JP5558555B2 - 冷凍空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱源である室外ユニットと利用側である室内ユニットとが冷媒延長配管を介して接続されることによって構成される冷凍空調装置において、冷媒回路内の冷媒量を計算する機能の高精度化に関する。

従来より、熱源機である室外ユニットと利用側である室内ユニットとが冷媒延長配管を介して接続されることによって構成されるセパレート型の冷凍空調装置において、冷媒延長配管容積判定運転（冷房で冷媒延長配管内密度が異なる２つの運転）を行い、２つの運転状態間の冷媒延長配管以外の冷媒増減量を冷媒延長配管密度変化量で除算し、冷媒延長配管容積を算出し冷媒量を算出する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１６３１０２号公報（要約）

しかし、上述の冷媒延長配管内容積推測方法では、冷凍空調装置設置時の冷媒延長配管内容積算出に必要な冷媒延長配管内容積算出運転という特殊な運転を行うため、手間がかかる他、既設の冷凍空調装置に対して冷媒延長配管内容積算出運転を行うことは困難である。

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、通常運転時に得られる運転データを用いて冷媒延長配管の内容積を正確に算出でき、冷媒回路内の全冷媒量の算出および冷媒漏洩検知を高精度に行うことが可能な冷凍空調装置を得ることを目的とする。

本発明に係る冷凍空調装置は、熱源ユニットである室外ユニットと利用側ユニットである室内ユニットとが、冷媒延長配管で接続される冷媒回路と、冷媒回路の主要部の温度と圧力とを運転データとして計測する計測部と、運転データを取得するときの運転データ取得条件を有し、通常運転中において計測部により計測された運転データが示す運転状態が運転データ取得条件を満たす状態となる度に、そのときの運転データを初期学習用の運転データとして取得し、初期学習用の運転データに基づいて延長配管以外の冷媒量と延長配管密度とを算出する処理を行い、この処理により算出された算出結果データ群と、冷媒延長配管を構成するガス冷媒延長配管と液冷媒延長配管との容積比とに基づいてガス冷媒延長配管と液冷媒延長配管とのそれぞれの内容積を算出し、その算出した延長配管内容積と初期学習用の運転データとに基づいて冷媒回路からの冷媒漏洩の判断の基準となる基準冷媒量を算出する演算部と、延長配管内容積と基準冷媒量とを記憶する記憶部と、記憶部に記憶された延長配管内容積と通常運転中に計測部により計測された運転データとに基づいて冷媒回路内の全冷媒量を算出し、算出した全冷媒量と記憶部に記憶された基準冷媒量とを比較して冷媒漏洩の有無を判定する判定部とを備えたものである。

本発明によれば、既設機器に対しても、特別な運転を行うことなく通常運転のときに得られる運転データを用いて冷媒延長配管内容積を算出できる。また、複数の延長配管以外の冷媒量と複数の延長配管密度とからなる算出結果データ群に基づいて延長配管内容積を算出するため、計測部による計測誤差が延長配管内容積の算出結果に与える影響を低減でき、高精度に延長配管内容積を算出することができる。よって、冷媒回路内の全冷媒量の算出および冷媒漏洩検知を高精度に行うことができる。

本発明の一実施の形態に係る冷凍空調装置１の冷媒回路図である。 本発明の一実施の形態に係る冷凍空調装置１の冷凍空調装置制御部３周辺構成の図である。 本発明の一実施の形態に係る冷凍空調装置１の冷房運転時のｐ−ｈ線図である。 本発明の一実施の形態に係る冷凍空調装置１の暖房運転時のｐ−ｈ線図である。 本発明の一実施の形態に係る冷凍空調装置１の冷媒漏洩検知方法のフローチャートである。 本発明の一実施の形態に係る冷凍空調装置１の初期学習のフローチャートである。 延長配管密度ρ_Pに応じて、全冷媒量Ｍに対する延長配管の冷媒量Ｍ_Pと延長配管以外の冷媒量Ｍ_{r_otherP}との割合が変化することを説明するための図である。 （ａ）は、図７の延長配管の冷媒量Ｍ_Pに対応した線図、（ｂ）は図７の延長配管以外の冷媒量Ｍ_{r_otherP}に対応した線図である。 本発明の一実施の形態に係る冷凍空調装置１の冷媒延長配管密度ρ_Pと冷媒延長配管以外の冷媒量Ｍ_{r_otherP}との関係を示す近似線を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る冷凍空調装置１の凝縮器２３の冷媒状態の概略を示した図である。 本発明の一実施の形態に係る冷凍空調装置１の蒸発器４２Ａ、４２Ｂの冷媒状態の概略を示した図である。

以下、図面に基づいて、本発明にかかる冷凍空調装置の実施形態について説明する。

＜機器の構成＞
図１は、本発明の一実施の形態に係る冷凍空調装置１の構成図である。冷凍空調装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、ビル等の室内の冷暖房に使用される装置である。冷凍空調装置１は、主として、熱源ユニットとしての室外ユニット２と、それに並列に接続された複数台（本実施形態では、２台）の利用ユニットとしての室内ユニット４Ａ、４Bと、液冷媒延長配管６と、ガス冷媒延長配管７とを備えている。液冷媒延長配管６は、室外ユニット２と室内ユニット４Ａ、４Bとを接続して液冷媒が通過する配管であり、液主管６Ａと、液枝管６ａ、６ｂと、分配器５１ａとが接続されて構成されている。また、ガス冷媒延長配管７は、室外ユニット２と室内ユニット４Ａ、４Bとを接続してガス冷媒が通過する配管であり、ガス主管７Ａと、ガス枝管７ａ、７ｂと、分配器５２ａとが接続されて構成されている。

（室内ユニット）
室内ユニット４Ａ、４Bは、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により、又は、室内の壁面に壁掛け等により設置されている。室内ユニット４Ａ、４Bは、液冷媒延長配管６とガス冷媒延長配管７とを用いて室外ユニット２に接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。

次に、室内ユニット４Ａ、４Ｂの構成について説明する。尚、室内ユニット４Ａ、４Ｂは同様の構成であるため、ここでは、室内ユニット４Ａの構成のみ説明する。室内ユニット４Ｂの構成は、室内ユニット４Ａの各部を示すＡの符号の代わりにＢの符号を付した構成に相当する。

室内ユニット４Ａは、主として、冷媒回路１０の一部を構成する室内側冷媒回路１０ａ（室内ユニット４Ｂでは、室内側冷媒回路１０ｂ）を有している。この室内側冷媒回路１０ａは、主として、膨張機構としての膨張弁４１Ａと、利用側熱交換器としての室内熱交換器４２Ａとを有している。

本実施形態において、膨張弁４１Ａは、室内側冷媒回路１０Ａ内を流れる冷媒の流量の調節等を行うために、室内熱交換器４２Ａの液側に接続された電動膨張弁である。

本実施形態において、室内熱交換器４２Ａは、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。

本実施形態において、室内ユニット４Ａは、ユニット内に室内空気を吸入して、室内熱交換器４２Ａにおいて冷媒と熱交換させた後に、供給空気として室内に供給するための送風ファンとしての室内ファン４３Ａを有している。室内ファン４３Ａは、室内熱交換器４２Ａに供給する空気の風量を可変することが可能なファンであり、本実施形態において、ＤＣファンモーターによって駆動される遠心ファンや多翼ファン等である。

また、室内ユニット４Ａには、各種のセンサーが設けられている。室内熱交換器４２Ａ、４２Bのガス側には、冷媒の温度（すなわち、暖房運転時における凝縮温度Ｔｃ又は冷房運転時における蒸発温度Ｔｅに対応する冷媒温度）を検出するガス側温度センサー３３ｆ、３３iが設けられている。室内熱交換器４２Ａ、４２Bの液側には、冷媒の温度Ｔｅｏを検出する液側温度センサー３３ｅ、３３hが設けられている。室内ユニット４Ａ、４Bの室内空気の吸入口側には、ユニット内に流入する室内空気の温度（すなわち、室内温度Ｔ_r）を検出する室内温度センサー３３ｇ、３３jが設けられている。本実施形態において、前記３３ｅ、３３ｆ、３３ｇ、３３h、３３ｉ、３３ｊの各温度センサーは、サーミスターからなる。

また、室内ユニット４Ａ、４Ｂは、室内ユニット４Ａ、４Ｂを構成する各部の動作を制御する室内側制御部３２ａ、３２ｂを有している。そして、室内側制御部３２ａ、３２ｂは、室内ユニット４Ａ、４Ｂの制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有しており、室内ユニット４Ａ、４Ｂを個別に操作するためのリモコン（図示せず）との間で制御信号等のやりとりを行ったり、室外ユニット２との間で伝送線を介して制御信号等のやりとりを行ったりすることができるようになっている。

（室外ユニット）
室外ユニット２は、ビル等の室外に設置されており、液主管６Ａ、液枝管６ａ、６ｂおよびガス主管７Ａ、ガス枝管７ａ、７ｂで室内ユニット４Ａ、４Ｂに接続されており、室内ユニット４Ａ、４Ｂとの間で冷媒回路１０を構成している。

次に、室外ユニット２の構成について説明する。室外ユニット２は、主として、冷媒回路１０の一部を構成する室外側冷媒回路１０ｃを有している。この室外側冷媒回路１０ｃは、主として、圧縮機２１と、四方弁２２と、室外熱交換器２３と、アキュムレーター２４と、過冷却器２６と、液側閉鎖弁２８と、ガス側閉鎖弁２９とを有している。

圧縮機２１は、運転容量を可変することが可能な圧縮機であり、本実施形態において、インバータにより周波数Ｆが制御されるモーターによって駆動される容積式圧縮機である。本実施形態において、圧縮機２１は、１台のみであるが、これに限定されず、室内ユニットの接続台数等に応じて、２台以上の圧縮機が並列に接続されていてもよい。

四方弁２２は、冷媒の流れの方向を切り換えるための弁である。四方弁２２は、冷房運転時には、実線で示されるように切り替えられ、圧縮機２１の吐出側と室外熱交換器２３のガス側とを接続するとともにアキュムレーター２４とガス主管７Ａ側とを接続する。これにより、室外熱交換器２３は圧縮機２１によって圧縮される冷媒の凝縮器として機能し、また、室内熱交換器４２Ａ、４２Ｂは蒸発器として機能する。四方弁２２は、暖房運転時には、四方弁の点線で示されるように切り替えられ、圧縮機２１の吐出側とガス主管７Ａとを接続するとともにアキュムレーター２４と室外熱交換器２３のガス側とを接続する。これにより、室内熱交換器４２Ａ、４２Ｂは圧縮機２１によって圧縮される冷媒の凝縮器として機能し、また、室外熱交換器２３は蒸発器として機能する。

本実施形態において、室外熱交換器２３は、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。室外熱交換器２３は、上述したように冷房運転時には冷媒の凝縮器として機能し、暖房運転時には冷媒の蒸発器として機能する。室外熱交換器２３は、そのガス側が四方弁２２に接続され、液側が液主管６Ａに接続されている。

本実施形態において、室外ユニット２は、ユニット内に室外空気を吸入して、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換させた後に、室外に排出するための送風ファンとしての室外ファン２７を有している。この室外ファン２７は、室外熱交換器２３に供給する空気の風量を可変することが可能なファンであり、本実施形態において、ＤＣファンモーターからなるモーターによって駆動されるプロペラファン等である。

アキュムレーター２４は、四方弁２２と圧縮機２１との間に接続されており、室内ユニット４Ａ、４Ｂの運転負荷の変動等に応じて冷媒回路１０内に発生する余剰冷媒を溜めることが可能な容器である。

過冷却器２６は、２重管式の熱交換器であり、室外熱交換器２３において凝縮された後に、膨張弁４１Ａ、４１Ｂに送られる冷媒を冷却するために設けられている。過冷却器２６は、本実施形態において、室外熱交換器２３と液側閉鎖弁２８との間に接続されている。

本実施形態において、過冷却器２６の冷却源としてのバイパス回路７１が設けられている。尚、以下の説明では、冷媒回路１０からバイパス回路７１を除いた部分を、主冷媒回路１０ｚと呼ぶことにする。

バイパス回路７１は、室外熱交換器２３から膨張弁４１Ａ、４１Ｂへ送られる冷媒の一部を主冷媒回路１０ｚから分岐させて圧縮機２１の吸入側に戻すように主冷媒回路１０ｚに接続されている。具体的には、バイパス回路７１は、室外熱交換器２３から膨張弁４１Ａ、４１Ｂに送られる冷媒の一部を過冷却器２６と液側閉鎖弁２８の間の位置から分岐させ、電動膨張弁からなるバイパス流量調整弁７２と過冷却器２６とを介して圧縮機２１の吸入側に戻すように接続されている。これにより、室外熱交換器２３から室内膨張弁４１Ａ、４１Ｂに送られる冷媒は、過冷却器２６において、バイパス流量調整弁７２によって減圧された後のバイパス回路７１を流れる冷媒によって冷却される。すなわち、過冷却器２６は、バイパス流量調整弁７２の開度調節によって能力制御が行われる。

液側閉鎖弁２８およびガス側閉鎖弁２９は、外部の機器・配管（具体的には、液主管６Ａおよびガス主管７Ａ）との接続口に設けられた弁である。

また、室外ユニット２には、複数の圧力センサーと温度センサーが設けられている。圧力センサーとしては、圧縮機２１の吸入圧力（低圧冷媒圧力）Ｐｓを検出する吸入圧力センサー３４ａと、圧縮機２１の吐出圧力（高圧冷媒圧力）Ｐ_dを検出する吐出圧力センサー３４ｂとが設置されている。

温度センサーはサーミスターからなり、温度センサーとしては、吸入温度センサー３３ａと、吐出温度センサー３３ｂと、熱交温度センサー３３ｋと、液側温度センサー３３ｌと、液管温度センサー３３ｄと、バイパス温度センサー３３ｚと、室外温度センサー３３ｃとが設置されている。

吸入温度センサー３３ａは、アキュムレーター２４と圧縮機２１との間の位置に設けられ圧縮機２１の吸入温度Ｔｓを検出する。吐出温度センサー３３ｂは、圧縮機２１の吐出温度Ｔ_dを検出する。熱交温度センサー３３ｋは、室外熱交換器２３内を流れる冷媒の温度を検出する。液側温度センサー３３ｌは、室外熱交換器２３の液側に設置され、室外熱交換器２３の液側の冷媒温度を検出する。液管温度センサー３３ｄは、過冷却器２６の主冷媒回路１０ｚ側の出口に設置され冷媒の温度を検出する。バイパス温度センサー３３ｚは、バイパス回路７１の過冷却器２６出口を流れる冷媒の温度を検出する。室外温度センサー３３ｃは、室外ユニット２の室外空気の吸入口側に設置されユニット内に流入する室外空気の温度を検出する。

また、室外ユニット２は、室外ユニット２を構成する各要素の動作を制御する室外側制御部３１を有している。そして、室外側制御部３１は、室外ユニット２の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータと、メモリと、モーターを制御するインバータ回路等とを有している。そして、室外側制御部３１は、室内ユニット４Ａ、４Ｂの室内側制御部３２ａ、３２ｂとの間で伝送線を介して制御信号等のやりとりを行うように構成されている。室外側制御部３１は、室内側制御部３２ａ、３２ｂと共に冷凍空調装置１全体の運転制御を行う制御部３を構成している。

図２は、冷凍空調装置１の制御ブロック図である。制御部３は、圧力センサー３４ａ、３４ｂ、温度センサー３３ａ〜３３ｌ、３３ｚの検出信号を受けることができるように接続されるとともに、これらの検出信号等に基づいて各種機器（圧縮機２１、ファン２７、ファン４３Ａ、４３Ｂ）および弁（四方弁２２、流量調整弁（液側閉鎖弁２８、ガス側閉鎖弁２９、バイパス流量調整弁７２）、膨張弁４１Ａ、４１Ｂ）を制御することができるように各種機器および弁に接続されている。

また、制御部３は、測定部３ａ、演算部３ｂ、記憶部３ｃ、判定部３ｄ、駆動部３ｅ、表示部３ｆ、入力部３ｇおよび出力部３hを備えている。測定部３ａは圧力センサー３４ａ、３４ｂおよび温度センサー３３ａ〜３３ｌ、３３ｚからの情報を測定する箇所であり、圧力センサー３４ａ、３４ｂおよび温度センサー３３ａ〜３３ｌ、３３ｚと共に計測部を構成する箇所である。演算部３ｂは測定部３ａで測定した情報等に基づいて冷媒延長配管の内容積の算出や、冷媒回路１０からの冷媒漏洩の判断の基準となる基準冷媒量を算出する箇所である。記憶部３ｃは測定部３ａで測定した値や演算部３ｂで演算した値を記憶したり、後述の内容積データや初期充填量を記憶したり、また、外部からの情報を記憶したりする箇所である。判定部３ｄは記憶部３ｃに記憶された基準冷媒量と演算により算出された冷媒回路１０の全冷媒量とを比較して冷媒漏洩の有無を判定する箇所である。

駆動部３ｅは冷凍空調装置１の駆動する要素である圧縮機モーター、弁、ファンモーターの制御を行う箇所である。表示部３ｆは冷媒充填が完了した場合や、冷媒漏洩を検知した場合等にその情報を表示して外部へ知らせたり、冷凍空調装置１を運転させる上で生じる異常を表示させたりする箇所である。入力部３ｇは各種制御用の設定値の入力や変更を行ったり冷媒充填量等の外部情報を入力したりする箇所である。出力部３hは測定部３ａで測定した測定値や演算部３ｂで演算した値を外部に出力する箇所である。出力部３hは外部装置と通信するための通信部としてもよく、冷凍空調装置１は冷媒漏洩の検知結果を示す冷媒漏洩有無データを通信線等により遠方の管理センター等に送信することが可能に構成されている。

このように構成された制御部３は、四方弁２２により通常運転としての冷房運転と暖房運転とを切り換えて運転を行うとともに、各室内ユニット４Ａ、４Ｂの運転負荷に応じて、室外ユニット２及び室内ユニット４Ａ、４Ｂの各機器の制御を行なっている。また、制御部３は、後述の冷媒漏洩検知処理を行う。

（冷媒延長配管）
冷媒延長配管は室外ユニット２と室内ユニット４Ａ、４Ｂとを接続し、冷凍空調装置１内の冷媒を循環させるために必要な配管である。

冷媒延長配管は、液冷媒延長配管６（液主管６Ａ、液枝管６ａ、６ｂ）と、ガス冷媒延長配管７（ガス主管７Ａ、ガス枝管７ａ、７ｂ）とを有し、冷凍空調装置１をビル等の設置場所に設置する際に現地にて施工される冷媒配管である。室外ユニット２と室内ユニット４Ａ、４Ｂとの組み合わせに応じてそれぞれ決められた管径の冷媒延長配管が使用される。

冷媒延長配管長さについては現地の設置条件によって異なる。このため冷媒延長配管の内容積が設置現場によって異なることから出荷時に予め入力しておくことができない。よって、現場ごとに冷媒延長配管の内容積を算出する必要がある。冷媒延長配管の内容積の算出方法の詳細については後述する。

本実施形態では１台の室外ユニット２と２台の室内ユニット４Ａ、４Ｂの接続に分配器５１ａ、５２ａと冷媒延長配管（液冷媒延長配管６およびガス冷媒延長配管７）とを用いている。液冷媒延長配管６については室外ユニット２と分配器５１ａの間を液主管６Ａで、分配器５１ａと各室内ユニット４Ａ、４Ｂの間を液枝管６ａ、６ｂで接続する。ガス冷媒延長配管７については室内ユニット４Ａ、４Ｂと分配器５２ａの間をガス枝管７ａ、７ｂで、分配器５２ａと室外ユニット２の間をガス主管７Ａで接続する。本実施形態では、分配器５１ａ、５２ａはＴ字管を用いたがそれに限るものではなく、ヘッダを用いても構わない。また複数台の室内ユニットが接続される場合には、Ｔ字管を複数個使用して分配させてもよいし、ヘッダを用いてもよい。

以上のように、室内側冷媒回路１０ａ、１０ｂと、室外側冷媒回路１０ｃと、冷媒延長配管（液冷媒延長配管６とガス冷媒延長配管７）とが接続されて冷媒回路１０が構成されている。冷凍空調装置１は、冷媒回路１０とバイパス回路７１とを有している。そして、本実施形態の冷凍空調装置１は、室内側制御部３２ａ、３２ｂと室外側制御部３１とから構成される制御部３によって、四方弁２２により冷房運転および暖房運転を切り換えて運転を行うとともに、各室内ユニット４Ａ、４Ｂの運転負荷に応じて、室外ユニット２および室内ユニット４Ａ、４Ｂの各機器の制御を行なっている。

＜冷凍空調装置１の動作＞
次に、本実施形態の冷凍空調装置１の通常運転時の各構成要素の動作について説明する。

本実施形態の冷凍空調装置１は、通常運転として冷房運転または暖房運転を行うもので、各室内ユニット４Ａ、４Ｂの運転負荷に応じて室外ユニット２および室内ユニット４Ａ、４Ｂの構成機器の制御を行う。以下、冷房運転、暖房運転の順に説明する。

（冷房運転）
図３は、本発明の一実施の形態に係る冷凍空調装置１の冷房運転時のｐ−ｈ線図である。以下、図３および図１を用いて冷房運転について説明する。
冷房運転時は、四方弁２２が図１の実線で示される状態、すなわち、圧縮機２１の吐出側が室外熱交換器２３のガス側に接続され、かつ、圧縮機２１の吸入側がガス側閉鎖弁２９およびガス冷媒延長配管７（ガス主管７Ａ、ガス枝管７ａ、７ｂ）により室内熱交換器４２Ａ、４２Ｂのガス側に接続された状態となっている。また、液側閉鎖弁２８、ガス側閉鎖弁２９およびバイパス流量調整弁７２は、いずれも開状態にされている。

次に、冷房運転における主冷媒回路１０ｚの冷媒の流れについて説明を行う。

冷房運転での冷媒の流れは図１の実線矢印となる。圧縮機２１により圧縮された高温高圧ガス冷媒（図３点い）は四方弁２２を経て室外熱交換器２３へ至り、ファン２７の送風作用により凝縮液化する（図３点ろ）。このときの凝縮温度は、熱交温度センサー３３ｋにより求められるか、または吐出圧力センサー３４ｂの圧力を飽和温度換算することにより求められる。

室外熱交換器２３で凝縮液化した冷媒は過冷却器２６にてさらに過冷却度が大きくなる（図３点は）。この時の過冷却器２６出口の過冷却度は、上記凝縮温度から、過冷却器２６の出口側に設置された液管温度センサー３３ｄの温度を差し引くことで求められる。

その後、冷媒は、液側閉鎖弁２８を介し、液冷媒延長配管６である液主管６Ａ、液枝管６ａ、６ｂにおいて管壁面摩擦によって圧力が降下し（図３点に）、利用ユニット４Ａ、４Ｂに送られ、膨張弁４１Ａ、４１Ｂにより減圧されて低圧の気液二相冷媒となる（図３点ほ）。気液二相冷媒は蒸発器である室内熱交換器４２Ａ、４２Ｂにて室内ファン４３Ａ、４３Ｂの送風作用によりガス化する（図３点へ）。

この時の蒸発温度は液側温度センサー３３ｅ、３３ｈにて計測され、各室内熱交換器４２Ａ、４２Bの出口における冷媒の過熱度ＳＨは、ガス側温度センサー３３ｆ、３３ｉにより検出される冷媒温度値から液側温度センサー３３ｅ、３３hにより検出される冷媒温度を差し引くことによって求められる。各膨張弁４１Ａ、４１Ｂは、室内熱交換器４２Ａ、４２Ｂの出口（すなわち、室内熱交換器４２Ａ、４２Ｂのガス側）における冷媒の過熱度ＳＨが過熱度目標値ＳＨｍとなるように開度調節されている。

室内熱交換器４２Ａ、４２Ｂを通過したガス冷媒（図３点へ）は、ガス冷媒延長配管７であるガス枝管７ａ、７ｂおよびガス主管７Ａに至り、これらの配管を通過するときの配管の管壁面摩擦によって圧力が降下する（図３点と）。そして、冷媒はガス側閉鎖弁２９およびアキュムレーター２４を経て、圧縮機２１へ戻る。

次にバイパス回路７１内の冷媒の流れについて説明を行う。バイパス回路７１の入口は過冷却器２６出口と液側閉鎖弁２８の間にあり、過冷却器２６により冷却された高圧液冷媒（図３点は）の一部を分岐させ、バイパス流量調整弁７２で減圧させ低圧二相冷媒にした後（図３点ち）、過冷却器２６に流入させる。過冷却器２６では、バイパス回路７１のバイパス流量調整弁７２を通過した冷媒と主冷媒回路１０ｚの高圧液冷媒とが熱交換し、主冷媒回路１０ｚに流れる高圧液冷媒を冷却する。これにより、バイパス回路７１を流れる冷媒は蒸発ガス化し圧縮機２１へ戻る（図３点と）。

このときバイパス流量調整弁７２は、過冷却器２６のバイパス回路７１側の出口における冷媒の過熱度ＳＨｂが過熱度目標値ＳＨｂｍになるように開度調節されるようになっている。本実施形態において、過冷却器２６のバイパス回路７１側の出口における冷媒の過熱度ＳＨｂは、バイパス温度センサー３３ｚにより検出される冷媒温度から吸入圧力センサー３４ａにより検出される圧縮機２１の吸入圧力Ｐｓの飽和温度換算値を差し引くことによって検出される。尚、本実施形態では採用していないが、バイパス流量調整弁７２と過冷却器２６の間に温度センサーを設けて、この温度センサーにより計測される冷媒温度値をバイパス温度センサー３３ｚにより計測される冷媒温度値から差し引くことによって、過冷却器２６のバイパス回路側の出口における冷媒の過熱度ＳＨｂを検出するようにしてもよい。

また、本実施の形態では、バイパス回路７１入口は過冷却器２６出口と液側閉鎖弁２８の間にあるが、室外熱交換器２３と過冷却器２６の間に設置してもよい。

（暖房運転）
図４は、本発明の一実施の形態に係る冷凍空調装置１の暖房運転時のｐ−ｈ線図である。以下、図４および図１を用いて暖房運転について説明する。
暖房運転時は、四方弁２２が図１の破線で示される状態、すなわち、圧縮機２１の吐出側がガス側閉鎖弁２９およびガス冷媒延長配管７（ガス主管７Ａ、ガス枝管７ａ、７ｂ）により室内熱交換器４２Ａ、４２Ｂのガス側に接続され、かつ、圧縮機２１の吸入側が室外熱交換器２３のガス側に接続された状態となっている。また、液側閉鎖弁２８およびガス側閉鎖弁２９は開状態に、バイパス流量調整弁７２は閉状態となっている。

次に暖房運転における主冷媒回路１０ｚの冷媒の流れについて説明を行う。
暖房条件での冷媒の流れは図１の点線矢印となる。圧縮機２１により圧縮された高温高圧冷媒(図４点い)は、冷媒ガス延長配管であるガス主管７Ａ、ガス枝管７ａ、７ｂを通過し、このとき管壁面摩擦により圧力が降下し（図４点ろ）、室内熱交換器４２Ａ、４２Ｂに至る。室内熱交換器４２Ａ、４２Ｂでは、室内ファン４３Ａ、４３Ｂの送風作用により凝縮液化し(図４点は)、膨張弁４１Ａ、４１Ｂにより減圧されて低圧の気液二相冷媒となる(図４点に)。

このとき膨張弁４１Ａ、４１Ｂは、室内熱交換器４２Ａ、４２Ｂの出口における冷媒の過冷却度ＳＣが過冷却度目標値ＳＣmで一定になるように開度調節されるようになっている。本実施形態において、室内熱交換器４２Ａ、４２Bの出口における冷媒の過冷却度ＳＣは、吐出圧力センサー３４ｂにより検出される圧縮機２１の吐出圧力Ｐ_dを凝縮温度Ｔｃに対応する飽和温度値に換算し、この冷媒の飽和温度値から液側温度センサー３３ｅ、３３ｈにより検出される冷媒温度値を差し引くことによって検出される。

尚、本実施形態では採用していないが、各室内熱交換器４２Ａ、４２Ｂ内を流れる冷媒の温度を検出する温度センサーを設けて、前記温度センサーにより検出される凝縮温度Ｔｃに対応する冷媒温度値を、液側温度センサー３３ｅ、３３ｈにより検出される冷媒温度値から差し引くことによって室内熱交換器４２Ａ、４２Ｂの出口における冷媒の過冷却度ＳＣを検出するようにしてもよい。その後、低圧の気液二相冷媒は液冷媒延長配管６である液主管６Ａ、液枝管６ａ、６ｂにおいて管壁面摩擦で圧力が降下した後(図４点ほ)、液側閉鎖弁２８を経て室外熱交換器２３に至る。室外熱交換器２３では室外ファン２７の送風作用により蒸発ガス化(図４点へ)し、四方弁２２、アキュムレーター２４を経て圧縮機２１へ戻る。

（冷媒漏洩検知方法）
次に冷媒漏洩検知方法の流れについて説明する。尚、冷媒漏洩検知は冷凍空調装置１が運転中、常時実施している。また、冷凍空調装置１は、冷媒漏洩の検知結果を示す冷媒漏洩有無データを通信線を介して管理センター（図示せず）等に送信し、遠隔監視が可能な構成とする。

本実施形態では、既設の冷凍空調装置１に充填されている全冷媒量を算出し、冷媒が漏洩しているか検知する方法を例にして説明する。

以下、冷媒漏洩検知方法について、図５を用いて説明する。ここで、図５は、本発明の一実施の形態の冷凍空調装置１における冷媒漏洩検知処理の流れを示すフローチャートである。冷媒漏洩検知は、冷媒漏洩検知のための特定の運転を行うのではなく、通常の冷房運転または暖房運転中に行うものであり、これらの運転中の運転データを用いて冷媒漏洩検知を行う。すなわち、制御部３は通常運転を行いながら図５のフローチャートの処理を行う。ここで、運転データとは運転状態量を示すデータであり、具体的には各圧力センサー３４ａ、３４ｂ、温度センサー３３ａ〜３３ｌ、３３ｚにより得られる各計測値である。

まずステップＳ１の機種情報取得では、制御部３は、冷媒回路１０のうち、冷媒量算出に必要な各構成要素部品の内容積を記憶部３ｃから取得する。ここでは、液冷媒延長配管６およびガス冷媒延長配管７以外の部分の各構成要素部品の内容積を取得する。すなわち、室内ユニット４Ａ、４Ｂ内の各配管および各機器（圧縮機２１、室外熱交換器２３及び過冷却器２６）のそれぞれの内容積と、室外ユニット２内の各配管および各機器（室内熱交換器４２Ａ、４２Ｂ）の内容積とを取得する。冷媒回路１０内の冷媒延長配管以外の部分の冷媒量を算出するために必要な内容積データは、制御部３の記憶部３ｃに予め記憶されている。これらの内容積データの制御部３の記憶部３ｃへの記憶は、設置業者が入力部３ｇを介して入力するようにしてもよいし、室外ユニット２および室内ユニット４Ａ、４Bを設置して通信設定を行った際に、制御部３が外部の管理センター等と通信して自動的に取得する構成としてもよい。

次にステップＳ２では、制御部３は、現在の運転データ（各温度センサー３３ａ〜３３ｌ、３３ｚおよび圧力センサー３４ａ、３４ｂにより得られるデータ）を収集する。尚、本実施形態の冷媒漏洩検知では、冷凍空調装置１を運転させるために必要な通常のデータのみで冷媒漏洩有無を判断するため、冷媒漏洩検知のために新たなセンサーを追加する等の手間を不要としている。

次にステップＳ３では、ステップＳ２で収集した運転データが安定データであるかを確認し、安定データであればステップＳ４に移行する。例えば、起動時など圧縮機２１の回転数が変動したり、膨張弁４１Ａ、４１Ｂの開度が変動したりしている場合は冷媒サイクルの動作が安定していないため、ステップＳ２で収集した運転データから現在の運転状態が安定していないと判断でき、この場合、冷媒漏洩検知は実施しない。

ステップＳ４では、ステップＳ３で得た安定データ（運転データ）を用いて、冷媒回路１０のうち、液冷媒延長配管６およびガス冷媒延長配管７以外の部分の冷媒の密度を算出する。冷媒の密度は、冷媒量を算出する際に必要なデータであることから、ステップＳ４で求めるようにしている。冷媒回路１０のうち、液冷媒延長配管６およびガス冷媒延長配管７以外の部分である各構成要素部品を通過する各冷媒の密度の算出は、従来公知の方法で実施することができる。すなわち、基本的に冷媒が液またはガスのどちらかである単相部分の密度は圧力と温度から算出することができる。たとえば、圧縮機２１から室外熱交換器２３までは冷媒はガス状態であり、この部分のガス冷媒密度は、吐出圧力センサー３４ｂにより検出される吐出圧力と、吐出温度センサー３３ｂにより検出される吐出温度とにより算出できる。

また、熱交換器等の二相部で状態が変化する二相部密度は、機器出入口状態量から近似式を用いて二相密度平均値を算出する。これらの演算に必要な近似式等は、予め記憶部３ｃに記憶されており、制御部３は、ステップＳ３で得た運転データと、予め記憶部３ｃに記憶されている近似式等のデータとを用いて、冷媒回路１０のうち、液冷媒延長配管６およびガス冷媒延長配管７以外の部分の各構成要素部品それぞれの冷媒密度を算出する。

次にステップＳ５では初期学習実施の有無を確認する。初期学習とは、液冷媒延長配管６の内容積およびガス冷媒延長配管７の内容積を算出したり、冷媒漏洩の有無を検知するために必要な基準冷媒量を算出したりする処理のことである。室内ユニットや室外ユニットの各構成要素の内容積は機器の種類毎に決められており既知であるのに対し、冷媒延長配管は、上述したように現地の設置条件よって配管長さが異なるため、冷媒延長配管の内容積を既知データとして予め記憶部３ｃに設定しておくことはできない。また、本例は既設の冷凍空調装置１を対象としており、この点からも冷媒延長配管の内容積は未知である。よって、初期学習では、設置後に実際に冷凍空調装置を運転し、運転中の運転データを用いて冷媒延長配管の内容積を算出する。初期学習で一度算出された冷媒延長配管（液冷媒延長配管６およびガス冷媒延長配管７）の内容積は、それ以降の冷媒漏洩検知の際に繰り返し使用されることになる。初期学習の詳細については後述する。ステップＳ５の判断において、初期学習を行っていなければステップＳ６に進み、初期学習を行っていればステップＳ８に進む。

ステップＳ６では、現在の運転状態が初期学習開始条件を満たすかどうかを確認する。初期学習開始条件は、いわば現在の運転状態が全冷媒量を正確に算出できる状態にあるかどうかを判断するための条件であり、例えば以下のような条件が設定される。すなわち、アキュムレーター２４内部の冷媒量に関しては、アキュムレーター２４内の冷媒が全てガスであるものとみなし、飽和ガス密度を用いて算出している。このため、アキュムレーター２４内に余剰液冷媒が溜まっていると、液冷媒が溜まっているにも関わらず、ガス冷媒として冷媒量を算出してしまうことになり、正確な冷媒量を算出することができない。よって、アキュムレーター２４の冷媒量として算出された値は余剰液冷媒量分だけ実際よりも少ない値となり、この誤算出が影響して後述のステップＳ３５の基準冷媒量Ｍ_rSTDを正確に算出できない。よって、このようにアキュムレーター２４内に余剰液冷媒が溜まっている状態の時には初期学習を実施しないこととする。すなわち、初期学習開始条件としては、アキュムレーター２４内に冷媒が溜まっていないことが指定されることになる。

アキュムレーター２４内に冷媒が溜まっているかどうかの判断は、現在の運転データに基づいて、各室内熱交換器４２Ａ、４２Bの出口における冷媒の過熱度ＳＨ（圧縮機２１の入口の過熱度）が０以上かどうかによって判断することが可能である。すなわち、過熱度ＳＨが０以上の場合には、アキュムレーター２４内に冷媒が溜まっていないものと判断し、過熱度ＳＨが０未満の場合には、アキュムレーター２４内に冷媒が溜まっていると判断する。

以上のようにして初期学習開始条件を満たすか否かを判断し、運転状態が初期学習条件を満たす場合は、初期学習処理に移行し（Ｓ７）、満たさない場合は、ステップＳ２に戻って通常運転を継続する。初期学習の詳細については後述する。

ステップＳ８では、冷媒回路１０の各構成要素の冷媒量を算出し、それらを合計することで冷凍空調装置１に充填されている全冷媒量Ｍ_rを算出する。全冷媒量Ｍ_rは、各種センサー情報を図２の測定部３ａにて取得後、これらの測定データと、記憶部３ｃに記憶された各種データ（各構成要素部品の内容積、容積比α、液冷媒延長配管６の内容積Ｖ_PL、ガス冷媒延長配管６の内容積Ｖ_PG等）とを用いて演算部３ｂにて算出される。尚、記憶部３ｃ内の液冷媒延長配管６の内容積Ｖ_PLとガス冷媒延長配管７の内容積Ｖ_PGは、初期学習により算出されて記憶されたものである。

冷媒量は、冷媒密度と内容積とを乗算することによって求められる。よって、冷媒回路１０の冷媒延長配管以外の部分の冷媒量Ｍ_{r_otherP}については、それぞれの部分を通過する冷媒の密度と記憶部３ｃに記憶された内容積データとに基づいて求めることができる。また、延長配管の冷媒量Ｍ_P（液冷媒延長配管６の冷媒量とガス冷媒延長配管７の冷媒量との加算量）は、初期学習にて求められた液冷媒延長配管６の内容積Ｖ_PLと、ガス冷媒延長配管７の内容積Ｖ_PGと、液冷媒延長配管６の冷媒密度ρ_PLと、ガス冷媒延長配管７の冷媒密度ρ_PGとを用いて算出される。全冷媒量Ｍ_rの算出方法の詳細については、後述する。

（ステップＳ９：冷媒量の漏洩判定）
ステップＳ９では、後述の初期学習で得た基準冷媒量（初期充填量）Ｍ_rSTDと、ステップＳ８にて算出した全冷媒量Ｍ_rとの比較を行い、Ｍ_rSTD＝Ｍ_rであれば冷媒漏洩無し、Ｍ_rSTD＞Ｍ_rであれば冷媒漏洩有りと判断する。冷媒漏洩無しと判断した場合にはステップＳ１０で冷媒量が正常であることを発報する。冷媒漏洩有りと判断した場合には、ステップＳ１１で冷媒漏洩があることを発報する。ステップＳ１０およびステップＳ１１の発報は、例えば表示部３ｆに表示する等して行う他、冷媒量漏洩の有無の検知結果を示す冷媒漏洩有無データを通信線等により遠方の管理センターに送信（発報）する。尚、ここでは全冷媒量Ｍ_rが初期充填量Ｍ_rSTDと等しくない場合、冷媒漏洩有りと判断するようにしているが、冷媒量算出時にセンサー誤差等により全冷媒量Ｍ_rの値が変化する場合があるため、この点を考慮した上で冷媒漏洩の有無の判定閾値を決定するようにしてもよい。

制御部３は、正常、異常の発報を行った後ＲＥＴＵＲＮへ移行し、再度ステップＳ１からの処理を繰り返す。前記ステップＳ１からステップＳ１１までの処理を繰返すことにより、通常運転中常時、冷媒漏洩検知を行う。

（ステップＳ７：初期学習）
図６は、本発明の一実施の形態に係る冷凍空調装置１の初期学習のフローチャートである。以下、初期学習について図６を用いて説明する。初期学習では、冷媒延長配管の内容積算出と基準冷媒量_Dの算出という２つの作業を行う。基準冷媒量Ｍ_rSTDは、冷媒漏洩検知を行うときに冷媒の漏洩の有無を判断する基準となる基準量である。時間が経過するに従い冷媒が漏れ易くなることから、基準冷媒量Ｍ_rSTDの算出は、できる限り冷凍空調装置１設置後すぐに行う必要がある。尚、ここでは冷房運転が行われているものとする。

まずステップＳ２１では、現在の運転状態が、予め設定された運転データ取得条件に合致するかどうかを判断する。現在の運転状態が運転データ取得条件に合致しない間は、図５のステップＳ２に戻り、運転データ取得条件に合致する運転状態となるまでステップＳ２〜Ｓ７の処理を繰り返す。本実施形態では、特別な運転モードを用いることなく、通常運転中に取得した運転データから冷媒延長配管（液冷媒延長配管６およびガス冷媒延長配管７）の内容積の算出できる点を特徴としており、冷媒延長配管の内容積の算出の際に使用する運転データとしては、所定の運転データ取得条件を満たす運転状態のときの運転データを使用する。尚、初期充填量が既知の場合の運転データ取得条件は、ステップＳ２１の初期学習開始条件と同じでも良いし、別の条件を指定してもよい。何れにしろ、運転データ取得条件は、冷媒サイクルの動作が安定しており、冷媒延長配管の内容積の算出を精度良く行える運転状態が指定される。具体的には例えば、以下の（Ａ）〜（Ｃ）の条件が挙げられる。

（Ａ）冷凍空調装置の要素機器である圧縮機の運転周波数と、膨張弁開度と、室内外熱交換器に取り付けられているファン回転数等とのそれぞれの運転状態の変動が、それぞれある一定の範囲内に全て収まる。これは、アクチュエータの変動が少ないことを指定したものである。
（Ｂ）冷凍空調装置１に取り付けてある吐出圧力センサー（高圧圧力センサー）３４ｂの値がある一定値以上で、且つ、吸入圧力センサー（低圧圧力センサー）３４ａの値がある一定値以下である。
（Ｃ）冷凍空調装置１の室内熱交換器４２Ａ、４２Ｂにおける冷媒温度（蒸発温度）と室内温度との差異の変動幅が一定値以内であり、且つ、室外熱交換器２３における冷媒温度（凝縮温度）と室外温度センサー３３ｃにより計測される室外温度との差異の変動幅が一定値以内である。

そして、ステップＳ２２では、現在の運転状態が運転データ取得条件を満たす運転状態となると、そのときの運転データを初期学習用の運転データとして自動的に取得保持する（Ｓ２２）。

次にステップＳ２３、Ｓ２４では通常運転データを用いて延長配管密度ρ_Pと冷媒延長配管以外の冷媒量Ｍ_{r_otherP}とを算出する。一つの運転データから、延長配管密度ρ_Pと冷媒延長配管以外の冷媒量Ｍ_{r_otherP}とがそれぞれ算出され、各算出結果は記憶部３ｃ内に記憶される。延長配管密度ρ_Pは、液側とガス側の両方の配管密度を考慮して算出した値であり、次の（１）式により算出される。

ρ_P＝ρ_PL＋αρ_PG …（１）

ここで、ρ_PLは液冷媒延長配管平均冷媒密度（以下、液冷媒延長配管密度という）[kg/m³]であり、凝縮圧力（熱交温度センサー３３ｋにより得られる凝縮温度Ｔｃを換算することによって得られる）と、液管温度センサー３３ｄによって得られる過冷却器２６の出口温度とから求められる。

また、ρ_PGはガス冷媒延長配管平均冷媒密度（以下、ガス冷媒延長配管密度という）[kg/m³]であり、圧縮機２１の吸入側における冷媒密度と、室内熱交換器４２Ａ、４２Ｂの出口冷媒密度との平均により求められる。圧縮機２１の吸入側における冷媒密度は、吸入圧力Ｐｓと吸入温度Ｔｓとから求められる。また、室内熱交換器４２Ａ、４２Ｂの出口冷媒密度は、蒸発温度Ｔｅの換算値である蒸発圧力Ｐｅと、室内熱交換器４２Ａ、４２Ｂの出口温度とから求められる。

また、αは液冷媒延長配管６とガス冷媒延長配管７との容積比であり、予め制御部３の記憶部３ｃに記憶されている。

冷媒延長配管以外の冷媒量Ｍ_{r_otherP}は、凝縮器冷媒量Ｍ_rcと、蒸発器冷媒量Ｍ_reと、アキュムレーター冷媒量Ｍ_rACCと、油溶解冷媒量Ｍ_rOILとを全て加算した値であり、それぞれの冷媒量の算出方法は後述する。

続いて、冷凍空調装置１を設置した初期に充填されている冷媒量が既知(入力済み)であるかを確認する（Ｓ２５）。例えば冷凍空調装置１を新設する場合や、記憶部３ｃに初期充填量の記録が残っている場合等、初期充填量が既知である場合には、ステップＳ２６へ移行する。また、例えば既設の冷凍空調装置１で初期充填量の記録が残っていない場合等、初期充填量が分からない場合にはステップＳ３０へ移行する。

ステップＳ２６〜Ｓ２９では、初期充填量が既知である場合の流れを説明している。

（初期充填量が既知の場合）
液冷媒延長配管６の内容積Ｖ_PLが不明であるため、内容積Ｖ_PLを未知数としたまま、全冷媒量Ｍｒの算出式を決定する。このとき、ガス冷媒延長配管７の内容積Ｖ_PGは、以下の（２）式から液冷媒延長配管内容積Ｖ_PLを用いて算出する。

Ｖ_PG＝αＶ_PL …（２）

ここで、ガス冷媒延長配管７のガス冷媒密度は液冷媒延長配管６の液冷媒密度に対して数十分の１倍と小さく、ガス冷媒延長配管７の内容積Ｖ_PGが全冷媒量Ｍｒを算出するのに与える影響は液冷媒延長配管６の内容積Ｖ_PLに比べて小さい。このため、ガス冷媒延長配管７の内容積Ｖ_PGと液冷媒延長配管６の内容積Ｖ_PLとをそれぞれ個別に算出するのではなく、配管径の違いのみを考慮して、液冷媒延長配管６の内容積Ｖ_PLから上記（２）式を用いて簡易的にガス冷媒延長配管７の内容積Ｖ_PGを算出する。尚、容積比αは予め制御部３の記憶部３ｃに記憶されている。

ステップＳ２６およびステップＳ２７では、以上のように、液冷媒延長配管６の内容積Ｖ_PLを未知数としたまま、ステップＳ２２で取得した初期学習用の運転データを用いて全冷媒量Ｍ_rの算出式を決定し、この算出式により得られる全冷媒量Ｍ_rが既知である初期充填量Ｍ_rSTDと等しいことを用いて、液冷媒延長配管６の内容積Ｖ_PLを算出する。この全冷媒量Ｍ_rの算出は、上述のステップＳ８における全冷媒量の算出方法と同様である。

Ｍ_r＝Ｖ_PL×ρ_PL＋（α×Ｖ_PL）×ρ_PG＋Ｍ_{r_otherP}
＝Ｍ_rSTD
以上より、液冷媒延長配管６の内容積Ｖ_PLは、
Ｖ_PL＝（Ｍ_rSTD−Ｍ_{r_otherP}）／（ρ_PL＋α×ρ_PG）
により、算出できる。
但し、ρ_PL：液冷媒延長配管６の冷媒密度、α：液冷媒延長配管６とガス冷媒延長配管７との容積比、ρ_PG：ガス冷媒延長配管７の冷媒密度、Ｍ_{r_otherP}：冷媒回路１０の冷媒延長配管以外の部分の冷媒量

尚、この全冷媒量Ｍ_rの算出式のうち、内容積Ｖ_PLと容積比α以外は運転データから算出できる既知の値である。

次にステップＳ２８では、ステップＳ２６で求められた液冷媒延長配管６の内容積Ｖ_PLを上記（２）式に代入してガス冷媒延長配管７の内容積Ｖ_PGを算出する。

そして、以上の処理により算出した液冷媒延長配管内容積Ｖ_PLと、ガス冷媒延長配管内容積Ｖ_PGと、基準冷媒量（初期充填量が既知の場合は初期充填量）Ｍ_rSTDとをメモリ等の記憶部３ｃに記録して、初期充填量が既知の場合の初期学習を終了する（Ｓ２９）。

以上説明したように、初期充填量が既知である場合には、１回の運転で冷媒延長配管の内容積を算出することができる。

（初期充填量が不明の場合）
初期充填量が既知の場合には運転データが１つで冷媒延長配管内容積の算出が可能であったが、初期充填量が不明である場合には複数（２以上）の運転データを取得しなければ冷媒延長配管内容積を算出できない。よって、ステップＳ３０にて複数の運転データを取得したか否かを判断し、複数の運転データを取得していなければ図５のステップＳ２に戻って運転データ取得条件に合致する運転状態となるまで通常運転を継続する。一方、ステップＳ３０にて複数の運転データを取得したと判断した場合、近似式算出処理に入る。よって、近似式算出処理に入る際には、記憶部３ｃ内に、複数の運転データのそれぞれに基づき算出された冷媒延長配管密度ρ_Pと、冷媒延長配管以外の冷媒量Ｍ_{r_otherP}とが複数記憶されており、近似式算出処理では、この算出結果データ群（複数の冷媒延長配管密度ρ_Pと、複数の冷媒延長配管以外の冷媒量Ｍ_{r_other}）を用いて、冷媒延長配管密度と延長配管以外の冷媒量との関係を示す近似式を作成する。

近似式は、冷媒延長配管の内容積を算出する上で必要なものであり、以下、近似式から冷媒延長配管内容積を算出する算出原理について説明する。

図７は、延長配管密度ρ_Pに応じて、全冷媒量Ｍに対する延長配管の冷媒量Ｍ_Pと延長配管以外の冷媒量Ｍ_{r_otherP}との割合が変化することを説明するための図である。図７において、ハッチングした部分は延長配管の冷媒量Ｍ_Pを示し、ハッチングしていない部分は延長配管以外の冷媒量Ｍ_{r_otherP}を示している。図７は、冷媒回路１０内に充填されている全冷媒量ＭがＭ_rのとき、延長配管密度ρ_Pが小さい場合（ρ１）と大きい場合（ρ２）とでは、全冷媒量Ｍ_rに対する延長配管の冷媒量Ｍ_Pと延長配管以外の冷媒量Ｍ_{r_otherP}との割合が変化することを示している。

ここで、冷媒回路１０内の冷媒状態が変化して延長配管密度ρ_Pがρ１からρ２に変化したとすると、延長配管の冷媒量Ｍ_PはΔＭだけ増えており、一方、延長配管以外の冷媒量Ｍ_{r_otherP}は、冷媒量Ｍ_Pが増えたΔＭ分だけ逆に減っており、その変化量は同じである。延長配管以外の冷媒量Ｍ_{r_otherP}と延長配管密度ρ_Pは、それぞれステップＳ２３、Ｓ２４にて説明したように運転データから算出できるため、ΔＭも算出できる。この点を踏まえ、以下では、延長配管密度ρ_Pが、ある密度ρ１からρ２に変化した場合の冷媒変化量が延長配管の冷媒量Ｍ_Pと延長配管以外の冷媒量Ｍ_{r_otherP}とのそれぞれにおいて等しいことを利用して冷媒延長配管内容積Ｖ_Pを算出する手順について説明する。

図８（ａ）は、図７の延長配管の冷媒量Ｍ_Pに対応した線図であり、延長配管密度ρ_Pと延長配管の冷媒量Ｍ_Pとの関係を示している。図８（ｂ）は、図７の延長配管以外の冷媒量Ｍ_{r_otherP}に対応した線図であり、延長配管密度ρ_Pと延長配管以外の冷媒量Ｍ_{r_otherP}との関係を示している。
ここで、冷媒量は内容積と密度との積で計算できるため、Ｍ_P＝Ｖ_P×ρ_Pという関係が成立している。このため、図８（ａ）の傾きＶ_Pは、いま求めたい延長配管の内容積Ｖ_Pに相当する。しかし、Ｖ_PとＭ_Pの両方が未知数であるため、図８（ａ）から傾きＶ_Pを求めることはできない。しかし、延長配管密度ρ_Pがρ１からρ２に変化したときの冷媒変化量は、延長配管以外の部分についても同様にΔＭであるため、図８（ｂ）の傾きは、図８（ａ）の傾きに等しいものとなる。延長配管以外の冷媒量Ｍ_{r_otherP}と延長配管密度ρ_Pは、それぞれステップＳ２３、Ｓ２４にて説明したように運転データから算出できるため、傾き−Ｖ_Pも算出できる。よって、図８（ｂ）の傾きを算出し、その絶対値を求めることにより、冷媒配管内容積Ｖ_Pを求めることができる。

ここで、延長配管の冷媒量Ｍ_Pは、液冷媒延長配管６の冷媒量とガス冷媒延長配管７の冷媒量とを加算した量であり、次の（３）式により算出される。

Ｍ_P＝（Ｖ_PL×ρ_PL）＋（Ｖ_PG×ρ_PG） …（３）

ガス冷媒延長配管７の内容積Ｖ_PGは、上記（２）式から液冷媒延長配管内容積Ｖ_PLを用いて表されることを用いて、上記（２）式を（３）式に代入すると、次の（４）式が得られる。
Ｍ_P＝（Ｖ_PL×ρ_PL）＋（αＶ_PL×ρ_PG） …（４）

（４）式を整理すると、（５）式が得られる。
Ｍ_P＝（ρ_PL＋αρ_PG）・Ｖ_PL …（５）

ρ_PL＋αρ_PGは延長配管密度ρ_Pに等しいため、図８（ｂ）の傾きの絶対値が液冷媒延長配管内容積Ｖ_PLに相当する。よって、図８（ｂ）の傾きの絶対値を求めることにより、液冷媒延長配管内容積Ｖ_PLを算出でき、また、（２）式よりガス冷媒延長配管内容積Ｖ_PGも算出できる。

以上により、延長配管内容積の算出原理が明らかになったところで、具体的な算出手順について説明する。

各運転データに基づき算出した算出結果データ群（延長配管密度ρ_P、延長配管以外の冷媒量Ｍ_{r_otherP}）を、延長配管密度ρ_Pを横軸、延長配管以外の冷媒量Ｍ_{r_otherP}を縦軸としたＸＹ座標上に算出結果データ群の各点をプロットすると、次の図９に示すようになる。

図９は、延長配管密度ρ_Pを横軸、延長配管以外の冷媒量Ｍ_{r_otherP}を縦軸としたＸＹ座標上に複数点をプロットした状態を示す図である。尚、ＸＹ座標上にプロットされる各点は、運転データ取得条件を満たした運転データに基づく点であり、冷媒回路１０が安定した状態のデータである。
図９の各プロット点を元に、最小二乗法を用いて線形の近似式を作成する。線形の近似式の傾きの絶対値が液冷媒延長配管内容積Ｖ_PLとなり、図９の例の場合、０．０２０６となる。線形の近似式の作成方法については後述する。

以上により、複数の運転データから液冷媒延長配管内容積Ｖ_PLを算出する方法が明らかになったところで、図６のフローチャートの説明に戻る。

ステップＳ３０において、運転データを複数取得したと判断した場合、各運転データに基づき算出した算出結果データ群（延長配管密度ρ_P、延長配管以外の冷媒量Ｍ_{r_otherP}）を記憶部３ｃから読み出す。そして、演算部３ｂは、読み出した算出結果データ群に基づいて近似式の算出を行う（Ｓ３１）。そして、延長配管内容積決定条件を満たすか否かを判断する（Ｓ３２）。延長配管内容積決定条件を満たさない場合は、図５のステップＳ２に戻り、延長配管内容積決定条件を満たす場合は、ステップＳ３３の処理に入る。

ここで、延長配管内容積決定条件は、以下の通りである。
第１の条件：近似式算出に使用する算出結果データ群は、冷媒延長配管密度ρ_Pの最大値と最小値の差が任意の値以上。
第２の条件：算出された液冷媒延長配管内容積Ｖ_PLには上限値、下限値を持つ。
第３の条件：第１条件を満たす各データに基づき作成した近似式に対してある任意の幅のデータ使用範囲を設け、その範囲内のデータを逸脱するデータがある場合、そのデータは排除して再度近似式を作成する。

これらの条件を満たすときの液冷媒延長配管内容積を、最終的な液冷媒延長配管内容積Ｖ_PLの算出結果として決定する。

第１の条件を設定する理由は、近似式を算出する際に使用する冷媒延長配管密度ρ_Pの値が互いに近い値である場合、少しの誤差で近似式の傾きが大きく変化してしまうことが挙げられる。しかし、第１の条件に示すように近似式算出に使用する冷媒延長配管密度ρ_Pの値の幅を広く取る条件を加えることで、傾きの変化幅を小さくすることができ、センサーによる計測誤差（機器誤差、周囲環境により生じる誤差）の影響をのりにくくすることができる。よって、ステップＳ３１にて近似式を算出する際に使用した算出結果データ群が第１の条件を満たさない場合は、その近似式は破棄して液冷媒延長配管内容積Ｖ_PLの決定は行わない。尚、第１の条件をステップＳ３０に組み込み、冷媒延長配管密度ρ_Pの最大値と最小値の差が任意の値以上ある算出結果データ群が得られたとき、近似式算出処理に入るようにしてもよい。

また、第２の条件を設定する理由は、液冷媒延長配管内容積Ｖ_PLにはあらかじめ機器により内容積の上下限値が定められており、その値を逸脱してしまう場合があることが挙げられる。しかし、第２の条件に示すように、算出した液冷媒延長配管内容積Ｖ_PLに上下限値をもたせることにより、冷媒量の誤算出を防ぐことができる。

また、第３の条件を設定する理由は、データの誤差の大きなデータを取得した場合、そのデータの影響で傾きが安定しなくなることが挙げられる。しかし、第３の条件に示すように第１条件を満たす各データに基づき作成した近似線から値が大きく異なるデータを除外して再度近似線を求めることにより、誤差の影響を低減して精度の高い近似式を得ることができる。

これらの第１〜第３の条件を満足する場合のみ、近似式から液冷媒延長配管内容積Ｖ_PLを決定する（Ｓ３３）。尚、第１〜第３の条件の全てを満足することが好ましいが、これに限定するものではない。そして、上記（２）式によりガス冷媒延長配管７の内容積Ｖ_PGを算出する（Ｓ３４）。そして、ステップＳ３３にて算出した液冷媒延長配管内容積Ｖ_PLとガス冷媒延長配管内容積Ｖ_PGとを用いて全冷媒量Ｍ_rを算出する。全冷媒量Ｍ_rの算出方法は、後述する。次いで、上記の処理により算出した液冷媒延長配管内容積Ｖ_PLと、ガス冷媒延長配管内容積Ｖ_PGと、基準冷媒量（初期充填量が既知の場合は初期充填量）Ｍ_rSTDとをメモリ等の記憶部３ｃに記録して、初期学習を終了する。

（線形近似式の作成方法(最小２乗法)）
以下、図６のステップＳ３１における線形の近似式の作成方法を下記に示す。

計測点がＸの時、Yと関数値f(Ｘ)の差（Y−f(Ｘ))を計算し、差の２乗が全計測点で小さければ、Yとf(Ｘ)は近い値となる。差の２乗の合計Ｔは次式（７）式となる。

次の（８）式のＴ(合計)が最小となる関数の係数（ａ，ｂ）を求める。（６）式を（７）式に代入すると下記（８）式となる。

上記（８）式のＴを係数(ａ，ｂ)で微分した式が０のとき、（８）式のＴは最小となる。
すなわち、次の（９）式と（１０）式が得られ、

これを解いて、整理すると次式（１１）のような２元連立方程式ができる。

２元連立方程式は下記マトリックス(行列)式（１２）で表記できる。

この行列式を（１３）式に示すように解き、行列Ｘを算出し、係数ａ，ｂを算出する。この係数ａが液冷媒延長配管内容積Ｖ_PLとなる。

（全冷媒量Ｍ_rの算出方法）
本実施形態における冷媒量算出方法について冷房運転を例に説明する。また、暖房運転においても同様の手法により全冷媒量を算出することができる。

まず、冷媒回路１０を構成する各構成要素の運転状態量から、各構成要素の冷媒量を演算し、冷媒回路１０に存在する全冷媒量Ｍ_rを演算する方法を示す。

全冷媒量Ｍ_rは次の（１４）式に示すように、各要素の冷媒量を各要素の運転状態から求め、その総和として得る。

ここで、Ｍ_rc：凝縮器冷媒量、Ｍ_re：蒸発器冷媒量、Ｍ_rPL：液冷媒延長配管冷媒量、Ｍ_rPG：ガス冷媒延長配管冷媒量、Ｍ_rACC：アキュムレーター冷媒量、Ｍ_rOIL：油溶解冷媒量

以下、各要素それぞれの冷媒量の算出方法について順次説明する。

（１）室外熱交換器２３(凝縮器)の冷媒量Ｍ_rcの算出
室外熱交換器２３は凝縮器として機能している。図１０は凝縮器内での冷媒状態の概略を示した図である。凝縮器入口では圧縮機２１の吐出側の過熱度が０度より大きくなるため、冷媒は気相となっており、また、凝縮器出口では過冷却度が０度より大きくなるため、冷媒は液相となっている。凝縮器では、温度Ｔ_dの気相状態である冷媒が、温度ＴＡの室外空気によって冷却され、温度Ｔ_csgの飽和蒸気となり、二相状態で潜熱変化により凝縮して温度Ｔ_csｌの飽和液となり、さらに冷却されて温度Ｔ_scoの液相となる。

凝縮器冷媒量Ｍ_rc[kg]は次の（１５）式で表される。

凝縮器内容積Ｖ_c[m³]は装置仕様であるため既知である。凝縮器の平均冷媒密度ρ_c[kg/m³]は次の（１６）式で示される。

ここで、Ｒ_cg、Ｒ_cs、Ｒ_cl[−]はそれぞれ気相、二相、液相の容積割合を示す。ρ_cg、ρ_cs、ρ_cl[kg/m³]はそれぞれ気相、二相、液相の平均冷媒密度を表す。凝縮器の平均冷媒密度を算出するためには、各相の容積割合及び平均冷媒密度を算出する必要がある。

（１．１）凝縮器の気相、二相、液相それぞれの平均冷媒密度の算出
（ａ）気相の平均冷媒密度ρ_cgの算出
気相平均冷媒密度ρ_cgは、例えば凝縮器の入口密度ρ_dと、凝縮器における飽和蒸気密度ρ_csgとの平均であり、次の（１７）式によって求める。

ここで、凝縮器入口密度ρ_dは、凝縮器入口温度（吐出温度Ｔ_dに相当）と圧力（吐出圧力Ｐ_dに相当）より演算することができる。また、凝縮器における飽和蒸気密度ρ_csgは凝縮圧力（吐出圧力Ｐ_d）より演算することができる。

（ｂ）二相の平均冷媒密度ρ_csの算出
二相の平均冷媒密度ρ_csは、次の（１８）式で表される。

ここで、ｘは冷媒の乾き度[−]、ｆ_cgは凝縮器におけるボイド率[−]である。ｆ_cgは次の（１９）式で表される。

ここで、ｓはスリップ比[−]である。スリップ比ｓの演算式はこれまでに多くの実験式が提案されており、質量流束Ｇｍ_r[kg/(m²s)]、吐出圧力Ｐ_d、乾き度ｘの関数として次の（２０）式で表される。

（ｃ）液相の平均冷媒密度ρ_clの算出
液相平均冷媒密度ρ_clは、例えば凝縮器の出口密度ρ_scoと、凝縮器における飽和液密度ρ_cslとの平均であり、次の（２１）式によって求める。

ここで、凝縮器の出口密度ρ_scoは液側温度センサー２０３から得られる凝縮器出口温度Ｔ_scoと圧力（吐出圧力Ｐ_dに相当）より演算することができる。また、凝縮器における飽和液密度ρ_csl は、圧縮機出口の圧力を飽和換算して求めることができる。

質量流束Ｇｍ_rは圧縮機の運転周波数によって変化するため、本手法でスリップ比ｓを計算することによって、圧縮機の運転周波数に対する演算冷媒量Ｍ_rの変化を検出することが可能となる。

以上により、凝縮器の平均冷媒密度を算出するために必要な、気相、二相、液相の平均冷媒密度ρ_cg、ρ_cs、ρ_cl[kg/m³]が算出された。

（１．２）凝縮器の気相、二相、液相それぞれの容積割合の算出
次に、凝縮器の気相、二相、液相の各相における容積割合（Ｒ_cg：Ｒ_cs：Ｒ_cl）[−]の計算方法について説明する。容積割合は伝熱面積の比によって表されるため、次の（２２）式が成り立つ。

ここで、Ａ_cg、Ａ_cs、Ａ_clはそれぞれ凝縮器における気相、二相、液相の伝熱面積[m²]、Ａcは凝縮器の伝熱面積[m²]である。また、気相、二相、液相でのそれぞれの領域での比エンタルピー差をΔＨ[kJ/kg]とし、冷媒と熱交換する媒体との平均温度差をΔＴｍ[℃]とすると、熱収支バランスより、各相において以下の（２３）式が成り立つ。

ここで、Ｇ_rは冷媒の質量流量[kg/h]、Ａは伝熱面積[m²]、Ｋは熱通過率[kW/(m²・℃)]である。各相において流出する熱流束を一定と仮定すると、熱通過率Ｋが一定となり、容積割合は比エンタルピー差ΔＨ[kJ/kg]、冷媒と室外空気の温度差ΔＴ[℃]で割った値に比例する。

しかしながら、風速分布により、パスごとに、風が当たらない場所は液相が少なく、風が当たりやすい場所は伝熱が促進されるために液相が多くなり、冷媒が偏在化すると考えられる。また、液相では冷媒と室外空気との間の温度差が小さいため、気相、二相の状態よりも熱流束が小さくなっていると考えられる。そこで、各相の容積割合を算出する際に、液相部に対して凝縮器液相割合補正係数β[−]を乗じて前記の現象に対する補正を行う。以上から、次の（２４）式が導出される。

ここで、ΔＨ_cg、ΔＨ_cs、ΔＨ_clはそれぞれ気相、二相、液相での冷媒の比エンタルピー差[kJ/kg]、ΔＴ_cg、ΔＴ_cs、ΔＴ_clはそれぞれ各相と室外空気との温度差[℃]である。

ここで、凝縮器液相割合補正係数βは測定データにより求められる値であり、機器仕様、特に凝縮器仕様によって変化する値である。

ΔＨ_cgは凝縮器入口の比エンタルピー（圧縮機２１の吐出比エンタルピーに相当）から飽和蒸気の比エンタルピーを差し引くことによって求める。吐出比エンタルピーは吐出圧力Ｐ_d及び吐出温度Ｔ_dを演算することによって得られ、凝縮器における飽和蒸気の比エンタルピーは凝縮圧力（吐出圧力Ｐ_dに相当）より演算することができる。

ΔＨ_csは凝縮器における飽和蒸気の比エンタルピーから凝縮器における飽和液の比エンタルピーを差し引くことによって求める。凝縮器における飽和液の比エンタルピーは凝縮圧力（吐出圧力Ｐ_dに相当）より演算することができる。

ΔＨ_clは凝縮器における飽和液の比エンタルピーから凝縮器出口の比エンタルピーを差し引くことによって得られる。凝縮器出口の比エンタルピーは凝縮圧力（吐出圧力Ｐ_dに相当）及び凝縮器出口温度Ｔ_scoを演算することによって得られる。

気相と室外空気との温度差ΔＴ_cg[℃]は例えば室外空気の温度変化が殆どないと仮定すると、凝縮器入口温度（吐出温度Ｔ_dに相当）と凝縮器における飽和蒸気温度Ｔ_csg[℃]と室外空気の入口温度Ｔ_ca[℃]を用いて、対数平均温度差として次の（２５）式で表せる。

尚、凝縮器における飽和蒸気温度Ｔ_csgは凝縮圧力（吐出圧力Ｐ_dに相当）より演算することができる。

二相と室外空気との平均温度差ΔＴ_csは凝縮器における飽和蒸気温度Ｔ_csg及び飽和液温度Ｔ_cslを用いて次の（２６）式で表される。

凝縮器における飽和液温度Ｔ_cslは凝縮圧力（吐出圧力Ｐ_dに相当）より演算することができる。

液相と室外空気との平均温度差ΔＴ_clは凝縮器出口温度Ｔ_scoと凝縮器における飽和液温度Ｔ_csｌと吸込外気温度を用いて、対数平均温度差として次の（２７）式で表せる。

以上により、各相における容積割合（Ｒ_cg：Ｒ_cs：Ｒ_cl）を算出することが可能となる。

以上のようにして各相における平均冷媒密度及び容積割合を算出することが可能となり、凝縮器平均冷媒密度ρ_cを算出することができる。

（２）延長配管の冷媒量Ｍ_rPL、Ｍ_rPGの算出
液冷媒延長配管冷媒量Ｍ_rPL[kg]及びガス冷媒延長配管冷媒量Ｍ_rPG[kg]はそれぞれ次の（２８）式、（２９）式で表される。

ここで、ρ_PLは、例えば液冷媒延長配管入口温度（凝縮器出口温度Ｔ_scoに相当）と液冷媒延長配管入口圧力（吐出圧力Ｐ_dに相当）を演算して求められる。

また、ρ_PGは、例えばガス冷媒延長配管出口温度（吸入温度Ｔｓに相当）と液冷媒延長配管出口圧力（吸入圧力Ｐｓに相当）を演算して求められる。Ｖ_PL及びＶ_PGはそれぞれ液冷媒延長配管内容積[m³]及びガス冷媒延長配管内容積[m³]であり、初期学習により得られた値を用いる。

（３）室内熱交換器４２Ａ、４２Ｂ（蒸発器）の冷媒量Ｍ_reの算出
室内熱交換器４２Ａ、４２Ｂは蒸発器として機能している。図１１は、蒸発器内での冷媒状態の概略を示した図である。蒸発器入口では、冷媒は二相となっており、蒸発器出口では、圧縮機２１の吸入側の過熱度が０度より大きくなっているため、冷媒は気相となっている。蒸発器入口において、温度Ｔ_ei[℃]の二相状態である冷媒は、温度ＴＡ[℃]の室内吸込空気によって加熱され、温度Ｔ_esg[℃]の飽和蒸気となり、さらに加熱されて温度Ｔｓ[℃]の気相となる。蒸発器冷媒量Ｍ_re[kg]は次の（３０）式で表される。

ここで、Ｖ_eは蒸発器内容積[m³]であり、機器仕様であるため、既知である。ρ_eは蒸発器平均冷媒密度[kg/m³]であり、次の（３１）式で表される。

ここで、Ｒ_eg、Ｒ_esはそれぞれ気相、二相の容積割合[−]、ρ_es、ρ_egは気相、二相の平均冷媒密度[kg/m³]を表す。蒸発器の平均冷媒密度を算出するためには、各相の容積割合及び平均冷媒密度を算出する必要がある。

（３．１）蒸発器の気相、二相それぞれの平均冷媒密度の算出
（ａ）蒸発器における二相平均冷媒密度ρ_es[kg/m³]の算出
二相平均冷媒密度ρ_esは、次の（３２）式で表される。

ここで、ｘは冷媒の乾き度[−]、ｆ_egは蒸発器におけるボイド率[−]である。ｆ_egは、次の（３３）式で表される。

ここで、ｓはスリップ比[−]である。スリップ比ｓの演算式はこれまでに多くの実験式が提案されており、質量流束ＧＭ_r[kg/(m²s)]、吸入圧力Ｐｓ、乾き度ｘの関数として次の（３４）式で表される。

質量流束Ｇｍ_rは圧縮機の運転周波数によって変化するため、本手法でスリップ比ｓを計算することによって、圧縮機の運転周波数に対する演算冷媒量Ｍ_rの変化を検出することが可能となる。

（ｂ）蒸発器における気相平均冷媒密度ρ_eg[kg/m³]の算出
蒸発器における気相平均冷媒密度ρ_egは、例えば蒸発器における飽和蒸気密度ρ_esｇと蒸発器出口密度との平均であり、次の（３５）式によって求める。

ここで、蒸発器における飽和蒸気密度ρ_esgは蒸発圧力（吸入圧力Ｐｓに相当）より演算することができる。蒸発器出口密度（吸入密度ρｓに相当）は、蒸発器出口温度（吸入温度Ｔｓに相当）と圧力（吸入圧力Ｐｓに相当）より演算することができる。

以上により、蒸発器の平均冷媒密度を算出するために必要な、二相、気相の平均冷媒密度ρ_es、ρ_eg[kg/m³]が算出された。

（３．２）蒸発器の二相、気相それぞれの容積割合の算出
次に、各相における容積割合の計算方法について説明する。容積割合は伝熱面積の比によって表されるため、次の（３６）式が成り立つ。

ここで、Ａ_es、Ａ_eg、はそれぞれ蒸発器における二相、気相の伝熱面積、Ａｅは蒸発器の伝熱面積である。また、二相、気相でのそれぞれの領域での比エンタルピー差をΔＨとし、冷媒と熱交換する媒体との平均温度差をΔＴｍとすると、熱収支バランスより、各相において以下の（３７）式が成り立つ。

ここで、Ｇ_rは冷媒の質量流量[kg/h]、Ａは伝熱面積[m²]、Ｋは熱通過率[kW/(m²・℃)]である。各相において流出する熱流束を一定と仮定すると、熱通過率Ｋが一定となり、容積割合は比エンタルピー差ΔＨ[kJ/kg]、冷媒と室外空気の温度差ΔＴ[℃]で割った値に比例し、次の比例式（３８）が成り立つ。

ΔＨ_esは蒸発器における飽和蒸気の比エンタルピーから蒸発器入口比エンタルピーを差し引くことによって求める。蒸発器における飽和蒸気の比エンタルピーは蒸発圧力（吸入圧力に相当）を演算して得られ、蒸発器入口比エンタルピーは凝縮器出口温度Ｔ_scoより演算することができる。

ΔＨ_egは蒸発器出口の比エンタルピー（吸入比エンタルピーに相当）から蒸発器における飽和蒸気の比エンタルピーを差し引くことによって求める。蒸発器出口の比エンタルピーは出口温度（吸入温度Ｔｓに相当）及び圧力（吸入圧力Ｐｓに相当）を演算することによって得られる。

蒸発器における二相と室内空気との平均温度差ΔＴ_esは、例えば、室内空気の温度変化が殆どないと仮定すると、次の（３９）式で表される。

ここで、蒸発器における飽和蒸気温度Ｔ_esgは蒸発圧力（吸入圧力Ｐｓに相当）を演算して得られる。蒸発器入口温度Ｔ_eiは蒸発圧力（吸入圧力Ｐｓに相当）より演算することができる。Ｔ_eaは、室内空気温度である。

気相と室内空気との平均温度差ΔＴ_egは対数平均温度差として次の（４０）式で表される。

ここで、蒸発器出口温度Ｔ_egは吸入温度Ｔｓとして得られる。

以上により、二相と気相の容積割合（Ｒ_es：Ｒ_eg）を算出することが可能となる。

以上のようにして、各相における平均冷媒密度及び容積割合を算出することが可能となり、蒸発器平均冷媒密度ρ_eを算出することができる。

（４）アキュムレーター冷媒量Ｍ_rACCの算出
アキュムレーター入口及び出口では、圧縮機２１の吸入側の過熱度が０度より大きくなっているため、冷媒は気相となっている。アキュムレーター冷媒量Ｍ_rACC[kg]は次の（４１）式で表される。

ここで、Ｖ_ACCはアキュムレーター内容積[m³ ]であり、機器仕様によって決まるため、既知の値である。ρ_ACCはアキュムレーター平均冷媒密度[kg/m³ ]であり、アキュムレーター入口温度（吸入温度Ｔｓに相当）と入口圧力（吸入圧力Ｐｓに相当）を演算して求められる。

（５）冷凍機油に溶解している冷媒量Ｍ_rOILの算出
冷凍機油に溶解している冷媒の量Ｍ_rOIL[kg]は、次の（４２）式で表される。

ここで、Ｖ_OILは冷媒回路内に存在する冷凍機油の体積[m³]であり、機器仕様であるため、既知である。ρ_OIL及びφ_OILはそれぞれ冷凍機油の密度[kg/m³]及び油に対する冷媒の溶解度[−]である。大部分の冷凍機油が圧縮機及びアキュムレーターに存在しているとすると、冷凍機油密度ρ_OILは一定値で扱え、また、油に対する冷媒の溶解度φ[−]は次の（４３）式にて示すように、吸入温度Ｔｓと吸入圧力Ｐｓを演算して求められる。

以上により、（１）凝縮器冷媒量Ｍ_rcと、（２）延長配管冷媒量Ｍ_P（液冷媒延長配管冷媒量Ｍ_rPLとガス冷媒延長配管冷媒量Ｍ_rPGの加算量）と、（３）蒸発器冷媒量Ｍ_reと、（４）アキュムレーター冷媒量Ｍ_rACCと、（５）油溶解冷媒量Ｍ_rOILとを、計算することが可能となる。これら各冷媒量を全て加算することにより全冷媒量Ｍ_rを求めることができる。

補正方法は液相部に関係した補正を実施していれば、上述した方法に限定されず、補正箇所が多いほど、冷媒量を高精度に演算することが可能になる。

以上説明したように本実施の形態では、通常運転中に運転データ取得条件を満たす運転状態となると、そのときの運転データを初期学習用の運転データとして自動的に順次取得する。そして、各運転データのそれぞれに基づいて延長配管以外の冷媒量と延長配管密度とを算出し、この算出結果データ群に基づいて延長配管内容積を算出する。よって、冷媒延長配管の内容積を算出するための特定の運転を行うことなく、通常運転中の運転データを用いて冷媒延長配管の内容積を算出することができる。また、単に通常運転を開始するだけで、冷媒延長配管の内容積の算出と冷媒漏洩検知とが自動的に行なわれるため、従来のように特定運転を実施させる手間が不要となる。

また、冷凍空調装置１が既設のものであり、冷媒延長配管の内容積が不明であっても、初期学習を行うことにより、通常運転時の運転データに基づき冷媒延長配管の内容積および冷媒延長配管の冷媒量を容易に算出できる。したがって、冷媒延長配管の内容積の算出や冷媒漏洩の有無の判定を行うにあたり、冷媒延長配管の情報を入力する手間を極力減らすことができる。

また、初期学習を行う際には、初期学習開始条件を満たすかどうかを判断するようにしており、すなわち、アキュムレーター２４内に余剰液冷媒が溜まっていない運転状態のときの運転データに基づいて冷媒延長配管の内容積を最終的に算出している。このため、冷媒延長配管の内容積および基準冷媒量の算出を正確に行うことができる。よって、冷媒延長配管内の冷媒量を高精度に算出でき、引いては冷凍空調装置内の全冷媒量の算出および冷媒漏洩検知を精度良く行うことができる。その結果、冷媒漏洩を早急に検知することが可能となり、自然環境はもとより冷凍空調装置自体の損傷も防ぐことができる。

また、算出結果データ数が少ないと、延長配管内容積の算出結果に様々な誤差の影響が加わる可能性があるが、ここでは算出結果データ群に基づいて延長配管内容積を算出するため、誤差の影響をのりにくくすることができる。

また、算出結果データ群から延長配管内容積を算出するに際しては、算出結果データ群に基づいて冷媒延長配管密度と延長配管以外の冷媒量との関係を示す近似式を作成し、その近似式の傾きを冷媒延長配管の内容積として算出するようにしている。これにより、冷媒延長配管の内容積を容易に算出することが可能である。

また、冷媒延長配管には、液冷媒延長配管６とガス冷媒延長配管７とがあり、通常運転では両方の配管の密度が変動する。よって、両方の配管密度変動を考慮した延長配管密度ρ_Pを算出する必要がある。延長配管密度ρ_Pの算出に際しては、ガス冷媒延長配管７の内容積が液冷媒延長配管６の内容積に容積比αを乗算した値に等しいことを示す関係式（上記（２）式）を用いることにより、上記（１）式により算出することができる。

また、延長配管内容積決定条件を満たすときの冷媒延長配管内容積を、最終的な冷媒延長配管内容積の算出結果として決定するようにしている。よって、通常運転時に得られる様々な誤差の乗った運転データを使用しても、誤差の影響が少なく、高精度に冷媒延長配管内容積を算出でき、算出結果の信頼性を高めることができる。

また、運転データ取得条件として上記（Ａ）〜（Ｃ）の条件を指定し、冷媒サイクルの動作が安定している運転状態を指定している。よって、冷媒延長配管の内容積の算出を精度良く行うことができる。

なお、上記実施の形態では、冷媒漏洩の有無を判定するに際し、ステップＳ９にて、基準冷媒量（初期充填量）Ｍ_rSTDと全冷媒量Ｍ_rとを比較することにより判定するようにしていたが、以下の方法も採用できる。冷媒漏洩率（適正冷媒量に対する演算全冷媒量比）ｒ[%]を用いて判定する。冷媒漏洩率ｒは、初期学習で得た初期充填量Ｍ_rSTDと、ステップＳ８で算出した全冷媒量Ｍ_rとを用いて次の（４４）式により算出する。

判定部３ｄは、算出した冷媒漏洩率ｒと、予め記憶部３ｃに取得しておいた閾値ｘ[%]とを比較し、ｒ＜Ｘであれば冷媒漏洩無し、Ｘ＜ｒであれば冷媒漏洩有りと判定する。この方法の、冷媒量算出時にセンサー誤差等により値が変化する場合があるため、それらを考慮に入れた上で閾値を決定する。冷媒漏洩が無い場合にはステップＳ１０で冷媒量が正常であることを発報する。冷媒漏洩が有る場合には、ステップＳ１１で冷媒漏洩があることを発報する。

冷媒漏洩有りの発報の際には、ディスプレイ等の表示手段に冷媒漏洩率ｒを出力させることによって、作業者が冷媒回路内の冷媒量の状態を確認しやすくなる。

また、冷媒漏洩率ｒを表示させておくことによって、作業者がより詳細に装置の状態を把握することが可能となり、メンテナンス性の向上を図ることができる。

また、冷凍空調装置をネットワークに接続して冷媒量判定システムを構成してもよい。具体的には、冷凍空調装置の各構成機器を管理して運転データを電話回線、ＬＡＮ回線、無線などの外部との通信を行い取得する管理装置としてのローカルコントローラを接続する。そして、このローカルコントローラを冷凍空調装置の運転データを受信する情報管理センターの遠隔サーバにネットワークを介して接続する。また、遠隔サーバに運転状態量を記憶するディスク装置等の記憶装置を接続する。このようにすることによって、冷媒量判定システムを構成できる。例えば、ローカルコントローラを冷凍空調装置の運転状態量を取得する測定部および運転状態量を演算する演算部とし、記憶装置を記憶部とし、遠隔サーバを比較部、判定部として機能させる等の構成が考えられる。この場合には、冷凍空調装置には現在の運転状態量から演算冷媒量及び冷媒漏洩率を演算比較する機能を有しておく必要がなくなる。また、このように遠隔監視できるシステムを構成することによって、定期メンテナンス時に、作業者が現地に赴いて冷媒漏洩の有無を確認する作業の必要が無くなるため、機器の信頼性、操作性が向上する。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。例えば、上述の実施形態では、冷暖切り換え可能な冷凍空調装置に本発明を適用した例を説明したが、これに限定されず、冷房もしくは暖房専用の冷凍空調装置に本発明を適用してもよい。また、上述の実施形態では、それぞれ１台の熱源ユニット及び利用ユニットを備えた冷凍空調装置を例としたが、これに限定されず、それぞれ複数台の熱源ユニット及び利用ユニットを備えた冷凍空調装置に本発明を適用してもよい。

また、本実施形態では圧縮機２１の吸入側の過熱度を０度より大きくすることによってアキュムレーター２４内をガス冷媒で満たされるようにしているが、アキュムレーター２４に液冷媒が混入している場合においても、例えばアキュムレーター２４の液面を検知するセンサーを付加し、液面検知を行うことによって、液及びガス冷媒の体積比が既知となるため、アキュムレーター２４に存在する冷媒量を演算することが可能となる。

また、上記初期学習により、冷媒延長配管の長さ等の情報を入力する手間を極力減らしつつ、冷媒延長配管内容積を通常運転データから算出することができる。そして、出力部３ｈから冷媒漏洩有無データを通信線を介して管理センター等に送信することで、常時遠隔監視を行うことができる。したがって、突然の冷媒漏洩に対しても機器の損傷や能力低下などの異常が生じる前にすぐに対応することが可能であり、冷媒漏洩が進行するのを極力抑えることができる。これにより、冷凍空調装置１の信頼性も向上し、かつ冷媒が流出による環境状態悪化も極力防ぐことができ、さらに、冷媒漏洩により少ない冷媒量で無理な運転が続く不都合を防止できるため、冷凍空調装置１の長寿命化も可能である。

また、上記の説明では、冷媒漏洩の有無を判定する場合について説明したが、冷媒充填時等において、冷媒量が過多になっていないかどうかの判定にも本発明を適用できる。

１ 冷凍空調装置、２ 室外ユニット、３ 制御部、３ａ 測定部、３ｂ 演算部、３ｃ 記憶部、３ｄ 判定部、３ｅ 駆動部、３ｆ 表示部、３ｇ 入力部、３h 出力部、４Ａ，４Ｂ 室内ユニット（利用ユニット）、６ 液冷媒延長配管、６Ａ 液主管、６ａ 液枝管、７ ガス冷媒延長配管、７Ａ ガス主管、７ａ ガス枝管、１０ 冷媒回路、１０ａ 室内側冷媒回路、１０ｂ 室内側冷媒回路、１０ｃ 室外側冷媒回路、１０ｚ 主冷媒回路、２１ 圧縮機、２２ 四方弁、２３ 室外熱交換器、２４ アキュムレーター、２６ 過冷却器、２７ 室外ファン、２８ 液側閉鎖弁、２９ ガス側閉鎖弁、３１ 室外側制御部、３２ａ 室内側制御部、３３ａ 吸入温度センサー、３３ｂ 吐出温度センサー、３３ｃ 室外温度センサー、３３ｄ 液管温度センサー、３３ｅ 液側温度センサー、３３ｆ ガス側温度センサー、３３g 室内温度センサー、３３ｈ 液側温度センサー、３３ｉ ガス側温度センサー、３３ｊ 室内温度センサー、３３ｋ 熱交温度センサー、３３ｌ 液側温度センサー、３３ｚ バイパス温度センサー、３４ａ 吸入圧力センサー、３４ｂ 吐出圧力センサー、４１Ａ、４１Ｂ 膨張弁、４２Ａ、４２Ｂ 室内熱交換器、４３Ａ、４３Ｂ 室内ファン、５１ａ 分配器、５２ａ 分配器、７１ バイパス回路、７２ バイパス流量調整弁。

Claims (11)

1. 熱源ユニットである室外ユニットと利用側ユニットである室内ユニットとが、冷媒延長配管で接続される冷媒回路と、
   前記冷媒回路の主要部の温度と圧力とを運転データとして計測する計測部と、
   運転データを取得するときの運転データ取得条件を有し、通常運転中において前記計測部により計測された運転データが示す運転状態が前記運転データ取得条件を満たす状態となる度に、そのときの運転データを初期学習用の運転データとして取得し、該初期学習用の運転データに基づいて延長配管以外の冷媒量と延長配管密度とを算出する処理を行い、この処理により算出された算出結果データ群と、前記冷媒延長配管を構成するガス冷媒延長配管と液冷媒延長配管との容積比とに基づいて前記ガス冷媒延長配管と前記液冷媒延長配管とのそれぞれの内容積を算出し、その算出した延長配管内容積と前記初期学習用の運転データとに基づいて前記冷媒回路からの冷媒漏洩の判断の基準となる基準冷媒量を算出する演算部と、
   前記延長配管内容積と前記基準冷媒量とを記憶する記憶部と、
   該記憶部に記憶された前記延長配管内容積と通常運転中に前記計測部により計測された運転データとに基づいて前記冷媒回路内の全冷媒量を算出し、算出した全冷媒量と前記記憶部に記憶された前記基準冷媒量とを比較して冷媒漏洩の有無を判定する判定部と
   を備えたことを特徴とする冷凍空調装置。
2. 前記演算部は、前記算出結果データ群に基づいて延長配管密度と延長配管以外の冷媒量との関係を示す近似式を作成し、その近似式の傾きの絶対値を延長配管内容積として算出することを特徴とする請求項1記載の冷凍空調装置。
3. 前記延長配管は液冷媒延長配管とガス冷媒延長配管とを有しており、
   前記演算部は、ガス冷媒延長配管の内容積が液冷媒延長配管の内容積に所定係数を乗算した値に等しいことを示す関係式の前記所定係数を、運転データから算出したガス冷媒延長配管密度に乗算し、その乗算値に、運転データから算出した液冷媒延長配管密度を加算した値を、前記延長配管密度として算出することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の冷凍空調装置。
4. 前記演算部は、冷媒延長配管密度の最大値と最小値の差が任意の値以上ある算出結果データ群を使用して算出した延長配管内容積を、最終的な延長配管内容積の算出結果として決定することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の冷凍空調装置。
5. 前記演算部は、算出した延長配管内容積が、予め設定された上限値及び下限値の範囲内にあるとき、この延長配管内容積を、最終的な延長配管内容積の算出結果として決定することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の冷凍空調装置。
6. 前記演算部は、作成した近似線に対して、延長配管以外の冷媒量の上限値と下限値の間の任意の幅のデータ使用範囲を設け、その範囲を逸脱するデータを除外して近似線の再計算を行い、この再計算後の近似式の傾きの絶対値を最終的な延長配管内容積の算出結果として決定することを特徴とする請求項２記載の冷凍空調装置。
7. 通信線を用いて、冷媒漏洩の有無を管理センターに送信する遠隔監視機能を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の冷凍空調装置。
8. 前記運転データ取得条件は、冷凍空調装置の要素機器である圧縮機の運転周波数と、膨張弁開度と、室内外熱交換器に取り付けられているファンの回転数のそれぞれの運転状態の変動が、それぞれある一定の範囲内に全て収まることを条件の一つとしていることを特徴とする請求項1乃至請求項７の何れか一項に記載の冷凍空調装置。
9. 前記運転データ取得条件は、冷媒回路の高圧冷媒圧力を検出する高圧圧力センサーの値がある一定値以上で、且つ冷媒回路の低圧冷媒圧力を検出する低圧圧力センサーの値がある一定値以下であることを条件の一つとしていることを特徴とする請求項1乃至請求項７の何れか一項に記載の冷凍空調装置。
10. 前記運転データ取得条件は、室内ユニット内の室内熱交換器における冷媒温度と室内温度との差異の変動幅が一定値以内であり、且つ、室外ユニット内の室外熱交換器における冷媒温度と室外温度との差異の変動幅が一定値以内であることを特徴とする請求項1乃至請求項７の何れか一項に記載の冷凍空調装置。
11. 前記判定部の判定結果を外部に送信する出力部を備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項１０の何れか一項に記載の冷凍空調装置。

Images