JPS60256769A - 吸収冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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は、例えば実公昭４７−１
９９７０号公報に説明されているよ５４Ｃ１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、従来の手段にあっては、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（・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ろうに）発明の構成 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針基（不凝縮ガスタンク）
とを備えた吸収冷凍機（以下、この種の吸収冷凍機とい
う）において、ノ（う、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
水素ガス装置をガス針基に複数台接続し、ガス針基に貯
留される不凝縮ガス量と関連する物理量（例えばガス貯
室内圧やガス針基と吸収器とを結ぶ管路内における吸収
液の液位なと）に応じて脱水素ガス装置の稼動台数を制
御する構成としたものである。

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、ガス針
基から吸収器側（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
生じやすかっ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（
１２）、（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（ｖｌ）付きの冷媒蒸気の流れる管（２３）
ならびに冷暖切換弁（■２）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、（３５）
、（３６）、（３７）はエリミネータ−であり、（３８
）、（３９）は空調側の熱交換ユニット（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）が備えである。（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）により銑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（ｇ）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（ＡＩ）、（Ａ、）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（Ｐ、）が挿設され、さらにこの管を昇温する
だめの電気ヒーターを内蔵した加熱器（Ｈｌ）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（Ｂ２）、電気ヒーター内蔵の
加熱器（Ｂ２）により成っている。なお、ガス捕集室（
Ｒ１）、（Ｒ２）の室壁と水素放出管（Ｐ、）、（Ｐ、
）の外壁とを溶接やろう付は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（Ｂ＋
）、（Ｂ２）のガス捕集室（Ｂ＋）、（Ｒ２）はそれぞ
れガス導管＜ｈ、）、（Ａ２）によりガス貯室（４７）
と接続され、かつ、第１脱水素ガス装置（Ｂ１）の加熱
器（Ｂ２）は第１リレースイツチ（ＳＷＩ）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（Ｂ７）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。

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３
５℃となって吸収液溜め（２）に溜り、ポンプ０１）に
よって管（ｂｌ経由で容器（４８）へ送られる。容器（
４樽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（３滲へ戻される。降温器（４５）１に流入した
稀吸収液は、降温用コイル（４６）内に例えば１２℃で
流入する水によって約２０℃に降温され、管（ｅｌ経由
で抽気室（４階の散布器（４１）へ流下する。

そして、抽気室（４ニヤ内には約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］
５℃に昇温して管０９に、戻される。抽気室（４３）内
に散布されろ吸収液の温度は吸収液溜め（３４）の希吸
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（ａｔ経由
で抽気室（４３１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）と共に管げ）を流下
し、つつレベルタンク（４９）Ｋ至る。レベルタンク（
４９）に至った不凝縮ガスは浮上して管（ｇｌ経由でガ
ス貯室（４ηに達し、このガス針基に貯留される。一方
、稀薄溶液は管（ｕｌ経由で吸収液溜め（３４）へ戻る
。

そして、ガス貯室０η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（Ａ
、）の下端を離れると第１リレースイッチ（ＳＷ＋）が
ＯＮ側に作動し、加熱器（Ｈｌ）の電気ヒーターが通電
されて第１脱水素ガス装置（Ｂｌ）が稼動する。なお、
仕切壁ｒ５０）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（Ｂ＋）が稼動することにより、ガス貯室
（４ｎからガス導管（ｈ、）経由で第１脱水素ガス装置
（Ｂ１）のガス捕集室（ＲＩ）へ流入した不凝縮ガス中
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。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（ｉ（）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＋Ｊ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
非常圧小さい。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１．５Ｘ１０−
５Ａ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．
８８Ａ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（Ｐｌ）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、ガス針基（４７）内圧が上昇し続けてレ
ベルタンク（４ｇＩＫ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（Ｒ７）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（Ｂ＋ね（Ｂ２）によっ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（４ｇｌ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（ｇｌ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
ガス針基（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針基０７）に備えた検
出器（Ｓｌ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。゛・１なお、ガス針基（４７）に接続されている
開閉弁（■、）付きの管（ｉｔ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（ｉｌ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α０）、α１）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、ガス針基（４η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。

（へ）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、ガス針基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、ガス針基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）
生ずるときには少数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、
α０）、０１）・・・ポンプ、０４）・・・吸収液溜め
、（４帽・・抽気室、（４５１・・・降温器、（４７）
・・・ガス針基、（４９）・・・レベルタンク、６０）
・・・仕切壁、（Ａｔ）、（Ａ２）・・・電極棒、（Ｂ
ｌ）、（Ｂり・・・第１、第２脱水素ガス装置、（Ｈｌ
）、（Ｒ２）・・・加熱器、（Ｐ＋）、（Ｐｔ）・・・
水素放出管、（Ｒ，）、（Ｒ２＞・・・ガス捕集室、（
８）・・・検出器、（ＳＷ、）、（５Ｗ２）・・・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、（ｈυ、（ｈ、）・・・
ガス導管、（ｕ）・・・管。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （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財宝が備えられ、かつ、不凝縮
   ガス中−９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がガス財宝に複数台接続
   され、かつ、ガス財宝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
   する機構が備えられていることを特徴とした吸収冷凍機
   。
2. （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. （３）前記物理量がガス財宝と蒸発器および／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項の吸収冷凍機。