JP2003156271A - Liquid-level detection device, liquid reservoir, refrigerating cycle device, refrigerant leakage detection system and liquid-level detection method - Google Patents

Liquid-level detection device, liquid reservoir, refrigerating cycle device, refrigerant leakage detection system and liquid-level detection method

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JP2003156271A
JP2003156271A JP2001351696A JP2001351696A JP2003156271A JP 2003156271 A JP2003156271 A JP 2003156271A JP 2001351696 A JP2001351696 A JP 2001351696A JP 2001351696 A JP2001351696 A JP 2001351696A JP 2003156271 A JP2003156271 A JP 2003156271A
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liquid
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level detection
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肇 藤本
Hiroshi Nakada
浩 中田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid-level detection device capable of after-setting itself against an existing liquid reservoir without applying work for setting to the liquid reservoir, detecting refrigerant leakage of a refrigerating cycle at an early stage, high in convertibility even against a different kind of a refrigerant, capable of certainly detecting refrigerant quantity of the liquid reservoir and high in an installing property and in reliability, the liquid reservoir, a refrigerating cycle device, a refrigerant leakage detection system and a liquid-level detection method. SOLUTION: This liquid-level detection device 15 to detect a liquid-level position of the refrigerant reserved in the liquid reservoir 4 set in the refrigerating cycle is furnished with a transmission part to transmit a propagating wave to inject in the liquid-level of the refrigerant after permeating a peripheral wall of the liquid reservoir 4 from the outside of the liquid reservoir 4 and a receiving part to receive the propagating wave to outgo to the outside of the liquid reservoir 4 by permeating the peripheral wall after reflecting on or permeating the liquid-level.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、冷凍サイクル装
置の液溜に設置される液面検出装置、液溜、冷凍サイク
ル装置、冷媒漏出検出システム、及び、液面検出方法に
関し、特に、冷凍サイクル装置からの冷媒の漏出の有無
を検出するための液面検出装置、液溜、冷凍サイクル装
置、冷媒漏出検出システム、及び、液面検出方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid level detection device installed in a liquid reservoir of a refrigeration cycle apparatus, a liquid reservoir, a refrigeration cycle device, a refrigerant leak detection system, and a liquid level detection method, and more particularly to a refrigeration cycle. The present invention relates to a liquid level detection device for detecting the presence / absence of leakage of a refrigerant from a device, a liquid reservoir, a refrigeration cycle device, a refrigerant leakage detection system, and a liquid level detection method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、冷凍サイクル装置において、
冷凍サイクルの状態に係わらず冷凍サイクル内に常に適
量な冷媒を循環させることを目的として、冷凍サイクル
内の余剰冷媒を貯留する液溜が設置されている。さら
に、液溜を設置した冷凍サイクル装置において、装置か
らの冷媒の漏出の有無を検出する技術が開示されてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, in refrigeration cycle devices,
For the purpose of always circulating an appropriate amount of refrigerant in the refrigeration cycle regardless of the state of the refrigeration cycle, a liquid reservoir for storing excess refrigerant in the refrigeration cycle is installed. Further, in a refrigeration cycle apparatus having a liquid reservoir installed, a technique for detecting the presence or absence of leakage of a refrigerant from the apparatus is disclosed.

【0003】以下、冷凍サイクル装置に充填される冷媒
について、簡単に説明する。スーパーマーケット等に設
置される冷凍サイクル装置を例にとることにする。店舗
の食品売り場等に設置されるショーケースは、その数、
大きさ、種類、配置が、店舗ごとに異なってくる。した
がって、ショーケース内に配置されている蒸発器の内容
積も異なってくる。また、冷凍サイクル装置における圧
縮機、凝縮器、液溜の設置場所も、店舗の構造によって
異なってくる。例えば、圧縮機等が、食品売り場の裏手
に設置される場合もあれば、屋上に設置される場合もあ
る。このように、蒸発器に対する圧縮機、凝縮器、液溜
の距離は、店舗ごとに異なるものであり、それらを連結
するための低圧ガス配管や高圧液配管等の配管の長さも
異なったものとなる。
The refrigerant filled in the refrigeration cycle device will be briefly described below. Take refrigeration cycle equipment installed in supermarkets as an example. The number of showcases installed in the food section of the store, etc.
The size, type, and layout will differ from store to store. Therefore, the internal volume of the evaporator arranged in the showcase also differs. Further, the installation locations of the compressor, the condenser, and the liquid reservoir in the refrigeration cycle apparatus also differ depending on the structure of the store. For example, a compressor or the like may be installed behind the food counter or may be installed on the rooftop. In this way, the distance between the compressor, the condenser, and the liquid reservoir with respect to the evaporator is different for each store, and the length of the low pressure gas pipes and high pressure liquid pipes for connecting them is also different. Become.

【0004】一方、冷凍サイクルが所定の性能を発揮す
るためには、冷凍サイクルの内容積に適した冷媒量が必
要となる。したがって、上述のように蒸発器の内容積や
配管の長さが異なると冷凍サイクル全体で必要とする冷
媒量も異なったものとなる。なお、店舗ごとに冷凍サイ
クル装置に充填する冷媒量は異なるために、装置への冷
媒の充填は、店舗のある現地で冷凍サイクル装置を施工
した後に行われる。
On the other hand, in order for the refrigeration cycle to exhibit a predetermined performance, it is necessary to have an amount of refrigerant suitable for the internal volume of the refrigeration cycle. Therefore, as described above, if the internal volume of the evaporator and the length of the pipe are different, the amount of refrigerant required for the entire refrigeration cycle also becomes different. Since the amount of refrigerant to be filled in the refrigeration cycle device differs depending on the store, the device is filled with the refrigerant after the refrigeration cycle device is installed in the shop.

【0005】さらに、冷凍サイクル装置における必要冷
媒量は、冷凍サイクルの状態によっても異なる。すなわ
ち、冷凍サイクルの状態は外気温度やショーケース等の
負荷側機器の運転状態によって異なり、その状態により
冷凍サイクルに必要な冷媒量が異なってくる。したがっ
て、冷凍サイクルの状態によらず凝縮器や蒸発器等の各
構成機器に必要な冷媒量が常時供給されるように、その
最悪状態に合わせた量の冷媒が装置に充填される。な
お、圧縮機、凝縮器、蒸発器、配管に配分される冷媒量
は、それぞれの内容積、性能、運転状態によって決定さ
れるものである。そして、冷凍サイクルに充填された冷
媒のうち、冷凍サイクルの各構成機器に供給される循環
冷媒以外の余剰冷媒は、液溜の中に貯留されることにな
る。
Furthermore, the required amount of refrigerant in the refrigeration cycle apparatus also differs depending on the state of the refrigeration cycle. That is, the state of the refrigeration cycle varies depending on the outside air temperature and the operating state of load side equipment such as a showcase, and the amount of refrigerant required for the refrigeration cycle varies depending on the state. Therefore, the device is filled with an amount of refrigerant suitable for the worst state so that the required amount of refrigerant is constantly supplied to each component such as the condenser and the evaporator regardless of the state of the refrigeration cycle. The amount of refrigerant distributed to the compressor, the condenser, the evaporator, and the pipes is determined by their respective internal volumes, performances, and operating conditions. Then, among the refrigerants filled in the refrigeration cycle, surplus refrigerants other than the circulating refrigerant supplied to the respective components of the refrigeration cycle are stored in the liquid reservoir.

【0006】以下、図10にて、例えば、特開平10−
103820号公報に開示された、従来の冷凍サイクル
装置について簡単に説明する。図10は、液溜を設置し
た冷凍サイクル装置であって、装置からの冷媒の漏出の
有無を検出する技術に関するものである。同図におい
て、101は圧縮機、102は凝縮器、103は液溜、
104は減圧装置(膨張弁)、105は蒸発器、106
は高圧ガス管、107は高圧液管、108は電磁弁、1
09は低圧液管、110は低圧ガス管、111は低圧圧
力スイッチ、112は補助タンク、112aは下部の連
通管、112bは上部の連通管、113はフロート式レ
ベルセンサを示す。
Hereinafter, referring to FIG. 10, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-
A conventional refrigeration cycle device disclosed in Japanese Patent No. 103820 will be briefly described. FIG. 10 is a refrigeration cycle apparatus having a liquid reservoir installed therein, and relates to a technique for detecting the presence or absence of leakage of a refrigerant from the apparatus. In the figure, 101 is a compressor, 102 is a condenser, 103 is a liquid reservoir,
104 is a pressure reducing device (expansion valve), 105 is an evaporator, 106
Is a high pressure gas pipe, 107 is a high pressure liquid pipe, 108 is a solenoid valve, 1
Reference numeral 09 is a low-pressure liquid pipe, 110 is a low-pressure gas pipe, 111 is a low-pressure pressure switch, 112 is an auxiliary tank, 112a is a lower communication pipe, 112b is an upper communication pipe, and 113 is a float type level sensor.

【0007】ここで、圧縮機101、凝縮器102、液
溜103、減圧装置104、蒸発器105は、順次接続
されて冷媒サイクルが形成されている。そして、液溜1
03と補助タンク112とは、連通管112a、112
bによって連通している。これにより、液溜103内の
液冷媒と、補助タンク112内の液冷媒とは、同一の液
面レベルを維持することになる。なお、補助タンク11
2には、フロート式レベルセンサ113が配設されてお
り、補助タンク112内の冷媒の液面レベルを検出す
る。そして、フロート式レベルセンサ113で検出した
液面レベルと、予め定められた正常液面レベルとを比較
することで、冷凍サイクル装置からの冷媒漏出の有無を
検出する。
Here, the compressor 101, the condenser 102, the liquid reservoir 103, the pressure reducing device 104, and the evaporator 105 are sequentially connected to form a refrigerant cycle. And the reservoir 1
03 and the auxiliary tank 112, the communication pipe 112a, 112
It communicates by b. As a result, the liquid refrigerant in the liquid reservoir 103 and the liquid refrigerant in the auxiliary tank 112 maintain the same liquid level. The auxiliary tank 11
2, a float type level sensor 113 is arranged to detect the liquid level of the refrigerant in the auxiliary tank 112. Then, by comparing the liquid level detected by the float type level sensor 113 with a predetermined normal liquid level, the presence or absence of refrigerant leakage from the refrigeration cycle device is detected.

【0008】以下、図11にて、例えば、特開平6−1
85839号公報に開示された、別の従来の冷凍サイク
ル装置について簡単に説明する。図11も、先の図10
と同様に、液溜を設置した冷凍サイクル装置であって、
装置からの冷媒の漏出の有無を検出する技術に関するも
のである。同図において、202は圧縮機、203は凝
縮器、204は液溜(レシーバタンク)、205は減圧
装置(調節弁)、206はショーケース、207は蒸発
器、208は液取出し管、209はフローサイト(サイ
トグラス)、210はドライヤ、211はアキュムレー
タ、212は発光器、213は受光器、214は判別回
路を示す。
Hereinafter, referring to FIG. 11, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-1
Another conventional refrigeration cycle device disclosed in Japanese Patent No. 85839 will be briefly described. FIG. 11 also corresponds to FIG.
Similarly to the above, a refrigeration cycle apparatus having a liquid reservoir installed,
The present invention relates to a technique for detecting the presence / absence of leakage of a refrigerant from a device. In the figure, 202 is a compressor, 203 is a condenser, 204 is a liquid reservoir (receiver tank), 205 is a pressure reducing device (control valve), 206 is a showcase, 207 is an evaporator, 208 is a liquid take-out pipe, and 209 is Flow site (site glass), 210 is a dryer, 211 is an accumulator, 212 is a light emitter, 213 is a light receiver, and 214 is a discrimination circuit.

【0009】ここで、圧縮機202、凝縮器203、液
溜204、減圧装置205、蒸発器207は、順次接続
されて冷媒サイクルが形成されている。そして、液溜2
04の底面に一端が接続された液取出し管208に、ド
ライヤ210を介してフローサイト209が設置されて
いる。このフローサイト209は、液溜204から流出
した液冷媒の状態を確認するものである。詳しくは、フ
ローサイト209内を流れる液冷媒に向けて、発光器2
12から投光した後に、戻ってきた光を受光器213で
受光する。その後、受光器213の検出信号は判別回路
214に伝達され、判別回路214にて、その信号のレ
ベルに応じて、液冷媒への気泡の混入の有無、すなわ
ち、冷媒漏出の有無を検出する。
Here, the compressor 202, the condenser 203, the liquid reservoir 204, the pressure reducing device 205, and the evaporator 207 are sequentially connected to form a refrigerant cycle. And the liquid reservoir 2
A flow site 209 is installed via a dryer 210 in a liquid take-out pipe 208 whose one end is connected to the bottom surface of 04. The flow site 209 confirms the state of the liquid refrigerant flowing out from the liquid reservoir 204. Specifically, the light emitter 2 is directed toward the liquid refrigerant flowing in the flow site 209.
After the light is projected from 12, the returned light is received by the light receiver 213. After that, the detection signal of the light receiver 213 is transmitted to the determination circuit 214, and the determination circuit 214 detects the presence or absence of mixing of bubbles in the liquid refrigerant, that is, the presence or absence of refrigerant leakage, according to the level of the signal.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の冷凍サイク
ル装置は、以下の不具合があった。まず、図10にて説
明した冷凍サイクル装置は、液溜内の液面位置を、補助
タンク内の液面位置にて検出して、この検出結果に基づ
いて冷媒漏れを検知しようとするものである。したがっ
て、液溜及び補助タンクには、連通管を設置するための
貫通穴をそれぞれの周壁に設けなければならない。ま
た、補助タンクには、フロート式レベルセンサを設置す
るための加工も必要となる。このように、液溜内の液面
位置を検出するための液面検出装置の設置は、比較的労
力がかかるものである。また、上述した貫通穴等の加工
の必要性から、既設の冷凍サイクル装置に対して、事後
的に液面検出装置を設置することは難しかった。特に、
既設の冷凍サイクル装置は、ほとんど休止することなく
稼動しているものが多いために、液面検出装置の後付け
を困難にしていた。
The above-mentioned conventional refrigeration cycle apparatus has the following problems. First, the refrigeration cycle apparatus described with reference to FIG. 10 detects the liquid surface position in the liquid reservoir at the liquid surface position in the auxiliary tank and tries to detect the refrigerant leakage based on the detection result. is there. Therefore, the liquid reservoir and the auxiliary tank must be provided with through holes in their peripheral walls for installing the communication pipes. In addition, the auxiliary tank also requires processing to install a float type level sensor. As described above, the installation of the liquid surface detection device for detecting the liquid surface position in the liquid reservoir is relatively laborious. Further, it is difficult to install the liquid level detection device afterwards on the existing refrigeration cycle device because of the necessity of processing the above-described through holes and the like. In particular,
Many of the existing refrigeration cycle devices are operating with almost no rest, which makes it difficult to retrofit the liquid level detection device.

【0011】次に、図11にて説明した冷凍サイクル装
置は、冷凍サイクルにおける液溜の下流側にフローサイ
トを設置して、フローサイトを通過する液冷媒中の気泡
の有無を検出して、冷媒漏れを検知しようとするもので
ある。ここで、液冷媒中に気泡が含まれる状態は、液溜
内の液冷媒がほとんどなくなって、液溜の底面の位置ま
で冷媒の液面が下がったときに生じることになる。した
がって、冷凍サイクルにおける冷媒漏出を早期に発見す
ることができず、冷媒漏出を検出したときに、冷媒不足
による冷凍サイクルの性能の低下が生じていることがあ
った。すなわち、先のスーパーマーケットの例によれ
ば、ショーケース内の食品が温まって鮮度が悪くなる前
に、冷凍機に冷媒を再充填する処置を取ることができな
いという問題があった。
Next, in the refrigeration cycle apparatus described with reference to FIG. 11, a flow site is installed on the downstream side of the liquid pool in the refrigeration cycle to detect the presence or absence of bubbles in the liquid refrigerant passing through the flow site, It is intended to detect refrigerant leakage. Here, the state in which bubbles are contained in the liquid refrigerant occurs when the liquid refrigerant in the liquid reservoir is almost exhausted and the liquid level of the refrigerant drops to the position of the bottom surface of the liquid reservoir. Therefore, the refrigerant leakage in the refrigeration cycle cannot be detected early, and when the refrigerant leakage is detected, the performance of the refrigeration cycle may be deteriorated due to insufficient refrigerant. That is, according to the above-mentioned supermarket example, there is a problem in that it is impossible to refill the refrigerator with the refrigerant before the food in the showcase is heated and deteriorates in freshness.

【0012】さらに、図10及び図11の冷凍サイクル
装置についての共通の問題としては、装置内を循環する
既設の冷媒を種類の異なる冷媒に置換する際に、冷媒漏
出の検出装置の互換性が低いという問題があった。詳し
くは、従来広く使用されていたR22冷媒は、HCFC
系冷媒であるために、地球温暖化等の環境に対する配慮
から、世界的な枠組みの中で代替冷媒への移行が進めら
れている。したがって、R22冷媒を使用している既設
の冷凍サイクル装置において、冷媒を置換する必要が生
じた場合には、代替冷媒に置換する必要がある。ここ
で、代替冷媒はその化学的特性がR22冷媒とは少なか
らず異なるので、既設の冷凍サイクルにそのまま代替冷
媒を置換することはできない。すなわち、既設の冷凍サ
イクル装置について、代替冷媒に適合するように種々の
条件を変更して、従前の冷凍サイクルと同等のサイクル
を達成しなければならない。同様に、冷媒漏出の検出装
置についても、既設の検出装置を代替冷媒に適合するよ
うに種々の条件を変更する必要がある。図10の装置に
ついては、例えば、連通管の条件や、フロート式レベル
センサによる検出条件等を変更する必要が生じることに
なる。また、図11の装置については、例えば、発光器
及び受光器の条件等を変更する必要が生じることにな
る。
Further, as a common problem with the refrigeration cycle apparatus of FIGS. 10 and 11, when replacing an existing refrigerant circulating in the apparatus with a refrigerant of a different type, compatibility of the refrigerant leakage detection apparatus is a problem. There was a problem of being low. Specifically, the R22 refrigerant that has been widely used in the past is HCFC.
Since it is a system refrigerant, in consideration of the environment such as global warming, the shift to alternative refrigerants is being promoted within a global framework. Therefore, when it is necessary to replace the refrigerant in the existing refrigeration cycle apparatus that uses the R22 refrigerant, it is necessary to replace it with the alternative refrigerant. Here, since the alternative refrigerant has a considerable chemical property different from that of the R22 refrigerant, the alternative refrigerant cannot be directly replaced in the existing refrigeration cycle. That is, with respect to the existing refrigeration cycle apparatus, various conditions must be changed so as to be compatible with the alternative refrigerant, and a cycle equivalent to the conventional refrigeration cycle must be achieved. Similarly, regarding the refrigerant leakage detection device, it is necessary to change various conditions so that the existing detection device is adapted to the alternative refrigerant. In the device of FIG. 10, for example, it becomes necessary to change the conditions of the communication pipe, the detection conditions of the float type level sensor, and the like. Further, in the device of FIG. 11, it is necessary to change the conditions of the light emitter and the light receiver, for example.

【0013】これに対して、液溜内における液冷媒の液
面位置を、直接的に検出することができれば、上述の問
題は解消される。詳しくは、以下に述べる通りである。
液溜内の冷媒量、すなわち、液溜内の液面位置は、冷凍
サイクルの状態により、刻々と変化するものである。と
ころが、凝縮器や蒸発器といった各構成機器内の冷媒の
圧力や飽和温度等を測定することで、各構成機器内の冷
媒量を算出することができる。すなわち、冷媒の温度と
圧力が既知となれば、状態方程式と冷媒の密度とによ
り、その冷媒量が算出できる。ここで、演算された冷媒
量は、実際に冷媒サイクルに循環している冷媒の量であ
るために、この冷媒量を、実際に装置に充填した冷媒充
填量から差し引くことで、液溜内の理論上の冷媒量を推
測することができる。したがって、この理論上の液溜冷
媒量と、直接的に検出した液溜内の実際上の液溜冷媒量
とを比較することで、冷凍サイクルからの冷媒漏出の有
無を検出することができる。例えば、所定時刻の実測に
よる液溜冷媒量を、通常の冷凍サイクルの運転状態にお
ける理論上の液溜冷媒量、又は、所定時刻における理論
上の液溜冷媒量と比較して、液溜冷媒量の変化が通常の
変化範囲内のものであるかを、演算、判断することにな
る。そして、その液溜冷媒量の変化が、通常の変化範囲
外のものであるとき、冷凍サイクル装置から冷媒が漏出
したものとすることができる。
On the other hand, if the liquid surface position of the liquid refrigerant in the liquid reservoir can be directly detected, the above problem can be solved. Details are as described below.
The amount of refrigerant in the liquid reservoir, that is, the position of the liquid surface in the liquid reservoir, changes from moment to moment depending on the state of the refrigeration cycle. However, the amount of refrigerant in each component can be calculated by measuring the pressure and saturation temperature of the refrigerant in each component such as the condenser and the evaporator. That is, if the temperature and pressure of the refrigerant are known, the amount of the refrigerant can be calculated from the equation of state and the density of the refrigerant. Here, since the calculated refrigerant amount is the amount of the refrigerant actually circulating in the refrigerant cycle, by subtracting this refrigerant amount from the refrigerant filling amount actually filled in the device, The theoretical amount of refrigerant can be estimated. Therefore, it is possible to detect the presence or absence of refrigerant leakage from the refrigeration cycle by comparing this theoretical amount of liquid refrigerant with the actual detected amount of liquid refrigerant in the liquid reservoir. For example, by comparing the amount of the liquid pool refrigerant measured at a predetermined time with the theoretical amount of the liquid pool refrigerant in the operating state of the normal refrigeration cycle or the theoretical amount of the liquid pool refrigerant at the predetermined time, the amount of the liquid pool refrigerant It will be calculated and judged whether the change of is within the normal change range. Then, when the change in the amount of the pooled refrigerant is outside the normal change range, it can be considered that the refrigerant has leaked from the refrigeration cycle device.

【0014】しかし、液溜は、内部に高圧の液冷媒を貯
留するものである。そのために、液溜は、圧力配管用炭
素鋼鋼管等の金属で形成して、法規に則った耐圧強度が
確保された圧力容器とする必要がある。したがって、液
溜の周壁の一部に、透明なのぞき窓を設けることは可能
であっても、周壁の大部分をガラス等の透明な部材で形
成することは難しい。実用上の液溜は、その周壁の大部
分が、圧力配管用炭素鋼鋼管等の金属からなる不透明な
容器となる。ここで、不透明とは、光学的に不透明であ
ることを意味する。したがって、周壁の大部分が不透明
な部材からなる液溜において、液溜内の液面を光学的に
測定したり、目視によって液溜の内部全体を透視するこ
とは難しい。なお、上述したように、液溜の周壁の一部
にのぞき窓を設けることは可能であるが、その場合であ
っても、液溜内の液面位置は常時変動しているため、そ
の液面位置をのぞき窓から正確に測定、監視することは
困難である。
However, the liquid reservoir stores the high-pressure liquid refrigerant therein. Therefore, the liquid reservoir needs to be formed of a metal such as a carbon steel pipe for pressure piping to form a pressure vessel in which the pressure resistance strength in accordance with the regulations is secured. Therefore, even if a transparent peep window can be provided on a part of the peripheral wall of the liquid reservoir, it is difficult to form most of the peripheral wall with a transparent member such as glass. A practical liquid reservoir is an opaque container in which most of the peripheral wall is made of metal such as carbon steel pipe for pressure piping. Here, opaque means optically opaque. Therefore, it is difficult to optically measure the liquid surface in the liquid reservoir or to visually see through the entire liquid reservoir in the liquid reservoir in which most of the peripheral wall is made of an opaque member. As described above, it is possible to provide a viewing window in a part of the peripheral wall of the liquid reservoir, but even in that case, the liquid surface position in the liquid reservoir is constantly changing, so that liquid It is difficult to accurately measure and monitor the surface position from the viewing window.

【0015】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、液溜に設置用の加工を施すこと
なく、既設の液溜に対して後付けの設置が可能で、冷凍
サイクルの冷媒漏出を早期に検出できて、異種の冷媒に
対しても互換性が高く、液溜の冷媒量を確実に検出でき
る、設置性、信頼性の高い液面検出装置、液溜、冷凍サ
イクル装置、冷媒漏出検出システム、及び、液面検出方
法を提供することにある。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is possible to retrofit an existing liquid pool without performing a process for installing the liquid pool, and a refrigeration cycle. Can detect the leakage of refrigerant at an early stage and is highly compatible with different kinds of refrigerants, and can reliably detect the amount of refrigerant in the liquid pool. The installation level and reliability of the liquid level detector, liquid pool, and refrigeration cycle are high. An object of the present invention is to provide an apparatus, a refrigerant leakage detection system, and a liquid level detection method.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本願発明者は、上記課題
を解決するために研究を重ねた結果、次の事項を知るに
至った。すなわち、超音波(直進伝播性を有する高周波
振動の音波と定義する。)は、気体、液体、固体のいか
なる媒質中をも伝播する性質を有している。したがっ
て、この性質を利用することで、液溜の外部から周壁を
介して、液溜内の冷媒の液面を測定することができる。
The inventor of the present application has come to know the following matters as a result of repeated research for solving the above problems. That is, an ultrasonic wave (defined as a high-frequency vibration sound wave having a straight traveling property) has a property of propagating in any medium such as gas, liquid or solid. Therefore, by utilizing this property, the liquid level of the refrigerant in the liquid reservoir can be measured from the outside of the liquid reservoir via the peripheral wall.

【0017】以下、その内容について詳述する。超音波
は、いかなる媒質、すなわち、気体、液体、固体のいず
れの媒質中をも直線的に進行する伝播波である。超音波
が媒質中を伝播していく速度(伝播速度又は音速)は、
媒質の種類や温度によって異なる。図12は、代表的な
媒質における温度に対する音速を示すものである。同図
において、R22、R404A、R407Cはフロン系
の冷媒であり、それぞれのガス状態の音速と液状態の音
速とを記載している。なお、R404A、R407C
は、複数の種類の冷媒を混合した混合冷媒であるととも
に、環境を配慮したHFC系の冷媒(代替冷媒)であ
る。図中には、標準的な組成比のものを示している。具
体的には、R404Aにおける標準的な組成比は、R3
2、R125、R134A=44wt%、4wt%、5
2wt%であり、R407Cにおける標準的な組成比
は、R125、R134A、R143A=23wt%、
25wt%、52wt%である。
The details will be described below. An ultrasonic wave is a propagating wave that travels linearly in any medium, that is, any medium of gas, liquid, and solid. The velocity (propagation velocity or speed of sound) of ultrasonic waves propagating in a medium is
It depends on the type of medium and temperature. FIG. 12 shows the speed of sound with respect to temperature in a typical medium. In the figure, R22, R404A, and R407C are freon-based refrigerants, and the respective sound velocities in the gas state and the liquid state are described. In addition, R404A, R407C
Is a mixed refrigerant in which a plurality of kinds of refrigerants are mixed, and is an HFC-based refrigerant (alternative refrigerant) in consideration of the environment. In the figure, a standard composition ratio is shown. Specifically, the standard composition ratio for R404A is R3
2, R125, R134A = 44 wt%, 4 wt%, 5
2 wt%, and the standard composition ratio in R407C is R125, R134A, R143A = 23 wt%,
25 wt% and 52 wt%.

【0018】このように、超音波は、所定の媒質中を所
定の音速で進行していく。そして、超音波が異なる媒質
との境界に達すると、超音波の一部はその境界面で反射
して、その他は境界面を透過する。ここで、超音波が、
密度ρ、伝播速度cの媒質1から、密度ρ、伝播
速度cの媒質2に垂直に入射するとき、媒質1と媒質
2との境界面における超音波の反射率R及び透過率Tは
次式で示される。 R=(ρ×c−ρ×c)/(ρ×c+ρ
×c) T=1−R
As described above, the ultrasonic wave travels in a predetermined medium at a predetermined sound velocity. Then, when the ultrasonic waves reach the boundary between different media, a part of the ultrasonic waves is reflected by the boundary surface and the other is transmitted through the boundary surface. Where the ultrasound is
When the medium 1 having the density ρ 1 and the propagation velocity c 1 is perpendicularly incident on the medium 2 having the density ρ 2 and the propagation velocity c 2 , the reflectance R and the transmittance of the ultrasonic wave at the interface between the medium 1 and the medium 2 T is expressed by the following equation. R = (ρ 2 × c 2 −ρ 1 × c 1 ) / (ρ 1 × c 1 + ρ 2
× c 2 ) T = 1-R

【0019】また、超音波が所定の媒質中を伝わる時間
τは、媒質内の伝播速度cと伝播距離Lから次式で求め
られる。 τ=L/c したがって、超音波を媒質に向けて発信する発信部と、
媒質の境界面で反射して戻ってきた超音波を受信する受
信部とを設置して、発信から受信までの時間Δtを測定
すれば、次式によってその媒質の厚みLを知ることがで
きる。 L=(Δt×c)/2
Further, the time τ during which the ultrasonic wave propagates in a predetermined medium is obtained from the following equation from the propagation velocity c and the propagation distance L in the medium. τ = L / c Therefore, a transmitter that transmits ultrasonic waves toward the medium,
A thickness of the medium can be determined by the following equation by installing a receiver for receiving the ultrasonic wave reflected and returned by the boundary surface of the medium and measuring the time Δt from the transmission to the reception by the following equation. L = (Δt × c) / 2

【0020】なお、上述の超音波の性質については、
「高周波の基礎と応用」(1990年10月20日、東
京電機大学出版局発行)を参考にした。また、空気、
水、金属の音速については、「理科年表」(1995年
11月30日、丸善発行)のデータを用いた。さらに、
フロンの音速については、上述の「理科年表」のデータ
に基づき、「REFPROP Ver6.01」(19
98年、NIST社発売ソフト)を用いて計算したものであ
る。
Regarding the above-mentioned properties of ultrasonic waves,
Reference was made to "Fundamentals and Applications of High Frequency" (October 20, 1990, published by Tokyo Denki University Press). Also air,
As for the speed of sound of water and metal, the data of "Science chronology" (November 30, 1995, published by Maruzen) was used. further,
Regarding the sound velocity of freon, based on the data of the above-mentioned "Science chronology", "REFPROP Ver 6.01" (19
It was calculated using software released in 1998 by NIST).

【0021】本発明は上記研究結果より、上述の課題を
解決するためになされたものであり、すなわち、この発
明の請求項1記載の発明にかかる液面検出装置は、冷凍
サイクル内に設置された液溜に貯留される冷媒の液面位
置を検出する液面検出装置であって、前記液溜の外部か
ら前記液溜の周壁を透過した後に前記冷媒の液面に入射
する伝播波を発する発信部と、前記液面で反射し又は透
過した後に前記周壁を透過して前記液溜の外部に出射す
る前記伝播波を受ける受信部とを備えたものである。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems based on the above-mentioned research results, that is, the liquid level detection device according to the first aspect of the present invention is installed in a refrigeration cycle. A liquid level detecting device for detecting the liquid level position of the refrigerant stored in the liquid pool, which emits a propagating wave incident on the liquid level of the refrigerant after passing through the peripheral wall of the liquid pool from the outside of the liquid pool. The transmitter includes a transmitter, and a receiver that receives the propagating wave that is reflected or transmitted by the liquid surface and then passes through the peripheral wall and is emitted to the outside of the liquid reservoir.

【0022】また、請求項2記載の発明にかかる液面検
出装置は、上記請求項1記載の発明において、前記液溜
の周壁に着脱可能に設置されたものである。
The liquid level detection device according to a second aspect of the present invention is the liquid level detection device according to the first aspect, wherein the liquid level detection device is detachably installed on the peripheral wall of the liquid reservoir.

【0023】また、請求項3記載の発明にかかる液面検
出装置は、上記請求項1又は請求項2に記載の発明にお
いて、前記液面位置の検出値に基づいて、前記冷凍サイ
クルからの冷媒の漏出を検出するものである。
Further, the liquid level detecting device according to a third aspect of the present invention is the liquid level detecting device according to the first or second aspect of the invention, wherein the refrigerant from the refrigeration cycle is based on the detected value of the liquid level position. It is intended to detect the leakage of.

【0024】また、請求項4記載の発明にかかる液面検
出装置は、上記請求項1〜請求項3のいずれかに記載の
発明において、前記伝播波は、超音波であり、前記超音
波が前記発信部を発してから前記受信部に達するまでの
時間に基づき、前記液面位置を求めるコントローラを備
えたものである。
Further, in the liquid level detecting device according to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the propagating wave is an ultrasonic wave, and the ultrasonic wave is an ultrasonic wave. The controller includes a controller that obtains the liquid surface position based on the time from when the transmitter is emitted to when the receiver is reached.

【0025】また、請求項5記載の発明にかかる液面検
出装置は、上記請求項4に記載の発明において、前記コ
ントローラは、前記液溜内における冷媒の揺動による液
面位置の検出誤差を補正可能に形成されたものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the liquid level detection device according to the fourth aspect, the controller causes a detection error of the liquid level position due to the rocking of the refrigerant in the liquid reservoir. It is formed so that it can be corrected.

【0026】また、請求項6記載の発明にかかる液面検
出装置は、上記請求項4又は請求項5に記載の発明にお
いて、前記液溜内の冷媒の温度又は/及び前記周壁の温
度を検出する温度検出器をさらに備え、前記コントロー
ラは、前記冷媒の温度又は/及び前記周壁の温度による
前記超音波の伝播速度のデータを保持した記憶装置を備
え、前記温度検出器にて検出した検出値と当該検出値に
対応した前記記憶装置のデータとに基づき前記冷媒の液
面位置を求めるものである。
Further, the liquid level detection device according to a sixth aspect of the present invention is the liquid level detection device according to the fourth or fifth aspect of the invention, wherein the temperature of the refrigerant in the liquid reservoir and / or the temperature of the peripheral wall is detected. Further comprising a temperature detector, wherein the controller comprises a storage device that holds data of the propagation velocity of the ultrasonic wave depending on the temperature of the refrigerant or / and the temperature of the peripheral wall, and the detected value detected by the temperature detector. And the liquid level position of the refrigerant based on the data of the storage device corresponding to the detected value.

【0027】また、請求項7記載の発明にかかる液面検
出装置は、上記請求項4〜請求項6のいずれかに記載の
発明において、前記冷媒は、温度変化に対する伝播速度
の変化がR22冷媒よりも小さいものである。
According to a seventh aspect of the present invention, in the liquid level detection device according to any one of the fourth to sixth aspects, the refrigerant is an R22 refrigerant in which a change in propagation velocity with respect to a temperature change. Is smaller than.

【0028】また、請求項8記載の発明にかかる液面検
出装置は、上記請求項4〜請求項7のいずれかに記載の
発明において、前記冷媒は、複数の種類の冷媒から組成
された混合冷媒であって、温度変化にともなう前記冷媒
の組成比の変動による前記液面位置の変動が該液面位置
の検出精度の範囲内となるように組成されたものであ
る。
Further, the liquid level detecting device according to an eighth aspect of the present invention is the liquid level detecting device according to any one of the fourth to seventh aspects, wherein the refrigerant is a mixture composed of a plurality of types of refrigerants. The refrigerant is composed so that the fluctuation of the liquid surface position due to the fluctuation of the composition ratio of the refrigerant due to the temperature change is within the range of the detection accuracy of the liquid surface position.

【0029】また、請求項9記載の発明にかかる液面検
出装置は、上記請求項1〜請求項3のいずれかに記載の
発明において、前記伝播波は、光波であり、前記周壁
は、前記光波が透過可能な透明部を備えたものである。
A liquid level detecting device according to a ninth aspect of the present invention is the liquid level detecting device according to any of the first to third aspects, wherein the propagating wave is a light wave and the peripheral wall is the light wave. It is provided with a transparent portion through which a light wave can pass.

【0030】また、この発明の請求項10記載の発明に
かかる液溜は、請求項1〜請求項9のいずれかに記載の
液面検出装置を備えたものである。
A liquid reservoir according to a tenth aspect of the present invention is provided with the liquid level detection device according to any one of the first to ninth aspects.

【0031】また、この発明の請求項11記載の発明に
かかる冷凍サイクル装置は、請求項10に記載の液溜を
備えたものである。
A refrigeration cycle apparatus according to an eleventh aspect of the present invention includes the liquid reservoir according to the tenth aspect.

【0032】また、この発明の請求項12記載の発明に
かかる冷媒漏出検出システムは、請求項11に記載の冷
凍サイクル装置における前記液面検出装置のデータを、
通信回線を介して取得する遠隔監視部を備えたものであ
る。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a refrigerant leakage detection system in which the data of the liquid level detection device in the refrigeration cycle apparatus according to the eleventh aspect is
It is provided with a remote monitoring unit that obtains via a communication line.

【0033】また、請求項13記載の発明にかかる冷媒
漏出検出システムは、上記請求項12に記載の発明にお
いて、前記遠隔監視部は、前記通信回線を介して前記液
面検出装置による前記液面位置の検出を行うものであ
る。
Further, in the refrigerant leakage detection system according to the invention described in claim 13, in the invention described in claim 12, the remote monitoring unit includes the liquid level detected by the liquid level detection device via the communication line. The position is detected.

【0034】また、請求項14記載の発明にかかる冷媒
漏出検出システムは、上記請求項12又は請求項13に
記載の発明において、前記冷凍サイクル装置を、ネット
ワーク化された複数の冷凍サイクル装置としたものであ
る。
Further, in the refrigerant leakage detection system according to the invention described in claim 14, in the invention described in claim 12 or 13, the refrigeration cycle device is a plurality of networked refrigeration cycle devices. It is a thing.

【0035】また、請求項15記載の発明にかかる冷媒
漏出検出システムは、上記請求項12〜請求項14のい
ずれかに記載の発明において、前記液面検出装置によっ
て検出した前記液面位置に基づいて前記冷凍サイクルか
らの冷媒の漏出を検出する冷媒漏出検出装置を備え、前
記液面検出装置のデータは、前記冷媒漏出検出装置を介
して前記遠隔監視部に伝達されるものである。
A refrigerant leakage detection system according to a fifteenth aspect of the present invention is based on the liquid level position detected by the liquid level detection device in the invention according to any one of the twelfth to fourteenth aspects. A refrigerant leakage detection device for detecting leakage of refrigerant from the refrigeration cycle is provided, and the data of the liquid level detection device is transmitted to the remote monitoring unit via the refrigerant leakage detection device.

【0036】また、この発明の請求項16記載の発明に
かかる液面検出方法は、冷凍サイクル内に設置された液
溜に貯留される冷媒の液面位置を検出する液面検出方法
であって、前記液溜の外部から前記冷媒の液面に向けて
超音波を発信する工程と、前記液面で反射し又は透過し
た前記超音波を前記液溜の外部で受信する工程と、前記
超音波を発信してから受信するまでの時間に基づき前記
冷媒の液面位置を検出する工程とを備えたものである。
A liquid level detecting method according to a sixteenth aspect of the present invention is a liquid level detecting method for detecting a liquid level position of a refrigerant stored in a liquid reservoir installed in a refrigeration cycle. A step of transmitting ultrasonic waves from the outside of the liquid reservoir toward the liquid surface of the refrigerant; a step of receiving the ultrasonic waves reflected or transmitted by the liquid surface outside the liquid reservoir; Is detected and the liquid level position of the refrigerant is detected based on the time from the transmission to the reception.

【0037】また、請求項17記載の発明にかかる液面
検出方法は、上記請求項16に記載の発明において、前
記液面位置を検出する工程は、前記液溜内における冷媒
の揺動による液面位置の検出誤差を補正する工程を含む
ものである。
Further, in the liquid level detecting method according to the seventeenth aspect of the present invention, in the invention of the above sixteenth aspect, the step of detecting the liquid level position is performed by a liquid due to the fluctuation of the refrigerant in the liquid reservoir. This includes the step of correcting the detection error of the surface position.

【0038】また、請求項18記載の発明にかかる液面
検出方法は、上記請求項16又は請求項17に記載の発
明において、前記冷媒又は/及び前記周壁の温度を検出
する工程をさらに備え、前記液面位置を検出する工程
は、前記温度を検出する工程によって検出した検出値に
基づき前記超音波の伝播速度を求める工程を含むもので
ある。
The liquid level detecting method according to the eighteenth aspect of the present invention further comprises the step of detecting the temperature of the refrigerant and / or the peripheral wall in the invention of the sixteenth aspect or the seventeenth aspect, The step of detecting the liquid surface position includes a step of obtaining the propagation velocity of the ultrasonic wave based on the detection value detected by the step of detecting the temperature.

【0039】また、請求項19記載の発明にかかる液面
検出方法は、上記請求項16〜請求項18のいずれかに
記載の発明において、前記液面位置を検出する工程によ
って検出した前記液面位置に基づいて、前記冷凍サイク
ルからの冷媒の漏出を検出する工程をさらに備えたもの
である。
Further, the liquid level detecting method according to the invention of claim 19 is the method according to any one of claims 16 to 18, wherein the liquid level detected by the step of detecting the liquid level position. The method further comprises the step of detecting leakage of the refrigerant from the refrigeration cycle based on the position.

【0040】また、請求項20記載の発明にかかる液面
検出方法は、上記請求項19に記載の発明において、前
記冷媒の漏出を検出する工程を、前記冷凍システムに充
填した充填冷媒量から前記冷凍サイクルを循環する循環
冷媒量を差し引いた理論上の液溜冷媒量と、前記液面位
置を検出する工程によって検出した前記液面位置に基づ
いて求めた実際上の液溜冷媒量とを、比較する工程とし
たものである。
According to a twentieth aspect of the present invention, in the liquid level detection method according to the nineteenth aspect of the present invention, the step of detecting the leakage of the refrigerant is performed based on the amount of the filled refrigerant filled in the refrigeration system. A theoretical liquid pool refrigerant amount minus the amount of circulating refrigerant circulating through the refrigeration cycle, and the actual liquid pool refrigerant amount obtained based on the liquid surface position detected by the step of detecting the liquid surface position, This is a step for comparison.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同
一または相当する部分には同一の符号を付しており、そ
の重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals, and the duplicate description thereof will be appropriately simplified or omitted.

【0042】実施の形態1.図1〜図6にて、この発明
の実施の形態1について詳細に説明する。図1は、この
発明の実施の形態1における冷凍サイクル装置を示す構
成図である。図1において、1は圧縮機、2は凝縮器、
3は凝縮器用送風機、4は液溜、5は電磁弁、6は減圧
装置(膨張手段)、7は蒸発器、8は蒸発器用送風機、
9は高圧ガス配管、10は低圧ガス配管、11は液溜4
の入口側の高圧液配管、12は液溜4の出口側の高圧液
配管、13は冷媒漏出検出装置(冷媒漏れ検知手段)、
15は液面検出装置(液面測定手段)を示す。
Embodiment 1. The first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 is a configuration diagram showing a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, 1 is a compressor, 2 is a condenser,
3 is a condenser blower, 4 is a liquid reservoir, 5 is an electromagnetic valve, 6 is a pressure reducing device (expansion means), 7 is an evaporator, 8 is an evaporator blower,
9 is a high pressure gas pipe, 10 is a low pressure gas pipe, 11 is a liquid reservoir 4
High pressure liquid pipe on the inlet side, 12 is a high pressure liquid pipe on the outlet side of the liquid reservoir 4, 13 is a refrigerant leakage detection device (refrigerant leakage detection means),
Reference numeral 15 represents a liquid level detecting device (liquid level measuring means).

【0043】ここで、圧縮機1、電磁弁5、減圧装置
6、蒸発器7、蒸発器用送風機8は、それぞれ単数個又
は複数個設置されている。また、凝縮器2、凝縮器用送
風機3は、機械室又は屋外に設置されている。これに対
して、蒸発器7、蒸発器用送風機8は、例えば、室内の
ショーケース等に内蔵されている。また、液面検出装置
15は、液溜4の周壁に着脱可能に設置されていて、後
述するように、液溜4内の冷媒の液面位置を検出する。
さらに、冷媒漏出検出装置13は、液面検出装置15と
電気的に接続されており、後述するように、液面検出装
置15で検出した液面位置のデータに基づいて、冷媒サ
イクルからの冷媒漏出の有無を検出する。
Here, the compressor 1, the solenoid valve 5, the pressure reducing device 6, the evaporator 7, and the evaporator blower 8 are respectively installed in a single number or a plurality of numbers. Further, the condenser 2 and the condenser blower 3 are installed in a machine room or outdoors. On the other hand, the evaporator 7 and the blower 8 for the evaporator are built in, for example, a showcase in the room. The liquid level detection device 15 is detachably installed on the peripheral wall of the liquid reservoir 4 and detects the liquid surface position of the refrigerant in the liquid reservoir 4 as described later.
Further, the refrigerant leakage detection device 13 is electrically connected to the liquid level detection device 15, and, as described later, based on the data of the liquid level position detected by the liquid level detection device 15, the refrigerant from the refrigerant cycle. Detect leaks.

【0044】以上のように構成された冷凍サイクル装置
の冷凍サイクルにおける、冷媒の動作について説明す
る。まず、低温低圧のガス冷媒は、圧縮機1で圧縮され
て高温高圧のガス冷媒になる。圧縮機1から流出した高
温高圧のガス冷媒は、高圧ガス配管9を介して凝縮器2
に流入する。凝縮器2に流入したガス冷媒は、凝縮器2
の周囲の流体、例えば、空気や水、と熱交換をして、放
熱し高温高圧の液冷媒になる。凝縮器2を流出した高温
高圧の液冷媒は、液溜4の上部の液溜入口に接続された
高圧液配管11を介して、液溜4へ流入する。液溜4に
流入した高温高圧の液冷媒は、液溜4の下部の液溜出口
に接続された高圧液配管12を介して、電磁弁5を通過
した後に、減圧装置6に流入する。減圧装置6に流入し
た液冷媒は、ここで減圧されて低温低圧の気液二相冷媒
となる。減圧装置6を流出した気液二相冷媒は、蒸発器
7に流入する。蒸発器7に流入した気液二相冷媒は、蒸
発器7の周囲の流体、例えば、空気、と熱交換をして低
温低圧のガス冷媒となる。このときの熱交換により、蒸
発器7の周囲は熱を奪われて冷凍されることになる。そ
の後、蒸発器7を流出した低温低圧のガス冷媒は、低圧
ガス配管10を介して、圧縮機1に戻ることになる。
The operation of the refrigerant in the refrigerating cycle of the refrigerating cycle device configured as described above will be described. First, the low-temperature low-pressure gas refrigerant is compressed by the compressor 1 to become a high-temperature high-pressure gas refrigerant. The high-temperature and high-pressure gas refrigerant flowing out from the compressor 1 is passed through the high-pressure gas pipe 9 to the condenser 2
Flow into. The gas refrigerant flowing into the condenser 2 is
It exchanges heat with the surrounding fluid such as air or water to radiate heat and become a high temperature and high pressure liquid refrigerant. The high-temperature high-pressure liquid refrigerant flowing out of the condenser 2 flows into the liquid reservoir 4 via the high-pressure liquid pipe 11 connected to the liquid reservoir inlet at the upper part of the liquid reservoir 4. The high-temperature and high-pressure liquid refrigerant that has flowed into the liquid reservoir 4 passes through the solenoid valve 5 via the high-pressure liquid pipe 12 connected to the liquid reservoir outlet at the bottom of the liquid reservoir 4, and then flows into the decompression device 6. The liquid refrigerant flowing into the decompression device 6 is decompressed here and becomes a low temperature and low pressure gas-liquid two-phase refrigerant. The gas-liquid two-phase refrigerant flowing out of the decompression device 6 flows into the evaporator 7. The gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the evaporator 7 exchanges heat with the fluid around the evaporator 7, for example, air, and becomes a low-temperature low-pressure gas refrigerant. Due to the heat exchange at this time, the surroundings of the evaporator 7 are deprived of heat and frozen. After that, the low-temperature low-pressure gas refrigerant flowing out of the evaporator 7 returns to the compressor 1 via the low-pressure gas pipe 10.

【0045】図2は、図1の冷凍サイクル装置における
冷媒の動作を示すモリエル線図(P−H線図)である。
同図において、横軸は冷媒のエンタルピを示し、縦軸は
冷媒の圧力を示す。また、線図中の符号は、図1の符号
と対応しており、冷凍サイクルを構成する各構成機器が
冷媒の状態変化に果たす機能を示すものである。同図に
示すように、冷凍サイクル装置において、断熱圧縮、等
圧冷却、等エンタルピ膨張、等温等圧膨張からなる冷凍
サイクルが、繰り返されることになる。
FIG. 2 is a Mollier diagram (PH diagram) showing the operation of the refrigerant in the refrigeration cycle apparatus of FIG.
In the figure, the horizontal axis represents the enthalpy of the refrigerant, and the vertical axis represents the pressure of the refrigerant. Further, the reference numerals in the diagram correspond to the reference numerals in FIG. 1, and show the functions of the respective constituent devices constituting the refrigeration cycle for changing the state of the refrigerant. As shown in the figure, in the refrigeration cycle apparatus, a refrigeration cycle consisting of adiabatic compression, isobaric cooling, isenthalpic expansion, and isothermal isobaric expansion is repeated.

【0046】次に、図3、図4にて、液面検出装置15
の構成と動作とについて、詳述する。図3は、図1の冷
凍サイクル装置における液溜4を示す概略図である。図
3において、14は圧力配管用炭素鋼鋼管等からなる液
溜4の周壁(筐体)、15は液面検出装置、15aは液
面検出装置15の超音波センサ、15bは液面検出装置
15のコントローラ、16は冷媒の液面を示す。
Next, referring to FIGS. 3 and 4, the liquid level detection device 15
The configuration and operation of will be described in detail. FIG. 3 is a schematic diagram showing the liquid reservoir 4 in the refrigeration cycle apparatus of FIG. In FIG. 3, 14 is a peripheral wall (housing) of the liquid reservoir 4 made of carbon steel pipe for pressure piping, 15 is a liquid level detecting device, 15a is an ultrasonic sensor of the liquid level detecting device 15, and 15b is a liquid level detecting device. A controller 15 and a liquid level 16 are shown.

【0047】なお、図3において、超音波センサ15a
は、周壁14に対して空気を介さずに密接して設けられ
ている。詳しくは、超音波センサ15aと周壁14との
間に柔らかい材質からなる取付部材を設けるとともに、
超音波センサ15aに圧力をかけて周壁14に密着させ
る。これにより、超音波センサ15aと周壁14との間
には空気が入らないため、超音波センサ15aの検出精
度が向上することになる。なお、取付部材は、例えば、
ゴムやジェル状の材料等からなる。また、超音波センサ
15aは、例えば、磁石の磁力を利用する方法や、ベル
トの張力を利用する方法等により加圧されている。
In FIG. 3, the ultrasonic sensor 15a
Are closely attached to the peripheral wall 14 without air. Specifically, a mounting member made of a soft material is provided between the ultrasonic sensor 15a and the peripheral wall 14, and
Pressure is applied to the ultrasonic sensor 15a to bring it into close contact with the peripheral wall 14. Thereby, air does not enter between the ultrasonic sensor 15a and the peripheral wall 14, so that the detection accuracy of the ultrasonic sensor 15a is improved. The mounting member is, for example,
It is made of rubber or gel material. The ultrasonic sensor 15a is pressurized by, for example, a method using the magnetic force of a magnet or a method using the tension of the belt.

【0048】図4は、図3の液溜4における液面検出装
置15を示す概略図である。図4において、23は超音
波センサ15aの発信部(発信器)、24は超音波セン
サ15aの受信部(受信器)、25はコントローラ15
bの超音波発生回路、26はコントローラ15bのメモ
リ等の記憶装置、27はコントローラ15bのタイマ
ー、28はコントローラ15bの演算装置、29はコン
トローラ15bの液晶ディスプレイ、D/A変換器等の
出力装置、30は液溜内の冷媒の温度や周壁の温度を検
出するための温度検出器を示す。なお、発信部23は、
そこから発信する超音波が冷媒液面16に対してほぼ垂
直に入射するように設置されている。
FIG. 4 is a schematic view showing the liquid level detection device 15 in the liquid reservoir 4 of FIG. In FIG. 4, 23 is a transmitter (transmitter) of the ultrasonic sensor 15a, 24 is a receiver (receiver) of the ultrasonic sensor 15a, and 25 is a controller 15.
b is an ultrasonic wave generation circuit, 26 is a storage device such as a memory of the controller 15b, 27 is a timer of the controller 15b, 28 is an arithmetic device of the controller 15b, 29 is an output device such as a liquid crystal display of the controller 15b, a D / A converter. , 30 are temperature detectors for detecting the temperature of the refrigerant in the liquid reservoir and the temperature of the peripheral wall. In addition, the transmission unit 23,
The ultrasonic waves emitted from the ultrasonic wave are installed so as to enter the liquid surface 16 of the refrigerant substantially vertically.

【0049】ここで、図4に示す超音波センサ15aの
発信部23は、例えば、磁歪振動子、電歪振動子、圧電
振動子等にて形成することができる。詳しくは、以下の
通りである。磁歪振動子は、ニッケル、鉄−アルミニウ
ム合金等の金属や、ニッケル−銅−コバルト系フェライ
ト等からなり、これに磁場を与えると伸縮する。この性
質を利用して、巻線に高周波電流を流して磁場を形成
し、超音波振動を発生させる。また、電歪振動子は、チ
タン酸バリウム磁器、チタン酸ジルコン酸鉛磁器等の焼
結体に銀電極を施したもので、その銀電極に直流電界を
形成すると伸び変形する。この性質を利用して、電極間
に高周波電界を形成して、超音波振動を発生させる。ま
た、圧電振動子は、水晶、ロッシェル塩、圧電性セラミ
ック等の圧電結晶からなり、これに電界を形成すると伸
縮又はすべり変形をする。この性質を利用し、圧電結晶
に高周波電圧を印加して、超音波振動を発生させる。
Here, the transmitter 23 of the ultrasonic sensor 15a shown in FIG. 4 can be formed of, for example, a magnetostrictive vibrator, an electrostrictive vibrator, a piezoelectric vibrator, or the like. Details are as follows. The magnetostrictive oscillator is made of a metal such as nickel or an iron-aluminum alloy, or a nickel-copper-cobalt ferrite, and expands or contracts when a magnetic field is applied to it. Utilizing this property, a high-frequency current is passed through the winding to form a magnetic field and ultrasonic vibration is generated. Further, the electrostrictive oscillator is a barium titanate porcelain, a lead zirconate titanate porcelain porcelain, etc., to which a silver electrode is applied, and it expands and deforms when a direct current electric field is formed on the silver electrode. Utilizing this property, a high-frequency electric field is formed between the electrodes to generate ultrasonic vibration. Further, the piezoelectric vibrator is made of a piezoelectric crystal such as crystal, Rochelle salt, or piezoelectric ceramic, and expands or contracts or slips when an electric field is formed on it. Utilizing this property, a high frequency voltage is applied to the piezoelectric crystal to generate ultrasonic vibration.

【0050】ここで、図3に示すように、発信部と受信
部とが一体化された超音波センサ15aは、液溜4にお
ける周壁14の底部に設置される。そして、超音波セン
サ15aの発信部から発信された超音波は、液溜4の周
壁14の外部から入射する。周壁14に入射した超音波
は、周壁14の内部を材質に応じた伝播速度で伝わり、
周壁14と液冷媒との境界面に達する。周壁14と液冷
媒との境界面に達した超音波の一部は、境界面で反射し
て、その後に再び周壁14を伝わって、超音波センサ1
5aの受信部にて受信される。他方、周壁14と液冷媒
との境界面に達した超音波の残りは、その境界面を透過
する。なお、このときの超音波の反射率及び透過率は、
先に説明した式で求めることができる。
Here, as shown in FIG. 3, the ultrasonic sensor 15a in which the transmitter and the receiver are integrated is installed at the bottom of the peripheral wall 14 in the liquid reservoir 4. Then, the ultrasonic wave transmitted from the transmitting portion of the ultrasonic sensor 15 a enters from the outside of the peripheral wall 14 of the liquid reservoir 4. The ultrasonic waves incident on the peripheral wall 14 are propagated inside the peripheral wall 14 at a propagation velocity according to the material,
The boundary surface between the peripheral wall 14 and the liquid refrigerant is reached. Part of the ultrasonic waves that have reached the boundary surface between the peripheral wall 14 and the liquid refrigerant is reflected by the boundary surface, and then propagates through the peripheral wall 14 again, and the ultrasonic sensor 1
It is received by the receiving unit 5a. On the other hand, the rest of the ultrasonic waves reaching the boundary surface between the peripheral wall 14 and the liquid refrigerant penetrate the boundary surface. The reflectance and transmittance of ultrasonic waves at this time are
It can be calculated by the formula described above.

【0051】一方、周壁14と冷媒液との境界面を透過
した超音波は、液冷媒内を液冷媒の物性及び温度に応じ
た伝播速度で伝わり、液冷媒とガス冷媒との境界面であ
る液面16に到達する。そして、液面16に入射した超
音波の一部は、液面16で反射して、その後に再び液冷
媒内を伝わり、さらに周壁14を透過して超音波センサ
15aの受信部にて受信される。なお、液冷媒とガス冷
媒との境界面16で反射した後に液冷媒を透過した超音
波のうちの一部は、周壁14に入射する際に液冷媒液と
周壁14との境界面で反射して、その後に他の境界面で
反射を繰り返して受信部に到達するものもある。また、
液面16を透過した超音波が、周壁14の上部で反射し
た後に、ガス冷媒、液冷媒、周壁14を透過して受信部
に到達するものもある。このように、発信部を発した超
音波は、種々の経路をたどって受信部に到達することに
なる。ところが、受信部に到達する超音波は、例えば、
発信から受信までの時間を測定して、演算によりどの経
路を通過してきた超音波であるかを分別することができ
る。
On the other hand, the ultrasonic waves that have passed through the boundary surface between the peripheral wall 14 and the refrigerant liquid are propagated in the liquid refrigerant at a propagation speed according to the physical properties and temperature of the liquid refrigerant, and are the boundary surface between the liquid refrigerant and the gas refrigerant. It reaches the liquid surface 16. Then, a part of the ultrasonic waves that have entered the liquid surface 16 is reflected by the liquid surface 16, then propagates again in the liquid refrigerant, further passes through the peripheral wall 14, and is received by the receiving portion of the ultrasonic sensor 15a. It It should be noted that some of the ultrasonic waves that have passed through the liquid refrigerant after being reflected at the boundary surface 16 between the liquid refrigerant and the gas refrigerant are reflected at the boundary surface between the liquid refrigerant liquid and the peripheral wall 14 when entering the peripheral wall 14. Then, after that, the reflection may be repeatedly reflected on another boundary surface to reach the receiving unit. Also,
In some cases, the ultrasonic wave that has passed through the liquid surface 16 is reflected by the upper portion of the peripheral wall 14 and then passes through the gas refrigerant, the liquid refrigerant, and the peripheral wall 14 to reach the receiving portion. In this way, the ultrasonic waves emitted from the transmitting unit reach the receiving unit by following various routes. However, the ultrasonic waves that reach the receiving unit are, for example,
By measuring the time from the transmission to the reception, it is possible to discriminate which route the ultrasonic wave has passed through by calculation.

【0052】次に、図4にて、液面検出装置15の動作
について説明する。まず、コントローラ15bの超音波
発生回路25にて発信部23を動作させる。これによ
り、発信部23から超音波が発生する。そして、発信部
23から発した超音波は、上述したように、冷媒の液面
で反射した後に、受信部24で受信される。その後、受
信部24の受信信号が、演算装置28に送られる。一
方、記憶装置26には、周壁14の温度による超音波の
伝播速度のデータや、周壁14の厚さに関するデータが
保持されている。さらに、記憶装置26には、液冷媒や
ガス冷媒の温度による超音波の伝播速度のデータ等も保
持されている。そして、これらのデータは、演算装置2
8に伝送される。
Next, the operation of the liquid level detecting device 15 will be described with reference to FIG. First, the transmitter 23 is operated by the ultrasonic wave generation circuit 25 of the controller 15b. As a result, ultrasonic waves are generated from the transmitter 23. Then, the ultrasonic waves emitted from the transmitting unit 23 are received by the receiving unit 24 after being reflected by the liquid surface of the refrigerant, as described above. Then, the reception signal of the reception unit 24 is sent to the arithmetic unit 28. On the other hand, the storage device 26 holds data on the propagation velocity of ultrasonic waves due to the temperature of the peripheral wall 14 and data on the thickness of the peripheral wall 14. Further, the storage device 26 also holds data such as ultrasonic wave propagation speed depending on the temperatures of the liquid refrigerant and the gas refrigerant. Then, these data are calculated by the arithmetic unit 2
8 is transmitted.

【0053】また、タイマー27は、時間に関するデー
タを保持しており、これらのデータも演算装置28に伝
送される。また、温度検出器30は、液溜4内の冷媒の
温度や、周壁14の温度を検出して、それらのデータを
保持している。そして、それらのデータも、演算装置2
8に伝送される。
The timer 27 also holds time-related data, and these data are also transmitted to the arithmetic unit 28. Further, the temperature detector 30 detects the temperature of the refrigerant in the liquid reservoir 4 and the temperature of the peripheral wall 14 and holds these data. Then, those data are also stored in the arithmetic unit 2
8 is transmitted.

【0054】そして、演算装置28では、伝送された種
々のデータに基づいて、周壁14と液冷媒との境界面で
反射して戻ってきた超音波と、液冷媒とガス冷媒との境
界面で反射して戻ってきた超音波と、その他の種々の経
路を経て戻ってきた超音波とを、演算により分別する。
そして、液冷媒とガス冷媒との境界面で反射して戻って
きた超音波における、発信から受信までの時間に基づい
て、液溜4内の液面16の位置を検出する。さらに、演
算装置28で演算された液面位置のデータは、出力装置
29に伝送されて、そのデータが出力装置29に出力さ
れる。
Then, in the arithmetic unit 28, based on the transmitted various data, the ultrasonic waves reflected and returned at the boundary surface between the peripheral wall 14 and the liquid refrigerant and the boundary surface between the liquid refrigerant and the gas refrigerant are returned. The ultrasonic waves that have returned after being reflected and the ultrasonic waves that have returned via other various paths are separated by calculation.
Then, the position of the liquid surface 16 in the liquid reservoir 4 is detected based on the time from the transmission to the reception in the ultrasonic waves reflected and returned at the boundary surface between the liquid refrigerant and the gas refrigerant. Further, the data of the liquid surface position calculated by the calculation device 28 is transmitted to the output device 29, and the data is output to the output device 29.

【0055】以上述べたように、本実施の形態1によれ
ば、液溜4の周壁14に特別な加工を施すことなく、液
溜4内の液面16位置を検出可能な液面検出装置15
を、周壁14に着脱可能に設置することができる。そし
て、液面検出装置15の検出結果に基づいて、液溜4内
の実際の冷媒量を求め、先に説明した理論上の液溜冷媒
量から差し引くことで、冷凍サイクルからの冷媒漏出量
を求めることができる。なお、これらの演算は、図1を
参照して、液面検出装置15の検出データが伝送される
冷媒漏出検出装置13にて行われる。
As described above, according to the first embodiment, the liquid level detecting device capable of detecting the position of the liquid level 16 in the liquid reservoir 4 without performing any special processing on the peripheral wall 14 of the liquid reservoir 4. 15
Can be detachably installed on the peripheral wall 14. Then, based on the detection result of the liquid level detection device 15, the actual amount of refrigerant in the liquid reservoir 4 is obtained, and the amount of refrigerant leakage from the refrigeration cycle is calculated by subtracting it from the theoretical amount of liquid refrigerant stored. You can ask. Note that these calculations are performed by the refrigerant leakage detection device 13 to which the detection data of the liquid level detection device 15 is transmitted, with reference to FIG.

【0056】次に、本実施の形態1において、上述した
液面検出装置15による液面16の検出精度を、向上さ
せる方法について説明する。冷凍サイクル装置が稼動し
ているときに、液溜4内の液面が静止していることはほ
とんどなく、液溜内4の液面は揺動している。これは、
冷凍サイクル内の液溜4に常に冷媒が流出入しているこ
とによる。具体的には、冷凍サイクル装置が稼動してい
るときに、液溜4内の冷媒は、数mmの幅で液面位置が
上下している。
Next, a method for improving the detection accuracy of the liquid surface 16 by the liquid surface detecting device 15 in the first embodiment will be described. When the refrigeration cycle apparatus is operating, the liquid level in the liquid reservoir 4 is hardly stationary, and the liquid level in the liquid reservoir 4 is oscillating. this is,
This is because the refrigerant constantly flows into and out of the liquid reservoir 4 in the refrigeration cycle. Specifically, when the refrigeration cycle apparatus is operating, the liquid level position of the refrigerant in the liquid reservoir 4 moves up and down with a width of several mm.

【0057】以下、液溜4内における液面16の揺動の
メカニズムについて、説明する。図3を参照して、液溜
4の上部には液溜入口側の高圧液配管11が設置されて
いる。この高圧配管11から流入した液冷媒は、重力と
慣性力とによって、そのまま下方に落下した後に冷媒液
面16に衝突する。そのときの衝突エネルギーによっ
て、液冷媒液面16は揺動することになる。なお、液冷
媒と液面16との衝突による衝突エネルギーは、高圧液
配管11と液面16との距離(液面16の高さ)や、冷
凍サイクルを循環している冷媒循環量によって異なる。
そして、衝突エネルギーが異なれば、冷媒液面16の揺
動幅も異なってくる。なお、本願発明者が行った実験に
よれば、液面16の揺動幅はおおよそ±1mm〜±4m
mであり、また、揺動の周波数はおおよそ1Hz〜3H
zである。
The mechanism of swinging of the liquid surface 16 in the liquid reservoir 4 will be described below. Referring to FIG. 3, a high-pressure liquid pipe 11 on the liquid reservoir inlet side is installed above the liquid reservoir 4. The liquid refrigerant flowing from the high-pressure pipe 11 falls downward as it is and collides with the refrigerant liquid surface 16 due to gravity and inertial force. The collision energy at that time causes the liquid refrigerant liquid surface 16 to swing. The collision energy due to the collision between the liquid refrigerant and the liquid surface 16 varies depending on the distance between the high pressure liquid pipe 11 and the liquid surface 16 (the height of the liquid surface 16) and the amount of refrigerant circulation circulating in the refrigeration cycle.
If the collision energy is different, the swing width of the refrigerant liquid surface 16 is also different. According to an experiment conducted by the inventor of the present application, the swing width of the liquid surface 16 is approximately ± 1 mm to ± 4 m.
m, and the oscillation frequency is approximately 1 Hz to 3 H
z.

【0058】さらに、液溜4内の液冷媒に渦流れが発生
するため、これによっても、冷媒液面16は揺動するこ
とになる。この渦流れは、流体力学上、非定常的な現象
とされる。そのため、液面16の揺動は、プラス側とマ
イナス側の変動が同等となるような、きれいな正弦波の
波形を形成しない。なお、本願発明者が行った実験によ
れば、冷媒液面16の波立ちは一定しておらず、プラス
側(上側)への変動に比べて、マイナス側(下側)への
変動がゆっくりとなっている。したがって、冷媒液面1
6の平均的な位置は、上述の変動の時間を考慮して、プ
ラス側とマイナス側との液面位置の単純平均(最大値と
最小値との平均である。)よりも、多少マイナス側にあ
ることになる。
Further, since a swirl flow is generated in the liquid refrigerant in the liquid reservoir 4, the liquid surface 16 of the refrigerant is also swung by this. This vortex flow is regarded as an unsteady phenomenon in terms of fluid dynamics. Therefore, the fluctuation of the liquid surface 16 does not form a clean sine wave waveform in which the fluctuations on the plus side and the minus side are equal. According to an experiment conducted by the inventor of the present application, the ripples of the refrigerant liquid surface 16 are not constant, and the fluctuation toward the negative side (lower side) is slower than the fluctuation toward the positive side (upper side). Has become. Therefore, the coolant level 1
The average position of 6 is slightly more negative than the simple average of the liquid surface positions on the plus side and the minus side (the average of the maximum value and the minimum value) in consideration of the above-described fluctuation time. Will be in.

【0059】本実施の形態1における液面検出装置15
は、上述の液溜4内における冷媒の揺動による液面位置
の誤検出が発生しないように形成されたものである。す
なわち、液面検出装置15におけるコントローラ15b
は、冷媒の揺動による液面位置の検出誤差を補正するよ
うに形成されている。具体的には、液面検出装置15に
おけるサンプリングの周波数が、液面における揺動の周
波数と一致しないように形成する。すなわち、液面検出
装置15におけるサンプリング周波数と、液面における
揺動周波数とが一致している場合、液面位置の検出デー
タは、揺動している液面の同じ高さをいつも検出してい
ることになるために、液面位置の誤検出が生じる。液面
検出装置15におけるサンプリング周波数と、液面にお
ける揺動周波数とを一致させない方法としては、例え
ば、倍数とならない2つの周波数(例えば、3Hzと5
Hz)で液面位置をサンプリングした後に、それらのサ
ンプリングしたデータを平均化して、この値を冷媒の液
面位置とする方法がある。また、別の方法としては、例
えば、同一のサンプリング周波数にて検出時間を長くす
る(例えば、1Hzにて検出時間を数分間とする。)方
法がある。
Liquid level detection device 15 in the first embodiment
Is formed so that the above-mentioned erroneous detection of the liquid surface position due to the rocking of the refrigerant in the liquid reservoir 4 does not occur. That is, the controller 15b in the liquid level detection device 15
Is formed so as to correct the detection error of the liquid surface position due to the fluctuation of the refrigerant. Specifically, the sampling frequency in the liquid level detection device 15 is formed so as not to match the frequency of the oscillation on the liquid level. That is, when the sampling frequency in the liquid level detection device 15 and the swing frequency in the liquid level match, the detection data of the liquid level position always detects the same height of the swinging liquid level. Therefore, the liquid surface position is erroneously detected. As a method of not matching the sampling frequency in the liquid level detection device 15 and the oscillation frequency in the liquid level, for example, two frequencies that are not multiples (for example, 3 Hz and 5).
After sampling the liquid surface position at (Hz), there is a method of averaging the sampled data and using this value as the liquid surface position of the refrigerant. Further, as another method, for example, there is a method of increasing the detection time at the same sampling frequency (for example, the detection time is several minutes at 1 Hz).

【0060】さらに詳しくは、液面検出装置15におい
て、データのサンプリング数、データの処理方法は、液
面の揺動幅や揺動周波数を考慮して決定される。データ
のサンプリング数は、例えば、10個又は数十個以上に
設定される。さらに、データの処理方法は、例えば、サ
ンプリングしたデータの平均値を求めて、その平均値よ
り20%程低い値を実際の検出値とする。また、稼動中
の圧縮機1が停止したり、停止中の圧縮機1が稼動する
ときに、液溜4の液面16位置は大きく変動する。その
ため、圧縮機1の動作状態を考慮して、液面検出装置1
5におけるデータのサンプリングやデータの処理を行う
ことになる。例えば、圧縮機1が稼動してから所定時間
後(例えば、20分後)に、液面検出装置15にてデー
タのサンプリングを行う。
More specifically, in the liquid level detection device 15, the number of data samples and the data processing method are determined in consideration of the fluctuation width and fluctuation frequency of the liquid level. The sampling number of data is set to, for example, 10 or several tens. Further, as a data processing method, for example, an average value of sampled data is obtained, and a value lower than the average value by about 20% is set as an actual detected value. Further, the position of the liquid surface 16 of the liquid reservoir 4 changes greatly when the compressor 1 in operation stops or the compressor 1 in operation stops. Therefore, in consideration of the operating state of the compressor 1, the liquid level detection device 1
Data sampling and data processing in 5 will be performed. For example, after a predetermined time (for example, 20 minutes) after the operation of the compressor 1, the liquid level detection device 15 samples the data.

【0061】以上説明したように、液溜4内において冷
媒の揺動が発生しても、液面検出装置15において、液
面16位置の検出誤差を補正するので、冷凍サイクル装
置において冷媒漏れが発生していないのに冷媒漏れが発
生しているものと判断してしまったり、冷媒漏れが発生
しているのに冷媒漏れが発生していないと判断してしま
ったりする不具合がなくなる。
As described above, even if the refrigerant fluctuates in the liquid reservoir 4, the liquid level detecting device 15 corrects the detection error of the position of the liquid surface 16, so that the refrigerant leaks in the refrigeration cycle device. There is no problem that it is determined that a refrigerant leak has occurred even though it has not occurred, or that a refrigerant leak has occurred but a refrigerant leakage has not occurred.

【0062】以下、図5、図6にて、冷凍サイクル装置
に使用する冷媒と、本実施の形態1に示す液面検出装置
15の検出精度との関係について、説明する。図5は、
液冷媒の温度変化に対する、液冷媒を伝播する超音波の
音速変化を示す相関図である。同図において、横軸は液
冷媒の温度を示し、縦軸は液冷媒を伝播する超音波の音
速を示す。また、同図において、■印を付した直線はR
22冷媒(従来型冷媒)の温度−音速特性を示し、△印
を付した直線はR404A冷媒(代替冷媒)の温度−音
速特性を示し、●印を付した直線はR407C冷媒(代
替冷媒)の温度−音速特性を示す。なお、R404A冷
媒及びR407C冷媒は、先に説明した標準的な組成比
のものである。
The relationship between the refrigerant used in the refrigeration cycle device and the detection accuracy of the liquid level detection device 15 shown in the first embodiment will be described below with reference to FIGS. 5 and 6. Figure 5
It is a correlation diagram which shows the change of the sound velocity of the ultrasonic wave which propagates a liquid refrigerant with respect to the temperature change of a liquid refrigerant. In the figure, the horizontal axis represents the temperature of the liquid refrigerant, and the vertical axis represents the sound velocity of ultrasonic waves propagating in the liquid refrigerant. Also, in the figure, the straight line marked with ■ is R
22 shows the temperature-sonic velocity characteristics of the refrigerant (conventional refrigerant), the straight line marked with Δ indicates the temperature-sonic velocity characteristics of the R404A refrigerant (alternative refrigerant), and the line marked with ● indicates the R407C refrigerant (alternative refrigerant). The temperature-sound velocity characteristic is shown. The R404A refrigerant and the R407C refrigerant have the standard composition ratio described above.

【0063】図5に示すように、代替冷媒としてのR4
04A冷媒は、温度20〜60℃の範囲において、従来
型のR22冷媒とほぼ同等の傾きの温度−音速特性を有
する。ここで、温度20〜60℃の範囲は、液溜4内に
おける液冷媒の温度変化の範囲(動作範囲)である。し
たがって、液面検出装置15が設置された既設の冷凍サ
イクル装置に、従来型のR22冷媒が用いられていると
きであって、R22冷媒をR404A冷媒に置換する必
要が生じた場合であっても、液溜4内における液冷媒の
温度変化に対する超音波の伝播速度の変動率はほとんど
変わらないために、液面検出装置15のデータ処理に係
わる設定を変更することなく従前と同等の検出精度を得
ることができる。すなわち、冷媒置換に対する互換性が
高い液面検出装置15を提供することができる。
As shown in FIG. 5, R4 as an alternative refrigerant is used.
The 04A refrigerant has a temperature-sonic velocity characteristic having a gradient substantially equal to that of the conventional R22 refrigerant in the temperature range of 20 to 60 ° C. Here, the range of the temperature of 20 to 60 ° C. is the range of temperature change (operation range) of the liquid refrigerant in the liquid reservoir 4. Therefore, even when the conventional R22 refrigerant is used in the existing refrigeration cycle apparatus in which the liquid level detection device 15 is installed and even when it is necessary to replace the R22 refrigerant with the R404A refrigerant. Since the variation rate of the ultrasonic wave propagation speed with respect to the temperature change of the liquid refrigerant in the liquid reservoir 4 is almost unchanged, the same detection accuracy as before can be obtained without changing the settings related to the data processing of the liquid level detection device 15. Obtainable. That is, it is possible to provide the liquid level detection device 15 having high compatibility with the refrigerant replacement.

【0064】他方、代替冷媒としてのR407C冷媒
は、動作範囲において、従来型のR22冷媒よりも傾き
の少ない温度−音速特性を有する。したがって、液面検
出装置15が設置された既設の冷凍サイクル装置におい
て、R22冷媒をR407C冷媒に置換することで、液
溜4内における液冷媒の温度変化に対する超音波の伝播
速度の変動率は減少することになり、液面検出装置15
における液面16の検出精度を向上させることができ
る。
On the other hand, the R407C refrigerant as the alternative refrigerant has a temperature-sound velocity characteristic with less inclination than the conventional R22 refrigerant in the operating range. Therefore, by replacing the R22 refrigerant with the R407C refrigerant in the existing refrigeration cycle apparatus in which the liquid level detection device 15 is installed, the fluctuation rate of the ultrasonic wave propagation speed with respect to the temperature change of the liquid refrigerant in the liquid reservoir 4 is reduced. Therefore, the liquid level detection device 15
It is possible to improve the detection accuracy of the liquid surface 16 at.

【0065】なお、R407C冷媒は、R22冷媒より
も高圧状態で用いる冷媒であるが、本実施の形態1にお
ける液面検出装置15によれば、冷媒の圧力の高低に関
係することなく液面位置の検出が可能であるために、冷
媒置換にともなう条件設定の変更(圧力対策等であ
る。)は不要となる。また、R22冷媒に対応した液面
検出装置15の検出精度を向上させる冷媒は、R407
C冷媒に限定されることなく、温度−音速特性の傾きが
R22冷媒よりも小さいものであれば、例えば、HC冷
媒、自然冷媒等であってもよい。
The R407C refrigerant is a refrigerant used in a higher pressure state than the R22 refrigerant, but according to the liquid level detection device 15 in the first embodiment, the liquid level position is independent of the pressure level of the refrigerant. Since it is possible to detect the above, it is not necessary to change the condition setting (for countermeasures against pressure, etc.) accompanying the replacement of the refrigerant. A refrigerant that improves the detection accuracy of the liquid level detection device 15 corresponding to the R22 refrigerant is R407.
The refrigerant is not limited to the C refrigerant, and may be, for example, an HC refrigerant, a natural refrigerant, or the like as long as the gradient of the temperature-sound velocity characteristic is smaller than that of the R22 refrigerant.

【0066】図6は、液冷媒の組成比の変化に対する、
液密度の変化を示す相関図である。同図において、横軸
は液冷媒の組成比を示し、縦軸は液冷媒の液密度を示
す。また、同図において、下方の直線はR404A冷媒
(代替冷媒)の組成比−液密度特性を示し、上方の直線
はR407C冷媒(代替冷媒)の組成比−液密度特性を
示す。ここで、横軸の液冷媒の組成比は、混合冷媒とし
てのR404A冷媒又はR407C冷媒にR134Aが
どのぐらいの比率で混合しているかを示す値である。な
お、R404A冷媒は、低沸点冷媒のR125及びR1
43Aと、高沸点冷媒のR134Aとからなる。そし
て、標準的な組成比のR404A冷媒(擬似共沸混合冷
媒)におけるR134Aは、4wt%である。他方、R
407C冷媒は、低沸点冷媒のR32及びR125と、
高沸点冷媒のR134Aとからなる。そして、標準的な
組成比のR407C冷媒(非共沸混合冷媒)におけるR
134Aは、52wt%である。
FIG. 6 shows changes in the composition ratio of the liquid refrigerant.
It is a correlation diagram which shows the change of liquid density. In the figure, the horizontal axis represents the composition ratio of the liquid refrigerant, and the vertical axis represents the liquid density of the liquid refrigerant. Further, in the figure, the lower straight line shows the composition ratio-liquid density characteristic of the R404A refrigerant (alternative refrigerant), and the upper straight line shows the composition ratio-liquid density characteristic of the R407C refrigerant (alternative refrigerant). Here, the composition ratio of the liquid refrigerant on the horizontal axis is a value indicating how much R134A is mixed with the R404A refrigerant or the R407C refrigerant as the mixed refrigerant. The R404A refrigerant is a low boiling point refrigerant such as R125 and R1.
43A and R134A which is a high boiling point refrigerant. The R134A in the R404A refrigerant (pseudoazeotropic mixed refrigerant) having a standard composition ratio is 4 wt%. On the other hand, R
407C refrigerant is a low boiling point refrigerant R32 and R125,
It consists of a high boiling point refrigerant R134A. R in the standard composition ratio R407C refrigerant (non-azeotropic mixed refrigerant)
134A is 52 wt%.

【0067】このように、R404A冷媒又はR407
C冷媒に含まれるR134A冷媒は、他の組成冷媒に比
べて沸点が高いために、液溜内のR404A冷媒又はR
407C冷媒が低沸点と高沸点との間の温度領域で用い
られたときに、低沸点の冷媒がガス化してR134Aの
組成比が高くなる。ただし、R404A冷媒におけるR
134Aの組成比は低いために、温度変化が生じて低沸
点冷媒がガス化しても、全体に対するR134Aの組成
変化は少なくなる。したがって、R404A冷媒の液密
度変化は比較的小さい。これに対して、R407C冷媒
におけるR134Aの組成比は高いために、温度変化が
生じて低沸点冷媒がガス化すると、全体に対するR13
4Aの組成変化は大きくなる。したがって、R407C
冷媒の液密度変化は比較的大きい。このように、R13
4Aの組成比が変動して冷媒の液密度が変動すると、液
溜内において気液の圧力差に変化が生じて、液溜内の液
面位置が変化する。このような液面位置の変化は、液面
検出装置の検出精度に影響を与えるものである。
Thus, the R404A refrigerant or R407
Since the R134A refrigerant contained in the C refrigerant has a higher boiling point than other composition refrigerants, the R404A refrigerant or R
When the 407C refrigerant is used in the temperature range between the low boiling point and the high boiling point, the low boiling point refrigerant is gasified and the composition ratio of R134A becomes high. However, R in R404A refrigerant
Since the composition ratio of 134A is low, even if the low boiling point refrigerant is gasified due to temperature change, the composition change of R134A with respect to the whole is small. Therefore, the change in liquid density of the R404A refrigerant is relatively small. On the other hand, since the composition ratio of R134A in the R407C refrigerant is high, when temperature change occurs and the low-boiling-point refrigerant is gasified, R13A with respect to the whole is
The composition change of 4A becomes large. Therefore, R407C
The change in the liquid density of the refrigerant is relatively large. Thus, R13
When the composition ratio of 4A fluctuates and the liquid density of the refrigerant fluctuates, the gas-liquid pressure difference in the liquid reservoir changes, and the liquid surface position in the liquid reservoir changes. Such a change in the liquid level position affects the detection accuracy of the liquid level detection device.

【0068】本実施の形態1の冷凍サイクル装置におい
ては、温度変化にともなう混合冷媒の組成変動による液
面位置の変動が、液面検出装置の検出精度の範囲内とな
るように、混合冷媒を選定したものである。例えば、液
面検出装置による液面位置の検出精度が比較的ラフであ
っても、冷凍システムのスペックが充分満たされるよう
な場合には、標準組成のR407C冷媒のように温度変
化に対する液密度の変化率が比較的大きな混合冷媒を用
いてもよいことになる。これに対して、例えば、液面検
出装置による液面位置の検出精度を向上させたい場合に
は、標準組成のR404A冷媒のように温度変化に対す
る液密度の変化率が比較的小さい混合冷媒を用いること
になる。また、R407C冷媒であって、R134Aの
組成比を低く設定したものを用いてもよい。
In the refrigeration cycle apparatus according to the first embodiment, the mixed refrigerant is controlled so that the fluctuation of the liquid surface position due to the composition fluctuation of the mixed refrigerant due to the temperature change falls within the detection accuracy range of the liquid surface detection apparatus. It was selected. For example, even if the detection accuracy of the liquid surface position by the liquid surface detection device is relatively rough, when the specifications of the refrigeration system are sufficiently satisfied, the liquid density of the liquid density with respect to the temperature change like the standard composition R407C refrigerant is changed. A mixed refrigerant having a relatively large change rate may be used. On the other hand, for example, when it is desired to improve the detection accuracy of the liquid surface position by the liquid surface detection device, a mixed refrigerant having a relatively small change rate of the liquid density with respect to the temperature change such as the standard composition R404A refrigerant is used. It will be. Also, an R407C refrigerant in which the composition ratio of R134A is set low may be used.

【0069】以上説明したように、本実施の形態1にお
ける液面検出装置15によれば、液溜4に穴加工等の特
別な加工を施すことなく、既設の液溜4に対して後付け
で設置することができる。また、冷凍サイクルの冷媒漏
出を、早期かつ確実に検出することができる。
As described above, according to the liquid level detecting device 15 of the first embodiment, the liquid reservoir 4 can be retrofitted to the existing liquid reservoir 4 without performing any special processing such as drilling. Can be installed. In addition, refrigerant leakage in the refrigeration cycle can be detected early and reliably.

【0070】なお、本実施の形態1においては、液面検
出装置15へのゴミの付着や、日照等による液面検出装
置15の温度上昇等の影響を考慮して、液面検出装置1
5を液溜4の底面に設置した。これに対して、上述の影
響を考慮しなくてもよい場合には、液面検出装置15を
液溜4の天井面に設置することもできる。ただし、この
場合には、発信部23から発した超音波は、本実施の形
態1とは異なり、周壁14、ガス冷媒、液冷媒の順に通
過することになるため、コントローラ15bにおける演
算処理を設定変更する必要がある。
In the first embodiment, the liquid level detecting device 1 is considered in consideration of dust adhesion to the liquid level detecting device 15 and temperature rise of the liquid level detecting device 15 due to sunlight or the like.
5 was placed on the bottom of the liquid reservoir 4. On the other hand, when it is not necessary to consider the above influence, the liquid level detection device 15 can be installed on the ceiling surface of the liquid reservoir 4. However, in this case, unlike the first embodiment, the ultrasonic waves emitted from the transmitting unit 23 pass through the peripheral wall 14, the gas refrigerant, and the liquid refrigerant in this order, so the calculation processing in the controller 15b is set. Need to change.

【0071】また、本実施の形態1においては、液面検
出装置15を液溜4の底面に設置したが、液面検出装置
15を液溜4の側面に設置することもできる。この場
合、液面検出装置15は、液溜4の側面に上下方向に複
数配列されることになる。そして、上下方向に配列され
た複数の液面検出装置15のそれぞれが、対応する位置
における液冷媒の有無を検出することで、液冷媒の液面
位置を段階的に検出することができる。
Further, in the first embodiment, the liquid level detection device 15 is installed on the bottom surface of the liquid reservoir 4, but the liquid level detection device 15 may be installed on the side face of the liquid reservoir 4. In this case, a plurality of liquid level detection devices 15 are arranged vertically on the side surface of the liquid reservoir 4. Then, each of the plurality of liquid level detection devices 15 arranged in the vertical direction detects the presence or absence of the liquid refrigerant at the corresponding position, so that the liquid level position of the liquid refrigerant can be detected stepwise.

【0072】また、本実施の形態1においては、発信部
23と受信部24とが一体的に形成された液面検出装置
15を、液溜4の底面に設置した。これに対して、液面
検出装置15の発信部23と受信部24とを分離するこ
ともできる。例えば、発信部23を液溜4の底面に設置
して、受信部24を液溜4の天井面に設置する。この場
合、受信部24では、周壁14、液冷媒、ガス冷媒、周
壁14を順次透過した超音波が受信されることになる。
そして、その到達時間の長短に基づいて、液面位置を検
出することになる。
In addition, in the first embodiment, the liquid level detection device 15 in which the transmitter 23 and the receiver 24 are integrally formed is installed on the bottom surface of the liquid reservoir 4. On the other hand, the transmitter 23 and the receiver 24 of the liquid level detection device 15 can be separated. For example, the transmitter 23 is installed on the bottom surface of the liquid reservoir 4, and the receiver 24 is installed on the ceiling surface of the liquid reservoir 4. In this case, the reception unit 24 receives the ultrasonic waves that have sequentially passed through the peripheral wall 14, the liquid refrigerant, the gas refrigerant, and the peripheral wall 14.
Then, the liquid surface position is detected based on the length of the arrival time.

【0073】また、本実施の形態1においては、液面検
出装置15に冷媒漏出検出装置13を接続して、液面検
出装置15から伝送された液面位置の検出値に基づいて
冷媒漏出検出装置13において冷媒漏れの判断をおこな
った。これに対して、冷媒漏出装置13は、液面検出装
置15に内蔵されていてもよい。また、冷媒漏出検出装
置13は、液面検出装置15にて検出した液面位置の値
に基づいて、冷媒の漏出を判断できる媒体(例えば、演
算装置、パソコン、人間の頭脳等)であれば、いかなる
ものであってもよい。
Further, in the first embodiment, the coolant leak detection device 13 is connected to the liquid level detection device 15, and the coolant leak detection is performed based on the detected value of the liquid level position transmitted from the liquid level detection device 15. The refrigerant leakage was judged in the device 13. On the other hand, the refrigerant leakage device 13 may be built in the liquid level detection device 15. Further, the refrigerant leakage detection device 13 is a medium (for example, a computing device, a personal computer, a human brain, etc.) that can judge the leakage of the refrigerant based on the value of the liquid surface position detected by the liquid surface detection device 15. , May be anything.

【0074】また、本実施の形態1において、圧縮機1
にインバータが接続されており、稼動中の圧縮機1にお
けるモータの回転数が変動する場合であっても、液面検
出装置15のコントローラ15bで、圧縮機1の回転数
の変動による影響を補正することができる。具体的に
は、インバータにより圧縮機1の回転数が低下する場合
には、冷凍サイクルを循環する冷媒の流量は減少して、
液溜4の液面16に衝突する冷媒のエネルギーは小さく
なるため、液面16の上下の変動は小さくなる。これに
対して、インバータにより圧縮機1の回転数が増加する
場合には、液溜4の液面16に衝突する冷媒のエネルギ
ーは大きくなるため、液面16の上下の変動は大きくな
る。したがって、圧縮機1の回転数の変動による液面1
6位置の変動分を、インバータの出力データに連動させ
て液面検出装置15のコントローラ15bで補正するこ
とで、正確な液面位置を検出することができる。
Further, in the first embodiment, the compressor 1
Even if the inverter is connected to and the rotation speed of the motor of the compressor 1 in operation fluctuates, the controller 15b of the liquid level detection device 15 corrects the influence of the fluctuation of the rotation speed of the compressor 1. can do. Specifically, when the rotation speed of the compressor 1 is reduced by the inverter, the flow rate of the refrigerant circulating in the refrigeration cycle is reduced,
Since the energy of the refrigerant colliding with the liquid surface 16 of the liquid reservoir 4 becomes small, the vertical fluctuation of the liquid surface 16 becomes small. On the other hand, when the rotation speed of the compressor 1 is increased by the inverter, the energy of the refrigerant colliding with the liquid surface 16 of the liquid reservoir 4 becomes large, so that the vertical fluctuation of the liquid surface 16 becomes large. Therefore, the liquid surface 1
An accurate liquid surface position can be detected by correcting the fluctuations of the six positions by the controller 15b of the liquid surface detection device 15 in association with the output data of the inverter.

【0075】実施の形態2.図7、図8にて、この発明
の実施の形態2について詳細に説明する。図7は、この
発明の実施の形態2における冷媒漏出検出システムを示
す構成図である。また、図8は、図7に示す冷媒漏出検
出システムにおける液面検出装置及び遠隔監視部を示す
概略図である。本実施の形態2の冷媒漏出検出システム
は、前記実施の形態1に示した冷凍サイクル装置の液面
検出装置15に有線又は無線の通信回線を介して接続さ
れた遠隔監視部を設けた点が、前記実施の形態1と相違
する。
Embodiment 2. The second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 7 is a configuration diagram showing a refrigerant leakage detection system according to Embodiment 2 of the present invention. 8 is a schematic diagram showing a liquid level detection device and a remote monitoring unit in the refrigerant leakage detection system shown in FIG. The refrigerant leakage detection system according to the second embodiment is provided with a remote monitoring unit connected to the liquid level detection device 15 of the refrigeration cycle apparatus described in the first embodiment via a wired or wireless communication line. This is different from the first embodiment.

【0076】図7において、15は液面検出装置、17
は液溜4を備えた冷凍機(熱源機)、18はショーケー
ス、19はスーパーマーケットやコンビニエンスストア
等の店舗、20はネットワーク、21は遠隔監視部を示
す。ここで、店舗19内には複数のショーケース18が
設置されており、店舗19外には冷凍機17が設置され
ている。冷凍機17と、ショーケース18内の蒸発器と
は、高圧液配管12及び低圧ガス配管10で接続されて
いる。また、液溜4は冷凍機17の内部又は近傍に配置
されており、液溜4の周壁には、前記実施の形態1と同
様に、液面検出装置15が密接して配置されている。
In FIG. 7, 15 is a liquid level detection device, and 17
Is a refrigerator (heat source device) equipped with the liquid reservoir 4, 18 is a showcase, 19 is a store such as a supermarket or a convenience store, 20 is a network, and 21 is a remote monitoring unit. Here, a plurality of showcases 18 are installed inside the store 19, and a refrigerator 17 is installed outside the store 19. The refrigerator 17 and the evaporator in the showcase 18 are connected by a high pressure liquid pipe 12 and a low pressure gas pipe 10. Further, the liquid reservoir 4 is arranged inside or in the vicinity of the refrigerator 17, and the liquid level detection device 15 is closely arranged on the peripheral wall of the liquid reservoir 4 as in the first embodiment.

【0077】また、液面検出装置15と遠隔監視部21
とは、電話回線や移動体回線等によって接続されてい
る。また、図示は省略するが、遠隔監視部21は、CR
Tや液晶ディスプレイ等の表示部と、キーボード、マウ
ス、ボタン等の入力部とを備えている。なお、遠隔監視
部21の表示部は、冷凍サイクル装置の液面検出装置1
5のデータを、遠隔地にて取得して表示するものであ
る。また、遠隔監視部21の入力部は、遠隔地から液面
検出装置15を動作させるものである。
Further, the liquid level detecting device 15 and the remote monitoring section 21
Are connected to each other via a telephone line or a mobile line. Although not shown, the remote monitoring unit 21 is
A display unit such as a T or a liquid crystal display and an input unit such as a keyboard, a mouse, and buttons are provided. The display unit of the remote monitoring unit 21 is the liquid level detection device 1 of the refrigeration cycle apparatus.
The data of No. 5 is acquired and displayed at a remote place. The input unit of the remote monitoring unit 21 operates the liquid level detection device 15 from a remote location.

【0078】図8において、23は発信部、24は受信
部、25は超音波発生回路、26は記憶装置、27はタ
イマー、28は演算装置、29は液晶ディスプレイ、D
/A変換器等の出力装置、44はA/D変換器等の入力
装置、45は演算装置、46は液晶ディスプレイ、D/
A変換器等の出力装置、47はメモリ等の記憶装置を示
す。ここで、液面検出装置15の出力装置29と、遠隔
監視部21の入力装置44とは、ネットワーク20を介
して、有線又は無線で接続されている。なお、冷媒漏出
検出装置13は、前記実施の形態1で述べたように液面
検出装置15に内蔵してもよいし、液面検出装置15と
ネットワーク20との間に接続してもよいし、遠隔監視
部21に内蔵することもできる。
In FIG. 8, 23 is a transmitter, 24 is a receiver, 25 is an ultrasonic wave generation circuit, 26 is a storage device, 27 is a timer, 28 is an arithmetic unit, 29 is a liquid crystal display, D
/ A converter or other output device, 44 is an A / D converter or other input device, 45 is a computing device, 46 is a liquid crystal display, D /
An output device such as an A converter, and a storage device 47 such as a memory. Here, the output device 29 of the liquid level detection device 15 and the input device 44 of the remote monitoring unit 21 are connected via a network 20 in a wired or wireless manner. The refrigerant leak detection device 13 may be built in the liquid level detection device 15 as described in the first embodiment, or may be connected between the liquid level detection device 15 and the network 20. It can also be built in the remote monitoring unit 21.

【0079】次に、本実施の形態2における冷媒漏出検
出システムの動作について説明する。なお、店舗19の
内外に設置される冷凍サイクル装置の動作と、液面検出
装置15の動作とについては、前記実施の形態1と同様
であるので、その説明を省略する。まず、遠隔監視部2
1からは、回線を介して、液面検出装置15の超音波発
生回路25に指令信号が伝送される。これにより、液面
検出装置15の発信部23を動作させて、超音波を発生
させる。そして、媒質の界面で反射した超音波を受信部
24で受信し、その信号を演算装置28に送る。演算装
置28で処理されたデータは、出力装置29に伝送され
る。出力装置29のデータは、液面検出装置15によっ
て検出(測定)した液溜4内の冷媒液面高さや、それに
基づいて求められた冷媒漏れに関する情報である。
Next, the operation of the refrigerant leakage detection system according to the second embodiment will be described. The operation of the refrigeration cycle device installed inside and outside the store 19 and the operation of the liquid level detection device 15 are the same as those in the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted. First, the remote monitoring unit 2
From 1, a command signal is transmitted to the ultrasonic wave generation circuit 25 of the liquid level detection device 15 via a line. As a result, the transmitter 23 of the liquid level detection device 15 is operated to generate ultrasonic waves. Then, the receiving section 24 receives the ultrasonic wave reflected by the interface of the medium, and sends the signal to the arithmetic unit 28. The data processed by the arithmetic unit 28 is transmitted to the output unit 29. The data of the output device 29 is the information about the refrigerant liquid level in the liquid reservoir 4 detected (measured) by the liquid level detection device 15 and the refrigerant leakage obtained based on the liquid level.

【0080】そして、この情報は、回線を介して、店舗
19の経営本部や設備の管理業者等に設置されている遠
隔監視部21の入力装置44に伝送される。入力装置4
4に伝送されたデータは、演算装置45において演算が
なされた後に、出力装置46にてデータの出力がされ
る。また、演算装置45において演算されたデータは、
記憶装置47にも伝送される。記憶装置47には、現在
及び過去における冷媒液面位置、凝縮温度、蒸発温度、
冷媒漏れの有無、冷媒漏出量等のデータが蓄積されてい
る。
Then, this information is transmitted via the line to the input device 44 of the remote monitoring unit 21 installed in the management headquarters of the store 19 or the facility management company. Input device 4
The data transmitted to the data No. 4 is subjected to calculation by the calculation device 45, and then output by the output device 46. Further, the data calculated by the calculation device 45 is
It is also transmitted to the storage device 47. The storage device 47 stores the current and past refrigerant liquid surface positions, the condensation temperature, the evaporation temperature,
Data such as presence / absence of refrigerant leakage and refrigerant leakage amount are accumulated.

【0081】以上説明したように、本実施の形態2にお
ける冷媒漏出検出装置によれば、前記実施の形態1と同
様に、液溜4に穴加工等の特別な加工を施すことなく、
既設の液溜4に対して後付けで液面検出装置15を設置
することができる。また、店舗19から離れた遠隔地
で、冷凍サイクル装置の冷媒漏出の発生状況を監視する
ことができるため、冷凍サイクルの冷媒漏出を、早期か
つ確実に検出して、適切なメンテナンスを行うことがで
きる。
As described above, according to the refrigerant leakage detection device of the second embodiment, similar to the first embodiment, the liquid reservoir 4 does not have to be specially processed such as a hole.
The liquid level detecting device 15 can be installed after the existing liquid reservoir 4. Further, since it is possible to monitor the occurrence status of refrigerant leakage of the refrigeration cycle device at a remote place away from the store 19, it is possible to detect the refrigerant leakage of the refrigeration cycle early and surely and perform appropriate maintenance. it can.

【0082】なお、本実施の形態2では、液面検出装置
15と遠隔監視部21との通信回線を用いた情報の伝達
を、双方向可能とした。これに対して、情報の伝達を一
方向のみとすることもできる。例えば、液面検出装置1
5における液面位置の検出は、通信回線を介さずに、液
面検出器15に設置されたコントローラ15bにより、
定期的に行われる。そして、液面検出装置15の検出デ
ータは、通信回線を介して遠隔監視部21に伝達させる
ことができる。
In the second embodiment, bidirectional transmission of information is possible using the communication line between the liquid level detection device 15 and the remote monitoring section 21. On the other hand, the information can be transmitted only in one direction. For example, the liquid level detection device 1
The liquid level position in 5 is detected by the controller 15b installed in the liquid level detector 15 without using a communication line.
It is done regularly. Then, the detection data of the liquid level detection device 15 can be transmitted to the remote monitoring unit 21 via the communication line.

【0083】実施の形態3.図9にて、この発明の実施
の形態3について詳細に説明する。図9は、この発明の
実施の形態3における冷媒漏出検出システムを示す構成
図である。本実施の形態3の冷媒漏出検出システムは、
ネットワーク20に複数の冷凍サイクル装置が接続され
ている点が、前記実施の形態2と相違する。
Third Embodiment The third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 9 is a configuration diagram showing a refrigerant leakage detection system according to Embodiment 3 of the present invention. The refrigerant leakage detection system according to the third embodiment is
The difference from the second embodiment is that a plurality of refrigeration cycle devices are connected to the network 20.

【0084】図9において、15は液面検出装置、17
は複数の冷凍機、18は複数の冷凍機17にそれぞれ接
続されたショーケース、19は複数の店舗、20はネッ
トワーク、21は遠隔監視部を示す。ここで、複数の店
舗19内にはそれぞれ複数のショーケース18が設置さ
れており、それぞれの店舗19の外には冷凍機17が設
置されている。また、複数の冷凍サイクル装置はネット
ワーク化されており、それぞれの液面検出装置15と、
遠隔監視部21とは、ネットワーク20を介して接続さ
れている。そして、遠隔監視部21は、入力部を操作し
て所望の冷凍サイクル装置における液面検出装置15を
動作させるとともに、表示部にて所望の冷凍サイクル装
置における液面検出装置15のデータを監視する。な
お、本実施の形態3における冷媒漏出検出システムの動
作は、遠隔監視部21にて複数の冷凍サイクル装置を監
視すること以外は、前記実施の形態2と同様である。
In FIG. 9, 15 is a liquid level detection device, and 17
Is a plurality of refrigerators, 18 is a showcase connected to each of the refrigerators 17, 19 is a plurality of stores, 20 is a network, and 21 is a remote monitoring unit. Here, a plurality of showcases 18 are installed in each of the plurality of stores 19, and a refrigerator 17 is installed outside each of the stores 19. Further, the plurality of refrigeration cycle devices are networked, and each liquid level detection device 15 and
The remote monitoring unit 21 is connected via the network 20. Then, the remote monitoring unit 21 operates the input unit to operate the liquid level detection device 15 in the desired refrigeration cycle device, and monitors the data of the liquid level detection device 15 in the desired refrigeration cycle device on the display unit. . The operation of the refrigerant leakage detection system in the third embodiment is the same as that in the second embodiment except that the remote monitoring unit 21 monitors a plurality of refrigeration cycle devices.

【0085】以上説明したように、本実施の形態3にお
ける冷媒漏出検出装置によれば、前記各実施の形態と同
様に、液溜4に穴加工等の特別な加工を施すことなく、
既設の液溜4に対して後付けで液面検出装置15を設置
することができる。また、店舗19から離れた遠隔地
で、複数の冷凍サイクル装置における冷媒漏出の発生状
況を一括して監視することができるため、複数の冷凍サ
イクルの冷媒漏出を、早期かつ確実に効率よく検出し
て、適切なメンテナンスを行うことができる。
As described above, according to the refrigerant leakage detection device of the third embodiment, as in the above-described respective embodiments, the liquid reservoir 4 does not need to be subjected to any special processing such as drilling.
The liquid level detecting device 15 can be installed after the existing liquid reservoir 4. In addition, since it is possible to collectively monitor the occurrence of refrigerant leakage in a plurality of refrigeration cycle devices at a remote location away from the store 19, the refrigerant leakage in a plurality of refrigeration cycles can be detected early and reliably and efficiently. Therefore, appropriate maintenance can be performed.

【0086】なお、上記各実施の形態では、液面検出装
置15から発する伝播波として超音波を用いたが、その
代わりに、光波を用いることもできる。この場合、液溜
4の周壁14の一部を光波が伝播可能なガラス等の透明
な材料で形成して、その透明部に液面検出装置15の発
信部及び受信部を設置することになる。そして、この場
合にも、前記各実施の形態とほぼ同様の効果を奏するこ
とになる。
In each of the above embodiments, the ultrasonic wave is used as the propagating wave emitted from the liquid level detecting device 15, but a light wave may be used instead. In this case, a part of the peripheral wall 14 of the liquid reservoir 4 is formed of a transparent material such as glass capable of propagating a light wave, and the transmitting part and the receiving part of the liquid level detection device 15 are installed in the transparent part. . Also in this case, substantially the same effects as those of the above-described respective embodiments are exhibited.

【0087】また、本明細書中の「冷凍サイクル装置」
なる用語は、冷媒を循環させて熱交換を行うすべての装
置、例えば、空気調和装置、ヒートポンプ等の装置を含
む広義の用語として用いている。
Further, "refrigeration cycle device" in the present specification
The term is used in a broad sense including all devices that circulate a refrigerant to perform heat exchange, for example, devices such as an air conditioner and a heat pump.

【0088】なお、本発明が上記各実施の形態に限定さ
れず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形
態の中で示唆した以外にも、各実施の形態は適宜変更さ
れ得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、
位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を
実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができ
る。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned respective embodiments, and the respective embodiments can be appropriately modified within the scope of the technical idea of the present invention, in addition to those suggested in the respective embodiments. That is clear. Also, the number of the above-mentioned constituent members,
The position, shape, etc. are not limited to those in the above-described embodiment, and can be any number, position, shape, etc. suitable for carrying out the present invention.

【0089】[0089]

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、液溜に設置用の加工を施すことなく、既設の液溜に
対して後付けの設置が可能で、冷凍サイクルの冷媒漏出
を早期に検出できて、異種の冷媒に対しても互換性が高
く、液溜の冷媒量を確実に検出できる、設置性、信頼性
の高い液面検出装置、液溜、冷凍サイクル装置、冷媒漏
出検出システム、及び、液面検出方法を提供することが
できる。
EFFECTS OF THE INVENTION Since the present invention is configured as described above, it is possible to retrofit an existing liquid pool without modifying the liquid pool for installation, and to prevent refrigerant leakage in the refrigeration cycle. Highly installable and reliable liquid level detector, liquid pool, refrigeration cycle device, refrigerant leak that can be detected early and is highly compatible with different types of refrigerant, and can reliably detect the amount of refrigerant in the liquid pool. A detection system and a liquid level detection method can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施の形態1における冷凍サイクル
装置を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a refrigeration cycle device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1の冷凍サイクル装置における冷媒の動作
を示すモリエル線図である。
FIG. 2 is a Mollier diagram showing the operation of the refrigerant in the refrigeration cycle device of FIG.

【図3】 図1の冷凍サイクル装置における液溜を示す
概略図である。
FIG. 3 is a schematic view showing a liquid reservoir in the refrigeration cycle device of FIG.

【図4】 図3の液溜における液面検出装置を示す概略
図である。
FIG. 4 is a schematic view showing a liquid level detection device in the liquid reservoir of FIG.

【図5】 冷媒の温度変化に対する音速変化を示す相関
図である。
FIG. 5 is a correlation diagram showing changes in the speed of sound with respect to changes in the temperature of the refrigerant.

【図6】 冷媒の組成比の変化に対する液密度の変化を
示す相関図である。
FIG. 6 is a correlation diagram showing a change in liquid density with respect to a change in the composition ratio of the refrigerant.

【図7】 本発明の実施の形態2における冷媒漏出検出
システムを示す構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a refrigerant leakage detection system according to a second embodiment of the present invention.

【図8】 図7の冷媒漏出検出システムにおける液面検
出装置及び遠隔監視部を示す概略図である。
8 is a schematic diagram showing a liquid level detection device and a remote monitoring unit in the refrigerant leakage detection system of FIG.

【図9】 本発明の実施の形態3における冷媒漏出検出
システムを示す構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram showing a refrigerant leakage detection system according to a third embodiment of the present invention.

【図10】 従来の冷凍サイクル装置を示す構成図であ
る。
FIG. 10 is a configuration diagram showing a conventional refrigeration cycle apparatus.

【図11】 別の従来の冷凍サイクル装置を示す構成図
である。
FIG. 11 is a configuration diagram showing another conventional refrigeration cycle apparatus.

【図12】 代表的な媒質を伝播する超音波の音速を示
す図である。
FIG. 12 is a diagram showing the sound velocity of ultrasonic waves propagating in a typical medium.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 圧縮機、 2 凝縮器、 3 凝縮器用送風機、
4 液溜、5 電磁弁、 6 減圧装置、 7 蒸発
器、8 蒸発器用送風機、 9 高圧ガス配管、 10
低圧ガス配管、11 高圧液配管、 12 高圧液配
管、 13 冷媒漏出検出装置、14 周壁、 15
液面検出装置、 15a 超音波センサ、15b コン
トローラ、 16 液面、 17 冷凍機、18 ショ
ーケース、 19 店舗、 20 ネットワーク、21
遠隔監視部、 23 発信部、 24 受信部、25
超音波発生回路、 26 記憶装置、 27 タイマ
ー、28 演算装置、 29 出力装置、 30 温度
検出器、 44 入力装置、45 演算装置、 46
出力装置、 47 記憶装置。
1 compressor, 2 condenser, 3 blower for condenser,
4 Liquid Reservoir, 5 Solenoid Valve, 6 Pressure Reduction Device, 7 Evaporator, 8 Fan for Evaporator, 9 High Pressure Gas Pipe, 10
Low-pressure gas pipe, 11 high-pressure liquid pipe, 12 high-pressure liquid pipe, 13 refrigerant leakage detection device, 14 peripheral wall, 15
Liquid level detection device, 15a ultrasonic sensor, 15b controller, 16 liquid level, 17 refrigerator, 18 showcase, 19 stores, 20 network, 21
Remote monitoring unit, 23 transmitting unit, 24 receiving unit, 25
Ultrasonic wave generation circuit, 26 storage device, 27 timer, 28 arithmetic device, 29 output device, 30 temperature detector, 44 input device, 45 arithmetic device, 46
Output device, 47 storage device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01F 23/28 G01F 23/28 S R J H (72)発明者 中田 浩 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 2F014 FA01 FA03 FB01 FB04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G01F 23/28 G01F 23/28 SR J H (72) Inventor Hiroshi Nakata 2-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo No. 3 F term in Sanryo Electric Co., Ltd. (reference) 2F014 FA01 FA03 FB01 FB04

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 冷凍サイクル内に設置された液溜に貯留
される冷媒の液面位置を検出する液面検出装置であっ
て、 前記液溜の外部から前記液溜の周壁を透過した後に前記
冷媒の液面に入射する伝播波を発する発信部と、 前記液面で反射し又は透過した後に前記周壁を透過して
前記液溜の外部に出射する前記伝播波を受ける受信部と
を備えたことを特徴とする液面検出装置。
1. A liquid level detecting device for detecting a liquid level position of a refrigerant stored in a liquid pool installed in a refrigeration cycle, the liquid level detecting device being arranged to pass through a peripheral wall of the liquid pool from the outside of the liquid pool. A transmitting unit that emits a propagating wave that is incident on the liquid surface of the refrigerant, and a receiving unit that receives the propagating wave that is reflected or transmitted by the liquid surface and then passes through the peripheral wall and is emitted to the outside of the liquid reservoir. A liquid level detection device characterized in that
【請求項2】 前記液溜の周壁に着脱可能に設置された
ことを特徴とする請求項1に記載の液面検出装置。
2. The liquid level detection device according to claim 1, wherein the liquid level detection device is detachably installed on a peripheral wall of the liquid reservoir.
【請求項3】 前記液面位置の検出値に基づいて、前記
冷凍サイクルからの冷媒の漏出を検出することを特徴と
する請求項1又は請求項2に記載の液面検出装置。
3. The liquid level detection device according to claim 1, wherein leakage of the refrigerant from the refrigeration cycle is detected based on the detected value of the liquid level position.
【請求項4】 前記伝播波は、超音波であり、 前記超音波が前記発信部を発してから前記受信部に達す
るまでの時間に基づき、前記液面位置を求めるコントロ
ーラを備えたことを特徴とする請求項1〜請求項3のい
ずれかに記載の液面検出装置。
4. The propagating wave is an ultrasonic wave, and a controller is provided for determining the liquid surface position based on a time from when the ultrasonic wave is emitted from the transmitting unit to when it reaches the receiving unit. The liquid level detection device according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 前記コントローラは、前記液溜内におけ
る冷媒の揺動による液面位置の検出誤差を補正可能に形
成されたことを特徴とする請求項4に記載の液面検出装
置。
5. The liquid level detection device according to claim 4, wherein the controller is formed so as to be able to correct a liquid level position detection error due to the fluctuation of the refrigerant in the liquid reservoir.
【請求項6】 前記液溜内の冷媒の温度又は/及び前記
周壁の温度を検出する温度検出器をさらに備え、 前記コントローラは、前記冷媒の温度又は/及び前記周
壁の温度による前記超音波の伝播速度のデータを保持し
た記憶装置を備え、前記温度検出器にて検出した検出値
と当該検出値に対応した前記記憶装置のデータとに基づ
き前記冷媒の液面位置を求めることを特徴とする請求項
4又は請求項5に記載の液面検出装置。
6. A temperature detector for detecting the temperature of the refrigerant in the liquid reservoir and / or the temperature of the peripheral wall, the controller further comprising a temperature detector for detecting the temperature of the refrigerant and / or the temperature of the peripheral wall. The liquid level position of the refrigerant is obtained based on a detection value detected by the temperature detector and data of the storage device corresponding to the detection value. The liquid level detection device according to claim 4 or 5.
【請求項7】 前記冷媒は、温度変化に対する伝播速度
の変化がR22冷媒よりも小さいことを特徴とする請求
項4〜請求項6のいずれかに記載の液面検出装置。
7. The liquid level detection device according to claim 4, wherein the refrigerant has a smaller change in propagation velocity with respect to a temperature change than the R22 refrigerant.
【請求項8】 前記冷媒は、複数の種類の冷媒から組成
された混合冷媒であって、温度変化にともなう前記冷媒
の組成比の変動による前記液面位置の変動が該液面位置
の検出精度の範囲内となるように組成されたことを特徴
とする請求項4〜請求項7のいずれかに記載の液面検出
装置。
8. The refrigerant is a mixed refrigerant composed of a plurality of kinds of refrigerants, and the fluctuation of the liquid surface position due to the fluctuation of the composition ratio of the refrigerant due to the temperature change causes the detection accuracy of the liquid surface position. The liquid level detection device according to any one of claims 4 to 7, wherein the liquid level detection device is configured to have a composition within the range.
【請求項9】 前記伝播波は、光波であり、 前記周壁は、前記光波が透過可能な透明部を備えたこと
を特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の液
面検出装置。
9. The liquid level detection according to claim 1, wherein the propagating wave is a light wave, and the peripheral wall includes a transparent portion through which the light wave can pass. apparatus.
【請求項10】 請求項1〜請求項9のいずれかに記載
の液面検出装置を備えたことを特徴とする液溜。
10. A liquid pool comprising the liquid level detection device according to claim 1.
【請求項11】 請求項10に記載の液溜を備えたこと
を特徴とする冷凍サイクル装置。
11. A refrigeration cycle apparatus comprising the liquid reservoir according to claim 10.
【請求項12】 請求項11に記載の冷凍サイクル装置
における前記液面検出装置のデータを、通信回線を介し
て取得する遠隔監視部を備えたことを特徴とする冷媒漏
出検出システム。
12. A refrigerant leakage detection system, comprising: a remote monitoring unit for acquiring data of the liquid level detection device in the refrigeration cycle apparatus according to claim 11 via a communication line.
【請求項13】 前記遠隔監視部は、前記通信回線を介
して前記液面検出装置による前記液面位置の検出を行う
ことを特徴とする請求項12に記載の冷媒漏出検出シス
テム。
13. The refrigerant leakage detection system according to claim 12, wherein the remote monitoring unit detects the liquid level position by the liquid level detection device via the communication line.
【請求項14】 前記冷凍サイクル装置は、ネットワー
ク化された複数の冷凍サイクル装置であることを特徴と
する請求項12又は請求項13に記載の冷媒漏出検出シ
ステム。
14. The refrigerant leakage detection system according to claim 12, wherein the refrigeration cycle device is a plurality of refrigeration cycle devices networked together.
【請求項15】 前記液面検出装置によって検出した前
記液面位置に基づいて前記冷凍サイクルからの冷媒の漏
出を検出する冷媒漏出検出装置を備え、 前記液面検出装置のデータは、前記冷媒漏出検出装置を
介して前記遠隔監視部に伝達されることを特徴とする請
求項12〜請求項14のいずれかに記載の冷媒漏出検出
システム。
15. A refrigerant leakage detection device for detecting leakage of refrigerant from the refrigeration cycle based on the liquid level position detected by the liquid level detection device, wherein data of the liquid level detection device is the refrigerant leakage. The refrigerant leakage detection system according to any one of claims 12 to 14, which is transmitted to the remote monitoring unit via a detection device.
【請求項16】 冷凍サイクル内に設置された液溜に貯
留される冷媒の液面位置を検出する液面検出方法であっ
て、 前記液溜の外部から前記冷媒の液面に向けて超音波を発
信する工程と、 前記液面で反射し又は透過した前記超音波を前記液溜の
外部で受信する工程と、 前記超音波を発信してから受信するまでの時間に基づき
前記冷媒の液面位置を検出する工程とを備えたことを特
徴とする液面検出方法。
16. A liquid level detecting method for detecting a liquid level position of a refrigerant stored in a liquid reservoir installed in a refrigeration cycle, wherein ultrasonic waves are applied from the outside of the liquid reservoir toward the liquid surface of the refrigerant. And a step of receiving the ultrasonic wave reflected or transmitted by the liquid surface outside the liquid reservoir, and a liquid surface of the refrigerant based on the time from transmitting the ultrasonic wave to receiving the ultrasonic wave. And a step of detecting the position.
【請求項17】 前記液面位置を検出する工程は、前記
液溜内における冷媒の揺動による液面位置の検出誤差を
補正する工程を含むことを特徴とする請求項16に記載
の液面検出方法。
17. The liquid surface according to claim 16, wherein the step of detecting the liquid surface position includes a step of correcting a detection error of the liquid surface position due to the fluctuation of the refrigerant in the liquid reservoir. Detection method.
【請求項18】 前記冷媒又は/及び前記周壁の温度を
検出する工程をさらに備え、 前記液面位置を検出する工程は、前記温度を検出する工
程によって検出した検出値に基づき前記超音波の伝播速
度を求める工程を含むことを特徴とする請求項16又は
請求項17に記載の液面検出方法。
18. The method further comprises the step of detecting the temperature of the refrigerant and / or the peripheral wall, wherein the step of detecting the liquid surface position includes the propagation of the ultrasonic wave based on the detection value detected by the step of detecting the temperature. 18. The liquid level detection method according to claim 16 or 17, further comprising the step of obtaining a velocity.
【請求項19】 前記液面位置を検出する工程によって
検出した前記液面位置に基づいて、前記冷凍サイクルか
らの冷媒の漏出を検出する工程をさらに備えたことを特
徴とする請求項16〜請求項18のいずれかに記載の液
面検出方法。
19. The method according to claim 16, further comprising the step of detecting leakage of the refrigerant from the refrigeration cycle based on the liquid surface position detected in the liquid surface position detecting step. Item 19. The liquid level detection method according to any one of Items 18.
【請求項20】 前記冷媒の漏出を検出する工程は、前
記冷凍システムに充填した充填冷媒量から前記冷凍サイ
クルを循環する循環冷媒量を差し引いた理論上の液溜冷
媒量と、前記液面位置を検出する工程によって検出した
前記液面位置に基づいて求めた実際上の液溜冷媒量と
を、比較する工程であることを特徴とする請求項19に
記載の液面検出方法。
20. The step of detecting the leakage of the refrigerant comprises a theoretical amount of liquid refrigerant that is obtained by subtracting the amount of circulating refrigerant circulating in the refrigeration cycle from the amount of refrigerant charged in the refrigeration system, and the liquid level position. 20. The liquid level detecting method according to claim 19, wherein the liquid level detecting method comprises a step of comparing with an actual amount of the liquid pool refrigerant obtained based on the liquid level position detected in the step of detecting.
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