JP2006038347A - 冷凍機 - Google Patents

Abstract

【課題】抽気タンク内の不凝縮ガスと冷媒ガスの混合ガスから、冷媒ガスを除去して冷凍機系内に戻すと共に、不凝縮ガスを冷媒の損耗量が少なく系外に放出できる抽気装置を具備する冷凍機を提供する。
【解決手段】凝縮器１３、蒸発器１１、圧縮機１２及びこれを駆動する電動機を具備し、冷熱源を発生させる蒸発器１１での圧力が大気圧以下になる冷媒を作動媒体として運転する冷凍機において、凝縮器１３に接続された第１の抽気タンク２１内の冷媒の分圧の高いガスを吸着材が充填された吸着タンク２５に導入し、該吸着材に冷媒を吸着させて不凝縮ガスの分圧が高くなったガスを大気に放出し、冷媒の吸着が飽和状態に近づいた時点で吸着材をペルチェ素子２６を有する冷却システムをヒートポンプとして作動させることで、吸着材を加熱再生し、発生した冷媒ガスを蒸発器１１に戻す。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷熱源を発生させる蒸発器での圧力が大気圧以下になる冷媒で構成される冷凍機に関し、特に系外から漏れ込んで凝縮器内に蓄積した空気の混在する冷媒ガスを凝縮器から抽気して抽気タンクに導入し、該抽気タンク内のガスから冷媒ガスを除去し、冷媒ガスの除去された不凝縮ガス（主に空気）を系外に放出し、除去した冷媒ガスを冷凍機の系内に戻す抽気装置に特徴を有する冷凍機に関するものである。

一般的な冷凍システムは冷媒が蒸発することによって冷熱源となる蒸発器、蒸発したガスを加圧する圧縮機、加圧されたガスの熱を系外に放出して液化する凝縮機、及び液化した冷媒を減圧して温度を下げ、冷熱源となる蒸発器に戻す絞り装置から構成される。蒸発器を初めシステム内での圧力が大気圧以下で運転する機器、配管が存在するため、多少なりとも空気が系内に漏れ込み、これが不凝縮ガスとして凝縮器内に蓄積する。凝縮器内の空気の分圧が高くなると冷媒が凝縮するための圧力（全圧）が高くなり、圧縮機の必要動力の増加、冷凍能力の低下、遠心式圧縮機の場合にはサーシングの原因になる。これを避けるためには凝縮器内に蓄積した空気を系外に放出し、凝縮器内の空気分圧が上昇することを避ける手段として抽気装置が設けられている。

図１は空調等の冷熱源の提供に利用される従来の抽気装置を具備する冷凍機のシステム構成を示す図である。図示するように、冷凍機は、蒸発器１０１、圧縮機１０２、凝縮器１０３、減圧装置（絞り装置）１０４で構成される冷凍システム部１００と、抽気タンク１１１、及び抽気圧縮機１１２、フロート弁１１３、及びドライヤー１１４で構成される抽気システム部１１０からなる。

冷凍システム部１００では、蒸発器１０１で冷媒が蒸発、圧縮機１０２で加圧圧縮、凝縮器１０３で凝縮、及び減圧装置１０４で減圧を繰返す冷凍サイクルを構成し、冷熱源を供給する。一方凝縮器１０３内に開口された抽気管Ｌ１は電磁弁ＳＶ１を介して抽気タンク１１１に連結され、該凝縮器１０３内の不凝縮ガスが混在する冷媒ガスを抽気タンク１１１内に導入する。抽気タンク１１１内には凝縮器１０３からの配管Ｌ２及び絞り弁Ｖ１を通して導入される冷媒液を一方の熱交換媒体とする熱交換器１１１ａが内蔵されている。該熱交換器１１１ａで絞り弁Ｖ１にて減圧、低温化した冷媒と不凝縮ガスの混在する凝縮器１０３からのガスとの間で熱交換が行なわれ、冷媒ガスは凝縮して抽気タンク１１１内に蓄積する。

抽気タンク１１１内で凝縮した冷媒液の液面レベルが上昇すればフロート弁１１３が作動し、ドライヤー１１４を介して該冷媒液は蒸発器１０１に戻る。ドライヤー１１４は冷媒中に混入する水分を吸着するためのもので、大気と一緒に系内に漏洩した水蒸気を除去する手段として設けてある。空気等の不凝縮ガスは抽気タンク１１１内に残留し、時間の経過と共に抽気タンク１１１内の分圧は徐々に高くなる。凝縮器１０３と抽気タンク１１１内の差圧ΔＰが所定の値ΔＰ１に達すると、制御手段（図示せず）が抽気タンク１１１内の分圧が高くなって抽気能力が無くなったと判断し、電磁弁ＳＶ１を閉じて抽気を停止し、電磁弁ＳＶ２を開にして抽気圧縮機１１２を作動させ、抽気タンク１１１内の不凝縮ガスの大気への放出を開始する。差圧ΔＰが所定の値ΔＰ２にて達した時点で抽気圧縮機１１２は停止し、電磁弁ＳＶ１を開にして通常の抽気モードに戻る。

上記従来の抽気システム部１１０では、凝縮器１０３からの不凝縮ガスの混在する冷媒を液化することによって不凝縮ガスと冷媒に分離する機能を持たせた抽気タンク１１１内の熱交換器１１１ａの低温側の冷媒温度が、冷凍システム部１００のサイクル、即ち蒸発器１０１の温度によって制限され、抽気タンク１１１内の冷媒の分圧を十分下げることができなかった。従って、不凝縮ガスを大気に放出するにあたり、冷媒も同様に排出することになり、冷媒の損耗量も多かった。また、冷媒を放出することは温暖化ガスの放出であり、極力避けなければならない。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、抽気タンク内の不凝縮ガスと冷媒ガスの混合ガスから、冷媒ガスを除去して冷凍機系内に戻すと共に、不凝縮ガスを冷媒の損耗量が少なく系外に放出できる抽気装置を具備する冷凍機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、凝縮器、蒸発器、圧縮機及びこれを駆動する電動機を具備し、冷熱源を発生させる前記蒸発器での圧力が大気圧以下になる冷媒を作動媒体として運転する冷凍機において、前記凝縮器に接続された第１の抽気タンク内の冷媒の分圧の高いガスを吸着材が充填された吸着タンクに導入し、該吸着材に冷媒を吸着させて不凝縮ガス分圧が高くなったガスを大気に放出し、冷媒の吸着が飽和状態に近づいた時点で前記吸着材を加熱手段で加熱再生し、発生した冷媒ガスを前記蒸発器に戻すように構成したことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の冷凍機において、前記吸着材を加熱再生する加熱手段が、ペルチェ素子を利用した冷却システムの放熱フィンであり、該冷却システムの放熱フィンを前記吸着タンク内に配置すると共に、冷却フィンを外気に配置し、該冷却システムを外気を熱源とするヒートポンプとし、前記放熱フィンで発生する熱で前記吸着材を加熱再生するように構成したことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の冷凍機において、前記ペルチェ素子は可逆性の素子であり、前記吸着タンク内に前記第１の抽気タンク内のガスを導入し、該ガス中冷媒を前記吸着材へ吸着させている間は前記冷却システムで前記吸着材を冷却することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、凝縮器、蒸発器、圧縮機及びこれを駆動する電動機を具備し、冷熱源を発生させる前記蒸発器での圧力が大気圧以下になる冷媒を作動媒体として運転する冷凍機において、前記凝縮器に接続された抽気タンク内のガスの冷媒分圧を下げる手段として冷凍機自体が発生する冷熱源を利用する第１の抽気タンクの他に、より低温が得られる補助冷熱源を設け、これから得られる低熱源を前記第１の抽気タンクに連通する第２の抽気タンク内に導入し、該第２の抽気タンク内の冷媒を凝縮させて不凝縮ガス中の冷媒分圧を下げ、該第２の抽気タンク内のガスを吸着材が充填された吸着材タンクに導入し、該吸着材に冷媒を吸着させて不凝縮ガス分圧が高くなったガスを大気に放出し、冷媒の吸着が飽和状態に近づいた時点で前記吸着材を加熱手段で加熱再生し、発生した冷媒ガスを前記蒸発器に戻すように構成したことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の冷凍機において、前記第２の抽気タンク内の冷媒分圧を下げる手段として設ける補助冷熱源がペルチェ素子を利用した冷却ユニットであり、該冷却ユニットの放熱装置は空冷用の冷却フィンを設けて直接大気中に放熱するように構成したことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の冷凍機において、前記補助冷熱源であるペルチェ素子を利用した冷却ユニットの放熱装置は冷凍機自体が発する冷熱源に放熱するように構成することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項４乃至６のいずれか１項に記載の冷凍機において、前記吸着材タンクの吸着材を加熱再生する加熱手段が、ペルチェ素子を利用した冷却システムの放熱フィンであり、該冷却システムの放熱フィンを前記吸着タンク内に配置すると共に、冷却フィンを外気に配置し、該冷却システムを外気を熱源とするヒートポンプとし、前記放熱フィンで発生する熱で前記吸着材を加熱再生するように構成したことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の冷凍機において、前記吸着タンク内に前記第２の抽気タンク内のガスを導入し、該ガス中冷媒を前記吸着材へ吸着させている間は前記冷却システムで前記吸着材を冷却するように構成したことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、凝縮器に接続された第１の抽気タンク内の冷媒の分圧の高いガスを吸着材が充填された吸着タンクに導入し、該吸着材に冷媒を吸着させて不凝縮ガス（主に空気）分圧が高くなったガスを大気に放出するので、冷媒ガスを除去した不凝縮ガスを大気に放出できる。また、冷媒ガスの吸着が飽和状態に近づいた時点で吸着材を加熱手段で加熱再生し、発生した冷媒ガスを蒸発器に戻すので、冷媒の損耗は殆どない。また、温暖化ガスである冷媒の放出量を削減できるので、地球環境にやさしい冷凍機を提供できる。

請求項２に記載の発明によれば、ペルチェ素子を利用した冷却システムの放熱フィンを吸着タンク内に配置すると共に、冷却フィンを外気に配置し、該冷却システムを外気を熱源とするヒートポンプとし、放熱フィンで発生する熱で吸着材を加熱再生するので、吸着材の加熱再生が極めて容易にできる。

請求項３に記載の発明によれば、ペルチェ素子は可逆性の素子であり、吸着タンク内に第１の抽気タンク内のガスを導入し、該ガス中冷媒を吸着材へ吸着させている間は冷却システムとして作動させ吸着材を冷却するので、吸着材の冷媒ガス吸着能力を長期にわたって維持できる。

請求項４に記載の発明によれば、凝縮器に接続された抽気タンク内の冷媒の分圧を下げる手段として冷凍機自体が発生する冷熱源を利用する第１の抽気タンクに連通する第２の抽気タンクを設け、該第２の抽気タンクに補助冷熱源を導入するので、抽気タンク内の不凝縮ガス中の冷媒の分圧を２段階に分けて十分に下げることができる。また、第２の抽気タンク内の冷媒ガスと不凝縮ガスの混在するガスを吸着材タンクに導入し、該吸着材に冷媒を吸着させて不凝縮ガス分圧が高くなったガスを大気に放出するので、冷媒ガスを除去した不凝縮ガスを大気に放出できる。また、冷媒の吸着が飽和状態に近づいた時点で吸着材を加熱手段で加熱再生し、発生した冷媒ガスを蒸発器に戻すので、冷媒の損耗は殆どない。また、温暖化ガスである冷媒の放出量を大幅に削減できるので、地球環境にやさしい冷凍機を提供できる。

請求項５に記載の発明によれば、第２の抽気タンク内の冷媒分圧を下げる補助冷熱源がペルチェ素子を利用した冷却ユニットであり、該冷却ユニットの放熱装置は空冷用の冷却フィンを設け直接大気中に放熱するように構成したので、上記請求項４に記載発明の効果に加え、第２の抽気タンク内を容易に低温にすることが可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、補助冷熱源であるペルチェ素子を利用した冷却ユニットの放熱装置は冷凍機自体が発する冷熱源に放熱するので、上記請求項４に記載の発明の効果に加え、第２の抽気タンク内を容易により低温にすることが可能となる。

請求項７に記載の発明によれば、吸着材タンクの吸着材を加熱再生する加熱手段が、ペルチェ素子を利用した冷却システムの放熱フィンであり、該冷却システムの放熱フィンを吸着タンク内に配置すると共に、冷却フィンを外気に配置し、該冷却システムを外気を熱源とするヒートポンプとし作動させる放熱フィンで発生する熱で前記吸着材を加熱再生するので、吸着材の加熱再生が極めて容易にできる。

請求項８に記載の発明によれば、吸着タンク内に第２の抽気タンク内のガスを導入し、該ガス中冷媒を吸着材へ吸着させている間は冷却システムで吸着材を冷却するので、吸着材の冷媒ガス吸着能力を長期にわたって維持することができる。

以下、本発明の実施の形態例を図面に基いて説明する。

図２は本発明に係る冷凍機のシステム構成を示す図である。図示するように、冷凍機は蒸発器１１、圧縮機１２及びこれを駆動する電動機（図示せず）、凝縮器１３、減圧装置（絞り装置）１４で構成される冷凍システム部１０と、第１の抽気タンク２１、フロート弁２２、ドライヤー２３、抽気圧縮機２４、及び吸着タンク２５等で構成される抽気システム部２０からなる。吸着タンク２５にペルチェ素子２６が配置され、該ペルチェ素子２６は吸着タンク２５内に配置された放熱フィン２７で構成される放熱源と冷却フィン２８で構成される冷熱源と密着連結されいる。

冷凍システム部１０では、蒸発器１１で冷媒の蒸発、圧縮機１２で冷媒ガス（蒸気）の加圧圧縮、凝縮器１３で冷媒ガスの凝縮、及び減圧装置１４で減圧を繰返す冷凍サイクルを構成し、冷熱源を供給する。一方凝縮器１３内に開口された抽気管Ｌ１は電磁弁ＳＶ１を介して第１の抽気タンク２１に連結され、該凝縮器１３内の不凝縮ガスが混在する冷媒ガスを第１の抽気タンク２１内に導入する。第１の抽気タンク２１内には凝縮器１３からの冷媒液を一方の熱交換媒体とする熱交換器２１ａが内蔵されている。該熱交換器２１ａと配管Ｌ２を通り絞り弁Ｖ１にて減圧、低温化した冷媒と抽気管Ｌ１で導入された不凝縮ガスの混在する凝縮器１３からのガスとの間で熱交換が行なわれ、冷媒ガスは凝縮して第１の抽気タンク２１内に蓄積すると共に、熱交換器２１ａからのガスは配管Ｌ２を通して蒸発器１１に流入する。第１の抽気タンク２１内の冷媒液の液面レベルが上昇すればフロート弁２２が作動し、ドライヤー２３を介して冷媒液は蒸発器１１に戻る。

空気等の不凝縮ガスは第１の抽気タンク２１内に残留し、時間の経過と共に抽気タンク２１内の分圧は徐々に高くなる。凝縮器１３と第１の抽気タンク２１内の差圧ΔＰｃが所定の値ΔＰ１に達すると（ΔＰｃ＜ΔＰ１）、制御手段（図示せず）は第１の抽気タンク２１内の分圧が高くなって抽気能力が無くなったと判断し、電磁弁ＳＶ１を閉じて抽気を停止し、電磁弁ＳＶ２を開にして抽気圧縮機２４を作動させ、第１の抽気タンク２１内のガス（不凝縮ガスと冷媒ガスの混在するガス）が連通管Ｌ３、電磁弁ＳＶ２、逆止弁２９を通って吸着タンク２５に導入される。第１の抽気タンク２１にて凝縮しなかった冷媒ガスは吸着タンク２５内に充填されている吸着材（主に活性炭）に吸着され、捕獲される。

この冷媒ガスの吸着工程では、吸着タンクと蒸発器１１を連結する配管Ｌ４は電磁弁ＳＶ４によって遮断され、不凝縮ガスが蒸発器１１に戻ることはない。電磁弁ＳＶ３は開の状態にあり、吸着タンク内の圧力が大気圧以上であれば吸着タンク２５内で吸着材に吸着されない不凝縮ガス（主に空気）Ｇ１は逆止弁３０を通って大気に放出される。この吸着タンク２５での吸着工程は従来の第１の抽気タンク２１の抽気とは独立に作動する構成となっており、吸着材の冷媒吸着能力が低下するまで継続する。

一方、吸着材の吸着能力低下は抽気圧縮機２４の作動回数で判断することができ、所定の動作回数に達した段階で吸着材の加熱再生工程に入る。この加熱再生工程では電磁弁ＳＶを閉、ＳＶ４を開にして吸着タンク２５内の圧力を蒸発器１１内の圧力まで減圧して吸着材から冷媒を放出させ、蒸発器１１に冷媒を戻すことができる。ここで吸着タンク２５内には吸着材と共にペルチェ素子２６で構成する冷却システムの放熱フィン２７が内蔵されており、吸着タンク２５外に設けた冷却フィン２８で大気の熱を汲み上げ、放熱フィン２７で吸着タンク２５内に熱を放出するヒートポンプとして作動させれば吸着材は加熱され、冷媒の放出を加速することができる。

吸着材の加熱量を制御するためには、吸着タンク２５内に設けた温度センサ−３１で吸着タンク２５内の温度を検知し、吸着材が所定温度以上に加熱されないように、ペルチェ素子２６に供給される直流電源からの電流を制御する。加熱再生の完了は吸着タンク２５内と蒸発器１１内の差圧ΔＰｅが所定の値に達した時点で判断し、ペルチェ素子２６で構成する冷却システムのヒートポンプとしての動作の停止し、電磁弁ＳＶ３を開、電磁弁ＳＶ４を閉にして吸着材で冷媒を吸着する吸着工程に戻る。

また、冷却システムのペルチェ素子２６に可逆性の素子を適用すれば、ペルチェ素子に供給する電流を逆にすることにより熱の移動を逆転させて吸着タンク２５内を冷却することが可能となり、吸着材が冷媒を吸着することによって発生する吸着熱を除去して吸着材の冷媒ガス吸着能力を長く維持させることが可能となる。

上記のように、凝縮器１３の冷媒の混在する不凝縮ガスを第１の抽気タンク２１内に抽気し、該第１の抽気タンク２１内に内蔵している熱交換器２１ａに凝縮器１３から減圧、低温化した媒体を導入し、第１の抽気タンク２１内の冷媒の混在する不凝縮ガスと熱交換させることにより、冷媒ガスを凝縮して抽気タンク２１内に不凝縮ガスを蓄積する従来の抽気システムに、冷媒のみを吸着する吸着材を充填した吸着タンク２５を設置し、該吸着タンク２５に従来大気に放出していた第１の抽気タンク２１内の冷媒の混在する不凝縮ガスを導入して、冷媒を吸着材で吸着捕獲した後に、不凝縮ガスを大気に放出するように抽気システム部２０を構成したので、冷凍機の冷媒の損耗量を極端に削減できる冷凍機を実現できた。

図３は本発明に係る冷凍機のシステム構成を示す図である。図３において、図２と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。図示するように、本冷凍機はその冷凍システム部１０の構成が図２の冷凍機の冷凍システム部と同一であるが、抽気システム部２０の構成が異なる。即ち、第１の抽気タンク２１に連通管Ｌ５、戻り管Ｌ６を介して接続された第２の抽気タンク３２が設けられ、該第２の抽気タンク３２に連通管Ｌ３、電磁弁ＳＶ２、逆止弁２９を介して吸着タンク２５が接続されている。また、第２の抽気タンク３２にペルチェ素子３３が配置され、該ペルチェ素子３３は第２の抽気タンク３２内に配置された冷却フィン３４で構成される冷熱源（ヒートシンク）と同様に放熱フィン３５で構成される放熱源と密着連結されいる。

上記のように、本冷凍機における抽気システム部２０は、図１に示す従来の冷凍機の抽気システム部に第２の抽気タンク３２を追加設置し、補助冷熱源となるペルチェ素子３３による冷却システムを第２の抽気タンク３２に導入し、先ず熱分離法による不凝縮ガスの冷媒分圧を下げ、更に図２に示すような吸着タンク２５とペルチェ素子２６を具備する加熱・冷却システムとからなる吸着／再生システムに第２の抽気タンク３２内の冷媒の混在する不凝縮ガスを導入して冷媒を吸着捕獲し、残った不凝縮ガスを大気に放出することにより、冷凍機から放出される冷媒量を削減している。以下、詳細に説明する。

第２の抽気タンク３２には、第１の抽気タンク２１から連通管Ｌ３を介して不凝縮ガスの混在する冷媒ガスが導入され、冷却温度が高いために第１の抽気タンク２１にて凝縮しなかった冷媒ガスはペルチェ素子３３でより低温になっている冷熱源にて凝縮し、凝縮液は戻り管Ｌ６を介して第１の抽気タンク内の凝縮液に合流し、従来のシステムと同様、フロート弁２２に制御され蒸発器１１に戻るシステムとなっている。ペルチェ素子３３は第２の抽気タンク３２内の冷却フィン３４で構成する冷熱源（ヒートシンク）と同様に放熱フィン３５で構成される放熱源と密着連結され、ヒートシンクで吸収した熱はペルチェ素子３３に駆動された放熱フィン３５に運ばれ、ここで大気に放出される。

大気への熱の放出は実施例のように自然対流でも可能であり、更に図示しない冷却用のファンを設ければ冷却能力が上昇し、より低温が得られる。当然ペルチェ素子を駆動するには図示しない直流電源が必要であり、電源とペルチェ素子３３は図示しない温度制御ユニットで制御され、第２の抽気タンク３２内に設けた温度センサ３６ーの検出温度が所定の温度値になるように冷熱源の容量を変えることができる。

凝縮器１３と第２の抽気タンクの差圧ΔＰｃで制御する抽気工程は従来システムと同様に作動する。即ち、差圧ΔＰｃが所定の値ΔＰ１に達して第２の抽気タンク３２内の不凝縮ガスの分圧が高くなった時点で電磁弁ＳＶ１を閉じ、電磁弁ＳＶ２を開にして抽気圧縮機２４が作動し、第２の抽気タンク３２内の不凝縮ガスの放出を開始して差圧ΔＰｃが所定の値ΔＰ２に達して停止する。この間冷媒の混在する不凝縮ガスは逆止弁２９を介して吸着材を内臓する吸着タンク２５内に導入され、冷媒は吸着材に吸着捕獲される。この吸着工程では吸着タンク２５と蒸発器１１を連結する配管Ｌ４は電磁弁ＳＶ４によって遮断され、不凝縮ガスが蒸発器１１に戻ることはない。

電磁弁ＳＶ３が開の状態にあり、吸着タンク２５内の圧力が大気圧以上になれば吸着タンク２５内で吸着されない不凝縮ガス（主に空気）は逆止弁３０を介して大気に放出される。この吸着システムは従来の抽気システムと独立に作動する構成になっており、吸着材の冷媒を吸着する能力が低下するまで継続する。一方吸着材の冷媒吸着能力の低下は抽気圧縮機２４の作動回数で判断することができ、所定の動作回数に達した段階で吸着材の再生工程に入る。再生工程では電磁弁ＳＶを閉、ＳＶ４を開にして吸着タンク２５内の圧力を蒸発器１１内の圧力まで減圧して吸着材から冷媒を放出させ、蒸発器１１に冷媒を戻すことができる。

ここで吸着タンク２５内には吸着材と共にペルチェ素子２６で構成する冷却システムの放熱フィン２７が内蔵されており、該吸着タンク２５外に設けた冷却フィン２８で大気の熱を汲み上げ、放熱フィン２７で吸着タンク２５内に熱を放出するヒートポンプとして作動させれば吸着材は加熱され、冷媒の放出を加速することができる。加熱量を制御するためには吸着タンク２５内に設けた温度センサー３１で吸着タンク２５内の温度を検出し、所定の温度以上に加熱されないようペルチェ素子２６に供給される直流電源からの電流を図示しない制御手段で制御する。再生完了は吸着タンク２５内と蒸発器１１内の差圧ΔＰｅが所定の値に達した時点で判断して冷却システムのヒートポンプとしての動作を停止し、電磁弁ＳＶ３を開、電磁弁ＳＶ４を閉にして吸着工程に戻る。

また、ペルチェ素子２６による冷却システムに可逆性の素子を適用すれば、ペルチェ素子に供給する電流を逆にすることにより熱の移動を逆転させて吸着タンク２５内を冷却することが可能となり、吸着材が冷媒を吸着することによって発生する吸着熱を除去して、吸着材の冷媒ガス吸着能力を長く維持させることが可能となる。

上記のように、凝縮器１３の冷媒の混在する不凝縮ガスを第１の抽気タンク２１内に抽気し、抽気タンク２１内に内蔵している熱交換器２１ａに凝縮器１３から減圧、低温化した媒体を導入し、第１の抽気タンク２１内の冷媒の混在する不凝縮ガスと熱交換させることにより、冷媒の分圧を下げ、冷媒ガスを凝縮して抽気タンク２１内に不凝縮ガスを蓄積する従来の抽気システムに、第２の抽気タンク３２を追加設置し、補助冷熱源となるペルチェ素子３３による冷却システムを第２の抽気タンク３２を設け、先ず熱分離法による不凝縮ガスの冷媒分圧を下げ、更に冷媒のみを吸着する吸着材を充填した吸着タンク２５を設置し、該吸着タンク２５に第２の抽気タンク３２内の冷媒の混在する不凝縮ガスを導入して、冷媒を吸着材で吸着捕獲した後に不凝縮ガスを大気に放出するように、抽気システム部２０を構成したので、冷凍機の冷媒の損耗量を極限まで削減できる冷凍機を実現できた。

図４は本発明に係る冷凍機の抽気システム部２０の他の構成例を示すである。図４はペルチェ素子２６の冷却能力を向上させるための手段として放熱フィン３５で構成される放熱源の温度を下げるように構成したものである。図４において、図３と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。図示するようにペルチェ素子３３に密着連結する放熱フィン３５を容器３７内に収納している。該容器３７内に凝縮器１３から配管Ｌ２及び絞り弁Ｖ１を通って減圧、低温化され、第１の抽気タンク２１内の熱交換器２１ａ（図３参照）に導入される冷媒を配管Ｌ７を介して分岐して導入する。この導入された冷媒は放熱フィン３５に散布するようになっている。冷却能力は冷却フィン３４で構成される冷熱源と放熱フィン３５で構成される放熱源の温度差が小さい程増大するので、放熱源の温度を下げることは冷却能力の増大と共に、冷却温度も同時に低下し、第２の抽気タンク３２の冷媒の更なる分圧の低下となる。なお、放熱フィン３５に散布された冷媒は配管Ｌ８を通って蒸発器１１（図３参照）に流入するするようになっている。

図３の場合と同様、空気等の不凝縮ガスは第１の抽気タンク２１内に残留し、時間の経過と共に抽気タンク２１内の分圧は徐々に高くなる。凝縮器１３と第２の抽気タンク３２内の差圧ΔＰが所定の値ΔＰ１に達すると抽気タンク２１内の分圧が高くなって抽気能力が無くなったと判断し、電磁弁ＳＶ１を閉じて抽気を停止し、電磁弁ＳＶ２を開にして抽気圧縮機２４を作動させ、第２の抽気タンク３２内の冷媒が混在する不凝縮ガスを吸着タンク２５に導き、吸着タンク２５で上記と同様、吸着工程に入る。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

従来の冷凍機のシステム構成を示す図である。 本発明に係る冷凍機のシステム構成を示す図である。（実施例１） 本発明に係る冷凍機のシステム構成を示す図である。（実施例２） 本発明に係る冷凍機の抽気システムの一部構成を示す図である。（実施例３）

符号の説明

１０ 冷凍システム部
１１ 蒸発器
１２ 圧縮機
１３ 凝縮器
１４ 減圧装置（絞り装置）
２０ 抽気システム部
２１ 第１の抽気タンク
２２ フロート弁
２３ ドライヤー
２４ 抽気圧縮機
２５ 吸着タンク
２６ ペルチェ素子
２７ 放熱フィン
２８ 冷却フィン
２９ 逆止弁
３０ 逆止弁
３１ 温度センサー
３２ 第２の抽気タンク
３３ ペルチェ素子
３４ 冷却フィン
３５ 放熱フィン
３６ 温度センサー
３７ 容器
ＳＶ１ 電磁弁
ＳＶ２ 電磁弁
ＳＶ３ 電磁弁
ＳＶ４ 電磁弁

Claims (8)

1. 凝縮器、蒸発器、圧縮機及びこれを駆動する電動機を具備し、冷熱源を発生させる前記蒸発器での圧力が大気圧以下になる冷媒を作動媒体として運転する冷凍機において、
   前記凝縮器に接続された第１の抽気タンク内の冷媒の分圧の高いガスを吸着材が充填された吸着タンクに導入し、該吸着材に冷媒を吸着させて不凝縮ガス分圧が高くなったガスを大気に放出し、冷媒の吸着が飽和状態に近づいた時点で前記吸着材を加熱手段で加熱再生し、発生した冷媒ガスを前記蒸発器に戻すように構成したことを特徴とする冷凍機。
2. 請求項１に記載の冷凍機において、
   前記吸着材を加熱再生する加熱手段が、ペルチェ素子を利用した冷却システムの放熱フィンであり、該冷却システムの放熱フィンを前記吸着タンク内に配置すると共に、冷却フィンを外気に配置し、該冷却システムを外気を熱源とするヒートポンプとし、前記放熱フィンで発生する熱で前記吸着材を加熱再生するように構成したことを特徴とする冷凍機。
3. 請求項２に記載の冷凍機において、
   前記ペルチェ素子は可逆性の素子であり、前記吸着タンク内に前記第１の抽気タンク内のガスを導入し、該ガス中冷媒を前記吸着材へ吸着させている間は前記冷却システムで前記吸着材を冷却することを特徴とする冷凍機。
4. 凝縮器、蒸発器、圧縮機及びこれを駆動する電動機を具備し、冷熱源を発生させる前記蒸発器での圧力が大気圧以下になる冷媒を作動媒体として運転する冷凍機において、
   前記凝縮器に接続された抽気タンク内のガスの冷媒分圧を下げる手段として冷凍機自体が発生する冷熱源を利用する第１の抽気タンクの他に、より低温が得られる補助冷熱源を設け、これから得られる低熱源を前記第１の抽気タンクに連通する第２の抽気タンク内に導入し、該第２の抽気タンク内の冷媒を凝縮させて不凝縮ガス中の冷媒分圧を下げ、該第２の抽気タンク内のガスを吸着材が充填された吸着材タンクに導入し、該吸着材に冷媒を吸着させて不凝縮ガス分圧が高くなったガスを大気に放出し、冷媒の吸着が飽和状態に近づいた時点で前記吸着材を加熱手段で加熱再生し、発生した冷媒を前記蒸発器に戻すように構成したことを特徴とする冷凍機。
5. 請求項４に記載の冷凍機において、
   前記第２の抽気タンク内の冷媒分圧を下げる手段として設ける補助冷熱源がペルチェ素子を利用した冷却ユニットであり、該冷却ユニットの放熱装置は空冷用の冷却フィンを設けて直接大気中に放熱するように構成したことを特徴とする冷凍機。
6. 請求項４に記載の冷凍機において、
   前記補助冷熱源であるペルチェ素子を利用した冷却ユニットの放熱装置は冷凍機自体が発する冷熱源に放熱するように構成することを特徴とする冷凍機。
7. 請求項４乃至６のいずれか１項に記載の冷凍機において、
   前記吸着材タンクの吸着材を加熱再生する加熱手段が、ペルチェ素子を利用した冷却システムの放熱フィンであり、該冷却システムの放熱フィンを前記吸着タンク内に配置すると共に、冷却フィンを外気に配置し、該冷却システムを外気を熱源とするヒートポンプとし、前記放熱フィンで発生する熱で前記吸着材を加熱再生するように構成したことを特徴とする冷凍機。
8. 請求項７に記載の冷凍機において、
   前記吸着タンク内に前記第２の抽気タンク内のガスを導入し、該ガス中冷媒を前記吸着材へ吸着させている間は前記冷却システムで前記吸着材を冷却するように構成したことを特徴とする冷凍機。
   

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