(57)【要約】【課題】迅速なスタートアップがなし得かつ保守も簡素化されてなる、吸収式冷凍機などのようにその一部に真空が形成されその真空を利用して所定の処理がなされる真空活用装置を提供する。【解決手段】吸収式冷凍機、真空乾燥装置、真空脱気装置、真空蒸発装置などの真空活用装置であって、その真空を形成する真空ポンプＡが、弁体が低不着水材とされた高真空度達成型ドライ真空ポンプＡ１とされてなるもので、その高真空度達成型ドライ真空ポンプＡ１が、例えばダイアフラム式ドライ真空ポンプとされ、そのダイアフラム３がポンプヘッド内面倣い型ダイアフラムとされてなるものである。【選択図】  図２
2005030239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収式冷凍機、真空乾燥装置、真空脱気装置、真空蒸発装置などの真空活用装置であって、
その真空を形成する真空ポンプが、弁体が低不着水材とされた高真空度達成型ドライ真空ポンプとされてなることを特徴とする真空活用装置。
【請求項２】
高真空度達成型ドライ真空ポンプが、ダイアフラム式ドライ真空ポンプとされ、そのダイアフラムがポンプヘッド内面倣い型ダイアフラムとされてなることを特徴とする請求項１記載の真空活用装置。
【請求項３】
前記ダイアフラム式ドライ真空ポンプの吸気弁機構および排気弁機構が、ポンプヘッドの外表面に配設されてなることを特徴とする請求項２記載の真空活用装置。
【請求項４】
ダイアフラムが、中央に駆動部との連結部が形成された芯材を有する、周辺部に変形部が形成されてなる円板状部材とされてなることを特徴とする請求項２記載の真空活用装置。
【請求項５】
低不着水材がテフロンを基材としてなるものであることを特徴とする請求項１記載の真空活用装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空活用装置に関する。さらに詳しくは、迅速なスタートアップがなし得、かつ、保守が簡素化されてなる真空活用装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、その一部において真空を形成して乾燥、脱気、蒸発などをなす真空乾燥装置、真空脱気装置、真空蒸発装置などが知られている。
【０００３】
例えば、吸収式冷凍機においては、蒸発器および吸収器を収納している胴内を所定の真空度に維持して冷媒を蒸発させ、その際の蒸発潜熱を利用して冷房や冷凍をなすことがなされている。この所望の真空度の維持は、胴に接続された抽気ラインにより胴内を抽気することによりなされている。そして、この抽気ラインの抽気ポンプには、従来、抽気端における圧力と到達真空度の関係から、一般的にウエット真空ポンプが用いられている。
【０００４】
しかしながら、ウェット真空ポンプは前記胴内の不凝縮ガスを抽気する際、同胴内の飽和水蒸気も同時に吸引し、その吸引された飽和水蒸気が抽気ポンプ内で凝縮するため、抽気ポンプに用いられている潤滑油を白濁させて到達真空度を低下させるといった問題や、潤滑不良により回転部が固着するといった問題などが生じている。
【０００５】
これらの問題の発生を未然に防止するため、吸収式冷凍機においては、抽気ポンプに対して潤滑油の点検・交換および分解点検が日常的になされている。それがため、吸収式冷凍機のランニングコストの上昇を招来するという別の問題が発生している。
【０００６】
また、交換した潤滑油、つまり廃油をいかに処理するかも環境保全上、重要な課題となっている。
【０００７】
かかる課題を解決すべく抽気ポンプをウェット真空ポンプからダイアフラム式ドライ真空ポンプに転用することも考えられるが、既存のダイアフラム式ドライ真空ポンプは、図９に示すように、ダイアフラム３´が上死点に達したとき（同図（ａ）参照）に、ポンプヘッド２´との間で画成されるポンプ室Ｆ´のデッドスペースＤ´が大きくなるため、所望の到達真空度が得られないという問題がある。それに加えて、ポンプ室Ｆ´のデッドスペースＤ´が大きいため、起動時におけるパージに時間を要し、迅速なスタートアップがなし得ないという問題もある。
【０００８】
なお、同図（ｂ）は、ダイアフラム３´が下死点にあるときを示す。また、各符号４´、１０´、２０´はそれぞれコネクティングロッド、吸気弁、排気弁を示す。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、迅速なスタートアップがなし得かつ保守も簡素化されてなる、吸収式冷凍機などのようにその一部に真空が形成されその真空を利用して所定の処理がなされる真空活用装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の真空活用装置は、吸収式冷凍機、真空乾燥装置、真空脱気装置、真空蒸発装置などの真空活用装置であって、その真空を形成する真空ポンプが、弁体が低不着水材とされた高真空度達成型ドライ真空ポンプとされてなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の真空活用装置においては、高真空度達成型ドライ真空ポンプが、例えばダイアフラム式ドライ真空ポンプとされ、そのダイアフラムがポンプヘッド内面倣い型ダイアフラムとされてなるものとされる。
【００１２】
また、本発明の真空活用装置においては、前記ダイアフラム式ドライ真空ポンプの吸気弁機構および排気弁機構が、ポンプヘッドの外表面に配設されてなるのが好ましい。
【００１３】
さらに、本発明の真空活用装置においては、ダイアフラムが、中央に駆動部との連結部が形成された芯材を有する、周辺部に変形部が形成されてなる円板状部材とされてなるのが好ましい。
【００１４】
さらに、本発明の真空活用装置においては、低不着水材は例えばテフロンを基材としてなるものとされる。
【００１５】
【作用】
本発明の真空活用装置は、前記の如く構成されているので、その迅速なスタートアップがなし得るとともに、その保守も簡素化される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。なお、以下においては真空活用装置として吸収式冷凍機を例に取り説明されている。
【００１７】
図１に、本実施形態に係る吸収式冷凍機の要部を概略図で示す。
【００１８】
この吸収式冷凍機Ｂは、抽気ラインＣの抽気ポンプＡに高真空度達成型ドライ真空ポンプを採用してなるものである。
【００１９】
図２に、同吸収式冷凍機に採用されている高真空度達成型ドライ真空ポンプを示す。
【００２０】
高真空度達成型ドライ真空ポンプ（以下、単にポンプという）Ａ１は、内径が軸方向各位置で多段に変わる円筒体形状とされたケーシング１と、ケーシング１に一端開口を塞ぐように装着されるポンプヘッド２と、ポンプヘッド２との間でポンプ室Ｆを画成するケーシング１の軸方向に往復動可能なダイアフラム３と、電動機（図示省略）に駆動されてダイアフラム３をケーシング１の軸方向に往復動させるコネクティングロッド４とを主要構成要素として備えてなるものとされる。
【００２１】
ケーシング１は、ダイアフラム３を往復動可能に収納するダイアフラム収納部１ａを有するとともに、そのポンプヘッド２側の端部にはポンプヘッド２との間でダイアフラム３の周縁部分を全周に亘って挟み込むようにして固定するダイアフラム固定部１ｂが設けられるものとされる。
【００２２】
ポンプヘッド２は、図２に示すように、ダイアフラム３との間でポンプ室Ｆを画成する一方表面（ケーシング１側表面、以下内面という）２ａが例えば球面状に形成された厚肉の円板状部材とされる。
【００２３】
また、ポンプヘッド２には、ポンプ室Ｆ内部と外部とを連通させるようにして吸気孔５および排気孔６が穿設されており、他方表面側（反ケーシング１側）には、吸気孔５および排気孔６をダイアフラム３の往復動に応じて開閉するための吸気弁機構１０および排気弁機構２０を収納する弁機構収納部２ｂが形成されている。
【００２４】
ダイアフラム３は、金属製のコア（芯材）３ａを内部に包み込むようにクロロプレンゴム、ニトリルブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴムおよびフッ素ゴムなどの合成ゴムを円形薄板状に、外径側に所定幅の変形部３ｂが形成されるよう成型してなるものとされる。
【００２５】
コア３ａは、ダイアフラム３が上死点にあるとき（図３参照）にダイアフラム３のポンプヘッド２側の面、つまりポンプ室Ｆを画成するようにポンプヘッド内面２ａと対向する面（以下、ポンプヘッド対向面という）３ｃがポンプヘッド内面２ａに沿うように、一方表面（ポンプヘッド２側の面）がポンプヘッド２の内面２ａと同程度の曲率を有する球面状に形成された円板状の部材とされる。また、コア３ａの他方表面側には、コネクティングロッド４の直動部４ａにコア３ａを取り付け可能なように、直動部４ａに設けられた雄ネジと螺合する雌ネジ穴３ｄを有するボス部３ｅが一体的に形成されている。つまり、コア３ａに駆動部との連結部が形成されている。
【００２６】
変形部３ｂは周縁部分がケーシング１のダイアフラム固定部１ｂとポンプヘッド２との間で挟み込まれるようにして全周に亘って気密に固定されている。
【００２７】
図３に、ポンプＡ１のダイアフラム３が上死点にある場合を示す。図４に、ポンプＡ１のダイアフラム３が下死点にある場合を示す。
【００２８】
図３に示すように、ダイアフラム３は、上死点においてポンプヘッド対向面３ｃがポンプヘッド内面２ａに沿うようにされ、これにより上死点においてポンプ室Ｆの容積をできるかぎり小さくすることができる。つまり、ダイアフラム３が上死点にあるときのポンプ室Ｆの容積であるデッドスペースＤが、可能なかぎり小さくなるようにされている。これにより、凝縮性ガス、例えば水蒸気のポンプ内での再凝縮により生成される水滴の量が著しく減少してパージに要する時間が著しく短縮される。
【００２９】
なお、このように、ポンプヘッド対向面３ｃがポンプヘッド内面２ａに沿うよう形成されて、上死点においてポンプ室ＦのデッドスペースＤを可能なかぎり小さくするようにされているダイアフラム３を、本明細書ではポンプヘッド内面倣い型ダイアフラムということにする。
【００３０】
コネクティングロッド４は、電動機出力軸（不図示である）に装着される偏心軸４ｂにより回転運動を往復運動に変え、ダイアフラム３に往復運動を伝えるものとされる。なお、図中、符号４ｃはバランスウエイトを示す。
【００３１】
図５に、吸気弁機構１０および排気弁機構２０に使用される吸気弁１１および排気弁２１を示す。なお、吸気弁１１と排気弁２１とは同一の形状・構成とされるので、ここでは１つの弁のみを図示し、両者を一括して弁と称して説明する。
【００３２】
弁１１、２１はテフロンなどの水に対する表面張力が小さくて水滴の付着が少ない低不着水材からなり、円形の枠部１１ａ、２１ａと、枠部１１ａ、２１ａの円周上の一箇所を起点に中央まで延びるように形成される、先端に円板状の孔閉塞部１１ｂ、２１ｂが設けられた弁体１１ｃ、２１ｃとを有する薄板状部材とされる。なお、本実施形態では、枠部１１ａ、２１ａは円形とされているが、枠部１１ａ、２１ａの形状は前記に限定されるものではなく、各種形状とでき例えば四角形とすることもできる。
【００３３】
ここで、弁１１、２１は低不着水材とされているので、たとえ弁体１１ｃ、２１ｃに水滴が付着したとしても、その付着した水滴は弁体１１ｃ、２１ｃの開閉の際の振動により容易に弁体１１ｃ、２１ｃから容易に飛散させることができる。そのため、弁体１１ｃ、２１ｃに付着した水滴の蒸発が継続されることによる真空度の悪化が抑制され、迅速に高真空度とすることができる。
【００３４】
図６および図７に、吸気弁機構１０および排気弁機構２０の詳細を示す。図６は排気行程における吸気弁機構１０および排気弁機構２０を示し、図７は吸気行程における吸気弁機構１０および排気弁機構２０を示している。
【００３５】
吸気弁機構１０は、吸気弁１１と、吸気弁１１をポンプヘッド２の外面２ｂ側に留める吸気弁リテーナ１２とからなる逆止弁とされている。
【００３６】
吸気弁リテーナ１２は、例えばアルミ合金からなる円形厚板部材とされ、弁体１１ｃを揺動可能に収納する弁室１２ａと、弁室１２ａの周囲に形成される弁枠押圧部１２ｂと、一端が弁室１２ａに開口し他端が反ポンプヘッド２側表面に開口して弁室１２ａを外部と連通させる吸気連通孔１２ｃと、を有するものとされる。
【００３７】
弁室１２ａは、例えばポンプヘッド２側表面を吸気孔５をカバーするように円形に刳りぬくようにして形成される。弁枠押圧部１２ｂは、吸気弁１１の枠部１１ａと全周に亘って密着するように当接し、枠部１１ａをポンプヘッド外面２ｂに向かって押圧して枠部１１ａとポンプヘッド外面２ｂとの間隙をシールする。
【００３８】
また、排気弁機構２０は、前掲の排気弁２１と、排気弁２１をポンプヘッド２の外面２ｂ側に留める排気弁リテーナ２２とからなる逆止弁とされている。
【００３９】
排気弁リテーナ２２は、例えばアルミ合金からなる円形厚板部材とされ、弁体２１ｃを揺動可能に収納する弁室２２ａと、弁室２２ａの周囲に形成される弁枠押圧部２２ｂと、一端が弁室２２ａに開口し他端が反ポンプヘッド２側表面に開口する排気連通孔２２ｃとを有するものとされる。
【００４０】
弁室２２ａは、例えばポンプヘッド２側表面を排気孔６をカバーするように円形に刳りぬくようにして形成される。弁枠押圧部２２ｂは、排気弁２１の枠部２１ａと全周に亘って密着するように当接し、枠部２１ａをポンプヘッド外面２ｂに向かって押圧して枠部２１ａとポンプヘッド外面２ｂとの間隙をシールする。
【００４１】
図６に示すように、吸気弁機構１０においては、ポンプＡ１の排気行程においてポンプ室Ｆ内部の圧力が外部圧力を上回り弁体１１ｃがポンプヘッド外面２ｂから離れる方向に揺動したときに孔閉塞部１１ｂによって閉塞される位置に吸気連通孔１２ｃが配設されている。一方、排気弁機構２０においては、ポンプＡ１の排気行程においてポンプ室内部の圧力が外部圧力を上回り弁体２１ｃがポンプヘッド外面２ｂから離れる方向に揺動したときに孔閉塞部２１ｂが排気連通孔２２ｃを閉塞しないよう弁室２２ａの深さおよび排気連通孔２２ｃの径が設定されている。
【００４２】
また、図７に示すように、吸気弁機構１０においては、吸気行程において外部圧力がポンプ室内部の圧力を上回り弁体１１ｃがポンプヘッド外面２ｂ側に揺動したときに、孔閉塞部１１ｂが吸気孔５を閉塞しない位置に吸気弁１１が吸気弁リテーナ１２により留められている。一方、排気弁機構２０においては、吸気行程において外部圧力がポンプ室内部の圧力を上回り弁体２１ｃがポンプヘッド外面２ｂ側に揺動したときに、孔閉塞部２１ｂが排気孔６を閉塞する位置に排気弁２１が排気弁リテーナ２２によって留められている。
【００４３】
このように、本実施形態のポンプＡ１は、上死点においてダイアフラム３のポンプヘッド対向面３ｃがポンプヘッド内面２ａに沿うよう形成され、また逆止弁である吸気弁機構１０および排気弁機構２０、特に吸気弁機構１０がポンプヘッド内面２ａではなくポンプヘッド外面２ｂに設けられるので、ダイアフラム３をポンプヘッド２の内面２ｂに倣わせることができ、上死点におけるポンプ室Ｆの容積を極限まで小さくすることが可能となる。また吸気弁１１および排気弁２１をテフロンなどの低不着水材としているので、弁体１１ｃ，２１ｃに付着した水滴が蒸発することによる真空度の低下も抑制できる。
【００４４】
それ故、本実施形態のポンプＡ１は、デッドスペースＤを従来よりも著しく小さくすることができ、かつ、弁体１１ｃ，２１ｃに付着した水滴が継続して蒸発することによる真空度の低下も抑制されるので、ダイアフラム式のドライ真空ポンプでありながら高真空（例えば、絶対圧力で約１．３ｋＰａ）を達成することが可能となるとともに、迅速なスタートアップがなし得る。
【００４５】
したがって、図１に示すような吸収式冷凍機Ｂの抽気ラインＣに設けられる抽気ポンプＡとして、一般に使用されるウェット型真空ポンプに代えてポンプＡ１を使用した場合にも、所要の真空度を維持することが可能となる。また、ウェット型真空ポンプを使用する場合に問題となる、飽和水蒸気の吸引による潤滑油の劣化や回転部の固着を回避することができ、メンテナンスが簡素化される。
【００４６】
【実施例】
次に、本発明をより具体的な実施例に基づいてより具体的に説明する。
【００４７】
実施例
弁体がテフロンとされた実施形態のポンプの運転時間の経過に伴う真空度を計測し、その結果を図８にグラフで示す。
【００４８】
比較例
図９に示す従来のダイアフラム式ドライ真空ポンプの運転時間の経過に伴う真空度を計測し、その結果を図８にグラフで併せて示す。
【００４９】
図８より、実施例では運転開始後８秒程度で目標とされる真空度３．５ｋＰａに到達し、しかも最終到達真空度が１．３ｋＰａ程度であるのに対し、比較例では目標とされる真空度に到達するまでに３０秒程度を要し、しかもその到達真空度で飽和しているのがわかる。
【００５０】
このことから、実施例の真空ポンプは、迅速なスタートアップがなし得、しかも高度の真空が得られるのがわかる。
【００５１】
以上、本発明を実施形態および実施例に基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態および実施例に限定されるものではなく、種々改変が可能である。例えば、実施形態および実施例においては真空活用装置として吸収式冷凍機を例に取り説明されているが、本発明が適用できる真空活用装置としては各種のものとすることができ、例えば真空ボイラや真空パック装置とすることもできる。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、吸収式冷凍機などのその一部に真空が形成され、その真空を利用して所定の処理がなされる真空活用装置の迅速なスタートアップがなし得るとともに、その保守も簡素化できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吸収式冷凍機の要部概略図である。
【図２】本発明の実施形態１の高真空度達成型ドライ真空ポンプの概略図である。
【図３】同高真空度達成型ドライ真空ポンプにおいて、ダイアフラムが上死点にあるときの概略図である。
【図４】同高真空度達成型ドライ真空ポンプにおいて、ダイアフラムが下死点にあるときの概略図である。
【図５】実施形態１の高真空度達成型ドライ真空ポンプの弁機構に使用される弁の詳細構成を示す平面図である。
【図６】同高真空度達成型ドライ真空ポンプの弁機構の動作説明図あって、ダイアフラムが上死点にあるときを示す。
【図７】同高真空度達成型ドライ真空ポンプの弁機構の動作説明図あって、ダイアフラムが下死点にあるときを示す。
【図８】実施例および比較例のスタートアップ時の到達真空度と時間の関係を示すグラフである。
【図９】従来のドライ真空ポンプの概略構成を示す模式図であって、同（ａ）はダイアフラムが上死点にあるときを示し、同（ｂ）はダイアフラムが下死点にあるときを示す。
【符号の説明】
Ａ            抽気ポンプ
Ａ１          高真空度達成型ドライ真空ポンプ
Ｂ            吸収式冷凍機
Ｄ            デッドスペース
１            ケーシング
２            ポンプヘッド
３            ダイアフラム
４            コネクティングロッド
５            吸気孔
６            排気孔
１０、３０    吸気弁機構
２０、４０    排気弁機構
【図１】
2005030239.tif 000003
【図２】
2005030239.tif 000004
【図３】
2005030239.tif 000005
【図４】
2005030239.tif 000006
【図５】
2005030239.tif 000007
【図６】
2005030239.tif 000008
【図７】
2005030239.tif 000009
【図８】
2005030239.tif 000010
【図９】
2005030239.tif 000011