JP7204308B2 - 判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸収式冷凍機において発生する気体の発生要因を判定する判定装置に関する。

吸収式冷凍機内部で発生した水素はガス貯蔵室に集められ、パラジウムやパラジウム合金からなるパラジウム管やパラジウムセル等を有する抽気装置により外部へ排出させる。パラジウムは加熱して約３００℃以上に保つことにより水素のみを透過させる特性を有する。このようなパラジウムの特性を利用することで、抽気装置は水素のみを選択的に排出することができる。

特許文献１には、系内で腐食により水素ガスが発生し、パラジウムセルから水素ガスが排出されると、水素ガス検出手段により、その水素ガスの発生を検出し、溶液に添加した腐食抑制剤が消費されたことを検出することが記載されている。

特開平７－３３２８１３号公報

吸収式冷凍機では機内の腐食により水素ガスが発生するが、機外からの漏れ込みが発生すると外気が機内に侵入する。そのため、ガス貯蔵室には、水素以外の気体も貯蔵される場合がある。ガス貯蔵室には圧力計が取り付けられており、貯蔵ガス量が多くなると警報を発する。警報の発報により連絡を受けたサービスマン等は上記した抽気装置とは別に設けられた抽気バルブから真空ポンプを用いて、ガス貯蔵室内のガスを排出する。

このとき、排出されるガスが水素か外気（大気）かによってその後の処置は異なる。水素の場合は腐食抑制剤を投入し、外気の場合は漏れ箇所の特定をする。そのため、従来は排出されたガスを燃焼させることにより水素か否かを判定していた。この方法では、ガス貯蔵室のガスを真空ポンプで排出しない限り貯まったガスの特定ができず、機内圧力上昇の原因を推測することができない。また、水素は比較的微量であっても燃焼が起こってしまうため、機内圧力上昇の原因を正しく推測することが困難である。

そこで、本発明は、上記のような問題点に鑑み、簡易な構成で気体の発生要因を判定することができる判定装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた発明は、吸収式冷凍機の機内から排出する気体を貯蔵する貯蔵部内の圧力を検知する圧力検知部と、前記貯蔵部から排出された水素量を検知する水素検知部と、前記水素検知部の検知結果と、前記圧力検知部の検知結果と、に基づいて前記気体の発生要因を判定する判定部と、前記貯蔵部内を貫通するパラジウム管と、前記パラジウム管を加熱する加熱部と、を備える抽気装置と、を備え、前記パラジウム管は、長手方向の両端が開口しており、前記長手方向が鉛直方向に沿うように設けられ、前記水素検知部は、前記パラジウム管の上方開口側に設けられている、ことを特徴とする判定装置である。

以上説明したように本発明によれば、貯蔵部から排出された水素量と貯蔵部内の圧力とに基づいて貯蔵部に貯蔵されている気体の発生要因を判定することができる。そのため、ガス貯蔵室のガスを真空ポンプで排出する前に貯まったガスの特定ができ、機内圧力上昇の原因を正しく推測することができ、過剰な腐食抑制剤の投入を減らすことができる。したがって、排出されたガスを燃焼させる必要なく簡易な構成で気体の発生要因を判定することができる。

本発明の一実施形態にかかる判定装置を有する吸収式冷凍機の一部を示す概略構成図である。 図１に示された抽気装置の概略構成図である。 ガス貯蔵室内にたまったガスが機内での水素発生によるものか否かを判定するための閾値を示したグラフである。 図１に示された判定部における警報動作を示したフローチャートである。 図１に示された判定部における判定動作を示したフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態にかかる判定装置を有する吸収式冷凍機の一部を示す概略構成図である。判定装置１０は、図１に示すようにガス貯蔵室１と、抽気装置２と、圧力計３と、判定部４と、を有する。

吸収式冷凍機は、周知のように再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器などを順次配管接続し、臭化リチウム水溶液などの吸収液により水などの冷媒を吸収させたり、放出させたりしながら循環させ、熱の授受を行って冷房運転に供する冷熱を発生させたり、暖房運転に供する温熱を発生させる。

吸収式冷凍機では、機内に混入する極微量の酸素により各機器の配管や内面に腐食が生じ、この腐食によって機内に水素ガスが発生する。また、吸収式冷凍機は全体が高真空システムとなっており、溶接などにより気密性を高めてはいるが、ピンホールや接続部などからの大気成分（外気）の侵入は不可避であり、時間の経過と共に窒素や酸素などの大気成分も増加してしまう。

上述した水素ガスや、機外から侵入した大気成分（外気）などの不凝縮ガス濃度が高まると、冷媒の蒸発が抑制されて冷凍能力が低下する。そこで水素ガスなどの不凝縮ガスを、エジェクター式等の周知の方法にてガス貯蔵室１内に送る。ガス貯蔵室１は、上述したようにして送られた不凝縮ガス（気体）を貯蔵する。貯蔵された不凝縮ガスは、抽気装置２や真空ポンプ等により機外に排出される。

抽気装置２は、上述したようにガス貯蔵室１に貯蔵されている水素ガスを機外に排出する。抽気装置２は、図２に示したように、パラジウム管２１と、ヒータ２２と、導管２３と、水素センサ２４と、を備えている。

パラジウム管２１は、パラジウムまたはパラジウム合金により両端に開口２１ａ、２１ｂを有する管状（直管）に形成されている。パラジウム管２１は、ガス貯蔵室１の端部１ａを貫通するように配置されている。パラジウム管２１は、長手方向が鉛直方向に沿うように設けられている。つまり、パラジウム管２１は、開口２１ａが上側、開口２１ｂが下側に位置するように設けられている。また、パラジウム管２１は、下側の開口２１ｂから外気が導入される。したがって、パラジウム管２１は、外気を導管２３に導く通風筒としても機能する。

加熱部としてのヒータ２２は、ガス貯蔵室１の端部１ａのパラジウム管２１の近傍に配置されている。ヒータ２２は、パラジウム管２１を、約３００℃の水素を透過する特性を発揮する温度まで加熱する。

導管２３は、パラジウム管２１の上側の開口２１ａ側に設けられている。導管２３は、一方の端部が開口し、他方の端部が底部２３ａを有する有底筒状に形成されている。導管２３は、底部２３ａを上にして、開口している端部からパラジウム管２１の上側の開口２１ａを覆うようにガス貯蔵室１に取り付けられており、パラジウム管２１の上側の開口２１ａから排出された気体は導管２３内に導かれる。また、導管２３は、底部２３ａ側に排出用の間隙２３ｂが形成されており、当該間隙２３ｂから導管２３内に導かれた気体を排出する。

水素検知部としての水素センサ２４は、導管２３内の底部２３ａに設置されている。即ち、水素センサ２４は、パラジウム管２１の開口２１ａ側に設けられている。水素センサ２４は、導管２３内の気体（外気と水素とが混合された気体）に含まれる水素量（濃度）に応じて出力される信号強度が変化するセンサである。水素センサ２４は、熱線型半導体式センサ等の周知の方式のセンサを用いることができる。

抽気装置２は、パラジウム管２１がヒータ２２で加熱されることにより、ガス貯蔵室１内の水素がパラジウム管２１の外周部を透過してパラジウム管２１内に侵入する。また、パラジウム管２１がヒータ２２で加熱されると、パラジウム管２１内に上昇気流が発生する。そのため、パラジウム管２１内に侵入した水素は、パラジウム管２１の下側の開口２１ｂから侵入した外気とともに導管２３内に導かれる。そして、導管２３内に導かれた水素は間隙２３ｂから外部に排出される。また、導管２３に導かれた加熱された気体は、導管２３内で対流して、水素センサ２４の周囲の淀みを防止する。つまり、加熱された気体のうち間隙２３ｂから排出されない気体は水素センサ２４の近傍で冷えるため、パラジウム管２１の開口２１ａ側に下降する。下降した気体は加熱されたパラジウム管２１により再び加熱され上昇する。よって、導管２３内で対流が発生する。

パラジウム管２１から排出される水素量は、ガス貯蔵室１内の水素分圧により決まるため、ガス貯蔵室１に水素が多く貯蔵されるほど抽気装置２から排出される水素は多くなる。導管２３内の水素量は水素センサ２４により検知され、水素量に応じた信号強度が出力される。即ち、水素センサ２４は、ガス貯蔵室１から排出された気体に含まれる水素量を検知する。

圧力検知部としての圧力計３は、ガス貯蔵室１内の圧力を測定（検知）する。圧力計３は、周知のものを用いればよく特に限定されない。

判定部４は、予め定めたプログラムに従って各種の処理や制御などを行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、ＣＰＵが行う処理のプログラム等を格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭと、各種のデータを格納するとともにＣＰＵの処理作業に必要なエリアを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ等を有して構成されたマイクロコンピュータなどで構成されている。判定部４は、圧力計３の検知結果に基づいて警報を発したり、圧力計３の検知結果及び水素センサ２４の検知結果に基づいて、ガス貯蔵室１内に不凝縮ガス（気体）が貯蔵された要因を判定する。

図１に示した符号５は、真空引きバルブを示す。真空引きバルブ５は、ガス貯蔵室１と、ガス貯蔵室１内の不凝縮ガスを排出する真空ポンプ（不図示）との間に設けれ、ガス貯蔵室１と真空ポンプとの管路の開閉を行う。

図３にガス貯蔵室内にたまったガスが機内での水素発生によるものか否かを判定するための閾値を示したグラフを示す。図３に基づいてガス貯蔵室内の圧力から水素センサの信号強度の閾値が決まる。パラジウム管２１を透過する水素量は機内の水素分圧を変数とする関数であらわされる。図３において、水素センサ２４の信号強度が領域Ｉ（関数Ａよりも上側）にある場合は、ガス貯蔵室１内の不凝縮ガスの圧力上昇の原因は水素の発生が支配的であると云え、水素センサ２４の信号強度が領域ＩＩ（関数Ａよりも下側）にある場合は、ガス貯蔵室１内の不凝縮ガスの圧力上昇の原因は外気の漏れ込みが支配的であると云える。

したがって、図３に示した関数Ａにより圧力計３の圧力値に応じた信号強度（水素量）の閾値を定め、その閾値に基づいて、警報発生時、メンテナンス作業時、または監視時の水素センサ２４の信号強度を判定することにより、ガス貯蔵室１内の圧力上昇の原因が水素の発生が支配的か、外気の漏れ込みが支配的か判定できる。

ガス貯蔵室１内の圧力上昇の原因が水素の発生が支配的ということは、上記したように機内で腐食が発生したと云えるため、ガス貯蔵室１に貯蔵されていた気体の発生要因としては機内で発生したと判定できる。一方、ガス貯蔵室１内の圧力上昇の原因が外気の漏れ込みが支配的ということは、上記したように機外から漏れ込んだと云えるため、ガス貯蔵室１に貯蔵されていた気体の発生要因としては機外から漏れ込んだと判定できる。

ガス貯蔵室１内の圧力上昇の原因が水素の発生が支配的な場合は、機内の腐食が進行しているとして腐食抑制剤の投入を行うといったメンテナンス作業を行う。一方、ガス貯蔵室１内の圧力上昇の原因が外気の漏れ込みが支配的な場合は、機内でリークが発生しているとして漏れ箇所の特定をするといったメンテナンス作業を行う。

次に、判定部４の動作を図４及び図５のフローチャートを参照して説明する。図４に警報動作のフローチャートを示す。まず、圧力計３の検知結果を取得する（ステップＳ１１）。次に、ステップＳ１１で取得した圧力計３の検知結果に基づいて警報を発する必要があるか判定する（ステップＳ１２）つまり、ガス貯蔵室１内の圧力値が所定の値以上であり、真空ポンプ等により速やかに不凝縮性ガスを排出する必要があるか判定する。警報を発する必要が無い場合は（ステップＳ１２；ＮＯ）、ステップＳ１１へ戻る。一方、警報を発する必要がある場合は（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、警報を発しサービスマン等に処置を促す（ステップＳ１３）。

次に、図５に判定動作のフローチャートを示す。まず、水素センサ２４から信号強度を取得する（ステップＳ２１）。次に圧力計３から検知結果を取得する（ステップＳ２２）。圧力計３から検知結果を取得すると、図３に示した関数Ａにより信号強度の閾値を求めることができる。なお、ステップＳ２１とステップＳ２２は順序が逆であってもよいし、同時に並行して行ってもよい。

次に、水素センサ２４から取得した信号強度が閾値以上か判定する（ステップＳ２３）。この閾値は、図３に示した関数Ａによって定められる値である。

信号強度が閾値以上である場合は（ステップＳ２３；ＹＥＳ）、ガス貯蔵室１内の圧力上昇の原因が水素の発生が支配的であり、不凝縮ガスは機内で発生したと判定する（ステップＳ２４）。一方、信号強度が閾値未満である場合は（ステップＳ２３；ＮＯ）、ガス貯蔵室１内の圧力上昇の原因が外気の漏れ込みが支配的であり、不凝縮ガスは機外からの漏れ込みと判定する（ステップＳ２５）。

判定結果は、判定部４をＰＣ等で構成した場合は、当該ＰＣが有するモニタ画面等に表示してもよい。また、判定部４から無線や有線等の通信線を介して他のＰＣ等の端末装置に送信してもよい。あるいは、判定結果をログとして記憶装置（不図示）に保存してもよい。サービスマン等はこの判定結果を基に処置を実施する。

即ち、図５のフローチャートによれば、判定部４は、圧力計３が検知した圧力値と水素センサ２４の信号強度に基づく関数Ａにより定められる閾値を取得する。そして、判定部４が、水素センサ２４が検知した水素量が閾値以上である場合に、不凝縮ガスは機内で発生したと判定し、水素センサ２４が検知した水素量が閾値未満である場合に、不凝縮ガスは機外から漏れ込んだものと判定している。

本実施形態によれば、判定装置１０は、吸収式冷凍機の吸収機で発生した不凝縮ガスを貯蔵するガス貯蔵室１内の圧力を検知する圧力計３と、ガス貯蔵室１から排出された水素量を検知する水素センサ２４と、を備えている。そして、判定部４が、水素センサ２４の検知結果と、圧力計３の検知結果と、に基づいてガス貯蔵室１に貯蔵されている不凝縮ガスの発生要因を判定する。

判定装置１０が上記のように構成されることにより、ガス貯蔵室１から排出された水素の濃度とガス貯蔵室１内の圧力に基づいて不凝縮ガスが機内で発生したか機外で発生したか判定することができる。したがって、不凝縮ガスを燃焼させる必要なく簡易な構成で不凝縮ガスの発生要因を定量的に判定することができる。したがって、その後のメンテナンス作業の対応内容を容易に判断することができる。また、ガス貯蔵室１のガスを真空ポンプで排出する前に貯まったガスの特定ができ、機内圧力上昇の原因を正しく推測することができ、過剰な腐食抑制剤の投入を減らすことができる。

また、判定部４は、圧力計３が検知した圧力値と信号強度に基づく関数Ａにより定められる閾値を取得する。そして、判定部４が、水素センサ２４が検知した水素量が閾値以上である場合に、不凝縮ガスは機内で発生したと判定し、水素センサ２４が検知した水素量が閾値未満である場合に、不凝縮ガスは機外から漏れ込んだものと判定している。

判定部４が上記のように動作することにより、図３に示したような関数Ａに基づく閾値により、ガス貯蔵室１内の圧力上昇の原因が水素の発生が支配的か外気の漏れ込みが支配的かを判定することができる。また、警報と同時に圧力上昇の原因となる不凝縮ガスの発生要因が判定でき、警報を要する場合の対応内容が明確となりメンテナンス作業が容易となる。

さらに、水素の発生が支配的な場合は、当該水素が機内の腐食により発生したものと判定することが可能となり、外気の漏れ込みが支配的な場合は、当該外気が機外から漏れ込んだものと判定することが可能となる。

また、水素センサ２４は、ガス貯蔵室１内を貫通するパラジウム管２１と、パラジウム管２１を加熱するヒータ２２と、を備える抽気装置２に設けられているので、水素を排気する抽気装置２を利用して水素量を検知することができる。

また、パラジウム管は、長手方向の両端が開口しており、長手方向が鉛直方向に沿うように設けられているので、パラジウム管２１が加熱することで発生する上昇気流によって、水素を導管２３に導くことができる。したがって、送風ファン等の気流を制御する部品等が不要となり、単純な構造により水素の排出が可能で、コストダウンを図ることができる。

また、水素センサ２４は、パラジウム管の上方開口側に設けられているので、上昇気流によって導管２３に導かれた水素を効率的に検知することができる。また、このような構造により、導管２３に導かれた加熱された気体は、導管２３内で対流して、水素センサ２４の周囲における気体の淀みを防止することができる。

また、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の判定装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

１ ガス貯蔵室（貯蔵部）
２ 抽気装置
３ 圧力計（圧力検知部）
４ 判定部
２１ パラジウム管
２２ ヒータ（加熱部）
２４ 水素センサ（水素検知部）

Claims (3)

1. 吸収式冷凍機の機内から排出する気体を貯蔵する貯蔵部内の圧力を検知する圧力検知部と、
   前記貯蔵部から排出された水素量を検知する水素検知部と、
   前記水素検知部の検知結果と、前記圧力検知部の検知結果と、に基づいて前記気体の発生要因を判定する判定部と、
   前記貯蔵部内を貫通するパラジウム管と、前記パラジウム管を加熱する加熱部と、を備える抽気装置と、
   を備え、
   前記パラジウム管は、長手方向の両端が開口しており、前記長手方向が鉛直方向に沿うように設けられ、
   前記水素検知部は、前記パラジウム管の上方開口側に設けられている、
   ことを特徴とする判定装置。
2. 前記判定部は、前記圧力検知部が検知した圧力値に基づいて定められる前記水素量の閾値を有し、
   前記水素検知部が検知した前記水素量が前記閾値以上である場合に、前記気体は前記機内で発生したと判定し、前記水素量が前記閾値未満である場合に、前記気体は前記吸収式冷凍機の機外から漏れ込んだものと判定することを特徴とする請求項１に記載の判定装置。
3. 前記閾値は、前記圧力値と前記水素量に基づく関数により定められることを特徴とする請求項２に記載の判定装置。

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