JP2004286315A

JP2004286315A - 冷凍回路の安全装置

Info

Publication number: JP2004286315A
Application number: JP2003079626A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Mizukami; 和明水上; Ichiro Kamimura; 一朗上村; Kiyokazu Goto; 清和後藤; Kazuhiro Sekiguchi; 和弘関口
Original assignee: Japanese Res & Dev Ass For Env; Japanese Research & Development Association For Environment-Friendly Processing In Food Industry
Current assignee: Japanese Res & Dev Ass For Env; Japanese Research & Development Association For Environment-Friendly Processing In Food Industry
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【課題】安価、かつ、容易に冷媒漏れが発生しても人的被害が起きないようにした冷凍回路の安全装置を提供すること。
【解決手段】庫内側で冷媒配管５（５ａ，５ｂ）を接続する際に、その接続箇所を内部に含むようにして当該冷媒配管５に固着される冷媒回収容器１１を設ける。また一端が前記冷媒回収容器１１の内部と連通して接続され、他端が大気と連通するように配設された漏洩冷媒排出管１２を設ける。これにより冷媒配管５の接続箇所から冷媒が漏れても庫内に溜らないようにする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍回路を構成する冷媒配管の接続部分等から冷媒が漏れた際に、当該冷媒による人体への危険等を防止できるようにした冷凍回路の安全装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷凍回路はショーケース、冷蔵庫、空気調和機等の種々のシステムに利用されている。このようなシステムの一例として、業務用等に利用される大型の冷蔵庫がある。
【０００３】
図１１は、かかる大型冷蔵庫の構成例を示す図で、冷媒を圧縮する圧縮機１、冷媒の熱を放熱させる第１熱交換器２、冷媒を膨張させる膨張弁３、冷媒を蒸発させる第２熱交換器４等を備えて、これらが冷媒配管５により接続されて循環するようになっている。
【０００４】
圧縮機１や第１熱交換器２は、１の筐体内に収納されて室外や機械室等に配置され、第２熱交換器４や膨張弁３は１の筐体内に収納されて室内等の冷熱利用空間に設置される。以下、室外側に配設された構成要素のまとまりを室外機６、熱利用機器側に配設された構成要素のまとまりを室内機７と記載する。
【０００５】
室外機６や室内機７は、それぞれ工場で組立てられ、冷媒漏れ検査が行われて出荷される。そして、施工現場で室外機６と室内機７とがフレア接続や溶接接続によって接続される。
【０００６】
なお、図１１において矢印は、室内機７で冷熱を利用する場合の冷媒の循環方向を示している。また、黒丸Ｐは、施工現場で行うことがある接続箇所を示している。
【０００７】
このとき、外気への熱ロスを抑制するため室内機７等においては機密性を高めているが、冷媒配管５の接続は現場で行うため、この接続作業が不十分であったりして、当該接続箇所から冷媒が漏れて籠ってしまうことがある。
【０００８】
例えば、大型冷蔵庫では、室内機は冷蔵庫内（庫内）を構成し、この庫内に作業者等が立入り作業することがある。
【０００９】
このとき冷媒漏れが発生すると、冷媒は庫内に籠り、これを知らない作業者が窒息したり中毒を起したりする危険がある。
【００１０】
また、従来用いられてきたＲ−２２等の塩素を含むいわゆる特定フロンガスは、オゾン層破壊の原因となることが判明し、これに代りＨＦＣ３２やＨＦＣ１２５等が提案されたが、この冷媒の地球温暖化係数は特定フロンガスと大差がないため、温暖化係数の小さなＨＣ２９０（プロパン）等の可燃性冷媒の採用が検討されている。
【００１１】
しかし、ＨＣ２９０は可燃性冷媒であるため、冷媒漏れが発生している状況で照明用スイッチから発生した火花等により発火してしまう危険がある。
【００１２】
さらに、近年ではアンモニアや二酸化炭素を冷媒として利用することが検討されているが、アンモニアの場合には有臭であるため冷媒漏れは嗅覚等で発見できるが、発見するまでの間に臭いが貯蔵物に付着したりする問題がある。
【００１３】
また、二酸化炭素は無臭であるため、冷媒漏れを知ることが難しく、窒息等を起す危険がある。
【００１４】
このような問題に対し、室内機側の冷媒配管の肉厚を室外機側の冷媒配管の肉厚より厚くする等により、例えば冷媒管内の圧力が異常上昇した際等において、最初に室外機側の冷媒配管で冷媒漏れが起きるようにすることで、人的被害の発生を防止する構成が提案されている（特許文献１参照）。
【００１５】
【特許文献１】
特開２００２−２４３３２０号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成では、部材の破損のような事故に対しては有効であるが、冷媒配管５の溶接箇所等からの冷媒漏れには対応できない問題がある。
【００１７】
無論、庫内に冷媒センサを設けて冷媒漏れを検出するようにすることも可能であるが、かかる場合にはセンサや当該センサからの信号を処理する装置が必要になってコストアップの要因となる問題がある。
【００１８】
そこで、本発明は、安価、かつ、容易に冷媒漏れが発生しても人的被害が起きないようにした冷凍回路の安全装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、冷媒を圧縮する圧縮機、冷媒の熱を放熱させる第１熱交換器、冷媒を膨張させる膨張弁、冷媒を蒸発させる第２熱交換器を備え、これらが冷媒配管により接続されてなる冷凍回路を設置する際に、少なくとも現場で冷媒配管を接続した箇所を覆うように設けられて、当該接続箇所から冷媒漏れが発生した場合に、当該冷媒を大気に放出させる漏洩冷媒排出手段を備えて、安価、かつ、容易に冷媒漏れが発生しても人的被害が起きないようにしたことを特徴とする。
【００２０】
請求項２にかかる発明は、漏洩冷媒排出手段が、冷媒配管の接続箇所を内部に含むようにして当該冷媒配管に固着される冷媒回収容器と、一端が冷媒回収容器の内部と連通して接続され、他端が大気と連通するように配設された漏洩冷媒排出管とにより形成したことを特徴とする。
【００２１】
請求項３にかかる発明は、漏洩冷媒排出手段が、冷媒配管が２重管により形成されて、内側管と外側管との間の空間に連通するように漏洩冷媒排出管を設けることにより漏洩冷媒排出手段を形成したことを特徴とする。
【００２２】
請求項４にかかる発明は、漏洩冷媒排出管の大気側の端部に設けられて、当該漏洩冷媒排出管内の圧力が所定の圧力になると当該端部を開放して漏洩した冷媒を大気側に逃す圧力スイッチを設けたことを特徴とする。
【００２３】
請求項５にかかる発明は、漏洩冷媒排出管の大気側の端部に設けられて、当該漏洩冷媒排出管内の圧力を検出する圧力計と、該圧力計からの信号に基づき、漏洩冷媒排出管内の圧力が所定圧以上になったと判断した場合には警報を発する制御部とを備えることを特徴とする。
【００２４】
請求項６にかかる発明は、膨張弁と第２熱交換器とを接続する冷媒配管に、当該冷媒配管の管路を開閉する電磁弁が設けられて、制御部が、漏洩冷媒排出管内の圧力が所定圧以上になったと判断した場合には電磁弁を動作させて管路を閉じることを特徴とする。
【００２５】
請求項７にかかる発明は、冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図を参照して説明する。なお、従来と同一構成に関しては同一符号を用い説明を適宜省略する。
【００２７】
本実施の形態では、冷凍回路として大型の冷蔵庫を例に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、暖房装置、給湯装置、空調装置等においても利用可能であり、特に熱量利用側が略密閉空間で、人が出入りするような空間で利用される場合に有効である。
【００２８】
また、Ｒ−２０、ＨＣＦＣ、ＨＦＣ、二酸化炭素、アンモニア等の種々の冷媒いた冷凍回路に適用されるが、無臭で圧力が高い二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍回路に有効である。
【００２９】
図１は第１の実施の形態に係る安全装置を取付けた際の断面図、図２はその斜視図である。また、図３は、このような安全装置を設けた冷凍回路図を示している。
【００３０】
当該安全装置１０は、冷媒配管５（５ａ，５ｂ）の接続箇所に取付けられる銅等からなる冷媒回収容器１１、一端が該冷媒回収容器１１に接続され、他端が室外に開放された銅等からなる漏洩冷媒排出管１２とにより構成されている。
【００３１】
なお、図１において冷媒配管５ａは室外機６からの冷媒配管５で、冷蔵庫の天井１４裏から庫内に配管されている。また、冷媒配管５ｂは庫内側に配管された冷媒配管５で膨張弁３や第２熱交換器４等に接続されている。
【００３２】
この冷媒回収容器１１は、図４に示すように、上下端部に冷媒配管５が挿入される冷媒管挿入口１５を備えると共に、側面に漏洩冷媒排出管１２が接続される排出管接続口１６を備えている。
【００３３】
この冷媒回収容器１１の内直径Ｘ１は冷媒配管５の外直径より大きく（図１参照されたい）、また冷媒管挿入口１５の内直径Ｘ２は（図４を参照されたい）、冷媒配管５の外直径Ｙより適宜大きめに設定されている。
【００３４】
また、排出管接続口１６の外直径は、略漏洩冷媒排出管１２の外直径に設定され、当該排出管接続口１６の内直径は冷媒配管５の外直径相当の寸法に設定されている。
【００３５】
図５はかかる安全装置１０を取付ける際の手順を示した図である。先ず、冷媒回収容器１１の冷媒管挿入口１５から庫内側の冷媒配管５ｂを挿入し（図５（ａ）参照）、既に配管されている室外機６側からの冷媒配管５ａに宛い、冷媒配管５ａと冷媒配管５ｂとを溶接して接続する（図５（ｂ）参照）。
【００３６】
なお、溶接時には冷媒配管５ｂの接続端部が冷媒回収容器１１から飛出すように、当該冷媒回収容器１１を下げておく。
【００３７】
冷媒配管５ａと冷媒配管５ｂとの溶接接続が完了すると、冷媒回収容器１１を持上げて、当該溶接箇所が冷媒回収容器１１内になるようにする（図５（ｃ）参照）。
【００３８】
冷媒回収容器１１を持上げて当該溶接箇所が冷媒回収容器１１内になるようにする際に、冷媒配管５ａと冷媒配管５ｂとの溶接箇所に冷媒管挿入口１５が引っかかりたりしないように、冷媒管挿入口１５の内直径Ｘ２は冷媒配管５の外直径Ｙより適宜大きめに設定している。
【００３９】
そして、冷媒回収容器１１を冷媒配管５ａ及び冷媒配管５ｂに溶接接続すると共に、排出管接続口１６に漏洩冷媒排出管１２を挿入して溶接接続する（図５（ｄ）参照）。
【００４０】
このような冷媒配管５の接続箇所が複数存在する場合には、図３に示すように、各溶接箇所から延設された複数の漏洩冷媒排出管１２を合流管１７に接続して、当該合流管１７を室外に開放するようにするようにしてもよい。
【００４１】
このような構成で、溶接箇所Ｐから冷媒が漏れたような場合には、当該漏洩した冷媒は冷媒回収容器１１内に溜るが、漏洩冷媒排出管１２の内直径が冷媒配管５の外直径相当の寸法に設定されているため、容易に機外に拡散放出される。
【００４２】
従って、例え冷媒が漏れても庫内に溜ることが無くなり、人体に影響を与えることが防止できるようになる。
【００４３】
なお、冷媒配管５ａと冷媒配管５ｂとの接続のみならず、冷媒配管５と冷媒回収容器１１との接続も溶接接続される構成であるため、冷媒配管５ａと冷媒配管５ｂとの接続箇所から冷媒漏れが生じると、冷媒配管５と冷媒回収容器１１との接続箇所からも冷媒が漏れ出ることが危惧される。
【００４４】
しかし、先に述べたように、漏洩冷媒排出管１２の内直径は冷媒配管５の外直径相当の寸法に設定されているので、漏れた冷媒の大部分は機外に放出するようになり、庫内に溜ったりすることが防止できる。
【００４５】
ところで上記説明では、冷媒回収容器１１と漏洩冷媒排出管１２とは、庫内側で接続する構成であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、図６及び図７に示すように、冷媒回収容器１１を長くして、庫内天井１４裏まで挿通させ、庫外側で漏洩冷媒排出管１２と接続するようにしても良い。
【００４６】
このような構成にすることで、庫内側での冷媒配管５と冷媒回収容器１１との溶接箇所の数が少なくなり、より安全性が向上する。
【００４７】
また、上記説明では、冷媒回収容器１１や漏洩冷媒排出管１２は銅管であるとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、プラスチック等の樹脂を材料として形成してもよい。
【００４８】
冷媒回収容器１１をプラスチックのような部材により形成した場合、プラスチックは金属に比べ耐圧が低いため漏洩した冷媒の圧力により破損したりすることが危惧されるが、漏洩冷媒排出管１２の一端が開放端であり、また漏洩箇所は通常ピンホールのように小さいためプラスチックの耐圧を超えるような圧力になることは殆どない。
【００４９】
しかし、漏洩した冷媒の温度が低くプラスチック製の冷媒回収容器１１が弾性を失ってしまうと、容易に破損することが想定されるので、係る場合にも対応するために低温でも弾性の高い樹脂を用いて冷媒回収容器１１等を形成することが好ましい。
【００５０】
このように冷媒回収容器１１を樹脂製とした場合には、冷媒配管５との接続はバンド締め等により行え、作業性が向上する利点があると共にコストを抑えることができる利点がある。
【００５１】
また、上記説明では冷媒配管５の接続部分を覆うように、冷媒回収容器１１を設けたが、冷媒配管５を２重管とし、内側管と外側管との間の空間に連通するように漏洩冷媒排出管１２を設けることにより、冷媒が庫内等に漏れて溜るのを防止することも可能である。
【００５２】
このような場合には、２重管の内側管を先に溶接し、次に外側管を繋ぎを介して溶接することにより冷媒配管５の接続を行う。
【００５３】
次に、本発明の第２の実施の形態を図を参照して説明する。なお、第１の実施の形態と同一構成に関しては同一符号を用い説明を適宜省略する。
【００５４】
先に実施の形態では、冷媒回収容器１１に漏洩冷媒排出管１２を接続して、当該漏洩冷媒排出管１２の一端を庫外で開放端とすることにより、冷媒配管５ａと冷媒配管５ｂとの接続箇所から冷媒が漏れても、これを庫外に排出することで庫内に溜らないようにした。
【００５５】
本実施の形態では、この漏洩冷媒排出管１２の開放端に圧力計を設けて、冷媒配管５ａと冷媒配管５ｂとの接続箇所から冷媒漏れが発生した際に、これを検出して運転停止等の対応ができるようにしたものである。
【００５６】
そこで、本実施の形態では、図８及び図９に示すように漏洩冷媒排出管１２に設けられて、当該漏洩冷媒排出管１２内の圧力を検出する圧力計１８、膨張弁３と第１熱交換器２とを接続する冷媒配管５の途中に設けられて回路を開閉する電磁弁１９、圧力計１８からの信号に基づき電磁弁１９を制御すると共に圧縮機１を制御する制御部２０を設けている。
【００５７】
そして、制御部２０は圧力計１８からの信号が予め設定されたレベルを超えると電磁弁１９を制御して回路を遮断すると共に圧縮機１の運転を制御する。
【００５８】
この時の制御を図１０に示すフローチャートを参照して説明する。冷蔵庫が運転されると、圧力計１８からの信号レベルが判断処理が開始され（ステップＳ１）、予め設定された信号レベル（基準値）以上の信号になると電磁弁１９が閉じられる（ステップＳ２）。
【００５９】
その後、制御部２０は圧縮機１に用いられているモータの回転数を所定の回転数（通常運転時より高速回転）に設定する（ステップＳ３）。
【００６０】
回路が閉じられているため、電磁弁１９、膨張弁３、第２熱交換器４、圧縮機１の回路中の冷媒は圧縮機１に集められて第１熱交換器２に溜るようになる（このような運転を、ポンプダウン運転という）。
【００６１】
かかるポンプダウンを行うことにより、冷媒がＨＣＦＣやＨＦＣ系のようなオゾン層破壊、地球温暖化などの環境破壊の原因となる場合には、大気への漏れ量を抑制できるようになる利点がある。
【００６２】
ポンプダウンにより庫内側の冷媒量が減ると共に圧力が下がるため、圧力計１８からの信号レベルも下がり基準値より小さくなる。
【００６３】
そこで、圧力計１８からの信号レベルが基準値より小さくなったか否かを判断し（ステップＳ４）、小さくなった場合には、回路中の冷媒は殆ど圧縮機１と電磁弁１９との間に集められたと判断して、圧縮機１の運転を停止する（ステップＳ５）。
【００６４】
そして、冷媒漏れにより運転が停止されたことを、ブザーや警告灯等を動作させてユーザに連絡する（ステップＳ６）。
【００６５】
これにより、ユーザは冷媒漏れが発生したことを知ることができると共に、例えば換気を行った後メンテナンス等の作業を行うことが可能になって安全性が向上する。
【００６６】
なお、上記説明では、圧力計１８からの信号が基準値以上になった場合には、上述したポンプダウン等の運転を行って、ユーザに冷媒漏れにより運転が停止されたことを、ブザーや警告灯等により通知させるようにした。
【００６７】
しかし、冷蔵庫には冷凍食品等のように解凍してしまうと商品価値が低下してしまうような物も貯蔵されているため、冷媒漏れを検出した場合に自動的にポンプダウンを行う制御では、このような冷凍食品等を他の冷蔵庫に移す余裕が無くなるような場合もある。
【００６８】
このような場合には、第１基準値と第２基準値との２つの基準値を設けて、圧力計１８からの信号が第１基準値を超えるとユーザに冷媒漏れが発生していることを知らせる警報のみを発し、圧力計１８からの信号が第２基準値を超えるとポンプダウンを行うようにすることが可能である。
【００６９】
これにより、ユーザは警報を受けた段階で、貯蔵物を移動させることが可能になるので、信頼性及び利便性が向上する。
【００７０】
無論、警報のみでポンプダウンを行わないようにすることも可能であり、この場合は圧力計１８より安価な圧力スイッチの利用が可能になる。
【００７１】
そして、漏洩冷媒排出管１２内の圧力が予め設定された規定値以上になると圧力スイッチが開くように設定する。規定値は、冷媒の種類や冷蔵庫の大きさ等によって適宜設定される。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、冷媒を圧縮する圧縮機、冷媒の熱を放熱させる第１熱交換器、冷媒を膨張させる膨張弁、冷媒を蒸発させる第２熱交換器を備え、これらが冷媒配管により接続されてなる冷凍回路を設置する際に、少なくとも現場で冷媒配管を接続した箇所を覆うように設けられて、当該接続箇所から冷媒漏れが発生した場合に、当該冷媒を大気に放出させる漏洩冷媒排出手段を備えたので、安価、かつ、容易に冷媒漏れが発生しても人的被害が起きないようになり、安全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の説明に適用される冷媒回路の安全装置の断面図である。
【図２】図１に示す安全装置の斜視図である。
【図３】図１に示す安全装置を用いた冷凍回路の回路図である。
【図４】冷媒回収容器の斜視図である。
【図５】安全装置の施工手順を示す図である。
【図６】冷媒回収容器の一端が天井裏に飛出すようにした場合の断面図である。
【図７】図６の斜視図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の説明に適用される冷媒回路の安全装置の断面図である。
【図９】図８の安全装置を備えた冷凍回路の回路図である。
【図１０】制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】従来の技術の説明に適用される冷凍回路図である。
【符号の説明】
１圧縮機
２第１熱交換器
３膨張弁
４第２熱交換器
５（５ａ，５ｂ）冷媒配管
６室外機
１０安全装置
１１冷媒回収容器
１２漏洩冷媒排出管
１５冷媒管挿入口
１６排出管接続口
１７合流管
１８圧力計
１９電磁弁
２０制御部

Claims

冷媒を圧縮する圧縮機、冷媒の熱を放熱させる第１熱交換器、冷媒を膨張させる膨張弁、冷媒を蒸発させる第２熱交換器を備え、これらが冷媒配管により接続されてなる冷凍回路を設置する際に、少なくとも現場で前記冷媒配管を接続した箇所を覆うように設けられて、当該接続箇所から冷媒漏れが発生した場合に、当該冷媒を大気に放出させる漏洩冷媒排出手段を備えたことを特徴とする冷凍回路の安全装置。
前記漏洩冷媒排出手段が、前記冷媒配管の接続箇所を内部に含むようにして当該冷媒配管に固着される冷媒回収容器と、
一端が前記冷媒回収容器の内部と連通して接続され、他端が大気と連通するように配設された漏洩冷媒排出管とにより形成したことを特徴とする請求項１記載の冷凍回路の安全装置。
前記漏洩冷媒排出手段が、前記冷媒配管が２重管により形成されて、内側管と外側管との間の空間に連通するように漏洩冷媒排出管を設けることにより前記漏洩冷媒排出手段を形成したことを特徴とする請求項１記載の冷凍回路の安全装置。
前記漏洩冷媒排出管の大気側の端部に設けられて、当該漏洩冷媒排出管内の圧力が所定の圧力になると当該端部を開放して漏洩した冷媒を大気側に逃す圧力スイッチを設けたことを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の冷凍回路の安全装置。
前記漏洩冷媒排出管の大気側の端部に設けられて、当該漏洩冷媒排出管内の圧力を検出する圧力計と、
該圧力計からの信号に基づき、前記漏洩冷媒排出管内の圧力が所定圧以上になったと判断した場合には警報を発する制御部とを備えることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の冷凍回路の安全装置。
前記膨張弁と前記第１熱交換器とを接続する前記冷媒配管に、当該冷媒配管の管路を開閉する電磁弁が設けられて、
前記制御部が、前記漏洩冷媒排出管内の圧力が所定圧以上になったと判断した場合には前記電磁弁を動作させて前記管路を閉じることを特徴とする請求項５記載の冷凍回路の安全装置。
前記冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載の冷凍回路の安全装置。