JP5005078B2 - Cryogenic transfer device - Google Patents
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Description
本発明は、伝熱媒体を用いて冷熱の搬送を行う冷熱搬送装置に関するものである。 The present invention relates to a cold transfer device that transfers cold using a heat transfer medium.
従来より、水やブライン等の伝熱媒体を用いて冷熱を搬送する冷熱搬送装置が知られている。この冷熱搬送装置は、冷凍機と利用側の熱交換器等に接続し、両者の間で伝熱媒体を循環させる。冷熱搬送装置では、冷凍機で冷却された伝熱媒体が利用側の熱交換器等へ送られる。利用側の熱交換器等では、伝熱媒体が対象物から吸熱し、これによって対象物が冷却される。吸熱した伝熱媒体は、冷凍機へ戻されて再び冷却される。 2. Description of the Related Art Conventionally, a cold transfer device that transfers cold using a heat transfer medium such as water or brine is known. This cold heat transfer device is connected to a refrigerator and a heat exchanger on the use side, and circulates a heat transfer medium between them. In the cold transfer device, the heat transfer medium cooled by the refrigerator is sent to a heat exchanger or the like on the use side. In a heat exchanger or the like on the use side, the heat transfer medium absorbs heat from the object, thereby cooling the object. The heat transfer medium that has absorbed heat is returned to the refrigerator and cooled again.
一方、従来より、アンモニア（ＮＨ３）を冷媒とする冷凍機が知られている。この種の冷凍機としては、日本冷凍協会編「冷凍空調便覧 新版・第５版 ２巻 機器編」３２５〜３２７ページに開示されている吸収式冷凍サイクルを行うものが一般的であるが、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行うものも存在する。この種の冷凍機で生成した冷熱を上記冷熱搬送装置により搬送する場合、冷熱搬送装置の伝熱媒体は、冷凍機の蒸発器において冷媒であるアンモニアと熱交換を行って冷却される。 On the other hand, conventionally, refrigerators using ammonia (NH 3 ) as a refrigerant are known. As this type of refrigerator, the one that performs the absorption refrigeration cycle disclosed in “Refrigeration and Air Conditioning Handbook New Edition, 5th Edition, Volume 2 Equipment” pages 325-327 edited by Japan Refrigeration Association is generally used. Some perform a compression refrigeration cycle. When the cold heat generated by this kind of refrigerator is conveyed by the cold heat transfer device, the heat transfer medium of the cold heat transfer device is cooled by exchanging heat with ammonia as a refrigerant in the evaporator of the refrigerator.
上記冷凍機において、蒸発器の伝熱管に亀裂が生じたようなときには、冷媒であるアンモニアが漏洩して伝熱媒体に混入するおそれがある。このような状態で冷熱搬送装置の運転を継続すると、アンモニアの混入した伝熱媒体が利用側へ送られることとなる。一方、利用側の熱交換器等では、伝熱管等として熱伝導率の高い銅管を用いることが多い。このため、アンモニアの混入した伝熱媒体が利用側の熱交換器等へ送られると、銅管の腐食を招いて伝熱媒体が漏洩してしまう。 In the above refrigerator, when a crack occurs in the heat transfer tube of the evaporator, ammonia as a refrigerant may leak and be mixed into the heat transfer medium. If the operation of the cold transfer device is continued in such a state, the heat transfer medium mixed with ammonia is sent to the use side. On the other hand, a heat exchanger or the like on the use side often uses a copper tube having high thermal conductivity as a heat transfer tube or the like. For this reason, when the heat transfer medium mixed with ammonia is sent to the heat exchanger or the like on the use side, the copper pipe is corroded and the heat transfer medium leaks.
この問題の対策としては、図５に示すように、冷熱搬送装置に２つの閉回路（b,c）を設け、冷凍機（a）で冷却された伝熱媒体を利用側へ直接送らないようにすることが考えられる。この場合、第１閉回路（b）では、冷凍機（a）と媒体熱交換器（d）との間で伝熱媒体が循環し、冷凍機（a）で冷却された伝熱媒体が媒体熱交換器（d）へ送られる。一方、第２閉回路（c）では、媒体熱交換器（d）と利用側の熱交換器等との間で伝熱媒体が循環する。その際、媒体熱交換器（d）では、第１閉回路（b）の伝熱媒体によって第２閉回路（c）の伝熱媒体が冷却される。そして、第２閉回路（c）では、媒体熱交換器（d）で冷却された伝熱媒体が利用側へ送られる。 As a countermeasure for this problem, as shown in FIG. 5, two closed circuits (b, c) are provided in the heat transfer device so that the heat transfer medium cooled by the refrigerator (a) is not sent directly to the user side. Can be considered. In this case, in the first closed circuit (b), the heat transfer medium circulates between the refrigerator (a) and the medium heat exchanger (d), and the heat transfer medium cooled by the refrigerator (a) is the medium. It is sent to the heat exchanger (d). On the other hand, in the second closed circuit (c), the heat transfer medium circulates between the medium heat exchanger (d) and the heat exchanger on the use side. At that time, in the medium heat exchanger (d), the heat transfer medium in the second closed circuit (c) is cooled by the heat transfer medium in the first closed circuit (b). In the second closed circuit (c), the heat transfer medium cooled by the medium heat exchanger (d) is sent to the use side.
このような対策を講じると、冷凍機（a）において漏洩したアンモニアが伝熱媒体に混入したとしても、アンモニアの混入した伝熱媒体は第１閉回路（b）内だけで循環することとなる。従って、第２閉回路（c）を流れる伝熱媒体にアンモニアが混入することはなく、利用側の熱交換器等で銅管が腐食することもない。 If such measures are taken, even if ammonia leaked in the refrigerator (a) is mixed into the heat transfer medium, the heat transfer medium mixed with ammonia circulates only in the first closed circuit (b). . Accordingly, ammonia is not mixed into the heat transfer medium flowing through the second closed circuit (c), and the copper tube is not corroded by the heat exchanger on the use side.
しかしながら、２つの閉回路（b,c）で個別に伝熱媒体を循環させるという上記の対策を講じた場合には、冷凍機（a）の運転に要するエネルギが増大してしまう。この問題点について、利用側へ−４℃の伝熱媒体を供給する場合を例に説明する。 However, when the above-mentioned measure of circulating the heat transfer medium individually in the two closed circuits (b, c) is taken, the energy required for operating the refrigerator (a) increases. About this problem, the case where a -4 degreeC heat transfer medium is supplied to a utilization side is demonstrated to an example.
先ず、冷凍機（a）で冷却した伝熱媒体を利用側へ直接送るのであれば、冷凍機（a）において伝熱媒体を−４℃にまで冷却すればよい。尚、途中の配管等における入熱は無視する。これに対し、２つの閉回路（b,c）で伝熱媒体を循環させることとすると、第２閉回路（c）において媒体熱交換器（d）から利用側へ送られる伝熱媒体を−４℃としなければならない。その際、媒体熱交換器（d）の温度効率が１００％ということは現実的に有り得ないため、第１閉回路（b）において冷凍機（a）から媒体熱交換器（d）へ送られる伝熱媒体を−４℃よりも低温（例えば−８℃程度）とする必要がある。 First, if the heat transfer medium cooled by the refrigerator (a) is sent directly to the use side, the heat transfer medium may be cooled to −4 ° C. in the refrigerator (a). In addition, the heat input in the piping on the way is ignored. In contrast, if the heat transfer medium is circulated in the two closed circuits (b, c), the heat transfer medium sent from the medium heat exchanger (d) to the user side in the second closed circuit (c) is − Must be 4 ° C. At that time, since it is practically impossible that the temperature efficiency of the medium heat exchanger (d) is 100%, it is sent from the refrigerator (a) to the medium heat exchanger (d) in the first closed circuit (b). It is necessary to set the heat transfer medium to a temperature lower than −4 ° C. (for example, about −8 ° C.).
このように、冷媒であるアンモニアの漏洩に起因する問題を回避すべく２つの閉回路（b,c）で伝熱媒体を循環させることとすると、冷凍機（a）において、伝熱媒体を一層低い温度にまで冷却する必要が生じる。そのためには冷凍機（a）における冷媒の蒸発温度を下げねばならず、これに起因して冷凍機（a）の成績計数（ＣＯＰ）が低下し、冷凍機（a）における消費エネルギの増大を招いていた。 As described above, when the heat transfer medium is circulated in the two closed circuits (b, c) in order to avoid the problem caused by leakage of ammonia as the refrigerant, the heat transfer medium is further increased in the refrigerator (a). It is necessary to cool to a low temperature. In order to do so, the evaporation temperature of the refrigerant in the refrigerator (a) has to be lowered, resulting in a decrease in the performance count (COP) of the refrigerator (a), and an increase in energy consumption in the refrigerator (a). I was invited.
また、２つの閉回路（b,c）で伝熱媒体を循環させることとすると、閉回路（b,c）ごとにポンプ等で伝熱媒体を循環させねばならず、１つの回路で伝熱媒体を循環させる場合に比べ、伝熱媒体を循環させるのに要するエネルギが増大する。従って、上記の対策を講じた場合には、冷熱の搬送に要するエネルギの増大をも招いてしまうという問題があった。 If the heat transfer medium is circulated in two closed circuits (b, c), the heat transfer medium must be circulated by a pump or the like for each closed circuit (b, c). Compared to circulating the medium, the energy required to circulate the heat transfer medium increases. Therefore, when the above measures are taken, there is a problem that an increase in energy required for transporting cold heat is also caused.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、冷凍機や冷熱搬送装置自体での消費エネルギの増大を招くことなく、冷凍機からのアンモニアの漏洩に起因する腐食の問題を回避することにある。 This invention is made | formed in view of this point, The place made into the objective originates in the leakage of ammonia from a refrigerator, without causing the increase in the energy consumption in a refrigerator or a cold-heating conveyance apparatus itself. It is to avoid the problem of corrosion.
本発明が講じた第１の解決手段は、アンモニアを冷媒とする冷凍機（61）と対象物を冷却するための冷却用部材（70）とに接続し、上記冷凍機（61）の冷熱を伝熱媒体により冷却用部材（70）へ搬送する冷熱搬送装置を対象としている。そして、上記冷凍機（61）で冷却された伝熱媒体が流れる往管路（13）、及び上記冷凍機（61）に向かって伝熱媒体が流れる復管路（12）を有して、上記冷凍機（61）と冷却用部材（70）の間で伝熱媒体を循環させる循環管路（10）と、上記往管路（13）に設けられて該往管路（13）を流れる伝熱媒体中のアンモニアを検出するアンモニア検出手段（40）と、上記往管路（13）における上記アンモニア検出手段（40）よりも下流側に設けられた第１遮断弁（31）と、上記復管路（12）に設けられた第２遮断弁（32）と、送り込まれた伝熱媒体を熱交換させる中間熱交換器（56）と、上記冷凍機（61）と上記中間熱交換器（56）の間で伝熱媒体を循環させるための第１管路（51）と、上記中間熱交換器（56）と上記冷却用部材（70）の間で伝熱媒体を循環させるための第２管路（54）とを備え、上記アンモニア検出手段（40）がアンモニアを検出しない状態では、上記第１遮断弁（31）及び第２遮断弁（32）を連通状態とし、上記循環管路（10）において上記冷凍機（61）と上記冷却用部材（70）の間で伝熱媒体を循環させる第１の動作を行う一方、上記アンモニア検出手段（40）がアンモニアを検出すると、上記第１遮断弁（31）及び上記第２遮断弁（32）を閉鎖して上記第１の動作を停止し、上記第１管路（51）を用いて上記冷凍機（61）と上記中間熱交換器（56）の間で伝熱媒体を循環させ、且つ上記第２管路（54）を用いて上記中間熱交換器（56）と上記冷却用部材（70）の間で伝熱媒体を循環させる第２の動作を開始するものである。 The first solving means taken by the present invention is connected to a refrigerator (61) using ammonia as a refrigerant and a cooling member (70) for cooling an object, and the cooling energy of the refrigerator (61) is reduced. The present invention is intended for a cold heat transfer device for transferring to a cooling member (70) by a heat transfer medium. And, it has a forward pipe (13) through which the heat transfer medium cooled by the refrigerator (61) flows, and a return pipe (12) through which the heat transfer medium flows toward the refrigerator (61), A circulation line (10) for circulating a heat transfer medium between the refrigerator (61) and the cooling member (70), and a flow line provided in the forward line (13) and flowing through the forward line (13) ammonia detection means for detecting the ammonia in the heat transfer medium (40), a first shut-off valve provided on the downstream side of the ammonia detector (40) in the往管path (13) and (31), the and Fukukanro (12) second shut-off valve provided in (32), an intermediate heat exchanger for a heat transfer medium fed to the heat exchanger (56), said refrigerator (61) and the intermediate heat exchanger (56) a first conduit for circulating a heat transfer medium (51) between, by circulating heat transfer medium between the intermediate heat exchanger (56) and said cooling member (70) And a second conduit (54) for, in a state where the ammonia detector (40) does not detect the ammonia, the first shut-off valve (31) and the second shut-off valve (32) is in the communicating state, the When the first operation of circulating the heat transfer medium between the refrigerator (61) and the cooling member (70) is performed in the circulation line (10), the ammonia detection means (40) detects ammonia. The first shut-off valve (31) and the second shut-off valve (32) are closed to stop the first operation, and the refrigerator (61) and the above-described A heat transfer medium is circulated between the intermediate heat exchanger (56), and heat is transferred between the intermediate heat exchanger (56) and the cooling member (70) using the second pipe (54). The second operation for circulating the medium is started .
−作用−
上記第１の解決手段では、冷熱搬送装置の循環管路（10）が冷凍機（61）と冷却用部材（70）とに接続される。この冷凍機（61）は、冷媒としてアンモニアを用いるものである。冷熱搬送装置は、循環管路（10）で伝熱媒体を循環させることによって、冷凍機（61）で生成した冷熱を冷却用部材（70）へ搬送する。つまり、循環管路（10）において、冷凍機（61）で冷却された伝熱媒体は、冷却用部材（70）へ送られて対象物から吸熱する。また、対象物から吸熱した伝熱媒体は、冷凍機（61）へ送り返されて再び冷却される。
-Action-
In the first solving means, the circulation pipe (10) of the cold transfer device is connected to the refrigerator (61) and the cooling member (70). This refrigerator (61) uses ammonia as a refrigerant. The cold heat transfer device transfers the heat generated by the refrigerator (61) to the cooling member (70) by circulating the heat transfer medium in the circulation pipe (10). That is, in the circulation pipe (10), the heat transfer medium cooled by the refrigerator (61) is sent to the cooling member (70) and absorbs heat from the object. The heat transfer medium that has absorbed heat from the object is sent back to the refrigerator (61) to be cooled again.
上記循環管路（10）には、往管路（13）と復管路（12）とが設けられる。往管路（13）及び復管路（12）は、アンモニアを冷媒とする冷凍機（61）に接続している。往管路（13）には、アンモニア検出手段（40）が設けられる。アンモニア検出手段（40）は、往管路（13）を流れる伝熱媒体中のアンモニアを検出する。 The circulation conduit (10) is provided with an outward conduit (13) and a return conduit (12). The outgoing pipe (13) and the return pipe (12) are connected to a refrigerator (61) using ammonia as a refrigerant . The forward line (13), ammonia detection means (40) is provided. The ammonia detection means (40) detects ammonia in the heat transfer medium flowing through the outgoing line (13).
アンモニア検出手段（40）がアンモニアを検出しない状態において、冷熱搬送装置は、第１の動作を行う。この第１の動作において、冷凍機（61）で冷却された伝熱媒体は、往管路（13）を通じて冷却用部材（70）へ送られる。また、冷却用部材（70）で吸熱した伝熱媒体は、復管路（12）を通じて冷凍機（61）へ送られる。 In the state where the ammonia detection means (40) does not detect ammonia, the cold heat transfer device performs the first operation. In this first operation, the heat transfer medium cooled by the refrigerator (61) is sent to the cooling member (70) through the forward line (13). The heat transfer medium that has absorbed heat by the cooling member (70) is sent to the refrigerator (61) through the return pipe (12).
アンモニア検出手段（40）がアンモニアを検出すると、第１遮断弁（31）が往管路（13）における伝熱媒体の流通を遮断し、第２遮断弁（32）が復管路（12）における伝熱媒体の流通を遮断する。従って、往管路（13）及び復管路（12）の何れにおいても、アンモニアで汚染された伝熱媒体が冷凍機（61）側から冷却用部材（70）側へ流れ込むことはない。 When the ammonia detection means (40) detects ammonia, the first shut-off valve (31) shuts off the flow of the heat transfer medium in the forward line (13), and the second shut-off valve (32) returns to the return line (12). interrupting the flow of heat transfer medium in the. What slave, in either往管path (13) and Fukukanro (12), never have been heat-transfer medium contaminated with ammonia flows from the refrigerator (61) side to the cooling member (70) side .
本解決手段において、冷熱搬送装置には、中間熱交換器（56）と第１管路（51）と第２管路（54）とが設けられる。本解決手段では、アンモニア検出手段（40）がアンモニアを検出すると、冷熱搬送装置が第２の動作を行う。この第２の動作では、第１遮断弁（31）が往管路（13）を遮断すると共に、第２遮断弁（32）が復管路（12）を遮断する。そして、第２の動作では、第１管路（51）を伝熱媒体が流れ、冷凍機（61）と中間熱交換器（56）との間で伝熱媒体が循環する。また、第２管路（54）を伝熱媒体が流れ、中間熱交換器（56）と冷却用部材（70）との間で伝熱媒体が循環する。冷凍機（61）で生成した冷熱は、第１管路（51）を流れる伝熱媒体に一旦付与され、その後、中間熱交換器（56）において第２管路（54）を流れる伝熱媒体に付与され、第２管路（54）を流れる伝熱媒体によって利用側の冷却用部材（70）へ搬送される。 In this solution, the cold heat transfer device is provided with an intermediate heat exchanger (56), a first pipe (51), and a second pipe (54). In this solution means, when the ammonia detection means (40) detects ammonia, the cold heat transfer device performs the second operation. In this second operation, the first shut-off valve (31) shuts off the forward conduit (13), and the second shut-off valve (32) shuts off the return conduit (12). In the second operation, the heat transfer medium flows through the first pipe (51), and the heat transfer medium circulates between the refrigerator (61) and the intermediate heat exchanger (56). Further, the heat transfer medium flows through the second pipe (54), and the heat transfer medium circulates between the intermediate heat exchanger (56) and the cooling member (70). The cold heat generated by the refrigerator (61) is once given to the heat transfer medium flowing through the first pipe (51), and then flows through the second pipe (54) in the intermediate heat exchanger (56). granted, it is transported by the heat transfer medium flowing in the second line (54) to the cooling member utilization for side (70).
本発明では、アンモニア検出手段（40）が伝熱媒体中のアンモニアを検出したときに、第１遮断弁（31）が往管路（13）での伝熱媒体の流通を遮断し、第２遮断弁（32）が復管路（12）での伝熱媒体の流通を遮断する。従って、本発明によれば、冷凍機（61）から冷媒であるアンモニアが漏洩したとしても、アンモニアで汚染された伝熱媒体が利用側の冷却用部材（70）へ流入するのを阻止できる。このため、アンモニアに対する耐食性のない銅管等を冷却用部材（70）に用いたとしても、銅管等の腐食を確実に回避して伝熱媒体の漏洩等のトラブルを回避できる。 In the present invention, when the ammonia detection means (40) detects ammonia in the heat transfer medium, the first shut-off valve (31) blocks the flow of the heat transfer medium in the outgoing line (13), and the second The shutoff valve (32) shuts off the heat transfer medium flow in the return pipe (12). Therefore, according to the present invention, even if ammonia as a refrigerant leaks from the refrigerator (61), the heat transfer medium contaminated with ammonia can be prevented from flowing into the cooling member (70) on the use side. For this reason, even if a copper pipe or the like that does not have corrosion resistance to ammonia is used as the cooling member (70), corrosion of the copper pipe or the like can be reliably avoided and troubles such as leakage of the heat transfer medium can be avoided.
また、本発明によれば、冷凍機（61）からのアンモニアの漏洩がない限り、冷凍機（61）と冷却用部材（70）との間で伝熱媒体を循環させることができる。つまり、冷凍機（61）で冷却された伝熱媒体を、利用側の冷却用部材（70）へ直接送ることができる。このため、２つの閉回路で個別に伝熱媒体を循環させる上記従来の冷熱搬送装置と異なり、本発明に係る冷熱搬送装置を用いれば、冷凍機（61）における冷媒の蒸発温度を低下させる必要はない。従って、本発明によれば、冷凍機（61）からアンモニアが漏洩したときの対策を講じた上で、冷凍機（61）のＣＯＰを高く保つことができ、冷凍機（61）における消費エネルギの増大を回避できる。 Further, according to the present invention, the heat transfer medium can be circulated between the refrigerator (61) and the cooling member (70) as long as ammonia does not leak from the refrigerator (61). That is, the heat transfer medium cooled by the refrigerator (61) can be directly sent to the cooling member (70) on the use side. For this reason, unlike the conventional cold transfer device that circulates the heat transfer medium individually in two closed circuits, if the cold transfer device according to the present invention is used, it is necessary to lower the evaporation temperature of the refrigerant in the refrigerator (61). There is no. Therefore, according to the present invention, after taking measures when ammonia leaks from the refrigerator (61), the COP of the refrigerator (61) can be kept high, and the energy consumption of the refrigerator (61) can be reduced. Increase can be avoided.
また、本発明によれば、冷凍機（61）からのアンモニアの漏洩がない限り、１つの循環管路（10）でのみ伝熱媒体を循環させて冷熱の搬送を行うことができる。つまり、２つの閉回路を設ける上記従来の冷熱搬送装置のように、各閉回路において伝熱媒体を循環させる必要がなくなる。従って、伝熱媒体を循環させるために必要なエネルギを削減でき、冷熱搬送装置自体の消費エネルギを低減できる。 Further, according to the present invention, as long as there is no leakage of ammonia from the refrigerator (61), the heat transfer medium can be circulated only in one circulation pipe (10) to carry cold heat. That is, it is not necessary to circulate the heat transfer medium in each closed circuit as in the above-described conventional cold heat transfer apparatus having two closed circuits. Therefore, the energy required for circulating the heat transfer medium can be reduced, and the energy consumption of the cold heat transfer device itself can be reduced.
ここで、アンモニアを冷媒とする冷凍機（61）からアンモニアが漏洩しても、その漏洩速度が遅ければ冷凍機（61）の運転を継続できる場合もある。また、冷熱搬送装置に接続する冷凍機（61）が１台だけのときには、多少無理をしても冷凍機（61）の運転を継続させて対象物を冷却し続けたい場合もある。このような場合、本発明によれば、第１管路（51）及び第２管路（54）で伝熱媒体を循環させることで、冷凍機（61）で冷却された伝熱媒体を利用側の冷却用部材（70）へ直接送ることなく利用側へ冷熱を搬送できる。従って、本発明によれば、冷熱搬送装置への多様な運転要求に応えることが可能となる。 Here, even if ammonia leaks from the refrigerator (61) using ammonia as a refrigerant, the refrigerator (61) may continue to operate if the leakage rate is slow. Further, when only one refrigerator (61) is connected to the cold heat transfer device, there is a case where it is desired to continue cooling the object by continuing the operation of the refrigerator (61) even if it is somewhat difficult. In such a case, according to the present invention , the heat transfer medium cooled by the refrigerator (61) is used by circulating the heat transfer medium in the first pipe (51) and the second pipe (54). Cold heat can be conveyed to the use side without being sent directly to the cooling member (70) on the side. Therefore, according to the present invention , it is possible to meet various operational requirements for the cold transfer device.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
《参考技術》
先ず、参考技術について説明する。本参考技術に係る冷熱搬送装置は、ビール工場に設置され、ビールの製造ラインや工場内の空調機に対して冷凍機（61,62,63）の冷熱を搬送する。詳細は後述するが、本参考技術に係る冷熱搬送装置は、冷凍機（61,62,63）と利用側の冷却用部材（70）との間でブライン（グリコール水溶液）を循環させて、冷熱の搬送を行う。
《 Reference technology 》
First, reference technology will be described. The cold heat transfer device according to this reference technology is installed in a beer factory, and transfers the cold heat of the refrigerator (61, 62, 63) to a beer production line or an air conditioner in the factory. Although the details will be described later, the cooling and heating device according to this reference technology circulates brine (glycol aqueous solution) between the refrigerator (61, 62, 63) and the cooling member (70) on the user side to cool Transport.
〈ビールの製造ライン〉
はじめに、ビールの製造ラインについて、図１を参照しながら説明する。仕込み行程では、麦芽と原料湯とを混ぜ合せ、更に副原料を加えた上で煮る。仕込み行程で得られた煮汁は、続く麦汁ろ過行程でろ過されて透明な飴湯状の麦汁となる。この麦汁は、麦汁予熱行程を経て、麦汁煮沸行程に送り込まれる。麦汁煮沸行程では、上記麦汁にホップを加えて煮沸する。その際、麦汁全体の１０％程度を蒸発させ、麦汁を濃縮する。煮沸により濃縮された麦汁は、ワールプール（図示せず）に熱い状態のまま静置され、その間に熱凝固物が麦汁から除去される。続いて、麦汁は、麦汁冷却器（71）において冷却され、酵母が加えられた上で発酵タンク（72）に送り込まれる。発酵タンク（72）では、発酵が行われ、麦汁からビールが得られる。得られたビールは、貯酒タンク（73）に送られて一旦蓄えられる。そして、貯酒タンク（73）のビールは、ろ過及び殺菌の行程を経て容器に詰められ、製品となる。
<Beer production line>
First, a beer production line will be described with reference to FIG. In the preparation process, the malt and raw material hot water are mixed, and additional raw materials are added and then boiled. The boiled soup obtained in the charging process is filtered in the subsequent wort filtering process to become a transparent soup-like wort. This wort is fed into the wort boiling process through the wort preheating process. In the wort boiling process, hops are added to the wort and boiled. At that time, about 10% of the whole wort is evaporated to concentrate the wort. The wort concentrated by boiling is left in a whirlpool (not shown) in a hot state, while the heat coagulated product is removed from the wort. Subsequently, the wort is cooled in the wort cooler (71), and after yeast is added, it is fed into the fermentation tank (72). In a fermentation tank (72), fermentation is performed and beer is obtained from wort. The obtained beer is sent to the storage tank (73) and temporarily stored. And the beer of a storage tank (73) is packed in a container through the process of filtration and sterilization, and becomes a product.
このように、ビールの製造ラインでは、麦汁冷却器（71）において麦汁を冷却する必要がある。そこで、麦汁冷却器（71）に低温のブラインを供給し、このブラインとの熱交換によって麦汁を冷却している。また、発酵タンク（72）や貯酒タンク（73）では、その内容物を低温に保つ必要がある。そのため、これらのタンクには、その外周部にブラインを流すためのジャケット（図示せず）が形成されている。そして、このジャケットに低温のブラインを流通させ、タンク内のビール等を冷却している。従って、本参考技術では、発酵タンク（72）及び貯酒タンク（73）のジャケットや麦汁冷却器（71）が利用側の冷却用部材（70）を構成している。更に、本参考技術では、工場内を空調するための空調機も冷却用部材（70）を構成している。 Thus, in the beer production line, it is necessary to cool the wort in the wort cooler (71). Therefore, low temperature brine is supplied to the wort cooler (71), and the wort is cooled by heat exchange with the brine. In addition, it is necessary to keep the contents of the fermentation tank (72) and the storage tank (73) at a low temperature. Therefore, these tanks are formed with jackets (not shown) for flowing brine around the outer periphery thereof. And low temperature brine is distribute | circulated to this jacket, and the beer etc. in a tank are cooled. Therefore, in this reference technology , the jackets and wort coolers (71) of the fermentation tank (72) and the storage tank (73) constitute the cooling member (70) on the use side. Furthermore, in this reference technology , the air conditioner for air-conditioning the factory also constitutes the cooling member (70).
〈冷熱搬送装置〉
本参考技術に係る冷熱搬送装置について説明する。図２に示すように、上記冷熱搬送装置には、循環管路（10）が設けられている。循環管路（10）には、伝熱媒体としてのブラインが充填されている。この循環管路（10）は、３台の冷凍機（61,62,63）に接続されている。尚、ここで示す冷凍機の台数は例示である。従って、冷凍機の台数は、必要となる冷凍能力等に応じて適宜定めればよい。
<Cold heat transfer device>
The cold heat transfer apparatus according to this reference technique will be described. As shown in FIG. 2, the cooling and conveying apparatus is provided with a circulation pipe (10). The circulation pipe (10) is filled with brine as a heat transfer medium. This circulation pipe (10) is connected to three refrigerators (61, 62, 63). In addition, the number of refrigerators shown here is an illustration. Therefore, the number of refrigerators may be appropriately determined according to the required refrigeration capacity and the like.
上記循環管路（10）が接続する冷凍機のうち、第１冷凍機（61）は、いわゆるアンモニア吸収式冷凍機により構成されている。つまり、第１冷凍機（61）は、蒸発器、吸収器、凝縮器、発生器、及び精留塔を備え、アンモニアを冷媒とした吸収式冷凍サイクルを行うように構成されている。尚、第１冷凍機（61）については、アンモニアを冷媒とするものであればよい。従って、第１冷凍機（61）は、吸収式冷凍サイクルを行うものに限定されず、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行うものであってもよい。 Of the refrigerators connected to the circulation line (10), the first refrigerator (61) is a so-called ammonia absorption refrigerator. That is, the first refrigerator (61) includes an evaporator, an absorber, a condenser, a generator, and a rectifying tower, and is configured to perform an absorption refrigeration cycle using ammonia as a refrigerant. The first refrigerator (61) only needs to use ammonia as a refrigerant. Accordingly, the first refrigerator (61) is not limited to the one that performs the absorption refrigeration cycle, and may perform the vapor compression refrigeration cycle.
一方、第２冷凍機（62）及び第３冷凍機（63）は、いわゆるフロン冷凍機により構成されている。つまり、第２冷凍機（62）及び第３冷凍機（63）は、圧縮機、凝縮器、膨張機構、及び蒸発器を備え、フロン冷媒を用いた蒸気圧縮式冷凍サイクルを行うように構成されている。尚、図２においては、第２及び第３冷凍機（62,63）における圧縮機、凝縮器、膨張機構、及び蒸発器の図示を省略する。 On the other hand, the second refrigerator (62) and the third refrigerator (63) are so-called Freon refrigerators. That is, the second refrigerator (62) and the third refrigerator (63) include a compressor, a condenser, an expansion mechanism, and an evaporator, and are configured to perform a vapor compression refrigeration cycle using a chlorofluorocarbon refrigerant. ing. In FIG. 2, illustrations of the compressor, the condenser, the expansion mechanism, and the evaporator in the second and third refrigerators (62, 63) are omitted.
上記循環管路（10）は、第１回路（11）、第２回路（15）、第３回路（17）、送出ヘッダ（22）、戻しヘッダ（21）、ブラインタンク（25）、及び供給用管路（26）を備えている。第１回路（11）は、その入口端が戻しヘッダ（21）に接続され、出口端が送出ヘッダ（22）に接続されている。第１回路（11）の途中には、第１冷凍機（61）が配置されている。第１回路（11）の詳細は後述する。第２回路（15）と第３回路（17）は、それぞれの入口端が戻しヘッダ（21）に接続され、それぞれの出口端が送出ヘッダ（22）に接続されている。第２回路（15）の途中には、第２循環ポンプ（16）と第２冷凍機（62）とが配置されている。第３回路（17）の途中には、第３循環ポンプ（18）と第３冷凍機（63）とが配置されている。このように、３台の冷凍機（61,62,63）は、循環管路（10）において並列に配置されている。 The circulation line (10) includes a first circuit (11), a second circuit (15), a third circuit (17), a sending header (22), a return header (21), a brine tank (25), and a supply. A pipeline (26) is provided. The first circuit (11) has an inlet end connected to the return header (21) and an outlet end connected to the sending header (22). A first refrigerator (61) is disposed in the middle of the first circuit (11). Details of the first circuit (11) will be described later. Each of the second circuit (15) and the third circuit (17) has an inlet end connected to the return header (21) and an outlet end connected to the sending header (22). In the middle of the second circuit (15), a second circulation pump (16) and a second refrigerator (62) are arranged. In the middle of the third circuit (17), a third circulation pump (18) and a third refrigerator (63) are arranged. Thus, the three refrigerators (61, 62, 63) are arranged in parallel in the circulation pipe (10).
上記ブラインタンク（25）は、縦長の円筒容器状に形成されている。ブラインタンク（25）は、戻し側主管路（23）を介して戻しヘッダ（21）に接続されている。この戻し側主管路（23）は、その入口端がブラインタンク（25）の上端部に接続され、出口端が戻しヘッダ（21）に接続されている。戻しヘッダ（21）は、戻し側主管路（23）からのブラインを第１〜第３の各回路（11,15,17）へ分配する。また、ブラインタンク（25）は、送出側主管路（24）を介して送出ヘッダ（22）に接続されている。この送出側主管路（24）は、その入口端が送出ヘッダ（22）に接続され、出口端がブラインタンク（25）の下端部に接続されている。送出ヘッダ（22）は、第１〜第３の各回路（11,15,17）からのブラインを合流させて送出側主管路（24）へ送り込む。 The brine tank (25) is formed in a vertically long cylindrical container shape. The brine tank (25) is connected to the return header (21) via the return side main line (23). The return side main pipe (23) has an inlet end connected to the upper end of the brine tank (25) and an outlet end connected to the return header (21). The return header (21) distributes the brine from the return side main pipeline (23) to the first to third circuits (11, 15, 17). The brine tank (25) is connected to the transmission header (22) via the transmission side main pipe (24). The delivery-side main pipeline (24) has an inlet end connected to the delivery header (22) and an outlet end connected to the lower end of the brine tank (25). The sending header (22) joins brines from the first to third circuits (11, 15, 17) and sends them to the sending side main pipe (24).
上記供給用管路（26）は、その入口端がブラインタンク（25）の下端部に接続され、出口端がブラインタンク（25）の上端部に接続されている。この供給用管路（26）は、上記麦汁冷却器（71）等により構成される冷却用部材（70）に接続している。また、供給用管路（26）には、供給用ポンプ（27）が設けられている。 The supply pipe (26) has an inlet end connected to the lower end of the brine tank (25) and an outlet end connected to the upper end of the brine tank (25). The supply pipe (26) is connected to a cooling member (70) constituted by the wort cooler (71) and the like. The supply pipe (26) is provided with a supply pump (27).
上記第１回路（11）は、戻し管路（12）と送出管路（13）とを備えている。この第１回路（11）は、戻しヘッダ（21）からのブラインを第１冷凍機（61）へ送ると共に、第１冷凍機（61）で冷却されたブラインを送出ヘッダ（22）へ送る。 The first circuit (11) includes a return line (12) and a delivery line (13). The first circuit (11) sends the brine from the return header (21) to the first refrigerator (61) and sends the brine cooled by the first refrigerator (61) to the delivery header (22).
上記戻し管路（12）は、その入口端が戻しヘッダ（21）に接続され、出口端が第１冷凍機（61）の蒸発器に接続されている。戻し管路（12）には、その入口端から出口端に向かって順に、第１循環ポンプ（14）と第２遮断弁（32）とが設けられている。この戻し管路（12）は、戻しヘッダ（21）から第１冷凍機（61）に向かってブラインが流れる復管路を構成している。 The return pipe (12) has an inlet end connected to the return header (21) and an outlet end connected to the evaporator of the first refrigerator (61). The return pipe (12) is provided with a first circulation pump (14) and a second shut-off valve (32) in order from the inlet end to the outlet end. The return pipe (12) constitutes a return pipe through which brine flows from the return header (21) toward the first refrigerator (61).
上記送出管路（13）は、その入口端が第１冷凍機（61）の蒸発器に接続され、出口端が送出ヘッダ（22）に接続されている。送出管路（13）には、その入口端から出口端に向かって順に、アンモニア検出装置（40）とホールディングタンク（33）と第１遮断弁（31）とが設けられている。この送出管路（13）は、第１冷凍機（61）で冷却されたブラインが送出ヘッダ（22）に向かって流れる往管路を構成している。 The delivery pipe (13) has an inlet end connected to the evaporator of the first refrigerator (61) and an outlet end connected to the delivery header (22). The delivery pipe (13) is provided with an ammonia detector (40), a holding tank (33), and a first shut-off valve (31) in that order from the inlet end to the outlet end. The delivery line (13) constitutes an outgoing line through which brine cooled by the first refrigerator (61) flows toward the delivery header (22).
上記アンモニア検出装置（40）は、サンプル用管路（41）とアンモニア検出部（43）とを備え、アンモニア検出手段を構成している。サンプル用管路（41）は、その入口端が送出管路（13）における第１冷凍機（61）の近傍に接続されている。サンプル用管路（41）には、サンプル用ポンプ（42）が設けられている。サンプル用管路（41）の出口端は、該サンプル用管路（41）の入口端が送出管路（13）に接続する箇所の下流側において、送出管路（13）に接続されている。また、サンプル用管路（41）の入口端と出口端は、比較的近接した位置で送出管路（13）に接続されている。 The ammonia detector (40) includes a sample pipe (41) and an ammonia detector (43), and constitutes an ammonia detector. The inlet end of the sample pipe (41) is connected to the vicinity of the first refrigerator (61) in the delivery pipe (13). The sample pipe (41) is provided with a sample pump (42). The outlet end of the sample conduit (41) is connected to the delivery conduit (13) downstream of the location where the inlet end of the sample conduit (41) connects to the delivery conduit (13). . Further, the inlet end and the outlet end of the sample pipe (41) are connected to the delivery pipe (13) at a relatively close position.
上記アンモニア検出部（43）は、サンプル用管路（41）におけるサンプル用ポンプ（42）の下流に配置されている。図３に示すように、アンモニア検出部（43）には、サンプル用管路（41）を通じて送り込まれたブラインの流れに沿って順に、予熱ヒータ（44）と第１計測部（45）と第２計測部（46）とが設けられている。予熱ヒータ（44）は、送り込まれたブラインを所定温度にまで加熱して第１計測部（45）へ送り込むためのものである。第１計測部（45）及び第２計測部（46）は、それぞれが送り込まれたブラインの導電率を測定する。 The ammonia detector (43) is disposed downstream of the sample pump (42) in the sample pipe (41). As shown in FIG. 3, the ammonia detector (43) has a preheating heater (44), a first measuring unit (45), and a first detector in order along the flow of brine sent through the sample pipe (41). And two measuring units (46). The preheating heater (44) is for heating the fed brine to a predetermined temperature and feeding it to the first measuring section (45). A 1st measurement part (45) and a 2nd measurement part (46) measure the electrical conductivity of the brine which each sent.
上記アンモニア検出部（43）は、第１計測部（45）における導電率の測定値と第２計測部（46）における導電率の測定値との差を常に監視する。そして、アンモニア検出部（43）は、両計測部（45,46）における測定値の差が所定値以上に達すると、ブラインにアンモニアが含まれていると判断し、ブライン中にアンモニアを検出した旨の検出信号を出力する。つまり、アンモニア検出部（43）は、ブラインの導電率を測定することによってブライン中のアンモニアを検出するように構成されている。 The ammonia detection section (43) constantly monitors the difference between the measured conductivity value in the first measuring section (45) and the measured conductivity value in the second measuring section (46). Then, when the difference between the measurement values in both measurement units (45, 46) reaches a predetermined value or more, the ammonia detection unit (43) determines that the brine contains ammonia and detects ammonia in the brine. A detection signal to that effect is output. That is, the ammonia detector (43) is configured to detect ammonia in the brine by measuring the conductivity of the brine.
上記アンモニア検出装置（40）は、送出管路（13）を流れるブラインの一部をサンプルとしてサンプル用管路（41）に取り込み、取り込んだブラインをアンモニア検出部（43）へ送って該ブラインにアンモニアが含まれるか否かを判断する。そのため、このアンモニア検出装置（40）では、アンモニアの混入したブラインがサンプル用管路（41）へ流入してからアンモニア検出部（43）においてブライン中のアンモニアを検出するまでに、約３０秒程度の時間を要する。 The ammonia detection device (40) takes a part of the brine flowing through the delivery pipe (13) into the sample pipe (41) as a sample, and sends the taken brine to the ammonia detection section (43) to the brine. It is determined whether or not ammonia is contained. For this reason, in this ammonia detector (40), it takes about 30 seconds from when the brine mixed with ammonia flows into the sample pipe (41) until the ammonia detector (43) detects ammonia in the brine. Takes time.
上記第１遮断弁（31）は、空気圧式の操作弁であって、第１遮断機構を構成している。つまり、第１遮断弁（31）は、アンモニア検出装置（40）がアンモニアの検出信号を出力すると、送出管路（13）でのブラインの流通を遮断するために閉鎖される。また、上述のように、第１遮断弁（31）は、送出管路（13）におけるアンモニア検出装置（40）の下流に配置されている。 The first shut-off valve (31) is a pneumatic operation valve and constitutes a first shut-off mechanism. That is, the first shutoff valve (31) is closed to shut off the flow of brine in the delivery line (13) when the ammonia detection device (40) outputs an ammonia detection signal. Further, as described above, the first shut-off valve (31) is disposed downstream of the ammonia detection device (40) in the delivery pipe (13).
上記第２遮断弁（32）は、空気圧式の操作弁であって、第２遮断機構を構成している。つまり、第２遮断弁（32）は、アンモニア検出装置（40）がアンモニアの検出信号を出力すると、戻し管路（12）でのブラインの流通を遮断するために閉鎖される。 The second shut-off valve (32) is a pneumatic operation valve and constitutes a second shut-off mechanism. That is, the second shutoff valve (32) is closed to shut off the flow of brine in the return pipe (12) when the ammonia detection device (40) outputs an ammonia detection signal.
上記ホールディングタンク（33）は、円筒容器状に形成されている。ホールディングタンク（33）の下端部には、その内部に導入管（34）が設けられている。導入管（34）は、ホールディングタンク（33）の側壁からその内部に向かって突出し、その先端が下方に概ね９０°曲がった形状とされている。第１冷凍機（61）から出て送出管路（13）を流れるブラインは、導入管（34）を通じてホールディングタンク（33）の内部へ導入される。一方、ホールディングタンク（33）の上端部には、その内部に導出管（35）が設けられている。導出管（35）は、ホールディングタンク（33）の側壁からその内部に向かって突出し、その先端が上方に概ね９０°曲がった形状とされている。ホールディングタンク（33）に貯留されたブラインは、導出管（35）を通じてホールディングタンク（33）から流出する。 The holding tank (33) is formed in a cylindrical container shape. An introduction pipe (34) is provided at the lower end of the holding tank (33). The introduction pipe (34) protrudes from the side wall of the holding tank (33) toward the inside thereof, and has a tip bent approximately 90 ° downward. The brine flowing out of the first refrigerator (61) and flowing through the delivery line (13) is introduced into the holding tank (33) through the introduction pipe (34). On the other hand, a lead-out pipe (35) is provided inside the upper end of the holding tank (33). The lead-out pipe (35) protrudes from the side wall of the holding tank (33) toward the inside thereof, and has a tip bent approximately 90 ° upward. The brine stored in the holding tank (33) flows out from the holding tank (33) through the outlet pipe (35).
上記ホールディングタンク（33）の容積は、下記のように設定されている。つまり、上述のように、アンモニア検出装置（40）では、アンモニアの混入したブラインを取り込んでから該ブライン中のアンモニアを検出するまでに、約３０秒程度の時間を要する。従って、送出管路（13）を流れるブラインがアンモニア検出装置（40）の設置個所から第１遮断弁（31）の設置個所へ至るまでの時間を３０秒以上稼がなければ、アンモニア検出装置（40）がアンモニアの検出信号を出力して直ぐに第１遮断弁（31）を閉じたとしても、アンモニアで汚染されたブラインが第１遮断弁（31）の下流へ流入してしまう。そこで、ホールディングタンク（33）の容量は、余裕を見越して６０秒間（１分間）に第１冷凍機（61）から送出されるブラインの体積と等しくされている。具体的に、第１冷凍機（61）からのブラインの送出量、即ち送出管路（13）でのブライン流量が２６０ｍ３/ｈである場合、ホールディングタンク（33）の容積は２６０／６０＝４．３ｍ３とされる。 The volume of the holding tank (33) is set as follows. That is, as described above, in the ammonia detection device (40), it takes about 30 seconds until the ammonia in the brine is detected after the brine mixed with ammonia is taken in. Accordingly, if the brine flowing through the delivery line (13) does not earn more than 30 seconds from the installation location of the ammonia detection device (40) to the installation location of the first shut-off valve (31), the ammonia detection device (40 Even if the first shutoff valve (31) is closed immediately after the ammonia detection signal is output, the brine contaminated with ammonia flows into the downstream of the first shutoff valve (31). Therefore, the capacity of the holding tank (33) is made equal to the volume of the brine sent from the first refrigerator (61) in 60 seconds (1 minute) in anticipation of a margin. Specifically, when the amount of brine delivered from the first refrigerator (61), that is, the brine flow rate in the delivery line (13) is 260 m 3 / h, the volume of the holding tank (33) is 260/60 = It is set to 4.3 m 3 .
−運転動作−
上記冷熱搬送装置の運転動作について説明する。第１〜第３冷凍機（61,62,63）で冷却されたブラインは、それぞれ第１〜第３回路（11,15,17）を流れ、送出ヘッダ（22）へ流入して合流する。合流したブラインは、送出側主管路（24）を流れてブラインタンク（25）へ一旦導入される。その後、ブラインは、供給用管路（26）を流れて利用側の冷却用部材（70）へ送られ、ビール製造ラインの麦汁等の対象物の冷却に利用される。対象物から吸熱したブラインは、ブラインタンク（25）へ一旦導入され、戻し側主管路（23）を通じて戻しヘッダ（21）へ送られる。戻しヘッダ（21）では、送り込まれたブラインが第１〜第３回路（11,15,17）に分配される。そして、吸熱して温度の上昇したブラインは、第１〜第３冷凍機（61,62,63）へ送られて再び冷却される。冷熱搬送装置の循環管路（10）では、このようなブラインの循環が繰り返され、第１〜第３冷凍機（61,62,63）で生成した冷熱が利用側の冷却用部材（70）へ搬送される。
-Driving action-
The operation of the cold transfer device will be described. The brine cooled by the first to third refrigerators (61, 62, 63) flows through the first to third circuits (11, 15, 17), flows into the sending header (22), and joins. The merged brine flows through the delivery side main pipe (24) and is once introduced into the brine tank (25). Thereafter, the brine flows through the supply pipe (26), is sent to the cooling member (70) on the use side, and is used for cooling an object such as wort on the beer production line. The brine that has absorbed heat from the object is once introduced into the brine tank (25) and sent to the return header (21) through the return side main pipe (23). In the return header (21), the fed brine is distributed to the first to third circuits (11, 15, 17). Then, the brine whose temperature has increased due to heat absorption is sent to the first to third refrigerators (61, 62, 63) and cooled again. In the circulation pipe (10) of the cold heat transfer device, the circulation of such brine is repeated, and the cold heat generated in the first to third refrigerators (61, 62, 63) is used on the use side cooling member (70). It is conveyed to.
ここで、利用側の冷却用部材（70）における熱負荷は変動するため、その変動に併せて供給用管路（26）でのブライン流量や冷凍機の運転台数が変更される。ところが、短時間のうちに熱負荷が大きく変動するような場合には、冷凍機（61,62,63）が短時間の間に何度も発停を繰り返すこととなり、冷凍機（61,62,63）の信頼性を損なうことにもなりかねない。これに対し、上記冷熱搬送装置では、送出側主管路（24）、戻し側主管路（23）、及び供給用管路（26）を全てブラインタンク（25）に接続している。そして、上記冷熱搬送装置では、供給用管路（26）でのブライン流量が変動しても、各冷凍機（61,62,63）へ送り出すブラインの流量を一定に保ち、冷凍機（61,62,63）の発停が頻繁に行われる事態を回避している。 Here, since the thermal load in the cooling member (70) on the use side fluctuates, the brine flow rate in the supply pipe (26) and the number of operating refrigerators are changed in accordance with the fluctuation. However, when the heat load fluctuates greatly in a short time, the refrigerator (61, 62, 63) will start and stop many times in a short time, and the refrigerator (61, 62) , 63) may be compromised. On the other hand, in the above-described cold heat transfer apparatus, the delivery side main pipeline (24), the return side main pipeline (23), and the supply pipeline (26) are all connected to the brine tank (25). And in the said cold-heating conveyance apparatus, even if the brine flow volume in a supply pipe line (26) fluctuates, the flow volume of the brine sent out to each refrigerator (61,62,63) is kept constant, and a refrigerator (61, 62, 63) is avoided.
上記第１冷凍機（61）の蒸発器においてアンモニアが漏洩すると、この漏洩したアンモニアがブラインに混入し、アンモニアで汚染されたブラインが送出管路（13）へ送り出される。そして、循環管路（10）内を循環するブライン中のアンモニア濃度が３〜４ｐｐｍ程度となると、利用側の冷却用部材（70）において銅管が腐食する等の問題が生じる。 When ammonia leaks in the evaporator of the first refrigerator (61), the leaked ammonia is mixed into the brine, and the brine contaminated with ammonia is sent out to the delivery line (13). When the ammonia concentration in the brine circulating in the circulation pipe (10) is about 3 to 4 ppm, problems such as corrosion of the copper pipe in the cooling member (70) on the use side occur.
これに対し、アンモニア検出装置（40）は、送出管路（13）を流れるブラインの一部を採取し、採取したブラインにアンモニアが含まれるか否かを常に調べている。このアンモニア検出装置（40）は、取り込んだブラインにおけるアンモニア濃度が３〜４ｐｐｍに達するまでにアンモニアを検出できるように構成されており、アンモニアを検出すると検出信号を出力する。そして、アンモニア検出装置（40）がアンモニアの検出信号を出力すると、第１遮断弁（31）及び第２遮断弁（32）が閉鎖される。また、これと同時に、第１循環ポンプ（14）及び第１冷凍機（61）の運転が停止される。 On the other hand, the ammonia detector (40) collects a part of the brine flowing through the delivery pipe (13), and always checks whether the collected brine contains ammonia. The ammonia detection device (40) is configured to detect ammonia until the ammonia concentration in the taken brine reaches 3 to 4 ppm, and outputs a detection signal when ammonia is detected. When the ammonia detection device (40) outputs an ammonia detection signal, the first cutoff valve (31) and the second cutoff valve (32) are closed. At the same time, the operation of the first circulation pump (14) and the first refrigerator (61) is stopped.
ここで、第１冷凍機（61）からアンモニアが漏洩した場合、アンモニアの混入したブラインがサンプル用管路（41）の入口端に達しても、それから約３０秒経過した後でなければアンモニア検出部（43）からアンモニアの検出信号は出力されない。そして、その間にも、アンモニアの混入したブラインは、送出管路（13）を第１遮断弁（31）に向かって流れてゆく。これに対し、上記冷熱搬送装置では、ホールディングタンク（33）を設けることで、ブラインがアンモニア検出装置（40）から第１遮断弁（31）に到達するまでの時間を稼いでいる。このため、アンモニア検出部（43）からのアンモニアの検出信号を受けて第１遮断弁（31）を閉鎖した時点において、アンモニアで汚染されたブラインは、未だホールディングタンク（33）の内部に留まっており、第１遮断弁（31）にまでは達していない。 Here, when ammonia leaks from the first refrigerator (61), even if the brine mixed with ammonia reaches the inlet end of the sample pipe (41), the ammonia is detected only after about 30 seconds have passed. The ammonia detection signal is not output from the section (43). In the meantime, the brine mixed with ammonia flows through the delivery line (13) toward the first shutoff valve (31). On the other hand, in the said cold heat conveying apparatus, the time until a brine reaches | attains a 1st cutoff valve (31) from an ammonia detection apparatus (40) is earned by providing a holding tank (33). For this reason, when the first shutoff valve (31) is closed in response to the ammonia detection signal from the ammonia detection unit (43), the brine contaminated with ammonia still remains in the holding tank (33). The first shut-off valve (31) is not reached.
−参考技術の効果−
本参考技術に係る冷熱搬送装置では、アンモニア検出装置（40）からのアンモニアの検出信号を受けて、第１遮断弁（31）及び第２遮断弁（32）が閉鎖される。従って、本参考技術によれば、第１冷凍機（61）からアンモニアが漏洩したとしても、アンモニアで汚染されたブラインが利用側の冷却用部材（70）へ流入するのを阻止できる。このため、アンモニアに対する耐食性のない銅管等を冷却用部材（70）に用いたとしても、銅管等の腐食を確実に回避してブラインの漏洩等のトラブルを回避できる。
-Effect of reference technology-
In the cold heat transfer device according to the present reference technology , the first shutoff valve (31) and the second shutoff valve (32) are closed in response to an ammonia detection signal from the ammonia detector (40). Therefore, according to this reference technique , even if ammonia leaks from the first refrigerator (61), it is possible to prevent the brine contaminated with ammonia from flowing into the cooling member (70) on the use side. For this reason, even if a copper pipe or the like that does not have corrosion resistance to ammonia is used as the cooling member (70), corrosion of the copper pipe or the like can be reliably avoided and troubles such as leakage of brine can be avoided.
また、本参考技術によれば、第１冷凍機（61）からのアンモニアの漏洩がない限り、第１冷凍機（61）と冷却用部材（70）との間でブラインを循環させることができる。つまり、第１冷凍機（61）で冷却されたブラインを、利用側の冷却用部材（70）へ直接送ることができる。このため、２つの閉回路で個別に伝熱媒体を循環させる上記従来の冷熱搬送装置と異なり（図５参照）、本参考技術に係る冷熱搬送装置を用いれば、第１冷凍機（61）における冷媒の蒸発温度を低下させる必要はない。従って、本参考技術によれば、第１冷凍機（61）からアンモニアが漏洩したときの対策を講じた上で、第１冷凍機（61）のＣＯＰを高く保つことができ、第１冷凍機（61）における消費エネルギの増大を回避できる。 Further, according to the present reference technique , brine can be circulated between the first refrigerator (61) and the cooling member (70) as long as there is no leakage of ammonia from the first refrigerator (61). . That is, the brine cooled by the first refrigerator (61) can be directly sent to the cooling member (70) on the use side. For this reason, unlike the above-described conventional cold transfer device that circulates the heat transfer medium individually in two closed circuits (see FIG. 5), if the cold transfer device according to this reference technology is used, the first refrigerator (61) There is no need to lower the evaporation temperature of the refrigerant. Therefore, according to this reference technique , the COP of the first refrigerator (61) can be kept high after taking measures when ammonia leaks from the first refrigerator (61). An increase in energy consumption in (61) can be avoided.
また、本参考技術によれば、第１冷凍機（61）からのアンモニアの漏洩がない限り、第１循環ポンプ（14）を運転することで第１冷凍機（61）の冷熱を利用側へ搬送できる。つまり、２つの閉回路を設ける上記従来の冷熱搬送装置では、各閉回路でブラインを循環させるために２つのポンプを運転しなければならないのに対し（図５参照）、１つのポンプを運転するだけで冷熱の搬送が可能となる。従って、本参考技術によれば、ブラインを循環させるためにポンプで消費されるエネルギを削減でき、冷熱搬送装置自体における消費エネルギを低減できる。 Moreover, according to this reference technique , as long as there is no leakage of ammonia from the first refrigerator (61), the cold heat of the first refrigerator (61) is moved to the use side by operating the first circulation pump (14). Can be transported. That is, in the above-described conventional cooling and heat transfer apparatus provided with two closed circuits, two pumps must be operated in order to circulate brine in each closed circuit (see FIG. 5), and one pump is operated. It becomes possible to carry cold heat. Therefore, according to this reference technique , the energy consumed by the pump for circulating the brine can be reduced, and the energy consumption in the cold transfer device itself can be reduced.
特に、本参考技術では、循環管路（10）に対して３台の冷凍機（61,62,63）が並列に接続されている。従って、アンモニアを冷媒とする第１冷凍機（61）からアンモニアが漏洩して該第１冷凍機（61）を停止させざるを得なくなったとしても、残りの冷凍機（61,62,63）によってブラインの冷却を継続することができる。 In particular, in the present reference technology , three refrigerators (61, 62, 63) are connected in parallel to the circulation pipe (10). Therefore, even if ammonia leaks from the first refrigerator (61) using ammonia as a refrigerant and the first refrigerator (61) has to be stopped, the remaining refrigerators (61, 62, 63) Can continue to cool the brine.
また、本参考技術では、送出管路（13）にホールディングタンク（33）を設け、アンモニアの混入したブラインが第１遮断弁（31）に到達するまでの時間稼ぎをしている。従って、アンモニア検出装置（40）からのアンモニアの検出信号を受けて第１遮断弁（31）を閉鎖しても、アンモニアの混入したブラインが第１遮断弁（31）に到達する前にブラインの流通を遮断できる。このため、本参考技術によれば、アンモニアで汚染されたブラインを第１回路（11）の第１冷凍機（61）側へ完全に封じ込めることができ、汚染されたブラインが利用側へ流れ出すのを確実に阻止できる。 In this reference technique , a holding tank (33) is provided in the delivery line (13), and time is taken until the brine mixed with ammonia reaches the first shutoff valve (31). Therefore, even if the first shutoff valve (31) is closed in response to the ammonia detection signal from the ammonia detector (40), the brine mixed before the ammonia has reached the first shutoff valve (31). Distribution can be blocked. For this reason, according to this reference technique , the brine contaminated with ammonia can be completely contained in the first refrigerator (61) side of the first circuit (11), and the contaminated brine flows out to the use side. Can be reliably prevented.
《発明の実施形態》
本発明の実施形態は、上記参考技術の冷熱搬送装置に対して、第１補助管路（51）、第２補助管路（54）、及び中間熱交換器（56）を付加したものである。ここでは、上記参考技術と異なる部分について、図４を参照しながら説明する。
<< Embodiment of the Invention >>
Embodiments of the present invention, through the thermal transfer apparatus of the reference technique, the first auxiliary duct (51), a second auxiliary duct (54), and is obtained by adding the intermediate heat exchanger (56) . Here, a different part from the said reference technique is demonstrated, referring FIG.
上記第１補助管路（51）は、第１管路を構成している。この第１補助管路（51）は、その入口端が送出管路（13）におけるアンモニア検出装置（40）とホールディングタンク（33）の間に接続され、出口端が戻し管路（12）における第２遮断弁（32）と第１冷凍機（61）の間に接続されている。また、第１補助管路（51）には、その入口端から出口端に向かって順に、中間熱交換器（56）と補助循環ポンプ（52）と第１手動弁（53）とが設けられている。 The first auxiliary pipe (51) constitutes a first pipe. The first auxiliary pipe (51) has an inlet end connected between the ammonia detector (40) and the holding tank (33) in the delivery pipe (13), and an outlet end in the return pipe (12). It is connected between the second shut-off valve (32) and the first refrigerator (61). The first auxiliary pipe (51) is provided with an intermediate heat exchanger (56), an auxiliary circulation pump (52), and a first manual valve (53) in that order from the inlet end to the outlet end. ing.
上記第２補助管路（54）は、第２管路を構成している。この第２補助管路（54）は、その入口端が送出管路（13）における第１遮断弁（31）と送出ヘッダ（22）の間に接続され、出口端が戻し管路（12）における第１循環ポンプ（14）と第２遮断弁（32）の間に接続されている。また、第２補助管路（54）には、その入口端から出口端に向かって順に、第２手動弁（55）と、中間熱交換器（56）とが設けられている。 The second auxiliary pipeline (54) constitutes a second pipeline. The second auxiliary pipeline (54) has an inlet end connected between the first shut-off valve (31) and the delivery header (22) in the delivery pipeline (13), and an outlet end connected to the return pipeline (12). Are connected between the first circulation pump (14) and the second shut-off valve (32). The second auxiliary pipe (54) is provided with a second manual valve (55) and an intermediate heat exchanger (56) in order from the inlet end to the outlet end.
上記中間熱交換器（56）は、いわゆるプレート式熱交換器により構成されている。この中間熱交換器（56）には、第１流路（57）と第２流路（58）とが形成されている。中間熱交換器（56）の第１流路（57）は、第１補助管路（51）に接続されている。中間熱交換器（56）の第２流路（58）は、第２補助管路（54）に接続されている。この中間熱交換器（56）では、第１流路（57）のブラインと第２流路（58）のブラインとが熱交換を行う。尚、中間熱交換器（56）を構成するプレート式熱交換器は、一般にステンレス製であってアンモニアに対する耐食性を有している。 The intermediate heat exchanger (56) is a so-called plate heat exchanger. In the intermediate heat exchanger (56), a first channel (57) and a second channel (58) are formed. The first flow path (57) of the intermediate heat exchanger (56) is connected to the first auxiliary pipe line (51). The second flow path (58) of the intermediate heat exchanger (56) is connected to the second auxiliary pipe line (54). In the intermediate heat exchanger (56), the brine in the first flow path (57) and the brine in the second flow path (58) exchange heat. The plate heat exchanger constituting the intermediate heat exchanger (56) is generally made of stainless steel and has corrosion resistance against ammonia.
−運転動作−
第１冷凍機（61）からアンモニアが漏洩していない通常の場合、本実施形態に係る冷熱搬送装置では、補助循環ポンプ（52）は停止され、第１手動弁（53）及び第２手動弁（55）は閉鎖されている。この状態で、上記冷熱搬送装置は、上記参考技術のものと同様の動作により、冷熱の搬送を行う。つまり、第１〜第３循環ポンプ（14,16,18）や供給用ポンプ（27）を運転し、第１〜第３冷凍機（61,62,63）で冷却されたブラインを利用側の冷却用部材（70）へ供給する。
-Driving action-
In the normal case where ammonia does not leak from the first refrigerator (61), the auxiliary circulation pump (52) is stopped and the first manual valve (53) and the second manual valve are stopped in the cold heat transfer device according to this embodiment. (55) is closed. In this state, the cold heat transfer device transfers cold heat by the same operation as that of the reference technique . That is, the first to third circulation pumps (14, 16, 18) and the supply pump (27) are operated, and the brine cooled by the first to third refrigerators (61, 62, 63) is used on the use side. Supply to cooling member (70).
本実施形態に係る冷熱搬送装置において、アンモニア検出装置（40）がブライン中のアンモニアを検出すると、第１遮断弁（31）及び第２遮断弁（32）が閉鎖されると共に、第１循環ポンプ（14）及び第１冷凍機（61）の運転が停止される。この動作は、上記参考技術と同様である。 In the cold heat transfer device according to the present embodiment , when the ammonia detection device (40) detects ammonia in the brine, the first cutoff valve (31) and the second cutoff valve (32) are closed, and the first circulation pump The operation of (14) and the first refrigerator (61) is stopped. This operation is the same as in the above reference technique .
ここで、第１冷凍機（61）からアンモニアが漏洩しても、その漏洩速度が遅ければ第１冷凍機（61）の運転を継続できる場合もある。また、第２冷凍機（62）及び第３冷凍機（63）の冷凍能力だけでは利用側の熱負荷に対応できないときには、多少無理をしても第１冷凍機（61）の運転を継続させたい場合もある。そこで、このような場合には、第１手動弁（53）及び第２手動弁（55）を開き、第１循環ポンプ（14）、補助循環ポンプ（52）、及び第１冷凍機（61）を起動する。 Here, even if ammonia leaks from the first refrigerator (61), the operation of the first refrigerator (61) may be continued if the leakage rate is slow. In addition, when the second freezer (62) and the third freezer (63) alone cannot cope with the heat load on the use side, the operation of the first freezer (61) is continued even if it is somewhat difficult. Sometimes you want to. Therefore, in such a case, the first manual valve (53) and the second manual valve (55) are opened, and the first circulation pump (14), the auxiliary circulation pump (52), and the first refrigerator (61). Start up.
この状態において、第１冷凍機（61）で冷却されたブラインは、中間熱交換器（56）の第１流路（57）へ送り込まれる。一方、利用側の冷却用部材（70）で吸熱して第１回路（11）へ流入したブラインは、中間熱交換器（56）の第２流路（58）へ送り込まれる。中間熱交換器（56）では、第１流路（57）のブラインと第２流路（58）のブラインとが熱交換を行う。そして、第２流路（58）のブラインは、第１流路（57）のブラインによって冷却される。冷却された第２流路（58）のブラインは、第２冷凍機（62）や第３冷凍機（63）で冷却されたブラインと共に、利用側の冷却用部材（70）へ供給される。一方、第１流路（57）において吸熱したブラインは、第１冷凍機（61）へ送られて再び冷却される。 In this state, the brine cooled by the first refrigerator (61) is sent to the first flow path (57) of the intermediate heat exchanger (56). Meanwhile, brine which has flowed into the first circuit by absorbing heat in the cooling member of the usage-side (70) (11) is fed to the second channel of the intermediate heat exchanger (56) (58). In the intermediate heat exchanger (56), the brine in the first flow path (57) and the brine in the second flow path (58) exchange heat. The brine in the second channel (58) is cooled by the brine in the first channel (57). The cooled brine in the second flow path (58) is supplied to the cooling member (70) on the use side together with the brine cooled in the second refrigerator (62) and the third refrigerator (63). On the other hand, the brine that has absorbed heat in the first flow path (57) is sent to the first refrigerator (61) and cooled again.
その際、第１冷凍機（61）で冷却されたブラインには、アンモニアが混入している。しかしながら、このブラインは中間熱交換器（56）の第１流路（57）を通って第１冷凍機（61）へ戻されるため、アンモニアにより汚染されたブラインが利用側の冷却用部材（70）へ送られることはない。このように、本実施形態によれば、第１冷凍機（61）からアンモニアが漏洩している状態であっても、冷却用部材（70）への悪影響を回避しながら第１冷凍機（61）の運転を継続できる。 At this time, ammonia is mixed in the brine cooled by the first refrigerator (61). However, since this brine is returned to the first refrigerator (61) through the first flow path (57) of the intermediate heat exchanger (56), the brine contaminated with ammonia becomes a cooling member (70 on the use side). ) Will not be sent to. Thus, according to this embodiment , even if ammonia is leaking from the first refrigerator (61), the first refrigerator (61) is avoided while avoiding adverse effects on the cooling member (70). ) Can be continued.
以上説明したように、本発明は、伝熱媒体を用いて冷熱の搬送を行う冷熱搬送装置について有用である。 As described above, the present invention is useful for a cold transfer device that transfers cold using a heat transfer medium.
10 循環管路
12 戻し管路（復管路）
13 送出管路（往管路）
31 第１遮断弁
32 第２遮断弁
40 アンモニア検出装置（アンモニア検出手段）
51 第１補助管路（第１管路）
54 第２補助管路（第２管路）
56 中間熱交換器
61 第１冷凍機
70 冷却用部材
10 Circulation line
12 Return pipeline (return pipeline)
13 Outgoing pipeline (outward pipeline)
31 First shut-off valve
32 Second shut-off valve
40 Ammonia detector (ammonia detector)
51 1st auxiliary pipeline (1st pipeline)
54 Second auxiliary pipe (second pipe)
56 Intermediate heat exchanger
61 First refrigerator
70 Cooling material
Claims (1)
上記冷凍機（61）で冷却された伝熱媒体が流れる往管路（13）、及び上記冷凍機（61）に向かって伝熱媒体が流れる復管路（12）を有して、上記冷凍機（61）と冷却用部材（70）の間で伝熱媒体を循環させる循環管路（10）と、
上記往管路（13）に設けられて該往管路（13）を流れる伝熱媒体中のアンモニアを検出するアンモニア検出手段（40）と、
上記往管路（13）における上記アンモニア検出手段（40）よりも下流側に設けられた第１遮断弁（31）と、
上記復管路（12）に設けられた第２遮断弁（32）と、
送り込まれた伝熱媒体を熱交換させる中間熱交換器（56）と、
上記冷凍機（61）と上記中間熱交換器（56）の間で伝熱媒体を循環させるための第１管路（51）と、
上記中間熱交換器（56）と上記冷却用部材（70）の間で伝熱媒体を循環させるための第２管路（54）とを備え、
上記アンモニア検出手段（40）がアンモニアを検出しない状態では、上記第１遮断弁（31）及び第２遮断弁（32）を連通状態とし、上記循環管路（10）において上記冷凍機（61）と上記冷却用部材（70）の間で伝熱媒体を循環させる第１の動作を行う一方、
上記アンモニア検出手段（40）がアンモニアを検出すると、上記第１遮断弁（31）及び上記第２遮断弁（32）を閉鎖して上記第１の動作を停止し、上記第１管路（51）を用いて上記冷凍機（61）と上記中間熱交換器（56）の間で伝熱媒体を循環させ、且つ上記第２管路（54）を用いて上記中間熱交換器（56）と上記冷却用部材（70）の間で伝熱媒体を循環させる第２の動作を開始する冷熱搬送装置。 Connected to a refrigerator (61) using ammonia as a refrigerant and a cooling member (70) for cooling an object, and transports the cold heat of the refrigerator (61) to the cooling member (70) by a heat transfer medium A cold transfer device
The refrigeration unit (13) includes an outward pipe (13) through which the heat transfer medium cooled by the refrigerator (61) flows, and a return pipe (12) through which the heat transfer medium flows toward the refrigerator (61). A circulation line (10) for circulating the heat transfer medium between the machine (61) and the cooling member (70);
Ammonia detection means (40) for detecting ammonia in the heat transfer medium that is provided in the outgoing line (13) and flows through the outgoing line (13);
First shut-off valve provided on the downstream side of the ammonia detector (40) in the往管path (13) and (31),
A second shut-off valve (32) provided in the return pipe (12);
An intermediate heat exchanger (56) for exchanging heat of the fed heat transfer medium;
First conduit for circulating a heat transfer medium between said refrigerator (61) and the intermediate heat exchanger (56) and (51),
And a second conduit for circulating a heat transfer medium (54) between said intermediate heat exchanger (56) and said cooling member (70),
In a state where the ammonia detection means (40) does not detect ammonia, the first shut-off valve (31) and the second shut-off valve (32) are brought into communication, and the refrigerator (61) is connected in the circulation line (10). A first operation of circulating the heat transfer medium between the cooling member (70) and the cooling member (70),
When the ammonia detection means (40) detects ammonia, the first shut-off valve (31) and the second shut-off valve (32) are closed to stop the first operation, and the first pipe line (51 ) Is used to circulate a heat transfer medium between the refrigerator (61) and the intermediate heat exchanger (56), and the second pipe (54) is used to connect the intermediate heat exchanger (56) to the intermediate heat exchanger (56). A cold transfer device that starts a second operation of circulating a heat transfer medium between the cooling members (70) .
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