WO2019058748A1 - ガス漏れ量検知方法及び冷凍装置の運転方法 - Google Patents

ガス漏れ量検知方法及び冷凍装置の運転方法 Download PDF

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明敏 上野
祥吾 馬渕
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ダイキン工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a gas leak detection method and an operation method of a refrigeration system. More specifically, the present invention relates to a method of detecting the amount of gas leakage of the non-azeotropic refrigerant in a refrigerant circuit using the non-azeotropic refrigerant, and a method of operating a refrigeration system using the non-azeotropic refrigerant.
  • GWP Global Warming Potential
  • the refrigerant circuit using the non-azeotropic refrigerant When the refrigerant leaks from the refrigerant circuit, depending on the amount, the predetermined cooling capacity can not be exhibited. For this reason, in the refrigerant circuit using the non-azeotropic refrigerant, the amount of gas leakage of the non-azeotropic refrigerant (in the case of the non-azeotropic refrigerant, the refrigerant having the lowest boiling point among the plural components usually evaporates and is output as gas) It is desirable to detect leakage).
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and a gas leak detection method capable of detecting a gas leak of the non-azeotropic refrigerant in a refrigerant circuit using the non-azeotropic refrigerant, and
  • An object of the present invention is to provide a method of operating a refrigeration system capable of optimizing the operation according to the detected amount of gas leakage.
  • the gas leak detection method of the present invention is (1) In the refrigerant circuit using the non-azeotropic refrigerant, the amount of gas leakage is detected based on the liquid temperature and the hydraulic pressure of the saturated liquid of the non-azeotropic refrigerant.
  • the gas leak is detected based on the liquid temperature and the hydraulic pressure of the saturated liquid of the non-azeotropic refrigerant.
  • the non-azeotropic refrigerant there is a predetermined relationship between the liquid temperature (liquid temperature) of the saturated liquid and the liquid pressure (liquid pressure).
  • the composition of the non-azeotropic refrigerant changes, and the non-azeotropic refrigerant whose composition has changed also has a saturated liquid
  • the fluid temperature and the fluid pressure there is a predetermined relationship between the fluid temperature and the fluid pressure.
  • the relationship between the hydraulic pressure of the saturated liquid under a constant liquid temperature and the leak ratio of the refrigerant, the normal refrigerant charge of the refrigerant circuit, and the non-coincidence The amount of gas leakage can be detected from the normal component ratio of the boiling refrigerant.
  • the leak rate of the refrigerant %
  • the amount of gas leakage can be detected from the leakage rate, the refrigerant charge amount of the refrigerant circuit, and the normal component ratio of the non-azeotropic refrigerant.
  • the gas leakage amount (kg) is a leakage ratio (%) ⁇ m ⁇ w ⁇ 100
  • the operating method of the refrigerating apparatus according to the first aspect of the present invention is an operating method of the refrigerating apparatus using a non-azeotropic refrigerant, and the gas leak amount detection method according to (1) or (2)
  • the temperature ground is corrected according to the detected gas leak amount to adjust the opening degree of the cooling expansion valve.
  • the temperature controlled according to the amount of leakage is considered in view of the fact that the inclination of the temperature ground of the refrigerant on the evaporator side becomes smaller as the amount of gas leakage increases. You can change driving and drive.
  • the method of operating a refrigeration apparatus according to the second aspect of the present invention is an operation method of a refrigeration apparatus using a non-azeotropic refrigerant, and the method of detecting a gas leak according to (1) or (2) The frequency of the compressor is reduced according to the detected amount of gas leakage.
  • the pressure on the high pressure side is lowered than in normal operation to suppress the degree of gas leakage even in the state where gas leakage is occurring. can do.
  • the method of operating a refrigeration apparatus according to the third aspect of the present invention is an operation method of a refrigeration apparatus using a non-azeotropic refrigerant, and the method for detecting the amount of gas leakage according to (1) or (2) The air volume of the condenser side fan is increased according to the detected gas leakage amount.
  • the pressure on the high pressure side is lowered than during normal operation, so that the degree of gas leakage is suppressed even if gas leakage is occurring. can do.
  • the method of operating a refrigeration apparatus according to the fourth aspect of the present invention is an operation method of a refrigeration apparatus using a non-azeotropic refrigerant, and the method of detecting a gas leakage according to (1) or (2) The air flow rate of the fan on the evaporator side is reduced according to the detected gas leakage amount.
  • the pressure on the low pressure side is lowered than in the normal operation to suppress the degree of the gas leak even in the state where the gas leak is generated. can do.
  • the gas leak of the non-azeotropic refrigerant can be detected in the refrigerant circuit using the non-azeotropic refrigerant.
  • the operation can be optimized according to the detected gas leakage amount.
  • FIG. 1 is an explanatory view of an example of a refrigeration system 1 to which the gas leak detection method of the present invention is applied.
  • the refrigeration system 1 which is a refrigeration / refrigeration unit, includes a unit cooler 2 and a refrigerator 3.
  • the unit cooler 2 plays the same role as an indoor unit in a general air conditioner, and includes an evaporator 4, a fan 5, and a cooling expansion valve 6.
  • the refrigerator 3 plays the same role as an outdoor unit in a general air conditioner, and comprises an inverter compressor 7, a four-way switching valve 8, a condenser 9, a fan 10 and a receiver 11. ing.
  • a low pressure sensor P2 is disposed on the suction side of the compressor 7, and a high pressure sensor P3 is disposed on the discharge side.
  • a liquid temperature sensor T1 for measuring the temperature of the saturated liquid of the refrigerant and a hydraulic pressure sensor P1 for measuring the pressure of the saturated liquid are disposed in the vicinity of the downstream of the receiver 11 during normal operation (cooling) of the refrigeration system 1 It is done. Further, an inlet temperature sensor T2 is disposed on the inlet side of the evaporator 4 during normal operation of the refrigeration apparatus 1, and an outlet temperature sensor T3 is disposed on the outlet side of the evaporator 4.
  • the compressor 7, the four-way switching valve 8, the condenser 9, the receiver 11, the cooling expansion valve 6, and the evaporator 4 are connected by piping in this order, and constitute a refrigerant circuit 12.
  • the refrigerant flows through a path indicated by a solid arrow in FIG. 1, and in the evaporator 4, the air heat-exchanged with the refrigerant flowing through the evaporator 4 is supplied by the fan 5.
  • the refrigerant flows along the path shown by the broken arrow in FIG. 1 and the evaporator 4 functioning as a condenser performs defrosting by air (warm air) heat-exchanged with the refrigerant flowing through the evaporator 4. It will be.
  • the refrigeration apparatus 1 uses R407H, which is a non-azeotropic refrigerant, as the refrigerant.
  • the non-azeotropic refrigerant is a refrigerant in which a plurality of refrigerants are mixed, for example, R407H is composed of 32.5% by weight of R32, 15.0% by weight of R125, and 52.5% by weight of R134a It has a boiling point of -44.6 ° C and a global warming potential of 1495.
  • R407C is composed of 23.0 wt% R32, 25.0 wt% R125, and 52.0 wt% R134a, and has a boiling point of -43.8 ° C and a global warming potential of It is 1770.
  • the non-azeotropic refrigerant that can be used in the present invention is not limited to these, and, for example, R448H, R449B, R454A, R457A, R455A, etc. can also be used.
  • the refrigerant having the lowest boiling point is evaporated and leaked as a gas among the plurality of refrigerants constituting the non-azeotropic refrigerant.
  • R407H first, R32 evaporates and leaks as a gas.
  • the composition ratio or the component ratio (hereinafter referred to as the “component ratio”) of the refrigerant constituting the non-azeotropic refrigerant changes. As the component ratio changes, the characteristics of the non-azeotropic refrigerant also change.
  • the amount of leakage of the non-azeotropic refrigerant in the refrigeration apparatus 1 is detected by using the change in the characteristics of the non-azeotropic refrigerant.
  • There is a predetermined relationship between the liquid temperature of the saturated liquid of the non-azeotropic refrigerant and the liquid pressure, and the liquid pressure of the saturated liquid at a certain liquid temperature can be uniquely determined.
  • the component ratio of the non-azeotropic refrigerant changes, so the predetermined relationship also changes.
  • Table 1 shows the relationship between the liquid temperature of the saturated liquid, the hydraulic pressure, and the leak rate for R407H which is an example of the non-azeotropic refrigerant.
  • regular R407H is composed of 32.5% by weight of R32, 15.0% by weight of R125 and 52.5% by weight of R134a.
  • R32 having the lowest boiling point evaporates and leaks to the outside as a gas.
  • Table 1 shows the relationship between the liquid temperature of the saturated liquid and the hydraulic pressure when R32 leaks 10%, 30%, and 50% of the predetermined amount (normal amount). For example, when the saturated liquid is at 40 ° C., there is no refrigerant leakage, and when R32 has a normal component ratio (0.325), the liquid pressure of the saturated liquid is 1.60 (MPa abs) and R32 is a normal amount When it leaks 10% from, the liquid pressure of saturated liquid is 1.57 (MPa abs). Similarly, for various liquid temperatures, determine the fluid pressure when the component ratio is normal and the fluid pressure when R32 of a predetermined ratio (10%, 30%, 50% in the example of Table 1) leaks be able to.
  • FIG. 2 is a view showing the relationship between the leakage rate of the saturated liquid of R407H having a liquid temperature of 40.0 ° C. and the hydraulic pressure. It can be understood from FIG. 2 that the relationship between the leakage rate of the saturated liquid of R407H having a liquid temperature of 40.0 ° C. and the hydraulic pressure can be expressed by a linear function.
  • the variables of the linear function indicating the relationship between the leakage ratio of the saturated liquid and the hydraulic pressure are obtained in advance, so that the non-azeotropic refrigerant flowing in the refrigerant circuit 12 of the refrigerating apparatus 1
  • the liquid temperature sensor T1 and the hydraulic pressure sensor P1 disposed in the vicinity of the downstream control the liquid temperature and the hydraulic pressure of the saturated liquid of the non-azeotropic refrigerant.
  • the leak rate can be determined based on the obtained liquid temperature and hydraulic pressure, respectively, and the gas leak amount can be detected from the leak rate (%). For example, assuming that the leak rate (%) is n, the normal component ratio of the leaked refrigerant is m, and the normal refrigerant charge amount of the refrigerant circuit 12 is w (kg), the gas leak amount (kg) is n ⁇ m ⁇ It can be obtained by w ⁇ 100.
  • the refrigerant filled in the refrigerant circuit 12 leaks beyond a certain amount, it will cause problems in the operation of the refrigeration system 1. Therefore, it is desirable to detect an alarm when the amount of refrigerant leakage exceeds a predetermined value (threshold).
  • a predetermined value threshold
  • the user of the refrigeration system 1 can perform a search for a leak location, a filling operation of the leaked refrigerant (R32 in the case of the present embodiment), and the like.
  • R407H an alarm can be issued when the liquid temperature is 40 ° C. and the hydraulic pressure drops from a predetermined value of 1.60 MPa to 0.21 MPa to 1.39 MPa.
  • R407H When R407H is used as a refrigerant, it is desirable to additionally charge the refrigerant circuit 12 since gas R32 having the lowest boiling point evaporates and leaks as a gas when a gas leak occurs as described above. However, when there is no cylinder of R32 alone, it is also possible to charge the refrigerant circuit 12 with R32 by reversing cylinders such as R407H containing the R32 as a component.
  • the operation of the refrigeration system 1 in the state where the gas leaks is optimized, and the operation to minimize the gas leak is performed.
  • the inlet temperature and the outlet temperature of the evaporator 4 are the same, and a temperature obtained by adding a predetermined degree of superheat thereto can be used as the suction gas temperature of the compressor 7.
  • a temperature obtained by adding a predetermined degree of superheat thereto can be used as the suction gas temperature of the compressor 7.
  • the suction gas temperature of the compressor 7 is 15 ° C.
  • the temperature ground is inclined, and the inclination gradually decreases as the amount of gas leakage increases.
  • the middle point is 10 ° C. and there is no leakage of refrigerant (see the thick solid line in FIG. 3)
  • the suction gas temperature of the compressor 7 is 18 ° C., which is the temperature obtained by adding the degree of superheat (5 ° C.) thereto.
  • the slope of the temperature ground decreases (see the broken line in FIG. 3).
  • the middle point is 10 ° C.
  • the inlet temperature of the evaporator 4 becomes higher than that without the refrigerant leak, for example, 8 ° C.
  • control is performed such that 17 ° C., which is the temperature obtained by adding the degree of superheat (5 ° C.) thereto, to the suction gas temperature of the compressor 7.
  • the opening degree of the cooling expansion valve 6 is adjusted, that is, in the case of the above example, control is performed to increase the opening degree.
  • control is performed to reduce the amount of refrigerant leakage by minimizing the pressure of the refrigerant. . Specifically, by adopting at least one of the following (1) to (3), the pressure of the refrigerant can be lowered to minimize the amount of refrigerant leakage.
  • the frequency of the compressor 7 is reduced according to the amount of gas leakage.
  • the pressure on the high pressure side can be lowered than during normal operation. Thereby, even in the state where the gas leak has occurred, the degree of the gas leak can be suppressed.
  • the air volume of the fan 10 of the condenser 9 is increased.
  • the pressure on the high pressure side can be lowered than during normal operation. Thereby, even in the state where the gas leak has occurred, the degree of the gas leak can be suppressed.
  • the air volume of the fan 5 of the evaporator 4 is reduced.
  • the pressure on the low pressure side can be lowered than during normal operation. Thereby, even in the state where the gas leak has occurred, the degree of the gas leak can be suppressed.
  • Refrigerating apparatus 2 Unit cooler 3: Refrigerating machine 4: Evaporator 5: Fan 6: Cooling expansion valve 7: Compressor 8: Four-way switching valve 9: Condenser 10: Fan 11: Receiver 12: Refrigerant circuit P1: Fluid pressure sensor P2: Low pressure sensor P3: High pressure sensor T1: Liquid temperature sensor T2: Inlet temperature sensor T3: Outlet temperature sensor

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Abstract

非共沸冷媒を用いた冷媒回路１２において、当該非共沸冷媒の飽和液の液温及び液圧に基づいてガス漏れ量を検知する。

Description

ガス漏れ量検知方法及び冷凍装置の運転方法
　本発明はガス漏れ量検知方法及び冷凍装置の運転方法に関する。さらに詳しくは、非共沸冷媒を用いた冷媒回路における当該非共沸冷媒のガス漏れ量を検知する方法、及び非共沸冷媒を用いた冷凍装置の運転方法に関する。
　地球温暖化を抑制するために、温室効果ガスについて地球温暖化係数（ＧＷＰ：Ｇｌｏｂａｌ　Ｗａｒｍｉｎｇ　Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）という指標が用いられ、基準値以下のガスを用いることが義務付けられつつある。我が国の場合、例えば、冷凍・冷蔵ユニットに用いられる冷媒については、２０２５年以降、地球温暖化係数が１５００を超える冷媒の使用が規制されることになっている。
　このため、冷凍・冷蔵ユニットに用いる冷媒について、地球温暖化係数が１５００以下であり、且つ、冷却効率がよく、低コストの冷媒が種々検討、提案されている。かかる要望を満たし得る冷媒として、複数種類の冷媒を混合した非共沸冷媒がある。主に冷凍・冷蔵ユニット用の非共沸冷媒としては、例えばＲ４０７Ｈ、Ｒ４４８Ａ，Ｒ４４９Ｂ等が知られているが、これらはいずれもＲ３２を成分として含んでいる。
　冷媒回路から冷媒が漏れると、その量によっては、所定の冷却能力を発揮することができなくなる。このため、非共沸冷媒を用いた冷媒回路において当該非共沸冷媒のガス漏れ量（非共沸冷媒においては、通常、複数成分の内、最も沸点が低い冷媒が蒸発してガスとして外部に漏れる）を検知することが望まれている。
　また、ガス漏れが発生した場合に、漏れた冷媒の補充を含むメンテナンスを短期間で行うことができるときは冷凍・冷蔵運転への影響は少ないが、例えば船舶で用いられている冷凍・冷蔵ユニットでは、航海中に前記メンテナンスを行うことが難しい。この場合、漏れた冷媒を随時補給しつつ、ある程度のガスが漏れた状態での冷凍・冷蔵運転の最適化を図ることが望まれる。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、非共沸冷媒を用いた冷媒回路において当該非共沸冷媒のガス漏れ量を検知することができるガス漏れ量検知方法、及び、検知されたガス漏れ量に応じて運転を最適化することができる冷凍装置の運転方法を提供することを目的としている。
　本発明のガス漏れ量検知方法は、
（１）非共沸冷媒を用いた冷媒回路において、当該非共沸冷媒の飽和液の液温及び液圧に基づいてガス漏れ量を検知する。
　本発明のガス漏れ量検知方法では、非共沸冷媒の飽和液の液温及び液圧に基づいてガス漏れ量を検知している。非共沸冷媒の場合、飽和液の液温（液温度）と液圧（液圧力）との間には所定の関係がある。また、非共沸冷媒のうちのある成分（通常は、最も沸点が低い冷媒）が漏れると、当該非共沸冷媒の組成が変化し、この組成が変化した非共沸冷媒についても飽和液の液温と液圧との間には所定の関係がある。したがって、或る液温の飽和液について、漏れ量が多くなるに従い、前記変化した組成の非共沸冷媒の飽和液の液圧は小さくなる。これを利用して、飽和液の液温及び液圧に基づいて非共沸冷媒のガス漏れ量を検知することができる。
（２）前記（１）のガス漏れ量検知方法において、一定の液温下における飽和液の液圧と冷媒の漏れ割合との関係と、前記冷媒回路の正規の冷媒充填量と、前記非共沸冷媒の正規の成分比とから、ガス漏れ量を検知することができる。この場合、予め求めておいた或る液温（一定の液温）下における液圧と冷媒の漏れ割合との関係に基づいて、測定された飽和液の液圧から、冷媒の漏れ割合（％）を得ることができる。また、この漏れ割合と、冷媒回路の正規の冷媒充填量と、前記非共沸冷媒の正規の成分比とから、ガス漏れ量を検知することができる。具体的に、漏れた冷媒の正規の成分比をｍ、冷媒回路の正規の冷媒充填量をｗ（ｋｇ）とすると、ガス漏れ量（ｋｇ）は、漏れ割合（％）×ｍ×ｗ÷１００で求めることができる。
（３）本発明の第１の観点に係る冷凍装置の運転方法は、非共沸冷媒を用いた冷凍装置の運転方法であって、上記（１）又は（２）のガス漏れ量検知方法により検知されたガス漏れ量に応じて、温度グラウンドを補正して冷却用膨張弁の開度を調整する。
　本発明の第１の観点に係る冷凍装置の運転方法では、ガス漏れ量が多くなるに従い、蒸発器側の冷媒の温度グラウンドの傾きが小さくなることに鑑みて、漏れ量に応じて制御する温度を変えて、運転を行うことができる。
（４）本発明の第２の観点に係る冷凍装置の運転方法は、非共沸冷媒を用いた冷凍装置の運転方法であって、上記（１）又は（２）のガス漏れ量検知方法により検知されたガス漏れ量に応じて、圧縮機の周波数を小さくする。
　本発明の第２の観点に係る冷凍装置の運転方法では、高圧側の圧力を正常運転時よりも下げることで、ガス漏れが発生している状態であっても、当該ガス漏れの程度を抑制することができる。
（５）本発明の第３の観点に係る冷凍装置の運転方法は、非共沸冷媒を用いた冷凍装置の運転方法であって、上記（１）又は（２）のガス漏れ量検知方法により検知されたガス漏れ量に応じて、凝縮器側のファンの風量を大きくする。
　本発明の第３の観点に係る冷凍装置の運転方法では、高圧側の圧力を正常運転時よりも下げることで、ガス漏れが発生している状態であっても、当該ガス漏れの程度を抑制することができる。
（６）本発明の第４の観点に係る冷凍装置の運転方法は、非共沸冷媒を用いた冷凍装置の運転方法であって、上記（１）又は（２）のガス漏れ量検知方法により検知されたガス漏れ量に応じて、蒸発器側のファンの風量を小さくする。
　本発明の第４の観点に係る冷凍装置の運転方法では、低圧側の圧力を正常運転時よりも下げることで、ガス漏れが発生している状態であっても、当該ガス漏れの程度を抑制することができる。
　本発明のガス漏れ量検知方法によれば、非共沸冷媒を用いた冷媒回路において当該非共沸冷媒のガス漏れ量を検知することができることができる。また、本発明の本発明の冷凍装置の運転方法によれば、検知されたガス漏れ量に応じて運転を最適化することができる。
本発明のガス漏れ量検知方法が適用される冷凍装置の一例の説明図である。 非共沸冷媒の飽和液の漏れ割合と液圧の関係の一例を示す図である。 非共沸冷媒の一例のモリエル線図である。
　以下、添付図面を参照しつつ、本発明のガス漏れ量検知方法及び冷凍装置の運転方法を詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　図１は、本発明のガス漏れ量検知方法が適用される冷凍装置１の一例の説明図である。冷凍・冷蔵ユニットである冷凍装置１は、ユニットクーラ２と、冷凍機３とで構成されている。ユニットクーラ２は、一般的な空気調和機における室内機と同等の役割を果たしており、蒸発器４と、ファン５と、冷却用膨張弁６とを備えている。一方、冷凍機３は、一般的な空気調和機における室外機と同等の役割を果たしており、インバータ圧縮機７と、四方切換弁８と、凝縮器９と、ファン１０と、レシーバ１１とを備えている。
　圧縮機７の吸込側には低圧センサＰ２が配設されており、吐出側には高圧センサＰ３が配設されている。冷凍装置１の通常運転時（冷却時）におけるレシーバ１１の下流近傍には冷媒の飽和液の温度を測定する液温センサＴ１と、当該飽和液の圧力を測定する液圧センサＰ１とが配設されている。また、冷凍装置１の通常運転時における蒸発器４の入口側には入口温度センサＴ２が配設されており、蒸発器４の出口側には出口温度センサＴ３が配設されている。　
　圧縮機７、四方切換弁８、凝縮器９、レシーバ１１、冷却用膨張弁６、蒸発器４は、この順に配管で接続されており、冷媒回路１２を構成している。通常運転時には、図１において実線の矢印で示される経路を冷媒が流れ、蒸発器４において当該蒸発器４を流れる冷媒と熱交換された空気がファン５により供給される。一方、デフロスト時には、図１において破線の矢印で示される経路を冷媒が流れ、凝縮器として機能する蒸発器４において当該蒸発器４を流れる冷媒と熱交換された空気（温風）によりデフロストが行われる。
　本実施形態に係る冷凍装置１は、冷媒として非共沸冷媒であるＲ４０７Ｈを用いている。非共沸冷媒は、複数種類の冷媒が混合された冷媒であり、例えばＲ４０７Ｈは、３２．５重量％のＲ３２、１５．０重量％のＲ１２５、及び５２．５重量％のＲ１３４ａとで構成されており、沸点は－４４．６℃で、地球温暖化係数は１４９５である。また、Ｒ４０７Ｃは、２３．０重量％のＲ３２、２５．０重量％のＲ１２５、及び５２．０重量％のＲ１３４ａとで構成されており、沸点は－４３．８℃で、地球温暖化係数は１７７０である。なお、本発明において使用可能な非共沸冷媒は、これらに限定されるものではなく、例えばＲ４４８Ｈ，Ｒ４４９Ｂ，Ｒ４５４Ａ，Ｒ４５７Ａ，Ｒ４５５Ａ等を用いることもできる。
　非共沸冷媒を使用する冷凍装置１においてガス漏れが発生すると、当該非共沸冷媒を構成する複数の冷媒のうち、最も沸点が低い冷媒が蒸発しガスとして漏洩する。Ｒ４０７Ｈの場合は、まず、Ｒ３２が蒸発し、ガスとして漏洩する。非共沸冷媒を構成する冷媒（最も沸点が低い冷媒）が漏洩することにより、当該非共沸冷媒を構成する冷媒の組成比又は成分比（以下、「成分比」という）が変化する。成分比が変化することで、非共沸冷媒の特性も変化する。
　本実施形態では、かかる非共沸冷媒の特性の変化を利用して、冷凍装置１における非共沸冷媒の漏れ量を検知している。非共沸冷媒の飽和液の液温と液圧との間には所定の関係があり、ある液温の飽和液の液圧は一義的に求めることができる。一方、ガス漏れが発生すると、非共沸冷媒の成分比が変化するので、前記所定の関係も変化する。
　表１は、非共沸冷媒の一例であるＲ４０７Ｈについて、飽和液の液温と、液圧と、漏れ割合との関係を示している。前記のように、正規のＲ４０７Ｈは、３２．５重量％のＲ３２、１５．０重量％のＲ１２５、及び５２．５重量％のＲ１３４ａとで構成されている。このＲ４０７Ｈを用いる冷媒回路で冷媒漏れが生じると、沸点が最も低いＲ３２が蒸発して、ガスとして外部に漏れる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１では、Ｒ３２が所定量（正規量）の１０％、３０％、及び５０％漏れた場合の、飽和液の液温と液圧との関係を示している。例えば、飽和液が４０℃の場合、冷媒漏れがなく、Ｒ３２が正規の成分比（０．３２５）のとき、飽和液の液圧は１．６０（ＭＰａ　ａｂｓ）であり、Ｒ３２が正規の量から１０％漏れたとき、飽和液の液圧は１．５７（ＭＰａ　ａｂｓ）である。同様に、種々の液温について、正規の成分比のときの液圧、及び、所定割合（表１の例では、１０％、３０％、５０％）のＲ３２が漏れたときの液圧を求めることができる。
　図２は、液温が４０．０℃のＲ４０７Ｈの飽和液の漏れ割合と液圧の関係を示す図である。図２より、液温が４０．０℃のＲ４０７Ｈの飽和液の漏れ割合と液圧の関係は一次関数で表現できることがわかる。したがって、予め種々の液温の飽和液について、飽和液の漏れ割合と液圧との関係を示す一次関数の変数を求めておくことで、冷凍装置１の冷媒回路１２を流れる非共沸冷媒の飽和液の液温と液圧を測定することで、当該非共沸冷媒にどの程度のガス漏れが生じているのか、すなわちガス漏れ量を検知ないし推定することができる。レシーバ１１の下流近傍では、冷媒は飽和液の状態であるので、この下流近傍に配設された液温センサＴ１及び液圧センサＰ１により、非共沸冷媒の飽和液の液温と液圧をそれぞれ測定することができ、得られる液温及び液圧に基づいて漏れ割合を求まることができ、この漏れ割合（％）からガス漏れ量を検知することができる。例えば、漏れ割合（％）をｎ、漏れた冷媒の正規の成分比をｍ、冷媒回路１２の正規の冷媒充填量をｗ（ｋｇ）とすると、ガス漏れ量（ｋｇ）は、ｎ×ｍ×ｗ÷１００で求めることができる。　
　冷媒回路１２内に充填されている冷媒が、ある量を超えて漏洩すると、冷凍装置１の運転に支障をもたらすことになる。したがって、冷媒の漏れ量が所定の値（閾値）を超えた場合に、これを検知して警報を発することが望ましい。冷凍装置１のユーザは、この警報を受けて、漏洩箇所の探索や、漏洩した冷媒（本実施形態の場合はＲ３２）の充填作業等を行うことができる。例えば、Ｒ４０７Ｈの場合、液温が４０℃で、液圧が所定値の１．６０ＭＰａから０．２１ＭＰａ低下して１．３９ＭＰａになったときに警報を発するようにすることができる。　
　冷媒としてＲ４０７Ｈを用いる場合、ガス漏れが発生すると、前記のように、沸点が最も低いＲ３２が蒸発して、ガスとして漏れることから、このＲ３２を冷媒回路１２の追加充填することが望ましい。しかし、Ｒ３２単体のボンベがない場合、当該Ｒ３２を成分として含むＲ４０７Ｈ等のボンベを逆にして、Ｒ３２を冷媒回路１２に充填させることも可能である。
　ガス漏れが発生した場合に、漏れた冷媒の補充を含むメンテナンスを短期間で行うことができるときは冷凍・冷蔵運転への影響は少ない。しかし、例えば、低温保存が必要な食品等を輸送する船舶で用いられている冷凍・冷蔵ユニットでは、航海中に前記メンテナンスを行うことが難しい。この場合、前記のように漏れた冷媒を随時補給しつつ、ある程度のガスが漏れた状態での冷凍・冷蔵運転の最適化を図ることが望まれる。　
　本実施形態では、ガスが漏れた状態での冷凍装置１の運転の最適化を図るとともに、ガス漏れを最小限にとどめる運転を行う。
　共沸冷媒の場合、蒸発器４の入口温度と出口温度は同じであり、これに所定の過熱度を加えた温度を圧縮機７の吸込みガス温度とすることができる。例えば、蒸発器４の入口温度と出口温度が１０℃で、過熱度が５℃の場合、圧縮機７の吸込みガス温度は１５℃となる。これに対し、非共沸冷媒の場合、温度グラウンドは傾斜しており、その傾きはガス漏れ量が多くなるに従い徐々に小さくなる。例えば、中点が１０℃の場合、冷媒の漏れがないとき（図３の太い実線参照）、蒸発器４の入口温度が７℃であるとすると、蒸発器４の出口温度は、中点＋（中点－蒸発器４の入口温度）＝１０＋（１０－７）＝１３℃となる。これに過熱度（５℃とする）を加えた温度である１８℃が圧縮機７の吸込みガス温度となる。
　冷媒が漏れると、温度グラウンドの傾き小さくなる（図３の破線参照）。中点が１０℃の場合、冷媒が漏れると、蒸発器４の入口温度は、冷媒の漏れがない場合よりも高くなり、例えば８℃となる。このとき、モリエル線図上、蒸発器４の出口温度は、１０℃＋（１０℃－８℃）＝１２℃となる。本実施形態では、これに過熱度（５℃とする）を加えた温度である１７℃が圧縮機７の吸込みガス温度となるように制御を行う。具体的に、冷却用膨張弁６の開度を調整する、すなわち上記例の場合は当該開度を大きくする制御を行う。これにより、漏れ量に応じて、制御する温度を変えて最適運転を行うことができる。
　また、冷媒回路１２内の冷媒の圧力が高いほど、冷媒の漏れ量が多くなることに鑑み、本実施形態では、当該冷媒の圧力を下げて冷媒漏れ量を最小限にする制御を行っている。
　具体的に、以下の（１）～（３）の少なくとも１つを採用することで冷媒の圧力を下げて冷媒漏れ量を最小限にすることができる。
（１）ガス漏れ量に応じて、圧縮機７の周波数を小さくする。圧縮機７の周波数を小さくすることで、高圧側の圧力を正常運転時よりも下げることができる。これにより、ガス漏れが発生している状態であっても、当該ガス漏れの程度を抑制することができる。
（２）凝縮器９のファン１０の風量を大きくする。凝縮器９のファン１０の風量を大きくすることで、高圧側の圧力を正常運転時よりも下げることができる。これにより、ガス漏れが発生している状態であっても、当該ガス漏れの程度を抑制することができる。
（３）蒸発器４のファン５の風量を小さくする。蒸発器４のファン５の風量を小さくすることで、低圧側の圧力を正常運転時よりも下げることができる。これにより、ガス漏れが発生している状態であっても、当該ガス漏れの程度を抑制することができる。
〔その他の変形例〕
　本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。
　例えば、前述した実施形態では、Ｒ４０７Ｈを例にとって、非共沸冷媒の液温と、液圧と、漏れ割合との関係について説明したが、同様のことは、Ｒ４０７Ｃ等の他の非共沸冷媒についても当てはまる。即ち、例えばＲ４０７Ｃについても、測定した飽和液の液温及び液圧に基づいてガス漏れ量を検知することができる。
　１　：冷凍装置
　２　：ユニットクーラ
　３　：冷凍機
　４　：蒸発器
　５　：ファン
　６　：冷却用膨張弁
　７　：圧縮機
　８　：四方切換弁
　９　：凝縮器
１０　：ファン
１１　：レシーバ
１２　：冷媒回路
Ｐ１　：液圧センサ
Ｐ２　：低圧センサ
Ｐ３　：高圧センサ
Ｔ１　：液温センサ
Ｔ２　：入口温度センサ
Ｔ３　：出口温度センサ
 

Claims (6)

  1. 　非共沸冷媒を用いた冷媒回路（１２）において、当該非共沸冷媒の飽和液の液温及び液圧に基づいてガス漏れ量を検知するガス漏れ量検知方法。
  2. 　一定の液温下における飽和液の液圧と冷媒の漏れ割合との関係と、前記冷媒回路（１２）の正規の冷媒充填量と、前記非共沸冷媒の正規の成分比とから、ガス漏れ量を検知する、請求項１に記載のガス漏れ量検知方法。
  3. 　非共沸冷媒を用いた冷凍装置（１）の運転方法であって、請求項１又は請求項２に記載のガス漏れ量検知方法により検知されたガス漏れ量に応じて、温度グラウンドを補正して冷却用膨張弁（６）の開度を調整する、冷凍装置（１）の運転方法。　
  4. 　非共沸冷媒を用いた冷凍装置（１）の運転方法であって、請求項１又は請求項２に記載のガス漏れ量検知方法により検知されたガス漏れ量に応じて、圧縮機（７）の周波数を小さくする、冷凍装置（１）の運転方法。
  5. 　非共沸冷媒を用いた冷凍装置（１）の運転方法であって、請求項１又は請求項２に記載のガス漏れ量検知方法により検知されたガス漏れ量に応じて、凝縮器（９）側のファン（１０）の風量を大きくする、冷凍装置（１）の運転方法。
  6. 　非共沸冷媒を用いた冷凍装置（１）の運転方法であって、請求項１又は請求項２に記載のガス漏れ量検知方法により検知されたガス漏れ量に応じて、蒸発器（４）側のファン（５）の風量を小さくする、冷凍装置（１）の運転方法。
     
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