(57)【特許請求の範囲】
【請求項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、気液分離器を介して不凝縮タンクに導くようにした第１の気液分離構成部分を設けて、前記吸収式冷凍機の外部に排出ように構成した抽気装置において、
前記第１の気液分離構成部分における前記不凝縮タンクの前記不凝縮ガスを、前記不凝縮ガスに含まれている冷媒などを凝縮するための放熱コイルを介して、気液分離ボックスに導くことにより、再度、気液分離を行うようにした第２の気液分離構成部分と、
前記第２の気液分離構成部分における前記希液分離ボックスの上部から不凝縮ガスだけをオイルレスの真空ポンプ５に導いて前記排出を行う構成と
を設けたことを特徴とする抽気装置。
【請求項２】
前記オイルレスの真空ポンプとして、第１の排出機構のシリンダ内を移動するピストンと、第２の排出機構のシリンダ内を移動するピストンとを、互いに逆向きの往復動作を行うように、連動させた構成のオイルレスの真空ポンプを用いることを特徴とする請求項１記載の抽気装置。
【請求項３】
前記真空ポンプの起動時および／または運転中における前記真空ポンプより上流側の圧力の変化に基づいて前記真空ポンプの故障を含む劣化度合や配管部からのガスの漏れ込みを評価する構成を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の抽気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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。
【０００２】
【従来の技術】
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したり、暖房運転に供したりする装置である。
【０００３】
上記構成の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鉄あるいはステンレス鋼によって形成され、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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
このため、例えば図３に示したように、吸収式冷凍機本体１００と吸収液管および気相管を介して連結した気液分離器１の気相部より延設した不凝縮タンク２にパラジウム管３を取り付け、そのパラジウム管３を３００〜５００℃程度に加熱して、気液分離器１で吸収液から分離し、不凝縮タンク２に導入した水素ガスをパラジウム管３の壁面を通過させて吸収式冷凍機本体内に発生した不凝縮ガスの水素ガスを排出する技術がある。
【０００８】
しかし、図３に示した抽気装置は、パラジウム管３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３を介して排気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。
【０００９】
また、図４に示したように、不凝縮タンク２に電磁開閉弁４、４を介して真空ポンプ５Ｘを連結し、不凝縮タンク２に取り付けた圧力センサ６が所定の圧力を検出したときに、真空ポンプ５Ｘを起動して電磁開閉弁４を開放し、不凝縮タンク２内に導入した不凝縮ガスを排出する技術もある。
【００１０】
しかし、図４に示した抽気装置は、オイルシールタイプの真空ポンプ５Ｘ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。
【００１１】
また、電磁開閉弁４を閉弁して真空ポンプ５Ｘを停止するときには、開閉弁４Ｘを開弁して吸気側を大気圧にしておかないと、電磁開閉弁４や配管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５Ｘのオイルが逆流する恐れがあると云った問題点がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、従来ある吸収式冷凍機の抽気装置は上記したように何れも満足の行くものではないので、吸収式冷凍機の内部で発生したり、機外から侵入した不凝縮ガスが確実に機外に排出でき、且つ、注油などの手間の掛から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。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、
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、気液分離器を介して不凝縮タンクに導くようにした第１の気液分離構成部分を設けて、上記の吸収式冷凍機の外部に排出ように構成した抽気装置において、
上記の第１の気液分離構成部分における上記の不凝縮タンクの上記の不凝縮ガスを、上記の不凝縮ガスに含まれている冷媒などを凝縮するための放熱コイルを介して、気液分離ボックスに導くことにより、再度、気液分離を行うようにした第２の気液分離構成部分と、
上記の第２の気液分離構成部分における上記の希液分離ボックスの上部から不凝縮ガスだけをオイルレスの真空ポンプ５に導いて上記の排出を行う構成と
を設けるようにした第１の構成の抽気装置と、
【００１４】
上記の第１の構成の抽気装置において、
上記のオイルレスの真空ポンプとして、第１の排出機構のシリンダ内を移動するピストンと、第２の排出機構のシリンダ内を移動するピストンとを、互いに逆向きの往復動作を行うように、連動させた構成のオイルレスの真空ポンプを用いるようにした第２の構成の抽気装置と、
【００１５】
上記の第１の構成の抽気装置または第２の構成の抽気装置において、
上記の真空ポンプの起動時および／または運転中における上記の真空ポンプより上流側の圧力の変化に基づいて上記の真空ポンプの故障を含む劣化度合や配管部からのガスの漏れ込みを評価する構成を設けるようにした第３の構成の抽気装置と
を提供することにより、上記の課題を解決するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の抽気装置を図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、これらの図においても前記図３、図４において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。また、以下の記載におけるオイルレスタイプの真空ポンプ５は、上記の課題を解決するための手段におけるオイルレスの真空ポンプを言うものである。
【００１７】
図１に示した本発明の抽気装置においては、オイルレスタイプの真空ポンプ５が、不凝縮タンク２に気液分離ボックス８などを介して連通可能に連結されている。また、電磁開閉弁４を２個直列に備えた抽気管７は、放熱コイル７Ａを気液分離ボックス８の側に備え、終端部が気液分離ボックス８に開口している。
【００１８】
なお、気液分離ボックス８の底板には開閉弁９Ａが介在するドレン管９が接続され、気液分離ボックス８の内部に溜まった冷媒液などが開閉弁９Ａを開弁することにより適宜排出できる構成となっている。
【００１９】
オイルレスタイプの真空ポンプ５は、気液分離ボックス８の天板部から延設された抽気管７Ｚの終端部に設けられているため、抽気管７の放熱コイル７Ａの部分を通過する際に大気に放熱して凝縮した冷媒などの凝縮液は気液分離ボックス８内の底部に溜められ、抽気管７Ｚからは不凝縮ガスだけが導出されるので、真空ポンプ５には確実に不凝縮ガスだけが至る。
つまり、不凝縮タンク２の不凝縮ガスを、この不凝縮ガスに含まれている冷媒などを凝縮するための放熱コイル7Ａを介して、気液分離ボックス８に導くことにより、再度、気液分離を行って得られる不凝縮ガスだけを希液分離ボックス８の上部からオイルレスの真空ポンプに導いて吸収式冷凍機の外部に排出するように構成しているものである。
【００２０】
真空ポンプ５としては、例えば図２に示したように、第１の排出機構１０と第２の排出機構３０とからなり、第１の排出機構１０は、吸気室吸気口１１、開閉弁１２により開閉される吸気室排気口１３を備えた吸気室１４と、排気室排気口１５、開閉弁１６により開閉される排気室吸気口１７を備えた排気室１８と、吸気室排気口１３および排気室吸気口１７の部分から延設されて往復動作するピストン１９が内在するシリンダ２０とを備えて構成されている。
【００２１】
なお、開閉弁１２はピストン１９が図面下方に移動してシリンダ内空間２１の容積が増大し、内圧が低下するとき吸気室排気口１３を開放し、ピストン１９が図面上方に移動してシリンダ内空間２１の容積が減少し、内圧が増加するとき吸気室排気口１３を閉鎖し、開閉弁１６はピストン１９が図面下方に移動してシリンダ内空間２１の容積が増大し、内圧が低下するとき排気室吸気口１７を閉鎖し、ピストン１９が図面上方に移動してシリンダ内空間２１の容積が減少し、内圧が増加するとき排気室吸気口１７を開放するように設けられている。
【００２２】
第２の排出機構３０は、吸気室吸気口３１、開閉弁３２により開閉される吸気室排気口３３を備えた吸気室３４と、排気室排気口３５、開閉弁３６により開閉される排気室吸気口３７を備えた排気室３８と、吸気室排気口３３および排気室吸気口３７の部分から延設されて往復動作するピストン３９が内在するシリンダ４０とを備えて構成されている。
【００２３】
なお、開閉弁３２もピストン３９が図面下方に移動してシリンダ内空間４１の容積が増大し、内圧が低下するとき吸気室排気口３３を開放し、ピストン３９が図面上方に移動してシリンダ内空間４１の容積が減少し、内圧が増加するとき吸気室排気口３３を閉鎖し、開閉弁３６はピストン３９が図面下方に移動してシリンダ内空間４１の容積が増大し、内圧が低下するとき排気室吸気口３７を閉鎖し、ピストン３９が図面上方に移動してシリンダ内空間４１の容積が減少し、内圧が増加するとき排気室吸気口３７を開放するように設けられている。
【００２４】
そして、第１の排出機構１０のピストン１９は、モータ５０の回転軸５１Ｌにクランク５２Ｌを介して連結され、第２の排出機構３０のピストン３９は、モータ５０の回転軸５１Ｒにクランク５２Ｒを介して連結され、モータ５０による駆動軸５１Ｌ、５１Ｒの回転運動がピストン１９、３９それぞれの往復運動に変換され、各シリンダ内で往復運動するように構成されている。
【００２５】
なお、第１の排出機構１０のピストン１９と第２の排出機構３０のピストン３９とは、互いに逆向きに移動するように取り付けられている。したがって、第１の排出機構１０のピストン１９が図面下方に移動するときには第２の排出機構３０のピストン３９は図面上方に移動し、第１の排出機構１０のピストン１９が図面上方に移動するときには第２の排出機構３０のピストン３９は図面下方に移動する。
すなわち、図２に示したオイルレスタイプの真空ポンプ５は、要約すれば、第１の排出機構１０のシリンダ２０内を移動するピストン１９と、第２の排出機構３０のシリンダ４０内を移動するピストン３９とを、互いに逆向きの往復動作を行うように、連動させた構成のオイルレスタイプの真空ポンプを構成しているものである。
【００２６】
そのため、第１の排出機構１０においてピストン１９が図面下方に移動し、シリンダ内空間２１の容積が増大してシリンダ内空間２１の圧力が減少するときには、開閉弁１２、１６は共に図面下方に回動して、吸気室排気口１３は開口し、排気室吸気口１７は閉鎖されるので、吸気室吸気口１１から吸気室１４に導入されていた不凝縮ガスは吸気室排気口１３を通ってシリンダ内空間２１内に入る。
【００２７】
そして、第１の排出機構１０のピストン１９が図面下方に移動し、容積の増大しているシリンダ内空間２１内に吸気室１４の不凝縮ガスが吸気室排気口１３から導入されているときには、第２の排出機構３０のピストン３９は図面上方に移動し、シリンダ内空間４１の容積は減少してシリンダ内空間４１の圧力は増加するので、開閉弁３２、３６は共に図面上方に回動して吸気室排気口３３は閉鎖され、排気室吸気口３７は開口する。
【００２８】
そのため、第１の排出機構１０の排気室１８、第２の排出機構３０の吸気室３４、第１の排出機構１０と第２の排出機構３０の連結管内にある不凝縮ガスはシリンダ内空間４１には導入されず、シリンダ内空間４１内に導入されていた不凝縮ガスは排気室吸気口３７、排気室３８、排気室排気口３５より排気される。
【００２９】
一方、第１の排出機構１０においてピストン１９が図面上方に移動し、シリンダ内空間２１の容積が減少してシリンダ内空間２１の圧力が増加するときには、開閉弁１２、１６は共に図面上方に回動して吸気室排気口１３は閉鎖され、排気室吸気口１７は開口するので、吸気室１４の不凝縮ガスはシリンダ内空間２１には導入されず、シリンダ内空間２１に導入されていた不凝縮ガスは排気室吸気口１７を通って排気室１８内に入る。
【００３０】
そして、第１の排出機構１０のピストン１９が図面上方に移動し、シリンダ内空間２１から排気室１８に不凝縮ガスが押出されているときには、第２の排出機構３０のピストン３９は図面下方に移動し、シリンダ内空間４１の容積を増大してシリンダ内空間４１の圧力を下げるので、開閉弁３２、３６は共に図面下方に回動して吸気室排気口３３は開口し、排気室吸気口３７は閉鎖される。
【００３１】
そのため、外気が排気室排気口３５、排気室３８、排気室吸気口３７を通ってシリンダ内空間４１に導入されることはなく、シリンダ内空間４１には第１の排出機構１０の排気室１８、第２の排出機構３０の吸気室３４、第１の排出機構１０と第２の排出機構３０の連結管内にある不凝縮ガスが吸気室排気口３３より導入される。
【００３２】
したがって、モータ５０を起動してピストン１９、３９をシリンダ２０、４０内で往復動作させると共に、電磁開閉弁４を開弁することにより、不凝縮タンク２内に溜まった不凝縮ガスを排気することができる。
【００３３】
符号６０は抽気装置の制御器であり、不凝縮タンク２に取り付けた圧力センサ６が所定の高圧、例えば１０ｋＰａ（設定値は可変）を検出するとモータ５０を起動し、モータ５０の起動後所定時間、例えば１０秒（設定値は可変）後に電磁開閉弁４を開弁し、圧力センサ６が所定の低圧、例えば４ｋＰａ（設定値は可変）を検出すると電磁開閉弁４を閉弁し、その後モータ５０を停止するように制御するように構成されている。
【００３４】
なお、制御器６０は、電磁開閉弁４の開弁後所定時間、例えば２秒（設定値は可変）が経過したときに圧力センサ６が所定の高圧、例えば１０ｋＰａより高い圧力を検出したときには、抽気装置に重大に異常、例えばピストン１９、３９が動作していない、大気が（多量に）漏れ込んでいる、などの異常事態が起こっていると判断して警報手段６１を動作させ、所定の警報、例えばブザーの吹鳴、警報ランプの点滅などを行うと共に、電磁開閉弁４を閉弁し、その後モータ５０を停止し、その後は圧力センサ６が検出する圧力が幾ら高くても抽気操作は行わないように構成されている。
【００３５】
また、制御器６０は、圧力センサ６が１０ｋＰａより低い圧力を検出していても、所定の時間内、例えばモータ５０の起動、電磁開閉弁４の開弁から１０分（可変）以内に圧力センサ６が所定の低圧、例えば圧力４ｋＰａを検出しないときには、抽気装置の能力が低下していると判断して警報手段６１を動作させ、所定の警報、例えば注意喚起の表示を行い、抽気を継続するように構成されている。
つまり、上記の各判断は、真空ポンプの起動時および／または運転中において、圧力センサ６により検出した真空ポンプ８より上流側の圧力の変化に基づいて、真空ポンプ８の故障を含む劣化度合や配管部からのガスの漏れ込みを評価するように構成しているものである。
【００３６】
また、所定の警報方法として、抽気操作は一旦停止するものの、再度圧力センサ６が所定の圧力、例えば１０ｋＰａを検出したときには抽気操作を再開するようにしても良い。
【００３７】
なお、抽気装置の気液分離器１は図示しない吸収液ポンプにより高温再生器などに搬送する吸収液の一部をエジェクター１Ａに注入し、そこで生じる負圧を利用して吸収器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り、従来周知である。
【００３８】
したがって、図示しない高温再生器、低温再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器、高温熱交換器、低温熱交換器、また、それらを連結する配管部などが例えば鉄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、運転中、吸収液は高温再生器において例えば１６０℃にも加熱され、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。このようにして機内に発生する水素ガスは、吸収式冷凍機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、吸収器などの非溶液部に滞留し次第にその濃度が高まる。
【００３９】
しかし、吸収式冷凍機に本発明の抽気装置が組み込まれていると、図示しない吸収液ポンプの運転などにより吐出した吸収液の一部の高速移動により生じる負圧を動力として吸収式冷凍機本体１００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気液分離器１に引き込まれ、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の底部側から吸収式冷凍機本体１００に戻され、吸収液から分離された不凝縮ガスは不凝縮タンク２に導入され、不凝縮タンク２内の圧力が所定の高圧、例えば１０ｋＰａに達すると制御器６０により真空ポンプ５が起動され、所定時間後に電磁開閉弁４が開弁され、不凝縮タンク２に溜まった不凝縮ガスの排出がなされる。
【００４０】
なお、電磁開閉弁４の開弁後所定時間、例えば２秒が経過しても圧力センサ６が所定の高圧、例えば１０ｋＰａより高い圧力を検出したときには、制御装置６０は抽気装置に重大に異常、例えばピストン１９、３９が動作していない、大気が多量に漏れ込んでいる、などの異常事態が起こっていると判断し、警報装置６１を動作させる。
【００４１】
また、真空ポンプ５を所定時間、例えば１０分間運転しても圧力センサ６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にも、制御装置６０は真空ポンプ５の能力が低下していると判定し、警報手段６１を動作させる。
【００４２】
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。
【００４３】
例えば、抽気装置の能力低下判断は、圧力センサ６が検出する圧力の変化速度を標準値と比較して行うようにしても良い。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の吸収式冷凍機の抽気装置によれば、不凝縮タンク２の不凝縮ガスを、この不凝縮ガスに含まれている冷媒などを凝縮するための放熱コイルを介して、気液分離ボックスに導くことにより、再度、気液分離を行って得られる不凝縮ガスだけを希液分離ボックスの上部からオイルレスの真空ポンプに導いて排出するため、オイルレスの真空ポンプを使用することができ、注油などの手間が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態を示す説明図である。
【図２】  一実施形態に用いたオイルレスタイプの真空ポンプの説明図である。
【図３】  従来技術を示す説明図である。
【図４】  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
２  不凝縮タンク
３  パラジウム管
４  電磁開閉弁
５、５Ｘ  真空ポンプ
６  圧力センサ
７  抽気管
７Ａ  放熱コイル
７Ｚ  抽気管
８  気液分離ボックス
９  ドレン管
９Ａ  開閉弁
１０  第１の排出機構
１１  吸気室吸気口
１２  開閉弁
１３  吸気室排気口
１４  吸気室
１５  排気室排気口
１６  開閉弁
１７  排気室吸気口
１８  排気室
１９  ピストン
２０  シリンダ
２１  シリンダ内空間
３０  第２の排出機構
３１  吸気室吸気口
３２  開閉弁
３３  吸気室排気口
３４  吸気室
３５  排気室排気口
３６  開閉弁
３７  排気室吸気口
３８  排気室
３９  ピストン
４０  シリンダ
４１  シリンダ内空間
５０  モータ
５１Ｌ、５１Ｒ  駆動軸
５２Ｌ、５２Ｒ  クランク
６０  制御装置
６１  警報手段
１００  吸収式冷凍機
【図１】
0004159310.tif 000002
【図２】
0004159310.tif 000003
【図３】
0004159310.tif 000004
【図４】
0004159310.tif 000005