JPH0117015Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は吸収式冷凍機の水素ガス排気装置に係
り、詳しくは、吸収式冷凍機内で発生した水素ガ
スを含む不凝縮ガスを高圧貯留した後、パラジウ
ムセルを介して水素ガスのみを大気に排気できる
ようにした吸収式冷凍機の水素ガス排気装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

真空タンク内に蒸発器、吸収器、再生器および
凝縮器が一体的に構成されている吸収式冷凍機に
おいては、例えば冷媒である水と吸収剤である臭
化リチウム水溶液が、液体または蒸気の状態で循
環することにより、蒸発器で冷水が得られるよう
になつている。このような吸収式冷凍機では、そ
のタンクが1/120気圧の高真空であることから溶
接などにより気密が図られている。しかし、それ
にも拘わらず僅かな大気が侵入したり、鉄製の真
空タンクが冷媒および吸収剤の水分により酸化さ
れ、酸化被膜が生成される際に水素ガスの発生す
る。このような空気や水素ガスは不凝縮ガスであ
り、吸収式冷凍機の冷凍効率を低減させたり、タ
ンク内の高真空を損なわせることになるので、真
空タンクより排気する必要がある。

従来、この不凝縮ガスの大部分を占める水素ガ
スは、他の不凝縮ガスと共に蒸発器または吸収器
に接続された真空タンク外の不凝縮ガスタンクに
導出された後、不凝縮ガスタンクに設置されたパ
ラジウムセルでもつて、その内部のパラジウム管
をヒータで加熱することにより、大気中に自動的
に常時排気される。その一例が特開昭52−139669
号公報に記載されている。なお、他の不凝縮ガス
は不凝縮ガスタンクに接続された真空ポンプなど
により、一定期間ごとに排気される。ちなみに、
この水素ガスの排気は、パラジウムまたはその合
金の薄膜を300〜500℃に加熱すると、水素ガスの
みが透過されるという性質を利用しているもので
ある。

このような不凝縮ガス排気装置では、不凝縮ガ
スタンク内の圧力が吸収器の圧力と同一であるの
で、水素ガスの排気作用は緩慢で排気量は極めて
少ない。したがつて、不凝縮ガスである空気の侵
入や水素ガスの発生をできるだけ抑制するため
に、真空タンクに高度な溶接を施したり、また、
不凝縮ガスタンクに不錆材を用いたり再生器の温
度を下げたりしている。その結果、再生器は大き
くなつて真空タンクそのものが大型化すると共
に、材料的にも高価なものとならざるを得ない。
上記した公報の例においては、パラジウム管の中
に別途高圧空気を供給するなどして、そのキヤリ
アガスで水素ガスを含む不凝縮ガスの圧力を高め
ている。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、バラジウムによる水素ガスの透過効
果は、パラジウムを加熱するだけでなく、不凝縮
ガス内における水素ガスの分圧が、その外部の大
気中における水素ガスの分圧（通常零に近い）よ
りも高い方がよいことも知られている。すなわ
ち、第１図に示すように水素ガスを含む不凝縮ガ
スを貯留する不凝縮ガスタンクの内圧が高けれ
ば、水素ガスの排気量も飛躍的に多くなる。しか
し、吸収式冷凍機の蒸発器や吸収器内は前述した
ように高真空であり、かつ、不凝縮ガス中の水素
ガスの分圧も低く、従来の水素ガスの真空タンク
からの排気能力は極めて低い欠点がある。

前記の特開昭52−139669号公報では、キヤリア
ガスの供給によつて水素ガスを大気へ排気する側
であるパラジウム管内の不凝縮ガスの圧力、すな
わち、水素ガスの分圧をほとんど零となるように
低くしている。しかし、パラジウムセル内の圧
力、すなわち、パラジウム管外の圧力は吸収器内
の圧力と同等であつて、1/120気圧（約6.3mmHg）
と非常に低い。したがつて、水素ガスの排気を促
進するにしても、その改善の程度は著しいものと
はならない。また、キヤリアガスの供給にエネル
ギを消費しなければならない問題もある。

一方、特開昭55−63365号公報には、吸収器底
部から導出管を介して送出された吸収液を流落さ
せることにより、吸収器内の吸収液面上の空間か
ら導出管を介して送出された不凝縮ガスを吸収液
内に混入させ、送出管を介して吸収液タンクに送
出する抽気タンクを設け、吸収液タンクにおいて
吸収液より分離された不凝縮ガスが送気管を介し
て導入されると共に、その不凝縮ガスを高圧状態
で貯留する不凝縮ガスタンクを設け、この不凝縮
ガスタンクから、不凝縮ガスを大気に排気する真
空ポンプを設けた抽気装置が提案されている。

しかし、この装置における不凝縮ガスタンクに
はパラジウムセルが付設されておらず、専ら真空
ポンプによる抽気であつて、その排気作動には真
空ポンプの駆動によるエネルギ消費が伴う。

本考案は上述の問題点を解決するためになされ
たもので、その目的は、真空タンク内の不凝縮ガ
スを真空タンク外に導出させ、かつ、それを高圧
状態に保持して不凝縮ガス内の水素ガスの分圧を
大気に通じるパラジウム管中のそれより著しく高
くし、加熱されたパラジウムにより効率よく、し
かも、加熱のため以外のエネルギ消費をなくして
排気することができる吸収式冷凍機の水素ガス排
気装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本考案の吸収式冷凍機の水素ガス排気装置の特
徴とするところを、図面に付された符号参照して
以下に述べる。

吸収式冷凍機内で発生した水素ガスを含む不凝
縮ガスを、吸収器４内の吸収液７の液面上の空間
８から導出する不凝縮ガス導出管９と、吸収器４
の底部４ａに滞留する吸収液７を、吸収液ポンプ
１０を介して導出する吸収液導出管１１とを設け
る。そして、この吸収液導出管１１より送出され
た吸収液７を滞留する吸収液に流落させることに
より、不凝縮ガス導出管９より送出された不凝縮
ガスを吸収液内に混入させた後、落差を利用し送
出管１２を介して吸収液タンク１３に送出する抽
気タンク１４を、吸収液タンク１３から吸収器４
に吸収液を帰還させる吸収液帰還管１５の帰還口
１５ａより高い位置に設置する。さらに吸収液タ
ンク１３において吸収液より分離された不凝縮ガ
スが送気管１６を介して導入されると共に、その
送気管１６内の吸収液の液面が帰還口１５ａの高
さ位置から吸収液タンク１３までの高さの吸収液
により生じる圧力ヘツドＨに対応する高圧で不凝
縮ガスを貯留する不凝縮ガスタンク１７を、吸収
液帰還管１５の帰還口１５ａより高い位置に置
き、この不凝縮ガスタンク１７から、高圧状態に
ある不凝縮ガス中の水素ガスを大気に排気するた
め、ヒータ１８により加熱されるパラジウム管１
９が内蔵されたパラジウムセル２０を、不凝縮ガ
スタンク１７に設けたことである。

〔考案の効果〕

本考案によれば、不凝縮ガスを高圧状態に保持
して水素ガスの分圧を大気中のそれより極めて高
くでき、加熱されたパラジウムにより効率よく排
気することができる。したがつて、真空タンクへ
の空気の侵入や水素ガスの発生を特に抑制しなく
ても、順次不凝縮ガスを効率よく排気できる。真
空タンクに高度な溶接を施したり、また、不凝縮
ガスタンクに不錆材を用いたり再生器の温度を下
げるために再生器を大きくしなくてもよくなり、
真空タンクそのものの小型化が図れると共に、材
料的にも安価なものが採用できる。さらには、水
素ガスの排気に必要なエネルギ消費を僅かで済ま
せることができる。

〔実施例〕

以下、本考案の吸収式冷凍機の水素ガス排気装
置をその実施例に基づいて詳細に説明する。

第２図において、吸収式冷凍機１は、真空タン
ク２内に蒸発器３、吸収器４、再生器５および凝
縮器６が一体的に構成されていて、冷媒である水
と吸収剤である臭化リチウム水溶液が、液体また
は蒸気の状態で循環し、蒸発器３で冷水が得られ
るようになつている。このような吸収式冷凍機１
は、溶接などによる密閉構造とされ、その真空タ
ンク２の蒸発器３および吸収器４では1/120気圧、
再生器５および凝縮器６では1/10気圧の高真空が
保持されている。

そして、吸収式冷凍機１内で発生した水素ガス
を含む不凝縮ガスを吸収器４内の吸収液７面上の
空間８から真空タンク２外へ導出する不凝縮ガス
導出管９と、前記吸収器４の底部４ａに滞留する
吸収液７を吸収液ポンプ１０を介して真空タンク
２外へ導出する吸収液導出管１１とが設けられて
いる。この吸収液導出管１１より送出された吸収
液を底部１４ａに滞留する吸収液に流落させて、
前記不凝縮ガス導出管９より送出された不凝縮ガ
スを吸収液内に混入させた後、落差ｈを利用して
送出管１２から吸収液タンク１３に送出する抽気
タンク１４が、吸収器４に吸収液を帰還させる吸
収液帰還管１５の帰還口１５ａより図示のｈだけ
高い位置に設置されている。

さらに、吸収液帰還管１５の帰還口１５ａより
Ｈだけ低い位置に前記吸収液タンク１３が設置さ
れていて、このタンクにおいて吸収液より分離さ
れた不凝縮ガスが送気管１６を介して導入される
と共に、送気管１６内の吸収液の液面が帰還口１
５ａの高さ位置から吸収液タンク１３までの高さ
の吸収液により生じる圧力ヘツドＨに対応する高
圧で不凝縮ガスを貯留する不凝縮ガスタンク１７
が、前記吸収液帰還管１５の帰還口１５ａより図
示のh1だけ高い位置に設けられている。なお、
この高さh1は前述のｈと同等であつてもよいが、
要は吸収液が侵入しないよう帰還口１５ａより上
方となる高さであればよい。

加えて、この不凝縮ガスタンク１７から高圧状
態にある不凝縮ガス中の水素ガスを大気に排気す
るため、例えば第３図ａ，ｂに示すようなヒータ
１８により加熱されるパラジウム管１９が内蔵さ
れたパラジウムセル２０が、不凝縮ガスタンク１
７に設けられている。なお、前記吸収液タンク１
３よりｈ＋Ｈの高さに位置する抽気タンク１４に
は、その底部１４ａに滞留する吸収液の水位の上
限を保持するための溢流管２１が設けられてい
る。

このような構成によれば、次のように作動させ
ることができるので、吸収式冷凍機内で発生した
水素ガスを含む不凝縮ガスを高圧貯留した後、パ
ラジウムセルを介して水素ガスのみを大気に効率
よく排気することができる。

蒸発器３において伝熱管２２内を流過する冷水
の熱により蒸発した冷媒蒸気が、吸収器４におい
て吸収液に吸収され、吸収液が稀くなつた状態で
吸収器４の底部４ａに滞留している。この吸収液
７が吸収液ポンプ１０により吸収液導出管１１を
介して抽気タンク１４に導出され、この吸収液が
抽気タンク１４の底部１４ａに滞留する吸収液に
流落される。このとき、吸収液が溢流管２１によ
り水位の上限が保持されているので、吸収液が落
差を利用して吸収液タンク１３に送出される際、
送出口部１２ａで渦流が生じる。したがつて、真
空タンク２に侵入した空気や酸化反応により真空
タンク２内で発生した水素ガスなどの不凝縮ガス
は、吸収器４の吸収液面上の空間８より不凝縮ガ
ス導出管９を介して抽気タンク１４に送出され、
かつ、前記渦流に巻き込まれて吸収液内に気泡状
態で混入される。なお、この吸収液の送出は、送
出管１２が吸収液帰還管１５と連通状態にあり、
高さＨの部分における送出管１２および吸収液帰
還管１５には吸収液が常に存在しているので、吸
収液を帰還させる吸収液帰還管１５の帰還口１５
ａまでの落差ｈにより行なわれる。

吸収液タンク１３に導入された吸収液はほゞ停
滞状態にあるので、そこで不凝縮ガスの気泡が分
離され、送気管１６を介して不凝縮ガスタンク１
７に導入され、吸収液は吸収液帰還管１５を介し
て帰還口１５ａより吸収器４に戻される。不凝縮
ガスタンク１７への不凝縮ガスの導入は、送気管
１６内の吸収液の液面が前記帰環口１５ａの高さ
位置から吸収液タンク１３へ下降するまで行なわ
れ、その結果、不凝縮ガスタンク１７は吸収器４
内の圧力よりは高い圧力、すなわち、吸収器４の
空間８の圧力より吸収液の前記高さＨに相当する
圧力にまで高められて貯留される。したがつて、
その水素ガスの分圧は大気中のそれより遥かに高
くなる。そして、不凝縮ガスタンク１７から第３
図ａ，ｂに示すパラジウムセル２０の排気室２０
ａに導入されると、ヒータ１８により300〜500℃
に加熱されているパラジウム管１９が水素ガスの
みを透過し、この水素ガスを図示しないが必要に
応じてパラジウムセル２０を外囲している保温材
を通して常時大気中に排気される。なお、水素ガ
スを除く不凝縮ガスは不凝縮ガスタンク１７に貯
蔵されるが、吸収式冷凍機１を運転している一定
の期間ごとに図示しない真空ポンプなどで大気中
に排気される。

ちなみに、上述した抽気タンク１４および吸収
液タンク１３の前記帰還口１５ａに対する好適な
設置高さｈおよびＨについて、一実施例を掲げて
説明する。

上述したように、不凝縮ガスタンク１７の圧力
は高い方がよいので、高さＨは大きいことが望ま
しいが、吸収式冷凍機１全体の寸法からｈ＋Ｈは
自ずと制限される。したがつて、抽気タンク１４
における吸収液の流落作用で不凝縮ガスを吸収器
４より導出させ、かつ、不凝縮ガスタンク１７に
送出するための抽気タンク１４の高さｈおよび送
出管１２内の吸収液流速ｖにより実現可能な帰還
口１５ａの吸収液タンク１３からの高さＨが決定
される。

いま、λを送出管１２の摩擦損失係数 ｄを送出管１２の内径 ｋを吸収液帰還管１５の相当長さ係数 （内径ｄ、長さＨに換算するための係数） ｇを重力加速度 ｖを送出管１２内の吸収液流速 とすると、不凝縮ガスを吸収液タンク１３に送出
するための高さｈは、 ｈ＝（λ／ｄ）｛ｈ＋（１＋ｋ）Ｈ｝（v²／2g）と
表せる。この式を変形すると、 Ｈ／ｈ＝｛（2gd／λv²）−１｝／（１＋ｋ）とな
る。

吸収式冷凍機１の横造上ならびに不凝縮ガスの
気泡を送出管１２で下降させるために必要な管内
径および流速は、それぞれ、ｄ≦25mm ｖ≧１ ｍ／ｓ であるので、１〈Ｈ／ｈ〈20となる。したがつて、
これを満たすように、吸収液帰還管１５の帰還口
１５ａの位置およびそれを基準にして、抽気タン
ク１４と吸収液タンク１３の配置を決定すればよ
い。

このような配置により、真空タンク２内の水素
ガスや他の不凝縮ガスは、その排気が円滑に行な
われるに適した状態に維持され、順次高圧の不凝
縮ガスから水素ガスがパラジウムセル２０を介し
て排気され、吸収式冷凍機１の好適な運転状態が
実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図はパラジウムの水素ガス排気特性を示す
グラフ、第２図は本考案の水素ガス排気装置を有
する吸収式冷凍機の一例を示す系統図、第３図ａ
はパラジウムセルの一例を示す断面図、第３図ｂ
は同図ａの−線断面図である。 １……吸収式冷凍機、４……吸収器、４ａ……
吸収器の底部、７……吸収液、８……空間、９…
…不凝縮ガス導出管、１０……吸収液ポンプ、１
１……吸収液導出管、１２……送出管、１３……
吸収液タンク、１４……抽気タンク、１５……吸
収液帰還管、１５ａ……帰還口、１６……送気
管、１７……不凝縮ガスタンク、１８……ヒー
タ、１９……パラジウム管、２０……パラジウム
セル、Ｈ……圧力ヘツド。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 吸収式冷凍機内で発生した水素ガスを含む不凝
   縮ガスを、吸収器内の吸収液面上の空間から導出
   する不凝縮ガス導出管と、前記吸収器底部に滞留
   する吸収液を、吸収液ポンプを介して導出する吸
   収液導出管とを設け、 この吸収液導出管より送出された吸収液を滞留
   する吸収液に流落させることにより、前記不凝縮
   ガス導出管より送出された不凝縮ガスを吸収液内
   に混入させた後、落差を利用し送出管を介して吸
   収液タンクに送出する抽気タンクを、吸収液タン
   クから吸収器に吸収液を帰還させる吸収液帰還管
   の帰還口より高い位置に設置し、 前記吸収液タンクにおいて吸収液より分離され
   た不凝縮ガスが送気管を介して導入されると共
   に、その送気管内の吸収液の液面が前記帰還口の
   高さ位置から吸収液タンクまでの高さの吸収液に
   より生じる圧力ヘツドに対応する高圧で上記不凝
   縮ガスを貯留する不凝縮ガスタンクを、前記吸収
   液帰還管の帰還口より高い位置に設け、 この不凝縮ガスタンクから、高圧状態にある不
   凝縮ガス中の水素ガスを大気に排気するため、ヒ
   ータにより加熱されるパラジウム管が内蔵された
   パラジウムセルを、不凝縮ガスタンクに設けたこ
   とを特徴とする吸収式冷凍機の水素ガス排気装
   置。