JP2012117719A - 冷媒処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明はレシプロ車とHV車/EV車の冷媒処理を1台で行うことができる冷媒処理装置を提供する。
【解決手段】車両用空調システムUの高圧サービスバルブVH及び低圧サービスバルブVLに着脱される高圧ホース2及び低圧ホース3と、車両用空調システムUから冷媒を回収するコンプレッサ12と、回収した冷媒から冷凍機油を分離するオイルセパレータ10と、分離した冷媒を貯蔵する冷媒回収タンク19と、高圧ホース2及び低圧ホース3が接続されるバルブ26,27とを備え、高圧ホース2及び低圧ホース3を装置本体1側のバルブ26,27に接続し、コンプレッサ12の駆動によりオイルセパレータ10と冷媒回収タンク19との間を循環する閉回路を形成し、この閉回路に冷媒を循環させて管路中に残留する冷凍機油を除去する管路洗浄を実行可能にしたものである。
【選択図】図1

Description

本発明は、車両用空調システム内などに充填されている冷媒を回収し、回収した冷媒を再生処理し、再生した冷媒を空調システム内に戻すといった処理を行う冷媒処理装置に関するものである。
この種の装置として、特許文献1が知られている。特許文献1に示す冷媒処理装置は、車両用空調システムと接続するカプラと、エバポレータと、フィルタドライヤと、オイルセパレータと、コンプレッサと、冷媒回収タンクを備え、コンプレッサを駆動して吸い込んだ冷媒をエバボレータで減圧気化し、フィルタドライヤーで濾過及び除水した後、オイルセパレータで冷媒と冷凍機油を分離して冷媒回収タンクに回収するものである。
ここで、車両用空調システムに使用される冷媒は、昨今の環境問題に対応した非塩素系のハイドロフルオロカーボン(HFC)に移行し、冷凍機油にはHFC系冷媒との相溶性に優れ、塩素の潤滑効果を補う耐摩耗性を有するポリアルキレングリコール(PAG)油が採用されている。一方、近年普及が進むハイブリッド車(HV)や電気自動車(EV)の車両用空調システムでは、電動コンプレッサが採用されているため、冷凍機油には絶縁性の高いポリオ−ルエステル(POE)油が用いられている。
さて、特許文献1に示す冷媒処理装置では、回収の過程で管路内の冷媒がガス化し、分離した冷凍機油が管路内に残留してしまう。これにより、レシプロ車の冷媒処理を行った後は、管路内にPAG油が残留することになるが、HV車/EV車の車両用空調システムにPAG油が混入すると絶縁性能が著しく低下してしまうことが確認されており、原則的としてレシプロ車の冷媒処理を行った装置でHV車/EV車の冷媒処理は行われていない。よって、整備工場等では、増え続けるHV車/EV車に対応するため専用の冷媒処理装置を用意し、レシプロ車用と使い分けているのが現状であり、複数台所有することによる保守管理の煩雑さや誤用の危険性等の問題を抱えていた。
特開2006−220381号公報
そこで、本発明はレシプロ車とHV車/EV車の冷媒処理を1台で行うことができる冷媒処理装置を提供することを目的とするものである。
このような課題を解決するために本発明は、車両用空調システムの高圧サービスバルブ及び低圧サービスバルブに着脱される高圧ホース及び低圧ホースと、車両用空調システムから冷媒を回収するコンプレッサと、回収した冷媒から冷凍機油を分離するオイルセパレータと、分離した冷媒を貯蔵する冷媒回収タンクと、高圧ホース及び低圧ホースが接続されるバルブとを備え、高圧ホース及び低圧ホースを装置本体側のバルブに接続し、コンプレッサの駆動によりオイルセパレータと冷媒回収タンクとの間を循環する閉回路を形成し、該閉回路に冷媒を循環させて管路中に残留する冷凍機油を除去する管路洗浄を実行可能にしたものである。
また、高圧ホース及び低圧ホースを車両用空調システム側に接続して、車両用空調システムの冷媒を回収して再生する回収再生工程と、適量の冷媒を車両用空調システムに充填する充填工程とを実行した後、高圧ホース及び低圧ホースを装置本体側に接続して、冷媒回収タンクの冷媒を循環させて管路内に付着した冷凍機油を除去する管路洗浄工程を実行する冷媒処理コースを備えたものである。
また、高圧ホース及び低圧ホースを車両用空調システム側に接続して、車両用空調システムの冷媒を回収して再生する回収再生工程と、適量の冷媒を車両用空調システムに充填する充填工程とを実行する再生充填コースと、前記高圧ホース及び低圧ホースを装置本体側に接続して、冷媒回収タンクの冷媒を循環させて管路内に付着した冷凍機油を除去する管路洗浄コースとを選択可能にしたものである。
また、高圧ホース及び低圧ホースを車両用空調システム側に接続して、車両用空調システムから冷媒を回収して再生する回収再生工程と、適量の冷媒を車両用空調システムに充填する充填工程とを実行した後、高圧ホース及び低圧ホースを装置本体側に接続して、冷媒回収タンクの冷媒を循環させて管路内に付着した冷凍機油を除去する管路洗浄工程とを実行するレシプロ車コースと、回収再生工程と充填工程とを実行するHV/EV車コースとを選択可能にしたものである。
また、処理する車種が前回処理した車種と異なる場合、高圧ホース及び低圧ホースを装置本体側に接続して、冷媒回収タンクの冷媒を循環させて管路内に付着した冷凍機油を除去する管路洗浄の実行を案内する制御手段とを備えたものである。
本発明の装置は以上のように構成されるので、閉回路で冷媒を循環させる管路洗浄を実行することで、管路内に付着する冷凍機油が洗浄され、コンタミによる絶縁性の低下を防ぐことができ、レシプロ車とHV車/EV車の冷媒処理を1台で行うことができるようになる。
本発明の冷媒処理装置の全体構成図である。 同装置のブロック図である。 再生充填コースにおける再生回収時の動作を示すフローチャート図である。 再生充填コースにおける充填時の動作を示すフローチャート図である。 再生充填コースにおける管路洗浄時の動作を示すフローチャート図である。 再生充填コースにおける再生回収時の冷媒の流れを示す説明図である。 再生充填コースにおける充填時の冷媒の流れを示す説明図である。 再生充填コースにおける管路洗浄時の冷媒の流れを示す説明図である。 本発明の別の実施態様を示す説明図である。
以下、図面を用いて本発明の冷媒処理装置について説明する。図1は本発明の冷媒処理装置を示す全体構成図である。1は装置本体で、車両用空調システムUの高圧サービスバルブVH及び低圧サービスバルブVLと接続する高圧ホース2及び低圧ホース3を延出している。高圧ホース2及び低圧ホース3は、一端に逆止弁付のカプラ4,5を備え、他端を装置本体1内の高圧管路6及び低圧管路7にそれぞれ接続している。
高圧管路6は、高圧用圧力センサ8と、冷媒を減圧気化するためのエバポレータ9とを備え、回収冷媒から冷凍機油を分離するオイルセパレータ10と、冷媒から不純物や水分を除去するためのフィルタドライヤ11を経由してコンプレッサー12に配管されている。低圧管路7は、低圧用圧力センサ13と、車両用空調システムU内を真空引きする真空ポンプ14とを備え、低圧用圧力センサ13と真空ポンプ14の間に接続管路15を連結して高圧管路6に接続している。
16は供給管路で、コンプレッサ12の排出側に接続され、オイルセパレータ10内で熱交換するコンデンサ17と、オイルセパレータ10外で液化するコンデンサ18を経由して冷媒回収タンク19に配管されている。20は冷凍機油受けで、オイルセパレータ10で分離された冷凍機油を排油パイプ21を通じて排出される。22は安全弁で、冷媒回収タンク19の上部に取り付けられ、タンク19内の圧力が所定以上になると大気開放してタンク19上部の空気を排出する。23はロードセルで、冷媒回収タンク19に取り付けられ、タンク19内に貯留される冷媒の重量を計量する。
24は充填管路で、冷媒回収タンク19と接続管路15を連結し、タンク19内の冷媒を車両用空調システムUに充填する。25は循環管路で、先端に高圧ホース2及び低圧ホース3のカプラ4,5が接続されるバルブ26,27を備え、充填管路24に連結し、装置本体1内に閉回路を形成する。28は補充管路で、接続管路15に連結し、再生冷媒充填時に冷凍機油を補充するためのオイル缶29と、冷媒回収タンク19内の再生冷媒の量が不足した場合に新規な冷媒をタンク19内に補充するためのフロン缶30が接続される。
31〜39は管路切換用の電磁弁で、高圧管路6における高圧用圧力センサ8と接続管路15の連結位置との間に電磁弁31・接続管路15の連結位置とエバポレータ9との間に電磁弁32を設け、低圧管路7における低圧ホース5の接続位置と低圧用圧力センサ13との間に電磁弁33・接続管路15の連結位置と真空ポンプ14との間に電磁弁34を設け、排油パイプ21に電磁弁35を設け、充填管路24に電磁弁36を設け、循環管路25に電磁弁37を設け、補充管路28におけるオイル缶29側に電磁弁38・フロン缶30側に電磁弁39を設けている。40〜43は逆止弁で、充填管路24に逆止弁40を設け、循環管路25に逆止弁41を設け、補充管路28におけるオイル缶29側に逆止弁42・フロン缶30側に電磁弁43を設けている。
図2は本発明の冷媒処理装置の制御系を示すブロック図である。
44は制御部で、操作パネル45から信号を受け取り、記憶されたプログラムに基づいて装置の各機器を作動させる。操作パネル45は、表示機能として冷媒充填量を表示する充填量表示部46と、高圧側の圧力を表示する高圧用圧力表示部47と、低圧側の圧力を表示する低圧用圧力表示部48とを備え、入力機能として、コース選択キー49と、充填量等を調整する調整キー50と、スタートキー51と、作業を一時中断させるための一時停止キー52と、全作業終了後、装置を初期状態に戻すための終了キー53を備えている。
続いて、このように構成する冷媒処理装置の動作について説明する。
本装置では、コース選択キー49で再生充填コースと手動コースが選択できるようになっている。このうち再生充填コースについて、図を用いて説明する。
図3〜5は再生充填コースのフローチャート、図6〜8は動作説明図である。
再生充填コースは、車両用空調システムUからほぼ全量の冷媒を抜き取り、装置本体1で冷媒と冷凍機油とを分離して冷媒の洗浄・補充、冷凍機油の交換等を行って再生する回収再生工程と、適量の冷媒を車両用空調システムUに充填する充填工程と、回収の際に管路内に付着した冷凍機油を洗浄する管路洗浄工程とが順次実行される。
<回収再生工程> 図3のフローチャート図、図6の動作説明図。
作業者は、まず準備作業として、車両エンジンを停止し、車両用空調システムUの高圧サービスバルブVH及び低圧サービスバルブVLに、装置本体1の高圧ホース2及び低圧ホース3をカプラ4・5によって接続する。この状態から操作部45のコース選択キー49で『再生充填コース』を選択し、充填量表示部46を見ながら調整キー50で充填する規定冷媒量Cを設定した後、スタートキー51を入力すると、回収再生工程が開始される。
再生充填が開始すると、高圧管路6の電磁弁31・32を開き(1)、コンプレッサ12を駆動させる(2)。コンプレッサ12の駆動に伴い、図6の[A]に沿って、高圧ホース2から車両用空調システムUの冷媒が高圧液体の状態で導入され、高圧管路6を通じてエバボレータ9で減圧気化されて、オイルセパレータ10で冷凍機油が分離された後、供給管路16を通じてフィルタドライヤ11で濾過及び除水され、コンデンサ17,18で液化されて冷媒回収タンク19に回収される。このとき、オイルセパレータ10では、内蔵したコンデンサ17による冷媒の凝縮液化が行われるため、気化と液化が相乗的に作用して熱交換が効率良く実行される。
高圧管路6の高圧用圧力センサ8で検出される圧力Pが第1所定圧P1以下になると(3)、空調システムUの高圧側に残留している冷媒がほぼ気体状態であると判断して、電磁弁33を開き(4)、図6の[B]も通じて、空調システムUの高圧側及び低圧側に残留している気体冷媒が冷媒回収タンク19に回収される。
その後、低圧管路7の低圧用圧力センサ13で検出される圧力Pが第2所定圧P2以下になると(5)、電磁弁32を閉じ(6)、コンプレッサ12を停止する(7)とともに、電磁弁34を開き(8)、真空ポンプ14を作動して(9)、図6の[C]に沿って真空引きが行われる。そして、低圧用圧力センサ13で検出される圧力が第3所定圧P3以下になると(10)、ほぼ全量の冷媒回収が終了したと判断して、真空ポンプ14を停止して(11)、電磁弁31,33,34を閉じて(12)、回収を終了する。
冷媒回収が終了すると、電磁弁35を開き(13)、図6の[D]を通じて、オイルセパレータ10内の分離された冷凍機油を排出パイプ21を通じて冷凍機油受け20に排出し、所定時間T1が経過すると(14)、電磁弁35を閉じて(15)、回収再生工程が終了となり、回収再生工程が終了したこと、充填工程に移行すること、車両エンジンを駆動させることの案内を出力する(16)。
<充填工程> 図4のフローチャート図、図7の動作説明図。
作業者が、ステップ(16)の案内に従って、車両エンジンを駆動させ、スタートキー51を入力すると、充填工程が開始される。
充填工程が開始すると、充填管路24の電磁弁33,36,37を開き(17)、図7の[E]に沿って、冷媒回収タンク19内の冷媒が低圧側から車両用空調システムUに供給される。同時に補充管路28の電磁弁38を開き(18)、図7の[F]に沿って、オイル缶29の冷凍機油が車両用空調システムUに注入される。尚、車両用空調システムUを保護するため、充填工程の開始段階で車両エンジンを停止させたまま、電磁弁33,36,37を開き、冷媒回収タンク19内の圧力で冷媒をある程度車両用空調システムUに供給する予備充填を行うようにしてもよい。
その後、ロードセル23で冷媒回収タンク19内の冷媒が設定した規定冷媒量Cだけ減少したことを検出すると(19)、車両用空調システムU内に規定量Cの冷媒が充填されたと判断して、充填管路24の電磁弁33,36,37を閉じ(20)、補充管路28の電磁弁38を閉じて(21)、充填工程が終了となり、充填工程が終了したこと、管路洗浄工程に移行すること、車両エンジンを停止させることの案内を出力する(22)。
<管路洗浄工程> 図5のフローチャート図、図8の動作説明図。
作業者が、ステップ(22)の案内に従って、高圧ホース2及び低圧ホース3のカプラ4・5を循環管路25のバルブ26,27に接続し、スタートキー51を入力すると、管路洗浄工程が開始される。
管路洗浄が開始すると、循環管路25の電磁弁31,32,33,37を開き(23)、コンプレッサ12を駆動させ(24)、冷媒回収タンク19内の液状冷媒が、図8の[G]に沿って、循環管路25から高圧ホース2・低圧ホース3・高圧管路6・低圧管路7・接続管路15・補充管路28・供給管路16を通じて再び冷媒回収タンク19に至る閉回路を循環する。液状冷媒を循環させることで、管路中に付着した冷凍機油が回収され、オイルセパレータ10で分離される。その後、所定時間T2が経過すると(25)、管路内の冷凍機油が回収されたと判断して、管路洗浄工程が終了したことの案内を出力する(26)。
作業者は、ステップ(26)の案内に従って、バルブ26,27からカプラ4,5を外し、終了キー53を押す。すると、コンプレッサ12によって管路内が真空引きされ、管路に残留している冷媒が全て冷媒回収タンク19内に回収される。そして、低圧用圧力センサ13で検出される圧力が第3所定圧P3以下となったら(27)、電磁弁31,32,33,37を閉じ(28)、コンプレッサ12を停止して(29)管路洗浄工程が終了となる。
このように本装置では、管路洗浄工程を実行可能にし、再生充填後に、装置本体1の管路内に残留する冷凍機油(PAG油)を回収することで、レシプロ車とHV車/EV車の冷媒処理を1台で実施することができる冷媒処理装置を実現したものである。冷凍機油は、車両用空調システムUから冷媒を抜き取る際、冷媒が気化した状態になって分離し、管路の内壁などに付着してしまう。本装置においては、カプラ4,5からオイルセパレータ10までの管路、すなわち高圧ホース2・低圧ホース3・高圧管路6・低圧管路7・接続管路15・補充管路28に冷凍機油が付着している可能性があるため、これら管路内に液状冷媒を循環させて、残留した残留するPAG油を除去するのである。本出願人による洗浄試験では、蛍光剤入り冷凍機油の分離性能について、管路中にサイトグラスを配置し、UVライトで照明しながらの目視確認を実施し、循環時間30秒〜2分程度で十分な洗浄効果が確認され、冷媒におけるPAG油残留分をPOE油の絶縁性に影響を与えない程度(例えば200PPM以下)に低減された。
本発明は、上記実施態様に限定されるものではなく、冷媒を管路内に循環させて冷凍機油を除去する管路洗浄を行うという主旨を逸脱しない範囲で様々な実施態様が考えられる。
例えば、上記した実施態様では、再生充填コースを選択すると、回収再生工程−充填工程−管路洗浄工程が順次実行され、冷媒処理の度に管路洗浄が実行されるように構成しているが、図9に示すように、操作パネル45のコース選択キーに管路洗浄コースキー61を追加し、管路洗浄工程のみを独立して選択実行できるようにしても良い。これにより、レシプロ車の冷媒処理を行った後にだけ管路洗浄を実行する・冷凍機油が異なる車種を冷媒処理する前に実行する等、必要に応じて管路洗浄を行うことができ、冷媒処理の度に管路洗浄する場合と比べて効率的で且つ作業時間の短縮が図られる。
また、レシプロ車とHV車/EV車を選択する車種選択キー62を追加し、レシプロ車を選択した場合には、回収再生工程−充填工程−管路洗浄工程までを実行し、HV車/EV車を選択した場合には、回収再生工程−充填工程までを実行するようにしても良い。これにより、レシプロ車の冷媒処理後に管路洗浄のし忘れが防止され、確実に管路洗浄を行うことができる。
更に、制御部に冷媒処理の履歴を記憶しておき、車種選択キーで選択された車種が前回選択した車種と異なる場合にのみ、管路洗浄工程を実行したり、管路洗浄コースの選択を促す案内を出力したりしても良い。すなわち、前回冷媒処理した車種がレシプロ車で、今回冷媒処理する車種がHV車/EV車である場合、HV車/EV車にPAG油が混入することを防ぐために、回収再生工程の前に管路洗浄工程を実行したり、管路洗浄コースの選択を促す案内を出力したりする。これにより、無駄なく管路洗浄を行うことができる。
1 装置本体
2 高圧ホース
3 低圧ホース
4 カプラ
5 カプラ
6 高圧管路
7 低圧管路
8 高圧用圧力センサ
9 エバポレータ
10 オイルセパレータ
11 フィルタドライヤ
12 コンプレッサ
13 低圧用圧力センサ
14 真空ポンプ
15 接続管路
16 供給管路
17 コンデンサ
18 コンデンサ
19 冷媒回収タンク
20 冷凍機油受け
21 排油パイプ
22 安全弁
23 ロードセル
24 充填管路
25 循環管路
26 バルブ
27 バルブ
28 補充管路
29 オイル缶
30 フロン缶
31〜39 電磁弁
40〜43 逆止弁
44 制御部
45 操作パネル
46 充填量表示部
47 高圧用圧力表示部
48 低圧用圧力表示部
49 コース選択キー
50 調整キー
51 スタートキー
52 一時停止キー
53 終了キー
U 車両用空調システム
VH 高圧サービスバルブ
VL 低圧サービスバルブ

Claims (5)

  1. 車両用空調システムの高圧サービスバルブ及び低圧サービスバルブに着脱される高圧ホース及び低圧ホースと、車両用空調システムから冷媒を回収するコンプレッサと、回収した冷媒から冷凍機油を分離するオイルセパレータと、分離した冷媒を貯蔵する冷媒回収タンクと、前記高圧ホース及び低圧ホースが接続されるバルブとを備え、
    前記高圧ホース及び低圧ホースを装置本体側のバルブに接続し、前記コンプレッサの駆動により前記オイルセパレータと冷媒回収タンクとの間を循環する閉回路を形成し、該閉回路に冷媒を循環させて管路中に残留する冷凍機油を除去する管路洗浄を実行可能にしたことを特徴とする冷媒処理装置。
  2. 車両用空調システムの高圧サービスバルブ及び低圧サービスバルブに着脱される高圧ホース及び低圧ホースと、車両用空調システムから冷媒を回収するコンプレッサと、回収した冷媒から冷凍機油を分離するオイルセパレータと、分離した冷媒を貯蔵する冷媒回収タンクと、前記高圧ホース及び低圧ホースが接続されるバルブとを備え、
    前記高圧ホース及び低圧ホースを車両用空調システムの高圧・低圧各サービスバルブに接続して、車両用空調システムから冷媒を回収し、冷媒と冷凍機油とを分離して冷媒を再生する回収再生工程と、適量の冷媒を車両用空調システムに充填する充填工程と、前記高圧ホース及び低圧ホースを装置本体のバルブに接続して、前記冷媒回収タンクの冷媒を循環させて管路内に付着した冷凍機油を除去する管路洗浄工程とを実行可能にしたことを特徴とする冷媒処理装置。
  3. 車両用空調システムの高圧サービスバルブ及び低圧サービスバルブに着脱される高圧ホース及び低圧ホースと、車両用空調システムから冷媒を回収するコンプレッサと、回収した冷媒から冷凍機油を分離するオイルセパレータと、分離した冷媒を貯蔵する冷媒回収タンクと、前記高圧ホース及び低圧ホースが接続されるバルブと、冷媒処理コースを選択するコース選択手段とを備え、
    前記コース選択手段では、前記高圧ホース及び低圧ホースを車両用空調システムの高圧・低圧各サービスバルブに接続して、車両用空調システムから冷媒を回収し、冷媒と冷凍機油とを分離して冷媒を再生する回収再生工程と、適量の冷媒を車両用空調システムに充填する充填工程とを実行する再生充填コースと、前記高圧ホース及び低圧ホースを装置本体のバルブに接続して、前記冷媒回収タンクの冷媒を循環させて管路内に付着した冷凍機油を除去する管路洗浄コースとを選択可能にしたことを特徴とする冷媒処理装置。
  4. 車両用空調システムの高圧サービスバルブ及び低圧サービスバルブに着脱される高圧ホース及び低圧ホースと、車両用空調システムから冷媒を回収するコンプレッサと、回収した冷媒から冷凍機油を分離するオイルセパレータと、分離した冷媒を貯蔵する冷媒回収タンクと、前記高圧ホース及び低圧ホースが接続されるバルブと、処理する車種を選択する車種選択手段とを備え、
    前記車種選択手段では、前記高圧ホース及び低圧ホースを車両用空調システムの高圧・低圧各サービスバルブに接続して、車両用空調システムから冷媒を回収し、冷媒と冷凍機油とを分離して冷媒を再生する回収再生工程と、適量の冷媒を車両用空調システムに充填する充填工程と、前記高圧ホース及び低圧ホースを装置本体のバルブに接続して、前記冷媒回収タンクの冷媒を循環させて管路内に付着した冷凍機油を除去する管路洗浄工程とを実行するレシプロ車コースと、前記回収再生工程と充填工程とを実行するHV/EV車コースとを選択可能にしたことを特徴とする冷媒処理装置。
  5. 車両用空調システムの高圧サービスバルブ及び低圧サービスバルブに着脱される高圧ホース及び低圧ホースと、車両用空調システムから冷媒を回収するコンプレッサと、回収した冷媒から冷凍機油を分離するオイルセパレータと、分離した冷媒を貯蔵する冷媒回収タンクと、前記高圧ホース及び低圧ホースが接続されるバルブと、処理する車種を選択する車種選択手段と、該車種選択手段で選択された車種が前回冷媒処理を実行した車種と異なる場合、前記高圧ホース及び低圧ホースを装置本体のバルブに接続して、前記冷媒回収タンクの冷媒を循環させて管路内に付着した冷凍機油を除去する管路洗浄の実行を案内する制御手段とを備えたことを特徴とする冷媒処理装置。
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