JP2006026555A - アンモニアガスの除害システム - Google Patents

Abstract

【課題】 空気希釈されたアンモニアガスから成る混合気であっても、循環する処理水によって効率的に吸着でき、除害運転が能率的に行えるようにした新規なアンモニアガスの除害システムを提供する。
【解決手段】 本発明は、冷凍機ユニット２から漏洩した混合気を除害処理するにあたり、まず混合気をダクト２６によってケーシング２２からスクラバ３等の閉鎖空間に導き、この閉鎖空間において混合気を処理水に充分接触させて、混合気中のアンモニアガス成分を処理水に吸着させ、次いで、アンモニアガス成分を吸収した処理水には、炭酸ガスを供給し、アンモニア成分を中和することによってアンモニア濃度を下げた後、再度、この処理水を未処理の混合気と接触させ、処理水を循環使用できるようにしたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンモニアガスを無害化処理する手法に関するものであって、特にアンモニアを冷媒として適用した冷凍機ユニットから、突発的な災害や事故等に起因して漏洩する、あるいは長年の使用に伴い漏洩するアンモニア冷媒を効果的に吸収し、無害化する除害システムに係るものである。

近年、地球を取り巻くオゾン層の破壊や、地球温暖化現象を防ぐ目的から、各種の冷凍・空調設備に適用される冷媒が、特定フロンから指定・代替フロンへと移行され、フロンガスの大気中への排出が強く規制される現状にあり、このためアンモニア等の自然冷媒が見直されてきている。もとよりアンモニアは冷媒としての特性に優れているため、過去に冷媒として使用された実績もあるが、アンモニアガスそのものに強い刺激臭があり、また人が大量に吸い込んだ場合には有害になること等から、近年はあまり冷媒として使用されなかったが、前記理由で徐々に見直されてきている。

ところで、この種の冷凍・空調設備においては、例えば突発的な災害や事故等によって冷媒管に亀裂を生じた場合には、アンモニアが漏洩する可能性があるため、漏洩したアンモニアガスを無害化処理した後、大気中に放出できるようにした除害装置が設けられるものであり、また法的にもこのことが義務付けられている。このようなことから本出願人は、漏洩したアンモニアガスを効率的に除害処理する手法の開発を鋭意行っており、その成果の一例として特許第３５００５７３号「アンモニアガスの除害システム」の特許取得に至っている（例えば特許文献１参照）。

この特許第３５００５７３号は、アンモニアをガスの状態で水（処理水）及び炭酸ガスと反応させ、無害化処理するものであり、反応させる処理水を循環使用できる点等で相応の効果を奏するものであった。
本発明は、このような開発の一環として成されたものであり、まずアンモニアガスを処理水に溶解させた後、これを炭酸ガスで中和するというものである。もちろん、アンモニアガスを処理水に溶解させた後、炭酸ガスによって中和すること自体は、既に周知技術となっている（例えば特許文献２参照）。

しかしながら、上記特許文献２では、アンモニアは当初、液化ガス状態でタンク内に収容されており、例えばタンクの内圧が高くなった際に、このタンクから流出するアンモニアガスを処理対象としている。すなわち、この特許文献２では、空気がほとんど混入しない高濃度のアンモニアガスを処理する場合のみが想定されており、空気が混入する外気環境下でのアンモニアガスの漏洩については全く想定されていない。
言い換えれば、本発明で除害対象とする空気混合アンモニアガス（混合気）を特許文献２に開示された処理水中に導入しても、アンモニアガスが空気で希釈されているため、空気の気泡がアンモニアガスの周囲に存在し、これがアンモニアガスと処理水との接触を妨げるように働き、処理水によるアンモニアガスの吸収（吸着）が充分に行なえず、特許文献２の処理手法では、満足できる除害効果が得られないものであった。
このようなことから、空気が混入したアンモニアガスであっても、処理水に効率良く吸着させ得る能率的な除害手法が求められていた。
特開２００１−３４７１２７ 実開昭６０−５４２５号

本発明は、このような背景を認識してなされたものであって、空気希釈されたアンモニアガスから成る混合気であっても、処理水に効率的に吸着させ、能率的に除害処理が継続して行える新規な除害システムの開発を試みたものである。

すなわち請求項１記載のアンモニアガスの除害システムは、冷媒としてアンモニアを適用した冷凍・空調設備の冷凍機ユニットから漏洩したアンモニアガスを、大気中に放出する前に無害化処理するシステムであって、前記冷凍機ユニットは、外気環境下のケーシング内に密閉状態に設けられるとともに、このケーシングの後段にはダクトを介してスクラバやクーリングタワー等の閉鎖空間が接続され、前記冷凍機ユニットから漏洩し、空気希釈されたアンモニアガスから成る混合気中のアンモニアガス成分を除害処理するにあたっては、まず混合気をダクトによってケーシングから閉鎖空間に導き、この閉鎖空間において混合気を処理水に充分接触させて、アンモニアガス成分を処理水に吸着させ、次いで、アンモニアガス成分を吸収した処理水には、炭酸ガスを供給し、アンモニア成分を中和することによってアンモニア濃度を下げた後、再度、この処理水を未処理の混合気と接触させるようにしたことを特徴として成るものである。

また請求項２記載のアンモニアガスの除害システムは、前記請求項１記載の要件に加え、前記処理水に炭酸ガスを供給するにあたっては、スクラバやクーリングタワー等の貯留部分に炭酸ガスを送り込むようにしたことを特徴として成るものである。

これら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。すなわち本発明によれば、冷凍・空調設備の冷凍機ユニットから漏洩した混合気を、まず処理水に接触させ、混合気中のアンモニアガス成分を吸着するものであり、またアンモニアガス成分を吸着した処理水は、その後、炭酸ガスによってアンモニア成分が中和され、吸着能力が回復した状態で、再度、新たな処理水として循環使用されるため、処理水の吸収能力を常に高いレベルに維持でき、能率的な除害処理を継続して行うことができる。言い換えれば、本システムによってアンモニアガス成分を長時間吸収できる効率の良い除害運転が可能となる。
また混合気に接触させる処理水を循環使用するため、この処理水を貯留するタンクが極めて小さく形成でき、装置全体をコンパクトに構築することができる。

本発明の最良の形態は、以下の実施例に述べるとおりである。なお説明にあたっては、実質的にアンモニアガスを除害処理する空間として、スクラバ３を適用した実施例１と、クーリングタワー３Ａを適用した実施例２とに分けて説明する。なおスクラバ３やクーリングタワー３Ａは、このように漏洩したアンモニアガスを導き、処理する部位であるため、ガス導入部（ダクト２６）や放出部３９等を具えながらも、実質的に閉鎖された空間となっている。

本発明のアンモニアガスの除害システム１は、例えばアンモニアを冷媒として適用した冷凍機のコンプレッサ等から漏洩するアンモニアガスを効果的に除害処理するものであって、一例として図１に示すように、冷凍機ユニット２と、スクラバ３と、炭酸ガスボンベ４とを具えて成るものである。以下、冷凍機ユニット２とスクラバ３について説明する。

まず冷凍機ユニット２について説明する。冷凍機ユニット２は、コンプレッサ２１を主要部材とし、凝縮器や、蒸発器、膨張弁等を適宜含むものである。因みにアンモニア冷媒は、コンプレッサ２１によって圧縮され、高温・高圧の気体状態となった後、凝縮器で空気や水等によって冷却されて液体状態となり、膨張弁によって適宜圧力が下げられて、蒸発しやすい気体状態となり、蒸発器に送り込まれ、目的の冷却を行った後、再びコンプレッサ２１へと循環移送されるものである。なおここでは、主に冷凍を目的としているため、一般的な「冷凍機ユニット」という用語を使用したが、これによって本発明の除害システムが必ずしも冷凍のみに限定されるものではなく、冷暖房等の空調をも包含するものである。

そして、このような冷凍機ユニット２に適用される冷媒は、突発的な災害や事故等によって、比較的大量に漏洩する可能性があり、冷媒として適用されたアンモニアガスそのものに、強い刺激臭があり、また人が多量に吸い込んだ場合には有害となるため（比較的少量であれば、体内に吸収されたアンモニアは、尿素として排出される）、上記冷凍機ユニット２は、ケーシング２２によって密閉状態に囲まれる。なお冷凍機ユニット２が、例えば機械室等のように適宜区画された部屋に格納されている場合には、このような機械室等を密閉可能に形成しておき、上記ケーシング２２として適用することもできる。

またケーシング２２内には、アンモニアガスの漏洩を検出する漏洩検知器２３が設けられるとともに、漏洩したアンモニアガスをスクラバ３に送り出すための給気口２４及び排気口２５が設けられている。更にこの排気口２５は、ダクト２６によってスクラバ３に接続されている。
なお冷凍機ユニット２は、上述したように外気環境下のケーシング２２内に設けられるため、冷凍機ユニット２から漏洩したアンモニア冷媒は、ケーシング２２内で即、空気希釈され、アンモニアガス成分を含んだ混合気となる。このため本発明において除害対象とするアンモニアガスは、現実にはアンモニアガスが空気希釈された混合気となるものである。

次にスクラバ３について説明する。スクラバ３は、前記ダクト２６を通してケーシング２２（冷凍機ユニット２）から導入する混合気を、無害化処理する部位であり、本発明では、まず混合気に含まれるアンモニアガス成分を処理水によって吸着するものである。具体的には、スクラバ３内において混合気を上昇するように流しながら、上方の散水口３１から処理水をシャワーリング状態に落下させ、処理水に混合気を接触させてアンモニアガス成分の吸着を図るものである。この際、散水口３１の下方には、混合気と処理水との接触を良好にするための充填剤３２が設けられる。

なお、この充填剤３２は、無害化処理するアンモニアガスが空気によって希釈され、空気と混合しているために設けるものである。すなわち、このような混合気にあっては、アンモニアガス成分が、あたかも空気の気泡に取り囲まれたような状態となるため、例えば、そのまま処理水中にくぐらせて溶解させようとしても、空気の気泡がアンモニアガス成分と処理水との接触を阻み、溶解を阻害するように作用する。従って、アンモニアガスは、結果的には処理水にあまり吸着されず、処理水上にアンモニアの刺激臭が漂うことがある。このため、本発明では混合気を処理水中に通気して溶解させるのではなく、そのまま気体の状態で処理水と接触させて吸収を図るものであり、この際、表面積の大きい充填剤３２に散水を施し、接触面積（吸着面積）を増大させた状態で混合気（アンモニアガス成分）を処理水と接触させ、高い吸着効果が得らえるようにしている。

またスクラバ３の底部には、回収タンク３３が形成され、混合気中のアンモニガス成分を吸収するための処理水、もしくはアンモニガス成分を吸収した後の処理水（アンモニア水）を貯留できるようにしている。更に、この回収タンク３３には、除害処理を連続して行うため、貯留水（処理水）を散水口３１に送り込む循環ポンプ３４が接続されている。ここで処理水が循環する経路を循環経路３５とする。
なお、回収タンク３３に貯留される処理水を、繰り返し未処理の混合気に接触させれば、処理水中のアンモニア濃度が次第に高まってくるため、必然的にアンモニアガス成分を吸着する能力が衰えてくる。このため、本実施例１では、この貯留水中に、炭酸ガスを小さな泡状で勢い良く供給し（いわゆるバブリング）、処理水中に溶け込んだアンモニア成分を中和し、これによって処理水のアンモニア濃度を下げ、処理水によるアンモニアガス成分の吸着能力の回復ないしは維持を図るものである。

なお図中符号３６は、貯留水中に炭酸ガスを導入するために、回収タンク３３に設けられたノズル状等の噴出口である。
また処理水との接触によって浄化された混合気は、ガス中に含まれる水分を分離するためのエリミネータ３７から排気ファン３８を経て、大気中に放出される。因みに、この放出部を３９とする。

なお処理水は冷凍機ユニット２から漏洩したアンモニア冷媒を、全量処理した後、新しい処理水に入れ替えられるものであり、給水口（給水バルブ４０）や排水バルブ４１等は主として、このために設けられるものである。
また貯留水中にバブリングする炭酸ガスの量は、処理水を中和するのに必要な量よりも多めに供給することが好ましく、これは貯留水の上方から抜け出る余剰の炭酸ガスが、混合気中のアンモニアガス成分と直接反応した場合に、無害化処理の促進が期待できるためである。

以上述べたように本発明では、冷凍機ユニット２に充填されていたアンモニア冷媒は、外気環境下のケーシング２２内に漏洩した段階で空気によって希釈され、混合気となる。この混合気は、スクラバ３内でまず処理水と充分に接触され、混合気中に含まれたアンモニアガス成分が、処理水によって吸着される（浄化される）。そしてアンモニアガス成分が極力除去された混合気（ガス）は、適宜エリミネータ３７によって水分が除去されてから大気中に放出される。一方、アンモニアガス成分を吸着した処理水は、炭酸ガスによってアンモニア成分が中和され、処理水中のアンモニア濃度が下げられる。これによって処理水は、アンモニアガス成分を吸着する能力が回復し、再度、未処理混合気の浄化に供されるものである。

本実施例１のアンモニアガスの除害システム１は、以上のような基本構造を有し、以下、このシステムによるアンモニアガスの無害化処理の一例を化学反応式を用いて説明する。
まず、混合気中に含まれるアンモニアガス成分は、そのほとんどが、処理水に吸収されてアンモニア水となるものであり、これは以下のような反応式で表せる。

〔化１〕
ＮＨ₃ ＋Ｈ₂ Ｏ→ＮＨ₄ ・ＯＨ

その後、処理水（アンモニア水）中のアンモニア成分は、炭酸ガスにより中和され、例えば炭酸水素アンモニウムの塩として固定されるものであり、これは以下のような反応式で表せる。

〔化２〕
ＮＨ₄ ・ＯＨ＋ＣＯ₂ →ＮＨ₄ ・ＨＣＯ₃

このように本発明では、処理水中のアンモニア成分を絶えず中和するため、同じ処理水を循環使用しても、アンモニアガス成分の吸収能力はほとんど低下せず、無害化処理が能率的に且つ長時間継続して行えるものである。
また処理水が繰り返し使用できるため、タンク部は小さくて済み、例えば希硫酸を使用して無害化処理を行う場合に比べ、タンクの大きさを約１／１５程度のサイズにコンパクト化できるものである。
更に中和反応によって生成される塩は無害であり、肥料等に再利用できるものである。

なお、上記図１に示した実施例１では、スクラバ３下部の回収タンク３３内に貯留された処理水中に炭酸ガスを供給する形態を示したが、例えば図２に示すように循環経路３５に炭酸ガスを供給することも可能である。すなわち、炭酸ガスを供給する位置は、アンモニアガス成分を吸収した処理水が散水口３１に至るまでの段階であれば、どの部位でも構わないのである。

実施例２では、クーリングタワー３Ａを適用して混合気を無害化処理するものであり、アンモニアガス成分を処理水に吸収させた後、この処理水（アンモニア水）中に炭酸ガスを送り込む形態は、ほぼ実施例１を踏襲するものである。しかしながら、この実施例２では、実施例１に対し処理水の循環経路３５を大きく異ならせている。すなわち冷凍機ユニット２の凝縮器を冷却した後の処理水が、クーリングタワー３Ａの散水口３１に導かれるように配管され、またクーリングタワー３Ａ内を通過して冷却された処理水が、循環ポンプ３４を介して冷凍機ユニット２の凝縮器を冷却するものとして循環使用できるように配管接続されている。

このため混合気と接触させるための処理水は、まず給水口（給水バルブ４０）からクーリングタワー３Ａ内の底部に供給され、ここから循環ポンプ３４によって冷凍機ユニット２に移送される。そして、凝縮器を冷却した後、散水口３１からクーリングタワー３Ａ内に送り込まれ、ここで混合気中のアンモニアガス成分を吸収しながら冷却を受け、クーリングタワー３Ａ内の底部に貯留される。ここで、処理水は炭酸ガスが供給され、処理水中のアンモニア濃度が下げられ、吸着能力が適宜高められた状態で、再度、循環ポンプ３４によって冷凍機ユニット２に送られる、という循環を繰り返すことになる。

また、この実施例２では、混合気と接触させる処理水は、冷凍機ユニット２の凝縮器を冷却したものが循環使用されることに因み、クーリングタワー３Ａに供給する処理水量がほぼ一定になることが予想される。このため、ケーシング２２からクーリングタワー３Ａ内に送り込む混合気の量を適宜調節し得るように、排気口２５に排気ファン２５Ａを設けるとともに、ダクト２６内にダンパー２６Ａを設けることが望ましい。

なお本実施例２では、処理後の浄化済混合気を排気する側に、エリミネータ３７を設けていないが、これは適宜設けることが可能である。また、この実施例２において混合気を無害化処理する工程は、実施例１と同様であるため、この説明は省略する。もちろん、ここでも例えば散水口３１の前段部位（循環経路３５）に炭酸ガスを供給することが可能である。

本発明のアンモニアガスの除害システムにおいて、スクラバを適用した実施例１を示す説明図である。 処理水をスクラバの回収タンクから散水口に送る途中の循環経路において炭酸ガスを供給するようにした他の実施例を示す説明図である。 本発明のアンモニアガスの除害システムにおいて、クーリングタワーを適用した実施例２を示す説明図である。

符号の説明

１ アンモニアガスの除害システム
２ 冷凍機ユニット
３ スクラバ
３Ａ クーリングタワー
４ 炭酸ガスボンベ
２１ コンプレッサ
２２ ケーシング
２３ 漏洩検知器
２４ 給気口
２５ 排気口
２５Ａ 排気ファン
２６ ダクト
２６Ａ ダンパー
３１ 散水口
３２ 充填剤
３３ 回収タンク
３４ 循環ポンプ
３５ 循環経路
３６ 噴出口
３７ エリミネータ
３８ 排気ファン
３９ 放出部
４０ 給水バルブ
４１ 排水バルブ

Claims (2)

1. 冷媒としてアンモニアを適用した冷凍・空調設備の冷凍機ユニットから漏洩したアンモニアガスを、大気中に放出する前に無害化処理するシステムであって、
   前記冷凍機ユニットは、外気環境下のケーシング内に密閉状態に設けられるとともに、このケーシングの後段にはダクトを介してスクラバやクーリングタワー等の閉鎖空間が接続され、
   前記冷凍機ユニットから漏洩し、空気希釈されたアンモニアガスから成る混合気中のアンモニアガス成分を除害処理するにあたっては、
   まず混合気をダクトによってケーシングから閉鎖空間に導き、この閉鎖空間において混合気を処理水に充分接触させて、アンモニアガス成分を処理水に吸着させ、
   次いで、アンモニアガス成分を吸収した処理水には、炭酸ガスを供給し、アンモニア成分を中和することによってアンモニア濃度を下げた後、再度、この処理水を未処理の混合気と接触させるようにしたことを特徴とするアンモニアガスの除害システム。
2. 前記処理水に炭酸ガスを供給するにあたっては、スクラバやクーリングタワー等の貯留部分に炭酸ガスを送り込むようにしたことを特徴とする請求項１記載のアンモニアガスの除害システム。

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