JP7513478B2 - Combustion prevention device and refrigeration cycle system - Google Patents
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Description
本開示は、燃焼防止装置及び該燃焼防止装置を備える冷凍サイクルシステムに関する。 This disclosure relates to a combustion prevention device and a refrigeration cycle system equipped with the combustion prevention device.
２０１６年に開催された第２８回モントリオール議定書締約国会合（ＭＯＰ２８）で改正案が採択され（キガリ改正）、２０１９年に発効した。この改正は、オゾン層破壊効果が低いことから冷凍や空調の分野で使用が普及していたＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）、通称「代替フロン」を、温室効果ガスとして気候変動に悪影響を与えるため段階的に規制することを決めている。そのため、今後、冷凍や空調の分野において、地球温暖化係数（ＧＷＰ）がさらに低いが燃焼性を有する炭化水素系などの冷媒の使用が増加してくることが予想される。このような将来動向は、設備の経年劣化などによる腐食によって可燃性冷媒が漏れた時など、安全性リスクを高めることになるため、この対策が必須となる。 The 28th Meeting of the Parties to the Montreal Protocol (MOP28) held in 2016 adopted an amendment (Kigali Amendment) and it came into force in 2019. This amendment decides to gradually regulate HFCs (hydrofluorocarbons), commonly known as "alternative fluorocarbons," which have been widely used in the fields of refrigeration and air conditioning due to their low ozone depletion effect, because they have a negative impact on climate change as greenhouse gases. Therefore, it is expected that the use of refrigerants such as hydrocarbons, which have even lower global warming potential (GWP) but are flammable, will increase in the fields of refrigeration and air conditioning in the future. Such future trends will increase safety risks, such as when flammable refrigerants leak due to corrosion caused by aging of equipment, so this measure is essential.
特許文献１には、可燃性冷媒を使用した冷凍サイクルシステムにおいて、その可燃性冷媒ガスが万一漏洩した時に発火や爆発を防止するため、冷凍サイクルシステムのユニット内又は冷媒配管内に不活性ガスを噴射し、可燃性冷媒ガスを不燃範囲に希釈し、又は冷媒配管の一部に可燃性冷媒ガスの緊急放出口を設け、その噴出口に不活性ガスを噴射して可燃性冷媒ガスと混合するようにした発火などの防止手段が開示されている。 Patent Document 1 discloses a means of preventing ignition and explosion in the event of a leak of flammable refrigerant gas in a refrigeration cycle system that uses a flammable refrigerant, in which an inert gas is injected into the unit of the refrigeration cycle system or into the refrigerant piping to dilute the flammable refrigerant gas to a non-flammable range, or an emergency outlet for the flammable refrigerant gas is provided in part of the refrigerant piping, and an inert gas is injected into the outlet to mix with the flammable refrigerant gas.
特許文献１に開示された手段では、発火防止及び消火措置に用いられる不活性ガスは、冷凍サイクルシステムとは別置きのガスボンベから供給されるため、冷凍サイクルシステム以外の新たな設備を設ける必要がある。従って、これらの設備を含めると冷凍サイクルシステム全体のコストが上昇し、かつ設置スペースも増えるおそれがある。 In the method disclosed in Patent Document 1, the inert gas used for fire prevention and extinguishing measures is supplied from a gas cylinder separate from the refrigeration cycle system, so it is necessary to install new equipment other than the refrigeration cycle system. Therefore, including this equipment increases the cost of the entire refrigeration cycle system and may also require more installation space.
本開示は、上述する課題に鑑みてなされたもので、設備追加を抑えることで、コスト及びスペースの増加を抑制可能な燃焼防止装置及び冷凍サイクルシステムを提案することを目的とする。 This disclosure was made in consideration of the above-mentioned problems, and aims to propose a combustion prevention device and a refrigeration cycle system that can suppress increases in cost and space by minimizing the need for additional equipment.
上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係る燃焼防止装置は、防爆エリアに設けられ、燃焼性を有する一次冷媒が循環する一次冷媒サイクルと、前記一次冷媒と熱的に結合された不燃性の二次冷媒が循環する二次冷媒サイクルと、を備える冷凍サイクルシステムのための燃焼防止装置であって、前記二次冷媒サイクルは、前記防爆エリアに設けられ、前記一次冷媒サイクルの前記一次冷媒と前記二次冷媒とを熱交換させるための熱交換器と、前記熱交換器の下流側に設けられた受液器と、を備え、前記一次冷媒の漏洩を検出するための検出器と、前記受液器に連通することにより、前記受液器から前記二次冷媒を前記防爆エリアに導くように構成された少なくとも１つのガス噴出管と、前記検出器の検出結果に基づいて、前記ガス噴出管を介した前記受液器から前記防爆エリアへの前記二次冷媒の供給状態を切り替えるための切替えバルブと、を備える。 In order to achieve the above object, at least one embodiment of the present disclosure provides a combustion prevention device for a refrigeration cycle system that includes a primary refrigerant cycle in which a flammable primary refrigerant is circulated in an explosion-proof area, and a secondary refrigerant cycle in which a non-flammable secondary refrigerant thermally coupled to the primary refrigerant is circulated. The secondary refrigerant cycle includes a heat exchanger that is provided in the explosion-proof area and that exchanges heat between the primary refrigerant and the secondary refrigerant in the primary refrigerant cycle, and a receiver that is provided downstream of the heat exchanger. The secondary refrigerant cycle includes a detector for detecting leakage of the primary refrigerant, at least one gas ejection pipe that is connected to the receiver and configured to guide the secondary refrigerant from the receiver to the explosion-proof area, and a switching valve for switching the supply state of the secondary refrigerant from the receiver to the explosion-proof area via the gas ejection pipe based on the detection result of the detector.
また、本開示の少なくとも一実施形態に係る冷凍サイクルシステムは、本開示の少なくとも一実施形態に係る燃焼防止装置を備える。 Furthermore, the refrigeration cycle system according to at least one embodiment of the present disclosure is equipped with a combustion prevention device according to at least one embodiment of the present disclosure.
本開示の少なくとも一実施形態によれば、設備追加を抑えることでコスト及びスペースの増加を抑制可能な燃焼防止装置及び冷凍サイクルシステムを提供できる。 At least one embodiment of the present disclosure provides a combustion prevention device and a refrigeration cycle system that can suppress increases in cost and space by minimizing the need for additional equipment.
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載され又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of components described as the embodiments or shown in the drawings are merely illustrative examples and are not intended to limit the scope of the present invention.
For example, expressions expressing relative or absolute configuration, such as "in a certain direction,""along a certain direction,""parallel,""orthogonal,""center,""concentric," or "coaxial," not only express such a configuration strictly, but also express a state in which there is a relative displacement with a tolerance or an angle or distance to the extent that the same function is obtained.
For example, expressions indicating that things are in an equal state, such as "identical,""equal," and "homogeneous," not only indicate a state of strict equality, but also indicate a state in which there is a tolerance or a difference to the extent that the same function is obtained.
For example, expressions describing shapes such as a rectangular shape or a cylindrical shape do not only represent rectangular shapes or cylindrical shapes in the strict geometric sense, but also represent shapes that include uneven portions, chamfered portions, etc., to the extent that the same effect can be obtained.
On the other hand, the expressions "comprise,""include,""have,""includes," or "have" of one element are not exclusive expressions excluding the presence of other elements.
図１は、一実施形態に係る燃焼防止装置１０を備える冷凍サイクルシステム３０の全体構成図である。冷凍サイクルシステム３０は、燃焼性を有する一次冷媒が循環する一次冷媒路３４ａを含む一次冷媒サイクル３４と、不燃性の二次冷媒が循環する二次冷媒路３６ａを含む二次冷媒サイクル３６とを備えている。一次冷媒路３４ａは防爆エリア３２に設けられている。一次冷媒路３４ａ及び二次冷媒路３６ａには、夫々冷凍サイクルを構成する機器が設けられている。
Figure 1 is an overall configuration diagram of a
図１には、一実施形態に係る一次冷媒サイクル３４及び二次冷媒サイクル３６が図示されている。一次冷媒サイクル３４は、燃焼性の一次冷媒が循環する一次冷媒路３４ａに冷凍サイクル構成機器が設けられ、二次冷媒サイクル３６は、不燃性の二次冷媒が循環する二次冷媒路３６ａに冷凍サイクル構成機器が設けられている。
Figure 1 illustrates a
一次冷媒サイクル３４は、一次冷媒路３４ａに一次冷媒ガスを圧縮する圧縮機３８を備え、圧縮機３８で圧縮された一次冷媒ガスは凝縮器４０で冷却されて凝縮する。凝縮器４０には一次冷媒ガスを冷却するための冷却媒体（例えば冷却水）ｗが循環する冷却媒体路４２が導設されている。凝縮器４０で一次冷媒の保有熱を吸収した冷却媒体ｗを別な用途の熱源として使用することもできる。この場合、一次冷媒サイクル３４に設けられた冷凍サイクル構成機器は、ヒートポンプサイクルを構成していると言える。凝縮器４０で凝縮した一次冷媒液は、膨張弁４４で減圧された後、熱交換器４６で二次冷媒と熱交換し、二次冷媒から蒸発潜熱を得て蒸発する。熱交換器４６で蒸発した一次冷媒ガスは圧縮機３８に吸引されて圧縮される。圧縮機３８は、例えば、スクリュ圧縮機、往復動圧縮機、遠心圧縮機等を用いることができる。
The
二次冷媒サイクル３６は、熱交換器４６の下流側の二次冷媒路３６ａに受液器４８が設けられ、熱交換器４６で一次冷媒と熱交換して冷却され少なくとも一部が液化した二次冷媒は、受液器４８に一時貯留され貯留中に気液分離する。受液器４８内の二次冷媒液は液ポンプ５０によって冷却負荷である冷却器５２に送られる。冷却器５２は、例えば、冷凍庫、冷蔵庫、フリーザ等に形成される冷却空間５４を冷却するために設けられ、冷却空間５４に貯蔵された食品などを冷凍又は冷蔵する。例えば、冷却器５２は、ケーシングの内部に伝熱管が蛇行配置され、伝熱管の内部を流れる二次冷媒が伝熱管の外側雰囲気を冷却する。冷却器５２で冷却空間５４の冷却に供され少なくとも一部が蒸発した二次冷媒は、熱交換器４６に戻り、熱交換器４６で一次冷媒によって冷却され液化する。
In the
一次冷媒路３４ａを循環する一次冷媒は燃焼性を有するため、一次冷媒サイクル３４は、一次冷媒路３４ａ及び一次冷媒路３４ａに設けられた冷凍サイクル構成機器を含め、防爆エリア３２の内側に設けられる。他方、二次冷媒サイクル３６は、二次冷媒路３６ａを循環する二次冷媒が不燃性であるため、特に防爆エリア３２の内側に設ける必要はない。図１に示す例示的な実施形態では、受液器４８及び液ポンプ５０が防爆エリア３２の内側に設けられているが、これらを防爆エリア３２の外に設けてもよい。
Because the primary refrigerant circulating through the
一実施形態では、防爆エリア３２は、少なくとも一次冷媒サイクル３４を含む範囲がエンクロージャによって囲まれることにより規定される。別な実施形態では、防爆エリア３２は、少なくとも一次冷媒サイクル３４を含む範囲が収容される機械室の隔壁によって規定される。これによって、防爆エリア３２の内側に設けられた機器類のうち、電子設備などが発する電流や火花あるいは漏電などによる発火や引火などを防止できる。
In one embodiment, the explosion-
防爆エリア３２の他の実施形態として、例えば、化学工場のように、エンクロージャ又は機械室が存在しない指定範囲として防爆エリアが規定される場合もある。
In another embodiment of the explosion-
次に、冷凍サイクルシステム３０に設けられた燃焼防止装置１０について説明する。燃焼防止装置１０は、防爆エリア３２における一次冷媒の漏洩を検出するための検出器１２を備える。検出器１２は、一次冷媒サイクル３４から漏洩する一次冷媒を検出する。図１に示す例示的な実施形態では、検出器１２は防爆エリア３２の内部に設けられているが、検出器１２は、防爆エリア３２に漏洩した一次冷媒ガスを検出できればよく、検出器１２の設置場所は特に防爆エリア３２の内部に限定されない。
Next, the
また、燃焼防止装置１０は、受液器４８から二次冷媒を防爆エリア３２に導くための少なくとも１つのガス噴出管１４と、検出器１２の検出結果に基づいて、ガス噴出管１４を介した受液器４８から防爆エリア３２への二次冷媒の供給状態を切り替えるための切替えバルブ１８と、を備える。即ち、切替えバルブ１８は、冷凍サイクルシステム３０の正常運転時は閉じられ、検出器１２が一次冷媒の漏れを検出した時開放される。切替えバルブ１８が開くと、受液器４８内の二次冷媒ｒがガス噴出管１４から防爆エリア３２内に供給される。
The
不燃性の二次冷媒ｒが防爆エリア３２内に噴出されることで、漏洩した一次冷媒の濃度を希釈し、発火濃度未満とすることができる。これによって、漏洩した一次冷媒の発火や引火などを防止できる。また、防爆エリア３２に噴出する不活性ガスとして二次冷媒を用いるため、発火などの防止のために不活性ガスを供給するための新たな設備を必要としない。従って、燃焼防止装置としてのコスト及びスペースの増加を抑制できる。
By spraying the non-flammable secondary refrigerant r into the explosion-
なお、燃焼防止装置１０は、冷凍サイクルシステム３０の新設時に、冷凍サイクルシステム３０に付設することができると共に、既設の冷凍サイクルシステム３０の改造時に、燃焼防止装置１０を設けるようにしてもよい。
The
一実施形態では、ガス噴出管１４は防爆エリア３２の内部に二次冷媒ｒを噴出可能な噴出口１６を有する。検出器１２が防爆エリア３２内における一次冷媒の漏れを検出した時、切替えバルブ１８が開放されて、噴出口１６から防爆エリア３２内に二次冷媒ｒが噴射される。これによって、防爆エリア３２内の一次冷媒の濃度を希釈し、発火濃度未満とすることができ、漏洩した一次冷媒の発火や引火などを防止できる。
In one embodiment, the
一実施形態では、噴出口１６は、ガス噴出管１４の延在方向に沿って複数設けられる。この実施形態によれば、検出器１２が一次冷媒の漏れを検出した時、複数の噴出口１６から二次冷媒ｒを同時に噴出させることができ、これによって、防爆エリア３２内に大量の二次冷媒ｒを一度に広範囲に噴射できる。従って、二次冷媒を防爆エリア３２の全域に短時間で拡散できるため、防爆エリア３２に大量の一次冷媒が漏れても、速やかに防爆エリア３２内の一次冷媒の濃度を希釈し、発火濃度未満とすることができる。
In one embodiment,
噴出口１６は、例えば、ノズル又は噴霧器等を備えるようにしてもよい。これによって、噴出口１６から噴出する二次冷媒の噴出範囲を広げることができる。
The
一実施形態では、切替えバルブ１８は、検出器１２から送られるガス検出信号により自動的に開動作する電磁弁で構成されていてもよく、又は、二次冷媒の噴出圧を調整できるように圧力調整弁で構成されていてもよい。
In one embodiment, the switching
一実施形態では、噴出口１６は、防爆エリア３２内の下部領域に設けられる。一次冷媒として使用される燃焼性を有する炭化水素系の冷媒は空気より比重が大きいため、一次冷媒漏れが起こった場合防爆エリア３２の下部領域に滞留する。この実施形態によれば、二次冷媒を一次冷媒の滞留エリアに重点して噴射できるため、防爆エリア３２の下部領域に滞留した一次冷媒の濃度を効率的に希釈することができる。
In one embodiment, the
一般的に、受液器４８の内部は大気圧より高圧であるため、受液器４８内の二次冷媒は切替えバルブ１８を開放するだけで、防爆エリア３２に噴出する。特に、ＣＯ２は高温下で高圧となりやすいため、切替えバルブ１８を開放するだけで容易に防爆エリア３２に噴出する。受液器４８内の圧力が高すぎるとき、ガス噴出管１４に圧力調整器を設けるとよい。これによって、該圧力調整器を通る二次冷媒を所望の圧力に調整して噴出口１６から噴出させることができる。
Generally, the pressure inside the
一実施形態では、検出器１２から送られる検出信号を受けて切替えバルブ１８の動作を制御するコントローラを設けてもよい。例えば、このコントローラは、検出器１２が一次冷媒の漏洩を検出した時、切替えバルブ１８を開放するように制御する。切替えバルブ１８は、開閉式の弁であってもよく、あるいは圧力調整又は流量調整が可能な弁であってもよい。切替えバルブ１８が圧力調整又は流量調整が可能な弁であると、噴出口１６から噴出する二次冷媒の圧力を最適な圧力又は流量に調整できる。
In one embodiment, a controller may be provided that receives a detection signal sent from the
別な実施形態では、上記コントローラ及び上記圧力調整器を備え、上記コントローラが上記圧力調整器を制御し、噴出口１６から噴出する二次冷媒の圧力を最適な圧力に調整するようにしてもよい。
In another embodiment, the controller and the pressure regulator may be provided, and the controller may control the pressure regulator to adjust the pressure of the secondary refrigerant ejected from the
一実施形態では、少なくとも１つのガス噴出管１４は、受液器４８の気相部ｇに連通する。比較例として、検出器１２が一次冷媒サイクル３４からの一次冷媒の漏れを検出し、その検出信号を受けて、受液器１２内の二次冷媒をガス噴出管１４を介して防爆エリア３２に供給する場合に、受液器４８内の液相の二次冷媒を供給すると、二次冷媒によってはガス噴出管１４の出口から防爆エリア３２や一次冷媒サイクル３４に噴出して減圧したとき、二次冷媒液の一部が気化して蒸発潜熱を奪われ、氷結してしまう恐れがある。例えば、二次冷媒がＣＯ２であるとき、受液器４８内のＣＯ２液を供給すると、ガス噴出管１４の噴出口１６で急冷しドライアイスになってしまうおそれがある。これを防ぐため、受液器４８内の気相部ｇから二次冷媒ガスを供給する。これによって、噴出口１６での氷結を防止できる。
In one embodiment, at least one
一実施形態では、図１に示すように、防爆エリア３２内の雰囲気を防爆エリア３２の外部に排出するための送風機２４を備える。防爆エリア３２で一次冷媒の漏れが発生したとき、送風機２４で防爆エリア３２の一次冷媒を外部へ排出する。これによって、防爆エリア３２の一次冷媒濃度を低下させることができるため、発火や引火などの発生を未然に防止できる。また、ガス噴出管１４からの二次冷媒ガスの噴出と送風機２４との稼働を併用することで、防爆エリア３２に漏洩した一次冷媒の濃度を急速に希釈できる。また、本実施形態によれば、防爆エリア３２で一次冷媒の漏れが発生した場合に、ガス噴出管１４からの二次冷媒ガスの噴出によって希釈された一次冷媒を送風機２４で外部へ排出することができるため、防爆エリアの外部での発火や引火などの発生を防止することができる。
図１に示す例示的な実施形態では、送風機２４は、防爆エリア３２を形成するエンクロージャ（筐体）又は機械室の隔壁に設けられている。
In one embodiment, as shown in FIG. 1, a
In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the
一実施形態では、一次冷媒として、ＩＳＯ８１７のクラス２Ｌ以上に属する燃焼性冷媒を用いる。例えば、プロパン、イソブタン、プロピレン等の炭化水素系冷媒を用いることができる。このようなＧＷＰが低い冷媒を用いることで、地球環境を保全できると共に、冷凍サイクルシステム３０に燃焼防止装置１０を設けることで、防爆エリア３２における一次冷媒の発火や引火などを防止できる。
In one embodiment, a flammable refrigerant belonging to ISO817 class 2L or higher is used as the primary refrigerant. For example, a hydrocarbon refrigerant such as propane, isobutane, or propylene can be used. By using such a refrigerant with a low GWP, the global environment can be preserved, and by providing a
一実施形態では、二次冷媒として、燃焼性がＩＳＯ８１７のクラス１の不燃性冷媒を用いる。例えば、ＣＯ２、Ｎ２、Ａｒ等の不活性冷媒を用いることができる。これらの冷媒は不燃性であるため、一次冷媒の漏れが発生した時、これらの冷媒をガス噴出管１４を介して防爆エリア３２に供給することで、一次冷媒の発火や引火などを防止できる。また、一般的に、二次冷媒サイクル３６の内部は大気圧より高圧であるため、一次冷媒の漏洩時に、ガス噴出管１４から防爆エリア３２へ圧力制御することなく容易に噴出できる。
In one embodiment, a non-flammable refrigerant having a flammability of ISO817 Class 1 is used as the secondary refrigerant. For example, an inert refrigerant such as CO 2 , N 2 , or Ar can be used. Since these refrigerants are non-flammable, when a leakage of the primary refrigerant occurs, the primary refrigerant can be prevented from igniting or catching fire by supplying these refrigerants to the explosion-
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。 The contents described in each of the above embodiments can be understood, for example, as follows:
１）一態様に係る燃焼防止装置は、防爆エリア（３２）に設けられ、燃焼性を有する一次冷媒が循環する一次冷媒サイクル（３４）と、前記一次冷媒と熱的に結合された不燃性の二次冷媒（ｒ）が循環する二次冷媒サイクル（３６）と、を備える冷凍サイクルシステム（３０）のための燃焼防止装置（１０）であって、前記二次冷媒サイクル（３６）は、前記防爆エリア（３２）に設けられ、前記一次冷媒サイクル（３４）の前記一次冷媒と前記二次冷媒（ｒ）とを熱交換させるための熱交換器（４６）と、前記熱交換器（４６）の下流側に設けられた受液器（４８）と、を備え、前記一次冷媒の漏洩を検出するための検出器（１２）と、前記受液器（４８）に連通することにより、前記受液器（４８）から前記二次冷媒（ｒ）を前記防爆エリア（３２）に導くように構成された少なくとも１つのガス噴出管（１４）と、前記検出器（１２）の検出結果に基づいて、前記ガス噴出管（１４）を介した前記受液器（４８）から前記防爆エリア（３２）への前記二次冷媒（ｒ）の供給状態を切り替えるための切替えバルブ（１８）と、を備える。 1) A combustion prevention device according to one embodiment is a combustion prevention device (10) for a refrigeration cycle system (30) provided in an explosion-proof area (32) and including a primary refrigerant cycle (34) in which a flammable primary refrigerant circulates, and a secondary refrigerant cycle (36) in which a non-flammable secondary refrigerant (r) thermally coupled to the primary refrigerant circulates, the secondary refrigerant cycle (36) being provided in the explosion-proof area (32) and including a heat exchanger (46) for exchanging heat between the primary refrigerant of the primary refrigerant cycle (34) and the secondary refrigerant (r), and (46), a detector (12) for detecting leakage of the primary refrigerant, at least one gas ejection pipe (14) configured to lead the secondary refrigerant (r) from the receiver (48) to the explosion-proof area (32) by communicating with the receiver (48), and a switching valve (18) for switching the supply state of the secondary refrigerant (r) from the receiver (48) to the explosion-proof area (32) via the gas ejection pipe (14) based on the detection result of the detector (12).
このような構成によれば、上記検出器が防爆エリア内における一次冷媒サイクルからの一次冷媒の漏れを検出したとき、上記切替えバルブが作動して、上記ガス噴出管を介した前記受液器から前記防爆エリアへの二次冷媒の供給を開始させる。これによって、漏洩した一次冷媒の濃度を希釈し、発火濃度未満とすることで、漏洩した一次冷媒の発火や引火などを防止できる。また、防爆エリアに噴出する不活性ガスとして二次冷媒ガスを用いるため、発火などの防止のために不活性ガスを供給するための新たな設備を必要としない。従って、燃焼防止装置としてのコスト及びスペースの増加を抑制できる。 According to this configuration, when the detector detects a leak of the primary refrigerant from the primary refrigerant cycle in the explosion-proof area, the switching valve is activated to start the supply of secondary refrigerant from the receiver to the explosion-proof area via the gas ejection pipe. This dilutes the concentration of the leaked primary refrigerant to below the ignition concentration, thereby preventing the leaked primary refrigerant from igniting or catching fire. In addition, because the secondary refrigerant gas is used as the inert gas ejected into the explosion-proof area, no new equipment is required to supply inert gas to prevent ignition. This makes it possible to suppress increases in cost and space required for the combustion prevention device.
２）別な態様に係る燃焼防止装置は、１）に記載の燃焼防止装置であって、前記少なくとも１つのガス噴出管（１４）は、前記防爆エリア（３２）内に前記二次冷媒（ｒ）を噴出可能な噴出口（１６）を有する。 2) Another aspect of the combustion prevention device is the combustion prevention device described in 1), in which the at least one gas ejection pipe (14) has an ejection port (16) capable of ejecting the secondary refrigerant (r) into the explosion-proof area (32).
このような構成によれば、検出器が防爆エリア内における一次冷媒の漏れを検出したとき、上記切替えバルブが作動して、上記噴出口から防爆エリア内に二次冷媒を噴出できる。これによって、防爆エリア内の一次冷媒の濃度を希釈し、発火濃度未満とすることで、漏洩した一次冷媒の発火や引火などを防止できる。 With this configuration, when the detector detects a leak of the primary refrigerant within the explosion-proof area, the switching valve is activated and the secondary refrigerant can be sprayed from the nozzle into the explosion-proof area. This dilutes the concentration of the primary refrigerant in the explosion-proof area to below the ignition concentration, preventing the leaked primary refrigerant from catching fire or catching fire.
３）さらに別な態様に係る燃焼防止装置は、２）に記載の燃焼防止装置であって、前記噴出口（１６）は、前記ガス噴出管（１４）の延在方向に沿って複数設けられる。 3) A further aspect of the combustion prevention device is the combustion prevention device described in 2), in which the nozzles (16) are provided in multiple locations along the extension direction of the gas ejection pipe (14).
このような構成によれば、ガス噴出管の複数の噴出口から二次冷媒を同時に噴出させることにより、防爆エリア内に大量の二次冷媒を一度に広範囲に噴射できる。これによって、大量の一次冷媒の漏れが発生しても、速やかに防爆エリア内の一次冷媒の濃度を希釈し、発火濃度未満とすることができる。 With this configuration, the secondary refrigerant can be simultaneously ejected from multiple outlets of the gas ejection pipe, allowing a large amount of secondary refrigerant to be ejected over a wide area in the explosion-proof area at once. This allows the concentration of the primary refrigerant in the explosion-proof area to be quickly diluted and reduced to below the ignition concentration, even if a large amount of primary refrigerant leaks.
４）さらに別な態様に係る燃焼防止装置は、２）又は３）に記載の燃焼防止装置であって、前記噴出口（１６）は、前記防爆エリア（３２）内の下部領域に設けられる。 4) A further aspect of the combustion prevention device is the combustion prevention device described in 2) or 3), in which the nozzle (16) is provided in a lower region within the explosion-proof area (32).
このような構成によれば、一次冷媒が空気より重いとき、防爆エリア内の下部領域に溜まるため、二次冷媒を該下部領域に噴出することで、一次冷媒を速やかに希釈でき、発火濃度未満とすることができる。 With this configuration, when the primary refrigerant is heavier than air, it accumulates in the lower region of the explosion-proof area, and by spraying the secondary refrigerant into this lower region, the primary refrigerant can be quickly diluted and brought below the ignition concentration.
５）さらに別な態様に係る燃焼防止装置は、１）乃至４）の何れかに記載の燃焼防止装置であって、前記少なくとも１つのガス噴出管（１４）は、前記受液器（４８）の気相部（ｇ）に連通する。 5) A combustion prevention device according to yet another embodiment is a combustion prevention device according to any one of 1) to 4), in which the at least one gas ejection pipe (14) is connected to the gas phase portion (g) of the receiver (48).
このような構成によれば、ガス噴出管の凍結を防ぐことができる。つまり、検出器が一次冷媒サイクルからの一次冷媒の漏れを検出したのを受けて、受液器内の二次冷媒をガス噴出管を介して防爆エリアに供給する場合に、受液器内の液相の二次冷媒を供給すると、二次冷媒によっては供給先で蒸発し、蒸発潜熱により氷結してしまう場合がある。これを防ぐため、受液器内の気相の二次冷媒を供給することで、供給先での氷結を防止できる。 This configuration can prevent the gas ejection pipe from freezing. In other words, when the secondary refrigerant in the receiver is supplied to an explosion-proof area via the gas ejection pipe after the detector detects a leak of primary refrigerant from the primary refrigerant cycle, if liquid-phase secondary refrigerant is supplied from the receiver, depending on the secondary refrigerant, it may evaporate at the supply destination and freeze due to the latent heat of evaporation. To prevent this, the secondary refrigerant in gas phase is supplied from the receiver, thereby preventing freezing at the supply destination.
６）さらに別な態様に係る燃焼防止装置は、１）乃至５）の何れかに記載の燃焼防止装置であって、前記防爆エリア（３２）内の雰囲気を前記防爆エリア（３２）の外部に排出するための送風機（２４）を備える。 6) A further aspect of the combustion prevention device is the combustion prevention device described in any one of 1) to 5), which is equipped with a blower (24) for exhausting the atmosphere in the explosion-proof area (32) to the outside of the explosion-proof area (32).
このような構成によれば、防爆エリアで一次冷媒の漏れが発生したとき、上記送風機で防爆エリアの一次冷媒を外部へ排出することで、防爆エリアの一次冷媒濃度を低下させることができるため、発火などの発生を未然に防止できる。 With this configuration, when a leak of the primary refrigerant occurs in the explosion-proof area, the primary refrigerant in the explosion-proof area can be discharged to the outside by the blower, thereby reducing the concentration of the primary refrigerant in the explosion-proof area, thereby preventing the occurrence of fires and other accidents.
７）さらに別な態様に係る燃焼防止装置は、１）乃至６）の何れかに記載の燃焼防止装置であって、前記防爆エリア（３２）は、前記冷凍サイクルシステム（３０）のうち少なくとも前記一次冷媒サイクル（３４）を含む範囲がエンクロージャによって囲まれることにより規定される。 7) A combustion prevention device according to yet another embodiment is a combustion prevention device according to any one of 1) to 6), in which the explosion-proof area (32) is defined by surrounding an area of the refrigeration cycle system (30) that includes at least the primary refrigerant cycle (34) with an enclosure.
このような構成によれば、防爆エリアはエンクロージャ（筐体）によって形成されるため、防爆エリアの内側に設けられた機器類のうち、電子設備などが発する電流や火花あるいは漏電などによる発火や引火などを防止できる。 With this configuration, the explosion-proof area is formed by an enclosure, which can prevent ignition or ignition caused by currents, sparks, or electrical leakage from electronic equipment and other devices installed inside the explosion-proof area.
８）さらに別な態様に係る燃焼防止装置は、１）乃至６）の何れかに記載の燃焼防止装置であって、前記防爆エリア（３２）は、前記冷凍サイクルシステム（３０）のうち少なくとも前記一次冷媒サイクル（３４）を含む範囲が収容される機械室の隔壁によって規定される。 8) A further aspect of the combustion prevention device is the combustion prevention device described in any one of 1) to 6), in which the explosion-proof area (32) is defined by a partition wall of a machine room that houses an area of the refrigeration cycle system (30) that includes at least the primary refrigerant cycle (34).
このような構成によれば、防爆エリアは機械室によって形成されるため、防爆エリアの内側に設けられた機器類のうち、電子設備などが発する電流や火花あるいは漏電などによる発火、引火などを防止できる。 With this configuration, the explosion-proof area is formed by the machine room, so it is possible to prevent ignition or ignition caused by electric currents, sparks, or electrical leakage from electronic equipment and other devices installed inside the explosion-proof area.
９）さらに別な態様に係る燃焼防止装置は、１）乃至８）の何れかに記載の燃焼防止装置であって、前記一次冷媒は燃焼性がＩＳＯ８１７のクラス２Ｌ以上に属する。 9) A further aspect of the combustion prevention device is a combustion prevention device according to any one of 1) to 8), in which the primary refrigerant has a flammability of ISO 817 class 2L or higher.
このような構成によれば、一次冷媒がＩＳＯ８１７のクラス２Ｌ以上に属する燃焼性冷媒であっても、本開示に係る燃焼防止装置の一態様によって防爆エリアにおける一次冷媒の発火などを防止できる。 With this configuration, even if the primary refrigerant is a flammable refrigerant belonging to ISO817 Class 2L or higher, one aspect of the combustion prevention device disclosed herein can prevent the primary refrigerant from igniting in an explosion-proof area.
１０）さらに別な態様に係る燃焼防止装置は、１）乃至９）の何れかに記載の燃焼防止装置であって、前記二次冷媒（ｒ）は燃焼性がＩＳＯ８１７のクラス１に属する。 10) A further embodiment of the combustion prevention device is a combustion prevention device according to any one of 1) to 9), in which the secondary refrigerant (r) has a flammability of ISO 817 Class 1.
このような構成によれば、二次冷媒がＩＳＯ８１７のクラス１に属する燃焼性の不燃性冷媒で構成されるため、一次冷媒の漏れが発生した時、不燃性の二次冷媒を一次冷媒路を含む防爆エリアに噴射し、一次冷媒の濃度を発火濃度未満にすることで、二次冷媒の発火や引火を防止できる。 With this configuration, the secondary refrigerant is composed of a non-flammable refrigerant that belongs to ISO 817 Class 1. Therefore, when a primary refrigerant leak occurs, the non-flammable secondary refrigerant is sprayed into an explosion-proof area including the primary refrigerant path, and the concentration of the primary refrigerant is reduced to below the ignition concentration, preventing the secondary refrigerant from catching fire or catching fire.
１１）一態様に係る冷凍サイクルシステム（３０）は、１）乃至１０）の何れかに記載の燃焼防止装置（１０）を備える。 11) A refrigeration cycle system (30) according to one embodiment includes a combustion prevention device (10) according to any one of 1) to 10).
このような構成によれば、冷凍サイクルシステムが上述の燃焼防止装置を備えるため、一次冷媒サイクルから一次冷媒の漏れが発生したとき、二次冷媒サイクルの受液器から防爆エリアへの二次冷媒の供給を開始できる。これによって、漏洩した一次冷媒の濃度を希釈し、発火濃度未満とすることで、漏洩した一次冷媒の発火や引火などを防止できる。また、防爆エリアに噴出する不活性ガスとして二次冷媒ガスを用いるため、発火などの防止のために新たに不活性ガスを供給するための設備を必要としない。従って、燃焼防止装置としてのコスト及びスペースの増加を抑制できる。 With this configuration, since the refrigeration cycle system is equipped with the above-mentioned combustion prevention device, when a leak of the primary refrigerant occurs from the primary refrigerant cycle, the supply of the secondary refrigerant from the receiver of the secondary refrigerant cycle to the explosion-proof area can be started. This dilutes the concentration of the leaked primary refrigerant to below the ignition concentration, thereby preventing the leaked primary refrigerant from igniting or catching fire. In addition, since the secondary refrigerant gas is used as the inert gas to be sprayed into the explosion-proof area, no new equipment is required to supply inert gas to prevent ignition, etc. This makes it possible to suppress the increase in cost and space required for the combustion prevention device.
１０ 燃焼防止装置
１２ 検出器
１４ ガス噴出管
１６ 噴出口
１８ 切替えバルブ
２０ 圧力調整器
２２ コントローラ
２４ 送風機
３０ 冷凍サイクルシステム
３２ 防爆エリア
３４ 一次冷媒サイクル
３４ａ 一次冷媒路
３６ 二次冷媒サイクル
３６ａ 二次冷媒路
３８ 圧縮機
４０ 凝縮器
４２ 冷却媒体路
４４ 膨張弁
４６ 熱交換器
４８ 受液器
５０ 液ポンプ
５２ 冷却器
５４ 冷却空間
ｇ 気相部
ｒ 二次冷媒
ｗ 冷却媒体
REFERENCE SIGNS
Claims (11)
前記一次冷媒と熱的に結合された不燃性の二次冷媒が循環する二次冷媒サイクルと、
を備える冷凍サイクルシステムのための燃焼防止装置であって、
前記二次冷媒サイクルは、
前記防爆エリアに設けられ、前記一次冷媒サイクルの前記一次冷媒と前記二次冷媒とを熱交換させるための熱交換器と、
前記熱交換器の下流側に設けられた受液器と、
を備え、
前記一次冷媒の漏洩を検出するための検出器と、
前記二次冷媒サイクルを構成する二次冷媒路とは別に設けられ、前記受液器に連通することにより、前記受液器から前記二次冷媒を前記防爆エリアに導くように構成された少なくとも１つのガス噴出管と、
前記検出器の検出結果に基づいて、前記ガス噴出管を介した前記受液器から前記防爆エリアへの前記二次冷媒の供給状態を切り替えるための切替えバルブと、
を備える燃焼防止装置。 a primary refrigerant cycle provided in an explosion-proof area and in which a flammable primary refrigerant circulates;
a secondary refrigerant cycle in which a non-flammable secondary refrigerant thermally coupled to the primary refrigerant circulates;
A combustion prevention device for a refrigeration cycle system comprising:
The secondary refrigerant cycle comprises:
a heat exchanger provided in the explosion-proof area for exchanging heat between the primary refrigerant and the secondary refrigerant of the primary refrigerant cycle;
a receiver disposed downstream of the heat exchanger;
Equipped with
a detector for detecting leakage of the primary refrigerant;
At least one gas ejection pipe provided separately from a secondary refrigerant passage constituting the secondary refrigerant cycle and configured to communicate with the receiver to guide the secondary refrigerant from the receiver to the explosion-proof area;
a switching valve for switching a supply state of the secondary refrigerant from the receiver to the explosion-proof area via the gas ejection pipe based on a detection result of the detector;
A combustion prevention device comprising:
請求項１に記載の燃焼防止装置。 The at least one gas ejection pipe has an ejection port capable of ejecting the secondary refrigerant into the explosion-proof area.
The combustion prevention device of claim 1.
請求項２に記載の燃焼防止装置。 The gas ejection pipe includes a plurality of ejection ports arranged along an extension direction of the gas ejection pipe.
The combustion prevention device according to claim 2.
請求項２又は３に記載の燃焼防止装置。 The outlet is provided in a lower region within the explosion-proof area.
4. The combustion prevention device according to claim 2 or 3.
請求項１乃至４の何れか一項に記載の燃焼防止装置。 The at least one gas ejection pipe is connected to a gas phase portion of the receiver.
A combustion prevention device according to any one of claims 1 to 4.
請求項１乃至６の何れか一項に記載の燃焼防止装置。 The explosion-proof area is defined by surrounding a range of the refrigeration cycle system including at least the primary refrigerant cycle with an enclosure.
A combustion prevention device according to any one of claims 1 to 6.
請求項１乃至６の何れか一項に記載の燃焼防止装置。 The explosion-proof area is defined by a partition wall of a machine room in which an area including at least the primary refrigerant cycle of the refrigeration cycle system is accommodated.
A combustion prevention device according to any one of claims 1 to 6.
請求項１乃至８の何れか一項に記載の燃焼防止装置。 The primary refrigerant has a flammability of ISO 817 class 2L or higher.
A combustion prevention device according to any one of claims 1 to 8.
請求項１乃至９の何れか一項に記載の燃焼防止装置。 The secondary refrigerant has a flammability of ISO 817 Class 1.
A combustion prevention device according to any one of claims 1 to 9.
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