JP2003336942A - 抽気装置およびその評価方法 - Google Patents

抽気装置およびその評価方法

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JP2003336942A JP2002146238A JP2002146238A JP2003336942A JP 2003336942 A JP2003336942 A JP 2003336942A JP 2002146238 A JP2002146238 A JP 2002146238A JP 2002146238 A JP2002146238 A JP 2002146238A JP 2003336942 A JP2003336942 A JP 2003336942A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸収式冷凍機の内部で発生する、機外から侵
入する、などした不凝縮ガスが確実に機外に排出でき、
且つ、注油が不要な抽気装置を提供する。 【解決手段】 気液分離器1を介して吸収式冷凍機本体
100と連通し、機内で発生した水素ガスなどの不凝縮
ガスが導入される不凝縮タンク2と、その不凝縮タンク
2に連通可能に設けられて不凝縮タンク2に導入された
不凝縮ガスを排出するオイルレスの真空ポンプ5とを備
えるようにした抽気装置であり、真空ポンプ5の上流側
には、気液分離ボックス8、放熱コイル7Aなどを適宜
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷/暖房などに使
用する吸収式冷凍機の抽気装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】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
て冷房運転に供したり、暖房運転に供したりする装置で
ある。
【0003】上記構成の吸収式冷凍機においては、再生
器、凝縮器、蒸発器、吸収器、およびこれらを連結する
配管部などが鉄あるいはステンレス鋼によって形成さ
れ、冷媒に水、吸収液にインヒビターを含む臭化リチウ
ム水溶液などが用いられていると、吸収液が機器素材の
金属と反応し、防食皮膜を形成する際に水素ガスを発生
する。
【0004】特に、運転中は再生器により吸収液が例え
ば160℃にも加熱されるため、吸収液と金属との反応
が起こり易く水素ガスの発生も多くなる。
【0005】また、吸収式冷凍機は全体が高真空システ
ムとなっているため、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
気成分も増加する。
【0006】上記メカニズムで発生した水素ガスや、大
気から侵入した窒素や酸素などは冷凍機における冷却程
度では凝縮することがないし、吸収液への溶解度も極め
て小さいために蒸発器や吸収器の非溶液部に滞留し、次
第にその濃度が高まる。このようにして機内における水
素ガス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。
【0007】このため、例えば図3に示したように、吸
収式冷凍機本体100と吸収液管および気相管を介して
連結した気液分離器1の気相部より延設した不凝縮タン
ク2にパラジウム管3を取り付け、そのパラジウム管3
を300〜500℃程度に加熱して、気液分離器1で吸
収液から分離し、不凝縮タンク2に導入した水素ガスを
パラジウム管3の壁面を通過させて吸収式冷凍機本体内
に発生した不凝縮ガスの水素ガスを排出する技術があ
る。
【0008】しかし、図3に示した抽気装置は、パラジ
ウム管3を300〜500℃に常時加熱しておく必要が
ある。また、パラジウム管3を介して排気できる不凝縮
ガスは水素ガスだけであり、溶接部などのピンホールや
接続部などから侵入した窒素ガス、酸素ガスなどの大気
成分の排気は行えないと云った問題点がある。
【0009】また、図4に示したように、不凝縮タンク
2に電磁開閉弁4、4を介して真空ポンプ5Xを連結
し、不凝縮タンク2に取り付けた圧力センサ6が所定の
圧力を検出したときに、真空ポンプ5Xを起動して電磁
開閉弁4を開放し、不凝縮タンク2内に導入した不凝縮
ガスを排出する技術もある。
【0010】しかし、図4に示した抽気装置は、オイル
シールタイプの真空ポンプ5Xを使用しているため、オ
イル不足とならないように常にオイル面を監視し、適宜
給油する必要がある。
【0011】また、電磁開閉弁4を閉弁して真空ポンプ
5Xを停止するときには、開閉弁4Xを開弁して吸気側
を大気圧にしておかないと、電磁開閉弁4や配管でガス
の漏れ込みがあったり、温度変化などにより、真空ポン
プ5Xのオイルが逆流する恐れがあると云った問題点が
ある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】したがって、従来ある
吸収式冷凍機の抽気装置は上記したように何れも満足の
行くものではないので、吸収式冷凍機の内部で発生した
り、機外から侵入した不凝縮ガスが確実に機外に排出で
き、且つ、注油などの手間の掛からない抽気装置を提供
する必要があり、それが解決すべき課題となっていた。
【0013】
【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になされたもので、吸収式冷凍機の
内部で発生した水素ガスなどの不凝縮ガスを機外に排出
する抽気装置において、気液分離器を介して吸収式冷凍
機本体部と連通し、機内で発生した水素ガスなどの不凝
縮ガスが導入される不凝縮タンクと、その不凝縮タンク
に連通可能に設けられて不凝縮タンクに導入された不凝
縮ガスを排出するオイルレスの真空ポンプとを備えるよ
うにした第1の構成の抽気装置と、
【0014】前記第1の構成の抽気装置において、オイ
ルレスの真空ポンプが、吸気室吸気口と吸気室排気口と
を備えた吸気室と、排気室吸気口と排気室排気口とを備
えた排気室と、吸気室排気口部および排気室吸気口部か
ら延設されて往復動作するピストンを備えたシリンダと
を備え、吸気室排気口にはピストンの後退時若しくは前
進時(若しくは以下の記述は、全て若しくは以下の記述
が対応)に吸気室排気口を開放し、ピストンの前進時若
しくは後退時に吸気室排気口を閉鎖する開閉弁が設けら
れ、排気室吸気口にはピストンの後退時若しくは前進時
に吸気室排気口を閉鎖し、ピストンの前進時若しくは後
退時に吸気室排気口を開放する開閉弁が設けられた第1
の排出機構と、第1の排出機構の排気室排気口に吸気室
吸気口が連通して設けられた第1の排出機構と同一機構
の第2の排出機構とからなり、第1の排出機構と第2の
排出機構のピストンが互いに逆向きに往復動作するよう
にした第2の構成の抽気装置と、
【0015】前記第1または第2の構成の抽気装置にお
いて、真空ポンプ起動時および/または運転中に真空ポ
ンプより上流側の圧力の変化に基づいて真空ポンプの故
障を含む劣化度合や配管部からのガスの漏れ込みを評価
するようにした抽気装置の評価方法とを提供し、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】以下、本発明の抽気装置を図1と
図2に基づいて詳細に説明する。なお、理解を容易にす
るため、これらの図においても前記図3、図4において
説明した部分と同様の機能を有する部分には、同一の符
号を付した。
【0017】図1に示した本発明の抽気装置において
は、オイルレスタイプの真空ポンプ5が、不凝縮タンク
2に気液分離ボックス8などを介して連通可能に連結さ
れている。また、電磁開閉弁4を2個直列に備えた抽気
管7は、放熱コイル7Aを気液分離ボックス8の側に備
え、終端部が気液分離ボックス8に開口している。
【0018】なお、気液分離ボックス8の底板には開閉
弁9Aが介在するドレン管9が接続され、気液分離ボッ
クス8の内部に溜まった冷媒液などが開閉弁9Aを開弁
することにより適宜排出できる構成となっている。
【0019】オイルレスタイプの真空ポンプ5は、気液
分離ボックス8の天板部から延設された抽気管7Zの終
端部に設けられているため、抽気管7の放熱コイル7A
の部分を通過する際に大気に放熱して凝縮した冷媒など
の凝縮液は気液分離ボックス8内の底部に溜められ、抽
気管7Zからは不凝縮ガスだけが導出されるので、真空
ポンプ5には確実に不凝縮ガスだけが至る。
【0020】真空ポンプ5としては、例えば図2に示し
たように、第1の排出機構10と第2の排出機構30と
からなり、第1の排出機構10は、吸気室吸気口11、
開閉弁12により開閉される吸気室排気口13を備えた
吸気室14と、排気室排気口15、開閉弁16により開
閉される排気室吸気口17を備えた排気室18と、吸気
室排気口13および排気室吸気口17の部分から延設さ
れて往復動作するピストン19が内在するシリンダ20
とを備えて構成されている。
【0021】なお、開閉弁12はピストン19が図面下
方に移動してシリンダ内空間21の容積が増大し、内圧
が低下するとき吸気室排気口13を開放し、ピストン1
9が図面上方に移動してシリンダ内空間21の容積が減
少し、内圧が増加するとき吸気室排気口13を閉鎖し、
開閉弁16はピストン19が図面下方に移動してシリン
ダ内空間21の容積が増大し、内圧が低下するとき排気
室吸気口17を閉鎖し、ピストン19が図面上方に移動
してシリンダ内空間21の容積が減少し、内圧が増加す
るとき排気室吸気口17を開放するように設けられてい
る。
【0022】第2の排出機構30は、吸気室吸気口3
1、開閉弁32により開閉される吸気室排気口33を備
えた吸気室34と、排気室排気口35、開閉弁36によ
り開閉される排気室吸気口37を備えた排気室38と、
吸気室排気口33および排気室吸気口37の部分から延
設されて往復動作するピストン39が内在するシリンダ
40とを備えて構成されている。
【0023】なお、開閉弁32もピストン39が図面下
方に移動してシリンダ内空間41の容積が増大し、内圧
が低下するとき吸気室排気口33を開放し、ピストン3
9が図面上方に移動してシリンダ内空間41の容積が減
少し、内圧が増加するとき吸気室排気口33を閉鎖し、
開閉弁36はピストン39が図面下方に移動してシリン
ダ内空間41の容積が増大し、内圧が低下するとき排気
室吸気口37を閉鎖し、ピストン39が図面上方に移動
してシリンダ内空間41の容積が減少し、内圧が増加す
るとき排気室吸気口37を開放するように設けられてい
る。
【0024】そして、第1の排出機構10のピストン1
9は、モータ50の回転軸51Lにクランク52Lを介
して連結され、第2の排出機構30のピストン39は、
モータ50の回転軸51Rにクランク52Rを介して連
結され、モータ50による駆動軸51L、51Rの回転
運動がピストン19、39それぞれの往復運動に変換さ
れ、各シリンダ内で往復運動するように構成されてい
る。
【0025】なお、第1の排出機構10のピストン19
と第2の排出機構30のピストン39とは、互いに逆向
きに移動するように取り付けられている。したがって、
第1の排出機構10のピストン19が図面下方に移動す
るときには第2の排出機構30のピストン39は図面上
方に移動し、第1の排出機構10のピストン19が図面
上方に移動するときには第2の排出機構30のピストン
39は図面下方に移動する。
【0026】そのため、第1の排出機構10においてピ
ストン19が図面下方に移動し、シリンダ内空間21の
容積が増大してシリンダ内空間21の圧力が減少すると
きには、開閉弁12、16は共に図面下方に回動して、
吸気室排気口13は開口し、排気室吸気口17は閉鎖さ
れるので、吸気室吸気口11から吸気室14に導入され
ていた不凝縮ガスは吸気室排気口13を通ってシリンダ
内空間21内に入る。
【0027】そして、第1の排出機構10のピストン1
9が図面下方に移動し、容積の増大しているシリンダ内
空間21内に吸気室14の不凝縮ガスが吸気室排気口1
3から導入されているときには、第2の排出機構30の
ピストン39は図面上方に移動し、シリンダ内空間41
の容積は減少してシリンダ内空間41の圧力は増加する
ので、開閉弁32、36は共に図面上方に回動して吸気
室排気口33は閉鎖され、排気室吸気口37は開口す
る。
【0028】そのため、第1の排出機構10の排気室1
8、第2の排出機構30の吸気室34、第1の排出機構
10と第2の排出機構30の連結管内にある不凝縮ガス
はシリンダ内空間41には導入されず、シリンダ内空間
41内に導入されていた不凝縮ガスは排気室吸気口3
7、排気室38、排気室排気口35より排気される。
【0029】一方、第1の排出機構10においてピスト
ン19が図面上方に移動し、シリンダ内空間21の容積
が減少してシリンダ内空間21の圧力が増加するときに
は、開閉弁12、16は共に図面上方に回動して吸気室
排気口13は閉鎖され、排気室吸気口17は開口するの
で、吸気室14の不凝縮ガスはシリンダ内空間21には
導入されず、シリンダ内空間21に導入されていた不凝
縮ガスは排気室吸気口17を通って排気室18内に入
る。
【0030】そして、第1の排出機構10のピストン1
9が図面上方に移動し、シリンダ内空間21から排気室
18に不凝縮ガスが押出されているときには、第2の排
出機構30のピストン39は図面下方に移動し、シリン
ダ内空間41の容積を増大してシリンダ内空間41の圧
力を下げるので、開閉弁32、36は共に図面下方に回
動して吸気室排気口33は開口し、排気室吸気口37は
閉鎖される。
【0031】そのため、外気が排気室排気口35、排気
室38、排気室吸気口37を通ってシリンダ内空間41
に導入されることはなく、シリンダ内空間41には第1
の排出機構10の排気室18、第2の排出機構30の吸
気室34、第1の排出機構10と第2の排出機構30の
連結管内にある不凝縮ガスが吸気室排気口33より導入
される。
【0032】したがって、モータ50を起動してピスト
ン19、39をシリンダ20、40内で往復動作させる
と共に、電磁開閉弁4を開弁することにより、不凝縮タ
ンク2内に溜まった不凝縮ガスを排気することができ
る。
【0033】符号60は抽気装置の制御器であり、不凝
縮タンク2に取り付けた圧力センサ6が所定の高圧、例
えば10kPa(設定値は可変)を検出するとモータ5
0を起動し、モータ50の起動後所定時間、例えば10
秒(設定値は可変)後に電磁開閉弁4を開弁し、圧力セ
ンサ6が所定の低圧、例えば4kPa(設定値は可変)
を検出すると電磁開閉弁4を閉弁し、その後モータ50
を停止するように制御するように構成されている。
【0034】なお、制御器60は、電磁開閉弁4の開弁
後所定時間、例えば2秒(設定値は可変)が経過したと
きに圧力センサ6が所定の高圧、例えば10kPaより
高い圧力を検出したときには、抽気装置に重大に異常、
例えばピストン19、39が動作していない、大気が
(多量に)漏れ込んでいる、などの異常事態が起こって
いると判断して警報手段61を動作させ、所定の警報、
例えばブザーの吹鳴、警報ランプの点滅などを行うと共
に、電磁開閉弁4を閉弁し、その後モータ50を停止
し、その後は圧力センサ6が検出する圧力が幾ら高くて
も抽気操作は行わないように構成されている。
【0035】また、制御器60は、圧力センサ6が10
kPaより低い圧力を検出していても、所定の時間内、
例えばモータ50の起動、電磁開閉弁4の開弁から10
分(可変)以内に圧力センサ6が所定の低圧、例えば圧
力4kPaを検出しないときには、抽気装置の能力が低
下していると判断して警報手段61を動作させ、所定の
警報、例えば注意喚起の表示を行い、抽気を継続するよ
うに構成されている。
【0036】また、所定の警報方法として、抽気操作は
一旦停止するものの、再度圧力センサ6が所定の圧力、
例えば10kPaを検出したときには抽気操作を再開す
るようにしても良い。
【0037】なお、抽気装置の気液分離器1は図示しな
い吸収液ポンプにより高温再生器などに搬送する吸収液
の一部をエジェクター1Aに注入し、そこで生じる負圧
を利用して吸収器などの気相部より不凝縮ガスを含むガ
スを引き込み、吸収液と、吸収液に溶解しない不凝縮ガ
スとに分離する装置であり、従来周知である。
【0038】したがって、図示しない高温再生器、低温
再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器、高温熱交換器、低温
熱交換器、また、それらを連結する配管部などが例えば
鉄やステンレス鋼によって形成され、前記したように冷
媒に水、吸収液にインヒビターを含む臭化リチウム水溶
液が用いられていると、運転中、吸収液は高温再生器に
おいて例えば160℃にも加熱され、装置を構成する金
属と反応して表面に防食皮膜を形成し、その反応時に水
素ガスが発生する。このようにして機内に発生する水素
ガスは、吸収式冷凍機における冷却温度範囲では凝縮す
ることがないし、吸収液への溶解度も極めて小さいた
め、吸収器などの非溶液部に滞留し次第にその濃度が高
まる。
【0039】しかし、吸収式冷凍機に本発明の抽気装置
が組み込まれていると、図示しない吸収液ポンプの運転
などにより吐出した吸収液の一部の高速移動により生じ
る負圧を動力として吸収式冷凍機本体100の気相部に
存在する冷媒蒸気、霧状吸収液、水素ガスなどのガス体
が気液分離器1に引き込まれ、吸収液と、吸収液に溶解
しない不凝縮ガスとに分離され、吸収液は気液分離器1
の底部側から吸収式冷凍機本体100に戻され、吸収液
から分離された不凝縮ガスは不凝縮タンク2に導入さ
れ、不凝縮タンク2内の圧力が所定の高圧、例えば10
kPaに達すると制御器60により真空ポンプ5が起動
され、所定時間後に電磁開閉弁4が開弁され、不凝縮タ
ンク2に溜まった不凝縮ガスの排出がなされる。
【0040】なお、電磁開閉弁4の開弁後所定時間、例
えば2秒が経過しても圧力センサ6が所定の高圧、例え
ば10kPaより高い圧力を検出したときには、制御装
置60は抽気装置に重大に異常、例えばピストン19、
39が動作していない、大気が多量に漏れ込んでいる、
などの異常事態が起こっていると判断し、警報装置61
を動作させる。
【0041】また、真空ポンプ5を所定時間、例えば1
0分間運転しても圧力センサ6が計測する圧力が所定の
低圧、例えば4kPaまで低下しないときにも、制御装
置60は真空ポンプ5の能力が低下していると判定し、
警報手段61を動作させる。
【0042】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨に沿って
各種の変形実施が可能である。
【0043】例えば、抽気装置の能力低下判断は、圧力
センサ6が検出する圧力の変化速度を標準値と比較して
行うようにしても良い。
【0044】
【発明の効果】本発明になる吸収式冷凍機の抽気装置に
よれば、吸収式冷凍機の内部で発生する水素ガスなどの
不凝縮ガスや、機内に漏れ込む大気成分などの不凝縮ガ
スを機外に確実に排出することができる。また、注油な
どの手間が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す説明図である。
【図2】一実施形態に用いたオイルレスポンプの説明図
である。
【図3】従来技術を示す説明図である。
【図4】他の従来技術を示す説明図である。
【符号の説明】
1 気液分離器 2 不凝縮タンク 3 パラジウム管 4 電磁開閉弁 5、5X 真空ポンプ 6 圧力センサ 7 抽気管 7A 放熱コイル 7Z 抽気管 8 気液分離ボックス 9 ドレン管 9A 開閉弁 10 第1の排出機構 11 吸気室吸気口 12 開閉弁 13 吸気室排気口 14 吸気室 15 排気室排気口 16 開閉弁 17 排気室吸気口 18 排気室 19 ピストン 20 シリンダ 21 シリンダ内空間 30 第2の排出機構 31 吸気室吸気口 32 開閉弁 33 吸気室排気口 34 吸気室 35 排気室排気口 36 開閉弁 37 排気室吸気口 38 排気室 39 ピストン 40 シリンダ 41 シリンダ内空間 50 モータ 51L、51R 駆動軸 52L、52R クランク 60 制御装置 61 警報手段 100 吸収式冷凍機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 志奥 栃木県足利市大月町1番地 三洋電機空調 株式会社内 (72)発明者 榎本 英一 栃木県足利市大月町1番地 三洋電機空調 株式会社内 (72)発明者 鎌田 泰司 栃木県足利市大月町1番地 三洋電機空調 株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸収式冷凍機の内部で発生した水素ガス
    などの不凝縮ガスを機外に排出する抽気装置において、
    気液分離器を介して吸収式冷凍機本体部と連通し、機内
    で発生した水素ガスなどの不凝縮ガスが導入される不凝
    縮タンクと、その不凝縮タンクに連通可能に設けられて
    不凝縮タンクに導入された不凝縮ガスを排出するオイル
    レスの真空ポンプとを備えたことを特徴とする抽気装
    置。
  2. 【請求項2】 オイルレスの真空ポンプが、吸気室吸気
    口と吸気室排気口とを備えた吸気室と、排気室吸気口と
    排気室排気口とを備えた排気室と、吸気室排気口部およ
    び排気室吸気口部から延設されて往復動作するピストン
    を備えたシリンダとを備え、吸気室排気口にはピストン
    の後退時若しくは前進時(若しくは以下の記述は、全て
    若しくは以下の記述が対応)に吸気室排気口を開放し、
    ピストンの前進時若しくは後退時に吸気室排気口を閉鎖
    する開閉弁が設けられ、排気室吸気口にはピストンの後
    退時若しくは前進時に吸気室排気口を閉鎖し、ピストン
    の前進時若しくは後退時に吸気室排気口を開放する開閉
    弁が設けられた第1の排出機構と、第1の排出機構の排
    気室排気口に吸気室吸気口が連通して設けられた第1の
    排出機構と同一機構の第2の排出機構とからなり、第1
    の排出機構と第2の排出機構のピストンが互いに逆向き
    に往復動作することを特徴とする請求項1記載の抽気装
    置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の抽気装置におい
    て、真空ポンプ起動時および/または運転中に真空ポン
    プより上流側の圧力の変化に基づいて真空ポンプの故障
    を含む劣化度合や配管部からのガスの漏れ込みを評価す
    ることを特徴とする抽気装置の評価方法。
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