CN1079937C - 致冷剂回收与净化系统及其方法 - Google Patents

Abstract

一种新颖的致冷剂回收与净化系统，将台湾专利公告181676号案中的致冷剂回收装置与充填系统简化后，再加装一视窗、一暂存装置与二过滤器，即在欲被清洗物(如冷凝器或蒸发器)之后接一视窗。以查看致冷剂颜色判断机械性能，次接一暂时接收致冷剂的钢瓶，再依次接上两过滤器而成，可以使致冷剂回收的速度提高一倍，并使回收致冷剂的品质提高。

Description

致冷剂回收与净化系统及其方法

本发明关于一新颖的致冷剂回收与净化系统，通过简化并增加原回收系统中的设备使回收与净化的速度加倍。

鉴于地球上空的臭氧层破洞快速地增加，1991年南极上空的破洞为二千万平方公里，但1992年迅速扩充至二千三百万平方公里。美国科学家也证明此破洞是由地上所使用的氟氯碳化物(CFC)升空所致，其后果造成太阳光中的紫外线不受过滤，直接照射地上，使动物得皮肤癌、白内瘴与免疫系统破坏等快速增加，人类自行快速地毁灭。因此于1987年，世界四十余国签署了蒙特娄议定书，预定在本世纪结束前废止使用所有CFC与其它会破坏臭氧层的物质。而汽车空调系统所使用的CFC致冷剂将于1995年12月31目前禁止使用。台湾现有汽车数约三百七十万辆，已鼓励将现有各式致冷剂如R12与R22等换装成不会破坏臭氧层的R134a，因此换装时间相当紧迫。

台湾工业研究院已发展出致冷剂回收装置与充填设备，并已获得专利(公告号：181676)。其特征为将钢瓶中的液态致冷剂导入致冷剂空气热交换器中，以此将吸收空气的热量蒸为气态，再充灌到冷冻空调系统中。截至目前，其技术已移转给四家民间小厂生产。然而实际上使用时发现仍有问题必须克服，如回收速率太慢与压缩机因温度过高而产生停机等情形，无法跟上民间换装致冷剂的急迫需要，甚至有一生产者因此专利产品的效率不好而放弃生产。

为了更清楚本发明，进一步介绍该现有技术，该现前专利案如图1所示，请参照该专利案说明书第6页至8页的一段(其中有错误之处已经修正)。图1显示该致冷剂回收及充填设备的系统图。而汽车的空调或其它冷冻空调系统图未示，回收致冷剂至致冷剂储存器10，或将冷煤储存器10的致冷剂充填至汽车的空调系统。其设备依次包括：一交接管路20、一致冷剂流向控制装置30、一致冷剂压缩装置40、一抽真空装置50、一热交换器60、一净化装置80及一集中排气装置70。

其中交接管路20是由低压软管21与高压软管22所构成，用以连接至致冷剂系统(未图示)。

致冷剂流向控制装置30是由致冷剂管路与电磁阀31、32、33、34、35、36、37与38所构成，在电磁阀32、33、34与36之间设一止逆阀39，用以控制致冷剂的流向。且致冷剂流向控制装置30与交接管路20及致冷剂储存器10连接。

致冷剂压缩装置40主要由壳管圈式液气分离/热交换器41及压缩机42所构成，在液气分离/热交换器41与压缩机42之间设置前油分离器43，用以分离回收致冷剂中的冷冻油，在压缩机42之后，设置另一后油分离器44，将压缩机出口的致冷剂中的冷冻油导回压缩机。且致冷剂压缩装置40与致冷剂流向控制装置30连接。

抽真空装置50(例如真空泵浦)通过止逆阀51而与致冷剂流向控制装置30连接，用以抽除冷冻空调系统中的不凝气体。

热交换器60可为一种空气/致冷剂热交换器，其一端与致冷剂流向控制装置30连接，同时通过止逆阀61与致冷剂压缩装置40连接。而热交换器60的另一端经由致冷剂流向控制装置30与致冷剂储存器10连接。

又热交换器60的另一端可通过膨胀阀62与致冷剂流向控制装置30连接，同时经由止逆阀63，干燥器80，视窗81及集中排气装置70与致冷剂储存器10连接。膨胀阀62在对冷冻空调系统施行气态致冷剂充填时，对由致冷剂储存器10中流出的液态致冷剂作更有效地降压及节流，使致冷剂在热交换器60中完全气化。干燥器80用以分离回收致冷剂中的杂质、水及酸，视窗81上的湿度指示器可判断干燥器是否须更换。集中排气装置70由压力计71、压力控制开关72、电磁阀73及贮液器74所构成，用以将由冷冻空调系统回收的致冷剂中的不凝结气体经由压力控制开关72及电磁阀73排除，以避免不凝结气体的累积或不凝结进入冷凝储存器10，而回收率及压缩机42的效率降低，且集中排气装置70的贮液器74用以集中已液化的致冷剂，然后送至致冷剂储存器10。

本发明的目的是将原来的系统简化，即将许多昂贵的电磁阀，逆流阀等省略，并将抽真空装置省略，以达降低成本，且同样可达成回收与清洗的功效。

本发明的再一目的为在被清洗物与前案的高低压软管之间，依次接一视窗、一小钢瓶、一第一过滤器、一第二过滤器，再接上高压软管或低压软管。使得致冷剂流经视窗时，即可由其颜色判断冷冻空调系统的机械性能如何，即可早知道应当检修那系统的那一部分。

根据本发明的一种致冷剂回收与净化系统，其具有一用于储存液态致冷剂的充填筒，其出口与一视窗的入口管路连接，该视窗的出口与一致冷剂暂存装置的入口管路连接，该致冷剂暂存装置的出口依次与一第一过滤器、一第二过滤器管路连接，该第二过滤器的出口与一回收机的入口管路连接，该回收机的出口与该充填装置的入口管路连接，其中，一被洗物连接于该充填筒与该视窗之间，该回收机包括：

一交接管路，其为高压软管或低压软管，上述第二过滤器的出口接至该回收机的高压或低压软管路；

一壳管圈式热交换器，其与高压或低压软管路相接；

一前油分离器，其入口与该管热交换器的出口相连通；

一压缩机，其入口与该前油分离器的出口相连通；

一后油分离器，其入口与该压缩机的出口相连通，该后油分离器的一出口通过一管路与该压缩机连通，而其另一出口与该管热交换器连通，以此将后油分离器分离出来的冷冻油经管路送回压缩机，而致冷剂经其另一出口回至壳管圈式热交换器以放出热量；

一空气/致冷剂热交换器，其入口与该管圈式热交换器相连通；

一排气装置，其入口与该空气/致冷剂热交换器的出口相连通，而其出口通过一干燥器连通于一储存筒。

根据本发明的上述致冷剂回收与净化系统，其中为了控制冷冻油与致冷剂的流向，便于清洗，在其系统中加装数阀如下：在被洗物与一充填筒间置阀，在阀与被清洗物间置一冷冻油充填筒，其与被清洗物间置阀，在视窗与致冷剂暂存装置间置阀，在第一过滤器与清洗机间置阀，在回收机与充填筒间置阀。

根据本发明的上述致冷剂回收与净化系统，其中第一过滤器与第二过滤器含有一本体，其进口内壁上有阴螺纹以旋接致冷剂接管，而后钻有一适当孔径的孔，再接有一滤网座，使滤网的网面与致冷剂流向垂直坐在其上，本体出口端壁也有一阴螺纹，以旋接一螺纹接头的阳螺纹接头以压固滤网，要清洁滤网时拆下此螺纹管即可，其中滤网座孔径大小应与压缩机马力大小、热交换器与油分离器搭配，取一适当值。

根据本发明的上述致冷剂回收与净化系统，其中致冷剂暂存装置底端设有一可熔栓塞，当装置内部温度高至72℃(168°F)时，即自行熔化，以泄放致冷剂，防止因日晒或其它因素造成此装置气爆。

根据本发明的一种采用上述致冷剂系统回收冷冻空调系统中的致冷剂的方法，其步骤如下：

将冷冻空调系统依次接视窗，致冷剂流出经此视窗以观察致冷剂的颜色，以此判断冷冻空调系统的机械状况，而后流进致冷剂暂存装置，其快速地被接纳并暂存，次经一第一滤网，以此过滤杂质，再接一第二滤网以继续过滤致冷剂中的杂质，再经由交接管路的高压软管或低压软管，进入壳管圈热交换器后受热成为气态，再流经前油分离器，使致冷剂中所含的脏冷冻油流出排弃，再被吸入压缩机后压缩成高温高压的气态致冷剂，再流经后油分离器，使其中的冷冻油分离，送回压缩机继续使用，致冷剂再流经该壳管圈式热交换器，使受压缩机压缩过的高温致冷剂降温，再流经空气致冷剂热交换器降温，再流经排气装置以排出其中的空气或不凝结气体，再流经干燥器以吸附其中的水份，再流经视窗可观察致冷剂最后的颜色品质，最后流至储存筒存放。

根据本发明的一种采用上述致冷剂回收系统净化冷冻空调系统中致冷剂的方法，其步骤如下：

一、将充填筒底端的阀1关闭，次将阀2关闭，再开阀3、4、5，以将阀1至阀3间连接的管路先行抽真空；

二、再打开阀1约半分钟即关闭，此液态致冷剂会由阀1快速地因暂存装置真空的吸力，流进其内暂存，再由过滤器过滤各种大小的杂质，回收机可从容地回收液态致冷剂；

三、如此循环三至五次，被清洗物的干净程度可由视窗看出，也可由过滤器过滤下来的杂质情形得知：

四、另外有一些油垢因常年积在管壁上，以上述方法，并不能完全带出来，故再做步骤一动作后，关阀5，再开阀2，使冷冻油因真空吸力被吸入被清洗物中，与油垢混合，再做步骤二的动作，让致冷剂油垢一并进入回收机内，再启动回收机使致冷剂与冷冻油分离，再生的清洁致冷剂又回到储存筒，再重复使用。

以下参照附图详述本发明。

图1为前专利案的系统管线图。

图2A为本发明回收系统的系统管线图。

图2B为本发明回收与净化系统连结的管线图。

图3为图2B中所示的过滤器的分解图。

将图1与图2A对比后，即可发现本发明中除去了数个电磁阀与抽真空装置。图2A的回收系统可集中置于一可移动的回收机。单靠此回收机即可回收致冷剂，然而为提高回收致冷剂的品质供再生使用与回收速率，如图2B所示，本发明又添加了一视窗23、一小钢瓶24、一第一过滤器25、一第二过滤器26，第二过滤器的出口接至回收机27的高压软管21或低压软管22(二者之一)，以过滤致冷剂来清洁系统过程中带出来的杂质或管壁污垢。在被清洗物7(如汽车之冷凝器或蒸发器)之后，即装一视窗23，当致冷剂流经透明的视窗23时，即可知道大量快速致冷剂经由被清洗物7时所带出来的致冷剂与脏东西有多少。

其实，在换致冷剂的种类(如将R12换成R134a)时，轴封橡胶的材料需要改变，并且轴封橡胶构造需由机构式改变为唇片式等。此后，有一不锈钢的小钢瓶24接于视窗23之后，使致冷剂可暂存于此处，从回收机27(注：即图2A的总成)的高压管21能从容地抽取致冷剂，致冷剂经过第一质过滤器25以过滤其中第一的杂质后，再经第二过滤器26过滤，此过滤装置很容易拆御以保养清洁，再接至图2A回收机的高压管21或低压管22(一般只接二者之一)，致冷剂这时的温度为4-10℃，进入壳管热交换器41中受热成为气体(14-20℃)，再进入前油分离器43，有脏油会流出排弃，即可由致冷剂的颜色来判断冷冻空调系统的机械性能如何，是否由空气、水或机油的渗入致冷剂？是那一部分有毛病(如活塞环损毁，使机油与致冷剂混合，此可参考其系统的说明书的问题检修手册)，因此车主(特别是老爷车的车主)可由更换致冷剂之便，顺便检修其冷气系统。气态致冷剂再进入压缩机42，压缩成高压高温的气体后进入后油分离器44，(这时分离出来的冷冻油经由管路45送回进入压缩机42，)而致冷剂则回至壳管圈式热交换器41以放出热量，加热由高低压软管21、22进来的致冷剂，而本身则降温(一般由65℃降至33℃)后送至空气/致冷剂热交换器60，再经空气冷却后(32℃)送至排气装置74，排出其它的空气或其它不凝结的气体，再经过干燥器80以吸附其中的水份，再经由一视窗81以查看致冷剂，再送入储存筒10。

测试结果，惊奇地发现可大大地增加致冷剂的回收速度。

所谓系统清洗，即将汽车空调系统管路内所残留的矿物性冷冻油清除，以保持致冷剂与冷冻油的溶解度。并且原矿物性冷冻油在长期运转后，会劣化变质与酸化，这会破坏致冷剂与冷冻油，使系统的冷冻能力下降。因以清洁液(如四氯化碳)清洁冷冻空调系统可能会造成不良后果，因此一般生产厂家都希望用致冷剂(R-12)来清洗，因其与矿物油溶解性高，可增加清洗效果，然后可再将矿物油分离出来，致冷剂再生使用。如使用其它溶剂清洗后倾倒会造成浪费与环境污染。

本发明的系统因多加装两道过滤网，因此可彻底清洁杂质，清洁过后再回收的致冷剂仍可留存，作为它日之用。

图2B为本发明回收装置与净化系统的管线示意图，为简化与易于明白起见，图2A一并在图2B的回收机27内。其主要包括加装有一致冷剂充填筒9，冷冻油筒8，要被清洗物7(可为汽车或冷冻油系统或蒸发器)。

为了控制冷冻油与致冷剂的流向，便于清洗，在上述的系统中加装数个简单结构的阀如下：

在被洗物7与充填筒9(或储存筒10)间置阀1，在阀1与被清洗物7间置一冷冻油充填筒8，其与被清洗物间置阀2，在视窗23与致冷剂暂存装置24间置阀5，在第一过滤器26与清洗机27间置阀3，在清洗机27与充填筒9间置阀4；可藉此以致冷剂清洗冷冻空调系统的冷凝器或蒸发器，其净化致冷剂的步骤如下：

一、将致冷剂充填筒9(或为储存筒10)底端的阀1关闭，再将阀2关闭，再开阀3、4、5，以将阀1至阀3间连结的管路先行抽真空；

二、再打开阀1约半分钟即关闭，此液态致冷剂会由阀1快速地困暂存装置24真空的吸力，流进其内暂存，再由过滤器25、26过滤各种大小的杂质，回收机27可从容地回收液态致冷剂；

三、如此循环三至五次，被清洗物的干净程度可由视窗23看出，或由过滤器25、26过滤下来的杂质的情形得知；

四、另外有一些油垢因常年在管壁上，以上述方法，并不能完全带出来，故再做步骤一动作后，关阀5，再开阀2，使冷冻油因真空吸力被吸入被清洗物7中，与油垢混合，再做步骤二的动作，让致冷剂油垢一并进入回收机27，再启动回收机使致冷剂与冷冻油分离，再生的清洁致冷剂又回到储存筒9，再重复使用。

本系统也可用来填加冷冻油，其步骤为先关阀1与阀2，再开阀3、4、5以抽真空，再关阀1、5，再开阀2、3、4，冷冻油即流进系统与致冷剂混合。

前专利案的致冷剂回收速度为每分钟300克，但本案历经无数实验与挫折后，发现在做上述的改变后，不只致冷剂回收可以达成，连要清洗管路都可以(因为有时压缩机烧损，而导致大量杂质，油水等皆在管路内)，回收一公斤只需十五秒。其主要原因是通过一不锈钢瓶，可藉真空的负压力抽取被清洗物的一切物质，并暂存之，使回收机可从容抽取致冷剂。

此外，因液态致冷剂遇热会快速蒸发为气态，常有炸伤之事，因此本发明中的暂存装置24的底端可装设一可熔栓塞(24P)，其结构为将一般的螺丝中央钻洞再以锡材料填沛此洞，因此当温度高至72℃(168°F)时，即自行熔化泄放筒中的致冷剂，防止因日晒或其它因素造成气爆。因其结构为现有，不再详述。

如图3所示，第一过滤器与第二过滤器的结构类似，唯其管径与滤网的网目有别而已。过滤器含有一六角本体240(制成六角的目的是方便工具拆装)，其进口内壁上有阴螺纹241以旋进致冷剂接管，而后有一滤网座242，使滤网244的网面与致冷剂流向垂直地坐在其上，本体出口端壁也有一阴螺纹243，以旋接一阳螺纹管246的阳螺纹接头245以压固滤网，阳螺纹管的它端可设计为阳螺纹247，便于与高压接头22或低压接头21(参见图2A)旋接成为一体。如滤网肮脏时，只需以扳手将阳螺纹接头246自六角本体240拆下，即可将滤网取出，清洁后装回。

过滤器进口与出口管径的大小会影响回收的速率快慢，因此在设计时，应多次与整个系统搭配测试以寻求最佳值。例如，如要限制流量时，在过滤器的进口处阴螺纹241之后，钻一小孔。其孔径的大小(即滤网座242孔径)也需与压缩机马力大小，热交换器与油分离器搭配，如孔太大，液态致冷剂太多进入热交换器，油分离器没有办法作完全的功，会造成压缩机损坏。

如上所述，本发明案在回收速率上有惊人的增加，并可提高回收致冷剂的品质，且可有助于判断冷冻空调系统的机械情况。

Claims (6)

1、一种致冷剂回收与净化系统，其特征在于，具有一用于储存液态致冷剂的充填筒(9)，其出口与一视窗(23)的入口管路连接，该视窗(23)的出口与一致冷剂暂存装置(24)的入口管路连接，该致冷剂暂存装置(24)的出口依次与一第一过滤器(25)、一第二过滤器(26)管路连接，该第二过滤器(26)的出口与一回收机(27)的入口管路连接，该回收机的出口与该充填装置(9)的入口管路连接，其中，一被洗物(7)连接于该充填筒(9)与该视窗(23)之间，该回收机包括：

一交接管路，其为高压软管(22)或低压软管(21)，上述第二过滤器(26)的出口接至该回收机的高压或低压软管路；

一壳管圈式热交换器(41)，其与高压或低压软管路(22/21)相连接；

一前油分离器(43)，其入口与该管热交换器(41)的出口相连通；

一压缩机(42)，其入口与该前油分离器(43)的出口相连通；

一后油分离器(44)，其入口与该压缩机(42)的出口相连通，该后油分离器(44)的一出口通过一管路(45)与该压缩机(42)连通，而其另一出口与该管热交换器(41)连通，以此将后油分离器(44)分离出来的冷冻油经管路(45)送回压缩机(42)，而致冷剂经其另一出口回至壳管圈式热交换器(41)以放出热量；

一空气/致冷剂热交换器(60)，其入口与该管圈式热交换器(41)相连通；

一排气装置(70)，其入口与该空气/致冷剂热交换器(60)的出口相连通，而其出口通过一干燥器(80)连接于一储存筒(10)。

2、如权利要求1所述的致冷剂回收与净化系统，其特征在于，为了控制冷冻油与致冷剂的流向，便于清洗，在其系统中加装数阀如下：在被洗物(7)与一充填筒(9)间置阀(1)，在阀(1)与被清洗物(7)间置一冷冻油充填筒(8)，其与被清洗物(7)间置阀(2)，在视窗(23)与致冷剂皙存装置(24)间置阀(5)，在第一过滤器(26)与清洗机(27)间置阀(3)，在回收机(27)与充填筒(9)间置阀(4)。

3、如权利要求1所述致冷剂回收与净化系统，其特征在于，第一过滤器与第二过滤器含有一本体(240)，其进口内壁上有阴螺纹(241)以旋接致冷剂接管，而后钻有一小孔，再接有一滤网座(242)，使滤网(244)的网面与致冷剂流向垂直地座在其上，本体出口端壁也有一阴螺纹(243)，以旋接一螺纹接头(246)的阳螺纹接头(245)以压固滤网，欲清洁滤网时拆下此螺纹管即可，其中滤网座(242)孔径大小值的设定应与压缩机马力大小、热交换器与油分离器相搭配。

4、如权利要求1所述的致冷剂回收与净化系统，其特征在于，致冷剂暂存装置(24)底端设有一可熔栓塞(24P)，当装置内部温度高至72℃(168°F)时，即自行熔化，以泄放致冷剂，防止因日晒或其它因素造成此装置气爆。

5、一种采用权利要求1的系统回收冷冻空调系统中致冷剂的方法，其特征在于，其步骤如下：

将冷冻空调系统依次接视窗(23)，致冷剂流出经此视窗以观察致冷剂的颜色，藉此以判断冷冻空调系统的机械状况，而后流进致冷剂暂存装置(24)，其快速地被接纳并暂存，次经一第一滤网(25)以过滤杂质，再接一第二滤网(26)以继续过滤致冷剂中的杂质，再经由交接管路的高压软管(22)或低压软管(21)，进入壳管圈热交换器(41)后受热成为气态，再流经前油分离器(43)，使致冷剂中所含的脏冷冻油流出排弃，再被吸入压缩机(42)后压缩成高温高压的气态致冷剂，再流经后油分离器(44)，使其中的冷冻油分离，送回压缩机(42)继续使用，致冷剂再流经该壳管圈式热交换器(41)，使受压缩机压缩过的高温致冷剂降温，再流经空气致冷剂热交换器(60)降温，再流经排气装置(70)以排出其中的空气或不凝结气体，再流经干燥器(80)以吸附其中的水份，再流经视窗(81)可观察冷毁最后的颜色品质，最后流至储存筒(10)存放。

6、一种采用权利要求2的系统净化冷冻空调系统中致冷剂的方法，其特征在于，其步骤如下：

一、将充填筒(9)底端的阀(1)关闭，次将阀(2)关闭，再开阀(3)、(4)、(5)，以将阀(1)至阀(3)间连结的管路先行抽真空；

二、再打开阀(1)约半分钟即关闭，此液态致冷剂会由阀(1)快速地因暂存装置(24)真空的吸力，流进其内暂存，再由过滤器过滤(25)、(26)过滤各种大小的杂质，回收机(27)可从容地回收液态致冷剂；

三、如此循环三至五次，被清洗物的干净程度可由视窗(23)看出，也可由过滤器(25)、(26)过滤下来的杂质情形得知；

四、另外有一些油垢因常年积在管壁上，以上述方法，并不能完全带出来，故再做步骤一动作后关阀(5)，再开阀(2)，使冷冻油因真空吸力被吸入被清洗物(7)中，与油垢混合，再做步骤二的动作，让致冷剂油垢一并进入回收机(27)内，再启动回收机使致冷剂与冷冻油分离，再生的清洁致冷剂又回到府存筒(10)，再重复使用。

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