JP2003161551A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷凍サイクル装置において、センサの取付け
を容易にし、そして精度のよい冷媒漏れ検知ができる冷
凍サイクル装置を得ることを目的とする。 【解決手段】 圧縮機、凝縮器、液溜、膨張手段及び蒸
発器を有する冷凍サイクル装置であって、前記液溜外部
に取付けて液溜内の冷媒液面高さを測定する液面測定手
段と、前記液溜の表面温度、あるいは前記凝縮器と液溜
または前記液溜と膨張手段とを接続する配管の冷媒温度
を測定する温度測定手段、または、前記圧縮機の吐出側
から膨張手段に至る流路の何れかの位置の冷媒圧力を測
定する圧力測定手段と、前記冷媒液面高さ情報と、前記
何れかの温度情報または圧力情報とにより冷媒漏れを検
知する冷媒漏れ検知手段とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主としてショーケ
ース等の冷却源として用いられる冷凍機の冷凍サイクル
装置に関し、特に冷媒漏れの検知に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２は例えば特開平１０−１０３８２
０号公報に開示された従来の冷凍サイクル装置である。
図において、１０１は圧縮機、１０２は凝縮器、１０３
は受液タンク（液溜）、１０４は膨張弁、１０５は蒸発
器、１０６は高圧ガス管、１０７は高圧液管、１０８は
電磁弁、１０９は低圧液管、１１０は低圧ガス管、１１
１は低圧圧力スイッチ、１１２は補助タンク、１１２ａ
は前記補助タンク１１２の下部と前記受液タンク（液
溜）１０３の下部を連通する連通管、１１２ｂは前記補
助タンク１１２の上部と前記受液タンク（液溜）１０３
の上部を連通する連通管、１１３はフロート式レベルセ
ンサである。

【０００３】上記構成において、前記圧縮機１０１と凝
縮器１０２と受液タンク１０３と膨張弁１０４と蒸発器
１０５とを順次接続して冷媒サイクルを形成しており、
前記受液タンク１０３と補助タンク１１２とを連通管１
１２ａおよび１１２ｂによって連通させることによって
受液タンク１０３と補助タンク１１２との液冷媒を同液
面レベルとさせている。前記補助タンク１１２にはフロ
ート式レベルセンサ１１３が配設され、液面レベルを検
出できるようになっており、検出した受液タンク１０３
の液面が予め定められた正常液面レベル以上か否かによ
って冷媒漏れの検知をしている。尚、上記冷凍サイクル
の冷媒の流れ及び作用等については、周知の通りである
ので説明を省略する。

【０００４】また、図１３は例えば特開平６−１８５８
３９号公報に開示された別の従来の冷凍サイクル装置で
ある。図において、２０２は圧縮機、２０３は凝縮器、
２０４はレシーバタンク（液溜）、２０５は調節弁、２
０６は冷凍ショーケース、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）、２
１０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は判別回路である。

【０００５】上記構成において、圧縮機２０２と凝縮器
２０３とレシーバタンク２０４と調節弁２０５と蒸発器
２０７とを順次接続して冷媒サイクルを形成しており、
レシーバタンク２０４の下部から延びる液取出し管２０
８にドライヤ２１０を介してフローサイト（サイトグラ
ス）２０９が取り付けられており、レシーバタンク２０
４からの冷媒液の流出状態を確認するようになってい
る。それは、前記フローサイト２０９内を流れる冷媒液
に向けて発光器２１２から投光し、受光器２１３で受光
し、受光器２１３の検出信号のレベルに基づき判別回路
２１４で判別することで、冷媒液への気泡の混入、すな
わち冷媒漏れの検知をしている。尚、冷凍サイクルの冷
媒の流れ及び作用等については、前述同様周知の通りで
あるので説明を省略する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように図１２の
従来の冷凍サイクル装置は、液溜１０３内の液面レベル
を測定して冷媒漏れを検知しようとすると、前記液溜１
０３あるいは液溜１０３と前記連通管１１２ａ及び１１
２ｂで接続した前記補助タンク１１２に穴をあけて、前
記フロート式レベルセンサ１１３等の液面測定手段を取
り付ける必要があり、液面測定手段の設置に多大な労力
がかかる。また、冷凍機は基本的に２４時間稼動のた
め、既に設置して稼動している冷凍機の液溜には液面測
定手段が取り付けることができず、更に測定した液溜内
の冷媒液面高さが同じでも冷媒の温度が異なれば冷媒量
（冷媒の重量）は異なり、測定した液溜内の冷媒液面高
さを温度を用いて重量に換算しないと、冷媒漏れの判断
を誤る危険性があるという問題点があった。

【０００７】また、冷媒漏れのない正常な運転におい
て、液溜１０３内の冷媒量（冷媒の重量）は、凝縮器１
０２内の冷媒の飽和温度もしくは圧縮機１０１の高圧側
の圧力、あるいは蒸発器１０５内の冷媒の飽和温度もし
くは圧縮機１０１の低圧側の圧力の変化に応じて変化を
し、この変化の仕方はシステム構成によって決まる一定
の関係にあるため、このことを考慮して冷媒漏れ検知を
行わないと、精度のよい冷媒漏れ検知、すなわち冷媒漏
れの早期発見はできないという問題点があった。

【０００８】また、図１３の従来の冷凍サイクル装置
は、液溜２０４の出口側についているサイトグラス２０
９に、前記発光器２１２、受光器２１３、判別回路２１
４等の気泡検知手段を取り付けて、冷媒液への気泡の混
入検知によって、冷媒漏れの検知をするようにしている
が、液溜内の冷媒液が殆どなくなり液溜の出口管の位置
まで冷媒液面が下がってこないと冷媒漏れを検知できな
いため、冷媒漏れの早期発見ができず、前記検知手段が
冷媒漏れを検知してから、冷媒不足により冷凍機が所定
の性能を維持できなくなる現象が出るまでの時間が短
く、従ってショーケース２０６の食品が温まって鮮度が
悪くなってしまう前に冷凍機に冷媒を再充填する対策を
取ることができないという問題点があった。

【０００９】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、冷媒漏れを精度よく、しかも早期
に発見できる冷凍サイクル装置を得ることを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１記
載の冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、液溜、膨張
手段および蒸発器を有する冷凍サイクル装置、あるい
は、前記液溜に接続される補助タンクを有する冷凍サイ
クル装置であって、前記液溜もしくは前記補助タンクの
外部に取付けて、前記液溜内部もしくは補助タンク内部
の冷媒液面高さを測定する液面測定手段と、前記液溜も
しくは補助タンクの表面温度、あるいは前記液溜内もし
くは補助タンク内の冷媒温度、あるいは前記凝縮器内の
冷媒の飽和温度、あるいは前記凝縮器と前記液溜もしく
は前記液溜と前記膨張手段とを接続する配管の冷媒温度
を測定する温度測定手段、または、前記圧縮機の吐出側
から前記膨張手段に至る流路の何れかの位置の冷媒の圧
力を測定する圧力測定手段と、前記液面測定手段による
冷媒液面高さ情報と、前記温度測定手段による何れかの
温度情報、または、前記圧力測定手段による圧力情報と
により、冷媒漏れを検知する冷媒漏れ検知手段とを備え
たものである。

【００１１】また、請求項２記載の冷凍サイクル装置
は、圧縮機、凝縮器、液溜、膨張手段および蒸発器を有
する冷凍サイクル装置、あるいは、前記液溜に接続され
る補助タンクを有する冷凍サイクル装置であって、前記
液溜もしくは前記補助タンクの外部に取付けて、前記液
溜内部もしくは補助タンク内部の冷媒液面高さを測定す
る液面測定手段と、前記液溜もしくは補助タンクの表面
温度、あるいは前記液溜内もしくは補助タンク内の冷媒
温度、あるいは前記凝縮器内の冷媒の飽和温度、あるい
は前記凝縮器と前記液溜もしくは前記液溜と前記膨張手
段とを接続する配管の冷媒温度を測定する高圧側温度測
定手段または前記圧縮機の吐出側から前記膨張手段に至
る流路の何れかの位置の冷媒の圧力を測定する高圧側圧
力測定手段と、前記蒸発器内の冷媒の飽和温度、あるい
は前記膨張手段から前記蒸発器に至る流路の冷媒温度を
測定する低圧側温度測定手段または前記膨張手段から前
記圧縮機に至る流路の何れかの位置の冷媒の圧力を測定
する低圧側圧力測定手段と、前記液面測定手段による冷
媒液面高さ情報と、前記高圧側温度測定手段による何れ
かの温度情報または前記高圧側圧力測定手段による圧力
情報と、前記低圧側温度測定手段による何れかの温度情
報または前記低圧側圧力測定手段による圧力情報とによ
り、冷媒漏れを検知する冷媒漏れ検知手段とを備えたも
のである。

【００１２】また、請求項３記載の冷凍サイクル装置
は、前記液面測定手段が音波あるいは超音波または振動
を利用するようにしたものである。

【００１３】また、請求項４記載の冷凍サイクル装置
は、圧縮機、凝縮器、液溜、膨張手段および蒸発器を有
する冷凍サイクル装置であって、前記液溜内部の冷媒液
面高さを測定する液面測定手段と、前記液溜の表面温
度、あるいは前記液溜内の冷媒温度、あるいは前記凝縮
器内の冷媒の飽和温度、あるいは前記凝縮器と前記液溜
もしくは前記液溜と前記膨張手段とを接続する配管の冷
媒温度を測定する高圧側温度測定手段または前記圧縮機
の吐出側から前記膨張手段に至る流路の何れかの位置の
冷媒の圧力を測定する高圧側圧力測定手段と、前記蒸発
器内の冷媒の飽和温度、あるいは前記膨張手段から前記
蒸発器に至る流路の冷媒温度を測定する低圧側温度測定
手段または前記膨張手段から前記圧縮機に至る流路の何
れかの位置の冷媒の圧力を測定する低圧側圧力測定手段
と、前記液面測定手段による冷媒液面高さ情報と、前記
高圧側温度測定手段による何れかの温度情報または前記
高圧側圧力測定手段による圧力情報と、前記低圧側温度
測定手段による何れかの温度情報または前記低圧側圧力
測定手段による圧力情報とにより、冷媒漏れを検知する
冷媒漏れ検知手段とを備えたものである。

【００１４】また、請求項５記載の冷凍サイクル装置
は、前記冷媒漏れ検知手段に遠隔監視手段を有線もしく
は無線にて接続するようにしたものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、本発明に
おける実施の形態の一例を示す冷凍サイクル装置の構成
図である。図において、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
媒漏れ検知手段、１５は液面測定手段、３０は例えばサ
ーミスタなどの温度測定手段であり、前記液溜４の例え
ば表面温度を測定する。前記圧縮機１、電磁弁５、膨張
手段６、蒸発器７、蒸発器用送風機８は、例えば１つも
しくは複数個設置され、図では各々３台の例として示
す。また、前記凝縮器２および凝縮器用送風機３は、例
えば機械室もしくは屋外に設置され、前記蒸発器７およ
び蒸発器用送風機８は、例えば店舗等に設置されるショ
ーケース等に内蔵される。

【００１６】図２は、上記のように構成された冷凍サイ
クル装置の前記液溜４を示す図である。尚、図２におい
て、上記図１と同一又は相当部分には同一符号を付し説
明を省略する。図において、１４は前記液溜４の例えば
圧力配管用炭素鋼鋼管等からなる筐体、１５ａは前記筐
体１４に設けられた例えば超音波センサーで、１５ｂは
前記超音波センサー１５ａのコントローラであり、この
１５ａ、１５ｂにより前記液面測定手段１５を構成す
る。１６は冷媒液面である。また、図３には、冷凍サイ
クル装置の冷媒の動作を示すモリエル線図を示してお
り、図中に付した符号は、図１の構成図の符号と対応し
ている。

【００１７】まず、冷凍サイクルの動作について説明す
る。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り、高圧ガス配管９を介して凝縮器
２へ流入し、凝縮器２で周囲の流体、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り、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へ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１
２から流出し、電磁弁５を通った後、膨張手段６で減圧
されて低温低圧の二相冷媒となって蒸発器７へ流入し、
蒸発器７で周囲の流体、例えば空気と熱交換をして低温
低圧のガス冷媒となり、低圧ガス配管１０を介して、圧
縮機１へ吸入される。

【００１８】次に、冷凍サイクル内の冷媒量について説
明する。例えばスーパーマーケットのショーケース用の
冷却に用いる冷凍機においては、ショーケースは食品売
り場に設置されるが、その数、大きさ、種類、配置は設
置される店によって異なり、それによってショーケース
内に配置されている蒸発器７の内容積も異なる。また、
圧縮機１、凝縮器２、液溜４の設置場所も店の構造によ
って異なり、例えば食品売り場の裏手に設置される場合
や屋上に設置される場合があり、それによって蒸発器７
と圧縮機１、凝縮器２、液溜４との距離が変り、低圧ガ
ス配管１０や高圧液配管１２等の配管の長さも異なった
ものとなる。

【００１９】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を必要とし、
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ため、冷凍
機の冷媒は、機器を設置した現地で冷凍サイクルを構成
した後に充填される。また、冷凍サイクルでの必要冷媒
量は、冷凍サイクルの状態によっても異なり、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るため、通常冷媒を充填する時
は、運転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配分されるように、少し多めに冷媒
を充填する。

【００２０】よって、圧縮機１、凝縮器２、蒸発器７お
よび配管９〜１２に配分される冷媒量は、それぞれの内
容積、性能および運転状態によって決まり、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
が適性冷媒量になった後の余剰冷媒は、液溜４の中に溜
まることになる。従って、液溜４内の冷媒量は冷凍サイ
クルの状態により時々刻々変化するが、凝縮器２や蒸発
器７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演算し、冷媒充
填量との差し引きで液溜４内の冷媒量を推測することが
できる。すなわち、ある時刻において液溜４内の冷媒量
を測定し、通常の冷凍サイクルの運転状態あるいは以前
の時刻における液溜４内の冷媒量と比較することで、液
溜４内の冷媒量の変化が通常の変化範囲内であるのか否
かを冷媒漏れ検知手段１３において演算、判断すること
で、冷凍サイクルからの冷媒漏れを知ることが可能とな
る。

【００２１】しかし、液溜４は内部に高圧の液冷媒を貯
留するため、圧力配管用炭素鋼鋼管等の金属で形成し、
しかも法規に則って耐圧強度を考えて設計、製作された
圧力容器でなければならず、その一部に覗き窓のような
透明な部分を設けることは可能であるが、実用上は液溜
４の大部分は不透明な容器になる。なお、不透明とは光
学的に不透明という意味で、光に類するものを用いて液
溜４の外部から内部の液面を測定したり、目視によって
液溜４の内部全体を透視することが不可能であるという
ことを意味する。また、液溜４の一部に光学的に透明な
覗き窓を取り付けたとしても、液溜４内の液面は常時変
動しているため、その覗き窓から、液溜４内の冷媒液面
の正確な位置を測定もしくは監視することは困難であ
る。

【００２２】一方、音波あるいは超音波といった高周波
振動は、気体、液体、固体のいかなる媒質の中も伝わる
性質を持っており、この性質を利用することで、液溜４
の筐体１４の外側から、液溜４内の冷媒液の液面の測定
が考えられる。そして、超音波は弾性を持ついかなる媒
質をも伝わり、気体、液体、固体のいずれに対しても使
用される。超音波が媒質中を伝播していく速度は、媒質
の種類と温度によって異なる。

【００２３】表１に代表的な媒質の音速を示す。表中
( )内は媒質の温度を表し、単位は[ｃｍ/ｓ]である。

【００２４】

【表１】

【００２５】尚、表中空気、水、金属の音速は、１９９
５年１１月３０日に丸善から発行された「理科年表」に
記述の数値を用い、また、フロンの音速は、１９９８年
にＮＩＳＴから発売されたソフト「ＲＥＦＰＲＯＰ Ｖ
ｅｒ６．０１」を用いて計算した値を記した。また、表
中Ｒ２２およびＲ４０４Ａはフロン系の冷媒であり、前
記Ｒ４０４Ａは複数の冷媒を混合した混合冷媒で、表中
には標準組成の時の値を示している。また、液溜内には
上部に冷媒ガス、下部に冷媒液が存在するため、表中に
は冷媒が液の時と、ガスの時の両者の音速を記載した。

【００２６】超音波の発生方法にはいくつかの方法があ
るが、その発生方法の例を以下に示す。まず、磁歪振動
子による方法。ニッケル、鉄−アルミニウム合金等の金
属、ニッケル−銅−コバルト系フェライトは、磁場を与
えると伸びたり縮んだりする。この性質により、磁場を
作るための巻線に高周波電流を流すと、超音波振動が起
こる。

【００２７】次に電歪振動子による方法。チタン酸バリ
ウム磁器、チタン酸ジルコン酸鉛磁器等の燒結体に、銀
電極を施して直流電界を印加すると伸び変形する。この
性質により電極間に高周波電界を印加すると、超音波振
動が発生する。

【００２８】次に圧電振動子による方法。水晶、ロッシ
ェル塩、圧電性セラミックなどの圧電結晶は、電界を印
加すると伸縮またはすべり変形をする。この性質を利用
し、高周波電圧を印加すると、超音波振動が発生する。

【００２９】上記に超音波の発生方法の例をいくつか説
明したが、その中のいずれかの方法を用いてもよいし、
また、超音波を発生させる他の方法によっても構わな
い。

【００３０】超音波は進行していく途中に異なった媒質
があると、その境界で一部は反射し一部は透過する。超
音波が密度ρ_１、速度ｃ_１の媒質１から密度ρ_２、速度
ｃ_２の媒質２へ垂直に入射した時、超音波の反射率Ｒお
よび透過率Ｔは次式で示される。 Ｒ＝（ρ_２×ｃ_２−ρ_１×ｃ_１）/（ρ_１×ｃ_１＋ρ_２
×ｃ_２） Ｔ＝１−Ｒ

【００３１】また、超音波がある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従って、超音波の発信器と受信器を超
音波センサとして一体化し、その超音波センサの発信器
で超音波を発信し、媒質の界面で反射して戻ってきた超
音波を受信器で受信し、発信から受信までの時間Δｔを
測定すれば、次式によって媒質の厚みＬを知ることがで
きる。 Ｌ＝（Δｔ×ｃ）/２

【００３２】前記液溜４の筐体１４の底部に、例えば発
信器と受信器が一体化された超音波センサ１５ａを設置
することを想定する。前記超音波センサ１５ａの発信器
から発信された超音波は、筐体１４の外面から入射し、
その内部を材質に応じた速度で伝わり、筐体１４の内面
に到達する。すると、筐体１４内には冷媒液があるた
め、筐体１４と冷媒液との界面で反射がおこり、超音波
の一部が再び筐体１４内を伝わって超音波センサ１５ａ
の受信器で受信され、残りは界面を透過する。なお、こ
の時の超音波の反射率および透過率は上記に示した式で
求まる。

【００３３】また、筐体１４と冷媒液との界面を透過し
た超音波は、冷媒液内を冷媒液の物性および温度に応じ
た速度で伝わり、冷媒液と冷媒ガスの界面である冷媒液
面１６に到達する。そして、界面の冷媒液面１６で超音
波の一部が反射され、再び冷媒液内を伝わり、更に筐体
１４をも透過して超音波センサの受信器で受信される。

【００３４】ただし、上記界面の冷媒液面１６で反射さ
れ冷媒液を透過した超音波のうちの一部は、液溜４の筐
体１４に入射する際に冷媒液と筐体１４との界面で反射
され、何回か反射を繰り返して受信器に到達するものも
あったり、また、冷媒液面１６を透過した超音波も液溜
４上面の筐体１４で反射されて、これも何回か反射を繰
り返して受信器に到達するものもあり、非常に複雑な現
象となるため、演算によってどの界面で反射してきた超
音波かを分別する必要がある。

【００３５】図４に液面測定手段１５の超音波センサ１
５ａ、超音波コントローラ１５ｂおよび冷媒漏れ検知手
段１３の構成図を示す。前記液面測定手段１５の超音波
センサ１５ａは、発信器２３、受信器２４で構成され、
超音波コントローラ１５ｂは、超音波発生回路２５、メ
モリなどの記憶装置２６、タイマー２７、演算装置２
８、例えば液晶ディスプレイやＤ／Ａ変換器などの出力
装置２９により構成される。一方、前記冷媒漏れ検知手
段１３は、例えばＡ／Ｄ変換器などの入力装置４０、演
算装置４１、例えば液晶ディスプレイやＤ／Ａ変換器な
どの出力装置４２、メモリなどの記憶装置４３で構成さ
れる。

【００３６】次に動作について説明する。前記超音波コ
ントローラ１５ｂの超音波発生回路２５で、前記超音波
センサ１５ａの発信器２３を動かし超音波を発生させ
る。そして、前述したように媒質の界面で反射してきた
超音波を受信器２４で受信し、演算装置２８へ送る。ま
た一方、前記記憶装置２６に予め記憶された、例えば表
１に示すような、筐体１４の媒質による各温度毎の超音
波伝播速度や厚さ、あるいは冷媒液や冷媒ガスの媒質に
よる各温度毎の超音波伝播速度等の情報や、タイマー２
７の時間に関する情報も前記演算装置２８へ送られる。
演算装置２８では、これらの情報を基に、液溜４の筐体
１４と冷媒液との界面で反射して戻ってきた超音波や、
冷媒液と冷媒ガスとの界面で反射して戻ってきた超音
波、あるいは、その他各界面での反射を何回か繰り返し
て戻ってきた超音波とを演算により分別する。そして、
冷媒液と冷媒ガスとの界面で反射して戻ってきた超音波
の発信から受信までの時間から冷媒液面１６の高さを求
め、これを出力装置２９から出力する。

【００３７】そして、液面測定手段１５の前記出力装置
２９から出力された、液溜４の冷媒液面高さ情報は、前
記冷媒漏れ検知手段１３の入力装置４０へ入力され、予
め記憶装置４３に記憶された後述するアルゴリズムに基
づいて、演算装置４１において演算がなされ、冷媒漏れ
の有無や冷媒漏れの量が判断され、出力装置４２から例
えばユーザーの監視装置やディスプレー等の表示装置
（図示せず）に出力される。また、現在および過去にお
ける冷媒液面高さや凝縮温度、蒸発温度、冷媒漏れの有
無や冷媒漏れの量が記憶装置４３に新たに記憶される。

【００３８】尚、前記超音波センサー１５ａの測定にお
いて、超音波センサー１５ａと液溜４の筐体１４とは密
接しており、その間には他の物質は殆ど存在しないこと
を前提にしている。すなわち、筐体１４と超音波センサ
ー１５ａとの間には空気が入らないように、超音波セン
サー１５ａの取付け部は柔らかい材質で構成し、かつ超
音波センサー１５ａに圧力をかけて筐体１４に密着させ
ることが望ましく、この密着度が弱いと検出精度が悪く
なってしまう。超音波センサー１５ａの取付け部の材質
としては、例えばゴムやジェル状の物質等が考えられ、
また超音波センサー１５ａに圧力をかける方法として
は、例えば磁石の磁力を利用する方法やベルトの張力を
利用する方法等が考えられる。

【００３９】また、液面測定手段１５が超音波センサー
の場合は、液溜４の底面に取付ける方が、ゴミの付着が
少なく、また日射や照明による加熱の影響も受けにくい
ため、信頼性上や測定精度上望ましい。例えば、液溜４
の天井面に取付けた場合は、超音波が筐体１４、冷媒ガ
ス、冷媒液の順番に透過することになり、底面に取付け
た場合と透過順番が異なることになるが、コントローラ
１５ｂでの演算を変更すれば対応可能である。従って、
取付け位置は、超音波が液溜４の冷媒液面１６に対し
て、ほぼ垂直に入射する位置であればどの位置でも良
い。

【００４０】以上のようにして、原理的には、液溜４の
筐体１４の内部にセンサーを設けずに、筐体１４の外部
に前記超音波センサー１５ａ等の液面測定手段１５を設
置して、液溜４内部の冷媒液面１６の高さを測定するこ
とができるようになる。しかし、これは液溜４内の流体
が静止している場合のことであり、実際は図１に示すよ
うに、液溜４は冷凍サイクル内に配置されているため、
その内部には常に冷媒が出入りしており、それに伴い液
溜４内の冷媒液面１６も常時数ｍｍの幅で揺動してい
る。従って、このような場合において、液溜４の外側に
付けた液面測定手段１５によって、冷媒液面１６を測定
するには多少工夫が必要となる。

【００４１】上記図２に示すように、液溜４の上部に液
溜入口側の高圧液配管１１があり、該高圧液配管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
下に落下して冷媒液面１６に衝突し、その衝突エネルギ
ーによって液溜４内の冷媒液面１６が揺動するものと考
えられる。液冷媒と冷媒液面１６との衝突エネルギー
は、高圧液配管１１と冷媒液面１６との距離および冷凍
サイクルを循環している冷媒循環量によって異なり、高
圧液配管１１と冷媒液面１６との距離は冷媒液面１６の
高さによって異なる。衝突エネルギーが異なれば、冷媒
液面１６の揺動幅も異なるものと思われ、実際、冷媒液
面１６の高さによって、冷媒液面１６の揺動幅が変化す
ることは実験によっても確認されている。

【００４２】実験によれば、この揺動幅は大きい時で±
４ｍｍ程度、小さい時で±１ｍｍ程度、また、揺動の周
波数は小さい時で１Ｈｚ程度、大きい時で３Ｈｚ程度と
なっている。また、冷媒液面１６の揺動は液溜４内の冷
媒液内に渦流れが発生することが原因であるが、渦は非
定常的な現象で一定してできるものでないことは流体力
学上知られている。そして、冷媒液面１６の揺動は、き
れいな正弦波形のようにプラス側とマイナス側の変動が
同じように発生するわけではなく、実験で観察した結果
では、冷媒液面の波立ち方も一定しておらず、またプラ
ス側（上側）に比べマイナス側（下側）への変動の方が
ゆっくりとしており、冷媒液面１６の平均的な位置とし
ては、プラス側とマイナス側の高さの単純平均よりも多
少下側に思われる。

【００４３】したがって、液面測定手段１５による液溜
４の冷媒液面１６の測定は、上記液溜４特有の現象を踏
まえた上で行わなければいけない。そうしないと、冷媒
漏れ検知手段１３での演算および判断に誤りが生じ、冷
媒漏れをしていないのに冷媒漏れをしていると判断して
しまったり、冷媒漏れが起きているのに冷媒漏れが起き
ていないと判断してしまったりする可能性がある。

【００４４】測定、処理方法としては、まず、液面測定
手段１５のサンプリング周波数が上記液面揺動周波数と
一致していると、測定したデータは揺動している液面の
同じ位置を常に測定していることになるため、これを回
避する必要がある。方法としては、異なる２つの周波
数、例えば３Ｈｚと５Ｈｚ等でサンプリングして平均化
する方法、あるいは、１つのサンプリング周波数でなる
べく長く、例えば１Ｈｚで数分間測定する等して誤差を
減らす方法等が考えられる。

【００４５】また、冷媒液面の揺動幅および揺動周波数
を考慮して、データのサンプリング数、処理方法を決め
なければならない。サンプリング数は例えば最低１０
個、できれば数十個以上、処理方法は例えば測定データ
の単純平均よりも２０％程下側になるように平均を決め
る方法等が考えられる。また、圧縮機１の発停があると
冷媒液面１６は大きく変動するため、圧縮機１の動作と
測定およびデータ処理とを連携させ、圧縮機１が動いて
から一定時間後、例えば２０分後に測定を行う等も誤差
を減らす方法である。

【００４６】以上のようにして、液溜４内の冷媒液面１
６の高さが測定できる。しかし、この液溜４内の冷媒液
面１６の高さを直接用いて冷媒漏れを判断すると、推定
誤差が大きく、誤判断になってしまう危険性があるた
め、冷媒漏れの判断は液溜４内の冷媒量を算出し、それ
を基に行うようにする。したがって、冷媒漏れを判断す
るためには、ある時刻において液溜４内の冷媒量を算出
し、通常の冷凍サイクルの運転状態あるいは以前の時刻
における液溜４内の冷媒量と比較する必要がある。冷媒
は温度が異なると密度が異なるため、液溜４内の冷媒量
（冷媒の重量）を算出するためには、液面測定手段１５
によって冷媒液面１６の高さを測定し、冷媒液の温度を
温度測定手段３０によって測定（図１の液溜４の表面温
度による冷媒の凝縮温度）し、該温度から冷媒液の密度
を求め、冷媒液面１６の高さを冷媒量に換算して算出す
る。

【００４７】次に図５、図６は、本実施の形態における
別の冷凍サイクル装置の構成例を示した図である。尚、
図５、図６において、上記図１の構成図と同一または相
当部分には同一符号を付し説明を省略する。上記図１の
構成例においては、液溜４内の冷媒量と液溜４の表面温
度による冷媒の凝縮温度の２つの情報をもとに冷媒漏れ
の判断を行うようにしたが、図５、図６の構成において
は、液溜４内の冷媒量と凝縮温度および蒸発温度の３つ
の情報をもとに冷媒漏れの判断を行うようにして、より
精度の向上を図るようにしたものである。図５におい
て、３０ａは例えば前記高圧液配管１１に設けられた例
えばサーミスタ等の温度測定手段で、３０ｂは前記膨張
手段６から蒸発器７に至る低圧側の流路に設けられた例
えばサーミスタ等の温度測定手段であり、前記温度測定
手段３０ａ、３０ｂによって、それぞれ凝縮温度および
蒸発温度を測定する。また、図６において、３１ａは前
記圧縮機１と凝縮器２に至る吐出側の高圧ガス配管９に
設けられた圧力センサー等の圧力測定手段で、３１ｂは
前記蒸発器７と圧縮機１に至る低圧側の低圧ガス配管１
０に設けられた圧力センサー等の圧力測定手段であり、
前記高圧側の圧力測定手段３１ａと前記低圧側の圧力測
定手段３１ｂとにより検知された圧力を、冷媒漏れ検知
手段１３においてそれぞれ飽和温度に換算することで凝
縮温度と蒸発温度を求める。

【００４８】図７は、凝縮温度すなわち凝縮器２内の冷
媒の飽和温度と、蒸発温度すなわち蒸発器７内の冷媒の
飽和温度と、液溜４内の冷媒量（冷媒の重量）との関係
を示した図である。尚、図中蒸発温度は、高圧液配管１
２が長い場合と短い場合について表している。

【００４９】図７に示すように、液溜４内の冷媒量は、
凝縮温度が高くなると少なくなり、また、蒸発温度が高
くなると少なくなる。すなわち、凝縮温度が高くなると
凝縮器２内の冷媒と周囲空気との温度差が大きくなり、
冷媒と空気との熱交換量、すなわちガス冷媒を凝縮させ
て液冷媒にする能力が増えるため、凝縮器２内の液冷媒
の割合が増え、その分凝縮器２全体での冷媒量も増え
て、余剰冷媒が減り液溜４内の冷媒量が減少する。

【００５０】一方、蒸発温度が高くなると、蒸発器７内
の冷媒と周囲空気との温度差が小さくなり、冷媒と空気
との熱交換量、すなわち液冷媒を蒸発させてガス冷媒に
する能力が減るため、蒸発器７内の液冷媒の割合が増
え、その分蒸発器７全体での冷媒量も増えて、余剰冷媒
が減り液溜４内の冷媒量が減る。また、蒸発温度が高く
なると、圧縮機１に吸入されるガス冷媒の密度も大きく
なるため冷凍サイクルを循環する冷媒流量が増加し、そ
の分凝縮器２および蒸発器７内の冷媒量が増加して液溜
４内の余剰冷媒が減る。この２つの要因によって蒸発温
度が高くなると液溜４内の冷媒量が少なくなる。

【００５１】また、図７に示すように前記高圧液配管１
２が長くなると、凝縮温度の変化に対する液溜４内の冷
媒量の変化の傾きが小さくなる。すなわち、前述した通
り凝縮温度が高くなると凝縮器２内の冷媒量が増加する
が、高圧液配管１２内の液冷媒の密度が小さくなるた
め、凝縮温度が高くなると高圧液配管１２内の冷媒量は
逆に少なくなる。従って、高圧液配管１２が長くなる
と、冷凍サイクル全体の冷媒量に占める高圧液配管１２
内の冷媒量の割合が大きくなり、高圧液配管１２内の冷
媒量の変化によって、凝縮器２における冷媒量の変化の
影響が緩和されるため、凝縮温度の変化に対する液溜４
内の冷媒量の変化量が小さくなる。図７に示した変化の
関係は実験およびシミュレーションによって確認してい
る。冷凍機の液溜４内の冷媒量と凝縮温度及び蒸発温度
及び高圧液配管長さとは上記ような関係があり、冷媒漏
れの判断はこの関係を考慮して行わなければならない。

【００５２】図８は冷媒漏れ判断アルゴリズムの一例を
示すフローチャートで、表２は、測定された液溜４の冷
媒液面高さや凝縮温度をもとに算出された液溜４内の冷
媒量のデータを記憶装置のメモリに記憶する際の、デー
タ領域の区分の仕方の一例を示した表である。尚、表２
においてＣＴは凝縮温度、ＥＴは蒸発温度を表す。今、
図５、図６の構成例のように圧縮機１の運転台数が同一
で、凝縮温度及び蒸発温度がほぼ同じである場合を同一
運転条件と呼称する。前述した図７より明らかなよう
に、液溜４内の冷媒量は凝縮温度と蒸発温度とが決まれ
ば一意に決まるため、同一運転条件における液溜４内の
冷媒量はほぼ同じになる。もし、冷媒漏れがおきれば、
正常運転状態の液溜４内の冷媒量のデータとの間に差異
が生じるため、正常運転状態の前記冷媒量のデータを学
習、記憶しておけば、それを基に冷媒漏れの判定ができ
る。以下に、冷媒漏れ判断について図８のフローチャー
ト、表２のデータ領域の区分の仕方の一例をもとに説明
する。

【００５３】まず、Sｔeｐ１でデータ測定時刻（例えば
１時間毎）か否か判断され、Ｙｅｓであれば、Sｔeｐ２
において凝縮温度と蒸発温度と液溜４内の冷媒液面１６
の高さを測定する。尚、冷媒液面１６の高さ測定などに
ついては前述した通りであるので、ここでの説明を省略
する。そして、Sｔeｐ３において前記Sｔeｐ２のデータ
が有効データか否かの判定をする。つまり、圧縮機が動
いてからしばらく時間が経過しないと冷凍サイクルの状
態が安定しないため、圧縮機の起動もしくは圧縮機の運
転台数の変更がなされてからの経過時間をカウントして
おき、測定したデータが圧縮機の起動後一定時間（例え
ば２０分）を経過しているものを有効データとし、起動
後一定時間を経過していないものを無効データとして判
定する。

【００５４】前記Sｔeｐ３で有効データか否かの判定で
Ｙｅｓであれば、次にSｔeｐ４で測定した有効データの
液溜４の冷媒液面高さや凝縮温度等をもとに算出された
液溜４内の冷媒量データの格納すべきデータ領域を、凝
縮温度と蒸発温度から例えば表２に示すような、(1)〜
(16)に分けた領域で判定する。

【００５５】

【表２】

【００５６】尚、前記データ領域には、前測定時刻まで
に学習、記憶されたデータ群が格納されている。データ
群とは、複数の冷媒量データの平均値、冷媒量データの
個数および平均値からのずれの最大値等をいう。

【００５７】次に、Sｔeｐ５において、前記Sｔeｐ４で
判定された新たな冷媒量データの該当するデータ領域が
有効領域になっているか否かを判定する。この有効領域
の判定においては、該当するデータ領域に前測定時刻ま
でに学習、記憶されている前記データ群の個数が、所定
数以上（例えば５個以上）になっているデータ領域を有
効領域と呼称し、判定する。

【００５８】そして、前記Sｔeｐ５において該当するデ
ータ領域が有効領域でなかった場合（Ｎｏ）は、Sｔeｐ
６で前記新たに測定された有効データから算出された冷
媒量データが正常データか否かを判断する。尚、正常デ
ータとは該当するデータ領域に記憶されている複数の冷
媒量データの平均値からあまり大きく離れていないデー
タをいう。測定データにノイズが乗っている場合や温度
データを誤測定した場合等は算出された冷媒量データ
が、前記平均値から大きくずれてくるため、それを判断
し、異常なデータを除外する。前記Sｔeｐ６で正常デー
タの場合（Ｙｅｓ）は、Sｔeｐ７において前記算出され
た冷媒量データを該当する前記データ領域に記憶させ、
Sｔeｐ８で該当する前記データ領域のデータ数を１つカ
ウントアップする。

【００５９】前記Sｔeｐ５で該当するデータ領域が有効
領域であった場合（Ｙｅｓ）は、Sｔeｐ９において、新
たに測定された有効データから算出された冷媒量データ
と、その該当する有効領域のデータとを比較して冷媒漏
れの判定を行う。冷媒漏れの判定方法としては、例えば
新たに測定された有効データから算出された冷媒量デー
タが、該当する有効領域に記憶されているデータよりも
少ない値になっているとき、すなわち液溜４内の冷媒量
が減少傾向にあり、しかもその減少傾向がある一定の時
間継続している場合に、冷媒漏れが起きていると判断す
る方法が考えられる。以下に減少傾向の判断について説
明する。

【００６０】データ領域には例えば表２に示すように範
囲があり、データ領域(1)は凝縮温度（ＣＴ）が２５℃
から３４℃の間で、蒸発温度（ＥＴ）が−２５℃から−
２１℃の間のデータが格納されるように、凝縮温度と蒸
発温度にはそれぞれ９℃及び４℃の幅がある。従って、
１つのデータ領域に格納された複数の冷媒量データの平
均値と、新たに測定された有効データから算出された冷
媒量データを単純に比較しても、液溜４内の冷媒量が減
少傾向にあるのか否かは判断が難しい。したがって、該
当するデータ領域に記憶された複数の冷媒量データの平
均値、冷媒量データの個数および前記複数の冷媒量デー
タそれぞれの平均値からのずれの最大値等のデータ群を
もとに、新たに測定された有効データから算出された冷
媒量データと前記記憶された平均値との偏差が、前記平
均値からのずれの最大値よりも大きい場合、液溜４内の
冷媒量が減少傾向にあると判断する。

【００６１】そして、例えば装置が故障した場合やメン
テナンスをする場合等で、この冷媒漏れ判断のフローを
実施しないときを終了条件として、例えばスイッチ等を
用いるなどして、該スイッチの動作を終了のトリガとし
て、Sｔeｐ１０において終了するか否か判断し、Ｎｏで
あればこの冷媒漏れ判断フローを繰り返し実行し、Ｙｅ
ｓであれば終了する。

【００６２】以上のように本実施の形態１においては、
冷凍機の冷媒漏れの判断をするためのセンサーを液溜の
外部に取付けるようにしたので、設置工事が容易で、既
に設置して稼動している冷凍機の液溜にも容易に取付け
ることができる。また、前記液溜の外部に取付けたセン
サーにより液溜内の冷媒液面の高さを測定し、そして温
度測定手段により冷媒の凝縮温度を測定し、該温度から
冷媒液の密度を求め、冷媒液面高さを冷媒量（冷媒の重
量）に換算して算出して、その冷媒量の変化から冷媒漏
れを判断するようにしたので、精度よくそして早期に発
見することができる。

【００６３】尚、上記実施の形態においては、液面測定
手段１５を液溜４の外部に取付けて冷媒液面高さを測定
するようにしたが、例えば従来例の図１２に示すような
液溜に補助タンクが接続されて構成される冷凍サイクル
装置であった場合は、液溜４に限定するものではなく、
前記補助タンクの外部に液面測定手段１５を設けて測定
するようにしてもよい。

【００６４】また、上記実施の形態における凝縮温度
は、液溜４の表面温度測定や凝縮器２と液溜４とを接続
する高圧液配管１１の冷媒温度測定による凝縮温度、あ
るいは圧縮機１と前記凝縮器２に至る吐出側の高圧ガス
配管９に設けた圧力センサーによる冷媒の圧力測定から
飽和温度に換算することで求める凝縮温度などに限定す
るものではなく、例えば前記補助タンクの表面温度、あ
るいは液溜４内もしくは補助タンク内の冷媒温度や前記
凝縮器２内の冷媒の飽和温度測定、または液溜４と膨張
手段６とを接続する高圧液配管１２の冷媒温度測定によ
る凝縮温度、あるいは圧縮機１の吐出側から膨張手段６
に至る流路のいずれかの位置に設けた圧力センサーによ
る冷媒の圧力測定から飽和温度に換算することで求める
凝縮温度としても構わない。

【００６５】また、蒸発温度は、膨張手段６から蒸発器
７に至る流路の冷媒温度測定による蒸発温度、あるいは
蒸発器７と圧縮機１に至る低圧側の低圧ガス配管１０に
設けた圧力センサーによる冷媒の圧力測定から飽和温度
に換算することで求める蒸発温度などに限定するもので
はなく、例えば蒸発器７内の冷媒の飽和温度測定、ある
いは膨張手段６から圧縮機１に至る流路のいずれかの位
置に設けた圧力センサーによる冷媒の圧力測定から飽和
温度に換算することで求める蒸発温度としても構わな
い。

【００６６】また、冷媒漏れの判断は、液溜内冷媒量と
凝縮温度と蒸発温度の３つの情報を用いて行う方が精度
が良いが、例えば蒸発器７の内容積が小さい場合等は、
蒸発温度の変化が液溜４内の冷媒量に及ぼす影響が、凝
縮温度の液溜４内の冷媒量に及ぼす影響に比べて小さい
ため、図１に示すような液溜内冷媒量と凝縮温度の２つ
の情報で冷媒漏れの判断を行うようにしてもよい。

【００６７】また、上記冷媒漏れ判断アルゴリズムは１
つの例として、これに限定されるものではなく、例えば
測定した温度データや算出された冷媒量データから、上
記図７に示すような直線を作成し、その直線からデータ
が大きく離れた場合に冷媒漏れと判断するようにしても
よく、あるいは、図７の直線をシミュレーション等によ
って予め標準パターンとして作成しておき、これから大
きく離れた場合に冷媒漏れと判断するようにしてもよ
い。

【００６８】また、上記実施の形態においては、液面測
定手段１５と冷媒漏れ検知手段１３とを別々にし、液面
測定手段１５の測定値を基に冷媒漏れ検知手段１３にお
いて冷媒漏れの判断をするようにしたが、冷媒漏れ検知
手段１３が液面測定手段１５に内臓されていても構わな
い。例えば、液面測定手段１５内の演算装置２８におい
て冷媒漏れの判断をするように液面測定手段１５を構成
すれば、冷媒漏れ検知手段１３を別に具備しなくてもよ
く構成も簡単になる。また、冷媒漏れ検知手段１３は液
面測定手段１５の測定情報に何らかの演算を加えること
のできるものであればどんなものでもよく、例えばパソ
コンのようなものでも構わない。

【００６９】実施の形態２．本実施の形態は、上記実施
の形態1における冷凍サイクル装置をネットワークを通
じて構成するようにしたものである。図９及び図１０
に、本実施の形態における冷凍サイクル装置の構成図を
示す。尚、図９は１つの店舗に対して冷凍機が１つのみ
配置されている場合を、図１０は１つの店舗に対して冷
凍機が複数個（図では２台で示す）配置されている場合
をそれぞれ示す。また、図９及び図１０において、上記
実施の形態１における冷凍サイクル装置と同一又は相当
部分には同一符号を付し説明を省略する。

【００７０】図９及び図１０において、１７は例えばス
ーパーマーケットやコンビニエンスストアの店舗、１８
は前記店舗１７内に複数個設置されたショーケース、１
９は前記店舗１７外に配置された冷凍機であり、前記シ
ョーケース１８内の蒸発器（図示せず）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。２０はネ
ットワークであり、前記冷凍機１９の内部もしくは近辺
に配置された液溜４の外部に密接して設けられた液面測
定手段１５の測定情報を基に冷媒漏れを判断する冷媒漏
れ検知手段１３を介して電話回線などの有線や移動体回
線などの無線等によってに接続されている。２１は前記
ネットワーク２０に前記有線や無線等によって接続さ
れ、例えば遠隔の前記店舗を経営する本部、あるいは設
備を管理する業者の事務所等に設置され、例えばＣＲＴ
や液晶画面等の表示手段とキーボード、マウス、釦等の
入力手段を有する遠隔監視手段である。

【００７１】図１１は液面測定手段１５と冷媒漏れ検知
手段１３及び遠隔監視手段２１の構成図を示す。尚、図
において上記実施の形態１における液面測定手段１５及
び冷媒漏れ検知手段１３と同一及び相当部分は同一符号
を付し説明を省略する。前記遠隔監視手段２１は、例え
ばＡ／Ｄ変換器などの入力装置４４、演算装置４５、例
えば液晶ディスプレイやＤ／Ａ変換器などの出力装置４
６、例えばメモリなどの記憶装置４７により構成され
る。尚、前記遠隔監視手段２１の入力装置４４と前記冷
媒漏れ検知手段１３の出力装置４２とは、前記ネットワ
ーク２０を間に介して、有線あるいは無線等によって接
続されている。

【００７２】本実施の形態においては、冷凍サイクル装
置における冷凍サイクルの動作や液面測定手段１５およ
び冷媒漏れ検知手段１３の冷媒漏れ判断等の基本的な構
成動作については、上記実施の形態１で説明した通りで
あるので、ここでの説明を省略し、ネットワークを利用
する点について主に説明する。

【００７３】液面測定手段１５によって測定した液溜４
内の冷媒液面高さ、あるいは冷媒漏れ検知手段１３によ
って演算、判断された冷媒漏れに関する情報は、ネット
ワーク２０を介して例えば店舗１７を経営する本部や設
備を管理する業者の事務所等に設置されてある遠隔監視
手段２１に送出される。

【００７４】遠隔監視手段２１はネットワーク２０経由
で入力装置４４から、現在および過去における冷媒液面
高さや凝縮温度、蒸発温度、冷媒漏れの有無や冷媒漏れ
量等の情報が入力され、記憶装置４７に記憶される。遠
隔監視手段２１の演算装置４５は、冷媒漏れ検知手段１
３の演算装置４１と比べて高速の演算が可能であるた
め、演算量の多い上記冷媒漏れ検知アルゴリズムの演算
が可能であり、また遠隔監視手段２１の記憶装置４７
は、冷媒漏れ検知手段１３の記憶装置４３と比べてデー
タを記憶する容量が多いため、多くのデータの記憶が可
能であり、数時間前あるいは数日前のデータを記憶でき
るため、冷媒漏れの変化を過去に遡って分析でき、的確
な判断が下せる。

【００７５】以上のように本実施の形態２においては、
店舗等に設置される冷凍機の冷媒漏れ検知手段と、例え
ば遠隔の前記店舗を経営する本部、あるいは設備を管理
する業者の事務所等に設置された遠隔監視手段とをネッ
トワーク経由で電話回線などの有線、あるいは移動体回
線などの無線にて接続することで、常時冷凍機の冷媒漏
れの発生状況を監視することができるため、冷媒漏れを
早期に発見し、そして早期に対策を施すことができる。

【００７６】

【発明の効果】以上のように本発明に係る請求項１の冷
凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、液溜、膨張手段お
よび蒸発器を有する冷凍サイクル装置、あるいは、前記
液溜に接続される補助タンクを有する冷凍サイクル装置
であって、前記液溜内もしくは補助タンク内の冷媒液面
高さを測定する液面測定手段を備え、前記液溜もしくは
前記補助タンクの外部に取付けて測定するようにしたの
で、設置工事が容易で、既に設置して稼動している冷凍
機の液溜あるいは補助タンクにも容易に取付け測定する
ことができる。また、前記液溜もしくは補助タンクの表
面温度、あるいは前記液溜内もしくは補助タンク内の冷
媒温度、あるいは前記凝縮器内の冷媒の飽和温度、ある
いは前記凝縮器と前記液溜もしくは前記液溜と前記膨張
手段とを接続する配管の冷媒温度を測定する温度測定手
段、または、前記圧縮機の吐出側から前記膨張手段に至
る流路の何れかの位置の冷媒の圧力を測定する圧力測定
手段を備え、前記液面測定手段による冷媒液面高さ情報
と、前記温度測定手段による何れかの温度情報または前
記圧力測定手段による圧力情報とにより、冷媒漏れを検
知する冷媒漏れ検知手段とを備えたので、精度のよい冷
媒漏れ検知と早期発見ができる冷凍サイクル装置を得る
ことができる。

【００７７】また、請求項２の冷凍サイクル装置は、圧
縮機、凝縮器、液溜、膨張手段および蒸発器を有する冷
凍サイクル装置、あるいは、前記液溜に接続される補助
タンクを有する冷凍サイクル装置であって、前記液溜内
もしくは補助タンク内の冷媒液面高さを測定する液面測
定手段を備え、前記液溜もしくは前記補助タンクの外部
に取付けて測定するようにしたので、上記請求項１同様
に設置工事が容易で、既に設置して稼動している冷凍機
の液溜あるいは補助タンクにも容易に取付け測定するこ
とができる。また、前記液溜もしくは補助タンクの表面
温度、あるいは前記液溜内もしくは補助タンク内の冷媒
温度、あるいは前記凝縮器内の冷媒の飽和温度、あるい
は前記凝縮器と前記液溜もしくは前記液溜と前記膨張手
段とを接続する配管の冷媒温度を測定する高圧側温度測
定手段または前記圧縮機の吐出側から前記膨張手段に至
る流路の何れかの位置の冷媒の圧力を測定する高圧側圧
力測定手段と、前記蒸発器内の冷媒の飽和温度、あるい
は前記膨張手段から前記蒸発器に至る流路の冷媒温度を
測定する低圧側温度測定手段または前記膨張手段から前
記圧縮機に至る流路の何れかの位置の冷媒の圧力を測定
する低圧側圧力測定手段を備え、前記液面測定手段によ
る冷媒液面高さ情報と、前記高圧側温度測定手段による
何れかの温度情報または前記高圧側圧力測定手段による
圧力情報と、前記低圧側温度測定手段による何れかの温
度情報または前記低圧側圧力測定手段による圧力情報と
により、冷媒漏れを検知する冷媒漏れ検知手段とを備え
たので、上記請求項１よりもより精度のよい冷媒漏れ検
知と早期発見ができる冷凍サイクル装置を得ることがで
きる。

【００７８】また、請求項３の冷凍サイクル装置は、前
記液面測定手段に音波あるいは超音波または振動を利用
するようにしたので、前記液溜あるいは補助タンク内部
にセンサーを設けることなく、液溜あるいは補助タンク
の外部から冷媒液面高さを測定することが可能となるた
め、センサーの取付け工事を容易にし、また、既に設置
して稼動している冷凍機にも取付けることができる。

【００７９】また、請求項４の冷凍サイクル装置は、圧
縮機、凝縮器、液溜、膨張手段および蒸発器を有する冷
凍サイクル装置であって、前記液溜内部の冷媒液面高さ
を測定する液面測定手段と、前記液溜の表面温度、ある
いは前記液溜内の冷媒温度、あるいは前記凝縮器内の冷
媒の飽和温度、あるいは前記凝縮器と前記液溜もしくは
前記液溜と前記膨張手段とを接続する配管の冷媒温度を
測定する高圧側温度測定手段または前記圧縮機の吐出側
から前記膨張手段に至る流路の何れかの位置の冷媒の圧
力を測定する高圧側圧力測定手段と、前記蒸発器内の冷
媒の飽和温度、あるいは前記膨張手段から前記蒸発器に
至る流路の冷媒温度を測定する低圧側温度測定手段また
は前記膨張手段から前記圧縮機に至る流路の何れかの位
置の冷媒の圧力を測定する低圧側圧力測定手段と、前記
液面測定手段による冷媒液面高さ情報と、前記高圧側温
度測定手段による何れかの温度情報または前記高圧側圧
力測定手段による圧力情報と、前記低圧側温度測定手段
による何れかの温度情報または前記低圧側圧力測定手段
による圧力情報とにより、冷媒漏れを検知する冷媒漏れ
検知手段とを備えたので、上記請求項２同様精度のよい
冷媒漏れ検知と早期発見ができる冷凍サイクル装置を得
ることができる。

【００８０】また、請求項５の冷凍サイクル装置は、前
記冷媒漏れ検知手段に遠隔監視手段を有線もしくは無線
にて接続するようにしたので、例えば前記遠隔監視手段
を店舗を経営する本部や設備を管理する業者の事務所等
に設け、常時冷媒漏れを監視することができるため、冷
媒漏れを早期に発見し、そして早期に対策を施すことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１における冷凍サイクル
装置の構成図である。

【図２】 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装
置の液溜を示す図である。

【図３】 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装
置の冷媒の動作を示すモリエル線図である。

【図４】 本発明の実施の形態１に係る液面測定手段及
び冷媒漏れ検知手段の構成図である。

【図５】 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装
置の他の構成図である。

【図６】 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装
置のさらに他の構成図である。

【図７】 本発明の実施の形態１に係る凝縮温度と蒸発
温度と液溜内冷媒量との関係を示した図である。

【図８】 本発明の実施の形態１に係る冷媒漏れ検知ア
ルゴリズムの一例を示すフローチャートである。

【図９】 本発明の実施の形態２における冷凍サイクル
装置の構成図である。

【図１０】 本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル
装置の他の構成図である。

【図１１】 本発明の実施の形態２に係る液面測定手段
と冷媒漏れ検知手段及び遠隔監視手段の構成図である。

【図１２】 従来の冷凍サイクル装置を示す構成図であ
る。

【図１３】 従来の他の冷凍サイクル装置を示す構成図
である。

【符号の説明】

１ 圧縮機、 ２ 凝縮器、 ４ 液溜、 ６ 膨張手
段、 ７ 蒸発器、９ 高圧ガス配管、 １０ 低圧ガ
ス配管、 １１ 液溜４の入口側の高圧液配管、 １２
液溜４の出口側の高圧液配管、１３ 冷媒漏れ検知手
段、１５ 液面測定手段、 １７ 店舗、 １８ ショ
ーケース、 １９ 冷凍機、 ２０ネットワーク、 ２
１ 遠隔監視手段、 ２３ 発信器、 ２４ 受信器、
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、 ３
０ 温度測定手段、 ３０ａ、３０ｂ 温度測定手段、
３１ａ、３１ｂ 圧力測定手段、 ４０ 入力装置、
４１ 演算装置、４２ 出力装置、 ４３ 記憶装
置、 ４４ 入力装置、 ４５ 演算装置、４６ 出力
装置、 ４７ 記憶装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤本 肇 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

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、凝縮器、液溜、膨張手段および
   蒸発器を有する冷凍サイクル装置、あるいは、前記液溜
   に接続される補助タンクを有する冷凍サイクル装置であ
   って、前記液溜もしくは前記補助タンクの外部に取付け
   て、前記液溜内部もしくは補助タンク内部の冷媒液面高
   さを測定する液面測定手段と、前記液溜もしくは補助タ
   ンクの表面温度、あるいは前記液溜内もしくは補助タン
   ク内の冷媒温度、あるいは前記凝縮器内の冷媒の飽和温
   度、あるいは前記凝縮器と前記液溜もしくは前記液溜と
   前記膨張手段とを接続する配管の冷媒温度を測定する温
   度測定手段、または、前記圧縮機の吐出側から前記膨張
   手段に至る流路の何れかの位置の冷媒の圧力を測定する
   圧力測定手段と、前記液面測定手段による冷媒液面高さ
   情報と、前記温度測定手段による何れかの温度情報、ま
   たは、前記圧力測定手段による圧力情報とにより、冷媒
   漏れを検知する冷媒漏れ検知手段とを備えたことを特徴
   とする冷凍サイクル装置。
2. 【請求項２】 圧縮機、凝縮器、液溜、膨張手段および
   蒸発器を有する冷凍サイクル装置、あるいは、前記液溜
   に接続される補助タンクを有する冷凍サイクル装置であ
   って、前記液溜もしくは前記補助タンクの外部に取付け
   て、前記液溜内部もしくは補助タンク内部の冷媒液面高
   さを測定する液面測定手段と、前記液溜もしくは補助タ
   ンクの表面温度、あるいは前記液溜内もしくは補助タン
   ク内の冷媒温度、あるいは前記凝縮器内の冷媒の飽和温
   度、あるいは前記凝縮器と前記液溜もしくは前記液溜と
   前記膨張手段とを接続する配管の冷媒温度を測定する高
   圧側温度測定手段または前記圧縮機の吐出側から前記膨
   張手段に至る流路の何れかの位置の冷媒の圧力を測定す
   る高圧側圧力測定手段と、前記蒸発器内の冷媒の飽和温
   度、あるいは前記膨張手段から前記蒸発器に至る流路の
   冷媒温度を測定する低圧側温度測定手段または前記膨張
   手段から前記圧縮機に至る流路の何れかの位置の冷媒の
   圧力を測定する低圧側圧力測定手段と、前記液面測定手
   段による冷媒液面高さ情報と、前記高圧側温度測定手段
   による何れかの温度情報または前記高圧側圧力測定手段
   による圧力情報と、前記低圧側温度測定手段による何れ
   かの温度情報または前記低圧側圧力測定手段による圧力
   情報とにより、冷媒漏れを検知する冷媒漏れ検知手段と
   を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
3. 【請求項３】 前記液面測定手段は、音波あるいは超音
   波または振動を利用したことを特徴とする請求項１また
   は２記載の冷凍サイクル装置。
4. 【請求項４】 圧縮機、凝縮器、液溜、膨張手段および
   蒸発器を有する冷凍サイクル装置であって、前記液溜内
   部の冷媒液面高さを測定する液面測定手段と、前記液溜
   の表面温度、あるいは前記液溜内の冷媒温度、あるいは
   前記凝縮器内の冷媒の飽和温度、あるいは前記凝縮器と
   前記液溜もしくは前記液溜と前記膨張手段とを接続する
   配管の冷媒温度を測定する高圧側温度測定手段または前
   記圧縮機の吐出側から前記膨張手段に至る流路の何れか
   の位置の冷媒の圧力を測定する高圧側圧力測定手段と、
   前記蒸発器内の冷媒の飽和温度、あるいは前記膨張手段
   から前記蒸発器に至る流路の冷媒温度を測定する低圧側
   温度測定手段または前記膨張手段から前記圧縮機に至る
   流路の何れかの位置の冷媒の圧力を測定する低圧側圧力
   測定手段と、前記液面測定手段による冷媒液面高さ情報
   と、前記高圧側温度測定手段による何れかの温度情報ま
   たは前記高圧側圧力測定手段による圧力情報と、前記低
   圧側温度測定手段による何れかの温度情報または前記低
   圧側圧力測定手段による圧力情報とにより、冷媒漏れを
   検知する冷媒漏れ検知手段とを備えたことを特徴とする
   冷凍サイクル装置。
5. 【請求項５】 前記冷媒漏れ検知手段に遠隔監視手段を
   有線もしくは無線にて接続したことを特徴とする請求項
   １乃至４のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。