JP2000146327A - アンモニア冷媒を使用した船舶用冷凍／空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンモニア冷媒を使用する冷凍空調システム
において、アンモニア冷媒の外部への漏洩を完全に阻止
するとともに、作動性能及びメインテナンス性が高いア
ンモニア冷媒冷凍／空調装置を提供する。 【解決手段】 アンモニア冷媒圧縮機、凝縮器、膨張
弁、蒸発器からなる冷凍サイクルを具えたアンモニア冷
凍／空調装置において、前記アンモニア冷媒が循環する
冷凍サイクル回路を閉回路で構成するとともに、前記凝
縮器と冷却媒体としての海水の熱交換、及び前記蒸発器
と被冷却媒体としての空気の熱交換がいずれも閉回路か
らなる清水の循環経路を介して間接的に行なわれる事を
特徴とし、前記凝縮器及び蒸発器は、セミウエルド型熱
交換器若しくはツインプレート型熱交換器である熱交換
器で構成する。

Description

【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を冷媒と
して冷凍サイクルを行なう冷凍空調システム、特に船舶
の空調若しくは船舶糧食庫等の温度管理を行なう、海水
を冷却源として使用する空調システムに好適なアンモニ
ア冷媒空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２はＲ２２等のフロン系冷媒を使用し
た船舶用直膨式冷凍空気調和システムの従来技術の１例
を示す。図２において１は該冷媒を圧縮する圧縮機、２
は該圧縮機１で加圧昇温された冷媒を海水で冷却凝縮す
る凝縮器であり、該凝縮器２には海水入口管１２及び海
水出口管１３が接続され、海水ポンプ９によって冷却用
の海水が送られるようになっている。３は前記凝縮器２
からの液冷媒を断熱膨張する膨張弁、５はファンユニッ
トであり、ファンユニット５は前記膨張弁３からの冷媒
と負荷としての空気（空調空気）とを熱交換して該空気
を冷却する蒸発器として機能する熱交換器を具えるとと
もに、空調空気を循環させるファン５ｂを備えている。

【０００３】前記凝縮器２は、胴側が冷媒を流すシェ
ル、管側が冷媒冷却用の海水を流す多数の伝熱管からな
るシェル・アンド・チューブ式熱交換器が使用される。
また前記蒸発器４は上記のように直膨式コイルファンユ
ニットの冷媒−空気熱交換器が使用される。７は前記圧
縮機１から凝縮器２、膨張弁３、蒸発器４を経て該圧縮
機１に戻る冷媒が循環する冷媒回路である。６は前記圧
縮機が油冷式スクリュー圧縮機の場合に、該スクリュー
圧縮機内に噴射された冷却兼用の潤滑油を冷却するオイ
ルクーラで、該オイルクーラ６には潤滑油の冷却材とし
ての海水が前記海水入口管１２から導入され、海水出口
管１３に送出されるようになっている。

【０００４】かかる直膨式冷凍、空気調和システムにお
いては、冷媒としてＲ２２等のフロン系冷媒を使用し、
前記圧縮機１にて圧縮された冷媒は、凝縮器２にて海水
入口管１２から導入される海水によって冷却され凝縮、
液化して膨張弁３に送られる。該膨張弁３にて断熱膨張
した冷媒は、ファンユニット５の蒸発器４にてファン５
ｂによって循環されている空気（空調空気）と熱交換し
て該空気から奪熱蒸発しガス冷媒となって圧縮機１に戻
される。上記のようにして冷却された空気は船内の空調
や糧食庫の温度管理用空気として供給される。

【０００５】然るに、近年は大気中のオゾン層破壊防止
と地球温暖化防止の面から前記フロン系冷媒の使用が将
来不可能となることから、これに代わる冷媒としてアン
モニアの使用が推進されつつある。

【０００６】かかるアンモニア冷媒は、自然冷媒のた
め、前記フロン系冷媒のようなオゾン層破壊及び地球温
暖化の恐れが無く、フロンに比較して安価でかつ熱伝達
率が高い。また該アンモニア冷媒は冷媒としての許容温
度（臨界温度）や圧力が高く、水に溶解するため膨張弁
３の詰まりの発生が無く、蒸発潜熱が大きく冷却効果も
大きいという利点がある。反面、前記アンモニアは毒性
や可燃性を有し、かつ圧縮機１の潤滑油として使用され
る鉱物油との不溶性のためフロン系冷媒のような乾式蒸
発システムでは油のみの回収が極めて困難であるという
欠点を有する。このため、アンモニアを冷媒とするアン
モニア冷凍空調システムにあっては、前記のようなアン
モニアの欠点を解決し得るシステムを得ることが要求さ
れている。

【０００７】図３は、かかるアンモニア冷媒を使用可能
とした、船舶用間接式冷凍空気調和システムの本発明の
中間ステップとしての比較技術を示す（かかる技術は新
規である。）。図３において１はスクリュー圧縮機、２
は前記シェル・アンド・チューブ式熱交換器からなる凝
縮器，３は膨張弁、４はチラー（蒸発器）であり、これ
らの空調機器は冷媒回路７で接続され、アンモニアが冷
媒として使用されている。前記凝縮器２には海水ポンプ
９により海水入口管１２から海水が導入され、アンモニ
ア冷媒と熱交換し、海水出口管１３に送出されるように
なっている。

【０００８】６は前記図２に示す従来技術と同様に油冷
式圧縮機内に噴射された潤滑油を冷却するオイルクーラ
で、該オイルクーラ６には潤滑油の冷却材としての海水
が海水入口管１２から導入され、海水出口管１３に送出
される。そして本比較技術においては、アンモニア冷媒
が空調用の空気内に混入しないように、前記ファンユニ
ット内の熱交換器とチラー（蒸発器）４間を清水ポンプ
８によって清水で循環させながら熱交換を行なうように
している。

【０００９】即ち、ファンユニット５で、空調空気と清
水とを熱交換する清水−空気熱交換器、空調空気を循環
させるファン５ｂ等を備え、前記チラー（蒸発器）４と
前記ファンユニット５の清水−空気熱交換器５ａとの間
は、清水管１０、１１で接続され、上記チラー（蒸発
器）４の蒸発冷熱を清水管１０、１１を清水ポンプ８に
よって流される清水によってファンユニット内の熱交換
器に流し、負荷空気との熱交換を行なうようにしてい
る。尚、スクリュー圧縮機１の潤滑油に使用される鉱物
油は、アンモニア冷媒と不溶性のため、前記蒸発器４か
らの油回収管１４が設けられる。

【００１０】かかる間接式冷凍空気調和システムにおい
ては、圧縮機１で圧縮されたガス冷媒(アンモニアガス
冷媒)は凝縮器２にて海水と熱交換することによって冷
却されて凝縮液化する。そしてこの液冷媒は膨張弁３に
て断熱膨張し気液二相体となった後、蒸発器４に導かれ
る。

【００１１】一方ファンユニット５においては、ファン
５ｂにより循環される空調空気が清水−空気熱交換器５
ａに導かれ、該清水−空気熱交換器５ａにて前記空調空
気と清水とが熱交換することにより、清水が昇温され、
清水管１０を通って蒸発器４に送られる。前記蒸発器４
においては、前記のようにして昇温された清水と熱交換
することによってアンモニア冷媒が加熱・蒸発され、ま
た清水は奪熱降温されて清水−空気熱交換器５ａに戻さ
れる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前記のように、アンモ
ニアを冷媒として使用する場合は、該アンモニアの毒
性、可燃性等の面から、アンモニアを冷媒回路から外部
に漏洩させないことが必須である。然るに、図３に示す
比較技術にあっては、アンモニアが通流する冷媒回路７
に設けられる蒸発器４では、アンモニア冷媒と清水とを
熱交換し、該清水を清水−空気熱交換器５ａにて空調空
気と熱交換するようになっているので、蒸発器４にてア
ンモニア冷媒が漏洩したとしても清水管１０、１１の途
中で該アンモニア冷媒の漏洩分を回収すれば、これが外
部に流出することはない。

【００１３】しかしながら、かかる間接式空気調和シス
テムにあっては、シェル・アンド・チューブ式熱交換器
からなる凝縮器２側では、アンモニア冷媒は海水入口管
１２から導入される海水と熱交換して該海水によって冷
却されるようになっているため、アンモニア冷媒の漏洩
があった場合はこれが海水中に混入して海水出口管１３
から外部に排出されてしまうという問題点を有してい
る。

【００１４】また、かかる海水の直接冷却によるシェル
・アンド・チューブ式凝縮器２にあっては、海水中に混
入している貝殻等の付着物によって熱交換器の伝熱管
(チューブ)に詰まりが生じ易くなり、凝縮器２の作動不
良が発生し易く、メインテナンス性が低いという問題点
を有している。

【００１５】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、ア
ンモニア冷媒を使用する冷凍空調システムにおいて、ア
ンモニア冷媒の充填量を極少にし、さらに外部への漏洩
を完全に阻止するとともに、作動性能及びメインテナン
ス性が高いアンモニア冷媒冷凍／空調装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、その請求項１の発明として、アンモニアを
冷媒とし、圧縮機で圧縮された前記アンモニア冷媒を凝
縮器で冷却して凝縮、液化し、膨張弁で断熱膨張させた
後、蒸発器で加熱して蒸発、気化するように構成された
冷凍サイクルを具えたアンモニア冷凍／空調装置におい
て、前記アンモニア冷媒が循環する冷凍サイクル回路を
閉回路で構成するとともに、前記凝縮器と冷却媒体との
熱交換、及び前記蒸発器と被冷却媒体との熱交換がいず
れも閉回路からなる清水の循環経路を介して間接的に行
なわれる事を特徴とするアンモニア冷凍／空調装置を提
案する。

【００１７】請求項２の発明は前記発明を船舶用に特定
したもので、前記凝縮器との冷却媒体が海水、及び前記
蒸発器の冷熱によって奪熱される被冷却媒体が船室内空
調若しくは糧食庫等の温度管理用空気であることを特徴
としている。

【００１８】また、請求項３の発明のように、前記凝縮
器及び蒸発器がセミウエルド型熱交換器若しくはツイン
プレート型熱交換器であるのがよい。

【００１９】かかる発明によれば、アンモニア冷媒は開
放経路にある海水や空気と直接熱接触する事なく閉回路
にある清水循環経路によって熱交換されるために、開放
経路にある海水や空気側にアンモニア冷媒の漏洩の恐れ
はない。特に前記凝縮器及び蒸発器がセミウエルド型熱
交換器若しくはツインプレート型熱交換器である為に、
より具体的には溶接若しくはプレート同士の当接により
形成された密閉通路をアンモニア冷媒が通流しながら清
水とが熱交換するため、清水中へのアンモニア冷媒の漏
洩の恐れはない。

【００２０】万一凝縮器や蒸発器内でアンモニア冷媒が
清水中に漏洩しても、該アンモニア冷媒は清水中に水溶
され、随時除去できるので、アンモニア冷媒が海水側や
空気に浸入して外部に排出するのが阻止される。そし
て、前記海水中に前記のようにアンモニア冷媒の浸入が
無いので、該海水を他の冷却用海水と容易に合流させて
排水することができ、格別の排水設備が不要となり、装
置コストが低減される。

【００２１】また、前記凝縮器においては、アンモニア
冷媒と清浄な清水とを熱交換するので、海水のように凝
縮器に汚れが発生し難く、これを開放・洗浄することを
要さず、メインテナンス性が向上する。

【００２２】また前記清水と海水との熱交換、水対水の
熱交換であるため、通常のチタンプレート型の熱交換器
の開放時におけるガス処理等の付帯作業を必要としない
ので、海水側のプレート面に貝殻等の付着物があって
も、容易に洗浄、除去することができ、この面からもメ
インテナンス性が向上する。

【００２３】請求項４の発明は前記発明に加えて圧縮機
用潤滑油を冷却するオイルクーラを備えてなるアンモニ
ア冷凍／空調装置において、前記オイルクーラの冷却
が、前記閉回路の清水循環経路から分岐されて供給され
る清水により行なわれることを特徴とする。

【００２４】かかる発明によれば、オイルクーラにおい
ては、アンモニア冷媒が相溶若しくは同伴した圧縮機用
潤滑油を前記閉回路の清水循環経路によって冷却するこ
とが出来る。従って、アンモニア冷媒が清水中に漏洩す
ることがあっても、該清水は閉回路であるので前記と同
様に、海水側に混入することはない。また、前記オイル
クーラは清水による冷却であるので、汎用のオイルクー
ラを使用することもでき、低コストとなる。

【００２５】また前記オイルクーラは、請求項５の発明
のように前記圧縮機用潤滑油をアンモニア冷媒との相溶
性の潤滑油を用いた場合に、前記オイルクーラに該アン
モニアの蒸発によって冷却する直膨式オイルクーラとす
ることもできる。

【００２６】かかる発明によれば、直膨式オイルクーラ
はアンモニアの蒸発による自己冷却であるため、冷却シ
ステムが簡単であり、アンモニア冷媒の外部への漏洩は
皆無となり、配管も簡単化される。

【００２７】請求項６の発明は、請求項１又は２に加え
て、前記凝縮器を含む冷媒回路に設けた安全弁の出口を
抜出管を介して清水の循環経路に接続してなる。

【００２８】かかる発明によれば、安全弁からアンモニ
ア冷媒が漏洩した場合には該アンモニア冷媒は抜出管を
経て前記凝縮器からの清水管路に流れて前記手段によっ
て除去されることとなり、安全弁から外部へのアンモニ
ア冷媒の漏洩が防止される。

【００２９】請求項７の発明は請求項１又は２の発明に
加えて、前記凝縮器への清水管路及び蒸発器の清水管路
に膨張タンクを設けてなる。

【００３０】かかる発明によれば、凝縮器あるいは蒸発
器を通った清水中にアンモニア冷媒の漏洩があっても、
該膨張タンクにて清水に水溶しているアンモニアを抽出
できる。

【００３１】

【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、形状、その相対配置などは特に特定
的な記載がない限り、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
明の実施形態に係るアンモニア冷媒を使用した船舶用冷
凍／空調装置の構成図（系統図）である。

【００３２】図１において、１はアンモニアガス冷媒を
圧縮するスクリュー圧縮機、２は該圧縮機１で加圧され
た冷媒を冷却、凝縮する凝縮器で、該凝縮器２にはツイ
ンプレート式熱交換器を用いる。プレート式熱交換器
は、波型にプレス加工された複数の金属製薄板を重ねる
ように組合せて構成し、熱交換される二流体は各プレー
ト間に出来る隙間（チャンネル）を交互に流れるように
構成されているもので、特にツインプレート式熱交換器
は、溶接によりシールされたチャンネルとガスケットに
よりシールされたチャンネルが交互に形成され、かかる
ツインプレート式熱交換器は、例えば市販されているも
ので、公知である。

【００３３】そして本発明は、前記ツインプレート式熱
交換器を凝縮器に用いて、溶接によりシールされたチャ
ンネル内についてはアンモニア冷媒を流通させ、ガスケ
ットによりシールされたチャンネルには清水が流通する
ように構成する。

【００３４】３は前記凝縮器２から送出されたアンモニ
ア液冷媒を断熱膨張する膨張弁、４は該膨張弁３から送
られたアンモニア冷媒と後述する清水とを熱交換して冷
媒を蒸発・気化する蒸発器である。７は前記圧縮機１か
ら凝縮器２、膨張弁３、蒸発器４を経て圧縮機１に戻る
アンモニア冷媒が循環する冷媒回路である。

【００３５】前記したように凝縮器２はツインプレート
式熱交換器からなり、前記したようにアンモニアガス冷
媒と海水を直接熱交換するのではなく、清水を介して熱
交換させ、海水に直接アンモニアガスが混入しないよう
にしている。清水−海水熱交換器２１では、本発明で
は、前記したツインプレート式熱交換器は用いずに、チ
タンプレートを使用した通常のプレート式熱交換器を用
いる。清水−空気熱交換器に銅管や銅プレートを用いた
場合、海水中へのアンモニア漏洩によりこれらが腐食す
るおそれがあるが、アンモニア冷媒と海水との間に清水
を介して海水がアンモニアと直接接しないようにしてい
るからである。

【００３６】元に戻り、前記清水−海水熱交換器２１
は、冷却側には冷却媒体としての海水が導入される海水
入口管１２及び該海水を排出する海水出口管１３が夫々
接続され、一方被冷却側には前記凝縮器２との間を清水
を循環させるための清水管２３及び２４が接続されてい
る。

【００３７】９は前記海水入口管１２に設けられて前記
清水-海水熱交換器２１に海水を送給する海水ポンプで
ある。また、２２は前記清水管２３に設けられて、前記
凝縮器２と清水−海水熱交換器２１との間において清水
を循環させる清水ポンプで、２５は前記清水管２３に設
けられた(清水管２４に設けてもよい)膨張タンクで、該
膨張タンク２５にて清水に水溶しているアンモニアを抽
出できるとともに、清水の円滑な循環を確保する。

【００３８】６は前記スクリュー圧縮機１用の潤滑油を
冷却する水冷型のオイルクーラで、前記清水管２３から
分岐された清水分岐管２６を経て清水がオイルクーラ６
に導かれ、圧縮機１よりオイル管６ａを経て導入された
前記潤滑油を冷却する。オイルクーラ６で冷却した潤滑
油は、オイル管６ｂを経て圧縮機１に戻される。 ２７
は前記オイルクーラ６出口側の清水分岐管で、前記凝縮
器２出口の清水管２４に合流するようになっている。前
記オイルクーラ６に導入される潤滑油には、圧縮機内で
アンモニアを同伴したり、又アンモニアと相溶性の潤滑
油（ＰＣＴＷＯ９４／１２５９４参照）を用いる場合が
ある。このような場合前記オイルクーラ６も腐食を考慮
する必要があり、この為オイルクーラには公知のニッケ
ルでブレージング（ろう付け）されたブレージングプレ
ート式熱交換器を用いる。ブレージングプレート式熱交
換器は真空加熱炉においてニッケルでブレージング（ろ
う付け）された多数枚のステンレス製の伝熱プレートと
該伝熱プレートを両側から挟む二枚のカバープレートか
ら構成され、波型にプレスされた伝熱プレートを交互に
重ね合わせ、これらを両側から挟む二枚のカバープレー
トでささえた構造で、一般的なプレート式熱交換器とは
異なり、ガスケットが不要なため、又ニッケルとステン
レス構造のために、アンモニアは漏洩しない。

【００３９】また、前記オイルクーラ６は、直膨式オイ
ルクーラを用いることもできる。該直膨式オイルクーラ
は、凝縮器２内のアンモニア液冷媒を該オイルクーラ内
で滴下させてアンモニアを蒸発させ、かかる蒸発によっ
て潤滑油から奪熱し、冷却するように構成したものであ
る。この場合アンモニアと相溶性の潤滑油（ＰＣＴＷＯ
９４／１２５９４参照）を用いることができる。

【００４０】前記ＰＣＴＷＯ９４／１２５９４に示され
るアンモニアと相溶性の潤滑油は、特定の構造を有する
ポリオキシアルキレングルコ−ルの末端ＯＨ基の全てを
ＯＲ基で置換したエーテル化合物が、アンモニアとの相
溶性に優れ、アンモニア存在下でも優れた潤滑性および
安定性を発揮することを見出したものであり、具体的に
は、以下の一般式（Ｉ）の化合物を潤滑油の基油とする
アンモニア圧縮機用潤滑油である。 R₁ -［-O-(PO)_m-(EO)_n-R₂］_x （Ｉ） （一般式（Ｉ）において、Ｒ₁ は炭素数１−６の炭化水
素基、Ｒ₂ は炭素数１−６個のアルキル基であり、ＰＯ
はオキシプロピレン基、ＥＯはオキシエチレン基、ｘは
１−４の整数、mは、正の整数であり、nは０または正の
整数である。）

【００４１】前記蒸発器４もアンモニア冷媒が通過する
ために前記凝縮器２と同様にツインプレート式熱交換器
を用いる。そして、該蒸発器４では前記膨張弁３で断熱
膨張したアンモニア冷媒を、後述するファンユニット内
の清水−空気熱交換器５ａからの清水と熱交換して蒸
発、気化せしめるとともに清水を冷却するようになって
いる。５はファンユニットであり、前記蒸発器４と清水
管１０、１１によって接続される清水−空気熱交換器５
ａ及び該清水−空気熱交換器５ａに空調空気を通流せし
めるモータ駆動のファン５ｂを備えている。

【００４２】また８は前記清水管１０に設けられた清水
ポンプで、清水を蒸発器４とファンユニット５内の清水
−空気熱交換器５ａとの間で循環させるものである。３
０は膨張タンクで、前記蒸発器４と清水−空気熱交換器
との間を接続する清水管１１（あるいは清水管１０でも
よい）に設けられている。

【００４３】２８は前記凝縮器２に設けられた安全弁
で、該安全弁２８は抜出管２９を介して前記清水−海水
熱交換器２１と凝縮器２との間で清水が循環されている
清水管２４に接続され、アンモニアが大気開放されない
ようにしている。

【００４４】前記凝縮器２及び、蒸発器４にはセミウェ
ルド（半溶接構造）型プレート熱交換器を用いる事が出
来る。セミウェルド（半溶接構造）型プレート熱交換器
は波型にした伝熱プレートをペアにして溶接し、アンモ
ニア冷媒が流れるチャンネルは溶接により密閉構造にな
っているために、アンモニアの漏洩は生じない。

【００４５】かかる構成からなるアンモニア冷凍／空調
装置の運転時において、スクリュー圧縮機１にて圧縮さ
れたアンモニアガス冷媒は、ツインプレート式熱交換器
からなる凝縮器２に入る。該凝縮器２を構成するツイン
プレート式熱交換器のプレートの一方のチャンネル側に
は、前記のように、冷媒が流れ、また他のチャンネル側
には前記清水−海水熱交換器２１から清水管２３を経て
導入された清水(海水によって冷却された低温の清水)が
流れており、前記冷媒はプレートを介して前記清水と熱
交換し降温されて凝縮、液化される。

【００４６】かかるツインプレート式熱交換器の熱交換
時においては、アンモニア冷媒の連通部は密閉構造の為
に、清水中へのアンモニア冷媒の漏洩は原則的には無い
が、万一清水側に漏洩しても清水は閉回路で循環してい
るために海水側への漏洩はない。

【００４７】また、チタンプレートを使用したプレート
式熱交換器からなる清水−海水熱交換器２１において
は、海水ポンプ９によって海水入口管１２から導入され
た海水と前記凝縮器２を循環する清水とがプレートを介
して熱交換され、清水は海水によって冷却される。そし
て、冷却された清水は清水ポンプ２２により、清水管２
３を経て前記凝縮器２に送られ、該凝縮器２において前
記のようにしてアンモニア冷媒を冷却した後、清水管２
４を通って清水−海水熱交換器２１に戻される。

【００４８】上記した動作時において、万一安全弁２８
の抜出管２９からアンモニア冷媒が清水中に漏洩したと
しても、該アンモニア冷媒は閉回路の清水中に水溶さ
れ、必要に応じて膨張タンク２５あるいは清水管２３、
２４中の適所から清水とともに抜き出し可能となるの
で、清水−海水熱交換器２１において、上記清水を介し
て海水側にアンモニア冷媒が浸入して外部に排出される
ことは皆無となる。また、前記凝縮器２においては、海
水と接触しないために貝殻等の付着物による汚れが無
く、清浄な清水とを熱交換するように構成されているの
で、該凝縮器２が汚れることが無く、これを開放、洗浄
することを要しない。

【００４９】また、前記清水−海水熱交換器２１は前記
のようにチタンプレートを用いたプレート型熱交換器で
あり、かつ水対水の熱交換であるため、開放時における
ガス処理等の付帯作業を必要とせず、海水側のプレート
面に貝殻等の付着物があっても容易に洗浄、除去するこ
とができる。さらに、前記のように清水−海水熱交換器
２１から排出された海水中にアンモニア冷媒の浸入が無
いので、該海水は他の冷却用海水と容易に合流させて排
水することができ、格別の排水設備は不要となる。

【００５０】然して前記凝縮器２において液化されたア
ンモニア冷媒は膨張弁３にて断熱膨張して気液二相体と
なり、ツインプレート型熱交換器からなる該蒸発器４に
ファンユニット５の清水−空気熱交換器５ａにて空調空
気から奪熱して加温された清水が、清水ポンプ８により
清水管１０を経て導入されており、該蒸発器４のプレー
トの一方のチャンネル側を流れる上記アンモニア冷媒は
該プレートの他のチャンネル側を流れる上記清水と熱交
換することにより、蒸発、気化される。このアンモニア
ガス冷媒は冷媒回路７を通って圧縮機１に吸入される。

【００５１】前記蒸発器４において上記のようなアンモ
ニア冷媒の蒸発によって奪熱、降温された清水は清水管
１１を通って前記清水−空気熱交換器５ａに送られ、該
熱交換器５ａにおいてファン５ｂにより通流される空調
空気と熱交換し該空調空気を冷却する。上記動作時にお
いて、蒸発器４はツインプレート型熱交換器からなるた
め、アンモニア冷媒の連通部は密閉構造の為に、清水中
へのアンモニア冷媒の漏洩は原則的には無いが、万一清
水側に漏洩しても清水は閉回路で循環しているために負
荷空気側への漏洩はない。

【００５２】従って、蒸発器４においてアンモニア冷媒
と閉回路で循環している清水とを熱交換し、この清水を
媒体としてファンユニットの清水−空気熱交換器５ａに
おいて空調空気を冷却することにより、アンモニア冷媒
の空調空気側への漏洩の危険性が全くない冷凍空調シス
テムが得られる。

【００５３】また前記オイルクーラ６は、好ましくはブ
レージング型プレート熱交換器が使われアンモニア冷媒
の圧縮で高温となった潤滑オイルを、清水分岐管２６を
経て導入された清水によって冷却する。また、前記オイ
ルクーラ６は清水による冷却であるので、汎用のオイル
クーラのが使用も可能である。

【００５４】さらに前記オイルクーラ６に直膨式オイル
クーラを使用すれば、圧縮機１からアンモニア液冷媒を
滴下させる際のアンモニアの蒸発によって冷却されるこ
ととなり、簡単な冷却システムで以って油の冷却が可能
となる。この場合アンモニアと相溶性の潤滑油（ＰＣＴ
ＷＯ９４／１２５９４参照）を用いることも有利であ
る。一方、前記凝縮器２に設けられた安全弁２８からア
ンモニア冷媒が流出した場合には、該アンモニア冷媒は
抜出管２９を通って凝縮器２出口側の清水管２４に合流
し、前記のようにして清水中から除去され、外部に流出
することは無い。

【００５５】さらに、上記実施形態によれば、凝縮器２
及び蒸発器４をツインプレート式熱交換器やセミウエル
ド型熱交換器で構成しているので、小型コンパクトで高
い熱交換性能がえられることから、アンモニア冷媒の充
填量を極少にすることができ、アンモニアの毒性が特に
問題となる居住区近傍に設置する空調システムとしての
要件を満足できる。図４は本発明の他の実施例を表した
図である。圧縮機１がレシプロタイプの場合、ヘッドカ
バー、本体の冷却が必要となるが、そのヘッドカバー、
冷却水回路（本体冷却用清水分岐管）４０が追加されて
いる。

【００５６】

【発明の効果】以上記載のごとく本発明の請求項１〜３
によれば、アンモニア冷媒が空気や海水のように開放形
の冷却若しくは被冷却媒体中への漏洩の恐れは無い。

【００５７】そして、前記清水−海水熱交換器を通る海
水中に前記のようにアンモニア冷媒の浸入が無いので、
該海水を他の冷却用海水と容易に合流させて排水するこ
とができ、格別の排水設備が不要となり、装置コストを
低減することが可能となる。

【００５８】また、前記凝縮器においては、アンモニア
冷媒と清浄な清水とを熱交換するので、凝縮器に汚れが
発生し難く、これを開放、洗浄することを要さない。こ
れにより、メインテナンス性が向上する。

【００５９】また、前記清水−海水の熱交換は水対水の
熱交換であることから、開放時におけるガス処理等の付
帯作業を必要としないので、海水側の熱交換プレート面
に貝殻等の付着物があっても容易に洗浄、除去すること
ができ、この面からもメインテナンス性が向上する。

【００６０】請求項４の発明によれば、オイルクーラに
おいて、アンモニア液冷媒に混入した潤滑油を清水によ
って冷却するので凝縮器同様閉回路で構成できアンモニ
アの漏洩がなく、且つ清水であるために開放、洗浄する
ことを要さない。また、前記オイルクーラは清水による
冷却であるので、汎用のクーリングタワー仕様のオイル
クーラも使用でき、低コストとなる。

【００６１】請求項５の発明によれば、アンモニアの蒸
発による自己冷却であるため、冷却システムが簡単であ
り、アンモニア冷媒の外部への漏洩は皆無となり、配管
も簡単化される。

【００６２】請求項６の発明によれば、安全弁からアン
モニア冷媒が漏洩した場合には該アンモニア冷媒は抜出
管を経て前記凝縮器からの清水管路に流れて前記手段に
よって除去されることとなり、安全弁からのアンモニア
冷媒の外部への漏洩が防止される。

【００６３】請求項７の発明によれば、清水管路中に膨
張タンクを設けたので、凝縮器あるいは蒸発器を通った
清水中にアンモニア冷媒の漏洩があっても、該膨張タン
クにて清水に水溶しているアンモニアを抽出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る船舶用アンモニア冷凍
／空調装置の構成図である。

【図２】従来技術に係るフロン系冷媒を使用した船舶用
直膨式冷凍／空調装置の構成図である。

【図３】比較技術に係る船舶用間接式冷凍／空調装置の
構成図である。

【図４】本発明の他の実施例において、圧縮機がレシプ
ロタイプの場合を示す図１の対称図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 凝縮器 ３ 膨張弁 ４ 蒸発器 ５ ファンユニット ５ａ 清水−空気熱交換器 ５ｂ ファン ６ オイルクーラ ６ａ、６ｂ オイル管 ７ 冷媒回路 ８ 清水ポンプ ９ 海水ポンプ １０、１１ 清水管 １２ 海水入口管 １３ 海水出口管 １４ 油回収管 ２１ 清水−海水熱交換器 ２２ 清水ポンプ ２３、２４ 清水管 ２５、３０ 膨張タンク ２６、２７ 清水分岐管 ２８ 安全弁 ２９ 抜出管 ４０ 本体冷却用清水分岐管

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年２月１０日（２０００．２．１
０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 アンモニア冷媒を使用した船舶用冷凍
／空調装置

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、その請求項１の発明として、圧縮機、凝縮
器、膨張弁及び蒸発器間を循環するアンモニア冷媒の冷
媒循環回路と、該冷媒循環回路の前記蒸発器若しくは凝
縮器よりの潜熱を利用して船舶内の負荷との熱交換を行
う負荷熱交換系と、前記凝縮器若しくは蒸発器の冷却材
として用いる海水冷却系とからなる船舶用冷凍／空調装
置において、前記アンモニア冷媒が循環する冷媒循環回
路を閉回路で構成するとともに、該冷媒循環回路と負荷
熱交換系、及び該冷媒循環回路と海水冷却系とを切り離
し、その間に夫々閉回路からなる清水の循環経路を介装
させて、前記冷媒循環回路の凝縮器及び蒸発器との熱交
換がいずれも閉回路からなる清水の循環経路を介して負
荷側と海水側と間接的に行なわれる事を特徴とするアン
モニア冷媒を使用した船舶用冷凍／空調装置を提案す
る。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】請求項２の発明は前記発明を特定したもの
で、前記凝縮器との冷却媒体が、閉回路からなる清水の
循環経路を介して熱交換される海水、及び前記蒸発器の
冷熱によって奪熱される船舶内負荷が、閉回路からなる
清水の循環経路を介して熱交換される船室内空調若しく
は糧食庫等の温度管理用空気であることを特徴としてい
る。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】また、請求項３の発明のように、前記凝縮
器及び蒸発器が 前記清水と熱交換される凝縮器及び蒸
発器が溶接若しくはプレート同士の当接により形成され
た密閉通路をアンモニア冷媒が通流しながら清水とが熱
交換するように構成され、清水側へのアンモニア冷媒の
漏洩の恐れのない熱交換器（特にセミウエルド型熱交換
器若しくはツインプレート型熱交換器）であるのがよ
い。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】請求項７の発明は前記発明に加えて、前記
凝縮器への清水管路及び蒸発器の清水管路に膨張タンク
を設けてなる事を特徴とする。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アンモニアを冷媒とし、圧縮機で圧縮さ
   れた前記アンモニア冷媒を凝縮器で冷却して凝縮、液化
   し、膨張弁で断熱膨張させた後、蒸発器で加熱して蒸
   発、気化するように構成された冷凍サイクルを具えたア
   ンモニア冷凍／空調装置において、 前記アンモニア冷媒が循環する冷凍サイクル回路を閉回
   路で構成するとともに、前記凝縮器と冷却媒体との熱交
   換、及び前記蒸発器と被冷却媒体との熱交換がいずれも
   閉回路からなる清水の循環経路を介して間接的に行なわ
   れる事を特徴とするアンモニア冷凍／空調装置。
2. 【請求項２】 前記凝縮器との冷却媒体が海水、及び前
   記蒸発器の冷熱によって奪熱される被冷却媒体が船室内
   空調若しくは糧食庫等の温度管理用空気である請求項１
   記載のアンモニア冷凍／空調装置。
3. 【請求項３】 前記凝縮器及び蒸発器がセミウエルド型
   熱交換器若しくはツインプレート型熱交換器である請求
   項１若しくは２記載のアンモニア冷凍／空調装置。
4. 【請求項４】 圧縮機用潤滑油を冷却するオイルクーラ
   を備えてなるアンモニア冷凍／空調装置において、前記
   オイルクーラの冷却が、前記閉回路の清水循環経路から
   分岐されて供給される清水により行なわれることを特徴
   とする請求項１又は２記載のアンモニア冷凍／空調装
   置。
5. 【請求項５】 前記圧縮機用潤滑油をアンモニア冷媒と
   の相溶性の潤滑油を用いた場合に、前記オイルクーラに
   該アンモニアの蒸発によって冷却する直膨式オイルクー
   ラを備えてなる請求項１又は２記載のアンモニア冷凍／
   空調装置。
6. 【請求項６】 前記凝縮器を含む冷媒回路に設けた安全
   弁の出口を抜出管を介して清水の循環経路に接続してな
   る請求項１又は２又は６に記載のアンモニア冷凍／空調
   装置。
7. 【請求項７】 前記凝縮器への清水管路及び蒸発器の清
   水管路に膨張タンクを設けてなる請求項１又は２記載の
   アンモニア冷凍／空調装置。