(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍及びヒートポンプサイクルが可能なアンモニア圧縮式冷凍システムにおいて、
凝縮器及び蒸発器の少なくともその一として機能する冷温熱出力側熱交換器との負荷との間に形成された熱分配媒体の流路の入口と戻り側流路の出口にそれぞれ漏洩ガス検出用ｐＨセンサを設け、少なくとも該両センサ検出値の差により前記出力側熱交換器におけるアンモニア冷媒の漏洩を検出するようにするとともに、
更に少なくとも前記両センサの検出値の差値若しくは該差値の積分値が一定値以上の場合危害波及防止手段を作動させるようにしたことを特徴とするアンモニア圧縮式冷凍システムの漏洩アンモニアの検出方法。
【請求項２】
冷凍及びヒートポンプサイクルが可能なアンモニア圧縮式冷凍システムにおいて、
凝縮器及び蒸発器の少なくともその一として機能する冷温熱出力側熱交換器より冷温熱負荷へ通ずる熱分配媒体の流路の入口と戻り側流路の出口に漏洩ガス検出用ｐＨセンサを設けるとともに、少なくとも該センサ検出値の差により前記出力側熱交換器より負荷側に通じる熱分配媒体の流路でのアンモニア冷媒の漏洩を検出するようにするとともに、
更に少なくとも前記両センサの検出値の差値若しくは該差値の積分値が一定値以上の場合に、当該流路の入口と戻り側流路の出口を自動閉鎖弁で遮断するとともに前記熱分配媒体の搬送を停止させると同時に、圧縮機の運転を停止するようにしたことを特徴とするアンモニア圧縮式冷凍システムの危害波及防止方法。
【請求項３】
冷凍及びヒートポンプサイクルが可能なアンモニア圧縮式冷凍システムにおいて、
凝縮器及び蒸発器の少なくともその一として機能する冷温熱出力側熱交換器より冷温熱負荷へ通ずる熱分配媒体の流路の入口と戻り側流路の出口に漏洩ガス検出用ｐＨセンサを設けるとともに、前記出入口のそれぞれに流路遮断用自動閉鎖弁を設け、前記センサの検出制御と検出結果に対応して、警報表示、圧縮機運転停止、流路内の熱分配媒体の搬送停止、前記自動閉鎖弁の作動等の危害波及防止手段を作動させる制御部とを設ける構成としたことを特徴とするアンモニア圧縮式冷凍システムの危害波及防止装置。
【請求項４】
前記流路に中間熱交換器を設けるとともに、前記流路の入口に漏洩ガスの検出用ｐＨセンサを設け、アンモニアの漏洩を二重に防止する構成としたことを特徴とする請求項３記載のアンモニア圧縮式冷凍システムの危害波及防止装置。
【請求項５】
前記流路の入口に設けたｐＨセンサは、検出値の時間的変化量が一定値を越えた場合、制御部を介して警報と冷媒熱源部の運転停止を行なう構成としたことを特徴とする請求項４記載のアンモニア圧縮式冷凍システムの危害波及防止装置。
【請求項６】
前記負荷側へ通ずる流路は、蓄熱槽、クッションタンク等の水槽よりなる漏洩アンモニアの希釈装置を設け、流路内の熱分配媒体の搬送は前記希釈装置からの熱分配媒体の熱源側への還流と負荷側への送出とより構成したことを特徴とする請求項３記載のアンモニア圧縮式冷凍システムの危害波及防止装置。
【請求項７】
前記凝縮器（コンデンサ）には夏期に冷却水として通水し、蒸発器（クーラ）には冬期に熱源水として通水する外部水源よりの流路を設け、該流路の入口と、戻り側流路の出口のそれぞれに、ｐＨセンサを設けるとともに、流路遮断用自動閉鎖弁と取り入れポンプを設け、
前記センサの検出制御と検出結果に対応して、警報表示、圧縮機運転停止、流路内の冷却水ないし熱源水の搬送停止、前記自動閉鎖弁の作動等の危害波及防止手段を作動させる制御部とを設ける構成としたことを特徴とする請求項３記載のアンモニア圧縮式冷凍システムの危害波及防止装置。
【請求項８】
前記流路の出入口にそれぞれ設けたｐＨセンサは、両者の検出値の差が一定値以上の場合、制御部を介して所定の危害波及防止手段を作動させる構成としたことを特徴とする請求項３若しくは請求項７記載のアンモニア圧縮式冷凍システムの危害波及防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンモニア冷媒を使用し、冷凍サイクルとしても、ヒートポンプサイクルとしても機能する、アンモニア圧縮式冷凍システムの漏洩アンモニアの検出方法とアンモニア漏洩による危害の波及防止方法とその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記したように、本発明の目的は、人体に対し毒性の点及び可燃性の点で取り扱いに特別の配慮を必要とするアンモニア冷媒を蒸気圧縮式熱源装置に使用する一方で、アンモニア漏洩ガスの迅速検出手段とその危害と危害の波及を最小限に抑える危害波及防止手段を備え、基準冷凍サイクルにおける冷凍能力（Ｋｃａｌ／Ｋｇ）ではＲ２２の約７倍、日本冷凍能力１ｔに対する冷媒循環量（Ｋｇ／ｈ）では約１５％で済むというアンモニア冷媒の優れた特性を最大限に発揮させ、地球環境保全の一助となる目的のもとになされたものである。
そのため、冷媒には自然冷媒であるアンモニア冷媒を使用し、該アンモニア冷媒を圧縮して高圧高温のアンモニアガスを形成する圧縮機と、
形成された高圧高温の過熱アンモニア蒸気を冷却させ、その冷却過程において過熱蒸気から飽和蒸気、飽和液及び過冷却液へと変化させ、蒸気から液化冷却させる凝縮器と、
上記凝縮器により液化された過冷却液を膨張弁により低温低圧の液と蒸気の混合状態にされたアンモニア冷媒を器内に導入させ、器内を流れながら器外の被冷却媒体と熱交換して液冷媒を蒸発させ、蒸発潜熱により前記被冷却媒体を冷却する冷熱源を得る蒸発器と、を主構成とするアンモニア圧縮式冷凍機を基本構成に持つアンモニア冷凍システムである下記システムを対象としたものである。
ａ、空調用空冷式ヒートポンプチラー（空冷凝縮及び空気熱源式の場合室内ユニットへは水またはブラインを使用）
空調用水冷式チリングユニット（凝縮器が水冷クーリングタワ方式の場合）
ｂ、井戸水、河川水、温泉等の水熱源アンモニア冷媒ヒートポンプ装置
【０００３】
前記自然冷媒であるアンモニア冷媒は、下記特徴を持つ。
利点 ；
１、地球温暖化係数零
２、低価格
３、ＣＯＰが高い
４、熱伝達率が高い
５、臨界温度、圧力が高い
６、冷凍効果が高い
欠点；
１、毒性がある
２、可燃性、爆発性がある
３、圧縮機吐出温度が高い
４、水に溶解し腐食性を生じる
５、銅系統の材料は使用できない
６、油に溶解しない
【０００４】
上記利点と欠点を持つアンモニア冷媒を使用する蒸気圧縮式冷凍機における漏洩アンモニアガスの除害対策としては、下記事項に配慮された装置設計が提案されている。
ａ、冷凍システムを複数ユニットに分散し、ユニット毎のアンモニア保有量の削減をはかり、事故発生時の危害影響度を最小限に抑える
ｂ、各ユニットはアンモニアガスの漏洩しない密閉構造の圧縮機、キャンド型電動圧縮機を使用し、アンモニアガスの漏洩を抑える
ｃ、圧縮機、凝縮器、膨張弁、受液器等を含むコンデンシングユニットの一体構造化により、冷媒設備をユニット化して生産管理設備の整った工場生産を介して、製作するとともに、配管をキット化加工して現場での冷媒配管工事の極力低減化による、漏洩事故の発生を抑える
ｄ、凝縮器、蒸発器の従来のシェル＆チューブ型熱交換器に代わる高効率のツインプレート式熱交換の採用によりアンモニアの保有量の極小化を図るとともに、
分解洗浄が容易な構造としてメンテナンスの容易な構造とする
ｅ、誤操作防止のための全自動運転の採用、故障診断システムの確立
上記、諸提案の実施によりガス漏洩による危害をユニット内に止め、外部への波及防止を可能としている。
【０００５】
ところで、アンモニアガスの漏洩に対する危害を最小限に抑える熱源機器の設計仕様についてなされたものでも、
上記熱源機の蒸発器、若しくは凝縮器が腐食等の孔空きに起因するアンモニアの漏洩が冷温水循環系の空調機器に起きた場合、空調設備の水循環系の水ポンプ、ファンコイルユニット、エアハンドリングユニット等の銅合金材料の腐食を惹起させ、室内での漏水、臭気害の発生が問題となり、空調設備の水循環系に対する好適な対策が望まれている。
また、従来のアンモニアガス漏洩時の漏洩検出手段としては、周辺雰囲気の臭気による検出と圧縮機のガス漏洩に起因する低圧遮断機の作動により除害手段を構成したものである。そのため、上記漏洩ガスの検出が多大な漏洩後に初めて可能となり、前記検出後に作動される圧縮機の低圧遮断の作動までには、多大な累積漏洩を許容せざるを得なく、効率的検出手段と危害波及防止手段が強く要望されている。
【０００６】
前記、アンモニア漏洩対策を望まれるアンモニア冷凍システムを形成する空調用ヒートポンプには、空調用空冷式ヒートポンプチラー、空調用水冷式チリングユニットや、河川水や井戸水、温泉等の水を熱源とするヒートポンプが使用されている。
【０００７】
上記空調用空冷式ヒートポンプチラ−は、凝縮器には空気熱源とする空冷方式を使用し、冷暖房可能なヒートポンプ機能を持つ構成としている。
その構成は、図５に示すように、暖房時の温熱と冷房時の冷熱を室内へ供給するファンコイル５０ａよりなる室内ユニット５０と、室外ユニット５７と、熱分配媒体の流路５８とより構成し、
前記室外ユニット５７は、冷房時には凝縮器として機能し、暖房時には蒸発器として機能する室外熱交換器５２と、冷暖房切り替え四方弁５６、圧縮機５４、膨張弁５５、クーラまたはコンデンサとして機能する熱交換器５３と、によりアンモニア圧縮式の空調用空冷式ヒートポンプチラーを形成し一体構造に構成している。
前記熱分配体の流路５８は、熱媒体分配媒体である水またはブラインを循環ポンプ５７ａを介して直接室内ユニットへ冷温熱を供給するか、または循環ポンプ５１ａを具えた蓄熱槽５１を介して一時貯留ないし循環加熱、循環冷却した冷温熱を供給する構成にしている。
上記構成により夏期には、室内ユニット５０は、前記室外ユニット５７より冷熱の供給を受け、室内の冷房を可能とし、冬期には前記室外ユニット５７のヒートポンプサイクルの運転により温熱の供給を受ける構成にしてある。
【０００８】
上記冷暖房可能の空調用空冷式ヒートポンプチラーは、地球温暖化防止の観点からエネルギ施策の再検討が自治体、企業、市民等あらゆるレベルで行われているが、
上記ヒートポンプチラーは、直膨式によらずクーラないしコンデンサ５３を介して冷暖房運転を行い、負荷側熱交換器である室内ユニット（熱交換器）５０の手前に漏洩アンモニアガスの伝播を遅延させる蓄熱槽５１による危害波及防止手段がとられている。
また、前記冷房用、暖房用、冷却用、飲料水クーラ等に使用する空調用水冷式チリングユニットは、冷房用としては、ビル工場の冷房用冷水の冷却装置として使用されており、図６に概略の構成を示してある。
図に見るように、空調用水冷式チリングユニットの室外ユニット６６は、圧縮機５４と水冷クーリングタワ６５ａを具えた水冷凝縮器６５とクーラ６０とより熱源機を構成し、冷水循環ポンプ６３と冷水循環路６２を介して負荷側熱交換器のファンコイル６１との間の間接冷却を可能とする方式が使用されているが、この冷水循環路６２に危害波及防止手段を設ける必要がある。
【０００９】
次に、井戸水、河川水、温泉等を水熱源とするアンモニア冷媒ヒートポンプ装置は、夏期はクーラで冷水を作り、冬期はコンデンサで温水を作るようにしてあり、熱源水は冬期には熱源水としてクーラに通水し、夏期には冷却水としてコンデンサに通水するようにしている。
河川水は外気と比較して夏期は低く、冬期には高いため、空気熱源ヒートポンプにより冷暖房とも運転効率は大幅に良くなる。
【００１０】
その概略の構成は図７（Ａ）、（Ｂ）に見るように、圧縮機５４、凝縮器であるコンデンサ７０、レシーバ７０ａ、膨張弁７０ｂ、蒸発器であるクーラ７１とよりなるアンモニア冷凍サイクルを使用して、
冬期には図の（Ａ）に見るように、河川水（または井戸水、温泉水）７３を熱源水として矢印方向にクーラ７１に導入し、コンデンサ７０では導入された前記河川水７３を加熱温水となし、暖房用温水を蓄熱槽７２へ矢印方向に導入貯留し、又はポンプ７２ａを介して矢印方向に循環蓄熱する構成にしている。
夏期には図の（Ｂ）に見るように前記河川水７３を冷却水として矢印方向にコンデンサ７０に導入し、クーラ７１では導入された河川水７３を冷水となし矢印方向に蓄熱槽７２に導入貯留し、又はポンプ７２ａを介して矢印方向に循環蓄熱し、それぞれ負荷側へ供給する構成にしている。
なお、前記熱源水や冷却水の戻り水はそれぞれ矢印方向に還流され還元井７４で地中に拡散されるか、または周辺地域７５へ放流される。
【００１１】
上記当該水熱源ヒートポンプの冷温熱出力熱交換器であるコンデンサやクーラからアンモニアガスの漏洩が起きた場合、アンモニア冷媒のある程度の減少により圧縮機が低圧遮断するまで、または、負荷側での腐食による漏洩、臭気の認識によりアンモニアの漏洩を確認するまではその手段がないため、漏洩が確認されるまでには相当量のアンモニアがクッション用蓄熱槽を介して負荷側へ混入し広範囲にわたる危害を形成する問題がある。
例えば数百トンレベルの蓄熱槽水の中和、廃棄、入れ替え等が必要となる。
【００１２】
また、河川水、井戸水、温泉水等の水をクーラの熱源水、コンデンサの冷却水として使用する場合のアンモニア漏洩は、使用後の汚染された戻り水は周辺地域７５への放流、または還元井７４へ還流され地下へ拡散されるため、環境汚染の原因を形成し被害を下流もしくは地層全域にわたり広く波及させる問題がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、オゾン破壊係数ＯＤＰと地球温暖化係数ＧＷＰがともに零の値を持ち、且つ他の冷媒に比較して廉価で且つ高ＣＯＰ、高熱伝達率というアンモニア冷媒の特性を最大限に引き出し、地球環境保全の一助とするため、漏洩アンモニアの効率的検出手段と該手段に付随して、漏洩アンモニアが冷温熱出力側熱交換器より負荷側への波及を防止する危害波及防止手段を確立して、負荷側へのアンモニアガスの漏洩を最小限に止めるとともに、具体的災害の防止とアンモニア冷熱利用者の安全を確保する、アンモニア圧縮式冷凍システムの漏洩アンモニアの検出方法と危害波及防止方法とその装置の提供を目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明のアンモニア冷凍システムの漏洩アンモニアの検出方法に係わる第１の発明は、冷凍及びヒートポンプサイクルが可能なアンモニア圧縮式冷凍システムにおいて、
凝縮器及び蒸発器の少なくともその一として機能する冷温熱出力側熱交換器との負荷との間に形成された熱分配媒体の流路の入口と戻り側流路の出口にそれぞれ漏洩ガス検出用ｐＨセンサを設け、少なくとも該両センサ検出値の差により前記出力側熱交換器におけるアンモニア冷媒の漏洩を検出するようにするとともに、
更に少なくとも前記両センサの検出値の差値若しくは該差値の積分値が一定値以上の場合危害波及防止手段を作動させるようにしたことを特徴とする。
【００１５】
前記本発明の第１の発明である請求項１記載の発明は、漏洩アンモニアの検出方法について記載したもので、特に直接被害の対象となる負荷側への冷温熱の熱媒体の搬送過程での入口でｐＨ値の検出を行うようにしたものである。
そして、その検出方法は、短時間検出（両センサの検出値の差値若しくは絶対値）、長時間検出（両センサの検出値の差値の積分値）に分け、急激な漏洩対策、初期微小漏洩等に対応させてある。
本検出方法は、工業用などの大型、高価な測定機器に代わり、空調用の水循環系の漏洩アンモニアの検出に優れた反応性を持つ。
なお、絶対値検出の場合、例えばｐＨ８．５が限界濃度と考えられ、警報等の所用の危害波及防止手段を作動させるのが好ましい。
ビーカ試験の場合、真水に対しアンモニアが混入した場合、1 ｐｐｍ濃度を瞬時（１秒以内）に検出するが、氷蓄熱に使用するブライン溶液では検出不可能である。
【００１６】
【００１７】
なお、前記氷蓄熱に使用するブライン溶液にアンモニアが混入した場合は導電率の変化としてアンモニアの漏洩を検出できる。
【００１８】
また、請求項１記載のｐＨセンサは、前記熱分配媒体の流路の入口と戻り側流路の出口にそれぞれ設け、両者の検出値の差が一定値以上の場合危害波及防止手段を作動させるようにする。
【００１９】
前記発明は、ｐＨセンサを流路の出入口の２箇所に設ける漏洩検出方法に係わり、検出手段としては、２個のｐＨセンサ値の差値の検出、前記差値の積算値の算出、絶対値検出が使用されるが、
前記差値による検出の場合は、蓄熱槽水のｐＨ絶対値がずれても流路入口で１ｐｐｍ程度の微小漏洩を検出できる。
前記差値の積算値による検出の場合は、極少量のアンモニアが時間経過で濃縮される場合の総量規制ができる。
前記絶対値検出は例えばｐＨ８．５が限界濃度と考えられ、警報等の所用の危害波及防止手段を作動させるのが好ましい。
【００２０】
次に、本発明の第２の発明である、請求項１記載の検出方法に係わる発明を使用した好適なアンモニア冷凍システムの冷温熱の供給系における危害波及防止方法は、
冷凍及びヒートポンプサイクルが可能なアンモニア圧縮式冷凍システムにおいて、
凝縮器及び蒸発器の少なくともその一として機能する冷温熱出力側熱交換器より冷温熱負荷へ通ずる熱分配媒体の流路の入口と戻り側流路の出口に漏洩ガス検出用ｐＨセンサを設けるとともに、少なくとも該センサ検出値の差により前記出力側熱交換器より負荷側に通じる熱分配媒体の流路でのアンモニア冷媒の漏洩を検出するようにするとともに、
更に少なくとも前記両センサの検出値の差値若しくは該差値の積分値が一定値以上の場合に、当該流路の入口と戻り側流路の出口を自動閉鎖弁で遮断するとともに前記熱分配媒体の搬送を停止させると同時に、圧縮機の運転を停止するようにしたことを特徴とする。
【００２１】
前記発明は、本発明の第２の発明で、前記第１の発明の漏洩アンモニアの検出方法を使用した好適なアンモニア圧縮式冷凍システムの危害波及防止方法について記載したもので、
冷温熱出力側熱交換器である凝縮器及び蒸発器の少なくともその一より漏洩アンモニアを負荷側への搬送直前で検出し除去して下流への波及を防止すべく、負荷側への熱分配媒体の流路の入口、出口を遮断するとともに、搬送ポンプを停止させ、流路内での汚染媒体の流動を停止させるようにしている。なお、圧縮機の停止、警報発令は検出と同時に行なうようにしている。
【００２２】
また、本発明の第３の発明である前記請求項３記載のアンモニア圧縮式冷凍システムの危害波及防止方法を使用した最適の危害波及防止装置は、
冷凍及びヒートポンプサイクルが可能なアンモニア圧縮式冷凍システムにおいて、
凝縮器及び蒸発器の少なくともその一として機能する冷温熱出力側熱交換器より冷温熱負荷へ通ずる熱分配媒体の流路の入口と戻り側流路の出口に漏洩ガス検出用ｐＨセンサを設けるとともに、前記出入口のそれぞれに流路遮断用自動閉鎖弁を設け、前記センサの検出制御と検出結果に対応して、警報表示、圧縮機運転停止、流路内の熱分配媒体の搬送停止、前記自動閉鎖弁の作動等の危害波及防止手段を作動させる制御部とを設ける構成としたことを特徴とする。
【００２３】
前記発明は、本発明の第２の発明のアンモニア圧縮式冷凍システムの危害波及防止方法を使用した好適な危害波及防止装置について記載したものである。
当該アンモニア圧縮式冷凍システムの凝縮器（コンデンサ）、蒸発器（クーラ）のいずれか一つまたは、その両者より、温熱、冷熱のいずれかをそれぞれ負荷側へ熱分配媒体を搬送する流路において、その入口及び出口近くにｐＨセンサをそれぞれ設けるともに、流路を遮断する自動閉鎖弁を同じく出入口に設け、前記センサの検出値の演算、設定値との比較、比較結果に対応する一連の危害波及防止処理を行う制御部とより構成したものである。
【００２４】
また、前記流路は、好ましくは、中間熱交換器を設けるとともに、前記流路の入口に漏洩ガスの検出用ｐＨセンサを設け、アンモニアの漏洩を二重に防止する構成とするのが良い。
【００２５】
前記発明は、主として空調用空冷式ヒートポンプチラーや空調用水冷式チリングユニットに係わるもので、ｐＨセンサを設けるとともに、前記凝縮器、蒸発器等と負荷側との間を中断して間接的に冷温熱を伝播する中間熱交換器を設けることにより、二重の危害波及防止手段を形成させている。
【００２６】
そして、前記流路の入口に設けたｐＨセンサは、好ましくは、検出値の時間的変化量が一定値を越えた場合、制御部を介して警報と冷熱源部の運転停止を行なう構成とするのが良い。
【００２７】
前記発明は、前記流路に設けた１個のｐＨセンサを設ける場合の検出手段について記載したもので、絶対値による検出手段と数分間毎のデータスキャニングと時間毎のデータスキャニングを行い、急激な漏洩や微小漏洩に対処させるようにしたものである。
【００２８】
また、前記負荷側へ通ずる流路は、好ましくは、蓄熱槽、クッションタンク等の水槽よりなる漏洩アンモニアの希釈装置を設け、流路内の熱分配媒体の搬送は前記希釈装置からの熱分配媒体の熱源側への還流と負荷側への送出とより構成するのが良い。
【００２９】
前記発明は、熱源機の凝縮器、蒸発器の冷温熱出力側熱交換器と負荷側とを結ぶ流路の構成について記載したもので、蓄熱槽、クッションタンク等の水槽を設けるようにし、アンモニア漏洩による危害の波及を早急に防止すべく、希釈装置を設けるようにしたものである。
【００３０】
また、前記凝縮器（コンデンサ）には夏期に冷却水として通水し、蒸発器（クーラ）には冬期に熱源水として通水する外部水源よりの流路を設け、該流路の入口と、戻り側流路の出口のそれぞれに、ｐＨセンサを設けるとともに、流路遮断用自動閉鎖弁と取り入れポンプを設け、
前記センサの検出制御と検出結果に対応して、警報表示、圧縮機運転停止、流路内の冷却水ないし熱源水の搬送停止、前記自動閉鎖弁の作動等の危害波及防止手段を作動させる制御部とを設ける構成とするのが好ましい。
【００３１】
前記発明は、アンモニア冷媒ヒートポンプ装置において冬期に熱源水及び夏期に冷却水として使用する、河川水や井戸水、温泉水等の通水流路を介してのアンモニア危害波及を防止する手段を記載したものである。
【００３２】
また、前記流路の出入口にそれぞれ設けたｐＨセンサは、好ましくは、両者の検出値の差が一定値以上の場合、制御部を介して所定の危害波及防止手段を作動させる構成とするのが良い。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は、本発明のアンモニア圧縮式冷凍システムの危害波及防止装置の基本的構成を示す系統図である。
図２は、図１の凝縮器（コンデンサ）あるいは蒸発器（クーラ）の冷温熱出力側熱交換器と負荷側との間に中間熱交換器を介在させた場合の危害波及防止装置の概略の構成を示す系統図である。
図３は、図１の凝縮器（コンデンサ）あるいは蒸発器（クーラ）の冷温熱出力側熱交換器と負荷側との間に蓄熱槽ないしクッション用水槽を設けた場合の危害波及防止装置の概略構成を示す系統図である。
図４は、図１の凝縮器（コンデンサ）の冷却用水、あるいは蒸発器（クーラ）の熱源水の水源と通水路との間に形成した危害波及防止装置の概略の構成を示す図である。
【００３４】
図１には、本発明のアンモニア圧縮式冷凍システムの危害波及防止装置の基本的構成を示してあるが、図に見るように、本発明の危害波及防止装置は、アンモニア冷媒熱源機１０と冷温熱負荷１２を含む冷温熱供給系１１とより構成する。
アンモニア冷媒熱源機１０は、アンモニアを冷媒とし、冷凍サイクルとしてもまたヒートポンプサイクルとしても機能し、夏期はクーラ１０ａより冷熱を負荷側１２へ出力し、冬期はコンデンサ１０ｂより温熱を負荷側へ供給する。
前記冷温熱供給系１１は、前記冷温熱出力側熱交換器であるクーラ１０ａまたはコンデンサ１０ｂから冷温熱負荷１２へ熱分配媒体がポンプＰ１５により搬送される流路１６ａ、１６ｂと前記冷温熱負荷１２とより構成し、
前記流路１６ａへの入口に隣接して自動閉鎖弁１４ａ、ｐＨセンサ１３ａの順に設け、
流路１６ｂの出口に隣接してｐＨセンサ１３ｂ、自動閉鎖弁１４ｂの順に設けている。
前記ｐＨセンサ１３ａ、１３ｂはそれぞれ制御部１７を介して表１の示す所用の検出をさせ、それぞれの絶対値、両者の差値、差値の積算値を演算させ、それぞれの演算値に対応して二点鎖線矢印線に沿い警報発令、圧縮機の運転停止、熱源機内の除害手段の作動、自動閉鎖弁１４ａ、１４ｂの作動、ポンプＰ１５の停止等の危害波及防止手段を作動させる構成にしてある。
上記構成により、流路１６ａ、１６ｂでアンモニア漏洩を検出した場合は直ちに前記流路の入口と出口を自動閉鎖弁１４ａ、１４ｂで遮断するとともにポンプＰ１５の駆動停止を行い、冷温熱負荷１２への危害波及防止をしている。
その際、システム全体に対する警報発令、及びアンモニア冷媒熱源機１０に対する圧縮機運転停止、除害手段作動も同時に行なうようにしている。
【表１】
0003932111.tif 000002
【００３５】
また、図１に記載の流路に搬送される熱分配媒体がブライン溶液の場合は、ｐＨセンサでは検出不良であるため、代わりに、ブライン溶液に対しては検出可能な導電率計を使用しても良い。
なお、センサの検出データをｐＨセンサ使用の場合と、導電率計使用の場合の比較データを表２に示してある。
【表２】
0003932111.tif 000003
上記表２は、ビーカ内のアンモニア濃度がそれぞれ１、１０、１００ｐｐｍになるようにアンモニア水を加えたときのｐＨ、導電率計の出力変化を示したもので、考察欄に見るように、ｐＨセンサは常温水、温水ともに瞬時検出が可能で、また微量のアンモニア検出も可能であることを示している。
【００３６】
図２には、図１の蒸発器（クーラ）の冷熱出力側熱交換器と負荷側との間に中間熱交換器を介在させた場合の危害波及防止装置の概略の構成を示す系統図が示してある。図に見るように、空調用水冷式チリングユニットの危害波及防止装置は、空調用水冷式チリングユニット２０と中間熱交換器２３と流路２１ａ、２１ｂと空調負荷２２と制御部２４とより構成する。
前記空調用水冷式チリングユニット２０のクーラ２０ａと空調負荷２２との間に中間熱交換器２３を設け、該中間熱交換器２３と前記クーラ２０ａとの間を流路２１ａ、２１ｂで結合し、流路２１ａの入口近くにｐＨセンサ２５を設ける構成にしている。
センサ２５は制御部２４を介して絶対値検知、長時間検知、短時間検知の使い分け作動をさせ、表３に示す検出結果が得られたときは、それぞれに対応して二点鎖線矢印線に示す警報発令、圧縮機運転停止、熱源機内除害手段の作動等の危害波及防止手段を作動させるようにしている。
なお、前記ｐＨセンサは、熱分配媒体にブライン液使用の場合は導電率計を代わりに使用しても良い。
上記構成により流路２１ａ、２１ｂにおけるアンモニア漏洩を検出した場合は前記したように、制御部２４を介して警報発令や空調用水冷式チリングユニット２０内の圧縮機運転停止を含む所用除害手段を作動させるが、この場合には空調負荷２２との間には中間熱交換器２３を介在させてあるため、前記空調負荷２２への危害波及は完全に防止できる。
【表３】
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【００３７】
図３には、図１の凝縮器（コンデンサ）あるいは蒸発器（クーラ）の冷温熱出力側熱交換器と負荷側との間に蓄熱槽ないしクッション用水槽を設けた場合の危害波及防止装置の概略構成を示す系統図が示してある。
図に見るように、水熱源ヒートポンプの危害波及防止装置は、水熱源ヒートポンプ熱源機３０と空調負荷３３と蓄熱槽（ないしクッションタンク）３６と第１往路３４ａ、第２往路３５ａと第１復路３４ｂ、第２復路３５ｂとｐＨセンサ３１ａ、３１ｂと自動閉鎖弁３２ａ、３２ｂと、制御部３７とより構成する。
前記水熱源ヒートポンプ熱源機３０のクーラ３０ａまたはコンデンサ３０ｂより供給される冷水ないし温水は、第１往路３４ａ→自動閉鎖弁３２ａ→蓄熱槽３６→ポンプＰ１→第１復路３４ｂ→自動閉鎖弁３２ｂを介して循環させ、
前記蓄熱槽３６に貯留された冷水または温水は、ポンプＰ２→第２往路３５ａ→第２復路３５ｂを経由して空調負荷３３との間を循環させ、
前記クーラ３０ａ、またはコンデンサ３０ｂよりの冷水ないし温水に漏洩アンモニアが混在した場合は前記蓄熱槽３６で希釈され、空調負荷３３へ搬入される漏洩アンモニア量は希釈されて危害波及度を弱める作用がなされている。
前記第１往路３４ａの入口に隣接して自動閉鎖弁３２ａ、ｐＨセンサ３１ａの順に設け、
第１復路３４ｂに出口に隣接してｐＨセンサ３１ｂ、自動閉鎖弁３２ｂの順に設け、
前記ｐＨセンサ３２ａ、３２ｂによる検出値は、制御部３７を介して表１に示す検出手法により絶対値検出、ｐＨ値差の検出、ｐＨ値差の積算、を行なわせ、検出結果に対応二点鎖線矢印線で示す警報発令、圧縮機の運転停止、熱源機内の除害処理、自動閉鎖弁３２ａ、３２ｂの作動、ポンプＰ１、Ｐ２の運転停止等の危害波及防止手段を作動させる。
なお、前記ｐＨセンサは、場合によっては代わりに導電率計を使用しても良い。
上記構成により、第１往路３４ａ、蓄熱槽３６、第１復路３４ｂの冷温水通路において検出されたアンモニア漏洩による空調負荷３３への危害波及は、蓄熱槽３６を介して希釈、遅延されて伝達される。
【００３８】
図４は、図１の凝縮器（コンデンサ）の冷却用水、あるいは蒸発器（クーラ）の熱源水の水源と通水路との間に形成した危害波及防止装置の概略構成の系統図である。
図に示すように、水を熱源とするヒートポンプに使用する河川水、井戸水、温泉水等の水源に対する危害波及防止装置は、水熱源ヒートポンプ熱源機４０と、河川水、井戸水、温泉水等の水源４１と、ポンプＰを介して前記水熱源ヒートポンプ熱源機４０のクーラ４０ａまたはコンデンサ４０ｂに向け水源４１より通水する通水往路４２ａと、通水復路４２ｂとより構成する。
前記往路４２ａの出口に隣接してｐＨセンサ４３ａ、自動閉鎖弁４４ａの順に設け、
前記復路４２ｂの入口に隣接して自動閉鎖弁４４ｂ、ｐＨセンサ４３ｂの順に設け、前記ｐＨセンサ４３ａ、４３ｂの検出値は制御部４５に入力させ、所用の制御をする構成にしている。
なお、前記通水復路４２ｂを介して、前記クーラ４０ａ／コンデンサ４０ｂよりの使用後の戻り水は周辺地域７５への放流、または還元井７４へ還流され地下へ拡散される。
そして、前記ｐＨセンサ４３ａ、４３ｂは、制御部４５を介して表１に示す検出手法により絶対値検出、ｐＨ値差の検出、ｐＨ値差の積算を行なわせ、検出結果に対応二点鎖線矢印線で示す警報発令、圧縮機の運転停止、熱源機内の除害処理、自動閉鎖弁４４ａ、４４ｂの作動、ポンプＰの運転停止等の危害波及防止手段を作動させる。
上記構成によりアンモニア漏洩を検出した際は、前記自動閉鎖弁４４ｂによりアンモニアにより汚染された戻り水の周辺地域７５への放流及び還元井７４への還流は遮断され、危害波及を最小限に抑える構成にしている。
【００３９】
【発明の効果】
上記構成により、熱分配媒体が水の場合はｐＨセンサにより迅速な漏洩アンモニアの検出を可能とし、また前記媒体がブライン液の場合は導電率計により相応の検出を可能としたため、アンモニアの漏洩量を最小限に止めるとともに、漏洩アンモニアによる負荷側への危害波及を防止することができる。
その結果、オゾン破壊係数ＯＤＰと地球温暖化係数ＧＷＰがともに零の値を持ち、且つ他の冷媒に比較して廉価で且つ高ＣＯＰ、高熱伝達率というアンモニア冷媒の特性を最大限に引き出し、地球環境保全に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のアンモニア圧縮式冷凍システムの危害波及防止装置の基本的構成を示す系統図である。
【図２】  図１の凝縮器（コンデンサ）あるいは蒸発器（クーラ）の冷温熱出力側熱交換器と負荷側との間に中間熱交換器を介在させた場合の危害波及防止装置の概略の構成を示す系統図である。
【図３】  図１の凝縮器（コンデンサ）あるいは蒸発器（クーラ）の冷温熱出力側熱交換器と負荷側との間に蓄熱槽ないしクッション用水槽を設けた場合の危害波及防止装置の概略構成を示す系統図である。
【図４】  図１の凝縮器（コンデンサ）の冷却用水、あるいは蒸発器（クーラ）の熱源水の水源と通水路との間に形成した危害波及防止装置の概略の構成を示す図である。
【図５】  空調用空冷式ヒートポンプチラーの冷媒及び水配管系統図である。
【図６】  空調用水冷式チリングユニットの冷媒及び水配管系統図である。
【図７】  水を熱源とするヒートポンプの概略の構成を示す冷媒及び水系統図である。
【符号の説明】
１０    アンモニア冷媒熱源機
１１    冷温熱供給系
１２    冷温熱負荷
１３ａ、１３ｂ、２５、３１ａ、３１ｂ、４３ａ、４３ｂ    ｐＨセンサ
１４ａ、１４ｂ、３２ａ、３２ｂ、４４ａ、４４ｂ    自動閉鎖弁
１６ａ、１６ｂ    流路
１７、２４、３７、４５    制御部
２０    空調用水冷式チリングユニット
２２、３３    空調負荷
２３    中間熱交換器
３０、４０    水熱源ヒートポンプ熱源機
４１    水源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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