(57)【要約】【課題】漏洩されたアンモニアガスの除害はもとより、漏洩部位の積極的切り離しと、冷媒量の多い受液部を当該回路系より独立させたＮＨ３ヒートポンプを提供する。【構成】本発明は、散水除害構成の上に、従来のガス側四方弁の代りに二方弁１０ａと１０ｂを設け、前記二方弁に並列に圧縮機３０の吐出側より逆止弁１３を経由して空気熱交換器３１と水熱交換器３２への何れか経路切り替え接続をする三方弁１１を設け、受液器３３の冷媒液導入側に逆止弁１２を設ける構成にしてある。【選択図】      図１
2004198071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と凝縮器と蒸発器と受液器と減圧装置と関連付属機器を含む構成よりなり、アンモニアガスを冷媒として使用するとともに漏洩アンモニアガスの除害手段を備えたヒートポンプにおいて、
前記圧縮機の吸入側に接続する、前記蒸発器用として作動する空気熱交換器よりの戻り冷媒ガスの導入路と、同じく前記蒸発器用として作動する水熱交換器よりの戻り冷媒ガスの導入路のそれぞれに遮断弁を設け、アンモニアガスの漏洩が起きた前記空気熱交換器又は水熱交換器の何れかを当該ヒートポンプサイクル系より切り離す構成とするとともに、
前記圧縮機の吐出側に三方弁を設け、前記アンモニアガスの漏洩の起きていない熱交換器側へ圧縮ガスを送出する構成として、発生漏洩量を最小に抑える構成としたことを特徴とするＮＨ３ヒートポンプ。
【請求項２】
前記受液器は、該受液器への空気熱交換器と水熱交換器よりの導入側入り口に遮断弁を設け、アンモニアガスの漏洩時に前記受液器を当該ヒートポンプサイクル系より独立させる構成としたことを特徴とする請求項１記載のＮＨ３ヒートポンプ。
【請求項３】
前記除害手段は、散水除害により構成したことを特徴とする請求項１記載のＮＨ３ヒートポンプ。
【請求項４】
前記除害手段は、除害水槽を設け、漏洩ガスの吹き込み又はアンモニアガス溶解水の貯留を行う構成としたことを特徴とする請求項１記載のＮＨ３ヒートポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンモニアガスを冷媒として使用するヒートポンプにおいて、アンモニアガスの漏洩時に、漏洩したアンモニアガスの量を最小限に抑える系統構成と、漏洩アンモニアガスに対する除害手段を備えたＮＨ３ヒートポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、地球環境保護や地球温暖化防止の観点より、オゾン層破壊係数と地球温暖化係数がともに零の値を持つアンモニアガス等の自然系冷媒を使用する冷凍機や空調用ヒートポンプが広範に使用されている。
然し、アンモニアガスは、上記環境汚染の心配のないこと以外に下記利点と欠点を持っている。則ち、
利点としては、低価格、ＣＯＰが高い、熱伝導率が良い、高い冷却効率、漏洩時の検知が容易である。
欠点としては、毒性、可燃性（但し難燃性である）、腐食性、銅系統の材料の使用が不可等の問題がある。
則ち、アンモニアガスの漏洩に際しては、上記欠点により安全面や健康面から漏洩量を低く抑え、雰囲気空気を引火下限濃度に抑える必要がある。
【０００３】
上記冷媒ガスの回収等に関して、「ヒートポンプシステムの冷媒ガスの制御装置」に係わる提案がされている。（例えば特許文献１参照。）
上記提案は、ＮＨ３、その他の水溶性冷媒を使用したヒートポンプシステムにおいて、機械室内に漏洩した冷媒ガスをガスの状態で回収し、機器類の作動不良、錆や腐食の発生を防止し、稼働効率の向上、稼働コストの削減を図ったものである。
【０００４】
その構成は図３に見るように、本制御装置は、圧縮機５３、凝縮器５４、膨張弁５５を含む機械室５６と、機械室より高圧冷媒を送出する蒸発器５２を内蔵する氷蓄熱室５７とよりなる。前記機械室５６及び氷蓄熱室５７の気相部から氷蓄熱室液相部内に連通して蒸発器を形成するガス吸入管路を設けるとともに、機械室側ガス吸入管路５８と氷蓄熱室側ガス吸入管路５９を設け、機械室内のＮＨ３冷媒ガスの漏洩を検知管６０で検知して制御装置６１に入力し、該制御装置により風量分配器６２を制御して、機械室５６におけるＮＨ３ガスの漏洩量に応じて、機械室５６と氷蓄熱室５７とよりのガス吸入割合を制御してブロワ６３を介して噴出管６４より噴出させ、漏洩ガスを氷蓄熱室５７の液相に取り込むようにしたものである。
【０００５】
また、前記提案の改善案として、例えば「蒸発凝縮式アンモニア冷凍ユニット」に係わる提案がされている。（例えば特許文献２参照。）
この提案では、アンモニアガスの水に対する高い溶解性を利用してアンモニアガスの回収を行うようにしたもので、その溶解用水は蒸発凝縮器の冷却水を使用することにより冷凍ユニットのＣＯＰの向上にも寄与する漏洩ガスの回収可能の冷凍ユニットの提供を目的としたものである。
【０００６】
その構成は、図４に示すように、冷凍ユニットを上部収納室７２ａと下部収納室７３ａとで一体構造のパッケージで形成させ、上下の境界は気密状に構成する。上部収納室７２ａの左下側に押し込みファン７１を設け、該押し込みファンの下部に凹部を設けて冷水タンク７４を形成させるとともに、該冷水タンクより冷水を組み上げ冷却水散布ノズル７２ｂより凝縮器７２に散布して蒸発凝縮器を形成させている。
なお、前記上部収納室７２ａには、アンモニアガス凝縮用の凝縮器７２、冷却水散布ノズル７２ｂ、及び前記押し込みファン７１を設ける構成とし、
下部収納室７３ａには、アンモニアガス圧縮用の圧縮機７０、油分離器７０ａと関連付属機器を設けて機械室を形成するとともに、機外に負荷を形成するダイナミック製造器７５を設ける構成にしてある。
前記押し込みファン７１の吸い込み側と下部収納室７３ａとの前記気密状境界を上下に貫通して機械室である下部収納室７３ａの雰囲気空気を回収する誘導流路７６を設け、該誘導流路を介して下部収納室内部の雰囲気空気を一点鎖線で示すように吸引し、その後、押し込みファン７１を介して二点鎖線で示すように凝縮器７２へ押し込み、前記機械室である下部収納室内の雰囲気空気にアンモニアガスの漏洩がある場合は、前記冷却水散布ノズル７２ｂの散布冷却水に回収させ、冷水タンク７４に貯留除害する構成にしてある。
【０００７】
また、前記冷凍サイクルにおいて冷媒漏洩が起きたときに対処する冷媒回収装置において、例えば、一旦回収した冷媒の冷凍サイクルへの逆流の防止手段に係わる提案がある。（例えば特許文献３参照。）
上記提案は、冷凍サイクルより漏洩した炭化水素やアンモニア等の回収に吸着材や吸収材を使用した場合、一旦回収した冷媒が冷凍サイクル中の圧力低下と吸着材充填部の吸着剤発熱による温度上昇によって脱着が起き、漏洩が持続する問題があるが、この問題の解決のためになされたもので、冷媒回収容器に冷媒逆流防止手段を施し密閉するようにすべく、吸着開始よりタイマにより一定時間後前記回収容器を密閉遮断する構成にしたものである。
【０００８】
また、冷凍サイクルにおけるアンモニア除害システムとして、例えば下記に記載する提案がある。（例えば特許文献４参照。）
上記提案は、冷凍機ユニットより漏洩したアンモニアガスに対し、大気中への放出の手前でスクラバ等の閉鎖空間に導入し、これに炭酸ガス及び水とを反応させ、炭酸アンモニウムまたは炭酸水素アンモニウム等の塩を生成し、除害処理を行うようにしたものである。
【０００９】
【特許文献１】
特開平８−１３６０９６号公報
【特許文献２】
特開平１１−３０４６０号公報
【特許文献３】
特開２００１−１７４１０８公報
【特許文献４】
特開２００１−３４７１２７公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来技術に見るように、従来のアンモニアガス漏洩対策としては、漏洩したアンモニアガスの除害のみに限定され、漏洩を停止させることに対しては圧縮機の停止以外は何ら対策が採られて来なかった。本発明は、前記漏洩されたアンモニアガスの除害はもとより、漏洩部位の積極的切り離しと、冷媒量の多い受液部を系統的に独立させたＮＨ３ヒートポンプの提供を目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明のＮＨ３ヒートポンプは、
圧縮機と凝縮器と蒸発器と受液器と減圧装置と関連付属機器を含む構成よりなり、アンモニアガスを冷媒として使用するとともに漏洩アンモニアガスの除害手段を備えたヒートポンプにおいて、
前記圧縮機の吸入側に接続する、前記蒸発器用として作動する空気熱交換器よりの戻り冷媒ガスの導入路と、同じく前記蒸発器用として作動する水熱交換器よりの戻り冷媒ガスの導入路のそれぞれに遮断弁を設け、アンモニアガスの漏洩が起きた前記空気熱交換器又は水熱交換器の何れかを当該ヒートポンプサイクル系より切り離す構成とするとともに、
前記圧縮機の吐出側に三方弁を設け、前記アンモニアガスの漏洩の起きていない熱交換器側へ圧縮ガスを送出する構成として、発生漏洩量を最小に抑える構成としたことを特徴とする。
【００１２】
上記本発明は、アンモニアガスの漏洩が懸念される空気熱交換器と水熱交換器について、漏洩事故の発生している熱交換器をヒートポンプサイクル系より切り離すべく、圧縮機吸入側より遮断弁で切り離すとともに、圧縮機の吐出側を前記切り離していない熱交換器への切り替え送出を行い、漏洩熱交換器を当該サイクル系より分離切り離しをして、アンモニア漏洩量を最小に抑えるようにしたものである。
【００１３】
例えば、図２（Ａ）に見るように、圧縮機８０、空気熱交換器８１、水熱交換器８２、受液器８３、ガス側四方弁８４、液側四方弁８５、膨張弁８６等を含む従来の空気熱源ヒートポンプにおいて、前記水熱交換器８２より温水を取り出す暖房運転時には、空気熱交換器８１で蒸発した冷媒蒸気はガス側四方弁８４により圧縮機８０の吸入側への導入路を形成している。
上記回路構成において、前記空気熱交換器８１でアンモニアガスの漏洩事故が発生した場合、前記膨張弁８６は直ちに断の状態に移行するが、前記空気熱交換器８１と圧縮機８０の吸入側に接続する回路には遮断弁が設けられていないため、漏洩事故の発生した空気熱交換器８１を当該サイクル系より切り離し除外することはできない。そのためアンモニアガスの漏洩は継続され、被害は増大する。本発明では、前記ガス側四方弁を介しての圧縮機への導入路に遮断弁を設け、漏洩事故を起こした空気熱交換器を分離し切り離す構成にしたものである。
【００１４】
また、図２（Ｂ）に見るように、前記図２（Ａ）と同様に、圧縮機８０、空気熱交換器８１、水熱交換器８２、受液器８３、ガス側四方弁８４、液側四方弁８５、膨張弁８６等を含む従来の空気熱源ヒートポンプにおいて、前記水熱交換器８２より冷水を取り出す冷房運転時には、水熱交換器８２で蒸発した冷媒蒸気はガス側四方弁８４により圧縮機８０の吸入側への導入路を形成している。
上記回路構成において、前記水熱交換器８２でアンモニアガスの漏洩事故が発生した場合、前記膨張弁８６は直ちに断の状態に移行するが、前記水熱交換器８２と圧縮機８０の吸入側に接続する回路には遮断弁が設けられていないため、漏洩事故の発生した水熱交換器８２を当該サイクル系より切り離し除外することはできない。そのため漏洩は継続されることになる。本発明では、前記ガス側四方弁を介しての圧縮機への導入路に遮断弁を設け、漏洩事故を起こした水熱交換器を分離し切り離す構成にしたものである。
【００１５】
また、上記本発明のＮＨ３ヒートポンプにおいて、
前記受液器は、該受液器への空気熱交換器と水熱交換器よりの導入側入り口に遮断弁を設け、アンモニアガスの漏洩時に前記受液器を当該ヒートポンプサイクル系より独立させる構成が好ましい。
【００１６】
上記発明は、アンモニアガスの漏洩発生時に、冷媒系統において大半の冷媒を保有する受液器の入り口に逆止弁または遮断弁を設け、当該サイクル系より切り離し独立させるようにしたものである。
【００１７】
そしてまた、上記本発明のＮＨ３ヒートポンプにおいて、
前記除害手段は、散水除害による構成が好ましい。
【００１８】
上記発明は、漏洩ガスに対する除害手段について記載したもので基本的に必要な散水除害手段を設ける構成が好ましい。
【００１９】
そしてまた、上記本発明のＮＨ３ヒートポンプにおいて、
前記除害手段は、除害水槽を設け、漏洩ガスの吹き込みまたは溶解アンモニア水の貯留を行う構成が好ましい。
【００２０】
上記発明は、前記除害手段について、好ましくは除害水槽を設け、該水槽に漏洩ガスの吹き込みを行うか、またはアンモニアガス溶解水の貯留を行う構成が良い。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例の形態を、図示例と共に説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、形状、その相対的位置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。以下図面に基づいて本発明の詳細を説明する。
図１は本発明のＮＨ３ヒートポンプの概略構成を示す図である。
【００２２】
図１に見るように、本発明のＮＨ３ヒートポンプは、上部収納室２０ｂと下部収納室２０ａとよりなる一体構造のパッケージで形成する構成とし、
下部収納室２０ａには圧縮機３０と水熱交換器３２と受液器３３と膨張弁３６と関連付属機器を内蔵して機械室を形成する構造とし、
上部収納室２０ｂには吸入ファン３１ａを付設した空気熱交換器３１と、外気取り入れ口２０ｄを設ける構造とし、
上部収納室２０ｂと下部収納室２０ａの間には、気密性部材よりなる境界２０ｃを設けるとともに、該境界２０ｃには前記上部収納室へ通ずる貫通部を設け、該貫通部に電動シャッター１５ａと換気ファン１５とを設けて、下部収納室２０ａの電動シャッター１６を介して取り入れた外気を矢印Ａに沿い上部収納室２０ｂに誘導し、上部収納室２０ｂにおいて外気取り入れ口２０ｄより取り入れた外気Ｂとともに吸入ファン３１ａを介して換気する構成にしてある。
【００２３】
そして、アンモニアガス漏洩検知器１４ａ、１４ｂを上部収納室２０ｂと下部収納室２０ａのそれぞれの上部空間に設け、各空間のガス漏洩を検知するる構成とするとともに、前記吸入ファン３１ａの上流側及び換気ファン１５の吸込み口に図示していない除害用散水ノズルを設けて散水による漏洩アンモニアガスの溶解除去をさせ、アンモニアガスを溶解して滴下する溶解水の貯留タンクを上下収納室の下部にそれぞれ設け回収する構成にしてある。
【００２４】
本発明は、上記アンモニアガスの除害構成に加え、図に示す従来型の四方弁使用による切り替え回路の代りに二方弁１０ａと１０ｂを設け、空気熱交換器３１又は水熱交換器３２より圧縮機３０の吸入側へ戻るアンモニアガスの導入を遮断するとともに、前記二方弁に並列に圧縮機３０の吐出側より逆止弁１３を経由して空気熱交換器３１又は水熱交換器３２の何れかへ送出する三方弁１１を設ける構成にしてある。
また、前記受液器３３の冷媒液導入側に逆止弁１２を設け、多量の冷媒液を貯留する受液器を当該ヒートポンプサイクル系より切り離し分離する構成にしてある。
【００２５】
則ち、前記水熱交換器３２より温水を取り出す暖房運転時におけるアンモニアガスの漏洩発生時には、空気熱交換器３１を二方弁１０ａと膨張弁３６と三方弁１１の水熱交換器３２側への切り換えとにより回路系より切り離すとともに、前記受液器３３を逆止弁１２と給液電磁弁と膨張弁３６により回路系より切り離し分離する。
【００２６】
また、水熱交換器３２より冷水を取り出す冷房運転時におけるアンモニアガスの漏洩発生時には、水熱交換器３２を二方弁１０ｂと膨張弁３６と三方弁１１の空気熱交換器３１側への切り換えにより当該ヒートポンプサイクル系より切り離すとともに、前記受液器３３を逆止弁１２と給液電磁弁と膨張弁３６により同じく当該ヒートポンプサイクル系より切り離し分離する。
【００２７】
なお、アンモニアガスの漏洩を上部収納室２０ｂに設けたアンモニアガス検知器１４ａが検知したときは、空気熱交換器に設けた散水除害装置を作動させ、下部収納室に設けたアンモニアガス検知器１４ｂにより下部収納室２０ａでのガス漏洩を検知したときは、電動シャッター１５ａ、１６を閉鎖させるとともに散水除害装置を作動させる。
なお、漏洩発生を検知したときは、圧縮機３０は直ちに運転を停止する。
【００２８】
【発明の効果】
上記構成により、本発明は下記効果を奏する。
漏洩されたアンモニアガスの除害はもとより、漏洩部位の積極的切り離しと、冷媒量の多い受液部も当該ヒートポンプ系より独立させ、アンモニアガスの漏洩を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＮＨ３ヒートポンプの概略構成を示す図である。
【図２】（Ａ）は従来の空気熱源ヒートポンプの暖房運転時の回路構成を示す図で、（Ｂ）は（Ａ）に示す空気熱源ヒートポンプの冷房運転時の回路構成を示す図である。
【図３】従来のヒートポンプシステムの冷媒ガスの制御装置の構成を示す図である。
【図４】従来の蒸発凝縮式アンモニア冷凍ユニットの概略構成示す図である。
【符号の説明】
１０ａ、１０ｂ    二方弁
１１              三方弁
１２、１３        逆止弁
１４ａ、１４ｂ    アンモニアガス漏洩検知器
１５              換気ファン
１５ａ、１６      電動シャッター
２０ａ            下部収納室
２０ｂ            上部収納室
２０ｃ            境界
２０ｄ            外気取り入れ口
【図１】
2004198071.tif 000003
【図２】
2004198071.tif 000004
【図３】
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【図４】
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