JPH0557510B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は、機内に滞留する不凝縮ガス中の水素
ガスを機外へ排気する装置を備えた吸収冷凍機の
改良に関する。

(ロ) 従来技術 吸収冷凍機においては、機内の吸収液（例えば
臭化リチウム水溶液やアンモニア水など）が機器
の構成部材である金属（特に鉄）と反応して水素
ガスを発生する。そして、この水素ガスが、不凝
縮ガスとして機内に滞留し、吸収冷凍機の能力を
低下させる一因となることは一般に知られてい
る。

それ故、吸収冷凍機において、例えば実公昭47
−19970号公報に説明されているように、不凝縮
ガスタンク内の水素ガスをパラジウム金属管とヒ
ーターより成る水素ガス排気装置で大気中へ排出
する手段が、従来、採用されている。

ところで、吸収冷凍機における水素ガスの発生
量は、通常、吸収冷凍機を設置して間もない時期
や吸収液を新たに充填した時期などの方が設置後
長期にわたる運転を経た時期よりも多い。

このため、従来の手段にあつては、吸収冷凍機
を設置して間もない時期に、水素ガスの発生量に
対して水素ガス排気装置の水素ガス排出能力が不
十分であつたり、また、不凝縮ガスタンク内の水
素ガスが機内に逆流することも屡々あり、吸収冷
凍機の能力が急に低下する等などの欠点を有して
いた。

(ハ) 発明の目的 本発明は、水素ガスの発生量にほぼ対応して水
素ガスを機外へ排出することのできる水素ガス排
気装置（以下、脱水素ガス装置という）の備えら
れた吸収冷凍機の提供を目的としたものである。

(ニ) 発明の構成 本発明は、ガス抽気装置と、ガス貯室と、脱水
素ガス装置とを備えた吸収冷凍機において、ガス
貯室に複数台接続された脱水素ガス装置と、ガス
貯室における不凝縮ガスの貯留量に関連する物理
量に応じて脱水素ガス装置の稼動台数を制御する
制御装置とを備えたものである。

本発明によれば、水素ガスの発生量の多い時、
例えばガス貯室内圧が高くなる時には多数の脱水
素ガス装置が稼動され、水素ガスの発生量の少な
い時には少数の脱水素ガス装置が稼動されるの
で、この種の吸収冷凍機における水素ガスの発生
量と排出量をほぼバランスさせることが可能とな
り、この種の吸収冷凍機において発生する水素ガ
スを良好にかつ経済的（脱水素ガス装置の稼動費
用を安価）に機外へ排出することができ、しか
も、ガス貯室から吸収器側（機内側）への水素ガ
ス（不凝縮ガス）の逆流も防止でき、従来のこの
種の吸収冷凍機において生じやすかつた設置初期
での冷凍能力の低下を防ぐこともできる。

(ホ) 実施例 図面は本発明によるこの種の吸収冷凍機の一実
施例を示した概略構成説明図であり、１は高温発
生器、２は低温発生器３および凝縮器４より成る
発生凝縮器、５は蒸発器６および吸収器７より成
る蒸発吸収器、８，９はそれぞれ高温、低温溶液
熱交換器、１０，１１はそれぞれ冷媒液用、吸収
液用のポンプで、これら機器は冷媒の流れる管１
２，１３、冷媒液の流下する管１４、冷媒液の還
流する管１５，１６、吸収液の送られる管１７，
１８、吸収液の流れる管１９，２０、吸収液の流
下する管２１，２２および冷暖切換弁V₁付きの
冷媒蒸気の流れる管２３ならびに冷暖切換弁V₂
付きの吸収液の流下する管２４により接続されて
従来の冷暖切換型の吸収冷凍機と同様の冷媒
（水）および吸収液（臭化リチウム水溶液）の循
環路が構成されている。

２５は高温発生器１の燃燒加熱室、２６，２６
……は燃燒ガスの流れる管、２７は低温発生器３
の加熱器、２８は蒸発器６の熱交換器、２９，３
０はそれぞれ凝縮器４、吸収器７の冷却器、３
１，３２は凝縮器４、蒸発器６の冷媒液溜め、３
３，３４は低温発生器３、吸収器７の吸収液溜
め、３５，３６，３７はエリミネーターであり、
３８，３９は空調側の熱交換ユニツト（図示せ
ず）と熱交換器２８とを接続した水の流れる管、
４０，４１，４２は冷却器３０，２９と直列に接
続した冷却水の流れる管である。

４３は抽気管ａにより蒸発吸収器５の気相部と
接続されている抽気室で、この抽気室には吸収液
の散布器４４が備えてある。４５は器内の吸収液
の温度を下げる降温器で、この降温器には水の流
れる降温用コイル４６が内蔵されている。なお、
降温用コイル４６には水の側路管３８′，３９′が
接続されている。４７は不凝縮ガスを貯えるガス
貯室である。また、４８は吸収液溜め３４から管
ｂ経由でポンプ１１により送られてくる吸収液を
オーバーフロー管ｃにより溢流させつつ器内の液
面レベルをほぼ一定に保つようにした容器で、こ
の容器からほぼ一定量の吸収液を降温器４５へ流
下させるようにしている。そして、抽気室４３，
降温器４５，ガス貯室４７および容器４８ならび
に蒸発吸収器５が管ｂ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，Ｕ字状
部を有する管ｕおよび抽気管ａならびにＵ字状部
を有するオーバーフロー管ｃにより接続されて従
来の抽気装置と同様の不凝縮ガスの抽気装置が構
成されている。

また、４９は吸収液のレベルタンクで、このレ
ベルタンクは仕切壁５０を介して吸収液の入口側
と出口側とに分けられており、出口側底部には管
ｕが接続される一方入口側には管ｆが接続されて
おり、レベルタンク４９の最上部には管ｇが接続
されている。かつ、レベルタンク４９の吸収液出
口側には吸収液の液位を検出する電極棒A₁，A₂
が配設されている。

B₁は第１脱水素ガス装置で、この装置のガス
捕集室R₁にはパラジウム金属もしくはその合金
製の水素放出管P₁が挿設され、さらにこの管を
昇温するための電気ヒーターを内蔵した加熱器
H₁が配設されている。また、B₂は第２脱水素ガ
ス装置で、この装置も第１脱水素ガス装置B₁と
同様にガス捕集室R₂、水素放出管P₂、電気ヒー
ター内蔵の加熱器H₂により成つている。なお、
ガス捕集室R₁，R₂の室壁と水素放出管P₁，P₂の
外壁とを溶接やろう付け等の手段により気密に接
続していることは勿論である。そして、これら装
置B₁，B₂のガス捕集室R₁，R₂はそれぞれガス導
管h₁，h₂によりガス貯室４７と接続される。又、
第１脱水素ガス装置B₁の加熱器H₁は第１リレー
スイツチSW₁を介して電極棒A₁と電気的に接続
されていると共に第２脱水素ガス装置B₂の加熱
器H₂は第２リレースイツチSW₂を介して電極棒
A₂と電気的に接続されている。そして、第１、
第２脱水素ガス装置B₁，B₂の稼動台数を制御す
る制御装置は電極棒A₁，A₂及び第１リレースイ
ツチSW₁及び第２リレースイツチSW₂から構成さ
れる。

次に、このように構成したガス抽気装置と脱水
素ガス装置を備えた吸収冷凍機（以下、本機とい
う）の抽気動作と併せて脱水素ガス装置の動作の
一例を説明する。吸収器７において冷却水により
降温されつつ冷媒を吸収して濃度の低下した吸収
液（稀吸収液）は、例えば約35℃となつて吸収液
溜め３４に溜り、ポンプ１１によつて管ｂ経由で
容器４８へ送られる。容器４８に流入した稀吸収
液は管ｄ経由で降温器４５へ流下すると共にオー
バーフロー管ｃ経由で吸収液溜め３４へ戻され
る。降温器４５に流入した稀吸収液は、降温用コ
イル４６内に例えば12℃で流入する水によつて約
20℃に降温され、管ｅ経由で抽気室４３の散布器
４４へ流下する。そして、抽気室４３内には約20
℃の稀吸収液が散布される。なお、稀吸収液と熱
交換した水は例えば約15℃に昇温して管３９に戻
される。抽気室４３内に散布される吸収液の温度
は吸収液溜め３４の稀吸収液の温度よりも約15℃
低く、その飽和蒸気圧も低いので、抽気室４３内
圧は蒸発吸収器５内圧よりも低く保たれる。それ
故、蒸発吸収器５内の水素ガスを含む不凝縮ガス
は冷媒蒸気と共に抽気管ａ経由で抽気室４３内に
抽気される。抽気された冷媒蒸気は抽気室４３内
に散布された稀吸収液に吸収され、また、不凝縮
ガスは、冷媒を吸収してさらに濃度の低下した吸
収液（以下、稀薄溶液という）と共に管ｆを流下
しつつレベルタンク４９に至る。レベルタンク４
９に至つた不凝縮ガスは浮上して管ｇ経由でガス
貯室４７に達し、このガス貯室に貯留される。一
方、稀薄溶液は管ｕ経由で吸収液溜め３４へ戻
る。

そして、ガス貯室４７における不凝縮ガスの貯
留量が次第に増えてガス貯室４７内圧が上昇し、
レベルタンク４９における吸収液の液面が降下し
て電極棒A₁の下端を離れると第１リレースイツ
チSW₁がON側に作動し、加熱器H₁の電気ヒータ
ーが通電されて第１脱水素ガス装置B₁が稼動す
る。なお、仕切壁５０は気泡状の不凝縮ガスが電
極棒A₁の下端に接触することを防ぐためのもの
である。第１脱水素ガス装置B₁が稼動すること
により、ガス貯室４７からガス導管h₂経由で第脱
水素ガス装置B₁のガス捕集室R₁へ流入した不凝
縮ガス中の水素ガスが水素放出管P₁を通して大
気中へ放出される。ここにおいて、第１脱水素ガ
ス装置B₁の稼動による水素ガス放出の原理〔こ
の原理は周知である。〕を簡単に説明する。加熱
器H₁を作動してパラジウム金属もしくはその合
金製の水素放出管P₁を高温にしておくと不凝縮
ガスに含まれている水素ガスはこの管P₁の表面
で原子状水素に解離する。原子状水素の原子半径
は他の不凝縮ガスの原子半径に比較して非常に小
さい。水素原子はプロトン（陽子）１個と電子１
個より出来ており、プロトンの半径は1.5×10^-5
Åであり、水素はそれよりも少し大きい程度であ
る。一方、例えばパラジウム金属の格子定数は20
℃で3.88Åであるから、水素は格子内拡散により
パラジウム金属壁を透過する。また、他の不凝縮
ガスや大気はパラジウム金属の壁面で解離しない
からパラジウム金属壁を透過できない。それ故、
ガス捕集室R₁内の水素ガスが水素放出管P₁を通
して大気中へ放出されるのである。なお、第２脱
水素ガス装置B₂が稼動した場合にも、同じ原理
で、水素ガスが大気中へ放出される。

ところで、本機をビルや事務所などの冷暖房機
として設置して間もない時や吸収液を充填し直し
た時などには水素ガスその他の不凝縮ガスの発生
量が多いため、第１脱水素ガス装置B₁の稼動の
みでは充分に水素ガスを排出し得ない場合があ
る。

この場合には、ガス貯室４７内圧が上昇し続け
てレベルタンク４９における吸収液の液位がさら
に低下する。そして、吸収液の液面が電極棒A₂
の下端を離れると第２リレースイツチSW₂が
OFF側からON側に作動し、加熱器H₂の電気ヒ
ーターが通電されて第２脱水素ガス装置B₂も稼
動し、水素ガスは両装置B₁，B₂によつて大気中
へ放出される。

なお、図面においては脱水素ガス装置を２台備
えた実施例を示したが、本機の容量に応じて脱水
素ガス装置を３台以上備え、かつ、レベルタンク
４９に３本以上の電極棒を配設しても良いことは
勿論である。なおまた、吸収液の液位を検出する
ための電極棒を備えたレベルタンク４９は必ずし
も必要でなく、例えば管ｇ内の吸収液の液位を光
学的あるいは電磁的に検出するなどガス貯室４７
と蒸発吸収器５とを結んだ管路内の吸収液の液位
を検出するようにしても良い。また、吸収液の液
位を検出する代りにガス貯室４７に備えた検出器
Ｓにより圧力を検出し、この検出器の信号により
脱水素ガス装置の稼動台数を制御するようにして
も良い。

なお、ガス貯室４７に接続されている開閉弁
V₃付きの管ｉは水素ガス以外の不凝縮ガスを適
宜排出するためのもので、この管ｉには真空ポン
プ（図示せず）が配備されている。尤も、本機の
溶接部やポンプ１０，１１との接続部などの気密
性が十分に確保されるように本機は製作されてい
るので、通常、ガス貯室４７内に貯留される不凝
縮ガスの大部分が水素ガスとなる。それ故、本機
においては、真空ポンプにより不凝縮ガスを排出
する必要性は小さい。

(ヘ) 発明の効果 以上のように、本発明によるこの種の吸収冷凍
機においては、ガス貯室における水素ガスその他
の不凝縮ガスの貯留量と関連する物理量（例えば
ガス貯室内圧）に応じて脱水素ガス装置の稼動台
数を制御したものであるから、機内で多量の水素
ガスが発生するときには多数の脱水素ガス装置に
より水素ガスを多量に機外へ排出することが可能
となり、ガス貯室から蒸発吸収器への不凝縮ガス
の逆流を防止でき、かつ、機内で少量の水素ガス
が発生するときには少量の脱水素ガス装置の稼動
により水素ガスを機外へ排出することが可能であ
り、脱水素ガス装置の稼動コストを安価にでき
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明によるこの種の吸収冷凍機の一実
施例を示した概略構成説明図である。 １……高温発生器、２……発生凝縮器、３……
低温発生器、４……凝縮器、５……蒸発吸収器、
６……蒸発器、７……吸収器、８，９……高温、
低温溶液熱交換器、１０，１１……ポンプ、３４
……吸収液溜め、４３……抽気室、４５……降温
器、４７……ガス貯室、４９……レベルタンク、
５０……仕切壁、A₁，A₂……電極捧、B₁，B₂…
…第１、第２脱水素ガス装置、H₁，H₂……加熱
器、P₁，P₂……水素放出管、R₁，R₂……ガス捕
集室、Ｓ……検出器、SW₁，SW₂……第１、第２
リレースイツチ、ａ……抽気管、ｂ……管、ｃ…
…オーバーフロー管、ｄ，ｅ，ｆ，ｇ……管、
h₁，h₂……ガス導管、ｕ……管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 蒸発器および／または吸収器内の不凝縮ガス
   を抽気するガス抽気装置と、抽気された不凝縮ガ
   スを貯えるガス貯室と、不凝縮ガス中の水素を透
   過させて放出する水素放出管およびこの管を昇温
   する加熱器より成る脱水素ガス装置とを備えた吸
   収冷凍機において、ガス貯室に複数台接続された
   脱水素ガス装置と、ガス貯室における不凝縮ガス
   の貯留量に関連する物理量に応じて脱水素ガス装
   置の稼働台数を制御する制御装置とを備えたこと
   を特徴とした吸収冷凍機。