JP2000220918A - 吸収式冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水素吸蔵合金の取扱いを容易にし、水素吸蔵
合金の吸蔵性能を低下させない。 【解決手段】 不凝縮性ガスを貯蔵する不凝縮性ガス貯
蔵器７０のメインタンク部７３の上方に設けた水素貯蔵
器８０内に、短環状形状の複数の水素貯蔵合金８３を設
け、その中心の中心部材８５の挿入穴内にセラミックヒ
ータ８４を挿入する。セラミックヒータ８４を通電する
と、水素吸蔵合金８３の内側から熱が伝わって温度が上
がり、表面の酸化膜が破壊され活性化される。また、水
分が凝縮しないため、その表面に水分が付着せず水膜を
生じないため、水素ガスの吸蔵性能が確保できる。水素
貯蔵器８０の中心部にセラミックヒータ８４が配される
ため、水素吸蔵合金８３への伝熱効率が良く、電力消費
を抑制できる。水素貯蔵器８０の外側に設ける断熱材の
量が少なくてよい。水素吸蔵合金８３の数で吸蔵量を調
整できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、臭化リチウムなど
の水溶液を吸収液とする吸収サイクルを形成した吸収式
冷凍装置における不凝縮性ガス（水素ガス）の保管に関
する。

【０００２】

【従来の技術】吸収サイクルを用いた吸収式冷凍装置と
して、例えば、再生器と蒸発器との間を連通する暖房用
吸収液流路中に冷暖切替え弁が設けられた吸収式空調装
置では、冷房運転時には、冷暖切替え弁が閉弁制御さ
れ、再生器においてバーナで低濃度吸収液を加熱して沸
騰させ、高濃度吸収液と冷媒蒸気とを分離し、冷媒蒸気
は凝縮器で冷却されて冷媒液となる。高濃度吸収液が吸
収器において吸収コイルの表面に散布され、また、冷媒
液が蒸発器において蒸発コイルに散布されると、蒸発コ
イル表面では、冷媒液が蒸発コイル内を通過する冷温水
から気化熱を奪って蒸発し、蒸発コイルで熱が奪われた
冷温水は、ポンプの作動により冷却対象に設けられた熱
交換器を循環して冷却対象における冷却源となる。熱交
換器で逆に温度が上昇した冷温水は、蒸発コイルで再び
冷却される。

【０００３】吸収コイル表面では、高濃度吸収液が冷媒
蒸気を吸収して発熱する。吸収コイルの表面で吸収液が
冷媒蒸気を吸収する際に発生した熱は、吸収コイル内を
ポンプの作動により通過する排熱用冷却水により、外部
に設けられた冷却塔へ移動し、冷却塔で放出される。吸
収器において冷媒を吸収して低濃度化した吸収液は、吸
収液ポンプによって再生器に戻るように、吸収サイクル
が構成されている。他方、暖房運転時には、再生器と蒸
発器との間を連通する暖房用吸収液流路中に設けられた
冷暖切替え弁が開弁制御されて、再生器で加熱された高
温の吸収液が蒸発器へ供給されるため、蒸発コイル内の
冷温水が加熱されて暖房対象の加熱源となる。

【０００４】上記構成において、吸収サイクルを構成す
る再生器等の各器具及び配管には、臭化リチウムに対し
て耐蝕性が強いステンレス材及び銅材が用いられてお
り、また、吸収液内には、各器具の腐食を防止するため
のインヒビター（腐食抑制剤）が含まれている。

【０００５】しかし、これらによって吸収サイクル内の
各器具及び配管内の化学反応を完全に無くすことはでき
ず、吸収液と各構成器具との化学反応によって不凝縮性
ガス（具体的には水素ガスである）が発生し、長期間の
使用の間に吸収サイクルで低圧となっている吸収器内及
び蒸発器内に蓄積される。吸収サイクル内の不凝縮性ガ
スは、特に冷房運転において、冷却能力の低下を招く。

【０００６】このため、吸収サイクル内で発生した不凝
縮性ガスを、運転時に蒸発器及び吸収器を内蔵する蒸発
吸収ケース内で抽気して、吸収サイクルから分岐したガ
ス貯蔵タンク内に保管したり、さらに、装置の小型化の
要求からガス貯蔵タンクの容量を抑制するために水素吸
蔵合金によって水素ガスを吸蔵させるなどしている。

【０００７】ガス貯蔵タンク内に貯蔵されたり水素吸蔵
合金に吸蔵された水素ガスは、例えば、１０年程度の周
期で行われる吸収式空調装置の保守作業時に、ガス貯蔵
室内の不凝縮性ガスを真空ポンプで吸引することで吸収
サイクル外へ排出したり、加熱することで水素ガスを透
過させるパラジウムセルを用いて、運転時にパラジウム
セルを加熱させることによってガス貯蔵タンクなどから
機外へ放出することで、吸収式空調装置の長期間の使用
を可能にしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のとおり構成され
た吸収式空調装置において、例えば、水素吸蔵合金によ
って水素ガスを吸蔵する装置では、水素吸蔵合金の表面
が水素ガスを吸蔵するのに適した活性化状態を維持しな
ければならず、吸収サイクル内に水素吸蔵合金を配置す
るのに際して水素吸蔵合金の表面に形成される酸化膜を
取り除く必要があり、そのために真空中で水素吸蔵合金
を加熱する初期活性化処理が必要となるとともに、酸化
膜を取り除くための活性化処理後の取扱いにおいても、
再度酸化膜が生じることがないように、保管、組付け等
において細心の注意が必要となり、生産性向上の障害と
なりやすい。

【０００９】また、吸収サイクル内に装着された後の水
素吸蔵合金にあっては、その表面に吸収サイクル内の水
分が結露するなどして付着して、水膜が水素吸蔵合金の
表面を覆うと、水素吸蔵合金の水素ガス吸蔵性能が低下
し、十分に水素ガスを吸蔵しなくなる。このため、装置
に組み込まれた後の運転時に、電気ヒータを用いて水素
吸蔵合金を加熱して、水素吸蔵合金の表面に生じた酸化
膜を破壊するとともに、その表面に水膜が生じないよう
にすることが考えられている。

【００１０】しかし、水素吸蔵合金の表面温度を、水膜
が生じないような温度（例えば、１５０℃）に加熱する
ためには、大きな熱を発生する電気ヒータが必要にな
り、消費電力が増加する恐れがあるとともに、発生した
熱を有効に利用し、放熱ロスを防止するためには、水素
吸蔵合金の周囲に断熱材を設ける必要があり、装置の価
格上昇を抑制できないという問題がある。

【００１１】本発明は、不凝縮性ガスである水素ガスを
吸蔵するため水素吸蔵合金を設けた吸収式冷凍装置にお
いて、水素吸蔵合金の活性化を図るための電気ヒータを
設けるに当たって、電気ヒータの消費電力を抑制すると
ともに、装置の低価格化を図ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１で
は、冷媒を含む吸収液を加熱して該吸収液から冷媒蒸気
を分離させる再生器と、該再生器によって分離した前記
冷媒蒸気を冷却して凝縮させる凝縮器と、該凝縮器で凝
縮した冷媒を低圧下で蒸発させて冷却源とする蒸発器
と、該蒸発器を形成する蒸発吸収ケース内で前記蒸発器
に並設され、該蒸発器で蒸発した冷媒蒸気を前記再生器
から供給される吸収液に吸収させる吸収器と、該吸収器
から前記再生器へ吸収液を戻すポンプとから吸収サイク
ルを形成し、前記蒸発吸収ケース内の不凝縮性ガスを抽
出して不凝縮性ガス貯蔵タンク内に貯蔵する不凝縮性ガ
ス抽気装置を具備した吸収式冷凍装置において、筒状の
中空部を中心に有する水素吸蔵合金と、該水素吸蔵合金
の前記中空部内に配された電気ヒータとからなり前記不
凝縮性ガス貯蔵タンク内の水素ガスを吸蔵する水素ガス
吸蔵器を設けたことを特徴とする。

【００１３】請求項２では、請求項１において、前記水
素吸蔵合金は、中心部に中空穴を有する複数の短環状部
材を、前記中空穴が連通するように重層又は積層して配
列されたことを特徴とする。請求項３では、請求項２に
おいて、前記水素ガス吸蔵器は、前記水素吸蔵合金を構
成する前記短環状部材を串刺し状に重層又は積層するた
めの案内用筒部材を前記中空穴の内側に備え、前記電気
ヒータは、前記案内用筒部材を介在してその内側に配さ
れたことを特徴とする。

【００１４】請求項４では、請求項１、２、３におい
て、前記水素ガス貯蔵器を前記不凝縮性ガス貯蔵タンク
内に設けたことを特徴とする。

【００１５】

【発明の作用・効果】上記構成により、請求項１の吸収
式冷凍装置では、吸収サイクルが運転されると、再生器
においてバーナ等の加熱手段を用いて低濃度吸収液を加
熱して沸騰させ、高濃度吸収液と冷媒蒸気とを分離し、
分離された冷媒蒸気は凝縮器で冷却されて冷媒液とな
る。蒸発器では、冷媒液が冷温水から気化熱を奪って蒸
発し、蒸発器で冷却された冷温水は、冷却対象に設けら
れた熱交換器を循環して冷却対象における冷却源とな
る。吸収器では、高濃度吸収液が蒸発器で生じた冷媒蒸
気を吸収して低濃度吸収液となり、吸収器において冷媒
を吸収して低濃度化した吸収液は、ポンプによって再生
器に戻る。

【００１６】以上の運転において、吸収液が再生器、吸
収器等の各器具を構成するステンレス材及び銅材と化学
反応を起こして、吸収液に凝縮しない不凝縮性ガスとし
ての水素ガスが発生し、その多くは、吸収サイクルの運
転時に低圧となっている蒸発吸収ケース内に蓄積され
る。蒸発吸収ケース内の不凝縮性ガスは、不凝縮性ガス
抽気装置によって抽出されて不凝縮性ガス貯蔵タンク内
に貯蔵される。

【００１７】水素ガス吸蔵器は、筒状の中空部を中心に
有する水素吸蔵合金が、水素吸蔵合金の中空部内に配さ
れた電気ヒータによって加熱されるため、水素吸蔵合金
の表面の酸化膜が破壊されるとともに、吸収サイクル内
の水分が水素吸蔵合金の表面で凝結して水膜となること
がないため、常に、活性化された状態で、水素ガスを確
実に吸蔵する。ここで、電気ヒータは、水素吸蔵合金の
中空部に配されていて、電気ヒータが発した熱は、水素
吸蔵合金を中心部から外側へ向かって伝達される。従っ
て、電気ヒータが発生した熱が効率良く水素吸蔵合金へ
伝わるため、電気ヒータに過剰な容量が必要なく、消費
電力を抑制できる。また、加熱された水素吸蔵合金から
外部へ放射される熱を防ぐために設ける断熱材は、水素
吸蔵合金としては最も温度の低い部分である外周部分の
熱を防ぐだけでよいため、断熱材の厚みを小さくするこ
とができる。従って、低価格化を図ることができる。

【００１８】請求項２の吸収式冷凍装置では、水素吸蔵
合金は、中心部に中空穴を有する複数の短環状部材が重
層又は積層して配列されている。水素吸蔵合金による水
素ガスの吸蔵能力は、水素吸蔵合金の重量に比例する
が、反面、水素吸蔵合金は高価である。このため、水素
吸蔵合金を短環状部材の小単体として製造加工してお
き、水素吸蔵合金を搭載する装置の冷凍能力に応じて、
短環状部材の水素吸蔵合金の数を設定することで、水素
ガスの吸蔵能力の設定が容易となる。従って、特殊成分
の合金である水素吸蔵合金については、同一規格の短環
状部材の水素吸蔵合金のみを製造しておき、搭載機器に
応じて水素吸蔵合金を収容するケーシング等の設計変更
をするだけで、様々な能力の吸収式冷凍装置に対して、
容易に対応が可能となり、製造経費を削減することがで
きる。

【００１９】請求項３では、水素吸蔵合金を構成する短
環状部材を串刺し状に重層又は積層するための案内用筒
部材を連通して中空穴内に備えている。短環状部材とし
て形成された水素吸蔵合金を案内用筒部材によってあら
かじめ集合させておくことで、電気ヒータに短環状部材
を直接集合させて配列させるよりも、取扱いが容易にな
り、生産性が向上する。また、案内用筒部材を介して電
気ヒータの熱が伝導することになるため、水素吸蔵合金
における短環状部材の数が異なる場合であっても、案内
用筒部材の大きさ及び熱容量を利用して、電気ヒータの
熱を各短環状部材に伝達させることができるため、電気
ヒータの仕様を装置の能力に応じて変更しなくても、同
一の電気ヒータによって必要な熱を各短環状部材に伝達
させることが容易となる。従って、能力の異なる装置に
対しても、同一の電気ヒータを共用ヒータとして用いる
ことができるため、製造コストを抑制できる。

【００２０】請求項４では、水素ガス貯蔵器を不凝縮性
ガス貯蔵タンク内に設けたため、不凝縮性ガス貯蔵タン
ク内の略真空空間が、外部への断熱空間として作用する
ため、水素吸蔵合金の内側の電気ヒータから発せられる
熱を断熱するための断熱構造を別途設けることが不要と
なり、断熱材等の必要がなく、安価となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の吸収式冷凍装置
としての吸収式空調装置を示す。吸収式空調装置は、室
外機１００と室内機ＲＵとからなり、室外機１００は、
冷凍機本体１０１と冷却塔（クーリングタワー）ＣＴと
から構成される。なお、空調装置は、制御装置１０２に
より制御される。

【００２２】冷凍機本体１０１は、主にステンレスによ
って成形され、冷媒及び吸収液としての臭化リチウム水
溶液の吸収サイクルを形成するもので、加熱源としての
ガスバーナＢが下方に備えられた高温再生器１と、この
高温再生器１の外側に被さるように配置された低温再生
器２とからなる二重効用型の再生器と、さらに低温再生
器２の外周に向かって二重に配置された吸収器３および
蒸発器４と、低温再生器２の外周で吸収器３及び蒸発器
４の上方に配置された凝縮器５とを、幾つかの流路で接
続してなる。なお、吸収液内には、ステンレスと臭化リ
チウムとの反応による腐食を抑制するためのインヒビタ
ーが含まれている。

【００２３】高温再生器１は、ガスバーナＢによって加
熱される加熱タンク１１の上方に中濃度吸収液分離筒１
２を延長させて設け、中濃度吸収液分離筒１２の上方か
らその外周に覆い被さるように縦型円筒形の気密性の冷
媒回収タンク１０が設けられている。

【００２４】中濃度吸収液分離筒１２の内側下方には、
中濃度吸収液分離筒１２の内壁との間に間隔をおいて配
置された吸収液仕切り容器１３が、その上縁の数カ所を
中濃度吸収液分離筒１２の内側に接合されて設けられ、
中濃度吸収液分離筒１２と吸収液仕切り容器１３との間
には、加熱タンク１１で加熱された吸収液が上昇する吸
収液上昇流路１４が形成されている。吸収液仕切り容器
１３の上方の中濃度吸収液分離筒１２内には、吸収液上
昇流路１４を上昇する中濃度吸収液を戻すための吸収液
戻し板１５が設けられており、上述の中濃度吸収液分離
筒１２は、この吸収液戻し板１５の上方に位置する上方
部材と下方に位置する下方部材との上下２つの部材から
なるもので、これらが吸収液戻し板１５に対して溶接に
よって接合されたものである。

【００２５】吸収液仕切り容器１３の側部には、冷媒が
分離されて高濃度化された中濃度吸収液を低温再生器２
へ供給するための中濃度吸収液流路Ｌ１の流入口が開口
しており、吸収液仕切り容器１３の底部には、暖房運転
時に、加熱された吸収液を蒸発器４内へ供給するための
暖房用吸収液流路Ｌ４の流入口が開口している。

【００２６】冷媒回収タンク１０内の下部内側には、中
濃度吸収液分離筒１２との間に断熱用間隙１７ａを形成
するための冷媒仕切り筒１７が中濃度吸収液分離筒１２
に接合されている。これにより、中濃度吸収液分離筒１
２内の熱が遮断され、冷媒回路タンク１０内の冷媒が、
吸収液上昇流路１４内の高温の吸収液によって加熱され
ることがない。冷媒仕切り筒１７の外側の冷媒回収タン
ク１０内は、分離された冷媒が貯留する冷媒貯留部１０
ａとなっており、冷媒貯留部１０ａには凝縮器５と連通
する冷媒流路Ｌ５の流入口が開口している。

【００２７】以上の構成により、高温再生器１では、加
熱タンク１１の内部に収容された低濃度吸収液をガスバ
ーナＢによって加熱して、低濃度吸収液中の水を蒸発さ
せて冷媒蒸気（水蒸気）として中濃度吸収液分離筒１２
の外側へ分離させ、冷媒蒸気の蒸発により濃化した中濃
度吸収液を中濃度吸収液分離筒１２の内側の吸収液仕切
り容器１３内へ戻し、中濃度吸収液流路Ｌ１により低温
再生器２へ供給する。また、分離した冷媒蒸気を冷媒回
収タンク１０で回収して、冷媒流路Ｌ５により凝縮器５
へ供給する。

【００２８】低温再生器２は、冷媒回収タンク１０の外
周に偏心して設置した縦型円筒形の低温再生器ケース２
０を有し、低温再生器ケース２０の天井の周囲には冷媒
蒸気出口２１が設けられている。低温再生器ケース２０
の天井の頂部は、中濃度吸収液流路Ｌ１により熱交換器
Ｈを介して中濃度吸収液分離筒１２内の吸収液仕切り容
器１３内と連結されている。

【００２９】中濃度吸収液流路Ｌ１中には、吸収液仕切
り容器１３から低温再生器２へ流れる中濃度吸収液の流
量を制限するためのオリフィス（図示なし）が設けられ
ていて、低温再生器ケース２０内へは中濃度吸収液分離
筒１２との圧力差により中濃度吸収液が供給される。
（低温再生器ケース２０内では、約７０ｍｍＨｇ、中濃
度吸収液分離筒１２内では約７００ｍｍＨｇ）

【００３０】これにより、低温再生器２では、低温再生
器ケース２０内に供給された中濃度吸収液を、冷媒回収
タンク１０の外壁を熱源として再加熱し、中濃度吸収液
は低温再生器ケース２０の上部の気液分離部２２で冷媒
蒸気と高濃度吸収液とに分離され、高濃度吸収液は、高
濃度吸収液受け部２３に貯留される。高濃度吸収液受け
部２３の底には、吸収器３と連通する高濃度吸収液流路
Ｌ２の流入口が開口している。

【００３１】低温再生器ケース２０の外周には、縦型円
筒形で気密性の蒸発・吸収ケース３０が下部に、凝縮器
ケース５０が上部にそれぞれ同心的に配されており、冷
媒回収タンク１０、低温再生器ケース２０、蒸発・吸収
ケース３０は、底板部１８に一体に溶接され、また、底
板部１８の内側端は、中濃度吸収液分離筒１２の下方部
材の外周面に溶接されて、冷凍機本体１０１を形成して
いる。なお、低温再生器ケース２０は、冷媒蒸気出口２
１および隙間５Ａを介して凝縮器ケース５０内と連通し
ている。

【００３２】吸収器３は、蒸発・吸収ケース３０内の内
側部分内に縦型円筒状に巻設され内部を排熱用冷却水が
流れる吸収コイル３１が配置され、吸収コイル３１の上
方には、高濃度吸収液を吸収コイル３１に散布するため
の高濃度吸収液散布具３２が配置されている。

【００３３】高濃度吸収液散布具３２は、熱交換器Ｈを
介して低温再生器２の高濃度吸収液受け部２３と連結さ
れた高濃度吸収液流路Ｌ２の開口部から供給される高濃
度吸収液を受けて散布し、吸収コイル３１内には、冷房
運転時に、冷却塔ＣＴで冷却された排熱用冷却水が循環
する。

【００３４】吸収器３では、高濃度吸収液が圧力差によ
り高濃度吸収液流路Ｌ２から流入し、流入した高濃度吸
収液は、高濃度吸収液散布具３２により吸収コイル３１
の上端に散布され、吸収コイル３１の表面に付着して薄
膜状になり、重力の作用で下方に流下し、蒸発器４で生
じた冷媒蒸気を吸収して低濃度吸収液となる。この冷媒
蒸気を吸収する際に吸収コイル３１の表面で発熱する
が、吸収コイル３１を循環する排熱用冷却水により冷却
される。尚、吸収液に吸収される水蒸気は、後述する蒸
発器４で冷媒蒸気として発生したものである。

【００３５】吸収器３の底部３３は、熱交換器Ｈおよび
吸収液ポンプＰ１が装着された低濃度吸収液流路Ｌ３で
加熱タンク１１の底部と連結されており、吸収液ポンプ
Ｐ１の作動により吸収器３内の低濃度吸収液は熱交換器
Ｈを介して加熱タンク１１内へ供給される。

【００３６】吸収器３の内部には、吸収サイクル内で発
生した不凝縮性ガス（水素ガス）を吸い込むための抽気
装置としてのエジェクター６０が設けられている。エジ
ェクター６０は、吸収器３内に開口した吸引口６１の延
長上に吸引口６１より径が小さい吸導管６２を設けると
ともに、吸引口６１の内側に吸収液ポンプＰ１の吐出側
で低濃度吸収液流路Ｌ３と連通した吸収液吐出管６３を
配して、吸収液ポンプＰ１の吐出圧によって吸収液吐出
管６３の末端から吸収液が吸引口６１に向かって吐出さ
れる際に、吸引口６１との間の冷媒蒸気および不凝縮ガ
ス等の気体成分をいわゆるエゼクタ効果によって吸収液
内に吸い込み混合するようにした構造である。

【００３７】エジェクター６０から延長された吸導管６
２は、吸収器３の底部３３に連通して設けられた略Ｊ字
（又は略Ｕ字）形状の有谷管状体からなる気液分離管６
４の内側に配されて、気液分離管６４とともに気液分離
器を構成するもので、気液分離管６４と同様に略Ｊ字
（又は略Ｕ字）形状を呈し、気液分離管６４内の谷部６
５を経た位置で上向きに開口している。気液分離器の末
端となる気液分離管６４の末端には、不凝縮性ガス貯蔵
器７０が連通して接続されている。

【００３８】不凝縮性ガス貯蔵器７０は、谷部６５を経
て気液分離管６４の延長上に一体に形成されたサブタン
ク部７１と、サブタンク部７１の上端に電磁弁からなる
ガス貯蔵弁７２を介して連通して設けられたメインタン
ク部７３との複合タンク構造を有する。

【００３９】エジェクター６０および不凝縮性ガス貯蔵
器７０は、以上の構成により、吸収液ポンプＰ１の作動
中には、エジェクター６０の吸収液吐出管６３から吸引
口６１へ向かって吐出される吸収液のエジェクター効果
によって、吸収器３内の蒸気冷媒および不凝縮性ガスを
エジェクター６０の吸引口６１から吸引し、吸導管６２
内を吸収液と混合した状態で気液分離管６４へ導き、気
液分離管６４では不凝縮性ガスを吸収液から分離させ
て、ガス貯蔵弁７２が閉弁している場合には、サブタン
ク部７１に貯蔵する。また、ガス貯蔵弁７２が開弁して
いる場合には、サブタンク部７１内の不凝縮性ガスが、
ガス貯蔵弁７２を通ってメインタンク部７３内へ移動し
て貯蔵される。尚、吸引された蒸気冷媒は、吸導管６２
内で吸収液に吸収され、気液分離管６４からは主に不凝
縮性ガスが気体として分離する。

【００４０】さらに、メインタンク部７３の上方には、
図２に示すように、メインタンク部７３内に貯蔵された
不凝縮性ガスの水素ガスを小容量にして保管するための
水素貯蔵器８０とメインタンク部７３内に貯蔵された不
凝縮性ガスをメインタンク部７３の外へ排出するための
各種機器を接続するための接続機構９０が設けられてい
る。

【００４１】水素貯蔵器８０は、図３、図４に示すよう
に、不凝縮性ガス貯蔵器７０のメインタンク部７３の上
部で上方に向かって延設されたＬ字管８１を介してメイ
ンタンク部７３と連通して設けられた円筒形状の貯蔵器
ケーシング８２内に、複数個の短環形状の水素吸蔵合金
８３を配したものである。水素貯蔵器８０の中心には、
水素吸蔵合金８３を加熱するためのセラミックヒータ８
４を挿入するための挿入穴８５ａが形成された金属製の
中心部材８５が設けられており、各水素吸蔵合金８３の
中心穴を中心部材８５が串刺し状に貫通して、複数の水
素吸蔵合金８３は積層されている。セラミックヒータ８
４は、中心部材８５の挿入穴８５ａ内に挿入されると、
図５に示すように、中心部材８５の挿入穴８５ａの入口
外側に形成された環状溝８６に嵌め合わせられる止め金
具８７によって脱落不能に固定される。尚、貯蔵器ケー
シング８２の外側には、ガラスウール等による断熱材
（図示なし）が貯蔵器ケーシング８２を取り巻くように
して設けられ、保温効果を奏している。

【００４２】以上の構造により、水素貯蔵器８０は、中
心部材８５の挿入穴８５ａ内に配されたセラミックヒー
タ８４で発生した熱が、中心部材８５を介して外側の水
素吸蔵合金８３へ伝達されて温度が上昇し、その表面に
酸化膜等が生じている場合には、破壊されて表面が活性
化される。また、吸収サイクルの運転中には、水素吸蔵
合金８３の表面温度が高くなるため、吸収サイクル内の
冷媒蒸気が表面に結露して水膜を形成することがなくな
り、常に、活性化状態を維持することができる。

【００４３】接続機構９０は、図６に示すように、メイ
ンタンク部７３と接続された接続管９１の末端がケーシ
ング９２の内側に配置されており、その末端外側が山形
状に成形されている。ケーシング９２内には、この山形
状の末端に対して、その外側からメタルタッチで封止す
るための凹部を有する封止部材９３が配され、封止部材
９３の略球状の頭部は、開閉用ねじ９４に嵌合されてい
る。開閉用ねじ９４の締めつけ側の回転により、封止部
材９３は接続管９１の末端を外側から封止して気密を確
保する。逆転回転では、接続管９１の末端を開放し、接
続管９１の末端近傍でケーシング９２の側方に接続され
た接続継管９５と連通可能にする。

【００４４】接続継管９５は、吸収式空調装置のメンテ
ナンスを行う際等に、不凝縮性ガス貯蔵器７０内の不凝
縮性ガスを吸引するための真空ポンプを接続するための
継管で、通常は、封鎖用の封止ねじ９６によって封鎖さ
れている。

【００４５】蒸発器４は、蒸発・吸収ケース３０内の吸
収コイル３１の外周に設けた縦型円筒形で多数の連通口
（図示なし）付きの仕切壁４０の外周に、内部を冷暖房
用の冷温水が流れる縦型円筒形の蒸発コイル４１を配設
し、その上方に冷媒液散布具４２を取り付けてなる。な
お、蒸発器４の底部４３は、電磁弁からなる冷暖切替え
弁６を有する暖房用吸収液流路Ｌ４により中濃度吸収液
分離筒１２の内側の吸収液仕切り容器１３と連通してい
る。

【００４６】蒸発器４では、冷房運転時に冷媒液散布具
４２より冷媒液を蒸発コイル４１の上に滴下させると、
滴下された冷媒液は、表面張力で蒸発コイル４１の表面
を濡らして膜状となり、重力の作用で下方へ降下しなが
ら低圧（例えば、６．５ｍｍＨｇ）となっている蒸発・
吸収ケース３０内で蒸発コイル４１から気化熱を奪って
蒸発し、蒸発コイル４１内を流れる空調用の冷温水を冷
却する。

【００４７】凝縮器５は、凝縮器ケース５０の内部に冷
却塔ＣＴで冷却された排熱用冷却水が内部を循環してい
る冷却コイル５１を配設してなる。凝縮器ケース５０
は、冷媒流量を制限するためのオリフィス（図示なし）
が設けられた冷媒流路Ｌ５により冷媒回収タンク１０の
冷媒貯留部１０ａと連通するとともに、冷媒蒸気出口２
１および隙間５Ａを介して低温再生器２と連通してお
り、いずれも圧力差（凝縮器ケース内では約７０ｍｍＨ
ｇ）により冷媒が供給される。

【００４８】凝縮器５では、凝縮器ケース５０に供給さ
れた冷媒蒸気が、冷却コイル５１により冷却されて液化
する。凝縮器５の下部と蒸発器４の蒸発コイル４１の上
方に配置された冷媒液散布具４２とは、冷媒液供給路Ｌ
６で連通している。液化した冷媒液は、冷媒液供給路Ｌ
６及び冷媒冷却器５２を経て冷媒液散布具４２に供給さ
れる。

【００４９】以上の構成により、吸収液は、高温再生器
１→中濃度吸収液流路Ｌ１→低温再生器２→高濃度吸収
液流路Ｌ２→吸収器３→吸収液ポンプＰ１→低濃度吸収
液流路Ｌ３→高温再生器１の順に循環する。また、冷媒
は、高温再生器１（冷媒蒸気）→冷媒流路Ｌ５（冷媒蒸
気）又は低温再生器２（冷媒蒸気）→凝縮器５（冷媒
液）→冷媒供給路Ｌ６（冷媒液）→冷媒冷却器５２（冷
媒液）→冷媒液散布具４２（冷媒液）→蒸発器４（冷媒
蒸気）→吸収器３（吸収液）→吸収液ポンプＰ１→低濃
度吸収液流路Ｌ３→高温再生器１の順に循環する。

【００５０】上記、吸収液と熱交換する吸収器３の吸収
コイル３１と凝縮器５の冷却コイル５１は、接続されて
連続コイルを形成しており、連続コイルは、冷却水流路
３４によって冷却塔ＣＴと接続されて冷却水循環路を形
成している。この冷却水循環路において、吸収コイル３
１の入口と冷却塔ＣＴとの間の冷却水流路３４には、連
続コイル内へ冷却水を送り込むための冷却水ポンプＰ２
が装着されており、冷却水ポンプＰ２の作動により連続
コイルを通過する冷却水は、吸収コイル３１で吸収熱
を、冷却コイル５１で凝縮熱をそれぞれ吸熱して比較的
高温となって、冷却塔ＣＴに供給される。

【００５１】上記の構成により、冷房運転時には、冷却
水ポンプＰ２の作動により冷却塔ＣＴ内の冷却水が、冷
却塔ＣＴ→冷却水ポンプＰ２→吸収コイル３１→冷却コ
イル５１→冷却塔ＣＴの順に循環する。冷却塔ＣＴで
は、落下する冷却水を大気中に一部蒸発させて、残りの
冷却水を冷却する自己冷却がなされており、冷却水は、
大気中に放熱して低温度になる排熱サイクルを形成して
いる。なお、冷却ファンＳからの送風により、水の蒸発
を促進させている。

【００５２】蒸発器４の蒸発コイル４１には、室内機Ｒ
Ｕに設けられた空調熱交換器４４が冷温水流路４７で連
結されていて、冷温水流路４７には、冷温水ポンプＰ３
が設けられている。以上の構成により、蒸発コイル４１
で低温度となった冷温水は、蒸発コイル４１→冷温水流
路４７→空調熱交換器４４→冷温水流路４７→冷温水ポ
ンプＰ３→蒸発コイル４１の順で循環する。

【００５３】室内機ＲＵには、空調熱交換器４４が設け
られているとともに、この空調熱交換器４４に対して、
室内空気を通過させて再び室内へ吹き出すブロワ４６が
備えられている。

【００５４】なお、暖房用吸収液流路Ｌ４および冷暖切
替え弁６は、暖房運転用に設けられたもので、暖房運転
時には、冷暖切替え弁６を開弁し、吸収液ポンプＰ１を
作動させる。これにより、中濃度吸収液分離筒１２内の
高温度の中濃度吸収液が、蒸発器４の底部４３から蒸発
器４内へ流入し、蒸発コイル４１内の冷温水が加熱さ
れ、加熱された蒸発コイル４１内の冷温水は、冷温水ポ
ンプＰ３の作動により冷温水流路４７から空調熱交換器
４４へ供給され、暖房の熱源となる。蒸発器４内の中濃
度吸収液は、仕切板４０の連通口から吸収器３側へ入
り、低濃度吸収液流路Ｌ３を経て、吸収液ポンプＰ１に
より加熱タンク１１へ戻される。

【００５５】次に、以上の構成からなる室外機１００に
おいて、吸収器３内のエジェクター６０から不凝縮性ガ
ス貯蔵器７０までの間に設けられたガス貯蔵弁７２とセ
ラミックヒータ８４に関する制御装置１０２による制御
について、吸収式空調装置の運転と合わせて説明する。
なお、上記構成において、吸収液ポンプＰ１と冷温水ポ
ンプＰ３は、同一モータによって駆動されるタンデムポ
ンプを形成しており、吸収液ポンプＰ１と冷温水ポンプ
Ｐ３は、常に同一回転する。

【００５６】始めに、冷房運転について図７に基づいて
説明する。冷房運転開始の指示が行われると（ステップ
１０においてＹＥＳ）、ガスバーナＢを点火し、吸収液
ポンプＰ１及び冷温水ポンプＰ３の駆動を開始し、冷却
水ポンプＰ２を駆動するとともに、セラミックヒータ８
４の通電を同時に開始する（ステップ１１）。

【００５７】高温再生器１では、加熱タンク１１内の吸
収液が加熱され、吸収サイクル内を吸収液および冷媒が
循環を開始する。この運転初期には、蒸発・吸収ケース
３０内の圧力が十分に低下していないため、蒸発・吸収
ケース３０内の圧力が、不凝縮性ガス貯蔵器７０のメイ
ンタンク部７３内の圧力より高い場合があり、その場合
に、ガス貯蔵弁７２が開弁状態になると、メインタンク
部７３内に吸収液が押し込まれてしまう恐れがある。従
って、ここでは、ガス貯蔵弁７２はまだ閉弁されてい
る。

【００５８】加熱タンク１１で加熱される吸収液の温度
が次第に上昇し、高温再生器１内の吸収液温度が１３０
℃以上になり且つ蒸発器４内の冷媒液の温度が１５℃以
下になると（ステップ１２においてＹＥＳ）、ガス貯蔵
弁７２を後述するように開閉させる開閉制御を開始する
（ステップ１３）。このとき、吸収サイクル内を循環す
る吸収液および冷媒によって、吸収サイクルの作動が安
定していて、吸収器３内の圧力がメインタンク部７３内
の圧力より低くなっているため、ガス貯蔵弁７２が開弁
されても、吸収液がメインタンク部７３内へ入り込まな
い。

【００５９】吸収サイクルでは、蒸発器４の蒸発コイル
４１内で冷却された冷温水が、空調熱交換器４４に供給
され、室内機ＲＵではブロワ４６により室内の冷房が行
われる。この冷房運転中に、吸収サイクルで発生した不
凝縮性ガスは、エジェクター６０によって抽出されて、
ガス貯蔵弁７２の閉弁中には、サブタンク部７１内に貯
蔵され、ガス貯蔵弁７２が開弁されると、サブタンク部
７１内の不凝縮性ガスがメインタンク部７３へ移動して
貯蔵される。

【００６０】ガス貯蔵弁７２の開閉制御は、ガス貯蔵弁
７２への通電により１０分間開弁させ、その後の５０分
間は通電を停止した閉弁状態とし、冷房運転中にこれを
繰り返すものである。このように、ガス貯蔵弁７２の通
電時間を非通電時間に対して短い時間に限定するのは、
ガス貯蔵弁７２の通電が長時間に及ぶと、通電に伴う発
熱によって、ガス貯蔵弁７２近傍の吸収液が晶析する恐
れがあるためである。本実施例では、通電時間を１０分
とし、通電停止時間を５０分とすることで、通電時の発
熱を通電停止の間に十分に鎮めることができるため、吸
収液の晶析はない。

【００６１】一方、メインタンク部７３内に貯蔵された
水素ガスは、Ｌ字管８１を経て水素貯蔵器８０の水素吸
蔵合金８３に吸蔵される。ここで、水素吸蔵合金８３
は、セラミックヒータ８４によって加熱されているた
め、その表面が常に活性化されているため、貯蔵器ケー
シング８２内へ流入した水素ガスを確実に吸蔵すること
ができる。

【００６２】冷房運転の停止が指示されると（ステップ
１４においてＹＥＳ）、ガスバーナＢの燃焼を停止し、
ガス貯蔵弁７２の通電を停止して閉弁する。このとき、
その後、所定時間は、吸収サイクル内の晶析を防止する
ために、吸収液ポンプＰ１、冷温水ポンプＰ３及び冷却
水ポンプＰ２をを継続して作動させておき、その後にこ
れらを停止して（ステップ１５）、同時に、セラミック
ヒータ８４の通電を停止して、冷房運転を終了する。以
上のとおり、冷房運転時には、吸収サイクル内が安定す
るまでの間は、ガス貯蔵弁７２を閉じておいて、安定し
てからは、一定の周期でガス貯蔵弁７２を開閉制御す
る。これによって、ガス貯蔵弁７２の開弁時に、不凝縮
性ガスをメインタンク部７３内へ捕集することができる
とともに、ガス貯蔵弁７２の通電に伴う発熱による吸収
液の晶析を防止することができる。

【００６３】尚、吸収液ポンプＰ１と冷温水ポンプＰ３
は、冷房運転時には、高温再生器１の加熱タンク１１内
の吸収液温度に比例した回転数に制御されるが、冷却水
ポンプＰ２は、回転数制御が行われず、駆動の有無だけ
が制御され、一定回転数で回転する。従って、例えば、
セラミックヒータ８４の通電を冷却水ポンプＰ２の駆動
と同期させるために、セラミックヒータ８４の通電回路
を冷却水ポンプＰ２の駆動用回路と同一の通電回路で構
成しておけば、回路構成が簡略化できるとともに、セラ
ミックヒータ８４の通電のための制御構成を新たに設け
る必要がないため、安価な装置でありながら、冷房運転
時に水素ガスの吸蔵を確実に行う装置とすることができ
る。

【００６４】次に、暖房運転について図８に基づいて説
明する。暖房運転では、暖房運転の開始の指示が行われ
ると（ステップ２０においてＹＥＳ）、所定の暖房運転
制御を行う（ステップ２１）。暖房運転制御では、冷暖
切替え弁６を開弁して、ガスバーナＢを燃焼し、吸収液
ポンプＰ１及び冷温水ポンプＰ３を駆動する。この暖房
運転中は、ガス貯蔵弁７２を常時閉弁する。これによっ
て、加熱された吸収液が高温再生器１から蒸発器４へ供
給され、蒸発コイル４１内を循環する冷温水を加熱し
て、室内機ＲＵにおいて空調熱交換器４４によって室内
の暖房を行う。また、暖房運転中に発生した不凝縮性ガ
スは、サブタンク部７１内に貯蔵される。

【００６５】このように、暖房運転中にはガス貯蔵弁７
２は常時閉弁しているため、暖房運転時に高圧となる蒸
発・吸収ケース３０と不凝縮性ガス貯蔵器７０との圧力
差により吸収液がメインタンク部７３内へ入り込むこと
を防止できるため、暖房運転時にサイクル中の吸収液循
環量が不足する不具合を発生させることがない。従っ
て、吸収液のメインタンク部７３への流入を防ぐため
に、蒸発・吸収ケース３０とメインタンク部７３との高
低差を大きくしなくてもよいため、吸収式空調装置の小
型化を図ることができる。

【００６６】暖房運転停止が指示されると（ステップ２
２においてＹＥＳ）、以上の暖房運転制御を終え、ガス
バーナＢを消火し、吸収液ポンプＰ１を所定時間継続し
て運転した後、停止させる。以上の暖房運転を終了した
後、ガスバーナＢの消火に伴って高温再生器１内の吸収
液の温度が次第に低下し、その温度が３０℃以下になっ
たとき（ステップ２３においてＹＥＳ）、蒸発・吸収ケ
ース３０内の圧力が十分に低下したと判断して、ガス貯
蔵弁７２の開閉制御を開始する（ステップ２４）。ここ
では、１０分間の通電と５０分間の通電停止とを２回繰
り返す。これにより、暖房運転中に発生した不凝縮性ガ
スを、メインタンク部７３内に貯蔵することができ、ま
た、暖房運転中にガス貯蔵弁７２の漏れによってメイン
タンク部７３内に入り込んだ吸収液を吸収器３内へ戻す
ことができる。尚、ガス貯蔵弁７２の開閉制御を２回繰
り返すのは、上記漏れによって入り込んだ吸収液を戻す
作用は、水頭差によって行われるため緩慢であり１０分
以上の時間を要するのに対し、ガス貯蔵弁７２の通電に
伴う発熱による晶析を防止するためには、１０分間の通
電時間が限界であるため、確実に吸収液を吸収器３内へ
戻す時間を確保するために、開閉制御を２回繰り返する
ことで２０分間を確保するためである。

【００６７】以上の暖房運転では、冷却水ポンプＰ２は
駆動されず、冷却水ポンプＰ２の駆動と同期するように
回路構成されたセラミックヒータ８４は、暖房運転中に
は通電されない。従って、暖房運転中には、水素貯蔵器
８０の水素吸蔵合金８３の表面に水膜が生じる場合があ
りうるため、水素ガスの吸蔵が円滑に行われない場合も
ありうる。しかし、暖房運転では、高温再生器１で加熱
された吸収液を蒸発器４へ供給して、吸収液の熱によっ
て蒸発コイル４１内の冷温水を加熱するため、加熱効率
の低下は生じることがなく、暖房運転に支障を与えるこ
とがない。従って、暖房運転中に、セラミックヒータ８
４の通電が行われない分だけ、電力消費量を抑制するこ
ができる。

【００６８】以上のとおり、本発明によれば、吸収サイ
クル内で発生した不凝縮性ガスは、吸収器３内でエジェ
クター６０によって吸い込まれて、不凝縮性ガス貯蔵器
７０に貯蔵される。さらに、不凝縮性ガス貯蔵器７０内
の水素ガスは、水素貯蔵器８０内の水素吸蔵合金８３に
吸蔵されるが、水素吸蔵合金８３には、冷房運転時に通
電されるセラミックヒータ８４が備えられているため、
その表面が常に活性化されて、水素ガスを確実に吸蔵さ
せることができる。従って、冷房運転時に、蒸発・吸収
ケース３０内の不凝縮性ガスによって冷房能力が低下す
ることがない。

【００６９】上記実施例では、冷房運転と暖房運転にお
ける冷却水ポンプＰ２の駆動状態の違いを利用して、セ
ラミックヒータ８４の通電制御を行うようにしたが、同
じく、冷房運転時のみに駆動される冷却塔ＣＴの冷却フ
ァンＳの駆動回路を利用して、冷房運転に同期させてセ
ラミックヒータ８４の通電回路を構成してもよい。

【００７０】図９に第２実施例を示す。図９に示した第
２実施例では、水素貯蔵器８０をメインタンク部７３と
別体で設けないで、不凝縮性ガス貯蔵器７０のメインタ
ンク部７３の内部に、水素吸蔵合金８３を配している。
ここでも、水素吸蔵合金８３の中心部にセラミックヒー
タ８４が挿入される。

【００７１】この実施例では、貯蔵器ケーシング８２が
不要であるとともに、メインタンク部７３内の略真空空
間が水素吸蔵合金８３の周囲を覆っていて、外部への断
熱空間となっているため、断熱材が不要となる。

【００７２】上記実施例では、水素貯蔵器８０を不凝縮
性ガス貯蔵器７０に固定したものを示したが、不凝縮性
ガス貯蔵器７０に対して着脱可能に設けてもよい。その
場合、例えば、接続機構９０で着脱するようにしてもよ
い。

【００７３】上記実施例では、吸収サイクル内で発生し
た不凝縮性ガスを分離するための構造として、エジェク
ター６０を用いたが、エジェクター６０の代わりにサイ
ホン容器を用いてもよい。上記実施例では、セラミック
ヒータ８４を用いたが、シーズヒータを用いてもよい。

【００７４】上記各実施例では、冷却水流路３４の冷却
塔ＣＴを、冷却水の一部を蒸発させて冷却水を自己冷却
する開放式のものとしたが、冷却水流路３４を循環する
冷却水が、大気に開放されていない密閉回路を形成した
水冷装置でもよい。上記実施例では、室内機ＲＵに空調
熱交換器４４のみを設けたものを示したが、室内温度を
下げないで除湿運転を行うために、空調熱交換器４４で
一旦冷却した空気を加熱する加熱用熱交換器を空調熱交
換器４４と並設させるようにしてもよい。また、床暖房
を行うようにした吸収式空調装置でもよい。尚、２重効
用に限らず、１重効用でもよい。また、加熱源はガスバ
ーナの他、電気ヒータや石油バーナでもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の吸収式空調装置としての吸収式空調装
置の概略構成図である。

【図２】吸収式空調装置における不凝縮性ガス貯蔵器を
示す正面図である。

【図３】不凝縮性ガス貯蔵器の水素貯蔵器を示す図で、
（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。

【図４】不凝縮性ガス貯蔵器の水素貯蔵器の貯蔵器ケー
シングとセラミックヒータとの組付け構造を説明するた
めの組付け図である。

【図５】不凝縮性ガス貯蔵器の水素貯蔵器を示す斜視図
である。

【図６】不凝縮性ガス貯蔵器の接続機構を示す図で、
（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。

【図７】吸収式空調装置の冷房運転の制御動作を説明す
るための流れ図である。

【図８】吸収式空調装置の暖房運転の制御動作を説明す
るための流れ図である。

【図９】第２実施例を示す不凝縮性ガス貯蔵器の正面断
面図である。

【符号の説明】

１ 高温再生器（再生器） ２ 低温再生器（再生器） ３ 吸収器 ４ 蒸発器 ５ 凝縮器 ６０ エジェクター（不凝縮性ガス抽気装置） ７３ メインタンク部（不凝縮性ガス貯蔵タンク） ８０ 水素貯蔵器（水素ガス吸蔵器） ８３ 水素吸蔵合金（短環状部材） ８４ セラミックヒータ（電気ヒータ） ８５ 中心部材（案内用筒部材） １００ 室外機（吸収式冷凍装置） １０２ 制御装置（ヒータ制御手段） Ｌ４ 暖房用吸収液流路（暖房運転用吸収液管路） Ｐ１ 吸収液ポンプ（ポンプ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 克人 愛知県名古屋市中川区福住町２番26号 リ ンナイ株式会社内 (72)発明者 古橋 俊洋 愛知県名古屋市中川区福住町２番26号 リ ンナイ株式会社内 (72)発明者 古川 泰成 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪 瓦斯株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を含む吸収液を加熱して該吸収液か
   ら冷媒蒸気を分離させる再生器と、 該再生器によって分離した前記冷媒蒸気を冷却して凝縮
   させる凝縮器と、 該凝縮器で凝縮した冷媒を低圧下で蒸発させて冷却源と
   する蒸発器と、 該蒸発器を形成する蒸発吸収ケース内で前記蒸発器に並
   設され、該蒸発器で蒸発した冷媒蒸気を前記再生器から
   供給される吸収液に吸収させる吸収器と、 該吸収器から前記再生器へ吸収液を戻すポンプとから吸
   収サイクルを形成し、前記蒸発吸収ケース内の不凝縮性
   ガスを抽出して不凝縮性ガス貯蔵タンク内に貯蔵する不
   凝縮性ガス抽気装置を具備した吸収式冷凍装置におい
   て、 筒状の中空部を中心に有する水素吸蔵合金と、 該水素吸蔵合金の前記中空部内に配された電気ヒータと
   からなり前記不凝縮性ガス貯蔵タンク内の水素ガスを吸
   蔵する水素ガス吸蔵器を設けたことを特徴とする吸収式
   冷凍装置。
2. 【請求項２】 前記水素吸蔵合金は、中心部に中空穴を
   有する複数の短環状部材を、前記中空穴が連通するよう
   に重層又は積層して配列されたことを特徴とする請求項
   １記載の吸収式冷凍装置。
3. 【請求項３】 前記水素ガス吸蔵器は、 前記水素吸蔵合金を構成する前記短環状部材を串刺し状
   に重層又は積層するための案内用筒部材を前記中空穴の
   内側に備え、前記電気ヒータは、前記案内用筒部材を介
   在してその内側に配されたことを特徴とする請求項２記
   載の吸収式冷凍装置。
4. 【請求項４】 請求項１、２、３の吸収式冷凍装置にお
   いて、 前記水素ガス貯蔵器を前記不凝縮性ガス貯蔵タンク内に
   設けたことを特徴とする吸収式冷凍装置。