(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温再生器と、低温再生器と凝縮器を収納した上胴と、蒸発器と吸収器を収納した下胴と、機内を循環する吸収液を用いて機内の不凝縮ガスを抽気する抽気装置と、この抽気装置に連通し抽気した不凝縮ガスを貯留する不凝縮ガス室と、この不凝縮ガス室に連通し不凝縮ガス中の水素ガスを透過させて排出する水素排出器とを備えた吸収冷温水機において、前記不凝縮ガス室を冷媒受容器内に設置し、前記冷媒受容器と前記高温再生器が開閉弁を備えた冷媒管で連結され、暖房運転のとき、前記開閉弁を開いて前記高温再生器で生成された冷媒蒸気によって前記不凝縮ガス室が加熱されるようにしたことを特徴とする吸収冷温水機。
【請求項２】
高温再生器と、低温再生器と凝縮器を収納した上胴と、蒸発器と吸収器を収納した下胴と、機内を循環する吸収液を用いて機内の不凝縮ガスを抽気する抽気装置と、この抽気装置に連通し抽気した不凝縮ガスを貯留する不凝縮ガス室と、この不凝縮ガス室に連通し不凝縮ガス中の水素ガスを透過させて排出する水素排出器とを備えた吸収冷温水機において、不凝縮ガス室を下胴内に設け、水素排出器を下胴外に設けたことを特徴とする吸収冷温水機。
【請求項３】
高温再生器と、低温再生器と凝縮器を収納した上胴と、蒸発器と吸収器を収納した下胴と、機内を循環する吸収液を用いて機内の不凝縮ガスを抽気する抽気装置と、この抽気装置に連通し抽気した不凝縮ガスを貯留する不凝縮ガス室と、この不凝縮ガス室に連通し不凝縮ガス中の水素ガスを透過させて排出する水素排出器とを備えた吸収冷温水機において、不凝縮ガス室に電熱線を設けたことを特徴とする吸収冷温水機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不凝縮ガス排出装置を備えた吸収冷温水機に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
吸収冷温水機においては、再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器、およびそれらを連結する配管部などが、炭素鋼あるいはステンレス鋼によって形成され、冷媒に水、吸収液に臭化リチウム水溶液などが用いられていると、冷媒および吸収液の水分や吸収液が機器素材の前記金属と反応し、酸化皮膜などを形成する際に水素ガスが発生する。特に、運転中は再生器により吸収液が、例えば１６０℃と云った高温に加熱されるため上記反応が生じ易く、水素ガスの発生が多くなる。
【０００３】
また、蒸発器などは冷媒が蒸発し易いように高真空設計、例えば数百Ｐａ（数ｍｍＨｇ）程度となっているため、溶接などにより気密性を高めているが、大気の浸入を完全に防止することは困難である。
【０００４】
上記メカニズムで発生した水素ガスや、大気からの流入成分である窒素ガス・酸素ガスなどは、吸収冷温水機における冷却などでは凝縮することがないし、吸収液への溶解度も極めて小さいため蒸発器や吸収器の非溶液部、すなわち気相部に滞留し、次第にその濃度が高まる。
【０００５】
このような不凝縮ガスの機内における圧力が高まると、蒸発器においては冷媒の蒸発が抑制されて冷凍能力が低下し、高温再生器においては再生温度・再生圧力が上昇して安全な運転ができなくなるなどの弊害あり、場合によっては吸収冷温水機の運転そのものができなくなることがあった。
【０００６】
このため、循環する吸収液を利用して蒸発器あるいは吸収器の気相部から上記不凝縮ガスを抽気するための抽気装置と、この抽気装置に抽気された不凝縮ガスを貯留する不凝縮ガス室と、この不凝縮ガス室に接続され不凝縮ガス中の水素ガスだけを透過排出するパラジウム金属あるいはパラジウム合金製の水素排出管とを備えるようにした吸収冷温水機が既に多数提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、水素ガス排出装置を備えた従来の吸収冷温水機においては、高温再生器で生成した高温の冷媒蒸気と高温の吸収液とを下胴に供給し、下胴から取り出す高温水などを用いて暖房などの加熱作用を行う際には、起動時に下胴の圧力が不凝縮ガス室の圧力より遥かに大きくなり、吸収液が不凝縮ガス室まで上がって水素排出管の寿命を縮めることがあったので、抽気装置と下胴との間に開閉弁を設け、この開閉弁を暖房運転期間中は閉じて前記不都合が生じないようにしていた。
【０００８】
すなわち、暖房運転期間中は抽気装置と下胴との間を遮断しているので、前記不都合は生じないものの、暖房運転期間中は水素ガスの排出が行えないと云った問題点があり、したがって、暖房運転期間中にも水素ガスの排出が問題なく行えるようにする必要があり、その解決が課題とされていた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来技術の課題を解決するための具体的手段として、高温再生器と、低温再生器と凝縮器を収納した上胴と、蒸発器と吸収器を収納した下胴と、機内を循環する吸収液を用いて機内の不凝縮ガスを抽気する抽気装置と、この抽気装置に連通し抽気した不凝縮ガスを貯留する不凝縮ガス室と、この不凝縮ガス室に連通し不凝縮ガス中の水素ガスを透過させて排出する水素排出器とを備えた吸収冷温水機において、
【００１３】
前記不凝縮ガス室を冷媒受容器内に設置し、前記冷媒受容器と前記高温再生器が開閉弁を備えた冷媒管で連結され、暖房運転のとき、前記開閉弁を開いて前記高温再生器で生成された冷媒蒸気によって前記不凝縮ガス室が加熱されるようにした第１の構成の吸収冷温水機と、
【００１４】
不凝縮ガス室を下胴内に設け、水素排出器を下胴外に設けるようにした第２の構成の吸収冷温水機と、
【００１５】
不凝縮ガス室に電熱線を設けるようにした第３の構成の吸収冷温水機と、
を提供することにより、前記した従来技術の課題を解決するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態を図１に基づいて詳細に説明する。
図１に例示した吸収冷温水機は、冷水または温水を図示しない負荷に循環供給することのできる二重効用吸収冷温水機であり、冷媒に水を、吸収液に臭化リチウム（ＬｉＢｒ）水溶液を使用したものである。
【００１７】
図において、１は下胴であり、この下胴１に蒸発器２と吸収器３が収納されている。４は上胴であり、この上胴４に低温再生器５と凝縮器６が収納されている。７は高温再生器であり、バーナ８を備えている。また、９、１０はそれぞれ低温熱交換器と高温熱交換器である。
【００１８】
１１は抽気装置であり、エゼクタ１２、分離槽１３、抽気タンク１４を備えている。１５は不凝縮ガス室であり、水素排出管１６を備えている。また、１７は蒸発器２内の伝熱管１７Ａに接続された冷／温水管、１８は吸収器３内の伝熱管１８Ａ、凝縮器６内の伝熱管１８Ｂに接続された冷却水管である。また、Ｐ１は吸収液ポンプ、Ｐ２は冷媒ポンプ、Ｖ１〜Ｖ５は開閉弁である。そして、それぞれが図に示すように設けられている。
【００１９】
上記のように構成した吸収冷温水機においては、開閉弁Ｖ４を開弁し、開閉弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ５を閉弁し、冷却水管１８に冷却水を流しながら、高温再生器７のバーナ８に点火すると、高温再生器７においては吸収液が加熱されて沸騰し、冷媒蒸気が吸収液から分離する。これにより、稀吸収液管２０を介して吸収器３から高温再生器７に供給された稀吸収液が濃縮され中間吸収液となる。
【００２０】
高温再生器７で生成した冷媒蒸気は冷媒蒸気管２５を経由して低温再生器５へ流れる。そして、この冷媒蒸気は、低温再生器５で伝熱管２５Ａの内部を流れ、高温再生器７から中間吸収液管２１、高温熱交換器１０、中間吸収液管２２を介して供給される中間吸収液を加熱し、自身は温度を下げて凝縮し冷媒液となって凝縮器６へ流れる。
【００２１】
加熱された中間吸収液からは冷媒蒸気が発生し、凝縮器６へ流れる。低温再生器５から凝縮器６に入った冷媒蒸気は伝熱管１８Ｂの内部を流れる冷却水で冷却されて凝縮し、低温再生器５から流れて来た冷媒液と共に冷媒液流下管２６を通って蒸発器２へ流下する。
【００２２】
蒸発器２の底部に溜まった冷媒液は、冷媒ポンプＰ２の運転によって蒸発器２内の伝熱管１７Ａの上に散布され、伝熱管１７Ａ内を流れる冷水から熱を奪って蒸発する。この冷媒の蒸発によって冷却され温度が低下した冷水が、冷／温水管１７を介して冷却負荷に供給され、冷房などに供される。
【００２３】
吸収器３に入った冷媒蒸気は、中間吸収液から冷媒が蒸発し、吸収液濃度が一層高まって低温再生器５から濃吸収液管２３、低温熱交換器９、濃吸収液管２４を介して供給され、伝熱管１８Ａの上に散布される濃吸収液に吸収される。
【００２４】
吸収器３で冷媒蒸気を吸収して吸収液濃度が低下した吸収液、すなわち稀吸収液は吸収液ポンプＰ１の駆動力により送り出され、低温熱交換器９および高温熱交換器１０で予熱されて高温再生器７に戻される。
【００２５】
また、吸収液ポンプＰ１の駆動力により送り出された吸収液の一部は、吸収液導入管２０Ｘを経由して抽気装置１１のエゼクタ１２へ流れる。そして吸収器３の気相部に滞留している蒸気がガス導入管２９を介してエゼクタ１２に引かれ、その内の不凝縮ガスが抽気装置１１の分離槽１３にて吸収液と分離して抽気タンク１４に溜まる。抽気タンク１４の吸収液は、吸収液還流管３０を経由して吸収器３へ戻される。
【００２６】
抽気タンク１４に溜まった不凝縮ガスは、抽気タンク１４の上部に連結された連通管３１を介して不凝縮ガス室１５に流れる。不凝縮ガス室１５に入った不凝縮ガスに含まれる水素ガスは、所定の温度に加熱されたパラジウム金属またはパラジウム合金（例えば銀との合金）製の水素ガス排出管１６の管壁を介して機外に排出される。
【００２７】
一方、開閉弁Ｖ１〜Ｖ５を開弁し、冷却水管１８に冷却水を流すことなく高温再生器７のバーナ８に点火したときにも、高温再生器７においては吸収液が加熱されて沸騰し、冷媒蒸気が吸収液から分離する。
【００２８】
高温再生器７で生成した冷媒蒸気は、圧力差の関係から冷媒蒸気管２５、２５Ｘを経由して吸収器３へ流れ、高温再生器７で冷媒が蒸発して濃縮された吸収液も中間吸収液管２１、２１Ｘを経由して吸収器３へ流れる。
【００２９】
そして、吸収器３に入った冷媒蒸気と吸収液とが、同じ下胴１内にある蒸発器２内の伝熱管１７Ａ内を流れる水を加熱し、この加熱された水、すなわち温水が冷／温水管１７を介して加熱負荷に供給され、暖房などに供される。
【００３０】
下胴１と不凝縮ガス室１５とは、連通管３２を介して連通しているので、不凝縮ガス室１５の内圧は高温の冷媒蒸気が流入する下胴１の内部とほぼ同じ圧力になる。このため、高温再生器７で生成した高温の冷媒蒸気と吸収液が下胴１に流入し始める起動時においても、下胴１と不凝縮ガス室１５とに大きな圧力差が生じることはなく、抽気タンク１４の吸収液が不凝縮ガス室１５まで押し上げられることがない。
【００３１】
なお、伝熱管１７Ａ内を流れる水を加熱して凝縮した冷媒は、冷媒液管２８を経由して吸収器３に流れ、中間吸収液管２１、２１Ｘを経由して高温再生器７から流入する吸収器３内の吸収液と混合（吸収）され、吸収液ポンプＰ１の駆動力により高温再生器７に戻される。
【００３２】
この暖房運転期間中も、吸収液ポンプＰ１の駆動力により送り出された吸収液の一部は、吸収液導入管２０Ｘを経由して抽気装置１１のエゼクタ１２へ流れるので、吸収器３の気相部に滞留している蒸気はガス導入管２９を介してエゼクタ１２に引かれ、その内の不凝縮ガスが抽気装置１１の分離槽１３にて吸収液と分離して抽気タンク１４に溜まり、不凝縮ガス室１５に入る。
【００３３】
しかし、不凝縮ガス室１５に入った水素ガスを含む不凝縮ガスは、連通管３２を介して蒸発器２に流れ出るためと、不凝縮ガス室１５には連通管３２を介して冷媒蒸気も多量に流入しているためか、水素排出管１６を介して機外に排出される水素ガスの量はそれほど多くない。
【００３４】
一方、バーナ８による吸収液の加熱を停止する夜間などの運転停止時には、機内温度が低下して冷媒蒸気は凝縮するので、不凝縮ガス室１５内においても冷媒の蒸気分圧は低下し、水素ガス比率が上昇して水素排出管１６を介して機外に排出される水素ガスの量は確実に増加する。このため、機内で発生した拡散速度の速い水素ガスは、水素分圧の低下した不凝縮ガス室１５に連通管３２を介して入り、水素排出管１６を介して排出され続ける。
【００３５】
〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態を図２に基づいて説明する。
図２に例示した第２の実施形態の吸収冷温水機が、前記図１に示した第１の実施形態の吸収冷温水機と相違する点は、連通管３２の取り付け位置だけである。
【００３６】
すなわち、前記図１に示した第１の実施形態の吸収冷温水機においては、連通管３２は不凝縮ガス室１５と下胴１とを連通し、図２に例示した第２の実施形態の吸収冷温水機においては、連通管３２は不凝縮ガス室１５と上胴４とを連通している。
【００３７】
そして、冷／温水管１７を介して冷水を負荷に循環供給する冷房運転のときには開閉弁Ｖ４だけを開弁して運転し、冷／温水管１７を介して温水を負荷に循環供給する暖房運転のときには開閉弁Ｖ１〜Ｖ５の全ての開閉弁を開弁して運転する点は、前記第１の実施形態の吸収冷温水機と全く同じである。
【００３８】
したがって、この第２の実施形態の吸収冷温水機においても、暖房運転開始時は不凝縮ガス室１５と上胴４とは殆ど同じ圧力であり、しかも上胴４と下胴１の圧力も殆ど同じであるので、その運転開始時に抽気タンク１４の吸収液が不凝縮ガス室１５まで押し上げられることを回避でき、暖房運転中に機内で発生する水素ガスを夜間などの運転停止中に不凝縮ガス室１５に集め、その水素排出管１６を介して機外に排出することができる。
【００３９】
〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態を図３に基づいて説明する。
図３に例示した第３の実施形態の吸収冷温水機が、前記図面に示した第１、第２の実施形態の吸収冷温水機と相違する点も、連通管３２の取り付け位置だけである。
【００４０】
すなわち、図３に示した第３の実施形態の吸収冷温水機においては、連通管３２は不凝縮ガス室１５と高温再生器７とを連通している。
【００４１】
そして、冷／温水管１７を介して冷水を負荷に循環供給する冷房運転のときには開閉弁Ｖ４だけを開弁して運転し、冷／温水管１７を介して温水を負荷に循環供給する暖房運転のときには開閉弁Ｖ１〜Ｖ５の全ての開閉弁を開弁して運転する点は、前記第１、第２の実施形態の吸収冷温水機と全く同じである。
【００４２】
したがって、この第３の実施形態の吸収冷温水機においても、暖房運転開始時は不凝縮ガス室１５と高温再生器７とは殆ど同じ圧力であり、しかも高温再生器７と下胴１の圧力も殆ど同じであるので、その運転開始時に抽気タンク１４の吸収液が不凝縮ガス室１５まで押し上げられることを回避でき、暖房運転中に機内で発生する水素ガスを夜間などの運転停止中に不凝縮ガス室１５に集め、その水素排出管１６を介して機外に排出することができる。
【００４３】
〔第４の実施形態〕
本発明の第４の実施形態を図４に基づいて説明する。
図４に例示した第４の実施形態の吸収冷温水機においては、前記図面に示した第１〜第３の実施形態の吸収冷温水機が備えていた不凝縮ガス室１５を冷媒受容器３３内に設置し、この冷媒受容器３３と冷媒蒸気管２５とが開閉弁Ｖ５を備えた連通管３２によって連結されている。
【００４４】
そして、冷／温水管１７を介して冷水を負荷に循環供給する冷房運転のときには開閉弁Ｖ４だけを開弁して運転し、冷／温水管１７を介して温水を負荷に循環供給する暖房運転のときには開閉弁Ｖ１〜Ｖ５の全ての開閉弁を開弁して運転する。
【００４５】
したがって、この第４の実施形態の吸収冷温水機においても、不凝縮ガス室１５が暖房運転の開始時には高温再生器７で生成した冷媒蒸気によって加熱され、内圧は上昇するのでその運転開始時に抽気タンク１４の吸収液が不凝縮ガス室１５まで押し上げられることを回避でき、暖房運転中に機内で発生する水素ガスを夜間などの運転停止中に不凝縮ガス室１５に集め、その水素排出管１６を介して機外に排出することができる。
【００４６】
〔第５の実施形態〕
本発明の第５の実施形態を図５に基づいて説明する。
図５に例示した第５の実施形態の吸収冷温水機においては、前記図面に示した第１〜第４の実施形態の吸収冷温水機が機外に備えていた不凝縮ガス室１５を蒸発器２の内部に備え、且つ、水素排出管１６が連通管１６Ｘを介して不凝縮ガス室１５に連結されて蒸発器２の外部に設けられている。
【００４７】
そして、冷／温水管１７を介して冷水を負荷に循環供給する冷房運転のときには開閉弁Ｖ４だけを開弁して運転し、冷／温水管１７を介して温水を負荷に循環供給する暖房運転のときには開閉弁Ｖ１〜Ｖ４の全ての開閉弁を開弁して運転する。
【００４８】
したがって、この第５の実施形態の吸収冷温水機においても、暖房運転開始時には不凝縮ガス室１５の内部は蒸発器２の内部の温度上昇に少し送れて上昇し、不凝縮ガス室１５内の圧力も上昇するので、その運転開始時に抽気タンク１４の吸収液が不凝縮ガス室１５まで押し上げられることを回避でき、暖房運転期間中も機内で発生する水素ガスを不凝縮ガス室１５に集め、その水素排出管１６を介して機外に排出することができる。
【００４９】
〔第６の実施形態〕
本発明の第６の実施形態を図６に基づいて説明する。
図６に例示した第６の実施形態の吸収冷温水機においては、前記図面に示した第１〜第５の実施形態の吸収冷温水機が備えていた不凝縮ガス室１５を、電気ヒータ３４によって加熱可能に設けている。
【００５０】
そして、冷／温水管１７を介して冷水を負荷に循環供給する冷房運転のときには開閉弁Ｖ４だけを開弁して運転し、冷／温水管１７を介して温水を負荷に循環供給する暖房運転のときには開閉弁Ｖ１〜Ｖ４の全ての開閉弁を開弁して起動する点は、前記第５の実施形態の吸収冷温水機と全く同じである。
【００５１】
したがって、この第６の実施形態の吸収冷温水機においても、暖房運転開始時には不凝縮ガス室１５の内部は蒸発器２の内部と同様に温度が上昇し、不凝縮ガス室１５内の圧力も上昇するので、その運転開始時に抽気タンク１４の吸収液が不凝縮ガス室１５まで押し上げられることを回避でき、暖房運転期間中も機内で発生する水素ガスを不凝縮ガス室１５に集め、その水素排出管１６を介して機外に排出することができる。
【００５２】
その場合、電気ヒータ３４による加熱は、不凝縮ガス室１５内外の適宜の部位の温度に基づいて制御しても良いし、分離槽１３の吸収液の液面レベルに基づいて制御するようにしても良い。
【００５３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【００５４】
例えば、図１、図２、図３に示した第１〜第３の実施形態の吸収冷温水機においては、連通管３１の開閉弁Ｖ４と不凝縮ガス室１５との間の部分、連通管３２の開閉弁Ｖ５と不凝縮ガス室１５との間の部分とを連結し、一本の連通管として不凝縮ガス室１５に連結するようにしても良い。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の吸収冷温水機によれば暖房運転開始時にも抽気タンク内の吸収液が不凝縮ガス室まで押し上げられることがないようにすることができるし、暖房運転期間中も機内で発生する水素ガスを不凝縮ガス室に集めて水素排出器を介して排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態を示す説明図である。
【図２】第２の実施形態を示す説明図である。
【図３】第３の実施形態を示す説明図である。
【図４】第４の実施形態を示す説明図である。
【図５】第５の実施形態を示す説明図である。
【図６】第６の実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１  下胴
２  蒸発器
３  吸収器
４  上胴
５  低温再生器
６  凝縮器
７  高温再生器
８  バーナ
９  低温熱交換器
１０  高温熱交換器
１１  抽気装置
１２  エゼクタ
１３  分離槽
１４  抽気タンク
１５  不凝縮ガス室
１６  水素排出管
１７  冷／温水管
１７Ａ  伝熱管
１８  冷却水管
２０  稀吸収液管
２０Ｘ  吸収液導入管
２１・２１Ｘ・２２  中間吸収液管
２３・２４  濃吸収液管
２５・２５Ｘ  冷媒蒸気管
２６  冷媒液流下管
２７  冷媒循環管
２８  冷媒液管
２９  ガス導入管
３１・３２  連通管
３３  冷媒受容器
３４  電気ヒータ
Ｐ１  吸収液ポンプ
Ｐ２  冷媒ポンプ
Ｖ１〜Ｖ５  開閉弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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