JPWO2008035418A1 - 冷媒漏洩検知機能を有した冷凍空調システム、冷凍空調装置および冷媒漏洩検知方法 - Google Patents

Abstract

環境条件や設置条件にかかわらず、空調運転しながら、微量の冷媒漏洩を自動で検知することができる冷凍空調システムおよび冷媒漏洩検知方法を提供する。このため、圧縮機、室外熱交換器および絞り装置を有する室外機と、室内熱交換器および絞り装置を有する１台ないしは複数の室内機とを、連絡配管で接続して冷凍サイクルを構成している冷凍空調システムに、冷凍サイクルの過去の冷媒量に係る過去データと、過去の時点から冷凍サイクルの停止および起動を複数回実施後の冷媒量に係る新規データと、に基づいて冷凍サイクルの冷媒漏洩を判定する判定手段を設けた。

Description

本発明は、冷媒漏洩検知機能を有した冷凍空調システム、冷凍空調装置、およびその方法に関するものである。

冷凍空調装置の冷媒漏洩検知手法については既に様々なものが開発されており、従来の冷凍空調装置の冷媒漏洩検知手法として、例えば以下のようなものが知られている。

冷蔵庫において、蒸発器の出入口の冷媒温度差が基準温度差よりも大きい場合に、冷媒漏洩と判定するものがある（例えば特許文献１参照）。この冷媒漏洩判定は、運転中の１時点における温度差で判定を行うものである。
また、圧縮機停止時に、室内機熱交換器のヘッダーに取り付けた温度センサによる冷媒温度が所定速度を超えて低下したときに、冷媒漏洩と判断する方法もある（例えば特許文献２参照）。この判定方法では、判定時には圧縮機を停止させる必要があるため、その間は空調運転できない。
また、室内に取り付けた冷媒センサにより判定する方法もあるが、冷媒ガス検知センサ自体が特殊なため高価であり、漏洩した冷媒の空気中での濃度がある程度ないと漏洩を検出できない（例えば特許文献３参照）。
また、圧縮機運転中に電磁弁を閉止し、そのときの圧縮機駆動電流減少率を基準値と比較することによって判定する方法もあるが、冷媒漏洩を検出できるのは電磁弁〜圧縮機流入間のみで、圧縮機吐出〜電磁弁間の漏洩は検出できず、また、判定時には圧縮機を停止するため、その間は空調運転できない。（例えば特許文献４参照）。

特開２００５−９０９５３号公報 特開２００５−９８５７号公報 特開２００４−６９１９８号公報 特開２００４−３６９８５号公報

上記従来の方法（特許文献１）では、蒸発器の出入口の温度差は、蒸発器周囲温度や負荷の変動により変化する。また蒸発器が複数ある場合には、それぞれの蒸発器での出入口温度差は異なる場合があり、正確に冷媒漏洩を検出することは困難である。
また従来の方法（特許文献２）では、例えば冷媒にR410Aを用いて、判定時の回路内圧力を2.0MPaとすれば、1分間に0.02MPa以下の圧力低下率のような少量の漏洩を検出できないという問題があった。
また従来の方法（特許文献３）でも、瞬間的な１時点の検出値、或いは、特許文献４のように１分間という短時間で起きた駆動電流の減少率１回のデータであるため、長時間をかけて少しずつ冷媒が漏洩する、いわゆるスローリークを検出することはできなかった。 加えて、冷媒漏洩を検知するためには、これまでの方法では装置の運転に支障があった。
また、従来は、性能低下や圧縮機の破損防止の観点からの冷媒量判定であり、冷媒の充填量にかかわらず固定の閾値で冷媒が減ったことを検出していたため、冷媒を充填した初期の状態において冷媒が過充填された場合には、冷媒量の検知までに時間がかかり、検知までの間に漏洩される冷媒量が多く、環境への影響が大きくなるという問題もあった。

本発明は、上述課題を解決するためになされたもので、以下のような構成を採用している。
本発明の冷凍空調システムは、圧縮機、室外熱交換器および絞り装置を有する室外機と、室内熱交換器および絞り装置を有する１台ないしは複数の室内機とを、連絡配管で接続して冷凍サイクルを構成している冷凍空調システムにおいて、冷凍サイクルの過去の冷媒量に係る過去データと、過去の時点から冷凍サイクルの停止および起動を複数回実施後の冷媒量に係る新規データと、に基づいて冷凍サイクルの冷媒漏洩を判定する判定手段を、備えたものである。
また、本発明の冷凍空調装置は、冷凍サイクルの過去の冷媒量に係る過去データと、過去の時点から前記冷凍サイクルの停止および起動を複数回実施後の冷媒量に係る新規データと、に基づいて冷凍サイクルの冷媒漏洩を判定する判定手段を備えたものである。
また、本発明の冷媒漏洩検知方法は、圧縮機、室外熱交換器および絞り装置を有する室外機と、室内熱交換器および絞り装置を有する１台ないしは複数の室内機とを、連絡配管で接続して冷凍サイクルを構成している冷凍空調装置の冷媒漏洩検知方法であって、冷媒封入後の経過時間を判定するステップと、室内機を構成する室内熱交換器の全数が冷房または暖房運転しているかを判定するステップと、室内熱交換器の全数が冷房運転または暖房運転していると判定された場合に、冷凍サイクルの冷媒量に係る履歴データに基づいて冷凍サイクルからの冷媒漏洩を判定するステップとを、備えたものである。

本発明に係る冷凍空調システム、冷凍空調装置および冷媒漏洩検知方法によれば、空調運転しながら、単位時間あたりの漏洩量が少ないような冷媒漏洩をも検知することが可能となる。

実施の形態１に係る冷凍空調装置の構成図である。 図１の装置での冷媒漏洩検知動作を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る冷凍空調装置の構成図である。 図３の冷凍空調装置に特有の動作を示す、図２のフローチャートに追加される部分を示したチャートである。 実施の形態３に係る冷凍空調装置の構成図である。 図５の装置での冷媒漏洩検知動作を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る冷凍サイクルの高低圧の時間変化を示す例示図である。 実施の形態４に係る空調システムの構成図である。 実施の形態４に係る空調システムの動作を示すシーケンス図である。 実施の形態５に係る空調システムの構成図である。 実施の形態５に係る空調システムの動作を示すシーケンス図である。 実施の形態６に係る空調システムの動作を示すシーケンス図である。 実施の形態７に係る空調システムの動作を示すシーケンス図である。

符号の説明

１ 圧縮機、２ 四方弁、３ 室外熱交換器、４ 室外送風機、５ 絞り装置、６ ガス冷媒配管、７ａ, ７ｂ 絞り装置、８ａ, ８ｂ 室内送風機、９ａ, ９ｂ 室内熱交換器、１０ 液冷媒配管、１１ 吐出温度センサ、１２ 吐出圧力センサ８ １３ 室外温度センサ、１４ 温度センサ、１５ａ，１５ｂ 温度センサ、１６ａ，１６ｂ 室内機吸込み温度センサ、１７ａ，１７ｂ 温度センサ、１８ 吸入温度センサ、１９ 吸入圧力センサ、１０１ 測定部、１０２ 演算部、１０３ 制御部、１０４ 記憶部、１０５ 比較部、１０６ 判定部、１０７ 報知部、１０８ 演算判定部、１００ 室外機、１１０ 室内機、１２０ 集中コントローラ、１３０ 遠隔監視装置。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の冷媒回路構成を表す図、図２は図１の装置による冷媒漏洩検知動作を示すフローチャートである。

図１に示すように、この冷凍空調装置は、室外機と室外機を備えた冷凍サイクルを構成している。室外機は、圧縮機１、流路切替装置である四方弁２、室外熱交換器３、および絞り装置５が順に接続されて、冷媒のメイン回路が構成されている。また、室内機は、絞り装置７ａ、７ｂ、室内熱交換器９ａ、９ｂが接続されて、冷媒のメイン回路が構成されている。室外機と室内機は、液冷媒配管６とガス冷媒配管１０にて接続されている。室外熱交換器３には空気を送風するファン４が設けられており、室内熱交換器９ａ、９ｂにも同様に空気を送風するファン８ａ、８ｂが設けられている。
圧縮機１の吐出側には冷媒温度を検出する吐出温度センサ１１と、配管内圧力を測定する吐出圧力センサ１２が、圧縮機１の吸入側には、吸入側冷媒の温度を検出する吸入温度センサ１８と、配管内圧力を測定する吸入圧力センサ１９が設置されている。また、室外機の周囲空気温度を検出する室外温度センサ１３、室外熱交換器３の冷媒出口（冷房時）温度を検出する温度センサ１４が設けられている。
室内熱交換器９ａ、９ｂの冷媒の出入口には温度センサ１５ａ、１５ｂ、１７ａ、１７ｂが設けられており、室内の周囲空気温度は、室内機吸込み温度センサ１６ａ、１６ｂによって検出される。
各温度センサは、冷媒配管に接するかあるいは挿入するように設けられ、その部位での冷媒温度を検出できるようになっている。また、各絞り装置は、圧力調整弁などから構成されている。

各温度センサ、各圧力センサによって検知された各量は、測定結果を集計しておく測定部１０１に入力され、必要に応じて演算部１０２での演算処理に利用される。その演算部１０２の演算結果に基づいて、圧縮機１、四方弁２、送風機４、８ａ、８ｂ、絞り装置５、７ａ、７ｂを制御し、所望の制御目標範囲に収まるように冷凍サイクルを制御する制御部１０３を備えている。制御部１０３は、この冷凍サイクルを構成する各機器と有線または無線により接続されており、各機器を制御できるようになっている。制御部１０３はまた、室内機が運転しているか否かを判定する動作確認手段、及び圧縮機１の運転時間を積算する積算手段（またはタイマ装置）、年月日時を計時する計時手段なども備えている。 また、冷凍空調装置は、演算部１０２によって得られた結果や予め定められた定数などを記憶する記憶手段（または記憶装置）としての記憶部１０４があり、その記憶したものと現在の冷凍サイクル状態の所定の値とを比較する比較部１０５がある。さらに、比較部１０５で比較した結果から、本冷凍空調装置の冷媒充填状態を判定する判定部１０６、判定部１０６での判定結果を室内機のリモコン、ＬＥＤ（発光ダイオード）および／または、遠隔地のモニタ等に報知する報知手段としての報知部１０７がある。ここでは、演算部１０２、記憶部１０４、比較部１０５、及び判定部１０６をまとめて演算判定部（または判定手段）１０８と称することとする。なお、測定部１０１、制御部１０３、報知部１０７および演算判定部１０８は、通常は、マイクロコンピュータ、パーソナルコンピュータ、若しくはＣＰＵおよびプログラムなどから構成される。

図１では、室内機の室内熱交換器が２台の場合を示したが、室内熱交換器の台数はこれに限られず、１台もしくは３台以上でもよい。また、それぞれの室内熱交換器の容量が異なってもよく、全てが同一容量でもよい。さらに、室外熱交換器についても同様に複数台接続する構成としてもよい。

次に、この冷凍空調装置による運転動作について説明する。
冷房運転では、圧縮機１から吐出した高温高圧のガス冷媒は、四方弁２を経由して室外熱交換器３へ至り凝縮される（このとき室外熱交換器３は凝縮器として作用する）。このときの凝縮温度は圧縮機１の吐出側に取り付けた圧力センサ１２の圧力の飽和温度として求めることができる。また、室外熱交換器３出口での冷媒の過冷却度は、凝縮温度と温度センサ１４の差によって求められる。凝縮された冷媒は開度全開の室外機の絞り装置５、液冷媒配管６を経由し、室内機の絞り装置７ａ、７ｂによって減圧され、二相状態になる。絞り装置７ａ、７ｂを出た冷媒は室内熱交換器９ａ、９ｂで蒸発する（このとき室内熱交換器９ａ、９ｂは蒸発器として作用する）。その後、冷媒はガス冷媒配管１０、四方弁２を経由して圧縮機１へ戻る。室外熱交換器３出口での冷媒の過熱度は、温度センサ１７ａと１５ａの差、または、１７ｂと１５ｂの差によって求められる。

暖房運転では、圧縮機１から吐出した高温高圧のガス冷媒は、四方弁２、ガス冷媒配管１０を経由して室内熱交換器９ａ、９ｂへ至り凝縮される（このとき室内熱交換器９ａ、９ｂは凝縮器として作用する）。このときの凝縮温度は圧縮機１の吐出側に取り付けた圧力センサ１２の圧力の飽和温度として求めることができる。また、各室内熱交換器９ａ、９ｂ出口での冷媒の過冷却度は、それぞれの凝縮温度と温度センサ１５ａ、１５ｂの差として求められる。凝縮された冷媒は開度全開の室内機の絞り装置１５ａ、１５ｂ、液冷媒配管６を経由して、室外機の絞り装置５によって減圧され、二相状態になる。絞り装置５を出た冷媒は室外熱交換器３で蒸発する（このとき室外熱交換器３は蒸発器として作用する）。その後、冷媒は四方弁２を経由して圧縮機１へ戻る。室内熱交換器９ａ、９ｂ出口での冷媒の過熱度は、温度センサ１８と温度センサ１４の差として求められる。

次に、上記冷凍空調装置による冷暖漏洩検知について説明する。
新規に配管を敷設し室内機及び室外機を設置する場合、また建物に敷設された既設配管を再利用して古い室内機及び室外機を新しい室内機及び室外機にリプレースする場合、冷媒を追加充填した場合など、設置工事やメンテナンスで意図的に冷媒量を変更した場合には、演算判定部１０８はそのときの冷媒量（もしくは運転状況データ）を封入した冷媒の初期値として予め記憶しておく。即ち、冷凍空調装置据付直後の試運転時等には、演算判定部１０８は冷媒量判定を実施し、そのときの結果(後述するAL%値、気温など)を演算部１０２で演算などを行って記憶しておく。初期値の判定は、通常運転時に行うこともできるが、試運転時は、ユーザーの使用状況に左右されずに設置業者が条件を設定できるため、冷媒量の判定に適した条件を作りやすい。
また、冷暖漏洩検知の判定実行中は、その旨を示す「冷媒漏洩検知運転実行中」あるいは「冷媒量判定運転実行中」などの表示を、室内機のリモコンや表示器に表示させるのが好ましい。これにより、空調機の利用者やメンテナンス業者が、空調機の運転状態を把握し易くなるからである。

ここでは、測定部１０１、制御部１０３および演算判定部１０８の測定、制御及び判断機能に基づいた冷暖漏洩検知動作の具体例を、図２のフローチャートに沿って説明する。
冷房もしくは暖房運転中に、圧縮機１の前回冷媒漏洩判定を実施してからの時間（積算運転時間）が所定時間（例えば、100時間）を経過しているか否かを判断し（ステップＳ1）、経過していれば次ステップへ進み、経過していなければ通常の空調運転に戻る。
積算運転時間の測定は、制御部１０３（積算手段）が圧縮機１に対して運転命令（指令周波数を出力）を出している時間を例えば１時間経過するごとにメモリに積算時間として記憶することにより実行する。また、運転命令の出ている時間の代わりに圧縮機の配線に電流センサを設け、この電流センサが圧縮機の駆動用配線に電流が流れている時間を検出し、制御部１０３が積算時間を計算するようにすることもできる。

なお、空調機施工直後や部品交換直後はロウ付け不良などによる冷媒漏洩の可能性が高いため、上記時間より短い時間間隔で冷媒漏洩判定を頻繁に実施するのが好ましい。

また、ステップS1における圧縮機１の運転積算時間の代わりに、計時手段(年月日時間出力機能)を内蔵し、定められた日時に冷媒漏洩判定を実施してもよい。計時手段は、既知のタイマー回路等を用いることができる。制御部１０３は、冷凍空調装置の据付時にこのタイマー回路をリセットし、タイマーは据付時からの経過時間を計時する。制御部１０３は定期、若しくは不定期にタイマーからの時間情報を取得し、予め決められた設定時間が経過したかを判断する。これにより、長い間空調運転をしない場合でも、冷媒漏洩判定が実行されて冷媒の漏洩が検知できる。なお、上述のように一端、冷媒漏洩検知を行った場合には、制御部１０３はタイマー回路をリセットするか、新たに設定時間をセットし直すことにより、所定のタイミングで次の漏洩検知を行う準備をする。
ここで、例えば春および秋の中間期(年２回)に漏洩検知を実施すれば、外気温度が近い条件で判定できる。これにより、空調機が運転している際の冷媒の圧力や温度が、判定のタイミングごとにほぼ一定となり、冷媒配管各部の冷媒の密度が判定のタイミングでほぼ一定となるため、冷媒の密度の違いにより発生する誤差を少なくし、精度よい判定を行うことが可能となる。

また、図２のフローには含めていないが、ステップS1の終了後に制御部１０３が、室外温度センサ１３が検知した外気温度情報を判定し、外気温度が所定の範囲内（例えば、試運転時±５℃）のときにしか、冷媒漏洩判定を実施しないようにしてもよい。例えば、制御部１０３が試運転時など前回の冷媒量判定時の外気温度を記憶部１０４若しくは他のメモリに記憶しておき、この外気温度と現在の外気温度との差が所定範囲内（±５℃）のときに、冷媒漏洩判定を実施する。もし、外気温度の差が所定範囲以上の場合には、外気温度が所定範囲内になるまで待ってから、冷媒漏洩判定に移る。こうすることで、冷凍空調装置が運転している際の冷媒の圧力や温度が、判定のタイミングごとにほぼ一定となり、冷媒配管各部の冷媒の密度が判定のタイミングでほぼ一定となるため、冷媒の密度の違いにより発生する誤差を少なくし、精度よい判定を行うことが可能となる。
なお、外気温度差が所定範囲内とならない場合に、外気温度差に対応して冷媒漏洩判定の判定パラメータ（例えば、後述のAL%等）の補正値を決めておき、制御部１０３が、その判定パラメータを補正して冷媒漏洩判定を行うこともできる。補正値は外気温度差に対応して予め測定により求められメモリ等に記憶されるか、または、制御部１０３が外気温度差や外気温の関数として演算で求めることにより決められる。この補正による冷媒量漏洩検知は、所定時間待っても外気温度が所定範囲内に入らない場合に、実施するようにしてもよいし、待たずに実施するようにしてもよい。

続いて、冷凍サイクル上の動作の安定性を判定する（ステップＳ2）。この判定は、制御部１０３が予め定めた冷凍サイクル上の物理量の変化値が所定の範囲内にあるか否かの判定を行うことにより実施される。制御部１０３は、物理量検出手段としての温度センサや圧力センサを利用して、冷媒の温度や圧力の所定時間内での変化量が予め定めた所定量以下であるかどうかで判断する。例えば、制御部１０３は、吐出温度センサ１１の検知温度を監視し、３分間の上限値と下限値の差が２℃以内であるときに冷凍サイクルが安定していると判断する。また、制御部１０３は、圧縮機１の吐出配管または吸入配管に設けられた圧力センサの検出値を安定性判定のパラメータとしてモニタし、３分間の検出値の上限値と下限値の差が１ｋｇｆ／ｃｍ² の場合に安定したと判断することもできる。これらの条件値は、予め試験を行い冷媒量の判定誤差の許容値を考慮しながら適切な値に決めることが望ましい。その他、圧縮機１の周波数や絞り装置５、７ａ、７ｂの開度、各熱交換器３、９ａ、９ｂの出口の過冷却度、過熱度などの安定性で冷凍サイクルが安定したかを判断してもよい。冷凍サイクルが不安定であると、正確に冷媒漏洩を検知できないため、冷凍サイクルの状態が安定していると判断した場合にのみ次ステップへ進み、安定が確認されない場合には通常の空調運転に戻る。

また、冷媒漏洩判定の際、停止している室内熱交換器９ａ、９ｂに滞留している冷媒量は、温度センサなどからは推定し難いため、停止中の室内熱交換器９ａ、９ｂがある状態で冷媒漏洩判定を実施すると判定精度が低下する。このため、冷媒漏洩判定を精度よく行うために、制御部１０３は接続している室内熱交換器９ａ、９ｂの全数が冷房運転もしくは暖房運転しているか否かを判断し、それらの全数が冷房運転もしくは全数が暖房運転している場合に、次ステップへ進む（ステップＳ3）。室内熱交換器が全数運転していない場合は、全数を運転させてから次ステップへ進む（ステップＳ3'）。なお、全数運転していない場合は、判定を留保して通常の空調運転に戻るようにしてもよい。

なお、冷媒漏洩判定運転が通常運転と比較して性能等への影響が小さい場合で、室内熱交換器の全数が冷房運転もしくは全数が暖房運転している場合には、圧縮機１の運転積算時間もしくは日時に関わらず、常に冷媒漏洩判定を実施するようにしてもよい。

続いて、制御部１０３は蒸発器入口の絞り装置（冷房時は絞り装置７ａ、７ｂが、暖房時は絞り装置５が該当する）によって、蒸発器出口での冷媒過熱度が所定の値以上になるよう制御する（ステップＳ4）。これにより、ガス冷媒配管１０に液冷媒が滞留しない状態とし、液冷媒配管６と凝縮器のみに液冷媒を溜め込んだ状態で、凝縮器の液相面積比率AL%を指標として判定を行うことができる。

続いて、演算判定部１０８が冷媒量が適正であるかの判定を実施する（ステップＳ5、Ｓ6）。判定は、次の式（１）
AL%=-Ln(1-SC/dTc)×dTc×Cpr/△hcon （１）
利用して、演算部１０２で演算処理を行った後、比較部１０５がその結果を履歴データとして記録された過去の演算結果AL%と比較し、比較結果に基づいて判定部１０６が冷媒漏洩判定を行う。AL%は凝縮器全容積の液相容積割合であり、凝縮器の冷媒過冷却度を外気温度、圧縮機の吐出エンタルピ、冷媒の低圧液比熱で補正した指標である。
ここで、SCは凝縮器出口での冷媒の過冷却度、dTcは外気温度と凝縮温度の差、Cprは冷媒の定圧液比熱、△hconは凝縮器入口と凝縮器出口のエンタルピ差である。なお、凝縮器が複数ある場合は、それぞれの凝縮器でのAL%を算出し、容量に応じて加重平均計算した次の式（２）の演算結果を基に冷媒漏洩を判定する。

ここで、Q_j(k)は各凝縮器の熱交換容量を表し（例えば28kWなどの空調能力）、kは凝縮器の番号であり、ｎは凝縮器の合計数である。冷房の場合は室外熱交換器が凝縮器となり、暖房の場合は室内熱交換器が凝縮器となる。図１の構成例では室内熱交換器９ａ、９ｂが複数であり、暖房時に式（２）を適用することになる。また、室外熱交換器が複数接続される回路構成の場合には、冷房運転で凝縮器が複数存在することになるため、この場合にも式（２）でAL%を計算する。

冷媒量が不足していれば、凝縮器出口での過冷却度がつかず、AL%値が低くなる。従って、判定部１０６はAL%値が試運転時の値（或いは、冷媒充填直後の初期値）より小さければ、冷媒不足と判断し、報知部１０７から室内機のリモコンや室外機ＬＥＤ等の表示装置へ異常を発報し（ステップＳ7）、制御部１０３が判定部１０６の異常を示す判定結果を受信して冷凍サイクルの運転を停止する（ステップＳ8）。一方、AL%が試運転時の値又は所定の値以上であれば、判定部１０６は冷媒量が適正範囲内であると判定し、この判定結果を受けて制御部１０３が圧縮機１の運転積算時間をリセットした後（ステップＳ6'）、通常の空調運転へ移行する。すなわち、判定前の運転状態へ戻る。

なお、試運転時の判定は、予め試験等によって定めた適正AL%値と比較することによって、冷媒漏洩を判定する。

以上の冷媒漏洩判定は、冷凍空調装置の過熱度あるいは過冷却度など単一な運転状態量ではなく、複数のパラメータに基づく凝縮器の液相面積比率を演算することによって冷媒回路内の冷媒量を判定しているので、外気温度などの環境条件変化に対しても安定した精度を得ることができる。また、凝縮器の台数および容量に応じて液相面積比率を加重平均計算することで、容量が異なる凝縮器が複数存在する場合においても回路内の正確な冷媒量を判定することができ、これにより冷媒漏洩を正確に検出することが可能となる。

また、この実施の形態の冷凍空調装置では、回路内全体の冷媒量を算出することによって冷媒漏洩を検知しているため、その判定精度は冷媒の漏洩速度に依存せず、少量ずつ漏洩している場合でも検知可能となる。また、冷凍サイクルの運転モード、外気温度、室内機の運転状態が同じような条件の時に冷媒量を判定することにより、冷媒の圧力や温度が近いタイミングで、毎回、冷媒量を判定できるため、冷媒配管内の冷媒の密度がほぼ一定となり、推定誤差が少なく、判定の精度を高めることができる。

また、この実施の形態の冷凍空調装置では、特殊なセンサなどは用いず、温度センサと圧力センサのみを用いて判定を実施するため、低コストで冷媒漏洩検知が可能となる。また、冷凍サイクルの安定を判断する物理量（基準量）が、冷凍サイクルの温度、圧力またはそれらから演算される冷媒の過冷却度、過熱度なので、判定のタイミングについても安価な構成で、安定した判定が可能である。
さらに、この実施の形態の冷凍空調装置では、冷房または暖房の空調運転をしながら、冷媒漏洩検知が可能となっている。

なお、図２で示したステップＳ1〜ステップＳ3は、順序が入れ替わっても同様の効果を有する。また、本実施の形態では、冷媒量の判定にAL％という指標を用いたが、例えば、運転中の凝縮器出口の冷媒の過冷却度、蒸発器出口の冷媒の過熱度、圧縮機吐出冷媒温度など冷媒量と相関のあるパラメータと、冷媒量との相関を予め把握しておき、上記の判定タイミングで該冷媒量に関するパラメータの変化を読み取り、冷媒量を検知して、冷媒漏洩を判定してもよい。さらに、凝縮器出口または蒸発器出口に液溜めを設け、液溜め内部の液面高さなどを基に液溜め内部の液量を判定する手段を設けて、上記の判定タイミングで冷媒量を判定して冷媒量を検知し、冷媒漏洩を判定してもよい。なお、液溜めを利用しての判定は実施の形態３で詳しく説明する。
また、演算判定部１０８は、冷凍空調装置が試運転されたときに冷媒の初期値を判定するが、冷媒量が変化しないうちに、すなわち充填後の初期段階で判定するようにすれば、通常運転時に判定することもできる。また、冷媒量が変化しないうちであればどのようなタイミングで判定を行っても構わない。例えば、圧縮機の積算時間が１０時間以内の通常運転時であって測定条件（上述の全室内機運転や冷凍サイクルの安定性等の条件）が揃ったときに、判定することもできる。

実施の形態２．
図３は本発明の実施の形態２に係る冷凍空調装置の冷媒回路構成を表す図、図４は図３の冷凍空調装置に特有の動作を示す、図２のフローチャートに追加される部分を示したチャートである。
図３に示すように、この冷凍空調装置は圧縮機吸入側にアキュムレータ２０を備えている点で図１の冷凍空調装置と相違している。また、アキュムレータ２０の出口には冷媒温度を測定するための温度センサ２１が設置されている。

図３のような冷凍空調装置の場合、アキュムレータ２０に滞留している冷媒量は推定し難いため、冷媒漏洩判定時にはアキュムレータ２０に液冷媒が滞留しないようにする必要がある。このため、蒸発器入口の絞り装置によって、蒸発器出口での冷媒過熱度が十分にとれるように制御する(図４のステップＳ4)。
アキュムレータ２０に液冷媒が滞留している場合、蒸発器入口の絞り装置によって十分に過熱された冷媒ガスがアキュムレータ２０に流れ込むと、アキュムレータ２０の液冷媒によって冷却され、アキュムレータ２０の出口温度は入口温度よりも低くなる。これより、アキュムレータ２０の入口温度＞アキュムレータ２０の出口温度の場合は、アキュムレータ２０に液冷媒が滞留していると判断して(図４のステップＳ4')、冷媒漏洩判定を実施しない。これに対して、アキュムレータ２０の入口温度＜アキュムレータ２０の出口温度となれば、アキュムレータ２０に液冷媒が滞留していないと判断して(図４のステップＳ4')、冷媒漏洩判定を実施する(図４のステップＳ5)。図４に示したステップＳ4、ステップＳ5は、図２のそれらに対応している。

なお、アキュムレータ２０に液冷媒が滞留している場合には、圧縮機１の吸入過熱度および吐出過熱度が低くなる。これを利用して、アキュムレータ２０の出口に温度センサ２１を設置することなしに、圧縮機１の吸入側および吐出側での冷媒過熱度の温度によって、アキュムレータ２０に液冷媒が滞留しているか否かを判断してもよい。

また、蒸発器出口の過熱度を十分にとった運転をしていると、アキュムレータ２０内の液冷媒は徐々に蒸発していくため、蒸発器出口の過熱度を十分にとった運転の経過時間を利用して、アキュムレータ２０に液冷媒が滞留しているか否かを判断してもよい。

以上のように冷媒回路にアキュムレータ２０を備えた冷凍空調装置にあっては、アキュムレータ２０内での液冷媒の滞留の有無を判定して、そこに液冷媒の滞留がない場合にのみ、冷媒量の判定をして冷媒漏洩検知を行うため、冷媒漏洩検知の精度が向上する。

実施の形態３．
ここでは液溜めを利用した冷媒量の判定、およびそれを利用した冷媒漏洩検知について説明する。図５は本発明の実施の形態３に係る冷凍空調装置の冷媒回路構成を表す図である。図５において、実施の形態２の図３と同様の構成要素については同一の符号を付しており、以下では図３との相違点を中心に説明する。
図５の冷凍空調装置は、室外機の絞り装置５と液冷媒配管６との間に接続された冷媒液を貯留する液溜め２８と、液溜め２８と直列に接続されて冷媒の過冷却を取る冷媒熱交換器３０とを備えている。また、冷媒熱交換器３０の一端は、過冷却用バイパス絞り装置２６を介して、冷媒熱交換器３０と液冷媒配管６との間の冷媒配管に接続し、他端をアキュムレータ２０の入口配管と接続している。液溜め２８の上部には冷媒量判定用絞り装置２５ａ、２５ｂを介してアキュムレータ２０の入口などの低圧部に接続されるバイパス配管が接続されている。バイパス配管は液溜め２８の液面を検知するためのもので、ここでは２本のバイパス配管が、液溜め２８の内部において上下に所定の高さの差をつけて配置されている。液溜め２８から取り出される液面検知用のバイパス配管は２本に限定されるものではなく、判定したいレベルに応じてその本数を適宜増減させてもよい。
なお、図５の中で、符号２７ａ、２７ｂはバイパス配管に設けられた液面検知用温度センサ、３１は冷媒熱交換器３０と液冷媒配管６との間に設けられた過冷却検知用温度センサ、３２はバイパス回路に備えられたバイパス回路用温度センサを示している。
また、符号３３ａ、３３ｂは液溜め２８の液面を検知する際に使用する冷媒加熱手段であり、この冷媒加熱手段は電気ヒータなどの外部熱源を利用してもよく、また、ホットガスなど冷媒回路上の高温部と接触させる加熱機構を採用してもよい。

次に、図５の冷凍空調装置における冷房運転中の液溜め初期液面検知の方法について説明する。圧縮機１を吐出した高温高圧のガス冷媒は室外熱交換器３で凝縮・液化し、絞り装置５で若干絞られた後、液溜め２８に流入する。液溜め２８では液面が上昇し、液溜め２８がほぼ満液になった場合には、液冷媒が冷媒熱交換器３０へ流れると共に、冷媒量判定用絞り装置２５ａを開くと、冷媒量判定用絞り装置２５ａを介してバイパス配管にも冷媒が流れるようになる。冷媒熱交換器３０に流れた液冷媒は、冷媒熱交換器３０において、液冷媒配管６からバイパスし過冷却用バイパス絞り装置２６を介して低温となった気液二相冷媒と熱交換し、過冷却度を増大させて室内熱交換器器９ａ、９ｂに入る。室内熱交換器９ａ、９ｂで冷媒は蒸発、気化して冷房に供されると共に、ガス化した冷媒はガス冷媒配管１０、四方弁２、アキュムレータ２０を介して圧縮機１に戻る。室内熱交換器９ａ、９ｂでは、冷媒が完全に蒸発するように、室内熱交換器出口での冷媒の過熱度を、温度センサ１７ａと１５ａとの差、または１７ｂと１５ｂとの差によって求め、過熱度が所定の値以上となるように室内機の絞り装置７ａ、７ｂにより流量を制御する。

一方、満液となった液溜め２８の上部から流出した液冷媒は、冷媒量判定用絞り装置２５ａで低圧まで絞られた低温の気液二相冷媒となり、加熱手段３３ａで加熱される。加熱手段３３ａでの加熱量は予め冷媒液の一部のみを蒸発する熱量に調整しておく。こうすることで、冷媒量判定用絞り装置２５ａを介して流れてきた冷媒が液を含んでいる場合は、加熱手段３３ａで加熱されても冷媒の一部が蒸発するのみで、加熱手段３３ａを通過してもなお冷媒の温度は低温のままとなる。これに対して、冷媒量判定用絞り装置２５ａを介して流れてきた冷媒が完全にガスのみの場合には、加熱手段３３ａで加熱されると、冷媒の温度が加熱量に応じて上昇する。これを利用して、液溜め２８に十分な液が溜まっているかどうかを、加熱手段３３ａの下流に設置された液面検知用温度センサ２７ａで温度を検知することにより判定する。なお、液面が満液でない場合には、冷媒量判定用絞り装置２５ｂを開き、加熱手段３３ｂを利用し、液面検知用温度センサ２７ｂで温度を検知することにより、液溜め２８の対応するバイパス配管の下端位置まで液があるか否かを判定する。

続いて、図５の冷凍空調装置における暖房運転中の液溜め初期液面検知の方法について説明する。圧縮機１を吐出した高温高圧のガス冷媒はガス冷媒配管１０を流れ室内熱交換器９ａ、９ｂで凝縮・液化し、絞り装置１５ａ、１５ｂで若干絞られた後、液溜め２８に流入する。液溜め２８では液面が上昇し、液溜め２８がほぼ満液になった場合には、液溜め上部から流出した液冷媒が室外熱交換器３で蒸発し、気化した冷媒は四方弁２、アキュムレータ２０を介して圧縮機１に戻る。室外熱交換器３では、冷媒が完全に蒸発するように、室外熱交換器３出口での冷媒の過熱度を、温度センサ１４と温度センサ３２の差によって求め、過熱度が所定の値以上となるように室外機の絞り装置５により流量を制御する。

一方、満液となった液溜め２８の上部から流出した液冷媒は、冷媒量判定用絞り装置２５ａで低圧まで絞られた低温の気液二相冷媒となり、加熱手段３３ａで加熱されるが、この加熱手段３３ａの加熱量は予め冷媒液の一部のみを蒸発する熱量に調整しておく。こうすることで、冷媒量判定用絞り装置２５ａを介して流れてきた冷媒が液を含んでいる場合は、加熱手段３３ａで過熱されても冷媒の一部が蒸発するのみで、加熱手段３３ａを通過してもなお冷媒の温度は低温のままとなる。これに対して、冷媒量判定用絞り装置２５ａを介して流れてきた冷媒が完全にガスのみの場合には、加熱手段３３ａで加熱されると、冷媒の温度が加熱量に応じて上昇する。これを利用して、液溜め２８に十分な液が溜まっているかどうかを、加熱手段３３ａの下流に設置された液面検知用温度センサ２７ａで温度を検知することにより判断する。なお、液面が満液でない場合には、冷媒量判定用絞り装置２５ｂを開き、加熱手段３３ｂを利用し、液面検知用温度センサ２７ｂで温度を検知することにより、液溜め２８の対応するバイパス配管の下端位置まで液があるか否かを判定する。
この例では、２本のバイパス配管を利用して、液溜め２８の液面レベルを２段階に検知する例を示しているが、この液面レベルの検知は、１段階だけでもよく、また３段階以上でもよい。

以上のような液溜め２８の液面レベルの検知により冷媒回路内の冷媒量を判定し、それを基に冷媒漏洩が発生したかどうかの判定をする方法について説明する。図６は図５の冷凍空調装置での冷媒漏洩検知動作の一例を示すフローチャートであり、このフローに沿って説明する。
冷凍空調装置の施工あるいはリプレースの完了後、ステップＳ１で、冷凍空調装置の試運転を行う。ここでは、制御部１０３が外気温度、室温または空調負荷に応じて、冷房もしくは暖房の運転を判断し室内機および室外機の各機器に制御信号を送信し、試運転モードで冷凍空調装置を起動し、運転を制御する。この判断は、予め決められた判断基準により自動で実施しても、冷凍空調装置を操作する作業者が手動で実施してもどちらでもよい。ただし、室内機が複数存在するマルチタイプの冷凍空調装置では、停止した室内熱交換器内部の状態が液封状態になったり、ガスの状態になったりすることで冷媒の判定時に液溜め２８に溜まる液冷媒の量が変化するため、室内熱交換器内部の状態を一定にする観点から、複数の室内機（室内熱交換器）は全数運転させる。

冷媒量検知のタイミングとしては、液溜め２８に液冷媒が溜まるまでの時間、あるいは冷凍サイクルの高低圧が安定し、冷媒配管内の冷媒の密度が安定するまでの時間を待ってからとする。試運転において、起動からの高圧と低圧の動きは、図７に示すように、一旦目標値に対してオーバーシュートもしくはアンダーシュートした後、目標値に向けて安定する。このため、冷凍サイクルの動作が安定したと判断する基準としては、例えば、冷媒の圧力、温度、過熱度、過冷却度などの変化幅が所定値以内となるまでの時間とする。

ステップＳ２では、制御部１０３は、冷媒量判定用絞り装置２５ａ、２５ｂを制御し、絞りを開く。次に、測定部１０１は液面検知用温度センサ２７ａ、２７ｂの温度検知信号を読み取る。
続いて制御部１０３は、試運転の状態を記憶部１０４に記憶する。このとき記憶する内容としては、各液面検知用温度センサ２７ａ、２７ｂの検知温度（液溜め２８の液面レベル）、冷房または暖房の運転モード、冷媒の高圧、冷媒の低圧、圧縮機の吐出温度、凝縮器出口過冷却度、蒸発器出口蒸発温度などの運転状態を記憶する。このように、液溜め２８の液面レベルに加えて、凝縮器出口の冷媒の過冷却度などにより微妙な冷媒の充填量差を把握できるようにするのが好ましい。その後、ステップＳ３で、制御部１０３は通常の空調運転制御を開始する。なお、通常運転においては、制御部１０３は液面検知用温度センサ２７ａ、２７ｂを閉状態に制御する。

ステップＳ４では、制御部１０３は最初の試運転もしくは前回の漏洩判定から所定の時間が経過したかを判定し、所定時間を経過していれば次ステップ５へ進む。ステップＳ５では、冷凍サイクルが安定するまで待ち、ステップＳ６では制御部１０３が室内機の室内熱交換器の全数が暖房運転あるいは暖房運転しているかを確認する。さらに、ステップＳ７のように、外気温度が初期の液面レベル判定時の温度に近い値（例えば±５℃の範囲）か否かを判定し、所定の温度範囲内にある場合にのみ、判定を実施するのが好ましいが、所定の温度範囲内にするのが不可能な場合はこのステップＳ７をスキップしてもよい。
これらステップＳ４〜７の後、冷凍空調装置の運転状態がステップＳ２で記憶した外気温度、運転モード、室内機の運転状態とほぼ同一となった場合に、ステップＳ８で演算判定部１０８は冷媒漏洩の判定を行い、ステップＳ９にて冷媒量の適量、不適量を基に冷媒漏洩の有無が判断される。なお、ステップＳ８の判定は、具体的には、冷媒量判定用絞り装置２５ａ、２５ｂを開き、液面検知用温度センサ２７ａ、２７ｂの検知温度が試運転時に記憶した温度よりも所定値以上高いことを確認した場合には、液溜め２８の液面が下がり冷媒漏洩があったと判断する。その場合には、ステップＳ１０に進み、冷媒漏洩があったとして報知部１０７からリモコンや表示器などに表示し、ステップＳ１１で装置の運転を停止する。
なお、ステップＳ４〜７でネガティブな判断がなされた場合は、再び冷媒量判定用絞り装置２５ａ、２５ｂを閉め、通常の空調運転に戻る。また、ステップＳ９で冷媒量が適正範囲内であると判断された場合は、圧縮機１の運転積算時間をリセットした後（ステップＳ９'）、通常の空調運転へ移行する。

ところで、冷媒の液とガスの密度は、冷媒回路内の圧力や温度に応じて変化する。このため、冷媒回路内の圧力と温度による冷媒回路の各要素内の冷媒の密度変化を考慮し、判定時に測定した値が、初期に記憶した圧力と温度と異なる場合には、補正を行うのが好ましい。補正の方法としては、例えば、凝縮器出口過冷却度と凝縮器内の冷媒の量との関係を予め把握しておき、測定した凝縮器出口過冷却度の差に応じて、凝縮器内の冷媒量差の補正を行う。これにより、液溜め２８の液面レベルが同一でも凝縮器内部の冷媒量の差をもって漏洩と判断してもよい。蒸発器出口過熱度、圧縮機吐出過熱度を利用しても同様に対処できる。また、試運転時に配管長を記憶部１０４にインプットしておき、配管の温度と圧力から冷媒の密度を演算し、記憶している配管長と演算した冷媒密度から配管中の冷媒量を計算し、冷媒漏洩の判断をしてもよい。

また、冷媒量の初期値は、冷媒回路などの補修により冷媒を抜くタイミングでリセットし、次の運転時にあらためて試運転を実施し、初期値として記憶するようにするのが好ましい。リセットの方法は、作業者が手動でリセットスイッチを操作してもよいし、圧力センサの検知値が所定値以下となった場合に、冷媒回路内の冷媒が回収されたと判断し、自動的にリセットするようにしてもよい。

以上のように実施の形態３では、初期の液溜め２８の液面状態を、液溜め２８上部のバイパス冷媒の温度として検知して記憶しておき、その後の冷媒漏洩検知において、そのバイパス冷媒の温度の上昇を検知することで回路内の冷媒量の増減を判断し、それにより冷媒の漏洩を検知するため、冷媒漏洩を簡易に検知することができる。

また、記憶部１０４に、冷凍サイクルの運転状態を記憶することにより、初期の冷媒量（過充填の状態も含む）を凝縮器出口過冷却度や蒸発器出口過熱度で推定することが可能となる。これにより初期の冷媒量と漏洩判定時の冷媒量とを比較することで、微量の冷媒漏洩が発生した場合でもその検知が可能となる。従って、検知した冷媒漏洩をリモコンなどに発報することで、冷媒漏洩箇所の是正が早期に行えるようになる。また、冷媒漏洩があった場合には装置を停止するので、冷媒が過少の状態で運転を継続することによる圧縮機の過熱運転を防止し、圧縮機の損傷を防止できる。

また、初期の運転モードや外気温度を記憶し、同じ運転モードおよび同様の外気温度時に漏洩検知を行うことで、運転モードや外気温度が異なることによる冷媒配管内の密度変化の影響を小さくすることができ、簡易なアルゴリズムで精度よく冷媒漏洩を検知することが可能となる。

さらに、冷媒漏洩判定において、室内機の運転状態を常に監視し、空調機の利用者が必要に応じて空調運転している最中に冷媒量判定できるので、判定のために無駄な運転をする必要がなく、省エネに貢献できる。また、冷媒漏洩判定のため不必要な空調運転することで利用者に不快感を与えることもない。

実施の形態４．
次に、複数の冷凍空調装置を集中的に制御する集中コントローラと遠隔管理装置とを用いた冷凍空調システムの実施の形態について説明する。
図８は、上述の実施の形態１〜３の冷凍空調装置を統合的に管理する空調システムの構成図である。
室内機１１０及び室外機１００を有する冷凍空調装置は、建物内に敷設された通信回線１２１を介して集中コントローラ１２０に接続されている。集中コントローラ１２０は、典型的には制御対象となる冷凍空調装置と同じ建物内に設けられ、１又は複数の冷凍空調装置を制御する制御装置である。集中コントローラ１２０は、室内機１１０や室外機１００の起動や停止、設定温度制御、風量や風向制御、さらには冷凍空調装置の運転状況を監視し異常を検知するなど複数の制御を行う。
室内機１００及び室外機１１０は、定期または不定期で以下のような運転状況データを送信する。
（１）各温度センサ１１、１３、１４、１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂの検知温度情報、すなわち、冷媒温度、室内／室外温度等、
（２）各圧力センサ１２、１９の検出圧力情報、
（３）制御部１０３の各種制御パラメータ（例えば、圧縮機の駆動周波数、ユーザにより室内機に直接設定された設定温度、風量、運転モード、ファン回転数、圧縮機運転時間、圧縮機発停回数等）。
なお、集中コントローラ１２０はこれら全ての情報を収集する必要はなく、冷凍空調装置の種類や特性、ユーザの要望に応じた制御等に基づいて適宜取捨選択し、必要な情報を設定する。

遠隔監視装置１３０は、１つまたは複数の集中コントローラ１２０と通信回線１３１を介して接続され、各建物の冷凍空調装置の運転状態を監視し、異常が発生した場合のメンテナンスに必要な情報を収集する。また、遠隔監視装置１３０はユーザの要望に応じた省エネルギー制御等を集中コントローラ１２０に対して行う機能を有し、各建物外の遠隔地から各建物の設備機器をコントロールする遠隔監視センターに設けられている。通信回線１３１は、有線／無線の電話回線、インターネットプロトコルによる通信回線等であり、公衆回線回線と呼ばれるものである。

次に、図９のシーケンス図を用いて、この冷凍空調システムの動作を説明する。冷凍空調装置は、基本的に上述の図２、４、６で説明したように冷媒漏洩検知を行うため、以下の説明では、冷凍空調装置、集中コントローラ１２０、遠隔監視装置１３０の協調動作を中心に説明する。

まず、冷凍空調装置に冷媒が充填されたとき、冷凍空調装置の制御部１０３は、室外機１００及び全室内機１１０を試運転モードで起動及び駆動する（ステップS２１）。典型的には、新たに冷凍空調装置が建物に設置されたときに試運転は実行されるが、室外機１００若しくは室内機１１０を交換した場合や、冷媒の交換、追加充填を行った場合などにもこの処理が実行される。
次に、制御部１０３は運転安定性の判定を行う（ステップS２２）。なお、安定性の判定は、図２のステップS２と同様の方法により行う。制御部１０３は、冷凍サイクルが安定するまで駆動を続け、安定性が確認できた後に冷媒量の判定を行う（ステップＳ２５）。冷媒量の判定は、冷凍空調装置の演算部１０２または制御部１０３が上述実施の形態１〜３と同様の方法により実施するが、冷媒量を実質的に特定できる方法であればどのような方法を用いても構わない。
続いて制御部１０３は、判定された冷媒量を判定時刻とともに、履歴データとして記憶部１０４に記録する（ステップＳ２６）。なお、履歴データは、初期データ１つのみでも、冷媒量の判定の度に追加して複数のデータを時系列で記録したものでも構わない。ただし、冷媒漏洩の総量を判定する上で、冷媒充填時の初期データは重要である。
なお、上述の冷媒量の初期判定と記録は、試運転時に限定されるものでなく、冷媒充填後、スローリークによって冷媒量があまり変わらない期間の通常運転時に実施しても構わない。

以上で、冷媒充填後の初期動作が終了し、通常運転に移る。
冷凍空調装置は、その後、ユーザによる電源オン／オフ操作、集中コントローラ１２０、或いは、遠隔監視装置１３０の起動／停止指令に従って起動と停止を繰り返すが、この間、制御部１０３は定期または不定期で記憶部１０４に記憶された時刻からの経過時間を監視している（ステップＳ２７）。そして、所定の時間（例えば、１ヶ月、３ヶ月、６ヶ月、１年等）が経過したと判断したとき、冷凍空調装置は、冷媒漏洩判定を行う。この所定の時間は、冷凍サイクルが起動と停止を繰り返した後であって、単位時間あたりの冷媒の漏洩量が非常に少ないスローリークをも検出できるように、十分長い時間を設定する。 具体的には、制御部１０３が室外機１００及び全室内機１１０に対して起動信号を送信し、これらの機器を起動する（ステップＳ２１ａ）。全室内機１１０を運転させるのは上述のとおり冷媒量の測定精度を上げるためだが、ユーザが予期しないときに室内機１１０を駆動することを避けたい場合には、冷媒量の判定時期をずらすこともできる。例えば、所定時間経過後に制御部１０３が全室内機１１０が運転しているかを、自己の制御データ若しくは各室内機１１０からの運転信号に基づき判断し、全室内機１１０が駆動するまで冷媒量の判定を延期する。そして、全室内機１１０が起動したことを確認後に次のステップに移行するようにしてもよい。

続いて、制御部１０３が運転安定性の判定を行い（ステップＳ２２）、冷媒量を判定する（ステップＳ２５）。判定された冷媒量は記憶部１０４に記憶される（ステップＳ２６）。なお、定期的な冷媒漏洩の判定に冷媒充填時の冷媒量データのみを使用し、冷媒量の履歴データが不要の場合には、このステップは省いても構わない。
次に、冷凍空調装置の演算判定部１０８は、記憶部１０４に記憶されている冷媒充填時の冷媒量のデータ（即ち、過去の冷媒量に係る過去データ）と現在の冷媒量のデータ（即ち、前記過去の時点から冷凍サイクルの停止および起動を１回または複数回実施後の冷媒量に係る新規データ）とを比較し、両者の差が所定範囲内にあるかを判定する（ステップＳ２９）。この差が所定範囲内にないとき、演算判定部１０８は冷媒漏洩があったと判断する。そして報知部１０７がこの判定結果を受け取って、集中コントローラ１２０及び遠隔監視装置１３０に判定結果を送信する（ステップＳ３０）。なお、冷媒漏洩が無かった場合にも、判定結果を送信することにより集中コントローラ１２０および遠隔監視装置１３０が、判定結果を認識できるようにするとよい。送信するデータは、判定を行った時刻、判定結果、冷媒量の履歴データ、現在の冷媒量のデータ等である。

通信回線１２１、集中コントローラ１２０および通信回線１３１を介して、判定結果を受け取った遠隔監視装置１３０は、判定結果に基づき漏洩検査書を自動生成する。例えば、遠隔監視装置１３０の記憶装置に定型フォーマットの文書データを記憶しておき、遠隔監視装置１３０の制御部が、受信した判定を行った時刻、判定結果、冷媒量の履歴データ、現在の冷媒量のデータを定型フォーマットの文書データに追加することにより、漏洩検査書を自動生成する。遠隔監視装置１３０の制御部が、漏洩検査書をプリンタを使用して印刷することにより、建物を管理する管理者に漏洩検査書を送ることができる。

以上、冷媒漏洩の漏洩検知機能を有する冷凍空調システムの実施の形態を説明した。この実施の形態によれば、起動および停止を繰り返した後の差分で冷媒漏洩を検知するため、従来検知できなかった冷媒のスローリークを検知できる。また、所定のタイミングで自動的に冷媒漏洩検査が行われるため、検査忘れが無く確実にスローリークを検出することができる。

実施の形態５．
実施の形態４は冷凍空調装置自身で冷媒漏洩検知を実施したが、次に集中コントローラ１２０で冷媒漏洩検知を行う実施の形態を説明する。この実施の形態では、集中コントローラ１２０で冷媒漏洩を検知するため、冷凍空調装置自身にスローリークを検出できる検出機能が無い場合であっても冷媒漏洩を検出することができるという利点がある。
この実施の形態では、図１０に示すように、集中コントローラ１２０に制御部１０３と演算判定部１０８が設けられている。ここで、冷凍空調装置の運転制御を行う制御部は冷凍空調装置にあるが、冷媒漏洩判定を制御する制御部１０３と演算判定部１０８は集中コントローラ１２０に設けられる。この制御部１０３は冷媒漏洩の判定タイミングや通信回線１２１を介した冷凍空調装置の制御を行い、また、演算判定部１０８は、冷媒量の判定、冷媒漏洩判定を実行する。なお、図１０では遠隔監視装置１３０にも、制御部１０３と演算判定部１０８が設けられているが、これらは後述の実施の形態のように、遠隔監視装置１３０で冷媒漏洩判定を行う場合に使用されるもので、必須のものではない。
図１１はこの実施の形態５の冷凍空調システムの動作を説明するシーケンス図である。図１１において、図９と同一の符号は同一または相当の処理を示しており、以下、図９の処理と異なる部分を中心に説明する。

冷凍空調装置に冷媒が充填されると、冷凍空調装置の制御部１０３は冷媒が充填されたことを示す信号を集中コントローラ１２０に送信する（ステップＳ２０）。なお、このステップの冷媒充填通知は自動で行われる必要は無く、集中コントローラ１２０に入力手段を設けメンテナンスの作業者が入力した信号に基づいて判断することもできる。
この後、冷凍空調装置の制御部１０３は、冷凍サイクルが安定した否かを判定する（ステップＳ２２）。なお、冷凍サイクルが安定したかどうかは、上述の実施の形態１または２で説明したように冷凍空調装置自身が行ってもよいし、集中コントローラ１２０が冷凍空調装置から事前に運転状況データを１回または複数回受け取って（ステップＳ２３）、同様のアルゴリズムで判定するようにしてもよい（ステップＳ２２）。

集中コントローラ１２０は、冷凍空調装置により送信された運転状況データを受信し、集中コントローラ１２０の演算判定部１０８がこの運転状況データに基づいて冷媒量の判定を行う（ステップＳ２４）。実施の形態１と同様のアルゴリズムで冷媒量を特定する場合は、運転状況データとして、凝縮器出口での冷媒の過冷却度SC、外気温度と凝縮温度の差dTc、冷媒の定圧液比熱Cpr、は凝縮器入口と凝縮器出口のエンタルピ差△hcon等の冷媒温度、外気温度、冷凍サイクル内の圧力データを受信する。実施の形態３と同様の冷凍空調装置が接続される場合には、液面検知用温度センサの温度情報を受信して、冷媒量を判定する。既存の冷凍空調装置に本実施の形態を接続する場合、冷凍空調装置が送信してくる運転状況データの種類が異なる場合があるため、集中コントローラ１２０は、複数種の運転状況データのそれぞれに対応して冷媒量判定アルゴリズムを用意しておき、受信した運転状況データと冷媒判定アルゴリズムに必要なデータとのマッチングをとって、使用する冷媒判定アルゴリズムを選択するようにするとよい。なお、冷媒量判定アルゴリズムの選択は、冷凍空調装置の機種番号に応じて選択するようにすることもできる。

次に集中コントローラ１２０は、冷媒量と時刻をメモリに記録し（ステップＳ２６）、所定時間経過後に起動指令を冷凍空調装置に送信する（ステップＳ３１）。この起動指令は、室外機１００および全室内機１１０を起動する指令であるが、すでに全室内機１１０が運転中である場合には、送信不要であることは言うまでもない。また、集中コントローラ１２０は、１または複数の冷凍空調装置の起動、運転モード、設定温度等を管理するが、集中コントローラ１２０に予め記憶されている起動プログラムに従って、全室内機１１０が運転する時刻まで待って全室内機１１０の起動指令を送信することもできる。
そして、集中コントローラ１２０または冷凍空調装置で冷凍サイクルの運転が安定していると判定された後、集中コントローラ１２０は冷凍空調装置から運転状況データを受信し、冷媒量を判定する（ステップＳ２４）。判定された冷媒量は、メモリに記録される（ステップＳ２６）。そして、集中コントローラ１２０は、過去の冷媒量に関するデータと現在の冷媒量に関するデータの差に基づき、冷媒漏洩を判定し（ステップＳ２９）、遠隔監視装置１３０に送信する（ステップＳ３０）。

以上のように、この実施の形態の冷凍空調システムによれば、冷凍空調装置に冷媒のスローリークを検出する機能がない場合でも、冷媒漏洩を検知することができるという利点がある。また、冷凍空調装置の運転スケジュールを管理する集中コントローラ１２０が冷媒漏洩検知を行うため、予め定められた運転スケジュールを守りながら、冷媒漏洩の検知を実行することができる。

実施の形態６．
次に、集中コントローラ１２０で冷媒量を測定し、遠隔監視装置１３０で冷媒漏洩を判定する実施の形態を説明する。この実施の形態の冷凍空調システムによれば、定期的に冷媒漏洩検知を行う場合に、現地の集中コントローラ１２０の設定によらずに、安定して冷媒漏洩検知を行うことができるという利点がある。
図１２は、この実施の形態５の冷凍空調システムの動作を説明するシーケンス図である。図１２において、図１１と同一の符号は同一または相当の処理を示しており、以下、図１１の処理と異なる部分を中心に説明する。

この実施の形態の特徴は、遠隔監視装置１３０で冷媒漏洩判定を行う点である。集中コントローラ１２０は、冷媒量の判定を実行し、冷媒量に係るデータを通信回線１３１を介して遠隔監視装置１３０に送信する（ステップＳ２４、Ｓ２５）。
遠隔監視装置１３０は、集中コントローラ１２０から冷媒を充填したことを示すデータ（このデータの送信はオプション）とともに、冷媒量にかかるデータ、時刻データを受信するとこれらのデータを記憶し（ステップＳ２６）、経過時間の計時を開始する。そして、所定時間が経過すると、遠隔監視装置１３０は冷媒量の送信を要求する冷媒量送信要求を集中コントローラ１２０に送信する（ステップＳ２８）。ただし、この要求は必須ではなく、定期的に集中コントローラ１２０が送ってくる冷媒量に係るデータに基づいて、遠隔監視装置１３０が冷媒漏洩を判定しても構わない。

集中コントローラ１２０は、即時、冷媒量の判定を行ってもよいし、或いは、予め定められた運転スケジュールによって、冷凍空調装置を制御し運転状況データを収集してもよい（ステップＳ２３）。ただし、冷媒量送信要求を受信してから予め定められた最大遅延時間を経過しないように、集中コントローラ１２０は冷凍空調装置の動作を制御する。すなわち、運転スケジュールまたは、要求受信後の経過時間から最大遅延時間を超えることが予想される場合には、集中コントローラ１２０は、所定時間が経過する前に全室内機１１０起動信号と運転状況データの送信を要求する信号を冷凍空調装置に送信し、最大遅延時間内に冷媒量に係るデータを遠隔監視装置１３０に送信するように動作する。
冷凍空調装置から運転状況データを受け取ると、集中コントローラ１２０は冷媒量判定（ステップＳ２４）を行い、冷媒量に係るデータ（新規データ）を遠隔監視装置１３０に送信する（ステップＳ２５）。
遠隔監視装置１３０は、演算判定部１０８の比較部１０５が受信した過去の冷媒量に係るデータと新規の冷媒量に係るデータを比較し、判定部１０６が冷媒漏洩を判定する（ステップＳ２９）。この判定後、遠隔監視装置１３０は判定結果を集中コントローラ１２に送信する（ステップＳ３０）。

以上のように、遠隔監視装置１３０に冷媒漏洩判定を実行させても、上述の実施の形態と同様の効果がある。また、遠隔監視装置１３０から冷媒量送信要求を送信するため、定期的に冷媒漏洩検知を行う場合に、現地の集中コントローラ１２０の設定によらずに、安定して冷媒漏洩検知を行うことができる。また、冷媒漏洩検知のスケジュールの変更も、遠隔監視装置１３０から一斉に実行することができ、冷凍空調装置が設けられた建物を巡回しスケジュールの設定をする場合に比べて、非常に早くかつ確実に変更を行うことができる。

実施の形態７．
この実施の形態７は、遠隔監視装置１３０で冷媒量の判定および冷媒漏洩判定を行う実施の形態である。遠隔監視装置１３０で冷媒量を判定するため、冷媒量判定の機能を持たない集中コントローラ１２０であっても、冷媒漏洩判定を行うことができるという特徴がある。
図１３は、この実施の形態５の冷凍空調システムの動作を説明するシーケンス図である。図１３において、図１２と同一の符号は同一または相当の処理を示しており、以下、図１２の処理と異なる部分を中心に説明する。
この実施の形態において、冷媒漏洩判定を制御する制御部１０３と判定を行う演算判定部１０８は遠隔監視装置１３０に設けられている。

冷媒が充填されると冷凍空調装置は、運転状況データを集中コントローラ１２０を介して遠隔監視装置１３０に送信する（ステップＳ２３）。遠隔監視装置１３０は、この運転状況データに基づいて冷媒量を判定し（ステップＳ２４）、冷媒量と時刻を記録する（ステップＳ２６）。このとき、遠隔監視装置１３０は実施の形態５の集中コントローラ１２０と同様に、複数の冷媒量判定アルゴリズムの中から、送信された運転状況データに適合する冷媒量判定アルゴリズムを選択し、冷媒量の判定を行う。

次に、遠隔監視装置１３０は冷凍空調装置が停止／起動を繰り返している間、経過時間を判定し（ステップＳ２７）、所定時間経過後に運転状況の送信を要求する運転状況送信要求を集中コントローラ１２０を介して冷凍空調装置に送信する（ステップＳ２８ａ）。なお、この運転状況送信要求は、冷凍空調装置から定期的に運転状況を送信してくる場合には不要である。この場合、遠隔監視装置１３０は定期的に送られてくる運転状況データに基づき、全室内機１１０が運転しているか、冷凍サイクルは安定しているかという判定を行うと、冷媒量検出の精度が向上する（ステップＳ２１、Ｓ２２）。

続いて、遠隔監視装置１３０は受信した運転データに基づき、冷媒量の判定を行い（ステップＳ２４）。冷媒量に係る過去のデータと新規データとに基づいて、冷媒漏洩判定を行う（ステップＳ２９）。そして、冷媒漏洩検査書を生成するが（ステップＳ３２）、集中コントローラ１２０が遠隔監視装置１３０からの表示データを受け付ける場合、この冷媒漏洩検査書のデータを判定結果として集中コントローラ１２０に送信することも可能である（ステップＳ３０）。また、集中コントローラ１２０を介せず、暗号化など第三者の閲覧が自由にできないようにして、公衆回線（通信回線１３１）を経由で建物の管理者の端末に直接送信するようにすることもできる。

以上のように、この実施の形態の冷凍空調システムによれば、冷凍空調装置および集中コントローラ１２０に冷媒のスローリークを検出する機能がない場合でも、冷媒漏洩を検知することができるという利点がある。また、遠隔監視装置１３０の冷媒判定アルゴリズムを選択／変更することによって多種多様な冷凍空調装置の冷媒漏洩検知に対応することができる。

なお、冷媒漏洩の判定は、冷凍空調装置の冷凍サイクルの起動または停止を１回または複数回繰り返した後ではなく、１回の運転の中での運転状況データに基づいて行っても構わない。特に、冷媒漏洩の判定手段を集中コントローラ１２０、或いは、遠隔監視装置１３０に設けた場合には、冷媒漏洩検知機能を備えない冷凍空調装置に対しても冷媒漏洩検知を行うことができるという利点がある。

Claims (16)

1. 圧縮機、室外熱交換器および絞り装置を有する室外機と、室内熱交換器および絞り装置を有する１台ないしは複数の室内機とを、連絡配管で接続して冷凍サイクルを構成している冷凍空調システムにおいて、
   前記冷凍サイクルの過去の冷媒量に係る過去データと、前記過去の時点から前記冷凍サイクルの停止および起動を複数回実施後の冷媒量に係る新規データと、に基づいて前記冷凍サイクルの冷媒漏洩を判定する判定手段を、備えたことを特徴とする冷凍空調システム。
2. 前記判定手段は、前記冷凍サイクルに前記冷媒を封入後の初期の運転状況データを前記過去データとし、前記冷凍サイクルの停止および起動を複数回実施後の運転状況データを前記新規データとして比較することを特徴とする請求項１に記載の冷凍空調システム。
3. 前記圧縮機の稼働時間を積算する積算手段を備え、前記判定手段は前記積算手段の積算時間が所定時間経過したときに、前記冷媒漏洩の判定を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍空調システム。
4. 計時手段を備え、前記判定手段は前記計時手段が定められた日時を計時したときに前記冷媒漏洩の判定を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍空調システム。
5. 前記判定手段は外気温度が冷媒漏洩の判定において比較対象となるデータの採取時の外気温度に対して所定範囲内であり、かつ前記データ採取時から所定時間経過したときに前記冷媒漏洩の判定を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍空調システム。
6. 冷凍サイクル上の物理量の変化を検知する検知手段を備え、前記判定手段は前記検知手段により検出された変化値が所定範囲内にあるときに前記冷媒漏洩の判定を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の冷凍空調システム。
7. 前記判定手段は前記室内機を構成している室内熱交換器の全数が冷房運転もしくは暖房運転しているときに、冷媒漏洩の判定を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の冷凍空調システム。
8. 凝縮器出口での冷媒の過冷却度、外気温度と凝縮温度との差、冷媒の定圧液比熱、および凝縮器入口と凝縮器出口のエンタルピ差に起因する凝縮器の液相面積比率に基づいて、冷媒漏洩の判定を行うことを特徴とする請求項７記載の冷凍空調システム。
9. 凝縮器出口での冷媒の過冷却度もしくは過冷却度と相関があるパラメータに基づいて、前記冷媒漏洩の判定を行うことを特徴とする請求項８項記載の冷凍空調システム。
10. 圧縮機の吸入側にアキュムレータを配置しているものにおいて、前記判定手段は、前記アキュムレータ内に液冷媒が滞留していないことを判断して、前記冷媒漏洩の判定を行うことを特徴とする請求項８または９記載の冷凍空調システム。
11. 前記冷媒漏洩の判定中には、その旨の表示を室内機のリモコンおよび／または表示装置に表示させることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の冷凍空調システム。
12. 前記冷媒漏洩の判定結果を外部に知らせる報知手段を有し、冷媒漏洩と判定された場合は、その旨の表示を室内機のリモコンおよび／または表示装置に表示させることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の冷凍空調システム。
13. 前記室内機の絞り装置と前記連絡配管との流路間に冷媒を貯留する液溜めを配置しているものにおいて、前記液溜めの液面レベルを比較することにより、前記冷媒漏洩の判定を行うようにしていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の冷凍空調システム。
14. 前記判定手段は、複数の冷凍空調装置を制御する集中コントローラ、または、複数の前記集中コントローラと通信回線を介して接続され前記冷凍空調装置を遠隔監視する遠隔監視装置に設けられたことを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の冷凍空調システム。
15. 圧縮機、室外熱交換器および絞り装置を有する室外機と、室内熱交換器および絞り装置を有する１台ないしは複数の室内機とを、配管で接続して冷凍サイクルを構成している冷凍空調装置において、
    前記冷凍サイクルの過去の冷媒量に係る過去データと、前記過去の時点から前記冷凍サイクルの停止および起動を１回または複数回実施後の冷媒量に係る新規データと、に基づいて前記冷凍サイクルの冷媒漏洩を判定する判定手段
    を、備えたことを特徴とする冷凍空調装置。
16. 圧縮機、室外熱交換器および絞り装置を有する室外機と、室内熱交換器および絞り装置を有する１台ないしは複数の室内機とを、連絡配管で接続して冷凍サイクルを構成している冷凍空調装置の冷媒漏洩検知方法であって、
    冷媒封入後の経過時間を判定するステップと、
    前記室内機を構成する室内熱交換器の全数が冷房または暖房運転しているかを判定するステップと、
    前記室内熱交換器の全数が冷房運転または暖房運転していると判定された場合に、前記冷凍サイクルの冷媒量に係る履歴データに基づいて前記冷凍サイクルからの冷媒漏洩を判定するステップと、
    を備えることを特徴とする冷媒漏洩検知方法。

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