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発明の名称 吸収冷凍機の安全装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−19653
公開日 平成7年(1995)1月20日
出願番号 特願平5−184358
出願日 平成5年(1993)6月29日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】秋元 輝雄
発明者 野村 和雄 / 加藤 具彦
要約 目的
可燃性冷媒(アンモニアなど)を使用する吸収冷凍機において、冷媒が大気中に拡散するのを防止する。

構成
冷水熱交換器3・温水熱交換器4・吸収器5・冷媒蒸気発生器6などのアンモニア循環部を気密に囲う密閉容器10と、外気をこの密閉容器10内に取り込む逆流防止蓋11a付きの吸気口11と、この密閉容器10内に設置したアンモニア検知手段14と、冷媒蒸気発生器6を加熱するバーナ7に密閉容器10内の気体を供給する容器内気体供給路12と、アンモニア検知手段14が所定濃度以上のアンモニアを検知したとき、バーナ7の燃焼量を絞る制御器15とからなる吸収冷凍機の安全装置。
特許請求の範囲
【請求項1】 アンモニアなどの可燃性冷媒を使用する吸収冷凍機の、室内熱交換器と室外熱交換器を除く、冷水熱交換器、温水熱交換器、吸収器、冷媒蒸気発生器などの冷媒循環部を気密に囲う密閉容器と、外気をこの密閉容器内に取り込む逆流防止手段付き吸気口と、この密閉容器内に設置した冷媒検知手段と、前記冷媒蒸気発生器を加熱するバーナに前記密閉容器内の気体を供給する容器内気体供給路と、前記冷媒検知手段が所定濃度以上の冷媒を検知したとき、前記バーナの燃焼量を絞る制御器と、から構成することを特徴とする吸収冷凍機の安全装置。
【請求項2】 アンモニアなどの可燃性冷媒を使用する吸収冷凍機の、室内熱交換器と室外熱交換器を除く、冷水熱交換器、温水熱交換器、吸収器、冷媒蒸気発生器などの冷媒循環部を気密に囲う密閉容器と、外気をこの密閉容器内に取り込む逆流防止手段付き吸気口と、この密閉容器内に設置した冷媒検知手段と、前記冷媒蒸気発生器を加熱するバーナに、前記密閉容器内の気体を供給する容器内気体供給路と、外気を供給する外気供給路と、前記冷媒検知手段が所定濃度以上の冷媒を検知したとき、前記バーナへの燃焼用酸素の供給を前記外気供給路から前記容器内気体供給路へ切り換えると共に、前記バーナの燃焼量を制御することの可能な制御器と、から構成することを特徴とする吸収冷凍機の安全装置。
【請求項3】 アンモニアなどの可燃性冷媒を使用する吸収冷凍機の、室内熱交換器と室外熱交換器を除く、冷水熱交換器、温水熱交換器、吸収器、冷媒蒸気発生器などの冷媒循環部を気密に囲う密閉容器と、外気をこの密閉容器内に取り込む逆流防止手段付き吸気口と、この密閉容器内に設置した冷媒検知手段と、前記冷媒蒸気発生器を加熱するバーナに、前記密閉容器内の気体を供給する容器内気体供給路と、外気を供給する外気供給路と、前記冷媒検知手段が所定濃度以上の冷媒を検知したとき、前記バーナへの燃焼用酸素の供給を前記外気供給路に加えて前記容器内気体供給路からも開始させると共に、前記バーナの燃焼量を制御することの可能な制御器と、から構成することを特徴とする吸収冷凍機の安全装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、可燃性を有するアンモニアなどを冷媒として使用する吸収冷凍機の安全装置に関する。
【0002】
【従来の技術】アンモニアを冷媒として使用する吸収式冷凍機は、従来から各方面で広範に使用されているが、近年ではフロンに代替するものとして注目され、現在も各種の研究がなされている。
【0003】しかし、アンモニアはその強い毒性と可燃性から、周知のように大気への漏洩は厳しく制限されており、使用に際しては常に高い安全性が要求されるが、従来のアンモニア吸収冷凍機においては、室内熱交換器と室外熱交換器とを除く、冷水熱交換器・温水熱交換器・吸収器・冷媒蒸気発生器などのアンモニア循環機器部を単に薄い鉄板などで気密に囲ったり、配管部や熱交換器からの漏洩を防止するために厳重な漏洩検査を繰り返し実施したり、あるいは冷凍システム全体を別棟に設置するなどの消極的対策が取られているに過ぎなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、従来の安全対策では何れも可燃性冷媒の大気中への漏洩を完全には防止することができなかったので、この点の解決が課題となっていた。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した従来技術の課題を解決するためになされたもので、アンモニアなどの可燃性冷媒を使用する吸収冷凍機の、室内熱交換器と室外熱交換器を除く、冷水熱交換器、温水熱交換器、吸収器、冷媒蒸気発生器などの冷媒循環部を気密に囲う密閉容器と、外気をこの密閉容器内に取り込む逆流防止手段付き吸気口と、この密閉容器内に設置した冷媒検知手段と、前記冷媒蒸気発生器を加熱するバーナに前記密閉容器内の気体を供給する容器内気体供給路と、前記冷媒検知手段が所定濃度以上の冷媒を検知したとき、前記バーナの燃焼量を絞る制御器と、から構成することを特徴とする吸収冷凍機の安全装置と、【0006】アンモニアなどの可燃性冷媒を使用する吸収冷凍機の、室内熱交換器と室外熱交換器を除く、冷水熱交換器、温水熱交換器、吸収器、冷媒蒸気発生器などの冷媒循環部を気密に囲う密閉容器と、外気をこの密閉容器内に取り込む逆流防止手段付き吸気口と、この密閉容器内に設置した冷媒検知手段と、前記冷媒蒸気発生器を加熱するバーナに、前記密閉容器内の気体を供給する容器内気体供給路と、外気を供給する外気供給路と、前記冷媒検知手段が所定濃度以上の冷媒を検知したとき、前記バーナへの燃焼用酸素の供給を前記外気供給路から前記容器内気体供給路へ切り換えると共に、前記バーナの燃焼量を制御することの可能な制御器と、から構成することを特徴とする吸収冷凍機の安全装置と、【0007】アンモニアなどの可燃性冷媒を使用する吸収冷凍機の、室内熱交換器と室外熱交換器を除く、冷水熱交換器、温水熱交換器、吸収器、冷媒蒸気発生器などの冷媒循環部を気密に囲う密閉容器と、外気をこの密閉容器内に取り込む逆流防止手段付き吸気口と、この密閉容器内に設置した冷媒検知手段と、前記冷媒蒸気発生器を加熱するバーナに、前記密閉容器内の気体を供給する容器内気体供給路と、外気を供給する外気供給路と、前記冷媒検知手段が所定濃度以上の冷媒を検知したとき、前記バーナへの燃焼用酸素の供給を前記外気供給路に加えて前記容器内気体供給路からも開始させると共に、前記バーナの燃焼量を制御することの可能な制御器と、から構成することを特徴とする吸収冷凍機の安全装置と、を提供し、前記従来技術の課題を解決するものである。
【0008】
【作用】請求項1の場合;可燃性の冷媒が冷凍機から漏洩することがあっても、冷媒が循環する部分は密閉容器により気密に囲われているので、冷媒は大気中に直接漏れ出ることがない。そして、冷媒検知手段により密閉容器内の冷媒が所定濃度以上になったことが検知されると、バーナの燃焼量が絞られて冷媒蒸気の発生量が減少するので、冷媒の漏洩が減少し、既に密閉容器内に漏洩していた冷媒は容器内気体供給路を介してバーナに供給されて燃焼されることから、密閉容器内の冷媒は次第に減少する。
【0009】請求項2の場合;可燃性の冷媒が冷凍機から漏洩することがあっても、冷媒が循環する部分は密閉容器により気密に囲われているので、冷媒は大気中に直接漏れ出ることがない。そして、密閉容器内の漏洩冷媒濃度が所定以上になったことが冷媒検知手段により検知されると、バーナに供給する燃焼用酸素の経路が外気供給路から容器内気体供給路に切り換わるので、バーナの燃焼量を絞れば前記請求項1の場合と同様の作用効果によって密閉容器内の冷媒は次第に減少し、バーナの燃焼量を絞らなければ、冷凍運転を行いながら漏洩冷媒はバーナに供給されて燃焼されるため、この場合も密閉容器内の冷媒は次第に減少する。
【0010】請求項3の場合;可燃性の冷媒が冷凍機から漏洩することがあっても、冷媒が循環する部分は密閉容器により気密に囲われているので、冷媒は大気中に直接漏れ出ることがない。そして、密閉容器内の漏洩冷媒濃度が所定以上になったことが冷媒検知手段により検知されると、バーナへの燃焼用酸素の供給が外気供給路に加えて容器内気体供給路からも行われるようになるので、バーナの燃焼を絞れば前記請求項1の場合と同様の作用効果によって密閉容器内の冷媒は次第に減少し、バーナの燃焼量を絞らなければ、冷凍運転を行いながら漏洩冷媒はバーナに供給されて燃焼されるため、この場合も密閉容器内の冷媒は次第に減少する。
【0011】
【実施例】
(実施例1)以下、図1・図2に基づいて本発明の第1の実施例を詳細に説明する。
【0012】図1において、10は室内熱交換器1・室外熱交換器2・冷水熱交換器3・温水熱交換器4・吸収器5・冷媒蒸気発生器6などを配管接続して構成する、それ自体は従来周知のアンモニア吸収冷凍機のアンモニア循環部、すなわち室内熱交換器1・室外熱交換器2を除く、冷水熱交換器3・温水熱交換器4・吸収器5・冷媒蒸気発生器6・八方弁V1・減圧弁V2・V3・均圧弁V4・V5・ポンプP1・P2・P3などを気密状態に収納している密閉容器である。
【0013】11は逆流防止蓋11aを備えて密閉容器10の底部側に設置した、周囲の空気、すなわち外気を密閉容器10内に取り込むための吸気口、12は密閉容器10内の気体を冷媒蒸気発生器6の加熱手段としてのバーナ7に、燃焼用の酸素源として供給する容器内気体供給路であり、バーナ7を臨む一端に送風ファン12aを備え、途中に逆火防止スクリーン12bを備え、他端の吸気口13を密閉容器10内の高所に逆流防止蓋13aを備えて設けてある。7aはバーナ7にガスなどの所要の燃料を供給する燃料供給管であり、図示しない制御弁などによって供給量を制御し、火力が調節される。7bはバーナ7の燃焼室、7cは一端が燃焼室7bに接続され、他端の排気口7dが密閉容器10の外に設けられた排気筒である。
【0014】前記逆流防止蓋11aは吸気口11の密閉容器内開口端に図面左向きに、図示しないバネの弾発力などを用いて所定の力で押し付けられているので、密閉容器10内の気体が吸気口11を介して排気されることはない。しかし、送風ファン12aを起動して密閉容器10内の気体をバーナ7に供給すると、密閉容器10内の圧力が外気圧より低下するので、内外気圧差により図面右向きの力が作用し始め、この力がバネなどで付与している力を上回ると、図面右方向に移動して外気を密閉容器10内に流入させる機能を備えた蓋である。前記逆流防止蓋13aもこの逆流防止蓋11aと同様に機能する蓋であり、密閉容器10内の気体が容器内気体供給路12に流入することがあっても、容器内気体供給路12にある気体が密閉容器10に逆流することがないようになっている。
【0015】14は密閉容器10内の適宜の位置(密度の小さいアンモニアガスを検知するので高い位置が好ましい)に設置した、アンモニア検知センサである。
【0016】15は安全装置の制御器であり、前記アンモニア検知センサ14が所定濃度、例えば50ppm以上のアンモニアを検知したときに、この検出信号を受けて警報機16を動作させてアンモニアの漏洩を報知すると共に、燃料供給管7aからバーナ7に供給する燃料と、このバーナ7に燃焼用酸素源として容器内気体供給路12から供給する密閉容器10内の気体の供給量とを減らすことで、バーナ7の燃焼量すなわち火力を絞り、冷媒蒸気発生器6における冷媒蒸気の発生を抑えて冷凍機の冷凍サイクルを停止させる機能などを備えている。
【0017】以下、上記安全装置の具体的な動作の一例を図2に基づいて説明する。
【0018】ステップS1では、アンモニア検知センサ14によるアンモニア漏洩の有無を判定し、ここでアンモニアの漏洩が検知されると、ステップS2に進み、冷凍機が冷凍運転を行っているか否かを判定する。
【0019】冷凍運転を行っているときには、ステップS3に進んでバーナ7の火力を最低に絞って冷媒蒸気発生器6での冷媒蒸気の発生を抑え、続いてステップS4に移行してアンモニアが漏れていることを警報機16を動作させて警報を発する。
【0020】前記ステップS3の動作、すなわち冷媒蒸気が発生しない程度の弱い火力で燃えているバーナ7に、密閉容器10内の気体、すなわち漏洩したアンモニアガスを含む空気が燃焼用酸素源として少量づつ供給され続けるので、密閉容器10内に漏洩していたアンモニアは次第に減少する。
【0021】ステップS5では均圧弁V4・V5を開き、ステップS6ではステップS5の均圧弁開放から所定時間、例えば5分が経過するのを待ってステップS7に移行し、ポンプP3を停止して溶液の循環を停止させる。
【0022】前記ステップS3・S5・S7の一連の動作によって冷媒循環系の圧力が低下するので、アンモニアが漏洩する速度が減少する。
【0023】そして、ステップS8に移行してファンモータ(図示せず)や他のポンプP1・P2などの運転を停止し、冷凍サイクルを停止させる。
【0024】前記ステップS2の判定において冷凍運転が行われていないと判定されたときには、ステップS9・S10の順に移行し、パージ燃焼・警報発信を行う。
【0025】ステップS9におけるパージ燃焼は、ステップS3の項で説明したようにバーナ7を最小の火力で燃焼させることであり、これにより密閉容器10内に漏洩していたアンモニアが燃焼用酸素と共にバーナ7に供給されて燃焼される。
【0026】以上説明したように本発明の安全装置を備えたアンモニア吸収冷凍機においては、冷水熱交換器3・温水熱交換器4・吸収器5・冷媒蒸気発生器6・八方弁V1・減圧弁V2・V3・均圧弁V4・V5・ポンプP1・P2・P3などのアンモニア循環部に腐食や亀裂を生じてアンモニア冷媒が漏洩することがあっても、この部分は密閉容器10によって気密に囲われているので、冷媒循環系から漏洩したアンモニアが大気中に直接拡散することがない。
【0027】しかも、密閉容器10内に漏洩したアンモニアガスを、バーナ7に送って燃焼させるので、漏洩アンモニアの濃度は次第に低下する。そして、管理者は警報機16の動作を見てアンモニアの漏洩を知り、修理などの適宜の対策を早期に講じることが可能であるから、冷媒のアンモニアが大気中に拡散して人体などに害を与えたり、火災を引き起こすと云った危険を未然に防止することができる。
【0028】(実施例2)以下、図3に基づいて本発明の第2の実施例を説明する。なお、図1と同一の符号で示した部分は、図1において説明した部分と同一の機能を有する部分であるから、本発明の理解を妨げない範囲で説明は省略した。
【0029】17は密閉容器10の周囲の空気、すなわち外気をバーナ7に供給する外気供給路であり、切換用ダンパ17aを介して、前記実施例1で説明した構成の容器内気体供給路12の途中に連通可能な構成となっている。
【0030】このため、切換用ダンパ17aを操作することにより、バーナ7には、外気のみ、密閉容器10内の気体のみ、あるいは外気と密閉容器10内の気体とを適宜の比率で供給することが可能である。
【0031】上記構成の安全装置を備えた冷凍機においては、通常の冷凍運転ではバーナ7に燃焼用酸素源として、外気供給路17から外気を直接供給したり、あるいは容器内気体供給路12を介して密閉容器10内の気体を供給する。
【0032】そして、アンモニア検知センサ14が所定の濃度以上のアンモニアを検知すると、バーナ7の燃焼量を最小に絞ると共に、燃焼用酸素源としての気体を容器内気体供給路12からのみ供給するように切換用ダンパ17aを操作したり、【0033】バーナ7の燃焼量を絞ることなく、燃焼用酸素源としての気体を容器内気体供給路12からのみ供給するように切換用ダンパ17aを操作したり、あるいは、容器内気体供給路12と外気供給路17とから適宜の比率で供給するように切換用ダンパ17aを操作することも可能である。
【0034】バーナ7の燃焼量を最小に絞り、容器内気体供給路12からのみ燃焼用酸素源としての気体を供給すれば、実施例1と同様の作用効果が得られる。
【0035】一方、バーナ7の燃焼量を絞ることなく、容器内気体供給路12からのみ燃焼用酸素源としての気体を供給する制御を行えば、冷凍運転を中止することなく漏洩したアンモニアを燃焼して減少させることが可能である。しかし、このように冷凍運転を継続しながら密閉容器10内に漏洩したアンモニアを減少させることができるのは、アンモニアの漏洩速度が小さいときに限られので、この制御を所定時間、例えば20分間継続してもアンモニア検知センサ14が依然としてアンモニアの漏洩を検知しているときには、バーナ7の燃焼量を最小に絞る前記した制御に切り換えることが好ましい。
【0036】また、バーナ7の燃焼量を絞らず、外気供給路17と容器内気体供給路12の両方から燃焼用酸素源としての気体を供給する制御を行うことによっても、冷凍運転を中止することなく漏洩したアンモニアを燃焼して減少させることが可能である。しかし、この場合も冷凍運転を継続しながら密閉容器10内に漏洩したアンモニアを減少させることができるのは、アンモニアの漏洩速度が小さいときに限られので、所定時間が経過してもアンモニア検知センサ14が依然としてアンモニアの漏洩を検知しているときには、前記の制御と同様に、バーナ7の燃焼量を最小に絞る制御に切り換えることが好ましい。
【0037】なお、本発明は上記実施例に限定されるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【0038】また、上記実施例は何れもアンモニア吸収冷凍機の安全装置として説明したが、冷媒としてメタン、エタン、エチレン、プロパン、クロールメチル、ジメチルアミンなどを使用した吸収冷凍機であっても構わない。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように第1の発明は、アンモニアなどの可燃性冷媒を使用する吸収冷凍機の、室内熱交換器と室外熱交換器を除く、冷水熱交換器、温水熱交換器、吸収器、冷媒蒸気発生器などの冷媒循環部を気密に囲う密閉容器と、外気をこの密閉容器内に取り込む逆流防止手段付き吸気口と、この密閉容器内に設置した冷媒検知手段と、前記冷媒蒸気発生器を加熱するバーナに前記密閉容器内の気体を供給する容器内気体供給路と、前記冷媒検知手段が所定濃度以上の冷媒を検知したとき、前記バーナの燃焼量を絞る制御器と、から構成することを特徴とする吸収冷凍機の安全装置であり、【0040】第2の発明は密閉容器と、逆流防止手段付き吸気口と、冷媒検知手段と、容器内気体供給路と、外気供給路と、前記冷媒検知手段が所定濃度以上の冷媒を検知したとき、バーナへの燃焼用酸素の供給を前記外気供給路から前記容器内気体供給路へ切り換えると共に、前記バーナの燃焼量を制御することの可能な制御器と、から構成することを特徴とする吸収冷凍機の安全装置であり、【0041】第3の発明は密閉容器と、逆流防止手段付き吸気口と、冷媒検知手段と、容器内気体供給路と、外気供給路と、前記冷媒検知手段が所定濃度以上の冷媒を検知したとき、バーナへの燃焼用酸素の供給を前記外気供給路に加えて前記容器内気体供給路からも開始させると共に、前記バーナの燃焼量を制御することの可能な制御器と、から構成することを特徴とする吸収冷凍機の安全装置であるので、【0042】何れの安全装置においても、吸収器・冷媒蒸気発生器などの冷媒循環系に腐食や亀裂を生じても、冷媒循環系が密閉容器により気密に囲われているので、冷媒は大気中に直接漏れ出ることがないから、人体などに害を与えることがないし、火災が起こる危険もない。
【0043】さらに、第1の発明の安全装置においては冷媒検知手段により密閉容器内の冷媒が所定濃度以上になったことが検知されると、バーナの燃焼量が絞られて冷媒蒸気の発生量が減少するので、冷媒の漏洩速度が減少し、既に密閉容器内に漏洩していた冷媒は容器内気体供給路を介してバーナに供給されて燃焼されることから、密閉容器内の冷媒は次第に減少すると云った利点があり、【0044】また、第2・第3の発明の安全装置においては冷媒検知手段により密閉容器内の冷媒が所定濃度以上になったことが検知されると、密閉容器内の気体、すなわち漏洩冷媒を含有する空気がバーナに供給されて冷媒が燃焼されるので、バーナの燃焼量を絞れば前記第1の発明の場合と同様の作用効果によって密閉容器内の冷媒は次第に減少し、バーナの燃焼量を絞らなければ、冷凍運転を行いながら漏洩冷媒はバーナに供給されて燃焼されるため、この場合も密閉容器内の冷媒を次第に減少させることができると云った利点があるなど、顕著な効果を奏するものである。




 

 


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