JPS5817123B2 - 再結合器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、気体中に含まれる水素と酸素を結合させる再
結合器に係り、特に水素と酸素の濃度が一定でない原子
力発電所の格納容器用として用いるに好適な再結合器に
関する。

再結合器には、水素と酸素の反応に触媒を使用する触媒
方式と触媒を使用しな（、Ｎｉ［］−％方式とがあるが
、従来の再結合器にはいずれの方式のものにも反応量に
よって処理気体の流量を制御する装置を備えていなかっ
た。

従って、水素または酸素の濃度が変化しても常に一定の
酸素と水素を反応させることができず、濃度が低くなれ
ば反応量も減少することになる。

この場合、酸素と水素のある一定量以上を常に反応させ
て気体から取り除こうとする場合、気体中の水素または
酸素の濃度が最も低いときの流量を処理流量としなけれ
ばならないが、水素および酸素の濃度が高くなってぐる
と・反応熱によって反応容器温度が上昇し、材料の耐熱
温度を超過するので、水素および酸素の最大濃度を想定
して再結合器の容量を犬きくしたり設置台数を多くした
りしなければならない。

従来例として、再循環ループを有する加熱式再結合器を
第１図に示す。

第１図において、４は気体入口配管、７は流量検出系９
から制御線１５を通して送られて来る流量信号で気体の
吸込み量を一定に保つ流量調節弁、１は気体を反応容器
２に導入するためのファン、３は反応容器２からの高温
気体を冷却する冷却器で１４はその冷却水配管、６は入
６配管４からの気体を薄めるために設けられる再循環配
管、８は流量検出糸１０から制御線１６を通して送られ
て来るトータルの気体流量により反応容器２内に導入さ
れる気体流量を一定にすべく再循環流量を変える流量調
節弁、１２は気体予熱用ヒータ、１１は反応容器の温度
検出系１３から制御線１７を通して送られて来る温度信
号によってヒータ１２の加熱温度を変えるヒータ制御系
である。

水素および酸素を含んだ気体は、入口配管４から流量調
整弁７、流量検出系９を通過して再循環配管６からの水
素および酸素濃度の少ない反応後の気体と合流し、流量
検出系１０、ポンプ１を通リ、ヒータ１２で予熱されて
反応容器２で反応し、冷却器３で冷却後、出口配管５と
再循環配管６に分かれて流れる。

この再結合器において、例えば反応容器２の耐熱設計上
、反応容器２内で酸素濃度２％までの気体の反応しか反
応させないとしたとき、入口配管４からの気体の酸素濃
度が５％まで上昇すると予想される場合、再循環配管６
を通して反応後の気体を導入気体に混合し、酸素濃度を
２５倍に薄めて２％まで下げる必要があり、一定の流量
を反応容器に送るこの方式では、前記のような最大濃度
を考慮した大量の反応後の気体を常に再循環させなけれ
ばならないことになり、前記したように、ファン１およ
び反応容器２等を大容量のものとしなければならず、効
率が悪いという欠点があった。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を無くし、効率よ
く稼動し、設備を小型かつ安価とすることのできる再結
合器を提供することにある。

本発明は、吸入気体中の酸素と水素を再結合させる反応
容器と、前記吸入気体の流路に設けた第１の弁と、前記
反応容器を通過した気体の一部を前記吸入気体に混合し
て再循環させるための流路に設けた第２の弁とを有する
ものにおいて、前記反応容器の前後に設けられて反応前
後の気体の温度差を検知する手段と、前記温度差に応じ
て前記第１の弁の開度を調節する手段と、前記吸入気体
量と前記再循環気体量の和がほぼ一定に保たれるように
前記第２の弁の開度を調節する手段とを設けた再結合器
に特徴がある。

第２図本発明の一実施例を示す。

この実施例では、反応容器２の入口における気体温度を
検出する温度検出系１８と、該温度検出系１８の中力信
号と反応容器出口の温度検出系１３からの信号を比較し
て流量調整弁７を制御する２０はその節脚線温度差検出
系１９とを、第１図の従来の再結合器に加え、第１図の
流量検出系９を除去したものであり、他の機器の構成と
動作は第１図のものと同様である。

この構成において、反応容器２の中を通る気体の流量は
、流量検出糸１０で検出され、この検出信号により再循
環配管６の流量調整弁８の開度を制御して常に一定のト
ータル流量が流れるようにする。

また反応容器２の中の温度は、出口側の温度検出系１３
で検出し、この検出値でヒータ１２の加熱温度を制御し
て反応容器内温度が常時一定（例えば７００°Ｃ）とな
るようにする。

従って、例えば反応容器２内で全く反応が起っていない
ときは、温度検出系１３と温度検出系１８は同温度（７
００°Ｃ）を検出することになる。

すなわちヒータ１２の加熱温度を上げることになる。

また、酸素温度と反応による温度上昇との関係は、ファ
ン１の流量に係らず、第３図に示すように、反応酸素量
１％あたり約３００℃の温度上昇となることが判ってい
るので、例えば気体中の酸素濃度が２％であれば反応容
器２内で約６００℃温度が上昇することになり、この場
合はヒータ１２の加熱温度が下がって温度検出系１８は
約１００℃を検出することになる。

従って温度差検出系１９の検出信号は、等測的に反応酸
素量を検出していることになり、その検出値によって吸
込み流量を流量調整弁７を制御することによって調整す
れば、吸込み流量と再循環流量との比が調整でき反応酸
素量を制御できることになる。

すなわち、例えば反応容器２内で反応する設計酸素量を
２％（水素４％）とすれば、入口配管４の酸素濃度が２
％以上の場合、そのまま反応容器２に導入すると反応熱
による温度上昇が約６００℃以上となるので、温度差検
出系１９がこれを検出することにより、第４図に示すよ
うに流量調整弁７をわずかに閉じる。

流量調整弁１の開度が小さくなると、ファン１の入口流
量が減少し、この流量減少は流量検出系１０で検出され
両循環系の；流量調整弁８の開度を大きくして再循環流
量が増加する。

、これによって入口配管４からの気体は酸素濃度２％に
薄められ、従って反応容器２の入口の気体の酸素濃度は
２％になるように自動的に調整されることになる。

逆に入口配管４からの吸込み気体の酸素濃度が減少すれ
ば、温度差検出系１９によって検出される温度差が減少
し、流量調整弁７の開度が犬きくなり、再循環系の流量
調整弁８の開度が小さくなって再循環流量が減少する。

そして、もし吸込み気体の酸素濃度が２％以下であれば
再循環の必要はないので再循環流量をゼロとする。

従来技術では最大酸素濃度を想定して弁開度（すなわち
流量）を決めており、最大酸素濃度を５％とし、許容酸
素濃度を２％とした場合、第４図に示すように吸込み流
量と再循環流量との比は１：１．５と設計として不要な
までの再循環流量を循環させていたが、本発明により入
口配管での酸素濃度に応じて適切な吸込み流量と再循環
流量を与えることができることになり、通常時の処理流
量の増大が可能となる。

このように本発明によればζ効率のよい再結合器が実現
でき、設備を小型かつ安価とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の再結合器の一例を示す系統図、第２図本
発明による再結合器の一実施例を示す系統図、第３図は
反応による上昇温度と酸素反応量との関係を示す図、第
４図は本発明による再結合器の動作の一例を説明する図
である。 符号の説明、１・・・・・・ファン、２・・・・・・反
応容器、３・・・・・・冷却器、４・・・・・・入口配
管、５・・・・・・出口配管、６・・・・・・再循環配
管、７，８・・・・・・流量調整弁、１０・・・・・・
流量検出系、１１・・・・・・ヒータ制御系、１２・・
・・・・ヒータ、１３，１８・・・・・・温度検出系、
１９・・・・・・温度差検出系。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸入気体中の酸素と水素を再結合させる反応容器と
   、前記吸入気体の流路に設けた第１の弁と、前記反応容
   器を通過した気体の一部を前記吸入気体に混合して再循
   環させるための流路に設けた第２の弁とを有するものに
   おいて、前記反応容器の前後に設けられて反応前後の気
   体の温度差を検知する手段と、前記温度差に応じて前記
   第１の弁の開度を調節する手段と、前記吸入気体量と前
   記再循環気体量の和がほぼ一定に保たれるように前記第
   ２の弁の開度を調節する手段とを設けたことを特徴とす
   る再結合器。