JPH0557511B2 - - 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) 従来の技術 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は、例えば実公昭
47−19970号公報にみられるように、機内の水素
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。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点 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
を新たに充填して間もない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
て間もない時期には水素ガスの発生量に対して水
素ガスの排出能力が不十分であつたり、逆に、設
置後長期にわたる運転を経た時期には水素ガスの
排出能力が過大となつてヒーターの消費電力が無
駄となるなどの欠点を有していた。

本発明は、このような問題点に鑑み、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) 問題点を解決するための手段 本発明は、機内の吸収液を用いて蒸発器およ
び／または吸収機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
室とが備えられ、かつ、パラジウム金属もしくは
その合金製の水素放出管およびこの管の昇温用の
加熱器より成る脱水素ガス装置がガス貯室に接続
された吸収冷凍機（以下、この種の吸収冷凍機と
いう）において、上記の問題点を解決する手段と
して、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（例えば、ガス貯室の内圧、ガス貯
室と吸収器とを結ぶ管路内の吸収液の液位など）
に応じて脱水素ガス装置の加熱器の加熱量を制御
する調節器を備えた構成としたものである。

(ホ) 作用 本発明の手段においては、脱水素ガス放出装置
の加熱器の加熱量を制御することにより水素放出
管の温度を調節し、この管の水素排出能力をコン
トロールすることができるので、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とをほぼ
バランスさせることが可能となる。

それ故、本発明によれば、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
出することができる。

(ヘ) 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の燃焼加熱室、２６，２６
…は燃焼ガスの流れる管、２７は低温発生器３の
加熱器、２８は蒸発器６の熱交換器、２９，３０
はそれぞれ凝縮器４、吸収器７の冷却器、３１，
３２は凝縮器４、蒸発器６の冷媒液溜め、３３，
３４は低温発生器３、吸収器７の吸収液溜め、３
５，３６，３７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、４０，４
１，４２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４７，４８が接
続されている。４９は不凝縮ガスを貯えるガス貯
室である。また、５０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４９および容器５０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
有するオーハーフロー管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、５１は吸収液のレベルタンクで、このレ
ベルタンクは仕切壁５２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５１の最上部には管ｇが接続
されている。かつ、レベルタンク５１の吸収液出
口側には吸収液の液位を検出するセンサー（LS）
が配設されている。

Ａは脱水素ガス装置で、この装置のガス捕集室
Ｒにはパラジウム金属もしくはその合金製の水素
放出管Ｐ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Ｈが配設され
ている。なお、ガス捕集室Ｒの室壁と水素放出管
Ｐ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、ガス
捕集室Ｒとガス貯室４９とはガス導管ｈで接続さ
れている。

また、Ｂは加熱器Ｈに内蔵した電気ヒーターの
容量可変器で、この容量可変器は、センサー
（LS）の信号により調節器Ｇを介して制御され、
加熱器Ｈの加熱量を増減するようになつている。
なお、容量可変器Ｂの制御は、センサー（LS）
の信号の代りに、ガス貯室４９に備えた圧力検出
器（PS）の信号により、行なわれるようにして
も良い。

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５０に送
られる。容器５０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５１に至る。レベルタンク５１に至つた不
凝縮ガスは浮上して管ｇ経由でガス貯室４９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４９に貯留された不凝縮ガス
の中の水素ガスが脱水素ガス装置Ａにより機外へ
排出されるのである。

ここにおいて、脱水素ガス装置Ａによる水素ガ
ス排出の原理〔この原理は周知である。〕を簡単
に説明する。

加熱器Ｈ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Ｐ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Ｐ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Ｒ内の水素ガスが水素放出管Ｐを
通して大気中へ放出されるのである。

なおまた、水素放出量はパラジウム金属もしく
はその合金の温度が高くなる程多くなることが知
られている。例えば、パラジウム金属の絶対温度
をＴ、水素放出量をＱとすれば Ｑ＝ｍ（√／ｌ）・（１／e^n/T） の関係が成立する。ただし、ｍ，ｎは定数、ｐは
全圧、ｌはパラジウム金属壁の厚さを表わす。な
お、ｅは自然対数である。

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、ガス貯室４９には多量の不凝縮ガ
スが貯えられてこのガス貯室の圧力が高くなり、
レベルタンク５１における吸収液の液位が低くな
る。このような時には、センサーLSもしくは圧
力検出器PSの信号で調節器Ｇを介して容量可変
器Ｂが制御され、この容量可変器により加熱器Ｈ
の加熱量が増加するように調節される。その結
果、水素放出管Ｐの温度が上昇し、この管の水素
放出量が増大する。

逆に、水素ガスその他の不凝縮ガスの発生量が
少なくてガス貯室４９内圧が低く、レベルタンク
５１の液位が高い時には、加熱器Ｈの加熱量が減
らされて水素放出管Ｐの温度が低くなるよう調節
され、この管の水素放出量が減少する。そして、
加熱器Ｈのヒーターの消費電力が節約されること
になる。

なお、レベルタンク５１における仕切壁５２は
気泡状の不凝縮ガスがセンサーLSに接触するこ
とを防いでこのセンサーの誤動作を防止するため
のものである。また、レベルタンク５１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４
９と蒸発吸収器５とを結んだ管路内の液位を検出
するようにしても良い。

なおまた、ガス貯室４９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４９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。

(ト) 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加
熱器の加熱量を制御するので、不凝縮ガスの貯留
量に応じて水素ガス放出管の温度が調節され、機
内での水素ガス発生量と機外への水素ガス排出量
とをほぼバランスさせることが可能であり、脱水
素ガス装置のランニングコストをほぼ必要最小限
に節約しつつ水素ガスを機外へ排出することがで
き、実用的価値が高い。

【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、１０，１１……ポ
ンプ、３４……吸収液溜め、４３……抽気室、４
５……降温器、４９……ガス貯室、５１……レベ
ルタンク、５２……仕切壁、Ａ……脱水素ガス装
置、Ｂ……容量可変器、Ｇ……調節器、Ｈ……加
熱器、Ｐ……水素放出管、Ｒ……ガス捕集室、
LS……センサー、PS……圧力検出器、ａ……抽
気管、ｂ……管、ｃ……オーバーフロー管、ｄ，
ｅ，ｆ，ｇ……管、ｈ……ガス導管、ｕ……管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機内の吸収液を用いて蒸発器および／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、
   このガス貯室に接続されて不凝縮ガス中の水素を
   透過させて放出するパラジウム金属もしくはその
   合金製の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、ガス貯室における不凝縮ガスの貯留量
   に関連する物理量に応じて加熱器の加熱量を制御
   する調節器とを備えたことを特徴とした吸収冷凍
   機。 ２ 前記物理量がガス貯室内の圧力である特許請
   求の範囲第１項に記載の吸収冷凍機。 ３ 前記物理量がガス貯室と蒸発器および／また
   は吸収器とを結んだ経路内の吸収液の液位である
   特許請求の範囲第１項記載の吸収冷凍機。