CN1134513A - 冷冻循环用真空排气装置 - Google Patents

Abstract

在将真空排气装置本体1与冷冻循环3连在一起的管路2内，从真空排气装置本体1的一侧顺序连接了通气阀4、自动断路阀5、连通器6a、6b，在连通器6a、6b与自动断路阀5间的管路2a处连接了从净化气体源G导入净化气体的净化气供给管路8，在其上设置了净化气体流量控制阀10与净化气体导入阀11。管路2a上连接压力计7或流量计。它们的测出值供给控制器20，按其测出值来控制净化气体流控制阀与(或)净化气体导入阀11的开度及(或)其开、闭，以此可维持管路2a内的压力为规定值。

Description

冷冻循环用真空排气装置

本发明所涉及的是当往冷冻循环内充填致冷剂时，为对其排气，干燥用的真空排气装置。特别是对气体压缩行程上使用了油的油旋转真空泵或排气气体通路连通润滑油室的罗茨泵的真空排气装置，防止从该装置往冷冻循环内倒流油蒸气的冷冻循环用真空排气装置。

这里所谓的冷冻循环，乃是在以空气压缩机等为主体的冷冻机内，由致冷剂循环用的压缩机，冷凝器、过凝器、减压装置、蒸发器以及连接这些部件的配管所组成的路径的总称。

以前，当向冷冻循环中充填致冷剂时，为对其排气、干燥，使用了油旋转真空泵或罗茨泵的真空排气装置。同时，作为制冷剂使用了氟利昂气体(氟利昂22)，使用了矿物油作为冷冻循环压缩机用润滑油。从而，对冷冻循环实施真空排气时，即使从真空排气装置往冷冻循环内倒流真空泵油蒸气，由于其与压缩机的润滑油有相容性，也不会出现不良情况。可是，由于这种氟利昂气体有破环臭氧层的环境问题，近年来已经限制了它的使用，而以氟利昂134A等代替原氟利昂作为致冷剂使用。同时，压缩机用润滑油也以与真空泵油不相容的合成油代替之。其结果是当对冷冻循环内进行真空排气并充填致冷剂时，真空泵油蒸气一倒流入冷冻循环内，真空泵油就会在短时间内在冷冻循环中凝固起来，并使冷冻循环堵塞，冷冻机性能急剧下降。

作为防止油蒸气从使用了油旋转真空泵或罗茨泵等的真空排气装置倒流的方法，如杂志<真空技术>(1985，7，1)的第203—207页的“D净化粗制系统”上所记述的，吸气侧配管导入净化气体，并将压力达到13Pa(10^-1托)以上，而使油分子不倒流。由此净化气体流挤出油分子的方法，或于真空排气装置的吸气侧管道的中途设放吸附剂或冷却面而吸附油分子的方法已为公知。另外，在特公昭56—7067号公报与特开平2—49978号公报记述的为在吸气侧配管中导入净化气体，而设置有着复杂开口部的小管，形成对着真空泵的吸入方向具有一定速度、一定方向的净化气体流，而防止油蒸气倒流的方法也为人们公知。

可是，在上述杂志<真空技术>中记述的净化气体法中，吸气口的压力要高达13Pa以上，而当压力在13Pa以下时，排气速度为零。因此，为得到冷冻循环内排气与干燥要求的压力值，需要装上罗茨泵。而使用吸附剂或冷面于吸附法中则成了排气阻力，使排气时间增长，而且必须进行吸附面的定期维护。

另外，按特公昭56—7067号公报和特开平2—49978号公报所展示的方法，在净化气体导入部的配管内必然要有形状复杂的开口部，在导入净化气体的部位不合适的情况下，油蒸气会倒流入冷冻循环内；再则，由于没有进行如以吸气压力或配管内的气体流速来控制净化气体流量、或通过监测来实现异常情况报警，所以净化气体流量不能稳定，往往有油蒸气倒流入冷冻循环内，流地过多的净化气体，有效排气速度降低，消耗了不必要的净化气体，在某一时间，突然出现整个油蒸气倒流等等各种情况。

还有，油旋转真空泵由于某一原因紧急停转时，不能对阀的误操作进行处理。这种现状下，为排除空气或惰性气体而得到没有油蒸气的真空状态，即使为此目的(用途)，使用了高价干燥泵的真空排气装置成了主流。然而，即使用了干燥泵，由于没有密封性很高的逆止阀，也有着紧急停转时排气侧大气瞬间倒流、冷冻循环内压力上升的缺点。

本发明的目的即是鉴于上述问题，提供一种廉价的冷冻循环用真空排气装置。在不把原来使用压力下的排气压力进行大幅度降低的压力下，如不是13Pa下，而确保防止油蒸气向冷冻循环内的倒流。

可以用下述冷冻循环用真空排气装置来达到上述目的。把气体压缩行程中使用的油真空泵或排气气体连通其润滑油室的真空泵的真空排气装置本体与冷冻循环至少通过连接器用真空排气管路将其连接起来；在真空排气管路上，通过具有净化气体导入机构与(或)净化气体流量控制机构的净化气体供给管路与净化气体供给源相连接，同时，在该真空排气管路上设置压力计或流速计。基于压力计或流速计的测出值，由控制器发出对前述净化气体导入机构动作的驱动信号与(或)对前述净化气体流量控制机构的控制信号，将前述真空排气管路中的压力或气体流速控制到规定值。这样，即可以导入该真空排气管路内的净化气体来防止从前述真空排气装置本体来的油蒸气向前述冷冻循环内之倒流。将压力计或流速计接入真空排气管路中，依对它们的测出值，实现对净化气体供给管路上连接的净化气体导入机构与(或)净化气体流量控制机构的控制，依靠这种控制作用，由净化气体把真空排气管路的压力可以维持在规定的压力值，比如13Pa以下。以此，即可确保防止从真空排气装置本体侧来的油蒸气倒流入冷冻循环内。

图面简单说明

图1、是本发明第一实施例装有防止油蒸气倒流装置的冷冻循环用真空排气装置的配管系统图，

图2、是本发明第二实施例装有防止油蒸气倒流装置的冷冻循环用真空排气装置的配管系统图，

图3、表示上述系统作用的时序表。

符号说明：

1—真空排气装置；2—真空排气管路；3—冷冻循环；4—通气阀；5—自动断路阀；6a—连通器；6b连通器；7—压力计；8—净化气体供给管路；10—净化气体流量控制阀；11—净化气体导入阀；20—控制器；40—真空排气装置本体；50—可变孔口；G—净化气源。

                      实施例

以下，以本发明的实施例，借图说明有关该冷冻循环用真空排气装置。

图1上的真空排气装置本体1，使用了油旋转真空泵，其吸气口通过真空排气管路2和作为连接器用的连通器6a、6b与冷冻循环3相连。在管路2内，从真空排气装置本体1顺序与通气阀4、自动断路阀5相连接。通气阀乃如众所周知的那样，它打开的时候，使大气与管路2相连通。而自动断路阀5在其接受控制器20的驱动信号打开时，其两侧与管路2相连通；它闭的时候，将两侧断开。连通器6a、6b是附属于冷冻循环3上的原来就用的部件，它可以使冷冻循环3与真空排气装置本体1连通或断开。

依本实施例，在管路2上连接压力计7，而在冷冻循环3的一侧连接着净化气体供给管路8。在本实施例中，从净化气体源一侧，使大气中的空气通过过滤器9并加压到规定值来供给。在管路8中连接着净化气体流量控制阀10和净化气体导入阀11。净化气体流量控制阀10接受从控制器20来的驱动信号，基于压力计7的测出值来控制其开度；控制器20也接受压力计7的检测信号，基于此信号，控制器20驱动净化气体导入阀11的开闭。不管哪种情况，本实施例中管路2内的压力一直控制在13Pa以下。再者，在本实施例中，连通器6a、6b与自动断路阀5间的管路部分2a的长度L可以这样来确定：

L＞β₁β₂·4×10^-24·(T·C·α·a)/(Qδ²)式中：β₁—取决于净化气体种类的系数，

 β₂—取决于前述真空排气装置本体上使用的油的种类的系数，

 T—周围气体温度，

 Q—气体流量，

 a—配管断面积，

 δ—油分子直径，

 α—油蒸气分子的最大或然率速度，

 C—V/α(V—油蒸气分子群中的分子速度)。另外，在净化气体供给管路8上设置了旁路12。在该旁路上连接着净化气体储备箱13与通气阀14。储备箱13在通气阀14开闭时起着缓和管路2中压力急剧变化的作用。通气阀14也与前述阀一样，接受控制器20来的驱动信号，而供给控制器20以监视其开关状态的监视信号。

再就是，若按本实施例，在控制器20上提供了监视真空排气装置本体1的驱动状态的监视信号，监视通气阀4、14的开闭状态的监视信号，以及监视自动断路阀5、净化气体流量控制阀10、净化气体导入阀11的开闭状态的监视信号。

按本实施例，冷冻循环用真空排气装置的结构即如上述，下边说明它的作用。图3示出了图1所述系统的各部分的动作的时序表。图上，A代表真空排气装置本体1的驱动、停止(ON、OFF)，B代表自动断路阀5的开闭，C代表第一、第二通气阀4、14的开闭，D代表连通器6a、6b的通、断，E代表管路2中的压力，F代表净化气体导入机构11的开闭。与真空排气装置本体1即油旋转真空泵开始被驱动的同时，由控制器20来的驱动信号同时使通气阀4、14从开转向闭的状态，即使管路与大气断开。再者，连通器6a、6b处在断开情况下，其顶端开口部由封闭机构封死。而与此同时，净化气体导入阀11也依控制器20来的驱动信号而开启。因此，从大气来在过滤器9滤净的空气经由净化气体供给管路8导入。与真空排气装置本体1被驱动开始的同时，通气阀4、14关闭，净化气体导入阀11开着，而且由此在规定的时间内，自动断路阀5打开。因此，由真空排气装置本体1通过管路2开始排气。与此同时，管路2内的压力像3中E所示的那样降低下来。把压力计7检测出来的压力供给控制器20。压力计7的测出值只要一低于13Pa，连通器6a、6b即接通冷冻循环3。但像图3中E所示的那样，至此，只要由大气压降至稍稍低于13Pa，与连通器6a、6b接通的同时，配管内压力急剧上升，大致达到大气压。另一方面，由于接通了连通器6a、6b，把冷冻循环3与管路2连通。因此管路2内的压力又急剧下降，低于13Pa。另外，接通连通器6a、6b的同时，像图3中F所示的那样关闭了净化气体导入阀11。因此，又出现上述那样的压力急剧下降，一低于13Pa再度打开。在本实施例中，超过或低于13Pa，依压力计7的测出值，通过控制器20的驱动信号来调节流量控制阀10的开度，调节到管路2的压力低于13Pa的规定值。这样，管路2内的压力即可大致维持在低于13Pa的规定值上。因此，从真空排气装置本体1来的流往冷冻循环3一侧的油蒸气，确实由净化气体押回去了，冷冻循环3内不会再侵入油蒸气。另外，如依本实施例，连通器6a、6b与自动断路阀5间的管路2a的长度也如上述的公式所确定，因此从大气来的净化气体导入量可以很小。

其次，是使得真空排气装置本体1停止的情况即是由控制器20来的停止信号而停止的情况。与此同时，图3表上B、D表示的自动断路阀5关闭，连通器6a、6a断开。况且也有在停止真空排气装置本体前连通器6a、6b即从冷冻循环3断开的情况。据此，在规定时间后，由控制器20来的驱动信号使得净化气体导入阀11关闭。一旦过了规定的时间，通气阀4、14即打开，由此，自动断路阀5与真空排气装置本体1间的管路即成大气压状态。同时，自动断路阀5与连通器6a、6b间的净化气体导入阀11也随自动断路阀5关闭后。在规定时间打开，由此，通气阀14打开也成大气压状态。因而由于连通器6a、6b切断，冷冻循环3以外的各部分都成了大气压状态。

如上所述，确实防止了油蒸气向冷冻循环3的倒流。而依本实施例，真空排气装置本体1、各阀4、5、6、10、11、14上监视其开关状态的监视信号被送入控制器20，因此在阻止油蒸气的操作当中，比如真空排气装置本体1的本身发生某种故障而紧急停止的情况下，也不限于由控制器20给予驱动信号。一当检测出停止信号，据此图3表上所示的同样顺序各阀关闭。因此即在真空排气装置本体紧急停止的情况下，也可以防止油蒸气向冷冻循环3内倒流。另外，4、5、6、10、11、14各阀也都被监视，其监视信号也被送入控制器20，因此其中任一阀出现故障时，按图3表所示的顺序各阀开、闭，图1中所示的系统全被控制于大气压状态。因此，不管哪种情况油蒸气都不会倒流入冷冻循环3内。另外，这种发生故障的情况下，自然引起管路2内的压力上升，还可以接此信号发出警报。

图2中示出了本发明第二实施例的冷冻循环用真空排气装置。对应图1部分给予相同的标号，而略去详细说明。在本实施例中，真空排气装置本体40由油旋转真空泵与连在上游一侧的罗茨泵30所组成。在油旋转泵1上连着油雾冷凝器31。31a、31b是油雾冷凝器的排放口。代替第一实施例中净化气体流量控制阀10的是开度可变的孔口50。另外，本专利也包括它并作为净化气体流量控制机构。其作用与图1的实施例相同，图3示的时序表同样适用。和油旋转真空泵1的开始驱动同时，在达到规定的开始驱动压力时，罗茨泵也被驱动。油雾冷凝器的作用已为大家熟知。和第一实施例中所述的作用原理一样，由油旋转真空泵过来的油，可以阻止其通过管路2进入冷冻循环3内。尤其为确保这一点，对油旋转真空泵1产生的油雾进行(冷凝)吸附。以上对本发明的实施例进行了说明，但本发明不限于这些，基于本发明的技术思路可以进行种种变化。

例如，在上述实施例中，管路2a的长度被定为L，但如把连接净化气体供给管路8的部分的内径变小一些，管路2a的长度就可以更短一些，仍可维持规定的压力，即13Pa以下；而且净化气体需要量也可减少。

另外，上述的实施例中管路2a上连接了压力计7，若以流速计代替它，并依基于其检测信号的控制器20的驱动输出值来控制净化气体流量控制阀与净化气体导入阀11的开度或开闭会更好些。再者，在上述实施例中，作为净化气体源，是用过滤器9把大气中的空气净化后导入净化气体供给管路8的。如果以设置气体选择膜来代替过滤器，可以抽出大气中的惰性气体导入净化气体供给管路8。也可以把净化气体源G本身搞成惰性气体发生装置，加压到规定的压力导入净化气体供给管路8。

另外，在上述实施例中，净化气体供给管路8上设有净化气体流量控制阀10与净体气体导入阀11，而若省去其中任何一个，管路2a内的后力仍可维持在规定值。

还有，在上述实施例中，真空排气装置本体1、4，阀4、5、6、10、11、14，控制器20来等都是分别说明的，如把控制器20、阀4、5、6、10、11、14连同其上的压力计7搞成一体，在壳体上加设螺栓，可以用螺栓按图1所示的连接关系，由配管将净化气体源G、净化气备用箱13、冷冻机循环3、真空排气装置本体1等连接起来。不管怎样，这种情况下系统整体可以更紧凑。特别是最近，随着微型计算机的发展，由于控制器20本身可以更加小型化，即使把这些阀搞成一体也不会更大，真空排气装置本体1、冷冻循环3、气源G等上面的安装位置不大受到限制，往哪儿都可以容易地进行安装连接。

另外，在上述实施例中，在接通了连通器6a、6b后，管路2内的压力超过或低于13Pa，净化气体导入阀11开着，通过由控制器20来的驱动信号来调节气体流量控制阀10的开度，调至配管内的压力达到13Pa以下的规定值。要是这样就可省去净化气体流量控制阀10单单靠净化气体导入阀11的反复开闭，管路2内的压力即可控制在13Pa左右，也可以省去净化气体导入阀11，而依靠改变净化气体流量控制阀10的开设，而将管路2内的压力调到13Pa以下的规定值。而且，在上述的实施例中是按规定时间来确定各阀开闭时间的同步，也可以代之以各阀完全开或关的监视信号来控制其同步。

如上所述，由本发明的冷冻循环用真空排气装置，用了最小限量的净化气体维持真空排气管路中的压力在规定值，而可确保阻止从真空排气装置本体来的油蒸气进入冷冻循环内，防止了因此而造成的冷冻循环短期的性能下降。

Claims (6)

1.一种冷冻循环用真空排气装置，其特征在于：在气体压缩行程中使用油的真空泵或排气气体连通其润滑油室的真空泵的真空排气装置本体与冷冻循环至少通过连接器由真空排气管路连起来；并通过备有净化气体导入机构和(或)净化气体流量控制机构的供气管路将净化气体供给源与该真空排气管路相连，而同时，在该真空排气管路上该置压力计或流速计，按该压力计或流速计的测出值，控制器发出使前述净化气体导入机构动作的驱动信号与(或)控制前述净化气体流量控制机构的控制信号，以此来控制前述真空排气管路内的压力或气体流速在规定值，依导入该真空排气管路内的净化气体来阻止从真空排气装置本体来的油蒸气往前述冷冻循环内倒流。

2.按权利要求1记载的冷冻循环用真空排气装置，前述的净化气体供给源具有供给惰性气体的装置。

3.按权利要求1或2中记述的冷冻循环用真空排气装置，在真空排气管路上设置内径变小部分、将前述净化气体供给管路连接于该部分。

4.按权利要求1—3的任一项记载的冷冻循环用真空排气装置，前述真空排气管路上，于前述连接器与前述真空排气装置本体间加设断路阀与第一通气阀，在前述净化气体供给管路上连接旁通管路，在该管路上设置净化气体储备箱与第二通气阀，在前述真空排气装置本体的驱动开始时间，由前述控制器关闭前述第一、第二通气阀，且操纵前述净化气体导入机构，依此，在第一个规定时间后打开前述断路阀；而在前述真空排气装置本体的驱动停止同时，关闭前述断路阀，而后，于第二个规定时间后停止前述净化气体导入机构的动作；再后，在第三个规定时间之后，打开第一、第二通气阀。

5.按照权利要求4记载的冷冻循环用真空控气装置，前述真空排气装置本体出现故障而停止时，前述控制器，首先关闭前述断路阀，由此，在第四个规定时间后，停止净化气体导入机构的动作，而后，在第五个规定时间后，打开第一、第二通气阀。

6.桉权利要求4或5记述的冷冻循环用真空排气装置，前述的真空排气管路中，前述连接器与前述断路阀间的管路部分的长度L可由下式确定：

L＞β₁·β₂·4×10^-24(T·C·α·a)/(Q.δ²)式中：β₁—取决于净化气体种类的系数，

 β₂—取决于前述真空排气装置本体上使用的油种类的系数，

 T—周围气体温度，

 Q—气体流量，

 a—配管断面积，

 δ—油分了直径，

 α—油蒸气分子的最大或然率速度，

 C—V/α(V油蒸气分子群中的分子速度)

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