(57)【要約】  冷凍装置（１）は、冷媒が循環する冷媒回路と、冷媒の量の不足を検知する複数の冷媒不足検知機能を実行する制御装置（１００）と、制御装置（１００）に設定する動作モードを入力する入力装置（１１０）とを備える。動作モードは、省エネルギー性を重視する第１モードと、信頼性が確保される範囲であれば冷凍装置（１）の運転を許容する第２モードとを含む。制御装置（１００）は、入力装置（１１０）から設定された動作モードに応じて複数の冷媒不足検知機能のうちのいずれの検知結果を有効としいずれの検知結果を無効とするかを決定し、有効とした検知結果が冷媒不足を示す場合に、冷媒不足を報知する。
2020208714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を用いて冷却を行なう冷凍装置であって、
前記冷媒が循環する冷媒回路と、
前記冷媒の量の不足を検知する複数の冷媒不足検知機能を実行する制御装置と、
前記制御装置に設定する動作モードを入力する入力装置とを備え、
冷媒不足を検知する冷媒の量に差が生じる複数の冷媒不足検知方法を備える、冷凍装置。
【請求項２】
前記動作モードは、
冷媒の量が省エネルギー性を重視した判定値よりも減少した場合に冷媒不足を検知する第１モードと、
冷媒の量が、前記判定値よりもさらに減少し、不冷または前記冷凍装置の信頼性が確保されない範囲になって初めて冷媒不足検知を行なう第２モードとを含む、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記入力装置から設定された動作モードに応じて前記複数の冷媒不足検知機能のうちのいずれの検知結果を有効としいずれの検知結果を無効とするかを決定し、
有効とした検知結果が冷媒不足を示す場合に、冷媒不足を報知する、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記複数の冷媒不足検知機能は、第１グループと、第２グループとに分類され、
前記制御装置は、前記複数の冷媒不足検知機能の実行を指定する少なくとも第１の設定および第２の設定が選択可能に構成され、
前記第１の設定では、前記複数の冷媒不足検知機能のうち、前記第１グループに属する検知機能が有効となり、前記第１グループに属さない検知機能が無効となり、
前記第２の設定では、前記複数の冷媒不足検知機能のうち、前記第２グループに属する検知機能が有効となり、前記第２グループに属さない検知機能が無効となり、
前記動作モードとして前記第１モードが設定された場合には、前記第１の設定が選択され、
前記動作モードとして前記第２モードが設定された場合には、前記第２の設定が選択される、請求項２に記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記複数の冷媒不足検知機能の実行を指定する第３の設定および第４の設定がさらに選択可能に構成され、
前記第３の設定では、前記複数の冷媒不足検知機能のすべてが有効となり、
前記第４の設定では、前記複数の冷媒不足検知機能のすべてが無効となる、請求項４に記載の冷凍装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記入力装置からの入力に応じて、前記複数の冷媒不足検知機能のいずれが第１グループに属し、いずれが第２グループに属するかを変更可能に構成される、請求項４に記載の冷凍装置。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記複数の冷媒不足検知機能の各々について、有効とするか無効とするかを設定可能なスイッチと、
前記動作モードを記憶するメモリと、
前記メモリに記憶された前記動作モードと前記スイッチの設定とに基づいて、有効とする冷媒不足検知機能を決定するプロセッサとを含む、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記複数の冷媒不足検知機能のうちの少なくとも１つについて、検知に用いるパラメータを変更し、冷媒不足として検知する冷媒量を変更可能に構成される、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項９】
前記複数の冷媒不足検知機能は、第１グループと、第２グループとに分類され、
前記制御装置は、前記第２グループに属する冷媒不足検知機能において冷媒不足が検知された場合には、前記第１グループに属する冷媒不足検知機能において冷媒不足が検知された場合と異なる報知方法で、冷媒不足を報知する、請求項１に記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平６−２７３０１３号公報（特許文献１）は、冷媒漏れをできるだけ早い時点で検出して信頼性を高めた冷凍サイクル装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２７３０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、特開平６−２７３０１３号公報（特許文献１）に開示された方法よりもさらに正確かつ早期に冷媒漏れを検出する方法も検討されている。そして、冷媒漏れを確実に検知できるように、複数の冷媒不足検知方法を実装した冷凍装置も検討されている。【０００５】
冷凍装置に複数の冷媒不足検知方法を実装する場合、各々の方法に従って冷媒不足状態を判定することが考えられる。しかしながら、冷媒不足検知方法は、冷媒の不足量に対する厳しさの判定がまちまちである。複数の冷媒不足検知方法を実装した冷凍装置において、ユーザの希望に関わらずすべての冷媒不足検知方法が実行されると、ユーザによっては希望しない異常報知がされ、煩わしく感じる場合がある。【０００６】
この発明の目的は、ユーザが希望する性能を発揮するための冷媒量に合わせた冷媒不足検知方法が実行される冷凍装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、冷媒を用いて冷却を行なう冷凍装置に関する。冷凍装置は、冷媒が循環する冷媒回路と、冷媒の量の不足を検知する複数の冷媒不足検知機能を実行する制御装置と、制御装置に設定する動作モードを入力する入力装置とを備える。動作モードは、省エネルギー性を重視する第１モードと、信頼性が確保される範囲であれば冷凍装置の運転を許容する第２モードとを含む。制御装置は、入力装置から設定された動作モードに応じて複数の冷媒不足検知機能のうちのいずれの検知結果を有効としいずれの検知結果を無効とするかを決定し、有効とした検知結果が冷媒不足を示す場合に、冷媒不足を報知する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の冷凍装置によれば、複数の冷媒不足検知方法が実行可能に構成された冷凍装置において、ユーザが希望する性能を発揮するための冷媒量に合わせた冷媒不足検知方法を有効にすることができるので、ユーザが希望しない冷媒不足の警告がされることを避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の実施の形態１に従う冷凍装置の全体構成図である。
【図２】冷媒不足が発生していない正常時におけるヒータ７２周辺の冷媒の状態を概念的に示す図である。
【図３】実施の形態１の冷凍装置の冷媒不足検知制御の処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】本開示の実施の形態２に従う冷凍装置の全体構成図である。
【図５】実施の形態２で実行可能な冷媒不足の検知方法（１）〜（９）を列挙した図である。
【図６】検知方法（１）〜（９）と冷媒量との関係を示した図である。
【図７】実施の形態２の冷凍装置の冷媒不足検知制御の処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組み合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本開示の実施の形態１に従う冷凍装置の全体構成図である。なお、図１では、冷凍装置における各機器の接続関係および配置構成を機能的に示しており、物理的な空間における配置を必ずしも示すものではない。
【００１２】
図１を参照して、冷凍装置１は、室外機２と、室内機３とを備える。室外機２は、圧縮機１０と、凝縮器２０と、ファン２２と、液溜器３０と、熱交換器４０と、ファン４２と、配管８０〜８３，８５とを含む。また、室外機２は、配管８６，８７と、冷媒量検出部７０と、圧力センサ９０，９２と、制御装置１００と、入力装置１１０とをさらに含む。室内機３は、膨張弁５０と、蒸発器６０と、ファン６２と、配管８４とを含む。室内機３は、配管８３，８５によって室外機２に接続されている。
【００１３】
配管８０は、圧縮機１０の吐出ポートと凝縮器２０とを接続する。配管８１は、凝縮器２０と液溜器３０とを接続する。配管８２は、液溜器３０と熱交換器４０とを接続する。配管８３は、熱交換器４０と膨張弁５０とを接続する。配管８４は、膨張弁５０と蒸発器６０とを接続する。配管８５は、蒸発器６０と圧縮機１０の吸入ポートとを接続する。配管８６は、配管８２と冷媒量検出部７０とを接続する。配管８７は、冷媒量検出部７０と配管８５とを接続する。
【００１４】
圧縮機１０は、配管８５から吸入される冷媒を圧縮して配管８０へ出力する。圧縮機１０は、制御装置１００からの制御信号に従って回転数を調整するように構成される。圧縮機１０の回転数を調整することで冷媒の循環量が調整され、冷凍装置１の能力を調整することができる。圧縮機１０には種々のタイプのものを採用可能であり、たとえば、スクロールタイプ、ロータリータイプ、スクリュータイプ等のものを採用し得る。
【００１５】
凝縮器２０は、圧縮機１０から配管８０に出力された冷媒を凝縮して配管８１へ出力する。凝縮器２０は、圧縮機１０から出力された高温高圧のガス冷媒が外気と熱交換（放熱）を行なうように構成される。この熱交換により、冷媒は凝縮されて液相に変化する。ファン２２は、凝縮器２０において冷媒が熱交換を行なう外気を凝縮器２０に供給する。ファン２２の回転数を調整することにより、圧縮機１０の吐出側の冷媒圧力（高圧側圧力）を調整することができる。
【００１６】
液溜器３０は、凝縮器２０によって凝縮された高圧の液冷媒を貯留する。熱交換器４０は、液溜器３０から配管８２に出力された液冷媒がさらに外気と熱交換（放熱）を行なうように構成される。冷媒は、熱交換器４０を通過することによって、過冷却された液冷媒となる。ファン４２は、熱交換器４０において冷媒が熱交換を行なう外気を熱交換器４０に供給する。
【００１７】
膨張弁５０は、熱交換器４０から配管８３へ出力された冷媒を減圧して配管８４へ出力する。制御装置１００が膨張弁５０の開度を閉方向に変化させると、膨張弁５０の下流側の冷媒圧力は低下し、冷媒の乾き度は上昇する。制御装置１００が膨張弁５０の開度を開方向に変化させると、膨張弁５０の下流側の冷媒圧力は上昇し、冷媒の乾き度は低下する。
【００１８】
蒸発器６０は、膨張弁５０から配管８４へ出力された冷媒を蒸発させて配管８５へ出力する。蒸発器６０は、膨張弁５０により減圧された冷媒が室内機３内の空気と熱交換（吸熱）を行なうように構成される。冷媒は、蒸発器６０を通過することにより蒸発して過熱蒸気となる。ファン６２は、蒸発器６０において冷媒が熱交換を行なう外気を蒸発器６０に供給する。
【００１９】
冷媒量検出部７０は、配管８２から分岐する配管８６と、配管８５に接続される配管８７との間に設けられる。配管８６、冷媒量検出部７０、および配管８７は、凝縮器２０の下流側の冷媒の一部を、室内機３を通過することなく圧縮機１０へ戻す「バイパス回路」を構成する。
【００２０】
冷媒量検出部７０は、キャピラリチューブ７１と、ヒータ７２と、温度センサ７３，７４とを含む。液溜器３０中の冷媒は気相と液相の２相状態であり圧力は飽和蒸気圧である。配管８６には、この飽和蒸気圧の液冷媒が流入する。キャピラリチューブ７１は、配管８６と配管８７との間に接続され、バイパス回路の配管８６に流れる冷媒の圧力を減圧する。キャピラリチューブ７１は、配管８６から液冷媒が供給される場合にキャピラリチューブ７１を通過した冷媒がヒータ７２によって加熱されてもガス単相となることなく気液二相であるように、ヒータ７２の加熱量も考慮して適宜設計される。なお、キャピラリチューブ７１に代えて膨張弁を用いてもよい。
【００２１】
ヒータ７２および温度センサ７３，７４は、配管８７に設けられる。ヒータ７２は、キャピラリチューブ７１を通過した冷媒を加熱する。キャピラリチューブ７１を通過した冷媒は、ヒータ７２によって加熱されることによりエンタルピーが上昇する。ヒータ７２は、上述のように、キャピラリチューブ７１を通過した冷媒がヒータ７２によって加熱されてもガス単相となることなく気液二相であるように、キャピラリチューブ７１の仕様とともにその加熱量が設定される。ヒータ７２は、配管８７の外部から冷媒を加熱してもよいし、ヒータ７２から冷媒への伝熱をより確実にするために配管８７の内部に設置してもよい。
【００２２】
温度センサ７３は、ヒータ７２による冷媒加熱前の冷媒温度、すなわち、キャピラリチューブ７１とヒータ７２との間の冷媒の温度Ｔ１を検出し、その検出値を制御装置１００へ出力する。一方、温度センサ７４は、ヒータ７２による冷媒加熱後の冷媒温度、すなわち、ヒータ７２の下流であって配管８５に合流する前の冷媒の温度Ｔ２を検出し、その検出値を制御装置１００へ出力する。温度センサ７３，７４は、配管８７の外部に設置してもよいし、冷媒の温度をより確実に検出するために配管８７の内部に設置してもよい。冷媒量検出部７０による冷媒不足検知の原理および方法については、後ほど詳しく説明する。
【００２３】
圧力センサ９０は、配管８５内の冷媒の圧力ＬＰを検出し、その検出値を制御装置１００へ出力する。すなわち、圧力センサ９０は、圧縮機１０の吸入側の冷媒圧力（低圧側圧力）を検出するものである。圧力センサ９２は、配管８０内の冷媒の圧力ＨＰを検出し、その検出値を制御装置１００へ出力する。すなわち、圧力センサ９２は、圧縮機１０の吐出側の冷媒圧力（高圧側圧力）を検出するものである。
【００２４】
制御装置１００は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１０２と、メモリ１０４（ＲＯＭ（Read  Only  Memory）およびＲＡＭ（Random  Access  Memory））と、各種信号を入出力するための入出力バッファ（図示せず）等を含んで構成される。ＣＰＵ１０２は、ＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭ等に展開して実行する。ＲＯＭに格納されるプログラムは、制御装置１００の処理手順が記されたプログラムである。制御装置１００は、これらのプログラムに従って、室外機２における各機器の制御を実行する。この制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。
【００２５】
＜冷媒不足検知の説明＞
以下、冷媒量検出部７０を用いた冷媒不足の第１検知方法について説明する。なお、冷媒不足は、冷媒回路への冷媒の初期充填量が不足していたり、使用開始後に冷媒漏れが生じていたりした場合等に発生する。
【００２６】
図２は、冷媒不足が発生していない正常時におけるヒータ７２周辺の冷媒の状態を概念的に示す図である。なお、以下では、冷媒不足が発生しておらず、冷媒量が適正な範囲内であるときを、単に「正常時」と称する場合がある。
【００２７】
図１、図２を参照して、冷媒量が適正な正常時は、凝縮器２０の出口において冷媒はほぼ液相化しており、液溜器３０に液冷媒が溜まっている。これにより、配管８６には液冷媒が流れ、キャピラリチューブ７１を通過した冷媒は、液成分が多い状態となる。そして、キャピラリチューブ７１を通過した冷媒は、ヒータ７２により加熱されて乾き度が上昇する。
【００２８】
冷媒が共沸冷媒（温度勾配を有しない冷媒であり、たとえばＲ４１０ａ等の冷媒）である場合、正常時は、キャピラリチューブ７１を通過した冷媒は液成分が多い二相状態であるため、ヒータ７２によって冷媒が加熱されても冷媒の温度は基本的に変化しない（加熱エネルギは冷媒の潜熱変化に利用される。）。したがって、ヒータ７２による冷媒加熱後の冷媒の温度Ｔ２は、ヒータ７２による冷媒加熱前の冷媒の温度Ｔ１と略同等となる。
【００２９】
なお、特に図示しないが、冷媒が非共沸冷媒（温度勾配を有する冷媒であり、たとえば、Ｒ４０７ａ、Ｒ４４８ａ、Ｒ４４９ａ、Ｒ４６３ａ等の冷媒）の場合は、ヒータ７２による加熱によって冷媒の温度は多少上昇する（およそ１０℃程度）。
【００３０】
一方、冷媒不足時は、凝縮器２０の出口において冷媒は気液二相化しており、液溜器３０には、液冷媒が溜まっていないか、溜まっていても少量である。これにより、配管８６には気液二相の冷媒が流れ、キャピラリチューブ７１を通過した冷媒は、正常時と比較してガス成分が多い状態となる。したがって、冷媒不足時には、キャピラリチューブ７１を通過した冷媒は、ヒータ７２によって冷媒が加熱されると、図２とは異なり、配管８７中の冷媒は途中で蒸発してすべてガス状態となり冷媒の温度が上昇する（過熱度＞０）。したがって、ヒータ７２による冷媒加熱後の冷媒の温度Ｔ２は、ヒータ７２による冷媒加熱前の冷媒の温度Ｔ１よりも高くなる。
【００３１】
なお、冷媒が非共沸冷媒の場合は、冷媒不足時のヒータ７２による冷媒の温度上昇と、正常時のヒータ７２による冷媒の温度上昇（冷媒の温度勾配に基づく温度上昇）とが区別できるように、ヒータ７２の加熱量が適宜設定される。
【００３２】
このように、冷媒量検出部７０において、ヒータ７２によって冷媒を加熱したときの冷媒の温度上昇量に基づいて、冷凍装置１において冷媒不足が生じているか否かを検知することができる。
【００３３】
次に、冷媒不足の第２検知方法について説明する。第２検知方法では、制御装置１００は、膨張弁５０の開度に基づいて冷媒が不足しているか否かを判断する。膨張弁５０の開度は、製品の開発段階において上限開度が設定されている。冷媒不足になった場合、膨張弁５０の開度を全開としても、配管８５の圧力（低圧）が目標値に上昇しない場合、全開の状態が一定時間以上継続することとなる。したがって、制御装置１００は、膨張弁５０の開度が設計上の上限開度を超える時間が一定時間以上継続した場合に、冷媒不足が生じていると判断する。
【００３４】
上記の冷媒量検出部７０を使用する第１検知方法は、膨張弁５０の開度に基づいて判定を行なう第２検知方法よりも、冷媒の減少が少量でも感度良く検出することが可能である。
【００３５】
したがって、第１検知方法は、冷凍装置１がエネルギーロスが少なく効率の良い状態で運転するために必要な冷媒量に対する不足を判定する方法として好ましい。一方、第２検知方法は、冷凍装置１が圧縮機１０の過負荷などによって故障することを防止する、すなわち冷凍装置１の信頼性を確保するために必要な冷媒量に対する不足を判定する方法として好ましい。
【００３６】
図３は、実施の形態１の冷凍装置の冷媒不足検知制御の処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間経過毎、または予め決められた条件が成立する毎に冷凍装置の制御のメインルーチンから呼び出されて実行される。図１、図３を参照して、制御装置１００は、まずステップＳ１において、動作モードの設定を読み込む。動作モードは、ユーザによって入力装置１１０経由で予め設定されている。動作モードとしては、能力が低下する前に冷媒不足を検知する「省エネ」モード、多少能力が低下し省エネ性が低下しても、不冷（庫内温度が目標値に達しない）となる冷媒不足または圧縮機の故障に影響するような冷媒不足にならなければ冷媒不足を検知しない「信頼性確保」モード、冷媒不足検知を実行しない「検知無効」モードなどが考えられる。特段にユーザが指定しなければ「通常」モードとなる。
【００３７】
ステップＳ２以降において、制御装置１００は、ユーザが設定する動作モードに対応させて、冷媒不足の検知方法を選択する。ステップＳ２では、制御装置１００は、動作モードが「省エネ」モードか否かを判断する。動作モードが「省エネ」モードである場合（Ｓ２でＹＥＳ）、制御装置１００は、「省エネ」モードに対応する圧縮機１０等の制御を行なうとともに、ステップＳ３において、冷媒不足に対しては、冷媒量検出部７０を用いる既に説明した第１検知方法を実行する。
【００３８】
一方、動作モードが「省エネ」モードでない場合（Ｓ２でＮＯ）、制御装置１００は、ステップＳ４において、動作モードが「信頼性確保」モードか否かを判断する。動作モードが「信頼性確保」モードである場合（Ｓ４でＹＥＳ）、制御装置１００は、「信頼性確保」モードに対応する圧縮機１０の制御を行なうとともに、ステップＳ５において、冷媒不足に対しては、膨張弁５０の開度で判断する既に説明した第２検知方法を実行する。
【００３９】
一方、動作モードが「信頼性確保」モードでない場合（Ｓ４でＮＯ）、制御装置１００は、ステップＳ６において、動作モードが「検知無効」モードか否かを判断する。動作モードが「検知無効」モードでない場合（Ｓ６でＮＯ）、制御装置１００は、特に指定がない場合に実行される「通常」モードに対応する圧縮機１０の制御を行なうとともに、ステップＳ７において、冷媒不足に対しては、既に説明した第１検知方法および第２検知方法を実行する。
【００４０】
一方、動作モードが「検知無効」モードである場合（Ｓ６でＮＯ）、制御装置１００は、ステップＳ８に処理を進め、冷媒量検知を行なわない。
【００４１】
これに対し、ステップＳ３，Ｓ５，Ｓ７のいずれかにおいて冷媒不足の検知方法が実行された場合、制御装置１００は、ステップＳ９において、いずれかの方法で異常検知すなわち冷媒の不足が検知されたか否かを判断する。異常検知がされた場合（Ｓ９でＹＥＳ）、制御装置１００は、ステップＳ１０において、警報装置４を作動させて冷媒が減少していることをユーザに報知する。たとえば、警報装置４として、ブザーまたはパトランプが室外機２に設けられた接点出力に取り付けられる。また、警報時にはシリアル通信またはＬＡＮ通信などによって、リモコンまたはシステムコントローラの画面に異常を示す表示を行なうようにしても良い。
【００４２】
ステップＳ１０における警報の種類は、どちらの検知方法で異常が検知されているのかが分かるように選択しても良い。たとえば、制御装置１００を警報装置４に接続する接点を複数個設ければ、第１検知方法（冷媒量減少量は小）の場合は黄色ランプを点灯、第２検知方法（冷媒量減少量は大）の場合は赤色ランプを点灯などのように、パトランプ等を制御することができる。また、第１検知方法（冷媒量減少量は小）の場合は警報装置４でその場の表示とし、第２検知方法（冷媒量減少量は大）の場合はユニット故障の可能性ありとして警報装置４を作動させるとともに通信によって離隔地にいるユーザに異常が分かるようにしても良い。
【００４３】
再び図１を参照して、実施の形態１の冷凍装置１は、冷媒が循環する冷媒回路と、冷媒の量の不足を検知する複数の冷媒不足検知機能を実行する制御装置１００と、制御装置１００に設定する動作モードを入力する入力装置１１０とを備える。動作モードは、冷媒の量が省エネルギー性を重視した判定値よりも減少した場合に冷媒不足を検知する第１モード（「省エネ」モード）と、冷媒の量が、第１モードの判定値よりもさらに減少し、不冷または冷凍装置の信頼性が確保されない範囲になって初めて冷媒不足検知を行なう第２モード（「信頼性確保」モード）とを含む。制御装置１００は、入力装置１１０から設定された動作モードに応じて複数の冷媒不足検知機能のうちのいずれの検知結果を有効としいずれの検知結果を無効とするかを決定し、有効とした検知結果が冷媒不足を示す場合に、冷媒不足を報知する。
【００４４】
以上説明したように、実施の形態１に示す冷凍装置１は、ユーザが希望する性能を冷凍装置１が発揮するようにユーザが運転モードを設定すると、ユーザが希望する性能を発揮するための冷媒量に合わせた冷媒不足検知方法を自動的に有効にする。したがって、ユーザが意識することなく、ユーザが希望しない冷媒不足の警告がされることを避けることができる。
【００４５】
実施の形態２．
図４は、本開示の実施の形態２に従う冷凍装置の全体構成図である。なお、図４では、冷凍装置における各機器の接続関係および配置構成を機能的に示しており、物理的な空間における配置を必ずしも示すものではない。
【００４６】
図４を参照して、冷凍装置１Ａは、室外機２Ａと、室内機３とを備える。室内機３は、図１と同じ構成であるので、説明は繰り返さない。室外機２Ａは、図１に示した室外機２の構成において、制御装置１００に代えて制御装置１００Ａを備え、圧縮機１０に代えて圧縮機１０Ａを備える。室外機２Ａは、さらに、内部熱交換器２１１と、膨張弁２１０と、配管２１２と、温度センサ２０１〜２０５と、液面センサ２０６とを備える。
【００４７】
圧縮機１０Ａは、吸入ポート、吐出ポートに加えて、中間圧インジェクションポートを有する。
【００４８】
配管２１２は、配管８３から分岐し、膨張弁２１０によって減圧された冷媒を圧縮機１０Ａの中間圧インジェクションポートに送る。
【００４９】
内部熱交換器２１１は、配管８３を流れる冷媒と配管２１２を流れる冷媒との間で熱交換を行なう。これにより、配管８３を流れる冷媒が気液混合状態となった場合でも、膨張弁５０に至る冷媒が冷却され、膨張弁５０の上流側冷媒が液相状態にされる。
【００５０】
温度センサ２０１は、過冷却器として働く熱交換器４０の冷却側の温度ＴＨ１、すなわち空気熱交換器の場合には、外気吸気温度を検知する。温度センサ２０２は、過冷却器として働く熱交換器４０の被冷却側の温度ＴＨ２、すなわち空気熱交換器の場合には、液冷媒温度を検知する。
【００５１】
温度センサ２０４は、過冷却器として働く内部熱交換器２１１の冷却側の温度ＴＨ４、すなわち膨張弁２１０を通過した冷媒温度を検知する。温度センサ２０３は、過冷却器として働く内部熱交換器２１１の被冷却側の温度ＴＨ３、すなわち配管８３の出口部の液冷媒温度を検知する。
【００５２】
温度センサ２０５は、圧縮機１０Ａの吐出冷媒温度ＴＨ５を検知する。液面センサ２０６は、液溜器３０に貯留されている液冷媒の液面を検出する。
【００５３】
以上のセンサが追加され、実施の形態２に従う冷凍装置１Ａでは、さらに多くの種類の冷媒不足の検知方法が実行可能となっている。
【００５４】
制御装置１００Ａは、ＣＰＵ１０２と、メモリ１０４とに加えて、実施の形態２で実行される複数の冷媒不足の検知方法の各々について有効無効を指定するディップスイッチ１０６をさらに含む。
【００５５】
室外機２Ａの他の構成については、図１に示した室外機２と同様であるので、説明は繰り返さない。
【００５６】
図５は、実施の形態２で実行可能な冷媒不足の検知方法（１）〜（９）を列挙した図である。図６は、検知方法（１）〜（９）と冷媒量との関係を示した図である。
【００５７】
図５，図６を参照して、検知方法（１）〜（９）が冷媒不足として検知する冷媒量は、それぞれ検知レベルＩ〜ＩＸである。すなわち、検知方法（１）は、省エネ性能を最高に発揮するために必要な冷媒量ＬＶ２から少しでも低下すると冷媒不足であると検知する。つまり検知方法（１）は冷媒不足に対して感度が高い検知方法である。これに対し、検知方法（９）は、冷媒不足のため圧縮機１０Ａが故障する冷媒量ＬＶ０の近くの冷媒量ＸＩまで冷媒量が減少したら冷媒不足であると検知する。
【００５８】
言い換えると、検知方法（１）から（９）の順番で、冷媒量の減少に対する感度が高いといえる。
【００５９】
検知方法（１）は、運転中の定常状態において、液溜器３０に設けた液面センサ２０６で液面レベルを検出する方法である。液面レベルが冷媒不足に相当するレベルであれば制御装置１００Ａは、警報装置４を作動させる。
【００６０】
検知方法（２）は、液溜器３０の出口に接続された配管８２から圧縮機１０Ａの吸入口に向かう配管８７においてキャピラリチューブ７１の後の配管のヒータ７２前後の温度差（Ｔ２−Ｔ１）で冷媒不足を判定する方法である。この方法は、実施の形態１の第１検知方法に対応する。
【００６１】
検知方法（３）は、温度効率ε＝（Ｔｃ−ＴＨ２）／（Ｔｃ−ＴＨ１）または（Ｔｃ−ＴＨ３）／（Ｔｃ−ＴＨ４）が判定値以下であれば、冷媒不足を警告する方法である。ここで、温度ＴＨ１〜ＴＨ４は、図４の温度センサ２０１〜２０４が検知した温度である。また、温度Ｔｃは、高圧圧力相当の冷媒の飽和温度である。
【００６２】
検知方法（４）は、過冷却器である熱交換器４０の出口部の過冷却度ＳＣ＝Ｔｃ−ＴＨ２または熱交換器２１１出口部の過冷却度ＳＣ＝Ｔｃ−ＴＨ３と外気温度や冷媒循環量（サーミスタ、圧力センサなどで検出した値から算出、もしくは直接計測）などのパラメータの組み合わせで冷媒不足を判定する方法である。
【００６３】
検知方法（５）は、過冷却器である熱交換器４０の出口部の過冷却度ＳＣ＝Ｔｃ−ＴＨ２または熱交換器２１１出口部の過冷却度ＳＣ＝Ｔｃ−ＴＨ３が判定値より小さいと冷媒不足であるとして警告する方法である。
【００６４】
検知方法（６）は、圧縮機１０Ａの中間圧インジェクションポートに接続された配管２１２に設けられた膨張弁２１０の開度が、一定開度以上（または最大開度）である状態が一定時間継続した場合に冷媒不足と判定する方法である。
【００６５】
検知方法（７）は、膨張弁５０の開度が、一定開度以上（または最大開度）である状態が一定時間継続した場合に冷媒不足と判定する方法である。
【００６６】
検知方法（８）は、低圧部の圧力を検出する圧力センサ９０の検出値がある圧力以下（未満）になった場合に冷媒不足と判定する方法である。
【００６７】
検知方法（９）は、圧縮機１０Ａの吐出部の温度センサ２０５の検出値が、ある温度以上またはある温度より大きいことを検知した場合に、結果的に冷媒不足が影響している可能性があるとして、冷媒不足と判定する方法である。
【００６８】
実施の形態２の冷凍装置１Ａは、上記の検知方法（１）〜（９）が実行可能に構成されている。しかし、ユーザによっては、むやみな検知による警報はやめて、故障の可能性が高まるほど冷媒が不足した場合に警報してほしいと要望する場合もある。
【００６９】
また、このような複数の検知方法のうち、いずれが自分のニーズに合った検知方法であるのかをユーザが選択するのは難しい。
【００７０】
そこで、実施の形態２の冷凍装置１Ａでは、「省エネ」「信頼性確保」モードなどの動作モードを指定すると、それに連動して適切な冷媒不足の検知方法が選択されるように構成されている。さらに、ディップスイッチ１０６をさらに制御装置１００Ａに設けたことによって、各々の冷媒不足の検知方法をユーザが無効にすることができる。このため、ユーザの希望する性能を維持するために必要な冷媒量に合わせた警報が実現できる。
【００７１】
図７は、実施の形態２の冷凍装置の冷媒不足検知制御の処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間経過毎、または予め決められた条件が成立する毎に冷凍装置の制御のメインルーチンから呼び出されて実行される。図４、図７を参照して、制御装置１００Ａは、まずステップＳ２１において、動作モードの設定およびディップスイッチ１０６の設定を読み込む。動作モードは、ユーザによって入力装置１１０経由で予め設定されている。動作モードとしては、消費電力をなるべく低く抑える「省エネ」モード、消費電力は多少増えても機器の信頼性が確保される範囲内で運転を許容する「信頼性確保」モード、冷媒不足検知を実行しない「検知無効」モードなどが考えられる。特段にユーザが指定しなければ「通常」モードとなる。
【００７２】
ディップスイッチ１０６は、制御装置１００Ａの制御基板上に設けられており、ユーザが検知方法（１）〜（９）の各々についての有効、無効を設定できるように構成されている。
【００７３】
ステップＳ２２以降において、制御装置１００Ａは、ユーザが設定する動作モードに対応させて、冷媒不足の検知方法を選択する。ステップＳ２２では、制御装置１００Ａは、動作モードが「省エネ」モードか否かを判断する。動作モードが「省エネ」モードである場合（Ｓ２２でＹＥＳ）、制御装置１００Ａは、「省エネ」モードに対応する圧縮機１０Ａ等の制御を行なうとともに、ステップＳ２３において、冷媒不足に対しては、図５に示す「省エネ」分類の検知方法（１）〜（５）のうち、ディップスイッチ１０６で有効と指定された検知方法を実行する。
【００７４】
一方、動作モードが「省エネ」モードでない場合（Ｓ２２でＮＯ）、制御装置１００Ａは、ステップＳ２４において、動作モードが「信頼性確保」モードか否かを判断する。動作モードが「信頼性確保」モードである場合（Ｓ２４でＹＥＳ）、制御装置１００Ａは、「信頼性確保」モードに対応する圧縮機１０Ａの制御を行なうとともに、ステップＳ２５において、冷媒不足に対しては、図５に示す「信頼性確保」分類の検知方法（６）〜（９）のうち、ディップスイッチ１０６で有効と指定された検知方法を実行する。
【００７５】
一方、動作モードが「信頼性確保」モードでない場合（Ｓ２４でＮＯ）、制御装置１００Ａは、ステップＳ２６において、動作モードが「検知無効」モードか否かを判断する。動作モードが「検知無効」モードでない場合（Ｓ２６でＮＯ）、制御装置１００Ａは、特に指定がない場合に実行される「通常」モードに対応する圧縮機１０Ａの制御を行なうとともに、ステップＳ２７において、冷媒不足に対しては、すべての検知方法（１）〜（９）のうち、ディップスイッチ１０６で有効と指定された検知方法を実行する。
【００７６】
一方、動作モードが「検知無効」モードである場合（Ｓ２６でＮＯ）、制御装置１００Ａは、ステップＳ２８に処理を進め、冷媒量検知を行なわない。
【００７７】
これに対し、ステップＳ２３，Ｓ２５，Ｓ２７のいずれかにおいて冷媒不足の検知方法が実行された場合、制御装置１００Ａは、ステップＳ２９において、いずれかの方法で異常検知すなわち冷媒の不足が検知されたか否かを判断する。異常検知がされた場合（Ｓ２９でＹＥＳ）、制御装置１００Ａは、ステップＳ３０において、警報装置４を作動させて冷媒が減少していることをユーザに報知する。たとえば、警報装置４として、ブザーまたはパトランプが室外機２Ａに設けられた接点出力に取り付けられる。また、警報時にはシリアル通信またはＬＡＮ通信などによって、リモコンまたはシステムコントローラの画面に異常を示す表示を行なうようにしても良い。
【００７８】
ステップＳ３０における警報の種類は、どちらの検知方法で異常が検知されているのかが分かるように選択しても良い。たとえば、制御装置１００Ａを警報装置４に接続する接点を複数個設ければ、「省エネ」に分類される検知方法（冷媒量減少量は小）の場合は黄色ランプを点灯、「信頼性確保」に分類される検知方法（冷媒量減少量は大）の場合は赤色ランプを点灯などのように、パトランプ等を制御することができる。また、「省エネ」に分類される検知方法（冷媒量減少量は小）の場合は警報装置４でその場の表示とし、「信頼性確保」に分類される検知方法（冷媒量減少量は大）の場合はユニット故障の可能性ありとして警報装置４を作動させるとともに通信によって離隔地にいるユーザに異常が分かるようにしても良い。
【００７９】
再び、図４を参照して、冷凍装置１Ａは、冷媒が循環する冷媒回路と、冷媒の量の不足を検知する複数の冷媒不足検知機能を実行する制御装置１００Ａと、制御装置１００Ａに設定する動作モードを入力する入力装置１１０とを備える。動作モードは、冷媒の量が省エネルギー性を重視した判定値よりも減少した場合に冷媒不足を検知する第１モードと、冷媒の量が、第１モードの判定値よりもさらに減少し、不冷または冷凍装置の信頼性が確保されない範囲になって初めて冷媒不足検知を行なう第２モードとを含む。制御装置１００Ａは、入力装置１１０Ａから設定された動作モードに応じて複数の冷媒不足検知機能のうちのいずれの検知結果を有効としいずれの検知結果を無効とするかを決定し、有効とした検知結果が冷媒不足を示す場合に、冷媒不足を報知する。
【００８０】
動作モードを設定すれば、それに適した冷媒不足検知方法が自動的に選択されるので、ユーザが希望しない冷媒不足の警告がされることを避けることができる。
【００８１】
好ましくは、実施の形態２では、複数の冷媒不足検知方法は、図６に示すように、「省エネ」に分類される第１グループと、「信頼性確保」に分類される第２グループとに分けられる。図７のフローチャートに示されるように、制御装置１００Ａは、冷媒不足検知方法（１）〜（９）の実行を指定する少なくとも第１の設定である「省エネ」モードと、第２の設定である「信頼性確保」モードとが選択可能に構成される。第１の設定では、複数の冷媒不足検知機能のうち、第１グループに属する検知方法（１）〜（５）が有効となり、第１グループに属さない検知方法（６）〜（９）が無効となる。第２の設定では、複数の冷媒不足検知機能のうち、第２グループに属する検知方法（６）〜（９）が有効となり、第２グループに属さない検知方法（１）〜（５）が無効となる。動作モードとして第１モードである「省エネ」モードが設定された場合には、第１の設定が選択され、動作モードとして第２モードである「信頼性確保」モードが設定された場合には、第２の設定が選択される。
【００８２】
さらに、図７のフローチャートに示されるように、制御装置１００Ａは、冷媒不足検知方法（１）〜（９）の実行を指定する第３の設定である「通常」モード、第４の設定である「検知無効」モードが選択可能に構成される。第３の設定では、複数の冷媒不足検知機能のすべてが有効となり、第４の設定では、複数の冷媒不足検知機能のすべてが無効となる。
【００８３】
好ましくは、制御装置１００Ａは、入力装置１１０からの入力に応じて、冷媒不足検知方法（１）〜（９）のうちいずれが「省エネ」に分類される第１グループに属し、いずれが「信頼性確保」に分類される第２グループに属するかを変更可能に構成されても良い。
【００８４】
図４に示す制御装置１００Ａは、図６に示す冷媒不足検知方法（１）〜（９）の各々について、有効とするか無効とするかを設定可能なディップスイッチ１０６と、動作モードを記憶するメモリ１０４と、メモリ１０４に記憶された動作モードとディップスイッチ１０６の設定とに基づいて、有効とする冷媒不足検知方法を決定するプロセッサであるＣＰＵ１０２とを含む。
【００８５】
このように構成することによって、ユーザにとって好ましい冷媒不足検知方法を一層細かく選択することが可能となる。
【００８６】
制御装置１００Ａは、冷媒不足検知方法（１）〜（９）のうちの少なくとも１つについて、検知に用いるパラメータを変更し、冷媒不足として検知する冷媒量または検知感度を変更可能に構成される。たとえば、検知方法（３）の熱交換器の温度効率による検知では、温度効率が基準値未満になった状態が一定時間継続した場合に冷媒不足であると判断するが、この一定時間を３０分から２４時間に変更すれば、大幅に検知感度を低下させることが可能である。また、たとえば、検知方法（１）の液溜器３０の液量についても、液面センサの検知レベルを変更すれば、検知感度を変更することができる。さらに、運転中の変動も考慮すると、検知方法（１）検知レベルを下回った状態が一定時間継続した場合に冷媒不足と判断する場合のこの一定時間を長くすれば、上記と同様に検知感度を低下させることができる。
【００８７】
以上説明したように、実施の形態２に示す冷凍装置１Ａは、ユーザが希望する性能を冷凍装置１Ａが発揮するようにユーザが運転モードを設定すると、ユーザが希望する性能を発揮するための冷媒量に合わせた冷媒不足検知方法を自動的に有効にする。したがって、ユーザが意識することなく、ユーザが希望しない冷媒不足の警告がされることを避けることができる。また、ディップスイッチ１０６を設けているので、ユーザの希望に添った冷媒不足の検知方法をより細かく指定することも可能である。
【００８８】
なお、本実施の形態では、動作モードを「省エネ」「信頼性確保」モードなどとしているが、動作モードの名称は「エコモード」などと適宜変更しても良い。
【００８９】
また、実施の形態２で説明した検知方法のうち検知方法（２）、検知方法（７）は実施の形態１における第１検知方法、第２検知方法に対応しているが、実施の形態１に示した構成においても、センサを追加し、検知方法（１）、（３）〜（５）、（８）、（９）を実行可能とし、ディップスイッチを追加して各モードの有効無効をユーザが個々に設定可能としても良い。
【００９０】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９１】
１，１Ａ  冷凍装置、１０，１０Ａ  圧縮機、２，２Ａ  室外機、３  室内機、４  警報装置、２０  凝縮器、２２，４２，６２  ファン、３０  液溜器、４０  熱交換器、５０，２１０  膨張弁、６０  蒸発器、７０  冷媒量検出部、７１  キャピラリチューブ、７２  ヒータ、７３，７４，２０１，２０２，２０３，２０４，２０５  温度センサ、８０，８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，２１２  配管、９０，９２  圧力センサ、１００，１００Ａ  制御装置、１０４  メモリ、１０６  ディップスイッチ、１１０  入力装置、２０６  液面センサ、２１１  内部熱交換器。
【図１】
2020208714.tif 000003
【図２】
2020208714.tif 000004
【図３】
2020208714.tif 000005
【図４】
2020208714.tif 000006
【図５】
2020208714.tif 000007
【図６】
2020208714.tif 000008
【図７】
2020208714.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和3年7月19日(2021.7.19)
【手続補正１】
【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】
冷媒を用いて冷却を行なう冷凍装置であって、
前記冷媒が循環する冷媒回路と、
前記冷媒の量の不足を検知する複数の冷媒不足検知機能を実行する制御装置と、
前記制御装置に設定する動作モードを入力する入力装置とを備え、
前記動作モードは、
冷媒の量が省エネルギー性を重視した判定値よりも減少した場合に冷媒不足を検知する第１モードと、
冷媒の量が、前記判定値よりもさらに減少し、不冷または前記冷凍装置の信頼性が確保されない範囲になって初めて冷媒不足検知を行なう第２モードとを含む、冷凍装置。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記入力装置から設定された動作モードに応じて前記複数の冷媒不足検知機能のうちのいずれの検知結果を有効としいずれの検知結果を無効とするかを決定し、
有効とした検知結果が冷媒不足を示す場合に、冷媒不足を報知する、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記複数の冷媒不足検知機能は、第１グループと、第２グループとに分類され、
前記制御装置は、前記複数の冷媒不足検知機能の実行を指定する少なくとも第１の設定および第２の設定が選択可能に構成され、
前記第１の設定では、前記複数の冷媒不足検知機能のうち、前記第１グループに属する検知機能が有効となり、前記第１グループに属さない検知機能が無効となり、
前記第２の設定では、前記複数の冷媒不足検知機能のうち、前記第２グループに属する検知機能が有効となり、前記第２グループに属さない検知機能が無効となり、
前記動作モードとして前記第１モードが設定された場合には、前記第１の設定が選択され、
前記動作モードとして前記第２モードが設定された場合には、前記第２の設定が選択される、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記複数の冷媒不足検知機能の実行を指定する第３の設定および第４の設定がさらに選択可能に構成され、
前記第３の設定では、前記複数の冷媒不足検知機能のすべてが有効となり、
前記第４の設定では、前記複数の冷媒不足検知機能のすべてが無効となる、請求項３に記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記入力装置からの入力に応じて、前記複数の冷媒不足検知機能のいずれが第１グループに属し、いずれが第２グループに属するかを変更可能に構成される、請求項３に記載の冷凍装置。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記複数の冷媒不足検知機能の各々について、有効とするか無効とするかを設定可能なスイッチと、
前記動作モードを記憶するメモリと、
前記メモリに記憶された前記動作モードと前記スイッチの設定とに基づいて、有効とする冷媒不足検知機能を決定するプロセッサとを含む、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記複数の冷媒不足検知機能のうちの少なくとも１つについて、検知に用いるパラメータを変更し、冷媒不足として検知する冷媒量を変更可能に構成される、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項８】
前記複数の冷媒不足検知機能は、第１グループと、第２グループとに分類され、
前記制御装置は、前記第２グループに属する冷媒不足検知機能において冷媒不足が検知された場合には、前記第１グループに属する冷媒不足検知機能において冷媒不足が検知された場合と異なる報知方法で、冷媒不足を報知する、請求項１に記載の冷凍装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
一方、動作モードが「検知無効」モードである場合（Ｓ６でＹＥＳ）、制御装置１００は、ステップＳ８に処理を進め、冷媒量検知を行なわない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
一方、動作モードが「検知無効」モードである場合（Ｓ２６でＹＥＳ）、制御装置１００Ａは、ステップＳ２８に処理を進め、冷媒量検知を行なわない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
好ましくは、実施の形態２では、複数の冷媒不足検知方法は、図５に示すように、「省エネ」に分類される第１グループと、「信頼性確保」に分類される第２グループとに分けられる。図７のフローチャートに示されるように、制御装置１００Ａは、冷媒不足検知方法（１）〜（９）の実行を指定する少なくとも第１の設定である「省エネ」モードと、第２の設定である「信頼性確保」モードとが選択可能に構成される。第１の設定では、複数の冷媒不足検知機能のうち、第１グループに属する検知方法（１）〜（５）が有効となり、第１グループに属さない検知方法（６）〜（９）が無効となる。第２の設定では、複数の冷媒不足検知機能のうち、第２グループに属する検知方法（６）〜（９）が有効となり、第２グループに属さない検知方法（１）〜（５）が無効となる。動作モードとして第１モードである「省エネ」モードが設定された場合には、第１の設定が選択され、動作モードとして第２モードである「信頼性確保」モードが設定された場合には、第２の設定が選択される。
【国際調査報告】
2020208714.tif 000010
2020208714.tif 000011
2020208714.tif 000012
2020208714.tif 000013