JP2005172252A

JP2005172252A - 抽気装置

Info

Publication number: JP2005172252A
Application number: JP2003408446A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Yanagida; 信一郎柳田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-12-08
Filing date: 2003-12-08
Publication date: 2005-06-30
Also published as: CN1287123C; KR20050055594A; KR100645406B1; CN1626997A

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

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。
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。
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。
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。