JP2013137142A - 蓄氷型冷水製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱交換器からの冷媒の漏れを初期の段階で速やかに検出し、冷媒とともに漏れる冷凍機油による水の汚染を防止をできるようにした蓄氷型冷水製造置を得る。
【解決手段】 貯留される水中に熱交換器２を配置する蓄氷型冷水製造置であって、ブロア１１により貯水タンク１の下部から空気を吹き込み、貯水タンク１の水中を通過した空気をブロア１１の吸込口１３に循環させる空気循環路１４を設け、空気循環路１４に冷媒漏れ検出手段１６を設け、熱交換器２に冷媒の漏れがあったとき、空気に混ざって空気循環路１４を流れる冷媒ガスを冷媒漏れ検出手段１６で検出することができるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、貯水タンクに貯留される水中に熱交換器を配置する蓄氷型冷水製造装置に関する。

貯水タンクに貯留される水中に熱交換器を配置し、熱交換器に冷媒を通し、熱交換器の内部を通過する冷媒と貯水タンクに貯留される水とを熱交換して製氷または解氷を行い、或いは熱交換した水を利用して製氷または解氷を行う蓄氷型冷水製造装置（例えば、特許文献１参照。）が知られている。
従来、係る装置に用いられる熱交換器には、特許文献１に記載されているように、冷媒流路を蛇腹状に折り曲げた伝熱管と伝熱管の間にプレート状のフィンを構成させた熱交換器や、特許文献２に記載されているように、２枚の金属板を結合し、冷媒流路を膨管させて形成したプレート型の熱交換器が用いられている。
ところが、特許文献１に記載される熱交換器を用いた蓄氷型冷水製造装置においては、貯留された水の状況などによっては外部からの腐食によって冷媒流路が損傷する可能性があり、特許文献２に記載されたプレート型の熱交換器では、流路を形成している接合部への繰り返し応力による疲労や接合部への水の浸入と凍結によって接合部が剥離する可能性がある。いずれの場合も、このように水中に置かれた熱交換器を用いた蓄氷型冷水製造装置においては、熱交換器の損傷によって冷媒と冷媒に混合されている冷凍機油が水に漏出し、冷凍機油によって水が汚染される危険性がある。

熱交換器からの冷媒漏れを検出する手段としては、冷水を製造する蒸発器（熱交換器）の冷水入り口温度と蒸発器内の冷媒圧力を検出し、運転時に、蒸発器の冷媒圧力から算出される蒸発温度と冷水出口温度との差が運転用所定値より大きい状態が所定時間以上継続した場合は冷媒漏れを判断するものがある（例えば、特許文献３参照。）。

特開２０００−８８２９７号公報 特開平８−２００９７９号公報 特開２０１０−２１００９８号公報

冷媒油の漏れによる水の汚染を最小限に留めるには、できる限り早期の漏れ検出が必要である。しかし、特許文献３に記載された冷媒漏れの検出方法では、貯留されるタンク内伸す水温の変化は、漏れが起こったときの水の温度や貯留されている水の量による影響を受けてしまうため早期の検出は難しいといった問題がある。

本発明の目的は、熱交換器からの冷媒の漏れを初期の段階で速やかに検出し、冷媒とともに漏れる冷凍機油による水の汚染を防止をできるようにした蓄氷型冷水製造置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、貯留される水中に熱交換器を配置する蓄氷型冷水製造置であって、ブロアにより貯水タンクの下部から空気を吹き込み、貯水タンクの水中を通過した空気を前記ブロアの吸込口に循環させる空気循環路を設け、前記空気循環路に冷媒漏れ検出手段を設けたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、貯留される水中に配置された熱交換器に冷媒の漏れがあったとき、水の熱によって冷媒は直ちに蒸発気化し、ブロアで循環している空気に冷媒ガスが混ざり空気循環路を流れるので、空気循環路に冷媒漏れ検出手段を設けることにより、熱交換器からの冷媒の漏れを速やかに、そして確実に検出することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の、前記冷媒漏れ検出手段は、前記ブロアの吸込口または吐出口、あるいは前記貯水タンク気相部を検出するように設けることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、前記冷媒漏れ検出手段は、前記ブロアの吸込口または吐出口、あるいは前記貯水タンク気相部を検出するように設けることにより、循環の有無に関わらず、冷媒ガスを含む空気が存在するあらゆる部分で冷媒の漏れを速やかに、そして確実に検出することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２のいずれか１に記載の、前記冷媒漏れ検出手段は、冷媒検出センサであることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、貯留される水中に配置された熱交換器に冷媒の漏れがあったとき、冷媒検出センサが空気循環路を流れる冷媒を検出することにより熱交換器からの冷媒の漏れを速やかに、そして確実に検出することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１または２のいずれか１に記載の、前記冷媒漏れ検出手段は、酸素濃度検出センサであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、貯留される水中に配置された熱交換器に冷媒の漏れがあったとき、気化した冷媒ガスの混入により循環している空気中の酸素濃度が低下するので、酸素濃度検出センサによる酸素濃度の低下を検出することにより熱交換器からの冷媒の漏れを速やかに、そして確実に検出することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１に記載の、前記空気循環路のブロアの吐出口に設ける前記冷媒漏れ検出手段は、前記貯水タンク水位よりも高い位置に設けることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、前記ブロアの運転を停止したとき、前記貯水タンク内の水がブロアの吐出口の空気循環路に貯水タンク内の水位と同じ高さまで水の高さが上がるが、前記冷媒漏れ検出手段は前記貯水タンク水位よりも高い位置に設けられており、前記冷媒漏れ検出手段は水没することなく、常時検出が可能であるので、熱交換器からの冷媒の漏れを速やかに、そして確実に検出することができる。

本発明によれば、ブロアにより貯水タンクの下部から空気を吹き込み、貯水タンクの水中を通過した空気を前記ブロアの吸込口に循環させる空気循環路を設け、前記空気循環路に冷媒漏れ検出手段を設けることにより、貯留される水中に配置された熱交換器に冷媒の漏れがあったとき、ブロアにより貯水タンクの下部から吹き込まれた空気により水中に漏れた冷媒が噴き上げられ、水中を通過する空気に伴われて水中から抜け出し、空気とともに前記ブロアの吸込口に循環させる空気循環路を流れるので、この空気循環路に設けられた冷媒漏れ検出手段で空気循環路を流れる冷媒を検出することにより熱交換器からの冷媒の漏れを初期の段階で速やかに確認でき、冷媒による水の汚染を有効に防止することができる。

本発明に係る蓄氷型冷水製造装置の実施の形態の第１例を示す概略構成図である。 本発明に係る蓄氷型冷水製造装置の実施の形態の第２例を示す要部概略構成図である。 本発明に係る蓄氷型冷水製造装置の実施の形態の第３例を示す要部概略構成図である。

以下、本発明に係る蓄氷型冷水製造装置を実施するための形態を、図面に示す実施例を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る蓄氷型冷水製造装置の実施の形態の第１例を示す概略構成図である。

本例の蓄氷型冷水製造装置は、貯水タンク１に貯留される水中に熱交換器２が配置され、熱交換器２は冷凍機３と冷媒循環路４で接続されている。冷凍機３から熱交換器２へ冷媒を供給する冷媒循環路４の冷媒供給路４ａには、膨張弁５と開閉弁６が設けられている。
貯水タンク１は、上部に僅かな通気を可能とする通気孔を有する以外、ほぼ密閉状態となっている。また、貯水タンク１には、給水路７と冷水取出路８が接続しており、給水路７には給水弁９が設けられ、冷水取出路８には送水ポンプ１０が設けられている。

さらに本例では、ブロア１１の吐出口１２から吐出する空気を貯水タンク１の下部から貯水タンク１内へ吹き込み、貯水タンク１の水中を通過した空気をブロア１１の吸込口１３に循環させる空気循環路１４が設けられている。
この空気循環路１４にあっては、貯留タンク１内の上部に形成される気相部Ａに開口するブロア１１の吸込口側循環路１４ａと、貯留タンク１内の底部に開口する開口部１５を設けたブロア１１の吐出口側循環路１４ｂと、貯留タンク１内の上部に形成される気相部Ａとで構成され、吐出口側循環路１４ｂの開口部１５から吐出された空気が貯留タンク１内に複数設置されている熱交換器２の間を気泡となって上昇するように設けられている。

空気循環路１４には、熱交換器２からの冷媒の漏れを検出する冷媒漏れ検出手段１６が設けられている。本例では、冷媒漏れ検出手段１６はブロア１１の吸込口１３の位置に設けられており、ブロア１１の吸込口１３の位置で冷媒を検出するようになっている。冷媒漏れ検出手段１６にあっては、冷媒検出センサ、酸素濃度センサがあるが、冷媒を検出できるものであればこれらに限られない。この冷媒漏れ検出手段１６は、貯水タンク１内の水位Ｌよりも高い位置に設けられている。

なお、本例の蓄氷型冷水製造装置は、給水路７から貯水タンク１内へ給水し、貯水タンク１内で熱交換器２で熱交換して冷却された冷水を冷水取出路８から負荷側へ送水して使用し、そのまま排水するタイプであるが、循環路（図示せず。）を接続し、負荷側へ供給して使用した水を循環路から貯水タンク１内へ戻して、再び冷却して冷水として負荷側へ供給する循環タイプであってもよい。

つぎに、蓄氷型冷水製造装置の運転について説明する。
本例の蓄氷型冷水製造装置の運転は、貯水タンク１内に水を貯める給水工程と、氷を生成して蓄熱する蓄氷工程と、生成した氷を融解させて冷水を取り出す冷水取出工程とに分けられる。
［給水工程］
貯水タンク１に水を貯める。貯水タンク１内の水位が所定水位にない場合、給水弁９を開いて所定水位まで給水を行う。所定水位まで給水したら給水弁９を閉じて給水工程が終了する。
［蓄氷工程］
給水工程が終了したら、冷媒循環路４の冷媒供給路４ａに設けた開閉弁６を開き、冷凍機３で圧縮された冷媒を膨張弁５で膨張させて熱交換器２へ冷媒を供給し熱交換器２の表面に氷を生成させ、型熱交換器２の表面に凍りが成長したら冷凍機３を停止して蓄氷工程が終了する。
［冷水取出工程］
給水弁９を開いて貯水タンク１内に常温水を供給し、蓄氷工程で生成した氷を融解させて、冷水を送水ポンプ１０によって送水路８から負荷へ供給する。
この冷水取出工程では、熱交換器２の表面に氷が成長した後も冷凍機３の運転を続け、給水弁９を開いて貯水タンク１内に常温水を供給し、蓄氷工程で生成した氷を融解させるとともに、熱交換器２の表面を流れる水と熱交換器２内を流れる冷媒と熱交換しながら冷水を製造し、負荷へ供給することも行われる。

このように構成された蓄氷型冷水製造装置は、貯留される水中に配置された熱交換器２に冷媒の漏れがあったとき、漏れた冷媒は貯留タンク１内の水と接触して直ちに蒸発気化するため、ブロア１１により循環される空気とともに空気循環路１４を循環するようになる。この空気循環路１４には冷媒漏れ検出手段１６が設けてあるので、空気とともに空気循環路１４を流れる冷媒を冷媒漏れ検出手段１６が検出することにより、熱交換器２からの冷媒の漏れを検出することができる。

本例では、冷媒漏れ検出手段１６はブロア１１の吸込口１３の位置に設けられブロア１１の吸込口１３の位置で冷媒を検出するようになっている。ブロア１１の吸込口１３では空気が集まるので漏れ出た冷媒の密度が高まり、冷媒密度の高い場所で冷媒を検出することになり、冷媒を速やかに、且つ確実に検出することができる。
この冷媒漏れ検出手段１６が冷媒検出センサである場合、冷媒検出センサが空気循環路１４を流れる冷媒を検出することにより熱交換器２からの冷媒の漏れを検出することができる。また、冷媒漏れ検出手段１６が酸素濃度センサである場合、空気循環路１４を流れる空気中の酸素濃度の低下を検出することにより熱交換器２からの冷媒の漏れを検出することができる。
また、冷媒漏れ検出手段１６は、貯水タンク１内の水位Ｌよりも高い位置に設けられているので、ブロア１１の運転を停止したとき、貯水タンク１内の水が吐出口側循環路１４ｂに貯水タンク内の水位まで入り込むが、冷媒漏れ検出手段１６が水没する恐れはない。

図２は本発明に係る蓄氷型冷水製造装置の実施の形態の第２例を示す要部概略構成図である。
本例の蓄氷型冷水製造装置について、前記第１例と同一の構成については同一の符号を付しその説明を省略し、第１例と異なる構成についてのみ説明する。
本例の蓄氷型冷水製造装置は、空気循環路１４に設けられる冷媒漏れ検出手段１６がブロア１１の吐出口１２の位置に設けられており、ブロア１１の吐出口１２の位置で冷媒を検出するようになっている。冷媒漏れ検出手段１６にあっては、第１例と同様に、冷媒検出センサ、酸素濃度センサがあるが、冷媒を検出できるものであればこれらに限られない。また、この冷媒漏れ検出手段１６は、貯水タンク１内の水位Ｌよりも高い位置に設けられている。
他の構成は、第１例と変わるところはない。

このように構成された蓄氷型冷水製造装置は、貯留される水中に配置された熱交換器２に冷媒の漏れがあったとき、漏れた冷媒は貯水タンク１内の水と接触して直ちに蒸発気化するため、ブロア１１により循環される空気とともに空気循環路１４を循環するようになる。この空気循環路１４には冷媒漏れ検出手段１６が設けてあるので、空気とともに空気循環路１４を流れる冷媒を冷媒漏れ検出手段１６が検出することにより、熱交換器２からの冷媒の漏れを検出することができる。
本例では、冷媒漏れ検出手段１６はブロア１１の吐出口１２の位置に設けられブロア１１の吐出口１２の位置で冷媒を検出するようになっている。ブロア１１の吐出口１２付近では、貯水タンク１内の上部に形成される気相部Ａの気体が集まるため、漏れ出た冷媒の密度が高まり、冷媒密度の高い場所で冷媒を検出することになり、冷媒を速やかに、且つ確実に検出することができる。
また、第１例と同様に、冷媒漏れ検出手段１６が冷媒検出センサである場合、冷媒検出センサが空気循環路１４を流れる冷媒を検出することにより熱交換器２からの冷媒の漏れを検出することができる。また、冷媒漏れ検出手段１６が酸素濃度センサである場合、空気循環路１４を流れる空気中の酸素濃度の低下を検出することにより熱交換器２からの冷媒の漏れを検出することができる。
また、冷媒漏れ検出手段１６は、貯水タンク１内の水位Ｌよりも高い位置に設けられているので、ブロア１１の運転を停止したとき、貯水タンク１内の水が吐出口側循環路１４ｂに貯水タンク内の水位まで入り込むが、冷媒漏れ検出手段１６が水没する恐れはない。

図３は本発明に係る蓄氷型冷水製造装置の実施の形態の第３例を示す要部概略構成図である。
本例の蓄氷型冷水製造装置について、前記第１例と同一の構成については同一の符号を付しその説明を省略し、第１例と異なる構成についてのみ説明する。
本例の蓄氷型冷水製造装置は、空気循環路１４に設けられる冷媒漏れ検出手段１６が貯水タンク１内の気相部Ａの位置に設けられており、気相部Ａの位置で冷媒を検出するようになっている。冷媒漏れ検出手段１６にあっては、第１例と同様に、冷媒検出センサ、酸素濃度センサがあるが、冷媒を検出できるものであればこれらに限られない。
他の構成は、第１例と変わるところはない。

このように構成された蓄氷型冷水製造装置は、貯留される水中に配置された熱交換器２に冷媒の漏れがあったとき、漏れた冷媒は貯水タンク１内の水と接触して直ちに蒸発気化するため、ブロア１１により循環される空気とともに空気循環路１４を循環するようになる。この空気循環路１４には冷媒漏れ検出手段１６が設けてあるので、空気とともに空気循環路１４を流れる冷媒を冷媒漏れ検出手段１６が検出することにより、熱交換器２からの冷媒の漏れを検出することができる。
本例では、冷媒漏れ検出手段１６は貯水タンク１内の気相部Ａの位置に設けられ気相部Ａの位置で冷媒を検出するようになっている。漏れた冷媒は貯水タンク１内の水と接触して直ちに蒸発気化して貯水タンク１内の気相部Ａに漏出してくるため、気相部Ａの位置で冷媒を検出することにより、冷媒の漏れを逸早く、且つ確実に検出することができる。
また、前記した蓄氷型冷水製造装置の運転における蓄氷工程では、ブロア１１を運転しない場合がある。この場合、空気が循環しないため、この蓄氷工程で熱交換器２から冷媒が漏れても、第１例、第２例では、ブロア１１の吸込口１３、吐出口１２に冷媒漏れ検出手段１６が設けてあるので、漏れ出た冷媒を検出することはできないが、本例は、冷媒漏れ検出手段１６は貯留タンク１内の気相部Ａの位置に設けられ気相部Ａの位置で冷媒を検出するようになっているので、ブロア１１の運転が停止している工程においても熱交換器２からの冷媒の漏れを速やかに、且つ確実に検出することができる。
また、第１例と同様に、冷媒漏れ検出手段１６が冷媒検出センサである場合、冷媒検出センサが空気循環路１４を流れる冷媒を検出することにより熱交換器２からの冷媒の漏れを検出することができる。また、冷媒漏れ検出手段１６が酸素濃度センサである場合、空気循環路１４を流れる空気中の酸素濃度の低下を検出することにより熱交換器２からの冷媒の漏れを検出することができる。

１ 貯水タンク
２ 熱交換器
３ 冷凍機
４ 冷媒循環路
４ａ 冷媒供給路
５ 膨張弁
６ 開閉弁
７ 給水路
８ 冷水取出路
９ 給水弁
１０ 送水ポンプ
１１ ブロア
１２ 吐出口
１３ 吸込口
１４ 空気循環路
１４ａ 吸込口側循環路
１４ｂ 吐出口側循環路
１５ 開口部
１６ 冷媒漏れ検出手段
Ａ 気相部
Ｌ 水位

Claims (5)

1. 貯留される水中に熱交換器を配置する蓄氷型冷水製造装置であって、
   ブロアにより貯水タンクの下部から空気を吹き込み、貯水タンクの水中を通過した空気を前記ブロアの吸込口に循環させる空気循環路を設け、前記空気循環路に冷媒漏れ検出手段を設けたことを特徴とする蓄氷型冷水製造装置。
2. 前記冷媒漏れ検出手段は、前記ブロアの吸込口または吐出口、あるいは前記貯水タンク気相部を検出するように設けることを特徴とする請求項１に記載の蓄氷型冷水製造装置。
3. 前記冷媒漏れ検出手段は、冷媒検出センサであることを特徴とする請求項１または２のいずれか１に記載の蓄氷型冷水製造装置。
4. 前記冷媒漏れ検出手段は、酸素濃度検出センサであることを特徴とする請求項１または２のいずれか１に記載の蓄氷型冷水製造装置。
5. 前記空気循環路のブロアの吐出口に設ける前記冷媒漏れ検出手段は、前記貯水タンク水位よりも高い位置に設けることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の蓄氷型冷水製造装置。

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