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WO2016135953A1 - 冷媒量異常検知装置及び冷凍装置 - Google Patents

冷媒量異常検知装置及び冷凍装置 Download PDF

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Publication number
WO2016135953A1
WO2016135953A1 PCT/JP2015/055880 JP2015055880W WO2016135953A1 WO 2016135953 A1 WO2016135953 A1 WO 2016135953A1 JP 2015055880 W JP2015055880 W JP 2015055880W WO 2016135953 A1 WO2016135953 A1 WO 2016135953A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
refrigerant
value
temperature
heat exchanger
supercooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2015/055880
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
洋貴 佐藤
齊藤　信
佐多　裕士
池田　隆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to CN201580072713.1A priority Critical patent/CN107208951B/zh
Priority to PCT/JP2015/055880 priority patent/WO2016135953A1/ja
Priority to JP2017501799A priority patent/JP6373475B2/ja
Publication of WO2016135953A1 publication Critical patent/WO2016135953A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems

Definitions

  • the present invention relates to a refrigerant quantity abnormality detection device and a refrigeration device.
  • Patent Documents As a method for detecting a refrigerant amount shortage in a conventional refrigeration apparatus, for example, a method for detecting refrigerant leakage based on a temperature difference between an inlet refrigerant temperature and an outlet refrigerant temperature of a supercooler has been proposed (for example, Patent Documents). 1). Moreover, what detects the shortage of refrigerant
  • the method for detecting an insufficient amount of refrigerant due to temperature as described in Patent Documents 1 and 2 has a problem that, for example, the accuracy of detecting the quantity of refrigerant decreases depending on the operating conditions of the refrigeration apparatus. In addition, there is a problem that the abnormality detection accuracy of the refrigerant amount is lowered due to the detection error of the temperature sensor.
  • the present invention has been made to solve the above-described problem, and a refrigerant amount abnormality detection device capable of accurately detecting a shortage of the refrigerant amount without depending on the operating conditions of the refrigeration apparatus and the detection error of the temperature sensor, and An object is to provide a refrigeration apparatus.
  • the refrigerant quantity abnormality detection device of the present invention is connected to a refrigeration apparatus provided with a heat source side heat exchanger functioning as a condenser and a supercooling heat exchanger, and before heat is exchanged by the heat source side heat exchanger.
  • the refrigerant quantity abnormality detection device of the present invention is connected to a refrigeration apparatus provided with a heat source side heat exchanger functioning as a condenser and a supercooling heat exchanger, and before heat is exchanged by the heat source side heat exchanger.
  • the current value of the outside air temperature detection value, the current value of the condensation temperature detection value of the refrigerant flowing through the refrigerant pipe on the outlet side of the heat source side heat exchanger, and the excess value of the refrigerant flowing through the refrigerant pipe on the outlet side of the supercooling heat exchanger The current value of the temperature efficiency of the supercooling heat exchanger is calculated from the current value of the detected value of the cooling temperature, and the current value of the temperature efficiency is less than the threshold value of the temperature efficiency that serves as an index for detecting an insufficient refrigerant amount.
  • a control unit for detecting a shortage of the refrigerant amount is provided, and the threshold value is 0.350 or more and 0.550 or less.
  • the refrigeration apparatus of the present invention includes the above-described refrigerant quantity abnormality detection device.
  • the shortage of the refrigerant amount can be accurately detected by changing the temperature efficiency threshold for detecting the shortage of the refrigerant amount to a value less than the value obtained by subtracting the standard deviation of the temperature efficiency from the average value of the temperature efficiency.
  • a refrigerant quantity abnormality detection device and a refrigeration device can be provided.
  • FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram schematically showing an example of a refrigeration apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention. It is a refrigerant circuit figure which shows schematically another example of the refrigeration apparatus 100 which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 6 is a refrigerant circuit diagram schematically showing still another example of the refrigeration apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is a refrigerant circuit diagram schematically showing still another example of the refrigeration apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention. It is a figure which shows schematically the temperature change of a refrigerant
  • FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram illustrating an example of the refrigeration apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the dimensional relationship and shape of each component may be different from the actual one.
  • a compressor 1 includes a compressor 1, an oil separator 2, a heat source side heat exchanger 3, a liquid receiver 4, a supercooling heat exchanger 5, a decompression device 6, a load side heat exchanger 7, and an accumulator 8. And a refrigerant circuit for sequentially circulating the refrigerant.
  • Compressor 1 is a variable capacity fluid machine that compresses sucked low-pressure refrigerant and discharges it as high-pressure refrigerant.
  • a scroll compressor whose rotation frequency is controlled by an inverter can be used as the compressor 1.
  • the oil separator 2 separates and removes refrigerating machine oil contained in the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 1 to reduce the amount of refrigerating machine oil contained in the high-pressure refrigerant.
  • the separated refrigeration oil is returned to the compressor 1 through the oil return pipe 2a.
  • the heat source side heat exchanger 3 is a heat exchanger that functions as a condenser in FIG.
  • the heat source side heat exchanger 3 performs heat exchange between the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 1 and the outside air (for example, outdoor air when the refrigeration apparatus 100 is an air-conditioning apparatus), and converts the refrigerant into the outside air. Heat is released.
  • the heat source side heat exchanger 3 can release heat to the outside air sent by, for example, a heat source side heat exchanger fan (not shown).
  • the heat source side heat exchanger 3 can be configured as, for example, a cross-fin type fin-and-tube heat exchanger including a heat transfer tube and a plurality of fins.
  • the liquid receiver 4 is a cylindrical container capable of temporarily storing excess liquid refrigerant generated in the refrigerant circuit of the refrigeration apparatus 100 according to, for example, the condensation temperature, the outside air temperature, or the capacity of the compressor 1.
  • the liquid receiver 4 adjusts the amount of refrigerant flowing through the refrigerant circuit of the refrigeration apparatus 100 according to the load of the refrigeration apparatus 100 by temporarily storing excess liquid refrigerant.
  • the supercooling heat exchanger 5 performs heat exchange between the high-pressure liquid refrigerant accumulated in the liquid receiver 4 and the outside air.
  • the high-pressure liquid refrigerant accumulated in the liquid receiver 4 by heat exchange in the supercooling heat exchanger 5 becomes supercooled liquid refrigerant.
  • the subcooling heat exchanger 5 may be integrated with the heat source side heat exchanger 3 as a cross fin type fin-and-tube heat exchanger, or may be configured separately.
  • the decompression device 6 expands and decompresses the high-pressure liquid refrigerant that has flowed out of the supercooling heat exchanger 5.
  • an electronic expansion valve for example, a linear electronic expansion valve
  • a capillary or the like can also be used as the decompression device 6.
  • the load side heat exchanger 7 is a heat exchanger that functions as a radiator (evaporator) in FIG.
  • the load-side heat exchanger 7 performs heat exchange between the refrigerant decompressed by the decompression device 6 and air (for example, indoor air when the refrigeration apparatus 100 is an air conditioner), and cools the air with the refrigerant. Heat exchanger.
  • the load-side heat exchanger 7 can release heat to the outside air sent by a load-side heat exchanger fan (not shown), for example.
  • the load-side heat exchanger 7 can be configured as, for example, a cross fin type fin-and-tube heat exchanger configured by a heat transfer tube and a plurality of fins.
  • the accumulator 8 is configured to prevent a large amount of liquid refrigerant from flowing into the compressor 1 by retaining a refrigerant storage function for storing excess refrigerant and a liquid refrigerant that is temporarily generated when the operating state changes. It has a liquid separation function.
  • the heat source unit 10 includes a heat source unit 10, a load unit 20, a liquid extension pipe 30, and a gas extension pipe 40.
  • the heat source unit 10 contains a compressor 1, an oil separator 2, a heat source side heat exchanger 3, a liquid receiver 4, a supercooling heat exchanger 5, and an accumulator 8.
  • the heat source unit 10 can be installed outdoors as an outdoor unit.
  • the load unit 20 accommodates the decompression device 6 and the load side heat exchanger 7.
  • the load unit 20 can be installed indoors as an indoor unit.
  • the liquid extension pipe 30 connects between the refrigerant pipe extending from the outlet side of the supercooling heat exchanger 5 accommodated in the heat source unit 10 and the refrigerant pipe extending from the inlet side of the decompression apparatus 6 accommodated in the load unit 20. It is a refrigerant pipe.
  • the gas extension pipe 40 connects between the refrigerant pipe extending from the outlet side of the load side heat exchanger 7 accommodated in the load unit 20 and the refrigerant pipe extending from the inlet side of the accumulator 8 accommodated in the heat source unit 10. Refrigerant piping.
  • the refrigeration apparatus 100 according to Embodiment 1 has a remote condensing unit in which the compressor 1 is installed indoors, and the heat source side heat exchanger 3 and the supercooling heat exchanger 5 are installed outdoors. It may be.
  • An example of the refrigeration apparatus 100 having a remote condensing unit will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 2 is a refrigerant circuit diagram schematically showing another example of the refrigeration apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the refrigeration apparatus 100 in FIG. 2 includes a compressor 1, an oil separator 2, a heat source side heat exchanger 3, a liquid receiver 4, a supercooling heat exchanger 5, a decompression device 6, and a load side heat exchange.
  • a refrigerant circuit for circulating the refrigerant sequentially in the container 7 and the accumulator 8 is provided.
  • the 2 includes a heat source unit 10, a load unit 20, a liquid extension pipe 30, a gas extension pipe 40, a compression unit 50, a first extension pipe 60a, and a second extension pipe 60b.
  • the third extension pipe 60c and the fourth extension pipe 60d are provided.
  • the heat source unit 10 accommodates the heat source side heat exchanger 3 and the supercooling heat exchanger 5.
  • the load unit 20 accommodates the decompression device 6 and the load side heat exchanger 7.
  • the compression unit 50 accommodates the compressor 1, the oil separator 2, the liquid receiver 4, the accumulator 8, and the relay pipe 9.
  • the relay pipe 9 accommodated in the compression unit 50 is a refrigerant pipe for connecting the heat source unit 10 to the load unit 20 via the compression unit 50 to form a refrigerant circuit.
  • the liquid extension pipe 30 is a refrigerant pipe that connects between the relay pipe 9 accommodated in the compression unit 50 and the refrigerant pipe extending from the inlet side of the decompression device 6 accommodated in the load unit 20.
  • the gas extension pipe 40 connects between the refrigerant pipe extending from the outlet side of the load side heat exchanger 7 accommodated in the load unit 20 and the refrigerant pipe extending from the inlet side of the accumulator 8 accommodated in the heat source unit 10. Refrigerant piping.
  • the first extension pipe 60 a includes a refrigerant pipe extending from the outlet side of the oil separator 2 accommodated in the compression unit 50 and a refrigerant pipe extending from the inlet side of the heat source side heat exchanger 3 accommodated in the heat source unit 10. It is refrigerant piping which connects between.
  • the second extension pipe 60b includes a refrigerant pipe extending from the outlet side of the heat source side heat exchanger 3 accommodated in the heat source unit 10 and a refrigerant pipe extending from the inlet side of the liquid receiver 4 accommodated in the compression unit 50. It is refrigerant piping which connects between.
  • the third extension pipe 60c includes a refrigerant pipe extending from the outlet side of the liquid receiver 4 accommodated in the compression unit 50 and a refrigerant pipe extending from the inlet side of the supercooling heat exchanger 5 accommodated in the heat source unit 10. It is refrigerant piping which connects between.
  • the fourth extension pipe 60 d is a refrigerant pipe connecting the refrigerant pipe extending from the outlet side of the supercooling heat exchanger 5 accommodated in the heat source unit 10 and the relay pipe 9 accommodated in the compression unit 50.
  • FIG. 3 is a refrigerant circuit diagram schematically showing still another example of the refrigeration apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the refrigeration apparatus 100 of FIG. 3 is the refrigeration apparatus of FIG. 2 except that the receiver 4 is accommodated in the heat source unit 10 and does not have the second extension pipe 60b and the third extension pipe 60c. 100.
  • FIG. 4 is a refrigerant circuit diagram schematically showing still another example of the refrigeration apparatus 100 according to the first embodiment.
  • a double pipe supercooling heat exchanger 5 a for performing intermediate injection into the compressor 1 is accommodated in the compression unit 50.
  • the supercooling heat exchanger 5 of the first embodiment may be a double pipe supercooling heat exchanger 5a.
  • the branch pipe branched from the high pressure side outlet of the double pipe subcooling heat exchanger 5a is connected to the low pressure side inlet of the double pipe subcooling heat exchanger 5a.
  • the branch pipe is provided with an electronic expansion valve 5b whose opening degree can be adjusted in multiple stages or continuously.
  • the refrigerant pipe connected to the low pressure side outlet of the double pipe supercooling heat exchanger 5a is connected to an intermediate injection pipe 5c that supplies a low pressure refrigerant to the medium pressure portion of the compressor 1.
  • the double pipe subcooling heat exchanger 5a is accommodated in the compression unit 50 and constitutes the intermediate injection mechanism as described above, as well as the third extension pipe 60c and the fourth extension pipe 60c. Except for the point that the extended pipe 60d is not provided, the configuration is the same as that of the refrigeration apparatus 100 of FIG.
  • the refrigeration apparatus 100 includes a first temperature sensor 120, a second temperature sensor 140, a third temperature sensor 160, and a fourth temperature sensor 180.
  • the 1st temperature sensor 120 is arrange
  • the second temperature sensor 140 is disposed in a refrigerant pipe connecting the outlet side of the supercooling heat exchanger 5 and the inlet side of the decompression device 6 and detects the temperature of the refrigerant flowing through the refrigerant pipe.
  • the third temperature sensor 160 is disposed upstream of the air flow flowing through the heat source side heat exchanger 3 and detects the temperature of the outside air before heat exchange with the high-pressure refrigerant flowing through the subcooling heat exchanger 5. is there.
  • the fourth temperature sensor 180 is disposed in the refrigerant pipe connecting the outlet side of the decompression device 6 and the inlet side of the load side heat exchanger 7 and detects the temperature of the refrigerant flowing through the refrigerant pipe.
  • Examples of materials for the first temperature sensor 120, the second temperature sensor 140, the third temperature sensor 160, and the fourth temperature sensor 180 include a semiconductor (for example, a thermistor) or a metal (for example, a resistance temperature detector). Is used. Note that the first temperature sensor 120, the second temperature sensor 140, the third temperature sensor 160, and the fourth temperature sensor 180 may be made of the same material or different materials. Good.
  • the refrigerant amount abnormality detection device 300 includes a control unit 320 and a display unit 340, detects an abnormality in the amount of refrigerant charged in the refrigerant circuit, and displays a detection result.
  • the temperature information detected by the first temperature sensor 120, the second temperature sensor 140, the third temperature sensor 160, and the fourth temperature sensor 180 is input to the refrigerant quantity abnormality detection device 300 as an electrical signal. .
  • the refrigerant quantity abnormality detection device 300 is configured to be connected to the heat source unit 10. 2 to 4, the refrigerant quantity abnormality detection device 300 is configured to be connected to the compression unit 50.
  • the connection position of the refrigerant quantity abnormality detection device 300 is not limited to this, and may be connected to the load unit 20.
  • the refrigerant quantity abnormality detection device 300 may be integrated with the refrigeration device 100.
  • the control unit 320 of the refrigerant quantity abnormality detection device 300 may be configured integrally with a control unit (not shown) of the refrigeration apparatus 100 that controls the frequency of the compressor 1, for example.
  • the control unit 320 includes a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an I / O port, and the like.
  • the display unit 340 displays a refrigerant amount detection result and the like, and includes, for example, a 7-segment LED.
  • the control unit 320 includes the average value of the outside air temperature detection value and the standard deviation of the outside air temperature detection value before heat exchange is performed in the heat source side heat exchanger 3, and the outlet side of the heat source side heat exchanger 3.
  • the average value and the standard deviation of the condensation temperature detection value of the refrigerant flowing through the refrigerant pipe and the standard deviation of the condensation temperature detection value, and the average value and excess of the supercooling temperature detection value of the refrigerant flowing through the refrigerant pipe on the outlet side of the supercooling heat exchanger 5 From the standard deviation of the cooling temperature detection value, the average value and standard deviation of the temperature efficiency of the supercooling heat exchanger 5 are calculated, and the temperature efficiency threshold value that serves as an index for detecting the refrigerant shortage is calculated from the average temperature efficiency value.
  • the temperature efficiency standard deviation is set to a value less than the subtracted value, and when the current temperature efficiency value is less than the changed threshold value, the refrigerant amount shortage is detected.
  • each temperature sensor 120, 140, 160, 180
  • the detected value of the refrigerant temperature flowing through the refrigerant pipe on the outlet side of the heat source side heat exchanger 3 detected by the first temperature sensor 120 is referred to as “condensation temperature detection value TH5”.
  • the condensation temperature detection value TH5 is a random variable that follows a normal distribution due to the dispersion (variation) of the detection value of the first temperature sensor 120 itself or the resistance value of the control board (not shown).
  • the current value of the condensation temperature detection value TH5 is TH5 real .
  • the detected value of the refrigerant temperature flowing through the refrigerant pipe on the outlet side of the supercooling heat exchanger 5 detected by the second temperature sensor 140 is referred to as “supercooled temperature detected value TH8”.
  • the supercooling temperature detection value TH8 is a random variable that follows a normal distribution due to variations in the detection value of the second temperature sensor 140 itself or variations in the resistance value of the control board (not shown).
  • the current value of the supercooling temperature detection value TH8 and TH8 real.
  • the detected value of the outside air temperature detected by the third temperature sensor 160 is referred to as an “outside temperature detected value TH6”.
  • the outside air temperature detection value TH6 is a random variable that follows a normal distribution due to variations in the detection value of the third temperature sensor 160 itself or variations in the resistance value of the control board (not shown).
  • the detected value of the temperature of the refrigerant flowing through the refrigerant pipe detected by the fourth temperature sensor 180 is defined as an evaporating temperature detected value ET.
  • the evaporation temperature detection value ET is a random variable that follows a normal distribution due to variations in the detection value of the fourth temperature sensor 180 itself or variations in the resistance value of the control board (not shown).
  • the average value of the evaporation temperature detection value ET as ET6 mean, if the standard deviation of the evaporation temperature detection value ET was ET SD, ET ET mean ⁇ ET SD relationship is established. Incidentally, the current value of the evaporation temperature detection value ET and ET real.
  • the temperature efficiency ⁇ of the supercooling heat exchanger 5 is the refrigerant supercooling degree at the outlet of the supercooling heat exchanger 5 (condensation temperature detection value TH5—supercooling temperature detection value TH8). This is the value divided by the temperature difference (condensation temperature detection value TH5-outside air temperature detection value TH6). Is calculated by The temperature efficiency ⁇ of the supercooling heat exchanger 5 indicates the performance of the supercooling heat exchanger 5, and the fluctuation due to the operating conditions of the refrigeration apparatus 100 is small compared to the degree of supercooling. Accuracy can be improved. When the temperature efficiency ⁇ of the subcooling heat exchanger 5 is less than a preset threshold value ⁇ th of the temperature efficiency ⁇ , the refrigerant amount shortage is detected.
  • the temperature efficiency ⁇ real is expressed by the following equation (2) by the usual four arithmetic operations. Is calculated by For example, when the current value TH5 real of the condensation temperature detection value TH5 is 43 ° C., the current value TH6 real of the outside air temperature detection value TH6 is 50 ° C., and the current value TH8 real of the supercooling temperature detection value TH8 is 44 ° C., the temperature efficiency ⁇
  • the calculated temperature efficiency ⁇ is a random variable
  • general random variables X1 and X2 are considered.
  • the average value of the random variable X1 is X1 mean
  • the standard deviation of the random variable X1 is X1 SD
  • the average value of the random variable X2 X2 mean, the standard deviation of the random variable X2 and X2 SD.
  • the error of each temperature sensor is generally ⁇ 1 ° C.
  • the outside air temperature detection value TH6 is 43 ⁇ 1 ° C.
  • the condensation temperature detection value TH5 is 50 ⁇ 1 ° C.
  • the supercooling temperature detection value TH8 is 44 ⁇ 1 ° C.
  • the value of the molecule TH5-TH8 in formula (1) is given by formula (5) where X1 is TH5 and X2 is TH8 in formula (3). It becomes.
  • Equation (1) The value of the denominator TH5-TH6 in equation (1) is given by equation (6) where X1 is TH5 and X2 is TH6 in equation (3). It becomes.
  • the temperature efficiency ⁇ of the supercooling heat exchanger 5 is expressed by the following equation (7) where X1 is TH5-TH8 and X2 is TH5-TH6 in equation (4). It becomes.
  • the average value epsilon mean temperature efficiency epsilon of the supercooling heat exchanger 5 is 0.857
  • standard deviation epsilon SD temperature efficiency epsilon of the supercooling heat exchanger 5 is 0.266.
  • the threshold value ⁇ th in the range of 0.350 ⁇ ⁇ th ⁇ 0.55 or less
  • it is possible to accurately detect the shortage of the refrigerant amount as in the case of ⁇ th 0.37.
  • the amount of refrigerant is 0.37 or less, the refrigerant amount is insufficient, and when it exceeds 0.37, it may be detected that the amount of refrigerant is normal.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 1 flows into the heat source side heat exchanger 3 that functions as a condenser after the refrigeration oil contained in the refrigerant is separated by the oil separator 2.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant that has flowed into the heat source side heat exchanger 3 is heat-exchanged by releasing heat to a low-temperature medium such as outdoor air, and a part or the whole is condensed to form a high-pressure liquid refrigerant (liquid or two-phase). State) and stored in the liquid receiver 4.
  • the high-pressure liquid refrigerant accumulated in the liquid receiver 4 flows into the supercooling heat exchanger 5.
  • the high-pressure liquid refrigerant that has flowed into the supercooling heat exchanger 5 is further heat-exchanged by releasing heat to a low-temperature medium such as outdoor air, and becomes a supercooled liquid refrigerant.
  • the liquid refrigerant supercooled by the supercooling heat exchanger 5 flows into the decompression device 6 and is expanded and decompressed to become a low-temperature and low-pressure two-phase refrigerant.
  • the low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the decompression device 6 flows into the load-side heat exchanger 7 that functions as an evaporator.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the load-side heat exchanger 7 cools (absorbs heat) the room air and evaporates to become a low-temperature and low-pressure gas refrigerant or a gas-liquid two-phase refrigerant with high dryness.
  • the gas refrigerant or the gas-liquid two-phase refrigerant having a high dryness is removed from the load side heat exchanger 7 through the accumulator 8 and then sucked into the compressor 1.
  • the gas refrigerant sucked into the compressor 1 is compressed to become a high-temperature and high-pressure gas refrigerant and is discharged from the compressor 1. In the refrigeration apparatus 100 of FIG. 1, the above cycle is repeated.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing the temperature change of the refrigerant when the refrigerant amount is not excessive or insufficient in the refrigeration apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the vertical arrow indicates the temperature, and the temperature increases in the direction of the arrow.
  • a horizontal arrow indicates a refrigerant path along the refrigerant flow of the refrigeration apparatus 100.
  • Region A schematically shows the refrigerant path of the refrigerant pipe (liquid pipe) on the outlet side of the supercooling heat exchanger 5.
  • Region B schematically shows the refrigerant path of the supercooling heat exchanger 5.
  • Region C schematically shows the refrigerant path of the heat source side heat exchanger 3 that functions as a condenser.
  • a solid line a with arrows schematically shows a change in the temperature of the refrigerant when the amount of the refrigerant is not excessive or insufficient.
  • Symbol D indicates the degree of supercooling in the supercooling heat exchanger 5 when the amount of refrigerant is not excessive or insufficient.
  • Region E shows a two-phase region when the amount of refrigerant is not excessive or insufficient.
  • a region F indicates a supercooling region when the refrigerant amount is not excessive or insufficient.
  • the two-phase refrigerant (region E) from the heat source side heat exchanger 3 (region C) is separated into gas and liquid by the liquid receiver 4.
  • the liquid receiver 4 is in a saturated liquid state in which liquid refrigerant is stored.
  • the liquid refrigerant in the saturated liquid state flows from the liquid receiver 4 into the supercooling heat exchanger 5 (region F). Therefore, the liquid refrigerant is supercooled by the heat exchange in the supercooling heat exchanger 5 (region B) (symbol D) and flows out from the supercooling heat exchanger 5 to the refrigerant pipe (region A).
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing a temperature change of the refrigerant when the refrigerant amount is insufficient in the refrigeration apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the vertical arrow indicates the temperature, and the temperature increases in the direction of the arrow.
  • the horizontal arrow indicates the refrigerant path along the refrigerant flow of the refrigeration apparatus 100.
  • Region A schematically shows the refrigerant path of the refrigerant pipe (liquid pipe) on the outlet side of the supercooling heat exchanger 5.
  • Region B schematically shows the refrigerant path of the supercooling heat exchanger 5.
  • Region C schematically shows the refrigerant path of the heat source side heat exchanger 3 that functions as a condenser.
  • a solid line b with an arrow schematically shows a change in the temperature of the refrigerant when the amount of the refrigerant is insufficient.
  • the broken line a1 with arrows schematically shows the temperature change of the refrigerant when the amount of refrigerant is not excessive or insufficient, and is the same as the solid line with arrows in FIG.
  • symbol D1 shows the supercooling degree in the supercooling heat exchanger 5 when the refrigerant
  • a region E1 indicates a two-phase region when the refrigerant amount is insufficient.
  • a region F1 indicates a supercooling region when the refrigerant amount is insufficient.
  • Region G indicates a condensation region that occurs when the amount of refrigerant is insufficient.
  • the two-phase refrigerant on the outlet side of the heat source side heat exchanger 3 (region C) has a higher dryness (region E1) than when the refrigerant amount is not excessive or insufficient. It has become.
  • the two-phase refrigerant having a high degree of dryness flows into the liquid receiver 4, the liquid refrigerant is not stored in the liquid receiver 4. As the liquid refrigerant is no longer stored in the liquid receiver 4, the two-phase refrigerant flows into the supercooling heat exchanger 5 (region B) (region G).
  • region G a region in which the two-phase refrigerant is condensed and liquefied by heat exchange is generated in the supercooling heat exchanger 5 (region B).
  • region F1 the liquid refrigerant is supercooled (region F1) and flows out from the supercooling heat exchanger 5 to the refrigerant pipe (region A). Therefore, when the amount of refrigerant is insufficient (solid line b), the degree of supercooling is reduced compared to the case where the amount of refrigerant is not excessive or insufficient (broken line a1) (reference numeral D1).
  • the refrigerant quantity abnormality detection device 300 is a subcooling heat exchanger that has a smaller variation due to operating conditions (for example, change in outside air temperature, change in evaporation temperature, etc.) of the refrigeration apparatus 100 compared to the degree of supercooling. 5 is used to detect the shortage of the refrigerant amount.
  • operating conditions for example, change in outside air temperature, change in evaporation temperature, etc.
  • 5 is used to detect the shortage of the refrigerant amount.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a control process of the control unit 320 in the refrigerant quantity abnormality detection device 300 according to the first embodiment.
  • the setting of the evaporation temperature is lowered at least once during the operation of the refrigeration apparatus 100. It is executed at least once when the operating conditions are changed.
  • control unit 320 includes a storage device and stores the current threshold value ⁇ th of the temperature efficiency ⁇ of the supercooling heat exchanger 5. Further, it is assumed that the storage device of the control unit 320 stores temperature information detected by each temperature sensor (120, 140, 160, 180).
  • the temperature efficiency ⁇ of the supercooling heat exchanger 5 is calculated.
  • the temperature efficiency ⁇ is calculated using the above-described formula (1), formula (3), and formula (4).
  • the threshold value ⁇ th of the temperature efficiency ⁇ is a first reference value ( ⁇ that is obtained by subtracting the standard deviation ⁇ SD of the temperature efficiency ⁇ from the average value ⁇ mean of the temperature efficiency ⁇ calculated in step S110. It is determined whether it is greater than mean ⁇ SD ).
  • the process proceeds to step S140.
  • step S130 the current threshold epsilon th temperature efficiency epsilon is changed.
  • the threshold value ⁇ th of the temperature efficiency ⁇ is set to be less than the first reference value.
  • step S140 the control unit 320 based on the above equation (2), calculates the current value epsilon real temperature efficiency epsilon, the control unit 320, a threshold current value epsilon real temperature efficiency epsilon temperature efficiency epsilon epsilon It is determined whether it is less than th .
  • control unit 320 detects an insufficient refrigerant amount in the refrigeration apparatus 100 in step S150.
  • control unit 320 detects that the refrigerant amount in the refrigeration apparatus 100 is normal in step S160.
  • the control unit 320 may notify the display unit 340 of information indicating that the refrigerant amount is insufficient and information indicating that the refrigerant amount is normal.
  • the above-described information can be notified by, for example, notification of an error code by a 7-segment LED or lighting or blinking of an LED lamp.
  • the above-described information may be notified on the control board of the refrigeration apparatus 100, for example, or may be notified by a buzzer or voice.
  • the refrigerant quantity abnormality detection device 300 sets the threshold ⁇ th of the temperature efficiency ⁇ as an index for detecting the refrigerant quantity shortage from the average value ⁇ mean of the temperature efficiency ⁇ temperature to the temperature efficiency.
  • a control unit 320 is provided that sets a value less than the value obtained by subtracting the standard deviation ⁇ SD of ⁇ .
  • the refrigeration apparatus 100 if the amount of refrigerant is excessive or insufficient, it may cause problems such as a reduction in the capacity of the refrigeration apparatus 100 and damage to components of the refrigeration apparatus 100.
  • some conventional refrigeration apparatuses have a function of determining whether the amount of refrigerant charged in the refrigeration apparatus is excessive or insufficient.
  • refrigerant leakage does not affect the operation of the refrigeration system. Therefore, even when a refrigerant leak occurs, the liquid level of the surplus refrigerant only drops, and there is a problem that the refrigerant leak cannot be detected until the surplus refrigerant disappears.
  • conventional refrigeration apparatuses that detect a lack of refrigerant due to temperature efficiency.
  • the refrigerant subcooling degree difference between the condensation temperature and supercooling temperature
  • the maximum temperature difference is a small value. For this reason, there is a problem in that the influence of the temperature sensor error on the temperature efficiency becomes large and detection by the temperature efficiency becomes difficult.
  • the threshold value ⁇ th of the temperature efficiency ⁇ for detecting the refrigerant amount shortage is set to a value less than the value obtained by subtracting the standard deviation ⁇ SD of the temperature efficiency ⁇ from the average value ⁇ mean of the temperature efficiency ⁇ . By changing, it is possible to accurately detect the shortage of the refrigerant amount.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing the effect of the present invention in the refrigerant quantity abnormality detection device 300 according to the first embodiment.
  • the vertical arrow represents the temperature efficiency ⁇ , and the temperature efficiency ⁇ increases in the direction of the arrow.
  • a solid broken line c schematically shows a numerical range below the average value ⁇ mean which is likely to be taken by the temperature efficiency ⁇ which is a random variable.
  • a broken line indicating the threshold value ⁇ th of the temperature efficiency ⁇ before the change and a solid line indicating the first reference value ( ⁇ mean ⁇ SD ) are illustrated along the horizontal arrow.
  • the one-dot chain line illustrated along the horizontal arrow is the threshold value ⁇ th of the temperature efficiency ⁇ after the change according to the first embodiment, and the white block arrow between the broken line and the one-dot chain line is the present embodiment.
  • 1 represents the change of the threshold ⁇ th by 1.
  • the threshold value ⁇ th of the temperature efficiency ⁇ for detecting the refrigerant amount shortage is changed to a value (for example, 0.37) less than the first reference value ( ⁇ mean ⁇ SD ). Therefore, it is possible to accurately detect the shortage of the refrigerant amount.
  • FIG. 2 In the second embodiment of the present invention, another example of the control process for detecting the refrigerant quantity abnormality in the control unit 320 of the refrigerant quantity abnormality detection device 300 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a control process of the control unit 320 in the refrigerant quantity abnormality detection device 300 according to the second embodiment.
  • the process shown in FIG. 9 is similar to the process of FIG. 7 of the first embodiment described above, in order to adjust the threshold value ⁇ th of the temperature efficiency ⁇ of the supercooling heat exchanger 5 to an appropriate value. It is executed at least once during operation, or at least once when operation conditions are changed, such as when the evaporation temperature is set low.
  • Step S210 is a step of calculating the temperature efficiency ⁇ of the supercooling heat exchanger 5, and is the same as step S110 of the first embodiment described above.
  • Step S220 is a step in which it is determined whether or not the threshold value ⁇ th of the temperature efficiency ⁇ is greater than the first reference value ( ⁇ mean ⁇ SD ), and is the same as step S120 in the first embodiment described above. belongs to. If the threshold value ⁇ th of the temperature efficiency ⁇ is less than the first reference value, the process proceeds to step S232.
  • Step S230 is a step in which the threshold value ⁇ th of the temperature efficiency ⁇ is changed to be less than the first reference value, and is the same as step S130 in the first embodiment described above.
  • step S232 in control unit 320, threshold value ⁇ th of temperature efficiency ⁇ changed in step S230 is equal to or less than standard deviation ⁇ SD (hereinafter referred to as “second reference value”) of temperature efficiency ⁇ calculated in step S210. It is determined whether or not. If the threshold value ⁇ th of the temperature efficiency ⁇ is equal to or greater than the second reference value, the process proceeds to step S240.
  • second reference value standard deviation
  • the current threshold epsilon th temperature efficiency epsilon is judged to be a second reference value (epsilon SD) below, in step S235, the current threshold epsilon th temperature efficiency epsilon it is changed.
  • the threshold ⁇ th of the temperature efficiency ⁇ is set to be less than the first reference value ( ⁇ mean ⁇ SD ) and larger than the second reference value.
  • Step S240 is a process of the current value epsilon real temperature efficiency epsilon is determined whether it is less than the threshold epsilon th temperature efficiency epsilon is, are identical and step S140 of the above-described first embodiment.
  • Step S250 is a process of detecting a shortage of the refrigerant amount in the refrigeration apparatus 100, and is the same as step S150 in the first embodiment.
  • Step S260 is a step of detecting that the refrigerant amount in the refrigeration apparatus 100 is normal, and is the same as step S160 in the first embodiment described above.
  • the threshold value ⁇ th of the temperature efficiency ⁇ is less than the first reference value ( ⁇ mean ⁇ SD ) and the second reference value ( The controller 320 is further set so as to be larger than ⁇ SD ).
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing the effect of the present invention in the refrigerant quantity abnormality detection device 300 according to the second embodiment.
  • the vertical arrow represents the temperature efficiency ⁇ , and the temperature efficiency ⁇ increases in the direction of the arrow.
  • a solid broken line d schematically shows a numerical range equal to or higher than the average value ⁇ mean , which is likely to be obtained by the temperature efficiency ⁇ that is a random variable.
  • a broken line indicating the threshold value ⁇ th of the temperature efficiency ⁇ before the change and a solid line indicating the second reference value ( SD ) are illustrated along the horizontal arrow.
  • the one-dot chain line shown along the horizontal arrow is the threshold value ⁇ th of the temperature efficiency ⁇ after the change according to the second embodiment, and the white block arrow between the broken line and the one-dot chain line is the present embodiment.
  • 2 shows the change of the threshold value ⁇ th by 2.
  • the temperature efficiency ⁇ 0.857 ⁇ 0.266 when the refrigerant amount in the refrigeration apparatus 100 is normal.
  • the temperature efficiency ⁇ 0.857 ⁇ 0.266 in FIG. It becomes. Therefore, even in such a case, a case where the current value ⁇ real of the temperature efficiency ⁇ is detected as 0.266 occurs stochastically.
  • the threshold value ⁇ th of the temperature efficiency ⁇ for detecting the refrigerant amount shortage is fixed at the position of the broken line in FIG.
  • the threshold value ⁇ th of the temperature efficiency ⁇ for detecting the refrigerant amount shortage is less than the first reference value ( ⁇ mean ⁇ SD ) and the second reference value ( ⁇ SD ).
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
  • the present invention is not limited to this, and an arbitrary number of load units 20 are connected. May be.
  • the refrigerating apparatus 100 in this invention is demonstrated. Is not limited to this.
  • a refrigeration apparatus 100 configured as a refrigerant circuit (refrigeration cycle) connected to a load unit 20 (indoor unit) and refrigerant piping (liquid piping, gas piping) arranged locally at the time of local installation, such as a condensing unit; It is also possible to do.
  • the configuration of the refrigeration apparatus 100 according to the above-described embodiment is not limited to the above-described configuration.
  • it is good also as a structure as an air conditioning apparatus which can provide a four-way valve etc. which switch a refrigerant
  • it is good also as a structure which does not provide at least 1 of the oil separator 2, the liquid receiver 4, and the accumulator 8.
  • condensation temperature detection value TH5 detected by the first temperature sensor 120 may be calculated by detecting the discharge pressure and converting it to the saturation temperature.
  • evaporating temperature detection value ET detected by the fourth temperature sensor 180 may be calculated by detecting the suction pressure and converting it to the saturation temperature.

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Abstract

　本発明の冷媒量異常検知装置３００は、外気温度検知値ＴＨ６の平均値ＴＨ６ｍｅａｎ及び外気温度検知値ＴＨ６の標準偏差ＴＨ６ＳＤ、凝縮温度検知値ＴＨ５の平均値ＴＨ５ｍｅａｎ及び凝縮温度検知値ＴＨ５の標準偏差ＴＨ５ＳＤ、並びに過冷却温度検知値ＴＨ８の平均値ＴＨ８ｍｅａｎ及び過冷却温度検知値ＴＨ８の標準偏差ＴＨ８ＳＤから、過冷却熱交換器５の温度効率εの平均値εｍｅａｎと標準偏差εＳＤとを算出し、冷媒量不足を検知する指標となる温度効率εの閾値εｔｈを、温度効率εの平均値εｍｅａｎから温度効率εの標準偏差εＳＤを減算した値未満の値に設定し、温度効率εの現在値εｒｅａｌが閾値εｔｈ未満の場合に冷媒量不足を検知する制御部３２０を備える。

Description

冷媒量異常検知装置及び冷凍装置
　本発明は、冷媒量異常検知装置及び冷凍装置に関する。
　従来の冷凍装置における冷媒量不足を検知する方法としては、例えば、過冷却器の入口冷媒温度と出口冷媒温度との温度差により、冷媒漏れを検知するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、過冷却器の出口における過冷却度に基づいて冷媒量の不足を検知するものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平９－１０５５６７号公報 特開２０１１－２２６７０４号公報
　しかしながら、特許文献１、２のような温度による冷媒量不足の検知方法では、例えば、冷凍装置の運転条件によって冷媒量の検知精度が低下するという問題があった。また、温度センサの検知誤差によっても冷媒量の異常検知精度が低下するという問題があった。
　本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、冷凍装置の運転条件及び温度センサの検知誤差によらずに、冷媒量の不足を精度良く検知可能な冷媒量異常検知装置及び冷凍装置を提供することを目的とする。
　本発明の冷媒量異常検知装置は、凝縮器として機能する熱源側熱交換器と、過冷却熱交換器とを備えた冷凍装置に接続され、前記熱源側熱交換器で熱交換される前の外気温度検知値の平均値及び前記外気温度検知値の標準偏差、前記熱源側熱交換器の出口側の冷媒配管を流れる冷媒の凝縮温度検知値の平均値及び前記凝縮温度検知値の標準偏差、並びに前記過冷却熱交換器の出口側の冷媒配管を流れる冷媒の過冷却温度検知値の平均値及び前記過冷却温度検知値の標準偏差から、前記過冷却熱交換器の温度効率の平均値と標準偏差とを算出し、冷媒量不足を検知する指標となる前記温度効率の閾値を、前記温度効率の平均値から前記温度効率の標準偏差を減算した値未満の値に設定し、前記温度効率の現在値が前記閾値未満の場合に冷媒量不足を検知する制御部を備える。
　本発明の冷媒量異常検知装置は、凝縮器として機能する熱源側熱交換器と、過冷却熱交換器とを備えた冷凍装置に接続され、前記熱源側熱交換器で熱交換される前の外気温度検知値の現在値、前記熱源側熱交換器の出口側の冷媒配管を流れる冷媒の凝縮温度検知値の現在値、及び前記過冷却熱交換器の出口側の冷媒配管を流れる冷媒の過冷却温度の検知値の現在値から、前記過冷却熱交換器の温度効率の現在値を算出し、前記温度効率の現在値が、冷媒量不足を検知する指標となる前記温度効率の閾値未満の場合に冷媒量不足を検知する制御部を備え、前記閾値は、０．３５０以上であり、かつ０．５５０以下である。
　本発明の冷凍装置は、上述の冷媒量異常検知装置を備える。
　本発明によれば、冷媒量不足を検知する温度効率の閾値を温度効率の平均値から温度効率の標準偏差を減算した値未満の値に変更することにより、冷媒量の不足を精度良く検知可能な冷媒量異常検知装置及び冷凍装置を提供することができる。
本発明の実施の形態１に係る冷凍装置１００の一例を概略的に示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍装置１００の別の一例を概略的に示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍装置１００の更なる別の一例を概略的に示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍装置１００の更なる別の一例を概略的に示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍装置１００における、冷媒量が過不足ない場合の冷媒の温度変化を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍装置１００における、冷媒量が不足した場合の冷媒の温度変化を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態１に係る冷媒量異常検知装置３００における、制御部３２０の制御処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る冷媒量異常検知装置３００における本発明の効果を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態２に係る冷媒量異常検知装置３００における、制御部３２０の制御処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る冷媒量異常検知装置３００における本発明の効果を概略的に示す図である。
実施の形態１．
　本発明の実施の形態１に係る冷凍装置１００及び冷媒量異常検知装置３００の構成について図１～３を用いて説明する。図１は、本実施の形態１に係る冷凍装置１００の一例を示す冷媒回路図である。なお、図１を含む以下の図面では各構成部材の寸法の関係及び形状が、実際のものとは異なる場合がある。
　本実施の形態１に係る冷凍装置１００の冷媒回路の構成について説明する。
　図１の冷凍装置１００は、圧縮機１、油分離器２、熱源側熱交換器３、受液器４、過冷却熱交換器５、減圧装置６、負荷側熱交換器７、及びアキュムレータ８に順次冷媒を循環させる冷媒回路を有している。
　圧縮機１は、吸入した低圧冷媒を圧縮し、高圧冷媒として吐出する容量可変型の流体機械である。圧縮機１は、例えば、インバータにより回転周波数が制御されるスクロール圧縮機を用いることができる。
　油分離器２は、圧縮機１から吐出された高圧冷媒に含まれる冷凍機油を分離除去して、高圧冷媒に含まれる冷凍機油の量を低減するものである。分離除去された冷凍機油は、返油管２ａを介して圧縮機１に戻される。
　熱源側熱交換器３は、図１においては凝縮器として機能する熱交換器である。熱源側熱交換器３は、圧縮機１から吐出された高圧冷媒と、外気（例えば、冷凍装置１００が空気調和装置である場合は、室外空気）との熱交換を実施し、冷媒から外気に対して熱を放出する。熱源側熱交換器３は、例えば、熱源側熱交換器用ファン（図示せず）によって送られてくる外気に対して熱を放出することができる。熱源側熱交換器３は、例えば、伝熱管と複数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器として構成できる。
　受液器４は、例えば、凝縮温度、外気温度、又は圧縮機１の容量に応じて、冷凍装置１００の冷媒回路に発生する余剰液冷媒を一時的に貯留可能な円筒形状の容器である。受液器４は、余剰液冷媒を一時的に貯留することにより、冷凍装置１００の負荷に応じて冷凍装置１００の冷媒回路を流れる冷媒量を調整するものである。
　過冷却熱交換器５は、受液器４に溜まった高圧液冷媒と、外気との熱交換を実施するものである。過冷却熱交換器５での熱交換によって、受液器４に溜まった高圧液冷媒は、過冷却された液冷媒となる。過冷却熱交換器５は熱源側熱交換器３と一体としてクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器として構成しても、別個の構成としてもよい。
　減圧装置６は、過冷却熱交換器５から流出した高圧液冷媒を膨張及び減圧させるものである。減圧装置６としては、例えば多段階又は連続的に開度を調節可能な電子膨張弁（例えば、リニア電子膨張弁）が用いられる。なお、減圧装置６としてキャピラリ等を用いることもできる。
　負荷側熱交換器７は、図１においては放熱器（蒸発器）として機能する熱交換器である。負荷側熱交換器７は、減圧装置６によって減圧された冷媒と、空気（例えば、冷凍装置１００が空気調和装置である場合は、室内空気）との熱交換を実施し、冷媒によって空気を冷却する熱交換器である。負荷側熱交換器７は、例えば、負荷側熱交換器用ファン（図示せず）によって送られてくる外気に対して熱を放出することができる。負荷側熱交換器７は、例えば、伝熱管と複数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器として構成できる。
　アキュムレータ８は、余剰の冷媒を貯留する冷媒貯留機能と、運転状態が変化する際に一時的に発生する液冷媒を滞留させることにより、圧縮機１に大量の液冷媒が流入するのを防ぐ気液分離機能とを有するものである。
　図１の冷凍装置１００は、熱源ユニット１０と、負荷ユニット２０と、液延長配管３０と、ガス延長配管４０とを備えている。熱源ユニット１０は、圧縮機１、油分離器２、熱源側熱交換器３、受液器４、過冷却熱交換器５、及びアキュムレータ８を収容している。熱源ユニット１０は、例えば冷凍装置１００が空気調和装置の場合は、室外ユニットとして室外に設置できる。負荷ユニット２０は、減圧装置６及び負荷側熱交換器７を収容している。負荷ユニット２０は、例えば冷凍装置１００が空気調和装置の場合は、室内ユニットとして室内に設置できる。
　液延長配管３０は、熱源ユニット１０に収容された過冷却熱交換器５の出口側から延びる冷媒配管と、負荷ユニット２０に収容された減圧装置６の入口側から延びる冷媒配管との間を接続する冷媒配管である。ガス延長配管４０は、負荷ユニット２０に収容された負荷側熱交換器７の出口側から延びる冷媒配管と、熱源ユニット１０に収容されたアキュムレータ８の入口側から延びる冷媒配管との間を接続する冷媒配管である。
　なお、本実施の形態１に係る冷凍装置１００は、圧縮機１が室内に設置され、熱源側熱交換器３及び過冷却熱交換器５が室外に設置されるリモート式コンデンシングユニットを有するものであってもよい。図２～図４を用いて、リモート式コンデンシングユニットを有する冷凍装置１００の例を説明する。
　図２は、本実施の形態１に係る冷凍装置１００の別の一例を概略的に示す冷媒回路図である。図２の冷凍装置１００は、図１と同様に、圧縮機１、油分離器２、熱源側熱交換器３、受液器４、過冷却熱交換器５、減圧装置６、負荷側熱交換器７、及びアキュムレータ８に順次冷媒を循環させる冷媒回路を有している。
　図２の冷凍装置１００は、熱源ユニット１０と、負荷ユニット２０と、液延長配管３０と、ガス延長配管４０と、圧縮ユニット５０と、第１の延長配管６０ａと、第２の延長配管６０ｂと、第３の延長配管６０ｃと、第４の延長配管６０ｄとを備えている。熱源ユニット１０は、熱源側熱交換器３及び過冷却熱交換器５を収容している。負荷ユニット２０は、減圧装置６及び負荷側熱交換器７を収容している。圧縮ユニット５０は、圧縮機１、油分離器２、受液器４、アキュムレータ８、及び中継配管９を収容している。圧縮ユニット５０は、例えば冷凍装置１００が空気調和装置の場合、室内に配置することができる。圧縮ユニット５０に収容された中継配管９は、熱源ユニット１０を圧縮ユニット５０を介して負荷ユニット２０に接続し、冷媒回路を形成するための冷媒配管である。
　液延長配管３０は、圧縮ユニット５０に収容された中継配管９と、負荷ユニット２０に収容された減圧装置６の入口側から延びる冷媒配管との間を接続する冷媒配管である。ガス延長配管４０は、負荷ユニット２０に収容された負荷側熱交換器７の出口側から延びる冷媒配管と、熱源ユニット１０に収容されたアキュムレータ８の入口側から延びる冷媒配管との間を接続する冷媒配管である。
　第１の延長配管６０ａは、圧縮ユニット５０に収容された油分離器２の出口側から延びる冷媒配管と、熱源ユニット１０に収容された熱源側熱交換器３の入口側から延びる冷媒配管との間を接続する冷媒配管である。第２の延長配管６０ｂは、熱源ユニット１０に収容された熱源側熱交換器３の出口側から延びる冷媒配管と、圧縮ユニット５０に収容された受液器４の入口側から延びる冷媒配管との間を接続する冷媒配管である。第３の延長配管６０ｃは、圧縮ユニット５０に収容された受液器４の出口側から延びる冷媒配管と、熱源ユニット１０に収容された過冷却熱交換器５の入口側から延びる冷媒配管との間を接続する冷媒配管である。第４の延長配管６０ｄは、熱源ユニット１０に収容された過冷却熱交換器５の出口側から延びる冷媒配管と、圧縮ユニット５０に収容された中継配管９とを接続する冷媒配管である。
　図３は、本実施の形態１に係る冷凍装置１００の更なる別の一例を概略的に示す冷媒回路図である。図３の冷凍装置１００は、受液器４が熱源ユニット１０に収容されており、第２の延長配管６０ｂ及び第３の延長配管６０ｃを有していない点を除けば、図２の冷凍装置１００と同一の構成である。
　図４は、本実施の形態１に係る冷凍装置１００の更なる別の一例を概略的に示す冷媒回路図である。図４の冷凍装置１００では、圧縮機１に中間インジェクションを行うための二重管過冷却熱交換器５ａが圧縮ユニット５０に収容されている。図４に示すように、本実施の形態１の過冷却熱交換器５は、二重管過冷却熱交換器５ａであってもよい。
　二重管過冷却熱交換器５ａの高圧側出口から分岐された分岐配管は、二重管過冷却熱交換器５ａの低圧側入口に接続される。分岐配管には、多段階又は連続的に開度を調節可能な電子膨張弁５ｂが配置されている。二重管過冷却熱交換器５ａの低圧側出口に接続された冷媒配管は、圧縮機１の中圧部分に低圧の冷媒を供給する中間インジェクション管５ｃに接続されている。図４の冷凍装置１００は、二重管過冷却熱交換器５ａが圧縮ユニット５０に収容され、上述のように中間インジェクション機構を構成している点、並びに第３の延長配管６０ｃ及び第４の延長配管６０ｄを有していない点を除けば、図２の冷凍装置１００と同一の構成である。
　次に、本実施の形態１に係る冷凍装置１００に配置されるセンサ類について説明する。
　本実施の形態１に係る冷凍装置１００は、第１の温度センサ１２０と、第２の温度センサ１４０と、第３の温度センサ１６０と、第４の温度センサ１８０とを備える。
　第１の温度センサ１２０は、熱源側熱交換器３の出口側と過冷却熱交換器５の入口側とを接続する冷媒配管に配置され、冷媒配管を流れる冷媒の温度を検知するものである。第２の温度センサ１４０は、過冷却熱交換器５の出口側と減圧装置６の入口側とを接続する冷媒配管に配置され、冷媒配管を流れる冷媒の温度を検知するものである。第３の温度センサ１６０は、熱源側熱交換器３を流れる空気流の上流側に配置され、過冷却熱交換器５を流れる高圧冷媒と熱交換を行う前の外気の温度を検知するものである。第４の温度センサ１８０は、減圧装置６の出口側と負荷側熱交換器７の入口側とを接続する冷媒配管に配置され、冷媒配管を流れる冷媒の温度を検知するものである。
　第１の温度センサ１２０、第２の温度センサ１４０、第３の温度センサ１６０、及び第４の温度センサ１８０の材料としては、半導体（例えば、サーミスタ）又は金属（例えば、測温抵抗体）等が用いられる。なお、第１の温度センサ１２０、第２の温度センサ１４０、第３の温度センサ１６０、及び第４の温度センサ１８０は、同一の材料で構成してもよいし、異なる材料で構成してもよい。
　次に、本実施の形態１に係る冷凍装置１００に接続された冷媒量異常検知装置３００について説明する。
　冷媒量異常検知装置３００は、制御部３２０と表示部３４０とを備え、冷媒回路に充填された冷媒量の異常を検知し、検知結果を表示するものである。冷媒量異常検知装置３００には、第１の温度センサ１２０、第２の温度センサ１４０、第３の温度センサ１６０、及び第４の温度センサ１８０で検知された温度情報が電気信号として入力される。
　図１では、冷媒量異常検知装置３００は、熱源ユニット１０に接続された構成となっている。図２～図４では、冷媒量異常検知装置３００は、圧縮ユニット５０に接続された構成となっている。冷媒量異常検知装置３００の接続位置はこれに限られず、負荷ユニット２０に接続されるものであってもよい。また、冷媒量異常検知装置３００を冷凍装置１００と一体に構成してもよい。また、冷媒量異常検知装置３００の制御部３２０は、例えば圧縮機１の周波数を制御する冷凍装置１００の制御部（図示せず）と一体に構成してもよい。
　制御部３２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート等を備えたマイコンを備えている。表示部３４０は、冷媒量の検知結果等を表示するものであり、例えば７セグメントＬＥＤなどにより構成される。
　本実施の形態１に係る制御部３２０は、熱源側熱交換器３で熱交換される前の外気温度検知値の平均値及び外気温度検知値の標準偏差、熱源側熱交換器３の出口側の冷媒配管を流れる冷媒の凝縮温度検知値の平均値及び凝縮温度検知値の標準偏差、並びに過冷却熱交換器５の出口側の冷媒配管を流れる冷媒の過冷却温度検知値の平均値及び過冷却温度検知値の標準偏差から、過冷却熱交換器５の温度効率の平均値と標準偏差とを算出し、冷媒量不足を検知する指標となる温度効率の閾値を、温度効率の平均値から温度効率の標準偏差を減算した値未満の値に設定し、温度効率の現在値が変更後の閾値未満の場合に冷媒量不足を検知するものである。
　ここで、制御部３２０で算出される過冷却熱交換器５の温度効率εの平均値εｍｅａｎ及び標準偏差εＳＤについて説明する。以降の説明では、各温度センサ（１２０、１４０、１６０、１８０）で検知された温度を以下のように定義する。
　第１の温度センサ１２０が検知した熱源側熱交換器３の出口側の冷媒配管を流れる冷媒温度の検知値を、「凝縮温度検知値ＴＨ５」とする。凝縮温度検知値ＴＨ５は、第１の温度センサ１２０自体の検知値の分散（ばらつき）、又は制御基板（図示せず）の抵抗値などのばらつきにより正規分布に従う確率変数である。凝縮温度検知値ＴＨ５の平均値をＴＨ５ｍｅａｎとし、凝縮温度検知値ＴＨ５の標準偏差をＴＨ５ＳＤとした場合、ＴＨ５＝ＴＨ５ｍｅａｎ±ＴＨ５ＳＤの関係が成立する。なお、凝縮温度検知値ＴＨ５の現在値をＴＨ５ｒｅａｌとする。
　第２の温度センサ１４０が検知した過冷却熱交換器５の出口側の冷媒配管を流れる冷媒温度の検知値を、「過冷却温度検知値ＴＨ８」とする。過冷却温度検知値ＴＨ８は、第２の温度センサ１４０自体の検知値のばらつき、又は制御基板（図示せず）の抵抗値などのばらつきにより正規分布に従う確率変数である。過冷却温度検知値ＴＨ８の平均値をＴＨ８ｍｅａｎとし、過冷却温度検知値ＴＨ８の標準偏差をＴＨ８ＳＤとした場合、ＴＨ８＝ＴＨ８ｍｅａｎ±ＴＨ８ＳＤの関係が成立する。なお、過冷却温度検知値ＴＨ８の現在値をＴＨ８ｒｅａｌとする。
　第３の温度センサ１６０が検知した外気気温の検知値を、「外気温度検知値ＴＨ６」とする。外気温度検知値ＴＨ６は、第３の温度センサ１６０自体の検知値のばらつき、又は制御基板（図示せず）の抵抗値などのばらつきにより正規分布に従う確率変数である。外気温度検知値ＴＨ６の平均値をＴＨ６ｍｅａｎとし、外気温度検知値ＴＨ６の標準偏差をＴＨ６ＳＤとした場合、ＴＨ６＝ＴＨ６ｍｅａｎ±ＴＨ６ＳＤの関係が成立する。なお、外気温度検知値ＴＨ６の現在値をＴＨ６ｒｅａｌとする。
　第４の温度センサ１８０が検知した冷媒配管を流れる冷媒の温度の検知値を、蒸発温度検知値ＥＴとする。蒸発温度検知値ＥＴは、第４の温度センサ１８０自体の検知値のばらつき、又は制御基板（図示せず）の抵抗値などのばらつきにより正規分布に従う確率変数である。蒸発温度検知値ＥＴの平均値をＥＴ６ｍｅａｎとし、蒸発温度検知値ＥＴの標準偏差をＥＴＳＤとした場合、ＥＴ＝ＥＴｍｅａｎ±ＥＴＳＤの関係が成立する。なお、蒸発温度検知値ＥＴの現在値をＥＴｒｅａｌとする。
　過冷却熱交換器５の温度効率εは、過冷却熱交換器５の出口における冷媒の過冷却度（凝縮温度検知値ＴＨ５－過冷却温度検知値ＴＨ８）を、過冷却熱交換器５の最大温度差（凝縮温度検知値ＴＨ５－外気温度検知値ＴＨ６）で除算した値であり、式（１）
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 で算出される。過冷却熱交換器５の温度効率εは、過冷却熱交換器５の性能を示すものであり、過冷却度と比較して冷凍装置１００の運転条件による変動が小さいため、冷媒量不足の判定精度を向上することができる。過冷却熱交換器５の温度効率εは、予め設定された温度効率εの閾値εｔｈ未満の場合に、冷媒量不足を検知するものである。
　算出される温度効率εが温度効率εの現在値εｒｅａｌである場合、温度効率εｒｅａｌは通常の四則演算によって、式（２）
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 で算出される。例えば、凝縮温度検知値ＴＨ５の現在値ＴＨ５ｒｅａｌが４３℃、外気温度検知値ＴＨ６の現在値ＴＨ６ｒｅａｌが５０℃、過冷却温度検知値ＴＨ８の現在値ＴＨ８ｒｅａｌが４４℃の場合、温度効率εの現在値εｒｅａｌは（５０－４４）／（５０－４３）＝０．８５７となる。
　算出される温度効率εが確率変数である場合を考えために、一般的な確率変数Ｘ１、Ｘ２について考える。ここでは、確率変数Ｘ１の平均値をＸ１ｍｅａｎ、確率変数Ｘ１の標準偏差をＸ１ＳＤとする。また確率変数Ｘ２の平均値をＸ２ｍｅａｎ、確率変数Ｘ２の標準偏差をＸ２ＳＤとする。
　確率変数Ｘ１、Ｘ２が互いに独立で正規分布に従う場合、減算Ｘ１－Ｘ２は式（３）
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 で算出される。
　また、除算Ｘ１／Ｘ２は式（４）
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 で算出される。
　各温度センサ（１２０、１４０、１６０、１８０）の誤差は一般的には±１℃となる。そこで、一例として、外気温度検知値ＴＨ６が４３±１℃であり、凝縮温度検知値ＴＨ５が５０±１℃、過冷却温度検知値ＴＨ８が４４±１℃となる場合を考える。式（１）の分子ＴＨ５－ＴＨ８の値は、式（３）でＸ１をＴＨ５、Ｘ２をＴＨ８とすると、式（５）
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 となる。
　式（１）の分母ＴＨ５－ＴＨ６の値は、式（３）でＸ１をＴＨ５、Ｘ２をＴＨ６とすると、式（６）
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 となる。
　よって、過冷却熱交換器５の温度効率εは、式（４）でＸ１をＴＨ５－ＴＨ８、Ｘ２をＴＨ５－ＴＨ６とすると、式（７）
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 となる。この場合、過冷却熱交換器５の温度効率εの平均値εｍｅａｎは０．８５７であり、過冷却熱交換器５の温度効率εの標準偏差εＳＤは０．２６６である。
　なお、冷凍装置１００の冷媒量が不足し、過冷却度（凝縮温度検知値ＴＨ５－過冷却温度検知値ＴＨ８）が０となった場合の温度効率εは、ε＝０．０００±０．２６６となると推定される。
　以上の温度効率εの標準偏差εＳDを考慮し、例えば、温度効率εの閾値εｔｈをεｔｈ＝０．３７とし、０．３７未満の場合に冷媒量が不足しており、０．３７以上の場合に冷媒量が正常であると検知させることにより、冷媒量の不足を精度良く検知することが可能となる。閾値εｔｈは、０．３５０≦εｔｈ≦０．５５以下の範囲とすることにより、εｔｈ＝０．３７の場合と同様に、冷媒量の不足を精度良く検知することが可能となる。なお、０．３７以下の場合に冷媒量が不足しており、０．３７を超える場合に冷媒量が正常であると検知させてもよい。
　次に、本実施の形態１に係る冷凍装置１００の動作について、図１の冷媒回路を用いて説明する。
　圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、油分離器２により冷媒に含まれる冷凍機油が分離された後、凝縮器として機能する熱源側熱交換器３へ流入する。熱源側熱交換器３に流入した高温高圧のガス冷媒は、室外空気等の低温の媒体に熱を放出することによって熱交換され、一部又は全体が凝縮して高圧液冷媒（液又は二相状態）となり、受液器４に貯留される。受液器４に溜まった高圧液冷媒は、過冷却熱交換器５へ流入する。過冷却熱交換器５へ流入した高圧液冷媒は、室外空気等の低温の媒体に熱を放出することによって更に熱交換され、過冷却された液冷媒となる。過冷却熱交換器５で過冷却された液冷媒は、減圧装置６へ流入し、膨張及び減圧されて低温低圧の二相冷媒となる。減圧装置６から流出した低温低圧の気液二相冷媒は、蒸発器として機能する負荷側熱交換器７に流入する。負荷側熱交換器７に流入した気液二相冷媒は、室内空気を冷却（吸熱）し、蒸発して低温低圧のガス冷媒又は乾き度の高い気液二相冷媒となる。負荷側熱交換器７からガス冷媒又は乾き度の高い気液二相冷媒は、アキュムレータ８を経由して液相成分が除去された後に、圧縮機１に吸入される。圧縮機１に吸入されたガス冷媒は圧縮されて、高温高圧のガス冷媒となり、圧縮機１から吐出される。図１の冷凍装置１００では以上のサイクルが繰り返される。
　次に、冷凍装置１００における冷媒充填量と過冷却度との関係について、図５及び図６を用いて説明する。
　図５は、本実施の形態１に係る冷凍装置１００における、冷媒量が過不足ない場合の冷媒の温度変化を概略的に示す図である。図４において、縦方向の矢印は温度を示し、矢印方向に向かって高い温度となる。横方向の矢印は、冷凍装置１００の冷媒の流れに沿った冷媒経路を示すものである。領域Ａは、過冷却熱交換器５の出口側の冷媒配管（液管）の冷媒経路を概略的に示すものである。領域Ｂは、過冷却熱交換器５の冷媒経路を概略的に示すものである。領域Ｃは、凝縮器として機能する熱源側熱交換器３の冷媒経路を概略的に示すものである。矢印付きの実線ａは、冷媒量が過不足ない場合の冷媒の温度変化を概略的に示すものである。符号Ｄは、冷媒量が過不足ない場合の過冷却熱交換器５における過冷却度を示すものである。領域Ｅは、冷媒量が過不足ない場合の二相域を示すものである。領域Ｆは、冷媒量が過不足ない場合の過冷却域を示すものである。
　冷媒量が過不足ない場合、熱源側熱交換器３（領域Ｃ）からの二相冷媒（領域Ｅ）は、受液器４により気液に分離される。受液器４は、液冷媒が貯留されて飽和液状態となっている。飽和液状態となった液冷媒は受液器４から過冷却熱交換器５に流入する（領域Ｆ）。したがって、過冷却熱交換器５（領域Ｂ）での熱交換によって液冷媒が過冷却され（符号Ｄ）、過冷却熱交換器５から冷媒配管（領域Ａ）に流出することとなる。
　図７は、本実施の形態１に係る冷凍装置１００における、冷媒量が不足した場合の冷媒の温度変化を概略的に示す図である。図７においても、図５と同様に、縦方向の矢印は温度を示し、矢印方向に向かって高い温度となる。横方向の矢印は冷凍装置１００の冷媒の流れに沿った冷媒経路を示すものである。領域Ａは、過冷却熱交換器５の出口側の冷媒配管（液管）の冷媒経路を概略的に示すものである。領域Ｂは、過冷却熱交換器５の冷媒経路を概略的に示すものである。領域Ｃは、凝縮器として機能する熱源側熱交換器３の冷媒経路を概略的に示すものである。
　図７においては、矢印付きの実線ｂは、冷媒量が不足した場合の冷媒の温度変化を概略的に示すものである。矢印付きの破線ａ１は、冷媒量が過不足ない場合の冷媒の温度変化を概略的に示すものであり、図５の矢印付きの実線と同一のものである。符号Ｄ１は、冷媒量が不足した場合の過冷却熱交換器５における過冷却度を示すものである。領域Ｅ１は、冷媒量が不足した場合の二相域を示すものである。領域Ｆ１は、冷媒量が不足した場合の過冷却域を示すものである。領域Ｇは、冷媒量が不足した場合に生じる凝縮域を示すものである。
　冷媒量が不足している場合、熱源側熱交換器３（領域Ｃ）の出口側での二相冷媒は、冷媒量が過不足ない場合と比較して乾き度の高い状態（領域Ｅ１）となっている。乾き度の高い二相冷媒が受液器４に流入すると、受液器４では液冷媒が貯留されなくなる。受液器４で液冷媒が貯留されなくなることにより、二相状態の冷媒が過冷却熱交換器５（領域Ｂ）に流入する（領域Ｇ）。冷媒量が不足している場合、過冷却熱交換器５（領域Ｂ）には、熱交換によって二相冷媒が凝縮液化される領域（領域Ｇ）が生じる。二相冷媒が凝縮液化された後に、液冷媒が過冷却され（領域Ｆ１）、過冷却熱交換器５から冷媒配管（領域Ａ）に流出することとなる。よって、冷媒量が不足している場合（実線ｂ）、冷媒量が過不足ない場合（破線ａ１）と比較して、過冷却度が減少することになる（符号Ｄ１）。
　本実施の形態１の冷媒量異常検知装置３００は、過冷却度と比較して、冷凍装置１００の運転条件（例えば外気温度の変化、蒸発温度の変化等）による変動が小さい過冷却熱交換器５の温度効率εを用いて、冷媒量の不足を検知するものである。次に、本実施の形態１の冷媒量異常検知装置３００の制御部３２０における冷媒量異常検知の制御処理の一例を図７を用いて説明する。
　図７は、本実施の形態１に係る冷媒量異常検知装置３００における、制御部３２０の制御処理の一例を示すフローチャートである。図７に示す処理は、過冷却熱交換器５の温度効率εの閾値εｔｈを適切な値に調整するために、冷凍装置１００の運転中に少なくとも１回、又は蒸発温度の設定を低くした場合等運転条件が変更された際に少なくとも１回実行される。
　本実施の形態１において、制御部３２０は記憶装置を備えており、現在の過冷却熱交換器５の温度効率εの閾値εｔｈが記憶されているものとする。また、制御部３２０の記憶装置では、各温度センサ（１２０、１４０、１６０、１８０）で検知された温度情報が記憶しているものとする。
　ステップＳ１１０では、制御部３２０は、特定の運動条件下（例えば、蒸発温度検知値ＥＴ＝－５０℃）における、凝縮温度検知値ＴＨ５、過冷却温度検知値ＴＨ８、及び外気温度検知値ＴＨ６から、過冷却熱交換器５の温度効率εを算出する。温度効率εは、上述の式（１）、式（３）、及び式（４）を用いて算出される。算出された温度効率εは正規分布に従う確率変数であり、温度効率ε＝εｍｅａｎ±εＳＤとなる。
　ステップＳ１２０では、制御部３２０において、温度効率εの閾値εｔｈが、ステップＳ１１０で算出した温度効率εの平均値εｍｅａｎから温度効率εの標準偏差εＳＤを減算した第１の基準値（εｍｅａｎ－εＳＤ）よりも大きいか否かが判定される。温度効率εの閾値εｔｈが、第１の基準値未満である場合は、ステップＳ１４０に進む。
　温度効率εの現在の閾値εｔｈが第１の基準値（εｍｅａｎ－εＳＤ）以上であると判定された場合、ステップＳ１３０において、温度効率εの現在の閾値εｔｈが変更される。本実施の形態１においては、温度効率εの閾値εｔｈは、第１の基準値未満となるように設定される。
　ステップＳ１４０では、制御部３２０は上述の式（２）に基づいて、温度効率εの現在値εｒｅａｌを算出し、制御部３２０において、温度効率εの現在値εｒｅａｌが温度効率εの閾値εｔｈ未満であるか否かが判定される。
　温度効率εの現在値εｒｅａｌが温度効率εの閾値εｔｈ未満である場合、ステップＳ１５０において、制御部３２０は、冷凍装置１００における冷媒量の不足を検知する。
　温度効率εの現在値εｒｅａｌが温度効率εの閾値εｔｈ以上である場合は、ステップＳ１６０において、制御部３２０は、冷凍装置１００における冷媒量が正常であると検知する。
　制御部３２０は、冷媒量が不足している旨の情報及び冷媒量が正常である旨の情報を表示部３４０に報知するようにしてもよい。上述の情報は、例えば、７セグメントＬＥＤによるエラーコードの報知、又はＬＥＤランプの点灯若しくは点滅などにより報知することができる。上述の情報は、例えば、冷凍装置１００の制御基板上に報知するようにしてもよいし、ブザーや音声などにより報知するようにしてもよい。
　以上に説明したとおり、本実施の形態１に係る冷媒量異常検知装置３００は、冷媒量不足を検知する指標となる温度効率εの閾値εｔｈを、温度効率εの平均値εｍｅａｎから温度効率εの標準偏差εＳＤを減算した値未満の値に設定する制御部３２０を備えるものである。
　冷凍装置１００においては、冷媒量の過不足が発生した場合、冷凍装置１００の能力低下及び冷凍装置１００の構成機器の損傷等の不具合を生じさせる原因になる。冷凍装置１００の不具合の発生を防止するため、従来の冷凍装置では、冷凍装置に充填されている冷媒量の過不足を判定する機能を備えているものがある。
　冷媒量の過不足を判定する機能を備えていない冷凍装置においては、受液器に余剰冷媒がある限り、冷媒漏洩しても冷凍装置の運転に影響をもたらさない。よって、冷媒漏れが発生した場合も余剰冷媒の液面が下がるのみであり、この余剰冷媒が無くなるまで冷媒漏れを検知できないという問題があった。
　上記問題を解決するために、従来の冷凍装置においては、温度効率による冷媒の不足を検知するものが提供されている。温度効率による検知では、外気温度が高く、蒸発温度が低い運転条件下での冷凍装置の運転時に、冷媒の過冷却度（凝縮温度と過冷却温度との差）と、過冷却熱交換器での最大温度差（凝縮温度と外気温度との差）がどちらも小さい値となる。そのため、温度効率に対する温度センサの誤差の影響が大きくなり、温度効率による検知がしにくくなるといった問題があった。したがって、外気温度が高く、蒸発温度が低い運転条件では、冷媒量が正常にもかかわらず冷媒量が不足していると検知され、逆に、冷媒量が不足しているにもかかわらず冷媒量が正常であると検知されてしまうといった問題があった。
　しかしながら、本実施の形態１によれば、冷媒量不足を検知する温度効率εの閾値εｔｈを温度効率εの平均値εｍｅａｎから温度効率εの標準偏差εＳＤを減算した値未満の値に変更することにより、冷媒量の不足を精度良く検知できる。本実施の形態１による具体的な効果を図８を用いて説明する。
　図８は、本実施の形態１に係る冷媒量異常検知装置３００における本発明の効果を概略的に示す図である。縦方向の矢印は、温度効率εを表し、矢印方向に向かって温度効率εは大きくなる。実線の折れ線ｃは、確率変数である温度効率εが取り得る可能性が高い、平均値εｍｅａｎ以下の数値範囲を概略的に示すものである。横方向の矢印に沿って、変更前の温度効率εの閾値εｔｈを示す破線、及び第１の基準値（εｍｅａｎ－εＳＤ）を示す実線を図示している。横方向の矢印に沿って図示された一点鎖線は、本実施の形態１による変更後の温度効率εの閾値εｔｈであり、破線と一点鎖線の間の白色のブロック矢印は、本実施の形態１による閾値εｔｈの変更を表したものである。
　ここでは、冷凍装置１００における冷媒量が正常であり、温度効率ε＝０．８５７±０．２６６である場合を考える。このような場合、温度効率εの現在値εｒｅａｌが０．５９１と検知される場合が確率的に生じることとなる。冷媒量不足を検知する温度効率εの閾値εｔｈが図８の破線の位置（すなわち、εｔｈ＝０．６）で固定された場合、冷媒量が正常にもかかわらず、冷媒量が不足していると判断される領域Ｅｒｒ１（図８の実線丸印の領域）が存在することとなる。
　これに対して、本実施の形態１では、冷媒量不足を検知する温度効率εの閾値εｔｈを第１の基準値（εｍｅａｎ－εＳＤ）未満の値（例えば、０．３７）に変更できるため、冷媒量の不足を精度良く検知することが可能となる。
実施の形態２．
　本発明の実施の形態２では、冷媒量異常検知装置３００の制御部３２０における冷媒量異常検知の制御処理の別の一例を図９を用いて説明する。
　図９は、本実施の形態２に係る冷媒量異常検知装置３００における、制御部３２０の制御処理の一例を示すフローチャートである。図９に示す処理は、上述の実施の形態１の図７の処理と同様に、過冷却熱交換器５の温度効率εの閾値εｔｈを適切な値に調整するために、冷凍装置１００の運転中に少なくとも１回、又は蒸発温度の設定を低くした場合等運転条件が変更された際に少なくとも１回実行される。
　ステップＳ２１０は、過冷却熱交換器５の温度効率εを算出する工程であり、上述の実施の形態１のステップＳ１１０と同一のものである。
　ステップＳ２２０は、温度効率εの閾値εｔｈが、第１の基準値（εｍｅａｎ－εＳＤ）よりも大きいか否かが判定される工程であり、上述の実施の形態１のステップＳ１２０と同一のものである。温度効率εの閾値εｔｈが、第１の基準値未満である場合は、ステップＳ２３２に進む。
　ステップＳ２３０は、温度効率εの閾値εｔｈが第１の基準値未満となるように変更される工程であり、上述の実施の形態１のステップＳ１３０と同一のものである。
　ステップＳ２３２では、制御部３２０において、ステップＳ２３０で変更した温度効率εの閾値εｔｈが、ステップＳ２１０で算出した温度効率εの標準偏差εＳＤ（以降、「第２の基準値」という。）以下であるか否かが判定される。温度効率εの閾値εｔｈが、第２の基準値以上である場合は、ステップＳ２４０に進む。
　温度効率εの現在の閾値εｔｈが第２の基準値（εＳＤ）以下であると判定された場合、ステップＳ２３５において、温度効率εの現在の閾値εｔｈが変更される。本実施の形態２においては、温度効率εの閾値εｔｈは、第１の基準値未満（εｍｅａｎ－εＳＤ）かつ第２の基準値よりも大きくなるように設定される。
　ステップＳ２４０は、温度効率εの現在値εｒｅａｌが温度効率εの閾値εｔｈ未満であるか否かが判定される工程であり、上述の実施の形態１のステップＳ１４０と同一のものである。
　ステップＳ２５０は、冷凍装置１００における冷媒量の不足を検知する工程であり、上述の実施の形態１のステップＳ１５０と同一のものである。
　ステップＳ２６０は、冷凍装置１００における冷媒量が正常であると検知する工程であり、上述の実施の形態１のステップＳ１６０と同一のものである。
　以上に説明したとおり、本実施の形態２に係る冷媒量異常検知装置３００は、温度効率εの閾値εｔｈは、第１の基準値未満（εｍｅａｎ－εＳＤ）かつ第２の基準値（εＳＤ）よりも大きくなるように更に設定する制御部３２０を備えるものである。本実施の形態２による具体的な効果を図１０を用いて説明する。
　図１０は、本実施の形態２に係る冷媒量異常検知装置３００における本発明の効果を概略的に示す図である。縦方向の矢印は、温度効率εを表し、矢印方向に向かって温度効率εは大きくなる。実線の折れ線ｄは、確率変数である温度効率εが取り得る可能性が高い、平均値εｍｅａｎ以上の数値範囲を概略的に示すものである。横方向の矢印に沿って、変更前の温度効率εの閾値εｔｈを示す破線、及び第２の基準値（ＳＤ）を示す実線を図示している。横方向の矢印に沿って図示された一点鎖線は、本実施の形態２による変更後の温度効率εの閾値εｔｈであり、破線と一点鎖線の間の白色のブロック矢印は、本実施の形態２による閾値εｔｈの変更を表したものである。
　ここでは、冷凍装置１００における冷媒量が正常であった時に、温度効率ε＝０．８５７±０．２６６であった場合を考える。例えば、冷凍装置１００の冷媒量が不足し、過冷却度（凝縮温度検知値ＴＨ５－過冷却温度検知値ＴＨ８）が０となった場合、図１０においては、温度効率εは０±０．２６６となる。よって、このような場合であっても、温度効率εの現在値εｒｅａｌが０．２６６と検知される場合が確率的に生じることとなる。冷媒量不足を検知する温度効率εの閾値εｔｈが図１０の破線の位置（すなわち、εｔｈ＝０．２５）で固定された場合、冷媒量が不足しているにもかかわらず、冷媒量が正常であると判断される領域Ｅｒｒ２（図１０の実線丸印の領域）が存在することとなる。
　これに対して、本実施の形態２では、冷媒量不足を検知する温度効率εの閾値εｔｈを第１の基準値未満（εｍｅａｎ－εＳＤ）かつ第２の基準値（εＳＤ）よりも大きくなるように更に設定（例えば、０．３７）できるため、冷媒量の不足を精度良く検知することが可能となる。
その他の実施の形態．
　上述の実施の形態に限らず種々の変形が可能である。例えば、上述の実施の形態では１つの熱源ユニット１０に対して１つの負荷ユニット２０を接続する場合を説明したが、本発明はこれに限らず、任意の数の負荷ユニット２０を接続するようにしてもよい。
　また、上述の実施の形態では熱源ユニット１０と負荷ユニット２０とが接続されることで構成される冷凍回路に充填された冷媒量の不足を検知する場合を説明するが、本発明における冷凍装置１００はこれに限定されるものではない。例えば、コンデンシングユニットのように、現地据付時に現地手配の負荷ユニット２０（室内ユニット）と冷媒配管（液配管、ガス配管）によって接続されて冷媒回路（冷凍サイクル）が構成される冷凍装置１００とすることも可能である。また、例えばクーリング・ユニットのように、１つのユニット内に冷媒回路を構成する圧縮機１、熱源側熱交換器３、過冷却熱交換器５、減圧装置６、負荷側熱交換器７、及びその他の付属機器を備え、冷媒配管にて接続された冷凍装置１００とすることもできる。
　また、上述の実施の形態に係る冷凍装置１００の構成は上述の構成に限るものではない。例えば、冷媒流路を切り換える四方弁等を設け、冷房運転と暖房運転とを切り換え可能な空気調和装置として構成としてもよい。また、油分離器２、受液器４、アキュムレータ８のうちの少なくとも１つを設けない構成としてもよい。
　また、第１の温度センサ１２０が検知する凝縮温度検知値ＴＨ５は、吐出圧力を検知し、飽和温度に換算して算出してもよい。同様に、第４の温度センサ１８０が検知する蒸発温度検知値ＥＴは、吸入圧力を検知し、飽和温度に換算して算出してもよい。
　１　圧縮機、２　油分離器、２ａ　返油管、３　熱源側熱交換器、４　受液器、５　過冷却熱交換器、５ａ　二重管過冷却熱交換器、５ｂ　電子膨張弁、５ｃ　中間インジェクション管、６　減圧装置、７　負荷側熱交換器、８　アキュムレータ、９　中継配管、１０　熱源ユニット、２０　負荷ユニット、３０　液延長配管、４０　ガス延長配管、５０　圧縮ユニット、６０ａ　第１の延長配管、６０ｂ　第２の延長配管、６０ｃ　第３の延長配管、６０ｄ　第４の延長配管、１００　冷凍装置、１２０　第１の温度センサ、１４０　第２の温度センサ、１６０　第３の温度センサ、１８０　第４の温度センサ、３００　冷媒量異常検知装置、３２０　制御部、３４０　表示部。

Claims (5)

  1. 　凝縮器として機能する熱源側熱交換器と、過冷却熱交換器とを備えた冷凍装置に接続され、
    　前記熱源側熱交換器で熱交換される前の外気温度検知値の平均値及び前記外気温度検知値の標準偏差、前記熱源側熱交換器の出口側の冷媒配管を流れる冷媒の凝縮温度検知値の平均値及び前記凝縮温度検知値の標準偏差、並びに前記過冷却熱交換器の出口側の冷媒配管を流れる冷媒の過冷却温度検知値の平均値及び前記過冷却温度検知値の標準偏差から、前記過冷却熱交換器の温度効率の平均値と標準偏差とを算出し、
    　冷媒量不足を検知する指標となる前記温度効率の閾値を、前記温度効率の平均値から前記温度効率の標準偏差を減算した値未満の値に設定し、
    　前記温度効率の現在値が前記閾値未満の場合に冷媒量不足を検知する
    　制御部を備える
    冷媒量異常検知装置。
  2. 　前記制御部は、前記温度効率の閾値を前記温度効率の標準偏差よりも大きく設定するものである、請求項１に記載の冷媒量異常検知装置。
  3. 　凝縮器として機能する熱源側熱交換器と、過冷却熱交換器とを備えた冷凍装置に接続され、
    　前記熱源側熱交換器で熱交換される前の外気温度検知値の現在値、前記熱源側熱交換器の出口側の冷媒配管を流れる冷媒の凝縮温度検知値の現在値、及び前記過冷却熱交換器の出口側の冷媒配管を流れる冷媒の過冷却温度の検知値の現在値から、前記過冷却熱交換器の温度効率の現在値を算出し、
    　前記温度効率の現在値が、冷媒量不足を検知する指標となる前記温度効率の閾値未満の場合に冷媒量不足を検知する
    　制御部を備え、
    　前記閾値は、０．３５０以上であり、かつ０．５５０以下である
    冷媒量異常検知装置。
  4. 　前記冷媒量不足を検知したことを報知する表示部を更に備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の冷媒量異常検知装置。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の冷媒量異常検知装置を備える冷凍装置。
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