JP2005172252A - 抽気装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 前記オイルレスポンプの水分を除去して、吸収式冷凍機の能力低下を防止した抽気装置を提供する。
【解決手段】 不凝縮タンク2と気液分離ボックス8とを接続する抽気管7の電磁開閉弁4A、4Bの下流側を分岐させて、端部が大気へと開放され、電磁開閉弁4Cを備える抽気管7Bを設ける。そして、圧力センサ6が所定の高圧を検出したら、真空ポンプ5を運転開始させ、所定時間t1が経過したら、電磁開閉弁4A、4Bを開弁させて抽気運転を行わせる。その後、圧力センサ6が所定の低圧を検出したら、電磁開閉弁4A、4Bを閉弁し、所定時間t2が経過したら、今度は、電磁開閉弁4Cを開弁して、前記真空ポンプ5内へ大気を循環させ、該真空ポンプ5内に残留する不凝縮ガスの水分を除去させる。
【選択図】 図1

Description

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。
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。
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。
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。
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。
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。
このため、例えば図7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。
しかし、図7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。
この点に鑑み、出願人は、真空ポンプとしてオイルレスの真空ポンプを使うことが提案されていた(例えば、特許文献1参照)。
特願2003−146238号
しかしながら、前記オイルレスポンプにおいては、そのポンプ内に水分(水滴)が残留すると、次のような不具合が考えられる。例えば、ポンプ内のベーン(弁)に付着した水滴によってシリンダ内の弁座にベーンが貼りついた状態となり、ベーンの動作不良が発生したり、前記シリンダ内に水分を含んだ状態で吸引(膨張)させると、水分の膨張容量がポンプの吸引容量よりも大きくなって、十分な吸引力が得られなくなる等の問題が発生し、前記吸収式冷凍機の能力が十分に発生できない状態になる可能性があった。
そこで、本発明は、係る課題を解決するために成されたものであり、前記オイルレスポンプの水分を除去して、吸収式冷凍機の能力低下を防止した抽気装置を提供することにある。
請求項1に記載の発明は、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、この真空ポンプの運転開始時および/または運転終了時には、該真空ポンプに残留する水分および/または該真空ポンプ内で凝縮する水分を除去する手段を備えたことを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のものにおいて、前記抽気装置は、前記真空ポンプの上流側へ、前記不凝縮ガスを放熱させて凝縮させる放熱コイルと、前記凝縮した不凝縮ガスの気液分離を行う気液分離器とが設けられていることを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載のものにおいて、前記水分を除去する手段は、前記真空ポンプの上流側へ、一方を前記不凝縮タンクへ電磁開閉弁を介して接続し、他方を電磁開閉弁を介して大気へ開放する分岐回路を設け、これら電磁開閉弁を制御して行う手段であること特徴とするものである。
請求項4に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載のものにおいて、前記水分を除去する手段は、前記真空ポンプの上流側へ、一方を前記不凝縮タンクへと接続し、他方を大気へと開放する三方弁を設け、この三方弁を制御して行う手段であることを特徴とするものである。
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、前記不凝縮ガス中に含まれる水分に影響されずに機外へ確実に排出することができる。
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述した図7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。
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4A〜4Cを備えた抽気管7は、一端が不凝縮タンク2へと接続され、他端が気液分離ボックス8へと接続され、放熱コイル7Aを前記気液分離ボックス8の側に備えている。前記電磁開閉弁4A、4Bは、前記抽気管7へ直列に設けられ、前記電磁開閉弁4Cは、この抽気管7から分岐し、端部が大気へと開放された分岐管7Bへ設けられている。
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。
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には不凝縮ガスだけが至る。
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。
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。
第2の排出機構30は、吸気室吸気口31、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。
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。
そして、第1の排出機構10のピストン19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。
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。
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。
そして、第1の排出機構10のピストン19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13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。
そのため、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37、排気室38、排気室排気口35より排気される。
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。
そして、第1の排出機構10のピストン19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。
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。
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。
次に、本発明の抽気装置の動作について説明する。
まず、図1に示す符号60は抽気装置の制御器であり、符号61は、警報手段である。
そして、図3のタイミングチャートに示す様に、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、制御器60からモータ50を起動し、モータ50が起動してから所定時間t1後に前記制御器60から電磁開閉弁4A、4Bを開弁し、不凝縮タンク2内の貯留された不凝縮ガスを大気へと排出させて抽気運転を行わせる。そして、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、制御器60から電磁開閉弁4A、4Bを閉弁し、所定時間t2が経過したら、今度は、制御器60から電磁開閉弁4Cを所定時間t3のあいだ開弁させて大気を、抽気管7Bから放熱コイル7A、気液分離器8を経由させて真空ポンプ5内へと吸引して排出し、前記真空ポンプ5内に残留した水分の除去を行う。モータ50は、前記電磁開閉弁4Cの閉弁と略同期して、或いは、前記電磁開閉弁4Cの閉弁より若干早く停止するように制御する。
これにより、前記不凝縮ガスに含まれ真空ポンプ5内に残留した水分を除去した状態で前記真空ポンプ5の運転を停止させることができ、前記水分による該真空ポンプ5の動作不良の発生を防ぐことができる。
さらには、図4のタイミングチャートに示す様に、上記図3のタイミングチャートで示した制御に加えて、真空ポンプ5の運転開始と略同期して前記電磁開閉弁4Cを所定時間t4開弁させる制御を行っても良い。ただし、該電磁開閉弁4Cは、前記電磁開閉弁4A、4Bの開弁前には、必ず閉弁させるものとしなければならない。つまり、前記所定時間t4は、上記所定時間t1未満の時間としなければならない。
このように、真空ポンプ5の運転開始と共に、一端、電磁開閉弁4Cを開弁させて、大気を真空ポンプ5内へ循環させ、その後、前記電磁開閉弁4Cを閉弁してから電磁開閉弁4A、4Bの開弁させ、不凝縮タンク2内に貯留されている不凝縮ガスの抽気運転を行わせることにより、前記真空ポンプ5内に残留する不凝縮ガスの水分を十分に除去した状態で前記抽気運転を開始できるため、この抽気運転の運転開始から前記真空ポンプ5の吸引能力を十分発揮させることができるようになる。
このような抽気装置としては、図5に示す抽気装置とすることも可能である。
この図5に示す抽気装置は、図1で示した電磁開閉弁4B、4Cを三方弁4Dへと置き換えたものである。なお、この三方弁4Dは、OFF状態では、気液分離ボックス8を介して真空ポンプ5と不凝縮タンク2とを連通する方向に設定され、ON状態では、気液分離ボックス8を介して真空ポンプ5の吸込側が大気へと連通される方向に設定されるものとなっている。
この動作について説明すると、図6に示すタイミングチャートを参照して、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、まず、制御器60から三方弁4DをOFF状態としたままでモータ50を起動し、該モータ50が起動してから所定時間t5後に前記制御器60から三方弁4DをON状態とさせるものとなっている。
これにより、上記図4のタイミングチャートと同様に、真空ポンプ5の運転開始と同時に、この真空ポンプ5内へ大気を循環させて、該真空ポンプ5内に残留した不凝縮ガスの水分を除去して抽気運転を開始することとなるため、この抽気運転の運転開始から前記真空ポンプ5の吸引能力を十分発揮させることができる。
そして、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4Aを閉弁し、所定時間t7が経過したら、制御器60から三方弁4DをOFF状態とさせ、さらに、所定時間t8後に前記真空ポンプ5を停止させるものとなっている。
これにより、上記図4のタイミングチャートと同様に、前記不凝縮ガスに含まれ真空ポンプ5内に残留した水分を除去して前記真空ポンプ5の運転を停止させることができる。
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。例えば、図1においては、抽気管7Bは電磁開閉弁4Bと真空ポンプ5との間のいずれに設けるものとしても良く、図5においては、電磁開閉弁4Aと真空ポンプ5との間のいずれの位置に設けるものとしても良い。
また、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。
水分を含む気体を吸引する回路において、オイルレスポンプを用いる場合に有効な手段である。
本発明の一実施形態を示す図である。 一実施形態に用いたオイルレスポンプの図である。 抽気運転の運転終了時に真空ポンプ内の水分を除去させる制御のタイミングチャートである。 抽気運転の運転開始時と運転終了時に真空ポンプ内の水分を除去させる制御のタイミングチャートである。 本発明の一実施形態を示す図である。 抽気運転の運転開始時と運転終了時に真空ポンプ内の水分を除去させる制御のタイミングチャートである。 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
4A〜4D 電磁開閉弁
4D 三方弁
5 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

Claims (4)

  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、この真空ポンプの運転開始時および/または運転終了時には、該真空ポンプに残留する水分および/または該真空ポンプ内で凝縮する水分を除去する手段を備えたことを特徴とする抽気装置。
  2. 前記抽気装置は、前記真空ポンプの上流側へ、前記不凝縮ガスを放熱させて凝縮させる放熱コイルと、前記凝縮した不凝縮ガスの気液分離を行う気液分離器とが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の抽気装置。
  3. 前記水分を除去する手段は、前記真空ポンプの上流側へ、一方を前記不凝縮タンクへ電磁開閉弁を介して接続し、他方を電磁開閉弁を介して大気へ開放する分岐回路を設け、これら電磁開閉弁を制御して行う手段であること特徴とする請求項1または請求項2に記載の抽気装置。
  4. 前記水分を除去する手段は、前記真空ポンプの上流側へ、一方を前記不凝縮タンクへと接続し、他方を大気へと開放する三方弁を設け、この三方弁を制御して行う手段であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の抽気装置。
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