JP2006214698A - 抽気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 注油の必要のないオイルレスタイプのポンプを使用した抽気装置において、全体の構成が従来装置より簡略化でき、且つ、水分がポンプに供給されないようにする。
【解決手段】 エジェクター１Ａのポンプ作用により、抽気管４Ａを介して吸収式冷凍機５０の吸収器５１から導入した水素ガスなどの不凝縮ガスを吸収液から分離する気液分離器１と、気液分離器１の気相部と開閉弁Ｖ１を介して連通し、気液分離器１で吸収液から分離された不凝縮ガスなどが流入する不凝縮タンク２と、不凝縮タンク２に開閉弁Ｖ２を介して連通し、不凝縮タンク２に流入した不凝縮ガスを排出するオイルレスの真空ポンプ３とを備えるようにした抽気装置。
【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する冷熱を発生させたり、暖房運転に供する温熱を発生させるための装置である。

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炭素鋼やステンレス鋼により形成され、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。

そのため、例えば図９に示したようにエジェクター１Ａを備えた気液分離器１を吸収式冷凍機５０に取り付け、吸収液がエジェクター１Ａに高速で流入する際に発生する負圧を利用したポンプ作用により、吸収器などの気相部にあるガスを抽気管４Ａを介して気液分離器１内に取り込み、気液分離器１で吸収液から分離した水素ガスなどの不凝縮ガスを抽気管４Ｂを介して不凝縮タンク２内に送り、不凝縮タンク２に設置してあるパラジウム管１１を３００〜５００℃程度に加熱して、不凝縮タンク２内に溜まった不凝縮ガスの内の水素ガスをパラジウム管１１の壁面を通過させて排出する技術がある（例えば、特許文献１の図３参照。）。

しかし、図９に示した抽気装置は、パラジウム管１１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１１を介して排出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。

また、図１０（Ａ）に示したように、不凝縮タンク２に開閉弁Ｖ２を介して真空ポンプ３Ｘを連結し、不凝縮タンク２に取り付けた圧力センサ５が所定の圧力を検出したときに、真空ポンプ３Ｘを起動して開閉弁Ｖ２を開弁し、不凝縮タンク２内に溜まっている不凝縮ガスを排出する技術もある（例えば、特許文献１の図４参照。）。

しかし、図１０（Ａ）に示した抽気装置は、オイルシールタイプの真空ポンプ３Ｘ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。また、開閉弁Ｖ２を閉弁して真空ポンプ３Ｘを停止するときには、開閉弁Ｖ５を開弁して吸気側を大気圧にしておかないと、開閉弁Ｖ２や配管部分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３Ｘのオイルが逆流する恐れがある、と云った問題点がある。

そのため、例えば図１０（Ｂ）に示したように、気液分離器１で分離し、不凝縮タンク２に集めて気液分離ボックス１２に導入した水素ガスなどの不凝縮ガスを、オイルレスの真空ポンプ３を用いて排気するようにした技術もある（例えば、特許文献１の図１参照。）。

しかし、オイルレスの真空ポンプ３は水分を嫌うため、図１０（Ｂ）に示した抽気装置においては不凝縮タンク２と気液分離ボックス１２とを連通する抽気管４Ｃに放熱コイル４Ｄを設け、不凝縮タンク２から気液分離ボックス１２に流入するガスが放熱コイル４Ｄで放熱し、冷媒蒸気である水蒸気を凝縮させ、開閉弁Ｖ６が介在するドレン管１３から排出するようにしていたので、構成が複雑になると云った問題点があった。
特開２００３−３３６９４２号公報

したがって、手間の掛からない、すなわち注油の必要のないオイルレスタイプのポンプを使用した抽気装置において、全体の構成が従来装置より簡略化でき、且つ、水分がポンプに供給され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。

本発明は、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、吸収式冷凍機と接続され、エジェクタポンプ作用により吸収式冷凍機から導入したガス中の水素ガスなどの不凝縮ガスを吸収液から分離する気液分離器と、その気液分離器の気相部と第１の開閉弁を介して連通し、気液分離器で吸収液から分離された不凝縮ガスが流入する不凝縮タンクと、その不凝縮タンクに第２の開閉弁を介して連通し、不凝縮タンクに流入し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ことを主要な特徴とする抽気装置である。

本発明によれば、装置構成を複雑にすることなく、吸収式冷凍機の内部で発生する水素ガスや、機外から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、注油は不要である。

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、吸収式冷凍機と接続され、エジェクタポンプ作用により吸収式冷凍機から導入したガス中の水素ガスなどの不凝縮ガスを吸収液から分離する気液分離器と、その気液分離器の気相部と第１の開閉弁を介して連通し、気液分離器で吸収液から分離された不凝縮ガスが流入する不凝縮タンクと、その不凝縮タンクに第２の開閉弁を介して連通し、不凝縮タンクに流入し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と共に、不凝縮タンクに大気と連通可能に開閉手段を備え、第２の開閉弁と真空ポンプとの間の管路に大気と連通可能に開閉手段を備えるようにした抽気装置。

以下、本発明の第１の実施例を図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、図１においても前記図９、図１０で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に示した本発明の第１の実施例の抽気装置においては、気液分離器１の気相部と不凝縮タンク２とを連通している抽気管４Ｂに開閉弁Ｖ１が設けられている。また、不凝縮タンク２とオイルレスタイプの真空ポンプ３とを連通している抽気管４Ｃには開閉弁Ｖ２が設けられている。

気液分離器１は、吸収式冷凍機５０を構成する吸収器５１から図示しない高温再生器などに吸収液ポンプ５２により搬送する吸収液の一部をエジェクター１Ａから容器本体部分に高速で噴出し、そこで生じる負圧を利用して吸収器５１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るが、その気相部には吸収液に吸収される冷媒の蒸気も存在する。

なお、真空ポンプ３としては、例えば前記特許文献１の図２に開示された機構を有するものなどが使用し得るが、ここではその詳細な説明は省略する。

制御器Ｃは、例えば図２に示したように、不凝縮タンク２に設置された圧力センサ５が所定の高圧、例えば１０ｋＰａ（設定値は可変）より高い圧力を検出すると、通常時開となっている開閉弁Ｖ１を閉弁すると同時に、真空ポンプ３を起動し、その所定時間後、例えば１分（設定値は可変）後に開閉弁Ｖ２を開弁し、真空ポンプ３の運転中に圧力センサ５が所定の低圧、例えば４ｋＰａ（設定値は可変）より低い圧力を検出すると開閉弁Ｖ２を閉弁し、その所定時間後、例えば１０秒後に真空ポンプ３の運転を停止すると同時に、開閉弁Ｖ１を開弁するように構成されている。

吸収式冷凍機５０においては、吸収器５１や、図示しない高温再生器、低温再生器、凝縮器、蒸発器、高温熱交換器、低温熱交換器、それらを連結する配管部などが例えば炭素鋼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、吸収式冷凍機５０の運転中、吸収液は高温再生器において例えば１６０℃と云う高温に加熱され、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。

このようにして吸収式冷凍機５０の機内に発生する水素ガスは、吸収式冷凍機５０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５１などの非溶液部に滞留し、次第にその濃度が高まる。

しかし、吸収式冷凍機５０に本発明の抽気装置が組み込まれていると、吸収液ポンプ５２の運転により吐出した吸収液の一部の高速噴出により生じる負圧を動力として吸収器５１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抽気管４Ａを介して気液分離器１に引き込まれ、気液分離器１内で吸収液と、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の底側から吸収器５１に戻され、吸収液から分離された不凝縮ガスは抽気管４Ｂを介して不凝縮タンク２に送られる。その際、気液分離器１内の吸収液から蒸発した冷媒蒸気、すなわち水蒸気も水素ガスなどの不凝縮ガスと共に抽気管４Ｂを介して不凝縮タンク２内に流入する。

そして、不凝縮タンク２内の圧力が上昇し、圧力センサ５が所定の高圧、例えば１０ｋＰａより高い圧力を検出すると、制御器Ｃにより抽気管４Ｂに介在する開閉弁Ｖ１が閉弁されて真空ポンプ３が起動され、抽気管４Ｃに介在する開閉弁Ｖ２が所定時間後に開弁されるので、不凝縮タンク２に溜まった水素ガスなどの不凝縮ガスの排出がなされるが、その排出時には開閉弁Ｖ１は閉弁されているので、不凝縮タンク２内が低圧になっても気液分離器１内で冷媒の水の蒸発が促進されることもないし、その冷媒蒸気（水蒸気）が不凝縮タンク２内に入ることもないので、多量の水蒸気が真空ポンプ３を通過することはない。

以下、本発明の第２の実施例を図３、図４に基づいて詳細に説明する。なお、理解を容易にするため、図３においても前記図面で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３に示した本発明の第２の実施例の抽気装置においては、前記図１に示した構造の抽気装置の不凝縮タンク２の底板部分に、開閉弁Ｖ３が介在する大気導入管６が接続されて、不凝縮タンク２内に大気が導入できるように構成されている。

そして、制御器Ｃは、例えば図４に示したように、圧力センサ５が所定の高圧、例えば１０ｋＰａより高い圧力を検出すると、通常時開となっている開閉弁Ｖ１を閉弁し、開閉弁Ｖ１の閉弁から所定時間後、例えば１０秒後から所定時間、例えば３分間だけ開閉弁Ｖ３を開弁し、さらに開閉弁Ｖ３の閉弁から所定時間後、例えば１０秒後に真空ポンプ３を起動し、その所定時間後、例えば１分後に開閉弁Ｖ２を開弁し、真空ポンプ３の運転中に圧力センサ５が所定の低圧、例えば４ｋＰａより低い圧力を検出すると開閉弁Ｖ２を閉弁し、その所定時間後、例えば１０秒後に真空ポンプ３の運転を停止し、さらにその所定時間後、例えば１０秒後に開閉弁Ｖ１を開弁するように構成されている。

上記構成の第２の実施例の抽気装置においては、開閉弁Ｖ３を開弁することにより、不凝縮タンク２は大気導入管６を介して大気開放となり、不凝縮タンク２内に大気が流入する。したがって、気液分離器１から冷媒蒸気（水蒸気）が不凝縮ガスと共に開閉弁Ｖ１の開弁時に抽気管４Ｂを介して不凝縮タンク２に流入して溜まっていても、開閉弁Ｖ３の開弁により大気が不凝縮タンク２内に流入し、不凝縮タンク２内にあった冷媒蒸気（水蒸気）は大気中に拡散するので、不凝縮タンク２内は大気と略同一状態になる。

そのため、真空ポンプ３を起動して不凝縮タンク２内に溜まった不凝縮ガスを排出する際には、不凝縮タンク２内の水分量は低下しており、多量の水分が真空ポンプ３を通過することはない。

以下、本発明の第３の実施例を図５、図６に基づいて詳細に説明する。なお、理解を容易にするため、図５においても前記図面で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５に示した本発明の第３の実施例の抽気装置においては、前記図１に示した構造の抽気装置の抽気管４Ｃの開閉弁Ｖ２と真空ポンプ３との間の底部分に、開閉弁Ｖ４が介在する大気導入管７が接続されて、真空ポンプ３の吸込み側に大気が導入できるように構成されている。

そして、制御器Ｃは、例えば図６に示したように、圧力センサ５が所定の高圧、例えば１０ｋＰａより高い圧力を検出すると、通常時開となっている開閉弁Ｖ１を閉弁すると同時に、真空ポンプ３を起動し、所定時間後、例えば1分後から開閉弁Ｖ２を開弁し、真空ポンプ３の運転中に圧力センサ５が所定の低圧、例えば４ｋＰａより低い圧力を検出すると開閉弁Ｖ２を閉弁し、その所定時間後、例えば１０秒後に真空ポンプ３の運転を停止すると同時に、開閉弁Ｖ４を所定時間、例えば１０秒だけ開弁し、開閉弁Ｖ４の閉弁と同時に開閉弁Ｖ１を開弁するように構成されている。

上記構成の第３の実施例の抽気装置においては、開閉弁Ｖ４を開弁することにより、真空ポンプ３の吸込み側は大気導入管７を介して大気開放となり、その部分は大気が流入して大気圧となる。したがって、真空ポンプ３内で凝縮した冷媒液（凝縮水）の上流側への流入が防止される。

以下、本発明の第２の実施例を図７、図８に基づいて詳細に説明する。なお、理解を容易にするため、図７においても前記図面で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７に示した本発明の第４の実施例の抽気装置においては、開閉弁Ｖ３が介在する大気導入管６と、開閉弁Ｖ４が介在する大気導入管７とが備えられている。

そして、制御器Ｃは、例えば図８に示したように、圧力センサ５が所定の高圧、例えば１０ｋＰａより高い圧力を検出すると、通常時開となっている開閉弁Ｖ１を閉弁し、開閉弁Ｖ１の閉弁から所定時間後、例えば１０秒後から所定時間、例えば３分間だけ開閉弁Ｖ３を開弁し、さらに開閉弁Ｖ３の閉弁から所定時間後、例えば１０秒後に真空ポンプ３を起動し、その所定時間後、例えば１分後に開閉弁Ｖ２を開弁し、真空ポンプ３の運転中に圧力センサ５が所定の低圧、例えば４ｋＰａより低い圧力を検出すると開閉弁Ｖ２を閉弁し、その所定時間後、例えば１０秒後に真空ポンプ３の運転を停止すると同時に、開閉弁Ｖ４を所定時間、例えば１０秒だけ開弁し、開閉弁Ｖ４の閉弁と同時に開閉弁Ｖ１を開弁するように構成されている。

したがって、上記構成の第４の実施例の抽気装置においても多量の水分が真空ポンプ３に供給されることはない。

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に示した第１の実施例の抽気装置においては、開閉弁Ｖ１の閉弁動作と真空ポンプ３の起動のタイミング、真空ポンプ３の運転停止と開閉弁Ｖ１の開弁動作のタイミングは、時間的に多少のずれがあっても構わない。

また、開閉弁Ｖ３が介在する大気導入管６が不凝縮タンク２に設けられた抽気装置においては、開閉弁Ｖ３の閉弁動作と同時に真空ポンプ３を起動するようにしても良いし、真空ポンプ３の運転停止と同時、あるいは真空ポンプ３の運転停止より多少早目に開閉弁Ｖ１を開弁するようにしても良い。

また、開閉弁Ｖ４が介在する大気導入管７が抽気管４Ｃに設けられた抽気装置においては、真空ポンプ３の運転停止の前に開閉弁Ｖ４を開弁しても良いし、開閉弁Ｖ４の閉弁動作の前に開閉弁Ｖ１を開弁するようにしても良い。

また、真空ポンプ３を所定時間、例えば１０分間運転しても圧力センサ５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などに警報を発することのできる警報手段を設けるようにしても良い。

以上、オイルレスの真空ポンプを備えた抽気装置として説明してきたが、十分な水分除去を行って抽気しているため、オイルを使用した一般的な真空ポンプを備えた抽気装置にも利用できることは云うまでもない。

実施例１の抽気装置の構成を示す説明図である。 実施例１の抽気装置の制御例を示す説明図である。 実施例２の抽気装置の構成を示す説明図である。 実施例２の抽気装置の制御例を示す説明図である。 実施例３の抽気装置の構成を示す説明図である。 実施例３の抽気装置の制御例を示す説明図である。 実施例４の抽気装置の構成を示す説明図である。 実施例４の抽気装置の制御例を示す説明図である。 従来技術を示す説明図である。 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
１Ａ エジェクター
２ 不凝縮タンク
３、３Ｘ 真空ポンプ
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 抽気管
５ 圧力センサ
６、７ 大気導入管
１１ パラジウム管
１２ 気液分離ボックス
１２ 開閉弁
１３ ドレン管
５０ 吸収式冷凍機
５１ 吸収器
５２ 吸収液ポンプ
Ｃ 制御装置
Ｖ１〜Ｖ６ 開閉弁

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、吸収式冷凍機と接続され、エジェクタポンプ作用により吸収式冷凍機から導入したガス中の水素ガスなどの不凝縮ガスを吸収液から分離する気液分離器と、その気液分離器の気相部と第１の開閉弁を介して連通し、気液分離器で吸収液から分離された不凝縮ガスが流入する不凝縮タンクと、その不凝縮タンクに第２の開閉弁を介して連通し、不凝縮タンクに流入した不凝縮ガスを排出する真空ポンプと、を備えたことを特徴とする抽気装置。
2. 不凝縮タンクに大気と連通可能に開閉手段が設けられたことを特徴とする請求項１記載の抽気装置。
3. 第２の開閉弁と真空ポンプとの間の管路に大気と連通可能に開閉手段が設けられたことを特徴とする請求項１または２記載の抽気装置。
4. 真空ポンプがオイルレスタイプの真空ポンプであることを特徴とする請求項１〜３何れかに記載の抽気装置。

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