JPS6176861A - 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（％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号公報にみもれろように、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、従来の手段にあっては、吸
収冷凍機を設置して間もない時期には水撫ガスの発生量
に対して水素ガスの排出能力が不十分であったり、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
出能力が過大となっ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
にほば対応して水素ガスを機外へ排出することのできろ
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。

に）　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、ガス貯儒と吸収器とを
結ぶ管路内の吸収液の液位なと）に応じて脱水素ガス装
置の加熱器の加熱量を制御しつつ水素放出管の温度を調
節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、水素放出管の温度を調節す
ることによる作用として、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
おけろ水素ガスの発生量と排出量と馨はぼバランスさせ
ろことが可能となる。

それ故１本発明によれば、この種の吸収冷凍機において
発生−［る水素ガスを良好にがっ経済的（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。

（へ）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（３１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、（Ｉｒｊ、　（ｌ］）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
（１３，Ｃ３１、冷媒液の流下する管α滲、冷媒液の還
流する管（１９、（１６１、吸収液の送られろ管ｔｉη
、Ｃ８１，吸収液の流れる管０、（イ）、吸収液の流下
する管（２１）、（２２１および冷暖切換弁（Ｖ、）付
きの冷媒蒸気の流れろ管のならびＶＣ？＠暖切換弁（Ｖ
、）付きの吸収液の流下する管（２旬゛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ｇ）の循環路が構成され
ている。

（ハ）は高温発生器（１）の燃焼加熱室、（支））、（
２６＋・・・は燃焼ガスの流れる管、（３）は低温発生
器（３）の加熱器、玉は蒸発器（６）の熱交換器、　（
２９１，Ｃ３０）はそれぞれ凝縮器（４）、吸収１ｉ７
）ノＡ却ｉ、Ｃ３１）、Ｃ３３ｋ！凝縮器（４）、蒸発
器（６）の冷媒液溜め、Ｃ３３１、Ｃ３唱ま低温発生器
（３）、吸収器（刀の吸収液溜め、Ｃ３５１，（３６］
、　（３７１はエリミネータ−であり、弼、１３１は空
調側の熱交換ユニット（図示せず）と熱交換器例とを接
続した水の流れる管、（４０、（４υ、Ｃ２は冷却器ω
、器と直列に接続した冷却水の流れる管である。

（４３は抽気管（ａｔ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（４４１が備えである。（４９は器内の吸収液の温
度を下げろ降温器で、この降温器には水の流れる降温用
コイル！４６１が内蔵されている。なお、降温用コイル
（４６）には水の側路管１．４７１．１４８）が接続さ
れている。

（４９）は不凝縮ガスを貯えろガス貯室である。また、
（５０１は吸収液溜めｃ印から管ｆｂｌ経由でポンプ（
ｉｌｌにより送られてくる吸収液をオーバーフロー管（
ｃｌ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（４９へ流下させろようにして（・る。そし
て、抽気室い３、降温器（４５１、ガス貯室（４９）お
よび容器う０）ならびに蒸発吸収器（５）が管（ｂｌ、
（ｄ）、（ｅｌ、（ｆｌ、ｆｇｌ、（Ｊ字状部を有する
管（ｕｌおよび抽気管（ａｌならびにＵ字状部を有する
オーバーフロー管（ｃｌ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、６υは吸収液のレベルタンクで、このレベルタン
クは仕切壁６２を介して吸収液の入口側と出口側とて分
けられており、出口側底部には管（ｕｌが接続される一
方入口側には管（ｆｌが接続されており、レベルタンク
５１）の最上部には管（ｇｌ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。

（Ａｌは脱水素ガス装置で、この装置のガス捕集室（Ｒ
１にはパラジウム金属もしくはその合金製の水素放出管
（Ｐｉ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Ｉが配設されている。なお、
ガス捕集室ｆＲ１の室壁と水素放出管（Ｐｌ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−しいるこ
とは勿論である。そして、ガス捕集室πとガス貯室（４
９とはガス導管（ｂｌで接続されている。

また、（Ｂｌ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◎を介して制御され、加ｖＪ器（ハ）の加
熱器を増減するよう罠なっている。なお、容量可変器に
）の制御は、センサー（ＬＳ）ひ信号の代りに、ガス貯
室婦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う 吸収４（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°Ｏとなって吸収液溜め（２）に溜り、ボ／プα
υによってｖ（ｂ）経由で容器ωへ送られる。

容器６Ｇに流入した稀吸収液は管（ｄ）経由で降温器け
り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ＣｌＡｌへ戻される。降温４卿に流入した稀吸収
液は、降温用コイル（４６１内に例えば、１２゛０で流
入する水によって約２０″Ｏに降温され、管（ｅ）経由
で油気室（４りの散布器（４（イ）へ流下する。そして
、油気室（４３内には約２０°Ｃ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°Ｃ
Ｋ昇温して管膿に戻されろ。油気室（４３内に散布され
る吸収液の温度は吸収液溜め（ロ）の稀吸収液の温度よ
りも約１５°Ｃ低く、その飽和蒸気圧も低いので、抽気
−ｆ４３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０３
内に抽気される。抽気された冷媒蒸気は油気室（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（ｆｌを流下しつつレベルタ
ンク６υに至る。レベルタンク６υに至った不凝縮ガス
は浮上して管ｆｇｌ経由でガス貯室（４９１に達し、こ
のガス貯室に貯留される。一方、稀薄溶液は管ｆｕｌ経
由で吸収液溜め（３優へ戻る。

そして、ガス貯室（４９１Ｋ貯留された不凝縮ガスの中
の水素ガスが脱水素ガス装ｆｆ１（Ａｌ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（Ａｌ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■を作動してパラジウム金属もしくはその合金製
の水素放出管田）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）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　Ｘ　１０−’Ａ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３．８８　Ａ、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（Ｐｉ内の水素ガスが水素放出管（
１）ｌ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　（ｍ／ｌ　）・（１／Ｊ）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、本機をピ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（４印には多量の不凝縮ガスが貯えられてこのガス貯
室の内圧が高くなり、レベルタンク６υ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（Ｑ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５に調節される。その結果、水素放出管Ｃ
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（４９Ｉ内圧が低く、レベルタンク６υ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ＣＰ＋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１５１）におけろ仕切壁６２は気■
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ｆｇｌ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湧と蒸発吸収器（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０ｔに接続されている開閉弁（Ｖ、
）付きの管（ｉｆ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ｕ１、（１））との接続部などの気密性が十分に確保
されろように本機は製作されているので、通常、ガス貯
室（４翅内圧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〜・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しつつ水素
放出管の温度を調節するようにしたものであるから、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。 ｆｉ＋・・・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、　ａ＠、ＱＪＩ・・ポンプ、（ロ）・
・・吸収液溜め、　旧・・・抽気室、　（４５）−・・
降温器、（４９）・・・ガス貯室、　６υ・・・レベル
タンク、　５２・・・仕切壁、　（Ａｌ・・・脱水素ガ
ス装置、　！′Ｂ）・・・容量可変器、（０・・・調節
器、　■・・・加熱器　　Ｐ）・・・水素放出管、刊・
・・ガス捕集室、　　（ＬＳ）・・・センサー、　　（
ＰＳ）・・・圧力検出器、　ｆａｌ・・・抽気管、　（
ｂｌ・・・管、ｆｃｌ・・・オーバーフロー管、　（ｄ
ｉ　、（ｅｌ、（ｆｌ、（ｇｌ・・・管、（ｈｌ・・・
ガス導管、　（ｕｌ・・・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
   加熱器より成る脱水素ガス装置がガス貯室に接続され、
   かつ、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しつつ水素放出管
   の温度を調節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項に記載の吸収冷凍機。