JPS6317367A - 吸収冷凍機の水素除去装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は吸収冷凍機の水素除去装置に係り、特に吸収冷
凍機内に発生した水素ガスを金属水素化物を利用して除
去できるようにした水素除去装置に関するものである。

〔従来の技術〕

吸収冷凍機として現在量も一般的に使用されているもの
は、水−臭化リチウム吸収冷凍機である。

かかる吸収冷凍機は、高真空下で作動させる部分を有し
ており、蒸発器ではその内部圧力が５〜１０　（ｍｍｌ
１ｇ、ａｂｓ）　、凝縮器ではその内部圧力が５０〜７
０　（ｍｍＨｇ、ａｂｓ）となっている。したがって、
高真空下で作動させる部分に、外部から空気が漏洩した
り、又はその部分を構成する金属の腐食や腐食抑制剤の
作用により内部で水素ガスが発生したりして不凝縮性ガ
スが蓄積すると、その蓄積量が僅少でも冷凍機の性能へ
の影響が大きかった。この不凝縮性ガスの蓄積と冷凍機
の性能との関係とをさらに検討してみることにする。実
際の冷凍機において、機外の水素分圧を実質零とすると
、機内の水素分圧が水素ガス発生の度合にもよるが、数
（ａｍ）Ｉｇ）であっても冷凍性能を大きく左右するこ
とが知られている。例えば、吸収冷凍機の蒸発器におけ
る圧力が７　、０１　（＋ｏ＋ｓＨｇ、ａｂｓ）のとき
には、冷媒である水は６（℃）で蒸発することになるが
１機内で水素ガスが発生して水素分圧が３　（ＩＩＩｍ
Ｈｇ、ａｂｓ）となると蒸発器における圧力が１０．０
１　（ｍｍＨｇ、ａｂｓ）となって冷媒は１１（”Ｃ）
で蒸発することになり、冷凍能力が大きく減少してしま
う。つまり、冷凍能力は、水素ガスの発生量に比例して
減少してしまうことがわかる。

そこで、従来は、真空ポンプを設置し、又はパラジウム
セルを設置することにより、これら不凝縮性ガスを除去
して冷凍能力の低下を抑えてきた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、真空ポンプを設置することは、当該ポン
プ自体のコストが高いという問題があるほかに、冷凍機
の外形寸法・重量の増加をもたらすという問題がある。

加えて、真空ポンプを保守・点検しなければならないと
いう問題もある。

パラジウムセルを設置することは、第６図からも理解で
きるように、冷凍機内の不凝縮性水素ガスを実用的速度
で機外に放出するためにパラジウム自体を３００（’Ｃ
）以上に加熱する必要があるという問題がある。また、
パラジウムセルの設置には、冷凍機内から機外に水素ガ
スを透過させる際の透過量を多くするために、パラジウ
ム金属と水素ガスの接触面積をできるだけ大きくしなけ
ればならないこと、機械的強度を保つのに必要な板厚に
しなければならないことなど、貴金属であるパラジウム
金属の使用量が増大するという問題がある。尚、第６図
にはパラジウムの水素拡散速度が示されており、冷凍機
内の水素分圧と機外の水素分圧との差の平方根に水素の
パラジウム中の拡散速度が支配されていることがわかる
。機外に継続的に水素を除去した場合に、機内外の水素
分圧差が極めて小さくなると、第６図からもわかるよう
に、水素拡散速度が極めて小さくなる。

本発明の目的は、小型にして加熱等の特別な操作をなく
した吸収冷凍機の水素除去装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため、本発明者らは、水素ガスを
除去する水素除去装置を開発するために研究を重ねた結
果、水素吸蔵合金の有する高い水素吸蔵能力と高い反応
速度という特性を用いて水素除去装置を製作することに
より上記目的を達成することを見いだした。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもの−で。

再生器、分離器、凝縮器、吸収器、蒸発器を有してなる
吸収冷凍機においで、吸収器又は蒸発器に連通ずる容器
内に、水素吸蔵合金を封入してなることを特徴とするも
のである。

〔作用〕

上記水素除去装置内に設けられた水素吸蔵合金は、次の
ように選択する必要がある。これを図面を参照しながら
説明する。

第３図は１代表的水素吸蔵合金であるランタン・ニッケ
ル５（ＬａＮｉ５）の水素吸蔵量と吸蔵解離圧の関係を
、温度をパラメーターとして示した特性図である。

この図からも理解できるように、当該水素吸蔵合金は、
水素吸蔵量が増えても圧力増大が見られない圧力のプラ
トー領域が存在し、それの温度が低い程、この圧力のプ
ラトー幅が水素吸蔵量に対して広範囲になる。この水素
吸蔵・解離のプラトー圧力の温度依存性を各種代表的水
素吸蔵合金に対して示したのが第４図である。前述した
ように吸収冷凍機内の不凝縮性水素ガスの水素分圧は絶
対圧で数（＋＋ｗｌ１ｇ）程度と低いので、水素吸蔵合
金の水素吸蔵・解離のプラトー圧はできるだけ低くしな
ければならない、つまり、前述の数（ｍｍ）Ｉｇ）以下
の圧力でなければ充分な水素吸蔵量が望めなく実用に供
し得ないことがわかった。そこで水素吸蔵合金を加熱せ
ずに充分な不凝縮性水素ガスを吸蔵させるために、水素
ガスが発生しやすく、水素ガスが運転に大きな影響を及
ぼす夏期の冷房運転時における温度・圧力条件でも能力
を発揮する水素吸蔵合金を選択したものである。ここで
、その温度・圧力条件は、冷房運転時の外気温度を３０
（’Ｃ）のときのプラトー圧が絶対圧で０．００１　（
ａｔｎ＋）　　（０，７６ｍｍｌ１ｇ）程度のグラ１−
−圧をもつ水素吸蔵合金を選択した。

本発明では、そこで、水素吸蔵合金として、Ｔｉ−Ｆｅ
系合金、Ｔ　ｉ　−Ｃｏ系合金、Ｚｒ（Ａ　Ｘ　Ｂ　Ｌ
−Ｘ）２　（（Ａ　：　Ｖ　ｒ’　Ｃｒ　ｙ　Ｍ　ｎ　
）、（Ｂ　：Ｆｅ、Ｇｏ）、（Ｘ＝０−１））系合金等
を選択し、これを用いて水素除去装置を構成したもので
ある。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第５図は、本発明の実施例に用いる水素吸蔵合金の圧力
一温度特性を示す特性図である。

本実施例で用いる合金は、第５図に示すように、Ｔｉ−
Ｆｅ系合金、Ｔｉ−Ｇｏ系合金、Ｚｒ（Ａ　ｘ　Ｂｘ−
ｘ）ｚ　（（Ａ　：　Ｖ、　Ｃｒ　、　Ｍ　ｎ）、（Ｂ
：Ｆｅ、Ｇｏ）、（ｘ＝０〜１）〕系合金を利用した。

これは、前述の運転条件を満たす代表的な水素吸蔵合金
である。このような合金によれば、圧力一温度特性を、
合金組成を変えるとか、微量の異種金属を添加すること
により、直線をある程度思い通りにずらすことが可能で
あるので、これを選択したものである。また、これらの
合金の水素吸蔵量は合金重量に対して約１％程度であり
、１（ｇ）の合金がほぼ１００　（ｍＱ）の水素を吸蔵
できる。

合金と水素の反応速度が大きく、また吸収冷凍機内で使
用する場合極めて低圧であるが、吸収冷凍機の場合は、
もともとそれ程大きな反応速度は必要ではないため充分
に実用可能である。さらに、この種の水素吸蔵合金は水
蒸気、酸素、窒素などにより１合金の種類によって異な
るものの、被毒されて水素吸蔵能力を失うことがある。

このため、合金の表面に保護膜を設け、水素のみを透過
させるようにした。このようにすると１合金の微粉化も
防止できるのである。吸収冷凍機内でこの水素吸蔵合金
を使用する場合、冷凍組成物である冷媒の水蒸気によっ
て合金が被毒され、水素吸蔵能力を失う。そこで合金の
皮膜をしたのである。この種の合金の皮膜化の１例を示
すと、水素吸蔵合金表面にＣｕ、Ｎｉなどをメッキする
方法がある。

小魚らは、電池材料用としてＬａＮｉ５粉末上に無電解
銅メッキをし、水溶液中での水素の吸蔵・放出を繰り返
しても、その特性は変らないと報告している（小魚啓発
ほか、「電気化学Ｊ、５３゜ＮＱ９　（１９８５）、第
７２２頁）。水素吸蔵合金の表面上に金属皮膜すること
で、水蒸気等の被毒ガスを遮断し、水素ガスのみを通す
ことが可能となり吸収冷凍機内の実用に供しうる。また
、水蒸気−酸素などのガス透過能の小さな、また、水素
透過能の大きな樹脂等で水素吸蔵合金を皮膜しても同様
の効果が期待できる。

このような水素吸蔵合金を用いた水素除去装置５０は、
吸収冷凍機に第１図に示すように取り付ける。それでは
、吸収冷凍機の構成を説明する。

二重効用吸収式冷凍機は、第１図に示すように、稀溶液
をバーナ等の加熱源１で加熱する高温再生器２と、該高
温再生器２で加熱された溶液を揚液管３を介して取り込
み冷媒蒸気及び中間濃溶液に分離する分離器４と、該分
離器４からの中間濃溶液を配管５を介して取り込み熱交
換する高温熱交換器６と、該高温熱交換器６で熱交換し
た中間濃溶液を中間濃溶液管７を介して取り込み、かつ
該分離器４で分離された冷媒蒸気を取り込んで冷媒蒸気
導入管８を通して冷媒蒸気の一部を凝縮せしめると共に
、中間濃溶液から濃溶液を得る低温再生器９と、該低温
再生器９からの濃溶液を濃溶液管１０を介して取り込み
熱交換する低温熱交換器１１と、該熱交換１１からの濃
溶液を配管１２を介して取り込み、これを散布して冷媒
を吸収する吸収器１３と、冷媒液降下管１４をもって液
体冷媒を散布して冷水器１５から冷水を得る蒸発器１６
と、該低温度再生器９からの冷媒蒸気を取り込み、冷却
器１７に冷却水を流してこの冷媒蒸気を冷却し、液体冷
媒を得て蒸発器１６に供給する凝縮器１８と、該蒸発器
１６で得た稀溶液を低温熱交換器１１、高温熱交換器６
を介して、高温再生器２に供給するために稀溶液を吸入
して加圧する溶液循環ポンプ１９と、該分離器４及び該
蒸発器１６とを結ぶ配管に設けられ暖房時には分離器４
と蒸発器１６との間を連通ずる冷暖切換弁２０とを含ん
で構成されている。しかして、水素除去装ｒ１１５０は
、吸収冷凍機の低部である蒸発器１６又は吸収器１３に
取り付ける。

第２図は水素除去装置５０を示す断面図である。

水素吸蔵装置ｉ！ｔ５０は、冷凍機の吸収器又は蒸発器
１６に連通可能な密閉した金属容器５１内に上述の水素
吸蔵合金５２をペレットあるいは粉末状にしたものを内
蔵封入して構成したものである。

この水素除去装置５０は、着脱可能とするためにバルブ
２１を介して冷凍機本体に接続されている。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば１次の効果が得られ
る。

（１）　　水素吸蔵合金は単位重量あたりの水素吸蔵量
が大きいために、少量で大量の水素ガスを除去すること
ができる。

（２）冷凍機内に設置しておくだけで効果を発揮するた
め、加熱や特別の操作の必要がない。

（３）水素吸蔵合金の表面を被膜することで、吸収冷凍
機内の冷凍組成物による被毒を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を設けた冷凍機を示す構成図、
第２図は本発明の実施例を示す断面図、第３図乃至第５
図は本発明に用いる合金の特性を示す特性図、第６図は
従来のパラジウムの特性を示す特性図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）再生器、分離器、凝縮器、吸収器、蒸発器を含ん
   でなる吸収冷凍機において、吸収器又は蒸発器と連通す
   る密閉容器内に水素吸蔵合金を封入してなることを特徴
   とする吸収冷凍機の水素除去装置。
2. （２）前記水素吸蔵合金は、吸収冷凍機用冷凍組成物で
   被毒されないように表面が金属あるいは樹脂で皮膜され
   たものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の吸収冷凍機の水素除去装置。