JPH0745997B2 - 吸収冷凍機 - 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の水素ガスを機外へ
排気する装置を備えた吸収冷凍機や吸収ヒートポンプあ
るいは吸収冷温水機など（以下、吸収冷凍機という）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、アンモ
ニア水や臭化リチウム水溶液など）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。

このため、吸収冷凍機においては、その運転中に機内の
不凝縮ガスをタンクに導いて貯え、このタンクに貯えた
不凝縮ガス中の水素ガスをパラジウム金属管と定電圧の
印加される電気ヒーターより成る水素ガス排気装置で少
しずつ大気中へ排出する手段〔例えば、実公昭47−1997
0号公報、（社）日本冷凍協会発行（昭和59年７月10日
初版発行）「中型ガス吸収冷温水機空調システム」P104
〜105参照〕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 タンクに不凝縮ガス〔水素ガス〕を導入する時（吸収冷
凍機の運転時）の方が導入しない時（吸収冷凍機の運転
停止時）よりも多くの水素ガスをタンクから排気する必
要があるので、いずれの時も電気ヒーターに同じ電圧を
印加する従来の手段においては、タンクに水素ガスが導
入される時を基準に電気ヒーターへの印加電圧を選定し
てヒーターに通電しなければならない。そして、従来の
手段においては、タンクに水素ガスを導入しない時（吸
収冷凍機の運転停止時）にも電気ヒーターで加熱される
パラジウム金属管が必要以上に高温に保たれるため、こ
の管の劣化が早まるという問題を有していた。なお、パ
ラジウム金属およびその合金はそれらの温度を300〜400
℃以上に長期間保つと、劣化が早まり損傷しやすいこと
が知られている。

また、従来の手段は、吸収冷凍機の運転休止時にも運転
時と同様に、電気ヒーターの電力消費量が多くなる欠点
をもつ。特に、夏期や冬期のみに運転する吸収冷凍機に
おいては、節電上、好ましくない。

本発明は、これら問題点に鑑み、タンクへ水素ガスを導
く運転時にはこの水素ガスを十分にタンク外へ排気する
ことが可能であると共にタンクへ水素ガスを導かない運
転休止時には水素ガスの排気のための電力消費を節約す
ることが可能であり、かつ、パラジウム金属管の劣化を
軽減して機内で発生した水素ガスの機外への排気を長期
にわたり可能にする脱水素ガス装置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
吸収器内の不凝縮ガス〔水素ガス〕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電気ヒーターより成る脱
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、その運転時〔ガス貯室へ水素
ガスを抽気する時〕パラジウム金属製水素放出管昇温用
の電気ヒーターへの印加電圧を高くする一方で運転休止
時〔ガス貯室へ水素ガスを抽気しない時〕に印加電圧を
低くする構成としたものである。

(ホ)作用 本発明の手段においては、電気ヒーターへの印加電圧を
加減することによる作用として、パラジウム金属製水素
放出管の温度をコントロールしてその水素排出能力と劣
化の程度とを調整することが可能となると共に電気ヒー
ターの消費電力を調整することも可能となる。このよう
な作用により、この種の吸収冷凍機の運転時に従来のも
のよりも電気ヒーターへの印加電圧を高くしてガス貯室
内の水素ガスをより一層多く排出でき、かつ、この種の
吸収冷凍機の運転休止時〔通常、休止時間の方が運転時
間よりもはるかに長時間となる。〕に従来のものよりも
電気ヒーターへの印加電圧を低くしてその消費電力を節
約できると共にパラジウム金属製水素放出管の劣化を軽
減でき、その損傷を防いで水素ガスの排出を長期にわた
って続けることが可能となる。

(ヘ)実施例 第１図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。第１図において、(1)は
吸収冷凍機で、この吸収冷凍機は発生器および凝縮器よ
り成る発生凝縮器(2)、蒸発器および吸収器より成る蒸
発吸収器(3)、吸収液用ポンプ（P_A）等の機器とこれら
機器を結ぶ冷媒用管路（図示せず）、吸収液用管路〔蒸
発吸収器(3)底部と吸収液用ポンプ（P_A）吸込側とを結
ぶ稀吸収液用管路(4)および吸収液用ポンプ（P_A）吐出
側と溶液熱交換器（図示せず）入口側とを結ぶ稀吸収液
用管路(5)の一部のみを図示〕などで形成されている。

(6)は吸収冷凍機(1)に備えた不凝縮ガス抽気用のガス抽
気装置で、このガス抽気装置は、ガス抽気槽(7)、蒸発
吸収器(3)側に稀吸収液を溢流させるための開口を有す
る液貯留槽(8)、稀吸収液の降温槽(9)および稀吸収液用
管路(5)と液貯留槽(8)とを結ぶ管路(10)、液貯留槽(8)
と降温槽(9)とを結ぶ管路(11)、降温槽(9)とガス抽気槽
(7)とを結ぶ管路(12)、ガス抽気槽(7)と蒸気吸収器(3)
とを結ぶガス抽気用管路(13)ならびにガス抽気槽(7)底
部内に一端を逆Ｕ字状に折曲して下方へ開口する一方他
端を蒸気吸収器(3)への液戻し管路(14)内に上方へ開口
してこの液戻し管路とガス抽気槽(7)とを結ぶ気液導管
(15)、液戻し管路(14)、この液戻し管路の気液分離部(1
6)で分離した不凝縮ガスを蒸発吸収器(3)内のガス貯室
(17)へ導くガス導管(18)で形成されている。また、降温
槽(9)内には例えば蒸発器から得られる冷水の流れる冷
却器(19)が配設されていて降温槽(9)内の稀吸収液が降
温され、その飽和蒸気圧を蒸発吸収器(3)内のそれより
も低くすることが可能となっている。このため、吸収液
用ポンプ（P_A）を作動させると共に冷却器(19)に冷水を
流通させる吸収冷凍機(1)の運転時には、ガス抽気槽(7)
内の圧力を蒸発吸収器(3)内のそれよりも低く保ってこ
の蒸発吸収器内の不凝縮ガスを冷媒蒸気と共にガス抽気
槽(7)内へ抽気することができる。そして、抽気された
冷媒蒸気は稀吸収液に吸収される一方、不凝縮ガスは、
気泡となって気液導管(15)内を吸収液と共に流れ、液戻
し管路(14)の気液分離部(16)に達し、ここで液と分離し
て上昇しつつガス導管(18)経由でガス貯室(17)へ至り、
このガス貯室内に溜められる。不凝縮ガスと分離した吸
収液は液戻し管路(14)経由で蒸発吸収器(3)へ戻る。こ
のような抽気動作が吸収冷凍機(1)の運転時に行なわれ
ることにより、機内で少しずつ発生する水素ガスや機内
にわずかずつ侵入する空気などの不凝縮ガスがガス貯室
(17)へ逐次導かれ、蒸発吸収器(3)内での不凝縮ガスの
滞留が防止され、吸収冷凍機(1)の運転時の性能が良好
に保たれるのである。

一方、吸収液用ポンプ（P_A）の作動や冷却器(19)への冷
水の供給が停止される吸収冷凍機(1)の運転休止時に
は、上述のような抽気動作は行なわれず、ガス貯室(17)
へ不凝縮ガスは導かれないので、ガス貯室(17)内の不凝
縮ガス量はほとんど増えない。

なお、(20)はガス抽気用管路(13)の途中に接続した開閉
弁（V₁）付きの管で、この管に真空ポンプを接続するこ
とにより蒸発吸収器(3)内の不凝縮ガスを器外へ排出す
ることができる。

(21)は脱水素ガス装置で、この脱水素ガス装置は容器(2
2)とパラジウム金属もしくはその合金製の水素放出管(2
3)とこの管の昇温用の電気ヒーター(24)とで構成されて
いる。そして、容器(22)はガス貯室(17)と連通すのよう
管(25)で結ばれている。また、水素放出管(23)はその内
管側を大気と連通させ外管側で容器(22)を密封するよう
にこの容器にろう付もしくは溶接により配設されてい
る。

そして、電気ヒーター(24)は、電源（図示せず）や吸収
液用ポンプ（P_A）その他の吸収冷凍機(1)用駆動機器な
どと電気的に結ばれている運転制御器（Ｄ・Ｏ・Ｃ）に
接続され、吸収冷凍機(1)の運転時に電源電圧を受ける
一方吸収冷凍機(1)の運転休止時に電源電圧よりも低い
電圧を受けるようになっている。

第２図は電気ヒーター(24)、運転制御器（Ｄ・Ｏ・
Ｃ）、吸収液用ポンプ（P_A）のモーター（M_A）などを結
んだ電気回路図で、この電気回路図は電気ヒーター(24)
に対する電圧加減機構の一例を示したものである。そこ
で、電気ヒーター(24)に対する印加電圧の加減動作につ
いて第２図を参照しつつ簡単に説明する。

先ず、吸収冷凍機(1)の運転開始用の押しボタン式スイ
ッチ（SW₁）を押すことにより接点（a₂）、（e₂）、（b
₁）間が通電されると、補助リレー（X₁）、（X₂）、が
順にオンとなり、次いで、モーター（M_A）用のマグネッ
トスイッチ(M)とヒーター(H)用のマグネットスイッチ
（M_H）とが同時にオンとなり、モーター（M_A）が起動す
ると共に接点（a₇）、（e₆）、（b₆）間には電源電圧
〔200V〕がかかる。すなわち、吸収冷凍機(1)の運転
時、ヒーター(H)〔電気ヒーター(24)〕には電源電圧が
印加される。

次に、吸収冷凍機(1)の運転停止用の押しボタン式スイ
ッチ（SW₂）を押すことにより接点（a₃）、（e₂）、（b
₁）間が通電されなくなり、補助リレー（X₁）用マグネ
ットが非励磁となるため常閉式のリレー（−X₁）用接片
が閉成する。一方、補助リレー（X₂）はオンしたままで
あるため接点（a₅）、（e₃）、（e₄）、（b₂）間は通電
されている。このため、リレー（−X₁）用接片が閉成す
ることによって接点（a₅）、（e₃）、（e₄）、（b₃）間
が通電し、タイマー(T)が作動する。そして、タイマー
(T)の設定時間が経過〔タイムアップ〕した時点に、タ
イマー(T)用マグネットが１秒間程度励磁して常閉式の
タイマー(T)連動用スイッチ（SW_T）の接片が開成する。
その結果、接点（a₅）、（e₃）、（e₄）、（b₂）間が通
電されなくなって補助リレー（X₂）用マグネットが非励
磁となると同時に接点（a₅）、（e₃）、（e₄）、（b₃）
間も通電されなくなってタイマー(T)はリセットされ
る。補助リレー（X₂）用マグネットが非励磁となると補
助リレー（X₂）がオフとなるため、接点（a₆）、
（e₅）、（b₄）間および接点（a₆）、（e₅）、（b₅）間
が通電されなくなり、この時点でマグネットスイッチ
(M)、（M_H）がオフとなってモーター（M_A）が停止する
と共にヒーター(H)には電源電圧から抵抗(R)のある接点
（a₈）、（e₆）間の電圧を差引いた電圧〔200−（Rxi）
ボルト（ｉは抵抗Ｒを流れる電流値）〕がかかる。すな
わち、吸収液用ポンプ（P_A）の作動が停止した時点に、
ヒーター(H)〔電気ヒーター〕には電源電圧よりも低い
電圧が印加される。

なお、運転停止用押しボタン式スイッチ（SW₂）が押さ
れてからタイマー(T)のタイムアップ時点言い換えれば
吸収液用ポンプ（P_A）の停止時点までの間すなわち吸収
液の稀釈運転中の間、マグネットスイッチ（M_H）用接片
は閉成しているので、ヒーター(H)〔電気ヒーター(2
4)〕には電源電圧〔200V〕が印加される。

そして、吸収液用ポンプ（P_A）の作動しない吸収冷凍機
(1)の運転休止中には、ヒーター(H)〔電気ヒーター(2
4)〕に対する印加電圧は〔200−（Rxi）〕Ｖに保たれ
る。

このように、本発明による吸収冷凍機(1)〔以下、本機
という〕においては、吸収液用ポンプ（P_A）の作動する
運転時や稀釈運転時、言い換えれば、ガス抽気装置(6)
が作動してガス貯室(17)へ水素ガスが導かれる時、脱水
素ガス装置(21)の電気ヒーター(24)には200Vの電圧を印
加して電気ヒーター(24)を発熱させ水素放出管(23)を例
えば350℃程度まで昇温してその水素放出能力を高める
ことにより、ガス貯室(17)に逐次流入する不凝縮ガス中
の水素ガスを十分に大気中へ放出することが可能であ
り、ガス貯室(17)側から本機内へ水素ガスが逆流するよ
うなことは殆んどない。

かつ、本機においては、吸収液用ポンプ（P_A）の停止し
ている運転休止時、言い換えれば、ガス抽気装置(6)が
作動せずにガス貯室(17)へ水素ガスがほとんど導かれな
い時、電気ヒーター(24)には200Vより低い電圧〔例えば
173V〕を印加して水素放出管(23)を280℃程度に昇温さ
せ、ガス貯室(17)内に溜まっている水素ガスを大気中へ
少しずつ放出することができる。なお、本機の運転休止
時、水素ガスは、運転時程多く発生しないものの、わず
かずつ発生し、拡散によりきわめて少量ながら機内から
ガス貯室(17)へ移動するので、電気ヒーター(24)に通電
しつつ水素放出管(23)を昇温させて水素ガスを大気中へ
排出することが好ましい。このように、本機の運転休止
時には、パラジウム金属もしくはその合金製の水素放出
管(23)の劣化しやすい温度〔300℃〜400℃〕より低い温
度〔280℃程度〕に保つことにより、水素放出管(23)の
劣化を著しく軽減してその損傷を防ぎ、脱水素ガス装置
(21)の性能を長期にわたって良好に保つことができる。

また、本機においては、第２図に示した電気回路の接点
（a₈）、（e₆）間に抵抗(R)を接続する代りに例えば鉄
心入りのリアクトル〔図示せず〕を接続することによっ
ても、ヒーター(H)〔電気ヒーター〕への印加電圧を加
減することができる。リアクトル〔またはインダクタン
ス〕を用いた場合には、本機の運転休止時における電気
ヒーター(24)の消費電力を節減できる効用が本機にもた
らされる。

また、リアクトルの代りにトランスを用いることもでき
る。

なお、第１図において、(26)はガス貯室(17)に接続した
開閉弁（V₂）付きの管であり、この管に真空ポンプを接
続することによりガス貯室(17)内の水素ガス以外の不凝
縮ガスを適宜排気することもできる。

(ト)発明の効果 以上のとおり、本発明によるこの種の吸収冷凍機におい
ては、脱水素ガス装置のパラジウム金属もしくはその合
金製水素放出管の温度をコントロールしてその水素排出
能力と劣化の程度を調整可能であるので、ガス抽気装置
の働きでガス貯室へ水素ガスの導かれる吸収冷凍機の運
転時には水素放出管の水素排出能力を高めて吸収冷凍機
の運転性能を良好に保つ効果が発揮され、一方、ガス貯
室へ水素ガスのほとんど流れない吸収冷凍機の運転休止
時には水素放出管の昇温温度を低くコントロールしてそ
の劣化を軽減でき、脱水素ガス装置の性能を長期にわた
り良好に保つ効果あるいは吸収冷凍機の運転休止中にお
ける脱水素ガス装置の電気ヒーターの電力消費を節約し
得る効果などが発揮される。

【図面の簡単な説明】

第１図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、第２図はこの種の吸収冷凍機に
備えた脱水素ガス装置用の電気ヒーターに対する本発明
の電圧加減機構の一例を示した電気回路図である。 (1)……吸収冷凍機、(2)……発生凝縮器、(3)……蒸発
吸収器、(4)、(5)……稀吸収液用管路、(6)……ガス抽
気装置、(7)……ガス抽気槽、(10)、(12)……管路、(1
4)……液戻し管路、(15)……気液導管、(17)……ガス貯
室、(18)……ガス導管、(21)……脱水素ガス装置、(23)
……水素放出管、(24)……電気ヒーター、（P_A）……吸
収液用ポンプ、（Ｄ・Ｏ・Ｃ）……運転制御器、(R)…
…抵抗、(H)……ヒーター〔電気ヒーター〕、（M_H）…
…ヒーター用マグネットスイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機内を循環する吸収液の一部を用いて蒸発
   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が
   備えられ、かつ、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電気ヒーターより成る脱水素ガス
   装置がガス貯室に接続され、かつ、吸収液の循環停止時
   にはその循環時よりも電気ヒーターに印加する電圧を低
   くする電圧加減機構が備えられていることを特徴とした
   吸収冷凍機。