JP5916360B2

JP5916360B2 - ターボ冷凍機

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Publication number: JP5916360B2
Application number: JP2011262437A
Authority: JP
Inventors: 上田　憲治; 憲治上田; 長谷川　泰士; 泰士長谷川; 紀行松倉
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2031-11-30
Also published as: JP2013113555A; US9291378B2; DE102012021773A1; US20130133359A1

Description

本発明は、ターボヒートポンプを含むターボ冷凍機に関するものである。

ターボヒートポンプを含むターボ冷凍機は、他の冷凍機やヒートポンプに比べて冷媒の充填量が多く、例えば、能力が５００冷凍トンクラスのターボ冷凍機においては、７００〜８００ｋｇ程度の冷媒が充填されている。現在、ターボ冷凍機において使用されている冷媒は、オゾン層を破壊しないとされているＨＦＣ１３４ａ、ＨＣＦ２４５ｆａ等の冷媒であるが、これらの冷媒は、いずれも地球温暖化係数（ＧＷＰ；ＧｌｏｂａｌＷａｒｍｉｎｇＰｏｔｅｎｔｉａｌ）が高く、地球温暖化への影響が大きいとされている。

また、ターボ冷凍機は、建屋内の機械室に据付けられる場合が殆んどあり、万一事故等によって冷媒漏れが発生した場合に、空気よりも重いことから下層部に冷媒が滞留することになるが、冷媒漏れを検知できるのは、機械室に設置されている冷媒検知センサを介して冷媒が検知できる程度の濃度まで冷媒が漏れた時点か、もしくは冷媒が全量排出されて冷凍機がトリップした時点かのいずれかである。しかし、いずれの場合においても、大量に冷媒が漏れ、大気中に放出されることに変わりはなかった。

一方、他の空気調和機や冷凍機、ヒートポンプ等において、冷凍サイクルを構成している圧縮機や凝縮器、蒸発器等の下部、もしくは冷媒配管や各種部品の接続部に設けられる弁や継手等に対して、多数の冷媒漏洩検知センサを設置し、各々の冷媒漏洩検知センサにより冷媒漏れが検知されたとき、警報を発するとともに、冷媒漏れが発生している箇所を特定可能に構成した空気調和機や冷凍機、あるいはそれらに適用される冷媒漏洩検知センサが、特許文献１−３等に提示されている。

特開平７−１５９０１０号公報特開２００９−１９８１５４号公報特開２０１０−１３３６０１号公報

しかしながら、特許文献１−３に示されたものでは、空気調和機や冷凍機、ヒートポンプ等の構成機器である圧縮機、凝縮器、蒸発器等の下部、あるいは冷媒配管、各種部品の接続部に設けられる弁や継手等に対応して、多数の冷媒漏洩検知センサを設置しなければならず、冷媒漏れの検知精度を高めることができる半面、高価な冷媒漏洩検知センサを多数設置する必要があり、経済的に見て必ずしも合理性のあるものとは云えなかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、経済的であって、かつ冷媒漏れを初期段階で早期に検知し、冷媒の大量放出を防止することができるとともに、冷媒再充填時の量を少なくすることができるターボ冷凍機を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明のターボ冷凍機は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるターボ冷凍機は、ターボ圧縮機およびその駆動用モータに接続される冷媒冷却配管系統および潤滑配管系統に設けられている配管継手群、並びに各配管系統に設けられている各種交換部品の継手群を備え、前記冷媒冷却配管系統および前記潤滑配管系統は、前記ターボ圧縮機および前記モータの下方部位であって、互いに平行に配設されている蒸発器と凝縮器との間の空間領域に配設され、前記各配管系統に設けられている前記配管継手群並びに各配管系統に設けられている前記各種交換部品の前記継手群は、前記空間領域内の予め設定された集中配置領域に集中的に配置され、前記各継手群の前記集中配置領域の下方であって、前記各継手群から漏洩した微量冷媒が流下して高濃度で分布し、滞留する予め特定されたポイントに、少なくとも１個の冷媒検知センサが配設され、冷媒の微量漏れが検知可能とされていることを特徴とする。

ターボ冷凍機において通常使用されている冷媒は、空気よりも比重が重く、配管継手等から漏洩した冷媒は、漏洩箇所から鉛直下方へ下方へと流下する。従って、配管継手やその配管中に設けられているストレーナ、フィルタ、圧力センサ等の交換部品の継手等のパッキンやＯリング等の劣化、不具合等により微量の冷媒漏れ、例えば５ｃｍ^３／ｍｉｎ程度の漏れが発生した場合を想定し、その流動解析を実施することにより、継続的に流出して下方に流下した冷媒の濃度分布から、冷媒検知センサが検知可能な濃度の冷媒が滞留するポイントを事前に明らかにすることができる。
本発明によれば、ターボ圧縮機およびその駆動用モータに接続される冷媒冷却配管系統および潤滑配管系統を、ターボ圧縮機およびモータの下方部位であって、互いに平行に配設されている蒸発器と凝縮器との間の空間領域に配設し、該冷媒冷却配管系統および潤滑配管系統に設けられている配管継手群並びに各配管系統に設けられている各種交換部品の継手群を、前記空間領域内の予め設定された集中配置領域に集中的に配置し、それら各継手群の集中配置領域の下方であって、各継手群から漏洩した微量冷媒が流下して高濃度で分布し、滞留する予め特定された上記ポイントに、少なくとも１個の冷媒検知センサを配設しているため、冷媒冷却配管系統および潤滑配管系統の配管継手や交換部品の継手群等から、いわゆるカニ泡程度の微量の冷媒漏れが発生した場合でも、それが下方へと流下して冷媒検知センサが配設されている予め特定されたポイントに冷媒検知センサが検知可能な濃度で分布し、滞留するに至った時点で冷媒検知センサにより冷媒漏れを検知することができる。従って、微量の冷媒漏れを初期段階において少なくとも１個の冷媒検知センサにより検知することが可能となり、冷媒漏れの早期発見、早期処置によって冷媒の大量放出を防止することができるとともに、再充填時の冷媒量を低減することができる。また、冷媒検知センサの設置個数を最小限化することができるため、構成の簡素化、コスト低減を図ることができる。更に、蒸発器および凝縮器がシェルアンドチューブ型の熱交換器とされたターボ冷凍機では、蒸発器および凝縮器を互いに平行に配設し、その上部にターボ圧縮機およびモータを配置したレイアウトが典型的であり、該ターボ圧縮機およびモータの下方部位であって、蒸発器と凝縮器との間の空間領域を利用することにより、冷媒冷却配管系統および潤滑配管系統を配設し、各配管系統に設けられている複数の継手群をその空間領域内の集中配置領域に集中的に配置することができるため、複数の継手群の集中配置領域の下方の予め特定されたポイントに配設されている冷媒検知センサに対して、各継手群等から漏洩した微量の冷媒を拡散させずに効果的に誘導でき、１個の冷媒検知センサで確実に微量冷媒漏れを検知することができる。

さらに、本発明のターボ冷凍機は、上記のターボ冷凍機において、前記冷媒冷却配管系統には、少なくとも冷凍サイクルを構成している凝縮器の下流側から抽出した冷媒を前記モータおよびオイルクーラ等を経由して前記凝縮器よりも低い圧力側に戻す冷媒冷却配管系統が含まれていることを特徴とする。

本発明によれば、冷媒冷却配管系統に、少なくとも冷凍サイクルを構成している凝縮器の下流側から抽出した冷媒をモータおよびオイルクーラ等を経由して凝縮器よりも低い圧力側に戻す冷媒冷却配管系統が含まれているため、モータあるいはオイルクーラ等に凝縮器の下流側から抽出された冷却用の冷媒を循環する冷媒冷却配管系統に設けられている配管継手やストレーナ、フィルタ等の交換部品の継手群等から、微量の冷媒漏れが発生した場合、その冷媒が下方に流下して冷媒検知センサが配設されている予め特定されたポイントに冷媒検知センサが検知可能な濃度で分布し、滞留するに至った時点で該冷媒検知センサにより冷媒漏れを検知することができる。従って、モータ、オイルクーラ等の冷媒冷却配管系統からの微量冷媒漏れを初期段階で検知し、早期発見、早期処置によって冷媒の大量放出を防止することができる。

さらに、本発明のターボ冷凍機は、上述のいずれかのターボ冷凍機において、前記潤滑配管系統には、少なくとも油タンクから油ポンプ、前記オイルクーラおよび前記ターボ圧縮機等を経由して前記油タンクに潤滑油を循環する潤滑配管系統および／または前記ターボ圧縮機および蒸発器等の油溜まりから潤滑油を前記油タンクに戻す潤滑配管系統が含まれていることを特徴とする。

本発明によれば、潤滑配管系統に、少なくとも油タンクから油ポンプ、オイルクーラおよびターボ圧縮機等を経由して油タンクに潤滑油を循環する潤滑配管系統および／またはターボ圧縮機および蒸発器等の油溜まりから潤滑油を油タンクに戻す潤滑配管系統が含まれているため、油タンク、油ポンプ、オイルクーラ、ターボ圧縮機、蒸発器等に接続されている潤滑油が循環する潤滑配管系統の配管継手やストレーナ、フィルタ等の交換部品の継手群等から、潤滑油中に溶解している冷媒の微量漏れが発生した場合、その冷媒が下方に流下して冷媒検知センサが配設されている予め特定されたポイントに冷媒検知センサが検知可能な濃度で分布し、滞留するに至った時点で冷媒検知センサにより冷媒漏れを検知することができる。従って、油タンク、油ポンプ、オイルクーラ、ターボ圧縮機、蒸発器等に接続されている潤滑配管系統からの微量冷媒漏れを初期段階で検知し、早期発見、早期処置によって冷媒の大量放出を防止することができる。

さらに、本発明のターボ冷凍機は、上述のいずれかのターボ冷凍機において、前記各配管系統および前記各交換部品は、前記集中配置領域において鉛直方向に配設されるとともに、各々の継手群も同一鉛直線上に配設され、前記各配管系統および前記各交換部品のいずれかが水平方向に配設される場合は、各々の継手群も同一水平線上に配設され、その継手群の下方に樋またはトレーを配設し、該樋またはトレーを介して前記特定ポイントに配設されている前記冷媒検知センサの位置まで、前記各継手群から漏洩した微量冷媒が誘導可能とされていることを特徴とする。

本発明によれば、各配管系統および各交換部品が、集中配置領域において鉛直方向に配設されるとともに、各々の継手群も同一鉛直線上に配設され、各配管系統および各交換部品のいずれかが水平方向に配設される場合は、各々の継手群も同一水平線上に配設され、その継手群の下方に樋またはトレーを配設し、該樋またはトレーを介して特定ポイントに配設されている冷媒検知センサの位置まで、各継手群から漏洩した微量冷媒が誘導可能とされているため、鉛直方向に配設されている各配管系統および各交換部品の継手群等から漏洩した冷媒は、そのまま配管系統および交換部品に沿って鉛直下方へと流下させることができ、一方、各配管系統および各交換部品の一部が止むを得ず水平方向に配設され、その継手群が水平方向に多少離れて配設されることがあっても、その下方に設けられている樋またはトレーを介して漏洩した冷媒を冷媒検知センサの設置位置まで誘導することができる。従って、水平方向に多少離れた位置の継手群で冷媒漏れが発生したとしても、その冷媒を冷媒検知センサの設置位置に誘導し、１個の冷媒検知センサで確実に微量冷媒漏れを検知することができる。

さらに、本発明のターボ冷凍機は、上記のターボ冷凍機において、前記トレーの少なくとも１つは、前記ターボ圧縮機および前記モータ、該ターボ圧縮機およびモータに接続される前記各配管系統に設けられている前記配管継手群の一部並びに前記各配管系統に設けられている前記各交換部品の継手群の一部の下方を覆う大きさとされ、該トレーにより直接または他の継手群の下方に設けられている前記樋またはトレーを介して、前記冷媒検知センサの設置位置まで前記各継手群等から漏洩した微量冷媒が誘導可能とされていることを特徴とする。

本発明によれば、トレーの少なくとも１つが、ターボ圧縮機およびモータ、該ターボ圧縮機およびモータに接続される各配管系統に設けられている配管継手群の一部並びに各配管系統に設けられている各交換部品の継手群の一部の下方を覆う大きさとされ、該トレーにより直接または他の継手群の下方に設けられている樋またはトレーを介して、冷媒検知センサの設置位置まで各継手群等から漏洩した微量冷媒が誘導可能とされているため、ターボ圧縮機およびモータ等のように、複数の冷媒冷却配管系統および潤滑配管系統、各種交換部品並びに継手群が付属されているものにおいては、それらの下方部位を覆う大きさとされたトレーを配設しておくことによって、いずれの位置で冷媒漏れが発生したとしても、その冷媒をトレーにより集め、直接あるいは他の樋またはトレーを介して冷媒検知センサの設置位置まで誘導することができる。従って、付属する配管系統や交換部品および配管継手群等が多く、冷媒漏れのリスクが高くなる圧縮機やモータ等の機器周りでの微量冷媒漏れの検知精度を向上し、その早期発見、早期処置によって冷媒の大量放出を防止することができる。

本発明によると、冷媒冷却配管系統および潤滑配管系統の配管継手や各種交換部品の継手等から、いわゆるカニ泡程度の微量の冷媒漏れが発生した場合でも、それが下方へと流下して冷媒検知センサが配設されている予め特定されたポイントに冷媒検知センサが検知可能な濃度で分布し、滞留するに至った時点で冷媒検知センサにより冷媒漏れを検知することができるため、微量の冷媒漏れを初期段階において少なくとも１個の冷媒検知センサにより検知することが可能となり、冷媒漏れの早期発見、早期処置により冷媒の大量放出を防止することができるとともに、再充填時の冷媒量を低減することができる。また、冷媒検知センサの設置個数を最小限化することができるため、構成の簡素化、コスト低減を図ることができる。更に、蒸発器および凝縮器がシェルアンドチューブ型の熱交換器とされたターボ冷凍機では、蒸発器および凝縮器を互いに平行に配設し、その上部にターボ圧縮機およびモータを配置したレイアウトが典型的であり、該ターボ圧縮機およびモータの下方部位であって、蒸発器と凝縮器との間の空間領域を利用することにより、冷媒冷却配管系統および潤滑配管系統を配設し、各配管系統に設けられている複数の継手群をその空間領域内の集中配置領域に集中的に配置することができるため、複数の継手群の集中配置領域の下方の予め特定されたポイントに配設されている冷媒検知センサに対して、各継手群等から漏洩した微量の冷媒を拡散させずに効果的に誘導でき、１個の冷媒検知センサで確実に微量冷媒漏れを検知することができる。

本発明の第１実施形態に係るターボ冷凍機の冷凍サイクル図である。図１に示すターボ冷凍機の一部機器を省略した状態の外観斜視図である。本発明の第２実施形態にターボ冷凍機の外観斜視図である。図３に示すターボ冷凍機の背面側をその右上方から見た状態の外観斜視図である。図３に示すターボ冷凍機の左側面側をその右上方から見た状態の外観斜視図である。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１および図２を用いて説明する。
図１には、本実施形態に係るターボ冷凍機１の冷凍サイクルが示され、図２には、そのターボ冷凍機の一部機器を省略した状態の外観斜視図が示されている。
ターボ冷凍機１は、ターボ圧縮機２、該ターボ圧縮機２を駆動する電動モータ（単にモータと称する場合もある。）３、凝縮器４、高段側膨張弁５、エコノマイザ６、低段側膨張弁７、蒸発器８等を備え、これらの機器間を冷媒配管９により接続し、閉サイクルの冷凍サイクル１０を構成している。

ターボ圧縮機２および電動モータ３は、ハウジング同士が一体に結合された密閉構造の電動圧縮機とされており、本実施形態では、ターボ圧縮機２が２段圧縮機、モータ３がインバータ駆動の電動モータとされ、該モータ３の出力軸とターボ圧縮機２の回転軸とが増速歯車を介して結合されることにより、ターボ圧縮機２が駆動可能とされている。凝縮器４は、シェルアンドチューブ型の熱交換器とされており、冷却塔で冷却された冷却水が多数のチューブ内を循環することによりターボ圧縮機２からの高圧冷媒ガスを冷却し、該冷媒を凝縮液化するものである。

エコノマイザ６は、気液分離方式または中間冷却方式のいずれかとされる。気液分離方式の場合、高段側膨張弁５で中間圧に減圧された冷媒を気液分離器で気液分離し、そのガス冷媒を、インジェクション回路１１を介して２段ターボ圧縮機２の１段目と２段目間の中間圧ガス中に注入する構成とされる。一方、中間冷却方式の場合、中間冷却器で主回路側を流れる冷媒と分岐回路側を流れる中間圧に減圧された冷媒とを熱交換させ、そこで蒸発した分岐回路側のガス冷媒を、インジェクション回路１１を介して２段ターボ圧縮機２の１段目と２段目間の中間圧ガス中に注入する構成とされることで、公知のエコノマイザ回路が構成されている。

蒸発器８は、シェルアンドチューブ型の熱交換器とされており、負荷側から帰還する冷水と低段側膨張弁７で減圧された低圧冷媒とを熱交換させ、冷水を所定温度に冷却して負荷側に送出するものである。ターボ圧縮機２は、この蒸発器８で蒸発した低圧冷媒ガスを吸込み、再び高圧の冷媒ガスに２段圧縮して凝縮器４に吐出するものであり、ターボ冷凍機１は、このサイクルを繰り返すことによって、蒸発器８で冷水を製造するように構成されている。

上記ターボ冷凍機１において、凝縮器４で凝縮された冷媒の一部を図示省略の減圧手段を介して電動モータ３およびオイルクーラ１２に導入し、この冷媒を蒸発させて電動モータ３および潤滑油を冷却した後、蒸発した低圧冷媒ガスを蒸発器８内に導入して冷凍サイクル１０に戻す冷媒冷却配管系統１３，１４，１５，１６が、破線で示されるように、凝縮器４、電動モータ３、オイルクーラ１２および蒸発器８間に接続されている。

また、ターボ圧縮機２に対しては、油タンク１７から油ポンプ１８および潤滑配管系統１９，２０を介してオイルクーラ１２で冷却された潤滑油が循環可能とされており、ターボ圧縮機２の回転軸の軸受等の所要潤滑部位が、油ポンプ１８によって循環される潤滑油により強制潤滑されるように構成されている。更に、ターボ圧縮機２のハウジングの油溜まりと油タンク１７との間、および蒸発器８の油溜まりと油タンク１７との間には、各々の油溜まりに溜まった潤滑油を油タンク１７に戻すための潤滑配管系統２１，２２が設けられている。

上記冷媒冷却配管系統１３ないし１６および潤滑配管系統１９ないし２２、並びに冷媒冷却配管系統１３に設けられている配管継手群２３、冷媒冷却配管系統１６に設けられている配管継手群２４、潤滑配管系統２１に設けられている配管継手群２５、潤滑配管系統２２に設けられている配管継手群２６、潤滑配管系統１９に設けられているフィルタ（交換部品）２７およびその継手群２８等は、図２に示されるように、互いに平行に配設されている凝縮器４および蒸発器８（ただし、蒸発器８の図示手前側に配設されている凝縮器４は、図示省略されている。）の上方部に設置されているターボ圧縮機２および電動モータ３の下方部位であって、凝縮器４と蒸発器８との間の空間領域２９を利用して配設されており、特に、その中の継手群２３ないし２８は、空間領域２９内の長手方向の一端側の集中配置領域３０に寄せて集中的に配置されている。

これらの冷媒冷却配管系統１３ないし１６および潤滑配管系統１９ないし２２、並びに配管継手群２３，２４，２５，２６、交換部品２７の継手群２８等は、出来る限り鉛直方向に配設するようにし、止むを得ず鉛直方向に配設することができない場合については、水平方向に配設するとともに、それぞれの配管継手群、交換部品の継手群等も同一水平線上に配設し、その継手群の下方に必要に応じて樋３１を配設することにより、水平方向への広がりを可及的に小さくした集中配置領域３０内に、各継手群２３ないし２８を集中的に配置しているのと同等の効果が得られるようにしている。

一般に、ターボ冷凍機１において使用されている冷媒は、Ｒ１３４ａ、Ｒ２４５ｆａ等であり、この冷媒は空気よりも比重が重い。このため、上記した冷媒冷却配管系統１３ないし１６や潤滑配管系統１９ないし２２に設けられている配管継手やその配管中に設けられているストレーナ、フィルタ、圧力センサ等の交換部品の継手等のパッキンやＯリング等の劣化、不具合等により微量の冷媒漏れが発生した場合、漏洩した冷媒は、漏洩箇所から鉛直下方へ下方へと流下することになる。従って、微量の冷媒漏れ、例えば５ｃｍ^３／ｍｉｎ程度の漏れが発生した場合を想定し、その流動解析を実施することにより、継続的に流出して下方に流下した冷媒の濃度分布から、冷媒検知センサが検知可能な濃度の冷媒が滞留するポイントを事前に明らかにすることができる。

本実施形態においては、ターボ圧縮機２およびそれを駆動するモータ３に接続される冷媒冷却配管系統１３ないし１６および潤滑配管系統１９ないし２２に設けられている配管継手群２３ないし２６、並びにそれらの配管系統に設けられている各種交換部品２７の継手群２８等を、上記したように集中配置領域３０内に集中的に配置し、それら継手群２３ないし２８の集中配置領域３０の下方であって、各継手群２３ないし２８から漏洩した微量冷媒が流下して高濃度で分布し、滞留する予め特定された部位、すなわち上記の流動解析によって特定されたポイントに、１個の冷媒検知センサ３２を配設することにより、最小個数の冷媒検知センサ３２で冷媒の微量漏れを早期段階で検知可能な構成としている。

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
ハウジング同士が一体に結合され、密閉構造とされているターボ圧縮機２および電動モータ３には、それぞれを冷却および潤滑するため、冷媒冷却配管系統１３ないし１６および潤滑配管系統１９ないし２２が接続されており、これらの配管系統を介してターボ圧縮機２および電動モータ３に潤滑油および冷却用の冷媒が循環され、その潤滑油および冷媒を介してターボ圧縮機２の回転軸を支持する軸受等の冷却および潤滑、モータ３の固定子および回転子等の冷却が行われる。

これらの冷媒冷却配管系統１３ないし１６および潤滑配管系統１９ないし２２には、図２に示されるように、多数の配管継手群２３ないし２６およびフィルタ、ストレーナ、圧力センサ等の各種交換部品２７の継手群２８等が設けられており、その継手群２３ないし２８等に使用されているパッキンやＯリング等の劣化や不具合、あるいは各配管系統や継手群に他の物品が接触すること等が原因で、当該配管系統や継手群から冷媒漏れが発生することがある。この漏洩冷媒は、空気よりも比重が重いことから、漏洩箇所より下方に向って流下する。

しかるに、本実施形態においては、冷媒冷却配管系統１３ないし１６および潤滑配管系統１９ないし２２に設けられている配管継手群２３ないし２６、並びにそれらの配管系統に設けられている各種交換部品２７の継手群２８等を、ターボ圧縮機２およびモータ３の下方部位であって、凝縮器４と蒸発器８との間の空間領域２９内の一端側の集中配置領域３０に集中的に配置し、その継手群２３ないし２８の集中配置領域３０の下方であって、各継手群２３ないし２８から漏洩した微量冷媒が流下して高濃度で分布し、滞留する予め流動解析によって特定されたポイントに対して、漏洩冷媒を検知する冷媒検知センサ３２を配設している。

このため、冷媒冷却配管系統１３ないし１６および潤滑配管系統１９ないし２２の配管継手群２３ないし２６や交換部品２７の継手群２８等から、いわゆるカニ泡程度の微量の冷媒漏れが発生した場合であっても、その冷媒が漏洩箇所から下方へと流下して冷媒検知センサ３２が配設されている予め特定されたポイントに、冷媒検知センサ３２が検知可能な濃度で分布し、滞留するに至った時点において、冷媒検知センサ３２によりその冷媒漏れを検知することができる。

従って、例えば５ｃｍ^３／ｍｉｎ程度の微量の冷媒漏れであっても、それを初期の段階において、１個の冷媒検知センサ３２により検知することが可能となり、冷媒漏れの早期発見および早期処置によってターボ冷凍機１からの冷媒の大量放出を防止することができるとともに、冷媒を再充填する際の冷媒量を低減することができる。また、冷媒検知センサ３２の設置個数を最小限化することができるため、構成の簡素化、コスト低減を図ることができる。

また、上記冷媒冷却配管系統１３ないし１６には、少なくとも冷凍サイクル１０を構成している凝縮器４の下流側から抽出した冷媒をモータ３およびオイルクーラ１２等を経由して冷凍サイクル１０の凝縮器４よりも低い圧力側に戻す冷媒冷却配管系統１３ないし１６が含まれており、これらモータ３あるいはオイルクーラ１２等に凝縮器４の下流側から抽出された冷却用の冷媒を循環する冷媒冷却配管系統１３ないし１６に設けられている配管継手群２３，２４や図示省略のストレーナ、フィルタ等の交換部品の継手等から、微量の冷媒漏れが発生した場合、その冷媒が下方に流下して冷媒検知センサ３２が配設されている予め特定されたポイントに冷媒検知センサ３２が検知可能な濃度で分布し、滞留するに至った時点で該冷媒検知センサ３２により冷媒漏れを検知することができる。従って、モータ３、オイルクーラ１２等の冷媒冷却配管系統１３ないし１６からの微量冷媒漏れを初期段階で検知し、早期発見、早期処置によって冷媒の大量放出を防止することができる。

さらに、上記潤滑配管系統１９ないし２２には、少なくとも油タンク１７から油ポンプ１８、オイルクーラ１２およびターボ圧縮機２等を経由して油タンク１７に潤滑油を循環する潤滑配管系統１９，２０および／またはターボ圧縮機２および蒸発器８等の油溜まりから潤滑油を油タンク１７に戻す潤滑配管系統１３ないし１６が含まれており、これらの油タンク１７、油ポンプ１８、オイルクーラ１２、ターボ圧縮機２、蒸発器８等に接続されている潤滑油が循環する潤滑配管系統１９ないし２２の配管継手群２５，２６やストレーナ、フィルタ等の交換部品２７の継手群２８等から、潤滑油中に溶解している冷媒の微量漏れが発生した場合、その冷媒が下方に流下して冷媒検知センサ３２が配設されている予め特定されたポイントに冷媒検知センサ３２が検知可能な濃度で分布し、滞留するに至った時点で該冷媒検知センサ３２により冷媒漏れを検知することができる。従って、油タンク１７、油ポンプ１８、オイルクーラ１２、ターボ圧縮機２、蒸発器８等に接続されている潤滑配管系統１９ないし２２からの微量冷媒漏れを初期段階で検知し、早期発見、早期処置によって冷媒の大量放出を防止することができる。

また、上記冷媒冷却配管系統１３ないし１６および潤滑配管系統１９ないし２２を、一体をなすターボ圧縮機２およびモータ３の下方部位であって、互いに平行に配設されている蒸発器８と凝縮器４との間の空間領域２９に配設し、各配管系統１３ないし１６および１９ないし２２に設けられている継手群２３ないし２８を、該空間領域２９内の集中配置領域３０に集中的に配置している。

このように蒸発器８および凝縮器４がシェルアンドチューブ型の熱交換器とされたターボ冷凍機１では、蒸発器８および凝縮器４を互いに平行に配設し、その上部に一体化されたターボ圧縮機２およびモータ３を配置したレイアウトが典型的であり、そのターボ圧縮機２およびモータ３の下方部位であって、蒸発器８と凝縮器４との間の空間領域２９を利用することにより、冷媒冷却配管系統１３ないし１６および潤滑配管系統１９ないし２２を配設し、これらの配管系統に設けられている複数の継手群２３ないし２８をその空間領域２９内の集中配置領域３０に集中的に配置できる。従って、複数の継手群２３ないし２８の集中配置領域３０の下方の予め特定されたポイントに配設されている冷媒検知センサ３２に対して、各継手群２３ないし２８等から漏洩した微量の冷媒を拡散させずに効果的に誘導でき、１個の冷媒検知センサ３２で確実に微量冷媒漏れを検知することができる。

さらに、本実施形態においては、各配管系統１３ないし１６、１９ないし２２および各交換部品２７等が、集中配置領域３０において鉛直方向に配設されるとともに、各々の継手群２３ないし２８も同一鉛直線上に配設され、各配管系統１３ないし１６、１９ないし２２および各交換部品２７のいずれかが水平方向に配設される場合は、各々の継手群２３ないし２８も同一水平線上に配設され、その継手群２３の下方に必要に応じて樋３１またはトレーを配設し、該樋３１またはトレーを介して特定ポイントに配設されている冷媒検知センサ３２の位置まで、各継手群２３ないし２８から漏洩した微量冷媒を誘導するようにしている。

このため、鉛直方向に配設されている各配管系統１３ないし１６、１９ないし２２および各交換部品２７の継手群２３ないし２８等から漏洩した冷媒は、そのまま配管系統１３ないし１６、１９ないし２２および交換部品２７に沿って鉛直下方へと流下させることができ、一方、各配管系統１３ないし１６、１９ないし２２および各交換部品２７の一部が止むを得ず水平方向に配設され、その継手群２３ないし２８が水平方向に多少離れて配設されることがあっても、その下方に設けられている樋３１またはトレーを介して漏洩した冷媒を冷媒検知センサ３２の設置位置まで誘導することができる。従って、水平方向に多少離れた位置の継手群２３ないし２８で冷媒漏れが発生したとしても、その冷媒を冷媒検知センサ３２の設置位置に誘導し、１個の冷媒検知センサ３２で確実に微量冷媒漏れを検知することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図３ないし図５を用いて説明する。
本実施形態は、ターボヒートポンプの例であり、上記した第１実施形態に対して、凝縮器４および蒸発器８を角型のプレート式熱交換器とし、その周囲にエコノマイザ６、油タンク１７、油分離器３３等を配置するとともに、上部に一体化された密閉構造のターボ圧縮機２およびモータ３、オイルクーラ１２等を配置したレイアウト構成としている点が異なるが、冷凍サイクル１０の構成や冷媒冷却配管系統１３ないし１６および潤滑配管系統１９ないし２２を備えた基本構成については第１実施形態と同様であるので、ここでは、主に相違点について説明する。

凝縮器４および蒸発器８の上方部位に配置されている互いに一体化されたターボ圧縮機２およびモータ３には、第１実施形態と同様、冷媒冷却配管系統１３ないし１６および潤滑配管系統１９ないし２２が接続されている。このターボ圧縮機２およびモータ３と、該ターボ圧縮機２およびモータ３に接続されている冷媒冷却配管系統１３ないし１６および潤滑配管系統１９ないし２２の一部、並びにこれらの配管系統に設けられている配管継手群２３ないし２６および各種交換部品２７の継手群２８の一部の下方部位に、その下方部位を覆うように幅広のトレー３４が特定の方向に傾斜配置されている。

このトレー３４は、その上方部に配設されている機器や配管系統の継手群等から冷媒が漏れた場合、その漏洩箇所から下方に流下する冷媒を受け、破線矢印に示すように、予め特定されている傾斜方向に沿って誘導し、更に下方へと導くためのものである。また、トレー３４が設置されている位置の下方部においては、冷媒冷却配管系統１３ないし１６および潤滑配管系統１９ないし２２、あるいはその他の配管系統に設けられている配管継手群を一側に集め、その下方部位に必要に応じて樋状のトレー３５，３６、３７，３８を配設するとともに、トレー３４およびトレー３５，３６，３７，３８等により誘導され、下方に流下してきた冷媒を、最下方位置に幅方向の全幅に亘り配設されているトレー３９において合流できるようにしている。

なお、上記した他の配管系統としては、例えばエコノマイザ６に接続される配管系統等が挙げられ、該配管系統に設けられている配管継手群の下方部位にトレー３８を配設している。トレー３９には、上方から直接または上記トレー３４ないし３８を介して破線矢印で示すように流下してきた冷媒が合流するポイントが予め設定されており、その合流ポイントに対して冷媒検知センサ３２が配設されている。従って、合流ポイントでの冷媒の濃度が冷媒検知センサ３２により検知可能な濃度に達したとき、冷媒の漏洩が検知可能とされている。

従って、本実施形態においても、第１実施形態と同様、微量の冷媒漏れを初期段階において、最小個数の冷媒検知センサ３２により検知することが可能となり、冷媒漏れの早期発見および早期処置によってターボ冷凍機１からの冷媒の大量放出を防止することができるとともに、冷媒を再充填する際の冷媒量を低減することができる。また、冷媒検知センサ３２の設置個数を最小限化することができるため、構成の簡素化、コスト低減を図ることができる等の効果を得ることができる。

特に、本実施形態では、トレー３４が、ターボ圧縮機２およびモータ３、これらターボ圧縮機２およびモータ３に接続される各配管系統１３ないし１６および１９ないし２２に設けられている配管継手群２３ないし２６の一部、並びに同配管系統に設けられている各交換部品２７の継手群２８の一部の下方を覆う大きさとされ、該トレー３４を介して直接または他の継手群の下方に設けられている樋またはトレー３５ないし３９を介して、冷媒検知センサ３２の設置位置まで、各継手群２３ないし２８等から漏洩した微量冷媒が誘導可能とされているため、ターボ圧縮機２およびモータ３等のように、複数の冷媒冷却配管系統１３ないし１６および潤滑配管系統１９ないし２２、各種交換部品２７並びに継手群２３ないし２８が付属されているものにおいては、それらの下方部位を覆う大きさとされたトレー３４を配設しておくことにより、いずれの位置で冷媒漏れが発生したとしても、その冷媒をトレー３４により集め、直接あるいは他の樋またはトレー３５ないし３９を介して冷媒検知センサ３２の設置位置まで誘導することができる。

従って、付属する配管系統１３ないし１６および１９ないし２２や交換部品２７、継手群２３ないし２８が多く、冷媒漏れのリスクが高くなるターボ圧縮機２やモータ２等の機器周りでの微量冷媒漏れの検知精度を向上し、その早期発見、早期処置によって冷媒の大量放出を防止することができる。

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、冷媒冷却配管系統１３ないし１６および潤滑配管系統１９ないし２２に設けられている配管継手群や交換部品の継手群からの冷媒漏れを検知するようにしているが、メインの冷凍サイクル１０において、配管継手群を介して接続されている配管系統があれば、その配管系統の配管継手群からの冷媒漏れを同様に検知できるようにしてもよい。

１ターボ冷凍機
２ターボ圧縮機
３電動モータ（モータ）
４凝縮器
８蒸発器
１０冷凍サイクル
１２オイルクーラ
１３，１４，１５，１６冷媒冷却配管系統
１７油タンク
１８油ポンプ
１９，２０，２１，２２潤滑配管系統
２３，２４，２５，２６配管継手群
２７交換部品
２８交換部品の継手群
２９空間領域
３０集中配置領域
３１樋
３２冷媒検知センサ
３４，３５，３６，３７，３８，３９トレー

Claims

ターボ圧縮機およびその駆動用モータに接続される冷媒冷却配管系統および潤滑配管系統に設けられている配管継手群、並びに各配管系統に設けられている各種交換部品の継手群を備え、
前記冷媒冷却配管系統および前記潤滑配管系統は、前記ターボ圧縮機および前記モータの下方部位であって、互いに平行に配設されている蒸発器と凝縮器との間の空間領域に配設され、
前記各配管系統に設けられている前記配管継手群並びに各配管系統に設けられている前記各種交換部品の前記継手群は、前記空間領域内の予め設定された集中配置領域に集中的に配置され、
前記各継手群の前記集中配置領域の下方であって、前記各継手群から漏洩した微量冷媒が流下して高濃度で分布し、滞留する予め特定されたポイントに、少なくとも１個の冷媒検知センサが配設され、冷媒の微量漏れが検知可能とされていることを特徴とするターボ冷凍機。
前記冷媒冷却配管系統には、少なくとも冷凍サイクルを構成している凝縮器の下流側から抽出した冷媒を前記モータおよびオイルクーラ等を経由して前記凝縮器よりも低い圧力側に戻す冷媒冷却配管系統が含まれていることを特徴とする請求項１に記載のターボ冷凍機。
前記潤滑配管系統には、少なくとも油タンクから油ポンプ、前記オイルクーラおよび前記ターボ圧縮機等を経由して前記油タンクに潤滑油を循環する潤滑配管系統および／または前記ターボ圧縮機および蒸発器等の油溜まりから潤滑油を前記油タンクに戻す潤滑配管系統が含まれていることを特徴とする請求項１または２に記載のターボ冷凍機。
前記各配管系統および前記各交換部品は、前記集中配置領域において鉛直方向に配設されるとともに、各々の継手群も同一鉛直線上に配設され、前記各配管系統および前記各交換部品のいずれかが水平方向に配設される場合は、各々の継手群も同一水平線上に配設され、その継手群の下方に樋またはトレーを配設し、該樋またはトレーを介して前記特定ポイントに配設されている前記冷媒検知センサの位置まで、前記各継手群から漏洩した微量冷媒が誘導可能とされていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のターボ冷凍機。
前記トレーの少なくとも１つは、前記ターボ圧縮機および前記モータ、該ターボ圧縮機およびモータに接続される前記各配管系統に設けられている前記配管継手群の一部並びに前記各配管系統に設けられている前記各交換部品の継手群の一部の下方を覆う大きさとされ、該トレーにより直接または他の継手群の下方に設けられている前記樋またはトレーを介して、前記冷媒検知センサの設置位置まで前記各継手群等から漏洩した微量冷媒が誘導可能とされていることを特徴とする請求項４に記載のターボ冷凍機。