JPH1019424A - 吸収式冷凍装置の不凝縮性ガス透過用パラジウムセル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価で小形の水素ガス放出用のパラジウムセ
ルを提供する。 【解決手段】 水素ガスが蓄積される不凝縮性ガスタン
クに連通したステンレス管２０４の内側に、一方の端部
が拡管処理され他方の端部が閉塞処理されたパラジウム
管２０１を配し、ステンレス管２０４の末端２０５にパ
ラジウム管２０１の拡管部２０２を接合し、開口を塞
ぐ。ステンレス管２０４の外側に、セメント抵抗器から
なる電気ヒータを付設し、ステンレス管２０４を加熱す
ると、熱がパラジウム管２０１に伝導し、パラジウム管
２０１が活性化し、水素ガスの選択透過性によってステ
ンレス管２０４内の水素ガスが大気に開放される。パラ
ジウム管２０１はステンレス管２０４に接合されるた
め、大きな強度が必要なく、厚みを小さくでき、パラジ
ウム材の使用量を少なくでき、安価となる。パラジウム
管２０１がステンレス管２０４の内側に配されるため保
護できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、臭化リチウムなど
の水溶液を吸収液とする吸収サイクルを形成した吸収式
冷凍装置において、吸収液による腐食によって装置内で
発生した不凝縮性ガス（水素ガス）を選択透過によって
大気に開放するためのパラジウムセルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の吸収式冷凍装置を図７を参照にし
て説明すると、高温再生器１においてバーナＢで低濃度
吸収液を加熱して沸騰させ、中濃度吸収液と冷媒蒸気と
を分離し、さらに中濃度吸収液を高温再生器１の熱を利
用して低温再生器２で加熱して高濃度吸収液と冷媒蒸気
とを分離し、冷媒蒸気を凝縮器５で冷却して冷媒液とす
る。他方、高濃度吸収液が吸収器３において高濃度吸収
液散布部３２によって吸収コイルの表面に散布され、ま
た、冷媒液が蒸発器４において冷媒液散布部４２によっ
て蒸発コイル４１に散布されると、蒸発コイル４１表面
では、冷媒液が蒸発コイル４１内を通過する冷温水から
気化熱を奪って蒸発する。蒸発コイル４１で熱が奪われ
た冷温水は、ポンプの作動により冷却対象に設けられた
熱交換器を循環して冷却対象における冷却源となる。熱
交換器で逆に温度が上昇した冷温水は、蒸発コイル４１
で再び冷却される。

【０００３】他方、吸収器３の吸収コイル３１表面で
は、高濃度吸収液が冷媒蒸気を吸収して発熱する。吸収
コイル３１の表面で吸収液が冷媒蒸気を吸収する際に発
生した熱は、吸収コイル３１内をポンプの作動により通
過する排熱用冷却水により、外部に設けられた冷却塔へ
移動し、冷却塔で放出される。吸収器３において冷媒を
吸収して低濃度化した吸収液は、吸収液ポンプによって
高温再生器１に戻るように、吸収サイクルが構成されて
いる。

【０００４】上記の構成において、吸収サイクルを構成
する各再生器１、２、吸収器３等の各器具及び配管に
は、臭化リチウムに対して耐蝕性が強いステンレス材が
用いられており、また、吸収液内には、各器具の腐食を
防止するための腐食抑制添加剤（インヒビター、例え
ば、ＬｉＣｒＯ₄ ）が含まれている。しかし、これらに
よって吸収サイクル内の化学反応を完全に無くすことは
できず、吸収液と各構成器具との化学反応によって不凝
縮性ガス（具体的には水素ガスである）が発生し、長期
間の使用の間に吸収サイクル内に蓄積される。

【０００５】このため、吸収サイクル内で発生した不凝
縮性ガスを、吸収サイクルの運転時に吸収器３内で低圧
下（大気圧下の約１／１００〜１／１２０）で抽気装置
６０によって抽気して、気液分離器６１により冷媒蒸気
から分離した後に、ガス貯蔵室（ガスタンク）Ｔ内に保
管しておき、吸収式冷凍装置の保守作業時に、ガス貯蔵
室Ｔ内の不凝縮性ガスを真空ポンプで吸引することによ
って、長期に亙って吸収サイクルの正常動作を維持する
ようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のとおり構成され
た吸収式冷凍装置においては、ガス貯蔵室内で保管され
る不凝縮性ガスの圧力が低いため、同量の不凝縮性ガス
を大気圧下で保管する場合に比べて大きな容積が必要と
なり、大きなガス貯蔵室を必要とするため、吸収式冷凍
装置の小型化の障害となっている。また、暖房運転時
に、高温の吸収液がガス貯蔵室内に侵入しないようにす
るために、逆止弁を必要とするとともに、逆止弁のシー
ルが不完全であって漏れが生ずると、高温異常等の器具
異常が発生し、運転が停止してしまうという不具合があ
る。

【０００７】このため、一部の大型の吸収式冷凍装置で
は、装置内で発生した不凝縮性ガスである水素ガスをパ
ラジウム材による選択透過性により大気に開放するパラ
ジウムセルが用いられている。しかし、大型装置用のパ
ラジウムセルでは、複数のパラジウム管を用いるなどす
るため、高価なパラジウム材が多量に必要となり、これ
により装置の価格が上昇するため、小型の吸収式冷凍装
置に適用することができない。

【０００８】本発明は、小型の吸収式冷凍装置において
用いることができる安価なパラジウムセルを提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１で
は、吸収液による吸収サイクルを形成した吸収式冷凍装
置の抽気装置により抽気された不凝縮性ガスを選択透過
により大気に開放する不凝縮性ガス透過用パラジウムセ
ルにおいて、該パラジウムセルを、前記抽気装置により
抽気された不凝縮性ガスを蓄積するガスタンクに連通す
る金属管と、該金属管の開口端に接合され前記開口端を
密封するパラジウム材とから構成することを技術的手段
とする。パラジウム材を金属管の開口端に接合するた
め、パラジウム材に大きな強度が必要なく、パラジウム
材の厚みを小さくすることができる。これにより、パラ
ジウム材の使用量を少なくでき、安価なパラジウムセル
とすることができる。また、パラジウム材を金属管の開
口端に接合するため、パラジウム材の活性化を向上させ
るためのヒータを設ける場合に、金属管を介してパラジ
ウム材を加熱すればよいため、パラジウム材の強度向上
の負担がなく、ヒータの取り付け構造の自由度が向上す
る。

【００１０】請求項２では、前記パラジウム材は、一方
が閉塞された閉塞端をなし他方が前記開口端に接合され
た閉管筒状体からなり、該閉管筒状体を前記金属管の内
側に配置したことを技術的手段とする。請求項３では、
前記パラジウム材は、周囲が前記金属管の前記開口端に
接合され、中心部が前記金属管の内部へ向かって膨出加
工された凸板状を呈することを技術的手段とする。

【００１１】これにより、請求項２、３では、パラジウ
ム材の表面積を大きくすることができ、金属管の開口端
の口径を小さくしても、不凝縮性ガスである水素ガスの
透過可能面積を大きくすることができる。また、パラジ
ウム材の閉管筒状体の管厚を小さくした場合であって
も、閉管筒状体は金属管の内側に配されているため、パ
ラジウム材による閉管筒状体の外力に対する強度を大き
くする必要がない。従って、より少ない量のパラジウム
材によって閉管筒状体を形成することができるため、安
価でありながら水素ガスの選択透過性が低下することが
ない。

【００１２】請求項４では、前記パラジウム材は、前記
金属管の前記開口端を閉塞する平板状蓋部材であること
を技術的手段とする。パラジウム材が平板状であるた
め、加工が容易で、生産性が向上する。このため安価が
パラジウムセルとすることができる。

【００１３】請求項５では、前記金属管の外側には、前
記パラジウム材を加熱するための加熱手段が備えられた
ことを技術的手段とする。請求項６では、請求項５にお
いて、前記加熱手段は、セメント抵抗器であることを技
術的手段とする。金属管の外側に加熱手段、セメント抵
抗器を設けることによって、パラジウム材を金属管を介
して容易に加熱することができるため、パラジウム材を
活性化させて選択透過性を発揮することができる。ま
た、セメント抵抗器を用いた場合には、製造原価を低く
抑えることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に関わるパラジウ
ムセル２００の第１実施例を示す。パラジウムセル２０
０は、図２（ａ）に示すような直径３〜５ｍｍのパラジ
ウム管２０１を、図２（ｂ）に示すように一端を拡管処
理して拡管部２０２とした後に、他端をＴｉｇ溶接又は
ろう付けによって閉塞処理して閉塞端２０３とし、図２
（ｃ）に示すように直径１０ｍｍのステンレス管２０４
の内側にパラジウム管２０１を配して、ステンレス管２
０４の一方の開口端２０５にパラジウム管２０１の拡管
部２０２側をＴｉｇ溶接又はろう付けによって接合した
ものである。

【００１５】ステンレス管２０４の他方の開口端は、図
７に示す吸収式冷凍装置１００において、装置の内部で
発生した不凝縮性ガスである水素ガスを、抽気装置６０
および気液分離器６１を介して蓄積する不凝縮性ガスタ
ンクＴに連通している。ステンレス管２０４の外側に
は、例えば、セメント抵抗からなる電気ヒータ２０６が
備えられている（図１）。

【００１６】以上の構成からなる本実施例のパラジウム
セル２００では、通電により電気ヒータ２０６が２００
〜３００℃に発熱すると、ステンレス管２０４の内側に
設けられたパラジウム管２０１を形成するパラジウム材
が活性化して水素ガスの選択透過性を呈し、ステンレス
管２０４内の水素ガスがパラジウム管２０１を透過して
大気に開放される。

【００１７】以上のとおり、本発明では、パラジウム管
２０１をステンレス管２０４の内側に配するため、管の
径が小さなパラジウム管２０１に大きな強度が必要な
い。このため、パラジウム管２０１の厚みを小さくする
ことができ、パラジウム管２０１を製造するために必要
なパラジウム材の質量を小さくすることができる。この
結果、高価なパラジウム材の使用量を減少させるでき、
安価なパラジウムセル２００とすることができる。な
お、上記実施例では、パラジウム管２０１の厚みを、
０．２〜０．３ｍｍで実施した。

【００１８】図３、４に本発明の第２実施例のパラジウ
ムセル２００を示す。第２実施例では、パラジウム材に
よるパラジウム管を用いないで、パラジウム板の中央部
を膨出加工した凸形パラジウム板２０７を、凸側がステ
ンレス管２０４の内側に配置して、凸形パラジウム板２
０７の周囲をステンレス管２０４の一方の開口端２０５
にＴｉｇ溶接又はろう付けによって接合したものであ
る。この実施例でも、凸形パラジウム板２０７をステン
レス管２０４の内側に配するため、凸形パラジウム板２
０７に大きな強度が必要ない。このため、従来では０．
５ｍｍ程度必要であった凸形パラジウム板２０７の厚み
を、小さくすることができ、凸形パラジウム板２０７を
製造するために必要なパラジウム材の質量を小さくする
ことができる。この結果、高価なパラジウム材の使用量
を減少させるでき、安価なパラジウムセル２００とする
ことができる。また、上記第１実施例と比較して、凸形
パラジウム板２０７の加工が、膨出加工のみでよいた
め、加工の負担が低減され、加工工程が簡略化されるた
め、より安価にすることができる。

【００１９】図５、６に本発明の第３実施例のパラジウ
ムセル２００を示す。第３実施例のパラジウムセル２０
０では、円盤の周囲に壁部が形成された蓋状パラジウム
板２０８をステンレス管２０４の一方の開口端２０５に
被せて、Ｔｉｇ溶接又はろう付けによって接合したもの
である。この実施例では、蓋状パラジウム板２０８をプ
レス加工によって容易に製造することができるため、さ
らに、製造原価が低減する。

【００２０】なお、第２、第３実施例では、同じステン
レス管２０４を用いた場合に、第１実施例に比べて、パ
ラジウム材の表面積が低下することになるが、このパラ
ジウムセル２００を使用するための吸収式冷凍装置は、
家庭用に開発した小型のものであるため、装置内で発生
する水素ガスの量が小さく、上記のような小型のパラジ
ウム管２０１による選択透過性のみで、水素ガスを十分
に装置外へ開放することができ、水素ガスを透過させる
ために必要な面積が確保できれば問題がない。また、運
転中に発生する水素ガスの量に対して、運転停止時間を
含めて透過時間が十分に長くなるようであれば、全く問
題ない。また、吸収式冷凍装置の能力によっては、上記
の必要に応じて、ステンレス管２０４の直径を幾分大き
くして、凸状パラジウム板２０７、蓋状パラジウム板２
０８の直径も幾分大きくすることによって、必要最低限
のパラジウム材のみを使用した安価なパラジウムセル２
００とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すパラジウムセルの斜
視図である。

【図２】本発明の第１実施例を示すパラジウムセルの断
面図である。

【図３】本発明の第２実施例を示すパラジウムセルの斜
視図である。

【図４】本発明の第２実施例を示すパラジウムセルの断
面図である。

【図５】本発明の第３実施例を示すパラジウムセルの斜
視図である。

【図６】本発明の第３実施例を示すパラジウムセルの断
面図である。

【図７】本発明のパラジウムセルを適用する吸収式冷凍
装置における不凝縮性ガスの抽気に係るの構成を示す部
分構成図である。

【符号の説明】

２００ パラジウムセル ２０１ パラジウム管 ２０２ 拡管部 ２０３ 閉塞端 ２０４ ステンレス管（金属管） ２０５ 末端 ２０６ 電気ヒータ ２０７ 凸形パラジウム板 ２０８ 蓋状パラジウム板

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸収液による吸収サイクルを形成した吸
   収式冷凍装置の抽気装置により抽気された不凝縮性ガス
   を選択透過により大気に開放する不凝縮性ガス透過用パ
   ラジウムセルにおいて、 該パラジウムセルを、前記抽気装置により抽気された不
   凝縮性ガスを蓄積するガスタンクに連通する金属管と、 該金属管の開口端に接合され前記開口端を密封するパラ
   ジウム材とから構成することを特徴とする吸収式冷凍装
   置の不凝縮性ガス透過用パラジウムセル。
2. 【請求項２】 前記パラジウム材は、一方が閉塞された
   閉塞端をなし他方が前記開口端に接合された閉管筒状体
   からなり、該閉管筒状体を前記金属管の内側に配置した
   ことを特徴とする請求項１記載の吸収式冷凍装置の不凝
   縮性ガス透過用パラジウムセル。
3. 【請求項３】 前記パラジウム材は、周囲が前記金属管
   の前記開口端に接合され、中心部が前記金属管の内部へ
   向かって膨出加工された凸板状を呈することを特徴とす
   る請求項１記載の吸収式冷凍装置の不凝縮性ガス透過用
   パラジウムセル。
4. 【請求項４】 前記パラジウム材は、前記金属管の前記
   開口端を閉塞する平板状蓋部材であることを特徴とする
   請求項１記載の吸収式冷凍装置の不凝縮性ガス透過用パ
   ラジウムセル。
5. 【請求項５】 前記金属管の外側には、前記パラジウム
   材を加熱するための加熱手段が備えられたことを特徴と
   する請求項１から４のいずれかに記載の吸収式冷凍装置
   の不凝縮性ガス透過用パラジウムセル。
6. 【請求項６】 前記加熱手段は、セメント抵抗器である
   ことを特徴とする請求項５記載の吸収式冷凍装置の不凝
   縮性ガス透過用パラジウムセル。