JP2016073972A - Component separation method of mixed refrigerant and component separation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空調装置や冷凍・冷蔵装置等に用いられている混合冷媒の成分分離方法及び成分分離装置に関し、特に圧力容器に格納されている混合冷媒から少なくとも1種類の冷媒成分を分離する方法及びその装置に関する。 The present invention relates to a component separation method and component separation device for a mixed refrigerant used in an air conditioner, a refrigerator / refrigerator, and the like, and more particularly, a method for separating at least one refrigerant component from a mixed refrigerant stored in a pressure vessel. And an apparatus for the same.
空調装置や冷凍・冷蔵装置等に用いられる冷媒には、単一組成からなる冷媒と、単一組成では達成できない性能を獲得するために、二種類以上の冷媒を所定の比率で混合させた混合冷媒とがある。混合冷媒としては、例えば、ジフルオロメタン(HFC−32)及びペンタフルオロエタン(HFC−125)の混合物である「R−410A」、ペンタフルオロエタン(HFC−125)、1,1,1−トリフルオロエタン(HFC−143a)及び1,1,1,2−テトラフルオロエタン(HFC−134a)の混合物である「R−404A」、ジフルオロメタン(HFC−32)、ペンタフルオロエタン(HFC−125)及び1,1,1,2−テトラフルオロエタン(HFC−134a)の混合物である「R−407C」、又は「R−407E」等のフロン類の混合冷媒が広く使用されている。また、冷蔵装置や自動販売機等を中心に、プロパンやイソブタン等からなる炭化水素系の混合冷媒も使用されている。 For refrigerants used in air conditioners, refrigerators and refrigerators, etc., a mixture of a single composition and two or more refrigerants mixed at a specified ratio in order to obtain performance that cannot be achieved with a single composition. There is a refrigerant. Examples of the mixed refrigerant include “R-410A” which is a mixture of difluoromethane (HFC-32) and pentafluoroethane (HFC-125), pentafluoroethane (HFC-125), 1,1,1-trifluoro. “R-404A”, a mixture of ethane (HFC-143a) and 1,1,1,2-tetrafluoroethane (HFC-134a), difluoromethane (HFC-32), pentafluoroethane (HFC-125) and A refrigerant mixture of chlorofluorocarbons such as “R-407C” or “R-407E”, which is a mixture of 1,1,1,2-tetrafluoroethane (HFC-134a), is widely used. In addition, hydrocarbon-based mixed refrigerants such as propane and isobutane are also used mainly in refrigerators and vending machines.
他方、地球環境保護の観点より、使用済みの冷媒使用機器から冷媒として用いられているフロン類を回収することが義務付けられている(フロン類の使用の合理化及び管理の適正化に関する法律、家電リサイクル法及び自動車リサイクル法;いずれも略称)。回収されたフロン類は燃焼炉での燃焼処理等、所定の処理方法で破壊しなければならないため、破壊のために多くのエネルギーを必要とし、環境影響が大きいだけでなく、処理コストもかかっている。それゆえ、回収された冷媒を再利用することが望まれており、そのための技術開発が進められている。 On the other hand, from the viewpoint of protecting the global environment, it is obliged to collect chlorofluorocarbons used as refrigerant from used chilled equipment (laws on rationalization and appropriate management of chlorofluorocarbons, recycling of home appliances) Law and Automobile Recycling Law; both abbreviations). Since the recovered chlorofluorocarbons must be destroyed by a prescribed treatment method such as combustion treatment in a combustion furnace, it requires a lot of energy for destruction, not only has a large environmental impact, but also costs processing. Yes. Therefore, it is desired to reuse the recovered refrigerant, and technical development for that purpose is underway.
特許文献1には、使用済み機器から単一組成からなる冷媒(2,3,3,3−テトラフルオロ−1−プロペン)と冷凍機油との混合物を回収したのち、オイルセパレータを用いて冷媒を分離し、冷媒を再利用可能な状態にすることのできる装置が記載されている。また、非特許文献1には、使用済みの機器から回収された冷媒を再利用するための再生技術が開示されており、R−12(ジクロロジフルオロメタン)やR−22(クロロジフルオロメタン)等の単一組成からなる冷媒については、回収された冷媒に含まれる水分や油分等の不純物が蒸留処理等により除去され、新品同様に再生されることが記載されている。また、複数の成分から構成される混合冷媒については、疑似共沸混合冷媒であるR−404AやR−410Aは回収・再充填作業が組成変化に与える影響は比較的少ないが、R−407Cのような非共沸混合冷媒は、回収・再充填作業により組成変化が生じやすく、回収率が低ければ組成変化が生じてしまうことが記載されている。
In
また、特許文献2では、組成が変化した混合冷媒の組成を復元する方法として、組成が変化した混合冷媒の気相又は液相を、これと等重量以上の元の組成を有する冷媒の気相と導通させ、組成が復元するまで保持する方法が提案されている。
Further, in
特許文献1及び非特許文献1に記載されているように、単一組成からなる冷媒については、オイルセパレータによる油分除去や蒸留処理により、処理された冷媒の再利用が実現されている。しかしながら、非共沸混合冷媒は機器からの回収時や、ボンベからの抜き出し時に組成が変化してしまうため、組成を調整する必要があり、油分等の不純物を除いただけでは再利用することができない。さらに、R−410AやR−404Aのような疑似共沸混合冷媒であっても、機器内で冷媒として使用され、相変化を繰り返す間に徐々に組成が変化してしまうため、非共沸混合冷媒と同様、再利用のためには組成の調整が必要となるという問題があった。
As described in
特許文献2には、組成が変化した混合冷媒の組成を復元する方法が提案されているが、この方法では、正確な組成の調整は困難であり、組成の調整のために、元の組成を有する冷媒を相当量必要とするという問題があった。
それゆえ、回収された混合冷媒を再利用するにあたり、混合冷媒を構成する成分を分離することができれば、分離された成分を単一組成の冷媒として使用したり、再び他の成分と所定比で混合して混合冷媒を構成させることができるため有効である。しかしながら、非特許文献1に記載されているように、単一組成からなる冷媒については、蒸留による成分の分離が行われているが、混合冷媒は、一般的に沸点が近い化合物の混合物であることが多く、沸点の差による蒸留で成分の分離は困難である。例えば、混合冷媒のR−410Aに含まれるジフルオロメタン(HFC−32)の沸点は−51.65℃、ペンタフルオロメタン(HFC−125)の沸点は−48.13℃であり、両者は沸点が極めて近いために、蒸留技術によって、R−410Aの成分を分離することは困難となっている。
Therefore, in reusing the recovered mixed refrigerant, if the components constituting the mixed refrigerant can be separated, the separated components can be used as a single composition refrigerant or again at a predetermined ratio with other components. This is effective because it can be mixed to form a mixed refrigerant. However, as described in
本発明の目的は、使用済みの機器から回収された混合冷媒を有効に再利用するための蒸留法以外の新たな混合冷媒の成分分離方法及び成分分離装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a new component separation method and component separation device for a mixed refrigerant other than the distillation method for effectively reusing the mixed refrigerant collected from used equipment.
本発明の他の目的は、多くのエネルギーを必要とせず、処理コストも安価であり、効率的に混合冷媒の成分を分離することのできる混合冷媒の成分分離方法及び成分分離装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a mixed refrigerant component separation method and component separation apparatus that do not require much energy, have low processing costs, and can efficiently separate mixed refrigerant components. It is in.
本発明のさらに他の目的は、特定の混合冷媒成分を分離する機能を効率良く発揮させることのできる混合冷媒の成分分離方法及び成分分離装置を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a mixed refrigerant component separation method and component separation apparatus capable of efficiently exhibiting a function of separating a specific mixed refrigerant component.
本発明のまたさらに他の目的は、特定の混合冷媒成分を分離する機能を効率良く継続的に維持することのできる混合冷媒の成分分離方法及び成分分離装置を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a mixed refrigerant component separation method and component separation apparatus that can efficiently and continuously maintain the function of separating a specific mixed refrigerant component.
上記課題を解決するため、本発明の混合冷媒の成分分離方法は、大気圧を超える圧力下で圧力容器に格納されている2種類以上の冷媒を含む混合冷媒から特定の冷媒成分を分離する方法において、混合冷媒のうち特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧し、反応容器中に存在する気体を反応容器から除去すると共に吸着剤に吸着されている物質を除去する準備工程と、圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差により、圧力容器から反応容器に混合冷媒を供給し、特定の冷媒成分を吸着剤に吸着させる吸着工程と、吸着剤を熱媒体で加温すると共に吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程とを有する。 In order to solve the above problem, the component separation method for mixed refrigerant of the present invention is a method for separating a specific refrigerant component from a mixed refrigerant containing two or more types of refrigerant stored in a pressure vessel under a pressure exceeding atmospheric pressure. , The pressure in the reaction vessel filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing a specific refrigerant component of the mixed refrigerant is reduced to less than atmospheric pressure, and the gas present in the reaction vessel is removed from the reaction vessel and adsorbed. The mixed refrigerant is supplied from the pressure vessel to the reaction vessel and a specific refrigerant component is adsorbed to the adsorbent by the preparation process for removing the substance adsorbed on the agent and the difference in internal pressure between the pressure vessel and the reaction vessel. An adsorption step, and a desorption step of heating the adsorbent with a heat medium and desorbing a specific refrigerant component adsorbed on the adsorbent.
本発明により、吸着剤によって混合冷媒のうち特定の冷媒成分を選択的に吸着して効率的に脱離するという蒸留法以外の新たな混合冷媒の成分分離方法が提供される。混合冷媒の構成成分を容易に分離することができるため、分離された成分を単一組成の冷媒として再利用したり、再び他の成分と所定比で混合して混合冷媒を再生することができる。また、圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差により圧力容器から反応容器に混合冷媒を供給して特定成分の吸着を行い、吸着剤を加温して特定の冷媒成分を脱離させるため、化学薬剤等を使用することなく、特定条件範囲の圧力変化と特定条件範囲の熱移動という物理的操作のみによって、混合冷媒から特定の冷媒成分を分離することができる。このように、圧力変化と熱移動という物理的操作のみによって、混合冷媒の特定成分を選択的に分離することができるため、多くのエネルギーを必要とせず、処理コストも安価であり、効率的に混合冷媒の成分を分離することができる。特に本発明では、吸着剤が充填された反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧することにより、反応容器内にあらかじめ含まれていた空気が装置外に排出され、成分分離のための吸着反応を効率良く行うことができる。また、吸着剤に初めから吸着されていた成分(主に水分等)も脱離されて装置外に排出されるため、吸着剤が確実に再生され、後の吸着反応の効率を向上させることができる。 The present invention provides a new mixed refrigerant component separation method other than the distillation method in which a specific refrigerant component in a mixed refrigerant is selectively adsorbed by an adsorbent and efficiently desorbed. Since the components of the mixed refrigerant can be easily separated, the separated components can be reused as a single composition refrigerant, or mixed with other components at a predetermined ratio to regenerate the mixed refrigerant. . In addition, because of the difference in internal pressure between the pressure vessel and the reaction vessel, a mixed refrigerant is supplied from the pressure vessel to the reaction vessel to adsorb specific components, and the adsorbent is heated to desorb specific refrigerant components. The specific refrigerant component can be separated from the mixed refrigerant only by the physical operation of the pressure change in the specific condition range and the heat transfer in the specific condition range without using a chemical agent or the like. In this way, the specific components of the mixed refrigerant can be selectively separated only by the physical operation of pressure change and heat transfer, so a lot of energy is not required, the processing cost is low, and the efficiency is high. The components of the mixed refrigerant can be separated. In particular, in the present invention, by reducing the pressure in the reaction vessel filled with the adsorbent to less than atmospheric pressure, the air previously contained in the reaction vessel is discharged out of the apparatus, and the adsorption reaction for component separation Can be performed efficiently. In addition, since the components (mainly moisture etc.) adsorbed from the beginning of the adsorbent are also desorbed and discharged outside the apparatus, the adsorbent can be reliably regenerated and the efficiency of the subsequent adsorption reaction can be improved. it can.
また、本発明の混合冷媒の成分分離方法は、大気圧を超える圧力下で圧力容器に格納されている2種類以上の冷媒を含む混合冷媒から特定の冷媒成分を分離する方法において、混合冷媒のうち特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧し、反応容器中に存在する気体を反応容器から除去すると共に吸着剤に吸着されている物質を除去する準備工程と、圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差により、圧力容器から反応容器に混合冷媒を供給し、特定の冷媒成分を吸着剤に吸着させる吸着工程と、反応容器内の圧力を減圧することにより、混合冷媒のうち、特定の冷媒成分以外の他の成分を反応容器から回収する回収工程と、吸着剤を熱媒体で加温すると共に吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程とを有する。 Further, the mixed refrigerant component separation method of the present invention is a method for separating a specific refrigerant component from a mixed refrigerant containing two or more kinds of refrigerants stored in a pressure vessel under a pressure exceeding atmospheric pressure. Among them, the pressure in the reaction vessel filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing a specific refrigerant component is reduced to less than atmospheric pressure, and the gas present in the reaction vessel is removed from the reaction vessel and adsorbed by the adsorbent. A preparatory process to remove the substances present, an adsorption process in which a mixed refrigerant is supplied from the pressure vessel to the reaction vessel due to the difference in internal pressure between the pressure vessel and the reaction vessel, and a specific refrigerant component is adsorbed to the adsorbent; By reducing the pressure in the container, among the mixed refrigerant, a recovery process for recovering other components than the specific refrigerant component from the reaction container, and heating the adsorbent with a heat medium and adsorbing the adsorbent Specific cold And a desorption step of the components desorbed.
圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差により圧力容器から反応容器に混合冷媒を供給して特定成分の吸着を行い、反応容器内を減圧して他の成分を回収し、吸着剤を加温して特定の冷媒成分を脱離させるため、化学薬剤等を使用することなく、特定条件範囲の圧力変化と特定条件範囲の熱移動という物理的操作のみによって、混合冷媒から特定の冷媒成分を分離することができる。このように、圧力変化と熱移動という物理的操作のみによって、混合冷媒の特定成分を選択的に分離することができるため、多くのエネルギーを必要とせず、処理コストも安価であり、効率的に混合冷媒の成分を分離することができる。特に本発明では、反応容器内に供給され、吸着剤に選択的に吸着されずに反応容器内に存在する他の成分についても、吸着剤を加温せずに反応容器内の圧力を減圧することにより、容易に回収することができる。 Due to the difference in internal pressure between the pressure vessel and the reaction vessel, a mixed refrigerant is supplied from the pressure vessel to the reaction vessel to adsorb specific components, the inside of the reaction vessel is decompressed to collect other components, and adsorbent is added. In order to desorb a specific refrigerant component by heating, the specific refrigerant component is removed from the mixed refrigerant only by a physical operation such as pressure change in a specific condition range and heat transfer in a specific condition range without using a chemical agent or the like. Can be separated. In this way, the specific components of the mixed refrigerant can be selectively separated only by the physical operation of pressure change and heat transfer, so a lot of energy is not required, the processing cost is low, and the efficiency is high. The components of the mixed refrigerant can be separated. In particular, in the present invention, the pressure in the reaction vessel is reduced without heating the adsorbent for other components that are supplied into the reaction vessel and are not selectively adsorbed by the adsorbent and exist in the reaction vessel. Therefore, it can be easily collected.
また、本発明の混合冷媒の成分分離方法は、大気圧を超える圧力下で圧力容器に格納されている2種類以上の冷媒を含む混合冷媒から特定の冷媒成分を分離する方法において、混合冷媒のうち特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧し、反応容器中に存在する気体を反応容器から除去すると共に吸着剤に吸着されている物質を除去する準備工程と、圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差により、圧力容器から反応容器に混合冷媒を大気圧以上のガス圧力で供給し、特定の冷媒成分を吸着剤に吸着させる吸着工程と、吸着工程において、吸着剤に吸着されなかった他の冷媒成分を反応容器から流出させて回収する工程と、吸着剤を熱媒体で加温すると共に吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程とを有する。 Further, the mixed refrigerant component separation method of the present invention is a method for separating a specific refrigerant component from a mixed refrigerant containing two or more kinds of refrigerants stored in a pressure vessel under a pressure exceeding atmospheric pressure. Among them, the pressure in the reaction vessel filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing a specific refrigerant component is reduced to less than atmospheric pressure, and the gas present in the reaction vessel is removed from the reaction vessel and adsorbed by the adsorbent. The mixed refrigerant is supplied from the pressure vessel to the reaction vessel at a gas pressure of atmospheric pressure or higher, and a specific refrigerant component is used as the adsorbent. Adsorption process for adsorbing, in the adsorption process, a process for allowing other refrigerant components not adsorbed by the adsorbent to flow out of the reaction vessel and recovering, and for heating the adsorbent with a heat medium and identifying the adsorbed by the adsorbent Cold And a desorption step of the components desorbed.
圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差により圧力容器から反応容器に混合冷媒を供給して特定成分の吸着を行いつつ吸着剤に吸着されなかった他の冷媒成分は反応容器から流出させて分離回収し、吸着剤を保温して特定の冷媒成分を脱離させることにより、化学薬剤等を使用することなく、特定条件範囲の圧力変化と特定条件範囲の熱移動という物理的操作のみによって、特定の冷媒成分と、他の冷媒成分とをそれぞれ分離することができる。特に本発明では、吸着剤に吸着されない他の冷媒成分は圧力の高低差により反応容器から流出して回収され、吸着剤に選択的に吸着する特定の冷媒成分は脱離によって回収され、容易に分離される。 Due to the difference in internal pressure between the pressure vessel and the reaction vessel, mixed refrigerant is supplied from the pressure vessel to the reaction vessel to adsorb specific components, while other refrigerant components that have not been adsorbed by the adsorbent flow out of the reaction vessel. By separating and recovering, keeping the adsorbent warm and desorbing specific refrigerant components, without using chemical agents etc., only by physical operation of pressure change in specific condition range and heat transfer in specific condition range, A specific refrigerant component and other refrigerant components can be separated from each other. In particular, in the present invention, other refrigerant components that are not adsorbed by the adsorbent flow out of the reaction vessel and are recovered due to the difference in pressure, and specific refrigerant components that are selectively adsorbed by the adsorbent are recovered by desorption. To be separated.
また、本発明の混合冷媒の成分分離方法は、大気圧を超える圧力下で圧力容器に格納されている2種類以上の冷媒を含む混合冷媒から特定の冷媒成分を分離する方法において、混合冷媒のうち特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧し、反応容器中に存在する気体を反応容器から除去すると共に吸着剤に吸着されている物質を除去する準備工程と、圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差により、圧力容器から反応容器に混合冷媒を大気圧以上のガス圧力で供給し、特定の冷媒成分を吸着剤に吸着させる吸着工程と、吸着剤を熱媒体で加温すると共に吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程とを有し、特定の冷媒成分以外の他の成分は、圧力容器内に残存した成分として回収される。 Further, the mixed refrigerant component separation method of the present invention is a method for separating a specific refrigerant component from a mixed refrigerant containing two or more kinds of refrigerants stored in a pressure vessel under a pressure exceeding atmospheric pressure. Among them, the pressure in the reaction vessel filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing a specific refrigerant component is reduced to less than atmospheric pressure, and the gas present in the reaction vessel is removed from the reaction vessel and adsorbed by the adsorbent. The mixed refrigerant is supplied from the pressure vessel to the reaction vessel at a gas pressure of atmospheric pressure or higher, and a specific refrigerant component is used as the adsorbent. An adsorption process for adsorbing, and a desorption process for heating the adsorbent with a heat medium and desorbing a specific refrigerant component adsorbed on the adsorbent. Components remaining in the container and It is recovered Te.
圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差により圧力容器から反応容器に混合冷媒を供給して特定成分の吸着を行い、吸着剤を加温して特定の冷媒成分を脱離させるため、化学薬剤等を使用することなく、特定条件範囲の圧力変化と特定条件範囲の熱移動という物理的操作のみによって、混合冷媒から特定の冷媒成分を分離することができる。このように、圧力変化と熱移動という物理的操作のみによって、混合冷媒の特定成分を選択的に分離することができるため、多くのエネルギーを必要とせず、処理コストも安価であり、効率的に混合冷媒の成分を分離することができる。特に本発明では、吸着剤に吸着されない他の冷媒成分は圧力容器内に残存した成分として回収され、吸着剤に選択的に吸着する特定の冷媒成分は脱離によって回収され、容易に分離される。 Due to the difference in internal pressure between the pressure vessel and the reaction vessel, a mixed refrigerant is supplied from the pressure vessel to the reaction vessel to adsorb specific components, and the adsorbent is heated to desorb specific refrigerant components. A specific refrigerant component can be separated from the mixed refrigerant only by a physical operation of pressure change in a specific condition range and heat transfer in a specific condition range without using a chemical or the like. In this way, the specific components of the mixed refrigerant can be selectively separated only by the physical operation of pressure change and heat transfer, so a lot of energy is not required, the processing cost is low, and the efficiency is high. The components of the mixed refrigerant can be separated. In particular, in the present invention, other refrigerant components that are not adsorbed by the adsorbent are recovered as components remaining in the pressure vessel, and specific refrigerant components that are selectively adsorbed by the adsorbent are recovered by desorption and easily separated. .
また、本発明の混合冷媒の成分分離方法において、圧力容器から反応容器への混合冷媒の供給は、圧力容器と反応容器との間に備えられた減圧弁を介して行われ、反応容器内の圧力が200kPa未満となるように行われることも好ましい。これにより、反応容器内の圧力が200kPaを超えることがないため、安全に混合冷媒の成分分離を行うことができる。また、反応容器が労働安全衛生法における「圧力容器」の耐圧性能等を備えなくても、混合冷媒の成分分離を行うことができる。 In the mixed refrigerant component separation method of the present invention, the supply of the mixed refrigerant from the pressure vessel to the reaction vessel is performed via a pressure reducing valve provided between the pressure vessel and the reaction vessel. It is also preferable to carry out the pressure so that it is less than 200 kPa. Thereby, since the pressure in a reaction container does not exceed 200 kPa, component separation of a mixed refrigerant can be performed safely. Further, the components of the mixed refrigerant can be separated even if the reaction vessel does not have the pressure resistance performance of the “pressure vessel” in the Industrial Safety and Health Act.
さらに、本発明の混合冷媒の成分分離方法において、脱離工程における吸着剤の加温は、100℃未満の熱媒体で反応容器を加温することにより行われることも好ましい。これにより、冷媒成分の熱分解や変質等を防ぎつつ、吸着剤に吸着された特定の冷媒成分の脱離反応を促進することができる。 Furthermore, in the component separation method for a mixed refrigerant of the present invention, it is preferable that the adsorbent is heated in the desorption step by heating the reaction vessel with a heat medium of less than 100 ° C. Thereby, the desorption reaction of the specific refrigerant component adsorbed by the adsorbent can be promoted while preventing thermal decomposition or alteration of the refrigerant component.
また、本発明の混合冷媒の成分分離方法における、吸着剤に吸着された特定の冷媒成分の脱離が、反応容器内の圧力を減圧することにより行われることも好ましい。これにより、特定の冷媒成分が回収されると共に、吸着剤も再生するため、後の吸着反応に備えることもできる。 In the method for separating mixed refrigerant components according to the present invention, the desorption of the specific refrigerant component adsorbed by the adsorbent is preferably performed by reducing the pressure in the reaction vessel. Thus, the specific refrigerant component is recovered and the adsorbent is also regenerated, so that it can be prepared for a subsequent adsorption reaction.
また、本発明の混合冷媒の成分分離方法において、吸着剤に吸着された特定の冷媒成分の脱離における、反応容器内の減圧は、反応容器内の圧力が1kPa以上20kPa未満となるように行われることも好ましい。これにより、脱離効率に優れた圧力が選択される。 In the mixed refrigerant component separation method of the present invention, the depressurization in the reaction vessel in the desorption of the specific refrigerant component adsorbed by the adsorbent is performed so that the pressure in the reaction vessel is 1 kPa or more and less than 20 kPa. It is also preferable. Thereby, a pressure excellent in desorption efficiency is selected.
また、本発明の混合冷媒の成分分離方法における、吸着剤に吸着された特定の冷媒成分の脱離が、反応容器へのパージガスの供給により行われることも好ましい。これにより、減圧法以外の他の脱離方法が選択される。 In the method for separating mixed refrigerant components of the present invention, it is also preferable that desorption of a specific refrigerant component adsorbed by the adsorbent is performed by supplying a purge gas to the reaction vessel. Thereby, a desorption method other than the depressurization method is selected.
本発明の混合冷媒の成分分離装置は、圧力容器中に格納されている2種類以上の冷媒を含む混合冷媒から特定の冷媒成分を分離する成分分離装置であって、圧力容器と接続され、圧力容器から減圧弁を介して供給された混合冷媒のうち特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された反応容器と、反応容器と接続され、反応容器内の圧力を減圧することによりこの反応容器内に存在する気体及び吸着剤に吸着されている物質を反応容器から排出させる減圧手段と、反応容器を調温する熱媒体を備える調温手段と、反応容器と接続され、少なくとも吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を回収するための回収容器とを備えている。 The mixed refrigerant component separation device of the present invention is a component separation device that separates a specific refrigerant component from a mixed refrigerant containing two or more types of refrigerant stored in a pressure vessel, and is connected to the pressure vessel, A reaction vessel filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing a specific refrigerant component of the mixed refrigerant supplied from the vessel via the pressure reducing valve; and connected to the reaction vessel to reduce the pressure in the reaction vessel A pressure reducing means for discharging the gas present in the reaction vessel and a substance adsorbed by the adsorbent from the reaction vessel, a temperature adjusting means having a heat medium for adjusting the temperature of the reaction vessel, and the reaction vessel, and at least adsorption A recovery container for recovering a specific refrigerant component adsorbed by the agent.
圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差を利用して、反応容器に混合冷媒を供給し、吸着剤で特定成分の吸着を行い、反応容器を調温することで脱離反応を促進させて特定の冷媒成分を回収することができるため、化学薬剤等を使用することなく、特定条件範囲の圧力変化と特定条件範囲の熱移動という物理的操作のみによって、混合冷媒から特定の冷媒成分を分離することができる装置が得られる。特に本発明では、反応容器内の圧力を減圧することによりこの反応容器内に存在する気体及び吸着剤に吸着されている物質を反応容器から排出させることができるため、反応容器内にあらかじめ含まれていた空気が装置外に排出され、成分分離のための吸着反応を効率良く行うことができる。また、吸着剤に初めから吸着されていた成分(主に水分等)も脱離されて装置外に排出されるため、吸着剤が確実に再生され、後の吸着反応の効率を向上させることができる。 Utilizing the difference in internal pressure between the pressure vessel and the reaction vessel, supply mixed refrigerant to the reaction vessel, adsorb specific components with the adsorbent, and control the temperature of the reaction vessel to promote the desorption reaction. The specific refrigerant component can be recovered from the mixed refrigerant only by the physical operation of pressure change in the specific condition range and heat transfer in the specific condition range without using chemical agents. A device that can be separated is obtained. In particular, in the present invention, by reducing the pressure in the reaction vessel, the gas present in the reaction vessel and the substance adsorbed by the adsorbent can be discharged from the reaction vessel. The air that has been discharged is discharged out of the apparatus, and an adsorption reaction for separating components can be performed efficiently. In addition, since the components (mainly moisture etc.) adsorbed from the beginning of the adsorbent are also desorbed and discharged outside the apparatus, the adsorbent can be reliably regenerated and the efficiency of the subsequent adsorption reaction can be improved. it can.
また、圧力容器に格納されている混合冷媒は減圧弁を介して反応容器に供給されるように構成されているため、混合冷媒の圧力を低減させて反応容器に供給することができるため、安全に混合冷媒の成分分離を行うことができる。また、減圧弁で混合冷媒の供給圧力を少なくとも200kPa未満に調整するように構成することにより、反応容器が労働安全衛生法における「圧力容器」の耐圧性能等を備える必要がなく、装置を低コストで生産することが可能である。 In addition, since the mixed refrigerant stored in the pressure vessel is configured to be supplied to the reaction vessel via the pressure reducing valve, the pressure of the mixed refrigerant can be reduced and supplied to the reaction vessel. In addition, the components of the mixed refrigerant can be separated. In addition, by configuring the supply pressure of the mixed refrigerant to be at least less than 200 kPa with a pressure reducing valve, the reaction container does not need to have the pressure resistance performance of the “pressure container” in the Industrial Safety and Health Act, and the apparatus can be manufactured at low cost. It is possible to produce with.
また、本発明の混合冷媒の成分分離装置における調温手段の熱媒体は水であり、反応容器を少なくとも加温できるように構成されていることも好ましい。これにより、100℃を超えて反応容器が加温されることがなく、冷媒成分の熱分解や変質等を防ぎつつ、吸着剤に吸着された特定の冷媒成分の脱離反応を促進することができる。 Moreover, it is also preferable that the heat medium of the temperature control means in the mixed refrigerant component separation device of the present invention is water, and is configured so that at least the reaction vessel can be heated. As a result, the reaction vessel is not heated above 100 ° C., and the desorption reaction of the specific refrigerant component adsorbed on the adsorbent can be promoted while preventing the thermal decomposition or alteration of the refrigerant component. it can.
また、本発明の混合冷媒の成分分離装置における反応容器の熱伝導面積は、吸着剤の充填体積あたり0.1m2/L以上となるように構成されていることも好ましい。これにより、反応容器の熱交換効率が高くなり、吸着反応及び脱離反応の効率が著しく向上する。 Moreover, it is also preferable that the heat conduction area of the reaction vessel in the mixed refrigerant component separation device of the present invention is configured to be 0.1 m 2 / L or more per adsorbent filling volume. Thereby, the heat exchange efficiency of the reaction vessel is increased, and the efficiency of the adsorption reaction and the desorption reaction is remarkably improved.
本発明によれば、以下のような優れた効果を有する混合冷媒の成分分離方法及び成分分離装置を提供することができる。
(1)圧力変化と熱移動という物理的操作のみによって、混合冷媒の特定成分を選択的に分離することができる。それゆえ、多くのエネルギーを必要とせず、処理コストも安価であり、効率的に混合冷媒の成分を分離することができる。
(2)混合冷媒の構成成分を分離することができるため、分離された成分を単一組成の冷媒として再利用したり、再び他の成分と所定比で混合して混合冷媒を再生することができる。
(3)減圧によって反応容器内にあらかじめ含まれていた空気が装置外に排出されるので、成分分離のための吸着反応を効率良く発揮させることができる。
(4)減圧によって吸着剤に初めから吸着されていた成分が脱離されて装置外に排出されるため、吸着剤が確実に精製され、吸着反応を効率良く継続的に維持することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the component separation method and component separation apparatus of a mixed refrigerant which have the following outstanding effects can be provided.
(1) A specific component of the mixed refrigerant can be selectively separated only by a physical operation such as pressure change and heat transfer. Therefore, a large amount of energy is not required, the processing cost is low, and the components of the mixed refrigerant can be efficiently separated.
(2) Since the constituent components of the mixed refrigerant can be separated, the separated components can be reused as a single composition refrigerant, or mixed again with other components at a predetermined ratio to regenerate the mixed refrigerant. it can.
(3) Since the air previously contained in the reaction vessel is discharged to the outside by the reduced pressure, the adsorption reaction for component separation can be exhibited efficiently.
(4) Since the components adsorbed from the beginning by the reduced pressure are desorbed and discharged out of the apparatus, the adsorbent is reliably purified and the adsorption reaction can be maintained efficiently and continuously.
以下、図1に示す、本発明の第1の実施形態に係る混合冷媒の成分分離装置1について説明する。
Hereinafter, the mixed refrigerant
図1に示すように、本実施形態に係る混合冷媒の成分分離装置1は、混合冷媒Gが格納されている圧力容器2と、特定の冷媒成分を吸着する吸着剤42が充填された反応容器41を備える吸着部4、反応容器41及び吸着剤42の温度を調整する調温手段5、反応容器41内部を減圧させる減圧手段(真空ポンプ6a及び6b)、分離された各冷媒成分をそれぞれ回収する回収部8とから概略構成されている。
As shown in FIG. 1, the mixed refrigerant
まず、混合冷媒Gが格納されている圧力容器2について説明する。この圧力容器2は、混合冷媒Gが一定の圧力下で液化充填された容器であればよく、例えば、使用済みの冷媒が回収されたフロン回収容器、製品ボンベ、ドラム缶又はサービス缶等で構成される。本実施形態では、使用済みの冷媒が回収されたフロン回収容器を用いている。フロン回収容器としては、1L程度から100Lを超えるものまで種々の容量の容器が一般的に使用されており、回収される冷媒の種類によって、容器の耐圧試験圧力が3MPa〜5MPaの範囲となるように規定されている。また、本実施形態の圧力容器2は、電子天秤等の質量計M1上に配置され、格納されている混合冷媒Gの流出量(供給量)が測定可能なように構成されている。
First, the
圧力容器2は、後述する吸着部4の反応容器41と流路により接続されている。即ち、圧力容器2は、図1に示すように、詳細には、出口弁V1、減圧弁3、流量計F1及び入口弁V2を介して吸着部4の反応容器41と接続されている。出口弁V1と減圧弁3との間の流路には圧力計P1が設けられており、減圧弁3と流量計F1との間の流路には圧力計P2が設けられている。
The
減圧弁3は、圧力容器2内の混合冷媒Gを吸着部4に供給する際の供給圧力を調整するために設けられている。混合冷媒Gの供給圧力は、圧力容器2内の圧力の変化に応じて変化するため、一定ではない。そのため、安定した条件で吸着反応を行えるよう、供給圧を一定に調整することが好ましい。さらに、圧力容器2内は通常高圧となっているため、出口弁V1を開いて混合冷媒Gをそのまま反応容器41内に供給すると、反応容器41内の圧力も同じように高圧となってしまう。そこで、混合冷媒Gのガスの供給圧力を所定の圧力以下に減圧弁3で減少させることにより、反応容器41内の圧力を好適な圧力に調整することができる。所定の圧力とは、本実施形態では大気圧以下、すなわち、100kPa以下であることが好ましい。所定の圧力を大気圧以下とすることにより、反応容器41が耐圧容器でなくとも、安全に吸着反応を行うことができる。なお、反応容器41が耐圧容器である場合には、ガスの供給圧力は特に限定されず、大気圧を超えた圧力とすることも可能である。
The
本実施形態において、圧力容器2内に格納されている混合冷媒Gは、後述する吸着剤42に選択的に吸着される特定の冷媒成分Gaとそれ以外の他の冷媒成分Gbとから構成されている。冷媒成分Gbは吸着剤42に選択的に吸着されないが、混合冷媒Gが吸着剤42に一定量供給された結果、温度や圧力等の条件により、吸着剤42が特定の冷媒成分Gaで飽和せず、十分な吸着能を有する場合には、冷媒成分Gbは吸着剤42に付着する現象がみられる。なお、本明細書において、吸着とは、後述する付着よりも吸着結合力が強い状態をいい、昇温及び減圧(又はパージ)によらなければ吸着剤から吸着成分が脱離し難い状態をいう。また、付着とは、単に吸着剤の表面に接触している状態や、上述した吸着と比べると吸着結合力が非常に弱い状態をいい、減圧(又はパージ)のみで容易に回収できる状態をいう。混合冷媒成分は2種類の冷媒成分から構成されるものに限定されず、さらに多くの種類の冷媒成分から構成されていてもよい。混合冷媒Gは、フロン類に限定されず、冷媒として用いられる物質であればよく、炭化水素系混合冷媒も当然に含まれる。
In the present embodiment, the mixed refrigerant G stored in the
次に、本実施形態における吸着部4の構成について説明する。吸着部4は、複数の反応容器41とその内部に充填されている吸着剤42とから概略構成されており、吸着剤42による吸着及び脱離反応が行われる。この反応容器41は、圧力容器2と入口弁V2を介して接続されている気体の流入部410と、後述する真空ポンプ6aと弁V3を介して接続されている気体の流出部411とを備えている。反応容器41の内部には、混合冷媒Gから特定の冷媒成分Gaを選択的に吸着できる吸着剤42が充填されている。
Next, the structure of the adsorption |
この反応容器41は、吸着剤42による吸着及び脱離反応を行うことができればどのような構成であってもよいが、熱交換効率の観点から、吸着剤42の充填体積あたりの伝熱面積が大きくなるように構成されたものが好ましい。吸着剤42に特定の冷媒成分Gaが吸着する際には吸着反応による吸着熱(発熱)が生じ、脱離する際には、脱離反応による脱離熱(吸熱)が生じるが、本発明では吸着及び脱離の対象が冷媒であるため、発生する吸着熱及び脱離熱の熱量が大きい。これらの熱は冷媒成分の吸着及び脱離効率を低下させるため、生じた熱を外部環境と熱交換することで吸着反応及び脱離反応を促進することができる。それゆえ、反応容器41は吸着剤42の熱交換効率が高くなるように構成することが好ましい。具体的には、吸着剤42の充填体積当たりの伝熱面積が0.1m2/L以上となるように構成されていることが好ましい。本実施形態においては、反応容器41はステンレス製の細管(長さ約80cm、内径約3cm)から形成されており、吸着剤42の充填体積当たりの伝熱面積が0.1m2/L以上となるように構成されている。本実施形態では、19本の反応容器41を所定の間隔で並列させて吸着部4を構成している。
The
また、本実施形態に係る成分分離装置1では、反応容器41内の圧力が所定の圧力以下となるように減圧弁3で供給時のガス圧力を減少させて使用するように構成されている。そこで、反応容器41には、容器内部の圧力が所定の圧力を超えないよう、圧力を調整するための安全弁412が備えられている。なお、所定の圧力とは、本実施形態では大気圧以下、すなわち、100kPa以下であることが好ましい。
Further, the
反応容器41に充填される吸着剤42としては、分離対象成分の分子サイズによって物質を分離することができる機能を有するものを用いることができる。具体的には、特に限定されないが、MSC(モレキュラーシービングカーボン)、ZMS(ゼオライトモレキュラーシーブ)、活性炭、アルミナ又は天然ゼオライト等が挙げられ、分離対象となる特定の冷媒成分に応じて選択される。具体例を示すと、R−410Aを構成するジフルオロメタン(沸点:−51.65℃、分子量:52g/mol)とペンタフルオロエタン(沸点:−48.13℃、分子量:120g/mol)とは、沸点が略等しいが分子量が約2.3倍異なるため、分子径が異なる。また、R−404Aを構成するペンタフルオロエタン、1,1,1−トリフルオロエタン及び1,1,1,2−テトラフルオロエタンの分子量はそれぞれ120g/mol、84g/mol及び102g/molであり、それぞれ分子径が異なる。このような分子径の差を利用して、特定の冷媒成分Gaを選択的に吸着分離させることができる。従って、所定の分子径の化合物が吸着剤の細孔内に入って吸着され、その他の分子径の化合物が細孔に入りにくく吸着し難いような吸着剤を選択することが好ましい。
As the adsorbent 42 filled in the
吸着剤42に関し、発明者らは、ジフルオロメタン(HFC−32)とペンタフルオロエタン(HFC−125)との混合物であるR−410Aについては、MSC(モレキュラーシービングカーボン)でも両者の吸着性にある程度の差があるため分離に利用できるが、ZMS(ゼオライトモレキュラーシーブ)であるモレキュラーシーブ4Aは両者の吸着性に明確な差があり分離に好適であることを見出した。さらに、ジフルオロメタン(HFC−32)、ペンタフルオロエタン(HFC−125)及び1,1,1,2−テトラフルオロエタン(HFC−134a)の混合物であるR−407Cについても、HFC−32と、HFC−125及びHFC−134aとの分離がZMSのモレキュラーシーブ4Aで可能であることを見出した。MSCの具体例としては、特に限定されないが、粒状白鷺(登録商標)X2M(大阪ガスケミカル株式会社製品)が挙げられ、ZMSとしては、一例として、モレキュラーシーブ4A 3.2 ペレット(ユニオン昭和株式会社製品)が挙げられる。なお、本発明における分離対象は上述した混合冷媒を構成する冷媒成分に限られず、他の混合冷媒についても吸着剤を適宜選択することにより、特定の成分を分離することが可能である。 Regarding the adsorbent 42, the inventors have shown that R-410A, which is a mixture of difluoromethane (HFC-32) and pentafluoroethane (HFC-125), can be adsorbed by both MSC (molecular sieve carbon). It was found that the molecular sieve 4A, which is ZMS (zeolite molecular sieve), has a clear difference in the adsorptivity of both, and is suitable for separation because it has a certain difference. Furthermore, for R-407C, which is a mixture of difluoromethane (HFC-32), pentafluoroethane (HFC-125) and 1,1,1,2-tetrafluoroethane (HFC-134a), HFC-32 and It was found that separation from HFC-125 and HFC-134a was possible with ZMS molecular sieve 4A. Specific examples of MSC include, but are not limited to, granular white birch (registered trademark) X2M (product of Osaka Gas Chemical Co., Ltd.). As an example of ZMS, molecular sieve 4A 3.2 pellets (Union Showa Co., Ltd.) Product). In addition, the separation target in the present invention is not limited to the refrigerant component constituting the above-described mixed refrigerant, and it is possible to separate specific components by appropriately selecting an adsorbent for other mixed refrigerants.
次に、調温手段5について説明する。調温手段5は、主に反応容器41内での吸着反応又は脱離反応に伴って発生する反応熱を除去するほか、予め反応容器内を減圧して吸着剤42や反応容器41内に含まれる空気や水等を除去するが、その際に反応容器41を加温して除去を確実にするために設けられている。本実施形態において、調温手段5は、熱媒体である水Wと、反応容器41を被覆すると共に熱媒体である水Wを収容する調温ジャケット51と、加温手段52である温水製造装置52a及び温水循環ポンプ52bと、冷却手段53である冷水製造装置53a及び冷水循環ポンプ53bとから概略構成されている。具体的には、吸着反応時には発熱が生じることから、冷却手段53による反応容器41の冷却がなされるように構成されており、脱離反応時には吸熱が生じることから、加温手段52による反応容器41の加温がなされるように構成されている。また、準備工程として、反応容器内を減圧して吸着剤42や反応容器41内に含まれる空気や水等を除去する際には、吸着剤42の再生を促すために加温手段52による反応容器41の加温がなされるように構成されている。また、調温手段5は、本実施形態に係る成分分離装置1のように冷却手段53を備え、冷却手段53により吸着熱の除去を行うことが反応効率の点から望ましいが、反応容器41を放熱しやすく構成することにより、冷却手段53を省略することも可能である。他方、加温手段52に関しては、発明者らは、脱離反応時に加温手段52による脱離熱の補充がなされない場合には、脱離反応速度が著しく遅くなるだけでなく、反応容器41外周に霜が付着する等して成分分離装置1の運転にトラブルを生じさせることを見出している。よって、調温手段5としては、少なくとも加温手段52を有している必要がある。なお、後述する真空ポンプ6a又は6bが作動しない状態で加温手段52のみが作動すると、反応容器41内の圧力が増加するおそれがあるため、温水循環ポンプ52bの作動は真空ポンプ6a又は6bの作動と連動するように構成されていることが好ましい。
Next, the temperature control means 5 will be described. The temperature control means 5 mainly removes the heat of reaction generated by the adsorption reaction or desorption reaction in the
本実施形態においては、調温手段5で使用されている熱媒体は水Wである。水Wは調温ジャケット51内に収容され、反応容器41が水Wに浸漬された状態となっている。準備工程時及び脱離反応時には、水Wは加温手段52の温水製造装置52aで加温され、温水循環ポンプ52bにより調温ジャケット51内と温水製造装置52aとの間を循環する。調温ジャケット51内に移送された温水は、脱離反応が生じて冷却されている反応容器41と熱交換し、反応容器41を加温する。他方、吸着反応時には、水Wは冷却手段53の冷水製造装置53aで冷却され、冷水循環ポンプ53bにより調温ジャケット51内と冷水製造装置53aとの間を循環する。調温ジャケット51内に移送された冷水は、吸着反応が生じて熱が生じている反応容器41と熱交換し、反応容器41を冷却する。本実施形態においては、熱媒体として水Wを用いているが、他の蓄熱組成物やペルチェ素子等、冷却や加温に用いられる公知の材料を適用することができる。また、調温手段5を加温手段のみに構成する場合には、熱媒体を電熱線やヒートランプ等とすることも可能である。
In the present embodiment, the heat medium used in the temperature adjustment means 5 is water W. The water W is accommodated in the
脱離反応時の熱媒体の温度に関し、本発明者らは、脱離反応温度が100℃を超えると、冷媒成分自体が分解する等して有害成分が発生することを見出した。一例としてジフルオロメタン(HFC−32)を吸着剤に吸着させた後、脱離させた際の脱離反応温度と回収された脱離ガス中に含まれるホルムアルデヒドの濃度を下記の表1に示す。この結果より、脱離反応時に調温ジャケット51内に供給する熱媒体の温度は100℃以下とすることが好ましい。本実施形態においては、水Wを熱媒体として用いているため、100℃を超えて反応容器41が加温されることがなく、好適に使用することができる。また、他の態様にて反応容器41を加温する際においても、脱離反応温度が100℃以下となるように調温することが好ましい。
Regarding the temperature of the heat medium during the desorption reaction, the present inventors have found that when the desorption reaction temperature exceeds 100 ° C., the refrigerant component itself is decomposed to generate harmful components. As an example, Table 1 below shows the desorption reaction temperature when difluoromethane (HFC-32) is adsorbed on an adsorbent and then desorbed, and the concentration of formaldehyde contained in the recovered desorbed gas. From this result, it is preferable that the temperature of the heat medium supplied into the
他方、吸着反応時の熱媒体の温度については、室温以下であればよく、0〜30℃程度が好ましく、特に5〜20℃程度が好ましい。熱媒体の温度を低温にしすぎると、成分分離装置1の運転にトラブルを生じさせるおそれがあるため、上記範囲程度の温度が好ましい。なお、本実施形態においては、水Wを熱媒体として用いているため、0℃を超えて反応容器41が冷却されることがなく、好適に使用することができる。
On the other hand, the temperature of the heat medium during the adsorption reaction may be room temperature or lower, preferably about 0 to 30 ° C, particularly preferably about 5 to 20 ° C. If the temperature of the heat medium is too low, there is a risk of causing trouble in the operation of the
次に、減圧手段について説明する。減圧手段は、反応容器41内を減圧するために設けられており、本実施形態においては、真空ポンプ6a、6bから構成されている。このうち、真空ポンプ6aは、弁V3を介して反応容器41の流出部411と接続されており、弁V3と真空ポンプ6aとの間の流路には圧力計P3が設けられている。また、真空ポンプ6aは、三方弁V4を介して回収部8の中間タンク81aと接続されている。他方、真空ポンプ6bは、弁V5を介して反応容器41の流出部411と接続されており、弁V5と真空ポンプ6bとの間の流路には圧力計P3が設けられている。また、真空ポンプ6bは、三方弁V5を介して回収部8の中間タンク81bと接続されている。真空ポンプ6a又は6bを作動させることにより、反応容器41内が減圧され、吸着剤42に選択的に吸着された成分を脱離させたり、吸着剤42に付着した成分や反応容器41内に気体として含まれる成分を回収することが可能である。また、後述する本成分分離装置1の使用方法において詳細に述べるが、吸着剤42に特定の冷媒成分Gaを吸着させる前に、反応容器41内を真空ポンプ6a又は6bで減圧することにより、あらかじめ吸着剤42に吸着されている水分等の物質や反応容器41内の空気を除去し、後に行う吸着反応の効率を向上させることが可能である。真空ポンプ6a又は6bとしては、吸着剤42に吸着された冷媒成分の脱離率の観点から、反応容器41内の圧力が1kPa〜20kPa未満となるように減圧可能なものが好ましい。
Next, the decompression means will be described. The decompression means is provided for decompressing the inside of the
次に回収手段8について説明する。本実施形態において、回収手段8は、吸着部4で分離された冷媒成分をそれぞれ回収できるように2系列設けられており、中間タンク81a及び81b、加圧液化装置82a及び82b及び回収容器83a及び83bから概略構成されている。中間タンク81aは、三方弁V4を介して真空ポンプ6aと直列に接続されている。また、中間タンク81aは、加圧液化装置82aを介して回収容器83aと接続されている。さらに、中間タンク81aには、中間タンク81a内に流入する冷媒成分Gbの量を監視するための圧力計P4が備えられている。回収された冷媒成分Gbは三方弁V4を介して中間タンク81aに流入したのち、加圧液化装置82aにより液化され、回収容器83aに回収される。他方、中間タンク81bは、三方弁V6を介して真空ポンプ6bと直列に接続されている。また、中間タンク81bは、加圧液化装置82bを介して回収容器83bと接続されている。さらに、中間タンク81bには、中間タンク81b内に流入する冷媒成分Gaの量を監視するための圧力計P5が備えられている。脱離された冷媒成分Gaは三方弁V6を介して中間タンク81bに流入したのち、加圧液化装置82bにより液化され、回収容器83bに回収される。本実施形態においては、中間タンク81a及び81bが設けられ、圧力計の監視により一定量の冷媒成分が集まった段階で、加圧液化装置82a及び82bによる加圧液化処理が行われるように構成されているが、中間タンクを省き、加圧液化装置と回収容器のみの構成としてもよい。中間タンク及び回収容器は、上述した圧力容器2と同様の構成を有するものを使用することができ、フロン回収用容器、製品ボンベ、ドラム缶又はサービス缶等の容器を用いることができる。また、本実施形態において、回収容器83a及び83bは、それぞれ電子天秤等の質量計M2及びM3上に配置され、回収量を測定できるように構成されている。
Next, the collection means 8 will be described. In the present embodiment, the recovery means 8 is provided in two series so that the refrigerant components separated by the
次に、図2〜図6に基づいて、本実施形態に係る成分分離装置1を用いた混合冷媒の成分分離方法について説明する。
Next, based on FIGS. 2-6, the component separation method of the mixed refrigerant using the
図2に示すように、本実施形態に係る混合冷媒の成分分離方法は、反応容器41内の減圧及び加温を行う準備工程S1、反応容器41内に混合冷媒を供給する供給工程S2、反応容器41内の吸着剤42に特定の冷媒成分を吸着させる吸着工程S3、反応容器41内を減圧して他の冷媒成分を回収する回収工程S4、反応容器41内を減圧及び加温して特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程S5、脱離された特定の冷媒成分を回収する特定成分回収工程S6、混合冷媒の分離が略終了したか否かを判別し、分離が略終了しない場合(NOの場合)は供給工程S2へ戻り工程S2〜S6を繰り返し、分離が略終了した場合(YESの場合)は終了する判別工程S7とから構成される。本実施形態において、圧力容器2内に格納されている混合冷媒Gは、特定の冷媒成分(吸着剤42に選択的に吸着する成分)Gaと他の冷媒成分Gb(吸着剤42に選択的には吸着しない成分)とから構成されているものを示しており、一例として、混合冷媒GがR−410Aである場合には、吸着剤42はモレキュラーシーブ4Aであり、吸着剤42に選択的に吸着する特定の冷媒成分GaはHFC−32、他の冷媒成分GbはHFC−125である。
As shown in FIG. 2, the mixed refrigerant component separation method according to the present embodiment includes a preparation step S <b> 1 for reducing the pressure and heating in the
(反応容器内の減圧)
まず、図3に基づき、反応容器内を減圧する準備工程S1について説明する。反応容器41の流入部410側の弁V2と、流出部411と接続する弁V5とを閉じたまま、流出部411と接続する弁V3を開く。そして、真空ポンプ6aで吸引した空気等を装置外に排気するよう、真空ポンプ6aと回収部8との間に設けられている三方弁V4を切り替える。この状態で真空ポンプ6aを作動させると、吸引が行われて反応容器41内が減圧環境となる。後述する吸着工程S3における冷媒成分Gaの吸着剤42への吸着は、反応容器41内にあらかじめ含まれていた空気圧の影響を受けることから、この空気圧影響を小さくするために、反応容器41内の空気の圧力を大気圧の5分の1以下、すなわち20kPa以下となるように減圧することが好ましい。また、本発明者らによれば、反応容器41内の圧力を20kPaにした場合に比べて、10kPa以下にすることによって、吸着剤42が精製されて重量が一定になるまでの時間が3分の1以下になることを見出している。したがって、真空ポンプ6aによる減圧は、反応容器41内の圧力を1kPa〜20kPa未満とすることが好ましく、1kPa〜10kPaとすることがより好ましい。反応容器41内の圧力は、流出部411と弁V3との間の流路に設けられた圧力計P3により確認される。
(Reduced pressure in the reaction vessel)
First, based on FIG. 3, the preparatory process S1 which decompresses the inside of reaction container is demonstrated. While the valve V2 on the
さらに、調温手段5の加温手段52を作動させ、反応容器41を加温することが好ましい。これにより、吸着剤42にあらかじめ吸着されていた成分がより確実に脱離するため、不純物を除去でき、吸着剤42が再生される。加温手段52の熱媒体Wの温度は、100℃を超えた温度とすると冷却に時間がかかることから、100℃以下とすることが好ましい。本実施形態においては、熱媒体として水を用いていることから100℃を超えて反応容器41が加温されることがない。なお、吸着剤42の状態によっては、加温手段52を作動させずに15〜25℃での常温にて、反応容器41内の減圧のみを行うことも可能である。
Furthermore, it is preferable to heat the
上述した操作により、反応容器41内にあらかじめ含まれていた空気が装置外に排出される。一般的に空気には水分が含まれており、この水分が吸着剤42への特定の冷媒成分Gaへの吸着を妨げる。そのため、反応容器41内部に含まれている空気を除去することにより、後の工程で行われる吸着反応を効率良く行うことができる。また、吸着剤42に既に付着又は吸着されていた成分(主に水分等)も除去されて装置外に排出されるため、吸着剤42自体も確実に再生され、後の吸着反応の効率を向上させることができる。さらに、本準備工程S1を行うことによって反応容器41内の圧力が大気圧未満に減圧されるため、次の供給工程S2では、混合冷媒Gが圧力の高低差によって反応容器41内に容易に流入する。なお、本実施形態では、主に真空ポンプ6aと三方弁V4を用いて反応容器41内の減圧を行ったが、これに限定されず、真空ポンプ6b及び三方弁V6を用いてもよい。
By the above-described operation, the air previously contained in the
(混合冷媒の供給)
次に、図4に基づき、混合冷媒の供給工程S2について説明する。真空ポンプ6aの作動を止め、反応容器41の流出部411と接続する弁V3及びV5を閉める。次に、減圧弁3を調整して、圧力容器2から供給される混合冷媒Gのガスの圧力を所定の圧力に調整する。本実施形態では、ガスの圧力が準備工程S1によって減圧された反応容器41内の圧力よりも高くなるように調整する。そして、反応容器41の流入部410側の弁V2と圧力容器2の弁V1を開き、混合冷媒Gのガスを圧力容器2から反応容器41の流入部410に供給する。減圧弁3による減圧前及び減圧後の混合冷媒Gの供給圧力は、圧力容器2と反応容器41との間に設けられた圧力計P1及びP2によりそれぞれ確認される。また、混合冷媒Gのガスの供給量は流量計F1及び質量計M1にて確認される。混合冷媒Gのガスの供給量は、供給されたガスに含まれる特定の冷媒成分Gaの量が、吸着剤42の飽和吸着量未満となるように調整することが好ましい。なお、混合冷媒Gのガスの供給圧力は大気圧以下となるように調整することが好ましいが、反応容器41が耐圧容器である場合には、大気圧を超えた圧力に調整することも可能である。
(Supply of mixed refrigerant)
Next, the mixed refrigerant supply step S2 will be described with reference to FIG. The operation of the
混合冷媒Gのガスは、準備工程S1で反応容器41内の圧力が大気圧未満に減圧されているため、圧力の高低差により反応容器41内に容易に導入される。混合冷媒Gのガスの供給は、減圧弁3により調整された供給圧力と反応容器41内の圧力とが等しくなると停止する。減圧弁3により、混合冷媒Gのガスの供給圧力を大気圧以下、すなわち、約100kPa以下とすることで、反応容器41内の圧力が大気圧を超えることがなく、安全に混合冷媒Gの成分分離を行うことができる。なお、後述する吸着工程S3は、本供給工程S2における混合冷媒Gの供給と略同時に行われ、混合冷媒Gの特定の冷媒成分Gaが吸着剤42に吸着すると、特定の冷媒成分Gaが気相から失われて反応容器41内の圧力は減少する。それゆえ、反応容器41内で特定の冷媒成分Gaの吸着反応が進行している間はガスの供給が行われる。
The gas of the mixed refrigerant G is easily introduced into the
(特定の冷媒成分の吸着)
本吸着工程S3では、反応容器41内に供給された混合冷媒Gのガスのうち、特定の冷媒成分Gaがこの冷媒成分Gaを選択的に吸着する吸着剤42によって吸着される。一例として、混合冷媒GがR−410Aである場合には、吸着剤42としてはモレキュラーシーブ4Aが好適に用いられ、モレキュラーシーブ4Aに選択的に吸着する特定の冷媒成分GaはHFC−32、選択的には吸着しない他の冷媒成分GbはHFC−125となる。この吸着工程S3は、前述した供給工程S2の混合冷媒Gの供給と略同時に行われる。吸着反応により、吸着熱が生じて反応容器41内の温度が上昇するため、調温手段5の冷却手段53を作動させ、反応容器41を冷却することができ、これにより、吸着反応が促進される。冷却手段53の熱媒体Wの温度は、5〜20℃とすることが好ましい。また、反応容器41の温度を測定し、温度の変化により、吸着反応の進行状況や吸着量を把握し、成分分離装置1の運転を制御することも可能である。他方、本実施形態では、冷媒成分Gの供給圧を大気圧以下としているため、反応容器41内は非加圧条件となり、反応容器41内に供給される混合冷媒Gの量も限定されていることから、他の冷媒成分Gbは、吸着剤42とごく弱い力で引き合って吸着剤42に付着するか、反応容器41内の吸着剤42が充填されていない空間に気体として存在する。
(Adsorption of specific refrigerant components)
In the main adsorption step S3, of the mixed refrigerant G gas supplied into the
(減圧による他の冷媒成分の回収)
次に図5に基づき、他の冷媒成分の回収工程S4を説明する。本回収工程S4では、吸着剤42に選択的に吸着されない他の冷媒成分Gbが回収分離される。上述したように、他の冷媒成分Gbは、反応容器41内において、ごく弱い力で吸着剤42に付着した状態であるか、吸着剤42が充填されていない空間に気体として存在している。そのため、反応容器41内を昇温せずに15〜25℃の常温にて減圧すると、吸着剤42に選択的に吸着されている冷媒成分Gaは脱離しないが、他の冷媒成分Gbのみが反応容器41から流出し、回収される。具体的には、まず、圧力容器2の弁V1と反応容器41の流入部410側の弁V2を閉める。次に反応容器41の流出部411と接続する弁V5は閉めた状態で弁V3を開き、真空ポンプ6aで吸引した冷媒成分Gbを回収手段8の中間タンク81aに送気するよう、真空ポンプ6aと回収部8との間に設けられている三方弁V4を切り替える。この状態で真空ポンプ6aを作動させると、真空ポンプ6aは反応容器41内を吸引し、反応容器41内を減圧環境とする。真空ポンプ6aでの減圧は、脱離効率の観点から、反応容器41内の圧力を1kPa〜20kPa未満とすることが好ましく、1kPa〜10kPaとすることがより好ましい。反応容器41内の圧力は圧力計P3により確認可能である。流出した冷媒成分Gbは、回収部8の中間タンク81aに一定程度貯留され、加圧液化装置82aに送られて液化され、回収容器83aに収容される。中間タンク81aに貯留される冷媒成分Gbは圧力計P4で確認される。また、回収容器83aに回収された冷媒成分Gbの量は質量計M2により測定される。なお、中間タンク81aを省き、加圧液化装置82aと回収容器83aからなる構成とすることも可能である。また、本実施形態では、他の冷媒成分Gbは反応容器41内の減圧により回収されたが、後述する第2の実施形態に示すパージガス容器70を成分分離装置1に付設し、反応容器41内にパージガスを供給することにより、他の冷媒成分Gbを回収分離することも可能である。
(Recovery of other refrigerant components by decompression)
Next, another refrigerant component recovery step S4 will be described with reference to FIG. In this recovery step S4, other refrigerant components Gb that are not selectively adsorbed by the adsorbent 42 are recovered and separated. As described above, the other refrigerant component Gb is attached to the adsorbent 42 with a very weak force in the
(減圧及び加温による特定の冷媒成分の脱離)
次に図6に基づき、特定の冷媒成分の脱離工程S5を説明する。本実施態様では、吸着剤42に吸着された特定の冷媒成分Gaの脱離反応は、反応容器41内の圧力の減圧及び加温により行われる。まず、圧力容器2の弁V1と反応容器41の流入部410側の弁V2が閉めた状態であるのを確認する。次に、反応容器41の流出部411と接続する弁V3を閉め、弁V5を開く。また、真空ポンプ6bで吸引した冷媒成分Gaを回収手段8の中間タンク81bに送気するよう、真空ポンプ6bと回収部8との間に設けられている三方弁V6を切り替える。さらに、調温手段5の加温手段52を作動させ、反応容器41を加温する。この状態で真空ポンプ6bを作動させると、真空ポンプ6bは反応容器41内を吸引し、反応容器41内を減圧環境とする。真空ポンプ6bでの減圧は、脱離効率の観点から、反応容器41内の圧力を1kPa〜20kPa未満とすることが好ましく、1kPa〜10kPaとすることがより好ましい。反応容器41内の圧力は圧力計P3により確認可能である。また、加温手段52の熱媒体Wの温度は、100℃を超えた温度とすると、冷媒成分が分解して有毒な成分が発生するおそれがあることから、100℃以下とすることが好ましい。本実施形態においては、熱媒体として水を用いていることから100℃を超えて反応容器41が加温されることがなく、安全に冷媒成分の分離を行うことができる。なお、真空ポンプ6bで反応容器41内を吸引しても、冷媒成分Gaの脱離が進行している間は冷媒成分Gaが気相中に出てくるため、反応容器41内の圧力は大きく減少せず、冷媒成分Gaの脱離が終了するころになって圧力が大きく減少する。この圧力の変化を圧力計P3により検知して脱離状態を確認することができる。また、冷媒成分Gaの脱離が進行している間は脱離熱が生じて温度の低下が著しいが、脱離反応が終了に近付くと温度変化も弱まる。この反応容器41の温度変化を検知することにより、脱離状態を確認することもできる。
(Desorption of specific refrigerant components by decompression and heating)
Next, a specific refrigerant component desorption process S5 will be described with reference to FIG. In this embodiment, the desorption reaction of the specific refrigerant component Ga adsorbed on the adsorbent 42 is performed by reducing the pressure in the
吸着剤42から脱離した特定の冷媒成分Gaは、真空ポンプ6bにより回収部8の中間タンク81bに送気される。このように、吸着剤42から特定の冷媒成分Gaの脱離を行うことにより、吸着剤42を再生することができ、反応容器41内も減圧環境とすることができるため、次回の混合冷媒Gの供給や吸着に備えることができる。
The specific refrigerant component Ga desorbed from the adsorbent 42 is sent to the
(脱離された冷媒成分の回収)
引き続き図6に基づき、脱離された冷媒成分の回収工程S6を説明する。本工程においては、脱離工程S5で減圧加温脱離された特定の冷媒成分Gaの回収が行われる。真空ポンプ6bにより送気された特定の冷媒成分Gaは中間タンク81bに貯留され、一定程度貯留された段階で加圧液化装置82bに送られて液化され、回収容器83bに収容される。中間タンク81bに貯留される冷媒成分Gaは圧力計P5で確認される。また、回収容器83bに回収された冷媒成分Gaの量は質量計M3により測定される。なお、中間タンク81bを省き、加圧液化装置82bと回収容器83bのみの構成とすることも可能である。
(Recovery of desorbed refrigerant components)
The recovery process S6 of the desorbed refrigerant component will be described with reference to FIG. In this step, the specific refrigerant component Ga that has been desorbed by heating under reduced pressure in the desorption step S5 is recovered. The specific refrigerant component Ga sent by the
(工程S2〜S6の繰り返し)
次に、判別工程S7について説明する。判別工程S7においては、圧力容器2内の混合冷媒Gの残存量等に基づき、混合冷媒成分の分離が略終了したか否かを判別し、分離が終了していない場合(NOの場合)には供給工程S2へ戻って工程S2〜S6を繰り返し、分離が略終了した場合(YESの場合)には終了とする。図1に係る成分分離装置1が小型装置であったり、圧力容器2内に格納された混合冷媒Gの量が吸着剤42の吸着可能な量と比べて多い場合には、1バッチで全量を分離するのは難しいため、S2〜S6の工程を繰り返す。圧力容器2に設置された質量計M1の変化を計測することにより、混合冷媒Gの成分分離が略終了したか否かを確認することが可能である。
(Repeat steps S2 to S6)
Next, the determination step S7 will be described. In the determination step S7, based on the remaining amount of the mixed refrigerant G in the
上述した工程を経た結果、混合冷媒Gの成分分離が略終了することにより、回収容器83a、83bには、分離された冷媒成分がそれぞれ収容された状態となる。分離された各冷媒成分は容器に収容されているため、再利用しやすい状態となっており、冷媒成分Ga又は冷媒成分Gbを主に含む冷媒組成物として、再び混合冷媒を適正割合で作成したり、単独組成の冷媒として有効に使用することが可能である。
As a result of the above-described steps, the component separation of the mixed refrigerant G is almost completed, so that the separated refrigerant components are accommodated in the
なお、本実施形態では、特定の冷媒成分Gaは反応容器41の減圧及び加温により吸着剤42から脱離されたが、後述する第2の実施形態に示すパージガス容器70を成分分離装置1に付設し、反応容器41内にパージガスを供給することにより、特定の冷媒成分Gaを吸着剤42から脱離させることも可能である。
In this embodiment, the specific refrigerant component Ga is desorbed from the adsorbent 42 by the pressure reduction and heating of the
以下、図7に示す、本発明の第2の実施形態に係る混合冷媒の成分分離装置10について説明する。
Hereinafter, the mixed refrigerant
図7に示すように、本実施形態に係る混合冷媒の成分分離装置10は、混合冷媒Gが格納されている圧力容器2と、圧力容器2から供給される混合冷媒Gの圧力を減少させる減圧弁3、特定の冷媒成分を吸着する吸着剤42が充填された反応容器41を備える吸着部4、反応容器41の温度を調整する調温手段5、反応容器41内部を減圧させる減圧手段(真空ポンプ60)、特定の冷媒成分を脱離させるパージガスを収容したパージガス容器70、分離された各冷媒成分を回収する回収部80とから概略構成されている。なお、本実施形態において、第1の実施形態と同じ構成については、同じ参照符号を使用して説明する。
As shown in FIG. 7, the mixed refrigerant
まず、混合冷媒Gが格納されている圧力容器2について説明する。圧力容器2は、第1の実施形態における圧力容器2と同様の構成を有するものを使用することができる。この圧力容器2は、吸着部4の反応容器41と流路により接続されている。即ち、圧力容器2は、図7に示すように、詳細には、弁V1、減圧弁3、流量計F1及び三方弁V20を介して吸着部4の反応容器41と接続されている。弁V1と減圧弁3との間の流路には圧力計P1が設けられており、減圧弁3と流量計F1との間の流路には圧力計P2が設けられている。
First, the
減圧弁3は、圧力容器2内の混合冷媒Gを吸着部4に供給する際の供給圧力を調整するために設けられている。本実施形態では、混合冷媒Gのガスの圧力を200kPa未満にまで減圧弁3で減少させることにより、反応容器41内の圧力が200kPa未満になり、反応容器41が耐圧容器でなくとも、安全に吸着反応を行うことができる。本実施形態において、圧力容器2内に格納されている混合冷媒Gは、吸着剤42に選択的に吸着される特定の冷媒成分Gaとそれ以外の他の冷媒成分Gbとから構成されている。混合冷媒成分は2種類の冷媒成分から構成されるものに限定されず、さらに多くの種類の冷媒成分から構成されていてもよい。
The
次に、本実施形態における吸着部4の構成について説明する。吸着部4は、反応容器41とその内部に充填されている吸着剤42とから概略構成されており、吸着剤42による吸着及び脱離反応が行われる。この反応容器41は、圧力容器2と三方弁V20を介して接続されている気体の流入部410と、後述する真空ポンプ6及び回収手段80と弁V30を介して接続されている気体の流出部411とを備えている。反応容器41の内部には、混合冷媒Gから特定の冷媒成分Gaを選択的に吸着する吸着剤42が充填されている。
Next, the structure of the adsorption |
本実施形態において、反応容器41は、流入部410から供給される混合冷媒により、容器内の圧力が200kPa以上となる場合には、労働安全衛生法における「圧力容器」に該当することとなるため、耐圧性等につき、当該規制に基づく構造規格を満たす構成とする必要がある。しかし、反応容器41内の圧力が200kPa未満となるように調整する場合には、上記規制の対象外となることから、反応容器41に特別な耐圧性能等を備える必要はない。そのため、本実施形態に係る成分分離装置10では、反応容器41内の圧力が200kPa未満となるように減圧弁3でガス圧力を減少させて使用するように構成されている。反応容器41には、容器内部の圧力が200kPa以上にならないよう、安全弁412が備えられている。なお、反応容器41及びその他の部材に労働安全衛生法における「圧力容器」に求められる耐圧性能を備えさせ、反応容器41内の圧力を200kPa以上とすることも可能である。
In the present embodiment, the
次に、減圧手段について説明する。減圧手段は、反応容器41内を減圧するために設けられており、本実施形態においては、真空ポンプ60から構成されている。この真空ポンプ60は、三方弁V40及び弁V30を介して反応容器41の流出部411と接続されている。弁V30と三方弁V40との間の流路には圧力計P3が設けられている。また、真空ポンプ60は、三方弁V40を介して回収部80の中間タンク801と接続されている。真空ポンプ60を作動させることにより、吸着剤42に特定の冷媒成分Gaを吸着させる前に、反応容器41内を減圧環境下とし、あらかじめ吸着剤42に吸着されている水分等の物質や反応容器41内の空気を除去し、後に行う吸着反応の効率を向上させることが可能である。
Next, the decompression means will be described. The decompression means is provided for decompressing the inside of the
次に、パージガス容器70について説明する。このパージガス容器70は、反応容器41内での脱離反応を生じさせるために設けられている。本実施形態においては、パージガスとして窒素ガスを用いており、この窒素ガスがパージガス容器70内に加圧されて収容されている。このパージガス容器70は、流量計F2、三方弁V20を介して反応容器41の流入口410と接続されている。パージガスの反応容器41への供給流量は、流量計F2により確認することができる。パージガス容器70に格納されているパージガスを反応容器41に供給することにより、吸着剤42から特定の冷媒成分Gaを追い出して脱離させることが可能である。パージガス容器70としては、上述した圧力容器2と同様の構成を有するものを使用することができる。また、パージガスとしては、吸着剤42に吸着されている成分を追い出すことができるものであればよく、窒素ガスの他、アルゴンガスなども用いることができる。
Next, the
次に、回収手段80について説明する。本実施形態において、回収手段80は、中間タンク81、加圧液化装置802並びに回収容器803及び804から概略構成されている。回収手段80では、吸着部4で分離された混合冷媒Gの各冷媒成分が回収される。中間タンク81は、三方弁V40及び弁V30を介して反応容器41の流出部411と接続されている。弁V30と三方弁V40との間の流路には圧力計P3が設けられている。また、中間タンク801は、加圧液化装置802及び三方弁V50を介して回収容器804及び回収容器805と接続されている。さらに、中間タンク801には、中間タンク801内に流入する冷媒成分Ga又はGbの量を監視するための圧力計P4が備えられている。分離された冷媒成分は弁V30及び三方弁V40を介して中間タンク801に流入したのち、加圧液化装置802により液化され、回収容器803(又は804)に回収される。本実施形態においては、中間タンク801が設けられ、圧力計P4の監視により一定量の冷媒成分が集まった段階で、加圧液化装置802による加圧液化処理が行われるように構成されているが、中間タンク801を省き、加圧液化装置802と回収容器803及び804のみの構成としてもよい。本実施形態において、回収容器803及び804は、それぞれ電子天秤等の質量計M2及びM3上に配置され、冷媒回収量を測定できるように構成されている。
Next, the collection means 80 will be described. In the present embodiment, the recovery means 80 is generally configured by an intermediate tank 81, a
圧力容器2、減圧弁3、吸着部4、真空ポンプ60及び回収部80の構成についてのその他の説明は、上述した第1の実施形態における圧力容器2、減圧弁3、吸着部4、真空ポンプ6及び回収部8の構成と同様であり、その機能や作用効果も同様である。また、調温手段5の構成についても、上述した第1の実施形態における調温手段5の構成と同様であり、その機能や作用効果も同様である。
Other explanations about the configuration of the
次に、図8〜図11に基づいて、本実施形態に係る成分分離装置10を用いた混合冷媒の成分分離方法について説明する。
Next, based on FIGS. 8-11, the component separation method of the mixed refrigerant | coolant using the
図8に示すように、本実施形態に係る混合冷媒の成分分離方法は、反応容器41内の減圧を行う減圧工程S10、混合冷媒を反応容器41内に供給する供給工程S20、反応容器41内の吸着剤42に特定の冷媒成分を吸着させる吸着工程S30、他の冷媒成分の回収工程S40、パージにより特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程S50、及び脱離された特定の冷媒成分を回収する回収工程S60とから構成される。本実施形態において、圧力容器2内に格納されている混合冷媒Gは、一例として、特定の冷媒成分(吸着剤42に選択的に吸着する成分)Gaと他の冷媒成分(吸着剤42に選択的に吸着しない成分)Gbとから構成されているものを示しているが、混合冷媒成分は2種類の冷媒成分から構成されるものに限定されず、さらに多くの種類の冷媒成分から構成されていてもよい。
As shown in FIG. 8, the mixed refrigerant component separation method according to the present embodiment includes a depressurization step S10 for depressurizing the
(反応容器内の減圧)
まず、図9に基づき、反応容器内の減圧工程S10について説明する。反応容器41の流入部410側の三方弁V20は閉じたまま、流出部411側の弁V30を開くと共に、真空ポンプ60で吸引した空気等を装置外に排気するよう、三方弁V40を切り替える。この状態で真空ポンプ60を作動させると、吸引が行われて反応容器41内が減圧環境となる。真空ポンプ60による減圧は、反応容器41内の圧力を1kPa〜20kPa未満とすることが好ましく、1kPa〜10kPaとすることがより好ましい。反応容器41内の圧力は、弁V30と真空ポンプ60との間の流路に設けられた圧力計P3により確認される。また、調温手段5の加温手段52を作動させ、反応容器41を加温することも好ましい。これにより、吸着剤42にあらかじめ吸着されていた成分がより確実に脱離するため、不純物を除去でき、吸着剤42が再生される。
(Reduced pressure in the reaction vessel)
First, the decompression step S10 in the reaction vessel will be described based on FIG. While the three-way valve V20 on the
この操作により、反応容器41内にあらかじめ含まれていた空気が装置外に排出され、後の工程で行われる吸着反応を効率良く行うことができる。また、この操作により、吸着剤42にあらかじめ吸着されていた成分(主に水分等)も脱離されて装置外に排出されるため、吸着剤42自体も確実に再生され、後の吸着反応の効率を向上させることができる。さらに、本減圧工程S10を行うことによって反応容器41内の圧力が大気圧未満に減圧されるため、次の供給工程S20で混合冷媒Gを反応容器41内に流入させた際にも、反応容器41内の圧力を200kPa(0.2MPa)未満に制御しやすく、反応容器41が労働安全衛生法における「圧力容器」でない場合にも、冷媒成分の分離を効率良く行うことができる。
By this operation, the air previously contained in the
(混合冷媒の供給)
次に、図10に基づき、混合冷媒の供給工程S20について説明する。真空ポンプ60の作動を止め、反応容器41の流出部411から流出した気体が回収部80に送気されるよう、三方弁V40を切り替える。また、圧力容器2の混合冷媒Gが反応容器41の流入部410から供給されるように、三方弁V20を切り替える。次に、圧力容器2から供給される混合冷媒Gガスの圧力が大気圧以上〜200kPa未満になるように減圧弁3を調整した上で、圧力容器2の弁V1を開き、混合冷媒Gガスを反応容器41に供給する。減圧弁3による減圧前及び減圧後の混合冷媒Gの供給圧力は、圧力容器2と反応容器41との間に設けられた圧力計P1及びP2によりそれぞれ確認される。また、混合冷媒Gのガスの供給量は流量計F1及び質量計M1にて確認される。混合冷媒Gのガスの供給量は、供給されたガスに含まれる特定の冷媒成分Gaの量が、吸着剤42の飽和吸着量以下となるように調整することが好ましい。
(Supply of mixed refrigerant)
Next, the mixed refrigerant supply step S20 will be described with reference to FIG. The operation of the
混合冷媒Gのガスは、減圧工程S10で反応容器41内の圧力が大気圧未満に減圧されているため、圧力の高低差により反応容器41内に容易に導入される。減圧弁3により、混合冷媒Gのガスの供給圧力を200kPa未満とすることで、反応容器41内の圧力が200kPaを超えることがなく、安全に混合冷媒Gの成分分離を行うことができる。なお、後述する吸着工程S30は、本供給工程S20における混合冷媒Gの供給と略同時に行われており、吸着剤42に選択的に吸着されない冷媒成分Gbは、反応容器41内の圧力が大気圧を超えると流出部411から流出し、回収部80に移送される。なお、混合冷媒Gのガスの供給圧力は200kPa未満に限定されず、反応容器41等の耐圧性能により、200kPa以上の圧力に調整することも可能である。
The gas of the mixed refrigerant G is easily introduced into the
(特定の冷媒成分の吸着)
本吸着工程S30では、反応容器41内に供給された混合冷媒Gのガスのうち、特定の冷媒成分Gaがこの冷媒成分Gaを選択的に吸着する吸着剤42によって吸着される。この吸着工程S30は、前述した供給工程S20の混合冷媒Gの供給と略同時に行われる。反応容器41の温度や容器内の圧力を測定し、これらの変化により、吸着反応の進行状況や吸着量を把握し、成分分離装置10の運転を制御することが可能である。反応容器41内で、混合冷媒Gのうち特定の冷媒成分Gaが吸着剤42に吸着されると、反応容器41内の冷媒成分Gaの分圧が低下するため、反応容器41内で特定の冷媒成分Gaの吸着反応が進行している間は混合冷媒Gのガスの供給が行われる。また、本実施形態では、冷媒成分Gの供給圧は大気圧よりも高く設定されているため、反応容器41内は大気圧よりも加圧されて選択的な吸着反応が生じやすい条件となり、さらに反応容器41内に供給される混合冷媒Gの量も通気された状態で供給されることから、第1の実施形態と比較すると、吸着剤42に他の冷媒成分Gbが付着する量は少ない。よって、吸着剤42に選択的に吸着されない冷媒成分Gbは反応容器41から回収部80に流出していく。
(Adsorption of specific refrigerant components)
In the main adsorption step S30, the specific refrigerant component Ga out of the mixed refrigerant G gas supplied into the
(他の冷媒成分の回収)
本回収工程S40では、吸着剤42に吸着されない他の冷媒成分Gbが回収される。上述したように、吸着剤42に選択的に吸着されない他の冷媒成分Gbは、容器間の圧力の高低差により、反応容器41の流出部411から回収部80の中間タンク801に移動する。流出した冷媒成分Gbは、回収部80の中間タンク801に一定程度貯留され、後に行うパージによる脱離工程S50の前に加圧液化装置802に送られて液化され、回収容器803に収容される。中間タンク801に貯留される冷媒成分Gbは圧力計P4で確認される。また、回収容器803に回収された冷媒成分Gbの量は質量計M2により測定される。なお、中間タンク801を省き、加圧液化装置802と回収容器803及び804からなる構成とすることも可能である。
(Recovery of other refrigerant components)
In this recovery step S40, the other refrigerant component Gb that is not adsorbed by the adsorbent 42 is recovered. As described above, the other refrigerant component Gb that is not selectively adsorbed by the adsorbent 42 moves from the
(パージによる特定の冷媒成分の脱離)
次に図11に基づき、特定の冷媒成分の脱離工程S50について説明する。本実施態様では、吸着剤42に吸着された特定の冷媒成分Gaの脱離反応は、パージガスによるパージにより行われる。まず、圧力容器2の出口弁V1を閉め、パージガス容器70のパージガスが反応容器41内に供給されるように三方弁V20を切り替える。この状態でパージガス容器70から反応容器41中にパージガスである窒素ガスを供給させると、吸着剤42に吸着されていた冷媒成分Gaが吸着剤42から追い出される。窒素ガスの流量は流量計F2で確認することが可能である。多量の窒素ガスを反応容器41内に供給してしまうと、特定の冷媒成分Gaの濃度が低下してしまうことから、できるだけ少ないガス量で脱離反応を行うことが好ましい。パージによる脱離反応においても、脱離熱が生じて反応容器41内の温度が低下するため、調温手段5の加温手段52を作動させ、反応容器41を保温する。これにより、脱離反応が促進されると共に、反応容器41が冷却され過ぎて霜が付着する等のトラブルが発生するのを防ぐことができる。また、冷媒成分Gaの脱離が進行している間は脱離熱が生じて温度の低下が著しいが、脱離反応が終了に近付くと温度変化も弱まる。この反応容器41の温度変化を検知することにより、脱離状態を制御することもできる。吸着剤42から脱離した特定の冷媒成分Gaは、容器間の圧力の高低差により、反応容器41の流出部411から回収部80の中間タンク801に移動する。このように、吸着剤42から特定の冷媒成分Gaの脱離を行うことにより、吸着剤42を再生することもでき、次回の吸着に備えることができる。また、本実施形態では、特定の冷媒成分Gaの脱離はパージにより行われたが、上述した第1の実施形態で述べたように、加温条件下で反応容器41内を減圧させることにより、特定の冷媒成分Gaを吸着剤42から脱離させることも可能である。
(Desorption of specific refrigerant components by purging)
Next, a specific refrigerant component desorption process S50 will be described with reference to FIG. In this embodiment, the desorption reaction of the specific refrigerant component Ga adsorbed on the adsorbent 42 is performed by purging with a purge gas. First, the outlet valve V1 of the
(脱離された冷媒成分の回収)
引き続き図11に基づき、脱離された冷媒成分の回収工程S60を説明する。本工程においては、脱離工程S50でパージにより脱離された特定の冷媒成分Gaの回収が行われる。容器間の圧力の高低差により、反応容器41の流出部411から回収部80の中間タンク801に移動した特定の冷媒成分Gaは、一定程度貯留された段階で加圧液化装置802に送られて液化され、回収容器804に収容される。中間タンク801に貯留された段階では、特定の冷媒成分Gaの他にパージガスである窒素ガスが含まれた状態であるが、加圧液化装置802での所定の圧力による加圧処理により、特定の冷媒成分Gaのみが液化されて回収容器804に収容される。反応容器41から流出して中間タンク801に貯留される冷媒成分Gaは圧力計P4で確認される。また、回収容器804に回収された冷媒成分Gaの量は質量計M3により測定される。なお、中間タンク801を省き、加圧液化装置802と回収容器803及び804からなる構成とすることも可能である。
(Recovery of desorbed refrigerant components)
The recovery process S60 of the desorbed refrigerant component will be described with reference to FIG. In this step, the specific refrigerant component Ga desorbed by the purge in the desorption step S50 is recovered. The specific refrigerant component Ga moved from the
本実施形態に係る成分分離装置10が小型装置であったり、圧力容器2内に格納された混合冷媒Gの量が吸着剤42の吸着可能な量と比べて多い場合には、1回の吸着及び脱離では、圧力容器2内は混合冷媒Gが残存した状態となる。その場合には、第1の実施形態と同様に、圧力容器2内の混合冷媒Gの成分分離が略終了するまでS20〜S60の工程を繰り返すことによって、回収量を増やすことができる。本実施形態においては、図11に示すように、混合冷媒Gの成分分離が略終了すると圧力容器2は1kPa程度までになり、回収容器803及び804中に各冷媒成分が収容された状態となる。この状態は、圧力容器2及び回収容器803及び804に設置された質量計M1〜M3の質量を計測することによって確認することが可能である。
When the
本実施形態においては、混合冷媒Gを構成する各冷媒成分が回収容器803及び804にそれぞれ回収される。分離された各冷媒成分は容器に収容されているため、再利用しやすい状態となっており、再び混合冷媒を適正割合で作成したり、単独組成の冷媒として使用することが可能である。
In the present embodiment, each refrigerant component constituting the mixed refrigerant G is collected in the
さらに、本実施形態に係る成分分離装置10の使用方法に係るその他の説明は、上述した第1の実施形態の場合と同様であり、その作用効果も同様である。なお、本実施形態では、成分分離装置10の使用方法として、混合冷媒の供給工程S2及び吸着工程S3において、反応容器41の流出部411側の弁V30を開き、回収部80と通気させた状態で吸着反応を行う場合の使用方法を説明したが、前述した第1の実施形態で説明したように、弁V30を閉じて回収部80と通気させない状態で混合冷媒の供給及び吸着反応を行うことも可能である。
Furthermore, the other description regarding the usage method of the
次に、図12に示す、本発明の第3の実施形態に係る混合冷媒の成分分離装置100について説明する。
Next, a mixed refrigerant
図12に示すように、本実施形態に係る混合冷媒の成分分離装置100は、混合冷媒Gが格納されている圧力容器2と、特定の冷媒成分を吸着する吸着剤42が充填された反応容器41を備える吸着部4、反応容器41の温度を調整する調温手段5、反応容器41内部を減圧させる減圧手段(真空ポンプ600)、分離された特定の冷媒成分を回収する回収部800とから概略構成されている。
As shown in FIG. 12, the mixed refrigerant
まず、混合冷媒Gが格納されている圧力容器2について説明する。この圧力容器2は、第1の実施形態における圧力容器2と同様の構成を有するものを使用することができる。この圧力容器2は、吸着部4の反応容器41と流路により接続されている。即ち、圧力容器2は、図12に示すように、詳細には、弁V1、減圧弁3、流量計F1及び弁V2を介して吸着部4の反応容器41と接続されている。弁V1と減圧弁3との間の流路には圧力計P1が設けられており、減圧弁3と流量計F1との間の流路には圧力計P2が設けられている。
First, the
減圧弁3は、圧力容器2内の混合冷媒Gを吸着部4に供給する際の供給圧力を調整するために設けられている。本実施形態では、混合冷媒Gのガスの供給圧力を200kPa未満にまで減圧弁3で減少させることにより、反応容器41内の圧力が200kPa未満になり、反応容器41が耐圧容器でなくとも、安全に吸着反応を行うことができる。本実施形態において、圧力容器2内に格納されている混合冷媒Gは、後述する吸着剤42に選択的に吸着される特定の冷媒成分Gaとそれ以外の他の冷媒成分Gbとから構成されている。混合冷媒成分は2種類の冷媒成分から構成されるものに限定されず、さらに多くの種類の冷媒成分から構成されていてもよい。混合冷媒Gは、フロン類に限定されず、冷媒として用いられる物質であればよく、炭化水素系混合冷媒も当然に含まれる。
The
次に、本実施形態における吸着部4の構成について説明する。吸着部4は、反応容器41とその内部に充填されている吸着剤42とから概略構成されており、吸着剤42による吸着及び脱離反応が行われる。この反応容器41は、圧力容器2と弁V2を介して接続されている気体の流入部410と、後述する真空ポンプ600と弁V30を介して接続されている気体の流出部411とを備えている。反応容器41の内部には、混合冷媒Gから特定の冷媒成分Gaを選択的に吸着する吸着剤42が充填されている。
Next, the structure of the adsorption |
本実施形態において、反応容器41は、流入部410から供給される混合冷媒により、容器内の圧力が200kPa(0.2MPa)以上となる場合には、労働安全衛生法における「圧力容器」に該当することとなるため、耐圧性等につき、当該規制に基づく構造規格を満たす構成とする必要がある。しかし、反応容器41内の圧力が200kPa未満となるように調整する場合には、上記規制の対象外となることから、反応容器41に特別な耐圧性能等を備える必要はない。そのため、本実施形態に係る成分分離装置100では、反応容器41内の圧力が200kPa未満となるように減圧弁3でガス圧力を減少させて使用するように構成されている。反応容器41には、容器内部の圧力が200kPa以上にならないよう、安全弁412が備えられている。なお、反応容器41及びその他の部材に労働安全衛生法における「圧力容器」に求められる耐圧性能を備えさせ、反応容器41内の圧力を200kPa以上とすることも可能である。
In the present embodiment, the
次に、減圧手段について説明する。減圧手段は、反応容器41内を減圧するために設けられており、本実施形態においては、真空ポンプ600から構成されている。この真空ポンプ600は、弁V30を介して反応容器41の流出部411と接続されている。弁V30と真空ポンプ600との間の流路には圧力計P3が設けられている。また、真空ポンプ600は、三方弁V400を介して回収部800の中間タンク81cと接続されている。真空ポンプ600を作動させることにより、反応容器41内が減圧され、吸着剤42に吸着された成分を脱離させることが可能である。また、吸着剤42に特定の冷媒成分Gaを吸着させる前に、反応容器41内を減圧することにより、あらかじめ吸着剤42に吸着されている水分等の物質や反応容器41内の空気を除去し、後に行う吸着反応の効率を向上させることが可能である。真空ポンプ600としては、吸着剤42に吸着された冷媒成分の脱離率の観点から、反応容器41内の圧力が1kPa〜20kPa未満となるように減圧可能なものが好ましい。
Next, the decompression means will be described. The decompression means is provided for decompressing the inside of the
次に回収手段800について説明する。本実施形態において、回収手段800は、中間タンク81c、加圧液化装置82c及び回収容器83cから概略構成されている。回収手段800では、吸着部4で分離された冷媒成分が回収される。中間タンク81cは、三方弁V400を介して真空ポンプ600と接続されている。また、中間タンク81cは、加圧液化装置82cを介して回収容器83cと接続されている。さらに、中間タンク81cには、中間タンク81c内に流入する冷媒成分Gaの量を監視するための圧力計P4が備えられている。脱離された冷媒成分は三方弁V400を介して中間タンク81cに流入したのち、加圧液化装置82cにより液化され、回収容器83cに回収される。本実施形態においては、中間タンク81cが設けられ、圧力計P4の監視により一定量の冷媒成分が集まった段階で、加圧液化装置82cによる加圧液化処理が行われるように構成されているが、中間タンク81cを省き、加圧液化装置82cと回収容器83cのみの構成としてもよい。また、本実施形態において、回収容器83cは、電子天秤等の質量計M2上に配置され、回収量を測定できるように構成されている。
Next, the collection means 800 will be described. In the present embodiment, the recovery means 800 is generally configured by an
次に、図13〜図16に基づいて、本実施形態に係る成分分離装置100を用いた混合の冷媒の成分分離方法について説明する。
Next, a mixed refrigerant component separation method using the
図13に示すように、本実施形態に係る混合冷媒の成分分離方法は、反応容器41内の減圧を行う減圧工程S100、混合冷媒を反応容器41内に供給する供給工程S200、反応容器41内の吸着剤42に特定の冷媒成分を吸着させる吸着工程S300、反応容器41内を減圧することにより、特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程S400、脱離された特定の冷媒成分を回収する特定成分回収工程S500、混合冷媒より特定の冷媒成分の分離が略終了したか否かを判別し、分離が略終了しない場合(NOの場合)は供給工程S200へ戻り工程S200〜S500を繰り返し、分離が略終了した場合(YESの場合)は次の工程へ進む判別工程S600、及び他の冷媒成分を回収する他成分回収工程S700とから構成される。本実施形態において、圧力容器2内に格納されている混合冷媒Gは、一例として、特定の冷媒成分(吸着剤42に吸着する成分)Gaと他の冷媒成分Gb(吸着剤42に吸着しない成分)とから構成されているものを示しているが、混合冷媒成分は2種類の冷媒成分から構成されるものに限定されず、さらに多くの種類の冷媒成分から構成されていてもよい。
As shown in FIG. 13, the mixed refrigerant component separation method according to the present embodiment includes a depressurization step S <b> 100 for reducing the pressure in the
(反応容器内の減圧)
まず、図14に基づき、反応容器内の減圧工程S100について説明する。反応容器41の流入部410側の弁V2は閉じたまま、流出部411側の弁V30を開くと共に、真空ポンプ600で吸引した空気等を装置外に排気するよう、真空ポンプ600と回収部800との間に設けられている三方弁V400を切り替える。この状態で真空ポンプ600を作動させると、吸引が行われて反応容器41内が減圧環境となる。真空ポンプ600による減圧は、反応容器41内の圧力を1kPa〜20kPa未満とすることが好ましく、1kPa〜10kPaとすることがより好ましい。反応容器41内の圧力は、弁V30と真空ポンプ600との間の流路に設けられた圧力計P3により確認される。また、調温手段5の加温手段52を作動させ、反応容器41を加温することも好ましい。これにより、吸着剤42にあらかじめ吸着されていた成分がより確実に脱離するため、不純物を除去でき、吸着剤42が再生される。
(Reduced pressure in the reaction vessel)
First, the decompression step S100 in the reaction vessel will be described based on FIG. While the valve V2 on the
この操作により、反応容器41内にあらかじめ含まれていた空気が装置外に排出され、後の工程で行われる吸着反応を効率良く行うことができる。また、この操作により、吸着剤42にあらかじめ吸着されていた成分(主に水分等)も脱離されて装置外に排出されるため、吸着剤42自体も確実に再生され、後の吸着反応の効率を向上させることができる。さらに、本減圧工程S100を行うことによって反応容器41内の圧力が大気圧未満に減圧されるため、次の供給工程S200で混合冷媒Gを反応容器41内に流入させた際にも、反応容器41内の圧力を200kPa(0.2MPa)未満に制御しやすく、反応容器41が労働安全衛生法における「圧力容器」でない場合にも、冷媒成分の分離を効率良く行うことができる。
By this operation, the air previously contained in the
(混合冷媒の供給)
次に、図15に基づき、混合冷媒の供給工程S200について説明する。真空ポンプ600の作動を止め、反応容器41の流出部411側の弁V30を閉める。次に、圧力容器2から供給される混合冷媒Gのガスの圧力が大気圧以上〜200kPa未満になるように、減圧弁3を調整する。そして、反応容器41の流入部410側の入口弁V2と圧力容器2の出口弁V1を開き、混合冷媒Gのガスを圧力容器2から反応容器41の流入部410に供給する。減圧弁3による減圧前及び減圧後の混合冷媒Gの供給圧力は、圧力容器2と反応容器41との間に設けられた圧力計P1及びP2によりそれぞれ確認される。また、混合冷媒Gのガスの供給量は流量計F1及び質量計M1にて確認される。混合冷媒Gのガスの供給量は、供給されたガスに含まれる特定の冷媒成分Gaの量が、吸着剤42の飽和吸着量を超える量となるように調整することが好ましい。
(Supply of mixed refrigerant)
Next, the mixed refrigerant supply step S200 will be described with reference to FIG. The operation of the
混合冷媒Gのガスは、減圧工程S100で反応容器41内の圧力が大気圧未満に減圧されているため、圧力の高低差により反応容器41内に容易に導入される。混合冷媒Gのガスの供給は、減圧弁3により調整された供給圧力と反応容器41内の圧力とが等しくなると停止する。減圧弁3により、混合冷媒Gのガスの供給圧力を200kPa未満とすることで、反応容器41内の圧力が200kPaを超えることがなく、安全に混合冷媒Gの成分分離を行うことができる。また、減圧弁3により、混合冷媒Gのガスの供給圧力を大気圧と同じ圧力とした場合でも、反応容器41内の圧力が大気圧未満に減圧されているため、圧力の高低差により反応容器41内に混合冷媒Gのガスがスムーズに導入され、反応容器41内が大気圧と同じ圧力となるまで混合冷媒Gのガスが供給される。なお、後述する吸着工程S300は、本供給工程S200における混合冷媒Gの供給と略同時に行われ、混合冷媒Gの特定の冷媒成分Gaが吸着剤42に選択的に吸着すると、特定の冷媒成分Gaが気相から失われて反応容器41内の圧力は減少する。それゆえ、反応容器41内で特定の冷媒成分Gaの吸着反応が進行している間はガスの供給が行われる。なお、混合冷媒Gのガスの供給圧力は200kPa未満に限定されず、反応容器41等の耐圧性能により、200kPa以上の圧力に調整することも可能である。
The gas of the mixed refrigerant G is easily introduced into the
(特定の冷媒成分の吸着)
本吸着工程S300では、反応容器41内に供給された混合冷媒Gのガスのうち、特定の冷媒成分Gaがこの冷媒成分Gaを選択的に吸着する吸着剤42によって吸着される。反応容器41内で、混合冷媒Gのうち特定の冷媒成分Gaが吸着剤42に吸着すると、反応容器41内の冷媒成分Gaの分圧が低下する。そのため、吸着反応が生じている間に圧力容器2から供給される混合冷媒Gのガスは、主に、分圧の高低差が生じた冷媒成分Gaのガスから構成される。それゆえ、冷媒成分Gaの吸着による成分分離が終了した際には、圧力容器2内には吸着分離されなかった他の冷媒成分Gbが主に残存することとなるため、他の冷媒成分Gbは圧力容器2に格納された状態で回収される(図16参照)。また、本実施形態では、冷媒成分Gの供給圧は大気圧よりも高く設定されているため、反応容器41内は大気圧よりも加圧されて選択的な吸着反応が生じやすい条件となり、反応容器41内に供給される混合冷媒Gの量も吸着剤42が実質的に飽和する量が供給されることから、第1の実施形態と比較すると、吸着剤42に他の冷媒成分Gbが付着される量は少ないものと考えられる。
(Adsorption of specific refrigerant components)
In the main adsorption step S300, among the mixed refrigerant G gas supplied into the
(減圧及び加温による特定の冷媒成分の脱離)
次に図16に基づき、特定の冷媒成分の脱離工程S400を説明する。本実施態様では、吸着剤42に吸着された特定の冷媒成分Gaの脱離反応は、反応容器41内の圧力の減圧及び加温により行われる。まず、圧力容器2の弁V1と反応容器41の流入部410側の弁V2を閉める。次に反応容器41の流出部411側の弁V30を開く。また、真空ポンプ600で吸引した冷媒成分Gaを回収手段800の中間タンク81cに送気するよう、真空ポンプ600と回収部800との間に設けられている三方弁V400を切り替える。さらに、調温手段5の加温手段52を作動させ、反応容器41を加温する。この状態で真空ポンプ600を作動させると、真空ポンプ600は反応容器41内を吸引し、反応容器41内を減圧環境とする。真空ポンプ600での減圧は、脱離効率の観点から、反応容器41内の圧力を1kPa〜20kPa未満とすることが好ましく、1kPa〜10kPaとすることがより好ましい。反応容器41内の圧力は圧力計P3により確認可能である。また、加温手段52の熱媒体Wの温度は、100℃を超えた温度とすると、冷媒成分が分解して有毒な成分が発生するおそれがあることから、100℃以下とすることが好ましい。本実施形態においては、熱媒体として水を用いていることから100℃を超えて反応容器41が加温されることがなく、安全に冷媒成分の分離を行うことができる。なお、真空ポンプ600で反応容器41内を吸引しても、冷媒成分Gaの脱離が進行している間は冷媒成分Gaが気相中に出てくるため、反応容器41内の圧力は大きく減少せず、冷媒成分Gaの脱離が終了するころになって圧力が大きく減少する。この圧力の変化を圧力計P3により検知して脱離状態を確認することができる。
(Desorption of specific refrigerant components by decompression and heating)
Next, a specific refrigerant component desorption process S400 will be described with reference to FIG. In this embodiment, the desorption reaction of the specific refrigerant component Ga adsorbed on the adsorbent 42 is performed by reducing the pressure in the
吸着剤42から脱離した特定の冷媒成分Gaは、真空ポンプ600により回収部800の中間タンクに送気される。このように、吸着剤42から特定の冷媒成分Gaの脱離を行うことにより、吸着剤42を再生することができ、反応容器41内も減圧環境とすることができるため、次回の混合冷媒Gの供給や吸着に備えることができる。
The specific refrigerant component Ga desorbed from the adsorbent 42 is sent to the intermediate tank of the
(脱離された冷媒成分の回収)
引き続き図16に基づき、脱離された冷媒成分の回収工程S500を説明する。本工程においては、脱離工程S400で減圧加温脱離された特定の冷媒成分Gaの回収が行われる。真空ポンプ600により送気された特定の冷媒成分Gaは中間タンク81cに貯留され、一定程度貯留された段階で加圧液化装置82cに送られて液化され、回収容器83cに収容される。中間タンク81cに貯留される冷媒成分Gaの量は圧力計P4で確認される。また、回収容器83に回収された冷媒成分Gaの量は質量計M2により測定される。冷媒成分Gaの吸着による成分分離が終了した際には、圧力容器2内には吸着分離されなかった他の冷媒成分Gbが主に残存することとなるため、他の冷媒成分Gbは圧力容器2に格納された状態で回収される。なお、中間タンク81cを省き、加圧液化装置82cと回収容器83cのみの構成とすることも可能である。
(Recovery of desorbed refrigerant components)
The recovery process S500 for the desorbed refrigerant component will be described with reference to FIG. In this step, the specific refrigerant component Ga desorbed by heating and depressurization in the desorption step S400 is collected. The specific refrigerant component Ga sent by the
(工程S200〜S500の繰り返し)
次に、判別工程S600について説明する。判別工程S600においては、混合冷媒より特定の冷媒成分の分離が略終了したか否かを判別し、分離が終了しない場合(NOの場合)は供給工程S200へ戻って工程S200〜S500を繰り返し、分離が略終了した場合(YESの場合)は次の工程へ進む。図12に係る成分分離装置100が小型装置であったり、圧力容器2内に格納された混合冷媒Gの量が吸着剤42の吸着可能な量と比べて多い場合には、1回の吸着及び脱離では、圧力容器2内は混合冷媒G(Ga+Gb)が残存した状態となっており、まだ分離可能な冷媒成分Gaが含まれている。そのため、圧力容器2内の混合冷媒Gの成分分離が略終了するまでS200〜S500の工程を繰り返す。圧力容器2中に特定の冷媒成分Gaが残存している場合には、吸着剤42との吸着及び脱離反応が生じるため、反応容器41の温度変化が生じる。この温度変化を検知して混合冷媒Gの成分分離が略終了したか否かを確認することが可能である。また、圧力容器2及び回収容器83cに設置された質量計M1及びM2の質量の変化を計測することによっても、混合冷媒Gの成分分離が略終了したか否かを確認することが可能である。
(Repetition of steps S200 to S500)
Next, the determination step S600 will be described. In the determination step S600, it is determined whether or not the separation of the specific refrigerant component from the mixed refrigerant is almost completed. If the separation is not completed (in the case of NO), the process returns to the supply step S200 and the steps S200 to S500 are repeated. When separation is almost completed (in the case of YES), the process proceeds to the next step. When the
(他の冷媒成分の回収)
上述した工程を経た結果、混合冷媒Gの成分分離が略終了することにより、圧力容器2内は、吸着分離対象ではない他の冷媒成分Gbが高い割合で残存した状態となり、他の冷媒成分Gbを回収できたこととなる。回収物は、冷媒成分Gbを主に含む冷媒組成物として再利用することができる。
(Recovery of other refrigerant components)
As a result of the above-described steps, the component separation of the mixed refrigerant G is almost completed, so that the refrigerant container Gb remains in a high ratio in the
このように混合冷媒Gを構成する各冷媒成分が圧力容器2及び回収容器83に回収される。分離された各冷媒成分は容器に収容されているため、再利用しやすい状態となっており、再び混合冷媒を適正割合で作成したり、単独組成の冷媒として使用することが可能である。なお、本実施形態では、成分分離装置100の使用方法として、混合冷媒の供給工程S200及び吸着工程S300において、反応容器41の流出部411側の弁V30を閉じ、回収部800とは通気させない状態で吸着反応を行う場合の使用方法を説明したが、前述した第2の実施形態で説明したように、弁V30を開き回収部800と通気させた状態で混合冷媒の供給及び吸着反応を行うことも可能である。
In this way, each refrigerant component constituting the mixed refrigerant G is collected in the
また、本実施形態では、特定の冷媒成分Gaは反応容器41の減圧及び加温により吸着剤42から脱離されたが、前述した第2の実施形態に示すパージガス容器70を成分分離装置100に付設し、反応容器41内にパージガスを供給することにより、特定の冷媒成分Gaを吸着剤42から脱離させることも可能である。
In the present embodiment, the specific refrigerant component Ga is desorbed from the adsorbent 42 by the pressure reduction and heating of the
以下、実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
1.混合冷媒R−410AガスのZMS吸着剤への吸着
図12に示す本発明の第3の実施形態に記載の成分分離装置100において、ステンレス材料で形成された内径3cm、長さ35cmの反応容器41を用いた。反応容器41には吸着剤42としてゼオライト系モレキュラーシーブ4A(ユニオン昭和株式会社製品、モレキュラーシーブ4A 3.2 ペレット)を186g(約230mL、充填高さ約33cm)充填し、真空ポンプ6で反応容器41内の圧力を約2kPaに減圧して反応容器41内の空気を除き、吸着剤42を精製した。反応容器41の流出部411側の弁V3を閉め、非通気状態で圧力容器2から混合冷媒GとしてR−410Aガス(HFC−32(ジフルオロメタン):HFC−125(ペンタフルオロエタン)=50:50)を反応容器41に供給した。R−410Aガスの供給圧力は約150kPaとなるように、減圧弁3で調整し、1気圧換算の流量は1.04L/minであった。また、調温手段5は作動させず、20℃の室温環境下で試験を行った。R−410Aガスの供給を開始してからの時間を吸着時間とし、所定の吸着時間毎の各冷媒成分ガスの吸着量を測定した。
1. Adsorption of Mixed Refrigerant R-410A Gas onto ZMS Adsorbent In the
結果を図17に示す。縦軸は積算吸着量(g/kg)、横軸は吸着時間(min)を示している。吸着時間18分ごろまでは、HFC−32のゼオライト系モレキュラーシーブ4Aに対する直線的な吸着の増加が見られ、吸着材1kg当たり140g程度まで吸着されることが示された。その後、HFC−32の吸着率が低下し、吸着量の増加が漸減したが、吸着材1kg当たり160g程度まで吸着量が増加した。他方、HFC−125はゼオライト系モレキュラーシーブ4Aに対して全く吸着されなかった。この結果より、ゼオライト系モレキュラーシーブ4AはHFC−32を選択的に吸着することが示された。 The results are shown in FIG. The vertical axis represents the integrated adsorption amount (g / kg), and the horizontal axis represents the adsorption time (min). Up to about 18 minutes of adsorption time, a linear increase in adsorption of HFC-32 to the zeolitic molecular sieve 4A was observed, indicating that about 140 g per 1 kg of adsorbent was adsorbed. Thereafter, the adsorption rate of HFC-32 decreased and the increase in adsorption amount gradually decreased, but the adsorption amount increased to about 160 g per kg of adsorbent. On the other hand, HFC-125 was not adsorbed at all on the zeolitic molecular sieve 4A. From this result, it was shown that the zeolitic molecular sieve 4A selectively adsorbs HFC-32.
2.混合冷媒R−410AガスのZMS吸着剤からの脱離
実施例1に記載の装置を用い、非通気状態で圧力容器2から混合冷媒R−410Aガス(HFC−32:HFC−125=50:50)を反応容器41に供給し、ゼオライト系モレキュラーシーブ4AにHFC−32を室温で吸着させた。R−410Aガスの供給圧力は約200kPaとし、吸着時間は30分とした。その後、加温手段52を作動させ、95℃の湯で反応容器41を保温しながら真空ポンプ6で反応容器41内を吸引して減圧し、吸着剤に吸着しているHFC−32を減圧脱離させた。脱離時の圧力は4.5kPaとした。真空ポンプでの吸引を開始してからの時間を脱離時間とし、所定の脱離時間毎の各冷媒成分ガスの脱離量を測定した。
2. Desorption of Mixed Refrigerant R-410A Gas from ZMS Adsorbent Using the apparatus described in Example 1, mixed refrigerant R-410A gas (HFC-32: HFC-125 = 50: 50) from
結果を図18に示す。縦軸は積算脱離量(g/kg)、横軸は脱離時間(min)を示している。ゼオライト系モレキュラーシーブ4Aに吸着したHFC−32は、数分で一定量の脱離が見られ、その後60分で吸着材1kgあたり約83gまで脱離されることが示された。その後も脱離量は増加し続けたが脱離速度は漸減した。他方、HFC−125の脱離は全く観測されず、HFC−32とHFC−125とが略完全に分離されることが確認された。この結果より、ゼオライト系モレキュラーシーブ4AはR−410Aの各成分を分離するために好適に用いられることが分かった。 The results are shown in FIG. The vertical axis represents the accumulated desorption amount (g / kg), and the horizontal axis represents the desorption time (min). It was shown that HFC-32 adsorbed on the zeolite molecular sieve 4A was desorbed in a certain amount in several minutes, and then desorbed to about 83 g per kg of adsorbent in 60 minutes. Thereafter, the amount of desorption continued to increase, but the desorption rate gradually decreased. On the other hand, no desorption of HFC-125 was observed, and it was confirmed that HFC-32 and HFC-125 were almost completely separated. From this result, it was found that the zeolitic molecular sieve 4A was suitably used for separating the components of R-410A.
3.反応容器の伝熱面積の検討
反応容器41として、ステンレス材料で形成された内径5cm、長さ14cmの容器を用い、吸着剤42としてゼオライト系モレキュラーシーブ4A(ユニオン昭和株式会社製品、モレキュラーシーブ4A 3.2 ペレット)を189g(約230mL、充填高さ約12cm)充填した他は、実施例1、2と同様の条件で吸着脱離試験を行った。真空ポンプでの吸引を開始してからの時間を脱離時間とし、所定の脱離時間毎の各冷媒成分ガスの脱離量を測定した。
3. Examination of the heat transfer area of the reaction vessel As the
結果を図19に示す。縦軸は積算脱離量(g/kg)、横軸は脱離時間(min)を示している。実施例2では、脱離時間50分で約80g弱のHFC−32の脱離が見られたが、本実施例では同量を脱離させるためには、2倍の100分もの時間がかかることが分かった。これは、実施例2で用いた反応容器の伝熱面積が吸着材1Lあたり0.134m2であったのに対して、本実施例では0.080m2であり、脱離時の吸着材41と十分な熱交換ができなかったためと考えられる。このことから、反応効率を向上させるため、反応容器の伝熱面積は、0.1m2/L以上とすることが好ましい。 The results are shown in FIG. The vertical axis represents the accumulated desorption amount (g / kg), and the horizontal axis represents the desorption time (min). In Example 2, about 80 g of HFC-32 was desorbed at a desorption time of 50 minutes. In this example, it took twice as long as 100 minutes to desorb the same amount. I understood that. This is because the heat transfer area of the reaction vessel used in Example 2 was 0.134 m 2 per liter of the adsorbent, whereas in this example, it was 0.080 m 2 , and the adsorbent 41 at the time of desorption. This is probably because the heat exchange was not sufficient. From this, in order to improve reaction efficiency, it is preferable that the heat transfer area of the reaction vessel is 0.1 m 2 / L or more.
4.混合冷媒R−407CガスのZMS吸着剤への吸着
実施例1に記載の装置を用い、図12に示す本発明の第3の実施形態に記載の成分分離装置1において、反応容器41に吸着剤42としてゼオライト系モレキュラーシーブ4A(ユニオン昭和株式会社製品、モレキュラーシーブ4A 3.2 ペレット)を172g(約215mL)充填し、真空ポンプ6で反応容器41内の圧力を約2kPaに減圧して反応容器41内の空気を除き、吸着剤42を精製した。反応容器41の流出部411側の弁V3を閉め、非通気状態で圧力容器2から混合冷媒GとしてR−407Cガス(ジフルオロメタン(HFC−32):ペンタフルオロエタン(HFC−125):1,1,1,2−テトラフルオロエタン(HFC−134a)=23:25:52)を反応容器41に供給した。R−407Cガスの供給圧力は約150kPaとなるように減圧弁3で調整し、1気圧換算の流量は2.18L/minであった。また、調温手段5は作動させず、22℃の室温環境下で試験を行った。R−407Cガスの供給を開始してからの時間を吸着時間とし、所定の吸着時間毎の各冷媒成分ガスの吸着量を測定した。
4). Adsorption of mixed refrigerant R-407C gas to ZMS adsorbent In the
結果を図20に示す。縦軸は積算吸着量(g/kg)、横軸は吸着時間(min)を示している。R−407Cは、R−410AよりもHFC−32の混合割合が1/2以下であるが、流量を約2倍にすれば、吸着量は略同じになることが分かった。これは、HFC−32が、HFC−125やHFC−134aの共存に影響されず、選択的にモレキュラーシーブ4Aに吸着されることを示している。他方、本実施例においても、HFC−125やHFC−134aの吸着は全く見られなかった。 The results are shown in FIG. The vertical axis represents the integrated adsorption amount (g / kg), and the horizontal axis represents the adsorption time (min). R-407C has a mixing ratio of HFC-32 that is 1/2 or less than that of R-410A. However, it was found that the amount of adsorption was approximately the same when the flow rate was doubled. This indicates that HFC-32 is selectively adsorbed on the molecular sieve 4A without being affected by the coexistence of HFC-125 and HFC-134a. On the other hand, no adsorption of HFC-125 or HFC-134a was observed in this example.
5.混合冷媒R−410AガスのMSC吸着剤への吸着
反応容器41として、ステンレス材料で形成された内径3cm、長さ20cmの容器を用い、吸着剤42としてモレキュラーシービングカーボンX2M[大阪ガスケミカル株式会社製品、粒状白鷺(登録商標)X2M]を65g(約125mL)充填した他は、実施例1と同様の条件で吸着試験を行った。R−410Aガスの供給圧力は約150kPaとなるように、減圧弁3で調整し、1気圧換算の流量は0.5L/minであった。また、調温手段5は作動させず、20℃の室温環境下で試験を行った。R−410Aガスの供給を開始してからの時間を吸着時間とし、所定の吸着時間毎の各冷媒成分ガスの吸着量を測定した。
5. Adsorption of Mixed Refrigerant R-410A Gas to MSC Adsorbent As a
結果を図21に示す。縦軸は積算吸着量(g/kg)、横軸は吸着時間(min)を示している。モレキュラーシービングカーボンX2Mに対し、吸着時間10分ころまでは、HFC−32はHFC−125の約3倍の量を吸着するが、時間の経過と共にその差は縮小し、吸着時間30分ではHFC−32の積算吸着量は100g/kg程度、HFC−125は80g/kg程度となることが分かった。このことより、吸着時間を10分程度とすることでHFC−32がHFC−125より約3倍量回収できる可能性があることが分かった。 The results are shown in FIG. The vertical axis represents the integrated adsorption amount (g / kg), and the horizontal axis represents the adsorption time (min). For molecular sieve carbon X2M, HFC-32 adsorbs about 3 times the amount of HFC-125 until the adsorption time is around 10 minutes, but the difference decreases with the passage of time. It was found that the integrated adsorption amount of -32 was about 100 g / kg, and that of HFC-125 was about 80 g / kg. From this, it was found that there is a possibility that HFC-32 can be recovered about three times as much as HFC-125 by setting the adsorption time to about 10 minutes.
6.混合冷媒R−410AガスのMSC吸着剤からの脱離
実施例5に記載の成分分離装置を用い、実施例5と同様に非通気状態で圧力容器2から混合冷媒R−410Aガスを反応容器41に供給し、モレキュラーシービングカーボンX2M[大阪ガスケミカル株式会社製品、粒状白鷺(登録商標)X2M]への吸着を行った。R−410Aガスの供給圧力は約150kPaとし、吸着時間は30分とした。その後、パージガスである窒素ガスが収容されている容器を反応容器41の流入部410に接続し、少量の窒素ガスを反応容器41内に供給してMSC吸着剤に吸着されている物質を窒素パージにより脱離させた。窒素ガスの流量は約0.2mL/minであった。脱離反応は加温手段52を作動させ、95℃の湯で反応容器41を保温しながら行った。窒素ガスを供給してからの時間を脱離時間とし、所定の脱離時間毎の各冷媒成分ガスの脱離量を測定した。
6). Desorption of Mixed Refrigerant R-410A Gas from MSC Adsorbent Using the component separation apparatus described in Example 5, the mixed refrigerant R-410A gas is discharged from the
結果を図22に示す。縦軸は積算脱離量(g/kg)、横軸は脱離時間(min)を示している。HFC−32は脱離を開始してから約15分間で略全量が脱離するのに対して、HFC−125は脱離時間約60分が経過しても完全には脱離されなかった。従って、実施例5に示す吸着容量及び吸着速度の違い、そして本実施例に示す脱離速度の違いを利用すれば、HFC−32とHFC−125とを成分分離することが可能であると考えられる。 The results are shown in FIG. The vertical axis represents the accumulated desorption amount (g / kg), and the horizontal axis represents the desorption time (min). HFC-32 was almost completely desorbed in about 15 minutes from the start of desorption, whereas HFC-125 was not completely desorbed even after about 60 minutes had elapsed. Therefore, if the difference in adsorption capacity and adsorption rate shown in Example 5 and the difference in desorption rate shown in this Example are utilized, it is considered that HFC-32 and HFC-125 can be separated into components. It is done.
7.混合冷媒R−410Aの成分分離
図1に示す本発明の第1の実施形態に記載の成分分離装置1において、圧力容器2に入った混合冷媒R−410Aの成分分離を行った。圧力容器2としては、混合冷媒R−410Aが10〜15kg収容されているものを用いた。反応容器41としては、ステンレス材料で形成された内径31mm、長さ80cmのチューブを19本用いた。反応容器41の総容量は約13Lである。反応容器41には吸着剤42としてゼオライト系モレキュラーシーブ4A(ユニオン昭和株式会社製品、モレキュラーシーブ4A 3.2 ペレット)をトータルで7.822kg充填した。成分分離工程は図2に示すフロー図の工程S1〜S6の通りとし、準備工程のS1は1バッチ(初回)のみ、S2〜S6工程は5バッチ行った。具体的には、準備工程S1である反応容器41内の減圧は、真空ポンプ6aと三方弁V4を用いて行い、反応容器41内の圧力が1kPa以下を示してから5分経過した時点を終了とした。次の混合冷媒Gの供給工程S2及び特定の冷媒成分の吸着工程S3では、混合冷媒Gの液を抜き出して反応容器41内の圧力が大気圧を超えないよう、減圧弁3でガスの圧力を調整した。また、冷却手段53を作動させ、吸着熱が生じた反応容器41を水で冷却した。この条件で混合冷媒Gの供給を行い、特定の冷媒成分を吸着剤42に吸着させた。圧力容器2の質量計M1での重量減少が150gに達すると共に、反応容器41の内部温度が20℃以下となってから1分経過した時点を供給工程S2及び吸着工程S3の終了とした。次に、回収工程S4として、真空ポンプ6aで反応容器41内の圧力を減圧させ、吸着剤42に選択的に吸着しない他の成分を中間タンク81aに回収した。中間タンク81aの内部圧力を圧力計P4でモニターし、加圧液化装置82aで液化して回収容器83aに回収した。また、この工程S4においては、調温手段5は作動させず、18〜22℃の常温温度下で行った。反応容器41内の圧力が1kPa以下を示してから5分経過した時点を回収工程S4の終了とした。次に、脱離工程S5として、加温手段52を作動させて温水を調温ジャケット51に供給し、反応容器41を介して吸着剤42を加温した。真空ポンプ6bを作動させ、反応容器41内の圧力を減圧させて、吸着剤42に選択的に吸着している特定の冷媒成分を脱離させた。反応容器41の内部温度が93℃以上となってから60分経過すると共に反応容器41内の圧力が1kPa以下を示してから1分経過した時点を脱離工程S5の終了とした。脱離させた特定の冷媒成分は中間タンク81bに回収した。中間タンク81bの内部圧力を圧力計P5でモニターし、加圧液化装置82bで液化して回収容器83bに収容して特定の冷媒成分の回収工程S6を終了した。
7). Component Separation of Mixed Refrigerant R-410A In the
試験は2回行った。結果を以下表2に示す。表2中の圧力容器内R−410A組成は、試験開始時の圧力容器2内に収容されていたR−410Aの冷媒成分の配合割合を、ガスクロマトグラフィーを用いて測定した値である。また、常温減圧による回収量は、回収工程S4の5バッチ終了時点において回収容器83a内の重量を質量計M2で測定した値である。加温減圧による回収量は、脱離及び回収工程S6の5バッチ終了時点において回収容器83b内の重量を質量計M3で測定した値である。また、圧力容器2及び回収容器83a、83b内に含まれる各冷媒成分の配合割合は、ガスクロマトグラフィーを用いて測定した値である。
The test was performed twice. The results are shown in Table 2 below. The R-410A composition in the pressure vessel in Table 2 is a value obtained by measuring the blending ratio of the refrigerant component of R-410A accommodated in the
上記結果より、圧力容器に収容されていた混合冷媒R−410AのHFC−32とHFC−125の配合割合は略1:1となっていたが、成分分離処理を行うことにより、常温減圧後にHFC−125が99.9%と非常に高い純度で分離されることがわかった。HFC−125は、他の成分、すなわち、吸着剤42に選択的に吸着されない成分Gbである。このことから、反応容器41内において、吸着剤42は混合冷媒Gが供給されると特定の冷媒成分Gaを選択的に吸着すること、常温減圧では選択的に吸着された成分Gaはほとんど脱離されないことがわかった。また、加温減圧後にはHFC−32が約90%の純度で分離されることがわかった。本実施例における加温減圧後のHFC−32には、HFC−125が不純物として約10%含まれているが、このHFC−125の量は、先に行われる回収工程S4の減圧時間や脱離及び回収工程S6の温度条件又は減圧時間を調整することによって低減させることができるものと考えられる。このように、本発明により、混合冷媒の成分分離を容易かつ安全に行うことができ、分離され回収された各成分の純度も高いものが得られることがわかった。
From the above results, the mixing ratio of HFC-32 and HFC-125 of the mixed refrigerant R-410A contained in the pressure vessel was about 1: 1. However, by performing the component separation process, It was found that -125 was separated with a very high purity of 99.9%. HFC-125 is a component Gb that is not selectively adsorbed by the other component, that is, the adsorbent 42. From this, in the
本発明は、上記の実施形態又は実施例に限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨を逸脱しない範囲内での種々、設計変更した形態も技術的範囲に含むものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiments or examples, and various design changes within the scope not departing from the gist of the invention described in the claims are also included in the technical scope. .
1、10、100 混合冷媒の成分分離装置
2 圧力容器
3 減圧弁
4 吸着部
41 反応容器
410 流入部
411 流出部
412 安全弁
42 吸着剤
5 調温手段
51 調温ジャケット
52 加温手段
52a 温水製造装置
52b 温水循環ポンプ
53 冷却手段
53a 冷水製造装置
53b 冷水循環ポンプ
6a、6b、60、600 真空ポンプ
70 パージガス容器
8、80、800 回収部
81a、81b、801、81c 中間タンク
82a、82b、802、82c 加圧液化装置
83a、83b、803、804、83c 回収容器
G 混合冷媒
Ga 特定の冷媒成分(吸着剤に選択的に吸着する成分)
Gb 他の冷媒成分(吸着剤に選択的に吸着しない成分)
F1、F2 流量計
M1、M2、M3 質量計
P1〜P5 圧力計
V1〜V3、V5、V30 弁
V4、V6、V20、V40、V50、V400 三方弁
W 熱媒体(水)
DESCRIPTION OF
Gb Other refrigerant components (components that are not selectively adsorbed by the adsorbent)
F1, F2 Flow meter M1, M2, M3 Mass meter P1-P5 Pressure gauge V1-V3, V5, V30 Valve V4, V6, V20, V40, V50, V400 Three-way valve W Heat medium (water)
Claims (10)
前記混合冷媒のうち前記特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された前記反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧し、前記反応容器中に存在する気体を該反応容器から除去すると共に前記吸着剤に吸着されている物質を除去する準備工程と、
前記圧力容器と前記反応容器との内部圧力の高低差により、前記圧力容器から前記反応容器に前記混合冷媒を供給し、前記特定の冷媒成分を前記吸着剤に吸着させる吸着工程と、
前記吸着剤を熱媒体で加温すると共に前記吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程と、を有することを特徴とする混合冷媒の成分分離方法。 In a method for separating a specific refrigerant component from a mixed refrigerant containing two or more kinds of refrigerant stored in a pressure vessel under a pressure exceeding atmospheric pressure,
The pressure in the reaction vessel filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing the specific refrigerant component of the mixed refrigerant is reduced to less than atmospheric pressure, and the gas present in the reaction vessel is removed from the reaction vessel. And a preparatory step of removing the substance adsorbed on the adsorbent;
An adsorption step of supplying the mixed refrigerant from the pressure vessel to the reaction vessel due to a difference in internal pressure between the pressure vessel and the reaction vessel, and adsorbing the specific refrigerant component to the adsorbent;
A desorbing step of heating the adsorbent with a heat medium and desorbing a specific refrigerant component adsorbed on the adsorbent.
前記混合冷媒のうち前記特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された前記反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧し、前記反応容器中に存在する気体を該反応容器から除去すると共に前記吸着剤に吸着されている物質を除去する準備工程と、
前記圧力容器と前記反応容器との内部圧力の高低差により、前記圧力容器から前記反応容器に前記混合冷媒を供給し、前記特定の冷媒成分を前記吸着剤に吸着させる吸着工程と、
前記反応容器内の圧力を減圧することにより、前記混合冷媒のうち、前記特定の冷媒成分以外の他の成分を前記反応容器から回収する回収工程と、
前記吸着剤を熱媒体で加温すると共に前記吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程と、を有することを特徴とする混合冷媒の成分分離方法。 In a method for separating a specific refrigerant component from a mixed refrigerant containing two or more kinds of refrigerant stored in a pressure vessel under a pressure exceeding atmospheric pressure,
The pressure in the reaction vessel filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing the specific refrigerant component of the mixed refrigerant is reduced to less than atmospheric pressure, and the gas present in the reaction vessel is removed from the reaction vessel. And a preparatory step of removing the substance adsorbed on the adsorbent;
An adsorption step of supplying the mixed refrigerant from the pressure vessel to the reaction vessel due to a difference in internal pressure between the pressure vessel and the reaction vessel, and adsorbing the specific refrigerant component to the adsorbent;
A recovery step of recovering from the reaction vessel other components than the specific refrigerant component of the mixed refrigerant by reducing the pressure in the reaction vessel;
A desorbing step of heating the adsorbent with a heat medium and desorbing a specific refrigerant component adsorbed on the adsorbent.
前記混合冷媒のうち前記特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された前記反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧し、前記反応容器中に存在する気体を該反応容器から除去すると共に前記吸着剤に吸着されている物質を除去する準備工程と、
前記圧力容器と前記反応容器との内部圧力の高低差により、前記圧力容器から前記反応容器に前記混合冷媒を大気圧以上のガス圧力で供給し、前記特定の冷媒成分を前記吸着剤に吸着させる吸着工程と、
前記吸着工程において、前記吸着剤に吸着されなかった他の冷媒成分を前記反応容器から流出させて回収する回収工程と、
前記吸着剤を熱媒体で加温すると共に前記吸着剤に吸着された前記特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程と、を有することを特徴とする混合冷媒の成分分離方法。 In a method for separating a specific refrigerant component from a mixed refrigerant containing two or more kinds of refrigerant stored in a pressure vessel under a pressure exceeding atmospheric pressure,
The pressure in the reaction vessel filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing the specific refrigerant component of the mixed refrigerant is reduced to less than atmospheric pressure, and the gas present in the reaction vessel is removed from the reaction vessel. And a preparatory step of removing the substance adsorbed on the adsorbent;
Due to the difference in internal pressure between the pressure vessel and the reaction vessel, the mixed refrigerant is supplied from the pressure vessel to the reaction vessel at a gas pressure equal to or higher than atmospheric pressure, and the specific refrigerant component is adsorbed by the adsorbent. An adsorption process;
In the adsorption step, a recovery step of recovering other refrigerant components that have not been adsorbed by the adsorbent by flowing out of the reaction vessel;
And a desorption step of heating the adsorbent with a heat medium and desorbing the specific refrigerant component adsorbed on the adsorbent.
前記混合冷媒のうち前記特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された前記反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧し、前記反応容器中に存在する気体を該反応容器から除去すると共に前記吸着剤に吸着されている物質を除去する準備工程と、
前記圧力容器と前記反応容器との内部圧力の高低差により、前記圧力容器から前記反応容器に前記混合冷媒を大気圧以上のガス圧力で供給し、前記特定の冷媒成分を前記吸着剤に吸着させる吸着工程と、
前記吸着剤を熱媒体で加温すると共に前記吸着剤に吸着された前記特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程と、を有し、
前記特定の冷媒成分以外の他の成分は、前記圧力容器内に残存した成分として回収されることを特徴とする混合冷媒の成分分離方法。 In a method for separating a specific refrigerant component from a mixed refrigerant containing two or more kinds of refrigerant stored in a pressure vessel under a pressure exceeding atmospheric pressure,
The pressure in the reaction vessel filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing the specific refrigerant component of the mixed refrigerant is reduced to less than atmospheric pressure, and the gas present in the reaction vessel is removed from the reaction vessel. And a preparatory step of removing the substance adsorbed on the adsorbent;
Due to the difference in internal pressure between the pressure vessel and the reaction vessel, the mixed refrigerant is supplied from the pressure vessel to the reaction vessel at a gas pressure equal to or higher than atmospheric pressure, and the specific refrigerant component is adsorbed by the adsorbent. An adsorption process;
A desorption step of heating the adsorbent with a heat medium and desorbing the specific refrigerant component adsorbed on the adsorbent,
Components other than the specific refrigerant component are recovered as components remaining in the pressure vessel.
前記圧力容器と接続され、前記圧力容器から減圧弁を介して供給された前記混合冷媒のうち前記特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された反応容器と、
前記反応容器と接続され、前記反応容器内の圧力を減圧することにより該反応容器内に存在する気体及び前記吸着剤に吸着されている物質を前記反応容器から排出させる減圧手段と、
前記反応容器を調温する熱媒体を備える調温手段と、
前記反応容器と接続され、少なくとも前記吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を回収するための回収容器とを備えたことを特徴とする混合冷媒の成分分離装置。 A component separation device for separating a specific refrigerant component from a mixed refrigerant containing two or more kinds of refrigerant stored in a pressure vessel,
A reaction vessel that is connected to the pressure vessel and filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing the specific refrigerant component of the mixed refrigerant supplied from the pressure vessel via a pressure reducing valve;
A depressurization means connected to the reaction vessel and for discharging the gas present in the reaction vessel and the substance adsorbed on the adsorbent by depressurizing the pressure in the reaction vessel;
Temperature control means comprising a heat medium for adjusting the temperature of the reaction vessel;
A mixed refrigerant component separation apparatus comprising: a recovery container connected to the reaction container and recovering at least a specific refrigerant component adsorbed by the adsorbent.
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