JP2018084378A

JP2018084378A - 冷媒漏洩検知方法及び冷媒漏洩検知手段

Info

Publication number: JP2018084378A
Application number: JP2016227733A
Authority: JP
Inventors: 弘三堤; Kozo Tsutsumi; 章鷺池; Akira Sagiike
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Air Conditioning and Refrigeration Corp
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Air Conditioning and Refrigeration Corp
Priority date: 2016-11-24
Filing date: 2016-11-24
Publication date: 2018-05-31

Abstract

【課題】冷媒循環配管を構成する各種機器内において液相状態及びガス状態で存在する冷媒のトータル量を正確に導出することで、所期の冷媒漏洩を検知することができる冷媒漏洩検知方法及び冷媒漏洩検知手段を提供する。
【解決手段】冷媒循環配管１を構成する配管機器のうち一定内容量を有する蓄冷媒機器１０，２０内の液冷媒の液面レベルをレベルセンサ１３，２３により検知して、液面レベルに基づき、蓄冷媒機器１０，２０内の液面レベルよりも下方の液冷媒量を算出するとともに、蓄冷媒機器１０，２０内の液面レベルよりも上方のガス冷媒量を算出し、少なくとも前記液冷媒量及び前記ガス冷媒量に基づき漏洩検知対象となる現状冷媒量を導出して、前記現状冷媒量と、前記冷媒循環配管内の基準となる基準冷媒量との差分に基づき、前記冷媒循環配管１内の冷媒の漏洩を検知する。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍空調装置等に適用される循環路であって、例えば熱交換器、圧縮機、蒸発器等及びこれらを接続する延長配管からなる冷媒循環配管の内部において、液相と気相とに状態変化しながら循環する冷媒の漏洩を検知する冷媒漏洩検知方法及び冷媒漏洩検知手段に関する。

従来、冷媒漏洩を検知する方法として、運転状態の冷媒循環配管において、管内が液相状態と認められる冷媒配管内の液冷媒量と、管内がガス（気相）状態と認められる冷媒配管内のガス冷媒量とを、管路に設けた各種センサにより検出された冷媒の圧力及び温度に基づき算出することで、冷媒循環配管内に存在する冷媒の現状トータル量を導出し、更に当該現状トータル量と、既知量として記憶された冷媒の初期トータル量との差分を導出して、冷媒循環配管における冷媒の漏洩量を検知するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−８９７１７号公報（第９頁、第１図）

しかしながら、特許文献１にあっては、冷媒循環配管を構成する機器のうち、一定量の内容量を有するレシーバやクーラーなど、その内部に液相状態の冷媒及びガス状態の冷媒が液面を介しいずれも存在している機器内の冷媒量を正確に算出することができず、結果として冷媒循環配管内の冷媒のトータル量に誤差が生じ、所期の冷媒漏洩を検知できない虞が生じるという問題がある。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、冷媒循環配管を構成する各種機器内において液相状態及びガス状態で存在する冷媒のトータル量を正確に導出することで、所期の冷媒漏洩を検知することができる冷媒漏洩検知方法及び冷媒漏洩検知手段を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の冷媒漏洩検知方法は、
冷凍空調装置に適用される冷媒循環配管内を循環する冷媒の漏洩を検知する冷媒漏洩検知方法であって、
前記冷媒循環配管を構成する配管機器のうち一定内容量を有する蓄冷媒機器内の液冷媒の液面レベルをレベルセンサにより検知して、
前記液面レベルに基づき、前記蓄冷媒機器内の前記液面レベルよりも下方の液冷媒量を算出するとともに、前記蓄冷媒機器内の前記液面レベルよりも上方のガス冷媒量を算出し、
少なくとも前記液冷媒量及び前記ガス冷媒量に基づき漏洩検知対象となる現状冷媒量を導出して、
前記現状冷媒量と、前記冷媒循環配管内の基準となる基準冷媒量との差分に基づき、前記冷媒循環配管内の冷媒の漏洩を検知することを特徴としている。
この特徴によれば、冷凍空調装置の運転状況に従って変化する蓄冷媒機器内の液面レベルをレベルセンサにより検知することで、この蓄冷媒機器内で液相・気相で存在する冷媒量を算出でき、冷媒循環配管内の漏洩検知対象となる現状冷媒量を正確に導き出すことができるため、当該現状の冷媒量と基準冷媒量との差分に基づき、冷媒の漏洩の有無や漏出量を精度高く検知することができる。

前記基準冷媒量は、前記冷媒循環配管内に初期に導入された冷媒量を前記レベルセンサによる検知に基づき導出した初期冷媒量であることを特徴としている。
この特徴によれば、基準冷媒量が、現状冷媒量と同じレベルセンサに基づき導出されるため、これら基準冷媒量と現状冷媒量との差分を算出することで、レベルセンサの個体差や公差による検出誤差が相殺され、検出精度が高まる。

本発明の冷媒漏洩検知方法に用いられる冷媒漏洩検知手段は、
前記蓄冷媒機器が、該蓄冷媒機器に接続される液冷媒配管よりも広い平面断面を有することを特徴としている。
この特徴によれば、蓄冷媒機器内の液面レベルの変動が液冷媒配管内の変動よりも緩和されるため、液面の変動による検知誤差の虞を回避できる。

前記レベルセンサは、前記蓄冷媒機器に連通する連通管を介して設けられることを特徴としている。
この特徴によれば、蓄冷媒機器から所期の位置まで連通管を延設することで、液面レベルの検知を行い易くなるばかりか、蓄冷媒機器内の液面変動の影響を直接受けることが無く、液面が安定する。

前記蓄冷媒機器は、少なくとも気相から液相に状態変化する冷媒を蓄える第１の蓄冷媒機器と、液相から気相に状態変化する冷媒を蓄える第２の蓄冷媒機器とからなることを特徴としている。
この特徴によれば、冷媒が液相と気相とに状態変化しながら循環する冷媒循環配管内において、気相から液相に状態変化する第１の蓄冷媒機器と、液相から気相に状態変化する冷媒を蓄える第２の蓄冷媒機器とで、液面レベルを検知することで、冷媒循環配管全体の冷媒の液相部分と気相部分との境界が明確になり、延いては冷媒の全体量を正確に導出することができる。

実施例１における冷媒循環配管を示す配管図及びその制御ブロック図である。（ａ）は液面計を示す一部断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。実施例２における冷媒循環配管を示す配管図である。

本発明に係る冷媒漏洩検知方法及び冷媒漏洩検知手段を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例１に係る冷媒漏洩検知方法につき、図１及び図２を参照して説明する。先ず図１の符号１は、２元冷凍サイクルの冷凍空調装置の低元側冷凍サイクルに適用される冷媒循環配管である。

冷媒循環配管１は、内部が閉系の循環路として、密封状態で連通接続した配管部材からなる。冷媒循環配管１の各構成機器は、その内部に存在する冷媒の相状態ごとに分類すると、内部冷媒が気相状態であるガス冷媒配管２と、気相から液相に状態変化する冷媒を蓄える第１の蓄冷媒機器としてのレシーバ１０と、内部冷媒が液相状態である液冷媒配管３と、また液相から気相に状態変化する冷媒を蓄える第２の蓄冷媒機器としてのクーラー２０とから構成される。さらにガス冷媒配管２は、主として低圧ガス配管２ａと高圧ガス配管２ｂとからなり、また液冷媒配管３は、主として低圧液配管３ａと高圧液配管３ｂとからなる。

なお本実施例の冷媒循環配管１は、２元冷凍サイクルにおける低元側冷凍サイクルとして構成され、冷媒として沸点が比較的低いＲ２３が適用されており、カスケードコンデンサ９を介し、別の閉系の循環路であって沸点が比較的高い冷媒（Ｒ４０４Ａ等）が適用された高元側冷凍サイクル５０と熱交換するものである。Ｒ２３は、周知のようにオゾン層の破壊がない代替フロンとして適用されるが、一方で地球温暖化係数（ＧＷＰ）が高い冷媒として知られており、その漏洩を厳密に検知する必要がある。

なお、本実施例では冷媒としてＲ２３が適用されているが、他の代替フロン、アンモニアや炭酸ガス等の冷媒にも適用可能である。また本実施例では２元冷凍サイクルの低元側冷凍サイクルに適用されているが、これに限らず、閉系の循環路を構成するものであれば種々の冷凍空調装置に適用可能である。

図１を参照して冷媒循環配管１の循環路を順に説明する。図１において白抜き矢印は低圧状態の冷媒を示し、また黒塗り矢印は高圧状態の冷媒を示す。

先ず、クーラー２０で液相から気相に状態変化した低圧ガス状態の冷媒は、クーラー２０から送出されると、該冷媒に含まれる液体部分が液分離器４にて分離され、ガス冷媒配管２のうちの低圧ガス配管２ａを介し低元コンプレッサユニット５に導入される。

低元コンプレッサユニット５は、低圧ガスを高圧状態に昇圧するコンプレッサ６と、補機としての油分離器７とから主として構成される。コンプレッサ６は、図示しない回転機構若しくは往復機構等で生じた駆動力により低圧ガスを圧縮して高圧状態に昇圧するものであり、また油分離器７は、冷媒内に混入した潤滑油を分離してコンプレッサ６に戻すものである。

低元コンプレッサユニット５に導入された冷媒は、コンプレッサ６にて昇圧されて高圧ガスとしてガス冷媒配管２のうちの高圧ガス配管２ｂに送出され、カスケードコンデンサ９に導入される。カスケードコンデンサ９は、本実施例の冷媒循環配管１である低元側冷凍サイクルの凝縮器２ｃと、高元側冷凍サイクル５０の蒸発器５０ａとを一体に構成した熱交換器である。

すなわちカスケードコンデンサ９に導入された高圧ガス状態の冷媒は、凝縮器２ｃにて高元側冷凍サイクル５０の蒸発器５０ａとの熱交換により冷却されて、気相から液相に状態変化するとともに、レシーバ１０に導入される。

レシーバ１０は、比較的大径の横置き略円筒形状の一定内容量を有する耐高圧仕様の密封容器からなり、該密封容器の上端部に冷媒の入口部となる高圧ガス配管２ｂとの接続部１０ａ、及び該密封容器の下端部に冷媒の出口部となる高圧液配管３ｂとの接続部１０ｂを備える。さらにレシーバ１０は、該密封容器の内部に、上層部に貯留されるガス（気相）状態の冷媒と、下層部に貯留される液相状態の冷媒とが、該液相状態の冷媒の液面を境界面としていずれも存在している。

レシーバ１０内部の液面を形成する平面断面は、上下方向に延設される高圧液配管３ｂの平面断面よりも大なる面積に形成されている。またレシーバ１０には、その上側部及び下側部に接続される連通管１１，１２を介し、液冷媒の液面レベルを計測するための液面計１３が連通状態で設けられる。ここで平面断面とは、水平面に平行な断面を意味する。

図２（ａ），（ｂ）に示されるように、液面計１３は、比較的小径の縦置き円筒形状の一定平面断面の耐高圧仕様の密封容器からなり、該密封容器の上部にガス（気相）状態の冷媒が流通する連通管１１との接続部１３ａ、及び該密封容器の下部に液相状態の冷媒が流通する連通管１２との接続部１３ｂを備えている。すなわち液面計１３内はレシーバ１０内と連通状態となり同圧となるため、液面計１３内の液冷媒の液面レベルは、当該液面計１３に連通するレシーバ１０内の液冷媒の液面レベルに追従して常に同じ高さに形成される。

更に液面計１３について詳述すると、本実施例の液面計１３はいわゆるマグネット式液面計であり、液面計１３を構成する密封容器の内部には、液相状態の冷媒よりも比重が軽い小径の円柱状のマグネットフロート１４が、該密封容器内の液冷媒の液面レベルに従って上下方向に移動可能に配設されている。

また液面計１３を構成する密封容器の側部には、上下方向にかけて透明アクリル板等からなる目視窓１６が設けられ、更に目視窓１６には、目盛として、磁性体からなるロータが上下方向に複数並設されている（図示略）。個々のロータは、密封容器内のマグネットフロート１４の高さ位置に応じて、磁力により反転可能に設けられており、例えばマグネットフロート１４が位置する液面レベルよりも下方のロータは所定色が施された表面を向き、当該液面レベルよりも上方のロータは、別の色が施された裏面を向くように構成されている。
更に、液面計１３を構成する密封容器の目視窓１６とは反対側の側部には、反転したロータにより検知した液面レベルの数値データを、電気信号に変換して発信可能なレベル発信器１５が設けられている。レベル発信器１５は、例えば後述する制御手段３０の入力部３２に対し図示しない信号ケーブル等により発信可能とされており、アナログ電流で発信若しくはデジタル信号の時間間隔を数秒・数分おき等と短く設定して発信することで、レシーバ１０内の液面レベルの常時の監視が可能となる。
なお、管理者は、目視窓１６を介し液面計１３内のマグネットフロート１４の高さ、すなわち液面レベルを、表面・裏面に反転したロータの色の違いで目視確認することもできる。

すなわちレシーバ１０は、本発明の冷媒漏洩検知方法に用いられる冷媒漏洩検知手段であって、気相から液相に状態変化する冷媒を蓄える第１の蓄冷媒機器を構成している。

なお、レシーバ１０内の液冷媒の液面レベル検知手段として、必ずしも本実施例のマグネット式の液面計１３に限られず、例えば差圧式や静電容量式の液面計であってもよい。

レシーバ１０の下端部から高圧液配管３ｂに送出された高圧液状態の冷媒は、膨張弁８を通過することで、低圧液状態となり、低圧液配管３ａを介してクーラー２０に導入され、該クーラー２０内にて液相から気相に状態変化する。

クーラー２０は、比較的大径の横置き略円筒形状の一定内容量を有する耐高圧仕様の密封容器からなり、該密封容器の下端部に冷媒の入口部となる低圧液配管３ａとの接続部２０ｂ、及び該密封容器の上端部に冷媒の出口部となる低圧ガス配管２ａとの接続部２０ａを備える。さらにクーラー２０は、該密封容器の内部に、上層部に貯留されるガス（気相）状態の冷媒と、下層部に貯留される液相状態の冷媒とが、該液相状態の冷媒の液面を境界面としていずれも存在している。

クーラー２０内部の液面を形成する平面断面は、上下方向に延設される低圧液配管３ａの平面断面よりも大なる面積に形成されている。またクーラー２０には、その上側部及び下側部に接続される連通管２１，２２を介し、液冷媒の液面レベルを計測するための液面計２３が連通状態で設けられる。

液面計２３は、比較的小径の縦置き円筒形状の一定平面断面の耐高圧仕様の密封容器からなり、該密封容器の上部にガス（気相）状態の冷媒が流通する連通管２１との接続部、及び該密封容器の下部に液相状態の冷媒が流通する連通管２２との接続部を備えている。すなわち液面計２３内はクーラー２０内と連通状態となり同圧となるため、液面計２３内の液冷媒の液面レベルは、当該液面計２３に連通するクーラー２０内の液冷媒の液面レベルに追従して常に同じ高さに形成される。

クーラー２０に設けられた液面計２３は、上記したレシーバ１０に設けられた液面計１３と同様に構成されているため、その詳細な説明は省略する。

すなわちクーラー２０は、本発明の冷媒漏洩検知方法に用いられる冷媒漏洩検知手段であって、液相から気相に状態変化する冷媒を蓄える第２の蓄冷媒機器を構成している。

次に、冷媒循環配管１内に存在する冷媒量の検知方法について説明する。

冷媒循環配管１内に存在する冷媒量（重量）の全量は、気相状態で存在する冷媒量（重量）と、液相状態で存在する冷媒量（重量）とを合算することで導出される。全冷媒量（重量）は、後述する制御手段によって算出されるものであり、冷媒循環配管１に配設された圧力ゲージＰＧ１〜ＰＧ３及び液面計１３，１４等と、配管機器内の容積等の既知量を記憶する記憶部３１と、これら計測器で計測されたデータに基づき算出する制御部３３等を備えた制御手段３０により算出される。

冷媒循環配管１のうち、低圧ガス配管２ａ内には、低圧状態のガス冷媒のみで満たされていると想定される。低圧ガス配管２ａの内部容積（Ｖ１）は一定量であって既知量のため、変数として低圧ガス配管２ａの内部圧力（Ｐ１）を圧力ゲージＰＧ２，ＰＧ３に基づき計測し、ガス密度を算出することで、低圧ガス配管２ａ内の冷媒重量である冷媒量（Ｗ１）を算出することができる。

また、低圧ガス配管２ａを構成する液分離器４内には、厳密には僅かに液冷媒が存在しているが、その量は低圧ガス配管２ａの内部容積（Ｖ１）に比して極少量であるため、計算に含めずとも計測精度を確保することができる。

なお、別の変数として配管機器の内部温度を実測することで、より精密に冷媒量（重量）を算出できるが、運転時若しくは非運転時の温度として想定される所定値を予め設定することで、温度を実測せずとも計測精度を確保することができる。

同様に、冷媒循環配管１のうち、高圧ガス配管２ｂ内には、高圧状態のガス冷媒のみで満たされていると想定される。高圧ガス配管２ｂの内部容積（Ｖ２）は一定量であって既知量のため、変数として高圧ガス配管２ｂの内部圧力（Ｐ２）を圧力ゲージＰＧ１に基づき計測し、ガス密度を算出することで、高圧ガス配管２ｂ内の冷媒量（Ｗ２）を算出することができる。

また冷媒循環配管１のうち、液冷媒配管３を構成する高圧液配管３ｂ及び低圧液配管３ａ内には、液相状態の冷媒のみで満たされていると想定される。高圧液配管３ｂ及び低圧液配管３ａの内部容積（Ｖ３）は一定量であって既知量のため、変数として高圧液配管３ｂの内部圧力（Ｐ２）を圧力ゲージＰＧ１に基づき計測し高圧液密度を算出するとともに、変数として低圧液配管３ａの内部圧力（Ｐ１）を圧力ゲージＰＧ２に基づき計測し低圧液密度を算出することで、高圧液配管３ｂ及び低圧液配管３ａ内の冷媒量（Ｗ３）を算出することができる。

なお、本発明で適用される冷媒は、その液体状態では非圧縮性流体として扱うことができるため、高圧液配管３ｂ及び低圧液配管３ａの内部圧力を実測せずとも、計測精度を確保することができる。すなわち、高圧液配管３ｂ及び低圧液配管３ａ内の冷媒量（Ｗ３）は、冷凍空調装置の運転時・非運転時若しくは運転の状態に関わらず、変動の無い常に一定の既知量として扱うことができる。

次に冷媒循環配管１のうち、レシーバ１０内の冷媒量の検出について説明する。

先ず、レシーバ１０内の液冷媒の液面レベルを上記した液面計１３に基づき検知する。本実施例の場合、レシーバ１０内の液冷媒の液面レベルは、上記したように、液面計１３内のマグネットフロート１４の高さ位置に応じて表裏反転するロータによって検知可能となっており、反転したロータにより検知した液面レベルの数値データを、レベル発信器１５により電気信号に変換して後述する制御手段３０の入力部３２に発信することで常時検知される。検知したレシーバ１０内の液冷媒の液面レベルを境界として、レシーバ１０内の液面レベルよりも下方には液相状態の冷媒が貯留され、また液面レベルよりも上方には気相状態の冷媒が貯留されていると認定できる。なお、レシーバ１０内の液面レベルは、管理者が液面計１３の目視窓１６を介しマグネットフロート１４の表裏に施された配色を読み取ることで検知することもできる。

制御手段３０の制御部３３は、レシーバ１０の任意の液面レベルにおける内容積、すなわちレシーバ１０内部の下端から当該液面レベルまでの内容積を算出可能とされている。よってレシーバ１０内の液面レベルを検知することで、当該液面レベル以下に存在する液冷媒の内容積（Ｖ４）を算出し、またレシーバ１０の上部に設けられたガス冷媒用の圧力ゲージＰＧ１にて計測したレシーバ１０上部の内部圧力（Ｐ５）に基づき液密度を算出することで、レシーバ１０内部の液冷媒の冷媒量（Ｗ４）を算出することができる。

また制御手段３０の制御部３３は、レシーバ１０の任意の液面レベルにおけるガス冷媒量、すなわちレシーバ１０内部の当該液面レベルから上端までの内容積を算出可能とされている。よってレシーバ１０内の液面レベルを検知することで、当該液面レベル以上に存在するガス冷媒の内容積（Ｖ５）を算出し、またレシーバ１０の上部に設けられたガス冷媒用の圧力ゲージＰＧ１にて計測したレシーバ１０上部の内部圧力（Ｐ５）に基づきガス密度を算出することで、レシーバ１０内部のガス冷媒の冷媒量（Ｗ５）を算出することができる。

次に冷媒循環配管１のうち、クーラー２０内の冷媒量の検出について説明する。

先ず、クーラー２０内の液冷媒の液面レベルを上記した液面計２３に基づき検知する。本実施例の場合、クーラー２０内の液冷媒の液面レベルは、上記した液面計１３と同様に、液面計２３内のマグネットフロートの高さ位置に応じて表裏反転するロータによって検知可能となっており、反転したロータにより検知した液面レベルの数値データを、レベル発信器により電気信号に変換して後述する制御手段３０の入力部３２に発信することで常時検知される。検知したクーラー２０内の液冷媒の液面レベルを境界として、クーラー２０内の液面レベルよりも下方には液相状態の冷媒が貯留され、また液面レベルよりも上方には気相状態の冷媒が貯留されていると認定できる。なお、クーラー２０内の液面レベルは、管理者が液面計２３の目視窓を介しマグネットフロートの表裏に施された配色を読み取ることで検知することもできる。

制御手段３０の制御部３３は、クーラー２０の任意の液面レベルにおける内容積、すなわちクーラー２０内部の下端から当該液面レベルまでの内容積を算出可能とされている。よってクーラー２０内の液面レベルを検知することで、当該液面レベル以下に存在する液冷媒の内容積（Ｖ６）を算出し、またクーラー２０の上部に設けられたガス冷媒用の圧力ゲージＰＧ２にて計測したクーラー２０上部の内部圧力（Ｐ７）に基づき液密度を算出し、クーラー２０内部の液冷媒の冷媒量（Ｗ６）を算出することができる。

また制御手段３０の制御部３３は、クーラー２０の任意の液面レベルにおけるガス冷媒量、すなわちクーラー２０内部の当該液面レベルから上端までの内容積を算出可能とされている。よってクーラー２０内の液面レベルを検知することで、当該液面レベル以上に存在するガス冷媒の内容積（Ｖ７）を算出し、またクーラー２０の上部に設けられたガス冷媒用の圧力ゲージＰＧ２にて計測したクーラー２０上部の内部圧力（Ｐ７）に基づきガス密度を算出し、レシーバ１０内部のガス冷媒の冷媒量（Ｗ７）を算出することができる。

以上説明したように、本実施例１においては、低圧ガス配管２ａ、高圧ガス配管２ｂ、高圧液配管３ｂ及び低圧液配管３ａ、レシーバ１０、及びクーラー２０の内部の冷媒量（Ｗ１）〜（Ｗ７）をそれぞれ算出し、これら全てを合算することにより、閉系の循環路である冷媒循環配管１内に含まれる全冷媒量（ＷＴ）を導出でき、この全冷媒量（ＷＴ）に基づき冷媒の漏洩を検知することができる。

次に、冷媒漏洩検知を制御する制御手段について説明する。

図１に示されるように、制御手段３０は、冷媒漏洩検知手段を構成するものであって、後述する記憶部３１、入力部３２、制御部３３、表示部３４及び出力部３５から主として構成され、好適には上記した冷媒循環配管１近傍の図示しない監視室等に配設される。

記憶部３１は、各配管部材の配管径、延長、内容積等の変動の無い固定値を記憶するものであり、各冷凍空調装置に適用される冷媒循環配管１ごとに設置初期に入力されるものである。また厳密には温度に基づき変化する液密度やガス密度等の値を、代表温度における値に代替して記憶してもよい。

入力部３２は、冷媒循環配管１における液面レベルや圧力値等の各種計測値を入力するためのものであり、これらの計測値を電気信号として入力するものでもよいし、管理者が読み取った値をキーボードやタッチパネル等で入力するものでもよい。また入力部３２は、冷媒循環配管１における漏洩が発生したと判断される基準となる冷媒重量である漏洩警報設置値（ＷＳ）を入力可能とされる。

制御部３３は、入力部３２に入力された計測値、及び記憶部３１に記憶された固定値に基づき、ガス冷媒配管２，液冷媒配管３，レシーバ１０及びクーラー２０内の液冷媒及びガス冷媒の冷媒量などの計算値を算出し、これらを合計することで冷媒循環配管１における漏洩検知対象となる現状の全冷媒量（ＷＴ）を算出するものである。

漏洩警報設置値（ＷＳ）は、適宜の数値を設定入力可能であるが、本実施例では、当該冷媒循環配管１内に初期に投入された冷媒の重量である初期全冷媒量（ＷＡ）を、上記した現状の全冷媒量（ＷＴ）と同様に、液面計１３，２３にて検出したレシーバ１０，クーラー２０内の液面レベル等に基づき入力部３２に入力された計測値、及び記憶部３１に記憶された固定値に基づき算出することで、初期全冷媒量（ＷＡ）として取得し、当該初期全冷媒量（ＷＡ）から所定の許容誤差及び許容漏洩量（Ｗａ）を差し引いた数値を、漏洩警報設置値（ＷＳ）として設定入力される。

また制御部３３は、算出した現状の全冷媒量（ＷＴ）と漏洩警報設置値（ＷＳ）との差分を算出し、全冷媒量（ＷＴ）が漏洩警報設置値（ＷＳ）を上回っている場合は漏洩の無い通常状態と判断し、また全冷媒量（ＷＴ）が漏洩警報設置値（ＷＳ）以下となった場合は漏洩が発生した異常状態と判断する。すなわち制御部３３は、現状冷媒量と、冷媒循環配管内の基準となる基準冷媒量との差分に基づき、冷媒循環配管１内の冷媒の漏洩を検知する。

表示部３４は、記憶部３１に記憶された固定値、入力部３２に入力された計測値、及び制御部３３で算出された計算値を表示するためのものである。特に図示しないが、表示部３４は、例えば上記した固定値、計測値、計算値及び全冷媒量（ＷＴ）を一覧に表示する一覧表示画面を表示し、あるいは表示部３４は、計算値を経時的に線グラフ等で表示するグラフ表示画面を表示する。

また特に図示しないが、表示部３４は、制御部３３が通常状態と判断した場合は通常画面として例えば青色の背景色で表示し、一方で制御部３３が異常状態と判断した場合は、表示部３４が異常画面として例えば赤色の背景色、画面の点滅を表示したり、若しくは出力部３５が警報音を発することで異常状態を報知する。

また出力部３５は、記憶部３１に記憶された固定値、入力部３２に入力された計測値、制御部３３で算出された計算値、そして冷媒循環配管１の通常状態または異常状態を外部に出力するものであり、各種回線を介し外部発信するものでもよいし、または記憶媒体に記録するものでもよい。

上記した冷媒漏洩検知は、常時継続的に行ってもよいし、任意に設定した所定時間毎に間欠的に行ってもよいし、又は冷凍空調機器の運転起動時や一時停止時等の所定イベントが生じたときに行ってもよく、これらを複合して行うこともできる。

好適には冷媒漏洩検知は、冷凍空調機器の運転時には継続的または数分毎に行うとともに、冷凍空調機器の非運転時には数時間毎に行うことで、運転時に漏洩した場合に早期の応急措置を講ずることができ、かつ、外気温の影響を受け易く冷媒が相変化しやすい冷凍空調装置の非運転時に、相変化を原因とする配管内の圧力変動により冷媒が漏洩した場合、当該漏洩状態で運転を開始してしまう虞を回避して復旧措置を講ずることができる。

次に、実施例２に係る冷媒漏洩検知方法につき、図３を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する説明を省略する。

冷媒循環配管４０は、内部が閉系の循環路として密封状態で連通接続した配管部材からなり、後述する保護配管４１の他は、上記した実施例１の冷媒循環配管１と構成が同じである。

図３に示されるように、保護配管４１は、液分離器４と低元コンプレッサユニット５との間に配設される低圧ガス配管２ａから圧力調整弁４３を介して分岐された分岐ガス配管４２ａと、分岐ガス配管４２ａが接続される一定容量の密封筐体からなる保護容器４５と、保護容器４５に接続され圧力調整弁４４を介して、低元コンプレッサユニット５とカスケードコンデンサ９との間に配設される高圧ガス配管２ｂに接続された分岐ガス配管４２ｂとから構成される。

すなわち、冷媒循環配管４０は、保護配管４１の圧力調整弁４３、４４を閉塞した状態にあっては、実施例１の冷媒循環配管１とほぼ同じ内容積を有し、また保護配管４１の圧力調整弁４３、４４を開放した状態にあっては、冷媒循環配管１に保護配管４１を加えた内容積を有する。

圧力調整弁４３、４４は、例えば運転時において低圧ガス配管２ａ及び高圧ガス配管２ｂが適正な所定範囲のガス圧である場合、閉塞状態であり、また一方で、例えば運転停止が一定期間続くと、配管内部の冷媒温度が常温近くに上昇するに伴い、冷媒の一部が蒸発しガス圧が前記した所定範囲を超えて高まる場合、開放状態となり、このようにすることで、保護容器４５にガス状態の冷媒を一部流入させ、内部ガス圧の過度の上昇を回避できる。

よって、本実施例の冷媒循環配管４０は、例えば運転時においては圧力調整弁４３、４４が閉塞状態であるとして、実施例１と同様の計測により漏洩検知を行う。一方、例えば運転停止が一定期間続く等の特定の場合、配管内部の冷媒温度が常温近くに上昇するに伴い、冷媒の一部が蒸発し内部ガス圧が高まり、圧力調整弁４３、４４が一時開放されたと考えられ、主として保護容器４５からなる保護配管４１内には、一定量のガス冷媒のみで満たされていると想定される。保護配管４１の内部容積（Ｖ８）は一定量であって既知量のため、変数として保護容器４５の内部圧力（Ｐ８）を圧力ゲージＰＧ４に基づき計測し、ガス密度を算出することで、保護配管４１内の冷媒量（Ｗ８）を算出することができる。

本実施例１においては、低圧ガス配管２ａ、高圧ガス配管２ｂ、高圧液配管３ｂ及び低圧液配管３ａ、レシーバ１０、及びクーラー２０の内部の冷媒量（Ｗ１）〜（Ｗ７）をそれぞれ算出し、更に保護配管４１内の冷媒量（Ｗ８）を算出して、これら全てを合算することにより、閉系の循環路である冷媒循環配管４０内に含まれる全冷媒量（ＷＴ）を導出でき、この全冷媒量（ＷＴ）に基づき冷媒の漏洩を検知することができる。

以上説明した本発明の冷媒漏洩検知方法によれば、冷凍空調装置の運転状況に従って変化する蓄冷媒機器としてのレシーバ１０内，クーラー２０内の液面レベルをレベルセンサとしての液面計１３，２３により検知することで、これらレシーバ１０内，クーラー２０内で液相・気相で存在する冷媒量を算出でき、冷媒循環配管１内の漏洩検知対象となる現状冷媒量である全冷媒量（ＷＴ）を正確に導き出すことができるため、当該全冷媒量（ＷＴ）と基準冷媒量である漏洩警報設置値（ＷＳ）との差分に基づき、冷媒の漏洩の有無や漏出量を精度高く検知することができる。

また基準冷媒量が、現状冷媒量と同じレベルセンサとしての液面計１３，２３に基づき導出されるため、これら基準冷媒量と現状冷媒量との差分を算出することで、液面計１３，２３の個体差や公差による検出誤差が相殺され、検出精度が高まる。

またレシーバ１０が、該レシーバ１０に接続される液冷媒配管３よりも広い平面断面を有することで、レシーバ１０内の液面レベルの変動が液冷媒配管３内の変動よりも緩和されるため、液面の変動による検知誤差の虞を回避できる。

同様にクーラー２０が、該クーラー２０に接続される液冷媒配管３よりも広い平面断面を有することで、クーラー２０内の液面レベルの変動が液冷媒配管３内の変動よりも緩和されるため、液面の変動による検知誤差の虞を回避できる。

更に、液面レベルセンサとしてのフロート１４は、レシーバ１０、クーラー２０に連通管１１，１２、２１，２２を介し連通する内筒管に設けられるため、レシーバ１０、クーラー２０から所期の位置まで連通管１１，１２、２１，２２を延設することで、液面レベルの検知を行い易くなるばかりか、レシーバ１０、クーラー２０内の液面変動の影響を直接受けることが無く、液面が安定する。

気相から液相に状態変化する冷媒を蓄える第１の蓄冷媒機器としてのレシーバ１０と、液相から気相に状態変化する冷媒を蓄える第２の蓄冷媒機器としてのクーラー２０とで、また液面レベルを検出することで、冷媒循環配管１全体の冷媒の液相部分と気相部分との境界が明確になり、冷媒の全体量を正確に導出することができる。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、液面レベルを検知する蓄冷媒機器としてレシーバ１０及びクーラー２０が適用されているが、これに限らず例えば、レシーバ等の気相から液相に状態変化する冷媒を蓄える蓄冷媒機器のみに適用されてもよいし、またはクーラー等の液相から気相に状態変化する冷媒を蓄える蓄冷媒機器のみに適用されてもよい。

１冷媒循環配管
２ガス冷媒配管
２ａ低圧ガス配管
２ｂ高圧ガス配管
３液冷媒配管
３ａ低圧液配管
３ｂ高圧液配管
５低元コンプレッサユニット
６コンプレッサ
８膨張弁
９カスケードコンデンサ
１０レシーバ（第１の蓄冷媒機器）
１１，１２連通管
１３，２３液面計（レベルセンサ）
１４マグネットフロート
１５レベル発信器
１６目視窓
２０クーラー（第２の蓄冷媒機器）
２１，２２連通管
３０制御手段
４０冷媒循環配管
４１保護配管
４５保護容器
５０高元側冷凍サイクル

Claims

冷凍空調装置に適用される冷媒循環配管内を循環する冷媒の漏洩を検知する冷媒漏洩検知方法であって、
前記冷媒循環配管を構成する配管機器のうち一定内容量を有する蓄冷媒機器内の液冷媒の液面レベルをレベルセンサにより検知して、
前記液面レベルに基づき、前記蓄冷媒機器内の前記液面レベルよりも下方の液冷媒量を算出するとともに、前記蓄冷媒機器内の前記液面レベルよりも上方のガス冷媒量を算出し、
少なくとも前記液冷媒量及び前記ガス冷媒量に基づき漏洩検知対象となる現状冷媒量を導出して、
前記現状冷媒量と、前記冷媒循環配管内の基準となる基準冷媒量との差分に基づき、前記冷媒循環配管内の冷媒の漏洩を検知することを特徴とする冷媒漏洩検知方法。
前記基準冷媒量は、前記冷媒循環配管内に初期に導入された冷媒量を前記レベルセンサによる検知に基づき導出した初期冷媒量であることを特徴とする請求項１に記載の冷媒漏洩検知方法。
請求項１または２に記載の冷媒漏洩検知方法に用いられる冷媒漏洩検知手段であって、
前記蓄冷媒機器が、該蓄冷媒機器に接続される液冷媒配管よりも広い平面断面を有することを特徴とする冷媒漏洩検知手段。
前記レベルセンサは、前記蓄冷媒機器に連通する連通管を介して設けられることを特徴とする請求項３に記載の冷媒漏洩検知手段。
前記蓄冷媒機器は、少なくとも気相から液相に状態変化する冷媒を蓄える第１の蓄冷媒機器と、液相から気相に状態変化する冷媒を蓄える第２の蓄冷媒機器とからなることを特徴とする請求項３または４に記載の冷媒漏洩検知手段。