JP2022156625A - 冷媒漏洩検知システム、方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】２種類の冷媒漏洩を判定する。【解決手段】本開示の一実施形態に係る冷媒漏洩検知システムは、制御部を備えた冷媒漏洩検知システムであって、前記制御部は、冷凍空調機器の運転データを取得し、前記運転データから、第１の冷媒漏洩を判定し、前記運転データから、第２の冷媒漏洩を判定し、前記第１の冷媒漏洩を判定するためのデータは、第１の閾値以下の間隔で取得された運転データであり、前記第２の冷媒漏洩を判定するためのデータは、第２の閾値以上分の運転データである。【選択図】図１０

Description

本開示は、冷媒漏洩検知システム、方法、およびプログラムに関する。

従来、空調機器の冷媒の漏洩を検知する技術が知られている（特許文献１）。昨今では、遠隔監視機能により空調機器の運転データを取得し、取得した運転データおよび運転データを用いた演算データから冷媒の保有量の低下を検知する冷媒漏洩検知システムが普及している。

特開２０００－２４９４３５号公報

しかしながら、冷媒漏洩検知システムは、短時間に大量の冷媒が漏れて酸欠や可燃性冷媒の発火の原因となる急速漏洩の検知だけでなく、長期的に徐々に冷媒が漏れて機能の低下に至るスローリークの検知にも対応しなければならない。

本開示では、２種類の冷媒漏洩を判定することを目的とする。

本開示の第１の態様による冷媒漏洩検知システムは、
制御部を備えた冷媒漏洩検知システムであって、
前記制御部は、
冷凍空調機器の運転データを取得し、
前記運転データから、第１の冷媒漏洩を判定し、
前記運転データから、第２の冷媒漏洩を判定し、
前記第１の冷媒漏洩を判定するためのデータは、第１の閾値以下の間隔で取得された運転データであり、
前記第２の冷媒漏洩を判定するためのデータは、第２の閾値以上分の運転データである。

本開示の第１の態様によれば、２種類の冷媒漏洩を判定することができる。具体的には、第１の冷媒漏洩は、短い間隔で取得された運転データの方が判定しやすい急速漏洩であり、第２の冷媒漏洩は、長期間に取得された運転データの方が判定しやすいスローリークであり、性質が異なる２種類の冷媒漏洩を検知することができる。

本開示の第２の態様による冷媒漏洩検知システムは、第１の態様に記載の冷媒漏洩検知システムであって、
前記第１の閾値は５分であり、前記第２の閾値は１週間である。

本開示の第２の態様によれば、５分以下の間隔で取得された運転データを判定に用いることで、急速漏洩が発生しても即座に検知し、酸欠や発火事故を防止できる。また、１週間分以上の長期間の運転データのトレンドの変化を判定に用いることで、短期間の運転データだけでは漏洩による変化を検知しにくいスローリークも確実に検知することができる。

本開示の第３の態様による冷媒漏洩検知システムは、第１の態様または第２の態様に記載の冷媒漏洩検知システムであって、
前記第２の冷媒漏洩を判定するためのデータは、前記第２の閾値以上分の運転データと前記第２の閾値以上分の運転データが加工されたデータである。

本開示の第３の態様によれば、運転データだけでなく、運転データが加工されたデータからも第２の冷媒漏洩を判定することができる。具体的には、例えば、長期間の運転データと、運転データ中の特定データ同士を演算して得られる加工データと、を検知に用いることで、よりスローリークが検知しやすくなる。このような加工データの例として、凝縮温度と凝縮器出口温度の差であり、冷媒漏洩量と相関の高いサブクール（ＳＣ）が挙げられる。

本開示の第４の態様による冷媒漏洩検知システムは、第１の態様から第３の態様のいずれかに記載の冷媒漏洩検知システムであって、
前記制御部は、
前記第１の冷媒漏洩を検知したときに、前記冷凍空調機器または前記冷凍空調機器と連動する外部機器の運転状態を変更し、
前記第２の冷媒漏洩を検知したときに、前記冷凍空調機器または前記外部機器の運転状態を変更しない。

本開示の第４の態様によれば、短い間隔で取得された運転データから判定される冷媒漏洩の場合、急速漏洩による酸欠、発火事故や冷凍空調機器の故障の発生リスクが高く、緊急性が高い。そのため、冷凍空調機器または外部機器の運転状態を変更し、機器の運転停止や閉空間に大量に漏洩した冷媒を室外に排気するために換気等処置を行い、事故の発生を防止する。長期間に取得された運転データから判定される冷媒漏洩の場合、緊急性が低いため、冷凍空調機器または外部機器の運転状態を変更しない。

本開示の第５の態様による冷媒漏洩検知システムは、第１の態様から第４の態様のいずれかに記載の冷媒漏洩検知システムであって、
前記第１の冷媒漏洩は、冷媒の漏洩速度が第３の閾値以上であり、前記第２の冷媒漏洩は、冷媒の漏洩速度が前記第３の閾値未満である。

本開示の第５の態様によれば、漏洩速度に関する第３の閾値を設定することで、冷凍空調機器の特性に応じた第１の閾値と第２の閾値の設定が可能になり、冷媒の急速漏洩とスローリークとを確実に判定することができる。

本開示の第６の態様による冷媒漏洩検知システムは、第１の態様から第５の態様のいずれかに記載の冷媒漏洩検知システムであって、
前記第１の冷媒漏洩を判定する制御部が用いる運転データおよび検知対象となる物理現象、判定ロジック、判定の閾値と、前記第２の冷媒漏洩を判定する制御部が用いる運転データおよび検知対象となる物理現象、判定ロジック、判定の閾値とは、異なる。

本開示の第６の態様によれば、急速漏洩とスローリークの特徴に応じてそれぞれの漏洩検知に適した判定方法を実現できるため、２つの異なる性質の冷媒漏洩を判定して検知することができる。

本開示の第７の態様による冷媒漏洩検知システムは、第６の態様に記載の冷媒漏洩検知システムであって、
前記第１の冷媒漏洩を判定する制御部は、前記冷凍空調機器の温度および圧力に関する運転データの変化量または変化率、および、漏洩ガスの検知センサーデータ、を用いる。

本開示の第７の態様によれば、急速漏洩に伴い急激に変化する冷凍空調機器の温度および圧力に関する運転データ、および、漏洩ガスの検知センサーデータから、第１の冷媒漏洩を判定することができる。

本開示の第８の態様による冷媒漏洩検知システムは、第１の態様から第７の態様のいずれかに記載の冷媒漏洩検知システムであって、
前記冷媒漏洩検知システムは、前記冷凍空調機器と、サーバと、を含み、
前記制御部は、前記冷凍空調機器と、前記冷凍空調機器の外部コントローラと、前記サーバと、のいずれかに設置される。

本開示の第８の態様によれば、冷凍空調機器の設置状況に応じて、第１の冷媒漏洩を判定する制御部と第２の冷媒漏洩を判定する制御部を設置する場所を任意に選択することができる。

本開示の第９の態様による冷媒漏洩検知システムは、第１の態様から第７の態様のいずれかに記載の冷媒漏洩検知システムであって、
前記冷媒漏洩検知システムは、前記冷凍空調機器と、サーバと、を含み、
前記第１の冷媒漏洩を判定する制御部と前記第２の冷媒漏洩を判定する制御部は、前記冷凍空調機器と、前記冷凍空調機器の外部コントローラと、前記サーバと、に分散して設置される。

本開示の第９の態様によれば、第１の冷媒漏洩を判定するために適した場所、および、第２の冷媒漏洩を判定するために適した場所に制御部を設置することができる。

本開示の第１０の態様による冷媒漏洩検知システムは、第９の態様に記載の冷媒漏洩検知システムであって、
前記第１の冷媒漏洩を判定する制御部は、前記冷凍空調機器または前記冷凍空調機器の外部コントローラに設置され、
前記第２の冷媒漏洩を判定する制御部は、前記サーバに設置される。

本開示の第１０の態様によれば、短い間隔で取得された運転データを冷凍空調機器または外部コントローラで処理するため、大量のデータをサーバに送信する必要がなく、サーバは、長期間に取得された運転データの処理に専念することができるので、機器コストと通信コストを抑えることができる。

本開示の第１１の態様による冷媒漏洩検知システムは、第９の態様に記載の冷媒漏洩検知システムであって、
前記第１の冷媒漏洩を判定する制御部は、前記冷凍空調機器の外部コントローラに設置され、
前記第２の冷媒漏洩を判定する制御部は、前記サーバに設置され、
前記外部コントローラは、前記運転データを加工し、前記運転データが加工されたデータを前記サーバへ送信する。

本開示の第１１の態様によれば、短い間隔で取得された運転データを外部コントローラで処理することでサーバに送信する必要がなく、サーバは、長期間に取得された運転データを処理することができる。さらに、外部コントローラは、運転データを加工したうえでサーバへ送信するので、通信データ量を削減したり、サーバでのデータ加工が不要になりサーバでの演算量を削減したりできるので、システムの運用コストを抑えることができる。

本開示の第１２の態様による冷媒漏洩検知システムは、第１１の態様に記載の冷媒漏洩検知システムであって、
前記加工は、前記運転データを間引くことである。

本開示の第１２の態様によれば、第２の冷媒漏洩判定に使用するためにサーバに送信するデータ量を抑えることができる。

本開示の第１３の態様による冷媒漏洩検知システムは、第１１の態様に記載の冷媒漏洩検知システムであって、
前記加工は、前記運転データを演算して新たなデータを作成することである。

本開示の第１３の態様によれば、予め外部コントローラで運転データからサブクール（ＳＣ）のような加工データを作成することで、サーバへのデータ送信量やサーバでの演算量を削減することができる。

本開示の第１４の態様による冷媒漏洩検知システムは、第１の態様から第１３の態様のいずれかに記載の冷媒漏洩検知システムであって、
前記第１の冷媒漏洩の判定の結果および前記第２の冷媒漏洩の判定の結果を記憶装置に記憶させる。

本開示の第１４の態様によれば、第１の冷媒漏洩が検知されたか否かの情報および第２の冷媒漏洩が検知されたか否かの情報を残しておくことができる。

本開示の第１５の態様による方法は、
冷媒漏洩検知システムの制御部が実行する方法であって、
冷凍空調機器の運転データを取得するステップと、
前記運転データから、第１の冷媒漏洩を判定するステップと、
前記運転データから、第２の冷媒漏洩を判定するステップと、を含み、
前記第１の冷媒漏洩を判定するためのデータは、第１の閾値以下の間隔で取得された運転データであり、
前記第２の冷媒漏洩を判定するためのデータは、第２の閾値以上分の運転データである。

本開示の第１６の態様によるプログラムは、
冷媒漏洩検知システムに、
冷凍空調機器の運転データを取得する手順と、
前記運転データから、第１の冷媒漏洩を判定する手順と、
前記運転データから、第２の冷媒漏洩を判定する手順と、を実行させ、
前記第１の冷媒漏洩を判定するためのデータは、第１の閾値以下の間隔で取得された運転データであり、
前記第２の冷媒漏洩を判定するためのデータは、第２の閾値以上分の運転データである。

本開示の全体の構成図である。 本開示の全体の構成例（＜実施例１＞＜実施例２＞）である。 本開示の全体の構成例（＜実施例３＞＜実施例４＞＜実施例５＞）である。 本開示の一実施形態に係る空気調和システム（冷房運転の場合）のハードウェア構成図である。 本開示の一実施形態に係る空気調和システム（暖房運転の場合）のハードウェア構成図である。 本開示の一実施形態に係る空気調和システム（冷暖同時運転の場合）のハードウェア構成図である。 本開示の一実施形態に係るエコノマイザ回路を有する場合、熱源側と利用側との少なくとも一方が水冷式の場合の一例である。 本開示の一実施形態に係る中間インジェクション回路を有する場合の一例である。 本開示の一実施形態に係る外部コントローラ、サーバのハードウェア構成図である。 本開示の一実施形態に係る制御部の機能ブロック図である。 本開示の一実施形態に係る冷媒漏洩検知処理のフローチャートである。 本開示の一実施形態に係る平均的な冷媒充填量（２０ｋｇ）を持つビル用マルチエアコンで急速漏洩が発生した際の冷媒漏洩速度と全充填量漏洩時間の関係を示す図である。 本開示の一実施形態に係るスローリークが発生したビル用マルチエアコンの１年間の日々のＳＣ（代表値）と、その年の他の運転データから予測される正常時の日々の予測ＳＣ（代表値）を示す図である。 本開示の一実施形態に係るスＳＣと予測ＳＣの差として定義された冷媒量指標値ΔＳＣ、ΔＳＣの７日間の移動平均と１４日間の移動平均を示す図である。

以下、図面に基づいて本開示の実施の形態を説明する。

＜全体の構成＞
図１は、本開示の全体の構成図である。冷媒漏洩検知システム１は、冷凍空調機器２０と、外部コントローラ３０と、サーバ４０と、外部機器５０と、記憶装置６０と、を含むことができる。以下、それぞれについて説明する。

冷凍空調機器２０は、冷蔵、冷凍分野で使われる冷蔵庫や製氷機、スーパーマーケット等に設置されるショーケース、冷凍倉庫、冷凍コンテナ等である。

外部コントローラ３０は、冷凍空調機器２０と同一の建物等内に設置され、１台もしくは複数台の冷凍空調機器の運転状態や運転スケジュールを管理する制御装置である。

サーバ４０は、冷凍空調機器２０および外部コントローラ３０から離れた場所に設置されたサーバ（例えば、クラウド上のサーバ）である。

外部機器５０は、冷凍空調機器２０と連動して動作する機器である。例えば、外部機器５０は、換気扇、冷媒配管遮断弁、サイレン、警報装置等である。

記憶装置６０は、冷凍空調機器２０および外部コントローラ３０から離れた場所に設置された記憶装置（例えば、クラウド上の記憶装置）である。

制御部（プロセッサ）１０は、第１の冷媒漏洩および第２の冷媒漏洩を判定する。

制御部１０は、冷凍空調機器２０の運転データから、第１の冷媒漏洩を判定する。第１の冷媒漏洩を判定するためのデータは、第１の閾値以下の間隔で取得された運転データである。例えば、第１の閾値は、５分である。制御部１０は、冷凍空調機器２０の温度および圧力に関する運転データの変化量または変化率、および、漏洩ガスの検知センサーデータ、を用いて、第１の冷媒漏洩を判定することができる。

制御部１０は、冷凍空調機器２０の運転データから、第２の冷媒漏洩を判定する。第２の冷媒漏洩を判定するためのデータは、第２の閾値以上分の運転データである。例えば、第２の閾値は、１週間である。第２の冷媒漏洩を判定するためのデータは、取得の間隔の長短を問わない。なお、第２の冷媒漏洩を判定するためのデータは、第２の閾値以上分の運転データと第２の閾値以上分の運転データが加工されたデータであってもよい。

制御部１０は、第１の冷媒漏洩を検知したときに、冷凍空調機器２０または冷凍空調機器２０と連動する外部機器５０の運転状態を変更する。例えば、制御部１０は、第１の冷媒漏洩を検知したときに、冷凍空調機器２０の運転を停止させる。また、例えば、制御部１０は、第１の冷媒漏洩を検知したときに、機器の冷媒配管を遮断する閉鎖弁や換気扇、サイレン、警報装置等の外部機器５０の動作を開始させる（例えば、換気扇により換気をする、サイレンや警報装置の発報により冷凍空調機器２０の使用者に警告する）。

制御部１０は、第２の冷媒漏洩を検知したときに、冷凍空調機器２０または冷凍空調機器２０と連動する外部機器５０の運転状態を変更しない。

＜第１の冷媒漏洩と第２の冷媒漏洩＞
ここで、第１の冷媒判定および第２の冷媒判定について説明する。例えば、第１の冷媒漏洩は、冷媒の漏洩速度が所定の閾値（例えば、１ｋｇ／ｈ）以上であり、第２の冷媒漏洩は、冷媒の漏洩速度が該所定の閾値（例えば、１ｋｇ／ｈ）未満である。つまり、制御部１０は、急速漏洩である第１の冷媒漏洩およびスローリークである第２の冷媒漏洩を判定することができる。例えば、急速漏洩は、放置すると酸欠や可燃性冷媒が着火濃度に到達する可能性が生じる冷媒漏洩であり、スローリークは、放置しても酸欠や着火濃度に到達する可能性がないが、将来的に冷凍空調機器の性能低下を引き起こす。

第１の冷媒漏洩を判定する制御部が用いる運転データおよび検知対象となる物理現象、判定ロジック、判定の閾値と、第２の冷媒漏洩を判定する制御部が用いる運転データおよび検知対象となる物理現象、判定ロジック、判定の閾値とは、異なる。

具体的には、急速漏洩に対応するためには、検知ロジックは簡単でよいが、秒や分のオーダーでデータを取得しなければならない。逆に、スローリークに対応するためには、データの取得間隔は時や日のオーダーでよいが、運転データから軽微な冷媒量の低下を推定するために機械学習モデル等の複雑な検知ロジックと過去のトレンドを判定するために運転データや演算データを蓄積するデータベースが必要である。

なお、両者の物理現象の違いは、例えば、漏洩による温度、圧力の変化を利用する場合、急速漏洩では、液冷媒が外部へ噴出して気化することで生じる過渡的、非定常な値の変化を検知するのに対し、スローリークでは、微量な冷媒の漏れでなので過渡的な変化は生じず、長期間経過して判明する定常状態での温度、圧力値の変化を検知する。また別の例では、急速漏洩では、冷凍空調機器周辺に漏れ出した冷媒ガス濃度を検知するのに対し、スローリークでは、紫外線照射により漏洩箇所ににじみ出て来る冷凍機油に混ぜられた蛍光剤を検知する等、検知に利用する物理現象が異なる。

図２および図３を参照しながら詳細に説明するように、第１の冷媒漏洩を判定するための制御部（プロセッサ）および第２の冷媒を漏洩するための制御部（プロセッサ）は、冷凍空調機器２０、外部コントローラ３０、サーバ４０に設置されうる。

＜構成例＞
図２および図３は、本開示の全体の構成例である。図２は、＜実施例１＞、＜実施例２＞を示す。図３は、＜実施例３＞、＜実施例４＞、＜実施例５＞を示す。

図２の＜実施例１＞、＜実施例２＞に示されるように、冷媒漏洩検知システム１は、冷凍空調機器２０と、サーバ４０と、を含み、第１の冷媒漏洩を判定する制御部と第２の冷媒漏洩を判定する制御部は、冷凍空調機器２０と、冷凍空調機器２０の外部コントローラ３０と、サーバ４０と、に分散して設置されうる。

例えば、＜実施例１＞に示されるように、第１の冷媒漏洩を判定する制御部は、冷凍空調機器２０の外部コントローラ３０に設置され、第２の冷媒漏洩を判定する制御部は、サーバ４０に設置される。外部コントローラ３０は、運転データを加工し、運転データが加工されたデータをサーバ４０へ送信することができる。

例えば、＜実施例２＞に示されるように、第１の冷媒漏洩を判定する制御部は、冷凍空調機器２０（室内機でも室外機でもよい）に設置され、第２の冷媒漏洩を判定する制御部は、サーバ４０に設置される。

このように、＜実施例１＞、＜実施例２＞では、冷凍空調機器２０（例えば、室外機）や現地に設置される外部コントローラ３０が、短いサンプリング周期の運転データと簡単なロジックで急速漏洩を検知して、検知結果のみをサーバ４０に送信することができる。また、冷凍空調機器２０（例えば、室外機）や現地に設置される外部コントローラ３０が、スローリークの検知が可能な程度の長期のサンプリング周期で運転データをサーバ４０に送信し、サーバ４０は送信されたデータを貯蔵し、貯蔵された長期間のデータを使用してスローリークを検知することができる。

そのため、冷凍空調機器２０や外部コントローラ３０が短い間隔で取得されたデータをサーバ４０に送信してサーバ４０が急速漏洩とスローリークの両方の漏洩形態に対応するのに比べて、データ通信コストを抑えられる。また、冷凍空調機器２０や外部コントローラ３０が運転データをサーバ４０に送信せず、急速漏洩とスローリークの両方の漏洩形態に対応する（つまり、冷凍空調機器２０の制御基板や外部コントローラ３０に高度な演算機能とデータベース機能が必要となる）のに比べて、機器コストを抑えることができる。

図３の＜実施例３＞、＜実施例４＞、＜実施例５＞に示されるように、冷媒漏洩検知システム１は、冷凍空調機器２０と、サーバ４０と、を含み、制御部１０は、冷凍空調機器２０と、冷凍空調機器２０の外部コントローラ３０と、サーバ４０と、のいずれかに設置されうる。

例えば、＜実施例３＞に示されるように、冷凍空調機器２０（室内機でも室外機でもよい）に、制御部（第１の冷媒漏洩を判定するための制御部および第２の冷媒漏洩を判定するための制御部）１０が設置される。

例えば、＜実施例４＞に示されるように、外部コントローラ３０に、制御部（第１の冷媒漏洩を判定するための制御部および第２の冷媒漏洩を判定するための制御部）１０が設置される。

例えば、＜実施例５＞に示されるように、サーバ４０に、制御部（第１の冷媒漏洩を判定するための制御部および第２の冷媒漏洩を判定するための制御部）１０が設置される。

図４～図８を参照しながら、空気調和システム１００のハードウェア構成を説明する。なお、空気調和システム１００は、ビル用マルチエアコン等のマルチエアコン、チラーを熱源とするセントラル空調システム、店舗・オフィス用エアコン、ルームエアコン等の任意の空気調和システムであってもよいし、冷暖房用途のみならず冷蔵・冷凍システムであってもよい。空気調和システム１００は、複数の室内機３００を有することができる。複数の室内機３００は、異なる性能の室内機を含んでいてもよいし、同一の性能の室内機を含んでいてもよいし、停止中の室内機を含んでいてもよい。

＜空気調和システムのハードウェア構成（冷房運転の場合）＞
図４は、本開示の一実施形態に係る空気調和システム（冷房運転の場合）１００のハードウェア構成図である。空気調和システム１００は、室外機２００および１または複数の室内機３００を有する。

図４の例では、室外熱交換器２０１と、室外機主膨張弁２０５と、過冷却熱交換器２０３と、室内熱交換器膨張弁３０２と、室内熱交換器３０１と、四路切替弁２０６と、圧縮機２０２とが、冷媒配管で接続され主冷媒回路を構成している。四路切替弁２０６は、圧縮機２０２の吐出ガスを室外熱交換器２０１に供給するように流路が設定される。図４の例では、さらに、室外熱交換器２０１と過冷却熱交換器２０３との間の配管から圧縮機２０２の吸入側の配管に接続されたバイパス配管に、過冷却熱交換器膨張弁２０４が設けられている。過冷却熱交換器２０３は、室外熱交換器２０１と過冷却熱交換器２０３との間から圧縮機２０２の吸入側の配管に接続されたバイパス配管に設けられた過冷却熱交換器膨張弁２０４を通過した冷媒と主冷媒回路内の冷媒とを熱交換させる熱交換器である。なお、図４のバイパス例は一例である。

＜＜室外機＞＞
室外機２００側では、室外熱交換器２０１と、圧縮機２０２と、過冷却熱交換器２０３と、過冷却熱交換器膨張弁（バイパス回路）２０４と、室外機主膨張弁（主冷媒回路）２０５とが配管に接続されている。室外機２００は、各種センサ（温度センサ（例えば、サーミスタ）（１）、（３）、（４）、（６）、（７）および圧力センサ（２）、（５）など）を有する。

＜＜室内機＞＞
室内機３００側では、室内熱交換器３０１と、室内熱交換器膨張弁３０２とが配管に接続されている。室内機３００は、各種センサ（温度センサ（例えば、サーミスタ）（８）、（９）など）を有する。

＜空気調和システムのハードウェア構成（暖房運転の場合）＞
図５は、本開示の一実施形態に係る空気調和システム（暖房運転の場合）１００のハードウェア構成図である。空気調和システム１００は、室外機２００および１または複数の室内機３００を有する。

図５の例では、室外熱交換器２０１と、圧縮機２０２と、四路切替弁２０６と、室内熱交換器３０１と、室内熱交換器膨張弁３０２と、過冷却熱交換器２０３と、室外機主膨張弁２０５とが、冷媒配管で接続され主冷媒回路を構成している。四路切替弁２０６は、圧縮機２０２の吐出ガスを室内熱交換器３０１に供給するように流路が設定される。

＜＜室外機＞＞
室外機２００側では、室外熱交換器２０１と、圧縮機２０２と、過冷却熱交換器２０３と、過冷却熱交換器膨張弁（バイパス回路）２０４と、室外機主膨張弁（主冷媒回路）２０５とが配管に接続されている。室外機２００は、各種センサ（温度センサ（例えば、サーミスタ）（１）、（３）、（４）、（６）、（７）および圧力センサ（２）、（５）など）を有する。

＜＜室内機＞＞
室内機３００側では、室内熱交換器３０１と、室内熱交換器膨張弁３０２とが配管に接続されている。室内機３００は、各種センサ（温度センサ（例えば、サーミスタ）（８）、（９）など）を有する。

＜空気調和システムのハードウェア構成（冷暖同時運転の場合）＞
本開示は、冷房運転、暖房運転に限らず、冷暖同時運転にも適用することができる。以下、図６を参照しながら、冷暖同時運転について説明する。

図６は、本開示の一実施形態に係る空気調和システム（冷暖同時運転の場合）１００のハードウェア構成図である。空気調和システム１００は、２分割構造の室外熱交換器２０１－１と室外熱交換器２０１－２と、複数の室内機と、が３本の連絡配管で接続されており、冷暖同時運転が可能である。図６では、冷房主体運転の例を示しており、室内機３００－１が暖房モード、室内機３００－２が冷房モードで運転されている。この時、室外熱交換器２０１－１は凝縮器、室外熱交換器２０１－２は蒸発器として機能している。

図７は、本開示の一実施形態に係るエコノマイザ回路を有する場合、熱源側と利用側との少なくとも一方が水冷式の場合の一例である。本開示の一実施形態に係る冷凍空調機器２０は、エコノマイザ回路を有する。

図８は、本開示の一実施形態に係る中間インジェクション回路を有する場合の一例である。本開示の一実施形態に係る冷凍空調機器２０は、中間インジェクション回路を有する。

＜外部コントローラ、サーバのハードウェア構成＞
図９は、本開示の一実施形態に係る外部コントローラ３０、サーバ４０のハードウェア構成図である。

外部コントローラ３０、サーバ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１００２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１００３を有する。ＣＰＵ１００１、ＲＯＭ１００２、ＲＡＭ１００３は、いわゆるコンピュータを形成する。

また、外部コントローラ３０、サーバ４０は、補助記憶装置１００４、表示装置１００５、操作装置１００６、Ｉ／Ｆ（Interface）装置１００７を有することができる。なお、外部コントローラ３０、サーバ４０の各ハードウェアは、バス１００８を介して相互に接続されている。

ＣＰＵ１００１は、補助記憶装置１００４にインストールされている各種プログラムを実行する演算デバイスである。

ＲＯＭ１００２は、不揮発性メモリである。ＲＯＭ１００２は、補助記憶装置１００４にインストールされている各種プログラムをＣＰＵ１００１が実行するために必要な各種プログラム、データ等を格納する主記憶デバイスとして機能する。具体的には、ＲＯＭ１００２はＢＩＯＳ（Basic Input/Output System）やＥＦＩ（Extensible Firmware Interface）等のブートプログラム等を格納する、主記憶デバイスとして機能する。

ＲＡＭ１００３は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等の揮発性メモリである。ＲＡＭ１００３は、補助記憶装置１００４にインストールされている各種プログラムがＣＰＵ１００１によって実行される際に展開される作業領域を提供する、主記憶デバイスとして機能する。

補助記憶装置１００４は、各種プログラムや、各種プログラムが実行される際に用いられる情報を格納する補助記憶デバイスである。

表示装置１００５は、外部コントローラ３０、サーバ４０の内部状態等を表示する表示デバイスである。

操作装置１００６は、外部コントローラ３０、サーバ４０の管理者が外部コントローラ３０、サーバ４０に対して各種指示を入力する入力デバイスである。

Ｉ／Ｆ装置１００７は、各種センサやネットワークに接続し、他の端末と通信を行うための通信デバイスである。

＜機能ブロック＞
図１０は、本開示の一実施形態に係る制御部１０の機能ブロック図である。図１０に示されるように、制御部１０は、運転データ取得部１０１と、第１判定部１０３と、外部機器変更部１０４と、運転データ加工部１０５と、第２判定部１０６と、を備える。また、制御部１０は、プログラムを実行することによって、運転データ取得部１０１、第１判定部１０３、外部機器変更部１０４、運転データ加工部１０５、第２判定部１０６、として機能する。以下、それぞれについて説明する。

運転データ取得部１０１は、冷凍空調機器２０の運転データを取得する。運転データは、冷凍空調機器２０の運転中に取得されうるデータである。具体的には、冷凍空調機器２０に搭載されている温度、圧力、電流、ガス濃度等を計測するセンサの出力値と、圧縮機、ファンモータ、電動弁等への指令値等を含む。運転データ取得部１０１は、取得した運転データを第１判定部１０３、運転データ加工部１０５、第２判定部１０６に供給する。運転データ格納部１０２は、運転データ取得部１０１で取得された運転データと運転データ加工部１０５で加工された加工データを格納する。なお、格納するデータは運転データもしくは加工データのいずれか一つでもよい。

＜運転データの例＞
ここで、冷凍空調機器２０の運転データの例を説明する。

＜＜運転データ（例１）＞＞
例えば、運転データは、
・冷凍空調機器２０周辺の冷媒ガス濃度
・外気温
・圧縮機２０２の回転数
・過冷却熱交換器の膨張弁２０４の開度
・圧縮機２０２の電流値
のうちの少なくとも１つを含むことができる。

＜＜運転データ（例２）＞＞
例えば、運転データは、上記の運転データ（例１）に加えて、あるいは、上記の運転データ（例１）に代えて、
・室内機膨張弁３０２の開度
・室外機主膨張弁２０５の開度
・運転中もしくは運転待機中の室内機定格能力の合計値
・室内機運転台数
・室内機能力（冷房または暖房）
・室内機吹き出し温度
・室温
・凝縮温度
・蒸発温度
・室外機液閉鎖弁接続配管冷媒温度（図４および図５のサーミスタ（４）が検知する連絡配管液温）
・液連絡配管冷媒温度（室外機２００の外に取り付けられた外付けセンサが検知する室外機２００の外側の連絡配管での計測温度）
・室外機ファン風量
・室内機ファン風量
・室外機ファン回転数（ステップ、タップ）
・室内機ファン回転数（ステップ、タップ）
・室外機ファン電流値
・室内機ファン電流値
・冷媒循環量
・圧縮機２０２の吐出温度
・圧縮機２０２の吸入温度
・圧縮機２０２の吐出過熱度
・圧縮機２０２の吸入過熱度
・過冷却熱交換器２０３の出口過冷却度（過冷却熱交換器回路を有する場合）
・過冷却熱交換器２０３の出口過熱度（ガス管側）（過冷却熱交換器回路を有する場合）
・エコノマイザ出口過冷却度（エコノマイザ回路を有する場合）
・エコノマイザ用膨張弁の開度（エコノマイザ回路を有する場合）
・エコノマイザバイパス側出口圧力（エコノマイザ回路を有する場合）
・中間インジェクション用膨張弁の開度（中間インジェクション回路を有する場合）
・中間インジェクション温度（中間インジェクション回路を有する場合）
・中間インジェクション圧力（中間インジェクション回路を有する場合）
・蒸発器入口水温（熱源側と利用側との少なくとも一方が水冷式の場合）
・蒸発器出口水温（熱源側と利用側との少なくとも一方が水冷式の場合）
・凝縮器入口水温（熱源側と利用側との少なくとも一方が水冷式の場合）
・凝縮器出口水温（熱源側と利用側との少なくとも一方が水冷式の場合）
のうちの少なくとも１つを含むことができる。

＜＜運転データ（例３）＞＞
例えば、運転データは、上記の運転データ（例１および例２）に加えて、あるいは、上記の運転データ（例１および例２）に代えて、
・デフロスト回数と、デフロスト時間と、のうちの少なくとも１つを含むことができる。

図１０の説明に戻る。

第１判定部１０３は、運転データ取得部１０１が取得した運転データから、第１の冷媒漏洩を判定する。第１の冷媒漏洩を判定するためのデータは、第１の閾値（例えば、５分）以下の間隔で取得された運転データである。例えば、第１判定部１０３は、冷凍空調機器２０の温度および圧力に関する運転データの変化量または変化率、および、漏洩ガスの検知センサーデータ、を用いて、第１の冷媒漏洩を判定することができる。

第２判定部１０６は、運転データ取得部１０１が取得した運転データから、第２の冷媒を判定する。第２の冷媒漏洩を判定するためのデータは、第２の閾値（例えば、１週間）以上分の運転データである。なお、第２の冷媒漏洩を判定するためのデータは、第２の閾値以上分の運転データと第２の閾値以上分の運転データが加工されたデータであってもよい。例えば、第２判定部１０６は、機械学習された学習済みモデルを用いて、運転データあるいは演算データから第２の冷媒漏洩を推定することができる。

外部機器変更部１０４は、第１判定部１０３が第１の冷媒漏洩を検知したときに、冷凍空調機器２０または外部機器５０の運転状態を変更する。例えば、外部機器変更部１０４は、第１の冷媒漏洩が検知されたときに、冷凍空調機器２０の運転を停止させる。また、例えば、外部機器変更部１０４は、第１の冷媒漏洩が検知されたときに、換気扇、冷媒配管遮断弁、サイレン、警報装置等の外部機器５０の動作を開始させる（例えば、換気扇により換気をする、冷媒配管遮断弁により漏れ箇所への冷媒供給を遮断する、サイレンや警報装置の発報により冷凍空調機器２０の使用者に警告する）。

運転データ加工部１０５は、運転データ取得部１０１が取得した運転データを加工する。例えば、運転データ加工部１０５は、運転データを間引く（例えば、一定間隔でデータを抽出する、あるいは一定間隔内の平均値、中央値、最頻値等を算出し、その値を区間の代表値として用いる）ことができる。また、例えば、運転データ加工部１０５は、運転データを演算して新たなデータ（例えば、ＳＣ（サブクール）、ＳＨ（スーパーヒート）、冷媒量指標値）を作成することができる。

ＳＣ（サブクール）は、冷媒の過冷却度のことをいう。

ＳＨ（スーパーヒート）は、冷媒の過熱度のことをいう。

冷媒量指標値は、例えば、以下のとおりである。

＜＜冷媒量指標（例１（冷房運転の場合））＞＞
例えば、冷媒量指標値は、
・凝縮温度－室外熱交換器２０１の出口温度（以下、室外熱交換器出口過冷却度ともいう。なお、過冷却度は、ＳＣ、サブクールとも呼ばれる）
・圧縮機の吸入過熱度（なお、過熱度は、ＳＨ、スーパーヒートとも呼ばれる）
・圧縮機の吐出過熱度
・室外熱交換器出口過冷却度または圧縮機の吸入過熱度または圧縮機の吐出過熱度に基づく値
のうちの少なくとも１つを含むことができる。

例えば、室外熱交換器出口過冷却度に基づく値は、室外熱交換器出口過冷却度を利用した演算値である。例えば、室外熱交換器出口過冷却度を利用した演算値は、
・室外熱交換器出口過冷却度を利用した演算値＝室外熱交換器出口過冷却度／（凝縮温度－外気温）
である。

例えば、室外熱交換器出口過冷却度に基づく値は、冷媒物性、冷凍サイクル線図（Ｔ－Ｓ、Ｐ－ｈ線図）から定義した値である。

＜＜冷媒量指標（例２（冷房運転の場合））＞＞
例えば、冷媒量指標値は、上記の冷媒量指標値（例１）に加えて、あるいは、上記の冷媒量指標値（例１）の室外熱交換器出口過冷却度に代えて、
・過冷却熱交換器出口過冷却度
・過冷却熱交換器出口過冷却度に基づく値
のうちの少なくとも１つを含むことができる。

＜＜冷媒量指標（例３（暖房運転の場合））＞＞
暖房運転の場合、冷媒量指標値は、上記の冷媒量指標値（例１および例２）に代えて、
・室内熱交換器出口過冷却度と、室内熱交換器出口過冷却度に基づく値と、のうちの少なくとも１つを含むことができる。室内熱交換器出口過冷却度は、複数の室内熱交換器３０１の過冷却度のうちの少なくとも１つと、複数の室内熱交換器３０１の過冷却度の平均と、複数の室内熱交換器３０１の室内側合流点または室外側合流点での過冷却度とのうちのいずれかである。

＜＜冷媒量指標（例４（冷暖同時運転の場合））＞＞
冷暖同時運転の場合、冷媒量指標値は、上記の冷媒量指標値に加えて、
・室内熱交換器（図６の暖房室内機３００－１の室内熱交換器３０１）出口過冷却度と室外熱交換器（図６の室外熱交換器（凝縮器）２０１－１）出口過冷却度との組み合わせである。

＜方法＞
図１１は、本開示の一実施形態に係る冷媒漏洩検知処理のフローチャートである。

ステップ１（Ｓ１）において、制御部１０は、冷凍空調機器２０の運転データを取得する。

ステップ２（Ｓ２）において、制御部１０は、Ｓ１で取得された運転データから、第１の冷媒漏洩を判定する。また、制御部１０は、Ｓ１で取得された運転データから、第２の冷媒漏洩を判定する。第１の冷媒漏洩を判定するためのデータは、第１の閾値（例えば、５分）以下の間隔で取得された運転データである。また、第２の冷媒漏洩を判定するためのデータは、第２の閾値（例えば、１週間）以上分の運転データである。なお、第２の冷媒漏洩を判定するためのデータは、第２の閾値（例えば、１週間）以上分の運転データと第２の閾値（例えば、１週間）以上分の運転データが加工されたデータであってもよい。

図１２は、平均的な冷媒充填量（２０ｋｇ）を持つビル用マルチエアコンで急速漏洩が発生した際の冷媒漏洩速度と全充填量漏洩時間の関係を示す。図中に日本冷凍空調工業会のガイドライン「特定不活性ガスを使用した冷媒設備の冷媒ガスが漏えいしたときの燃焼を防止するための適切な措置（ＪＲＡ ＧＬ－２０）」で定義されている急速漏れと噴出漏れに対応する点を記載している。急速漏れ（１０ｋｇ/ｈ）は、室内機に発生しうる最大漏洩速度であり、噴出漏れ（７５ｋｇ/ｈ）は、室外機で発生しうる最大漏洩速度である。平均的な冷媒量２０ｋｇの場合、急速漏れが発生すると１２０分、噴出漏れが発生すると１６分で全冷媒が大気に放出される。前記第１閾値を５分以下に設定することにより、このような急速の冷媒漏洩が発生しても、制御部１０で確実に検知して外部機器５０の運転状態を変更し、酸欠や発火事故を防止する。

図１３は、スローリークが発生したビル用マルチエアコンの１年間の日々のＳＣと、その年の他の運転データから予測される正常時の日々の予測ＳＣを示す。ここで、ＳＣは運転データ加工部１０５で計算された１日毎のＳＣ代表値であり、予測ＳＣは、第２判定部１０６に組み込まれた正常ＳＣ予測モデルで計算された１日毎のＳＣ代表値の予測値である。

図１４は、該ＳＣと該予測ＳＣの差として定義された冷媒量指標値ΔＳＣ、ΔＳＣの７日間の移動平均と１４日間の移動平均である。ΔＳＣの現在値だけで判定しようとすると、冷媒量変化以外の要因による変動が大きいため、３月後半から発生したと推測される漏洩の発生直後の判定が困難である。それに対して、第２の閾値として７日間（１週間）分の運転データを加工したΔＳＣの移動平均データでは、変動が平滑化されるため、３月後半からの漏洩による低下傾向が確認できる。さらに閾値を１４日間（２週間）分に変更すると、より明確に漏洩の傾向が判定できる。例えば、運転データの膨張弁開度と運転加工データのΔＳＣを併用して判定することで判定精度の向上が期待できる。

なお、本開示の一実施形態では、制御部１０は、Ｓ２の第１の冷媒漏洩および第２の冷媒漏洩の判定後、冷凍空調機器２０と外部機器５０の運転状態を制御することができる。制御部１０は、Ｓ２の冷媒漏洩の判定後、第１の冷媒漏洩を検知したときに、冷凍空調機器２０または冷凍空調機器２０と連動する外部機器５０の運転状態を変更する。また、制御部１０は、Ｓ２の冷媒漏洩の判定後、第２の冷媒漏洩を検知したときに、冷凍空調機器２０または冷凍空調機器２０と連動する外部機器５０の運転状態を変更しない。

以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及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。

１ 冷媒漏洩検知システム
１０ 制御部
２０ 冷凍空調機器
３０ 外部コントローラ
４０ サーバ
５０ 外部機器
６０ 記憶装置
１００ 空気調和システム
２００ 室外機
２０１ 室外熱交換器
２０１－１ 室外熱交換器（凝縮器）
２０１－２ 室外熱交換器（蒸発器）
２０２ 圧縮機
２０３ 過冷却熱交換器
２０４ 過冷却熱交換器膨張弁
２０５ 室外機主膨張弁
２０６ 四路切替弁
２０７ エコノマイザ
２０８ エコノマイザ用膨張弁
２０９ 主膨張弁
２１０ 凝縮器
２１１ 蒸発器
２１２ 中間インジェクション用膨張弁
２１３ 凝縮器
２１４ 蒸発器
３００ 室内機
３００－１ 暖房室内機
３００－２ 冷房室内機
３０１ 室内熱交換器
３０２ 室内熱交換器膨張弁
１０１ 運転データ取得部
１０２ 運転データ格納部
１０３ 第１判定部
１０４ 外部機器変更部
１０５ 運転データ加工部
１０６ 第２判定部
１００１ ＣＰＵ
１００２ ＲＯＭ
１００３ ＲＡＭ
１００４ 補助記憶装置
１００５ 表示装置
１００６ 操作装置
１００７ Ｉ／Ｆ装置
１００８ バス

Claims (16)

1. 制御部を備えた冷媒漏洩検知システムであって、
   前記制御部は、
   冷凍空調機器の運転データを取得し、
   前記運転データから、第１の冷媒漏洩を判定し、
   前記運転データから、第２の冷媒漏洩を判定し、
   前記第１の冷媒漏洩を判定するためのデータは、第１の閾値以下の間隔で取得された運転データであり、
   前記第２の冷媒漏洩を判定するためのデータは、第２の閾値以上分の運転データである、冷媒漏洩検知システム。
2. 前記第１の閾値は５分であり、前記第２の閾値は１週間である、請求項１に記載の冷媒漏洩検知システム。
3. 前記第２の冷媒漏洩を判定するためのデータは、前記第２の閾値以上分の運転データと前記第２の閾値以上分の運転データが加工されたデータである、請求項１または２に記載の冷媒漏洩検知システム。
4. 前記制御部は、
   前記第１の冷媒漏洩を検知したときに、前記冷凍空調機器または前記冷凍空調機器と連動する外部機器の運転状態を変更し、
   前記第２の冷媒漏洩を検知したときに、前記冷凍空調機器または前記外部機器の運転状態を変更しない、請求項１から３のいずれか一項に記載の冷媒漏洩検知システム。
5. 前記第１の冷媒漏洩は、冷媒の漏洩速度が第３の閾値以上であり、前記第２の冷媒漏洩は、冷媒の漏洩速度が前記第３の閾値未満である、請求項１から４のいずれか一項に記載の冷媒漏洩検知システム。
6. 前記第１の冷媒漏洩を判定する制御部が用いる運転データおよび検知対象となる物理現象、判定ロジック、判定の閾値と、前記第２の冷媒漏洩を判定する制御部が用いる運転データおよび検知対象となる物理現象、判定ロジック、判定の閾値とは、異なる、請求項１から５のいずれか一項に記載の冷媒漏洩検知システム。
7. 前記第１の冷媒漏洩を判定する制御部は、前記冷凍空調機器の温度および圧力に関する運転データの変化量または変化率、および、漏洩ガスの検知センサーデータ、を用いる、請求項６に記載の冷媒漏洩検知システム。
8. 前記冷媒漏洩検知システムは、前記冷凍空調機器と、サーバと、を含み、
   前記制御部は、前記冷凍空調機器と、前記冷凍空調機器の外部コントローラと、前記サーバと、のいずれかに設置される、請求項１から７のいずれか一項に記載の冷媒漏洩検知システム。
9. 前記冷媒漏洩検知システムは、前記冷凍空調機器と、サーバと、を含み、
   前記第１の冷媒漏洩を判定する制御部と前記第２の冷媒漏洩を判定する制御部は、前記冷凍空調機器と、前記冷凍空調機器の外部コントローラと、前記サーバと、に分散して設置される、請求項１から７のいずれか一項に記載の冷媒漏洩検知システム。
10. 前記第１の冷媒漏洩を判定する制御部は、前記冷凍空調機器または前記冷凍空調機器の外部コントローラに設置され、
    前記第２の冷媒漏洩を判定する制御部は、前記サーバに設置される、請求項９に記載の冷媒漏洩検知システム。
11. 前記第１の冷媒漏洩を判定する制御部は、前記冷凍空調機器の外部コントローラに設置され、
    前記第２の冷媒漏洩を判定する制御部は、前記サーバに設置され、
    前記外部コントローラは、前記運転データを加工し、前記運転データが加工されたデータを前記サーバへ送信する、請求項９に記載の冷媒漏洩検知システム。
12. 前記加工は、前記運転データを間引くことである、請求項１１に記載の冷媒漏洩検知システム。
13. 前記加工は、前記運転データを演算して新たなデータを作成することである、請求項１１に記載の冷媒漏洩検知システム。
14. 前記第１の冷媒漏洩の判定の結果および前記第２の冷媒漏洩の判定の結果を記憶装置に記憶させる、請求項１から１３のいずれか一項に記載の冷媒漏洩検知システム。
15. 冷媒漏洩検知システムの制御部が実行する方法であって、
    冷凍空調機器の運転データを取得するステップと、
    前記運転データから、第１の冷媒漏洩を判定するステップと、
    前記運転データから、第２の冷媒漏洩を判定するステップと、を含み、
    前記第１の冷媒漏洩を判定するためのデータは、第１の閾値以下の間隔で取得された運転データであり、
    前記第２の冷媒漏洩を判定するためのデータは、第２の閾値以上分の運転データである、方法。
16. 冷媒漏洩検知システムに、
    冷凍空調機器の運転データを取得する手順と、
    前記運転データから、第１の冷媒漏洩を判定する手順と、
    前記運転データから、第２の冷媒漏洩を判定する手順と、を実行させ、
    前記第１の冷媒漏洩を判定するためのデータは、第１の閾値以下の間隔で取得された運転データであり、
    前記第２の冷媒漏洩を判定するためのデータは、第２の閾値以上分の運転データである、プログラム。

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