JPS607783Y2 - 凍結融解して気体中の水分を抽出する装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、気体中の水分を抽出する装置に関するもの
であり、例えば空気中の水分を凝縮して凝縮水を捕集し
、この凝縮水の成分を測定することによって、空気中の
成分を測定する用途に使用するものである。

従来この種の装置として第１図に示すものがあった。

図において、１は圧縮機、２は凝縮器、３は定圧膨張弁
（以下単に膨張弁という。

）、４は蒸発器であって、これらは順次配管５を介して
接続され、冷却サイクルを構成している。

６は圧縮機２に付設され、凝縮効果を高めるファンであ
る。

７は蒸発器４を囲むように形成した冷却器で、この中に
導入された気体を冷却する。

この冷却器７にポンプ８を備えた吸気管９、排気管１０
、および凝縮水の取出し弁１１を備えた取出管１２が開
口している。

次に動作について説明する。

ポンプ８を駆動して吸気管９を介し冷却器７に気体を導
入する−方、冷却サイクルの圧縮機１を駆動すれば冷却
器７中の気体が冷却される。

すなわち、圧縮機１で圧縮されたフレオンガス等の冷媒
は、凝縮器２により冷却されて液化した後、膨張弁３で
断熱膨張し、圧力、温度とも一定の値に低下して蒸発器
４に導かれ、ここで冷却器７内の気体を蒸発潜熱により
冷却することになり、上記の連続動作で気体中の水分を
冷却して凝縮させる。

このときの冷却温度は、定圧膨張弁３が断熱膨張後の冷
媒ガスの出口圧力を一定に保つように弁の絞り量を自動
的に調整しているため、一定の範囲に制御されている。

したがって吸気管９から冷却器７に入り排気管１０から
排気される気体を露点以下に冷却し、その中の水分を凝
縮させて冷却器７内下方に集めた後、この凝縮水を取出
弁１１を開いて取出管１２から取り出すことができる。

なお、冷却器７の規定温度は、凝縮水の凍らない範囲で
最も低い温度、すなわち通常１℃〜３℃に設定するのが
実用的である。

従来の装置は、以上のように凝縮水を捕集することがで
きるが、連続運転を可能にするため凝縮水の凍結を防が
なければならず、膨張弁３の制御範囲を冷却器７内冷却
温度を０℃以上になるように設定することが必要で、低
温、低湿の気体の場合、気体を充分に冷却できなく露点
温度に達しないので凝縮水の捕集が不可能という欠点が
あった。

この考案は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、凍結した凝縮水を融解できるよう
にし、冷却温度を０℃以下に設定して、低温、低湿の気
体からでも凝縮水を捕集することができる気体中の水分
を抽出する装置を提供することを目的としている。

以下、この考案の一実施例を図について説明する。

第２図において、１４は圧縮機１出口と蒸発器４人口間
とを接続するバイパス管路１３に設けられた電磁弁、１
５は電磁弁１４の開閉を制御する制御回路であり、制御
回路１５は蒸発器４の出口温度の高低により作動する温
度スイッチ１６の接点信号により制御動作を行なう。

膨張弁３ａは、絞り量が大きく圧力降下大である。

第３図に制御装置の一実施例を示す。

制御回路１５内には、融解時 電磁弁１４に電源を供給
する融解スイッチ１９と、圧縮機１への電源開閉用継電
器２０がある。

温度スイッチ１６は蒸発器４の出口温度が低いときは電
磁弁１４側が接、蒸発器４の出口温度が高いときは圧縮
機１への電源開閉用継電器側が接となる動作を行なう。

なお、この他の部分の構成は、堂１図の従来装置と同一
であるので、同一部分には同一の付号を付して説明を省
略する。

上記構成に係る本装置で、膨張弁３ａは絞り量が大きく
、冷媒ガスの断熱膨張の効果が大きいため、冷却器７内
冷却温度は０℃以下の低い一定の範囲に制御されている
。

（実用的には一１５℃付近に設定している。

）したがって吸気管９から冷却器７に入り排気管１０か
ら排気される気体を露点以下に冷却し、その中の水分を
凝縮凍結させて冷却器７内に付着捕集が行なわれる。

一定時間運転後、制御回路１５内融解スイツチ１９を接
にすると、蒸発器４の出口温度は一１５℃付近と低いの
で、温度スイッチ１６は電磁弁側か接となっており、電
磁弁１４は開となり、圧縮機１で圧縮された高温冷媒ガ
スが、バイパス管路１３を通り蒸発器４に導かれる。

冷却器７内の冷却温度は急激に上昇し、０℃以上となり
、冷却器７内に凍結付着していた凝縮水は短時間に融解
される。

この凝縮水を取出弁１１を開いて取出管１２から取り出
すことができる。

なお蒸発器４の出口温度が５℃付近になると、温度スイ
ッチ１６は電源開閉用継電器側が接となって、圧縮機１
が運転停止、電磁弁１４が閉となって、圧縮機１の過負
荷を防止すると共に、凝縮水が融解したことを知ること
ができる。

その後、制御回路１５内融解スイツチ１９を断にすると
、電源開閉用継電器２０接点が接となって、圧縮機１が
駆動され、正常冷却サイクルにもどり、気体中の水分を
凝縮凍結させる冷却が行なわれる。

なお、融解が完了した後自動的に凍結動作を行ない、凍
結融解を繰返し動作させることもできる。

また、温度スイッチのかわりにタイマを用いて、凍結と
融解動作をそれぞれ所定の時間桁なわせることもできる
。

第４図に示す実施例は、吸気管９に入る気体の温度に応
じて、膨張弁の部分を複数個の膨張弁と、この膨張弁に
通す冷媒を選択的に切換えるようにした切換装置で置き
換えた装置を示すもので、３ａ＋３ｂは凝縮器２と蒸発
器４とを結ぶ並列管路中にそれぞれ設けられた膨張弁、
１７ａ。

１７ｂはこの膨張弁３ａ、３ｂと直列に配設された電磁
弁であり、電磁弁１７ａ、１７ｂは吸気管９の気体温度
の高低によって作動する温度スイッチ１８によって開閉
制御される。

二つの膨張弁３ａ、３ｂは、互いに絞り量の調整範囲が
異なり膨張弁３ａは絞り量が大きく圧力降下大、膨張弁
３ｂは絞り量が小さく圧力降下が小である。

温度スイッチ１８は吸気管９の気体温度が低いときは膨
張弁３ａ側の電磁弁１７ａを開き、吸気管９の気体温度
が高いときは膨張弁３ｂ側の電磁弁１７ｂを開くもので
、第５図にこの膨張弁の制御動作範囲を模式的に示しで
ある。

一般的に気体中の含有水分量は気体温度が高くなると多
くなる。

また成分の測定等に用いる凝縮水は一定量でよいので、
上記構成のように、冷却器７に導入される気体の温度が
高くなると電磁弁１７ａが閉、電磁弁１７ｂが開となっ
て絞り量の小さい側の膨張弁３ｂに冷媒が流れることに
なり、この膨張弁３ｂを含む冷却サイクルによって気体
の冷却が行なわれ、気体中の水分を凝縮水の凍らない範
囲で捕集するので、融解動作は不要となり、連続運転も
可能となる。

また気体温度が低くなると電磁弁１７ｂが閉、電磁弁１
７ａが開となって絞り量の大きい側の膨張弁３ａに冷媒
が流れ、この膨張弁３ａを含む冷却サイクルによって気
体の冷却が行なわれ、本発明の融解装置が有効に動作し
、凝縮水の捕集を行なう。

このように従来の冷却サイクルと、本発明に係る冷却サ
イクルを組合せることにより、サンプル気体温度が大幅
に異なる場合でも効率よく水分を抽出する装置が得られ
る。

なお、上記実施例では制御回路１５は手動式の融解スイ
ッチを設けたものを示したが、タイマ等により一定間隔
ごとに開閉を繰返す融解スイッチを設けて自動化しても
よい。

また、冷媒を通す膨張弁の切換装置は、実施例のように
温度スイッチおよび電磁弁によって自動化する必要がな
い場合、季節などによって切換える手動式切換装置とし
てもよい。

以上のように、この考案によれば、圧縮機出口の高温冷
媒ガスによって、凍結捕集した凝縮水をすみやかに融解
させるように構成したので、冷却温度を０°Ｃ以下に設
定して、低温、低湿の気体中の水分を効率よく抽出する
ために気体中の水分を凍結しても、すみやかに融解して
抽出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の気体中の水分を凝縮する装置を示す系
統図、第２図はこの考案の一実施例による凍結融解して
気体中の水分を抽出する装置を示す系統図、第３図はこ
の考案の一実施例による制御装置の回路図、第４図はこ
の考案の他の実施例による凍結融解して気体中の水分を
抽出する装置を示す系統図、第５図は、二つの膨張弁の
動作範囲を示す説明図である。 図において、１は圧縮機、２は凝縮器、３は膨張弁、４
は蒸発器、７は冷却器、１２は取出管、１３はバイパス
管路、１４は電磁弁、１５は制御回路、１６．１８は温
度スイッチである。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器を順次接続した冷
   却サイクルの蒸発部分を気体中の水分を抽出する冷却器
   とし、この冷却器に導入した気体中の水分を凝縮凍結し
   て水分を抽出する装置において、上記圧縮機と蒸発器と
   の間に凝縮器および膨張弁に対して並列に接続され、圧
   縮機からの高温冷媒を蒸発器に導入するバイパス管路と
   、このバイパス管路を開閉する電磁弁と、蒸発器出口に
   設けられ、この蒸発器に凍結した気体中の水分の融解が
   完了したときの所定の温度を検知する温度スイッチと、
   この温度スイッチが上記所定の温度を検知したとき、上
   記電磁弁を閉とする制御回路とを具備してなる凍結融解
   して気体中の水分を抽出する装置。