(57)【要約】  冷凍空調装置は、圧縮機、凝縮器、膨張部、蒸発器及びアキュームレータが配管で接続され、非共沸混合冷媒が循環する冷媒回路と、蒸発器に流入する非共沸混合冷媒の温度を測定する流入温度センサと、蒸発器に流入する非共沸混合冷媒の圧力が設定圧力になるように冷媒回路を制御する点検モード時において、設定圧力における飽和温度と流入温度センサが測定する温度との温度差を算出し、温度差と閾値とを比較して非共沸混合冷媒の漏えいの有無を判定する制御装置と、を有するものである。
2019082331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、膨張部、蒸発器及びアキュームレータが配管で接続され、非共沸混合冷媒が循環する冷媒回路と、
前記蒸発器に流入する前記非共沸混合冷媒の温度を測定する流入温度センサと、
前記蒸発器に流入する前記非共沸混合冷媒の圧力が設定圧力になるように前記冷媒回路を制御する点検モード時において、前記設定圧力における飽和温度と前記流入温度センサが測定する温度との温度差を算出し、該温度差と閾値とを比較して前記非共沸混合冷媒の漏えいの有無を判定する制御装置と、
を有する冷凍空調装置。
【請求項２】
前記蒸発器に流入する前記非共沸混合冷媒の圧力を測定する流入圧力センサをさらに有し、
前記制御装置は、
空調対象空間の設定温度を記憶し、前記蒸発器を流通する前記非共沸混合冷媒の圧力から換算される蒸発温度が前記設定温度よりも高い状態であるとき、前記点検モードを実行する、請求項１に記載の冷凍空調装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記点検モードにおいて、空調対象空間の空調を行う通常運転モードと比較して、前記非共沸混合冷媒の凝縮温度が低くなるように前記冷媒回路を制御する、請求項１または２に記載の冷凍空調装置。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記点検モードにおいて、前記凝縮器に流通する前記非共沸混合冷媒の凝縮温度と、前記膨張部の入口側に流れる前記非共沸混合冷媒の過冷却度とが、それぞれの目標値と許容範囲で一致するように前記冷媒回路を制御する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍空調装置。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記点検モードにおいて、前記凝縮器に流通する前記非共沸混合冷媒の圧力と、前記膨張部の入口側に流れる前記非共沸混合冷媒の過冷却度とが、それぞれの目標値と許容範囲で一致するように前記冷媒回路を制御する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍空調装置。
【請求項６】
前記制御装置は、
除霜運転を終了した後に前記点検モードを実行する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷凍空調装置。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記点検モードにおいて、空調対象空間の空気温度が設定温度に到達しても、前記冷媒回路に前記非共沸混合冷媒を循環させる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の冷凍空調装置。
【請求項８】
圧縮機、凝縮器、膨張部、蒸発器及びアキュームレータが配管で接続され、非共沸混合冷媒が循環する冷媒回路と、前記蒸発器に流入する前記非共沸混合冷媒の温度を測定する流入温度センサとを有する冷凍空調装置を制御する制御装置であって、
前記蒸発器に流入する前記非共沸混合冷媒の圧力が設定圧力になるように前記冷媒回路を制御する点検モード実行手段と、
前記設定圧力における飽和温度と前記流入温度センサが測定する温度との温度差を算出する算出手段と、
前記温度差と閾値とを比較して前記非共沸混合冷媒の漏えいの有無を判定する判定手段と、
を有する制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒回路からの冷媒漏えいの有無を判定する制御装置、及び制御装置を備えた冷凍空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空調装置が行う冷媒漏えいの検出の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１には、冷凍回路中に冷媒量が必要量あると仮定し、熱負荷により求められる理論冷凍サイクルにおける状態量と実測された状態量との差が所定の値以上の状態が一定期間継続したとき、冷媒不足と判断することが記載されている。特許文献１には、状態量の具体例として蒸発器入口温度が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−９９５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された冷媒漏えいの検出は、状態量の変化により冷凍サイクル全体の冷媒量不足の有無を検知するものであり、冷媒漏れの発生部位を特定するものではない。そのため、現地作業者が冷媒回路の補修作業を開始する前に冷媒漏れ部位特定のためのチェック作業が必要になる。【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、冷媒漏れが発生した部位を特定することができる冷凍空調装置及び制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る冷凍空調装置は、圧縮機、凝縮器、膨張部、蒸発器及びアキュームレータが配管で接続され、非共沸混合冷媒が循環する冷媒回路と、前記蒸発器に流入する前記非共沸混合冷媒の温度を測定する流入温度センサと、前記蒸発器に流入する前記非共沸混合冷媒の圧力が設定圧力になるように前記冷媒回路を制御する点検モード時において、前記設定圧力における飽和温度と前記流入温度センサが測定する温度との温度差を算出し、該温度差と閾値とを比較して前記非共沸混合冷媒の漏えいの有無を判定する制御装置と、を有するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、非共沸混合冷媒が気液二相状態で流動する部位での冷媒漏れの発生を検知することで、膨張部から蒸発器の出口までの区間、又は凝縮器に、冷媒漏えいの発生部位を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の一例を示す冷媒回路図である。
【図２】図１に示した制御装置の一構成例を示すブロック図である。
【図３】非共沸混合冷媒がＲ４０７Ｃである場合の冷媒の沸点及び組成比率を示す表である。
【図４】本発明の実施の形態１における点検モード時の冷媒の状態を示すｐ−ｈ線図である。
【図５】図３に示した非共沸混合冷媒を構成する３種類の冷媒のうち、Ｒ３２及びＲ１２５が漏えいした場合における図４に示した点Ａ〜Ｃの温度を示す表である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
本実施の形態１に係る冷凍空調装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の一例を示す冷媒回路図である。本実施の形態１の冷凍空調装置１００は、例えば、冷却庫のような冷却対象を冷却する装置である。図１に示すように、冷凍空調装置１００は、冷媒回路１０と、凝縮温度センサ２１と、膨張部入口温度センサ２２と、流入圧力センサ２３と、流入温度センサ２４と、制御装置５０とを有する。冷媒回路１０は、圧縮機１１、凝縮器１２、膨張部１３、蒸発器１４、アキュームレータ１５及び受液器１６が配管で接続され、沸点の異なる複数種の冷媒が混合された非共沸混合冷媒が循環する構成である。
【００１０】
圧縮機１１は、低温低圧の状態の非共沸混合冷媒を吸入及び圧縮して高温高圧の状態の非共沸混合冷媒を吐出する。圧縮機１１は、例えば、容量を制御することができるインバータ圧縮機である。凝縮器１２は、室外空気と非共沸混合冷媒との間で熱交換させる熱交換器である。膨張部１３は、非共沸混合冷媒を減圧して膨張する減圧弁又は膨張弁である。膨張部１３は、例えば、開度を調整できる電子式膨張弁である。蒸発器１４は、冷却室の冷却を行い、冷却室の空気と非共沸混合冷媒との間で熱交換させる熱交換器である。
【００１１】
アキュームレータ１５及び受液器１６は、ガス冷媒と液冷媒とを分離する。受液器１６の出口配管は、受液器１６が空にならない限り液相の冷媒を流出するように構成されている。受液器１６は、冷媒回路１０を循環する非共沸混合冷媒のうち、機器周辺の温度変化などにより発生する余剰冷媒を貯留する。アキュームレータ１５は、液バック運転など過渡的に蒸発器１４から液相冷媒が返ってきた場合に、液相冷媒を貯留する。本実施の形態１では、図１に示すように冷凍空調装置１００に受液器１６が設けられている場合で説明するが、受液器１６が設けられていなくてもよい。
【００１２】
凝縮温度センサ２１は、凝縮器１２の冷媒出口側に設けられている。凝縮温度センサ２１は、凝縮器１２を流通する非共沸混合冷媒の凝縮温度Ｃｔｅｍｐを測定する。膨張部入口温度センサ２２は、膨張部１３の冷媒入口側に設けられている。膨張部入口温度センサ２２は、膨張部１３に流入する非共沸混合冷媒の膨張前温度を測定する。流入圧力センサ２３は、蒸発器１４の冷媒入口側に設けられている。流入圧力センサ２３は、蒸発器１４に流入する非共沸混合冷媒の圧力ＰＬを測定する。流入温度センサ２４は、蒸発器１４の冷媒入口側に設けられている。流入温度センサ２４は、蒸発器１４に流入する非共沸混合冷媒の温度を測定する。
【００１３】
制御装置５０は、冷媒回路１０における各部の圧力及び温度の測定値と、空調対象空間の設定温度を含む各種設定値とに基づいて、冷凍空調装置１００の運転を制御する。制御装置５０は、例えば、マイクロコンピュータである。図２は、図１に示した制御装置の一構成例を示すブロック図である。制御装置５０は、冷凍サイクル制御手段５１と、点検モード実行手段５２と、算出手段５３と、判定手段５４とを有する。制御装置５０は、図に示していないが、プログラムを記憶するメモリと、プログラムにしたがって処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）とを有する。ＣＰＵがプログラムを実行することで、図２に示した冷凍サイクル制御手段５１、点検モード実行手段５２、算出手段５３及び判定手段５４が冷凍空調装置１００に構成される。図に示さないメモリは、設定温度、冷凍空調装置１００の制御及び冷媒漏れ判定に用いられる各種情報を記憶する。
【００１４】
なお、冷凍空調装置１００には、室外空気の温度を測定する温度センサ及び冷却室の空気の温度を測定する温度センサが設けられているが、これらの温度センサを図に示すことを省略している。また、図１に示していないが、蒸発器１４に冷却室の空気を供給するファンが設けられていてもよく、凝縮器１２に室外空気を供給するファンが設けられていてもよい。この場合、制御装置５０はこれらのファンの運転周波数を制御してもよい。さらに、冷凍空調装置１００は、冷媒回路１０に流れる非共沸混合冷媒の流れ方向を切り替える流路切替部を備えていてもよい。この場合、冷凍空調装置１００は、冷却運転及び加熱運転のどちらの運転も行うことができる。冷凍空調装置１００の空調対象空間は冷却室に限らない。
【００１５】
次に、冷凍空調装置１００の冷却運転について説明する。圧縮機１１に吸入される冷媒は、圧縮機１１によって圧縮され、高温高圧のガス状態で圧縮機１１から吐出される。圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、凝縮器１２に流入する。凝縮器１２において、高温高圧のガス冷媒は室外空気と熱交換されて凝縮し、液化する。凝縮された液状態の冷媒が受液器１６に流入すると、余剰冷媒分が受液器１６に貯留され、液冷媒のみが受液器１６から流出する。液冷媒は、膨張部１３に流入すると、膨張部１３において膨張及び減圧されて、低温低圧の気液二相状態の冷媒となる。気液二相の冷媒は、蒸発器１４に流入する。蒸発器１４において、気液二相の冷媒は、冷却室の空気と熱交換されて蒸発してガス化する。このとき、冷却室が冷却される。低温低圧のガス状態の冷媒は圧縮機１１に吸入される。
【００１６】
図３は、非共沸混合冷媒がＲ４０７Ｃである場合の冷媒の沸点及び組成比率を示す表である。本実施の形態１では、冷媒回路１０に封入される非共沸混合冷媒がＲ４０７Ｃの場合で説明する。図３に示すように、Ｒ４０７Ｃは、Ｒ３２、Ｒ１２５及びＲ１３４ａの冷媒が混合されている。Ｒ３２の沸点が−５１．７℃であり、Ｒ１２５の沸点が−４８．１℃であり、Ｒ１３４ａの沸点が−２６．１℃である。即ち、Ｒ４０７Ｃを構成する３種類の冷媒のうち、Ｒ１３４ａの沸点が最も高い。Ｒ３２及びＲ１２５の沸点の温度差が３．６℃であるのに対し、Ｒ１２５及びＲ１３４ａの沸点の温度差は２２．０℃である。また、組成比率に注目すると、Ｒ３２及びＲ１２５の組成比率を合算した値は、４８％であり、Ｒ１３４ａの５２％とほぼ同等である。
【００１７】
冷媒が図３に示した非共沸混合冷媒である場合、冷媒の相変化が発生する熱交換器の内部では、３種類の冷媒がそれぞれ異なるタイミングで相変化を開始する。例えば、凝縮器１２の内部では、３種類の冷媒のうち、沸点の最も高いＲ１３４ａがＲ１２５及びＲ３２よりも先に液化をはじめる。一方、蒸発器１４の内部では、３種類の冷媒のうち、沸点の低いＲ１２５及びＲ３２がＲ１３４ａよりも先に気化をはじめる。つまり、熱交換器内部において、冷媒が気液二相で混在する部位では、３種類の冷媒の組成比率が図３に示す値とは異なっている。具体的には、気液二相の液冷媒中では、Ｒ１３４ａの組成比率は５２％よりも多く、Ｒ１２５及びＲ３２の組成比率の合算値は４８％よりも少ない状態になる。気液二相のガス冷媒中では、Ｒ１２５及びＲ３２の組成比率の合算値は４８％よりも多く、Ｒ１３４ａの組成比率は５２％よりも少ない状態になる。
【００１８】
ここで、凝縮器１２又は蒸発器１４の伝熱管にクラックが発生するなどして冷媒漏れが発生した場合を考える。冷媒回路１０において、冷媒が気液二相状態になる部位は、凝縮器１２と、膨張部１３から蒸発器１４に至る区間とである。上述したように、混合冷媒中の各冷媒の分布は相状態により異なる。そのため、冷媒が気液二相の状態になっている部位で冷媒漏れが発生すると、冷媒回路１０を流動する冷媒の組成が変化し、冷媒漏れの進行に伴って組成の変化が大きくなる。具体的には、クラック発生部位が主に気相冷媒が流れる部位である場合、Ｒ１２５及びＲ３２が多く漏えいすることになり、Ｒ１３４ａの組成比率が図３に示した値よりも大きくなる。一方、クラック発生部位が主に液相冷媒が流れる部位である場合、Ｒ１３４ａが多く漏えいすることになり、Ｒ１２５及びＲ３２の組成比率が図３に示した値よりも大きくなる。
【００１９】
次に、制御装置５０が行う冷媒漏れ判定を説明する。冷凍空調装置１００は、冷却室の空調を行う通常運転モードと、冷媒漏えいを検出するための点検モードとを有する。点検モードは、制御装置５０が、冷媒漏えいの有無を判定するために、蒸発器１４における圧力ＰＬを設定圧力に保つ点検条件で、冷媒回路１０を制御するモードである。
【００２０】
冷凍サイクル制御手段５１及び点検モード実行手段５２は、凝縮温度センサ２１、膨張部入口温度センサ２２及び流入温度センサ２４から取得する温度と、流入圧力センサ２３から取得する圧力ＰＬとに基づいて、冷凍空調装置１００の運転状態を把握する。冷凍サイクル制御手段５１は、通常運転モードにおいて、冷却室の空気温度が設定温度になるように、圧縮機１１の運転周波数と、蒸発器１４及び凝縮器１２の冷却風量と、膨張部１３の開度とを制御する。
【００２１】
冷凍サイクル制御手段５１及び点検モード実行手段５２は、凝縮器１２に供給される室外空気の温度及び冷却負荷の大きさに応じて、凝縮器１２の冷却風量及び圧縮機１１の運転周波数を制御することで、凝縮器１２における冷媒の圧力ＰＨを調整する。また、冷凍サイクル制御手段５１及び点検モード実行手段５２は、圧縮機１１の運転周波数、蒸発器１４の冷却風量及び膨張部１３の開度等を制御することで圧力ＰＬを調整し、蒸発器１４の冷媒出口の過熱度を設定過熱度に保つ。
【００２２】
点検モード実行手段５２は、冷凍空調装置１００を比較的長時間で連続運転できる条件の下で、点検モードを実行する。例えば、冷凍サイクルの状態が安定するまで圧縮機１１がサーモオフなどにより停止しないように、点検モード実行手段５２は、除霜運転を終了したとき、又は冷却室の実際の温度が冷却室の設定温度よりも高いとき等に、点検モードを実行する。具体的には、蒸発器１４を流通する非共沸混合冷媒の圧力から換算される蒸発温度が冷却室の設定温度よりも高いとき、点検モード実行手段５２は点検モードを実行する。この場合、サーモオフにならないため、制御装置５０は、冷媒回路１０を循環する非共沸混合冷媒を安定した状態に保つことで、冷媒の漏えいの有無を判定できる。
【００２３】
図４は、本発明の実施の形態１における点検モード時の冷媒の状態を示すｐ−ｈ線図である。図４の縦軸は冷媒の圧力［ＭＰａ］を示し、横軸は比エンタルピ［ｋＪ／ｋｇ］を示す。点検モード実行手段５２は、点検モードを開始すると、受液器１６が貯留する液冷媒が空になるように、短時間の液バック運転を発生させた後、蒸発器１４における圧力ＰＬを設定圧力に保つ点検条件を満たすように、冷媒回路１０を制御する。点検モード実行手段５２がアキュームレータ１５に余剰冷媒を貯留させた後、アキュームレータ１５の余剰冷媒を減らすように冷媒回路１０に非共沸混合冷媒を循環させることで、非共沸混合冷媒の組成比率が冷媒回路１０全体で均等に保たれる。これは、複数種の冷媒のうち、一部の種類の冷媒が他の冷媒よりも多く漏れている場合に冷媒の組成比率に変化が生じ、その変化を検知しやすくするためである。
【００２４】
図４に示すように、圧縮機１１で圧縮された非共沸混合冷媒は、凝縮器１２によって凝縮して、Ａ点を通過し、更に過冷却されてＢ点に至る。その後、非共沸混合冷媒は、膨張部１３によって減圧され、Ｃ点に至る。そして、非共沸混合冷媒は、蒸発器１４によって蒸発して、圧縮機１１に吸入される。
【００２５】
点検モード実行手段５２が設定する点検条件のパラメータとして、圧力ＰＬの他に、凝縮温度Ｃｔｅｍｐ及び過冷却度ＳＣが含まれていてもよい。この場合、点検条件は、圧力ＰＬが設定圧力と一致する条件の他に、凝縮温度Ｃｔｅｍｐが目標凝縮温度ＣＴｇと一致する条件と、過冷却度ＳＣが目標過冷却度ＳＣｇと一致する条件を含む。過冷却度ＳＣは、膨張部１３の入口側に流れる非共沸混合冷媒の過冷却度である。点検モード実行手段５２は、凝縮温度センサ２１が測定する凝縮温度Ｃｔｅｍｐから膨張部入口温度センサ２２が測定する膨張前温度を減算することで、過冷却度ＳＣを求める。なお、圧力ＰＬが設定圧力と一致するとは、圧力ＰＬが設定圧力と完全に一致する場合だけでなく、これら２つの値が一定の許容範囲で一致する場合を含む。このことは、点検条件のパラメータが過冷却度ＳＣ及び凝縮温度Ｃｔｅｍｐの場合も同様である。
【００２６】
点検モード実行手段５２は、凝縮温度Ｃｔｅｍｐが目標凝縮温度ＣＴｇで安定し、過冷却度ＳＣが目標過冷却度ＳＣｇで安定し、圧力ＰＬが設定圧力で安定するように、冷媒回路１０を制御する。図４に示す例では、目標凝縮温度ＣＴｇは４５℃であり、目標過冷却度ＳＣｇは５Ｋであり、圧力ＰＬの設定圧力は０．３ＭＰａである。
【００２７】
ここで、点検モード時の圧力ＰＬが通常運転モード時の冷却運転の圧力ＰＬよりも高くなるように、点検モード実行手段５２は、圧縮機１１の運転周波数、及び凝縮器１２に室外空気を供給するファン（不図示）の出力などを調整している。また、点検モード時の凝縮温度Ｃｔｅｍｐが通常運転モード時の冷却運転の凝縮温度Ｃｔｅｍｐよりも低くなるように、点検モード実行手段５２は、圧縮機１１の運転周波数、及び凝縮器１２に室外空気を供給するファンの出力などを調整する。これにより、アキュームレータ１５内から余剰冷媒が減り、冷媒回路１０に循環する非共沸混合冷媒が多くなり、非共沸混合冷媒の組成比率が冷媒回路１０全体で均等に保たれる。
【００２８】
なお、点検条件のパラメータのうち、凝縮温度Ｃｔｅｍｐの代わりに、凝縮器１２における冷媒の圧力ＰＨを用いてもよい。圧力ＰＨの飽和温度から凝縮温度Ｃｔｅｍｐを算出できるからである。
【００２９】
制御装置５０は、蒸発器１４に流入する非共沸混合冷媒の圧力ＰＬから求まる飽和温度の理論値と、蒸発器１４の入口側に流れる非共沸混合冷媒の入口温度とに基づいて、冷媒漏れの有無を判定する。具体的には、算出手段５３は、圧力ＰＬにおける飽和温度と流入温度センサ２４が測定する温度との温度差ＴＤを算出する。判定手段５４は、温度差ＴＤと閾値Ｔｔｈとを比較する。そして、判定手段５４は、温度差ＴＤが閾値Ｔｔｈより大きい場合、冷媒漏れがあると判定する。閾値Ｔｔｈは、例えば、１．５Ｋである。
【００３０】
また、判定手段５４は、継続して温度差ＴＤが閾値Ｔｔｈを超える時間を計測し、計測した時間が設定時間以上である場合、冷媒漏れがあると判定してもよい。設定時間は、例えば、５分である。さらに、判定手段５４は、冷媒漏れがあると判定すると、警報を出力してもよい。
【００３１】
図５は、図３に示した非共沸混合冷媒を構成する３種類の冷媒のうち、Ｒ３２及びＲ１２５が漏えいした場合における図４に示した点Ａ〜Ｃの温度を示す表である。図３に示した非共沸混合冷媒に漏れがない場合、図５に示すように、図４のＡ点の温度が４５℃であり、Ｂ点の温度が４０℃であり、Ｃ点の温度が−１５．９℃である。−１５．９℃の温度は、３種の冷媒の組成比率が図３に示した値である場合の圧力ＰＬの飽和温度の理論値である。
【００３２】
図５において、Ｒ３２及びＲ１２５の漏れの想定割合が増えると、Ｒ３２及びＲ１２５の組成比率が減少するが、その反対にＲ１３４ａの組成比率が増加している。そして、図５に示すように、冷媒の漏えいの想定割合が増えるにしたがって、設定圧力に一致する圧力ＰＬの飽和温度が上昇する。図５に示す例では、冷媒漏れがない場合と冷媒漏れを１０％と想定した場合とで、Ｃ点の温度差は１．７Ｋとなっている。
【００３３】
制御装置５０は、温度差ＴＤと閾値Ｔｔｈとを比較し、温度差ＴＤが閾値Ｔｔｈを超える１．７Ｋであることから、冷媒漏れがあると判定する。図５では、冷媒漏れの有無の判定基準を、冷媒漏れが１０％と想定した場合である。
【００３４】
上述したように、凝縮器１２又は蒸発器１４において、主に気相冷媒が流れる部位で冷媒漏えいが発生すると、Ｒ３２及びＲ１２５が多く漏えいする。この場合、冷媒の漏えいが進行するにつれて、全冷媒中におけるＲ１３４ａの組成比率が徐々に高くなるように、図３に示した組成比率が変化する。一方、凝縮器１２又は蒸発器１４において、主に液相冷媒が流れる部位で冷媒漏えいが発生すると、Ｒ１３４ａが多く漏えいする。この場合、冷媒の漏えいが進行するにつれて、全冷媒中におけるＲ３２及びＲ１２５の組成比率が徐々に高くなるように、図３に示した組成比率が変化する。図３に示したように、Ｒ１３４ａは、Ｒ３２及びＲ１２５に比べて沸点が高い。そのため、冷媒の組成比率の変化に伴って、圧力ＰＬを一定値としたときの飽和温度が変化する。図５に示した例は、主に気相冷媒が流れる部位で冷媒漏えいが発生した場合を示す。
【００３５】
本実施の形態１の冷凍空調装置１００では、受液器１６で余剰冷媒が貯留され、受液器１６の出口から流出する冷媒は液相となる。そのため、制御装置５０が蒸発器１４の冷媒出口における冷媒が過熱ガスになるように制御すれば、冷媒が気液二相状態で存在する部位以外では冷媒の組成率変化は発生しない。本実施の形態１では、この現象を利用して、冷媒の漏えい部位を特定することができる。冷媒が気液二相状態で存在する部位とは、凝縮器１２の内部と、膨張部１３から蒸発器１４の出口までの区間とである。
【００３６】
次に、冷凍空調装置１００の動作について説明する。図６は、本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の動作を示すフローチャートである。ここでは、点検条件のパラメータが凝縮温度Ｃｔｅｍｐ、過冷却度ＳＣ及び圧力ＰＬの３つの場合で説明する。点検モード実行手段５２は、点検モード開始前に除霜運転を行う。点検モード実行手段５２は、除霜運転が終了したか否かを判定する（ステップＳＴ１）。
【００３７】
ステップＳＴ１の判定の結果、除霜運転が終了していない場合、点検モード実行手段５２は、ステップＳＴ１の処理に戻る。ステップＳＴ１の判定の結果、除霜運転が終了している場合、点検モード実行手段５２は、冷媒漏れ判定に必要な安定期間が確保されているかを確認するために、サーモオンを維持できる状態かを判定する（ステップＳＴ２）。ステップＳＴ２の判定の結果、サーモオフする状態である場合、点検モード実行手段５２は、ステップＳＴ２の処理に戻る。ステップＳＴ２の判定の結果、サーモオンを維持できる状態である場合、点検モード実行手段５２は、ステップＳＴ３の処理に移行する。
【００３８】
ステップＳＴ３において、点検モード実行手段５２は、凝縮温度Ｃｔｅｍｐ、過冷却度ＳＣ及び圧力ＰＬの各値の目標値として、目標凝縮温度ＣＴｇ、目標過冷却度ＳＣｇ及び設定圧力の値を図に示さないメモリから読み出す。続いて、点検モード実行手段５２は、凝縮温度Ｃｔｅｍｐ、過冷却度ＳＣ及び圧力ＰＬの各値がそれぞれの目標値に許容範囲で一致する点検条件を満たすか否かを判定する（ステップＳＴ４）。点検モード実行手段５２は、点検条件が満たされ、かつ点検条件が安定するまで冷凍空調装置１００の運転行う。
【００３９】
ステップＳＴ４において、点検条件が満たされない場合、制御装置５０は、一定時間毎にステップＳＴ４の判定を繰り返す。ステップＳＴ４において、点検条件が満たされる場合、算出手段５３は、圧力ＰＬにおける飽和温度と流入温度センサ２４が測定する温度との温度差ＴＤを算出する。続いて、判定手段５４は、温度差ＴＤと閾値Ｔｔｈとを比較し、温度差ＴＤが閾値Ｔｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳＴ５）。
【００４０】
ステップＳＴ５の判定の結果、温度差ＴＤが閾値Ｔｔｈよりも大きい場合、判定手段５４は、非共沸混合冷媒が漏えいしていると判定する。一方、ステップＳＴ５において、温度差ＴＤが閾値Ｔｔｈ以下である場合、判定手段５４は、サーモオフしているか否かを判定する（ステップＳＴ６）。ステップＳＴ６の判定の結果、サーモオフしていない場合、判定手段５４は、ステップＳＴ４〜ＳＴ６の判定を繰り返す。ステップＳＴ６の判定において、点検モードによる冷却により、サーモ停止している場合、判定手段５４は、非共沸混合冷媒が漏えいしていないと判定する。
【００４１】
冷媒回路１０には封入時の組成比率の混合冷媒が流れるが、相変化時は低沸点冷媒から蒸発するなど組成比率に差が生じる。そのため、図６に示した手順において、冷媒漏れがあると判定手段５４が判定した場合、冷媒漏れの発生箇所は相変化の起こっている部位と特定できる。
【００４２】
なお、点検モード実行手段５２は、点検モード実行中に、冷却室の空気温度が設定温度に到達しても、冷媒回路１０に非共沸混合冷媒を循環させるように制御してもよい。この場合、制御装置５０は、サーモオフしてしまうことを防ぎ、冷媒漏れ判定を行うことができる。
【００４３】
本実施の形態１の冷凍空調装置１００は、非共沸混合冷媒を封入冷媒として使用し、点検モードにおいて、蒸発器１４に流入する冷媒圧力の理論上の飽和温度と蒸発器１４の実測温度との温度差ＴＤを閾値と比較することで、冷媒漏えいの有無を判定するものである。
【００４４】
本実施の形態１によれば、冷媒の組成比率の変化に伴って、特定の設定圧力における冷媒の飽和温度が変化することを利用して、冷媒が気液二相状態で流動する部位での冷媒漏れの発生を検知する。冷媒漏えいを検知した場合、膨張部１３から蒸発器１４の出口までの区間、又は凝縮器１２に、冷媒漏えいの発生部位を特定することができる。そのため、作業者は、冷媒漏えい部位の特定にかかる作業負担が軽減する。また、冷媒漏えい部位を特定するまでに要する時間を大幅に短縮できるため、作業中の冷媒漏えい量を削減できる。冷媒漏えい量が削減するので、冷媒による地球環境への影響が抑制される。
【符号の説明】
【００４５】
１０  冷媒回路、１１  圧縮機、１２  凝縮器、１３  膨張部、１４  蒸発器、１５  アキュームレータ、１６  受液器、２１  凝縮温度センサ、２２  膨張部入口温度センサ、２３  流入圧力センサ、２４  流入温度センサ、５０  制御装置、５１  冷凍サイクル制御手段、５２  点検モード実行手段、５３  算出手段、５４  判定手段、１００  冷凍空調装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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