WO2026009604A1 - 冷凍装置、冷媒漏洩判定方法、およびプログラム - Google Patents

冷凍装置、冷媒漏洩判定方法、およびプログラム

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WO2026009604A1
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controller
carbon dioxide
air
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一弘 鈴木
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Daikin Industries Ltd
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Definitions

  • This disclosure relates to a refrigeration device, a refrigerant leak detection method, and a program.
  • Patent Document 1 discloses a refrigeration system that uses carbon dioxide as a refrigerant and operates in a refrigeration cycle.
  • the refrigeration system has a sensor that detects the carbon dioxide concentration inside the container. If refrigerant leaks from the refrigeration system's refrigeration circuit and the sensor's detected value exceeds a predetermined value, a display device notifies the operator.
  • the purpose of this disclosure is to prevent false detection of refrigerant leaks due to respiration in fruits, vegetables, and flowers.
  • the first aspect relates to a refrigeration system.
  • the refrigeration system includes a refrigerant circuit (R) having a compressor (25), a radiator (26), an expansion mechanism (31), and an evaporator (29) and performing a refrigeration cycle using carbon dioxide as a refrigerant, a sensor (63) for detecting the carbon dioxide concentration in the interior space (3) cooled by the evaporator (29), and a controller (100).
  • the controller (100) selectively performs a first operation for determining whether a refrigerant leaks based on the value detected by the sensor (63), and a second operation for determining whether a refrigerant leaks based on the operating state of the refrigerant circuit (R).
  • the controller (100) selectively executes a first operation and a second operation.
  • the controller (100) determines whether or not there is a refrigerant leak based on the operating state of the refrigerant circuit (R), and is therefore not affected by the respiration of the fruit, vegetable, or flower. Therefore, by executing the second operation in accordance with predetermined conditions, it is possible to determine whether or not there is a refrigerant leak without being affected by the respiration of the fruit, vegetable, or flower.
  • the controller (100) determines whether a first condition indicating the presence of fruits, vegetables, or flowers in the interior space (3) is met. If the first condition is met, the controller (100) performs a second operation, and if the first condition is not met, the controller (100) performs a first operation.
  • the controller (100) performs the second operation when a first condition is met, which indicates that fruit, vegetables, or flowers are present in the interior space (3). This makes it possible to determine whether a refrigerant leaks without being affected by the respiration of the fruit, vegetables, or flowers.
  • the controller (100) performs the first operation when the first condition is not met, i.e., when there are no fruits, vegetables, or flowers in the interior space (3).
  • the carbon dioxide concentration in the interior space (3) does not increase due to respiration by the fruits, vegetables, or flowers, so the sensor (63) can quickly determine whether there is a refrigerant leak.
  • the third aspect is the second aspect, further comprising an adjustment device (50) that adjusts the composition of the air in the interior space (3).
  • the air composition in the interior space (3) can be adjusted by the adjustment device (50).
  • the controller (100) determines that refrigerant has leaked when a second condition is met in which the detected value of the sensor (63) is greater than the control range of the carbon dioxide concentration in the internal space (3) during the adjustment operation.
  • the controller (100) determines that a refrigerant leak has occurred. This is because when the carbon dioxide concentration in the internal space (3) exceeds the control range of the adjustment operation, there is an extremely high possibility that a refrigerant leak has occurred.
  • a fifth aspect is the third or fourth aspect, wherein the first condition includes a condition in which the adjustment device (50) is in the adjustment operation.
  • the condition that the adjustment device (50) is performing an adjustment operation is used as the first condition indicating the presence of fruit, vegetables, or flowers in the internal space (3). This is because when the adjustment device (50) is performing an adjustment operation, there is a high possibility that fruit, vegetables, or flowers are present in the internal space (3).
  • a sixth aspect is any one of the second to fifth aspects, wherein the first condition includes a condition in which the set temperature of the air in the interior space (3) is higher than a predetermined temperature that is lower than 0°C.
  • the first condition indicating the presence of fruits, vegetables, or flowers in the internal space (3) is that the set temperature of the air in the internal space (3) is higher than a predetermined temperature lower than 0°C. This is because when fruits, vegetables, or flowers are stored in the internal space (3), it is likely that the set temperature will be relatively high in order to maintain their quality.
  • a seventh aspect is any one of the second to sixth aspects, wherein the first condition includes a condition in which the rate of decrease in the oxygen concentration in the interior space (3) is greater than a predetermined value.
  • the first condition indicating the presence of fruits, vegetables, or flowers in the interior space (3) is that the rate of decrease in the oxygen concentration in the interior space (3) is greater than a predetermined value. This is because when fruits, vegetables, or flowers are present in the interior space (3), they consume oxygen in the interior space (3), causing the rate of decrease in the oxygen concentration to increase.
  • An eighth aspect is any one of the second to seventh aspects, wherein the first condition includes a condition in which information indicating that the items stored in the internal space (3) are fruits, vegetables, or flowers has been input to the controller (100), or a condition in which the ethylene concentration in the internal space (3) is equal to or greater than a predetermined value, or a condition indicating that the amount of moisture generated in the internal space (3) is equal to or greater than a predetermined value, or a condition indicating that the cooling load on the internal space (3) has increased.
  • the first condition includes a condition in which information indicating that the items stored in the internal space (3) are fruits, vegetables, or flowers has been input to the controller (100). This information is input because fruits, vegetables, or flowers are being stored in the internal space (3).
  • the first condition includes a condition that the ethylene concentration in the interior space (3) is equal to or greater than a predetermined value. This is because the ethylene concentration in the interior space (3) increases when fruits or vegetables are present in the interior space (3).
  • the first condition includes a condition indicating that the amount of moisture generated in the interior space (3) is equal to or greater than a predetermined value. This is because moisture is generated in the interior space (3) when the fruits, vegetables, or flowers in the interior space (3) breathe.
  • the first condition includes a condition indicating that the cooling load of the interior space (3) has increased. This is because when the fruits, vegetables, and flowers in the interior space (3) respire, respiratory heat is generated in the interior space (3), increasing the cooling load of the interior space (3).
  • the controller (100) determines that refrigerant has leaked if the rate of increase in the detected value of the sensor (63) is greater than a predetermined value when the adjustment device (50) is not performing an adjustment operation.
  • the controller (100) determines that refrigerant has leaked when the adjustment operation is not being performed and the rate of increase in the carbon dioxide concentration detected by the sensor (63) is greater than a predetermined value. This is because if refrigerant leaks when the adjustment operation is not being performed, the carbon dioxide concentration will rise sharply.
  • the refrigeration system (10) further includes an internal fan (30) that transports air in the internal space (3).
  • the controller (100) operates the internal fan (30) and determines whether a refrigerant leaks based on the detection value of the sensor (63).
  • the controller (100) determines whether or not there is a refrigerant leak based on the detection value of the sensor (63). Therefore, even if there is a refrigerant leak in the refrigerant circuit (R) when the refrigeration device (10) is in an OFF state, this can be determined promptly.
  • An eleventh aspect is any one of the first to tenth aspects, wherein, in the second operation, the controller (100) determines whether or not there is a refrigerant leak based on the pressure of the refrigerant in the refrigerant circuit (R), the temperature of the refrigerant in the refrigerant circuit (R), or the opening of the expansion valve (31) serving as an expansion mechanism.
  • refrigerant leakage can be determined based on such an index relating to the operating state of the refrigerant circuit (R) without being affected by the respiration of fruits, vegetables, or flowers.
  • the refrigeration apparatus further includes a ventilation unit (40, 50) that performs a ventilation operation to ventilate the interior space (3).
  • the controller (100) causes the ventilation unit (40, 50) to perform the ventilation operation.
  • the ventilation unit (40, 50) when a refrigerant leak is determined, the ventilation unit (40, 50) performs a ventilation operation, thereby quickly reducing the carbon dioxide concentration in the interior space (3).
  • a thirteenth aspect is a method for determining a refrigerant leak in a refrigeration system including a refrigerant circuit (R) having a compressor (25), a radiator (26), an expansion mechanism (31), and an evaporator (29) and performing a refrigeration cycle using carbon dioxide as a refrigerant, and a sensor (63) for detecting the carbon dioxide concentration in an interior space (3) cooled by the evaporator (29).
  • the refrigerant leak determination method selectively performs a first operation for determining a refrigerant leak based on a value detected by the sensor (63), and a second operation for determining a refrigerant leak based on the operating state of the refrigerant circuit (R).
  • a fourteenth aspect is a program for causing a computer to execute the refrigerant leak detection method of the thirteenth aspect.
  • FIG. 1 is a perspective view of a container refrigeration unit according to an embodiment, as seen from the front.
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a container refrigeration unit.
  • FIG. 3 is a block diagram of the main components of the container refrigeration system.
  • FIG. 4 is a piping diagram of a container refrigeration unit.
  • FIG. 5 is a flowchart of the basic control of the refrigerant leakage detection method.
  • FIG. 6 is a flowchart of a method for determining whether the first condition is met.
  • FIG. 7 is a flowchart of a method for determining refrigerant leakage when the container refrigeration unit is turned on.
  • FIG. 8 is a flowchart of the basic control of the refrigerant leakage determination method according to the second modification.
  • the container refrigeration unit (10) is provided in a container (1).
  • the container (1) is used for marine transportation.
  • the container (1) is a refrigerated container that cools the air inside the container (1).
  • the container (1) has a container body (2) and a container refrigeration unit (10).
  • the container body (2) stores objects.
  • the objects include fruits, vegetables, and flowers.
  • the container refrigeration unit (10) of this embodiment has a function of adjusting the composition of the air inside the container (1).
  • a front opening (4) is formed in the front of the container body (2).
  • the container refrigeration unit (10) is attached to the container body (2) so as to close the front opening (4).
  • the container refrigeration unit (10) has a cooling unit (U), a ventilation unit (40), and an adjustment unit (50).
  • the cooling unit (U) cools the air in the interior space (3) of the container body (2).
  • the ventilation unit (40) ventilates the interior space (3).
  • the adjustment unit (50) adjusts the composition of the air in the interior space (3).
  • the cooling unit (U) has a casing (11), an internal fan (30), an external fan (27), and a refrigerant circuit (R).
  • the refrigerant circuit (R) mainly has a compressor (25), an external heat exchanger (26), an expansion valve (31) as an expansion mechanism, and an internal heat exchanger (29).
  • the refrigerant circuit (R) performs a refrigeration cycle using carbon dioxide as a refrigerant.
  • the casing (11) constitutes a lid for the front opening (4) of the container body (2).
  • the casing (11) has a casing body (12) and a partition plate (13).
  • the casing body (12) separates the external space (5) from the internal space (3).
  • the partition plate (13) is located on the back side (rear side) of the casing (11).
  • the casing body (12) has a flat plate portion (12a) and a recessed portion (12b).
  • the flat plate portion (12a) is formed on the upper part of the casing body (12) so as to be substantially flush with the front opening (4) of the casing (11).
  • an inspection window (22) is provided in the flat plate portion (12a).
  • the inspection window (22) is located on the right side of the flat plate portion (12a).
  • the inspection window (22) is a transparent window for checking the inside of the casing body (12).
  • the recess (12b) is formed in the lower part of the casing (11).
  • the recess (12b) is recessed rearward from the lower end of the flat plate portion (12a).
  • An external storage space (14) is formed in front of the recess (12b).
  • An internal storage space (15) is formed above the recess (12b) and between the flat plate portion (12a) and the partition plate (13).
  • the lower end of the recess (12b) forms the bottom plate (12c).
  • the bottom plate (12c) extends to both the left and right ends of the casing body (12).
  • the partition plate (13) is a plate-like member located behind the recessed portion (12b).
  • the partition plate (13) extends in the vertical direction so as to be spaced a predetermined distance from the rear surface of the recessed portion (12b).
  • An internal passageway (16), through which internal air flows, is formed between the casing body (12) and the partition plate (13).
  • An inlet port (20) is formed between the upper end of the partition plate (13) and the upper wall (2a) of the container body (2).
  • the inlet port (20) connects the internal space (3) to the inlet end of the internal passageway (16).
  • An outlet port (21) is formed between the lower end of the partition plate (13) and the lower wall (2b) of the container body (2).
  • the outlet port (21) connects the internal space (3) to the outlet end of the internal passageway (16).
  • the compressor (25) is installed on the bottom plate (12c) of the casing (11).
  • the compressor (25) is disposed near the bottom of the external storage space (14).
  • the compressor (25) is disposed near the right of the external storage space (14).
  • the external fan (27) is located near the top of the external storage space (14).
  • the external fan (27) is composed of a propeller fan. As shown in Figure 2, an external passage (28) through which external air flows is formed on the back side of the external fan (27).
  • the external heat exchanger (26) is disposed above the compressor (25) in the external storage space (14).
  • the external heat exchanger (26) is located in the external passage (28).
  • the external heat exchanger (26) is a fin-and-tube type heat exchanger.
  • the in-compartment heat exchanger (29) is supported by the casing (11) so as to span the casing body (12) and the partition plate (13).
  • the in-compartment heat exchanger (29) is a fin-and-tube heat exchanger.
  • the cooling unit (U) has a refrigerant circuit (R).
  • the compressor (25) compresses the refrigerant that it draws in.
  • the compressor (25) discharges the compressed refrigerant.
  • a discharge pipe (32) is connected to the discharge portion of the compressor (25).
  • a suction pipe (33) is connected to the suction portion of the compressor (25).
  • An accumulator (34) is provided in the suction pipe (33).
  • the accumulator (34) is a container that stores liquid refrigerant.
  • the external heat exchanger (26) exchanges heat between the refrigerant flowing therethrough and the external air.
  • the gas end of the external heat exchanger (26) communicates with the discharge pipe (32).
  • the liquid end of the external heat exchanger (26) is connected to the liquid end of the internal heat exchanger (29) via the liquid pipe (35).
  • the external heat exchanger (26) functions as a radiator (condenser) that radiates heat from the refrigerant to the air.
  • the expansion valve (31) is provided in the liquid pipe (35).
  • the expansion valve (31) is an expansion mechanism that reduces the pressure of high-pressure refrigerant to low-pressure refrigerant.
  • the expansion valve (31) is an electronic expansion valve with an adjustable opening.
  • the expansion mechanism may be a capillary tube or an expander.
  • a receiver (36) is provided in the liquid pipe (35) between the external heat exchanger (26) and the expansion valve (31).
  • the receiver (36) is a container that stores excess refrigerant in the refrigerant circuit (R).
  • the internal heat exchanger (29) exchanges heat between the refrigerant flowing therethrough and the internal air.
  • the gas end of the internal heat exchanger (29) communicates with the suction pipe (33).
  • the internal heat exchanger (29) functions as an evaporator in which the refrigerant absorbs heat from the air, cooling the internal air in the internal space (3).
  • Ventilation Device The ventilation device (40) performs a ventilation operation to ventilate the internal space (3) of the container body (2).
  • the ventilation device (40) of this embodiment has an air supply function to supply external air to the internal space (3) and an exhaust function to discharge the internal air to the external space (5).
  • the ventilation device (40) is disposed on the left side of the flat plate portion (12a) of the casing body (12). As shown in FIG. 2, the ventilation device (40) is provided in a ventilation mounting opening (6) formed on the front surface of the casing body (12). The ventilation mounting opening (6) penetrates the casing body (12) from front to rear.
  • An air supply passage (41) and an exhaust passage (42) are formed inside the ventilation device (40).
  • the air supply passage (41) and the exhaust passage (42) communicate between the internal space (3) and the external space (5).
  • the inlet end of the air supply passage (41) communicates with the external space (5).
  • the outlet end of the air supply passage (41) communicates with the primary side (upstream side) of the internal fan (30) in the internal passage (16).
  • the inlet end of the exhaust passage (42) communicates with the secondary side (downstream side) of the internal fan (30) in the internal passage (16).
  • the outlet end of the exhaust passage (42) communicates with the external space (5).
  • the ventilation device (40) has a ventilation fan.
  • the ventilation fan is configured by the above-described internal fan (30).
  • the internal fan (30) serves both as the ventilation device (40) and the cooling unit (U).
  • the internal fan (30) is driven, outside air from the external space (5) is supplied to the internal space (3) through the air supply passage (41). At the same time, the internal air from the internal space (3) is exhausted to the external space (5) through the exhaust passage (42).
  • An air supply communication port (41a) is formed at the end of the air supply passage (41) facing the external space (5).
  • An air exhaust communication port (42a) is formed at the end of the air exhaust passage (42) facing the external space (5).
  • the ventilation device (40) has a motor (43), a drive shaft (44) that is rotationally driven by the motor (43), and an open/close lid (45) that is connected to the drive shaft (44).
  • the motor (43) is a stepping motor.
  • the drive shaft (44) is directly connected to the motor (43).
  • the open-close lid (45) is provided in front of the drive shaft (44).
  • the open-close lid (45) is configured to be rotatable around the axis of the drive shaft (44).
  • the open-close lid (45) opens and closes the air supply passage (41) and the exhaust passage (42) according to its rotation angle.
  • the regulating device (50) regulates the composition of the air in the internal space (3). Specifically, the regulating device (50) performs a regulating operation to regulate the oxygen concentration, carbon dioxide concentration, and nitrogen concentration of the air in the internal space (3). As shown schematically in FIG. 2 , the regulating device (50) is disposed in the external storage space (14) of the casing (11). The regulating device (50) has a supply path (51), an exhaust path (52), an air pump (53), and a PSA device (54).
  • the supply path (51) is a flow path for introducing outside air into the internal space (3).
  • the inlet end of the supply path (51) opens to the external space (5).
  • the outlet end of the supply path (51) communicates with the internal space (3).
  • the exhaust path (52) is a flow path for discharging air from the PSA device (54) to the external space (5).
  • the supply path (51) is provided with an air pump (53) and a PSA device (54).
  • the air pump (53) is a transport unit that transports air.
  • the air pump (53) also functions as a pressurizing unit that pressurizes air and a decompressing unit that decompresses air.
  • the PSA unit (54) is the main body of the adjustment unit for adjusting the composition of air.
  • the PSA unit (54) has two adsorption units.
  • the adsorption units are adsorption towers filled with an adsorbent that adsorbs nitrogen in the air.
  • the adsorbent is, for example, zeolite.
  • the main body of the adjustment unit may be, for example, a gas separation membrane device.
  • the air pump (53) pressurizes one of the two adsorption sections and depressurizes the other.
  • nitrogen in the air is adsorbed by the adsorbent, generating oxygen-enriched air with a lower nitrogen concentration and a higher oxygen concentration than the air outside the cabinet.
  • nitrogen in the depressurized adsorption section nitrogen is desorbed from the adsorbent, generating nitrogen-enriched air with a higher nitrogen concentration and a lower oxygen concentration than the air outside the cabinet.
  • the oxygen-enriched air is discharged to the external space (5) through the exhaust path (52).
  • the nitrogen-enriched air is supplied to the internal space (3) through the supply path (51). This adjusts the oxygen concentration in the internal space (3).
  • the container refrigeration system (10) has a plurality of sensors. As shown in Figures 2 and 3, the plurality of sensors include an inside temperature sensor (61), an outside temperature sensor (62), a carbon dioxide sensor (63), and an oxygen sensor (64).
  • the internal temperature sensor (61) detects the temperature of the internal air in the container (1).
  • the internal temperature sensor (61) is arranged upstream of the internal fan (30) in the air flow direction in the internal passage (16).
  • the internal temperature sensor (61) is arranged near the inlet (20) of the internal passage (16).
  • the outside-compartment temperature sensor (62) detects the temperature of the outside air outside the container (1).
  • the outside-compartment temperature sensor (62) is arranged in the external passage (28) upstream of the air flow from the external heat exchanger (26).
  • the outside-compartment temperature sensor (62) is arranged near the inlet of the external passage (28).
  • the carbon dioxide sensor (63) detects the carbon dioxide concentration in the interior space (3).
  • the carbon dioxide sensor (63) is arranged in the internal passage (16).
  • the carbon dioxide sensor (63) is arranged in the internal passage (16) upstream of the air flow from the interior fan (30).
  • the carbon dioxide sensor (63) is arranged in the upper part of the internal passage (16).
  • the carbon dioxide sensor (63) may also be arranged in the internal passage (16) downstream of the air flow from the interior fan (30).
  • the carbon dioxide sensor (63) may also be arranged in the lower part of the internal passage (16).
  • the carbon dioxide sensor (63) is configured, for example, by a non-dispersive infrared (NDIR) sensor.
  • NDIR non-dispersive infrared
  • the oxygen sensor (64) detects the oxygen concentration in the internal space (3).
  • the oxygen sensor (64) is disposed in the internal passage (16).
  • the oxygen sensor (64) is disposed upstream of the internal fan (30) in the air flow direction in the internal passage (16).
  • the oxygen sensor (64) may also be disposed downstream of the internal fan (30) in the air flow direction in the internal passage (16).
  • the oxygen sensor (64) is, for example, a zirconia sensor.
  • the container refrigeration system (10) has a controller (100).
  • the controller (100) controls the cooling unit (U), the ventilation system (40), and the adjustment system (50).
  • the controller (100) includes a microprocessor, an electric circuit, and an electronic circuit.
  • the microprocessor includes a CPU (Central Processing Unit), a memory, a communication interface, an analog input/output, and a contact input/output interface.
  • the memory stores various programs to be executed by the CPU and data used by the programs.
  • the controller (100) controls each device of the cooling unit (U). Specifically, the controller (100) controls the rotation speed of the compressor (25), the rotation speed of the internal fan (30), the rotation speed of the external fan (27), the opening of the expansion valve (31), etc. The controller (100) controls the motor (43) of the ventilation device (40). The controller (100) adjusts the opening of the air supply passage (41) and the air exhaust passage (42) of the ventilation device (40), and further adjusts the ventilation volume of the ventilation device (40). The controller (100) controls the air pump (53) and the PSA device (54) of the adjustment device (50).
  • the container refrigeration unit (10) has an operation unit (110).
  • the operation unit (110) is configured with, for example, a touch panel, a remote controller, a switch, or the like provided on the container refrigeration unit (10).
  • the operation unit (110) may be a communication terminal connected to the container refrigeration unit (10) via a network.
  • a user can switch the operation mode of the container refrigeration unit (10) or change the set values of each operation mode by operating the operation unit (110).
  • the set values include a target value for the temperature of the inside air, a target value for the oxygen concentration of the inside air, and a target value for the carbon dioxide concentration of the inside air.
  • the container refrigeration system (10) includes a notification unit (120).
  • the notification unit (120) notifies a user of predetermined information.
  • the predetermined information includes first information indicating that refrigerant has leaked from the refrigerant circuit (R).
  • the notification unit (120) includes a display, a speaker, or a communication device that transmits the first information to another terminal.
  • the notification unit (120) issues a notification of the first information.
  • a refrigeration cycle is performed in which refrigerant compressed by the compressor (25) condenses in the external heat exchanger (26), is decompressed by the expansion valve (31), and evaporates in the internal heat exchanger (29). Air flowing out from the internal space (3) into the internal passage (16) is cooled by the internal heat exchanger (29), which functions as an evaporator. The cooled air is sent to the internal space (3).
  • the controller (100) controls the compressor (25) so that the temperature of the internal air reaches a target temperature.
  • the target temperature thermal-off temperature, for example, -18°C
  • the internal heat exchanger (29) is essentially in a stopped state (thermo-off state).
  • the controller (100) operates the compressor (25) to cause the internal heat exchanger (29) to function as an evaporator.
  • the controller (100) controls the rotation speed of the compressor (25) to adjust the evaporation temperature of the internal heat exchanger (29). As a result, the temperature of the internal air is maintained within a predetermined target range.
  • the adjustment device (50) performs an adjustment operation to adjust the composition of the interior air in the interior space (3).
  • the adjustment device (50) of this embodiment adjusts the oxygen concentration and carbon dioxide concentration of the interior air.
  • the adjustment operation is performed simultaneously with the cooling operation described above.
  • the adjustment operation includes a first adjustment operation and a second adjustment operation.
  • the first adjustment operation is an operation in which nitrogen is concentrated in the outside air and the nitrogen-enriched air is then supplied to the interior space (3).
  • the second adjustment operation is an operation in which the outside air is directly supplied to the interior space (3).
  • the humidity control operation will be described using an example in which the control range of the oxygen concentration of the interior air is 4% to 6% and the control range of the carbon dioxide concentration of the interior air is 1% to 30%.
  • the control values of these control ranges are set values set by the user operating the operation unit (110).
  • the composition of the air inside the storage compartment is substantially the same as the composition of the atmosphere (nitrogen concentration: 78%, oxygen concentration: 21%, carbon dioxide concentration: 0.04%). Therefore, at this point, the controller (100) executes a first adjustment operation to reduce the oxygen concentration of the air inside the storage compartment. In the first adjustment operation, nitrogen-enriched air is supplied to the storage compartment space. As a result, the oxygen concentration of the air inside the storage compartment is reduced.
  • the controller (100) terminates the first adjustment operation of the adjustment device (50).
  • the fruits, vegetables, and flowers in the refrigerator space (3) breathe, causing the oxygen concentration in the air inside the refrigerator to gradually decrease.
  • the carbon dioxide concentration in the air inside the refrigerator to gradually increase.
  • the controller (100) causes the adjustment device (50) to perform the first adjustment operation.
  • nitrogen-enriched air is supplied to the interior space (3), and the carbon dioxide concentration in the interior air decreases.
  • the controller (100) terminates the first adjustment operation of the adjustment device (50). Furthermore, when the oxygen concentration of the air inside the refrigerator reaches the lower limit (4%) of the control range during the first adjustment operation of the adjustment device (50), the controller (100) causes the adjustment device (50) to execute the second adjustment operation. Thereafter, when the oxygen concentration of the air inside the refrigerator reaches the upper limit (6%) of the control range, the adjustment device (50) terminates the second adjustment operation.
  • the carbon dioxide concentration (C) refers to the detected value of the carbon dioxide concentration in the interior air detected by the carbon dioxide sensor (63).
  • the method for determining refrigerant leakage includes a first operation and a second operation.
  • the first operation is an operation for determining refrigerant leakage based on the detected value of the carbon dioxide sensor (63).
  • the second operation is an operation for determining refrigerant leakage based on the operating state of the refrigerant circuit (R).
  • the carbon dioxide concentration in the interior air increases due to respiration of fruits, vegetables, and flowers. Selective execution of the first operation and the second operation can prevent erroneous determination of refrigerant leakage due to this respiration.
  • the following method for determining refrigerant leakage is performed while the cooling unit (U) is operating.
  • step ST11 the controller (100) determines whether the carbon dioxide concentration (C) is greater than a first value (Cs1).
  • the first value (Cs1) is the upper limit (e.g., 30%) of the control range of the carbon dioxide concentration in the adjustment device (50). If the carbon dioxide concentration (C) is greater than the first value (Cs1), in other words, if the carbon dioxide concentration (C) exceeds the control range of the adjustment device (50), there is an extremely high possibility that refrigerant is leaking from the refrigerant circuit (R). Therefore, in this case, in step ST18, the controller (100) causes the notification unit (120) to issue the first information. As a result, a user or the like can quickly learn that refrigerant has leaked from the refrigerant circuit (R) and can take prescribed measures.
  • the controller (100) causes the ventilation device (40) to perform a ventilation operation. Specifically, the controller (100) controls the opening/closing cover (45) of the ventilation device (40) to open the air supply passage (41) and the exhaust passage (42). The controller (100) then operates the internal fan (30). As a result, outside air is supplied to the internal space (3) through the air supply passage (41). At the same time, the outside air is discharged to the outside of the internal space (3) through the exhaust passage (42). As a result, the carbon dioxide concentration in the internal space (3) can be quickly reduced.
  • the ventilation device (40) preferably opens the air supply passage (41) and the exhaust passage (42) to their maximum extents.
  • the internal fan (30) preferably operates at its maximum airflow rate. This allows the carbon dioxide concentration in the internal air to be more quickly reduced.
  • step ST11 the carbon dioxide concentration (C) is equal to or less than the first value (Cs1)
  • step ST12 the controller (100) determines whether a first condition is met, which indicates that fruit, vegetables, or flowers are present in the interior space (3). This is because fruit, vegetables, and flowers emit carbon dioxide as they breathe, and the presence or absence of these plants affects the determination of refrigerant leakage. The first condition will be described in detail later.
  • step ST17 a first operation is performed. Specifically, in step ST17, the controller (100) determines whether the carbon dioxide concentration (C) is greater than a second value (Cs2).
  • the second value (Cs2) is a predetermined value that is smaller than the first value (Cs1) and greater than the carbon dioxide concentration in the atmosphere (e.g., 0.04%).
  • the second value (Cs2) is set to, for example, 0.1%. If the carbon dioxide concentration (C) is relatively high when no fruits, vegetables, or flowers are present in the interior space (3), there is a high possibility that refrigerant is leaking from the refrigerant circuit (R). Therefore, if the condition of step ST17 is met, operations related to measures to prevent refrigerant leakage are performed in steps ST18 and ST19.
  • step ST12 If it is determined in step ST12 that fruits, vegetables, or flowers are present, the process proceeds to step ST13.
  • step ST13 the controller (100) determines whether the adjustment device (50) is operating. Specifically, the controller (100) determines, for example, whether the adjustment device (50) is performing the first adjustment operation or the second adjustment operation. If the condition of step ST13 is met, the process proceeds to step ST14.
  • step ST14 a second operation is performed.
  • the controller (100) determines whether or not there is a refrigerant leak based on the operating state of the refrigerant circuit (R). Specifically, the controller (100) determines whether or not there is a refrigerant leak based on, for example, the pressure of the refrigerant in the refrigerant circuit (R), the temperature of the refrigerant in the refrigerant circuit (R), or the opening of the expansion valve (31).
  • Refrigerant pressure includes the high-pressure and low-pressure pressures of the refrigerant circuit (R).
  • the refrigerant pressure is detected by a pressure sensor. If refrigerant leaks from the refrigerant circuit (R), these pressures will drop. Therefore, a refrigerant leak can be determined based on the refrigerant pressure or a change in the refrigerant pressure.
  • the refrigerant temperature includes the condensation temperature (heat release temperature) and evaporation temperature of the refrigerant circuit (R).
  • the refrigerant temperature is detected by a temperature sensor. If refrigerant leaks from the refrigerant circuit (R), the refrigerant temperature will change suddenly. Therefore, a refrigerant leak can be determined based on the refrigerant temperature or changes in the refrigerant temperature.
  • the controller (100) controls the opening of the expansion valve (31) based on the suction superheat.
  • the suction superheat is likely to increase, and the opening of the expansion valve (31) is likely to increase. Therefore, refrigerant leakage can be determined based on the opening of the expansion valve (31) or a change in the opening of the expansion valve (31).
  • the controller (100) may determine refrigerant leakage based on the operating conditions of other refrigerant circuits (R), such as the degree of subcooling, intake superheat, and discharge superheat of the refrigerant circuit (R), and the rotation speed of the compressor (25).
  • R refrigerant circuits
  • steps ST18 and ST19 are taken to take measures to prevent the refrigerant leak.
  • step ST13 If the condition of step ST13 is not met, in other words, if it is determined that the adjustment device (50) is stopped, the process proceeds to step ST15.
  • step ST15 the second operation is executed, as in step ST14. If it is determined in step ST15 that refrigerant has leaked based on the operating state of the refrigerant circuit (R), operations related to measures to prevent refrigerant leakage are executed in steps ST18 and ST19.
  • step ST16 the controller (100) determines the refrigerant leakage on the condition that the rate of increase in the carbon dioxide concentration (C) is greater than the predetermined value ⁇ . If the condition of step ST16 is satisfied, then in steps ST18 and ST19, operations related to measures to prevent refrigerant leakage are executed. Therefore, if refrigerant suddenly leaks from the refrigerant circuit (R), this can be quickly detected and predetermined measures can be taken.
  • step ST12 Determination of Presence or Absence of Fruits, Vegetables, or Flowers
  • the controller (100) determines whether or not a first condition is satisfied, which indicates that fruits, vegetables, or flowers are present in the internal space (3). The details of the determination of the first condition will be described in detail with reference to FIG. 6.
  • step ST31 the controller (100) determines whether the adjustment device (50) is operating. If the adjustment device (50) is performing an adjustment operation, the process proceeds to step ST35, where the controller (100) determines that fruit, vegetables, or flowers are present in the internal space (3), i.e., the first condition is met. This is because the adjustment device (50) operates to maintain the freshness of fruit, vegetables, or flowers in the internal space (3), and is not normally operated when fruit, vegetables, or flowers are not being stored.
  • step ST32 the controller (100) checks the input information.
  • the input information is input to the controller (100) by the user operating the operation unit (110).
  • the input information includes information regarding the type of object (storage item) to be stored in the internal space (3).
  • the controller (100) references the input information and checks whether the type of storage item is fruit, vegetables, or flowers. In other words, the controller (100) determines whether the information indicates that the storage item in the internal space (3) is fruit, vegetables, or flowers. If the type of storage item in the input information is fruit, vegetables, or flowers and the condition of step ST32 is met, the controller (100) determines in step ST35 that fruit, vegetables, or flowers are present in the internal space (3).
  • step ST33 the controller (100) determines whether the set temperature (Ts) of the air inside the storage compartment is greater than the first temperature (T1).
  • the set temperature (Ts) of the air inside the storage compartment is a temperature set by a user or the like operating the operation unit (110), and corresponds to the target temperature of the air inside the storage compartment.
  • the first temperature (T1) is a predetermined temperature lower than 0°C, for example, -10°C.
  • the first temperature (T1) can be said to be the minimum temperature required to maintain the quality of fruits, vegetables, and flowers.
  • step ST33 if the set temperature (Ts) of the internal air is equal to or lower than the first temperature (T1) (NO in step ST33), the process proceeds to step ST36, and the controller (100) determines that no fruits, vegetables, or flowers are present in the internal space (3).
  • step ST34 the controller (100) determines whether the rate of decrease in the oxygen concentration in the interior space (3) is greater than a predetermined value ⁇ .
  • the oxygen concentration is detected by the oxygen sensor (64). If fruit, vegetables, or flowers are present in the interior space (3), the oxygen in the interior space (3) is consumed by the fruit, vegetables, or flowers, causing the oxygen concentration to decrease. Compared to the carbon dioxide concentration, the oxygen concentration in the interior space (3) is not significantly affected by refrigerant leakage. Therefore, if the condition in step ST34 is met, the process proceeds to step ST35, where the controller (100) determines that fruit, vegetables, or flowers are present in the interior space (3). If the condition in step ST34 is not met, the process proceeds to step ST36, where the controller (100) determines that fruit, vegetables, or flowers are not present in the interior space (3).
  • the controller (100) operates the internal fan (30) in step ST52. This circulates the internal air in the internal space (3).
  • the airflow rate of the internal fan (30) is preferably maximum.
  • step ST54 the controller (100) causes the notification unit (120) to issue the first information. Then, in step ST55, the controller (100) causes the ventilation device (40) to perform a ventilation operation.
  • the controller (100) when the container refrigeration unit (10) is switched from the OFF state to the ON state, the controller (100) operates the internal fan (30) and determines whether or not there is a refrigerant leak based on the detected value of the carbon dioxide sensor (63). Therefore, if there is a refrigerant leak while the container refrigeration unit (10) is in the OFF state, this can be detected as quickly as possible.
  • the interior space (3) of the container refrigeration unit (10) may contain objects that consume oxygen to breathe, such as fruits, vegetables, and flowers. When these objects breathe, the carbon dioxide concentration increases. Therefore, even if there is no refrigerant leak, it may be erroneously determined that there is a refrigerant leak based on the sensor detection value.
  • the controller (100) selectively executes a first operation for determining whether a refrigerant leaks based on the detection value of the sensor (63) and a second operation for determining whether a refrigerant leaks based on the operating state of the refrigerant circuit (R).
  • the controller (100) determines whether a refrigerant leaks based on the operating state of the refrigerant circuit (R), and is therefore not affected by the respiration of the fruits, vegetables, or flowers.
  • By executing the second operation it is possible to determine whether a refrigerant leaks without being affected by the respiration of the fruits, vegetables, or flowers.
  • the first operation directly detects whether a refrigerant leaks, and therefore it is possible to quickly determine whether a refrigerant leaks.
  • By selectively executing these two operations it is possible to quickly determine whether a refrigerant leaks while suppressing erroneous determinations of a refrigerant leak.
  • the container refrigeration system (10) includes an adjustment device (50) that performs an adjustment operation to adjust the composition of air in the interior space (3).
  • the controller (100) determines that refrigerant has leaked when a second condition is met in which the detected value of the sensor (63) is greater than a control range of the carbon dioxide concentration in the interior space (3) in the adjustment operation.
  • the first condition includes a condition that the regulator (50) is in the regulation operation (step ST31). This is because, when the regulator (50) is in the regulation operation, there is a high possibility that fruits, vegetables, or flowers are present in the internal space (3).
  • the first condition includes a condition that the set temperature of the air in the interior space (3) is higher than a predetermined temperature that is lower than 0°C (step ST33). This is because when fruits, vegetables, or flowers are stored in the interior space (3), the set temperature is likely to be relatively high in order to maintain their quality.
  • the first condition includes a condition that the rate of decrease of the oxygen concentration in the interior space (3) is greater than a predetermined value ⁇ (step ST34). This is because if fruits, vegetables, or flowers are present in the interior space (3), they will consume oxygen in the interior space (3), increasing the rate of decrease of the oxygen concentration.
  • the first condition includes a condition in which information indicating that the items stored in the internal space (3) are fruits, vegetables, or flowers has been input to the controller (100) (step ST32). When this information is input, this is because fruits, vegetables, or flowers are normally stored in the internal space (3).
  • the controller (100) operates the internal fan (30) and determines whether or not there is a refrigerant leak based on the detected value of the sensor (63). Therefore, if there is a refrigerant leak when the container refrigeration unit (10) is in the OFF state, this can be determined promptly.
  • the controller (100) determines whether or not there is a refrigerant leak based on the pressure or temperature of the refrigerant in the refrigerant circuit (R) or the opening of the expansion valve (31) serving as an expansion mechanism. These determinations enable the controller (100) to determine whether or not there is a refrigerant leak, without being affected by breathing.
  • the first condition indicating the presence of fruits, vegetables or flowers in the interior space (3) includes at least one of the following conditions A to C.
  • Condition B is a condition in which the amount of moisture generated in the internal space (3) is equal to or greater than a predetermined value.
  • the controller (100) estimates the amount of moisture generated in the internal space (3) based on the amount of water drained from the drain pan that receives water generated in the internal space (3).
  • the controller (100) may also estimate this amount of moisture based on the humidity of the air inside the internal space (3).
  • Condition C is a condition indicating that the cooling load of the interior space (3) has increased. If fruits, vegetables, or flowers are present in the interior space (3), the cooling load increases due to the heat of respiration. By setting an increase in cooling load as the first condition, the presence of fruits, vegetables, or flowers can be determined.
  • the increase in cooling load is obtained, for example, based on data including the current output of the cooling unit (U) and a previously determined output of the cooling unit (U).
  • the output here refers to the rotation speed of the compressor (25) and the power consumption of the cooling unit (U).
  • the data includes outputs corresponding to the outside air temperature, the inside temperature, or each set temperature.
  • the controller (100) obtains a comparison output based on the current outside air temperature, the inside temperature, and the set temperature.
  • the controller (100) obtains the increase in cooling load due to the heat of respiration, for example, from the difference between the current output of the cooling unit (U) and the comparison output.
  • the container refrigeration system (10) of the third modification controls the adjustment device (50) instead of the ventilation device (40) in the ventilation operation of step ST19 in Fig. 5 and step ST55 in Fig. 7.
  • the controller (100) controls the adjustment device (50) so that outside air is introduced into the internal space (3).
  • the controller (100) preferably controls the adjustment device (50) so that the internal air is discharged to the outside.
  • the adjustment device (50) is an example of a ventilation unit.
  • the refrigeration unit may not be a container refrigeration unit, but may be a stationary refrigeration unit used to cool the interior of a warehouse or the like.
  • the container (1) does not have to be for marine transport, but may be for land transport, transported by vehicle such as a trailer or by rail.
  • the controller (100) may be physically separated from the container refrigeration system (10).
  • the controller (100) constitutes a server device connected to the cooling unit (U) via a network.
  • the refrigeration system constitutes a refrigeration system having the cooling unit (U) and the controller (100).
  • the controller (100) may be provided in the adjustment device (50) or in the operation unit (110).
  • the expansion mechanism does not have to be an expansion valve; it can also be a capillary tube or an expander.
  • the present disclosure is useful for container refrigeration systems.
  • Container refrigeration units refrigeration units
  • Compressor External heat exchanger (radiator)
  • Internal heat exchanger evaporator
  • Interior fan 31
  • Expansion valve expansion mechanism
  • Ventilation equipment ventilation unit
  • Adjustment device ventilation unit
  • Carbon dioxide sensor sensor

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Abstract

制御器(100)は、センサ(63)の検出値に基づき二酸化炭素冷媒の漏洩を判定する第1動作と、冷媒回路(R)の運転状態に基づき二酸化炭素冷媒の漏洩を判定する第2動作とを選択的に実行する。

Description

冷凍装置、冷媒漏洩判定方法、およびプログラム
 本開示は、冷凍装置、冷媒漏洩判定方法、およびプログラムに関する。
 特許文献1は、冷媒として二酸化炭素を用いて冷凍サイクルを行う冷凍装置が開示されている。冷凍装置は、コンテナ内の二酸化炭素濃度を検知するセンサを有する。冷凍装置の冷媒回路から冷媒が漏洩し、センサの検出値が所定値より大きくなると、表示装置がそのことを作業者に知らせる。
特表2011-510294号公報
 冷凍装置の庫内には、青果物や花卉のように酸素を消費して呼吸をする対象物が貯蔵されることがある。これらの対象物が呼吸をすると、庫内空間の二酸化炭素濃度が上昇する。このため、冷媒回路から冷媒が漏洩していないにもかかわらず、センサの検出値に基づき冷媒が漏洩した、と誤って判定される可能性がある。
 本開示の目的は、青果物や花卉の呼吸に伴い冷媒の漏洩を誤って判定してしまうことを抑制することである。
 第1の態様は、冷凍装置を対象とする。冷凍装置は、圧縮機(25)と、放熱器(26)と、膨張機構(31)と、蒸発器(29)とを有し、二酸化炭素を冷媒として冷凍サイクルを行う冷媒回路(R)と、蒸発器(29)によって冷却される庫内空間(3)の二酸化炭素濃度を検出するセンサ(63)と、制御器(100)とを備える。制御器(100)は、センサ(63)の検出値に基づき冷媒の漏洩を判定する第1動作と、冷媒回路(R)の運転状態に基づき冷媒の漏洩を判定する第2動作とを選択的に実行する。
 第1の態様では、制御器(100)は、第1動作と第2動作とを選択的に実行する。第2動作では、制御器(100)は、冷媒回路(R)の運転状態に基づき冷媒の漏洩を判定するので、青果物や花卉の呼吸の影響を受けない。したがって、所定の条件に応じて、第2動作を実行することで、青果物や花卉の呼吸の影響を受けずに冷媒の漏洩を判定できる。
 第2の態様は、第1の態様において、制御器(100)は、庫内空間(3)に青果物または花卉が存在することを示す第1条件が成立するか否かを判定する。制御器(100)は、第1条件が成立するとき、第2動作を行い、第1条件が成立しないとき、第1動作を行う。
 第2の態様では、制御器(100)は、庫内空間(3)に青果物や花卉が存在することを示す第1条件が成立するときに、第2動作を行う。このため、青果物や花卉の呼吸の影響を受けずに冷媒の漏洩を判定できる。
 制御器(100)は、第1条件が成立しないとき、すなわち庫内空間(3)に青果物や花卉が存在しないときに、第1動作を行う。この場合、庫内空間(3)では、青果物や花卉の呼吸により二酸化炭素濃度が上昇しないので、センサ(63)によって冷媒の漏洩を速やかに判定できる。
 第3の態様は、第2の態様において、庫内空間(3)の空気の組成を調節する調節動作を行う調節装置(50)を備える。
 第3の態様では、調節装置(50)によって庫内空間(3)の空気の組成を調節できる。
 第4の態様は、第3の態様において、制御器(100)は、センサ(63)の検出値が、調節動作における庫内空間(3)の二酸化炭素濃度の制御範囲より大きい第2条件が成立するとき、冷媒が漏洩したと判定する。
 第4の態様では、センサ(63)の検出値が、調節動作における二酸化炭素濃度の制御範囲より大きい場合に、制御器(100)は、冷媒が漏洩したと判定する。庫内空間(3)の二酸化炭素濃度が調節動作の制御範囲を超える場合、冷媒が漏洩した可能性が極めて高いからである。
 第5の態様は、第3または第4の態様において、第1条件は、調節装置(50)が調節動作中である条件を含む。
 第5の態様では、庫内空間(3)に青果物または花卉が存在することを示す第1条件として、調節装置(50)が調節動作中である条件が用いられる。調節装置(50)が調節動作を行う場合、庫内空間(3)に青果物や花卉が存在する可能性が高いからである。
 第6の態様は、第2~第5のいずれか1つの態様において、第1条件は、庫内空間(3)の空気の設定温度が0℃より小さい所定温度より大きい条件を含む。
 第6の態様では、庫内空間(3)に青果物または花卉が存在することを示す第1条件として、庫内空間(3)の空気の設定温度が0℃より低い所定温度より高い条件が用いられる。庫内空間(3)に青果物や花卉が貯蔵される場合、これらの品質を維持するために、設定温度を比較的高くする可能性が高いからである。
 第7の態様は、第2~第6のいずれか1つの態様において、第1条件は、庫内空間(3)の酸素濃度の減少速度が所定値より大きい条件を含む。
 第7の態様では、庫内空間(3)に青果物または花卉が存在することを示す第1条件として、庫内空間(3)の酸素濃度の減少速度が所定値より大きい条件が用いられる。庫内空間(3)に青果物や花卉が存在する場合、これらが庫内空間(3)の酸素を消費し、酸素濃度の減少速度が大きくなるからである。
 第8の態様は、第2~第7のいずれか1つの態様において、第1条件は、庫内空間(3)の貯蔵物が青果物または花卉であることを示す情報が制御器(100)に入力された条件、または庫内空間(3)のエチレン濃度が所定値以上である条件、または庫内空間(3)で発生した水分量が所定値以上であることを示す条件、または庫内空間(3)の冷却負荷が増大したことを示す条件を含む。
 第8の態様では、第1条件は、庫内空間(3)の貯蔵物が青果物または花卉であることを示す情報が制御器(100)に入力された条件を含む。この情報が入力される場合、庫内空間(3)に青果物や花卉が貯蔵されているからである。
 第1条件は、庫内空間(3)のエチレン濃度が所定値以上である条件を含む。庫内空間(3)に青果物が存在する場合、庫内空間(3)のエチレン濃度が上昇するからである。
 第1条件は、庫内空間(3)で発生した水分量が所定値以上であることを示す条件を含む。庫内空間(3)の青果物や花卉が呼吸すると、庫内空間(3)で水分が発生するからである。
 第1条件は、庫内空間(3)の冷却負荷が増大したことを示す条件を含む。庫内空間(3)の青果物や花卉が呼吸すると、庫内空間(3)で呼吸熱が発生し、庫内空間(3)の冷却負荷が増大するからである。
 第9の態様は、第3~第5のいずれか1つにおいて、制御器(100)は、調節装置(50)が調節動作を行っていないときに、センサ(63)の検出値の上昇速度が所定値より大きいと、冷媒が漏洩したと判定する。
 第9の態様では、制御器(100)は、調節動作が行われておらず、且つセンサ(63)で検出した二酸化炭素濃度の上昇速度が所定値より大きいと、冷媒が漏洩したと判定する。調節動作が行われていないときに、冷媒が漏洩すると、二酸化炭素濃度が急激に上昇するからである。
 第10の態様では、第1~第9のいずれか1つの態様において、冷凍装置(10)は、庫内空間(3)の空気を搬送する庫内ファン(30)をさらに備える。制御器(100)は、冷凍装置(10)がOFF状態からON状態になるときに、庫内ファン(30)を運転させ、センサ(63)の検出値に基づき冷媒の漏洩を判定する。
 第10の態様では、冷凍装置(10)がOFF状態からON状態になると、庫内ファン(30)が運転され、庫内空間(3)の庫内空気が攪拌される。制御器(100)は、このような状況下で、センサ(63)の検出値に基づき冷媒の漏洩を判定する。したがって、冷凍装置(10)がOFF状態であるときに、冷媒回路(R)の冷媒が漏洩した場合にも、このことを速やかに判定できる。
 第11の態様は、第1~第10のいずれか1つの態様において、制御器(100)は、第2動作において、冷媒回路(R)の冷媒の圧力、冷媒回路(R)の冷媒の温度、または膨張機構としての膨張弁(31)の開度に基づき、冷媒の漏洩を判定する。
 第11の態様では、このような冷媒回路(R)の運転状態に関する指標に基づき、青果物や花卉の呼吸の影響を受けずに、冷媒漏洩を判定できる。
 第12の態様は、第1~第11のいずれか1つの態様において、冷凍装置は、庫内空間(3)を換気する換気動作を行う換気ユニット(40,50)をさらに備える。制御器(100)は、冷媒の漏洩が判定されると、換気ユニット(40,50)の換気動作を実行させる。
 第12の態様では、冷媒の漏洩が判定されたときに、換気ユニット(40,50)が換気動作を行うので、庫内空間(3)の二酸化炭素濃度を速やかに低減できる。
 第13の態様は、圧縮機(25)と、放熱器(26)と、膨張機構(31)と、蒸発器(29)とを有し、二酸化炭素を冷媒として冷凍サイクルを行う冷媒回路(R)と、蒸発器(29)によって冷却される庫内空間(3)の二酸化炭素濃度を検出するセンサ(63)とを備えた冷凍装置の冷媒漏洩判定方法である。冷媒漏洩判定方法は、センサ(63)の検出値に基づき冷媒の漏洩を判定する第1動作と、冷媒回路(R)の運転状態に基づき冷媒の漏洩を判定する第2動作とを選択的に実行する。
 第14の態様は、コンピュータに、第13の態様の冷媒漏洩判定方法を実行させるためのプログラムである。
図1は、実施形態に係るコンテナ用冷凍装置を前面から見る斜視図である。 図2は、コンテナ用冷凍装置の縦断面図である。 図3は、コンテナ用冷凍装置の主要機器のブロック図である。 図4は、コンテナ用冷凍装置の配管系統図である。 図5は、冷媒漏洩判定方法の基本制御のフローチャートである。 図6は、第1条件の判定方法のフローチャートである。 図7は、コンテナ用冷凍装置をON状態とするときに冷媒漏洩判定方法のフローチャートである。 図8は、変形例2に係る冷媒漏洩判定方法の基本制御のフローチャートである。
 以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示される実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想を逸脱しない範囲内で各種の変更が可能である。各図面は、本開示を概念的に説明するためのものであるから、理解容易のために必要に応じて寸法、比又は数を誇張又は簡略化して表す場合がある。
 (1)コンテナ用冷凍装置の全体構成
  コンテナ用冷凍装置(10)について説明する。図1および図2に示すように、コンテナ用冷凍装置(10)は、コンテナ(1)に設けられる。コンテナ(1)は、海上輸送に用いられる。コンテナ(1)は、その内部の空気を冷却する冷凍コンテナである。コンテナ(1)は、コンテナ本体(2)と、コンテナ用冷凍装置(10)とを有する。コンテナ本体(2)は、対象物を貯蔵する。対象物は、青果物や花卉を含む。本実施形態のコンテナ用冷凍装置(10)は、コンテナ(1)の内部の空気の組成を調節する機能を有する。
 図2に示すように、コンテナ本体(2)の前面には、前面開口(4)が形成される。コンテナ用冷凍装置(10)は、前面開口(4)を塞ぐように、コンテナ本体(2)に取り付けられる。コンテナ用冷凍装置(10)は、冷却ユニット(U)と、換気装置(40)と、調節装置(50)とを有する。冷却ユニット(U)は、コンテナ本体(2)の庫内空間(3)の空気を冷却する。換気装置(40)は、庫内空間(3)を換気する。調節装置(50)は、庫内空間(3)の空気の組成を調節する。
 (2)冷却ユニット
 冷却ユニット(U)は、ケーシング(11)と、庫内ファン(30)と、庫外ファン(27)と、冷媒回路(R)とを有する。冷媒回路(R)は、主として、圧縮機(25)と、庫外熱交換器(26)と、膨張機構としての膨張弁(31)と、庫内熱交換器(29)とを有する。冷媒回路(R)は、二酸化炭素を冷媒として冷凍サイクルを行う。
 (2-1)ケーシング
 ケーシング(11)は、コンテナ本体(2)の前面開口(4)の蓋を構成する。ケーシング(11)は、ケーシング本体(12)と仕切板(13)とを有する。ケーシング本体(12)は、庫外空間(5)と、庫内空間(3)とを仕切る。仕切板(13)は、ケーシング(11)の背面側(後側)に位置する。
 図2に示すように、ケーシング本体(12)は、平板部(12a)と凹部(12b)とを有する。平板部(12a)は、ケーシング(11)の前面開口(4)と略面一になるようにケーシング本体(12)の上部に形成される。図1に示すように、平板部(12a)には、点検窓(22)が設けられる。点検窓(22)は、平板部(12a)の右寄りの部分に配置される。点検窓(22)は、ケーシング本体(12)の内部を確認するための透明の窓である。
 凹部(12b)は、ケーシング(11)の下部に形成される。凹部(12b)は、平板部(12a)の下端から後方に向かって凹んでいる。凹部(12b)の前側には、庫外収容空間(14)が形成される。凹部(12b)の上方であって平板部(12a)と仕切板(13)との間には、庫内収容空間(15)が形成される。凹部(12b)の下端は、底板(12c)を構成する。底板(12c)は、ケーシング本体(12)の左右の両端に亘って延びている。
 (2-2)仕切板および空気通路
 図2に示すように、仕切板(13)は、凹部(12b)の後側に位置する板状の部材である。仕切板(13)は、凹部(12b)の後面と所定の間隔を置くように上下方向に延びている。ケーシング本体(12)と仕切板(13)との間には、庫内空気が流れる内部通路(16)が形成される。仕切板(13)の上端とコンテナ本体(2)の上壁(2a)との間には、流入口(20)が形成される。流入口(20)は、庫内空間(3)と内部通路(16)の流入端とを連通する。仕切板(13)の下端とコンテナ本体(2)の下壁(2b)との間には、流出口(21)が形成される。流出口(21)は、庫内空間(3)と内部通路(16)の流出端とを連通する。
 (2-3)庫外の機器
 圧縮機(25)は、ケーシング(11)の底板(12c)の上に設置される。圧縮機(25)は、庫外収容空間(14)の下部寄りに配置される。圧縮機(25)は、庫外収容空間(14)の右寄りに配置される。
 庫外ファン(27)は、庫外収容空間(14)における上部寄りに位置する。庫外ファン(27)は、プロペラファンによって構成される。図2に示すように、庫外ファン(27)の裏側には、庫外空気が流れる外部通路(28)が形成される。
 庫外熱交換器(26)は、庫外収容空間(14)において、圧縮機(25)の上側に配置される。庫外熱交換器(26)は、外部通路(28)に位置する。庫外熱交換器(26)は、フィンアンドチューブ式の熱交換器である。
 (2-4)庫内の機器
 庫内収容空間(15)には、庫内熱交換器(29)と、庫内ファン(30)とが設けられる。庫内熱交換器(29)は、ケーシング本体(12)と仕切板(13)とに亘るようにケーシング(11)に支持される。庫内熱交換器(29)は、フィンアンドチューブ式の熱交換器である。
 (2-5)冷媒回路
 図4に示すように、冷却ユニット(U)は、冷媒回路(R)を有する。圧縮機(25)は、吸入した冷媒を圧縮する。圧縮機(25)は、圧縮した冷媒を吐出する。圧縮機(25)の吐出部には、吐出管(32)が接続される。圧縮機(25)の吸入部には、吸入管(33)が接続される。吸入管(33)には、アキュムレータ(34)が設けられる。アキュムレータ(34)は、液冷媒を貯める容器である。
 庫外熱交換器(26)は、その内部を流れる冷媒と、庫外空気とを熱交換させる。庫外熱交換器(26)のガス端は、吐出管(32)と連通する。庫外熱交換器(26)の液端は、液管(35)を介して庫内熱交換器(29)の液端と接続する。庫外熱交換器(26)は、冷媒が空気へ放熱する放熱器(凝縮器)として機能する。
 膨張弁(31)は、液管(35)に設けられる。膨張弁(31)は、高圧冷媒を低圧冷媒まで減圧する膨張機構である。膨張弁(31)は、開度が調整可能な電子膨張弁である。膨張機構は、キャピラリーチューブや、膨張機であってもよい。液管(35)における庫外熱交換器(26)と膨張弁(31)との間には、レシーバ(36)が設けられる。レシーバ(36)は、冷媒回路(R)の余剰の冷媒を貯める容器である。
 庫内熱交換器(29)は、その内部を流れる冷媒と、庫内空気とを熱交換させる。庫内熱交換器(29)のガス端は、吸入管(33)と連通する。庫内熱交換器(29)は、冷媒が空気から吸熱する蒸発器として機能し、庫内空間(3)の庫内空気を冷却する。
 (3)換気装置
 換気装置(40)は、コンテナ本体(2)の庫内空間(3)を換気する換気動作を行う。本実施形態の換気装置(40)は、庫外空気を庫内空間(3)に供給する給気の機能と、庫内空気を庫外空間(5)へ排出する排気の機能とを有する。
 図1に示すように、換気装置(40)は、ケーシング本体(12)の平板部(12a)の左寄りの部分に配置される。図2に示すように、換気装置(40)は、ケーシング本体(12)の前面に形成される換気取付口(6)に設けられる。換気取付口(6)は、ケーシング本体(12)を前後に貫通する。
 換気装置(40)の内部には、給気通路(41)と排気通路(42)とが形成される。給気通路(41)および排気通路(42)は、庫内空間(3)と庫外空間(5)とを連通する。具体的には、給気通路(41)の流入端は、庫外空間(5)と連通する。給気通路(41)の流出端は、内部通路(16)における庫内ファン(30)の一次側(上流側)と連通する。排気通路(42)の流入端は、内部通路(16)における庫内ファン(30)の二次側(下流側)と連通する。排気通路(42)の流出端は、庫外空間(5)と連通する。
 換気装置(40)は、換気ファンを有する。換気ファンは、上述した庫内ファン(30)によって構成される。本実施形態の庫内ファン(30)は、換気装置(40)と冷却ユニット(U)に兼用される。庫内ファン(30)が駆動されると、庫外空間(5)の庫外空気が給気通路(41)を通じて庫内空間(3)へ供給される。同時に、庫内空間(3)の庫内空気が排気通路(42)を通じて庫外空間(5)へ排出される。
 給気通路(41)における庫外空間(5)側の端部には、給気連通口(41a)が形成される。排気通路(42)における庫外空間(5)側の端部には、排気連通口(42a)が形成される。
 図2に示すように、換気装置(40)は、モータ(43)と、モータ(43)に回転駆動される駆動軸(44)と、駆動軸(44)に連結する開閉蓋(45)とを有する。モータ(43)は、ステッピングモータで構成される。駆動軸(44)は、モータ(43)に直接連結される。
 開閉蓋(45)は、駆動軸(44)の前側に設けられる。開閉蓋(45)は、駆動軸(44)の軸心を中心として回転可能に構成される。開閉蓋(45)は、その回転角度に応じて給気通路(41)および排気通路(42)を開閉する。開閉蓋(45)の回転角度が、閉位置から全開位置までの間で調節されることで、給気通路(41)および排気通路(42)の開度が調節され、さらには換気装置(40)の換気量が調節される。
 (4)調節装置
 調節装置(50)は、庫内空間(3)の空気の組成を調節する。具体的には、調節装置(50)は、庫内空間(3)の空気の酸素濃度、二酸化炭素濃度、および窒素濃度を調節する調節動作を行う。図2に模式的に示すように、調節装置(50)は、ケーシング(11)の庫外収容空間(14)に配置される。調節装置(50)は、供給路(51)と、排気路(52)と、エアポンプ(53)と、PSA装置(54)とを有する。
 供給路(51)は、庫外空気を庫内空間(3)に導入するための流路である。供給路(51)の流入端は、庫外空間(5)に開口する。供給路(51)の流出端は、庫内空間(3)に連通する。排気路(52)は、PSA装置(54)からの空気を庫外空間(5)に排出するための流路である。
 供給路(51)には、エアポンプ(53)とPSA装置(54)とが設けられる。エアポンプ(53)は、空気を搬送する搬送部である。エアポンプ(53)は、空気を加圧する加圧部、および空気を減圧する減圧部である。
 PSA装置(54)は、空気の組成を調節するための調節部本体である。PSA装置(54)は、2つの吸着部を有する。吸着部は、空気中の窒素を吸着する吸着剤が充填された吸着塔である。吸着剤は例えばゼオライトである。調節部本体は、例えばガス分離膜装置であってもよい。
 エアポンプ(53)は、2つの吸着部の一方を加圧し、他方を減圧する。加圧された吸着部では、空気中の窒素が吸着剤に吸着されることで、庫外空気より窒素濃度が低く酸素濃度が高い酸素濃縮空気が生成される。減圧された吸着部では、吸着剤から窒素が脱離することで、庫外空気より窒素濃度が高く酸素濃度が低い窒素濃縮空気が生成される。酸素濃縮空気は、排気路(52)を通じて庫外空間(5)に排出される。窒素濃縮空気は、供給路(51)を通じて庫内空間(3)に供給される。これにより、庫内空間(3)の酸素濃度が調節される。
 (5)その他の構成
 (5-1)センサ
 コンテナ用冷凍装置(10)は、複数のセンサを有する。図2および図3に示すように、複数のセンサは、庫内温度センサ(61)と、庫外温度センサ(62)と、二酸化炭素センサ(63)と、酸素センサ(64)とを含む。
 庫内温度センサ(61)は、コンテナ(1)内の庫内空気の温度を検出する。庫内温度センサ(61)は、内部通路(16)における庫内ファン(30)よりも空気流れの上流側に配置される。庫内温度センサ(61)は、内部通路(16)の流入口(20)付近に配置される。
 庫外温度センサ(62)は、コンテナ(1)外の庫外空気の温度を検出する。庫外温度センサ(62)は、外部通路(28)における庫外熱交換器(26)よりも空気流れの上流側に配置される。庫外温度センサ(62)は、外部通路(28)の流入口付近に配置される。
 二酸化炭素センサ(63)は、庫内空間(3)の二酸化炭素濃度を検出する。二酸化炭素センサ(63)は、内部通路(16)に配置される。二酸化炭素センサ(63)は、内部通路(16)における庫内ファン(30)よりも空気流れの上流側に配置される。二酸化炭素センサ(63)は、内部通路(16)の上部に配置される。二酸化炭素センサ(63)は、内部通路(16)における庫内ファン(30)よりも空気流れの下流側に配置されてもよい。二酸化炭素センサ(63)は、内部通路(16)の下部に配置されてもよい。二酸化炭素センサ(63)は、例えば非分散型赤外線方式(NDIR:non dispersive infrared)のセンサで構成される。
 酸素センサ(64)は、庫内空間(3)の酸素濃度を検出する。酸素センサ(64)は、内部通路(16)に配置される。酸素センサ(64)は、例えば内部通路(16)における庫内ファン(30)よりも空気流れの上流側に配置される。酸素センサ(64)は、内部通路(16)における庫内ファン(30)よりも空気流れの下流側に配置されてもよい。酸素センサ(64)は、例えばジルコニア式のセンサで構成される。
 (5-2)制御部
 図3に示すように、コンテナ用冷凍装置(10)は、制御器(100)を有する。制御器(100)は、冷却ユニット(U)、換気装置(40)、および調節装置(50)を制御する。制御器(100)は、マイクロプロセッサ(Micro Processor)、電気回路、電子回路を含む。マイクロプロセッサは、CPU(Central Processing Unit)、メモリ、通信インターフェース、アナログ入出力、および接点入出力インターフェースを含む。メモリには、CPUが実行するための各種のプログラム、およびプログラムが使用するデータが記憶されている。
 制御器(100)は、冷却ユニット(U)の各機器を制御する。具体的には、制御器(100)は、圧縮機(25)の回転数、庫内ファン(30)の回転数、庫外ファン(27)の回転数、膨張弁(31)の開度などを制御する。制御器(100)は、換気装置(40)のモータ(43)を制御する。制御器(100)は、換気装置(40)の給気通路(41)や排気通路(42)の開度を調節し、さらには換気装置(40)の換気量を調節する。制御器(100)は、調節装置(50)のエアポンプ(53)およびPSA装置(54)を制御する。
 (5-3)操作部
 図3に示すように、コンテナ用冷凍装置(10)は、操作部(110)を有する。操作部(110)は、例えばコンテナ用冷凍装置(10)に設けられるタッチパネル、リモートコントローラ、スイッチなどで構成される。操作部(110)は、ネットワークを介してコンテナ用冷凍装置(10)と接続する通信端末であってもよい。ユーザが操作部(110)を操作することで、コンテナ用冷凍装置(10)の運転モードを切り換えたり、各運転モードの設定値を変更したりできる。設定値は、庫内空気の温度の目標値、庫内空気の酸素濃度の目標値、庫内空気の二酸化炭素濃度の目標値を含む。
 (5-4)報知部
 図3に示すように、コンテナ用冷凍装置(10)は、報知部(120)を備える。報知部(120)は、所定の情報をユーザに知らせる。所定の情報は、冷媒回路(R)の冷媒が漏洩したことを示す第1情報を含む。報知部(120)は、ディスプレイ、スピーカ、あるいは第1情報を他の端末に送信する通信装置を含む。冷媒が漏洩したことを制御器(100)が判定すると、報知部(120)は第1情報を発報する。
 (6)運転動作
 (6-1)冷却運転
 コンテナ用冷凍装置(10)は、冷却運転を行う。冷却運転は、ユーザなどが操作部(110)を操作するにより実行される。
 冷却運転時には、圧縮機(25)で圧縮された冷媒が、庫外熱交換器(26)で凝縮し、膨張弁(31)で減圧され、庫内熱交換器(29)で蒸発する冷凍サイクルが行われる。庫内空間(3)から内部通路(16)に流出した空気は、蒸発器として機能する庫内熱交換器(29)で冷却される。冷却された空気は、庫内空間(3)に送られる。
 冷却運転では、制御器(100)は、庫内空気の温度が目標温度に至るように、圧縮機(25)を制御する。庫内空気の温度が目標温度(サーモオフ温度、例えば-18℃)に至ると、制御器(100)は、圧縮機(25)を停止させる。その結果、庫内熱交換器(29)が実質的に停止状態(サーモオフ状態)になる。その後、庫内空気の温度が目標温度より高い所定温度(サーモオン温度、例えば-16℃)に至ると、制御器(100)は、圧縮機(25)を運転させ、庫内熱交換器(29)を蒸発器として機能させる。制御器(100)は、庫内熱交換器(29)の蒸発温度を調節するように圧縮機(25)の回転数を制御する。その結果、庫内空気の温度が所定の目標範囲に維持される。
 (6-2)調節動作
 調節装置(50)は、庫内空間(3)の庫内空気の組成を調節する調節動作を行う。本実施形態の調節装置(50)は、庫内空気の酸素濃度と二酸化炭素濃度を調節する。調節動作は、上述した冷却運転と同時に実行される。調節動作は、第1調節動作および第2調節動作を含む。第1調節動作は、庫外空気の窒素を濃縮させた後、窒素濃縮空気を庫内空間(3)に供給する動作である。第2調節動作は、庫外空気をそのまま庫内空間(3)に供給する動作である。以下では、庫内空気の酸素濃度の制御範囲が4%~6%であり、庫内空気の二酸化炭素濃度の制御範囲が1%~30%である場合を例に、調湿動作について説明する。これらの制御範囲の制御値は、ユーザが操作部(110)を操作することにより設定される設定値である。
 コンテナ(1)に青果物や花卉などの対象物を積み込む作業が完了した時点において、庫内空気の組成は、大気の組成(窒素濃度:78%、酸素濃度:21%、二酸化炭素濃度:0.04%)と実質的に同じである。そこで、この時点では、制御器(100)は、庫内空気の酸素濃度を低下させるために、第1調節動作を実行させる。第1調節動作では、窒素濃縮空気が庫内空間に供給される。その結果、庫内空気の酸素濃度が低下する。
 庫内空気の酸素濃度が制御範囲の上限値(6%)に至ると、制御器(100)は、調節装置(50)の第1調節動作を終了させる。その結果、庫内空間(3)の青果物や花卉が呼吸することによって、庫内空気の酸素濃度が次第に低下する。同時に、庫内空気の二酸化炭素濃度が次第に上昇する。
 調節装置(50)の停止時において、庫内空気の二酸化炭素濃度が制御範囲の上限値(30%)に至ると、制御器(100)は、調節装置(50)の第1調節動作を実行させる。その結果、窒素濃縮空気が庫内空間(3)に供給され、庫内空気の二酸化炭素濃度が低下する。
 調節装置(50)の第1調節動作中において、庫内空気の二酸化炭素濃度が制御範囲の下限値(1%)に至ると、制御器(100)は、調節装置(50)の第1調節動作を終了させる。また、調節装置(50)の第1調節動作中において、庫内空気の酸素濃度が制御範囲の下限値(4%)に至ると、制御器(100)は、調節装置(50)の第2調節動作を実行させる。その後、庫内空気の酸素濃度が制御範囲の上限値(6%)に達すると、調節装置(50)は、第2調節動作を終了させる。
 (7)冷媒漏洩の検出に関する制御
 冷媒回路(R)の二酸化炭素が庫内空間(3)に漏洩すると、ユーザなどの人体や、庫内空間(3)の対象物に悪影響を及ぼす。加えて、冷媒の漏洩に起因して冷却ユニット(U)の冷却能力が低下し、対象物の温度管理が損なわれる。本実施形態では、このような不具合を解消するために、以下の制御を行う。
 (7-1)基本制御
 冷媒漏洩の基本制御について図5を参照しながら説明する。なお、以下の説明における二酸化炭素濃度(C)は、二酸化炭素センサ(63)で検出した庫内空気の二酸化炭素濃度の検出値を示す。冷媒漏洩の判定方法は、第1動作と第2動作とを含む。第1動作は、二酸化炭素センサ(63)の検出値に基づく冷媒の漏洩の判定動作である。第2動作は、冷媒回路(R)の運転状態に基づく冷媒の漏洩の判定動作である。庫内空間(3)では、青果物や花卉の呼吸に起因して庫内空気の二酸化炭素濃度が上昇する。第1動作と第2動作を選択的に実行することで、この呼吸に起因して冷媒の漏洩を誤判定してしまうことを抑制できる。以下の冷媒漏洩の判定方法は、冷却ユニット(U)の運転時において実行される。
 ステップST11では、制御器(100)は、二酸化炭素濃度(C)が第1値(Cs1)より大きいか否か判定する。第1値(Cs1)は、調節装置(50)における二酸化炭素濃度の制御範囲の上限値(例えば30%)である。二酸化炭素濃度(C)が第1値(Cs1)より大きい場合、言い換えると、二酸化炭素濃度(C)が、調節装置(50)の制御範囲を超える場合、冷媒回路(R)から冷媒が漏洩している可能性が極めて高い。そこで、この場合、ステップST18において、制御器(100)は、報知部(120)から第1情報を発報させる。その結果、ユーザなどは、冷媒回路(R)から冷媒が漏洩したことを速やかに知ることができ、所定の対策を講じることができる。
 次いで、ステップST19において、制御器(100)は、換気装置(40)の換気動作を実行させる。具体的には、制御器(100)は、換気装置(40)の開閉蓋(45)を制御し、給気通路(41)および排気通路(42)を開状態とする。制御器(100)は、庫内ファン(30)を運転状態とする。その結果、庫外空気が給気通路(41)を通じて庫内空間(3)に供給される。同時に庫外空気が排気通路(42)を通じて庫外に排出される。その結果、庫内空間(3)の二酸化炭素濃度を速やかに低減できる。ステップST19の換気動作では、換気装置(40)は給気通路(41)および排気通路(42)を最大開度とするのが好ましい。加えて、庫内ファン(30)は、最大風量で動作するのが好ましい。これらにより、庫内空気の二酸化炭素濃度をさらに速やかに低減できる。
 ステップST11において、二酸化炭素濃度(C)が第1値(Cs1)以下である場合、処理はステップST12に移行する。ステップST12では、制御器(100)は、庫内空間(3)に青果物または花卉があることを示す第1条件が成立するか否かを判定する。青果物や花卉は呼吸に伴い二酸化炭素を排出するので、これらの存在の有無が冷媒の漏洩の判定に影響を与えるからである。第1条件については、後で詳しく説明する。
 青果物や花卉が存在しないと判断された場合(ステップST12のNO)、処理は、ステップST17に移行する。ステップST17では、第1動作が行われる。具体的には、ステップST17では、制御器(100)は、二酸化炭素濃度(C)が第2値(Cs2)より大きいか否かを判定する。第2値(Cs2)は、第1値(Cs1)より小さく、且つ大気中の二酸化炭素濃度(例えば0.04%)よりも大きい所定値である。第2値(Cs2)は、例えば0.1%に設定される。庫内空間(3)に青果物や花卉が存在しないときに、二酸化炭素濃度(C)が比較的大きい場合、冷媒回路(R)から冷媒が漏洩している可能性が高い。そこで、ステップST17の条件が成立する場合、ステップST18、ST19において、冷媒漏洩の対策に関する動作が実行される。
 ステップST12において、青果物や花卉がありと判断された場合、処理はステップST13に移行する。ステップST13では、制御器(100)は、調節装置(50)が運転中であるか否か判定する。具体的には、制御器(100)は、例えば調節装置(50)が第1調節動作や第2調節動作を実行しているか否かを判定する。ステップST13の条件が成立する場合、処理はステップST14に移行する。
 ステップST14では、第2動作が行われる。ステップST14では、制御器(100)は、冷媒回路(R)の運転状態に基づき冷媒の漏洩を判定する。具体的には、制御器(100)は、例えば冷媒回路(R)の冷媒の圧力、冷媒回路(R)の冷媒の温度、または膨張弁(31)の開度に基づき冷媒の漏洩を判定する。
 冷媒の圧力は、冷媒回路(R)の高圧圧力や低圧圧力を含む。冷媒の圧力は、圧力センサによって検出される。冷媒回路(R)から冷媒が漏洩すると、これらの圧力が低下する。よって、冷媒の圧力、あるいは冷媒の圧力の変化に基づき冷媒漏洩を判定できる。
 冷媒の温度は、冷媒回路(R)の凝縮温度(放熱温度)や蒸発温度を含む。冷媒の温度は、温度センサによって検出される。冷媒回路(R)から冷媒が漏洩すると、冷媒の温度が急激に変化する。よって、冷媒の温度、あるいは冷媒の温度の変化に基づき冷媒漏洩を判定できる。
 制御器(100)は、膨張弁(31)の開度を吸入過熱度に基づいて制御する。冷媒回路(R)から冷媒が漏洩すると、吸入過熱度が大きくなりやすく、膨張弁(31)の開度が大きくなり易い。よって、膨張弁(31)の開度、あるいは膨張弁(31)の開度の変化に基づき冷媒漏洩を判定できる。
 第2動作において、制御器(100)は、冷媒回路(R)の過冷却度、吸入過熱度、吐出過熱度、圧縮機(25)の回転数など、他の冷媒回路(R)の運転状態に基づき冷媒漏洩を判定してもよい。
 ステップST14において、冷媒が漏洩したと判定されると、ステップST18、ST19において、冷媒漏洩の対策に関する動作が実行される。
 ステップST13の条件が成立しない場合、言い換えると調節装置(50)が停止中であると判定される場合、ステップST15に移行する。ステップST15では、ステップST14と同様、第2動作が実行される。ステップST15において、冷媒回路(R)の運転状態に基づき冷媒が漏洩したと判定されると、ステップST18、ST19において、冷媒漏洩の対策に関する動作が実行される。
 ステップST15の条件が成立しない場合、ステップST16において、制御器(100)は、二酸化炭素濃度(C)の上昇速度が所定値αより大きいか否かを判定する。冷媒回路(R)から冷媒が急激に漏洩する場合、冷媒回路(R)の運転状態だけでは冷媒漏洩を速やかに判定できない可能性がある。冷媒回路(R)の運転状態に関する指標は、冷媒の漏洩を間接的に示す指標であり、二酸化炭素センサ(63)と比べると冷媒漏洩を検出するための応答性が低いからである。そこで、ステップST16では、制御器(100)は、二酸化炭素濃度(C)の上昇速度が所定値αより大きいことを条件として冷媒漏洩を判定する。ステップST16の条件が成立する場合、ステップST18、ST19において、冷媒漏洩の対策に関する動作が実行される。したがって、冷媒回路(R)から急激に冷媒が漏洩した場合には、そのことを速やかに検出し、所定の対策を講じることができる。
 (7-2)青果物や花卉の有無の判定
 上述したステップST12では、制御器(100)は、庫内空間(3)に青果物や花卉があることを示す第1条件が成立するか否かを判定する。この第1条件の判定の詳細について図6を参照しながら詳細に説明する。
 ステップST31では、制御器(100)は、調節装置(50)が運転中であるか否かを判定する。調節装置(50)が調節動作を行っている場合、ステップST35に移行し、制御器(100)は、庫内空間(3)に青果物や花卉が存在する、すなわち第1条件が成立すると判定する。調節装置(50)は、庫内空間(3)の青果物や花卉の鮮度を維持するための運転であり、青果物や花卉が貯蔵されない状態で運転されることは通常はないからである。
 ステップST31の条件が成立しない場合、ステップST32において、制御器(100)は、入力情報を確認する。入力情報は、ユーザが操作部(110)を操作することにより、制御器(100)に入力される。入力情報は、庫内空間(3)に貯蔵する対象物(貯蔵物)の種類に関する情報を含む。制御器(100)は、入力された入力情報を参照し、この貯蔵物の種類が青果物や花卉であるか否かを確認する。言い換えると、制御器(100)は、庫内空間(3)の貯蔵物が青果物や花卉であることを示す情報であるか否かを判定する。入力情報の貯蔵物の種類が青果物や花卉であり、ステップST32の条件が成立する場合、制御器(100)は、ステップST35において、庫内空間(3)に青果物や花卉が存在すると判定する。
 ステップST32の条件が成立しない場合、ステップST33において、制御器(100)は、庫内空気の設定温度(Ts)が、第1温度(T1)よりも大きいか否かを判定する。庫内空気の設定温度(Ts)は、ユーザ等が操作部(110)を操作することにより設定される温度であり、庫内空気の目標温度に相当する。第1温度(T1)は、0℃より小さい所定温度であり、たとえば-10℃である。第1温度(T1)は、青果物や花卉の品質を保つための最低温度といえる。庫内空間(3)に青果物や花卉を貯蔵する場合、ユーザは、通常であれば、庫内空気の目標温度を第1温度(-10℃)以下に設定しない。庫内温度が-10℃以下になると、青果物や花卉の品質が損なわれるからである。そこで、ステップST33において、庫内空気の設定温度(Ts)が第1温度(T1)以下である場合(ステップST33のNO)、ステップST36に移行し、制御器(100)は、庫内空間(3)に青果物や花卉が存在しないと判定する。
 ステップST33において、庫内空気の設定温度(Ts)が第1温度(T1)より大きい場合、ステップST34において、制御器(100)は、庫内空間(3)の酸素濃度の減少速度が所定値βより大きいか否かを判定する。酸素濃度は、酸素センサ(64)によって検出される。庫内空間(3)に青果物や花卉が存在する場合、青果物や花卉によって庫内空間(3)の酸素が消費され、酸素濃度が低下していく。庫内空間(3)の酸素濃度は、二酸化炭素濃度と比較すると、冷媒の漏洩に大きく影響は受けない。そこで、ステップST34の条件が成立する場合、ステップST35に移行し、制御器(100)は、庫内空間(3)に青果物や花卉が存在すると判定する。ステップST34の条件が成立しない場合、ステップST36に移行し、制御器(100)は、庫内空間(3)に青果物や花卉が存在しないと判定する。
 (7-3)コンテナ用冷凍装置をON状態としたときの制御
 コンテナ用冷凍装置(10)をOFF状態からON状態に切り換えたときの制御について説明する。ここでいう、「OFF状態」は、コンテナ用冷凍装置(10)に電力が供給されていない状態を意味する。例えばコンテナ(1)が修理作業場にあり、コンテナ(1)内に対象物が貯蔵されていない状況では、コンテナ用冷凍装置(10)がOFF状態になる。ここでいう、「ON状態」は、コンテナ用冷凍装置(10)に電力が供給されている状態を意味する。例えば、コンテナ(1)がコンテナ船に搭載され、コンテナ船にある電源からコンテナ用冷凍装置(10)に電力が供給される状況では、コンテナ用冷凍装置(10)がON状態になる。
 図7に示すように、ステップST51において、コンテナ用冷凍装置(10)がOFF状態からON状態になると、ステップST52において、制御器(100)は、庫内ファン(30)を運転する。これにより、庫内空間(3)の庫内空気が循環する。庫内ファン(30)の風量は最大風量であるのが好ましい。
 次いで、ステップST53において、制御器(100)は、二酸化炭素濃度(C)が第3値(Cs3)より大きいか否かを判定する。このとき、庫内ファン(30)は運転状態であるので、冷媒回路(R)から冷媒が漏洩している場合、二酸化炭素濃度を速やかに検出できる。より詳細に説明すると、二酸化炭素は空気よりも密度が大きく、庫内空間(3)の下部に溜まりやすい。このため、二酸化炭素センサ(63)により冷媒の漏洩の検出が遅れる可能性がある。これに対し、庫内ファン(30)を運転させることで、庫内空間(3)の下部の二酸化炭素を攪拌できるので、この二酸化炭素を速やかに二酸化炭素センサ(63)の周囲に送ることができる。したがって、冷媒の漏洩を速やかに検出できる。
 ステップST53の条件が成立する場合、ステップST54において、制御器(100)は、報知部(120)から第1情報を発報させる。次いで、ステップST55において、制御器(100)は、換気装置(40)の換気動作を実行させる。
 このように、本実施形態では、コンテナ用冷凍装置(10)をOFF状態からON状態とするときに、制御器(100)は、庫内ファン(30)を運転させ、二酸化炭素センサ(63)の検出値に基づき冷媒の漏洩を判定する。このため、コンテナ用冷凍装置(10)がOFF状態であるときに冷媒が漏洩していた場合に、このことをできるだけ早く検出できる。
 (8)特徴
 コンテナ用冷凍装置(10)の庫内空間(3)には、青果物や花卉のように酸素を消費して呼吸をする対象物が貯蔵されることがある。これらの対象物が呼吸をすると、二酸化炭素濃度が上昇する。このため、冷媒が漏れていないにもかかわらず、センサの検出値に基づき冷媒が漏洩した、と誤って判定される可能性がある。
 このような誤判定を回避するために、冷媒回路(R)の運転状態に基づき冷媒の漏洩を判定することも考えられる。しかし、冷媒回路(R)の運転状態は、二酸化炭素の冷媒の漏洩を直接的に判定する方法ではないので、冷媒の漏洩を速やかに判定できなくなる可能性がある。したがって、冷媒の漏洩の判定が遅れると、ユーザが庫内空間(3)の二酸化炭素の影響を受けたり、冷媒回路(R)の冷却能力が低下して対象物の品質が低下したりする可能性がある。本実施形態は、この課題を解決する。
 (8-1)
 制御器(100)は、センサ(63)の検出値に基づき冷媒の漏洩を判定する第1動作と、冷媒回路(R)の運転状態に基づき冷媒の漏洩を判定する第2動作とを選択的に実行する。第2動作では、制御器(100)は、冷媒回路(R)の運転状態に基づき冷媒の漏洩を判定するので、青果物や花卉の呼吸の影響を受けない。第2動作を実行することで、青果物や花卉の呼吸の影響を受けずに冷媒の漏洩を判定できる。第1動作は、冷媒の漏洩を直接的に検出するので、冷媒の漏洩を迅速に判定できる。このような2つの動作を選択的に行うことで、冷媒の漏洩の誤判定を抑制しつつ、冷媒の漏洩を速やかに判定できる。その結果、ユーザが庫内空間(3)の二酸化炭素の影響を受けたり、冷媒回路(R)の冷却能力が低下したりすることを抑制できる。
 (8-2)
 制御器(100)は、ステップST12において、庫内空間(3)に青果物または花卉が存在することを示す第1条件が成立するか否かを判定する。制御器(100)は、第1条件が成立するとき、ステップST14やST15のように、第2動作を行う。制御器(100)は、第1条件が成立しないとき、ステップST17のように、第1動作を行う。このため、庫内空間(3)に青果物や花卉が存在する場合には、第2動作により、呼吸の影響を受けずに冷媒の漏洩を判定できる。庫内空間(3)に青果物や花卉が存在しない場合には、二酸化炭素センサ(63)の検出値に基づき、冷媒の漏洩を速やかに判定できる。
 (8-3)
 コンテナ用冷凍装置(10)は、庫内空間(3)の空気の組成を調節する調節動作を行う調節装置(50)を備える。制御器(100)は、センサ(63)の検出値が、調節動作における庫内空間(3)の二酸化炭素濃度の制御範囲より大きい第2条件が成立するとき、冷媒が漏洩したと判定する。
 したがって、庫内空間(3)の二酸化炭素濃度が明らかに高い状況では、冷媒の漏洩を速やかに判定できる。
 (8-4)
 第1条件は、調節装置(50)が調節動作中である条件を含む(ステップST31)。調節装置(50)が調節動作を行う場合、庫内空間(3)に青果物や花卉が存在する可能性が高いからである。
 第1条件は、庫内空間(3)の空気の設定温度が0℃より小さい所定温度より大きい条件を含む(ステップST33)。庫内空間(3)に青果物や花卉が貯蔵される場合、これらの品質を維持するために、設定温度を比較的高くする可能性が高いからである。
 第1条件は、庫内空間(3)の酸素濃度の減少速度が所定値βより大きい条件を含む(ステップST34)。庫内空間(3)に青果物や花卉が存在する場合、これらが庫内空間(3)の酸素を消費し、酸素濃度の減少速度が大きくなるからである。
 第1条件は、庫内空間(3)の貯蔵物が青果物または花卉であることを示す情報が制御器(100)に入力された条件を含む(ステップST32)。この情報が入力される場合、通常であれば、庫内空間(3)に青果物や花卉が貯蔵されているからである。
 本実施形態では、このような第1条件を用いることで、青果物や花卉が庫内空間(3)に存在することを精度よく且つ簡易な構成により判定できる。
 (8-5)
 制御器(100)は、調節装置(50)が調節動作を行っていないときに、センサ(63)の検出値の上昇速度が所定値より大きいと、冷媒が漏洩したと判定する(ステップST16のYES)。このため、冷媒回路(R)から急激に二酸化炭素が漏れている場合に、このことを速やかに判定できる。
 (8-6)
 制御器(100)は、コンテナ用冷凍装置(10)がOFF状態からON状態になるときに、庫内ファン(30)を運転させ、センサ(63)の検出値に基づき冷媒の漏洩を判定する。このため、コンテナ用冷凍装置(10)がOFF状態であるときに冷媒が漏洩した場合に、このことを速やかに判定できる。
 (8-7)
 制御器(100)は、第2動作において、冷媒回路(R)の冷媒の圧力、冷媒の温度、または膨張機構としての膨張弁(31)の開度に基づき、冷媒の漏洩を判定する。これらの判定により、呼吸の影響を受けずに冷媒の漏洩を判定できる。
 (8-8)
 制御器(100)は、冷媒の漏洩が判定されると、換気装置(40)を運転する。このため、冷媒が漏洩した場合に、庫内空間(3)の二酸化炭素濃度を速やかに低減できる。その結果、ユーザが庫内空間(3)の二酸化炭素の影響を受けることを抑制できる。
 (9)変形例
 上述した実施形態は、以下のような変形例の構成としてもよい。以下では、特に上記実施形態と異なる点について説明する。
 (9-1)変形例1
 変形例1では、庫内空間(3)に青果物または花卉が存在することを示す第1条件が、第1条件が以下の条件A~Cの少なくとも1つを含む。
 条件Aは、エチレン濃度が所定値以上である条件である。エチレン濃度は、庫内空間(3)に配置されるエチレンセンサで検出される。庫内空間に青果物や花卉が存在すると、これらからエチレンが発生し、エチレン濃度が上昇する。そこで、制御器(100)は、エチレン濃度が所定値以上である場合に、庫内空間(3)に青果物または花卉が存在すると判定する。
 条件Bは、庫内空間(3)で発生した水分量が所定値以上である条件である。庫内空間(3)に青果物や花卉が存在すると、これらの呼吸に伴い水分が発生する。この水分が所定値以上であることを第1条件とすることで、青果物や花卉の存在を判定できる。制御器(100)は、庫内空間(3)で発生した水を受けるドレンパンからの排水の水量に基づき、庫内空間(3)で発生した水分量を推定する。制御器(100)は、庫内空間(3)の庫内空気の湿度に基づいて、この水分量を推定してもよい。
 条件Cは、庫内空間(3)の冷却負荷が増大したことを示す条件である。庫内空間(3)に青果物や花卉が存在すると、これらの呼吸熱に伴い冷却負荷が増大する。冷却負荷が増大することを第1条件とすることで、青果物や花卉の存在を判定できる。冷却負荷の増大は、例えば現在の冷却ユニット(U)の出力と、予め求めた冷却ユニット(U)の出力を含むデータに基づいて得られる。ここでいう出力は、圧縮機(25)の回転数や、冷却ユニット(U)の消費電力である。例えばデータは、外気温度、庫内温度、あるいは設定温度毎に応じた出力が含まれる。制御器(100)は、現在の外気温度、庫内温度、および設定温度に基づき、比較用の出力を求める。制御器(100)は、例えば現在の冷却ユニット(U)の出力と、比較用の出力との差分から、呼吸熱に基づく冷却負荷の増大を求める。
 (9-2)変形例2
 変形例2のコンテナ用冷凍装置(10)は、実施形態1の調節装置(50)を有さない。言い換えると、コンテナ用冷凍装置(10)は、庫内空間(3)の庫内空気の組成を調節する機能を有さない。
 変形例2の制御器(100)は、図8に示す冷媒漏洩判定方法を実行する。変形例2では、ステップST61において第1条件が成立しない場合、ステップST66において二酸化炭素の検出値に基づく第1動作が行われる。ステップST61において、第1条件が成立する場合、ステップT62において冷媒回路(R)の運転状態に基づく第2動作が行われる。ステップST62において、冷媒が漏洩したと判定されると、ステップST63、ST64の対策に係る動作が実行される。ステップST62において、冷媒が漏洩していないと判定されると、ステップST65において、実施形態のステップST16と同様の判定が行われる。変形例2の第1条件は、実施形態のステップST31の条件は含まない。変形例2のこれらの制御の作用効果は、実施形態と同じである。
 (9-3)変形例3
 変形例3のコンテナ用冷凍装置(10)は、図5のステップST19や図7のステップST55の換気動作において、換気装置(40)ではなく調節装置(50)を制御する。具体的には、これらの処理において、制御器(100)は、室外空気が庫内空間(3)に導入されるように調節装置(50)を制御する。このとき、制御器(100)は、庫内空気が室外に排出されるように調節装置(50)を制御するのが好ましい。このように、変形例3では、調節装置(50)が換気ユニットの一例になる。
 (10)その他の実施形態
 上記実施形態や各変形例においては、以下のような構成としてもよい。
 冷凍装置は、コンテナ用冷凍装置でなく、倉庫などの庫内を冷却する定置式の冷凍装置であってもよい。コンテナ(1)は、海上輸送用でなくてもよく、トレーラなどの車両や鉄道によって搬送される陸上輸送用であってもよい。
 制御器(100)は、コンテナ用冷凍装置(10)と物理的に分離されてもよい。この場合、例えば制御器(100)は、冷却ユニット(U)とネットワークを介して接続されるサーバ装置を構成する。この場合、冷凍装置は、冷却ユニット(U)および制御器(100)を有する冷凍システムを構成する。制御器(100)は、調節装置(50)に設けられてもよいし、操作部(110)に設けられてもよい。
 換気ユニットは、庫外空間(5)の庫外空気を庫内空間(3)に供給する給気の機能のみを有し、排気の機能は有していなくてもよい。換気装置(40)のファンは、庫内ファンとは異なる換気専用のファンであってもよい。
 膨張機構は、膨張弁でなくてよく、キャピラリーチューブや膨張機であってもよい。
 (11)その他の説明
 なお、上述した各実施形態、各変形例、その他の実施形態に係る冷媒漏洩判定方法は、上述したいずれかのステップを含む。上述した各実施形態、各変形例、その他の実施形態に係る制御器(100)は、これらのステップをコンピュータに実行させるためのプログラムと、このプログラムを記憶する記憶装置あるいは記憶媒体を含む。
 以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態、変形例、その他の実施形態は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。
 以上に述べた「第1」、「第2」、「第3」…という記載は、これらの記載が付与された語句を区別するために用いられており、その語句の数や順序までも限定するものではない。
 以上に説明したように、本開示は、コンテナ用冷凍装置について有用である。
3     庫内空間
10    コンテナ用冷凍装置(冷凍装置)
25    圧縮機
26    庫外熱交換器(放熱器)
29    庫内熱交換器(蒸発器)
30    庫内ファン
31    膨張弁(膨張機構)
40    換気装置(換気ユニット)
50    調節装置(換気ユニット)
63    二酸化炭素センサ(センサ)
100   制御器

Claims (14)

  1.  圧縮機(25)と、放熱器(26)と、膨張機構(31)と、蒸発器(29)とを有し、二酸化炭素を冷媒として冷凍サイクルを行う冷媒回路(R)と、
     前記蒸発器(29)によって冷却される庫内空間(3)の二酸化炭素濃度を検出するセンサ(63)と、
     制御器(100)とを備え、
     前記制御器(100)は、
      前記センサ(63)の検出値に基づき前記冷媒の漏洩を判定する第1動作と、
      前記冷媒回路(R)の運転状態に基づき前記冷媒の漏洩を判定する第2動作とを選択的に実行する
     冷凍装置。
  2.  前記制御器(100)は、
      前記庫内空間(3)に青果物または花卉が存在することを示す第1条件が成立するか否かを判定し、  
      前記第1条件が成立するとき、前記第2動作を行い、
      前記第1条件が成立しないとき、前記第1動作を行う
     請求項1に記載の冷凍装置。
  3.  前記庫内空間(3)の空気の組成を調節する調節動作を行う調節装置(50)を備える
     請求項2に記載の冷凍装置。
  4.  前記制御器(100)は、前記センサ(63)の検出値が、前記調節動作における前記庫内空間(3)の二酸化炭素濃度の制御範囲より大きい第2条件が成立するとき、冷媒が漏洩したと判定する
     請求項3に記載の冷凍装置。
  5.  前記第1条件は、前記調節装置(50)が前記調節動作中である条件を含む
     請求項3または4に記載の冷凍装置。
  6.  前記第1条件は、前記庫内空間(3)の空気の設定温度が0℃より小さい所定温度より大きい条件を含む
     請求項2~5のいずれか1つに記載の冷凍装置。
  7.  前記第1条件は、前記庫内空間(3)の酸素濃度の減少速度が所定値より大きい条件を含む
     請求項2~6のいずれか1つに記載の冷凍装置。
  8.  前記第1条件は、
      前記庫内空間(3)の貯蔵物が青果物または花卉であることを示す情報が前記制御器(100)に入力された条件、または
      前記庫内空間(3)のエチレン濃度が所定値以上である条件、または
      前記庫内空間(3)で発生した水分量が所定値以上である条件、または
      前記庫内空間(3)の冷却負荷が増大したことを示す条件を含む
     請求項2~7のいずれか1つに記載の冷凍装置。
  9.  前記制御器(100)は、
     前記調節装置(50)が前記調節動作を行っていないときに、前記センサ(63)の検出値の上昇速度が所定値より大きいと、冷媒が漏洩したと判定する
     請求項3~5のいずれか1つに記載の冷凍装置。
  10.  前記庫内空間(3)の空気を搬送する庫内ファン(30)を備え、
     前記制御器(100)は、前記冷凍装置(10)がOFF状態からON状態になるときに、前記庫内ファン(30)を運転させ、前記センサ(63)の検出値に基づき冷媒の漏洩を判定する
     請求項1~9のいずれか1つに記載の冷凍装置。
  11.  前記制御器(100)は、前記第2動作において、前記冷媒回路(R)の冷媒の圧力、前記冷媒回路(R)の冷媒の温度、または膨張機構としての膨張弁(31)の開度に基づき、冷媒の漏洩を判定する
     請求項1~10のいずれか1つに記載の冷凍装置。
  12.  前記庫内空間(3)を換気する換気ユニット(40,50)を備え、
     前記制御器(100)は、冷媒の漏洩が判定されると、前記換気ユニット(40,50)を運転する
     請求項1~11のいずれか1つに記載の冷凍装置。
  13.  圧縮機(25)と、放熱器(26)と、膨張機構(31)と、蒸発器(29)とを有し、二酸化炭素を冷媒として冷凍サイクルを行う冷媒回路(R)と、前記蒸発器(29)によって冷却される庫内空間(3)の二酸化炭素濃度を検出するセンサ(63)とを備えた冷凍装置の冷媒漏洩判定方法であって、
     前記センサ(63)の検出値に基づき前記冷媒の漏洩を判定する第1動作と、前記冷媒回路(R)の運転状態に基づき前記冷媒の漏洩を判定する第2動作とを選択的に実行する
    冷媒漏洩判定方法。
  14.  コンピュータに、請求項13に記載の冷媒漏洩判定方法を実行させるためのプログラム。
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