JP4156145B2 - 漏洩アンモニア除去設備を備えた空冷エアコン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外気導入により作動する空冷式凝縮ユニットと圧縮機を含むユニットとを上下隔離した状態で密閉ケーシングに内蔵させたアンモニア冷媒を使用したヒートポンプ・チラー、ウォータチリングユニット、ブラインクーラユニット等を含む空冷式エアコンに関し、特に空冷式凝縮部に設けた散水ノズルを介して、漏洩アンモニアの溶解除害を可能とした、屋外設置可能の漏洩アンモニア除去設備を備えた空冷エアコンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
民生用冷凍空調機が次第に普及していく中で、冷却方式も水冷式から空冷式へ移行し、水配管に心配がなくどこでも設置可能な空冷式エアコンが使用されている。
上記空冷式エアコンは、空気熱交換器部を含む空冷凝縮ユニットと圧縮機を含む熱交換器群よりなるユニットとを上下隔離構造として略密閉状のケーシング内に内蔵させた屋外設置可能型が使用されている。
上記構成は、機械室を別の部位に設ける必要がないことや、圧縮機よりの冷媒配管が同一ケーシング内で済むことで、省スペース、現地配管工事が少なくて済むことから出荷前の試運転を行なうだけで省工事作業ができる等の利点から、従来より多用化されている。
【０００３】
ところが、冷媒にアンモニアを使用する場合は、地球環境汚染が少なくオゾン層破壊係数ＯＤＰ＝０、地球温暖化係数ＧＷＰ＝０で分解し易く植物に吸収され易く、空気より軽く拡散し易い、熱伝導率と熱伝達率が大きく、水に溶けやすく、漏れ検知が容易であることや、蒸発潜熱が大きく冷凍能力が大である等の長所をもち高効率小型化が期待できるが、毒性、刺激臭があるという欠点を持っている。
【０００４】
そのため、漏洩等の事故対策からも大事故を小事故に抑えるべくアンモニアを使用する冷凍機の分散が図られ、アンモニア配管は分散された冷凍ユニットに限る傾向にある。しかし、その漏洩アンモニア対策は、産業用で除害用スクラバーが設置されているものの、かなりの投資となっており、民生用においては対策が十分なされているものは見受けられない状況にある。
特に屋外設置型のケースでは外気に直接開放されているため、アンモニアが漏洩した場合殆ど外部から散水する形式を取っているため、アンモニアが外界に漏れ外気に接触して被害を外部へ与える可能性がある。
上記のようなわけで、アンモニア災害防止に係わる大半の装備を建築設備側で設置することになり建築側の負担になっている。
【０００５】
【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、漏洩アンモニアの回収には大なる溶解度を持つ水を使用し、併せて空冷凝縮部の空気熱交換器の冷却効率向上にも寄与させ、漏洩アンモニアの除害対策を漏洩アンモニア除去設備を備えた空冷エアコンの内部より行い、外気への漏洩を略防止可能にした、漏洩アンモニア除去設備を備えた空冷エアコンの提供を目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の漏洩アンモニア除去設備を備えた空冷エアコンは、
密閉状ユニットケーシング内に、圧縮機を含むユニットと、空気熱交換器と外気の排出部とよりなる空冷凝縮ユニットとを上下隔離構造とした漏洩アンモニア除去設備を備えた空冷エアコンにおいて、
外気排出部に向け上記空気熱交換器を貫流する冷却空気流の排出部の手前に散水ノズルを設け、該散水ノズルの散布水により排出静風圧のもとに緻密な遮蔽水膜を前記空気熱交換器を含む雰囲気内に形成させて、漏洩アンモニアの溶解除害を可能としたことを特徴とする。
【０００７】
通気可能に被覆部材で覆われた圧縮機を含むユニットの上部に、空冷凝縮部を形成する空気熱交換器を水平状、垂直状、Ｖ型状、逆Ｖ型状に配設し、さらにその上部に外気の排出部を設け、前記下部の圧縮機を含むユニットの側面のケーシングに設けた外気取り入れ口より外気を吸込み前記空気熱交換器を貫通して冷却空気流路を形成し、該冷却空気流路に設けた排出ファンより器外へ排出する構成を持つようにした漏洩アンモニア除去設備を備えた空冷エアコンにおいて、
上記請求項１記載の発明により、前記冷却空気流が貫流可能に配設した空気熱交換器の下流側に散水ノズルを設けスクラバ構造を形成させ、該スクラバ構造により空気熱交換器を含む雰囲気内に前記冷却空気流と交叉する緻密な遮蔽水膜を形成させ、空気熱交換器のコイルフィン部よりの漏洩アンモニアガスの器外への流出を遮断したものである。
【０００８】
なお、上記冷却空気流には、下部の圧縮機を含むユニットにおける漏洩アンモニアを含む構成にしてあるため、前記散水ノズルにより形成された遮蔽水膜により漏洩アンモニアを効率よく除害できる。
そして、空気より軽く拡散する漏洩アンモニアを含んだ冷却空気流の終端部位に位置する空気交換器に前記遮蔽水膜を介して、圧縮機を含むユニットから排出される漏洩アンモニアと空気熱交換器からの漏洩アンモニアを一括して溶解除害を行い、漏洩アンモニアの除去をより確実に機能するようにしてある。
併せて、上記散水ノズルが形成するスクラバ構造を外気の温度上昇時に利用して凝縮効率の向上に寄与するようにしたものである。
【０００９】
また、請求項１記載の圧縮機を含むユニットは、該ユニット側の構造物の上部に通気間隙を持つ被覆状隔壁を設け、散水ノズルの散布水飛沫より直接遮蔽する構成とするとともに、前記通気間隙を介して前記構造物の外気を含む周辺雰囲気空気の上部空冷凝縮ユニットへの流入を可能としたことを特徴とする。
【００１０】
上記請求項２記載の発明により、圧縮機を含むユニットのマシーン側の配管を含む構造物の上部を通気性をもたせた被覆状隔壁で覆う構造にしてあり、そのためマシーン側部位での漏洩アンモニアは、空気より軽いため上部へ拡散移動するとともに通気部を介して前記空気冷却流路に合流され散水ノズルにより形成された遮蔽水膜にその殆どが吸収されるようにしてある。
【００１１】
また、請求項１記載の遮蔽水膜は、表面張力と毛細管現象と前記排出静風圧とをバランスさせて、空気熱交換器の好ましくはコイルフィン更に好ましくはアルミフィン間に多重の噴霧状皮膜を形成させる構成としたことを特徴とする。
【００１２】
上記請求項３記載の発明により、前記遮蔽水膜は、空気熱交換器を構成するコイル継目、フィン取り付け部に微細な接触膜を形成させたもので、そのため噴霧状の微細の水粒子により、漏洩アンモニアの捕捉を可能してある。そのため、水の表面張力や毛細管現象と冷却空気流に設けた排出ファンによる下流側における外気排出部の静風圧を適当に設定してバランスの取れた雰囲気下に置くようにしてある。
【００１３】
また、請求項１記載のアンモニアの溶解除害手段は、前記外部排出部の手前に設けた漏洩アンモニア検知装置と、水槽→散水ノズル→漏洩アンモニアの遮蔽水膜への溶解→水槽の過程を形成する還流循環路と、溶解液の濃度管理及び溶解液の排水管理と前記漏洩アンモニア漏洩検知装置により漏洩アンモニアの有無を検知して散水ノズルの散布制御をする制御部とにより構成したことを特徴とする。
【００１４】
上記請求項４記載の発明により、外部排出部の手前に漏洩アンモニア検出装置を設けるとともに、ユニットケーシングの最下部に水槽を設け、水槽に貯留された水は散水ノズルを介して散布水として散布され、散布された水は遮蔽水膜を形成し漏洩アンモニアを吸収溶解し水槽へ還流する還流循環路を形成するようにしてあるが、前記漏洩アンモニア検出装置の作動を介して散水ノズルの全面作動ないし一部作動ないし間欠作動をするとともに、溶解液の濃度管理を行い、より確実な排水処理判断を可能にしている。
【００１５】
また、請求項４記載の制御部は、前記溶解液の濃度管理を含む漏洩アンモニアの有無を検知する検知装置を設け、該装置により、警報機作動と冷凍機の停止を可能とする構成としたことを特徴とする。
また、請求項４記載の制御部は、散水ノズルが形成するスクラバ構造を転用して、外気温度が所定値以上に上昇したときは散水により凝縮温度を下げ、ＣＯＰの上昇を可能とする構成としたことを特徴とする。
【００１６】
上記請求項６記載の発明により、外気温度上昇時に前記制御部によりその水量を加減してチラーユニットの性能を最良状態に保持する構成も付加できる。
また、請求項１記載の散水ノズルは、固定広角散布と旋回広角散布を組合せ、適当位置に複数設け、噴霧状多重遮断水膜を形成する構成が好ましい。
【００１７】
また、請求項６記載の制御部は、アンモニア除害時以外の凝縮温度低下時は、散水ノズルよりの外部飛散を防止すべく散水制御と排出ファンの回転数制御を可能とする構成としたことを特徴とする。
即ち、漏洩アンモニア検知装置作動によるアンモニア除害時には全ての散水ノズルを作動させ、前記アンモニア除害時以外は、散布水の外部飛散が起きない程度の散布をさせ、また、排出ファンの回転数制御をする。
【００１８】
また、請求項４記載の制御部は、複数段ノズル構造に対しては、特定段ノズルによる選択散布を可能とする構成としたことを特徴とする。
上記請求項９記載の発明により、アンモニア除害時と凝縮温度低下時とに対応して、前者の場合は前散水ノズルを作動させ後者の場合は適宜特定段ノズルを作動させ多様性を持たせるようにしたものである。
【００１９】
【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な記載が無い限り、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、本発明の漏洩アンモニア除去設備を備えた空冷エアコンの一実施例の概略の構成を示す図であり、図２は図１の別の実施例を示す図であり、（Ａ）は空気熱交換器をＶ型に配設し下部排出ファンを省略した場合を示す図で、（Ｂ）は水槽２０の代りに氷蓄熱槽ないし水蓄熱槽を設けた場合を示す図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明の漏洩アンモニア除去設備を備えた空冷エアコンは、密閉状ユニットケーシング１０と、高圧高温のアンモニア冷媒ガスを冷却空気流で凝縮する水平、垂直、Ｖ型、逆Ｖ型等の型式を持つ空気熱交換器１２と段状に形成された散水ノズル１５ａ、１５ｂと冷却空気流を器外へ排出する回転数可変の排出ファン１１とその下部に設けた漏洩アンモニア検出器２２とよりスクラバー構造を形成する空冷凝縮ユニット１３と、圧縮機１６と暖房及び冷房用の熱交換器群１７と停電給電設備や制御部を含む除害設備１９や水槽２０等を含む下部構造物ユニット２１と、隔壁１８とよりマシーンルームを形成し、該マシーンルームとその下部に設けた断熱水槽２０とで形成された下部構造物ユニット２１とで構成し、上記ユニットケーシング１０の下部に前記下部構造ユニット２１を配設し、その上部に空冷凝縮ユニット１３を配設し、その間に下部構造物ユニット２１の２段山型形状隔壁を介在させている。
【００２１】
上記２段山形状隔壁１８は中央上部に設けた山形状隔壁１８ａの下方に左右に開放状に設けた傾斜隔壁１８ｂ、１８とにより２段形状に形成し、傾斜隔壁の中間に前記下部排出ファン１１ｂを設ける構成にしてある。そのため下部排出ファン１１ｂにより吸引されたユニットケーシング１０の外気取入れ口１０ａよりの外気は、マシーンルーム２３内の周辺空気を取り入れながら冷却空気流路Ａを形成し、上部の空冷凝縮ユニット１３の空気熱交換器１２を経由して排出ファン１１へ至る冷却空気流路を形成する。
【００２２】
また、上記傾斜隔壁１８ｂ、１８ｂの傾斜下端には下部の水槽２０への樋１８ｃ、１８ｃを設け、散水ノズル１５ａ、１５ｂよりの散水時に散布された霧状水滴は空気熱交換器１２を経由して山形状隔壁１８上に落下し、落下した水滴は傾斜隔壁１８ｂ，１８ｂ、樋１８ｃ、１８ｃを経由して飛沫をマシーンルーム２３内に飛散させることなく水槽２０に還流する構成にしてある。
【００２３】
また、上記下部排出ファン１１ｂは所定速度で回転させ外気取入れ口より取り入れた外気がマシーンルーム内の雰囲気空気とともに、冷却空気流路Ａに沿い上昇気流を形成させ空気熱交換器１２を経由して漏洩アンモニア検出器２２の検出領域に送り込み可能に構成し、マシーンルーム内に発生した漏洩アンモニアにも対応して散水ノズルを作動出来るようにしてある。
そして、排出ファン１１は常時低速回転をさせ、アンモニア除害時以外の凝縮温度低下時の散水時に散布飛沫が外気へ放出することのないようにし、前記漏洩アンモニア検出器２２の作動のもとに行うアンモニア除害時は高速回転させ短時間のうちに大気中に放出するようにしてある。
【００２４】
上記スクラバ構造は、除害設備１９に設けた図示していない制御部により漏洩アンモニアの検知装置２２を介して作動するアンモニア除害のためと、空気熱交換器１２内の凝縮温度低下のために使用するもので、下部の水槽２０より散布水をポンプ２０ａにより循環させながら散水ノズル１５ａ，１５ｂを介して広角噴霧状に散布させ遮蔽水膜を形成する構成にしてある。
上記遮蔽水膜は、前記冷却空気流Ａの空気熱交換器１２の出口付近の下流側雰囲気の全域にわたり形成された噴霧状遮蔽膜で形成し、高圧高温のアンモニア冷媒ガスの通過するアルミ製コイル材やフィン材よりなる前記空気熱交換器の多層チューブ列が形成する部位に、表面張力、毛細管現象と排出ファン１１による排出静風圧をバランスさせて完全な密閉多重噴霧状水膜を形成させたものである。
【００２５】
その結果、空気熱交換機での漏洩アンモニアを完全に溶解除害するとともに、下部構造物ユニット２１の周辺部位における漏洩アンモニアの除害も一括してできるようにしている。
なお、上記散水ノズル１５ａ，１５ｂは複数の固定広角散布や旋回広角散布の組合せにより多重噴霧状の遮蔽水膜を形成させ、前記制御部によりアンモニア除害時以外の凝縮温度低下時には適宜段別選択散布を可能とする構成にしてある。
【００２６】
上記漏洩アンモニアの溶解除害は、前記したようにユニットケーシング１０の下部に設けた水槽２０より循環ポンプ２０ａ及び還流循環路２０ｂを介して散布水を前記制御部の指令によりアンモニア除害時と凝縮熱低温時とに分別対応循環させ、水槽２０→散水用スクラバ構造→漏洩アンモニアの溶解→還流樋１８ｃ→水槽２０への循環路を形成している。
【００２７】
なお、上記制御部は上記散水ノズルの散水制御と、水槽２０における循環溶解水のアンモニア濃度を計測管理する濃度管理と、所定濃度以上の溶解水を検出する排水管理等の制御をする。また、除害設備１９に設けた制御部により行い、微小なアンモニア漏洩に対しても対処できるようにしてある。
【００２８】
なお、外気温度が所定値以上のときは前記したように除害設備１９の制御部を介して散水循環を機能させることにより凝縮温度を下げるとともに排出ファンの運転を低速運転させ、ＣＯＰの上昇を図るようにしても良く、漏洩アンモニア検知器２２により前記制御部を介して、場合によっては冷凍機停止、外部警報装置の作動を可能とする構成にすることは言うまでもない。
【００２９】
そして、ユニット運転停止時においては、排出ファンを１１ないし１１ｂを運転し、マシーンルーム２３からのアンモニアの微小漏洩を換気すると同時に、空気熱交換器１２の上部へ上昇したアンモニア濃度を漏洩アンモニア検出器２２により検出し、所定濃度以上の場合はスクラバ構造を機能させることによりアンモニアを除害する。
【００３０】
なお、前記通気間隙１８ｃを持つ被覆状山形隔壁１８により下部構造物ユニット２１の周辺の雰囲気空気は、排出ファン１１への冷却流路Ａを形成して外気への排出を可能な構造とするとともに、スクラバ構造による散布水の飛沫が下部構造物ユニット２１にかからない構成にしてある。
【００３１】
図２は、図１の別の実施例の概略の構成を示す図で、（Ａ）は空気熱交換器をＶ型に配設し下部排出ファンを省略した場合を示す図で、（Ｂ）は別途設けた氷蓄熱槽ないし水蓄熱槽を介して冷水ないし顕熱水を散布する場合を示す図である。
図の（Ａ）に見るように空気熱交換器１２をＶ型に傾斜してあるため、散水ノズルは確実に上下２段構造をとり、散布水が空気熱交換器１２の全面に行き渡るように構成し、アンモニア除害時以外の凝縮温度低下時は場合によっては下段ノズル部の散水を停止させるとともに排出ファン１１は低速運転をさせ散布水の飛沫が大気中に放出するのを防止させるようにしてある。
【００３２】
また、図の（Ｂ）に示すように別途設けた断熱構造の氷蓄熱槽または断熱構造の水蓄熱槽２４を介してポンプ２０ａにより冷水または顕熱散布水として使用するようにしてある。なお、冷水散布の場合はアンモニアの溶解量が多い。
なお、水槽２０に貯溜されている還流散布水はｐｈ調節器２５を介して氷蓄熱槽ないし水蓄熱槽へ環流するようにしてある。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、上記構成により、漏洩アンモニアの除害は、建築設備側の負担を皆無とすべく、ユニットケーシング内での効率的直接除害を可能とするとともに、ヒートポンプの性能向上を図ることができる。同時に電力ピークカット運用等による社会的貢献を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の漏洩アンモニア除去設備を備えた空冷エアコンの一実施例の概略の構成を示す図である。
【図２】図１の別の実施例を示す図で、（Ａ）は空気熱交換器をＶ型に配設し下部排出ファン１１ｂを省略した場合を示す図で、（Ｂ）は水槽２０の代りに氷蓄熱槽ないし水蓄熱槽を設けた図である。
【符号の説明】
１０ ユニットケーシング
１１ 排出ファン
１１ｂ 下部排出ファン
１２ 空気熱交換器
１３ 空冷凝縮ユニット
１５ａ、１５ｂ 散水ノズル
１６ 圧縮機
１７ 熱交換器群
１８ ２段山形状隔壁
１９ 除害設備
２０ 水槽
２１ 下部構造物ユニット
２２ 漏洩アンモニア検出器
２３ マシーンルーム
２４ 氷蓄熱槽ないし水蓄熱槽
２５ ｐＨ調節器

Claims (9)

1. 密閉状ユニットケーシング内に、圧縮機を含むユニットと、空気熱交換器と外気の排出部とよりなる凝縮ユニットとを上下隔離構造とした漏洩アンモニア除去設備を備えた空冷エアコンにおいて、
   外気排出部に向け上記空気熱交換器を貫流する外気冷却空気流の排出部の手前に散水ノズルを設け、該散水ノズルの散布水により排出静風圧のもとに緻密な遮蔽水膜を、前記空気熱交換器を含む雰囲気内に形成させて、漏洩アンモニアの溶解除害を可能としたことを特徴とする漏洩アンモニア除去設備を備えた空冷エアコン。
2. 前記圧縮機を含むユニットは、該ユニット側の構造物の上部に通気間隙を持つ被覆状隔壁を設け、散水ノズルの散布水飛沫より直接遮蔽する構成とするとともに、前記通気間隙を介して前記構造物の外気を含む周辺雰囲気空気の上部空冷凝縮ユニットへの流入を可能としたことを特徴とする請求項１記載の漏洩アンモニア除去設備を備えた空冷エアコン。
3. 前記遮蔽水膜は、表面張力と毛細管現象と前記排出静風圧とをバランスさせて、空気熱交換器のコイルフィン間に多重の噴霧状皮膜を形成させる構成としたことを特徴とする請求項１記載の漏洩アンモニア除去設備を備えた空冷エアコン。
4. 前記アンモニアの溶解除害手段は、前記外部排出部の手前に設けた漏洩アンモニア検知装置と、水槽→散水ノズル→漏洩アンモニアの遮蔽水膜散布水への溶解→水槽の過程を形成する還流循環路と、溶解液の濃度管理及び溶解液の排水管理と前記漏洩アンモニア漏洩検知装置により漏洩アンモニア有無を検知して散水ノズルの散布制御をする制御部とにより構成したことを特徴とする漏洩アンモニア除去設備を備えた空冷エアコン。
5. 前記制御部は、前記別途設けた検知装置の作動に基づき、警報機作動と冷凍機の停止を可能とする構成としたことを特徴とする請求項４記載の漏洩アンモニア除去設備を備えた空冷エアコン。
6. 前記制御部は、散水ノズルを含むスクラバ構造を転用して、散布水量の加減により、外気温度が所定値以上に上昇したときは散水により凝縮温度を下げ、ＣＯＰの上昇を可能とする構成としたことを特徴とする請求項４記載の漏洩アンモニア除去設備を備えた空冷エアコン。
7. 前記散水ノズルは、固定広角散布と旋回広角散布を組合せ、適当位置に複数設け、噴霧状多重遮断水膜を構成させたことを特徴とする請求項１記載の漏洩アンモニア除去設備を備えた空冷エアコン。
8. 前記制御部は、アンモニア除害時以外の凝縮温度低下時は、散水ノズルよりの外部飛散を防止すべく散水制御と排出ファンの回転数制御を可能とする構成としたことを特徴とする請求項６記載の漏洩アンモニア除去設備を備えた空冷エアコン。
9. 前記制御部は、複数段ノズル構造に対しては、特定段ノズルによる選択散布を可能とする構成としたことを特徴とする請求項４記載の漏洩アンモニア除去設備を備えた空冷エアコン。

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