(57)【要約】【課題】  漏洩アンモニアガスを確実かつ安全に回収することができ、しかも、さらに冷媒回路を構成する機器に直接水が掛かるようなことがなくて装置の復旧を速やかに行なうことができ、またスクラバー装置のような外部のアンモニア回収用の装置が不要で装置コストの低減を期すことができるアンモニア冷凍装置を提供する。【解決手段】  アンモニア冷媒回路を備える冷凍機室４内に、水槽８と、下部がこの水槽上に開口する有蓋筒状の除害塔１５を備え、この除害塔は、除害塔内に空気を導入する空気入口にファン１７を備えるとともに、内部に前記水槽からの水を散布する散水ノズル１５ａ、１５ｂを備え、前記除害塔に、先端が前記冷凍機室外に導出された通気管１８の基端を接続し、除害塔内において水と接触させられてアンモニア濃度の低下した空気が冷凍機室外に送出されるように構成した。【選択図】  図１
2005214574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水槽と、下部がこの水槽上に開口する有蓋筒状の除害塔を備え、この除害塔は、除害塔内に空気を導入する空気入口にファンを備えるとともに、内部に前記水槽からの水を散布する散水ノズルを備え、これら水槽と除害塔をアンモニアを冷媒とする冷媒回路を備える冷凍機室内に設けてなるアンモニア冷凍装置。
【請求項２】
前記除害塔に、先端が前記冷凍機室外に導出された通気管の基端を接続し、除害塔内において水と接触させられてアンモニア濃度の低下した空気が冷凍機室外に送出されるように構成してなる請求項１に記載のアンモニア冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンモニアを冷媒とする冷媒回路を備え、冷熱を生成するアンモニア冷凍装置に関し、より詳しくは冷媒たるアンモニアの漏洩時に、アンモニアの除害を的確に行なうことができるアンモニア冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フロンガスによる環境破壊の問題から圧縮式冷凍装置の冷媒にアンモニアが使用されるケースが増加している。
【０００３】
しかしながら、アンモニアは高濃度であると人体に有毒な物質であり、大気汚染防止法では「人の健康又は生活環境に係る被害が生ずるおそれがある物質」と定義される特定物質に指定され、アンモニアの大気への排出量は厳格に管理されなければならない。
【０００４】
アンモニア冷凍装置においては、冷媒回路における配管の経時変化や、地震等の災害により接続部の緩みや損傷が生じ、アンモニアガスが漏洩することがあり、この漏洩を皆無とすることは不可能である。
【０００５】
したがって、アンモニアガスが漏洩した場合には漏洩したアンモニアガスが装置外部に高濃度のまま放出されないようにすることが求められ、従来からアンモニアの水への溶解量が大であることを利用してアンモニアガスが含まれる空気を水と接触させることによってアンモニアガス濃度を低減させるという除害手段があり、冷凍装置のケーシング内部に直接水を散布し、散布した水とケーシング内空気との接触により水にアンモニアを溶解させて回収する散水方式の除害手段（特許文献１参照）や、ケーシング内の空気を外部のスクラバー装置に導出し、このスクラバー装置内にて散布される水と接触させて水にアンモニアを溶解させて回収し、水との接触によりアンモニア濃度の低下した空気をスクラバー装置から排出するスクラバー方式の除害手段（特許文献２および３参照）がある。
【０００６】
上記散水方式のものでは、ケーシング内に散布した水が冷媒回路を構成する機器や配管および制御機器にも散布されるので、これらの機器特に電気系統に短絡等の悪影響が及ぶおそれがあり、アンモニアガス漏洩後における冷凍装置の復旧に手間と時間が掛かるという問題がある。
【０００７】
また、上記スクラバー方式のものでは冷凍装置とは別に前記水槽を備えるスクラバー設備を設けなければならず、装置コストが嵩む。しかも冷凍装置とスクラバー装置との間には冷凍装置内の空気をスクラバー装置に送るダクトや電気配線を有し、これらのダクトや配線はアンモニアガスの漏洩が懸念される地震等の災害時には亀裂や断裂等の障害を受け易く、災害時のアンモニア漏洩防止には十分な処理が行われないおそれがある。
【特許文献１】特開２００１−９９４４７、第１−５頁、図１および図２
【特許文献２】特開２００１−３４７１２７、第１−４頁、図１および図２
【特許文献３】特開２００１−１４５８１９、第１−１０頁、図１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的とするところは、アンモニアガスが漏洩した際にアンモニアガスを確実に回収することができ、しかも、さらに冷媒回路を構成する機器に直接水が掛かるようなことがなくて装置の復旧を速やかに行なうことができ、またスクラバー装置のような外部のアンモニア回収用の装置が不要で装置コストの低減を期すことができるとともに、冷凍装置のケーシング外に高濃度のアンモニアガスを含む空気を導出する必要がなくて安全にアンモニアの回収を行うことができるアンモニア冷凍装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明のアンモニア冷凍装置は、水槽と、下部がこの水槽上に開口する有蓋筒状の除害塔を備え、この除害塔は、除害塔内に空気を導入する空気入口にファンを備えるとともに、内部に前記水槽からの水を散布する散水ノズルを備え、これら水槽と除害塔をアンモニアを冷媒とする冷媒回路を備える冷凍機室内に設けてなり、また、前記除害塔に、先端が前記冷凍機室外に導出された通気管の基端を接続し、除害塔内において水と接触させられてアンモニア濃度の低下した空気が冷凍機室外に送出されるようにした構成のものとしてある。
【実施例】
【００１０】
以下、本発明に係るアンモニア冷凍装置の実施例を添付図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。
ケーシング１内は水平に設けられた第１の開閉機構たる第１シャッター２によって上部の希釈室３と下部の冷凍機室４とに区画されていて、第１シャッター２の直下には冷媒回路を構成する外気側熱交換器たる蒸発式凝縮器５を設けてある。
【００１１】
上記冷媒回路は、圧縮機６、蒸発式凝縮器５、負荷側熱交換器７を備えるヒートポンプ式のアンモニア冷媒回路としてあって、冷媒流路の制御により、上記負荷側熱交換器において外部の負荷側から供給される水やブラインを冷却または加熱して冷水（冷ブライン）または温水（温ブライン）を負荷側に送る構成となっており、上記蒸発式凝縮器以外の機器は冷凍機室４内に設けられたドレンパネル３０の下方に収容されている。
なおドレンパネル３０は冷凍機室内を気密に区画するものではなく、冷凍機室内の空気は同パネルの周囲から上下方向に流通できるようになっている。
【００１２】
上記冷凍機室４の底部には、上記蒸発式凝縮器５へ散布する水を貯留する水槽８を設けてあり、この水槽に一端が接続された送水管９の他端を、常時駆動される送水ポンプ１０および切替弁１１を介して前記希釈室３内に設けた散水ノズル１２、１２に接続してある。
【００１３】
また、上記送水管９における送水ポンプと切替弁との間に一端が接続された分岐送水管１３の他端を、切替弁１４を介して除害塔１５内の第１の散水ノズル１５ａに接続してあり、さらに同分岐送水管１３における切替弁１４の上流側に一端が接続されたバイパス管１６の他端を、除害塔１５内の第２の散水ノズル１５ｂに接続してある。
【００１４】
しかして、上記除害塔１５は有蓋筒状のものとしてあって開口下部が前記水槽８の水面上に臨み、上部の空気入口に設けた除害用ファン１７から冷凍機室４内の空気を内部に導入するように構成したものとしてあり、冷凍機室内の空気に含まれるアンモニアガスを上記第１または第２の散水ノズル１５ａ、１５ｂから散布される水に溶解せしめてアンモニアガスを回収するようにしたものであり、この除害塔１５の下端寄り側面には通気管１８の下端を接続してあって、同通気管の上端は冷凍機室外である前記希釈室３内に開口している。
【００１５】
なお、上記通気管１８の途中にはバルブ１８ａを設けてあって、通気管の通風量を調節できるようにしてあり、また同バルブ１８ａの下流側における通気管の途中には、先端が冷凍機室４内に開口する吸気枝管３２を設けてあり、この吸気枝管の途中にもバルブ３２ａを設けてあって、通気管１８によって希釈室へ送られる空気のうち、除害塔１５を流過した空気と冷凍機室内から通気管へ直接流入する空気の割合を適宜調節できるようにしてある。
【００１６】
また、冷凍機室４のケーシング１側面には、第２の開閉機構たる第２シャッター３１を備える外気吸入口１９と、常時開かれている外気吸入口２０を設けてある。
【００１７】
そして、前記希釈室３におけるケーシング側面には外気吸入口２１を設けてあるとともに、ケーシング上板部には排気口２２、２２を設けてあって、これら排気口にはそれぞれ常時駆動される排気ファン２３を設けてある。
【００１８】
なお本実施例において、上記外気吸入口２１は前記第１シャッター２が開かれた状態では同シャッターの最も外側に位置する羽根によってほぼ塞がれた状態となって外気の流入が制限され、第１シャッターが閉ざされると全開となるように構成されている。
すなわち、第１シャッター２は外気吸入口２１を開閉するための第３の開閉機構をも兼ねている。
【００１９】
しかしながら、この外気吸入口２１に第１シャッター２とは別の第３の開閉機構たる専用のシャッターを設け、第１シャッター２が開かれている間は閉ざされ、第１シャッターが閉ざされると開かれる構成とする場合もある。
【００２０】
図１において符号２４は冷凍機室４内のアンモニア濃度を検出する第１アンモニアセンサ、２５は希釈室３内のアンモニア濃度を検出する第２アンモニアセンサ、２６は負荷側へ供給する冷水または温水中のアンモニア濃度を検出する第３アンモニアセンサ、２７は制御盤をそれぞれ示しており、第１乃至第３のアンモニアセンサで検出されたアンモニア濃度の値は制御盤２７において確認できるようになっており、各センサにて検出されるアンモニア濃度の値に基づいて制御盤２７の制御回路が装置各部の制御を行なうようになっており、制御の具体例については後述する。
【００２１】
なお、上記第１アンモニアセンサ２４は、冷凍機室４内のアンモニア濃度が極めて高くなるとセンサが破損するおそれがあるので、一端がケーシング側面に開口し、他端が第１アンモニアセンサの近傍に開口する送気管２８を設けてあり、第１アンモニアセンサにて検出されるアンモニア濃度が所定の値を超えると、送気管２８の入口に設けた送気ファン２９が自動的に駆動されて第１アンモニアセンサまわりに外気が供給され、第１アンモニアセンサの破損を防止するように構成してある。
【００２２】
次ぎに、上述した構成の装置の運転制御の詳細を図２、３に示すフローチャートに基づいて説明する。
運転制御は、冷媒回路が駆動されて冷凍運転が行なわれている状態の通常運転モード、冷凍機室内にアンモニアガスが漏洩した場合の除害運転モード、装置内のアンモニアガスを徐々に外部に放出して装置内のアンモニアガス濃度を低下させる放出運転モードに分けられる。
【００２３】
通常運転モードにおいては、圧縮機６の駆動によって負荷側熱交換器７にて冷水または温水が生成され、負荷側に供給され、冷水供給運転と温水供給運転はヒートポンプ回路の運転制御により切り替えられる。
【００２４】
より詳しくは、冷水を生成する場合、圧縮機からのアンモニアガス冷媒が蒸発式凝縮器５に送られて冷却されて液化し、図示を省略した膨張弁を経て負荷側熱交換器７にて気化してその気化潜熱によって負荷側からの水を冷却し、再び気化して圧縮機に戻される。
【００２５】
この際、第１シャッター２および第２シャッター３１は開成されているとともに切替弁１１が開成され、前記送水管９によって水槽８からの水が希釈室３内の散水ノズル１２、１２から蒸発式凝縮器５に散布され、散布された水は排気ファン２３、２３の駆動により外気吸入口１９から吸入され蒸発式凝縮器を下から上に向かって通過する空気と接触して冷却されるとともに蒸発式凝縮器を上から下に向かって通過して前記ドレンパネル３０にて回収され、ドレンパイプによって水槽内に戻される。
【００２６】
また、温水を生成する場合には圧縮機からのアンモニアガス冷媒が高温のまま負荷側熱交換器に送られ、負荷側からの水を加熱して液化し、図示省略の膨張弁を経て蒸発式凝縮器に送られ、同蒸発式凝縮器にて気化して圧縮機に戻される。この際、前記送水管９の切替弁１１は閉止されて蒸発式凝縮器への前記散水ノズル１２、１２からの水の散布は行なわれず、排気ファン２３、２３の駆動により蒸発式凝縮器を流過する空気との熱交換により同蒸発式凝縮器における冷媒の気化が行なわれる。
【００２７】
ところで、冷凍機室４内の除害塔１５においては常に冷凍機室内空気の吸入と水の散布が行なわれるようになっており、具体的には除害用ファン１７が常に駆動して冷凍機室内の空気が除害塔内に吸入され、かつ、前記バイパス管１６によって水槽８からの水が除害塔内の散水ノズル１５ｂから常に散布され、この散水ノズルから散布された水と除害塔内に吸入された空気との接触により、通常運転時において冷凍機室内に極めて低濃度のアンモニアの漏れがあった場合でも空気中のアンモニアを除去できるようにしてある。
【００２８】
なお、上記散水ノズル１５ｂからの散水を常に行なうようにしてあるのは、アンモニアが漏洩した際に通常運転から除害運転に切り替えられるまでのタイムラグが存在し、このタイムラグの間にも最小限の除害運転が行なわれるようにするためでもある。
また、上記除害用ファン１７は通常運転時には駆動させないようにして省エネルギー化を図る場合もある。
【００２９】
上述した通常運転モードは、第１または第２のアンモニアセンサ２４、２５で検出されるアンモニア濃度が予め設定された値、例えば１００ｐｐｍ未満である場合の運転モードであり、上記検出値が例えば１００ｐｐｍ以上になると制御盤２７からの指令により、除害運転モードに自動的に切り替わるようになっている。
【００３０】
なお、第１または第２のアンモニアセンサで検出されるアンモニア濃度が１００ｐｐｍ未満であっても、それ以下の所定の基準値、例えば５０ｐｐｍ以上になると制御盤２７の警告ランプ（例えば黄色表示）を点灯させて装置の管理者に知らせるようにする。
【００３１】
また、図２のフローチャート中には示されていないが、第３のアンモニアセンサ２６において、負荷側へ供給する水中のアンモニア濃度が予め設定された値以上となった場合にも、冷媒回路の運転および負荷側への水の供給を停止し、除害運転モードに切り替えられるようにする。
【００３２】
しかして、除害運転モードに切り替わると、制御盤２７において警告ランプ（例えば赤色表示）が点灯されるとともに警告音が発せられ、また第１および第２シャッター２、３１が閉止され、また希釈室３の外気吸入口２１は第１シャッターの閉止によりこの外気吸入口を塞いでいた第１シャッターの羽根が除かれて開放される。
【００３３】
さらに、送水管９における切替弁１１が閉止されるとともに分岐送水管１３の切替弁１４が開成され、送水ポンプ１０によって水槽８から導出された水の全量が除害塔１５へ供給される。
【００３４】
この除害運転モードにおいては、冷凍機室４が、第１および第２シャッター２、３１の閉止によって外気と遮断され、冷凍機室内の高濃度のアンモニアを含有する空気がケーシング１外に漏出しないようになっており、装置周辺の安全が確保される。
なお、冷凍機室内と希釈室とは通気管１８によって連通しているとともに排気ファン２３、２３が駆動されているので、冷凍機室は希釈室とともに負圧となり、したがって外気吸入口２０が常時開口していてもこの吸入口からアンモニアを含有する空気が漏出することはない。
【００３５】
除害運転モードへの切り替えが行なわれた場合、装置管理者は直ちに装置周辺の人を避難させるとともに装置の保守を行なうサービスマンに連絡を取り、必要に応じては地方自治体への報告や近隣住民の避難を呼びかける。
【００３６】
除害運転モードにおいては冷凍機室４内のアンモニア濃度が高いが、除害塔１５の運転によって徐々に冷凍機室内のアンモニア濃度が低下し、前記サービスマンは制御盤２７に示される冷凍機室内のアンモニア濃度をチェックしてその濃度が危険値未満となったことを確認してから必要な安全措置を施した後、アンモニア漏洩箇所の修理等の処置を行なう。
【００３７】
なお、冷凍機室４内の空気の一部は除害塔１５と希釈室３内を連通する通気管１８により希釈室内に流出し、排気口２２、２２から外部に放出されるが、この放出量は冷凍機室内に極めて高濃度のアンモニアガスが漏出した場合においても排気口から放出される空気のアンモニアガス濃度が所定の放出基準値未満となるよう、通気管による空気の流量を装置設計時において予め決めておく。
【００３８】
また、冷凍機室内における第１アンモニアセンサ２４にて検出されるアンモニア濃度が極めて高い場合、例えば４００ｐｐｍ以上である場合、センサが破損するおそれがあるので、前述のように送気ファン２９を駆動せしめて送気管２８からセンサまわりに新鮮外気を供給してセンサまわりのアンモニア濃度を低下せしめ、センサの破損を防止するセンサ保護運転を行うことができるようにしてある。なお、同保護運転中においては所定時間間隔で断続的にアンモニア濃度をチェックし、同濃度が低下すると保護運転が終了するようになっている。
【００３９】
上述した除害運転モードにおいては、除害塔１５内にて散布する水の量や除害塔内に吸入する空気の量が小なるものであっても、冷凍機室が外部と遮断された状態であるので、冷凍機室内のアンモニアガスを高濃度に含む空気は除害塔を繰り返し流通することによって確実にアンモニアガス濃度が低減され、安全かつ確実なアンモニアの回収が行われる。
【００４０】
アンモニア漏洩箇所の修理が完了したら、制御盤２７における手動操作により除害運転モードから大気放出運転モードに切り替える。
【００４１】
この大気放出運転モードは、漏洩箇所の修理が完了しても冷凍機室４内はアンモニア濃度が高い状態となっており、また水槽８内の水には多量のアンモニアが溶解している状態であるので、これらのアンモニアを放出可能な濃度に希釈してから徐々に大気に放出し、冷凍機室内および水槽内の水中のアンモニアを低下させる運転モードである。
【００４２】
しかして、大気放出運転モードにおいては送水管９の切替弁１１が開成されるとともに、分岐送水管１３の切替弁１４が閉止され、水槽内の水が希釈室３内の散水ノズル１２、１２に送られて希釈室内に散布され、希釈室内の空気と接触して水中のアンモニアが同空気中に放出されるようになっている。
なお、希釈室内に散布された水は図示を省略したドレン流路によって水槽内に戻されるようになっている。
【００４３】
この際、希釈室３内の空気は、排気ファン２３、２３の駆動によって外気吸入口２１から吸入される大量の新鮮外気により希釈されて低濃度に希釈され放出基準値未満であって、しかもアンモニア臭気が人の嗅覚では感得できない程度の極めて低濃度となって放出される。
【００４４】
上述した大気放出運転モードにおいては、冷凍機室内における第１アンモニアセンサ２４にて検出されるアンモニア濃度の値が所定の値、例えば５ｐｐｍ未満となると自動的に終了し、その後サービスマンによるチェックを受けた後、通常運転に手動で復帰される。
【００４５】
上述した実施例においては、蒸発式凝縮器５に供給する水を希釈室３内の散水ノズル１２、１２から散布する構成としてあるが、この散水ノズルとは別に蒸発式凝縮器５専用の散水ノズルを別途設ける場合もある。
【００４６】
本発明に係るアンモニア冷凍装置は上述した構成のものとしてあるので、冷凍機室内においてアンモニアが漏出した場合には冷凍機室が外部と遮断されて高濃度のアンモニアガスが装置外部に漏出するのが確実に防止され、アンモニア漏洩事故時における安全性が十分に確保される。
【００４７】
そして冷凍機室内に除害塔を設けてあって、除害塔内にて散布される水の量や塔内に導入する空気の量が小であっても冷凍機室内の空気は除害塔内を強制的に繰り返し流通されるので、空気中のアンモニアは確実に浄化され、したがって除害塔はコンパクトなもので事が足り、装置寸法の小型化および装置コストの低減を期すことができる。
【００４８】
また、従来のスクラバー方式の除害装置を備えるもののように、冷凍機室内の空気を冷凍機室外部に導出するためのダクトや、除害装置と冷凍機室間の電気配線を設ける必要がなく、したがって地震等の災害で冷凍機に損傷を受けた場合に上記ダクトから高濃度のアンモニアガスが漏れるような危険や配線の断裂により除害装置が動作しないというようなおそれがない。なお、アンモニア冷凍装置の冷凍機室や一般的にアンモニアガスの漏洩を防止できるよう堅牢な構造となっているので、災害によって冷凍機室内の除害塔やその配管が損傷して駆動できなくなるようなおそれはまずなく、確実な除害運転が行われ、極めて信頼性の高い除害機能を有する装置を提供することができる。
【００４９】
しかも、従来の散水方式のもののように冷媒回路やその付帯機器にアンモニア除害用の水が直接散布されてこれら冷媒回路や付帯機器が濡れることがないので、アンモニア漏洩後における復旧作業を迅速に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る装置の構成を示す縦断面図。
【図２】除害運転モードにおける制御の流れを示すフローチャート。
【図３】大気放出運転モードにおける制御の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５１】
１  ケーシング                ２  第１シャッター
３  希釈室                    ４  冷凍機室
５  蒸発式凝縮器              ６  圧縮機
７  負荷側熱交換器            ８  水槽
９  送水管                  １０  送水ポンプ
１１  切替弁                  １２  散水ノズル
１３  分岐送水管              １４  切替弁
１５  除害塔                  １６  バイパス管
１７  除害用ファン            １８  通気管
１９  外気吸入口              ２０  外気吸入口
２１  外気吸入口              ２２  排気口
２３  排気ファン              ２４  第１アンモニアセンサ
２５  第２アンモニアセンサ    ２６  第３アンモニアセンサ
２７  制御盤                  ２８  送気管
２９  送気ファン              ３０  ドレンパネル
３１  第２シャッター          ３２  吸気枝管
【図１】
2005214574.tif 000003
【図２】
2005214574.tif 000004
【図３】
2005214574.tif 000005