JP4915727B2

JP4915727B2 - 冷却トラップ装置

Info

Publication number: JP4915727B2
Application number: JP2006200413A
Authority: JP
Inventors: 良幸星
Original assignee: 東京理化器械株式会社
Priority date: 2006-07-24
Filing date: 2006-07-24
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2026-07-24
Also published as: JP2008023479A

Description

本発明は、冷却トラップ装置に関し、詳しくは、真空常温乾燥や減圧濃縮で排気される有害蒸気を、冷凍機の冷媒によって低温に冷却されたトラップ缶内に導入して捕集するための冷却トラップ装置に関する。

冷却トラップ装置に使用するトラップ缶として、缶体周壁に冷媒流路を備えたトラップ缶が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このようなトラップ缶を冷却トラップ装置の天板開口部に装着する場合、トラップ缶の上部外周に環状シール部材を取り付け、該環状シール部材によってトラップ缶と天板開口部との間をシールするとともに、同じ環状シール部材によってトラップ缶の上部開口に取り付けられる蓋部材とトラップ缶の上部開口との間のシールも行うようにしている。
実開平２−１５０００１号公報

しかし、缶体周壁に冷媒流路を備えたトラップ缶は、缶体の全体が低温に冷却されるため、上部開口に取り付けた環状シール部材も低温になり、環状シール部材に結露や結氷が発生することがあった。環状シール部材は、柔軟なゴムで形成されていることから、環状シール部材が結露・結氷して硬化すると、トラップ缶とキャビネットや蓋部材との間のシール性が損なわれて真空漏れを起こす虞があった。

そこで本発明は、簡単な構造でトラップ缶の開口部に設けた環状シール部材が結露・結氷することを防止し、真空冷却運転中にトラップ缶の真空漏れを防止することができる冷却トラップ装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の冷却トラップ装置は、缶体周壁に冷媒流路を備えたトラップ缶の上部外周にゴム製の環状シール部材を取り付け、該環状シール部材を介して前記トラップ缶をキャビネットの天板開口部に装着した冷却トラップ装置において、前記環状シール部材は、前記トラップ缶の上部外周に嵌着される嵌着部と、該嵌着部外周に延設されて前記キャビネットの天板に密着する密着部と、前記嵌着部の上部に一体に設けられて、前記トラップ缶の上部開口に装着される蓋部材をシールするシール部とを備えるとともに、前記嵌着部に、前記環状シール部材を加温するためのコード状のヒータを装着する環状装着溝を前記天板側を開口して備え、該環状装着溝内に前記ヒータを少なくとも一周分巻回し、前記環状装着溝の開口側に、該環状装着溝からの前記ヒータの脱落を防止するリング又は紐状体を嵌め込んだことを特徴としている。また、前記ヒータを複数巻回する際に、隣接するヒータ間にコード状の絶縁体を介在させることもでき、前記環状装着溝の溝幅よりも幅狭に形成された前記ヒータが、前記リング又は紐状体によって前記環状装着溝内に固定された際に、前記リング又は紐状体と前記ヒータと前記環状装着溝との間に空間を形成しておくこともで、さらに、前記トラップ缶の冷媒流路に冷媒を供給する冷凍機は、前記冷媒流路にホットガスを供給してトラップ缶のデフロストを行うホットガス加熱機能を備えるとともに、前記冷媒流路から流出するホットガスの温度を検出し、検出温度に応じてホットガスの供給を制御する温度制御手段を備えると好適である。

本発明の冷却トラップ装置によれば、環状シール部材に取り付けたヒータによって環状シール部材が結露・結氷することを防止でき、環状シール部材が低温で硬化することがなくなり、良好なシール性を保持することができる。また、隣接するコード状のヒータ間にシリコン紐状体等の耐熱性を有する絶縁材を介在させることにより、加温効率を向上できるとともに、ヒータ同士の接触による異常加熱も防止できる。さらに、冷媒流路から流出するホットガスの温度に応じてホットガスの供給を制御することにより、トラップ缶内を所望温度に加熱した状態に維持することが可能となる。

図１乃至図３は本発明の冷却トラップ装置の一形態例を示し、図１は冷却トラップ装置のトラップ缶部分を示す断面正面図、図２は環状シール部材部分を拡大して示す要部断面正面図、図３はトラップ缶を冷却するための冷凍サイクルの一例を示す系統図である。

本形態例の冷却トラップ装置１０は、有底のトラップ缶１１の上部外周に環状シール部材１２を取り付け、該環状シール部材１２を介してトラップ缶１１をキャビネット（断熱箱）１３の天板１３ａに形成した開口部１３ｂに装着している。また、トラップ缶１１の上部開口１１ａには、前記環状シール部材１２を介して蓋部材１４が気密に取り付けられている。蓋部材１４には、真空ポンプに繋がる排気管１５とガス導入管１６とが設けられ、前記環状シール部材１２には、コードヒータ１７が設けられている。

トラップ缶１１は、円筒状の有底容器であって、熱伝導率が高く、且つ耐食性を備えた金属材料、例えばアルミニウム，ステンレススチール，銅等により形成される。トラップ缶１１の周壁１１ｂには、断面ハット状の型材１８が螺旋状に巻回され、この型材１８とトラップ缶１１の周壁１１ｂとの間に、冷媒流路１９が形成される。

環状シール部材１２は、ゴムで形成され、トラップ缶１１の上部外周に嵌着される嵌着部１２ａと、該嵌着部１２ａの外周に延設され、キャビネット１３の天板１３ａに密着する密着部１２ｂと、嵌着部１２ａの上部に一体に設けられ、トラップ缶１１の上部開口１１ａと蓋部材１４とを気密にシールするシール部１２ｃとを備え、前記嵌着部１２ａに、コードヒータ１７を装着する環状装着溝１２ｄが形成されている。

蓋部材１４は、トラップ缶１１の上部開口１１ａよりも大径の円板で形成され、環状シール部材１２のシール部１２ｃの上部に載置され、中央部分に、前記排気管１５及び導入管１６が気密に貫通している。

コードヒータ１７は、ヒータ線の外周を耐熱性絶縁材、例えばシリコン等を被覆した周知のものを用いることができ、適当な出力、適当な太さのものを適宜選択すれば良い。このコードヒータ１７は、前記環状装着溝１２ｄ内に挿入されて環状シール部材１２を少なくとも一周分巻回し、環状装着溝１２ｄの開口側にリングや紐状体を嵌め込むことにより、溝内からのコードヒータ１７の脱落を防止できる。さらに、コードヒータ１７を複数回巻回する場合には、上下に隣接するコードヒータ１７の間にコード状の絶縁材、例えば耐熱性絶縁材であるシリコンの紐状体２０が介在することが好ましい。

次に、図３に基づいて、冷却トラップ装置１０の冷凍サイクルを説明する。この冷凍サイクルでは、圧縮機３０の吐出側に冷却側流路３１と、ホットガス用流路３２とが接続され、冷却側流路３１は、凝縮器３３，ドライヤー３４，冷却用キャピラリー３５を介して、前記トラップ缶１１の周壁１１ｂと形材１８との間に形成された冷媒流路１９の導入口に接続されている。冷媒流路１９の導出口から導出される冷媒は、アキュムレータ３６を介して、冷媒戻り流路３７によって圧縮機３０の吸入側に戻される。また、冷媒の一部と冷凍機オイルとは、オイル戻し流路３９に分岐し、オイル戻し用キャピラリー４０、前記アキュムレータ３６、冷媒戻り流路３７を通って圧縮機３０の吸入側に戻される。

ホットガス用流路３２は、ホットガス用電磁弁３８を介して前記冷媒流路１９の導入口に接続されており、冷媒流路１９を流れたホットガスは、前記アキュムレータ３６及び冷媒戻り流路３７を通って圧縮機３０の吸入側に戻される。また、ホットガスの一部と冷凍機オイルとは、オイル戻し流路３９に分岐し、オイル戻し用キャピラリー４０、前記アキュムレータ３６、冷媒戻り流路３７を通って圧縮機３０の吸入側に戻される。また、冷媒流路１９の導出口近傍の前記冷媒戻り流路３７には、冷媒流路１９から流出するホットガスの温度を検出する温度センサ４１と、該温度センサ４１の検出温度に基づいて前記ホットガス用電磁弁３８の開閉、圧縮機３０の運転を制御するとともに温度表示を行う温度制御手段４２とが設けられている。

上述のように形成された冷却トラップ装置１０では、前記冷凍サイクルを作動させて冷媒流路１９に低温冷媒を導入し、トラップ缶１１の周壁１１ｂを所定の温度、例えば−５０℃又は−８０℃に冷却するとともに、真空ポンプを作動させて排気管１５からトラップ缶１１内を排気し、ガス導入管１６から真空常温乾燥や減圧濃縮で発生した蒸気成分を吸引し、トラップ缶１１の内周壁に凝固させて捕集する。このとき、前記コードヒータ１７を作動させておくことにより、環状シール部材１２が加温され、環状シール部材１２が結露・結氷することを防止できる。したがって、環状シール部材１２の結露水が流れて機器に悪影響を及ぼしたり、結氷により環状シール部材１２が硬化してシール性を損なったりすることがなくなり、冷却トラップ装置１０を安定した状態で長時間運転することができる。

また、本形態例では、紐状体２０によってコードヒータ１７が環状装着溝１２ｄ内に固定されるとともに、紐状体２０とコードヒータ１７と環状装着溝１２ｄとの間に空間が形成され、この空間を含めて加温することにより、環状シール部材１２を効率よく加温・保温することができる。

トラップ操作終了後は、圧縮機３０を運転した状態でホットガス用電磁弁３８を開き、ホットガス用流路３２を介して冷媒流路１９にホットガスを流入させることにより、トラップ缶１１の周壁を加熱することができる。これにより、トラップ缶１１内に凝固した成分を融解させて取り出すことができる。このとき、温度センサ４１の検出温度に基づいて前記温度制御手段４２が作動し、所定温度でホットガスの供給を停止することにより、トラップ缶１１の周壁や内部を所定のデフロスト温度（加熱温度）に保持することができ、溶解した液の異常加熱や蒸発を防止することができる。

また、本形態例に示す冷却トラップ装置１０は、トラップ缶１１内に適当量の液体を注入し、この液体を冷媒流路１９の冷媒によって所定温度に冷却し、冷却された液体によってガラスコンデンサ等を冷却する使用方法にも対応できる。さらに、トラップ缶１１内に適当量の液体を注入した状態で温度制御手段４２に所望の加熱温度を設定し、温度センサ４１の検出温度に基づいてホットガスの供給を制御することにより、トラップ缶１１内に注入した液体を所望の加熱状態とすることもできる。

本発明の一形態例を示す冷却トラップ装置のトラップ缶部分の断面正面図である。環状シール部材部分を拡大して示す要部断面正面図である。トラップ缶を冷却するための冷凍サイクルの一例を示す系統図である。

符号の説明

１０…冷却トラップ装置、１１…トラップ缶、１１ａ…上部開口、１１ｂ…周壁、１２…環状シール部材、１２ａ…嵌着部、１２ｂ…密着部、１２ｃ…シール部、１２ｄ…環状装着溝、１３…キャビネット、１３ａ…天板、１３ｂ…開口部、１４…蓋部材、１５…排気管、１６…導入管、１７…コードヒータ、１８…型材、１９…冷媒流路、２０…紐状体、３０…圧縮機、３１…冷却側流路、３２…ホットガス用流路、３３…凝縮機、３４…ドライヤー、３５…冷却用キャピラリー、３６…アキュムレータ、３７…冷媒戻り流路、３８…ホットガス用電磁弁、３９…オイル戻し流路、４０…オイル戻し用キャピラリー、４１…温度センサ、４２…温度制御手段

Claims

缶体周壁に冷媒流路を備えたトラップ缶の上部外周にゴム製の環状シール部材を取り付け、該環状シール部材を介して前記トラップ缶をキャビネットの天板開口部に装着した冷却トラップ装置において、前記環状シール部材は、前記トラップ缶の上部外周に嵌着される嵌着部と、該嵌着部外周に延設されて前記キャビネットの天板に密着する密着部と、前記嵌着部の上部に一体に設けられて、前記トラップ缶の上部開口に装着される蓋部材をシールするシール部とを備えるとともに、前記嵌着部に、前記環状シール部材を加温するためのコード状のヒータを装着する環状装着溝を前記天板側を開口して備え、該環状装着溝内に前記ヒータを少なくとも一周分巻回し、前記環状装着溝の開口側に、該環状装着溝からの前記ヒータの脱落を防止するリング又は紐状体を嵌め込んだことを特徴とする冷却トラップ装置。
前記ヒータを複数巻回する際に、隣接するヒータ間にコード状の絶縁体を介在させたことを特徴とする請求項１記載の冷却トラップ装置。
前記環状装着溝の溝幅よりも幅狭に形成された前記ヒータが、前記リング又は紐状体によって前記環状装着溝内に固定された際に、前記リング又は紐状体と前記ヒータと前記環状装着溝との間に空間が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の冷却トラップ装置。
前記トラップ缶の冷媒流路に冷媒を供給する冷凍機は、前記冷媒流路にホットガスを供給してトラップ缶のデフロストを行うホットガス加熱機能を備えるとともに、前記冷媒流路から流出するホットガスの温度を検出し、検出温度に応じてホットガスの供給を制御する温度制御手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の冷却トラップ装置。