JPH0418902A - 冷媒の脱気処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ヒートバイブの作動液体、あるいは電気機器
などの沸騰冷却用の冷媒を対象に、冷媒の使用前に液体
冷媒に混入している空気などの非凝縮性ガスをパージす
る冷媒の脱気処理方法に関する。

〔従来の技術〕

冷媒中に空気などの非凝縮性ガスが混入していると冷媒
の蒸発、＆縮に関する温度１圧力、並びに冷媒の伝熱性
にも影響を及ぼすことが知られており、頭記のヒートパ
イプ、あるいは電気機器の沸騰冷却容器などに液体冷媒
を封入する場合には、事前に液体冷媒中に混入している
空気などの非凝縮性ガスをパージして脱気処理すること
が従来より行われている。

この場合に従来の脱気処理方法は、あらかしめ真空引き
した密閉処理容器内に別に貯蔵しておいた液体冷媒を注
入するとともに、同時に処理容器の頂部に接続したガス
抜き弁を通じて容器を真空引きし、液体冷媒の気化に伴
い冷媒から分離して容器の上部空間に追い出された空気
などの非凝縮性ガスを冷媒ガスと一緒に容器外に排出す
るようにしている。

〔発明が解決しようとするｒｌＩＭ〕

ところで、前記した真空引きによる冷媒の脱気処理法で
は、−回の真空引き操作のみでは非凝縮性ガスの脱気が
不十分であり、液体冷媒中に溶解している非凝縮性ガス
をほぼ完全にパージするには、液体冷媒の撹拌操作を併
用するなどして前記した真空引きの脱気操作を繰り返し
行うようにする必要がある。しかして、この脱気処理方
法では非凝縮性ガスと一緒に多量の冷媒ガスも一緒に排
気されるため冷媒量の損失も多くなる。

本発明は上記の点Ｇこがんがみなされたものであり、液
体冷媒中に混入している非凝縮性ガスを短時間の処理で
ほぼ完全にパージできるようにしだ脱気処理方法、およ
び脱気処理装置を捉供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、本発明の脱気処理方法は、
密封処理容器内に導入した液体冷媒を加熱、沸騰させる
とともに、前記容器内の上部空間域にて冷媒蒸気を冷却
して凝縮させ、ここで冷媒より分離して容器内の上部空
間に溜まっている非凝縮ガスを容器外に排出するように
したものである。

また、上記の脱気処理方法を実施する脱気処理装置を、
密封構造の処理容器と、該処理容器に対して容器の下部
に装備した液体冷媒の加熱手段と、容器の上部に装備し
た冷媒蒸気の凝縮手段と、容器の頂部に接続したガスパ
ージ弁とで構成するものとする。

ここで、前記構成の脱気処理装置における冷媒蒸気の凝
縮手段として、処理容器内の上部空間に冷却水を導水す
る凝縮コイルを配管することができる。

また、上記の＃縮コイルを、互いに位置をずらして配置
した複数基のうず巻状冷却管で構成することができる。

〔作用〕

上記構成の脱気処理装置を使用し、ここで処理容器内に
液体冷媒を導入した状態で加熱手段により液体冷媒を加
熱すると、液体冷媒はＩ１１和温皮取上になったところ
で沸騰を開始し、これにより冷媒中に溶解していた空気
などの非凝縮性ガスが液体冷媒中から分離して追い出さ
れ、冷媒蒸気とともに低温側の上部空間へ上昇拡散する
。ここで冷媒蒸気は凝縮手段である凝縮コイルに触れて
凝縮した後に重力によりｇ器内を滴下して液中二こ房る
。

これに対して、非凝縮性ガスは冷却しても凝縮せず、そ
のまま容器内の上部空間に押し遣ろれてこの部分に滞留
するようになる３したがって、この状態で容器の頂部に
接続したガスパーツ弁を開くと、非凝縮性ガスは冷媒蒸
気圧により容器外に排出される。なお、冷媒１気圧が大
気圧に比べて低い場合にはガスパージラインに真空ポン
プを接続し、真空引き操作により強制的に排気する。こ
のように冷媒を処理容器内で沸騰、凝縮することにより
、液体冷媒中に溶解している非凝縮性ガスを確実に冷媒
より分離してパージできる。

ここで、凝縮手段として処理容器内の上部空間に冷却水
を導水する凝縮コイルを配管することにより、冷媒蒸気
が直接＆縮コイルに触れて効率よく凝縮する。さらに、
凝縮コイルとして複数基のうず巻状冷却管を位置をずら
して配備することにより、凝縮コイル全体としての凝縮
能力を高めつつ各蟇のうず巻状冷却管の間で相互干渉な
しに冷媒蒸気を効率よく凝縮できる。

なお、前記の冷媒脱気処理法は、専用の脱気処理容器に
被処理液体冷媒を導入して行う他に、例えば沸騰冷却を
行う電気機器の容器をそのまま処理容器として利用し、
電気機器を冷媒の加熱手段として機器本体の通電により
容器内に注入した液体冷媒を沸騰させて脱気処理を行う
ことも可能である。

〔実施例〕

次に本発明の脱気処理方法を図示実施例に基づいて説明
する。

実施例１： 第１図は本発明の脱気処理方法を実施する脱気処理装置
の構成を示すものである０図において、１は密閉構造の
処理容器、２は処理容器１の下部外周域に配備した加熱
手段としての電熱ヒータ、３は冷媒蒸気の凝縮手段とし
て断面を縮小した容器ｌの上部周域に配備した水冷ジャ
ケット、４は容器１の下部周域を包囲した断熱材、５は
容器１の底面から引き出した冷媒の供給、抜取ライン、
Ｇは開閉弁、７は容器１の頂部に接続したガスパージ弁
である。

次にかかる装置による脱気処理方法について説明する。

まず、処理容器１の内部空間を大気圧以下に真空引きし
た状態で、ライン５を通じて外部より所定量（液面がヒ
ータ２よりも多少上位となる程度の液ｆ）の液体冷媒８
を導入する。続いてヒータ２を通電して液体冷媒８を加
熱するとともに、水冷ジャケント３に低温の冷媒水を導
水する。

これにより、液体冷媒８はヒータ加熱により昇温し、飽
和温度以上に上昇すると急激に気化して沸騰を開始する
。なお、９は沸騰に伴って発生した気泡を表している。

これにより液体冷媒８に溶解していた空気などの非＃縮
性ガスは、液体冷媒の沸騰に伴って液中から追い出され
、冷媒蒸気とともに低温状態に保たれている処理容器１
の上部空間に向けて上昇拡散する。

一方、処理容器ｌの上部では水冷ジャケット３により容
器壁が低温に冷却されており、冷媒蒸気がこの壁面に触
れると凝縮し、液滴１０となって容器内を滴下する。こ
れに対して非凝縮性ガスは冷却されても凝縮することが
なく、継続的に容器内を上昇拡散する冷媒蒸気流により
押し遣られて符号１１で表すように容器内の上部空間に
寄せ集められてこの部分に滞留する。

ここで、処理容器１の頂部に接続したガスパージ弁７を
開くことにより、非＃縮性ガス１１は冷媒蒸気圧により
加圧され、ガスバーン弁７を通じて外部に排出される。

なお、冷媒蒸気圧が大気圧よりも低い場合にはガスパー
ジラインに真空ポンプを接続し、真空ポンプの作用で非
凝縮性ガス月を強制的に眼用排除する。そして、非凝縮
性ガス１１を十分にパージした後は、ガスパージ弁７を
閉じるとともにヒータ２の通電を停止し、さらに冷媒蒸
気を十分に冷却して液体に戻した上で、処理容器１から
別な容器に回収するか、あるいは処理容器ｌから直接ヒ
ートバイブ、ないし沸騰冷却式電気機器の容器に注入す
る。

実施例２： 第２図は実施例！で述べた液体冷媒８の加熱手段として
、処理容器ｌの容器内底部に電熱ヒータ２を配備したも
のであり、その他の構成、並びに脱気処理装置は実施例
１と全く同様である。

実施例３： 第３図、第４図は実施例１でのべた冷媒蒸気の凝縮手段
として、処理容器１の上部空間内に凝縮コイル１２を配
管したものであり、その他の構成は実施例１と同様であ
る。ここで、凝縮コイル１２は外部から冷却水を導水す
るうず巻状冷却管が処理容器１と同心的に配管されてい
る。

かかる構成により、処理容器ｌの底部側でのヒータ加熱
により蒸発した冷媒蒸気は、上昇拡散したところで前記
の凝縮コイル１２に直接触れて凝縮し、液滴１０となっ
て底部側へ滴下還流する。

したがって、実施例１における水ジャケント方式と比べ
て凝縮熱の伝達効率が高く、冷媒蒸気を効率的に凝縮で
きる。しかも凝縮コイル１２を処理容器ｌの内部に配管
したのでスペース効率がよく処理装置を小形に構成でき
る。

実施例４： 第５図、第６図は冷媒蒸気の凝縮手段として、処理容器
１の上部空間内に冷却水を導水する冷却管を螺旋状に配
管した凝縮コイル１２を配管したものであり、その他の
構成、並びに脱気作用は先に述べた実施例と同様である
。

また、図示の凝縮コイル１２は冷却管を円筒状に螺旋配
管したものを示したが、冷却管を円錐状に螺旋配管して
凝縮コイルを構成することもできる。

なお、冷却管を円錐状に螺旋配管することにより、上方
の冷却管から滴下する冷媒の液滴が下方の冷却管の上に
落下して干渉し合うことがなく凝縮熱の伝熱効率が向上
する。

実施例５： 第７図、第８図は先記した実施例３の応用実施例を示す
ものであり、処理容器ｌの上部空間にはうず巻状冷却管
として成る２基の凝縮コイルエ２が互いにうす巻中心の
位置をずらして上下段に配備してあり、各基の凝縮コイ
ル１２に外部から冷却水が導水される。なお、図示では
２基の凝縮コイル１２を直接に接続配管した例を示した
が、並列に接続して冷却水を導水することもできる。

このように複数基の＃縮コイル１２を配備することによ
りそれだけ高い凝縮能力が得られる。しかも各基の凝縮
コイル１２を互いに位置をずらして配備したので、上段
側の凝縮コイルに触れて凝縮した冷媒のＩ＆滴が下段側
の凝縮コイルの上に落下する割合は極めて少なく、その
相互干渉を抑えて各基ごとに冷媒蒸気を効率よく凝縮で
きる。

なお、凝縮手段として実施例３，４．５で述べた凝縮コ
イル１２としては、うず巻状冷却管１螺旋状冷却管の他
に、例えば冷却管を蛇行状に配管したもの、さらには凝
縮面積を増すように冷却管に伝熱フィンを設けたフィン
付冷却管を採用することもできる。また、図示の各実施
例では専用の処理容器１を使用しているが、特に沸騰冷
却式電気機器のように容器内に電気機器本体とともに液
体冷媒を収容したものでは、容器内の上部に各実施例で
述べた凝縮手段、およびガスパージ弁をあらかじめ追加
装備しておくことにより、電気機器の使用に先立って容
器内に脱気未処理の液体冷媒を導入し、この状態で電気
ａ器本体を熱源として液体冷媒を沸騰させ、前述の実施
例と同様な方法で冷媒の脱気処理を行うことも可能であ
る。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明により次記の効果を奏する。

請求項１の脱気処理方法においては、密封処理容器内に
導入した液体冷媒を加熱、沸騰させるとともに、前記容
器内の上部空間域にて冷媒蒸気を冷却して凝縮させ、こ
こで冷媒より分離して容器内の上部空間に溜まっている
非凝縮ガスを容器外に排出させるにしたので、従来の真
空引き脱気法と比べて遥かに効率よく、液体冷媒中に溶
解している空気などのヒータ凝縮性ガスを確実に冷媒が
ら分離してパージすることができる。

また、請求項２の脱気処理装置においては、密封構造の
処理容器と、該処理容器に対して容器の下部に装備した
液体冷媒の加熱手段と、容器の上部に装備した冷媒蒸気
の凝縮手段と、容器の頂部に接続したガスパージ弁とか
らなり、処理容器内に導入した液体冷媒を加熱手段によ
り沸騰させるとともに、容器内の上部空間域にて凝縮手
段により冷媒蒸気を冷却して凝縮させ、ここに冷媒より
分離、滞留している非＃縮ガスをガスパージ弁を通じて
処理容器外に排出させるよう構成したので、請求項１の
脱気処理方法を実行できる。

また、請求項３の構成においては、冷媒蒸気のＩＩｌ縮
手段として、処理容器内の上部空間に冷却水を導水する
凝縮コイルを配管したので、＃線熱伝達率を高めて脱気
処理効率の向上化が図れるとともに、脱気処理装置を小
形、コンパクトに構成できる利点が得られる。

さらに、請求項４の構成においては、凝縮コイルを、互
いに位置をずらして配置した複数基のうず巻状冷却管か
ら構成したので、凝縮コイル全体での凝縮能力を高めつ
つ、しかも各基のうず巻状冷却管の相互間で冷媒の液滴
が干渉し合うのを抑えて各基を効率よく作動させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は本発明の脱気処理方法を実施する
脱気処理装置の構成を示すものであり、第１図は実施例
１の構成断面図、第２図は実施例２の構成断面図、第３
図は実施例３の構成断面図、第４図は第３図における矢
視ＩＶ−ＩＶ断面図、第５図は実施例４の構成断面図、
第６図は第５図の矢視■−ＶＴ断面図、第７図は実施例
５の構成断面図、第８図は第７図の矢視■−■断面図で
ある。図において、 ｌ：処理容器、２：ヒータ、３：水冷ジャケット、７：
ガスパージ弁、８：液体冷媒、１１：非凝縮性ガス、１
２：凝縮コイル。 代理人弁理士　山　口　　巌　　　−−一一ジ 第３図 第４図 第１図 第２図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）液体冷媒中に混入している非凝縮性ガスを液体冷媒
   から分離、パージする冷媒の脱気処理方法であって、密
   封処理容器内に導入した液体冷媒を加熱、沸騰させると
   ともに、前記容器内の上部空間域にて冷媒蒸気を冷却し
   て凝縮させ、ここで冷媒より分離して容器内の上部空間
   に溜まっている非凝縮ガスを容器外に排出させることを
   特徴とする冷媒の脱気処理方法。 ２）液体冷媒中に混入している非凝縮性ガスを液体冷媒
   から分離、パージする冷媒の脱気処理装置であって、密
   封構造の処理容器と、該処理容器に対して容器の下部に
   装備した液体冷媒の加熱手段と、容器の上部に装備した
   冷媒蒸気の凝縮手段と、容器の頂部に接続したガスパー
   ジ弁とからなり、処理容器内に導入した液体冷媒を加熱
   手段により沸騰させるとともに、容器内の上部空間域に
   て凝縮手段により冷媒蒸気を冷却して凝縮させ、ここに
   冷媒より分離、滞留している非凝縮ガスをガスパージ弁
   を通じて処理容器外に排出させることを特徴とする冷媒
   の脱気処理装置。 ３）請求項２に記載の脱気処理装置において、冷媒蒸気
   の凝縮手段として、処理容器内の上部空間に冷却水を導
   水する凝縮コイルを配管したことを特徴とする冷媒の脱
   気処理装置。 ４）請求項３に記載の脱気処理装置において、凝縮コイ
   ルが、互いに位置をずらして配置した複数基のうず巻状
   冷却管からなることを特徴とする冷媒の脱気処理装置。