JP3959409B2 - 冷媒回収装置 - Google Patents

Description

本発明は、不要となった冷凍機器の冷媒を回収する装置に係り、特に回収装置の圧縮機により冷媒を圧縮し液体の状態で回収する冷媒回収装置に関する。

冷凍機器を備えた装置の修理や移設又は廃棄を行う場合には、機器内部の冷凍回路から特定の冷媒を回収することが義務付けられている。冷媒を回収する方法の一つとして圧縮機を備えた回収装置を用いる方法が知られている。これは冷凍回路から吸引した冷媒を圧縮し、空冷、液化させてボンベに圧入する方法である。しかしながら、この方法により冷媒の回収を行うと、冷媒の吸引に伴い冷凍回路内の圧力が低下して冷媒の気化が誘発され、回路内部の温度が低下する。これにより、さらに回路内部の圧力が低下し、以下このような悪循環が繰り返され、回路内部は著しく低温の状態となる。特にフロンのように低温度のオイルに溶け込み易い特性を有する冷媒の場合、その回収は一層困難なものとなる。

このような課題に対処するため、いくつかの発明及び考案が開示されている。例えば特許文献１には、「冷媒回収法およびそのための装置と工具」という名称で、自動車用エアコン等の被回収冷凍回路のコンプレッサを利用して冷媒を回収する簡便な冷媒回収法及び装置に関する本願発明者自身による発明が開示されている。

以下、図７を参照しながら、特許文献１に開示された技術について説明する。図７は従来技術の実施例の概念図である。図７に示すように従来技術に係る冷媒回収法は、冷媒被回収車の冷凍回路５０の内部に残留している冷媒を回収する方法に係るものであり、安全弁５１と冷媒取出弁５２を有し断熱材５３で覆われた冷媒回収タンク５４と、冷媒回収ホース５５と、重力利用コンデンサ５６と、フレキシブルチューブ５７と、電動ファン５８とから構成される冷媒回収装置５９において冷媒回収ホース５５の先端に装着された穿孔貫入管６０を冷媒被回収車の冷凍回路５０の高圧ホース６１に接続し、冷媒被回収車のコンプレッサ６２を作動させることにより、コンプレッサ高圧出口６３から冷媒を吐出させ、冷媒回収ホース５５及び重力利用コンデンサ５６を経由して冷媒回収タンク５４に回収するものである。
このような方法によれば、冷媒を液化すると共に冷媒液滴を重力及び振動により下方に移動集合させて冷媒回収タンク５４に回収することが可能である。なお、冷媒回収タンク５４は、その下部に取り付けられた冷媒取出弁５２を開いて回収した液体冷媒６４を別の可搬容器に移す構造となっている。

また特許文献２には、「冷媒回収装置」という名称で、空気調和機の室外機の冷媒を回収する装置であって、この室外機の圧縮機を利用して冷媒の回収を行うとともに、着脱可能なオイルセパレータを備えた構造とすることにより種類の異なる冷凍機油を使用する空気調和機に対しても共通して使用することができる冷媒回収装置に関する発明が開示されている。
特許文献２に開示された冷媒回収装置は、回収された冷媒に混入している冷凍機油を分離する着脱可能なオイルセパレータと、このオイルセパレータに配管を介して接続された凝縮器と、この配管の途中に設けた三方弁と、凝縮器に接続され冷媒に混入している異物を除去するストレーナと、ストレーナに接続され冷媒に混入している水分を除去するドライヤと、ドライヤを経由して流れてくる冷媒の逆流を防ぐ逆止弁と、ドライヤと開閉弁を介して接続された冷媒回収容器とを備えるものである。
このような冷媒回収装置においては、空気調和機を冷房運転して冷媒を室外機に追い込んだ後、室内機との接続を取り外した室外機に冷媒回収装置を冷媒配管して強制暖房運転し、室外機内部の冷媒を冷媒回収装置に送り込むことにより冷媒を冷凍機油から分離して回収することができる。この方法によれば、内部に圧縮機を設ける必要がないため、冷媒回収装置を軽量化・小型化することが可能であり、使用する冷凍機油が異なる空気調和機に対してもオイルセパレータの交換のみで対応することができる。

特許文献３には「冷媒ガス回収装置」という名称で、冷凍機器等の内部から冷媒ガスを、大気中に放出することなく効率的に回収することができる冷媒ガス回収装置に関する発明が開示されている。
特許文献３に開示された冷媒ガス回収装置は、流入口から流入した冷媒ガスを、エアパージボタンを具備した流入管から吸入口バルブに導入する導入ユニットと、導入した冷媒ガスから不純物を除去する分離ユニットと、冷媒ガスの吸引及び圧縮用の圧縮ユニットと、開閉バルブを介して導入した冷媒ガスを凝縮する凝縮ユニットと、凝縮した液体冷媒ガスを回収管と容器用バルブを介して回収容器へ回収する回収容器ユニットとを直列に配管接続するとともに前記凝縮ユニットと前記回収容器ユニットとの間に前記分離ユニットの流入側へ配管接続される再生用戻し管を切換バルブを介して分岐配管させる構造を備えた冷媒ガス回収装置において、前記圧縮ユニットと前記凝縮ユニットの間に開閉バルブを介して解放される排気口を分岐配管し、前記凝縮ユニットと前記切換バルブとの間に液体冷媒ガス流入管を分岐させ、これを前記回収管に配管してこの配管部分に三方切換バルブを介在させ、前記再生用戻し管に連続する回収管の一部を戻し管として、この戻し管と前記再生用戻し管とを気化冷媒ガス戻し専用通路とするとともに液体冷媒ガス流入管を液体冷媒ガス専用通路とする複回路構成に配管したことを特徴とするものである。
このような構造の冷媒ガス回収装置においては、ある程度冷媒ガスを回収容器に回収した時点で回収容器に通じた回収管を戻り管及び再生用戻り管によって形成される気化冷媒ガス専用通路に三方切換バルブを用いて定期的に切り換えることにより、回収容器内の圧力及び温度が上昇して危険な状態になることを防ぐことができる。

特許第３３４５５７７号公報 特開２００２−２７７１１１号公報 特開平６−３２３６９８号公報

しかしながら、上述の従来技術である特許文献１に開示された発明においては、冷凍機器冷凍回路内の膨張弁が詰まっている場合、あるいはコンプレッサを駆動する電源がない場合やコンプレッサ自体が故障している場合には、冷媒を回収することができない。また、冷媒を回収しようとする冷凍機器には予め加圧流体回収用三方弁が装着されていることが必要であり、そうでない場合には冷媒を回収できないという課題があった。

また、特許文献２に開示された発明においては、空気調和機の室外機の圧縮機を駆動する電源がない場合や圧縮機自体が故障している場合には、冷媒を回収することができないという課題があった。

特許文献３に開示された発明においては、冷媒の吸引に伴う冷媒被回収回路内の圧力及び温度の低下を防ぐことができないため、フロンのような低温度のオイルに溶け込み易い性質を有する冷媒については、回収率が低下するという課題があった。

本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、冷凍機器冷凍回路内の膨張弁が詰まっている場合、あるいは圧縮機を駆動する電源がない場合や圧縮機自体が故障している場合、さらに冷凍機器に予め加圧流体回収用三方弁が装着されていない場合にも冷媒を回収することが可能であるとともに、回収時における冷凍回路内の圧力及び温度の著しい低下を防ぐことにより短時間で効率良く冷媒を回収することが可能な冷媒回収装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明である冷媒回収装置は、冷媒の回収を必要とする冷凍機器の低圧側サービスバルブに低圧ホースを介して接続された圧縮機と、この圧縮機に配管を介して接続された凝縮器と、この配管の途中部分に介装された三方弁と、凝縮器に回収導管を介して接続された冷媒回収タンクと、凝縮器を冷却するクーリングファンと、第一バイパス弁を有する第一バイパス用配管とを備え、この第一バイパス用配管により低圧ホースの途中部分と高圧ホースの途中部分との間を接続するとともに、三方弁の弁体の切り替えにより圧縮機と凝縮器との間若しくは圧縮機と高圧ホースとの間のいずれかに冷媒の流路を形成する構造を有するものである。
上記構成の冷媒回収装置においては、三方弁を用いて圧縮機と高圧ホースとの間に冷媒の流路を形成することにより、冷凍機器の凝縮機、レシーバドライヤー、膨張弁及び蒸発器と冷媒回収装置の圧縮機により新たな冷凍回路が構成される。従って、この状態で冷媒回収装置の圧縮機を作動させて冷凍回路を運転させると冷凍回路内部の温度が上昇する。冷凍回路内部が所望の温度に達した時点で、三方弁の弁体を切り替えて圧縮機と凝縮器の間に冷媒の流路を形成することにより圧縮機から凝縮器へと流入した高温高圧の冷媒は冷却・液化して冷媒回収タンクに圧縮貯蔵されるという作用を有する。また、三方弁を用いて圧縮機又は凝縮器と高圧ホースとの間の冷媒の流路を遮断し、第一バイパス弁を開放した状態で冷媒回収装置の圧縮機を作動させることにより冷凍機器内部の冷媒が低圧側サービスバルブ及び高圧側サービスバルブの両方から吸引されるという作用を有する。

請求項２記載の発明である冷媒回収装置は、請求項１に記載の冷媒回収装置において、低圧側サービスバルブと低圧ホースとの接続を外し、第二バイパス弁を有する第二バイパス用配管により三方弁と凝縮器とを接続する配管の途中部分と高圧ホースの途中部分との間を接続するものである。
上記構成の冷媒回収装置においては、三方弁を用いて圧縮機又は凝縮器と高圧ホースとの間の冷媒の流路を遮断し、第一バイパス弁及び第二バイパス弁を閉じた状態で冷凍機器の圧縮機を作動させて冷凍回路を運転させると冷凍回路内部の温度が上昇する。冷凍回路内部が所望の温度に達した時点で、第二バイパス弁を開放することにより冷凍機器から吐出された高温高圧の冷媒は凝縮器に流入し、冷却・液化されて冷媒回収タンクに圧縮貯蔵されるという作用を有する。

請求項３記載の発明である冷媒回収装置は、請求項１又は請求項２に記載の冷媒回収装置において、三方弁若しく２種類のバイパス弁の少なくとも１つを電磁弁とするものである。
上記構成の冷媒回収装置においては、冷媒の流路が短時間で確実に切り替わるという作用を有する。

以上説明したように、本発明の請求項１記載の冷媒回収装置においては、冷凍機器の圧縮機を駆動する電源がない場合や圧縮機自体が故障している場合でも、冷媒を回収することが可能である。また、冷凍回路内の温度を一旦上昇させた後に冷媒を回収するため、冷凍回路内が著しい低温状態にならず、冷媒がオイルへ溶け込むことがない。従って、冷媒を高い収率で回収することができる。さらに、冷凍機器の膨張弁が詰まっている場合でも、冷媒回収装置の圧縮機を作動させて冷凍機器の低圧側サービスバルブ及び高圧側サービスバルブの両方から冷凍機器内部の冷媒を回収することができる。

本発明の請求項２に記載の冷媒回収装置においては、冷凍機器の圧縮機が動作可能であれば、その圧縮機を利用して冷凍機器の冷媒を回収することができる。この場合、冷凍回路内の温度を一旦上昇させた後に冷媒を回収するため、請求項１に記載の発明と同様の効果を有する。

本発明の請求項３に記載の冷媒回収装置においては、冷媒の流路の切り替え作業を安全に行うことができるとともに、冷媒の圧力及び温度の変化を抑えてエネルギのロスを少なくすることが可能である。

以下に、本発明の最良の実施の形態に係る冷媒回収装置の実施例について図１乃至図６を用いて説明する。

本発明の冷媒回収装置の構成について説明する。図１は本発明の実施の形態に係る冷媒回収装置の構成図であり、後述する実施例１乃至実施例４では本構造の冷媒回収装置を使用する。
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る冷媒回収装置７は少なくとも圧縮機８と凝縮器９と冷媒回収タンク１０と三方弁１１と第一バイパス弁１２と第二バイパス弁１３とクーリングファン１４とを備え、凝縮器９は配管１８を介して圧縮機８と接続され、凝縮器９のカプラ１６ａは冷媒回収タンク１０と接続された回収導管１９のバルブ２０に接合され、配管１８の途中部分に介装された三方弁１１には高圧ホース２３が接続され、低圧ホース１７の途中部分と高圧ホース２３の途中部分との間は第一バイパス弁１２を有する第一バイパス用配管２１により接続され、三方弁１１と凝縮器９を接続する配管１８の途中部分と高圧ホース２３の途中部分との間は第二バイパス弁１３を有する第二バイパス用配管２２により接続され、三方弁１１は弁体の切り替えにより圧縮機８と凝縮器９との間若しくは圧縮機８と高圧ホース２３との間のいずれかに冷媒の流路を形成し、凝縮器９はクーリングファン１４により冷却される構造となっている。また、圧縮機８に接続された低圧ホース１７及び配管１８の内部の圧力は低圧側圧力計２４及び高圧側圧力計２５によりそれぞれ測定され、凝縮器９に流入する冷媒の圧力は回収回路圧力計２６により測定される。なお、冷凍機器冷凍回路１は圧縮機２と凝縮器３とレシーバドライヤー４と膨張弁５と蒸発器６とを有し、通常、低圧側サービスバルブ１５及び高圧側サービスバルブ２７を備えている。この場合、低圧側サービスバルブ１５及び高圧側サービスバルブ２７に低圧ホース１７及び高圧ホース２３に装着されたカプラ１６ｂ及びカプラ１６ｃをそれぞれ接合させ、冷媒回収装置７を取り付ける。

実施例１の冷媒回収装置について説明する。図２（ａ）は実施例１の冷媒回収装置の第一の運転状態を示す概念図であり、図２（ｂ）は実施例１の冷媒回収装置の第二の運転状態を示す概念図である。図２（ａ）に示すように、第二バイパス弁１３を閉じ、三方弁１１を用いて圧縮機８と高圧ホース２３の間に冷媒の流路を形成すると圧縮機８と凝縮機３とレシーバドライヤー４と膨張弁５と蒸発器６により冷凍回路が構成される。従って、この状態で冷媒回収装置７の圧縮機８を作動させて冷凍回路を運転させると回路内部の温度が上昇する。回路内部が所望の温度に達した時点で、三方弁１１の弁体を切り替えて圧縮機８と凝縮器９との間に冷媒の流路を繋ぐと、図２（ｂ）に示すように圧縮機８から凝縮器９へと流入した高温高圧の冷媒は冷却・液化されて冷媒回収タンク１０に圧縮貯蔵される。

以上説明したように、実施例１の冷媒回収装置は、冷凍機器冷凍回路１の圧縮機２を駆動する電源がない場合や圧縮機２自体が故障している場合であっても、冷媒回収装置７の圧縮機８を使用することにより冷媒の回収が可能である。また、冷凍回路内の温度を一旦上昇させた後に冷媒の回収を行うことにより、冷媒の気化に伴って冷凍回路内の温度が低下した場合でも著しい低温状態とはならず、オイルへの冷媒の溶け込みが発生しない。従って、冷媒の回収率を高くすることができる。

図３は実施例１の冷媒回収装置運転時の冷凍回路内の圧力と温度の時間的変化を示す実験結果である。横軸は、前述した第一の運転状態から第二の運転状態に移行した時点を０とした場合の経過時間である。また、第一の縦軸は高圧側圧力計２６が示すゲージ圧力であり、第二の縦軸は冷媒回収タンク１０内部の温度である。
図２（ａ）の第一の運転状態を２乃至３分間続けると冷凍回路の温度が上昇し、レシーバドライヤー４の温度は約５０℃に達した。この時点で第二の運転状態に切り替えた。このとき、外気温は１３℃、冷媒回収タンク１０の温度は３１℃であり、高圧側圧力計２６は９ｋｇｆ／ｃｍ^２を示していた。しかし、約９０秒後には冷媒回収タンク１０の温度は２３℃に下がっていた。これは冷媒の気化に伴う冷凍回路内部の温度の低下によるものである。また、高圧側圧力計２６は０ｋｇｆ／ｃｍ^２を示しており、この段階で冷媒の回収が終了したと考えられる。

次に実施例１における冷媒の回収効率について説明する。図４は実施例１における冷媒の回収効率を示す実験結果である。横軸は、前述した第一の運転状態から第二の運転状態に移行した時点を０とした場合の経過時間であり、縦軸は冷媒の回収率である。なお、ここでは冷凍機器の低圧側サービスバルブから低圧ホースを経由して吸引した冷媒を冷媒回収装置の圧縮機により圧縮し冷却してタンクに回収する方法を従来技術としている。
図４に示すように、冷媒の回収を始めてから約１分３０秒後には実施例１における冷媒回収率は９５％に達していることが分かる。このとき、従来技術の冷媒回収率は４２％である。さらに、回収開始から５分後の冷媒回収率は実施例１では９８％であるのに対し、従来技術では８０％である。これは、従来技術においては冷媒の気化に伴う冷凍回路内部の温度低下により、冷媒の一部がオイルに溶解し、回収できなかったためと考えられる。

次に実施例２について説明する。図５は実施例２の冷媒回収装置の運転状態を示す概念図である。なお、実施例１と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
図５に示すように実施例２の冷媒回収装置７においては、第二バイパス弁１３を閉じ、三方弁１１を用いて圧縮機８又は凝縮器９と高圧ホース２３との間の冷媒の流路を遮断し、第一バイパス弁１２を開放した状態で冷媒回収装置７の圧縮機８を作動させることにより冷凍機器内部の冷媒が低圧側サービスバルブ１５及び高圧側サービスバルブ２７の両方から吸引されるという作用を有する。

以上説明したように、実施例２の冷媒回収装置７は、冷凍機器冷凍回路１内部の冷媒を低圧側サービスバルブ１５及び高圧側サービスバルブ２７のそれぞれから圧縮機８により吸引することができるため、冷凍機器冷凍回路１の膨張弁５が詰まってレシーバドライヤー４と蒸発器６との間の冷媒の流路が遮断されている場合にも、冷媒を回収することが可能である。

実施例３について説明する。図６（ａ）は実施例３の冷媒回収装置の第一の運転状態を示す概念図であり、図６（ｂ）は実施例３の冷媒回収装置の第二の運転状態を示す概念図である。なお、実施例１と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
図６に示すように実施例３の冷媒回収装置７においては、三方弁１１を用いて圧縮機８又は凝縮器９と高圧ホース２３との間の冷媒の流路を遮断し、第一バイパス弁１２及び第二バイパス弁１３を閉じた状態で冷凍機器の圧縮機２を作動させて冷凍回路を運転させると回路内部の温度が上昇する。回路内部が所望の温度に達した時点で、第二バイパス弁１３を開放することにより図６（ｂ）に示すように冷凍機器から吐出され凝縮器９へと流入した高温高圧の冷媒は冷却・液化されて冷媒回収タンク１０に圧縮貯蔵される。

冷凍機器の圧縮機２が動作可能である場合には、この圧縮機２を利用して冷凍機器冷凍回路１を運転することにより冷凍回路内の温度を所望の温度まで上昇させ冷媒を回収することができる。この方法によれば、一旦気化させた冷媒を冷媒回収装置７の圧縮機８を用いて再度加圧して冷却させる実施例１の方法に比べてエネルギーのロスが少なくすることが可能である。すなわち、実施例３の冷媒回収装置７においては、冷凍機器の圧縮機２が動作可能であれば、実施例１と略同様の方法をエネルギーのロスがより少ない状態で行うことができる。

実施例４は、実施例１乃至実施例３のいずれかの冷媒回収装置７において、三方弁１１と第一バイパス弁１２と第二バイパス弁１３の少なくとも１つを電磁弁とするものである。
上記構成の冷媒回収装置においては、冷媒の流路の切り替え作業を安全に行うことができる。さらに、冷媒の流路の切り替えを確実に行うことができるので、冷媒の圧力若しくは熱の漏れを抑えてエネルギのロスを少なくすることが可能である。

本発明の冷媒回収装置は上記実施例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、三方弁若しくはバイパス弁は電磁弁に限らず、電磁弁以外の弁、例えば手動の弁を用いても良い。

本発明に係る冷媒回収装置は、空気調和機や冷蔵庫及び自動車の冷凍機器に用いられる冷媒を安全に高い収率で回収することを可能とするものである。

本発明の実施の形態に係る冷媒回収装置の構成図である。 （ａ）は実施例１の冷媒回収装置の第一の運転状態を示す概念図であり、（ｂ）は実施例１の冷媒回収装置の第二の運転状態を示す概念図である。 実施例１の冷媒回収装置運転時の冷凍回路内の圧力と温度の時間的変化を示す実験結果である。 実施例１における冷媒の回収効率を示す実験結果である。 実施例２の冷媒回収装置の運転状態を示す概念図である。 （ａ）は実施例３の冷媒回収装置の第一の運転状態を示す概念図であり、（ｂ）は実施例３の冷媒回収装置の第二の運転状態を示す概念図である。 従来技術の実施例の概念図である。

符号の説明

１…冷凍機器冷凍回路 ２…圧縮機 ３…凝縮器 ４…レシーバドライヤー ５…膨張弁 ６…蒸発器 ７…冷媒回収装置 ８…圧縮機 ９…凝縮器 １０…冷媒回収タンク １１…三方弁 １２…第一バイパス弁 １３…第二バイパス弁 １４…クーリングファン １５…低圧側サービスバルブ １６ａ〜１６ｃ…カプラ １７…低圧ホース １８…配管 １９…回収導管 ２０…バルブ ２１…第一バイパス用配管 ２２…第二バイパス用配管 ２３…高圧ホース ２４…低圧側圧力計 ２５…高圧側圧力計 ２６…回収回路圧力計 ２７…高圧側サービスバルブ ５０…冷媒被回収車の冷凍回路 ５１…安全弁 ５２…冷媒取出弁 ５３…断熱材 ５４…冷媒回収タンク ５５…冷媒回収ホース ５６…重力利用コンデンサ ５７…フレキシブルチューブ ５８…電動ファン ５９…冷媒回収装置 ６０…穿孔貫入管 ６１…高圧ホース ６２…冷媒被回収車のコンプレッサ ６３…コンプレッサ高圧出口 ６４…回収された液体冷媒

Claims (3)

1. 冷媒の回収を必要とする冷凍機器の低圧側サービスバルブに低圧ホースを介して接続された圧縮機と、この圧縮機に配管を介して接続された凝縮器と、この凝縮器に回収導管を介して接続された冷媒回収タンクと、前記配管の途中部分に介装され冷凍機器の高圧側サービスバルブに高圧ホースを介して接続された三方弁と、前記凝縮器を冷却するクーリングファンと、第一バイパス弁を有する第一バイパス用配管とを備え、この第一バイパス用配管により前記低圧ホースの途中部分と前記高圧ホースの途中部分との間を接続するとともに、前記三方弁の弁体の切り替えにより前記圧縮機と前記凝縮器との間若しくは前記圧縮機と前記高圧ホースとの間のいずれかに冷媒の流路を形成することを特徴とする冷媒回収装置。
2. 前記低圧側サービスバルブと前記低圧ホースとの接続を外すとともに、第二バイパス弁を有する第二バイパス用配管により前記三方弁と前記凝縮器を接続する前記配管の途中部分と前記高圧ホースの途中部分との間を接続する構造を備えたことを特徴とする請求項１記載の冷媒回収装置。
3. 前記三方弁若しくは前記バイパス弁の少なくとも１つが電磁弁であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷媒回収装置。