流量異常判定手段が判定した場合に、前記圧縮機、前記減圧手段、前記対象流体送出手段のうちの少なくとも１つの動作を制御する制御手段を備える請求項１４に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１７】
前記第２回路が異常であると前記流路異常判定手段が判定した場合に、前記圧縮機、前記減圧手段、前記対象流体送出手段のうちの少なくとも１つの動作を制御する制御手段を備える請求項１５に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１８】
前記流量異常判定手段の判定結果を報知するとともに、前記対象流体の流量の絶対量を報知する報知手段を備える請求項１４又は１６に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１９】
前記流路異常判定手段の判定結果を報知するとともに、前記対象流体の流量の絶対量を報知する報知手段を備える請求項１５又は１７に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項２０】
冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機によって圧縮された前記冷媒を凝縮する第１熱交換器と、前記第１熱交換器によって凝縮された前記冷媒を減圧する減圧手段と、前記減圧手段によって減圧された前記冷媒を蒸発させる第２熱交換器とを有する回路を構成する前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器のうちのいずれか一方の熱交換器を流れる対象流体の流量を算定するための流量算定方法であって、
前記熱交換器へ流入する前記対象流体の対象流体流入温度、前記熱交換器から流出する前記対象流体の対象流体流出温度に基づいて、前記対象流体の密度及び定圧比熱を、温度を変数とする関数を用いて求める工程と、
前記対象流体の密度及び定圧比熱、前記圧縮機へ流入する前記冷媒の圧力、前記圧縮機から流出する前記冷媒の圧力、前記圧縮機の周波数、前記圧縮機に流入する前記冷媒の温度に基づいて、前記対象流体の流量の絶対量を算出する工程と、
を含む流量算定方法。
【請求項２１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機によって圧縮された前記冷媒を凝縮する第１熱交換器と、前記第１熱交換器によって凝縮された前記冷媒を減圧する減圧手段と、前記減圧手段によって減圧された前記冷媒を蒸発させる第２熱交換器とを有する回路を構成する前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器のうちのいずれか一方の熱交換器を流れる対象流体の流量を算定するためのプログラムであって、
前記熱交換器へ流入する前記対象流体の対象流体流入温度、前記熱交換器から流出する前記対象流体の対象流体流出温度に基づいて、前記対象流体の密度及び定圧比熱を、温度を変数とする関数を用いて求める手順と、
前記対象流体の密度及び定圧比熱、前記圧縮機へ流入する前記冷媒の圧力、前記圧縮機から流出する前記冷媒の圧力、前記圧縮機の周波数、前記圧縮機に流入する前記冷媒の温度に基づいて、前記対象流体の流量の絶対量を算出する手順と、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクル装置、流量算定方法及びプログラムに関し、更に詳しくは、流量算出手段を備える冷凍サイクル装置、熱交換器を流れる流体の流量を算出するための流量算出方法及びプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクル装置では、冷凍サイクル装置による加熱又は冷却の対象となる流体、例えば冷却水、の流量が減少するなどの流量異常が生じることがあり、これを早期に検知して、必要な措置を取ることが望まれている。
【０００３】
このため、冷却水の流量を求める流量測定技術が必要となる。流量測定技術の一例として、吸収式冷凍機において、蒸発器での熱交換量と吸収器での熱交換量との間に一次式で表される一定の関係があるという経験則を利用して、吸収器を流れる冷却水の流量を推定することにより、凝縮器を流れる冷却水の流量を推定するという方法が知られている（特許文献１参照）。この従来技術では、蒸発器に流入する冷水の流量、冷水入口温度、冷水出口温度の測定データから蒸発器での熱交換量を算出し、吸収器から凝縮器へ流出する冷却水の温度（冷却水中間温度）、及び吸収器へ流入する冷却水の入口温度の測定データと蒸発器での熱交換量とから、吸収器、従って凝縮器を流れる冷却水の流量を推定する。
【０００４】
また、吸収式冷温水機において、蒸発器で冷水から受け取る熱量Ｑａと吸収器で冷却水へ放出される熱量Ｑｅとは比例する（比例係数＝熱交換係数Ｋ）として、吸収器、従って凝縮器を流れる冷却水の流量を推定するという流量推定方法がある（特許文献２参照）。この推定方法では、蒸発器での冷凍負荷から熱交換係数Ｋを求め、吸収器から凝縮器へ流出する冷却水の温度（冷却水中間温度）と吸収器へ流入する冷却水の入口温度と蒸発器での冷却負荷と熱交換係数Ｋとに基づき、吸収器、従って凝縮器を流れる冷却水の流量を推定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３０８３９３０号公報
【特許文献２】特許第３２５３１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術においては、冷却水流量を推定するために、蒸発器を流れる冷水流量を測定している。従って、この手法では冷水の流量を測定する流量計を装置自体に常時設置しておく必要があり、構造が複雑であると共に冷凍サイクル装置のコストアップになるという問題があった。上記従来技術は凝縮器での冷却水の流量を推定する方法に関するものであるが、同様の問題は、蒸発器に流す冷却対象となる水の流量を測定する場合にも発生する。また、水以外の冷却媒体・加熱媒体等の流体の流量を測定する場合も同様の問題が発生する。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、熱交換器に流入する冷却又は加熱の対象となる流体（以下では対象流体と呼ぶ）の流量を、流量測定装置を常設することなく、常時絶対値で把握することのできる冷凍サイクル装置、流量算定方法、及びプログラム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】
上記目的を達成するために、本発明に係る冷凍サイクル装置は、
冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機によって圧縮された前記冷媒を凝縮する第１熱交換器と、前記第１熱交換器によって凝縮された前記冷媒を減圧する減圧手段と、前記減圧手段によって減圧された前記冷媒を蒸発させる第２熱交換器とを有する第１回路と、
対象流体を、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器のうちのいずれか一方の熱交換器に送出する対象流体送出手段を有する第２回路と、
を備えた冷凍サイクル装置であって、
前記圧縮機から流出する前記冷媒の圧力を検出する高圧圧力検出手段、前記圧縮機の周波数を検出する圧縮機周波数検出手段、前記圧縮機へ流入する前記冷媒の圧力を検出する低圧圧力検出手段、前記圧縮機に流入する前記冷媒の温度を検出する吸入冷媒温度検出手段、前記熱交換器へ流入する前記対象流体の対象流体流入温度を検出する対象流体流入温度検出手段、前記熱交換器から流出する前記対象流体の対象流体流出温度を検出する対象流体流出温度検出手段の検出値を用いて、前記対象流体の流量の絶対量を算出する流量算出手段を備え、
前記流量算出手段は、
前記対象流体温度検出手段の検出値に基づいて、前記対象流体の密度、定圧比熱を温度を変数とする関数を用いて求め、
前記対象流体の密度と前記対象流体の定圧比熱を用いて、前記対象流体の流量の絶対量を算出する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、熱交換器による冷却又は加熱の対象となる流体の流量を、流量測定装置を常設することなく、常時絶対値で把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態１に係る冷凍サイクル装置の構成例を示す図である。
【図２】実施形態１に係る冷凍サイクル装置のセンサ配置例を示す図である。
【図３】実施形態１に係る冷凍サイクル装置の対象流体流量評価処理と流量異常判定処理を示すフロー図である。
【図４】実施形態１に係る冷凍サイクル装置のセンサ配置の変形例１を示す図である。
【図５】実施形態１に係る冷凍サイクル装置のセンサ配置の変形例２を示す図である。
【図６】実施形態１に係る冷凍サイクル装置のセンサ配置の変形例３を示す図である。
【図７】実施形態１に係る冷凍サイクル装置のセンサ配置の変形例４を示す図である。
【図８】本発明の実施形態２に係る冷凍サイクル装置の流量較正時の構成例を示す図である。
【図９】実施形態２に係る冷凍サイクル装置の流量較正処理を示すフロー図である。
【図１０】本発明の実施形態３に係る冷凍サイクル装置の構成例を示す図である。
【図１１】実施形態３に係る冷凍サイクル装置の凝縮器での冷媒及び対象流体の温度の位置依存性を示す図である。
【図１２】本発明の変形例に係る冷凍サイクル装置の構成例を示す図である。
【図１３】変形例に係る冷凍サイクル装置の蒸発器での冷媒及び対象流体の温度の位置依存性を示す図である。
【図１４】本発明に係る冷凍サイクル装置のハードウェハ構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施形態１．
本発明の実施形態１における冷凍サイクル装置の構成を図１に基づいて説明する。
図１に示すように、本発明の実施形態１に係る冷凍サイクル装置１は冷凍サイクル部２と演算処理部５と、記憶部１０と、報知部１１とを備える。
【００１２】
冷凍サイクル部２は、圧縮機２０、熱交換器２１、２２、減圧器２３、これらを接続し、これらの機器間で冷媒を流し循環させるために各機器間を接続する配管である冷媒回路２４、及び冷凍サイクル部２の運転状態を示す運転状態情報を計測するための測定部２５〜２７と、を備える。運転状態情報とは、具体的には圧縮機２０の運転周波数、冷媒回路２４の所定位置での冷媒の圧力及び温度、熱交換器２１、２２で、冷媒と熱交換する対象である流体の所定位置での温度、これらの情報から得られる冷媒の熱交換器２１、２２での飽和温度のうち、少なくとも１つを含む情報のことを言う。運転状態情報計測のための測定部２５〜２７は、圧縮機２０の運転周波数を計測する運転周波数測定部２５と、後述する対象流体の温度を計測するための対象流体温度測定部２６と、及び冷媒状態量測定部２７と、を備える。なお、各測定部２５〜２７は、センサと、センサからの信号を処理する測定回路とを含む。冷媒状態量とは、冷媒の圧力と温度の少なくとも一方のことである。冷媒回路２４に付した実線、及び破線の矢印は、それぞれ冷媒回路２４を循環する冷媒の循環方向を示し、冷媒回路２４に対する圧縮機２０の接続の方向により、又は四方弁等を装備した場合は、その弁切り替えにより、実線矢印、破線矢印のいずれか一方に冷媒の循環方向を変えることができる。熱交換器２１、２２は一方が凝縮器、他方が蒸発器である。冷媒の循環方向が実線で示す方向の場合、熱交換器２１が凝縮器、熱交換器２２が蒸発器となり、冷媒の循環方向が破線で示す方向の場合、熱交換器２１が蒸発器、熱交換器２２が凝縮器となる。
【００１３】
図１では、熱交換器２１、２２に流す熱交換用の流体をそれぞれ熱交換用流体２１０、２２０として示し、熱交換器２１については、熱交換器２１と冷熱負荷３との間で熱交換用の流体を流すための熱交換用流体送出部４（以下具体例としてポンプ４とする）も示す。熱交換器２１の熱交換用流体２１０は、熱交換器２１が凝縮器であるか蒸発器であるかにより加熱又は冷却されて冷熱負荷３に供給され利用される。以下では熱交換器２１の熱交換用流体２１０を、冷熱負荷３で利用するために加熱又は冷却される対象となる流体という意味で、対象流体２１０（例えば水）と呼び、熱交換器２１を対象熱交換器２１、熱交換用流体２２０を非対象流体２２０、熱交換器２２を非対象熱交換器２２と呼ぶ。対象熱交換器２１が凝縮器の場合は対象流体２１０は加熱され、蒸発器の場合は対象流体２１０は冷却される。以下では、冷媒の循環方向が実線で示す方向であり、冷熱負荷３に対象熱交換器２１（凝縮器）で加熱された対象流体２１０が供給される場合について説明する。以下の説明では特に断らない限り、対象熱交換器２１を凝縮器２１、非対象熱交換器２２を蒸発器２２と呼ぶ。
【００１４】
圧縮機２０は運転容量を可変することが可能であり、たとえば、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から構成されている。図１においては、圧縮機２０は１台のみとなっているが、これに限定されず、２台以上の圧縮機が並列もしくは直列に接続されたものであってもよい。
【００１５】
凝縮器２１は、冷媒回路２４内を流れる冷媒と対象流体２１０との間で熱交換を行う。熱交換により、冷媒は冷却されてガスから液体に凝縮し、対象流体２１０は加熱される。凝縮器２１として、例えば、プレート式熱交換器が使用できる。図１においては、凝縮器２１は１個の熱交換器で構成されているが、これに限定されず２個以上の凝縮器２１が並列もしくは直列に接続されたものであってもよい。対象流体２１０は、例えば水、又は空気等の流体で、ポンプ４によって凝縮器２１から冷熱負荷３に供給される。
【００１６】
減圧器２３は、ステッピングモータ（図示せず）により絞りの開度を調整することが可能な電子膨張弁または受圧部にダイアフラムを採用した機械式膨張弁またはキャピラリ−チューブであり、冷媒回路２４内を流れる冷媒の流量の調節等を行う。この減圧器２３を通過した後の冷媒の圧力は減少する。図１においては、減圧器２３は１個のみの構成となっているが、これに限定されず２個以上の減圧器２３が並列もしくは直列に接続されたものであってもよい。
【００１７】
蒸発器２２は、冷媒回路２４内を流れる冷媒と非対象流体２２０との間で熱交換を行う。熱交換により、冷媒は加熱されて液体から気体になり、非対象流体２２０は冷却される。熱交換器の形式はどの様なものであってもよく、例えば、間隔をおいて薄板を多数並べて、周縁部をシールし、各薄板間に形成された空間を交互に冷媒用の流路と非対象流体２２０の流路とするプレート式熱交換器や、二重になった管の内外で熱交換を行う二重管式熱交換器や、伝熱管と多数のフィンで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等の形式の熱交換器を使用することができる。図１においては、蒸発器２２は１個の蒸発器２２で構成されているが、これに限定されず２個以上の蒸発器２２が並列もしくは直列に接続されたものであってもよい。非対象流体２２０は、フィン・アンド・チューブ型熱交換器の場合は空気であり、送風ファンなどの送出部（図示せず）により蒸発器２２に供給され、その他のタイプの熱交換器の場合、非対象流体２２０は水、又は空気等の流体で、ポンプなどの送出部（図示せず）によって蒸発器２２に供給される。
【００１８】
冷凍サイクル部２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が、これらに限定されず、同様の冷媒作用をするものであれば上記以外のものであってもよい。
【００１９】
冷熱負荷３は、対象流体２１０が供給される対象となる機器で、例えば温水暖房機の室内機などが考えられる。
【００２０】
運転周波数測定部２５、対象流体温度測定部２６、冷媒状態量測定部２７については、図２にそのセンサ配置の具体例を示す。図２において白抜きの矢印は、そこを流れる冷媒又は対象流体２１０、非対象流体２２０の流れの方向を例示する。図２に示すように、運転周波数測定部２５のセンサは、圧縮機２０に取り付けられる。センサ信号を処理する測定回路は図示を省略した。対象流体温度測定部２６は、凝縮器２１の対象流体２１０入口にセンサが設置され、対象流体２１０の流入温度を計測する対象流体流入温度測定部２６１と、凝縮器２１の対象流体２１０出口にセンサが設置され、対象流体２１０の流出温度を計測する対象流体流出温度測定部２６２とで構成される。冷媒状態量測定部２７は、圧縮機２０の吐出側の冷媒圧力を計測する吐出冷媒圧力測定部２７ａ１で構成される。吐出冷媒圧力測定部２７ａ１のセンサ設置位置は圧縮機２０の吐出側から凝縮器２１に至るまでの区間であれば、何処の場所に設けられていてもよい。
【００２１】
図２では凝縮器２１で冷媒と対象流体２１０とが対向流の形態をとって熱交換しているが、冷媒と対象流体２１０とが並行流の形態をとって熱交換を行う構成であってもよい。
【００２２】
図１に戻り、演算処理部５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等のメモリで構成され、運転状態情報取得部６と、流量演算部７と、異常判定部８と、機器駆動制御部９とを備える。運転状態情報取得部６は、冷凍サイクル部２の運転状態に関する情報（運転状態情報）を取得する。流量演算部７は、取得した運転状態情報に基づき対象流体２１０の流量を求める。異常判定部８は、流量演算部７で求めた対象流体２１０の流量から、流量の異常有無を判定し、異常の場合は、必要な措置を設定するとともに、設定された措置に基づき、対象となる冷凍サイクル部２の構成機器（圧縮機２０と減圧器２３）、冷凍サイクル部２に関連する機器（ポンプ４）の少なくとも１つに対して指示を出す。機器駆動制御部９は、通常運転時の機器の駆動制御と共に、異常判定部８で異常という判定がなされた場合に設定された必要な措置に基づき、対象となる機器に対して駆動制御を行う。
【００２３】
運転状態情報取得部６は、運転周波数測定部２５、対象流体温度測定部２６（対象流体流入温度測定部２６１と、対象流体流出温度測定部２６２）、冷媒状態量測定部２７（吐出冷媒圧力測定部２７ａ１）から入力した測定値に基づき、圧縮機２０の運転周波数、吐出冷媒圧力、凝縮器２１における対象流体２１０の対象流体流入温度Ｔｗｃｉ、及び対象流体流出温度Ｔｗｃｏを取得する。
【００２４】
流量演算部７は、冷媒循環量設定部７０、流量仮定値設定部７１、熱伝達率設定部７２、熱通過率算定部７３、流量算定部７４、及び流量再算定判定部７５を備える。
【００２５】
冷媒循環量設定部７０は、冷媒回路２４を循環する冷媒の循環量Ｇｒを、例えば下記（１）式に従って算定し設定する。（１）式において、Ｖｓｔは圧縮機２０のピストン押しのけ量［ｍ３］、Ｆは運転状態情報取得部６により取得された圧縮機２０の運転周波数［Ｈｚ］、ρｓは圧縮機２０に吸入される冷媒の密度［ｋｇ／ｍ３］、ηｖは体積効率［無次元］である。冷媒の密度ρｓは例えば記憶部１０にあらかじめ記憶されている密度データを使用する。体積効率ηｖは０．８〜０．９程度の値を定数として与える。
【００２６】
【数１】
0005289475.tif 000002
Ｖｓｔ：圧縮機２０のピストン押しのけ量［ｍ３］
Ｆ    ：圧縮機２０の運転周波数［Ｈｚ］
ρｓ  ：圧縮機２０に吸入される冷媒の密度［ｋｇ／ｍ３］
ηｖ  ：体積効率［無次元］
【００２７】
流量仮定値設定部７１は、対象流体２１０の流量仮定値Ｇｗｋを、上記で求めた冷媒循環量Ｇｒと取得した運転状態情報より下記（２）式から求める。
【００２８】
【数２】
0005289475.tif 000003
Ｔｗｃｉ：凝縮器２１への対象流体流入温度［℃］
Ｔｗｃｏ：凝縮器２１からの対象流体流出温度［℃］
ρｗ：凝縮器２１での対象流体密度［ｋｇ／ｍ３］
Ｃｐｗ：凝縮器２１での対象流体定圧比熱［ｋＪ／ｋｇ・Ｋ］
ΔＨｃｏｎｄ：熱交換器２１出入口での冷媒のエンタルピ差［ｋＪ／ｋｇ］
【００２９】
流量仮定値設定部７１は、（２）式でのＧｗｋ算定の際に対象流体２１０の密度ρｗと定圧比熱Ｃｐｗとを定数として予め与えられた値に設定する。
【００３０】
記憶部１０は、凝縮器２１出入口での冷媒のエンタルピ差ΔＨｃｏｎｄを予め機器の標準運転データとして記憶し、流量仮定値設定部７１は、（２）式でのＧｗｋ算定の際に、この記憶されているエンタルピ差ΔＨｃｏｎｄを参照するなどの方法で取得し利用する。
【００３１】
熱伝達率設定部７２は、冷媒循環量Ｇｒと対象流体２１０の流量仮定値Ｇｗｋとを用いて、下記（３）式及び（４）式に基づき冷媒側熱伝達率αｒ［ｋＷ／（ｍ２・Ｋ）］と対象流体側熱伝達率αｗ［ｋＷ／（ｍ２・Ｋ）］を求める。
【００３２】
【数３】
0005289475.tif 000004
【００３３】
【数４】
0005289475.tif 000005
なお、比例係数βｒとβｗ、累乗係数γｒとγｗは実測データ、もしくはシミュレーションデータ、熱伝達の理論式等より、それぞれ予め定数として記憶部１０に記憶され、これを読み出して使用される。
【００３４】
熱通過率算定部７３は、熱伝達率設定部７２が求めた冷媒側熱伝達率αｒ、及び対象流体側熱伝達率αｗを用いて、下記（５）式により熱通過率Ｋを算定する。熱通過率Ｋは冷媒と対象流体２１０との間の単位温度差、単位面積、単位時間当たりの熱の通過量である。
【００３５】
【数５】
0005289475.tif 000006
【００３６】
流量算定部７４は、熱通過率Ｋと、取得した運転状態情報とを用いて、下記（６）式に従って、対象流体２１０の推算流量Ｇｗｓを算定する。なお、（６）式における対象流体２１０の密度ρｗと対象流体２１０の定圧比熱Ｃｐｗとは、既に説明したとおり予め定数として与えておく。伝熱面積Ａも凝縮器２１に対してあらかじめ与えられた定数である。これらは記憶部１０に記憶させておく。凝縮器２１での冷媒の飽和温度、すなわち凝縮温度ＣＴは測定された吐出冷媒圧力に基づき算定される。凝縮器２１での冷媒の凝縮温度ＣＴは、凝縮器２１での冷媒の圧力がわかれば算定することができる。凝縮器２１での冷媒の圧力は、吐出冷媒圧力と、凝縮器２１までの冷媒回路２４の配管内での冷媒の圧力損失から算定する。
【００３７】
また、凝縮温度ＣＴは、例えば予め記憶された冷媒の物性を用いて、吐出冷媒圧力の検出値に対する飽和温度を凝縮温度ＣＴとして算出することで求めることもできる。
【００３８】
【数６】
0005289475.tif 000007
ＣＴ：凝縮器２１での冷媒の飽和温度（凝縮温度）［℃］
Ａ  ：凝縮器２１の熱交換に係る伝熱面積［ｍ２］
【００３９】
流量再算定判定部７５は、流量算定部７４で算定した対象流体２１０の推算流量Ｇｗｓが、流量仮定値設定部７１で設定した対象流体２１０の流量仮定値Ｇｗｋと実質的に等しいか否かを判定する。ここで「実質的に等しい」とは、推算流量Ｇｗｓと流量仮定値Ｇｗｋとの偏差が所定値以下であること、又は推算流量Ｇｗｓと流量仮定値Ｇｗｋとの比が所定値の範囲内にあることを言う。例えば、推算流量Ｇｗｓが流量仮定値Ｇｗｋに対して、所定の判定基準値の範囲（例えば±１％など）に入っていることを言う。この判定基準値は記憶部１０に記憶され、判定時に読み出されて使用される。流量再算定判定部７５は、推算流量Ｇｗｓが流量仮定値Ｇｗｋと等しければ対象流体２１０の流量Ｇｗを推算流量Ｇｗｓと等しい値であると判定する。推算流量Ｇｗｓが流量仮定値Ｇｗｋと等しくなければ、流量再算定判定部７５は、流量仮定値Ｇｗｋを推算流量Ｇｗｓに置き換えて、この置き換えた流量仮定値Ｇｗｋを使って、熱伝達率設定部７２、熱通過率算定部７３、流量算定部７４にそれぞれの処理を再度実行するよう指示し、熱伝達率設定部７２、熱通過率算定部７３、流量算定部７４は置き換えた流量仮定値Ｇｗｋを使ってそれぞれの処理を既に説明した順に実行する。流量再算定判定部７５は、再度、得られた推算流量Ｇｗｓを最新の流量仮定値Ｇｗｋ、すなわち前回の推算流量Ｇｗｓと等しいかどうかを判定する。その後の処置は既に説明したとおりである。
【００４０】
異常判定部８は、流量異常判定部８０と異常時処理部８１とを備える。
【００４１】
流量異常判定部８０は、流量再算定判定部７５によって、推算流量Ｇｗｓが流量仮定値Ｇｗｋに対して、所定の範囲に入っていると判定され、対象流体２１０の流量Ｇｗが推算流量Ｇｗｓに等しいと判定されたときに、流量Ｇｗと所定の流量異常判定基準値と比較して適正な流量であるかどうか、すなわち流量が異常かどうかを判定する。比較対象とする流量異常判定基準値は、例えば、予め流量異常判定基準値Ｇｗｃｂを機器使用運転流量下限値の５０％に設定しておき、判定条件を「Ｇｗ＞Ｇｗｃｂ」とする。流量Ｇｗがこの判定条件を満たせば流量正常と判定し、判定条件を満たさなければ流量異常と判定する。流量異常判定基準値Ｇｗｃｂは機器使用運転流量下限値の５０％としたが、これに限られたものではなく、例えば下限値の８０％とする等、装置の運用によって流量異常判定基準値を変更してもよい。流量異常判定基準値は記憶部１０に記憶され、読み出して利用される。
【００４２】
異常時処理部８１は、流量異常判定部８０で流量についての判定結果を受けて実行する処理に必要な指示を出力する。指示先は機器駆動制御部９と報知部１１の少なくとも一方である。
【００４３】
機器駆動制御部９は、冷凍サイクル部２を構成する機器の通常時の駆動を制御すると共に、異常時処理部８１からの指示を受けて、流量異常が生じたときに必要なあらかじめ定められている冷凍サイクル装置１の保護用の機器制御を実行する。流量異常時に制御対象となる機器は、圧縮機２０、減圧器２３、及びポンプ４であり、少なくともいずれかを制御する。圧縮機２０に対しては運転停止又は運転周波数変更、ポンプ４に対しては運転停止又は減速、及び減圧器２３に対しては絞り開度の制御、急閉等がある。
【００４４】
流量異常と判定され、機器駆動制御部９に対して指示を出すときは、例えば、圧縮機２０を対象とする場合、即時運転停止、増速禁止、もしくは、数秒経過ごとに圧縮機２０の運転周波数を数Ｈｚずつ減速、などの運転制御の指示があり得る。また装置の制御において、これらの保護動作は流量低下に対して単一の設定でもよいし、流量低下の程度に応じて複数の設定であってもよい。複数設定する場合であれば、例えば複数の流量基準値を設定し、流量と各流量基準値との大小関係に基づき、段階的に保護動作を行うという設定にする。このような保護制御を実施することで、流量異常による圧縮機２０の故障などをより確実に防止することができる。
【００４５】
報知部１１は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）等の表示画面や液晶画面であり、画面上に情報を出力する。判定結果が流量異常の場合は、異常時処理部８１からの指示により流量異常の表示出力を行う。更に、報知部１１はスピーカー等の音声出力部を備え、画面への表示出力に代え、又は画面への表示出力と共に警報などの音声で情報を出力してもよい。更に、報知部１１は通信回線を有し、遠隔地への通信データ出力などを実施してもよい。また、異常の場合は緊急を要すため、報知部１１に電話回線などを加え、これを通じて、冷凍サイクル装置１のサービスマンへ異常発生を直接出力し、報知してもよい。
【００４６】
報知部１１は、判定結果が流量正常の場合にも、異常時処理部８１からの指示により、報知部１１の基板上に配置されたＬＥＤや液晶などの出力端末で流量正常の表示出力をしてもよい。更に、遠隔地への通信データ出力を実施してもよい。
【００４７】
報知部１１は、判定結果の他に、算定した流量Ｇｗの値を表示してもよい。具体的には、流量Ｇｗが３０ｍ３／ｈである場合には、当該値を表示することとしてもよい。流量Ｇｗを表示することで、機器のユーザや管理者に、運転状態をわかりやすく明示することができ、機器の保守管理、メンテナンスが容易になる。
【００４８】
記憶部１０は、半導体メモリ、ハードディスク装置等のメモリ装置で構成され、流量演算部７での流量演算、異常判定部８での判定に必要な各種データ、及び流量演算結果を記憶する。
【００４９】
冷凍サイクル装置１の一般的な運転動作について図２に基づき説明する。圧縮機２０から吐出された高温高圧のガス冷媒は凝縮器２１へ送られ、ポンプ４等の対象流体送出部により凝縮器２１に供給される対象流体２１０との熱交換作用により冷媒は凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は、減圧器２３にて減圧され、二相冷媒となり蒸発器２２に送られ、非対象流体２２０との熱交換作用により蒸発し、低圧のガス冷媒となる。蒸発器２２にてガス化されたガス冷媒は再び圧縮機２０へ戻る。凝縮器２１で加熱された対象流体２１０は、要求される冷熱負荷３へ導かれる。圧縮機２０は、例えば、冷熱負荷３からの要求に応じ、凝縮器２１内に所望の流量の冷媒が流れるように、演算処理部５の機器駆動制御部９によって制御される。例えば、凝縮器２１に流入する対象流体２１０に対して、凝縮器２１における対象流体流出温度、つまり、対象流体流出温度測定部２６２からの信号がある一定の値になるように、圧縮機２０の運転容量が制御される。
【００５０】
各測定部からの測定値はそれぞれ運転状態情報取得部６に入力される。運転状態情報取得部６は入力された測定値から圧縮機２０の運転周波数Ｆ、吐出冷媒圧力、凝縮器２１での対象流体流入温度Ｔｗｃｉ、対象流体流出温度Ｔｗｏを運転状態情報として取得し、その運転状態情報は流量演算部７に入力される。流量演算部７は運転状態情報と、記憶部１０に記憶されている（１）〜（６）式、及び（１）〜（６）式の算定に必要となる各種データを記憶部１０から取得し、これらに基づき、対象流体２１０の流量Ｇｗを算定する。異常判定部８は、流量Ｇｗを流量異常判定基準値と比較し「流量異常の有無」を判定するとともにその判定結果に基づき必要な処理を設定する。機器駆動制御部９及び報知部１１は、異常判定部８で設定した必要な処理の内容を入力し、必要な処理を実行する。すなわち、機器駆動制御部９は、設定した異常時の処理の内容に基づいて圧縮機２０、減圧器２３、ポンプ４のうち、少なくともいずれか１つに対して運転停止、減速、急閉などの制御を行う。報知部１１は、設定した処理内容に基づいて、必要な表示、警報等の出力を実行する。
【００５１】
次に図３のフロー図を使って冷凍サイクル装置１の動作を流量評価と流量異常判定処理について説明する。図３は対象流体２１０の流量評価処理と流量異常判定処理とを示す。流量評価処理はステップＳＴ１からステップＳＴ９まで、流量異常判定処理はステップＳＴ１０からステップＳＴ１２までである。
【００５２】
運転状態情報取得部６は所定の頻度で各測定部からの測定値を入力して運転状態情報を取得する（ステップＳＴ１）。運転状態情報は、圧縮機２０の運転周波数、吐出冷媒圧力、凝縮器２１での対象流体流入温度Ｔｗｃｉと対象流体流出温度Ｔｗｃｏである。運転周波数は運転周波数測定部２５からの測定値、吐出冷媒圧力は吐出冷媒圧力測定部２７ａ１の測定値、対象流体流入温度Ｔｗｃｉと対象流体流出温度Ｔｗｃｏはそれぞれ対象流体流入温度測定部２６１、対象流体流出温度測定部２６２の測定値から運転状態情報取得部６が取得する。
【００５３】
次に、冷媒循環量設定部７０は冷媒循環量Ｇｒを設定する（ステップＳＴ２）。冷媒循環量Ｇｒは、例えば運転状態情報取得部６が取得した運転状態情報から（１）式に基づき算定され設定される。
【００５４】
流量仮定値設定部７１は、対象流体２１０に対する流量仮定値Ｇｗｋを設定する（ステップＳＴ３）。流量仮定値Ｇｗｋは、例えば設定された冷媒循環量Ｇｒと運転状態情報（対象流体流入温度Ｔｗｃｉと対象流体流出温度Ｔｗｃｏ）から（２）式に基づき算定され設定される。なお、（２）式の凝縮器２１の出入口エンタルピ差ΔＨｃｏｎｄは例えば標準運転データとして記憶部１０に記憶されているものを読み出して使用する。対象流体２１０の密度ρｗ、定圧比熱Ｃｐｗも例えば記憶部１０に記憶されている値を読み出して利用する。
【００５５】
次に、熱伝達率設定部７２は、凝縮器２１に対する冷媒側熱伝達率αｒと対象流体側熱伝達率αｗとを設定する（ステップＳＴ４）。冷媒側熱伝達率αｒ及び対象流体側熱伝達率αｗは、それぞれ、冷媒循環量Ｇｒと（３）式、及び、流量仮定値Ｇｗｋと（４）式、に基づき算定され設定される。比例係数βｒ、βｗ、累乗係数γｒ、γｗはあらかじめ決められ例えば記憶部１０に記憶されており、熱伝達率設定部７２は、（３）式と（４）式に基づき冷媒側熱伝達率αｒと対象流体側熱伝達率αｗとを算定する際に、これらを読み出して使用する。
【００５６】
熱通過率算定部７３は、設定された冷媒側熱伝達率αｒ及び対象流体側熱伝達率αｗと、（５）式とに基づき凝縮器２１での熱通過率Ｋを算定する（ステップＳＴ５）。
【００５７】
その後、流量算定部７４は、算定された熱通過率Ｋと、運転状態情報と、（６）式とから対象流体２１０の流量を推算流量Ｇｗｓとして算定する（ステップＳＴ６）。運転状態情報は、凝縮器２１における対象流体流入温度Ｔｗｃｉ、対象流体流出温度Ｔｗｃｏ、及び運転状態情報測定値から得られる飽和温度（この場合は凝縮温度ＣＴ）である。凝縮温度ＣＴについては、運転状態情報取得部６は、取得された吐出冷媒圧力から、凝縮器２１での冷媒圧力を求め、この冷媒圧力から凝縮温度ＣＴを求める。
【００５８】
次に、流量再算定判定部７５は、推算流量Ｇｗｓが流量仮定値Ｇｗｋと等しいかどうかを判定する（ステップＳＴ７）。ここで「等しい」とは、推算流量Ｇｗｓが流量仮定値Ｇｗｋに対して所定の再算定判定基準値の範囲内に入っていることを言う。
【００５９】
流量再算定判定部７５は、推算流量Ｇｗｓが流量仮定値Ｇｗｋと実質的に等しければ（ステップＳＴ７；ＹＥＳ）、対象流体２１０の流量Ｇｗを推算流量Ｇｗｓに等しい値に設定する（ステップＳＴ９）。これにより流量評価処理が完了する。推算流量Ｇｗｓが流量仮定値Ｇｗｋと実質的に等しくなければ（ステップＳＴ７；ＮＯ）、流量仮定値Ｇｗｋを推算流量Ｇｗｓに置き換えて（ステップＳＴ８）、この置き換えた流量仮定値Ｇｗｋを使って、ステップＳＴ４からステップＳＴ７までの処理が繰り返される。従って、ステップＳＴ７でＹＥＳの判定がなされるまで、すなわち推算流量Ｇｗｓが最新の流量仮定値Ｇｗｋと実質的に等しくなるまで、ステップＳＴ４からステップＳＴ８までの処理が繰り返される。異常判定処理を行わない場合は、ステップＳＴ９で処理は終了する。
【００６０】
異常判定処理を行う場合はステップＳＴ１０以降の処理に移る。流量異常判定部８０は、対象流体２１０の流量Ｇｗが、所定値と比較して適正な流量であるかどうか、すなわち流量が正常か異常かを判定する（ステップＳＴ１０）。適正と判定された場合（ステップＳＴ１０；ＹＥＳ）は、異常時処理部８１は、報知部１１を介して流量正常と出力し（ステップＳＴ１１）、適正と判定されなかった場合（ステップＳＴ１０；ＮＯ）は、流量異常と出力し、機器駆動制御部９を介して必要な機器制御を実行する（ステップＳＴ１２）。報知部１１を介した出力、機器駆動制御部９を介しての機器制御は必須ではない。また、いずれか一方を実行してもよい。
【００６１】
以上説明した冷凍サイクル装置１によれば、流量測定装置を設置せずに、対象流体２１０の絶対流量を求め、流量を常時監視することができる。そのため、流量測定装置を使用していた従来例と異なり冷凍サイクル装置１の機器構成が簡便になり、装置費用の低減を図ることもでき、機器の保守管理、メンテナンス性向上などの効果も奏することができる。従って、簡便な機器構成で対象流体２１０の流量異常の判定も実施できる。
【００６２】
また、冷媒側熱伝達率や対象流体側熱伝達率の変動を考慮して熱交換器の熱通過率を算定し、対象流体流量を求めることにより、冷凍サイクル運転状態の変化、例えば冷媒循環量の増減などに影響されることなく、高精度に流量の絶対値を取得できる。従って、異常判定を行う場合、流量の評価精度が向上するため誤判定を低減できる。
【００６３】
更に、異常判定部８を設けることにより、対象流体２１０の絶対流量及びその流量の異常／正常の判定結果を出力・表示させることができるので、冷凍サイクル装置１のユーザーや管理者に当該装置の運転状態を従来装置よりもわかりやすく明示することができ、機器の保守管理、メンテナンスなどが容易になる。
【００６４】
また、対象熱交換器２１が凝縮器の場合、対象流体２１０の流量低下を検知することにより、圧縮機２０の吐出冷媒圧力（高圧）異常上昇を回避し、圧縮機２０を保護することができる。圧縮機２０の運転に対して、圧縮機容量制御による高圧保護制御などが設けられている場合は、保護制御の頻発を回避して、加熱能力の確保が可能となり、安定した温度での対象流体２１０の供給が可能となる。
【００６５】
実施形態１の変形例について説明する。図３のステップＳＴ２において、冷媒循環量Ｇｒを（１）式から算定する際に、冷媒の密度ρｓを一定値としたが、冷媒の圧力と温度とに基づき求めた密度としてもよい。このときは図４に示すように、圧縮機２０の吸入側の冷媒の圧力と温度を計測するためにそれぞれ吸入冷媒圧力測定部２７ａ２、吸入冷媒温度測定部２７ｂ１を設置する。図３のステップＳＴ１において、運転状態情報取得部６は、それぞれの測定部の測定値を入力して、吸入冷媒圧力と吸入冷媒温度とを取得する。図３のステップＳＴ２において、冷媒循環量設定部７０は、取得された吸入冷媒圧力と吸入冷媒温度とに基づき、冷媒の密度ρｓを算定し、この密度を使って（１）式に基づき冷媒の循環量Ｇｒを算定する。
【００６６】
冷媒の密度ρｓは冷媒の温度と圧力とに依存する量なので、このようにして求めた冷媒の密度ρｓを使用することにより、より精度の高い冷媒循環量Ｇｒを取得することができる。従って、冷媒側熱伝達率や対象流体側熱伝達率の変動を考慮して熱交換器の熱通過率を算定し、対象流体流量を求めることになり、冷凍サイクル運転状態の変化、例えば冷媒循環量の増減、冷媒や対象流体の温度条件の変化などに影響されることなく、高精度に流量の絶対値を取得できるので、この冷媒循環量Ｇｒを使って得られる対象流体２１０の流量Ｇｗの評価精度も向上する。
【００６７】
なお、図１に示す構成をとる冷凍サイクル装置１において、図４に示すようにセンサを設置した場合は、機器駆動制御部９は、減圧器２３の絞りの開度を制御して圧縮機２０の吸入側における冷媒の圧縮機吸入過熱度が所定値となるように蒸発器２２を流れる冷媒の流量を制御することができる。これにより液冷媒が圧縮機２０に戻らない運転を実現する。蒸発器２２での冷媒の蒸発温度は吸入冷媒圧力測定部２７ａ２の測定値から取得した吸入冷媒圧力に基づき圧力損失を考慮して求めた蒸発器２２での冷媒圧力を飽和温度換算することにより求められる。圧縮機吸入過熱度は、吸入冷媒温度測定部２７ｂ１の測定値から取得した吸入冷媒温度から蒸発温度を引くことにより圧縮機吸入過熱度が求められる。なお、蒸発温度については、吸入冷媒圧力から求めるのではなく、図５に示すように蒸発器２２における冷媒温度を計測するための低圧冷媒温度測定部２７ｂ２を設け、その温度測定値を蒸発温度として用いてもよい。
【００６８】
図４において、吸入冷媒圧力測定部２７ａ２や低圧冷媒温度測定部２７ｂ２の設置位置は、それぞれ図示する位置に限られたものではなく、吸入冷媒圧力測定部２７ａ２は蒸発器２２から圧縮機２０の吸入側に至るまでの区間に設置されていればよく、低圧冷媒温度測定部２７ｂ２は蒸発器２２内部の冷媒配管、もしくは蒸発器２２の出入口付近、に設けられていてもよい。
【００６９】
なお、減圧器２３の制御動作は上記に限定されたものではなく、例えば図６に示すように液冷媒温度を測定する液冷媒温度測定部２７ｂ３を設け、凝縮温度から液冷媒温度を引くことにより求められる過冷却度が所定値となるように減圧器２３の絞りの開度を制御することにより冷媒流量を制御してもよい。これにより圧縮機吐出圧力の上昇や吐出冷媒温度の上昇を抑制し、圧縮機２０を保護することができる。
【００７０】
図６において、液冷媒温度測定部２７ｂ３の位置は図示した位置に限られるものではなく、凝縮器２１から減圧器２３に至るまでの区間であれば、何処の場所に設けられていてもよい。
【００７１】
他の変形例について説明する。図３のステップＳＴ２において、冷媒循環量設定部７０は、冷媒循環量Ｇｒを（１）式に基づき算定するとしたが、これに限定する必要はない。例えば、圧縮機２０の性能特性は、圧縮機運転周波数Ｆ、吸入過熱度ＳＨＳ、吸入冷媒圧力Ｐｓ（蒸発温度ＥＴ）、吐出冷媒圧力Ｐｄ（凝縮温度ＣＴ）に依存する。このため、上記の各要素をパラメータとして冷媒循環量Ｇｒ、冷熱能力Ｑｃ等の性能値を算出することができる。そこで、シミュレーションや実際に計測することにより求めた冷媒循環量Ｇｒ或いは冷熱能力Ｑｃの性能値と、圧縮機周波数Ｆ、吸入冷媒圧力Ｐｓ、及び吐出冷媒圧力Ｐｄとの関係を示すパラメータテーブルを予め用意しておく。そして、運転状態情報取得部６によって取得された測定結果と、上述のパラメータテーブルとに基づいて冷媒循環量の予測値ｆＧｒを特定し、特定した当該予測値ｆＧｒを補正することで、冷媒循環量Ｇｒを算出することとしてもよい。具体的には、下記（７）式に基づいて冷媒循環量Ｇｒを算出してもよい。これにより、冷媒の循環量を高精度に求めることができる。なお、γＧｒ（ＳＨＳ）は、パラメータを吸入過熱度ＳＨＳとする関数γＧｒに基づく補正係数である。
【００７２】
【数７】
0005289475.tif 000008
【００７３】
更に、実施形態１の他の変形例について説明する。図３のステップＳＴ３において、流量仮定値設定部７１は、（２）式に基づき対象流体２１０の流量仮定値を求める際に、凝縮器２１での対象流体２１０の密度ρｗと定圧比熱Ｃｐｗを、あらかじめ設定された一定値としていたが、これに限定される必要はない。凝縮器２１での対象流体２１０の密度ρｗと定圧比熱Ｃｐｗは凝縮器２１での対象流体２１０の温度Ｔｗｃに依存するので、密度ρｗと定圧比熱Ｃｐｗを下記（８）式及び（９）式に示すように温度Ｔｗｃの関数形式で与え、凝縮器２１での対象流体２１０の温度Ｔｗｃと（８）式及び（９）式から密度ρｗと定圧比熱Ｃｐｗを求めてもよい。なお、温度Ｔｗｃは、凝縮器２１での対象流体流入温度Ｔｗｃｉ、対象流体流出温度Ｔｗｃｏ、又は両者の平均値などの値とする。
【００７４】
【数８】
0005289475.tif 000009
Ｔｗｃ：凝縮器２１での対象流体温度
【００７５】
【数９】
0005289475.tif 000010
Ｔｗｃ：凝縮器２１での対象流体温度
【００７６】
また、密度ρｗと定圧比熱Ｃｐｗを関数形式で与えるのではなく、Ｔｗｃをパラメータとするデータテーブル形式で与えてもよい。いずれの場合も、記憶部１０に記憶させて、流量仮定値設定部７１は、必要に応じてこれらを読み出して使用する。
【００７７】
このように、密度ρｗと定圧比熱Ｃｐｗを対象流体２１０の温度に依存する量とするので、運転条件の変動があっても、流量仮定値Ｇｗｋを精度よく算定できるため、流量Ｇｗの評価精度が向上する。
【００７８】
更に、他の変形例について説明する。図３のステップＳＴ３において、流量仮定値設定部７１は、上記説明では（２）式に基づき対象流体２１０の流量仮定値を求める際に、冷媒循環量設定部で設定した冷媒循環量Ｇｒと出入口冷媒エンタルピ差ΔＨｃｏｎｄとを利用しているが、これに限定される必要はない。冷媒循環量Ｇｒと出入口冷媒エンタルピ差ΔＨｃｏｎｄとの積は凝縮器２１における冷熱能力Ｑｃ（ここでは凝縮能力又は加熱能力）を意味している。従って、この冷熱能力Ｑｃを圧縮機２０の特性としてあらかじめパラメータテーブル又は関数表示の近似式で与えておくことで、流量仮定値設定部７１は、当該パラメータテーブル等に基づいて、冷熱能力をＱｃを特定し、特定したＱｃを、冷媒循環量Ｇｒと出入口冷媒エンタルピ差ΔＨｃｏｎｄとの積（＝Ｇｒ×ΔＨｃｏｎｄ）として式（２）へ代入することで、簡便に対象流体２１０の流量仮定値を求めることができる。
【００７９】
具体的には、パラメータを運転周波数Ｆ、凝縮温度ＣＴ、蒸発温度ＥＴとして冷熱能力Ｑｃがデータテーブルとして与えられた場合には、流量仮定値設定部７１は、運転周波数Ｆ、凝縮温度ＣＴ、蒸発温度ＥＴに基づいて特定した冷熱能力Ｑｃを、媒循環量Ｇｒと出入口冷媒エンタルピ差ΔＨｃｏｎｄとの積（＝Ｇｒ×ΔＨｃｏｎｄ）として（２）式へ代入する。これにより、簡便に対象流体２１０の流量仮定値を求めることができる。
【００８０】
更に、これまでの説明では、図３のステップＳＴ３において、流量仮定値設定部７１は、（２）式に基づき対象流体２１０の流量仮定値Ｇｗｋを求めているが、これに限る必要はない。例えば、機器使用時の設定流量を記憶部１０に記憶させておき、これを読み出して流量仮定値Ｇｗｋとして設定してもよい。
【００８１】
また、図３のステップＳＴ３において、流量仮定値設定部７１は、冷媒側熱伝達率αｒ、対象流体側熱伝達率αｗを初期設定し、図３のステップＳＴ５、ＳＴ６を実行して得られる推算流量Ｇｗｓを流量仮定値Ｇｗｋとしてもよい。また、熱通過率Ｋを初期設定し、図３のステップＳＴ６を実行して得られる推算流量Ｇｗｓを流量仮定値Ｇｗｋとしてもよい。
【００８２】
更に、図３のステップＳＴ５において、熱通過率算定部７３は、（５）式に基づき熱通過率Ｋを算定するとしたが、これに限定される必要はない。例えば、下記（１０）式に基づいて熱通過率Ｋを算定してもよい。（１０）式は、（５）式に対して凝縮器２１の熱交換の際の伝熱壁による熱伝導抵抗の項を付加したものである。
【００８３】
【数１０】
0005289475.tif 000011
δ：伝熱壁の厚さ［ｍ］
λ：伝熱壁の熱伝導率［ｋＷ／（ｍ２・Ｋ）］
【００８４】
（１０）式で算定した熱通過率Ｋを使用することにより、凝縮器２１の熱交換の際の伝熱壁による熱伝導抵抗を考慮したＫを使って推算流量Ｇｗｓを算定することになるので推算流量Ｇｗｓの算定精度が向上し、流量Ｇｗの評価精度が向上する。
【００８５】
また、図３のステップＳＴ６において、流量算定部７４は、（６）式に基づき対象流体２１０の推算流量Ｇｗｓを算定する際に、凝縮器２１での対象流体２１０の密度ρｗと定圧比熱Ｃｐｗを、あらかじめ設定された一定値としていたが、これに限定される必要はない。凝縮器２１での対象流体２１０の密度ρｗと定圧比熱Ｃｐｗは凝縮器２１での対象流体２１０の温度Ｔｗｃに依存するので、密度ρｗと定圧比熱Ｃｐｗを上記（８）式及び（９）式に示すように温度Ｔｗｃの関数形式で与え、凝縮器２１での対象流体２１０の温度Ｔｗｃと（８）式及び（９）式から密度ρｗと定圧比熱Ｃｐｗを求めてもよい。なお、温度Ｔｗｃは、凝縮器２１での対象流体２１０の流入温度Ｔｗｃｉ、流出温度Ｔｗｃｏ、又は両者の平均値などの値とする。
【００８６】
また、密度ρｗと定圧比熱Ｃｐｗを関数形式で与えるのではなく、Ｔｗｃをパラメータとするデータテーブル形式で与えてもよい。いずれの場合も、記憶部１０に記憶させて、流量仮定値設定部７１は、必要に応じてこれらを読み出して使用する。
【００８７】
このように、密度ρｗと定圧比熱Ｃｐｗを対象流体２１０の温度に依存する量とするので、運転条件の変動があっても推算流量Ｇｗｓを精度よく算定することができ、流量Ｇｗの評価精度が向上する。
【００８８】
更に、図３のステップＳＴ６において、流量算定部７４は、（６）式に基づき対象流体２１０の推算流量Ｇｗｓを算定する際に使用する凝縮器２１での冷媒の飽和温度（凝縮温度ＣＴ）を圧縮機２０の吐出冷媒圧力から求めるとしたが、これに限定する必要はない。凝縮器２１の入口近傍の冷媒温度を測定し、この温度を凝縮器２１での冷媒の飽和温度（凝縮温度ＣＴ）としてもよい。従って、図７に示すように、凝縮器２１の入口近傍に高圧冷媒温度測定部２７ｂ４のセンサを設置し、運転状態情報取得部６は、高圧冷媒温度測定部２７ｂ４の測定値から凝縮器２１の入口近傍の冷媒温度を得る。
【００８９】
このようにして凝縮器２１での冷媒の飽和温度（凝縮温度ＣＴ）を取得することにより、冷媒回路２４の配管内での冷媒の圧力損失の見積もり誤差等を低減することができるため、凝縮器２１での冷媒の飽和温度（凝縮温度ＣＴ）を高精度に得ることができる。従って、（６）式により算定される対象流体２１０の推算流量Ｇｗｓの算定精度が向上し、流量Ｇｗの評価精度が向上する。
【００９０】
なお、冷凍サイクル装置１において、対象流体２１０の流量Ｇｗを求めるためには、異常判定部８、機器駆動制御部９、報知部１１は必ずしも必要な構成要素ではなく省略することができる。
【００９１】
また、本実施形態では、冷媒回路２４が、圧縮機２０、熱交換器２１、２２、減圧器２３から構成されている。これに限らず、冷媒回路２４は、例えば四方弁、アキュムレータ、及びレシーバ等を含んで構成されていてもよい。
【００９２】
実施形態２．
本発明における実施形態２に係る冷凍サイクル装置１は流量較正機能を備えたものである。流量較正は、冷凍サイクル装置の据え付けの際の試運転時等に実施される。流量較正の結果に基づいて、流量Ｇｗの補正の要否と、補正方式が設定され、これらの情報が記憶部１０に記憶される。本実施形態に係る冷凍サイクル装置１では、記憶された補正方式に従って流量Ｇｗが補正され、補正後の流量Ｇｗが最終的な流量Ｇｗとして算出される。本実施形態２に係る冷凍サイクル装置１の流量較正時の構成を図８に示す。
【００９３】
図８及び図１を参照するとわかるように、本実施形態２に係る冷凍サイクル装置２は、冷凍サイクル部２を構成する対象熱交換器２１（以下では凝縮器２１とする）を流れる対象流体２１０の流路に、流量計１２が設置されている点、演算処理部５が流量較正部１３を備えている点で、実施形態１に係る冷凍サイクル装置１と異なっている。流量較正部１３は、補正要否判定部１４、補正方式設定部１５を備える。なお、異常判定部８と機器駆動制御部９は較正処理に不要なため、図８では図示を省略した。
【００９４】
流量計１２は、凝縮器２１を流れる対象流体２１０の実流量Ｇｗａを測定する。常設ではなく流量較正時にのみ設置すればよいので、一時借用するなどして利用することができる。流量較正は冷凍サイクル部２、冷熱負荷３、ポンプ４を所定の運転条件で運転して実施される。そのときの流量計１２の測定値は運転状態情報取得部６に入力され、運転状態情報取得部６は、この測定値から対象流体２１０の実流量Ｇｗａを取得する。
【００９５】
補正要否判定部１４は、流量計１２で流量測定したときに流量再算定判定部７５で求められた流量Ｇｗ、及び流量計で測定された実流量Ｇｗａを入力し、両者の乖離度を例えば（１１）式に従って算定する。乖離度が補正要否判定基準値よりも小さい場合は補正不要、大きい又は等しい場合は補正必要と判定する。
【００９６】
【数１１】
0005289475.tif 000012
【００９７】
補正方式設定部１５は、補正必要という判定結果の場合に、その補正方式を設定し記憶部１０に記憶させ、その後の流量Ｇｗの算定時に行う補正に利用できるようにする。補正方式には例えば、流量Ｇｗを一次式に入れて補正する（流量Ｇｗに比例係数を乗じる補正、流量Ｇｗに定数を加減するだけの補正を含む）補正方式や、推算流量Ｇｗｓの算定に使用する運転状態情報（圧力、温度）を例えば一次式に入れて補正する（測定され取得された圧力や温度に比例係数を乗じる補正、定数を加減するだけの補正を含む）ことにより推算流量Ｇｗｓを補正する補正方式等がある。補正対象となる運転状態情報は凝縮器２１での対象流体流入温度Ｔｗｃｉ、対象流体流出温度Ｔｗｃｏ、吐出冷媒圧力、及び高圧冷媒温度の少なくともいずれか１つである。また、補正対象は、対象流体を算出する途中で算出される演算値等であってもよい。この演算値は、例えば式（６）の分母の対数項ｌｎ｛（ＣＴ−Ｔｗｃｉ）／（ＣＴ−Ｔｗｃｏ）｝等である。
【００９８】
このように補正方式が決まり補正方式の手順を記憶部１０に記憶させた後は、通常の冷凍サイクル装置１の運転が開始される。なお、冷凍サイクル装置１の構成は、図１に示される構成と同じである。ただし、流量演算部７の各要素が実行する処理内容は、補正方式に応じた部分が実施形態１の場合とは一部異なる。
【００９９】
例えば、流量Ｇｗを一次式に代入する等の所定の処理を施す補正方式を実行する場合は、流量再算定判定部７５は、推算流量Ｇｗｓが流量仮定値Ｇｗｋと等しいと判定した後、記憶部１０から流量較正時に記憶された補正方式に係る関数又はデータを読み出す。そして、読み出した関数又はデータに基づき流量Ｇｗの補正を行い、補正後の値を新たに流量Ｇｗとする。運転状態情報（圧力、温度）を所定の方式で補正する場合は、運転状態情報取得部６が、対象となる運転状態情報に対して同様の補正処理を実行する。
【０１００】
なお、図８では実流量Ｇｗａを取得するために流量計１２を設置したが、流量計１２の測定値ではなく所定の運転条件、例えば定格条件での標準流量を記憶部１０に記憶させ、これを読み出して使用してもよい。この方法に依れば流量計１２を接続する必要がなく簡便に流量較正が実施できる。一方、流量計１２を使用する場合は、較正精度が向上するので、より精度のよい補正を実行することが可能となる。
【０１０１】
流量較正処理について図９のフロー図に従って説明する。まず、図８の構成を有する冷凍サイクル装置１を所定の運転条件にて運転し、流体の流量補正に適した運転状態となるように機器の運転制御を行う（ステップＳＴ２０）。ここでは各種測定部による運転制御に必要な運転状態情報の測定と測定結果の運転状態情報取得部６への入力が行われる（フロー図では明示していない）。所定の運転条件とは、例えば機器の定格条件のことを意味し、対象流体２１０の温度、外気温、圧縮機２０の運転周波数などの定められた運転条件を意味する。運転制御では、まず各測定部で運転時の冷凍サイクル部２及び対象流体２１０の圧力、温度などの運転状態情報を測定し、運転状態情報取得部６が測定値を取得する。次に、演算処理部５において、取得した運転状態情報に基づいて、圧縮機２０の吸入過熱度に代表される指標について、制御目標値に対する偏差などの制御値を演算する。そして、算出した偏差が小さくなるように、機器駆動制御部９（図示省略）を介して各アクチュエータ（圧縮機２０、減圧器２３、対象流体２１０用のポンプ４等）を制御する。以下、各アクチュエータの動作について説明する。
【０１０２】
機器駆動制御部９は、凝縮器２１での対象流体流出温度が目標値（例えば４５℃）となるように圧縮機２０の運転周波数を調整する。減圧器２３は、圧縮機２０の吸入過熱度（圧縮機２０の吸入冷媒温度から圧縮機２０の吸入冷媒圧力を飽和温度換算した値を引いた値）が目標値（例えば５℃）となるように、絞りの開度を調整制御する。
【０１０３】
なお、対象流体２１０の流量補正に適した運転状態となるような運転制御は、上記に示す制御方法に限定されるものではない。例えば、圧縮機２０を、運転周波数が一定になるように制御してもよい。また、例えば凝縮温度及び蒸発温度が目標値となるように、圧縮機２０の運転周波数を制御してもよい。また、例えば凝縮温度及び蒸発温度のいずれか１つが目標値となるように圧縮機２０の運転周波数を制御してもよい。このとき、蒸発器２２が空気熱交換器である場合は、空気を蒸発器２２に送出する手段であるファンの回転数を同時に制御してもよい。なお、圧縮機２０で凝縮温度のみを制御する場合において、蒸発器２２が空気熱交換器である場合は、送風用のファンの回転数を制御することで、蒸発温度を制御することができる。また、蒸発器２２が水熱交換器である場合は、減圧器２３の絞りの開度を制御することで、蒸発温度を制御することができる。
【０１０４】
また、上記の運転制御では、減圧器２３の絞りの開度調整による圧縮機２０の吸入過熱度制御について説明した。これに限らず、蒸発器２２出口における蒸発器２２出口過熱度（蒸発器２２出口付近の冷媒温度（低圧冷媒温度）から蒸発器２２の飽和温度を差し引いた値）を、目標値に収束させるための蒸発器出口過熱度制御や、凝縮温度から液冷媒温度測定部２７ｂ３の測定値を引くことにより求められる過冷却度を、目標値に収束させるための過冷却度制御を実施してもよい。更に、吐出冷媒温度を目標値に収束させるための吐出冷媒温度制御や、吐出冷媒温度から凝縮温度を引くことにより求められる吐出冷媒過熱度を目標値に収束させるための吐出冷媒過熱度制御を行ってもよい。
【０１０５】
次に、ステップＳＴ２０の機器の運転制御の安定を判別する（ステップＳＴ２１）。制御目標値である、圧縮機吸入過熱度と対象流体流出温度測定部２６２の測定値がそれぞれ目標に対して所定の範囲（例えば±２％など）に入っているか否かにより冷凍サイクルの安定度を判定する。この判定を実行する判定部は図８では省略している。判定の結果がＹＥＳであればＳＴ２２へ、ＮＯであれば補正せず終了する。なお、ここで終了した場合は再度流量較正処理へ戻っても良いし、そのまま図３に示す流量評価＆異常判定処理へ移行してもよい。
【０１０６】
次に、運転状態情報取得部６は、各測定部からの入力により流量算定のために必要な運転状態情報を取得するとともに流量計１２から対象流体２１０の実流量Ｇｗａを取得する（ステップＳＴ２２）。なお、実流量Ｇｗａについては、例えば記憶部１０に予め所定の運転条件での標準流量値を記憶させておいて、それを実流量Ｇｗａとして用いてもよいし、対象流体２１０の流路に流量計１２を接続して流量を測定し、測定された流量を実流量Ｇｗａとして用いてもよい。運転状態情報はステップＳＴ２０で既に取得されているが、流量算定用として明示した。このステップＳＴ２２は図３のフロー図のステップＳＴ１と同じ内容である。
【０１０７】
流量演算部７は、運転状態情報取得部６が取得した運転状態情報に基づき対象流体２１０の流量Ｇｗを算定する（ステップＳＴ２３）。ステップＳＴ２３は、図３のステップＳＴ２〜ＳＴ９の内容と同一である。
【０１０８】
流量Ｇｗが算定されたら、補正要否判定部１４は、流量Ｇｗの実流量Ｇｗａからの乖離度を算定し、補正要否判定基準値よりも大きいかどうか判定する（ステップＳＴ２４）。乖離度絶対値が補正要否判定基準値（例えば５％）よりも大きい場合（ステップＳＴ２４；ＹＥＳ）、算定された流量Ｇｗは補正の必要があると判断され、補正方式設定部１５は、流量Ｇｗが実流量ｗｃａと所定の誤差範囲で等しくなるように補正方式を設定し、記憶部１０に記憶する（ステップＳＴ２５）。補正方式については既に説明したとおりである。一方、乖離度が補正要否判定基準値よりも大きくない場合（ステップＳＴ２４；ＮＯ）、算定された流量Ｇｗは補正の必要がないと判断され、流量較正処理を終了する。
【０１０９】
流量較正処理終了後の流量評価＆異常判定処理は図３に示すフロー図と同じであるが、一部のステップの内容を次のように変更する。流量Ｇｗの直接補正処理を施す補正方式の場合は、流量再算定判定部７５は、図３のステップＳＴ９で得られるＧｗに記憶部１０に記憶されている補正方式、例えば一次式を読み出し、この一次式に流量Ｇｗを代入して求めた値を新たにＧｗとする。また、運転状態情報に補正処理を施して間接的に流量Ｇｗを補正するという補正方式の場合は、運転状態情報取得部６は、補正対象となる運転状態情報に対する補正方式、例えば一次式を記憶部１０から読み出し、この一次式に図３のステップＳＴ１で得られる補正対象として設定されている運転状態情報を代入して求めた値を新たにその運転状態情報とする。
【０１１０】
なお、較正処理により補正不要と判定されたときの補正方式を流量Ｇｗに１を乗じる補正とするか、０を加減算する補正にすれば補正の有無に依らず流量評価処理を統一できる。
【０１１１】
このようにして定めた補正方式により対象流体の流量Ｇｗの補正を行うことで、各測定部のバラツキ等に起因して測定値に生じる誤差による流量Ｇｗの誤差を除去あるいは低減することができる。そのため流量を高精度に評価することができる。また、流量異常判定に用いる流量Ｇｗの評価精度を向上させることができるので、異常判定における誤判定を低減できる。
【０１１２】
上記の説明では対象熱交換器２１は凝縮器であるとしたが、蒸発器の場合であっても所定の運転条件での運転が実施できれば、補正に関する処理はそのまま実施でき、本実施形態２で説明した効果と同様の効果を奏することができる。
【０１１３】
実施形態３．
実施形態３では対象熱交換器２１（凝縮器２１の場合を例示する）へのスケール付着や汚れ等、流量異常以外の異常の判定が可能な冷凍サイクル装置１について説明する。実施形態３に係る冷凍サイクル装置１の構成例を図１０に示す。図１と異なる点は異常判定部８が、流量異常判定部８０、異常時処理部８１に加えて流路異常判定部８２を備えていることである。その他については図１と同じであるから説明を省略する。流路とは対象熱交換器２１の熱交換に係る流路を言う。すなわち対象熱交換器２１における対象流体２１０の流路、及び対象熱交換器２１における冷媒回路２４を含む。
【０１１４】
運転状態情報取得部６が取得する運転状態情報は、凝縮器２１の飽和温度（凝縮温度）、冷媒流入温度、凝縮器２１での対象流体２１０の流入温度、流出温度である。凝縮温度は、これまで説明したように圧縮機２０の吐出冷媒圧力等から求めることができる。
【０１１５】
流路異常判定部８２は、凝縮器２１での温度情報に基づき凝縮器２１の流路の異常を判定する。温度情報については後述するが、運転状態情報取得部６で取得した運転状態情報を利用する。運転状態情報は、図１０においては流量演算部７を介して流路異常判定部８２に入力されるとしているが、運転状態情報取得部６から直接入力されてもよい。
【０１１６】
異常時処理部８１は、流量異常判定部８０での流量異常判定結果に加えて流路異常判定部８２での流路異常判定結果を入力して、両判定結果から異常時の処理を設定し、機器駆動制御部９及び報知部１１の少なくとも一方に必要な指示を出力する。
【０１１７】
流路異常判定について、図１１に基づき説明する。図１１は横軸を凝縮器２１の位置、縦軸を温度とし、冷媒及び対象流体２１０の温度の凝縮器２１の位置による依存性を示したものである。冷媒の温度については正常時と異常時の両方について例示している。図１１の上方の図は凝縮器２１とその中での冷媒の状態を示す模式図である。対象流体２１０と冷媒とが対向流の場合についての図である。横軸の位置ａが凝縮器２１への対象流体２１０の入口であり、冷媒の出口、横軸の位置ｂが凝縮器２１への対象流体２１０の出口であり、冷媒の入口である。冷媒は気相状態で位置ｄから凝縮器２１に入り、位置ｃまでは気相状態、位置ｃから位置ｂまでは気相、液相の二相混合状態、位置ｂからは液相状態で位置ａで凝縮器２１から出て行く。対象流体２１０は位置ａから凝縮器２１に入り、位置ｄから出て行く。
【０１１８】
冷媒温度は、位置ｄでＴｃｉ、位置ｃから位置ｂまで凝縮温度ＣＴ、位置ａでＴｃｏ、である。対象流体温度は、凝縮器２１の入口（位置ａ）でＴｗｃｉ、出口（位置ｄ）でＴｗｃｏで、入口から出口まで単調に温度が増加する。
【０１１９】
図１１で正常時とは凝縮器２１や対象流体２１０の送出手段であるポンプ４に異常がなく所望の流量を出力している状態、異常時とは凝縮器２１のスケール付着や汚れ、破損、若しくはポンプ４の故障により凝縮器２１が熱交換器としての機能を低下させている状態である。この時、凝縮器２１での熱交換量Ｑｃ［ｋＷ］は次式で表される。
【０１２０】
【数１２】
0005289475.tif 000013
Ｋｔ：温度差基準の熱通過率［ｋＷ／（ｍ２・K）］
ΔＴ：凝縮器冷媒温度（凝縮温度）と対象流体温度の差［℃］
【０１２１】
凝縮器２１が正常時に対してスケール付着や汚れがあった場合、経年劣化で破損した場合、対象流体送出部であるポンプ４が故障した場合には伝熱面積Ａもしくは熱通過率Ｋｔが低下するため、同一の負荷を処理するためにはΔＴが大きくなる。従って、図１１に示すように凝縮器２１の入口冷媒温度Ｔｃｉ、凝縮温度ＣＴが上昇する。その結果、凝縮器２１における対象流体２１０の流入温度Ｔｗｃｉ及び流出温度Ｔｗｃｏの平均値と、凝縮温度ＣＴとの温度差が正常時の温度差よりも増加する。凝縮器２１の温度は二相域が支配的であるため、凝縮温度ＣＴと対象流体２１０の出入口平均温度（Ｔｗｃｉ＋Ｔｗｃｏ）／２との温度差をｄＴｃとして、ｄＴｃを（１２）式におけるΔＴとすることにより、凝縮温度ＣＴ、凝縮器入口冷媒温度Ｔｃｉ、ｄＴｃの少なくとも１つを凝縮器２１の汚れやポンプ４等の対象流体送出部の故障の指標として選択することができる。
【０１２２】
例えば、正常時のΔＴを初期運転時に記憶部１０に記憶しておき、異常状態をＡ×Ｋｔの値が正常時の５０％に低下した状態として、異常時の判定基準（流路異常判定基準値）を正常時のΔＴの２倍として設定しておけば、凝縮器２１のスケール付着、汚れ、破損、ポンプ４等の対象流体送出部の故障による異常を判定することができる。
【０１２３】
なお、ここでは凝縮温度ＣＴ、凝縮器入口冷媒温度Ｔｃｉ、ΔＴを凝縮器２１の性能低下の指標として説明したが、指標はこれに限定されるものではなく、凝縮器２１の過冷却度ＳＣや過冷却度ＳＣをΔＴで除した液相部の冷媒の温度効率のような指標を指標として流路異常検知に使用しても良い。過冷却度ＳＣは図１１に示すように凝縮器２１の凝縮温度ＣＴから凝縮器出口冷媒温度Ｔｃｏを差し引いた値である。この場合は運転状態情報取得部６は凝縮器出口冷媒温度を取得する。
【０１２４】
流路異常判定によれば、流量異常も含めて、対象熱交換器２１の配管にスケール付着や汚れがあった場合や経年劣化で破損した場合、ポンプ４等の異常による流量低下等、対象流体２１０の流路（対象熱交換器２１を含む）の異常全般の有無を判定することができる。
【０１２５】
流路異常判定と流量異常判定とを併用すれば、流路異常判定で異常と判定された場合に、流量異常判定結果を参照することにより、その異常が流量異常に依るものなのかそれ以外の要因によるものなのかを判別することが可能となる。異常要因を特定できることで異常時処理部８１で指示する機器駆動制御部９による機器制御を装置保護等の観点からより適切なものとすることができる。
【０１２６】
なお、上記各実施形態での説明では、対象熱交換器２１が凝縮器２１であり、非対象熱交換器２２が蒸発器２２であるとして説明したが、それぞれの熱交換器の役割を逆にしてもよい。対象熱交換器２１が蒸発器２１で、非対象熱交換器２２が凝縮器２２の場合は、図１の冷媒回路２４を流れる冷媒の方向は破線矢印に示される方向になる。この場合、蒸発器２１における対象流体流入温度測定部２６１と対象流体流出温度測定部２６２のそれぞれのセンサの設置位置を、図１２に示されるように、互いに入れ替えることになる。そして、圧縮機２０の吐出側と吸入側を逆にして冷媒回路２４に接続するか、又は例えば冷媒回路２４に四方弁を付加し、弁の切り替え制御により冷媒の流れる方向を破線矢印に示される向きにする必要がある。また、対象流体２１０の流量仮定値Ｇｗｋは、下記（１３）式を用いて求める。そして、対象流体２１の推算流量Ｇｗｓは、下記（１４）を用いて求める。
【０１２７】
【数１３】
0005289475.tif 000014
Ｔｗｉ：蒸発器２１への対象流体流入温度［℃］
Ｔｗｏ：蒸発器２１からの対象流体流出温度［℃］
ρｗ：蒸発器２１での対象流体密度［ｋｇ／ｍ３］
Ｃｐｗ：蒸発器２１での対象流体定圧比熱［ｋＪ／ｋｇ・Ｋ］
ΔＨｅｖａ：蒸発器２１出入口での冷媒のエンタルピ差［ｋＪ／ｋｇ］
【０１２８】
【数１４】
0005289475.tif 000015
ＥＴ：蒸発器２１での蒸発温度［℃］
Ａ  ：蒸発器２１の熱交換に係る伝熱面積［ｍ２］
【０１２９】
次に、熱交換器２１を蒸発器２１として利用する場合の異常判定手順について、図１３を参照しつつ説明する。図１３に示される座標系の横軸は、蒸発器２１での位置を示し、縦軸は、蒸発器２１及び対象流体２１０の温度を示している。また、図１３における破線は、流路に異常が無く正常に熱交換が行われている正常状態時の、蒸発器２１における位置と温度との関係を示しており、実線は、流路に異常がある異常状態時の、蒸発器２１における位置と温度との関係を示している。
【０１３０】
なお、正常状態とは、蒸発器２１やポンプ４等に異常がなく、所望の流量の対象流体２１０が循環している状態である。また、異常状態とは、蒸発器２１に汚れの付着や破損が生じ、或いはポンプ４の出力が何らかの要因で低下し、循環する対象流体２１０の流量が低下した状態である。
【０１３１】
また、位置ａは、蒸発器２１における対象流体２１０の入口の位置を示し、位置ｂは、蒸発器２１における対象流体２１０の出口の位置を示している。冷媒は液相状態で位置ｄから凝縮器２１に入り、位置ｃまでは液相状態、位置ｃから位置ｂまでは液相、気相の二相混合状態、位置ｂから位置ａまでは気相状態となる。一方、対象流体２１０は位置ａから凝縮器２１に入り、位置ｄから流出する。
【０１３２】
冷媒と対象流体との間で交換される熱量Ｑｅ（熱交換量）は、下記（１５）式で示される。
【０１３３】
【数１５】
0005289475.tif 000016
Ｋｈ：エンタルピ基準の熱通過率［ｋＷ／（ｍ２・KＪ／ｋｇ）］
ΔＨ：蒸発器の冷媒温度（蒸発温度）と対象流体温度のエンタルピ差［ｋＪ／ｋｇ］
【０１３４】
蒸発器２１の状態が異常状態である場合には、上記（１５）式に示される伝熱面積Ａもしくは熱通過率Ｋｈが低下する。このため、冷媒と対象流体との間での熱交換量Ｑｅが一定であるとすると、ΔＨが大きくなければならない。したがって、図１３を参照するとわかるように、異常状態では、蒸発温度ＴＥが次第に低下していき、対象流体２１０の入口での温度Ｔｗｉと出口での温度Ｔｗｏとの平均温度（Ｔｗｉ＋Ｔｗｏ）／２との温度差ｄＴｅが増加する。
【０１３５】
そこで、冷凍サイクル装置１では、蒸発温度ＥＴと、当該蒸発温度ＥＴと対象流体の平均温度との温度差ｄＴｅとを指標として、流量の異常を検知する。具体的には、冷凍サイクル装置１の立ち上げ時等に、正常時のｄＴｅの値ｄＴｅ１を記憶しておく。そして、異常状態が、伝熱面積Ａと熱通過率Ｋｈの積（＝Ａ×Ｋｈ）が、正常状態のときの値の５０％以下になったときと定義して、温度差ｄＴｅについての閾値を、正常時のｄＴｅの値ｄＴｅ１の２倍に設定する。冷凍サイクル装置１では、温度差ｄＴｅと、閾値（＝２・ｄＴｅ１）とを比較して、温度差ｄＴｅが、閾値以上となった場合に、装置に異常が発生したと判断する。
【０１３６】
図１４は図１、図２、図４〜６、図７、図８、図１０に示す冷凍サイクル装置１の制御に関連するハードウェア構成例を示すブロック図である。冷凍サイクル装置１は、制御部１００、主記憶部１１０、外部記憶部１２０、入出力部１３０、及び入出力部１３０を備える。操作部１４０、表示部１５０を備えてもよい。主記憶部１１０、外部記憶部１２０、入出力部１３０、操作部１４０、表示部１５０、はいずれも内部バス１６０を介して制御部１００に接続されている。
【０１３７】
制御部１００はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等から構成され、外部記憶部１２０に記憶されている制御プログラム２００に従って、本装置の処理を実行するとともに実施形態１〜３に記載した記憶対象となるデータを記憶する。
【０１３８】
主記憶部１１０はＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ−Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成され、外部記憶部１２０に記憶されている制御プログラム２００をロードし、制御部１００の作業領域として用いられる。制御プログラム２００を破線で表示しているのは、制御プログラム２００は冷凍サイクル装置１の動作時にだけ外部記憶部１２０から主記憶部１１０に読み出されるためである。
【０１３９】
外部記憶部１２０は、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ  Ｒａｎｄｏｍ−Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ−ＲＷ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ  ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）等の不揮発性メモリから構成される。外部記憶部１２０は、これまでの実施の形態で説明した各種処理を制御部１００に行わせるためのプログラムを記憶する。また、このプログラムを実行する制御部１００の指示に従って、外部記憶部１２０に記憶されているデータを制御部１００に供給し、制御部１００から供給されたデータを記憶する。図１、図２、図４〜６、図７、図８、図１０の記憶部１０は、外部記憶部１２０により構成される。
【０１４０】
操作部１４０はキーボードおよびマウスなどのポインティングデバイス等と、キーボードおよびポインティングデバイス等を内部バス１６０に接続するインタフェース装置から構成されている。図１、図２、図４〜６、図７、図８、図１０では明示していないが、ユーザーからの入力はこの操作部１４０を介して実行される。
【０１４１】
表示部１５０は、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）またはＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などから構成される。図１、図２、図４〜６、図７、図１０の報知部１１はこの表示部１５０である。表示部１５０に変えて、又は表示部１５０と共にスピーカーや無線通信部を備えてもよい。
【０１４２】
図１、図２、図４〜６、図７、図８、図１０に示す冷凍サイクル装置１の演算処理部５は制御部１００と主記憶部１１０で構成され、記憶部１０は外部記憶部１２０で構成される。なお、入出力部１３０は図１、図２、図４〜６、図７、図８、図１０では明示していないが、各センサ２５〜２７からの信号の入力、報知部１１への出力、機器駆動制御部９から圧縮機２０、減圧器２３、ポンプ４への制御用信号の出力は入出力部１３０を介して行われる。
【０１４３】
このような構成により、図３及び図９に示すフロー図に記載された処理手順を上記制御プログラム２００に実行させることができる。そして、その実行により図１、図２、図４〜６、図７、図８、図１０に示す各構成要素はその機能を果たすことができ、その結果実施形態１〜３に係る発明の内容を実現することができる。
【０１４４】
なお、制御プログラム２００は、必ずしも外部記憶部１２０に記憶される必要はなく、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に制御プログラム２００を記憶し、制御部１００が記録媒体の読み取り装置を介して記録媒体に記録された制御プログラム２００を読み込み、これを実行してもよい。
【符号の説明】
【０１４５】
１  冷凍サイクル装置
２  冷凍サイクル部
３  冷熱負荷
４  対象流体送出部（ポンプ）
５  演算処理部
６  運転状態情報取得部
７  流量演算部
８  異常判定部
９  機器駆動制御部
１０  記憶部
１１  報知部
１２  流量計
１３  流量較正部
１４  補正要否判定部
１５  補正方式設定部
２０  圧縮機
２１  熱交換器（対象熱交換器、凝縮器）
２２  熱交換器（非対象熱交換器、蒸発器）
２３  減圧器
２４  冷媒回路
２５  運転周波数測定部
２６  対象流体温度測定部
２６１   対象流体流入温度測定部
２６２   対象流体流出温度測定部
２７  冷媒状態量測定部
２７ａ  冷媒圧力測定部
２７ａ１  吐出冷媒圧力測定部
２７ａ２  吸入冷媒圧力測定部
２７ｂ   冷媒温度測定部
２７ｂ１  吸入冷媒温度測定部
２７ｂ２  低圧冷媒温度測定部
２７ｂ３  液冷媒温度測定部
７０  冷媒循環量設定部
７１  流量仮定値設定部
７２  熱伝達率設定部
７３  熱通過率算定部
７４  流量算定部
７５  流量再算定判定部
８０  流量異常判定部
８１  異常時処理部
８２  流路異常判定部     
２１０  熱交換用流体（対象流体）
２２０  熱交換用流体（非対象流体）
【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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【図１３】
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【図１４】
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