專利名稱：冷凍循環(huán)用真空排氣裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明所涉及的是當往冷凍循環(huán)內充填致冷劑時，為對其排氣，干燥用的真空排氣裝置。特別是對氣體壓縮行程上使用了油的油旋轉真空泵或排氣氣體通路連通潤滑油室的羅茨泵的真空排氣裝置，防止從該裝置往冷凍循環(huán)內倒流油蒸氣的冷凍循環(huán)用真空排氣裝置。
這里所謂的冷凍循環(huán)，乃是在以空氣壓縮機等為主體的冷凍機內，由致冷劑循環(huán)用的壓縮機，冷凝器、過凝器、減壓裝置、蒸發(fā)器以及連接這些部件的配管所組成的路徑的總稱。
以前，當向冷凍循環(huán)中充填致冷劑時，為對其排氣、干燥，使用了油旋轉真空泵或羅茨泵的真空排氣裝置。同時，作為制冷劑使用了氟利昂氣體(氟利昂22)，使用了礦物油作為冷凍循環(huán)壓縮機用潤滑油。從而，對冷凍循環(huán)實施真空排氣時，即使從真空排氣裝置往冷凍循環(huán)內倒流真空泵油蒸氣，由于其與壓縮機的潤滑油有相容性，也不會出現(xiàn)不良情況?？墒?，由于這種氟利昂氣體有破環(huán)臭氧層的環(huán)境問題，近年來已經(jīng)限制了它的使用，而以氟利昂134A等代替原氟利昂作為致冷劑使用。同時，壓縮機用潤滑油也以與真空泵油不相容的合成油代替之。其結果是當對冷凍循環(huán)內進行真空排氣并充填致冷劑時，真空泵油蒸氣一倒流入冷凍循環(huán)內，真空泵油就會在短時間內在冷凍循環(huán)中凝固起來，并使冷凍循環(huán)堵塞，冷凍機性能急劇下降。
作為防止油蒸氣從使用了油旋轉真空泵或羅茨泵等的真空排氣裝置倒流的方法，如雜志<真空技術>(1985，7，1)的第203—207頁的“D凈化粗制系統(tǒng)”上所記述的，吸氣側配管導入凈化氣體，并將壓力達到13Pa(10-1托)以上，而使油分子不倒流。由此凈化氣體流擠出油分子的方法，或于真空排氣裝置的吸氣側管道的中途設放吸附劑或冷卻面而吸附油分子的方法已為公知。另外，在特公昭56—7067號公報與特開平2—49978號公報記述的為在吸氣側配管中導入凈化氣體，而設置有著復雜開口部的小管，形成對著真空泵的吸入方向具有一定速度、一定方向的凈化氣體流，而防止油蒸氣倒流的方法也為人們公知。
可是，在上述雜志<真空技術>中記述的凈化氣體法中，吸氣口的壓力要高達13Pa以上，而當壓力在13Pa以下時，排氣速度為零。因此，為得到冷凍循環(huán)內排氣與干燥要求的壓力值，需要裝上羅茨泵。而使用吸附劑或冷面于吸附法中則成了排氣阻力，使排氣時間增長，而且必須進行吸附面的定期維護。
另外，按特公昭56—7067號公報和特開平2—49978號公報所展示的方法，在凈化氣體導入部的配管內必然要有形狀復雜的開口部，在導入凈化氣體的部位不合適的情況下，油蒸氣會倒流入冷凍循環(huán)內；再則，由于沒有進行如以吸氣壓力或配管內的氣體流速來控制凈化氣體流量、或通過監(jiān)測來實現(xiàn)異常情況報警，所以凈化氣體流量不能穩(wěn)定，往往有油蒸氣倒流入冷凍循環(huán)內，流地過多的凈化氣體，有效排氣速度降低，消耗了不必要的凈化氣體，在某一時間，突然出現(xiàn)整個油蒸氣倒流等等各種情況。
還有，油旋轉真空泵由于某一原因緊急停轉時，不能對閥的誤操作進行處理。這種現(xiàn)狀下，為排除空氣或惰性氣體而得到?jīng)]有油蒸氣的真空狀態(tài)，即使為此目的(用途)，使用了高價干燥泵的真空排氣裝置成了主流。然而，即使用了干燥泵，由于沒有密封性很高的逆止閥，也有著緊急停轉時排氣側大氣瞬間倒流、冷凍循環(huán)內壓力上升的缺點。
本發(fā)明的目的即是鑒于上述問題，提供一種廉價的冷凍循環(huán)用真空排氣裝置。在不把原來使用壓力下的排氣壓力進行大幅度降低的壓力下，如不是13Pa下，而確保防止油蒸氣向冷凍循環(huán)內的倒流。
可以用下述冷凍循環(huán)用真空排氣裝置來達到上述目的。把氣體壓縮行程中使用的油真空泵或排氣氣體連通其潤滑油室的真空泵的真空排氣裝置本體與冷凍循環(huán)至少通過連接器用真空排氣管路將其連接起來；在真空排氣管路上，通過具有凈化氣體導入機構與(或)凈化氣體流量控制機構的凈化氣體供給管路與凈化氣體供給源相連接，同時，在該真空排氣管路上設置壓力計或流速計?；趬毫τ嫽蛄魉儆嫷臏y出值，由控制器發(fā)出對前述凈化氣體導入機構動作的驅動信號與(或)對前述凈化氣體流量控制機構的控制信號，將前述真空排氣管路中的壓力或氣體流速控制到規(guī)定值。這樣，即可以導入該真空排氣管路內的凈化氣體來防止從前述真空排氣裝置本體來的油蒸氣向前述冷凍循環(huán)內之倒流。將壓力計或流速計接入真空排氣管路中，依對它們的測出值，實現(xiàn)對凈化氣體供給管路上連接的凈化氣體導入機構與(或)凈化氣體流量控制機構的控制，依靠這種控制作用，由凈化氣體把真空排氣管路的壓力可以維持在規(guī)定的壓力值，比如13Pa以下。以此，即可確保防止從真空排氣裝置本體側來的油蒸氣倒流入冷凍循環(huán)內。
圖面簡單說明

圖1、是本發(fā)明第一實施例裝有防止油蒸氣倒流裝置的冷凍循環(huán)用真空排氣裝置的配管系統(tǒng)圖，圖2、是本發(fā)明第二實施例裝有防止油蒸氣倒流裝置的冷凍循環(huán)用真空排氣裝置的配管系統(tǒng)圖，圖3、表示上述系統(tǒng)作用的時序表。
符號說明1—真空排氣裝置；2—真空排氣管路；3—冷凍循環(huán)；4—通氣閥；5—自動斷路閥；6a—連通器；6b連通器；7—壓力計；8—凈化氣體供給管路；10—凈化氣體流量控制閥；11—凈化氣體導入閥；20—控制器；40—真空排氣裝置本體；50—可變孔口；G—凈化氣源。
實施例以下，以本發(fā)明的實施例，借圖說明有關該冷凍循環(huán)用真空排氣裝置。
圖1上的真空排氣裝置本體1，使用了油旋轉真空泵，其吸氣口通過真空排氣管路2和作為連接器用的連通器6a、6b與冷凍循環(huán)3相連。在管路2內，從真空排氣裝置本體1順序與通氣閥4、自動斷路閥5相連接。通氣閥乃如眾所周知的那樣，它打開的時候，使大氣與管路2相連通。而自動斷路閥5在其接受控制器20的驅動信號打開時，其兩側與管路2相連通；它閉的時候，將兩側斷開。連通器6a、6b是附屬于冷凍循環(huán)3上的原來就用的部件，它可以使冷凍循環(huán)3與真空排氣裝置本體1連通或斷開。
依本實施例，在管路2上連接壓力計7，而在冷凍循環(huán)3的一側連接著凈化氣體供給管路8。在本實施例中，從凈化氣體源一側，使大氣中的空氣通過過濾器9并加壓到規(guī)定值來供給。在管路8中連接著凈化氣體流量控制閥10和凈化氣體導入閥11。凈化氣體流量控制閥10接受從控制器20來的驅動信號，基于壓力計7的測出值來控制其開度；控制器20也接受壓力計7的檢測信號，基于此信號，控制器20驅動凈化氣體導入閥11的開閉。不管哪種情況，本實施例中管路2內的壓力一直控制在13Pa以下。再者，在本實施例中，連通器6a、6b與自動斷路閥5間的管路部分2a的長度L可以這樣來確定L＞β1β2·4×10-24·(T·C·α·a)/(Qδ2)式中β1—取決于凈化氣體種類的系數(shù)，β2—取決于前述真空排氣裝置本體上使用的油的種類的系數(shù)，T—周圍氣體溫度，Q—氣體流量，a—配管斷面積，δ—油分子直徑，α—油蒸氣分子的最大或然率速度，C—V/α(V—油蒸氣分子群中的分子速度)。另外，在凈化氣體供給管路8上設置了旁路12。在該旁路上連接著凈化氣體儲備箱13與通氣閥14。儲備箱13在通氣閥14開閉時起著緩和管路2中壓力急劇變化的作用。通氣閥14也與前述閥一樣，接受控制器20來的驅動信號，而供給控制器20以監(jiān)視其開關狀態(tài)的監(jiān)視信號。
再就是，若按本實施例，在控制器20上提供了監(jiān)視真空排氣裝置本體1的驅動狀態(tài)的監(jiān)視信號，監(jiān)視通氣閥4、14的開閉狀態(tài)的監(jiān)視信號，以及監(jiān)視自動斷路閥5、凈化氣體流量控制閥10、凈化氣體導入閥11的開閉狀態(tài)的監(jiān)視信號。
按本實施例，冷凍循環(huán)用真空排氣裝置的結構即如上述，下邊說明它的作用。圖3示出了圖1所述系統(tǒng)的各部分的動作的時序表。圖上，A代表真空排氣裝置本體1的驅動、停止(ON、OFF)，B代表自動斷路閥5的開閉，C代表第一、第二通氣閥4、14的開閉，D代表連通器6a、6b的通、斷，E代表管路2中的壓力，F(xiàn)代表凈化氣體導入機構11的開閉。與真空排氣裝置本體1即油旋轉真空泵開始被驅動的同時，由控制器20來的驅動信號同時使通氣閥4、14從開轉向閉的狀態(tài)，即使管路與大氣斷開。再者，連通器6a、6b處在斷開情況下，其頂端開口部由封閉機構封死。而與此同時，凈化氣體導入閥11也依控制器20來的驅動信號而開啟。因此，從大氣來在過濾器9濾凈的空氣經(jīng)由凈化氣體供給管路8導入。與真空排氣裝置本體1被驅動開始的同時，通氣閥4、14關閉，凈化氣體導入閥11開著，而且由此在規(guī)定的時間內，自動斷路閥5打開。因此，由真空排氣裝置本體1通過管路2開始排氣。與此同時，管路2內的壓力像3中E所示的那樣降低下來。把壓力計7檢測出來的壓力供給控制器20。壓力計7的測出值只要一低于13Pa，連通器6a、6b即接通冷凍循環(huán)3。但像圖3中E所示的那樣，至此，只要由大氣壓降至稍稍低于13Pa，與連通器6a、6b接通的同時，配管內壓力急劇上升，大致達到大氣壓。另一方面，由于接通了連通器6a、6b，把冷凍循環(huán)3與管路2連通。因此管路2內的壓力又急劇下降，低于13Pa。另外，接通連通器6a、6b的同時，像圖3中F所示的那樣關閉了凈化氣體導入閥11。因此，又出現(xiàn)上述那樣的壓力急劇下降，一低于13Pa再度打開。在本實施例中，超過或低于13Pa，依壓力計7的測出值，通過控制器20的驅動信號來調節(jié)流量控制閥10的開度，調節(jié)到管路2的壓力低于13Pa的規(guī)定值。這樣，管路2內的壓力即可大致維持在低于13Pa的規(guī)定值上。因此，從真空排氣裝置本體1來的流往冷凍循環(huán)3一側的油蒸氣，確實由凈化氣體押回去了，冷凍循環(huán)3內不會再侵入油蒸氣。另外，如依本實施例，連通器6a、6b與自動斷路閥5間的管路2a的長度也如上述的公式所確定，因此從大氣來的凈化氣體導入量可以很小。
其次，是使得真空排氣裝置本體1停止的情況即是由控制器20來的停止信號而停止的情況。與此同時，圖3表上B、D表示的自動斷路閥5關閉，連通器6a、6a斷開。況且也有在停止真空排氣裝置本體前連通器6a、6b即從冷凍循環(huán)3斷開的情況。據(jù)此，在規(guī)定時間后，由控制器20來的驅動信號使得凈化氣體導入閥11關閉。一旦過了規(guī)定的時間，通氣閥4、14即打開，由此，自動斷路閥5與真空排氣裝置本體1間的管路即成大氣壓狀態(tài)。同時，自動斷路閥5與連通器6a、6b間的凈化氣體導入閥11也隨自動斷路閥5關閉后。在規(guī)定時間打開，由此，通氣閥14打開也成大氣壓狀態(tài)。因而由于連通器6a、6b切斷，冷凍循環(huán)3以外的各部分都成了大氣壓狀態(tài)。
如上所述，確實防止了油蒸氣向冷凍循環(huán)3的倒流。而依本實施例，真空排氣裝置本體1、各閥4、5、6、10、11、14上監(jiān)視其開關狀態(tài)的監(jiān)視信號被送入控制器20，因此在阻止油蒸氣的操作當中，比如真空排氣裝置本體1的本身發(fā)生某種故障而緊急停止的情況下，也不限于由控制器20給予驅動信號。一當檢測出停止信號，據(jù)此圖3表上所示的同樣順序各閥關閉。因此即在真空排氣裝置本體緊急停止的情況下，也可以防止油蒸氣向冷凍循環(huán)3內倒流。另外，4、5、6、10、11、14各閥也都被監(jiān)視，其監(jiān)視信號也被送入控制器20，因此其中任一閥出現(xiàn)故障時，按圖3表所示的順序各閥開、閉，圖1中所示的系統(tǒng)全被控制于大氣壓狀態(tài)。因此，不管哪種情況油蒸氣都不會倒流入冷凍循環(huán)3內。另外，這種發(fā)生故障的情況下，自然引起管路2內的壓力上升，還可以接此信號發(fā)出警報。
圖2中示出了本發(fā)明第二實施例的冷凍循環(huán)用真空排氣裝置。對應圖1部分給予相同的標號，而略去詳細說明。在本實施例中，真空排氣裝置本體40由油旋轉真空泵與連在上游一側的羅茨泵30所組成。在油旋轉泵1上連著油霧冷凝器31。31a、31b是油霧冷凝器的排放口。代替第一實施例中凈化氣體流量控制閥10的是開度可變的孔口50。另外，本專利也包括它并作為凈化氣體流量控制機構。其作用與圖1的實施例相同，圖3示的時序表同樣適用。和油旋轉真空泵1的開始驅動同時，在達到規(guī)定的開始驅動壓力時，羅茨泵也被驅動。油霧冷凝器的作用已為大家熟知。和第一實施例中所述的作用原理一樣，由油旋轉真空泵過來的油，可以阻止其通過管路2進入冷凍循環(huán)3內。尤其為確保這一點，對油旋轉真空泵1產生的油霧進行(冷凝)吸附。以上對本發(fā)明的實施例進行了說明，但本發(fā)明不限于這些，基于本發(fā)明的技術思路可以進行種種變化。
例如，在上述實施例中，管路2a的長度被定為L，但如把連接凈化氣體供給管路8的部分的內徑變小一些，管路2a的長度就可以更短一些，仍可維持規(guī)定的壓力，即13Pa以下；而且凈化氣體需要量也可減少。
另外，上述的實施例中管路2a上連接了壓力計7，若以流速計代替它，并依基于其檢測信號的控制器20的驅動輸出值來控制凈化氣體流量控制閥與凈化氣體導入閥11的開度或開閉會更好些。再者，在上述實施例中，作為凈化氣體源，是用過濾器9把大氣中的空氣凈化后導入凈化氣體供給管路8的。如果以設置氣體選擇膜來代替過濾器，可以抽出大氣中的惰性氣體導入凈化氣體供給管路8。也可以把凈化氣體源G本身搞成惰性氣體發(fā)生裝置，加壓到規(guī)定的壓力導入凈化氣體供給管路8。
另外，在上述實施例中，凈化氣體供給管路8上設有凈化氣體流量控制閥10與凈體氣體導入閥11，而若省去其中任何一個，管路2a內的后力仍可維持在規(guī)定值。
還有，在上述實施例中，真空排氣裝置本體1、4，閥4、5、6、10、11、14，控制器20來等都是分別說明的，如把控制器20、閥4、5、6、10、11、14連同其上的壓力計7搞成一體，在殼體上加設螺栓，可以用螺栓按圖1所示的連接關系，由配管將凈化氣體源G、凈化氣備用箱13、冷凍機循環(huán)3、真空排氣裝置本體1等連接起來。不管怎樣，這種情況下系統(tǒng)整體可以更緊湊。特別是最近，隨著微型計算機的發(fā)展，由于控制器20本身可以更加小型化，即使把這些閥搞成一體也不會更大，真空排氣裝置本體1、冷凍循環(huán)3、氣源G等上面的安裝位置不大受到限制，往哪兒都可以容易地進行安裝連接。
另外，在上述實施例中，在接通了連通器6a、6b后，管路2內的壓力超過或低于13Pa，凈化氣體導入閥11開著，通過由控制器20來的驅動信號來調節(jié)氣體流量控制閥10的開度，調至配管內的壓力達到13Pa以下的規(guī)定值。要是這樣就可省去凈化氣體流量控制閥10單單靠凈化氣體導入閥11的反復開閉，管路2內的壓力即可控制在13Pa左右，也可以省去凈化氣體導入閥11，而依靠改變凈化氣體流量控制閥10的開設，而將管路2內的壓力調到13Pa以下的規(guī)定值。而且，在上述的實施例中是按規(guī)定時間來確定各閥開閉時間的同步，也可以代之以各閥完全開或關的監(jiān)視信號來控制其同步。
如上所述，由本發(fā)明的冷凍循環(huán)用真空排氣裝置，用了最小限量的凈化氣體維持真空排氣管路中的壓力在規(guī)定值，而可確保阻止從真空排氣裝置本體來的油蒸氣進入冷凍循環(huán)內，防止了因此而造成的冷凍循環(huán)短期的性能下降。
權利要求
1.一種冷凍循環(huán)用真空排氣裝置，其特征在于在氣體壓縮行程中使用油的真空泵或排氣氣體連通其潤滑油室的真空泵的真空排氣裝置本體與冷凍循環(huán)至少通過連接器由真空排氣管路連起來；并通過備有凈化氣體導入機構和(或)凈化氣體流量控制機構的供氣管路將凈化氣體供給源與該真空排氣管路相連，而同時，在該真空排氣管路上該置壓力計或流速計，按該壓力計或流速計的測出值，控制器發(fā)出使前述凈化氣體導入機構動作的驅動信號與(或)控制前述凈化氣體流量控制機構的控制信號，以此來控制前述真空排氣管路內的壓力或氣體流速在規(guī)定值，依導入該真空排氣管路內的凈化氣體來阻止從真空排氣裝置本體來的油蒸氣往前述冷凍循環(huán)內倒流。
2.按權利要求1記載的冷凍循環(huán)用真空排氣裝置，前述的凈化氣體供給源具有供給惰性氣體的裝置。
3.按權利要求1或2中記述的冷凍循環(huán)用真空排氣裝置，在真空排氣管路上設置內徑變小部分、將前述凈化氣體供給管路連接于該部分。
4.按權利要求1—3的任一項記載的冷凍循環(huán)用真空排氣裝置，前述真空排氣管路上，于前述連接器與前述真空排氣裝置本體間加設斷路閥與第一通氣閥，在前述凈化氣體供給管路上連接旁通管路，在該管路上設置凈化氣體儲備箱與第二通氣閥，在前述真空排氣裝置本體的驅動開始時間，由前述控制器關閉前述第一、第二通氣閥，且操縱前述凈化氣體導入機構，依此，在第一個規(guī)定時間后打開前述斷路閥；而在前述真空排氣裝置本體的驅動停止同時，關閉前述斷路閥，而后，于第二個規(guī)定時間后停止前述凈化氣體導入機構的動作；再后，在第三個規(guī)定時間之后，打開第一、第二通氣閥。
5.按照權利要求4記載的冷凍循環(huán)用真空控氣裝置，前述真空排氣裝置本體出現(xiàn)故障而停止時，前述控制器，首先關閉前述斷路閥，由此，在第四個規(guī)定時間后，停止凈化氣體導入機構的動作，而后，在第五個規(guī)定時間后，打開第一、第二通氣閥。
6.桉權利要求4或5記述的冷凍循環(huán)用真空排氣裝置，前述的真空排氣管路中，前述連接器與前述斷路閥間的管路部分的長度L可由下式確定L＞β1·β2·4×10-24(T·C·α·a)/(Q.δ2)式中β1—取決于凈化氣體種類的系數(shù)，β2—取決于前述真空排氣裝置本體上使用的油種類的系數(shù)，T—周圍氣體溫度，Q—氣體流量，a—配管斷面積，δ—油分了直徑，α—油蒸氣分子的最大或然率速度，C—V/α(V油蒸氣分子群中的分子速度)
全文摘要
在將真空排氣裝置本體1與冷凍循環(huán)3連在一起的管路2內，從真空排氣裝置本體1的一側順序連接了通氣閥4、自動斷路閥5、連通器6a、6b，在連通器6a、6b與自動斷路閥5間的管路2a處連接了從凈化氣體源G導入凈化氣體的凈化氣供給管路8，在其上設置了凈化氣體流量控制閥10與凈化氣體導入閥11。管路2a上連接壓力計7或流量計。它們的測出值供給控制器20，按其測出值來控制凈化氣體流控制閥與(或)凈化氣體導入閥11的開度及(或)其開、閉，以此可維持管路2a內的壓力為規(guī)定值。
文檔編號F04B37/16GK1134513SQ9511854
公開日1996年10月30日 申請日期1995年10月30日 優(yōu)先權日1995年4月27日
發(fā)明者深浦裕治 申請人:日本真空技術株式會社