JP6903233B2 - 室外機および冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

この発明は、室外機および冷凍サイクル装置に関し、特に非共沸混合冷媒を使用する室外機および冷凍サイクル装置に関する。

近年、地球温暖化防止の観点から、空気調和装置において、単一の成分からなる冷媒に地球温暖化係数（ＧＷＰ：Global Warming Potential）がより低い他の冷媒を混ぜてＧＷＰを低下させた混合冷媒が用いられることがある。混合冷媒の中には、共沸混合冷媒と非共沸混合冷媒とがある。

共沸混合冷媒は、複数成分の冷媒をある一定の比率で混合すると一定の沸点を持ち、気相、液相での組成が同一になり、あたかも一成分であるかのような相変化を示す。これに対して、非共沸混合冷媒は、露点と沸点が分離した単なる混合物としての性質しか有しない。非共沸混合冷媒は冷凍サイクルに使用した場合、ガス相と液相に分離すると、ガス相、液相部分の各冷媒の組成が封入した組成から変動する。

特開平８−１５２２０８号公報（特許文献１）には、冷凍サイクル内を循環する非共沸混合冷媒の組成が変化しても、適正な運転状態を保つことができる冷凍・空調装置が開示されている。

特開平８−１５２２０８号公報

非共沸混合冷媒を封入する冷凍サイクル装置では、機器内の冷媒封入量とレシーバ内で分離した気相の冷媒量との関係で冷媒組成が変化する。レシーバ内で分離した気相の冷媒は冷媒回路内を循環しないため、冷凍能力を維持するためには循環する冷媒の組成に応じた制御変更を実施する必要がある。レシーバ内の液冷媒の量がわかれば、レシーバ内の気相の冷媒の量もわかるので、特開平８−１５２２０８号公報（特許文献１）に開示された冷凍・空調装置では、レシーバ液量を圧縮機周波数から算出し、それから組成演算を行なっている。

この組成演算の方法は、冷媒封入量が定まっていることが前提である。しかし、冷凍機等の冷凍サイクル装置は現地の機器接続状況（室内機台数、延長配管長）で封入冷媒量が変化する。したがって、機器設計時点で封入冷媒量が想定不能であるので、この組成演算の方法を使用することができない場合がある。

また、レシーバ液量は、室内機運転台数と室内機液冷媒量で決まる。負荷変動（ドアの開閉、人や物の出入り）が小さい条件では室内機運転台数が圧縮機周波数で定まるため、圧縮機周波数に基づいてレシーバ液量が推定可能である。しかし、負荷変動のため圧縮機周波数が変動する場合は、圧縮機周波数から室内機運転台数の推定が不能となるため、レシーバ液量も推定することができない。

この発明の目的は、負荷変動の有無や現地設置状況にかかわらず、非共沸混合冷媒の組成検知が可能であり冷凍能力を維持することができる室外機および冷凍サイクル装置を提供することである。

本開示は、非共沸混合冷媒を室内熱交換器との間で循環させる室外機に関する。室外機は、圧縮機と、室外熱交換器と、レシーバと、液面センサと、記憶装置と、制御装置とを備える。レシーバは、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁および室内熱交換器を含む冷媒回路に封入された冷媒のうち余剰となった非共沸混合冷媒を収容する。液面センサは、レシーバ中の液状態の非共沸混合冷媒の液面レベルを検出するように構成される。記憶装置は、非共沸混合冷媒の冷媒回路への封入量を記憶する。入力部は、記憶装置に封入量を入力するように構成される。制御装置は、液面レベルが変化すると圧縮機および膨張弁を制御することによって圧縮機の吸入側の圧力を変化させる。記憶装置に記憶された封入量が少ないほど、液面レベルが変化した場合の圧縮機の吸入側の圧力の変化量は大きい。

本発明によれば、空調負荷が変動する場合や、現地での配管長や室内機台数がさまざまな場合にも、冷媒の組成検知が可能であり組成に合わせた制御を行なうことによって冷凍サイクル装置が適切な冷凍能力を発揮することができる。

実施の形態１の冷凍サイクル装置の構成を示す図である。 施工時に制御部で実行される制御を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１において、運転時に制御部で実行される制御を説明するためのフローチャートである。 冷媒組成マップの一例を示した図である。 ガス密度と圧力との関係を示したグラフである。 ガス冷媒比率Ｒによってガス密度がどれくらい変化するかを示したグラフである。 実施の形態１の制御を適用しない比較例の場合の低圧冷媒比率と蒸発器の飽和温度の変化との関係を示した図である。 実施の形態１の制御を適用しない比較例の場合の低圧冷媒比率と凝縮器の飽和温度の変化との関係を示した図である。 実施の形態１の制御を適用した場合の低圧冷媒比率と蒸発器の飽和温度の変化との関係を示した図である。 実施の形態１の制御を適用した場合の低圧冷媒比率と凝縮器の飽和温度の変化との関係を示した図である。 実施の形態２の冷凍サイクル装置の構成を示す図である。 実施の形態２において、運転時に制御部で実行される制御を説明するためのフローチャートである。 冷媒漏洩の判定について説明するためのグラフである。 飽和液温度と、ガス冷媒比率との関係を示すグラフである。 実施の形態３の冷凍サイクル装置の構成を示す図である。 冷媒封入量を算出する説明をするための図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１の冷凍サイクル装置の構成を示す図である。この冷凍サイクル装置は、非共沸混合冷媒を使用する。図１を参照して、冷凍サイクル装置１は、圧縮機１０と、室外熱交換器４０と、ファン４１と、膨張弁２１と、室内熱交換器２０と、ファン２２と、レシーバ４２と、液面センサ４３と、圧力センサ４４，４５と、記憶装置５２と、制御部５１と、入力部５３とを備える。

ファン４１は室外熱交換器４０に送風する。ファン２２は室内熱交換器２０に送風する。圧力センサ４４は、圧縮機１０の吸入側圧力（低圧）を検出する。圧力センサ４５は、圧縮機１０の吐出側圧力（高圧）を検出する。

レシーバ４２は、圧縮機１０、室外熱交換器４０、膨張弁２１および室内熱交換器２０に循環させる冷媒のうち余剰となった冷媒を液冷媒として収容する。液面センサ４３は、レシーバ４２の液面レベルを検出するように構成される。液面センサ４３は、例えば、超音波式、静電容量式、フロート式、自己発熱式等の種々の方式のものを使用することができる。また、液面の有無を検出するセンサをレシーバ４２の複数の高さに設置して、液面センサ４３としても良い。

記憶装置５２は、非共沸混合冷媒の冷媒回路への封入量を記憶する。入力部５３は、記憶装置５２に封入量を入力するために用いられる。制御部５１は、封入量と、液面レベルとに基づいて、圧縮機１０および膨張弁２１を制御する。制御部５１は、圧縮機１０の吸入側の圧力を液面レベルの変化に応じて変化させる。制御部５１、記憶装置５２、入力部５３は、制御装置５０を構成する。

室外機２は、これらの構成要素のうち、圧縮機１０と、室外熱交換器４０と、ファン４１と、レシーバ４２と、液面センサ４３と、圧力センサ４４，４５と、制御装置５０とを含む。室内機３は、室内熱交換器２０と、膨張弁２１と、ファン２２とを含む。室外機２と室内機３とは、液配管およびガス配管によって接続されている。

レシーバ４２は、圧縮機１０、室外熱交換器４０、膨張弁２１および室内熱交換器２０含む冷媒回路に封入された冷媒のうち冷媒のうち余剰となった冷媒を液冷媒として収容する。余剰となった液冷媒は、冷媒回路の封入された冷媒の総量から冷凍サイクルの現在の動作に必要最低限の循環冷媒量を減じた量に相当する。液面センサ４３は、レシーバ４２の液面レベルを検出するように構成される。記憶装置５２は、非共沸混合冷媒の冷媒回路への封入量を記憶する。入力部５３は、記憶装置５２に非共沸混合冷媒の封入量を入力するために用いられる。制御部５１は、非共沸混合冷媒の封入量と、レシーバ４２の液面レベルとに基づいて、圧縮機１０および膨張弁２１を制御する。制御部５１は、圧縮機１０の吸入側の圧力をレシーバ４２の液面レベルの変化に応じて変化させる。

図２は、施工時に制御部で実行される制御を説明するためのフローチャートである。図１、図２を参照して、施工時は、まずステップＳ１において、制御部５１は、入力部５３から、施工作業者等が入力した非共沸混合冷媒の封入量を受信する。入力部５３は、施工作業者が操作する入力ボタンやキーボードでもよいし、入力ボタン等を備えた端末装置を接続するコネクタのようなものでも良い。入力される冷媒の封入量は、冷媒配管長や室内機の台数によって増減される。ステップＳ２において、入力された冷媒の封入量は、制御部５１に伝達され、記憶装置５２に記憶される。

図３は、実施の形態１において、運転時に制御部で実行される制御を説明するためのフローチャートである。運転時には、ステップＳ１１において、レシーバ４２内の液面高さが液面センサ４３によって検知され、制御部５１に伝達される。続いてステップＳ１２において、制御部５１は、記憶装置５２に予め記憶されている冷媒組成マップから冷媒封入量と液面高さとに応じて冷媒組成を推定する。

続いて、ステップＳ１３において、制御部５１は、推定した冷媒組成に応じて圧力センサ４４の目標圧力を変更する。そして、制御部５１は、変更した目標圧力となるように圧縮機１１の運転周波数および膨張弁２１の開度を変更する。

ステップＳ１１〜Ｓ１３の処理は、冷凍サイクル装置の運転中において、一定時間ごとまたは起動条件が成立するごとに繰り返し実行される。

ここで、ステップＳ１２で使用される冷媒組成マップについて説明する。図４は、冷媒組成マップの一例を示した図である。冷媒回路内を循環する非共沸混合冷媒の組成は、密閉容器内においてどれくらいの割合が気体となっているかが分かれば推定することができる。説明の簡単のため、高圧冷媒と低圧冷媒が混合した非共沸冷媒の場合を考える。ここで、高圧冷媒は気化しやすい冷媒であり、低圧冷媒は高圧冷媒よりは気化しにくい冷媒である。

非共沸冷媒は、沸点が異なる冷媒が混合したものであり、一定圧力下では混合される各冷媒は気化のしやすさが異なる。レシーバ内のすべての冷媒が液状態であれば、冷媒回路を循環する冷媒の組成は封入した組成と等しい。しかし、レシーバ内でガスとなっている割合が増えると、冷媒回路を循環する冷媒の組成は封入した組成と異なってくる。

たとえば、気化しやすい冷媒Ａと気化しにくい冷媒Ｂとが混合しているとすると、レシーバ内のガスは、気化しやすい冷媒Ａの方が多く含まれることとなり、レシーバ内の液冷媒では冷媒Ａの比率が低下する。したがって、ガス中の冷媒Ａの割合が増加するほど、レシーバ内の液冷媒では冷媒Ｂの比率が増加することとなる。レシーバは、通常は液冷媒を優先して送出するようになっているので、レシーバ内のガス冷媒は、冷媒回路を循環しなくなる。

図４の横軸には、レシーバ内のガス冷媒の質量を封入した冷媒質量で割った値であるガス冷媒比率Ｒが示され、縦軸にはレシーバ内の液冷媒の低圧冷媒比率が示されている。一般に、レシーバは室内機の台数と延長配管の長さとがともに最大である場合でも全冷媒を回収できるように設計されている。たとえば、ガス冷媒比率Ｒ＝０．５というのは、レシーバ内のガス状態の非共沸混合冷媒の質量が、冷媒回路全体への冷媒封入量の５０％の質量であることを示す。先の説明の冷媒Ａを高圧冷媒とし冷媒Ｂを低圧冷媒とすると、図４に示すように、ガス冷媒比率Ｒが増加するほど、液冷媒として冷媒回路を循環する混合冷媒中の低圧冷媒比率が増加する。図４では、レシーバ内圧力が高い場合（Ｐ_Ｈ）、中間の場合（Ｐ_Ｍ）、低い場合（Ｐ_Ｌ）が示されている。レシーバ内の圧力が低いほど低圧冷媒比率の増加率は高くなる。

図５は、ガス密度と圧力との関係を示したグラフである。図６は、ガス冷媒比率Ｒによってガス密度がどれくらい変化するかを示したグラフである。ガス冷媒比率Ｒの算出には、レシーバ中のガス質量を求める必要があるが、図５、図６に示すように、Ｒ＝０．１，０．３，０．５の場合を見ればわかるように、ガス冷媒比率Ｒが変わってもガス密度はほとんど変化しない。したがって、ガス密度は図５のうち代表ライン（たとえばＲ＝０．３のライン）に示すような圧力によって決まる値とし、（レシーバ中のガス質量）＝（レシーバ中のガス容積）×（封入ガスのガス密度）としてレシーバ中のガス質量を算出することができる。

また、レシーバ液面高さとレシーバ中のガス容積との関係を予めマップ化しておけば、液面センサ４３で検出した液面高さを、上式のレシーバ中のガス容積に換算することができる。レシーバの形状が単純な形状であれば、液面高さを形状によって決まる計算式に代入してレシーバ中のガス容積を算出しても良い。たとえば、レシーバの形状が縦置きの円筒状であれば、低面積×液面高さで液冷媒の容積が算出でき、円筒のレシーバ容積から液冷媒の容積を減算すればガス容積を算出することができる。

図７は、実施の形態１の制御を適用しない比較例の場合の低圧冷媒比率と蒸発器の飽和温度の変化との関係を示した図である。図８は、実施の形態１の制御を適用しない比較例の場合の低圧冷媒比率と凝縮器の飽和温度の変化との関係を示した図である。

通常は、図７、図８に示すように蒸発器の圧力が０．５６ＭＰａＡ、凝縮器の圧力が２．３０ＭＰａＡとなるように、制御が行なわれる。このとき、低圧冷媒比率が増加するほど、蒸発温度および凝縮温度は高くなる。したがって、冷凍機の場合は、室内機から吹出される冷風の温度は低圧冷媒比率が増加するほど上昇してしまう。

図９は、実施の形態１の制御を適用した場合の低圧冷媒比率と蒸発器の飽和温度の変化との関係を示した図である。図１０は、実施の形態１の制御を適用した場合の低圧冷媒比率と凝縮器の飽和温度の変化との関係を示した図である。

本実施の形態では、図９、図１０に示すように、推定した組成（低圧冷媒比率）に合わせて圧力Ｐの目標値を変更する。これによって、蒸発器側の吹き出し温度は−１０℃、凝縮器側の吹き出し温度は４０℃付近で安定する。この処理は、図３のステップＳ１２およびＳ１３で実行される。

レシーバ４２の液面レベルが変化すると、推定した組成（低圧冷媒比率）も変化するので、圧力Ｐの目標値が変更される。つまり、制御部５１は、レシーバ４２の液面レベルが変化すると圧縮機１０および膨張弁２１を制御することによって圧縮機１０の吸入側の圧力を変化させる。このとき、記憶装置５２に記憶された非共沸混合冷媒の封入量が少ないほど、レシーバ４２の液面レベルが変化した場合の圧縮機１０の吸入側の圧力の変化量は大きい。この関係を図４、図９、図１０を用いて以下に具体的に説明する。

レシーバ４２の液面レベルが下がると、レシーバ４２中のガス冷媒の質量は増加するので、ガス冷媒比率Ｒが増加する。図４の例では、ガス冷媒比率Ｒが増加すると、低圧冷媒比率も増加する。図９、図１０より冷圧冷媒比率が増加すると、制御部５１は圧力Ｐを下げる。したがって、レシーバ４２の液面レベルが下がると、制御部５１は圧力Ｐを下げる。

逆に、レシーバ４２の液面レベルが上がると、レシーバ４２中のガス冷媒の質量は減少するので、ガス冷媒比率Ｒが減少する。図４の例では、ガス冷媒比率Ｒが減少すると、低圧冷媒比率も減少する。図９、図１０より冷圧冷媒比率が減少すると、制御部５１は圧力Ｐを上げる。したがって、レシーバ４２の液面レベルが上がると、制御部５１は圧力Ｐを上げる。

非共沸混合冷媒の封入量はガス冷媒比率Ｒの計算式の分母であるので、非共沸混合冷媒の封入量が多いほどガス冷媒比率Ｒは小さくなり、非共沸混合冷媒の封入量が少ないほどガス冷媒比率Ｒは大きくなる。したがって、非共沸混合冷媒の封入量が少ないほど液面レベルのある変化量に対する圧力Ｐの変化量は大きくなる。

以上説明したように、実施の形態１の冷凍サイクル装置によれば、非共沸混合冷媒を使用した場合に、冷媒配管の長さや室内機台数が異なる場合であっても、入力する冷媒封入量の数値を変えることによって、変動する冷媒の組成を正しく推定することができ、組成に合わせた制御を行なうことができる。これにより、冷凍機や空調装置などの温度を正しく目標温度に一致させることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、冷媒組成の変化に対応させて目標圧力を変化させることによって、温度を一定にした。しかし、冷凍サイクル装置からは冷媒漏れが発生する場合がある。非共沸混合冷媒の場合、冷媒漏れが発生すると冷媒組成も変化する場合がある。例えば、ガス冷媒部分から冷媒が漏れると、気化しやすい冷媒Ａの方が気化しにくい冷媒Ｂよりも多く漏れる。また、液冷媒部分から冷媒が漏れると、その時の漏れた液冷媒の組成によって残留する冷媒の組成も変化する。したがって、冷媒漏れが発生した場合には、実施の形態１に示した制御を行なうことは適切でない。

実施の形態２では、実施の形態１の構成に温度センサを追加することによって冷媒漏れの検出を可能とし、冷媒漏れが検出された場合には、実施の形態に示した制御を行なわないようにする。

図１１は、実施の形態２の冷凍サイクル装置の構成を示す図である。この冷凍サイクル装置は、非共沸混合冷媒を使用する。図１１を参照して、冷凍サイクル装置１０１は、圧縮機１０と、室外熱交換器４０と、ファン４１と、膨張弁２１と、室内熱交換器２０と、ファン２２と、レシーバ４２と、液面センサ４３と、圧力センサ４４，４５と、温度センサ４６と、制御部１５１と、記憶装置１５２と、入力部１５３とを備える。

記憶装置１５２は、非共沸混合冷媒の冷媒回路への封入量を記憶する。入力部１５３は、記憶装置１５２に非共沸混合冷媒の封入量を入力するために用いられる。制御部１５１は、非共沸混合冷媒の封入量と、レシーバ４２内の冷媒の液面レベルとに基づいて、圧縮機１０および膨張弁２１を制御する。制御部１５１は、圧縮機１０の吸入側の圧力を液面レベルの変化に応じて変化させる。制御部１５１、記憶装置１５２、入力部１５３は、制御装置１５０を構成する。

室外機１０２は、これらの構成要素のうち、圧縮機１０と、室外熱交換器４０と、ファン４１と、レシーバ４２と、液面センサ４３と、圧力センサ４４，４５と、温度センサ２６と、制御装置１５０とを含む。室内機３は、室内熱交換器２０と、膨張弁２１と、ファン２２とを含む。室外機１０２と室内機３とは、液配管およびガス配管によって接続されている。

圧縮機１０、室外熱交換器４０、ファン４１、膨張弁２１、室内熱交換器２０、ファン２２、レシーバ４２、液面センサ４３、圧力センサ４４，４５については、実施の形態１と同様であるので説明は繰り返さない。

図１１に示すように、室外機１０２は、圧縮機１０の吐出側の圧力を検出する圧力センサ４５と、レシーバ４２に収容される液冷媒の温度を検出する温度センサ４６とをさらに備える。制御部１５１は、圧力センサ４５の検出圧力と温度センサ４６の検出温度とに基づいて、冷媒回路からの冷媒の漏洩の有無を判断する。

図１２は、実施の形態２において、運転時に制御部で実行される制御を説明するためのフローチャートである。実施の形態２では、ステップＳ２１において、冷媒漏洩が有るか否かが判定される。ステップＳ２１において冷媒漏洩が無い場合（Ｓ２１でＮＯ）、実施の形態１のＳ１１〜Ｓ１３と同様にして、ステップＳ２２で冷媒組成が検知され、ステップＳ２３で組成に応じて目標圧力が変更される。

ステップＳ２１〜Ｓ２４の処理は、冷凍サイクル装置の運転中において、一定時間ごとまたは起動条件が成立するごとに繰り返し実行される。

一方、冷媒漏洩が有りと判定された場合（Ｓ２１でＹＥＳ）、ステップＳ２５において冷凍サイクル装置の運転が停止され、ステップＳ２６において処理が終了する。すなわち、制御部１５１は、冷媒回路から冷媒が漏洩したと判断した場合、圧縮機１０の吸入側の圧力をレシーバ４２内の冷媒の液面レベルの変化に応じて変化させる処理を中止する。この場合には、図７、図８に示したように、従来通り、圧縮機１０の吸入側の圧力を一定にするように、圧縮機１０および膨張弁２１が制御される。

図１３は、冷媒漏洩の判定について説明するためのグラフである。記憶装置１５２には、図１３に示すような、冷媒漏洩がないときの冷媒封入量とレシーバ内の液面高さに応じた飽和液温度マップが予め記憶されている。制御部１５１は、圧力センサ４５が検出した圧力から換算した飽和液温度Ｔ_０と温度センサ４６が検出した温度Ｔｄとを比較して冷媒漏洩を判定する。具体的には｜Ｔ_０−Ｔｄ｜が判定値以内であれば、冷媒漏洩無しと判定し、｜Ｔ_０−Ｔｄ｜が判定値を超えれば冷媒漏洩有と判定する。すなわち、制御部１５１は、圧力センサ４５の検出圧力に対応する非共沸混合冷媒の飽和液温度Ｔ_０と温度センサ４６の検出温度Ｔｄとの差の大きさ｜Ｔ_０−Ｔｄ｜が判定値を超える場合には、レシーバの液面レベルの変化に関わらず圧縮機１０の吸入側の圧力を一定にするように圧縮機１０および２１膨張弁を制御する。

図１４は、飽和液温度と、ガス冷媒比率との関係を示すグラフである。図１４において、冷媒漏れが無いという前提で推定した飽和液温度Ｔ_０は、ガス冷媒比率Ｒが大きければ上昇する。温度センサ４６が検出した温度Ｔｄが上限判定値Ｔ_Ｕと下限判定値Ｔ_Ｌとの間にある場合には、制御部１５１は、冷媒漏れが無いと判定する。逆に、温度センサ４６が検出した温度Ｔｄが上限判定値Ｔ_Ｕと下限判定値Ｔ_Ｌとの間に無い場合には、制御部１５１は、冷媒漏れが有ると判定する。図１４に示したような上限判定値Ｔ_Ｕと下限判定値Ｔ_Ｌとが、図１３に示した圧力ごとの飽和液温度のラインの各々に対して定められている。

制御部１５１は、圧力センサ４５の検出圧力に基づいて、図１３のラインの内の１本を選択し、液面センサ４３の検出値から得られるＲに対応する飽和液温度Ｔ_０を推定する。これに対して温度センサ４６が検出した温度Ｔｄが上限判定値Ｔ_Ｕと下限判定値Ｔ_Ｌの間に収まっているか否かを見て、冷媒の漏洩を判断する。

実施の形態２によれば、実施の形態１の構成に温度センサ４６を追加することによって、冷媒の漏洩も同時に検出できる。これにより、冷媒漏洩時に不適切な制御が実行され続けることを避けることができる。冷媒漏洩を検出した場合、異常ランプを点灯させるなどしてユーザに報知しても良い。

実施の形態３．
実施の形態１では、施工作業者が冷凍サイクル装置の施工時に非共沸混合冷媒の封入量を入力し、記憶装置に記憶させた。しかし、冷媒の封入量を施工作業者が正確に入力することが難しい場合や、他のパラメータ（たとえば延長配管の長さなど）の方が施工作業者にとって分かりやすい場合がある。実施の形態３では、施工作業者が入力しやすいパラメータに基づいて冷媒封入量を自動的に計算する。

図１５は、実施の形態３の冷凍サイクル装置の構成を示す図である。図１５を参照して、冷凍サイクル装置２０１は、圧縮機１０と、室外熱交換器４０と、膨張弁２１と、室内熱交換器２０と、レシーバ４２と、液面センサ４３と、圧力センサ４４，４５と、制御装置２５０とを備える。なお、図１４ではファンについては図示を省略している。

制御装置２５０は、図１と同様に制御部、記憶装置、入力部を含んで構成される。室外機２０２は、これらの構成要素のうち、圧縮機１０と、室外熱交換器４０と、レシーバ４２と、液面センサ４３と、圧力センサ４４，４５と、制御装置２５０とを含む。室内機２０３は、室内熱交換器２０と、膨張弁２１と、ファン２２とを含む。室外機２０２と室内機２０３とは、液配管２０５およびガス配管２０４によって接続されている。

液配管２０５およびガス配管２０４の各長さは、施工現場ごとに異なる場合がある。また、室内機２０３の設置台数も、施工現場ごとに異なる場合がある。制御装置２５０は、施工時には、延長配管長や室内機の接続台数等の情報を施工作業者から受信する。この情報には、さらに、延長配管径、室内機形態（ユニットクーラ／ショーケース）、目標蒸発温度が含まれていても良い。

制御装置２５０は、運転時には、予め入力された情報に基づいて算出された冷媒封入量を用いて、実施の形態１と同様に、循環する冷媒の組成推定を実行し、組成に合わせた制御を実行する。

図１６は、冷媒封入量を算出する説明をするための図である。図１６に示すように、冷媒回路に封入される非共沸混合冷媒の量Ｍは、凝縮器内冷媒量Ｍ_Ａと、レシーバ内冷媒量Ｍ_Ｂと、液延長配管内冷媒量Ｍ_Ｃと、蒸発器内冷媒量Ｍ_Ｄと、ガス延長配管内冷媒量Ｍ_Ｅの合計である。すなわち、以下の式が成立する。
Ｍ＝Ｍ_Ａ＋Ｍ_Ｂ＋Ｍ_Ｃ＋Ｍ_Ｄ＋Ｍ_Ｅ
これらのうち、凝縮器内冷媒量Ｍ_Ａ、およびレシーバ内冷媒量Ｍ_Ｂは冷凍機設計時に算出される。残りの、液延長配管内冷媒量Ｍ_Ｃ、蒸発器内冷媒量Ｍ_Ｄ、ガス延長配管内冷媒量Ｍ_Ｅについては、施工時に機器に入力した情報から算出される。

冷媒量算出で使用する物性値（液／ガス密度、エンタルピ）は、次の条件の値を使用する。
・高圧側冷媒量（Ｍ_Ａ、Ｍ_Ｂ、Ｍ_Ｃ）：設計上限の凝縮温度（飽和温度）のとき
（最も冷媒が必要な条件で冷媒封入量を算出するため）
・低圧側冷媒量（Ｍ_Ｄ、Ｍ_Ｅ）：施工時に設定する蒸発温度（飽和温度）のとき
凝縮器内冷媒量Ｍ_Ａは、凝縮器を乾き度の変化量が均等になるようにｎ個に分割し、分割した部分の各々の冷媒量を算出し、この総和とすることができる。

レシーバ内冷媒量Ｍ_Ｂは、レシーバ液面高さの設計値から、レシーバ内の液冷媒、ガス冷媒の体積を算出し、それぞれに液密度、ガス密度を乗じて、液冷媒質量、ガス冷媒質量を算出し、これらの和とする。

液延長配管内冷媒量Ｍ_Ｃは、施工作業者が配管長Ｌを入力すれば、単位長さあたりの冷媒量（液）にＬを乗じて算出することができる。

ガス延長配管内冷媒量Ｍ_Ｅは、施工作業者が配管長Ｌを入力すれば、単位長さあたりの冷媒量（ガス）にＬを乗じて算出することができる。

蒸発器内冷媒量Ｍ_Ｄは、基本的には凝縮器の場合と同様にして算出するが、複数台接続する場合もあるので、接続台数Ｎを１台あたりの封入量に乗じればよい。なお、室内機（蒸発器）がユニットクーラではなく、ショーケースの場合には、同じ馬力のユニットクーラの封入冷媒量のα倍として封入冷媒量を算出する。たとえば、α＝１．２とすることができる。

以上説明したように、実施の形態３の冷凍サイクル装置は、実施の形態１の冷凍サイクル装置と同様な効果を奏するとともに、延長配管長、室内機の接続台数等の分かりやすい情報から冷媒封入量を自動的に算出するので、施工作業者にとって便利である。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１０１，２０１ 冷凍サイクル装置、２，１０２，２０２ 室外機、３，２０３ 室内機、１０，１１ 圧縮機、２０ 室内熱交換器、２１ 膨張弁、２２，４１ ファン、４０ 室外熱交換器、４２ レシーバ、４３ 液面センサ、４４，４５ 圧力センサ、４６ 温度センサ、５０，１５０，２５０ 制御装置、５１，１５１ 制御部、５２，１５２ 記憶装置、５３，１５３ 入力部、２０４ ガス配管、２０５ 液配管。

Claims (3)

1. 非共沸混合冷媒を室内熱交換器との間で循環させる室外機であって、
   圧縮機と、
   室外熱交換器と、
   前記圧縮機、前記室外熱交換器、膨張弁および前記室内熱交換器を含む冷媒回路に封入された冷媒のうち余剰となった前記非共沸混合冷媒を収容するレシーバと、
   前記レシーバ中の液状態の前記非共沸混合冷媒の液面レベルを検出するように構成された液面センサと、
   前記非共沸混合冷媒の前記冷媒回路への封入量を記憶する記憶装置と、
   前記記憶装置に前記封入量を入力する入力部と、
   制御装置とを備え、前記制御装置は、前記液面レベルが変化すると前記圧縮機および前記膨張弁を制御することによって前記圧縮機の吸入側の圧力を変化させ、
   前記記憶装置に記憶された前記封入量が少ないほど、前記液面レベルが変化した場合の前記圧縮機の吸入側の圧力の変化量は大きい、室外機。
2. 前記圧縮機の吐出側の圧力を検出する圧力センサと、
   前記レシーバに収容される液冷媒の温度を検出する温度センサとをさらに備え、
   前記制御装置は、前記圧力センサの検出圧力に対応する前記非共沸混合冷媒の飽和液温度と前記温度センサの検出温度との差の大きさが判定値を超える場合には、前記液面レベルの変化に関わらず前記圧縮機の吸入側の圧力を一定にするように前記圧縮機および前記膨張弁を制御する、請求項１に記載の室外機。
3. 非共沸混合冷媒を使用する冷凍サイクル装置であって、
   圧縮機と、
   室外熱交換器と、
   膨張弁と、
   室内熱交換器と、
   前記圧縮機、前記室外熱交換器、膨張弁および前記室内熱交換器を含む冷媒回路に封入された冷媒のうち余剰となった前記非共沸混合冷媒を収容するレシーバと、
   前記レシーバ中の液状態の前記非共沸混合冷媒の液面レベルを検出するように構成された液面センサと、
   前記非共沸混合冷媒の前記冷媒回路への封入量を記憶する記憶装置と、
   前記記憶装置に前記封入量を入力する入力部と、
   制御装置とを備え、前記制御装置は、前記液面レベルが変化すると前記圧縮機および前記膨張弁を制御することによって前記圧縮機の吸入側の圧力を変化させ、
   前記記憶装置に記憶された前記封入量が少ないほど、前記液面レベルが変化した場合の前記圧縮機の吸入側の圧力の変化量は大きい、冷凍サイクル装置。

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