JPH0557508B2 - - Google Patents

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冷暖切換型の
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
47−19970号公報に説明されているように、不凝
縮ガスタンク内の水素ガスをパラジウム管とヒー
タ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。

しかし、この従来の手段においては、蒸発器お
よび吸収器内圧が６〜８mmHg程度で運転される
場合には不凝縮ガスタンク内の水素ガスを良好に
排出できるものの、例えば吸収冷凍機を暖房機と
して用いるときのように蒸発器および吸収器内圧
が130mmHg程度で運転される場合には、吸収冷凍
機内の吸収液が水素ガス排気装置内に侵入するこ
とがあり、この装置のパラジウム管が吸収液で汚
されて水素ガス排気装置の著しい性能低下を来す
おそれがあつた。

(ハ) 発明の目的 本発明は暖房運転時における水素ガス排気装置
（以下、脱水素ガス装置という）への吸収液の侵
入を防ぎ、かつ、冷暖房のいずれの運転のときに
も不凝縮ガス中の水素ガスを良好に排出できる装
置を備えた冷暖切換型の吸収冷凍機の提供を目的
としたものである。

(ニ) 発明の構成 本発明は、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（不凝縮ガスタンク）
とを備えた冷暖切換型の吸収冷凍機（以下、この
種の吸収冷凍機という）において、暖房運転時に
開かれる弁付きの均圧管をガス貯室と蒸発器およ
び／または吸収器とに接続すると共に、パラジウ
ム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貯室とガス抽気装
置の抽気室とに接続した構成のものである。

本発明によれば、この種の吸収冷凍機の暖房運
転時には均圧管の弁が開かれてガス貯室内と蒸発
器および吸収器内とがほぼ同圧になるので、冷房
運転時よりも蒸発器および吸収器内圧を高くして
運転しても吸収器内の吸収液がガス貯室経由で脱
水素ガス装置内に侵入することを防止できる。か
つ、本発明によるこの種の吸収冷凍機において
は、冷房運転時にガス貯室あるいはガス貯室と抽
気室内の水素ガスをこれら室と接続した脱水素ガ
ス装置によつて排気でき、また、暖房運転時にガ
ス抽気装置の抽気室に集まつてくる水素ガスを抽
気室と接続した脱水素ガス装置によつて排気でき
るので、冷暖房のいずれの運転時にも水素ガスを
良好に排出することができる。

(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１
２，１３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１７，１
８、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V₁付きの冷
媒蒸気の流れる管２３ならびに冷暖切換弁V₂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はそれぞれ凝縮器４、蒸発器
６の冷媒液溜め、３３，３４はそれぞれ低温発生
器３、吸収器７の吸収液溜め、３５，３６，３７
はエリミネーターであり、３８，３９は空調側の
熱交換ユニツト（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。

このように構成された冷暖切換型の吸収冷凍機
（以下、本機という）においては、冷房時、従来
の冷暖切換型の吸収冷凍機（以下、従来機とい
う）と同様に、冷暖切換弁V₁，V₂を閉じて運転
することによつて吸収冷凍サイクルを形成させ、
熱交換機２８に散布された冷媒液の気化潜熱によ
り熱交換機２８内の水を降温して空調側の熱交換
ユニツトに送るようにしている。また、冷房時に
は、従来機と同様に、冷暖切換弁V₁，V₂を開く
と共にポンプ１０の作動を止め、かつ、冷却水の
冷却機３０，２９への通水を断つて運転し、高温
発生器１において発生した冷媒蒸気を管２３経由
で蒸発吸収器５内に流入させ、蒸発吸収器５に流
入した冷媒蒸気が熱交換器２８で凝縮する際に放
出する熱により熱交換器２８内の水を昇温して空
調側の熱交換ユニツトに送るようにしている。な
お、熱交換器２８において凝縮した冷媒は、冷媒
液溜め３２に落下し、さらに冷媒液溜め３２から
吸収液溜め３４へ溢流し、管２４経由で高温発生
器１から吸収液溜め３４に流入した吸収液と共に
ンプ１１により管１７，１８経由で高温発生器１
へ戻される。

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が備えてある。４５は器内の吸収液
の温度を下げる昇温器で、この昇温器には水の流
れる昇温用コイル４６が内蔵されている。なお、
昇温用コイルには水の側路管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ならびに吸
収器７が管ｂ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ、Ｕ字状部を有す
る管ｈ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。

ｉは、ガス貯室４７と蒸発吸収器５とを接続
し、本機の暖房運転時にのみ開かれる弁V₃を途
中に備えた均圧管である。

４９は脱水素ガス装置で、この装置の中央部に
は電気ヒーターその他の加熱器５０が配置されて
いると共に両側にはガス捕集室５１，５２が配置
され、かつ、ガス捕集室５１，５２のそれぞれに
はパラジウムもしくはその合金製の水素放出管５
３，５４が加熱器５０を挟むようにして挿設され
ている。なお、ガス捕集室５１，５２の室壁と水
素放出管５３，５４の外壁とを溶接やろう付け等
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、脱水素ガス装置４９のガス捕集室５
１とガス貯室４７とがガス導管ｊにより接続さ
れ、かつ、脱水素ガス装置４９のガス捕集室５２
と抽気室４３の気相部とがガス導管ｋにより接続
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本機の冷房運転時および暖房
運転時における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。

冷房運転時、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35℃となつて吸収液溜
め３４に溜り、ポンプ１１によつて管ｂ経由で容
器４８へ送られる。容器４８へ流入した稀吸収液
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３４へ戻される。
降温器４５に流入した稀吸収液は、降温用コイル
４６内に例えば約12℃で流入する水によつて約20
℃に降温され、管ｅ経由で抽気室４３の散布器４
４へ流下する。そして抽気室４３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15℃に昇温して管３９に戻され
る。抽気室４３内に散布される吸収液の温度は吸
収液溜め３４の稀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。ちなみ
に、抽気室４３内圧は３mmHg、蒸発吸収器５内
圧は６mmHg程度である。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ａ経由で抽気室４３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ｆを流下しつつ管ｇへ至
る。管ｇに至つた不凝縮ガスは、管ｇを浮上して
ガス貯室４７に達し、このガス貯室に貯留され
る。一方、稀薄溶液は管ｈ経由で吸収液溜め３４
へ戻る。

そして、ガス貯室４７内の不凝縮ガスがガス導
管ｊ経由で脱水素ガス装置４９のガス捕集室５１
へ至り、このガス捕集室に至つた不凝縮ガス中の
水素ガスが水素放出管５３経由で大気中へ放出さ
れる。ここにおいて、脱水素ガス装置４９におけ
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５０を作動（例えば電
気ヒーターに通電）してパラジウムもしくはその
合金製の水素放出管５３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５３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×
10^-5Åであり水素はそれより少し大きい程度であ
る。一方、例えばパラジウムの格子定数は20℃で
3.88Åであるから、水素は格子内拡散によりパラ
ジウム壁を透過する。また、他の不凝縮ガスや大
気はパラジウムの壁面で解離しないからパラジウ
ム壁を透過できない。それ故、ガス捕集室５１内
の水素ガスが水素放出管５３を通して大気中へ放
出されるのである。

また、抽気室４３内の水素ガスも同様の原理で
水素放出管５４を通して大気中へ放出される。

なお、ガス貯室４７に接続されている開閉弁
V₄付きの管ｍ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ｍ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１０，１１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、ガス貯室４７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
する必要性は小さく、脱水素ガス装置４９を稼動
することによつて冷房運転時あるいは運転休止時
にはガス貯室４７内の圧力は管ｇ内の吸収液の飽
和蒸気圧とほぼ同程度に保たれる。ちなみに、ガ
ス貯室４７内圧は、通常、６〜10mmHg程度に保
たれる。

暖房運転時、例えば熱交換器２８における水の
出入口温度がおよそ55℃、50℃となるように運転
される場合、蒸発吸収器５内圧は約130mmHg、吸
収液溜め３４の吸収液の温度は約85℃となる。こ
の場合、降温器４５に流入した吸収液は、降温用
コイル４６内に約50℃で流入する水によつて例え
ば約70℃に降温される。そして、暖房運転時、抽
気室４３内は他のいずれの構成機器内よりも低圧
（約70mmHg）となり、蒸発吸収器５内の不凝縮ガ
スが抽気されて抽気室４３内に集まる。

ところで、暖房運転時には、管ｇに冷房運転時
よりも高温（例えば70℃）の稀薄溶液が流入し、
かつ、蒸発吸収器５内圧は冷房運転時のそれより
も120mmHg程度高い。このため、均圧管ｉを有し
ない従来器にあつては、管ｇ内の稀薄溶液がガス
貯室４７まで上昇するおそれも大きく、かつ、高
温の稀薄溶液が、６〜10mmHg程度の低圧に保た
れていた管ｇの気相部あるいはガス貯室４７内に
激しく沸騰してフラツシユする。そして、フラツ
シユしつつ飛散した稀薄溶液の小滴が、ガス導管
ｊ経由でガス捕集室５１に侵入し、水素放出管５
３を汚してしまう。また、暖房運転時には、高温
発生器１内圧が冷房運転時のそれよりも低く、吸
収液溜め３４内の吸収液面が冷房運転時のそれよ
りも低くなる。このため、小型の従来機の場合に
は、ガス貯室４７に吸収液が充満し始めると、吸
収液溜め３４の吸収液面が極端に低下してポンプ
１１のキヤビテーシヨンを引起す欠点もある。

これに対し、本機においては、暖房運転時に均
圧管ｉの弁V₃を開いてガス貯室４７内圧を蒸発
吸収器５内圧と同じにするので、稀薄溶液の上昇
とフラツシユを防止できる。それ故、本機におい
ては、水素放出管５３の汚れやポンプ１１のキヤ
ビテーシヨンを確実に防ぐことができる。なお、
本機においては、暖房運転時、水素ガスは、ガス
貯室４７に殆んど貯留されないために、水素放出
管５３を通して十分に水素ガスが排気されないも
のの、抽気室４３に集まつてくる水素ガスが、ガ
ス導管ｋ経由でガス捕集室５２に流れ、水素放出
管５４を通して排気される。それ故、暖房運転時
にも水素ガスを機外へ排出することができる。

なお、図中の２点鎖線で示しているように脱水
素ガス装置４９′，４９″を備え、暖房運転時には
脱水素ガス装置４９″のみを稼動させて抽気室４
３内に集まつてくる水素ガスを放出し、冷房運転
時には脱水素ガス装置４９′もしくは両装置４
９′，４９″を稼働させて水素ガスを放出するよう
にしても良い。なおまた、冷暖切換型の吸収冷凍
機においては、通常、冷房運転時には暖房運転時
よりも高温発生器１内の吸収液の温度を高める必
要があるため、水素ガスの発生が多くなる。それ
故、冷房運転時には両装置４９′，４９″を稼動す
る方が好ましい。

なお、図面に示した実施例では本発明を二重効
用吸収冷凍機に適用した場合について説明した
が、本発明を一重効用吸収冷凍機に適用できるこ
とは勿論であり、また、冷却水系路を温水系路に
切換える冷暖切換型の吸収冷凍機に本発明を適用
することも可能である。

(ヘ) 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、暖房運転時、最も圧力の低い抽気
室に集まる水素ガスを脱水素ガス装置で大気中へ
放出し、かつ、冷房運転時にはガス貯室あるいは
ガス貯室と抽気室内の水素ガスを放出しているの
で、冷暖房のいずれの運転時にも不凝縮ガス中の
水素ガスを良好に機外へ排出することができる。

かつまた、本発明によるこの種の吸収冷凍機に
おいては、暖房運転時にガス貯室と蒸発吸収器と
を均圧化させているので、ガス貯室あるいはその
近傍での吸収液のフラツシユを防ぐことができ、
ガス貯室と接続した脱水素ガス装置の吸収液によ
る汚れを確実に防止でき、脱水素ガス装置の性能
を良好に保つことができる。

【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、１０，１１……ポンプ、２８
……熱交換器、２９，３０……冷却器、３４……
吸収液溜め、３８，３９……管、４０，４１，４
２……管、４３……抽気室、４５……降温器、４
７……ガス貯室、４８……容器、４９，４９′，
４９″……脱水素ガス装置、５１，５２……ガス
捕集室、５３，５４……水素放出管、ａ……抽気
管、ｂ……管、ｃ……オーバーフロー管、ｄ，
ｅ，ｆ，ｇ，ｈ……管、ｉ……均圧管、ｍ……
管、V₁，V₂……冷暖切換弁、V₃……弁、V₄……
開閉弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 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とガ
   ス抽気装置の抽気室とにガス導管で接続されると
   共に、暖房運転時に開かれる弁を有した均圧管が
   ガス貯室と蒸発器および／または吸収器とに接続
   されていることを特徴とした冷暖切換型の吸収冷
   凍機。