JP2008128535A - 圧縮式冷凍機の抽気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放出不凝縮ガスに同伴する冷媒蒸気を極力避けながら不凝縮ガスを系外に放出でき、同時に抽気装置の簡略化が図れる圧縮式冷凍機の抽気装置を提供すること。
【解決手段】圧縮機１３と凝縮器１７と蒸発器１１とを冷媒配管２１によって連結する。凝縮器１７に抽気タンク３１を接続して凝縮器１７に溜まった不凝縮ガスを抽気タンク３１に集める。抽気タンク３１内に、凝縮器１７の吐出側の冷媒を冷熱源とするガス冷却器５１を設ける。抽気タンク３１に蒸発器１１の温度よりも低温化するペルチエ素子（冷却手段）５３を設けた低温タンク３５を抽気弁Ｖ１を介して接続することで、抽気タンク３１から低温タンク３５に移動した不凝縮ガスの露点を抽気タンク３１とは切り離した状態で低下させる。低温タンク３５に低温タンク３５内の不凝縮ガスを系外に排出するガス排出弁Ｖ２と真空ポンプ７５とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は圧縮式冷凍機の抽気装置に関するものである。

従来、圧縮式冷凍機（蒸気圧縮式冷凍機）は、電動機によって駆動される圧縮機と凝縮器と蒸発器とを冷媒配管で連結して構成されている。そして圧縮式冷凍機の冷凍サイクル中の不凝縮ガスは、この冷凍機を運転すると凝縮器に溜まる。これは凝縮器と蒸発器の間が凝縮器出口にて液化した冷媒液でシールされているからである。そして凝縮器に溜まった不凝縮ガスは、冷凍機運転中、圧縮比の増加となり、無駄な動力を消費する。このため従来、圧縮式冷凍機の冷凍サイクル中から不凝縮ガスを抽気する抽気装置が開発されている。

抽気装置は、凝縮器に抽気タンクを接続して凝縮器に溜まった不凝縮ガスを抽気タンクに集め、集めた不凝縮ガスから冷媒蒸気をできるだけ分離した後に、不凝縮ガスを系外に排気するように構成されている。例えば特許文献１の抽気装置では、抽気タンク内に圧縮式冷凍機自体の冷熱源を利用した冷却器と、ペルチエ素子等の別の冷凍機を冷熱源とした冷却器とを設けている。しかしながら特許文献１は、冷却器による冷媒凝縮で抽気タンク内圧力を低下させ、凝縮器から抽気タンクに不凝縮ガスを集めることを目的としており、大気への不凝縮ガス排出の際、圧力が不足すれば、冷媒を加熱して圧力を上げており、冷媒放出量の削減は考えられていない。

また特許文献２の抽気装置では、第１の抽気タンク内に圧縮式冷凍機自体の冷熱源を利用した凝縮器を設け、第２の抽気タンクにペルチエ素子等の別の冷凍機を冷熱源とした冷却器を設け、第１の抽気タンクと第２の抽気タンクを配管で直接連通させており、第１の抽気タンクと第２の抽気タンクは同圧であり、また第２の抽気タンクで凝縮した冷媒液は第１の抽気タンクに直接戻している。また第１の抽気タンクの冷媒液は蒸発器に弁を介して戻しており、第１の抽気タンクの内圧は蒸発器圧力と同等以上の圧力になっている。そして第１の抽気タンクと第２の抽気タンクとが直接連通していることから、第２の抽気タンクの冷却器は、常時、第１の抽気タンクの露点の影響を受けて、大きな負荷がかかり、第２の抽気タンクの露点を単独で低下させることはできない。また蒸発器の圧力の影響も受けて、運転点の特定あるいは制御も複雑になりがちである。

また抽気タンクに溜まった不凝縮ガスを、冷媒の吸収剤を内蔵した吸収タンクに導入し、不凝縮ガス中の冷媒の分圧を低下させてから大気に放出する方式もあるが、構成が煩雑になる。
特開２００１−５０６１８号公報 特開２００６−３８３４６号公報

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、放出不凝縮ガスに同伴する冷媒蒸気を極力避けながら不凝縮ガスを系外に放出でき、同時に抽気装置の簡略化が図れる圧縮式冷凍機の抽気装置を提供することにある。

本願請求項１に記載の発明は、圧縮機と凝縮器と蒸発器とを冷媒を循環する冷媒配管によって連結するとともに、前記凝縮器に抽気タンクを接続して凝縮器に溜まった不凝縮ガスを抽気タンクに集める圧縮式冷凍機において、前記抽気タンク内に、前記圧縮式冷凍機自体の冷熱を冷熱源とするガス冷却器を設け、一方前記抽気タンクに、前記蒸発器の温度よりも低温化する冷却手段を設けた低温タンクを抽気弁を介して接続することで、抽気タンクから低温タンクに移動した不凝縮ガスの露点を抽気タンクとは切り離した状態で低下させ、さらに前記低温タンクには低温タンク内の不凝縮ガスを系外に排出するガス排出弁、あるいはガス排出弁と真空ポンプを設けたことを特徴とする圧縮式冷凍機の抽気装置にある。なお不凝縮ガスの系外ヘの排出に、ガス排出弁の他に真空ポンプを用いた場合は、低温タンクに残っている不凝縮ガス圧は低いが、真空ポンプを用いない場合は、大気圧相当になる。

本願請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の圧縮式冷凍機の抽気装置において、前記低温タンクには前記冷却手段の他に加熱手段を設け、これら冷却手段と加熱手段とが電流方向を切り替えることで冷却と加熱を変更する同一のペルチエ素子で構成されていることを特徴とする圧縮式冷凍機の抽気装置にある。

本願請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の圧縮式冷凍機の抽気装置において、前記抽気弁は、前記凝縮器と抽気タンクとの差圧が小さくなると開いて抽気タンク内の不凝縮ガスを低温タンクに移動し、前記差圧が大きくなると閉止して前記移動を停止することを特徴とする圧縮式冷凍機の抽気装置にある。

本願請求項４に記載の発明は、請求項１又は２又は３に記載の圧縮式冷凍機の抽気装置において、前記ガス排出弁は、前記抽気タンクから低温タンクへの１回又は複数回の不凝縮ガス移動操作と低露点化の後に開かれて低温タンク内の不凝縮ガスを系外に排出することを特徴とする圧縮式冷凍機の抽気装置にある。

本願請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の内の何れかに記載の圧縮式冷凍機の抽気装置において、前記抽気弁に冷媒戻し弁を兼用させるか、あるいは前記抽気弁とは別途冷媒戻し弁を設け、この冷媒戻し弁と前記低温タンクに設けた加熱手段によって、低温タンクで凝縮した冷媒を加熱して低温タンク内圧を高くして前記抽気タンク又は蒸発器に戻すことを特徴とする圧縮式冷凍機の抽気装置にある。例えば低温タンク内圧力を抽気タンク内圧力よりも高くして抽気タンクに戻す。冷媒を戻す際、低温タンク内の液レベル管理で、冷媒液のみ戻しても良いが、液レベル管理などをせず、一部冷媒は液のまま戻しても良いし、全量蒸発させて戻しても良い。冷媒を戻した後、再び低温タンクの冷却を始める。

請求項１に記載の圧縮式冷凍機の抽気装置によれば、抽気タンクに集めた不凝縮ガスを、低温タンクに導き、不凝縮ガスと冷媒蒸気の混合ガスを低温化することで、冷媒蒸気露点もその温度まで低下させることができる。その際低温タンクを抽気タンクから切り離しているので、低温タンクの冷凍負荷を減らすことができ、低容量の冷却手段（例えばペルチエ素子）で低温にすることができ、低露点化が容易となる。系外（大気）に不凝縮ガスを排出する際は、低露点（例えば、−４０℃以下）とすることで、同伴冷媒を極端に減らすことが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、同一のペルチエ素子のみで、低温タンクの冷却と加熱が行え、装置の簡略化が図れる。低温タンクの加熱は、低温タンクの内圧を高めて低温タンクで凝縮した冷媒を抽気タンクなどに戻す際に利用する。

請求項３に記載の発明によれば、効率良く、抽気タンク内に溜まった不凝縮ガスを低温タンクに移動できる。

請求項４に記載の発明によれば、効率良く、低温タンク内の不凝縮ガスを系外に排出することができる。

請求項５に記載の発明によれば、簡単な構成で、効率良く、低温タンクで凝縮した冷媒を抽気タンク又は蒸発器に戻すことができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態を用いて構成される圧縮式冷凍機１−１を示す全体概略構成図である。同図に示す圧縮式冷凍機１−１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う圧縮式冷凍機であって、冷媒を封入したクローズドシステムで構成され、冷水（被冷却流体）から熱を奪って冷媒が蒸発し冷凍効果を発揮する蒸発器１１と、電動機（駆動機）１５によって回転駆動されて前記冷媒蒸気を圧縮して高圧蒸気にする圧縮機１３と、高圧蒸気を冷却水（冷却流体）で冷却して凝縮させる凝縮器１７と、前記凝縮した冷媒を減圧して膨張させて蒸発器１１に送る膨張機１９とを、冷媒を循環する冷媒配管２１によって連結して構成されている。さらにこの圧縮式冷凍機１−１は、電動機１５の駆動制御や、各種開閉手段（弁）の開閉制御や下記するペルチエ素子５３や真空ポンプ７５の駆動制御等を行う図示しない制御機器（制御手段）を具備している。

さらに圧縮式冷凍機１−１は、前記凝縮器１７に抽気タンク３１を配管３３によって接続すると共に、この抽気タンク３１に低温タンク３５を配管３７によって接続している。配管３７中には抽気弁Ｖ１が接続されている。抽気弁Ｖ１はこの実施形態では冷媒戻し弁を兼用している。凝縮器１７には、凝縮器１７の冷媒で電動機１５を冷却して凝縮器１７に戻る配管４１が取り付けられ、配管４１中には冷媒ポンプ４３が設置されている。凝縮器１７の吐出側の冷媒配管２１には２本の配管４７，４９が接続され、配管４７は抽気タンク３１内に設置されているガス冷却器５１（その冷却側）に接続され、配管４９は下記する低温タンク３５の放熱器７１に接続され、且つガス冷却器５１の吐出側の配管５５と放熱器７１の吐出側の配管５７は合流して蒸発器１１に接続されている。

抽気タンク３１の下部には、この抽気タンク３１から凝縮器１７と蒸発器１１の間の冷媒配管２１に接続される配管６５が取り付けられている。また抽気タンク３１には、その内部のガス圧力を検出する圧力検出手段５９と、所定の液面レベルを検出するレベルスイッチ（液面検出手段）６３及びレベルスイッチ６３によって開閉制御される配管６５に接続された弁６７とが設置されている。

一方低温タンク３５には、この低温タンク３５の低温容器３９及び内部流体（不凝縮ガスと冷媒）を冷却するペルチエ素子（冷凍機、冷却手段）５３とペルチエ素子５３からの熱を放熱する放熱器７１とが設置されている。即ち低温タンク３５の冷却は、その底面にペルチェ素子５３を設け、内部の流体を冷却しながら低温容器３９と低温容器３９内に設置される冷却フィン６９とを冷却する。低温容器３９に接続する配管３７の位置はその上部で、冷媒蒸気の部分にあるのが好ましい。何故なら低温容器３９は断熱材で覆われているが、配管３７を通して侵入熱がありがちであり、低温容器３９内の伝熱は、液部分は沸騰伝熱となり熱が伝わりやすく、一方蒸気で接する部分は気体への伝熱であり熱が伝わりにくいからである。また、液の溜まる部分を最も低温としておくことで、入熱を防ぐことができる。低温容器３９と冷却フィン６９とは一体となっているのが好ましく、アルミニウム製あるいは銅製とするのが好ましい。また低温タンク３５には大気中に不凝縮ガスを排出する配管７３及びガス排出弁Ｖ２及び真空ポンプ７５が設けられている。

以上のように構成された圧縮式冷凍機１−１の抽気装置の動作を説明する。
ガス冷却器５１により抽気タンク３１内の冷媒が冷却されると飽和圧力が低下し、これによって凝縮器１７中の不凝縮ガスは冷媒蒸気と共に抽気タンク３１に集められる。これによって凝縮器１７への不凝縮ガスの影響を減らすことができる。このときガス冷却器５１の冷却側には配管４７によって凝縮器１７の冷媒液の一部が供給されて蒸発し、抽気タンク３１内のガスを冷却してガス中の冷媒を凝縮した後、配管５５によって蒸発器１１に戻される。凝縮した冷媒は配管６５によって冷凍機循環系に戻される。その際弁６７は、レベルスイッチ６３によって抽気タンク３１内に所定の水位の冷媒液面が保持されるように開閉され、抽気タンク３１内の不凝縮ガスが液シールで配管６５側に流出しないようにしている。なおこの実施形態ではレベルスイッチ６３と弁６７とで液面を制御しているが、フロート弁等、他の各種手段を用いて液面を制御しても良い。

一方低温タンク３５には前述のように、ペルチエ素子５３と放熱器７１が設けられ、ペルチエ素子５３に直流電源を供給して、低温タンク３５側を冷却して、高温側放熱を放熱器７１に放出している。放熱器７１には、配管４９によって凝縮器１７の冷媒液の一部が供給されて蒸発し、放熱器７１からの熱を受け取り、配管５７によって蒸発器１１に戻される。放熱器７１の温度は、抽気タンク３１のガス冷却器５１と同程度の温度であり、従って、ペルチエ素子５３で冷却される低温タンク３５側は、放熱器７１よりも低温とすることができる。低温タンク３５の断熱が充分なされていれば、放熱器７１よりも数十度低下させることができ、例えば、−４０℃程度とすることができる。低温タンク３５の低温容器３９内には前述のように冷却フィン６９が設置されており、低温容器３９内の不凝縮ガス及び冷媒蒸気を冷却する。冷媒蒸気の露点が冷却フィン６９の温度以上であれば、冷媒蒸気が凝縮する。

そして凝縮器１７からの不凝縮ガスは抽気タンク３１内に残留し、時間とともに抽気タンク３１内の不凝縮ガス分圧は徐々に高くなる。凝縮器１７から不凝縮ガスとともに流入する冷媒蒸気は残留する不凝縮ガス内を拡散して冷却器５１に到達し凝縮するようになるが、次第に凝縮能力は低下し、凝縮器１７から抽気タンク３１への流入能力が低下する。凝縮器１７と抽気タンク３１内の差圧が所定の値ΔＰ１まで低下してくると、抽気能力が低下したと判断して、配管３３の弁Ｖ４を閉止し、配管３７の抽気弁Ｖ１を開にして、抽気タンク３１内の不凝縮ガス（冷媒蒸気を含む混合ガス、以下同じ）を、低温タンク３５に移動する。そして前記差圧が所定の値ΔＰ２まで回復した時点で、抽気弁Ｖ１を閉止すると共に、配管３３の弁Ｖ４を開に戻して不凝縮ガスの移動を完了させる。なお配管３３の弁Ｖ４は省略しても良いが、その場合抽気タンク３１に冷媒蒸気が流れ込んでいるので、蒸気圧が高めになり、低温タンク３５へ冷媒蒸気が幾分多く入り込むことになる。

次に低温タンク３５の低温容器３９および冷却フィン６９によって、低温タンク３５内に移動した不凝縮ガスは冷却され、冷媒蒸気が凝縮する。なお不凝縮ガスの移動時、低温タンク３５の低温容器３９および冷却フィン６９は一次的に１Ｋ程度ではあるが温度が上昇（−３９℃程度まで上昇）する。不凝縮ガスと冷媒蒸気の混合ガスの熱容量は、低温容器３９の熱容量に比して極めて小さく、一度低温タンク３５を低温化すると、抽気タンク３１から不凝縮ガスを導入しても温度変化はほとんど無い。例えば上記のように、低温容器３９を−４０℃まで冷却しておくと、不凝縮ガスを導入しても数グラムの冷媒が凝縮し、−３９℃程度までにしかならない。次回導入までには低温容器３９を容易に元の低温に戻しておくことができる。

所定時間経過後、低温タンク３５の低温容器３９および冷却フィン６９の温度が低下し、また移動ガス温および露点も低下したとして、真空ポンプ７５を運転し、さらにガス排出弁Ｖ２を開にして、低温タンク３５内の不凝縮ガスを排出する（なお所定時間経過の代りに、低温タンク３５の低温容器３９の温度を確認あるいは低温容器３９内のガスの温度や圧力を確認して、前記排出操作を行っても良い）。そして前記排出に必要な所定の時間経過後に、ガス排出弁Ｖ２を閉止し真空ポンプ７５の運転を停止をする。１回の不凝縮ガス排出操作で、概略、冷媒露点温度に対する飽和蒸気が低温タンク容積分同伴されることになる。液化した冷媒量が低温容器３９の容積に比して少なければ、複数回の大気開放工程を繰り返しても差し支えない。

液化した冷媒量は液レベル検出をしてもよいが、抽気タンク３１から低温タンク３５への不凝縮ガス移動回数から推定しても差し支えない。この実施形態では不凝縮ガス移動回数を用いている。即ち不凝縮ガスの移動操作回数から、低温タンク３５内に留まる凝縮冷媒量を推定し、所定量溜まったら、ペルチエ素子５３への電源供給を停止し、放熱器７１の温度で低温タンク３５の低温容器３９を暖め、次いでペルチエ素子５３に逆方向の直流を流して低温容器３９を加熱するとともに、抽気弁Ｖ１を開にする。このときペルチエ素子５３は加熱手段となり、抽気弁Ｖ１は冷媒戻し弁となる。即ち放熱器７１に流れる冷媒が温熱源となり、駆動電力以上の熱量で低温容器３９及び冷媒液が加熱され、低温タンク３５の内圧を高くして冷媒蒸気を抽気タンク３１に戻す。所定の時間（冷媒液を蒸発させるに充分な時間を前もって設定）経過後に、ペルチエ素子５３への電源供給を停止し、抽気弁Ｖ１を閉止する。そして所定時間経過後に、ペルチエ素子５３による低温タンク３５の冷却を始める。このときペルチエ素子５３は冷却手段になる。低温タンク３５の圧力の確認あるいは温度の確認あるいは冷凍動作後の時間確認で、再び抽気タンク３１からの不凝縮ガスの移動を許可する。

以上説明したようにこの圧縮式冷凍機１−１は、凝縮器１７に接続された抽気タンク３１内の冷媒分圧の高い不凝縮ガスを、間歇的に低温タンク３５に導入し、ペルチエ素子（冷却手段および加熱手段）５３による低温度で冷媒分圧を低下させた後に、不凝縮ガスをガス排出弁Ｖ２及び真空ポンプ７５を利用して大気（外気）に放出し、１回あるいは複数回の大気放出後に、低温タンク３５内で凝縮した冷媒液を加熱により抽気タンク３１に戻す構成となっている。これによって冷媒の消耗量を少なくして不凝縮ガスを系外に放出することが可能となる。

〔第２実施形態〕
図２は本発明の第２実施形態を用いて構成される圧縮式冷凍機１−２を示す全体概略構成図である。同図に示す圧縮式冷凍機１−２において、前記図１に示す圧縮式冷凍機１−１と同一又は相当部分には同一符号を付す。なお以下で説明する事項以外の事項については、前記図１に示す圧縮式冷凍機１−１と同じである。この圧縮式冷凍機１−２において前記圧縮式冷凍機１−１と相違する点は、抽気タンク３１と低温タンク３５とを接続する配管３７中に抽気圧縮機７７を設け、また配管３７と並列に抽気タンク３１と低温タンク３５とを接続する配管７９中に冷媒戻し弁Ｖ３を設けた点である。また弁Ｖ４の代わりにチェッキ弁からなる弁Ｖ７を設置している。

即ちこの圧縮式冷凍機１−２は、抽気タンク３１に溜まった不凝縮ガスを抽気圧縮機７７で圧縮して低温タンク３５に移動する。一方、低温タンク３５に凝縮して溜まった冷媒は冷媒戻し弁Ｖ３を経由して抽気タンク３１に戻す（抽気タンク３１ではなく、蒸発器１１に戻すこともできる）。なお、抽気圧縮機７７を逆回転することで、ガス流れを逆転させられるタイプの抽気圧縮機７７である場合には、冷媒戻し弁Ｖ３及び配管７９を省略することもできる。

以上のように構成された圧縮式冷凍機１−２の抽気装置の動作を説明する。
凝縮器１７中の不凝縮ガスは冷媒蒸気と共に抽気タンク３１に集められ、冷媒蒸気はガス冷却器５１により冷却されて凝縮し、凝縮した冷媒は配管６５によって冷凍機循環系に戻される（不凝縮ガス集積工程）。一方、不凝縮ガスは抽気タンク３１内に残留し、時間とともに抽気タンク３１内の不凝縮ガス分圧は徐々に高くなって、冷媒がガス冷却器５１で凝縮する際の大きな抵抗になり、次第に凝縮能力は低下し、凝縮器１７から抽気タンク３１への流入能力が低下する。

次に凝縮器１７と抽気タンク３１内の差圧が所定の値ΔＰ１まで低下してくると、抽気能力が低下したと判断して、抽気弁Ｖ１を開にし抽気圧縮機７７を駆動して、抽気タンク３１内の不凝縮ガス（冷媒蒸気との混合ガス）を、抽気圧縮機７７で圧縮して低温タンク３５に移動する。前記差圧が所定の値ΔＰ２まで回復した時点で、抽気圧縮機７７を停止、抽気弁Ｖ１を閉止し、移動を完了させる（不凝縮ガス移動工程）。凝縮器１７から抽気タンク３１への配管３３に第１実施形態のような弁Ｖ４を設け、不凝縮ガス移動の際にこの弁を閉止し、移動時の抽気タンク３１内の蒸気圧を抑えるようにしてもよい。また、抽気弁Ｖ１はチェッキ弁とすることもでき、さらに抽気圧縮機７７がピストン式で吐出弁を持つ場合には、吐出弁がチェッキ弁（抽気弁）の役をするので図２に示す抽気弁Ｖ１を省略することもできる。

次に低温タンク３５は前述のように、ペルチェ素子５３で低温化されており、低温タンク３５内の冷却フィン６９で、低温容器３９内の不凝縮ガスおよび冷媒蒸気が冷却され、冷媒蒸気は凝縮する（低温タンク３５内低露点化工程）。低温タンク３５の内圧は、不凝縮ガスにより上昇するが、抽気圧縮機７７があるので、複数回の抽気タンク３１から低温タンク３５への不凝縮ガスの移動操作が可能であり、抽気タンク３１内の不凝縮ガス分圧が高くなるたびに移動操作を行なって差し支えない。

次に低温タンク３５の内圧が所定の圧力まで上昇した場合、あるいは所定回数の不凝縮ガスの移動操作後（移動操作による圧力上昇を推定）、真空ポンプ７５を運転し、さらにガス排出弁Ｖ２を開にして、低温タンク３５内の不凝縮ガスを排出する。排出に必要な所定の時間後に、ガス排出弁Ｖ２の閉止と真空ポンプ７５の停止をする（不凝縮ガス排出工程）。なお、抽気圧縮機７７で低温タンク３５の内圧は高くなっているので、真空ポンプ７５を省略してもガス排出は可能である。ただし、真空ポンプ７５を省略した場合、不凝縮ガスは大気圧までしか排出できずに低温タンク３５内に残るので、下記する冷媒戻し工程の際に、冷媒液を蒸発させて抽気タンク３１に戻すときに、不凝縮ガスも一緒に抽気タンク３１に戻ってしまい、不凝縮ガス排出の操作回数が増えることにはなる。

不凝縮ガスを排出した後、低温タンク３５内の冷媒を抽気タンク３１あるいは圧縮式冷凍機１−２の冷媒循環系に戻す操作をする（冷媒戻し工程）。この冷媒戻し工程は不凝縮ガスの排出操作１回毎に行なっても良いが、複数回の排出操作後でも差し支えない。複数回の排出操作後の場合のタイミングは、低温タンク３５内に蓄積する凝縮冷媒液量で判断するのが好ましい。冷媒液蓄積量は、液面検出でもできるが、抽気タンク３１から低温タンク３５へのガス移動回数から推定することもでき、所定液量の蓄積（液位上昇）で、冷媒を抽気タンク３１あるいは蒸発器１１に戻す操作を開始する。

即ち低温タンク３５の温度は圧縮式冷凍機１−２の他の構成機器よりも低温であるので、低温タンク３５内の冷媒蒸気圧は低く、冷媒を抽気タンク３１あるいは圧縮式冷凍機１−２の冷媒循環系に戻すには、冷媒の圧力を高くする必要がある。冷媒液をポンプで加圧する方法（例えば冷媒戻し弁Ｖ３の配管７９にポンプを設ける）もあるが、冷媒の蒸気圧を高める方法が簡易である。

冷媒の蒸気圧力を高める方法としては、（１）冷媒液を電気ヒーターで加熱する方法、（２）ペルチェ素子５３への電流を逆転しヒートポンプ運転をする方法、（３）温度の高い冷媒（抽気タンク３１の冷媒蒸気、凝縮器１７の蒸気あるいは蒸発器１１と凝縮器１７の間の冷媒など）を導入する方法がある。これらの併用も可能である。また冷媒戻し弁Ｖ３を有する配管７９は、図２に実線で示すように低温タンク３５上部から抽気タンク３１に接続してもよいし、その代りに図２に破線で示すように低温タンク３５下部から抽気タンク３１に接続してもよい。

以下に具体的な戻し手順の例（Ａ），（Ｂ）を示す。
（Ａ）抽気弁Ｖ１を開に（その際必要があれば抽気圧縮機７７を運転）して、抽気タンク３１から冷媒蒸気を低温タンク３５に導入し、導入された冷媒蒸気は低温タンク３５で凝縮し低温タンク３５を加温する。低温タンク３５は抽気タンク３１とほぼ同じ温度になり、低温タンク３５下部から抽気タンク３１に接続（破線表示）した冷媒戻し弁Ｖ３を開いて、冷媒液を戻すことができる。冷媒戻し弁Ｖ３は抽気弁Ｖ１と同時に開にしても良いし、ある程度加温されてから開にしてもよい。所定時間経過あるいは液面検出で、冷媒戻し弁Ｖ３を閉止し、冷媒戻し操作を終了する。終了後、低温タンク３５の冷却を始める。

（Ｂ）抽気弁Ｖ１を閉にしたまま、低温タンク３５の冷媒液をペルチェ素子５３（ヒートポンプ運転）あるいはヒーターで加熱し、冷媒蒸気圧を高め、冷媒戻し弁Ｖ３を開にする。低温タンク３５下部から抽気タンク３１に接続（破線表示）した冷媒戻し弁Ｖ３では冷媒液および冷媒蒸気の移動ができる。低温タンク３５上部から抽気タンク３１に接続（実線表示）した冷媒戻し弁Ｖ３では冷媒液を全て冷媒蒸気にして移動することになる。移動完了（時間管理でも、液面検出でも、圧力検出でもよい）にて冷媒戻し弁Ｖ３を閉止し、加温を停止し、冷媒戻し操作を終了する。終了後、低温タンク３５の冷却を始める。

以上説明したようにこの圧縮式冷凍機１−２は、凝縮器１７に接続された抽気タンク３１内の冷媒分圧の高いガスを、間歇的に圧縮しながら低温タンク３５に導入し、ペルチェ素子５３による低温度で冷媒分圧を低下させた後に、不凝縮ガスを大気に放出し、１回あるいは複数回の大気放出後に、低温タンク３５内で凝縮した冷媒液を加熱により抽気タンク３１あるいは圧縮式冷凍機１−２の冷媒循環系に戻す構成となっている。これによって冷媒の損耗量を少なくして不凝縮ガスを系外に放出することが可能となる。

〔第３実施形態〕
図３は本発明の第３実施形態を用いて構成される圧縮式冷凍機１−３を示す全体概略構成図である。同図に示す圧縮式冷凍機１−３において、前記第１，第２実施形態にかかる圧縮式冷凍機１−１，１−２と同一又は相当部分には同一符号を付す。なお以下で説明する事項以外の事項については、前記各実施形態と同じである。この圧縮式冷凍機１−３において前記圧縮式冷凍機１−２と相違する点は、抽気タンク３１と低温タンク３５とを接続する配管３７中に設けた抽気圧縮機７７の前後に三方弁Ｖ５，Ｖ６を設け、三方弁Ｖ５の１つのポートを配管３７ａによって低温タンク３５に接続し、三方弁Ｖ６の１つのポートを大気と連通する配管７３に接続し、これによって前記圧縮式冷凍機１−２の抽気圧縮機７７と真空ポンプ７５の役割を一台の抽気圧縮機７７で兼用できるようにした点である。この実施形態の場合、三方弁Ｖ５，Ｖ６が抽気弁とガス排出弁を兼用する。

即ち図４（ａ）に示すように、三方弁Ｖ５によって配管３７ａを閉じ、三方弁Ｖ６によって配管７３を閉じて抽気圧縮機７７を運転すれば、抽気タンク３１から低温タンク３５に不凝縮ガスを移動することができ、図４（ｂ）に示すように、三方弁Ｖ５の抽気タンク３１側の配管３７を閉じ、三方弁Ｖ６の配管７３を閉じて抽気圧縮機７７の運転を停止すれば、不凝縮ガスの移動が停止され、図４（ｃ）に示すように、三方弁Ｖ５の抽気タンク３１側の配管３７を閉じ、三方弁Ｖ６の低温タンク３５側の配管３７を閉じて抽気圧縮機７７を運転すれば、低温タンク３５から大気中にガスが放出される。なお前記配管の切替えは三方弁Ｖ５，Ｖ６によらずに他の各種型式の弁を利用して行なっても差し支えない。

圧縮式冷凍機１−１を示す全体概略構成図である。 圧縮式冷凍機１−２を示す全体概略構成図である。 圧縮式冷凍機１−３を示す全体概略構成図である。 圧縮式冷凍機１−３の三方弁Ｖ５，Ｖ６の操作方法説明図である。

符号の説明

１−１ 圧縮式冷凍機
１１ 蒸発器
１３ 圧縮機
１５ 電動機（駆動機）
１７ 凝縮器
１９ 膨張機
２１ 冷媒配管
３１ 抽気タンク
３５ 低温タンク
３９ 低温容器
５１ ガス冷却器
５３ ペルチエ素子（冷凍機、冷却手段，加熱手段）
６９ 冷却フィン
７１ 放熱器
７５ 真空ポンプ
７７ 抽気圧縮機
Ｖ１ 抽気弁（冷媒戻し弁を兼用する場合あり）
Ｖ２ ガス排出弁
１−２ 圧縮式冷凍機
Ｖ３ 冷媒戻し弁
１−３ 圧縮式冷凍機
Ｖ５，Ｖ６ 三方弁（抽気弁とガス排出弁を兼用）

Claims (5)

1. 圧縮機と凝縮器と蒸発器とを冷媒を循環する冷媒配管によって連結するとともに、前記凝縮器に抽気タンクを接続して凝縮器に溜まった不凝縮ガスを抽気タンクに集める圧縮式冷凍機において、
   前記抽気タンク内に、前記圧縮式冷凍機自体の冷熱を冷熱源とするガス冷却器を設け、
   一方前記抽気タンクに、前記蒸発器の温度よりも低温化する冷却手段を設けた低温タンクを抽気弁を介して接続することで、抽気タンクから低温タンクに移動した不凝縮ガスの露点を抽気タンクとは切り離した状態で低下させ、
   さらに前記低温タンクには低温タンク内の不凝縮ガスを系外に排出するガス排出弁、あるいはガス排出弁と真空ポンプを設けたことを特徴とする圧縮式冷凍機の抽気装置。
2. 請求項１に記載の圧縮式冷凍機の抽気装置において、
   前記低温タンクには前記冷却手段の他に加熱手段を設け、
   これら冷却手段と加熱手段とが電流方向を切り替えることで冷却と加熱を変更する同一のペルチエ素子で構成されていることを特徴とする圧縮式冷凍機の抽気装置。
3. 請求項１又は２に記載の圧縮式冷凍機の抽気装置において、
   前記抽気弁は、前記凝縮器と抽気タンクとの差圧が小さくなると開いて抽気タンク内の不凝縮ガスを低温タンクに移動し、前記差圧が大きくなると閉止して前記移動を停止することを特徴とする圧縮式冷凍機の抽気装置。
4. 請求項１又は２又は３に記載の圧縮式冷凍機の抽気装置において、
   前記ガス排出弁は、前記抽気タンクから低温タンクへの１回又は複数回の不凝縮ガス移動操作と低露点化の後に開かれて低温タンク内の不凝縮ガスを系外に排出することを特徴とする圧縮式冷凍機の抽気装置。
5. 請求項１乃至４の内の何れかに記載の圧縮式冷凍機の抽気装置において、
   前記抽気弁に冷媒戻し弁を兼用させるか、あるいは前記抽気弁とは別途冷媒戻し弁を設け、この冷媒戻し弁と前記低温タンクに設けた加熱手段によって、低温タンクで凝縮した冷媒を加熱して低温タンク内圧を高くして前記抽気タンク又は蒸発器に戻すことを特徴とする圧縮式冷凍機の抽気装置。

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