JP6742519B2 - 冷凍装置および空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷媒漏れ検知装置を備えた冷凍装置および空気調和装置に関する。

従来より、冷媒に蛍光剤を含ませて冷媒回路内を循環させ、冷媒漏れの点検時に紫外線ランプで紫外線を照射し、蛍光剤による発光箇所の有無を調べることにより、冷媒漏れの箇所を見つけられるようにした冷凍装置がある（たとえば、特許文献１）。特許文献１では、冷凍装置に備えられた熱交換器に、固形の蛍光剤を内部に備えたタンクを取り付け、冷媒が熱交換器の入口から出口に至る途中にタンクを通過することで、蛍光剤を冷媒に混入させる構成としている。

特開２００２−１３０８７３号公報

特許文献１に記載の冷凍装置では、冷媒が熱交換器を通過する際に蛍光剤が冷媒に混入する構成であるため、冷凍装置の運転中、常に蛍光剤が冷媒回路を循環し続けることになる。冷媒回路内は温度変化が大きいため、蛍光剤が冷媒回路内を循環し続けることで、蛍光力が低下する可能性があり、冷媒漏れ箇所の発見の遅れを招く恐れがあるという問題があった。

本発明はこのような問題を鑑みなされたもので、冷媒漏れ箇所の特定に用いる漏洩検知剤の機能低下を抑制して冷媒漏れ箇所の発見を安定的に行うことが可能な冷凍装置および空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明に係る冷凍装置は、圧縮機と、凝縮器と、減圧装置と、蒸発器とを備え、これらが冷媒配管で接続されて冷媒が循環する冷媒回路と、冷媒回路からの冷媒漏れを検知する冷媒漏れ検知装置と、冷媒配管に接続された漏洩検知剤投入装置とを備え、漏洩検知剤投入装置は、漏洩検知剤が内部に配置される容器と、容器内の漏洩検知剤を冷媒配管に供給する接続配管に設けられ、冷媒漏れ検知装置で冷媒漏れが検知された際に開放される制御弁とを備えたものである。

本発明に係る空気調和装置は、上記の冷凍装置を備え、凝縮器および蒸発器のそれぞれが、冷媒と空気とを熱交換する熱交換器であるものである。

本発明によれば、冷媒漏れが検知されたタイミングで漏洩検知剤を冷媒回路内に投入するようにしたので、漏洩検知剤の機能低下を抑制して冷媒漏れ箇所の発見を安定的に行うことが可能である。

本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍装置がリモート式コンデンシングユニットである場合の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の漏洩検知剤投入装置の概略図で、漏洩検知剤の非投入状態を示した図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の漏洩検知剤投入装置の概略図で、漏洩検知剤の投入状態を示した図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の冷媒漏れ箇所特定動作のフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の漏洩検知剤投入装置の変形例１を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の漏洩検知剤投入装置の変形例２を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の変形例１を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の変形例２を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の変形例３を示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係る冷凍装置について図面等を参照しながら説明する。ここで、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。また、温度、圧力等の高低については、特に絶対的な値との関係で高低等が定まっているものではなく、システムまたは装置等における状態または動作等において相対的に定まるものとする。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の冷媒回路図である。ここでは、冷凍装置が、室内の冷房を行う空気調和装置である場合を例に説明を行う。
冷凍装置は、室外ユニット１００と室内ユニット２００とを備えており、室外ユニット１００と室内ユニット２００とは、液延長配管１２およびガス延長配管１３で接続されている。室外ユニット１００は、圧縮機１、油分離器２、凝縮器３、受液器４、過冷却熱交換器５、ドライヤ６およびアキュムレータ９を備えている。また、室内ユニット２００は、膨張弁またはキャピラリチューブ等で構成された減圧装置７および蒸発器８を備えている。そして、圧縮機１、油分離器２、凝縮器３、受液器４、過冷却熱交換器５、ドライヤ６、減圧装置７、蒸発器８およびアキュムレータ９が冷媒配管１０で接続され、冷媒が循環する冷媒回路Ａが構成されている。

圧縮機１は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温且つ高圧の状態にするものである。油分離器２は、圧縮機１から吐出された冷媒に含まれる油を分離する。凝縮器３は圧縮機１から吐出された冷媒を冷却して凝縮させるものである。受液器４は、冷媒回路Ａにおいて液化した余剰冷媒を貯留する容器である。過冷却熱交換器５は、高圧冷媒が流れる高圧側流路と低圧冷媒が流れる低圧側流路とを有し、高圧冷媒と低圧冷媒との熱交換を行うものである。ドライヤ６は冷媒に含まれる異物を除去するものである。異物とは、不純物または水分などが該当する。アキュムレータ９は、余剰冷媒を蓄える。蒸発器８は、減圧装置７から流出した冷媒を加熱して蒸発させるものである。

冷媒回路Ａはさらに、過冷却熱交換器５とドライヤ６との間から分岐し、例えば膨張弁で構成された減圧装置５ａと過冷却熱交換器５の低圧側流路とを介して圧縮機１の吸入側に接続されたインジェクション配管５ｂを備えている。

また、冷凍装置は、第１温度センサＴＨ１、第２温度センサＴＨ２、第３温度センサＴＨ３および第４温度センサＴＨ４を備えている。第１温度センサＴＨ１、第２温度センサＴＨ２、第３温度センサＴＨ３および第４温度センサＴＨ４により検知された温度情報は後述の制御装置３０に入力される。

第１温度センサＴＨ１は、凝縮器３の出口側から過冷却熱交換器５の入口側に至る流路のいずれかの位置に設けられ、冷媒の温度を検出する。以下、第１温度センサＴＨ１の検出温度を「過冷却熱交換器入口温度ｔｈ１」という。なお、圧力センサによって圧力を検知し、飽和温度換算した値を過冷却熱交換器入口温度ｔｈ１としてもよい。

第２温度センサＴＨ２は、過冷却熱交換器５の出口側から減圧装置７の入口側に至る流路のいずれかの位置に設けられ、冷媒の温度を検出する。以下、第２温度センサＴＨ２の検出温度を「過冷却熱交換器出口温度ｔｈ２」という。

第３温度センサＴＨ３は、凝縮器３において冷媒と熱交換する空気の温度を検出する。以下、第３温度センサＴＨ３の検出温度を「外気温度ｔｈ３」という。

第４温度センサＴＨ４は、圧縮機１にインジェクションされる冷媒の温度を検出する。以下、第４温度センサＴＨ４の検出温度を「インジェクション温度ｔｃ」という。

また、冷凍装置はさらに、冷凍装置全体を制御する制御装置３０を備えている。制御装置３０は、例えばマイクロコンピュータで構成され、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ等を備えている。ＲＯＭには制御プログラムおよび後述の図５のフローチャートに対応したプログラムが記憶されている。

制御装置３０は、温度センサＴＨ１〜ＴＨ４で検知された温度情報に基づいて、冷媒回路Ａからの冷媒漏れを検知する冷媒漏れ検知装置３１と、冷媒漏れ検知装置３１の検知結果に基づいて後述の漏洩検知剤投入装置２０を制御する投入制御装置３２とを備えている。制御装置３０は、冷媒漏れ検知装置３１で冷媒漏れが検知されると、表示装置（図示せず）または音声出力装置（図示せず）等から冷媒漏れ警報を発報する。

ここで、冷媒回路Ａを循環する冷媒には、例えば、Ｒ２２またはＲ１３４ａ等の単一冷媒、Ｒ４１０ＡまたはＲ４０４Ａ等の擬似共沸混合冷媒ならびにＲ４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒等が使用される。その他にも、冷凍サイクルを循環する冷媒に、化学式内に二重結合を含み、地球温暖化係数が比較的小さい値とされている冷媒またはその混合物を使用してもよい。なお、化学式内に二重結合を含む冷媒とは、例えば、ＣＦ_３およびＣＦ＝ＣＨ_２等が該当する。また、その他にも、冷凍サイクルを循環する冷媒に、ＣＯ_２またはプロパン等の自然冷媒の冷媒を使用してもよい。

次に、冷媒回路Ａにおける冷媒の流れについて説明する。
圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、油分離器２により冷媒に含まれる冷凍機油が分離された後、凝縮器３へ流入する。凝縮器３に流入した高温高圧のガス冷媒は凝縮器３において室外空気と熱交換して凝縮し、高圧液冷媒または二相冷媒となって受液器４に貯留される。受液器４から流出した冷媒は、過冷却熱交換器５の高圧側流路に流入し、過冷却熱交換器５の低圧側流路を通過する冷媒と熱交換することで、過冷却された高圧の液冷媒となる。そして、過冷却熱交換器５から流出した高圧の液冷媒は、ドライヤ６へ流入し、異物が除去される。異物とは、不純物または水分などが該当する。ドライヤ６から流出した液冷媒は、室内ユニット２００の減圧装置７で減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、蒸発器８に流入する。そして、蒸発器８に流入した冷媒は室内空気と熱交換して蒸発し、低温低圧のガス冷媒となってアキュムレータ９を介して圧縮機１に戻る。

また、過冷却熱交換器５の高圧側から流出した冷媒の一部は、減圧装置５ａで減圧されて過冷却熱交換器５の低圧側流路に流入し、過冷却熱交換器５の高圧側流路を流れる冷媒と熱交換後、圧縮機１にインジェクションされる。

なお、冷媒回路Ａの構成は、図１に示した構成に限るものではない。例えば、冷媒流路を切り換える四方弁等を設け、冷房運転と暖房運転とを切り換え可能な構成としても良い。また、暖房専用の構成としてもよい。冷媒回路Ａを暖房専用とする場合、室外ユニット１００に設置された室外熱交換器が蒸発器として機能し、室内ユニット２００に設置された室内熱交換器が凝縮器として機能する。また、冷媒回路Ａは、油分離器２、受液器４およびアキュムレータ９のうちの少なくとも１つを設けない構成としても良い。要するに、冷媒回路Ａは、少なくとも圧縮機１、凝縮器３、減圧装置５ａおよび蒸発器８を備えた構成であればよい。

また、冷凍装置は、以上に説明した空冷式冷凍装置に限るものではなく、水冷式冷凍装置としてもよい。

また、本実施の形態１では１つの室外ユニット１００に対して１つの室内ユニット２００を接続する場合を説明するが本発明はこれに限らず、任意の数の室内ユニット２００を接続するようにしても良い。

また、本実施の形態１では室外ユニット１００と室内ユニット２００とが冷媒配管１０で接続されることで冷媒回路Ａが構成される冷凍装置を説明するが、本発明における冷凍装置はこれに限定されるものではない。本発明における冷凍装置は、例えばコンデンシングユニットのように、現地据付時に、室外ユニット１００と現地手配の室内ユニット２００とが冷媒配管１０で接合されて冷媒回路Ａを構成する冷凍装置とすることも可能である。

また、本発明における冷凍装置は、次の図２に示すリモート式コンデンシングユニットとすることも可能である。

図２は、本発明の実施の形態１に係る冷凍装置がリモート式コンデンシングユニットである場合の冷媒回路図である。
リモート式コンデンシングユニットは、図１において室外ユニット１００に備えられていた構成のうち、凝縮器３および第３温度センサＴＨ３以外の構成が、室内に配置される圧縮ユニット３００に設置され、凝縮器３および第３温度センサＴＨ３が室外ユニット１００Ａに設置された構成を有する。

また例えば、本発明における冷凍装置は、クーリングユニットのように１つのユニット内に、冷媒回路Ａを構成する各機器およびその他付属機器を有し、それらが冷媒配管１０で接続されてなる冷凍装置とすることも可能である。

次に、冷媒漏れ検知装置３１における冷媒漏れ検知動作について説明する。
冷媒漏れ検知装置３１における冷媒漏れ検知動作は特に限定するものではなく、従来公知の例えば特開２０１２−１３２６３９号公報に開示された方法を採用できる。以下、この公知技術の冷媒漏れ検知方法を簡単に説明する。

冷媒漏れ検知装置３１は、冷媒漏れが発生した場合、過冷却熱交換器５のサブクール効率εが低下することを用いて冷媒漏れの有無を判定する。過冷却熱交換器５のサブクール効率εは、「過冷却熱交換器５の出口における冷媒の過冷却度」を、過冷却熱交換器５の入口温度と外気温度ｔｈ３とを用いて算出される「算出温度」で除算した値であり、以下の数式１で表される。「過冷却熱交換器５の出口における冷媒の過冷却度」は、過冷却熱交換器入口温度ｔｈ１−過冷却熱交換器出口温度ｔｈ２で算出される。また、「算出温度」は、過冷却熱交換器入口温度ｔｈ１−外気温度ｔｈ３で算出される。なお、「算出温度」に代えて「インジェクション温度ｔｃ」を用いてサブクール効率εを算出してもよい。インジェクション温度ｔｃを用いた場合のサブクール効率εは、以下の数式２で表される。

冷媒漏れ検知装置３１は、現在の運転状態が、検知不可条件に該当しない運転状態にあるときに算出したサブクール効率εを、有効値として冷媒漏れ検知に用いる。サブクール効率εの有効値は、０超、１．５未満となる。冷媒漏れ検知装置３１は、サブクール効率εの算出を所定の検出周期で行う。そして、所定回数（例えば、１０回）の算出が終わった際に、そのときに得られたサブクール効率の全てが有効値であるとき、その所定回数分の有効値を用いてサブクールの平均温度効率を算出する。

この平均サブクール効率が予め設定された判定閾値未満であることが所定回数、連続して検知された場合、冷媒漏れ検知装置３１は冷媒漏れ有りと判定する。上述したようにサブクール効率εの算出は所定の検出周期で行なわれるため、冷媒漏れ検知装置３１は、言い換えれば、予め設定した所定期間、連続して、平均サブクール効率が、予め設定した判定閾値未満のとき、冷媒漏れ有りと判定することになる。ここで、検知不可条件とは、例えば、圧縮機１が停止状態の場合または起動後３０分間などの、サブクール効率が安定しない場合などが該当する。

なお、ここでは冷媒漏れ検知装置３１が、温度センサＴＨ１〜ＴＨ４で検知された温度情報に基づいてサブクール効率εを算出し、冷媒漏れを検知する構成を説明したが、例えば次のような構成としてもよい。すなわち、冷媒漏れ検知装置３１が、例えば冷媒濃度を検知するガスセンサを備え、ガスセンサで検知された冷媒濃度に基づいて冷媒漏れを検知するようにしてもよい。

そして、本実施の形態１の特徴とする構成としては、冷媒回路Ａの冷媒配管１０に漏洩検知剤投入装置２０を接続すると共に、漏洩検知剤投入装置２０を制御する投入制御装置３２を備えたことにある。そして、冷媒漏れの無い正常時は、漏洩検知剤投入装置２０から漏洩検知剤２１ａを冷媒回路Ａに投入せず、冷媒漏れ検知時に投入制御装置３２の制御により漏洩検知剤投入装置２０から漏洩検知剤２１ａを冷媒回路Ａ内に投入することを特徴としている。なお、漏洩検知剤投入装置２０の設置台数は、図１に示したように１台でもよいし、複数台でもよい。漏洩検知剤投入装置２０を１台だけ設置するとするならば、室外ユニット１００に設置することが望ましい。これは、室外ユニット１００は、室内ユニット２００に比べて圧縮機１の振動または外部からの外力による振動による冷媒漏れの発生確率が高いためである。

次に、漏洩検知剤投入装置２０について説明する。
図３は、本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の漏洩検知剤投入装置の概略図で、漏洩検知剤の非投入状態を示した図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の漏洩検知剤投入装置の概略図で、漏洩検知剤の投入状態を示した図である。図３において矢印は冷媒の流れを示している。また、図３および図４において、制御弁２３ａおよび制御弁２３ｂの黒塗り表示は閉塞を意味し、白抜き表示は開放を示している。

漏洩検知剤投入装置２０は、漏洩検知剤２１ａが内部に配置される容器２１と、容器２１と冷媒回路Ａの冷媒配管１０とを接続する２本の接続配管２２ａおよび接続配管２２ｂと、接続配管２２ａの流路を開閉する制御弁２３ａと、接続配管２２ｂの流路を開閉する制御弁２３ｂとを備えている。漏洩検知剤投入装置２０は、油分離器２で漏洩検知剤２１ａが分離されないように、油分離器２の下流側に配置されている。

容器２１内には、液状の漏洩検知剤２１ａが貯留されている。なお、漏洩検知剤２１ａは液状に限らず、固形状でもよい。漏洩検知剤２１ａを固形状とする場合、容器２１に特許文献１に記載のリキッドタンクを用いてもよい。要するに、容器２１において冷媒に漏洩検知剤２１ａを混入させる構成は特に限定するものではない。

漏洩検知剤２１ａとしては、例えば蛍光剤、着色剤、臭いを出すものまたは空気中で泡を出すもの等を用いることができる。蛍光剤には、例えばスーパートレーサーＯＬ−２００ＩＩまたはスーパーグロー等を用いることができる。臭いを出すものといては、例えばターシャリーブチルメルカプタンを用いることができる。また、空気中で泡を出すものとして、例えば、スーパーバブルＴＲ−１Ｃまたはビッグブルー等を用いることができる。ここでは、漏洩検知剤２１ａが蛍光剤であるものとして説明する。

制御弁２３ａは、接続配管２２ａの流路を開放または閉塞する電磁弁で構成されている。制御弁２３ｂは、接続配管２２ｂの流路を開放または閉塞する電磁弁で構成されている。制御弁２３ａおよび制御弁２３ｂは、投入制御装置３２からのＯＮ信号で開放、ＯＦＦ信号で閉塞する。

また、接続配管２２ａと冷媒配管１０との接続口である流入口１０ａと、接続配管２２ｂと冷媒配管１０との接続口である流出口１０ｂとの間には圧力差が付けられている。この圧力差によって、冷媒配管１０内の冷媒が漏洩検知剤投入装置２０に流入するようになっている。なお、圧力差を付ける構成として、具体的は、流入口１０ａにおける冷媒圧力が流出口１０ｂにおける冷媒圧力よりも高くなるように、流入口１０ａ部分の冷媒配管１０の内径を、流出口１０ｂ部分の冷媒配管１０の内径よりも細い構成としている。流入口１０ａと流入口１０ｂとの間に圧力差を付ける構成としては、他に例えば外部からガス圧で流し入れるようにしてもよい。

次に、漏洩検知剤投入装置２０の動作について説明する。
漏洩検知剤投入装置２０において制御弁２３ａおよび制御弁２３ｂは、冷媒漏れの無い正常時は、図３に示すように閉じており、容器２１内の漏洩検知剤２１ａが冷媒回路Ａ内に投入されることはない。そして、図４に示すように制御弁２３ａおよび制御弁２３ｂが開放されると、冷媒配管１０を流れる冷媒が、上述の圧力差により接続配管２２ａを介して容器２１内に流入する。そして、漏洩検知剤２１ａが混入した冷媒が容器２１から流出し、接続配管２２ｂを介して冷媒配管１０内に流入する。なお、冷媒には、圧縮機１内における摺動部の潤滑性を維持するため、油が混合しており、油が混合した冷媒に漏洩検知剤２１ａが混入することになる。

以上のように構成した漏洩検知剤投入装置２０から冷媒配管１０内に漏洩検知剤２１ａが投入されると、冷媒配管１０内の冷媒の流れによって漏洩検知剤２１ａは冷媒回路Ａ内全体に行き渡り、冷媒漏れ箇所から外部に漏洩検知剤２１ａが放出される。

漏洩検知剤２１ａは、ここでは蛍光剤であり、紫外線ランプから照射される紫外線によって発光する。このため、点検者は、冷媒漏れが疑わしい箇所に紫外線ランプの紫外線を照射することで、冷媒漏れ箇所を容易に特定することができる。

次に、冷凍装置における冷媒漏れ箇所の特定動作について説明する。

図５は、本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の冷媒漏れ箇所特定動作のフローチャートである。
冷凍装置において、冷媒漏れ箇所を特定する動作の開始が指示されると、冷媒漏れ検知装置３１は、上述の冷媒漏れ検知動作を行う（ステップＳ１）。冷媒漏れ検知動作によって冷媒漏れが検知されると（ステップＳ２）、制御装置３０は冷媒漏れ警報を表示装置（図示せず）または音声出力装置（図示せず）等から発報する（ステップＳ３）。

また、投入制御装置３２は、冷媒漏れが検知された際、漏洩検知剤投入装置２０を制御して漏洩検知剤２１ａを冷媒回路Ａに投入させる（ステップＳ４）。具体的には、投入制御装置３２は、漏洩検知剤投入装置２０の制御弁２３ａおよび制御弁２３ｂにＯＮ信号を出力する。これにより制御弁２３ａおよび制御弁２３ｂが開放され、漏洩検知剤投入装置２０から冷媒回路Ａ内に漏洩検知剤２１ａが投入される。

投入制御装置３２は、例えば数分間、連続して漏洩検知剤２１ａを冷媒回路Ａに投入する制御としてもよいし、予め設定した時間間隔で漏洩検知剤２１ａを冷媒回路Ａに間欠的に投入させる制御としてもよい。また、ここでは、制御弁２３ａおよび制御弁２３ｂを同時に開放する制御としたが、設定時間差により制御弁２３ａと制御弁２３ｂとが順次で開く制御としても良い。

冷媒回路Ａ内に投入された漏洩検知剤２１ａは、例えば約１０秒から６０秒で冷媒回路Ａ内全体に行き渡り、冷媒漏れ箇所から放出される。なお、漏洩検知剤２１ａが冷媒回路Ａ内全体に行き渡るために要する時間は、冷凍装置の馬力および配管長によって異なる。

そして、上述したように点検者は、紫外線ランプによって冷媒漏れ箇所を特定する（ステップＳ５）。冷媒漏れ箇所の特定後、冷凍装置の運転を停止し（ステップＳ６）、漏れ箇所を修理する（ステップＳ７）。

なお、漏洩検知剤２１ａに着色剤を用いた場合には、着色箇所を冷媒漏れ箇所と特定できる。また、漏洩検知剤２１ａに臭いを出すものを用いた場合は、臭いの発生箇所を冷媒漏れ箇所と特定できる。漏洩検知剤２１ａに空気中で泡を出すものを用いた場合は、泡が漏れ出ている箇所を冷媒漏れ箇所と特定できる。

以上のように本実施の形態１によれば、冷媒漏れを検知したタイミングで漏洩検知剤２１ａを冷媒回路Ａ内に投入するようにしたので、漏洩検知剤２１ａが常時、冷媒回路Ａ内を循環し続ける構成に比べて、漏洩検知剤２１ａの機能低下を抑制できる。その結果、冷媒漏れ箇所の発見を長期に渡って安定的に行うことができる。また、漏洩検知剤２１ａの機能が低下する従来構成では、冷媒漏れ箇所の特定までに時間を要する可能性があるが、本実施の形態１では漏洩検知剤２１ａの機能低下を抑制できることで、冷媒漏れ箇所の早期の発見が可能となる。

また、従来、冷媒配管に設けたガラス窓を通して冷媒中の気泡であるフラッシュガスを目視で確認し、フラッシュガスが発生していれば、冷媒漏れを要因とした冷媒が不足していると判断する方法もある。このようにフラッシュガスが発生した状態では、サブクール効率εはゼロに近く、不冷状態となっている。試験で比較した結果、本実施の形態１の冷媒漏れ検知動作で冷媒漏れを検知してからフラッシュガス発生するまでの時間は、冷媒量または漏れ量などによって異なるが、１〜６時間程度かかる。つまり、フラッシュガスの目視による冷媒漏れの確認方法では、上記の冷媒漏れ検知動作に比べてかなりの検知遅れが生じる。

これに対し、本実施の形態１では、サブクール効率εを用いた冷媒漏れ検知を行うことで、フラッシュガスが発生する前段階で冷媒漏れを発見できるので、製品信頼性が向上し、コスト損失を削減ができる。また、大気中に放出される冷媒量を減少させることができる。

また、漏洩検知剤投入装置２０においては、制御弁２３ａおよび制御弁２３ｂを接続配管２２ａおよび接続配管２２ｂに接続し、正常時には容器２１を冷媒回路Ａから遮断できるようにした。運転時に漏洩検知剤投入装置２０が冷媒圧力または冷媒温度に影響を与えることを抑制できる。また、容器２１を冷媒回路Ａから遮断できることで、保守点検時、運転しながら漏洩検知剤２１ａを交換または追加することが可能となる。

また、図１では、漏洩検知剤投入装置２０の配置位置を、内部が高圧ガス状態となっている油分離器２の下流側とし、高圧ガス側から漏洩検知剤２１ａを投入する構成としている。この構成では、高温状態で漏洩検知剤２１ａが分解されないように、高温用の漏洩検知剤を用いると良い。ここで、高温状態とは、定常運転時の冷媒ガス温度範囲が例えば８０〜１００℃で最高温度が１２０℃となる状態が該当する。なお、定常運転時とは、過渡的な運転の変化が生じない運転時を指す。また、高温からの安全性の確保のため、漏洩検知剤投入装置２０における適所に断熱材を追加すると良い。

また、本発明の冷凍装置は、図１に示した構造に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で例えば以下のように種々変形実施可能である。

まず、漏洩検知剤投入装置２０の変形例について説明する。
図６は、本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の漏洩検知剤投入装置の変形例１を示す図である。図７は、本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の漏洩検知剤投入装置の変形例２を示す図である。
この変形例１および変形例２は、漏洩検知剤投入装置２０から冷媒回路Ａに漏洩検知剤２１ａを投入する際に生じる、冷媒配管１０における流量変動および圧力変動などを改善する構成に関する。具体的には、次の図６および図７に示すように、漏洩検知剤投入装置２０にキャピラリーチューブ２４を設けた構成としたものである。キャピラリーチューブ２４は接続配管２２ａまたは接続配管２２ｂに接続されていればよく、図６に示すように制御弁２３ａと容器２１との間に接続してもよいし、図７に示すように制御弁２３ｂと冷媒回路Ａの配管１０との間に接続してもよい。

また、漏洩検知剤投入装置２０において、容器２１内に冷媒配管１０から冷媒が流入する構成としたが、流入しない構成としてもよい。具体的には、接続配管２２ａおよび制御弁２３ａを削除した構成としてもよい。すなわち、容器２１が単に接続配管２２ｂで冷媒配管１０に接続され、接続配管２２ｂに設けた制御弁２３ｂを開放することで、漏洩検知剤２１ａが投入される構成としてもよい。

また、ここでは、制御弁２３ａおよび制御弁２３ｂが投入制御装置３２の制御により自動的に開放する構成としたが、以下のようにしてもよい。例えば、冷媒漏れの警報の発報を認識した点検者が、制御弁２３ａおよび制御弁２３ｂを開放するスイッチを押下して開放したり、冷凍装置の上位装置である集中管理装置からの制御信号で開放したりしてもよい。要するに、本実施の形態１は、冷媒漏れが検知された際に、制御弁２３ａおよび制御弁２３ｂが開放されて漏洩検知剤２１ａが冷媒回路Ａに投入される構成とされればよく、制御弁２３ａおよび制御弁２３ｂを開放操作する操作元は限定されない。

また、制御弁２３ａおよび制御弁２３ｂは、電磁弁に限られたものでは無く、流量を調整可能な例えば電子膨張弁などの流量調整弁で構成してもよい。また、冷媒回路Ａからの冷媒の流入管となる接続配管２２ａの制御弁２３ａは、逆止弁で構成してもよい。

制御弁２３ａおよび制御弁２３ｂを流量調整弁で構成した場合、目標蒸発温度或いは運転周波数に基づいて冷媒回路Ａに投入する流量を調整してもよい。具体的には、目標蒸発温度が高い場合、具体的には冷蔵条件で目標蒸発温度が例えば１０℃の場合、流量を増やす。一方、目標蒸発温度が低い場合、具体的には冷蔵条件で目標蒸発温度が例えば−４５℃の場合、流量を減少させる。このようにすることで、漏洩検知剤２１ａの投入量を適正量に制御できるという効果が得られる。

次に、冷凍装置の全体構成の変形例について説明する。
図８は、本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の変形例１を示す図である。
変形例１は、漏洩検知剤投入装置２０を、アキュムレータ９の上流側に設置し、低圧ガス側から冷媒回路Ａ内に漏洩検知剤２１ａを投入する構成としたものである。低圧ガス側から冷媒回路Ａ内に漏洩検知剤２１ａを投入する場合、低温状態で漏洩検知剤２１ａが分解されないように、低温用の漏洩検知剤を使用するとよい。ここで、低温状態とは、定常運転時の冷媒ガス温度範囲が例えば１０℃〜２０℃となり、最低温度が−５０℃となる状態が該当する。変形例１の構成とした場合、低温状態の結露防止対策などのため、漏洩検知剤投入装置２０における適所に断熱材を追加すると良い。

図９は、本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の変形例２を示す図である。
変形例２は、漏洩検知剤投入装置２０を、冷媒が高圧液冷媒の状態となる箇所、具体的にはドライヤ６の下流側に設置する構成としたものである。漏洩検知剤投入装置２０をドライヤ６の上流側に設置した場合、漏洩検知剤２１ａがドライヤ６に吸収される可能性がある。このため、ここではドライヤ６の下流側で減圧装置７との間に漏洩検知剤投入装置２０を設置した構成としている。また、この変形例２において漏洩検知剤投入装置２０が配置される液冷媒側では、定常運転時に冷媒温度範囲が例えば２０℃〜４５℃で、最低温度が例えば−１５℃程度となるため、漏洩検知剤２１ａに対する温度の影響が少ない。

図１０は、本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の変形例３を示す図である。
変形例３では、漏洩検知剤投入装置２０を２台備えた構成を示しており、一方の漏洩検知剤投入装置２０を油分離器２と凝縮器３との間に設置し、他方の漏洩検知剤投入装置２０をドライヤ６と減圧装置７との間に設置したものである。このように漏洩検知剤投入装置２０を複数台設置することで、冷媒漏れの箇所をより早く特定することができる。

また、変形例３では、漏洩検知剤投入装置２０を、室外ユニット１００と室内ユニット２００とのそれぞれに設置している。このように、漏洩検知剤投入装置２０を室外ユニット１００と室内ユニット２００とのそれぞれに設置することで、冷媒漏れの箇所をより早く特定することができる。

また、本実施の形態１では冷凍装置が空気調和装置であるとして説明したが、冷蔵冷凍倉庫等を冷却する冷却装置であってもよい。

１ 圧縮機、２ 油分離器、３ 凝縮器、４ 受液器、５ 過冷却熱交換器、５ａ 減圧装置、５ｂ インジェクション配管、６ ドライヤ、７ 減圧装置、８ 蒸発器、９ アキュムレータ、１０ 冷媒配管、１０ａ 流入口、１０ｂ 流出口、１２ 液延長配管、１３ ガス延長配管、２０ 漏洩検知剤投入装置、２１ 容器、２１ａ 漏洩検知剤、２２ａ 接続配管、２２ｂ 接続配管、２３ａ 制御弁、２３ｂ 制御弁、２４ キャピラリーチューブ、３０ 制御装置、３１ 冷媒漏れ検知装置、３２ 投入制御装置、１００ 室外ユニット、２００ 室内ユニット、３００ 圧縮ユニット、Ａ 冷媒回路、ＴＨ１ 第１温度センサ、ＴＨ２ 第２温度センサ、ＴＨ３ 第３温度センサ、ＴＨ４ 第４温度センサ。

Claims (13)

1. 圧縮機と、凝縮器と、減圧装置と、蒸発器とを備え、これらが冷媒配管で接続されて冷媒が循環する冷媒回路と、
   前記冷媒回路からの冷媒漏れを検知する冷媒漏れ検知装置と、
   前記冷媒配管に接続された漏洩検知剤投入装置とを備え、
   前記漏洩検知剤投入装置は、漏洩検知剤が内部に配置される容器と、前記容器内の前記漏洩検知剤を前記冷媒配管に供給する接続配管に設けられ、前記冷媒漏れ検知装置で冷媒漏れが検知された際に開放される制御弁とを備えた冷凍装置。
2. 前記漏洩検知剤投入装置を制御する制御装置を備え、
   前記制御装置は、前記冷媒漏れ検知装置で冷媒漏れが検知された際に前記制御弁を開放する請求項１記載の冷凍装置。
3. 前記冷媒回路は、前記圧縮機から吐出された冷媒に含まれる油を分離する油分離器を備え、
   前記漏洩検知剤投入装置は、前記油分離器と前記凝縮器との間の前記冷媒配管に接続されている請求項１または請求項２記載の冷凍装置。
4. 前記冷媒回路は、前記圧縮機の吸入側にアキュムレータを備え、
   前記漏洩検知剤投入装置は、前記蒸発器と前記アキュムレータとの間の前記冷媒配管に接続されている請求項１または請求項２記載の冷凍装置。
5. 前記冷媒回路は、前記凝縮器と前記減圧装置との間に、前記冷媒に含まれる異物を除去するドライヤを備え、
   前記漏洩検知剤投入装置は、前記ドライヤと前記蒸発器との間の前記冷媒配管に接続されている請求項１または請求項２記載の冷凍装置。
6. 前記冷媒回路は、前記圧縮機から吐出された冷媒に含まれる油を分離する油分離器と、 前記凝縮器と前記減圧装置との間に、前記冷媒に含まれる異物を除去するドライヤとを備え、
   前記漏洩検知剤投入装置を２台備え、
   一方の前記漏洩検知剤投入装置は、前記油分離器と前記減圧装置との間の前記冷媒配管に接続され、他方の前記漏洩検知剤投入装置は、前記ドライヤと前記蒸発器との間の前記冷媒配管に接続されている請求項１記載の冷凍装置。
7. 前記制御弁は、流路を開放もしくは閉塞する電磁弁、または流量を調整する流量調整弁である請求項１または請求項２記載の冷凍装置。
8. 前記漏洩検知剤投入装置の前記接続配管にキャピラリーチューブが接続されている請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の冷凍装置。
9. 前記漏洩検知剤は、蛍光剤、着色剤、臭いを出すもの、または空気中で泡を出すもの、のいずれかである請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の冷凍装置。
10. 前記冷媒回路は、前記凝縮器と前記蒸発器との間に過冷却熱交換器を備え、
    前記冷媒漏れ検知装置は、前記過冷却熱交換器の入口温度から外気温度を減算して得た算出温度で前記過冷却熱交換器の過冷却度を除算した値であるサブクール効率が、予め設定した設定期間、連続して、予め設定した判定閾値未満のとき、前記冷媒漏れ有りと判定する請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の冷凍装置。
11. 前記凝縮器の出口側から前記過冷却熱交換器の入口側に至る流路のいずれかの位置に設けられ、冷媒の温度を検出する第１温度センサと、
    前記過冷却熱交換器の出口側から前記減圧装置の入口側に至る流路のいずれかの位置に設けられ、冷媒の温度を検出する第２温度センサと、
    外気温度を検出する第３温度センサまたは前記凝縮器から流出した冷媒の一部を減圧および冷却して前記圧縮機にインジェクションされる冷媒の温度を検出する第４温度センサとを備え、
    前記冷媒漏れ検知装置は、前記第１温度センサの検出温度と前記第２温度センサの検出温度との温度差を前記過冷却度とし、
    前記第１温度センサの検出温度と前記第３温度センサとの温度差、または前記第１温度センサの検出温度と前記第４温度センサとの温度差を、前記算出温度とする請求項１０記載の冷凍装置。
12. 請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の冷凍装置を備え、
    前記凝縮器および前記蒸発器のそれぞれは、冷媒と空気とを熱交換する熱交換器である空気調和装置。
13. 室外ユニットと室内ユニットとが延長配管で接続されて前記冷媒回路が構成されており、
    前記室外ユニットと前記室内ユニットとのそれぞれに前記漏洩検知剤投入装置が設置されている請求項１２記載の空気調和装置。

Images