JPH10176877A

JPH10176877A - 冷媒封入量判定システム

Info

Publication number: JPH10176877A
Application number: JP33672996A
Authority: JP
Inventors: Kazumiki Urata; 和幹浦田; Kensaku Kokuni; 研作小国; Yozo Hibino; 陽三日比野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-12-17
Filing date: 1996-12-17
Publication date: 1998-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】空気調和機中の冷媒量の適否を判定する冷媒
封入量判定システムであって、冷媒封入量を判定するセ
ンサに異常が発生した場合も簡単に交換でき、冷媒がど
のようなものでも判定できるシステムを提供する。【解決手段】室外機と複数の室内機からなる空気調和
機の冷凍サイクル中に設置される受液器内の液冷媒量を
検出し、封入された冷媒量の適否を判定するために、受
液器７の外周側壁に取り付けた超音波センサ(２１、２
２)の信号で冷媒高さを検出する冷媒高さ検出回路２３
と、冷媒高さ検出回路２３からの信号、および運転状態
データとして室内外温度、圧縮機の冷媒吐出温度および
圧力、冷房又は暖房の運転モード、及び室内機と室外機
の設置位置の高低差を基に、封入冷媒量の適否を判定す
る冷媒量判定回路２７とから構成され、冷媒高さ検出回
路２３及び冷媒判定回路２７は空気調和機から遠隔地点
に設置し、両者を情報伝達手段により接続するシステ
ム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和機の冷凍
サイクル内に封入された冷媒量が冷凍サイクルの運転可
能範囲で適正か否かを判定する冷媒封入量判定システム
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、空気調和機の冷凍サイクル内に封
入された冷媒量が適正か否かを判定するシステムについ
ては、以下に示す公知例があげられる。特開平３−１８
６１７０号公報に開示された冷媒封入量判定システム
は、冷凍サイクルの凝縮器と蒸発器の間に設けた受液器
内の冷媒液面を静電容量センサなどの電気的検出手段に
より検出し、冷凍サイクルで必要とされる冷媒量の場合
の値と比較し、冷媒の過不足量を定量的に演算し、表示
する方法である。

【０００３】また、特願平７−２３２４９３号公報に開
示された冷媒封入量判定システムは、受液器内の液冷媒
に先端部が浸かるように対向極板からなる静電容量セン
サを受液器内部に配設し、静電容量センサにより検出し
た静電容量を発振周波数に変換する回路を設けている。
そして静電容量センサと変換回路の接続線は、芯線、内
側シールド線及び外側シールド線からなる２重シールド
線からなり、静電容量センサの出力端子と変換回路の入
力端子とを芯線と外側シールド線で接続し、芯線から内
側シールド線に増幅する方向に２重シールド線の静電容
量を消去する増幅器を設けている。静電容量変換回路が
出力する発振周波数は、受液器内の液冷媒高さに換算さ
れ、そして換算された液冷媒高さは、冷媒量判定回路に
より、予め求めた基準の液冷媒高さと比較され、液冷媒
の過不足が判定される。この判定回路の出力が表示装置
に表示される。このシステムによれば、静電容量センサ
と静電容量変換回路との間の電気的な誤差を２重シール
ド線と増幅器の組合わせにより解消するとともに、基準
の液冷媒高さを、室外機の容量、室内機の接続台数、接
続配管長及び室外機と室内機の高低差等の設置条件や運
転モード、室外空気温度及び冷凍サイクル中の冷媒温度
等の空気調和機の運転条件をもとに設定することによ
り、冷媒量判定の精度を向上させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
の冷媒封入量判定システムでは、受液器内の液冷媒量を
検知する静電容量センサに異常が発生した場合の対処方
法、受液器内の冷媒が非共沸混合冷媒（どんな混合比で
も気化点と液化点が相違する混合冷媒）の場合、空気調
和機の製造コスト等に対して考慮がなされていないた
め、次に示す問題点がある。

【０００５】まず、受液器内は高い圧力がかかるため耐
圧構造となっており、内部の部品を交換できるような構
造となっていない。そのため、受液器内の静電容量セン
サに異常が発生し、この静電容量センサを交換する場合
は、受液器ごと交換しなければならない。また、受液器
の交換作業時は、室外機と室外機間に設けた開閉弁を閉
じて室内機側に貯える量しか冷媒を回収できないため、
大量に冷媒を放出しなければならなくなり、また部品交
換後の冷媒封入量も増加するため、部品交換時のコスト
が高くなる。

【０００６】また、受液器内の冷媒が非共沸混合冷媒の
場合、冷凍サイクル内に封入した組成比と冷凍サイクル
運転時の組成比が異なり、運転状態によってこの組成比
は常に変化する。組成比が変化すると混合状態での比誘
電率が変化するため、受液器内の温度によって校正した
静電容量センサであっても組成比の変化による比誘電率
の変化を校正できないため、受液器内の液冷媒量を正確
に検知することができなくなる。

【０００７】また、受液器内部に静電容量センサや空気
調和機本体に冷媒量判定用の回路等を設置することは、
空気調和機一台に対する製造コストが高くなる。

【０００８】本発明の目的は、空気調和機の製造コスト
を低くおさえ、冷媒封入量を判定するためのセンサに異
常が発生した場合も簡単に且つ低コストで交換が可能
で、さらに冷凍サイクル内に封入される冷媒がどのよう
なものでも確実に判定できる冷媒封入量判定システムを
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の冷媒封入量判定システムは、室外機及び少
なくとも１台の室内機からなる空気調和機の冷凍サイク
ル中に設置される受液器内の液冷媒量を検出し、この検
出した液冷媒量から空気調和機に封入された冷媒量が適
正か否かを判定するシステムにおいて、受液器の外周側
壁に取り付けられた超音波センサまたは電磁波センサか
らなる冷媒検出手段と、この冷媒検出手段からの信号を
基に受液器内の冷媒高さを求める冷媒高さ検出手段と、
該冷媒高さ検出手段からの信号、冷媒、冷房または暖房
の運転モードを検出する検出手段からの信号、及び室内
機と室外機それぞれの設置位置の高低差データを入力
し、これら入力された各信号及びデータを基に封入冷媒
量の適否を判定する冷媒量判定手段とから構成され、さ
らに冷媒高さ検出手段及び冷媒判定手段は空気調和機か
ら遠隔地点に設置され、かつ空気調和機と情報伝達手段
により接続されていることを特徴とする本発明の冷媒封
入量判定システムにおいて、上記の冷媒高さ検出手段か
らの信号、運転モードの信号及び室内機と室外機の設置
位置の高低差データと共に、運転状態を示すデータとし
て室外温度、室内温度、室外機内に設けられた圧縮機の
冷媒吐出温度と圧力を基に冷媒量判定手段により封入冷
媒量の適否を判定することが好ましい。これにより、冷
媒量判定手段は、より正確に判定を行うことができる。

【００１０】また、上記受液器外側にこの受液器の上端
部から下端部に延び両端口が器内部に連通する冷媒検知
管を設置し、この冷媒管に冷媒高さ検出手段を取り付け
てもよい。また互いに離れた地点にある冷媒判定手段と
空気調和機の間の上記情報伝達手段としてコンピュータ
を用いる通信処理システムを用いることが好ましい。ま
た、本発明の冷媒封入量判定システムは、少なくとも沸
点の異なる２種類の冷媒を混合してなる混合冷媒にも好
適である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる一実施の形
態を図１ないし図１３を用いて説明する。図１は、本発
明の冷媒封入量判定システムを適用する多室形空気調和
機の冷凍サイクル構成図である。この空気調和機は、１
台の室外機１と、これに接続される複数台の室内機２
ａ，２ｂ……により構成される。室外機１は、圧縮機
３、四方弁４、室外熱交換器５、室外膨張弁６、受液器
７及びアキュムレータ１６により構成され、図に示す様
に配管接続されている。そして、室外熱交換器５には、
この室外熱交換器５に空気を送り込む室外ファン８及び
室外ファン８を駆動する室外ファンモータ９が設けられ
ている。一方、室内機２ａは、室内熱交換器１０ａとそ
れに配管接続された室内膨張弁１１ａで構成され、室内
熱交換器１０ａには、室内熱交換器１０ａに空気を送り
込むための室内ファン１２ａ及び室内ファン１２ａを駆
動する室内ファンモータ１３ａが設けられている。また
室内機２ｂ……は室内機２ａと同様の構成である。

【００１２】室外機１において、圧縮機３の吐出側配管
には、吐出するガス冷媒の温度及び圧力それぞれを測定
する温度検出器１７(例えば、サーミスタ)、圧力検出器
１８（例えば、圧力センサ）が取り付けられ、室外熱交
換器５には、室外熱交換器５を通過する空気の温度を測
定する温度検出器１９（例えば、サーミスタ）が取り付
けられている。一方、各々の室内熱交換器２ａ，２ｂに
は各々の室内熱交換器２ａ，２ｂを通過する空気の温度
を測定する温度検出器２０ａ，２０ｂ（例えば、サーミ
スタ）が取り付けられている。また、室外機１と各々の
室内機２ａ，２ｂは液側接続配管１４とガス側接続配管
１５により接続されている。

【００１３】このような空気調和機において、暖房運転
時には、圧縮機３で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、
四方弁４を経てガス側接続配管１５を通じて、各室内機
２ａ，２ｂに送られ、各室内熱交換器１０ａ，１０ｂで
凝縮し液冷媒となり、その際に室内熱交換器１０ａ，１
０ｂを通過する空気に放熱し、室内を暖房する。液冷媒
は、液側接続配管１４を通じて室外機１に送られ、室外
膨張弁６で減圧され室外熱交換器５に送られる。室外熱
交換器５では室外熱交換器５を通過する空気から吸熱し
て蒸発し、圧縮機１に戻る。一方、冷房運転時には、冷
媒は暖房運転時とは逆方向に流れる。すなわち、圧縮機
３で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、四方弁４を経て
室外熱交換器５で凝縮して液冷媒となり、液側接続配管
１４を通じて各室内機２ａ，２ｂに送られる。この液冷
媒は、各室内膨張弁１１ａ，１１ｂで減圧され、室内熱
交換器１０ａ，１０ｂで蒸発し、室内熱交換器１０ａ，
１０ｂを通過する空気から吸熱して室内を冷房する。そ
して、蒸発した冷媒は、ガス側接続配管１５を通り室外
機１内の圧縮機３に戻る。この冷媒の循環において、余
った冷媒は、室外機１内に設置される受液器７内に溜ま
る。

【００１４】この多室形空気調和機を現地に設置する場
合は、室外機１と遠隔にある複数台の室内機２ａ，２ｂ
とを必要な長さのガス側接続配管１５と液側接続配管１
４によって接続する。室外機１内には、予め冷媒が封入
されているが、室内機台数や接続配管長さが施工の度に
異なるため、施工終了後にこの分の冷媒を空気調和機の
設置条件に応じて追加封入する。この冷媒封入量、すな
わち冷凍サイクル内に封入された全冷媒量が適正な範囲
にあれば、空気調和機は仕様通りの冷暖房性能を発揮
し、さらに故障に至るような事態にも陥らない。しか
し、適正な冷媒量よりある範囲以上に過剰あるいは不足
した場合には、冷暖房性能が所定通り発揮されないばか
りか、圧縮機３の吐出側が過熱したり液冷媒が戻ること
で液圧縮をしてモータや軸受けを損傷するようなトラブ
ルに至る恐れがある。したがって、施工状態に合わせて
適正な冷媒量を正確に封入する必要がある。しかし、封
入作業時の不備、封入冷媒量の計測ミス、施工状態の見
積り誤り、追加封入量の計算誤り等があって、必ずしも
正確に冷媒を封入できるとは限らない。

【００１５】図２は、空気調和機内に封入されている冷
媒量が適正か否かを判定できる冷媒量判定システムの構
成図である。本実施の形態の冷媒量判定システムでは、
受液器７内の冷媒量を受液器７内に溜まる液冷媒の液面
高さで検出する。図２に示すように、受液器７内の液冷
媒の液面高さを検出するため、受液器７の外壁に超音波
発信器２１とこの超音波発信器２１の反対側に超音波受
信器２２を配置している。超音波発信器２１と超音波受
信器２２からの信号は、冷媒高さ検出回路２３に入力さ
れ、そして冷媒高さ検出回路２３の出力信号は冷媒量判
定回路２７に送られる。冷媒高さ検出回路２３は、超音
波発信器２１と超音波受信器２２それぞれの振幅の比を
演算する振幅減衰量演算部２４と、この演算部２４の信
号から超音波センサ(２１、２２)の設置位置に液冷媒が
あるか否かを判断する気液存在判断部２５と、この判断
部２５の結果をマイクロコンピュータ等が認識できるよ
うに信号を発生させる気液存在信号変換部２６とから構
成される。また冷媒量判定回路２７は、超音波センサの
設置位置を、空気調和機の周囲温度、運転状態や設置状
態（室内機の数、室内機と室外機の高低位置関係）等に
より演算する超音波センサ設置位置演算部２８と、冷媒
高さ検出回路２３からの信号と超音波センサ設置位置演
算部２８の情報を基に空気調和機内の冷媒封入量が適正
か否かを判断する適正封入量判断部２９と、この判断部
２９の結果を出力する判断結果出力部３０により構成さ
れる。

【００１６】図３は、冷媒封入量判定システムと空気調
和機の設置位置の関係を表した図である。冷媒封入量判
定システムは、受液器７の側壁に設置した超音波センサ
３６と、冷媒高さ検出回路２３及び冷媒量判定回路２７
とから構成される。図２に示すように超音波発信器２１
及び受信器２２の１組でなる超音波センサ３６は受液器
７の外周に設置され、さらに冷媒高さ検出回路２３及び
冷媒量判定回路２７は空気調和機の外部に設置されてい
る。冷媒高さ検出回路２３、冷媒量判定回路２７と、空
気調和機の運転状態を検出する空気調和機周りの各種セ
ンサは、情報伝達用通信線３２ａ，３２ｂ，３２ｃで接
続されている。

【００１７】次に、超音波センサ３６により受液器７内
の冷媒状態が液状態であるかガス状態であるかを判断す
る作用について説明する。図４は、超音波センサの設置
位置に液冷媒が存在している場合と、ガス冷媒が存在し
ている場合のセンサからの出力値の変化について表わし
た特性図である。超音波センサ設置位置にガス冷媒が存
在する場合は、図４(ａ)に示す様に、超音波発信器２１
からある振幅量で発信された超音波は、受液器７の外壁
及び受液器７内のガス冷媒を伝播し、超音波受信器２２
で受信される。この時、ガス冷媒は密度が小さいため、
音波はほとんど減衰のない状態で伝わる。一方、超音波
センサ設置位置に液冷媒が存在する場合は、図４(ｂ)に
示す様に、超音波発信器２１から発信された超音波は、
密度の大きい液冷媒を伝播する際に減衰されて、超音波
受信器２２に受信される。すなわち、超音波の振幅の減
衰率を検出することで、超音波センサ３６の設置位置に
存在する冷媒の状態を検出することができる。

【００１８】次に、超音波センサ３６の設置位置の決定
方法について図５ないし図８により説明する。図５は、
空気調和機が運転される空気温度とその時に冷凍サイク
ルに必要な冷媒量との関係を表わした特性図である。

【００１９】図５において、室外機１と室内機２ａ，２
ｂは、同一の高さに設置されている場合で、室外空気温
度及び室内空気温度は空気調和機が運転される温度を表
わしている。この図から分かるように、暖房運転時、冷
房運転時それぞれで、室内外の空気温度に対して冷凍サ
イクルの必要冷媒量はほぼ一定である。ただし、暖房運
転時と冷房運転時では、凝縮器として作用する熱交換器
の大きさが異なるため、必要冷媒量が異なる。すなわ
ち、暖房運転時に凝縮器となる室内熱交換器は小さいた
め冷媒量が少なく、一方、冷房運転時に凝縮器となる室
外熱交換器は大きいため、冷媒量は多くなる。したがっ
て、空気調和機の運転モードをパラメータにすれば、正
確に冷媒量を判定することができる。

【００２０】図６は、室外機１と室内機２ａ，２ｂの設
置位置の高低差と冷凍サイクルに必要な冷媒量との関係
を表す特性図である。図中、横軸は室内外機の高低差
を、縦軸は冷房運転時に必要な冷媒量と暖房運転時に必
要な冷媒量との差を示している。室内外機の高低差０は
両機が同一の高さに設置されていることを示す。そして
横軸で、０より左側は室外機１が室内機２ａ，２ｂより
も下に設置された状態を、０より右側は室外機１が室内
機２ａ，２ｂよりも上に設置された状態を表わす。図５
で説明した様に、室内外機を同一の高さに設置した場合
は、冷房運転時の方が暖房運転時よりも冷媒量を多く必
要としている。

【００２１】室外機１が室内機２ａ，２ｂよりも下に設
置される場合は、液側接続配管１４内の液冷媒に重力が
作用し、暖房運転時では液側接続配管１４内を流れる冷
媒の抵抗が小さくなるため、室内熱交換器１０ａ，１０
ｂでの冷媒過冷却度が小さくなり、室内熱交換器１０
ａ，１０ｂに溜る液冷媒が減少し、一方、冷房運転時で
は液側接続配管１４内を流れる冷媒の抵抗が大きくなる
ため、液側接続配管１４での圧力損失が大きくなり、冷
媒かわき度が大きくなるため冷凍サイクルに必要な冷媒
量が少なくなる。そして室外機１の設置位置が上方にな
るにしたがい、液側接続配管１４内の冷媒への重力の作
用が小さくなるため、冷凍サイクルの必要冷媒量は多く
なる。また、暖房運転時と冷房運転時における冷凍サイ
クルの必要冷媒量は、冷房運転時の方が液側接続配管１
４内を流れる冷媒の相変化が大きいため、大きく変化す
る。したがって、室内外機の設置位置の高低差をパラメ
ータにすることで、正確に必要冷媒量を判定することが
できる。

【００２２】図７は、圧縮機駆動周波数と冷凍サイクル
に必要な冷媒量との関係を表わす特性図である。図中、
横軸は圧縮機駆動周波数を、縦軸はその時の必要冷媒量
を示している。圧縮機駆動周波数すなわち冷凍サイクル
内を循環する冷媒循環流量の変化に対する必要冷媒量
は、暖房運転時及び冷房運転時ともに変化量は小さい。
ただし、圧縮機駆動周波数の増加に対する必要冷媒量
は、暖房運転時の場合減少傾向であるが、冷房運転時の
場合は増加傾向となる。したがって、圧縮機駆動周波数
をパラメータとすればさらに正確に冷媒量を判定するこ
とができる。

【００２３】図８は、室内機２ａ，２ｂのファン風量と
冷凍サイクルに必要な冷媒量との関係を表わす特性図で
ある。図中、横軸は室内ファン風量を、縦軸はその時の
必要冷媒量を示している。室内ファン風量の変化に対す
る必要冷媒量は、暖房運転時及び冷房運転時ともに変化
量は小さい。ただし、室内ファン風量の増加に対する必
要冷媒量は、暖房運転時の場合減少傾向であるが、冷房
運転時の場合は増加傾向となる。したがって、室内ファ
ン風量をパラメータとすればさらに正確に冷媒量を判定
することができる。

【００２４】次に、本実施の形態の冷媒封入量判定シス
テムの判定方法を説明する。図９は、冷媒封入量判定シ
ステムによる判定方法を示すフローチャート図である。
まず、空気調和機に設置されている運転状態を検出する
各種センサから、室内空気温度Ｔai、室外空気温度Ｔa
o、運転モード(暖房又は冷房)、運転状態（圧縮機駆動
周波数、室内ファン風量等）と、室外機１と室内機２
ａ，２ｂの設置位置の高低差を、手入力もしくはディッ
プスイッチ等の電気信号等により入力する。これら入力
された情報から、冷凍サイクルに封入すべき最適な冷媒
量に相当する受液器７内の液冷媒高さＨｓを演算し、こ
のＨｓの位置に超音波発信器２１と超音波受信器２２で
構成される超音波センサ３６を受液器７に設置する。

【００２５】次に、空気調和機の運転を開始し、運転状
態を検出する各種センサにより、冷媒封入量を判定する
のに適した運転状態となるように、空気調和機内のアク
チュエータを作動し運転を継続させ、空気調和機の運転
状態が冷媒量を判定しても問題ない程度になってから超
音波発信器２１から規定の振幅量Ｆ₀の音波を発信し、
超音波受信器２２で受信した音波の振幅量Ｆ₁と比較す
る。ここで、Ｆ₁／Ｆ₀の値が予め設定されている値α
（例えば、０．５）よりも大きい場合は、音波の振幅減
衰量が小さいので、超音波センサ部にはガス冷媒が存在
していると判断し、気液判定信号Ｖ＝０を出力する。一
方、Ｆ₁／Ｆ₀の値が予め設定されている値α（例えば、
０．５）よりも小さい場合は、音波の振幅減衰量が大き
いので、超音波センサ部には液冷媒が存在していると判
断し、気液判定信号Ｖ＝１を出力する。気液判定信号Ｖ
から、Ｖ＝０の場合は空気調和機に封入されている冷媒
量が足りないと判定し、Ｖ＝１の場合は空気調和機に封
入されている冷媒量が足りていると判定し、これらの判
定結果を冷媒量判定回路２７の出力ポートに出力する。

【００２６】以上、説明したように、本実施の形態の冷
媒封入量判定システムでは、受液器７内に溜まる液冷媒
量を受液器７の外部にセンサを取付けて検知するため、
センサが故障した場合でも冷凍サイクル内の冷媒を放出
することなく、且つ冷凍サイクルを構成する部品を交換
せずにセンサのみを交換することが可能となり、故障時
のメンテナンス性が向上し、冷媒量判定システムの故障
交換時のコストを低減することができる。また、センサ
及び判定回路を受液器や空気調和機の外部に設け、情報
伝達用通信線により接続しているため、空気調和機１台
に対して１台の冷媒封入量判定システムを設置する必要
がなく、空気調和機の製造コストを低減することができ
る。

【００２７】次に、受液器７に超音波センサの設置する
他の方法及び受液器中の冷媒を検出する方法について説
明する。図１０では、超音波発信器２１と超音波受信器
２２は、受液器７の外周側面に隣合わせに配設してい
る。これにより、受液器７の設置される場所が狭い場合
でも、一方向のみに隙間があれば超音波センサを設置で
きるため、受液器７の設置条件を緩和することができ
る。

【００２８】また、図１１では、超音波発信器と超音波
受信器が対向的に配置された超音波センサを２組使用
し、この２組の超音波センサを受液器７の外周側面に上
下方向に離して取り付けている。これにより、下側にあ
る第２超音波発信器３３ｂと第２超音波受信器３４ｂの
信号がガス冷媒であると判断された場合は、空気調和機
内に封入されている冷媒量は少ないと判断される。下側
の第２超音波発信器３３ｂと第２超音波受信器３４ｂの
信号が液冷媒であり、且つ上側の第１超音波発信器３３
ａと第１超音波受信器３４ａの信号がガス冷媒であると
判断された場合は、空気調和機内に封入されている冷媒
量は適正であると判断される。さらに、下側にある第２
超音波発信器３３ｂと第２超音波受信器３４ｂと、上側
にある第１超音波発信器３３ａと第１超音波受信器３４
ａの信号が液冷媒であると判断された場合は、空気調和
機内に封入されている冷媒量は多いと判断される。この
ようにして、空気調和機内に封入されている冷媒量が適
正であるか否かをより正確に判定することが可能とな
る。

【００２９】さらに、図１２では、超音波発信器１個に
対して超音波受信器を複数個使用する超音波センサの構
成を示す。超音波発信器２１内には誘電率の異なる物質
を多層に埋めて音波を上下にわたって複数の方向に発信
できる様にしておき、受液器７の外周側面に取り付け
る。一方、複数の超音波受信器は、超音波発信器２１に
対向する位置にかつ受信器同士が上下に離れて受液器７
の外周側面に取り付け、そして各々の受信器に送られて
くる音波を受信する。例えば、図１２に示すように、超
音波受信器を３個用いた場合では、下側の第３超音波受
信器３４ｃの信号がガス冷媒であると判断された場合
は、空気調和機内に封入されている冷媒量が足りないと
判定される。中間の第２超音波受信器３４ｂの信号がガ
ス冷媒であり、且つ下側の第３超音波受信器３４ｃの信
号が液冷媒であると判断された場合は、封入されている
冷媒量は空気調和機の運転に支障はないが多少は少なめ
であると判定される。また上側の第１超音波受信器３４
ａの信号がガス冷媒であり、且つ第２超音波受信器３４
ｂの信号が液冷媒であると判断された場合は、封入され
ている冷媒量は空気調和機の運転に支障はないが多少は
多めであると判定される。また上側の第１超音波受信器
３４ａの信号が液冷媒であると判断された場合は、空気
調和機内に封入されている冷媒量は多すぎると判定され
る。これにより、空気調和機内に封入されている冷媒量
をさらに正確に判定することが可能となる。また、超音
波発信器を１個しか使用しないため、センサの数を低減
することができ、センサのコスト低減が可能となる。

【００３０】次に、超音波センサを設置する受液器とし
て、図１０〜１１で述べたのものとは別の構造の受液器
について説明する。図１３に示すように、別の受液器
は、受液器７の外周側面にその上端部から下端部にわた
って、両端が容器内部に連通する液面検知管３５が取り
付けられた構成となっている。そして、超音波センサ
は、この液面検知管３５に設けられている。図１３に示
すように、液面検知管３５の直径は、受液器７の直径に
比べ小さくなっている。これにより、超音波センサの設
置向きが多少変化した場合でも常に正常な信号を受信す
ることが可能となる。また、液面検知管３５は、受液器
７の一方向側に設けられているため、超音波センサを受
液器７の一方向に設置でき、受液器の設置条件を緩和す
ることができる。

【００３１】ここで、上記の実施の形態で用いられた冷
媒高さを検出するセンサとして超音波センサを用いてい
るが、電磁波発信回路と電磁波受信回路からなる電磁波
センサや、これらと同様に波の性質を利用するセンサを
用いた場合も、本実施の形態と同様の効果がある。ま
た、電磁波は、指向性にすぐれているため、さらに正確
に液面を検知することが可能である。

【００３２】また、本発明の実施の形態で用いられてい
る冷媒高さ検出回路２３及び冷媒量判定回路２７及び空
気調和機の運転状態を検出する空気調和機に設置されて
いる各種センサとを接続する情報伝達用通信線として、
光ファイバーケーブルを用いた場合は、省スペースで遠
距離まで通信が可能であるばかりか、大量の情報を高速
で伝達できるため、冷媒封入量の判定を遠隔地でも高速
に行うことができる。また、図１４に示すように、情報
伝達用通信線として、ＬＡＮ、インターネット、シリア
ルインターフェイスを用いた通信、パラレルインターフ
ェイスを用いた通信等のコンピュータ３７を用いた通信
処理システムを用いた場合も、同様の効果がある。

【００３３】さらに、本実施の形態に示した空気調和機
内に封入される冷媒が少なくとも沸点の異なる２種類の
冷媒を混合してなる混合冷媒の場合では、組成の変動に
よる冷媒の物性変化よりも気液の密度変化の方がはるか
に大きいため、空気調和機内に封入される冷媒が混合冷
媒の場合でも、正確に冷媒量を判定することができる。
さらに、この混合冷媒を形成する冷媒の種類として、塩
素を含有しない冷媒を用いた場合は、オゾン層を破壊し
ないため地球環境に対して安全なものとなる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、受液
器内の液冷媒を検出する超音波センサなどの冷媒検出手
段を該受液器の外壁に設けたので、センサが故障した場
合でも冷凍サイクル内の冷媒を放出することなく、且つ
冷凍サイクルを構成する部品を交換せずにセンサのみを
交換することが可能となり、故障時のメンテナンス性が
向上し、冷媒封入量判定システムの故障交換時のコスト
を低減することができ、また、冷媒高さ検出手段の信号
を基に空気調和機内に封入された冷媒量が適否を判断す
る冷媒量判定手段を該空気調和機外部の遠隔地点に設
け、この冷媒量判定手段を空気調和機と情報伝達できる
情報伝達手段により接続したことにより、冷媒量判定手
段を空気調和機１台に対して１台設置する必要がなく、
複数台の空気調和機に適用でき、冷媒封入量判定にかか
る空気調和機の製造コストを低減することができる。

【００３５】また、受液器の上端部及び下端部を接続す
るように液面検知管を設け、冷媒高さ検出手段を液面検
知管に設置した場合には、液面検知管の直径が受液器の
直径に比べ小さいため、超音波センサの設置向きが多少
変化した場合でも常に正常な信号を受信することが可能
となる。また、液面検知管は、受液器の一方向側に設け
られているため、超音波センサを受液器の一方向に設置
でき、受液器の設置条件が緩和される。

【００３６】また、冷媒封入量判定手段と空気調和機間
ので情報を伝達する情報伝達手段として、コンピュータ
を用いた通信処理システムを用いることで、省スペース
で遠距離まで通信が可能であるばかりか、大量の情報を
高速で伝達できるため、冷媒封入量の判定を遠隔地でも
高速に行うことが可能となる。

【００３７】また、空気調和機に封入される冷媒が少な
くとも沸点の異なる２種類の冷媒を混合してなる混合冷
媒を用いた場合でも組成の変動による冷媒の物性変化よ
りも気液の密度変化の方がはるかに大きいため、正確に
冷媒量を判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷媒封入量判定システムを適用する多
室形空気調和機の冷凍サイクル構成図である。

【図２】本発明の一実施の形態の冷媒量判定システムの
構成図である。

【図３】冷媒封入量判定システムと空気調和機の設置位
置との関係を表す図である。

【図４】超音波センサの設置位置に液冷媒が存在してい
る場合と、ガス冷媒が存在している場合のセンサ出力値
の特性図である。

【図５】空気調和機が運転される空気温度と冷凍サイク
ルに必要な冷媒量との関係を表す特性図である。

【図６】室外機及び室内機の設置位置の高低差と冷凍サ
イクルに必要な冷媒量との関係を表す特性図である。

【図７】圧縮機の駆動周波数と冷凍サイクルに必要な冷
媒量との関係を表す特性図である。

【図８】室内機のファン風量と冷凍サイクルに必要な冷
媒量との関係を表す特性図である。

【図９】冷媒封入量判定システムの判定方法の構成を示
すフローチャート図である。

【図１０】反射形の超音波センサを用いた冷媒封入量判
定システムの構成図である。

【図１１】２個の透過形の超音波センサを２個用いた冷
媒封入量判定システムの構成図である。

【図１２】１個の発信器と複数の受信器を組み合わせた
超音波センサを用いた冷媒封入量判定システムの構成図
である。

【図１３】冷媒封入量判定システムに用いられる別の受
液器の構造図である。

【図１４】情報伝達用通信線としてコンピュータを用い
た通信処理システムを用いた冷媒封入量判定システムの
構成図である。

【符号の説明】

１室外機２ａ，２ｂ室内機３圧縮機４四方弁５室外熱交換器６室外膨張弁７受液器８室外ファン９室外ファンモータ１０ａ，１０ｂ室内熱交換器１１ａ，１１ｂ室内膨張弁１２ａ，１２ｂ室内ファン１３ａ，１３ｂ室内ファンモータ１４液側接続配管１５ガス側接続配管１６アキュムレータ１７温度検出器１８圧力検出器１９，２０ａ，２０ｂ温度検出器２１超音波発信器２２超音波受信器３２ａ,３２ｂ，３２ｃ情報伝達用通信線３３ａ，３３ｂ超音波発信器３４ａ,３４ｂ，３４ｃ超音波受信器３５液面検知管３６超音波センサ３７コンピュータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】室外機及び少なくとも１台の室内機から
なる空気調和機の冷凍サイクル中に設置される受液器内
の液冷媒量を検出し、該検出した液冷媒量から空気調和
機に封入された冷媒量が適正か否かを判定する冷媒封入
量判定システムにおいて、前記受液器の外周側壁に取り
付けられた超音波センサまたは電磁波センサからなる冷
媒検出手段と、該冷媒検出手段からの信号を基に前記受
液器内の冷媒高さを求める冷媒高さ検出手段と、該冷媒
高さ検出手段からの信号、冷房または暖房の運転モード
を検出する検出手段からの信号、及び前記室内機と前記
室外機それぞれの設置位置の高低差データを入力し、該
入力された各信号及びデータを基に封入冷媒量の適否を
判定する冷媒量判定手段とから構成され、前記冷媒高さ
検出手段及び前記冷媒判定手段は前記空気調和機から遠
隔地点に設置され、かつ前記空気調和機と情報伝達手段
により接続されていることを特徴とする冷媒封入量判定
システム。
【請求項２】室外機及び少なくとも１台の室内機から
なる空気調和機の冷凍サイクル中に設置される受液器内
の液冷媒量を検出し、該検出した液冷媒量から空気調和
機に封入された冷媒量が適正か否かを判定する冷媒封入
量判定システムにおいて、前記受液器の外周側壁に取り
付けられた超音波センサまたは電磁波センサからなる冷
媒検出手段と、該冷媒検出手段からの信号を基に前記受
液器内の冷媒高さを求める冷媒高さ検出手段と、該冷媒
高さ検出手段からの信号、および運転状態を示すデータ
として室外温度、室内温度、前記室外機内に設けられた
圧縮機からの冷媒吐出温度および圧力、冷房または暖房
の運転モードを検出する各検出手段からの信号、及び前
記室内機と前記室外機それぞれの設置位置の高低差デー
タを入力し、該入力された信号、データを基に封入冷媒
量の適否を判定する冷媒量判定手段とから構成され、前
記冷媒高さ検出手段及び前記冷媒判定手段は前記空気調
和機から遠隔地点に設置され、かつ前記空気調和機と情
報伝達手段により接続されていることを特徴とする冷媒
封入量判定システム。
【請求項３】前記受液器外側に該受液器の上端部から
下端部に延び両端口が器内部に連通する冷媒検知管を設
置し、該冷媒管に前記冷媒高さ検出手段を取り付けたこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の冷媒封入量判
定システム。
【請求項４】前記情報伝達手段としてコンピュータを
用いる通信処理システムを用いたことを特徴とする請求
項１または２に記載の冷媒封入量判定システム。
【請求項５】前記冷媒が少なくとも沸点の異なる２種
類の冷媒を混合してなる混合冷媒であることを特徴とす
る請求項１または２に記載の冷媒封入量判定システム。