JP2001235261A - 吸収式冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸収式冷凍機内で発生する水素ガスを外部へ
放出させず内部で還元除去して運転効率の低下を抑制す
ること。 【解決手段】 凝縮器９内に滞留している水素ガスを、
抽出パイプ９２を通じて凝縮器９に設けた水素ガス除去
用の処理タンク９１内に導入し、酸化金属に接触させ
る。この接触により酸化金属の還元反応が起こり、水素
ガスが除去されるとともに水を生じる。生成された水は
吸収剤溶液管路に戻される。酸化金属を含む還元部を凝
縮器９や吸収器２の内部に水素ガス除去装置を設置する
ことにより、効率よい還元作用が促進される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸収式冷凍装置に
関し、特に、吸収冷凍サイクル運転に伴って発生する不
凝縮水素ガスを還元除去する機能を有する吸収式冷凍装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】吸収式冷凍サイクルで運転される吸収式
冷凍機が冷房装置として知られていたが、さらに近年、
運転時のエネルギ効率の良さ等の利点が着目され、冷房
運転だけでなく、蒸発器で外気から汲み上げた熱を利用
したヒートポンプ暖房運転も行えるようにした吸収式冷
凍機に対する需要が高まりつつある。例えば、特公平６
−９７１２７号公報では、冷房運転、ヒートポンプ運転
による暖房、および直火焚き（ボイラ）運転による暖房
という３つのモードで運転できるようにした吸収式冷温
水機が提案されている。

【０００３】上記吸収式冷凍機の吸収冷凍サイクルにお
いて、吸収剤溶液とこの吸収剤溶液の流路を形成してい
る金属材料との接触反応等によって、ごく微量の水素ガ
ス等の不凝縮ガスが発生する。例えば、臭化リチウム
（ＬｉＢｒ）を吸収剤として水を冷媒とする組合わせを
使用したシステムや、水を吸収剤としてアンモニア（Ｎ
Ｈ3 ）を冷媒とする組合わせを使用したシステムにおい
ても、長期間の運転において、吸収剤溶液中に電解質が
存在することにより、水と配管中の鉄（Ｆｅ）成分とが
反応して水素ガスを発生する。この不凝縮ガスは例えば
数ｍｍＨｇ〜数百ｍｍＨｇの低圧環境を維持すべき構成
部分である吸収器、蒸発器等の真空度を低下させ、冷暖
房の運転効率を著しく低下させることが知られている。
このために、真空ポンプ等の抽出手段を用いてこの不凝
縮ガスを機外に放出するメンテナンスが一定期間毎に必
要となっていた。

【０００４】特開平８−１２１９１１号公報や特開平５
−９００１号公報には吸収式冷凍機内で発生した不凝縮
ガスを機外に排出する装置が開示されている。これらの
装置では、加熱されたパラジウム管に冷媒液から分離し
た不凝縮ガスを誘導し、パラジウムの選択透過性を利用
して、該不凝縮ガスを大気中に放出している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に開示された
不凝縮ガスの排出装置によれば、発生した水素ガスは除
去されるが、次の問題点があった。すなわち、この不凝
縮ガスの排出装置では、発生した水素ガスを機外に放出
させるようになっているので、機内の気密性を保持する
ための構造が複雑化することになる。

【０００６】本発明は、上記問題点に鑑み、機内の真空
度を低下させることなく、かつ、気密保持のための構造
を複雑化させないで、発生した不凝縮ガスを除去するこ
とができる吸収式冷凍装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決し、目
的を達成するための本発明は、冷媒を収容した蒸発器
と、蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収剤溶液で吸収する
吸収器と、前記溶液の吸収剤濃度を回復させるため、吸
収剤溶液を加熱して冷媒蒸気を抽出する再生器と、この
再生器で抽出された冷媒蒸気を凝縮させて前記蒸発器へ
供給するための凝縮器とを有する吸収式冷凍装置におい
て、前記冷媒もしくは吸収剤が水である吸収剤溶液を使
用するとともに、吸収冷凍サイクル運転に伴って発生す
る水素ガスに作用して還元反応を生じさせる酸化金属を
主成分とする還元部を具備し、この還元部を前記吸収剤
溶液の通路に設けた点に特徴がある。また、本発明は、
前記還元部が前記吸収器または凝縮器に関連して設けら
れている点に特徴がある。

【０００８】この特徴によれば、吸収冷凍サイクル運転
に伴って発生する水素ガスが酸化金属に作用して還元反
応が起こり、水が生成されて水素ガスは除去される。こ
うして水素ガスを除去することにより、凝縮器、蒸発
器、吸収器等、冷媒通路各部の真空度の低下による運転
効率の低下を防止できる。

【０００９】特に、吸収器部分に関連して還元部を設け
た場合は、吸収器部分が運転中もっとも低圧になって水
素ガスが集まりやすいので大きい水素ガス除去効果を得
ることができる。また、凝縮器部分に還元部を設けた場
合は、この凝縮器部分が、高温高圧の再生器で発生した
水素ガスが冷媒蒸気に混じって集まる通路となるため、
大きい水素除去効果を得ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明を
詳細に説明する。以下の説明において参照する図面の同
符号は互いに同一または同等部分を示す。図１６は本発
明の一実施形態に係る吸収式冷凍機の要部構成を示す系
統ブロック図である。ここでは、吸収式冷凍機の一実施
態様として吸収式冷暖房装置を想定している。蒸発器１
には冷媒としての水が収容され、吸収器２には吸収剤と
して臭化リチウム（ＬｉＢｒ）を含む溶液が収容されて
いる。

【００１１】蒸発器１と吸収器２とは、蒸発（冷媒）通
路を介して互いに流体的に連結されており、これら蒸発
器１および吸収器２を、例えば３０mmＨｇ程度の低圧環
境下に保持すると蒸発器１内の冷媒が蒸発し、この冷媒
蒸気つまり水蒸気は前記蒸発通路を介して吸収器２内に
入る。吸収器２内では吸収剤としての臭化リチウムが冷
媒蒸気を吸収して吸収冷凍動作が行われる。蒸発通路に
は、冷媒蒸気中に残存するミスト（霧状の冷媒）を加熱
して蒸気化させるとともに、凝縮器９から送給されるＴ
ＦＥの温度を下げる働きをする予冷器１８が設けられて
いる。

【００１２】バーナ７が点火されると、再生器３によっ
て吸収器２内の溶液濃度が高められる（バーナおよび再
生器ならびに溶液濃縮については後述する）。吸収器２
内の高濃度溶液が冷媒蒸気つまり水蒸気を吸収すると蒸
発器１内の冷媒が蒸発し、その蒸発時の潜熱によって蒸
発器１内が冷却される。蒸発器１には冷水が通過する管
路１ａが通っている。管路１ａを流れる冷水としてはエ
チレングレコール又はプロピレングレコ−ル水溶液を使
用するのが好ましい。管路１ａの一端（図では出口端）
は第１の四方弁Ｖ１の＃１開口に、その他端（図では入
口端）は第２の四方弁Ｖ２の＃１開口にそれぞれ連結さ
れる。

【００１３】冷媒はポンプＰ１によって蒸発器１内に設
けられた散布手段１ｂに導かれ、冷水が通過している管
路１ａ上に散布される。冷媒は管路１ａ内の冷水から蒸
発熱を奪って冷媒蒸気となり、冷媒で熱を奪われた管路
１ａ内の冷水はその温度が低下する。冷媒蒸気は前記蒸
発通路を通って吸収器２に流入する。蒸発器１内の冷媒
は散布手段１ｂに導かれるほか、その一部はフィルタ４
を通って精留器６にも給送される。蒸発器１とフィルタ
４との間には流量調節弁Ｖ５が設けられている。

【００１４】冷媒蒸気が吸収器２の溶液に吸収される
と、吸収熱によって該溶液の温度は上昇する。溶液の吸
収能力は該溶液の温度が低いほど、また、溶液濃度が高
いほど大きい。そこで、該溶液の温度上昇を抑制するた
め、吸収器２の内部には冷却水が通る管路２ａが設けら
れる。管路２ａの一端（図では出口端）は凝縮器９内を
通した後、ポンプＰ３を介して第１の四方弁Ｖ１の＃２
開口に、管路２ａの他端（図では入口端）は第２の四方
弁Ｖ２の＃２開口にそれぞれ連結される。管路２ａを通
過する冷却水として、前記冷水と同じ水溶液を使用す
る。

【００１５】溶液はポンプＰ２によって吸収器２内に設
けられた散布手段２ｂに導かれ、管路２ａ上に散布され
る。その結果、溶液は管路２ａを通っている冷却水で冷
却される。一方、冷却水は熱を吸収するのでその温度が
上昇する。吸収器２内の溶液が冷媒蒸気を吸収し、その
吸収剤濃度が低下すると吸収能力が低下する。そこで、
再生器３および精留器６によって吸収剤溶液から冷媒蒸
気を分離発生させることにより、溶液の濃度を高めて吸
収能力を回復させる。

【００１６】吸収器２で冷媒蒸気を吸収して希釈された
溶液つまり希液は前記散布手段２ｂに導かれるほか、ポ
ンプＰ２により管路７ｂを通じて精留器６に給送され再
生器３へと流下する。ポンプＰ２と再生器３とをつなぐ
管路７ｂには開閉弁Ｖ３が設けられている。再生器３に
は吸収器２から供給される希液を加熱するバーナ７が設
けられている。バーナ７はガスバーナが好ましいが、他
の型式のどのような加熱手段であってもよい。

【００１７】再生器３で加熱され、冷媒蒸気が抽出され
て濃度が高められた溶液（濃液）は、管路７ａを通って
吸収器２に戻される。管路７ａ上には開閉弁Ｖ４が設け
られている。温度が比較的高い濃液は散布手段２ｃによ
って管路２ａ上に散布される。

【００１８】再生器３に給送された希液がバーナ７で加
熱されると、冷媒蒸気が発生する。この冷媒蒸気に混入
された吸収剤溶液は精留器６で分離され、より一層純度
を高められた冷媒蒸気が凝縮器９へ給送される。冷媒蒸
気は凝縮器９で冷却されて凝縮液化され、前記予冷器１
８、減圧弁１１を経由して蒸発器１に戻される。この冷
媒は管路１ａ上に散布される。

【００１９】凝縮器９から蒸発器１に供給される蒸気の
純度は極めて高くなってはいるが、還流冷媒中にごくわ
ずかに混在する吸収剤成分が長時間の運転サイクルによ
って蓄積し、蒸発器１内の冷媒の純度が徐々に低下する
ことは避けられない。蒸発器１から冷媒のごく一部をフ
ィルタ４を介して精留器６に給送し、再生器３から生じ
る冷媒蒸気と共に再び純度を上げるためのサイクルを経
るようにすることによって冷媒純度の低下が抑制され
る。

【００２０】再生器３から出た管路７ａ中の高温濃液
は、吸収器２と精留器６を連結する管路の中間に設けら
れた熱交換器１２により、吸収器２から出た希液と熱交
換して冷却された後、吸収器２内に散布される。一方、
熱交換器１２で予備的に加熱された希液は精留器６へ給
送される。こうして熱効率の向上が図られているが、さ
らに、還流される前記濃液の熱を吸収器２または凝縮器
９から出た管路２ａ内の冷却水に伝達するための熱交換
器（図示せず）を設けることにより、吸収器２に還流さ
れる濃液の温度をより一層低下させ、冷却水温度はさら
に上げることができるような構成をとってもよい。

【００２１】前記冷水または冷却水を外気と熱交換する
ための顕熱交換器１４には管路４ａ、室内機１５には管
路３ａが設けられている。管路３ａ、４ａの各一端（図
では入口端）は第１の四方弁Ｖ１の＃３および＃４開口
に、その他端（図では出口端）は第２の四方弁Ｖ２の＃
３および＃４開口にそれぞれ連結される。室内機１５は
冷暖房を行う室内に備えられるもので、冷風または温風
の吹出し用ファン（両者は共通）１０と吹出し出口（図
示せず）とが設けられる。前記顕熱交換器１４は室外に
置かれ、ファン１９で強制的に外気との熱交換が行われ
る。

【００２２】蒸発器１には冷媒の量を感知するレベルセ
ンサＬ１、冷媒の温度を感知する温度センサＴ１、およ
び蒸発器１内の圧力を感知する圧力センサＰＳ１が設け
られている。吸収器２には溶液の量を感知するレベルセ
ンサＬ２が設けられている。凝縮器９には、凝縮した冷
媒の量を感知するレベルセンサＬ９、冷媒の温度を感知
する温度センサＴ９、および凝縮器９内の圧力を感知す
る圧力センサＰＳ９が設けられている。顕熱交換機１
４、再生器３、および室内機１５にはそれぞれ温度セン
サＴ１４、Ｔ３およびＴ１５が設けられている。顕熱交
換機１４の温度センサＴ１４は外気温度を、室内機１５
の温度センサＴ１５は冷暖房をする室内の温度を、再生
器３の温度センサＴ３は溶液の温度をそれぞれ感知す
る。

【００２３】冷房運転時には、第１の四方弁Ｖ１および
第２の四方弁Ｖ２を、それぞれの＃１および＃３開口を
連通させる一方で、＃２および＃４開口を連通させるよ
うに切替える。この切替えにより、冷媒が散布されて温
度が下げられた冷水が室内機１５の管路３ａへ導かれて
室内の冷房が行われる。

【００２４】一方、暖房運転時には、前記第１の四方弁
Ｖ１および第２の四方弁Ｖ１を、それぞれの＃１および
＃４開口を連通させ、＃２および＃３開口を連通させる
ように切替える。この切替えにより、暖められた冷却水
が室内機１５の管路３ａへ導かれて室内の暖房が行われ
る。

【００２５】暖房運転時に外気温度が極端に低くなる
と、顕熱交換器１４を介して外気から熱を汲み上げ難く
なり、暖房能力が低下する。このようなときのために、
凝縮器９と再生器３（または精留器６）との間をバイパ
スする環流通路９ａおよび開閉弁１７を設けている。す
なわち、外気からの熱の汲み上げが困難なときには、吸
収冷凍サイクル運転は停止して再生器３で発生した蒸気
を凝縮器９との間で環流させ、バーナ７による加熱熱量
を凝縮器９内で効率よく管路２ａ内の冷却水に伝導させ
られる直火焚き運転により冷却水を昇温させて暖房能力
を向上させる。

【００２６】続いて、上記冷暖房装置に設けられている
水素ガス除去装置について説明する。図１は、水素ガス
除去装置を備えた上記冷暖房装置の要部構成図である。
同図において、凝縮器９には抽出パイプ（通路手段）９
２によって連通された水素ガス処理タンク（以下、単に
「処理タンク」という）９１が付設されている。抽出パ
イプ９２は凝縮器９内に蓄積されている冷媒の液面９３
よりわずかに高い位置に開口するよう取付位置が決定さ
れている。処理タンク９１内にはヒータ（加熱手段）で
加熱できるようにした還元部（詳細は後述）が設けられ
ている。

【００２７】水素ガス除去装置には、例えば、遷移金属
の酸化物単体または遷移金属の酸化物同士の混合物から
なる酸化金属が含まれている。酸化金属の一例として、
ＮｉＯ単体、またはＮｉＯを主成分とし、さらにＣｕ
Ｏ，ＭｎＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 を混合した混合物を使用する
ことができる。また、他の例として、ＣｕＯ，ＭｎＯ
2，Ａｌ2 Ｏ3 のうちの少なくとも一つを主成分とした
混合物を使用することができる。酸化金属はこれら列挙
したもの単体でもよいし、水素ガスとの反応を促進させ
るための触媒作用をもつ物質、例えば、パラジウムもし
くはその化合物（ＰｄＣｌ2 ）、白金もしくはその化合
物等の添加剤を微量混入するようにしてもよい。

【００２８】図２は処理タンク９１を備えた凝縮器９の
要部断面図、図３は同平面図である。凝縮器９の筐体の
正面には処理タンク９１を凝縮器９に取り付けるための
ブラケット９５が設けられている。抽出パイプ９２はブ
ラケット９５および凝縮器９間にそれぞれ両端が固着さ
れる。処理タンク９１は円筒状ハウジング９６を有して
いて、ハウジング９６のフランジ９６ａをボルト等でブ
ラケット９５に締結することにより凝縮器９に取り付け
られる。

【００２９】ハウジング９６内にはメッシュ又はフィル
タ（網）９７で端部が覆われた酸化金属収納用のチュー
ブ９８が嵌挿され、チューブ９８の中心にはヒータ１０
２を収容できるヒータホルダ９９が配置される。ヒータ
ホルダ９９およびチューブ９８はハウジング９６の端部
に形成されためねじに螺挿されるおねじが外周に形成さ
れたキャップ１０４によって押圧固定される。ブラケッ
ト９５とフランジ９６ａとの間にはシール部材としての
Ｏリング１０１Ａが設けられている。チューブ９８およ
びヒータホルダ９９の間の空間には酸化金属Ｍが適当量
充填される。酸化金属Ｍは粉末または粒状であるのが好
ましい。

【００３０】ヒータ１０２はチューブ９８の開口からヒ
ータホルダ９９内に挿入され、必要に応じて抜き差し可
能である。例えば、１週間に１回程度のメンテナンス時
に水素ガスを除去するためにヒータホルダ９９内に差し
込み、それ以外のときは引き抜いておくことができる。
ヒータ１０２は抵抗体に電流を流して発熱させる周知の
ものを使用できる。

【００３１】吸収冷凍サイクル中で発生した水素ガスＨ
2 は運転休止中は凝縮器９内に拡散しており、運転中は
凝縮器９内の冷媒蒸気の流れによって冷媒液面９３に張
り付くようにして溜まっている。この溜まっている水素
ガスＨ2 が濃度勾配つまり拡散によって処理タンク９１
内に流入する。水素ガスＨ2 は抽出パイプ９２を通って
フィルタ９７の前面に至り、さらにフィルタ９７を通過
してヒータ１０２で加熱されている酸化金属Ｍと接触す
る。その結果、酸化金属Ｍの還元反応が起こり、水が生
成されて水素ガスＨ2 が除去される。すなわち、次式(f
1)による化学反応が生じる。ＭＯＸ＋ＸＨ2 ＝Ｍ＋ＸＨ
2 Ｏ…(f1)。ここで、符号Ｍは遷移金属、Ｘは定数であ
る。生成された水は抽出パイプ９２を通じて凝縮器９内
に流入する。

【００３２】なお、チューブ９８内に充填される酸化金
属は粉末状や粒状のものに限らず、例えば、ヒータホル
ダ９９の外周に酸化金属の層を形成して水素ガスと接触
させるようにしてもよい。その場合フィルタ９７は不要
である。また、水素ガスの除去を促進するため加熱手段
としてヒータ１０２を使用しているが、ヒータ１０２に
代えて凝縮器９で発生する凝縮熱または加熱されて再生
器３から導入されてくる冷媒蒸気の熱で酸化金属を加熱
するようにしてもよい。また、特に加熱せずとも水素ガ
ス除去反応を得ることは可能である。

【００３３】凝縮熱や高温の冷媒蒸気の熱を利用して酸
化金属の還元作用を促進するため酸化金属を含む還元部
を凝縮器９の内部に設けた例を図４に示す。図４におい
て図２と同符号は同一または同等部分を示す。ここでは
還元部を構成する処理タンク９１を凝縮器９と別体にせ
ず、凝縮器９の内部に隔壁９１ａを設けることで凝縮器
９と一体にしている。なお、隔壁９１ａの一部には水素
ガスや還元作用で生じた水の通路としての開口１０３が
設けられる。隔壁９１ａで区画されて凝縮器９内に形成
された処理タンク９１には酸化金属Ｍを収容したチュー
ブ９８が外壁を貫通して挿通される。チューブ９８は図
２に関して説明したチューブ９８と同様、一端部には水
素ガスの流通が可能なよう、フィルタが設けられる。

【００３４】図４の例では、凝縮器９内の熱を利用して
還元作用を促進することができるのでヒータは設けられ
ていない。また、酸化金属Ｍを包含した還元部は図示の
位置に限らず、凝縮器９内の適宜の位置に設置すること
ができる。例えば、凝縮器９へ再生器３から冷媒蒸気を
導入するための導入孔の近傍に配置することによって高
温蒸気の熱を効果的に利用することができる。

【００３５】水素ガス除去装置は凝縮器９に限らず吸収
器２に設けることもできる。図５は吸収器および蒸発器
の要部断面図である。同図において、吸収器２と蒸発器
１とは、冷媒通路を介して互いに流体的に連結された一
体のチャンバを構成している。吸収器２の内部には吸収
器２内で発生した熱を冷却水と熱交換するためのコア９
５が設けられる。コア９５は複数枚の板材（フィン）か
らなり、該フィンを板厚方向に貫通したパイプ１００を
有する。パイプ１００は前記冷却水の通路である管路２
ａの一部をなす。吸収器２には還元部を含む処理タンク
９１Ａが付設されていて、処理タンク９１Ａと吸収器２
とは抽出パイプ９２Ａによって連通されている。抽出パ
イプ９２Ａは吸収器２内に蓄積されている吸収剤溶液の
液面９３Ａの近傍に開口するように取付位置が決められ
ている。

【００３６】処理タンク９１Ａに包含される還元部は凝
縮器９に抽出パイプ９２を通じて凝縮器９に取り付けら
れる前記処理タンク９１と同様であるので詳細の説明は
省略する。吸収器２内に溜まった水素ガスは凝縮器９内
に溜まった水素ガスと同様、処理タンク９１Ａに流入し
て酸化金属Ｍに接触し、還元作用により水を生成する。
生成された水は抽出パイプ９２Ａを通じて吸収器２内に
流入する。

【００３７】システム内で発生した水素ガスは、運転中
もっとも低圧になる吸収器２に蓄積しやすいため、この
吸収器２に結合した処理タンク９１Ａで水素ガス除去作
用を行わせることにより、効果的に水素ガスを除去する
ことができる。

【００３８】続いて、吸収器部分に設ける水素ガス除去
装置の変形例を説明する。図６は吸収器の壁面を仕切っ
て設置した水素ガス除去装置を示す吸収器および蒸発器
の要部断面図である。同図において、水素ガス除去装置
としての処理タンク１０１のハウジング１０６の一部分
が吸収器２の壁面と兼用されている。そして、ハウジン
グ１０６は、その底部近傍で吸収器２の前記壁面に形成
された開口１０７を介して吸収器２に直接連通してい
る。処理タンク１０１内には酸化金属Ｍを収容するチュ
ーブ１０８が突出して設けられている。チューブ１０８
は前記チューブ９８（図２参照）と同様、底部にフィル
タ１０９を有するとともに、上部外周にはねじが形成さ
れていて、ハウジング１０６上面に螺着されている。

【００３９】図６において、吸収器２内に滞留している
水素ガスは開口１０７を通じて処理タンク１０１内に浸
入し、フィルタ１０９を通過して酸化金属Ｍと接触す
る。ハウジング１０６の壁面が吸収器２の壁面と兼用さ
れているため、吸収器２で発生した熱がこの壁面を介し
て処理タンク１０１に直接伝達され、酸化金属Ｍがその
還元反応に適した温度に加熱される。

【００４０】図７は、水素ガス除去装置を内部に設けた
吸収器２の要部断面図である。同図において、吸収器２
の側壁に設けられたねじ孔に水素ガス除去装置を構成す
るチューブ１０８が螺着され、長手方向を水平にして吸
収器２内に突出している。このチューブ１０８は図３の
ものと同等であり、端部に設けられたフィルタ１０９と
チューブ１０８とで囲繞された空間には酸化金属Ｍが充
填されている。

【００４１】図７の構成では、酸化金属Ｍを収容したチ
ューブ１０８は吸収器２の壁面を介さず、吸収器２内に
突出して吸収器２内の雰囲気温度の影響を直接受けるよ
うに設けられている。したがって、チューブ１０８内の
酸化金属Ｍの還元はこの雰囲気が保有する熱で促進され
吸収器２内の水素ガスは効率的に除去される。また、水
素ガス除去装置は吸収器２の壁面に螺着するだけでよい
ので、吸収器２に外付けするのと比較して構造を簡素化
できる。

【００４２】図８は水素ガス除去装置が熱交換用のコア
に取付けられた吸収器の断面図、図９は図８のＡ−Ａ矢
視図である。図８，図９において、水素ガス除去装置１
１０はコア９５に設けられている。この水素ガス除去装
置１１０はコア９５を構成する複数枚のフィンのうち最
も外側のフィンに固着されているシェル部１１１、およ
び該シェル部１１１下部の開放部に設けられたフィルタ
１１２、ならびにシェル部１１１およびフィルタ１１２
で囲繞された空間に充填された酸化金属Ｍからなる。こ
の実施形態では、導入された冷媒蒸気によって温度が高
められたコア９５から水素ガス除去装置１１０のシェル
部１１１およびシェル部１１１に保持された酸化金属Ｍ
に直接的に熱伝播する。その結果、酸化金属Ｍは、還元
に適した温度をコア９５から安定的に受けることができ
る。

【００４３】図１０は、水素ガス除去装置が前記コアに
固着された冷却水の管路に取付けられた吸収器２の断面
図、図１１は図１０の水素ガス除去装置の縦断面図、図
１２は図１０のＢ−Ｂ矢視図である。図１０〜図１２に
おいて、水素ガス除去装置１１３は２か所に設けられて
いる。すなわち、水素ガス除去装置１１３はシェル部１
１４が冷却水の管路２ａの一部を構成するパイプ１００
を取り囲むように、換言すれば、パイプ１００がシェル
部１１４を貫通するように配置されている。この実施形
態では、吸収器２内の雰囲気温度のほか、この雰囲気に
よって温度が高められたコア９５からパイプ１００に伝
播した熱によって水素ガス除去装置１１３のシェル部１
１４およびシェル部１１４に保持された酸化金属Ｍが適
温に保持される。

【００４４】上記シェル部１１１，１１４内に充填され
る酸化金属Ｍが粉末状ないし粒状のものに限られないの
は第１実施形態と同様である。例えば、シェル部１１
１，１１４の外周に酸化金属の層を焼結等で形成し、こ
の層に水素ガスを接触させるようにしてもよい。この場
合、フィルタ１１２は不要であるし、シェル部１１１，
１１４は、中実のプレートに代えても良いし、酸化金属
の層を形成する表面の形状は、表面積を大きくするため
波形や凹凸のある面にすることができる。酸化金属は先
に列挙したもの単体でもよいし、酸化金属と水素ガスと
の反応を促進させるための触媒作用をもつ物質でよいの
は凝縮器９に関して先に説明した実施形態と同様であ
る、

【００４５】なお、前記凝縮器９内にも吸収器２と同様
に熱交換のためのコアが設けられ、その複数枚のコア板
を貫通する冷却水の管路も設けられている。したがっ
て、吸収器２に関して説明した水素ガス除去装置と同
様、凝縮器９内においても、水素ガス除去装置をコアや
冷却水の管路に固着して設けることができる。

【００４６】こうして、吸収器２や凝縮器９内に溜まっ
た水素ガスが酸化金属と接触して除去されるときに生成
される水は、システム内の管路を流れるようになるが、
吸収剤として臭化リチウムを使用し、これと組み合わさ
れる冷媒として水を使用しているため、水素ガスが除去
されて水が生成されたとしても吸収冷凍サイクルになん
ら悪影響を及ぼすことがない。特に、この臭化リチウム
と水との組合わせは低圧システムで使用されるため、水
素ガス除去による低圧維持効果は大である。

【００４７】上記還元部は吸収器２や凝縮器９に近接な
いし収容して設けるのに限らず、以下に説明するように
冷媒が通過する場所と連通している他の位置に設けても
よい。図１３は凝縮器９と蒸発器１との間に還元部を設
けた例を示す図である。まず、蒸発器１にはその下部で
連通している蒸発器タンク１Ａが設けられ、この蒸発器
タンク１Ａと凝縮器９とは抽出パイプ１０５で連結され
る。抽出パイプ１０５にはバルブ１０６を設け、このバ
ルブ１０６および蒸発器タンク１Ａ間に還元部として酸
化金属ホルダ１０７が設けられる。抽出パイプ１０５は
冷媒の液面１０８，１Ｂよりもわずかに上部で凝縮器９
および蒸発器タンク１Ａ内にそれぞれ開口しているのが
よい。

【００４８】酸化金属ホルダ１０７は、図１４のよう
に、抽出パイプ１０５内にヒータ１０２を保持するヒー
タホルダ１１０を突出させ、このヒータホルダ１１０の
周囲に酸化金属の層ないし被膜を形成することで構成で
きる。

【００４９】図１３において、運転中、水素ガスが凝縮
器２の液面１０８に溜まった場合にバルブ１０６を開
く。蒸発器１側より凝縮器９が高圧であるため、水素ガ
スＨ2は冷媒蒸気とともにバルブ１０６を通過して酸化
金属ホルダ１０７に流入する。ここで、ヒータ１０２に
よって加熱された酸化金属に水素ガスが接触し、還元反
応により水が生成されて水素ガスが除去される。酸化金
属ホルダ１０７で除去されなかった水素ガスは蒸発器タ
ンク１Ａに侵入するが、蒸発器タンク１Ａ内の冷媒の液
面は蒸発器タンク１Ａと蒸発器１との連通部よりも高い
位置に維持されていることから、この液面によって水素
ガスが蒸発器１や吸収器２に侵入するのは阻止される。

【００５０】運転停止時に冷媒が蒸発器１に回収される
よう制御することにより、運転休止時においても運転中
と同様、蒸発器１内の液面は蒸発器１と蒸発器タンク１
Ａを連通している開口部より上位に維持され、蒸発器１
および吸収器２への水素ガスの侵入は阻止される。運転
休止時は、蒸発器１内に冷媒が回収される一方、吸収剤
溶液は再生器３に回収されるので、蒸発器１内の冷媒蒸
気は吸収器２に吸収されない。その結果、凝縮器９内の
圧力が蒸発器１内の圧力よりも低くなり、バルブ１０を
開くことによって蒸発器タンク１Ａ内の冷媒蒸気と、除
去しきれなかった水素ガスとが凝縮器９に移動する流れ
が生じる。こうして、運転中と同様、酸化金属ホルダ１
０７内での酸化金属の還元反応により水素ガスが除去さ
れる。

【００５１】次に、凝縮器９と再生器３との間に還元部
を設けた例を図１５を参照して説明する。同図におい
て、凝縮器９と再生器３との間を結合する抽出バルブ１
１１との途中にはバルブ１１２とバルブ１１３とが設け
られ、バルブ１１２およびバルブ１１３間には還元部と
しての酸化金属ホルダ１０７が設けられる。水素ガスＨ
2 が凝縮器９に溜まったならばバルブ１１２を開く。そ
うすると冷媒蒸気が抽出パイプ１１１に流入して凝縮
し、この凝縮作用によってバルブ１１２およびバルブ１
１３間において抽出パイプ１１１が満杯になるまで冷媒
蒸気と水素ガスとが導入される。予め定めた時間後にバ
ルブ１１２を閉じることによって水素ガスは抽出パイプ
１１１内のバルブ１１２およびバルブ１１３間に閉じ込
められるため、水素ガスは酸化金属と十分に接触して酸
化金属の還元反応が促進される。なお、バルブ１１２を
開いてからバルブ１１３を閉じるまでの時間はタイマに
よって管理し、自動的にバルブ１１３を閉じるようにす
ることができる。

【００５２】システム起動時には、バルブ１１３を開く
ことにより、抽出パイプ１１１内の、凝縮された冷媒
（還元反応により生じた水を含む）は再生器３に流入さ
れる。再生器３に冷媒を戻したならば、バルブ１１３を
閉じて水素ガス除去装置をリセットする。酸化金属ホル
ダ１０７およびバルブ１１３間の抽出パイプ部分に冷却
ファンを設けるなどした放熱手段１１１ａを設けて積極
的に凝縮を促進させようにしてもよい。

【００５３】以上、本発明を実施形態に関して説明した
が、本発明はこれらの実施形態に限らず、酸化金属を含
んだ還元部からなる水素ガス除去装置を吸収器２や凝縮
器９内の任意の位置、または吸収器２や凝縮器９と流体
的に連通する場所に配置するものであればよい。

【００５４】また、臭化リチウムを吸収剤として水を冷
媒とする組合わせを使用したシステムに限らず、水を吸
収剤としてアンモニアを冷媒とする組合わせを使用した
システムにおいても本発明は有効に適用し得る。

【００５５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１〜請求項７の発明によれば、酸化金属の還元反応によ
り水素が除去され、水が生成される。したがって、冷媒
通路の真空度が低下することがないので高い運転効率を
維持できる。また、吸収器内や凝縮器内に還元部を配置
することにより、特別なシールが不要であり、構造が複
雑にならない。

【００５６】また、請求項２〜請求項４の発明によれ
ば、運転中最も低圧になりやすい吸収器に関連して還元
部を設けたので、効率よく水素ガスを除去することがで
きるとともに、吸収器内の雰囲気から還元反応に適した
熱を得ることもできる。

【００５７】また、請求項５〜請求項７の発明によれ
ば、高温高圧の再生器部分で発生し易い水素ガスが冷媒
蒸気に混じって集まる通路部分で効率よく水素ガスを除
去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 凝縮器に水素ガス除去装置を設けた冷暖房装
置の要部構成図である。

【図２】 水素ガス除去装置を備えた凝縮器の要部断面
図である。

【図３】 水素ガス除去装置を備えた凝縮器の平面図で
ある。

【図４】 水素ガス除去装置を備えた凝縮器の変形例に
係る要部断面図である。

【図５】 水素ガス除去装置を備えた吸収器の要部断面
図である。

【図６】 水素ガス除去装置を備えた吸収器の変形例に
係る要部断面図である。

【図７】 水素ガス除去装置を備えた吸収器の第２の変
形例に係る要部断面図である。

【図８】 水素ガス除去装置を内部のコアに付設した吸
収器の要部断面図である。

【図９】 図８のＡ−Ａ矢視図である。

【図１０】 コアに固着した冷却水管に水素ガス除去装
置を付設した吸収器の要部断面図である。

【図１１】 水素ガス除去装置の拡大断面図である。

【図１２】 図１０のＢ−Ｂ矢視図である。

【図１３】 凝縮器および蒸発器間に水素ガス除去装置
を設けた吸収式冷凍装置の要部構成図である。

【図１４】 加熱手段を備えた水素ガス除去装置の要部
断面図である。

【図１５】 凝縮器および再生器間に水素ガス除去装置
を設けた吸収式冷凍装置の要部構成図である。

【図１６】 本発明の実施形態に係る吸収式冷暖房装置
の構成を示す系統図である。

【符号の説明】

１…蒸発器、 ２…吸収器、 ３…再生器、 ９…凝縮
器、 ９１，９１Ａ…（水素ガス）処理タンク、 ９２
…抽出パイプ、 ９５…コア、 ９６…ハウジング、
９７，１０９，１１２…フィルタ、 ９８…チューブ、
１００…冷却水管、 １０２…ヒータ、 Ｍ…酸化金
属

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を収容した蒸発器と、前記蒸発器で
   発生した冷媒蒸気を吸収剤溶液で吸収する吸収器と、前
   記溶液の吸収剤濃度を回復させるため、前記吸収剤溶液
   を加熱して冷媒蒸気を抽出する再生器と、前記再生器で
   抽出された冷媒蒸気を凝縮させて前記蒸発器へ供給する
   ための凝縮器とを有する吸収式冷凍装置において、 前記冷媒または吸収剤が水である吸収剤溶液を使用する
   とともに、吸収冷凍サイクル運転に伴って発生する水素
   ガスに作用して還元反応を生じさせる酸化金属を主成分
   とする還元部を具備し、 前記還元部を前記吸収剤溶液の通路に設けたことを特徴
   とする吸収式冷凍装置。
2. 【請求項２】 前記還元部が前記吸収器部分に関連して
   取付けられている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】 前記還元部が前記吸収器の外壁に密接し
   て取り付けられている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】 前記還元部が前記吸収器の内部に収容さ
   れていることを特徴とする請求項２記載の吸収式冷凍装
   置。
5. 【請求項５】 前記還元部が前記凝縮器部分に関連して
   取付けられていることを特徴とする請求項１記載の吸収
   式冷凍装置。
6. 【請求項６】 前記還元部が前記凝縮器の外壁に密接し
   て取り付けられていることを特徴とする請求項５記載の
   吸収式冷凍装置。
7. 【請求項７】 前記還元部が前記凝縮器の内部に収容さ
   れていることを特徴とする請求項６記載の吸収式冷凍装
   置。