JP2005214571A - Ammonia refrigerator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は装置内部にアンモニア漏洩時における漏洩アンモニア除害機構を備えるアンモニア冷凍装置に関する。 The present invention relates to an ammonia refrigeration apparatus provided with a leakage ammonia elimination mechanism when ammonia leaks inside the apparatus.
アンモニアを冷媒とする冷凍装置においては、装置内における構成機器や冷媒配管の損傷あるいは冷媒配管の接続部における緩みなどに起因するアンモニア冷媒の漏洩事故が発生するおそれがある。 In a refrigeration apparatus using ammonia as a refrigerant, there is a risk that a leakage accident of ammonia refrigerant may occur due to damage to components or refrigerant piping in the apparatus or looseness at a connection portion of the refrigerant pipe.
アンモニアは有毒であるので、万が一アンモニア冷媒が漏れた場合には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必要があり、従来からアンモニアの水への溶解度の高さを利用してアンモニアガスが含まれる空気を水と接触せしめ、空気中のアンモニア濃度を低減する除害手段を備える装置がある。 Since ammonia is toxic, in the unlikely event that ammonia refrigerant leaks, it is necessary to prevent the ammonia gas from being released at a high concentration outside the device. Conventionally, using the high solubility of ammonia in water, There is an apparatus provided with an abatement means for reducing the concentration of ammonia in air by bringing air containing ammonia gas into contact with water.
従来の除害手段としては装置のケーシング内に直接水を散布し、散布した水と装置内のアンモニアガスを高濃度に含む空気とを接触させて水にアンモニアを溶け込ませ、アンモニアが溶け込んだ水を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散布される水とケーシング内からの空気を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が低下した空気をスクラバー装置から大気に放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。
As conventional detoxification means, water is sprayed directly into the casing of the apparatus, the sprayed water is brought into contact with air containing a high concentration of ammonia gas in the apparatus to dissolve ammonia in the water, and water in which ammonia is dissolved Water spray type abatement means (see Patent Document 1) for recovering water, and the air in the casing is led to an external scrubber device, and the water sprayed in the scrubber device and the air from the casing are brought into contact with each other. There is a scrubber-type abatement means (see
上述した散水方式およびスクラバー方式のものは、漏洩したアンモニアの全量を水に溶解せしめてアンモニア溶解後の水を回収する構成となっており、外部から常に除害用の水を大量に供給するか、あるいは除害用の水を大量に蓄えておかなければならず、アンモニア溶解後の水の中和処理等の無害化処理に多大な費用が嵩むという問題がある。 The above-mentioned watering method and scrubber method are configured to dissolve all the leaked ammonia in water and recover the water after dissolving the ammonia. Alternatively, a large amount of water for detoxification must be stored, and there is a problem that enormous costs are required for detoxification treatment such as neutralization of water after dissolution of ammonia.
また、除害用の水を大量に蓄える場合には装置寸法が大となって装置コストが嵩み、しかも装置の設置スペースが大となるという問題もある。
本発明は、除害機構によって周囲に影響を与えない程度にアンモニア濃度を低減せしめた空気をさらに大量の新鮮外気によってアンモニア臭気の殆どしない安全な濃度にまで希釈して大気に放出することにより、除害用の水の使用量が少なくて済み、しかも構成が簡単でコンパクトであり、ケーシング内の漏洩アンモニアガスを高濃度のまま放出することのない安全なアンモニア冷凍装置を提供できるようにすることを課題とする。 By diluting the air whose ammonia concentration has been reduced to such an extent that it does not affect the surroundings by the detoxification mechanism to a safe concentration with almost no ammonia odor by a large amount of fresh outside air, and releasing it to the atmosphere, To provide a safe ammonia refrigeration apparatus that requires a small amount of water for detoxification, has a simple structure, is compact, and does not release leaked ammonia gas in the casing in a high concentration. Is an issue.
上記目的を達成するために、本発明に係る装置は、アンモニアを冷媒とする冷媒回路を内部に備える冷凍装置のケーシング内に水槽を備え、この水槽内の水とケーシング内の空気とを接触させてから水と空気とを分離し、分離された水を水槽に戻し、かつ分離された空気を排出管に送出する除害機構を備え、また、空気入口と空気出口を有し、同空気出口に送風機を備え、前記冷媒回路の収容部分とは仕切られた空気通路を備え、この空気通路内に前記除害機構の排出管の外端部を開口せしめてなる構成のものとしてある。 In order to achieve the above object, an apparatus according to the present invention includes a water tank in a casing of a refrigeration apparatus provided with a refrigerant circuit using ammonia as a refrigerant, and makes the water in the water tank contact the air in the casing. It has a detoxification mechanism that separates water and air, returns the separated water to the water tank, and sends the separated air to the discharge pipe, and has an air inlet and an air outlet. And an air passage partitioned from the refrigerant circuit housing portion, and an outer end portion of the discharge pipe of the abatement mechanism is opened in the air passage.
また前記空気通路内に、前記冷媒回路の外気側熱交換器を設け、この外気側熱交換器を蒸発式熱交換器で構成し、この蒸発式熱交換器に散布する冷却用の水を前記水槽から供給し、冷却用水と除害用水とを兼用するようにした構成のものとしてある。 Further, an outside air side heat exchanger of the refrigerant circuit is provided in the air passage, the outside air side heat exchanger is constituted by an evaporating heat exchanger, and cooling water sprayed on the evaporating heat exchanger is It is configured to be supplied from a water tank so that both cooling water and detoxification water are used.
以下、本発明に係る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の上部には、ケーシング上面に開口する空気入口1aから同じくケーシング上面に開口する空気出口1bに至る空気通路2が形成されていて、この空気通路は入口側の下向部の下部と出口側の上向部の下部との間が横向部にて連絡する略U字状を呈しており、横向部の下面は中央部に向って下傾するドレンパンを兼ねる仕切板3によってケーシング内の下部と区画されていて、仕切板3の最下部にドレン口4が設けられている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the apparatus according to the present invention will be described below in detail based on specific examples shown in the accompanying drawings.
An
上記下向部内には、蒸発式凝縮器よりなる外気側熱交換器5が設けられていて、同熱交換器の上方における下向部内に散水ノズル6が設けられている。
An outside air
また、上記空気出口1bには送風機7が設けられていて、送風機7の駆動により空気入口1aから空気通路2内に流入した空気は前記外気側熱交換器5を流過して空気出口1bから外部へ排出されるようになっている。
The air outlet 1b is provided with a blower 7, and the air flowing into the
前記ケーシング1内の前記仕切板3で区画された下部には、四方弁24、圧縮機8、第1膨張弁9a、第2膨張弁9b、負荷側熱交換器10が設けられていて、四方弁24の操作により冷却運転と加熱運転が切り替えられる構成となっている。なお、図1における四方弁24は冷却運転時の弁の連通状態を太線で示し、加熱運転時の弁の連通状態を破線で示してある。
A four-
より詳しくは、冷却運転時には圧縮機8の吐出側から送り出されたアンモニア冷媒ガスが四方弁24を経て外気側熱交換器5に送られて液化し、逆止弁25、第2膨張弁9bを経て負荷側熱交換器10に送られて蒸発し、負荷側熱交換器からの冷媒が四方弁24を経て圧縮機の吸入側に戻され、加熱運転時には圧縮機8の吐出側から送り出された冷媒ガスが四方弁24を経て負荷側熱交換器10に送られて液化し、逆止弁26、第1膨張弁9aを経て外気側熱交換器5に送られて蒸発し、外気側熱交換器からの冷媒が四方弁24を経て圧縮機の吸入側に戻されるように冷媒回路が構成されている。
More specifically, during the cooling operation, the ammonia refrigerant gas sent from the discharge side of the
上記負荷側熱交換器10は、冷媒の気化潜熱によってブラインや水等の冷熱媒体を冷却し、または圧縮機からの吐出ガスによって冷熱媒体を加熱し、負荷側熱交換器からの冷熱媒体は例えば被空調室に設けられた各空調用熱交換器11に供給されるようになっている。
The load side heat exchanger 10 cools a cooling medium such as brine or water by the vaporization latent heat of the refrigerant, or heats the cooling medium by a discharge gas from the compressor, and the cooling medium from the load side heat exchanger is, for example, It is supplied to each
また、前記ケーシング1の内底部には前記散水ノズル6に供給する水を蓄える水槽12を設けてあって、同水槽12内に一端が臨む送水管13の他端が送水ポンプ14を介して散水ノズル6に接続されている。
Further, a
上記送水管13の水槽側端部にはフィルタ15が設けられており、また、送水管の途中における送水ポンプ14の下流側には浄化装置16が設けられていて、これらフィルタおよび浄化装置によって水中の不純物をできるだけ除去するようにしてある。
A
さらに、前記空気通路2の最下部におけるドレン口4に一端が接続された排水管17の他端が水槽12内に臨んでおり、この排水管の途中には後述する排水バルブ21を設けてあり、これら排水管と排水バルブで排水手段を構成してある。
なお、水槽12内への水の補給は給水管18によって適宜行なわれるようになっている。
Further, the other end of a
In addition, the water supply to the
また、前記送水管13の途中には分岐注水管19の一端が接続されていて、この分岐注水管の他端注水口は注水バルブ20を介して空気通路2内に臨んでおり、前記送水ポンプ14の駆動によって注水口から空気通路2内に水を供給する注水手段を構成している。
One end of a branch
上記注水バルブ20は、前記冷媒回路にて冷却運転が行なわれている間は閉止されているが、冷却運転が停止すると所定時間開成されて前記水槽12内の水を空気通路2内に所要の高さHLまで注水し、再び閉ざされる構成のものとしてある。
The
また、前記排水管17の途中には前記排水バルブ21を設けてあって、同排水バルブは前記冷媒回路における冷却運転が行なわれている間は開かれているが、冷却運転が停止すると閉止され、再び冷却運転が開始される前に開成される構成のものとしてある。
なお、上記排水バルブ21は、後述する除害運転時にも開かれる。
Further, the
The
しかして、本発明の装置はアンモニアの除害機構を備えており、以下にその構成について説明する。
前記水槽12は仕切板27によって1次水槽12Aと2次水槽12Bに区画されていて、2次水槽からのオーバーフローが1次水槽に流入する構成となっている。
Thus, the apparatus of the present invention is equipped with an ammonia detoxifying mechanism, and the configuration thereof will be described below.
The
上記1次水槽12Aと2次水槽12B内にはそれぞれ1次送水管28と2次送水管29の一端が臨んでいて、各送水管の途中にはポンプ30と吸気手段たるエジェクタ31と気液混合手段たるスタティックミキサ32を備え、各送水管の他端には気液分離手段たる気液分離器33が設けられていて各気液分離器の液相は各水槽に臨み、1次送水管28側の気液分離器33の気相に一端が接続された送気管34の他端は2次送水管29側のスタティックミキサ32の吸気口に接続され、2次送水管29側の気液分離器33の気相に一端が接続された排出管35の外端たる排出口22がケーシング1外に臨んでいる。
One end of a primary
なお、各送水管28、29の水槽側端にはそれぞれ不純物の流入を防止するためのフィルタ36が設けられている。
A
次ぎに、上述のように構成された本発明の装置の作用について説明する。
通常の冷却運転時には、前記注水バルブ20が閉ざされ、かつ排水バルブ21が開かれた状態で、前記送水ポンプ14、送風機7および圧縮機8が駆動される。
Next, the operation of the apparatus of the present invention configured as described above will be described.
During the normal cooling operation, the
水槽12内の水は送水ポンプ14によって散水ノズル6から散布され、外気側熱交換器5を冷却して仕切板3に滴下し、ドレン口4から排水管17によって水槽12に戻される。
Water in the
しかして圧縮機8から吐出された冷媒は、四方弁24を経て外気側熱交換器5に送られ、散水ノズル6から散布される水の蒸発潜熱で冷却されて液化し、逆止弁25により第1膨張弁9aをバイパスし、第2膨張弁9bにて減圧されて負荷側熱交換器10内で気化し、被空調室の空調用熱交換器11に供給されるブラインや水と熱交換し、四方弁24を経て圧縮機8へ戻される。
Thus, the refrigerant discharged from the
圧縮機8の駆動が停止され、すなわち冷却運転が停止されると送風機7も停止され、注水バルブ20が開成されるとともに排水バルブ21が閉止されるが、送水ポンプ14は駆動状態が維持される。
When the driving of the
上記送水ポンプ14の駆動により、水槽12内の水が散水ノズル6および分岐注水管19から空気通路2内に送られて溜まり、外気側熱交換器5全体が水に漬かる水位HLに達すると送水ポンプの駆動が停止される。なお、送水ポンプの駆動停止は、タイマ制御による場合もあるし、空気通路2内にフロートスイッチ等の上限水位を検知するセンサを設ける場合もある。
When the
上述のように、冷却運転の停止時に外気側熱交換器5が水に漬けられると、外気側熱交換器に散布された水中の不純物が同熱交換器の表面に附着していても、同熱交換器の表面は乾燥されないので、不純物が析出するおそれがなく、したがって、外気側熱交換器表面の伝熱性能の低下が防止される。
As described above, when the outside
冷却運転を開始する際には、まず排水バルブ21が開成されて空気通路2内の水が排水管17から水槽12に戻され、その後圧縮機8および送風機7が駆動されるとともに送水ポンプ14が駆動され、通常の冷却運転が開始される。なお、圧縮機8等の駆動開始は、排水バルブ21が開成されてから空気通路2内の水が全て排出されるまでの時間を予めタイマにセットしておいてこのタイマにより制御する場合もあるし、空気通路2内にフロートスイッチ等の下限水位を検知するセンサを設け、このセンサにより制御する場合もある。
When the cooling operation is started, first, the
本実施例の冷凍装置は、上述した冷却運転以外に加熱運転も行なうことができるヒートポンプ式のものとしてあり、加熱運転時の作用について以下に説明する。 The refrigeration apparatus of the present embodiment is of a heat pump type that can perform a heating operation in addition to the cooling operation described above, and the operation during the heating operation will be described below.
加熱運転時には、に外気側熱交換器5への散水が停止され、具体的には前記散水ポンプ14が常時停止、注水バルブ20が常に閉ざされ、かつ排水バルブ21が開かれた状態で、前記送風機7および圧縮機8が駆動される。
During the heating operation, water spraying to the outside
しかして圧縮機8から吐出された冷媒は、四方弁24を経て負荷側熱交換器10に送られ、外部の空調用熱交換器11から送られる水やブライン等の冷熱媒体と熱交換させられて液化し、逆止弁26により第2膨張弁9bをバイパスし、第1膨張弁9aにて減圧されて外気側熱交換器5内で気化し、空気通路2内を流過する外気と熱交換し、四方弁24を経て圧縮機8へ戻される。
Thus, the refrigerant discharged from the
圧縮機8の駆動が停止され、すなわち加熱運転が停止されると送風機7も停止され、送水ポンプ14も加熱運転時と同様に停止されたままとされる。
When the driving of the
上述したように、加熱運転時においては外気側熱交換器5への散水は行なわれず、同熱交換器表面へのスケール析出のおそれはないので、空気通路2内への水の貯留は行なわない。
As described above, during the heating operation, water is not sprayed to the outside
しかして、冷媒回路からアンモニアが漏洩すると、ケーシング内のアンモニアセンサ37が漏洩を検知し、同センサからの信号により圧縮機8の運転が停止されるとともに、散水用の送水ポンプ14の駆動も停止され、また、負荷側熱交換器10や空調用熱交換器11へのブライン・水の循環も停止される。なお、送風機7は停止されない。
If ammonia leaks from the refrigerant circuit, the
また、除害機構における送水管28、29のポンプ30、30が駆動され、1次送水管28により1次水槽12A内から吸入された水はエジェクタ31を経てスタティックミキサ32に送られ、このスタティックミキサにおいて上記エジェクタ31において導入されたケーシング内のアンモニアガスを含む空気と十分に攪拌混合され、空気中のアンモニアが水に溶解され、空気中のアンモニア濃度が低下させられる。
Further, the
そしてスタティックミキサからの水と空気は気液分離器33において気相と液相に分離され、液相の水は1次水槽12Aに戻され、気相の空気は2次送水管29に送られる。なお、2次送水管29に送られる空気は1次水槽の水との接触によりケーシング内空気よりも十分にアンモニア濃度が低下している。
Water and air from the static mixer are separated into a gas phase and a liquid phase in the gas-
2次送水管29においては、2次水槽12Bからポンプ30により吸入された水中にエジェクタ31により、上述した1次送水管側気液分離器からの空気が導入され、これらがスタティックミキサ32で攪拌混合されて気液分離器33に送られ、液相は2次水槽に戻され、気相の空気すなわちさらにアンモニア濃度が低下した空気が排出管35によって排出口22からケーシング外における送風機7の入口側に排出され、さらに空気通路2内を流過する大量の外気によって希釈されて十分に安全であり、かつアンモニア臭気の殆どしないアンモニア濃度の空気となって放出される。
In the secondary
そして排出管から空気通路2内に流入した低濃度のアンモニアを含む空気は、送風機入口側の負圧により吸引されるとともに、送風機によって攪拌されて空気通路内に導入された新鮮外気と攪拌され、よりアンモニア濃度の低い安全な空気となって排出される。
なお、排出管からの空気と上記新鮮外気の攪拌をより充分に行なうことを目的として、送風機の羽根の角度をより攪拌作用の高いものに設定する場合もあるし、排出管の端部を分岐せしめて送風機の吸入側における複数箇所に排出口を開口せしめる場合もある。
And the air containing low-concentration ammonia that has flowed into the
In order to sufficiently stir the air from the discharge pipe and the fresh outside air, the blade angle of the blower may be set to a higher stirring action, or the end of the discharge pipe may be branched. In some cases, discharge ports may be opened at a plurality of locations on the suction side of the blower.
ケーシング1内の空気は1次水槽12A側のエジェクタ31に吸引されるので、ケーシング内は負圧となり、ケーシング内の空気が前記排出管35を経ずに外部へアンモニアが高濃度のまま漏出するおそれはない。なお、ケーシング内には空気取入通気口23からの新鮮外気が導入され、ケーシング内の空気中のアンモニア濃度は徐々に減少する。
Since the air in the casing 1 is sucked into the
上述した実施例では除害機構を1次送水管と2次送水管において気液の接触を行なう2段構成のものとしてあるが、この構成を1段のものとする場合や、3段以上のものとする場合もある。 In the embodiment described above, the abatement mechanism has a two-stage configuration in which the gas-liquid contact is made in the primary water supply pipe and the secondary water supply pipe. In some cases.
本発明の装置によれば、ケーシング内にアンモニアが漏洩すると、アンモニアを高濃度に含むケーシング内の空気が水槽内の水と接触させられて空気中のアンモニアが水に溶解され、アンモニア濃度が低下した空気が分離されて排出管から空気流路に排出され、さらに空気流路を流過する大量の外気によって希釈されて極めてアンモニア濃度低い安全な空気となって大気に放出される。 According to the apparatus of the present invention, when ammonia leaks into the casing, the air in the casing containing a high concentration of ammonia is brought into contact with the water in the water tank, so that the ammonia in the air is dissolved in the water, and the ammonia concentration decreases. The separated air is separated and discharged from the discharge pipe to the air flow path, and is further diluted by a large amount of outside air flowing through the air flow path to be released into the atmosphere as safe air having a very low ammonia concentration.
したがって、除害機構によってケーシング内空気中のアンモニアを全量除去する必要は無く、除害機構の構成を簡素化することができるとともに水槽の容量も小なるものとすることができ、装置を簡単かつ省スペースで低コストな構成のものとすることができる。 Therefore, it is not necessary to remove all the ammonia in the air in the casing by the abatement mechanism, the configuration of the abatement mechanism can be simplified, the capacity of the water tank can be reduced, and the apparatus can be simplified and A space-saving and low-cost configuration can be obtained.
1 ケーシング
2 空気通路
3 仕切板
4 ドレン口
5 外気側熱交換器
6 散水ノズル
7 送風機
8 圧縮機
9a 第1膨張弁
9b 第2膨張弁
10 負荷側熱交換器
11 空調用熱交換器
12 水槽
13 送水管
14 送水ポンプ
15 フィルタ
16 浄化装置
17 排水管
18 給水管
19 分岐注水管
20 注水バルブ
21 排水バルブ
22 排出口
23 空気取入口
24 四方弁
25、26 逆止弁
27 仕切板
28 1次送水管
29 2次送水管
30 ポンプ
31 エジェクタ
32 スタティックミキサ
33 気液分離器
34 送気管
35 排出管
36 フィルタ
37 アンモニアセンサ
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