JP3138097B2 - 吸収式冷凍機の水素ガス排出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸収式冷凍機や吸収ヒ
ートポンプなど（以下、吸収式冷凍機と総称する）の内
部で発生する水素ガスを機外へ排出する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】吸収式冷凍機は周知のように再生器、凝
縮器、蒸発器、吸収器などを順次配管接続し、臭化リチ
ウム水溶液などの吸収液に水などの冷媒を吸収させた
り、放出させたりしながら循環させて熱の授受を行な
い、冷温水供給・冷暖房運転などに供するための装置で
ある。

【０００３】上記構成の吸収式冷凍機においては、再生
器、凝縮器、蒸発器、吸収器、およびこれらを連結する
配管部などが、鉄あるいはステンレス鋼によって形成さ
れ、冷媒に水、吸収液に臭化リチウム水溶液などが用い
られていると、冷媒および吸収液の水分や吸収液が機器
素材の金属と反応し、酸化皮膜などを形成する際に水素
ガスが発生する。特に、運転中は再生器により吸収液
が、例えば１６０℃と云った高温に加熱されるため上記
反応が生じ易く、水素ガスの発生が多くなる。

【０００４】また、蒸発器などは冷媒が蒸発し易いよう
に高真空設計、例えば数百Ｐａ（数ｍｍＨｇ）程度とな
っているため、溶接などにより気密性を高めているが、
大気の浸入を完全に防止することは困難である。

【０００５】上記メカニズムで発生した水素ガスや、大
気からの流入成分である窒素ガス・酸素ガスなどは、冷
凍機における冷却などでは凝縮することがないし、吸収
液への溶解度も極めて小さいため蒸発器や吸収器の非溶
液部、すなわち気相部に滞留し、次第にその濃度が高ま
る。このような不凝縮ガスの機内における圧力が高まる
と、冷媒の蒸発が抑制されて冷凍能力が低下したり、場
合によっては冷凍機の運転そのものが不能になってしま
うことがあると云った問題点がある。

【０００６】このため、吸収器の気相部から上記不凝縮
ガスを送出することのできる貯室を設け、この貯室に温
度が上昇した時に水素ガスだけを透過する性質を有する
パラジウムセルを取り付けた構成の水素ガス排出装置
が、実公昭６３−１１５７４号公報などに提案されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、パラジウムセ
ルは、冷媒やアルコール（アルコールは冷媒の伝熱管濡
れ性を高め熱交換率を向上させる目的で添加してある）
の蒸気と長時間接触していると、水素ガスを排出する能
力が次第に失われる。このため、貯室圧力が上昇し貯室
と吸収器間のＵシールが壊れ、貯室内に溜った水素ガス
その他の不凝縮ガスが吸収器側に移動し、吸収器の能力
が急激に低下する。したがって、吸収液の濃度が上昇
し、これにより再生器においては温度・圧力が上昇し、
温度高・圧力高の異常が起こると云った問題点があり、
この点の解決が課題となっていた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
課題を解決するためになされたもので、水素ガス排出機
能を有するパラジウムセルを備えた排気タンク複数を、
吸収式冷凍機から不凝縮ガスを導出する貯室にそれぞれ
開閉弁を介して連通可能に接続すると共に、前記複数の
排気タンクの少なくとも一つが順次選択されて前記貯室
と常時連通し、前記複数の排気タンクの少なくとも一つ
が順次選択されて前記貯室と常時不通となるように、前
記複数の開閉弁が所定時間毎あるいは前記貯室内の圧力
が所定値を越える度に開閉することを特徴とする吸収式
冷凍機の水素ガス排出装置と、

【０００９】水素ガス排出機能を有するパラジウムセル
を備えた排気タンク複数を、吸収式冷凍機から不凝縮ガ
スを導出する貯室にそれぞれ開閉弁を介して連通可能に
接続すると共に、前記複数の排気タンクが前記貯室と通
常時連通し、所定時間が経過する度に前記複数の排気タ
ンクの少なくとも一つが順次選択されて前記貯室と所定
時間不通となるように、前記複数の開閉弁が開閉するこ
とを特徴とする吸収式冷凍機の水素ガス排出装置と、

【００１０】水素ガス排出機能を有するパラジウムセル
を備えた排気タンク複数を、吸収式冷凍機から不凝縮ガ
スを導出する貯室にそれぞれ開閉弁を介して連通可能に
接続すると共に、前記複数の排気タンクが前記貯室と通
常時不通であり、前記貯室内の圧力が所定圧以上になっ
たときに前記複数の排気タンクの少なくとも一つが順次
選択されて前記貯室と連通するように、前記複数の開閉
弁が開閉することを特徴とする吸収式冷凍機の水素ガス
排出装置と、を提供し、前記従来技術の課題を解決する
ものである。

【００１１】

【作用】貯室と不通になった排気タンク内では温度が低
下し、これによりこの排気タンク内の冷媒蒸気やアルコ
ール蒸気が凝縮するので、この排気タンクのパラジウム
セルは前記蒸気との接触機会が少なくなることから、該
パラジウムセルの水素ガスを排出する機能が自然に回復
する。このため、前記排気タンク内の残留水素ガスは機
能を回復した前記パラジウムセルによって排出されると
共に、前記排気タンクが次に前記貯室に連通するまで
に、前記パラジウムセルの水素ガス排出機能が完全に復
元する。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明の水素ガス排出装置１を組み
込んで装置化した吸収式冷凍機の一例を示すもので、吸
収式冷凍機２自体は、高温再生器２１・低温再生器２２
・凝縮器２３・蒸発器２４・吸収器２５・高温熱交換器
２６・低温熱交換器２７・吸収液ポンプＰ１・冷媒液ポ
ンプＰ２などから構成されて従来周知のものである。

【００１３】１１は、前記吸収式冷凍機２から導出した
不凝縮ガスを分離貯留するための、それ自体は従来周知
の容器であり、この容器は上部に抽気室１１ａを、下部
に気液分離室１１ｂを、中間部に貯室１１ｃを備えてい
る。

【００１４】抽気室１１ａを形成する容器１１の上部
は、エゼクター機構に形成され、ここには吸収液ポンプ
Ｐ１が吸収器２５から高温再生器２１に送る吸収液の一
部が分岐して、吸収液導入管３１を介して勢い良く噴出
するようになっており、この噴出力を利用して、吸収器
２５の非溶液部、すなわち吸収液が気体としてのみ存在
し、液体としては存在することのない、いわゆる気相部
Ａにあるガス体（冷媒蒸気・霧状吸収液・水素ガス・窒
素ガス・酸素ガスなどの混在物）を吸引できるようにガ
ス体導入管３２を配管してある。

【００１５】なお、凝縮器２３の気相部Ｂからも、この
部分のガス体が抽気室１１ａに吸引できるように他のガ
ス体導入管（図示せず）を配管接続することもできる。

【００１６】１２ａ・１２ｂは、それ自体は従来周知の
パラジウムセル１３ａ・１３ｂ（加熱手段は図示せず）
を備えた排気タンクであって、それぞれ開閉弁１４ａ・
１４ｂを介して前記容器１１の貯室１１ｃと連通可能に
設けてある。また、貯室１１ｃには内圧を検出するため
の圧力センサ１５を設けてあり、この圧力センサが出力
する圧力情報に基づいて、マイクロコンピュータ（図示
せず）を内蔵した制御器１６が、前記開閉弁１４ａ・１
４ｂの開閉を制御するように構成している。

【００１７】制御器１６による開閉弁１４ａ・１４ｂの
開閉制御の一例を示すと、吸収式冷凍機２の運転開始と
同時に一方の開閉弁、例えば１４ａを開き、他方の開閉
弁１４ｂを閉じ、一方の排気タンク１２ａには貯室１１
ｃの不凝縮ガスが流入可能とし、他方の排気タンク１２
ｂには貯室１１ｃの不凝縮ガスが流入しないように開閉
して、貯室１１ｃに溜った不凝縮ガスの中の水素ガス
を、先ず排気タンク１２ａのパラジウムセル１３ａによ
って機外に排出する。

【００１８】そして、圧力センサ１５が検知する貯室１
１ｃの内圧が予め設定した圧力、例えば１０６６６Ｐａ
（８０ｍｍＨｇ）を越えた時点で、排気タンク１２ａに
貯室１１ｃから不凝縮ガスが流入しないように開閉弁１
４ａを閉じ、開閉弁１４ｂを開いて貯室１１ｃの圧力の
高い不凝縮ガスを排気タンク１２ｂに流入させ、今度は
パラジウムセル１３ｂにより不凝縮ガスの中の水素ガス
を機外に排出する。

【００１９】以下、開閉弁１４ａ・１４ｂのこの開閉操
作を、圧力センサ１５が検知する貯室１１ｃの内圧が予
め設定した圧力に達する度に繰り返し、貯室１１ｃに溜
った不凝縮ガスを排気タンク１２ａ・１２ｂの何れか一
方に流入させてそのタンクのパラジウムセルにより機外
に排出する。

【００２０】上記のように開閉弁１４ａ・１４ｂを開閉
操作することにより、貯室１１ｃとの連通が断たれた排
気タンクにおいては、内部の温度が下がってこのタンク
内に残留している冷媒蒸気やアルコール蒸気の多くが凝
縮する。すなわち、この排気タンク内では水素ガスの比
率が上昇し、パラジウムセルによる水素ガスの排出が促
進されるだけでなく、前記蒸気との接触機会が減少する
ので前記パラジウムセルの水素ガス排出機能が顕著に回
復する効果があり、次に開閉弁が開いて貯室１１ｃと連
通した時には、再び水素ガスの速やかな排出が可能にな
る。

【００２１】開閉弁１４ａ・１４ｂの開閉動作と、圧力
センサ１５が検知する貯室１１ｃの内圧とは図２に示す
関係にある。すなわち、「開」の開閉弁１４ａを介して
貯室１１ｃから流入する不凝縮ガス中に含まれる水素ガ
スを、排気タンク１２ａのパラジウムセル１３ａによっ
て機外に排出していても、パラジウムセル１３ａは冷媒
蒸気やアルコール蒸気との接触によって次第に水素ガス
を排出する性能が失われるので、貯室１１ｃの内圧は次
第に高くなる。

【００２２】この圧力が予め設定した圧力（例えば、前
記１０６６６Ｐａ）を越えると、今度は開閉弁１４ａを
閉じて開閉弁１４ｂを開くので、水素ガスを含む貯室１
１ｃの不凝縮ガスは今度は排気タンク１２ｂに流入し、
貯室１１ｃの圧力が急激に低下し、新しいパラジウムセ
ル１３ｂによって水素ガスのみが機外に効果的に排出さ
れる。しかし、この新しいパラジウムセル１３ｂも、冷
媒蒸気やアルコール蒸気との接触により次第に水素ガス
を排出する性能が失われるので、貯室１１ｃ内の圧力は
再び高くなる。

【００２３】一方、開閉弁１４ａが閉じて貯室１１ｃと
の連通が断たれた排気タンク１２ａの中では、冷媒やア
ルコールの蒸気が凝縮して圧力が低下するだけでなく、
パラジウムセル１３ａは前記蒸気との接触機会が少なく
なるので、水素ガスを排出する機能が回復し、排気タン
ク１２ａに残留する水素ガスが効果的に機外に排出さ
れ、この排気タンクの内圧が低下する。

【００２４】排気タンク１２ｂのパラジウムセル１３ｂ
により水素ガスを排出していても、前記圧力が予め設定
した圧力（前記１０６６６Ｐａ）を越えると、再び開閉
弁１４ａを開き、開閉弁１４ｂを閉じて水素ガスを含む
貯室１１ｃの不凝縮ガスを排気タンク１２ａに流入させ
るので、貯室１１ｃの圧力は再び急激に下がり、水素ガ
スのみが、水素ガス排出機能を回復したパラジウムセル
１３ａを介して機外に効果的に排出される。以下、この
水素ガス排出操作が繰り返しが行われる。

【００２５】本発明の水素ガス排出装置１を備えている
吸収式冷凍機２においては、運転が開始されると、吸収
器２５の気相部Ａにある不凝縮ガスは、吸収液ポンプＰ
１の吐出力で吸収液導入管３１から噴射される吸収液の
エゼクタ作用により、ガス体導入管３２を経由して吸収
器２５の冷媒蒸気と共に抽気室１１ａへ吸引され、吸収
液と一体になって下方の気液分離室１１ｂに吐出し、吸
収液に溶解しないガスのみが溶液中を気泡となって上昇
し、気液に分離される。すなわち、水素ガス・窒素ガス
・酸素ガスなどがあれば、これらガスは前記したように
吸収液には実質的に溶解されないため、吸収液の中を気
泡となって上昇し、中間部の貯室１１ｃにこれら不凝縮
ガスのみが貯留される。この不凝縮ガスは開閉弁１４ａ
または１４ｂを介して排気タンク１２ａ・１２ｂの何れ
かに流入し、水素ガスのみがパラジウムセル１３ａ・１
３ｂを介して機外に選択的に排出される。

【００２６】このため、吸収式冷凍機２を昼夜連続運転
に供することがあっても、貯室１１ｃと連通して水素ガ
スを排出しているパラジウムセルの水素ガス排出機能が
低下すると、圧力センサ１５が検知する貯室１１ｃの圧
力が高くなるので、この圧力が所定圧力を越えると開閉
弁１４ａ・１４ｂの開閉を切り換え、これまで不通にし
ていた排気タンクに不凝縮ガスを流入させ、これまで不
凝縮ガスを流入して排気用に供していた側を不通にして
休ませることことにより、パラジウムセル１３ａ・１３
ｂの水素ガス排出機能を回復させて再使用することが可
能であり、長期間に渡って安定した水素ガス排出性能を
維持することができる。

【００２７】図３は、本発明の水素ガス排出装置１Ａの
構成を示しており、この水素ガス排出装置１Ａでは、開
閉弁１４ａ・１４ｂの開閉をタイマー１７が計時する時
間に基づいて行うようにしたものである。

【００２８】すなわち、水素ガス排出装置１Ａにおいて
は、２４時間仕様の場合はタイマー１７が計時する時間
が所定時間、例えば１２時間が経過する度に開閉弁１４
ａ・１４ｂの開閉を切り換えて、排気タンク１２ａ・１
２ｂの一方と貯室１１ｃとを連通し、他方とは不通にな
るように構成したものである。また、タイマー１７が吸
収式冷凍機２の運転時間を計時し、運転時間が例えば１
２時間になる度に開閉弁１４ａ・１４ｂの開閉を切り換
えるようにしても良い。

【００２９】なお、水素ガス排出装置１Ａのその他の構
成および吸収式冷凍機２の構成は、図１に示した実施例
と同様であるので、詳細な説明は省略する。

【００３０】ところで、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。例え
ば、開閉弁１４ａ・１４ｂは通常開いておき、タイマー
１７の計時によって所定時間が経過する度に、この所定
時間より短い所定時間だけ交互に一方の開閉弁を閉じて
対応する一方の排気タンクと貯室１１ｃとを一時的に不
通とし、この排気タンクに取り付けたパラジウムセルの
水素ガス排出機能が回復するように構成したり、これと
は逆に開閉弁１４ａ・１４ｂは通常閉じておき、圧力セ
ンサ１５が検知する貯室１１ｃの内圧が所定圧以上にな
った時などに、交互に開いて対応する排気タンクに不凝
縮ガスを流入して水素ガスを排出する構成にすることも
できる。

【００３１】また、貯室１１ｃに排気タンクを３個以上
設置すると共に、各開閉弁によって前記貯室との連通／
不通を適宜行い、ある排気タンクで水素ガスの排出を行
いながら、他の排気タンクは貯室１１ｃとの連通を断
ち、このタンクに取り付けたパラジウムセルの水素ガス
排出機能を回復させるように構成することもできる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、水素ガス
排出機能を有するパラジウムセルを備えた排気タンク複
数を、吸収式冷凍機から不凝縮ガスを導出する貯室にそ
れぞれ開閉弁を介して連通可能に接続すると共に、前記
複数の排気タンクの少なくとも一つが前記貯室と常時連
通する一方、前記複数の排気タンクが前記貯室と適宜不
通となるように、前記複数の開閉弁が所定時間毎あるい
は前記貯室内の圧力が所定値を越える度に開閉すること
を特徴とする吸収式冷凍機の水素ガス排出装置であり、

【００３３】水素ガス排出機能を有するパラジウムセル
を備えた排気タンク複数を、吸収式冷凍機から不凝縮ガ
スを導出する貯室にそれぞれ開閉弁を介して連通可能に
接続すると共に、前記複数の排気タンクが前記貯室と通
常時連通し、所定時間が経過する度に前記複数の排気タ
ンクの少なくとも一つが順次選択されて前記貯室と所定
時間不通となるように、前記複数の開閉弁が開閉するこ
とを特徴とする吸収式冷凍機の水素ガス排出装置であ
り、

【００３４】水素ガス排出機能を有するパラジウムセル
を備えた排気タンク複数を、吸収式冷凍機から不凝縮ガ
スを導出する貯室にそれぞれ開閉弁を介して連通可能に
接続すると共に、前記複数の排気タンクが前記貯室と通
常時不通であり、前記貯室内の圧力が所定圧以上になっ
たときに前記複数の排気タンクの少なくとも一つが順次
選択されて前記貯室と連通するように、前記複数の開閉
弁が開閉することを特徴とする吸収式冷凍機の水素ガス
排出装置であるので、

【００３５】貯室と不通になった排気タンクのパラジウ
ムセルは冷媒やアルコールの蒸気との接触機会が減少
し、パラジウムセルの水素ガス排出機能が自然に回復す
る。このため、この排気タンクに残留した水素ガスは機
能を回復したパラジウムセルによって排出されると共
に、この排気タンクが次に貯室に連通するまでに、パラ
ジウムセルは水素ガス排出機能を完全に回復するので、
昼夜連続運転に供するような吸収冷凍機に設置して特に
顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例を示す説明図である。

【図２】開閉弁操作と貯室圧力を示す説明図である。

【図３】他の実施例を示す説明図である。

【符号の説明】 １・１Ａ 水素ガス排出装置 １１ 容器 １１ａ 抽気室 １１ｂ 気液分離室 １１ｃ 貯室 １２ａ・１２ｂ排気タンク １３ａ・１３ｂ パラジウムセル １４ａ・１４ｂ 開閉弁 １５ 圧力センサ １６ 制御器 １７ タイマー ２ 吸収式冷凍機 ２１ 高温再生器 ２２ 低温再生器 ２３ 凝縮器 ２４ 蒸発器 ２５ 吸収器 ２６ 高温熱交換器 ２７ 低温熱交換器 ３１ 吸収液導入管 ３２ ガス体導入管 Ｐ１ 吸収液ポンプ Ｐ２ 冷媒液ポンプ Ａ・Ｂ 気相部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−1058（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−256769（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−105665（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 43/04

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水素ガス排出機能を有するパラジウムセ
   ルを備えた排気タンク複数を、吸収式冷凍機から不凝縮
   ガスを導出する貯室にそれぞれ開閉弁を介して連通可能
   に接続すると共に、前記複数の排気タンクの少なくとも
   一つが順次選択されて前記貯室と常時連通し、前記複数
   の排気タンクの少なくとも一つが順次選択されて前記貯
   室と常時不通となるように、前記複数の開閉弁が所定時
   間毎あるいは前記貯室内の圧力が所定値を越える度に開
   閉することを特徴とする吸収式冷凍機の水素ガス排出装
   置。
2. 【請求項２】 水素ガス排出機能を有するパラジウムセ
   ルを備えた排気タンク複数を、吸収式冷凍機から不凝縮
   ガスを導出する貯室にそれぞれ開閉弁を介して連通可能
   に接続すると共に、前記複数の排気タンクが前記貯室と
   通常時連通し、所定時間が経過する度に前記複数の排気
   タンクの少なくとも一つが順次選択されて前記貯室と所
   定時間不通となるように、前記複数の開閉弁が開閉する
   ことを特徴とする吸収式冷凍機の水素ガス排出装置。
3. 【請求項３】 水素ガス排出機能を有するパラジウムセ
   ルを備えた排気タンク複数を、吸収式冷凍機から不凝縮
   ガスを導出する貯室にそれぞれ開閉弁を介して連通可能
   に接続すると共に、前記複数の排気タンクが前記貯室と
   通常時不通であり、前記貯室内の圧力が所定圧以上にな
   ったときに前記複数の排気タンクの少なくとも一つが順
   次選択されて前記貯室と連通するように、前記複数の開
   閉弁が開閉することを特徴とする吸収式冷凍機の水素ガ
   ス排出装置。