JP5024781B2

JP5024781B2 - 炭酸ガス超臨界充填装置

Info

Publication number: JP5024781B2
Application number: JP2006342987A
Authority: JP
Inventors: 利幸長島; 直也山形; 宣靖熊木
Original assignee: Showa Denko Gas Products Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Gas Products Co Ltd
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2026-12-20
Also published as: JP2008151489A

Description

本発明は炭酸ガスを冷凍機等に充填する炭酸ガス超臨界充填装置に関する。

従来、冷凍機等へＲ−２２、Ｒ１３４ａ等のフロン系の冷媒を充填する場合、液化冷媒に保って行なっている。
しかしながら、近年フロン系冷媒の規制により、冷媒として炭酸ガスを使用することが考えられているが、炭酸ガスは圧力や温度によって密度が大きく変化するため、定量充填が難しいという欠点があった。
特開２０００−２１８６４７特許第３０１２４８１号

本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、外部環境に影響されることなく、炭酸ガスを定量充填することができる炭酸ガス超臨界充填装置を提供することを目的としている。

また、本発明は移動しながらの炭酸ガスの定量充填が可能な炭酸ガス超臨界充填装置を提供することを目的としている。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。
ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するために、本発明は液タンク、液加圧ポンプ、バッファータンク、メインバルブ、ヒータ、流量計、循環バルブが順次介装され、該液加圧ポンプによって液状態の炭酸を加圧し、その後、ヒータで加温し、冷媒条件（超臨界状態）が成立するまで循環させる炭酸冷媒超臨界循環路と、前記液タンクに炭酸ガス充填容器から液補充弁を介して、該液タンク内の炭酸ガス量が所定量となるように供給する炭酸ガス供給路と、前記流量計と循環バルブとの間の炭酸冷媒超臨界循環路に接続された冷媒充填弁が介装された炭酸ガス充填ポートを備える冷媒充填路とで炭酸ガス超臨界充填装置を構成している。

本発明は液タンク、液加圧ポンプ、バッファータンク、メインバルブ、ヒータ、流量計、循環バルブが順次介装され、該液加圧ポンプによって液状態の炭酸を加圧し、その後、ヒータで加温し、冷媒条件（超臨界状態）が成立するまで循環させる炭酸冷媒超臨界循環路と、前記液タンクの液面計により炭酸ガス充填容器から液補充弁を介して、該液タンク内に供給される炭酸ガス量が所定量となるように供給される炭酸ガス供給路と、前記流量計と循環バルブとの間の炭酸冷媒超臨界循環路に接続された冷媒充填弁が介装された炭酸ガス充填ポートを備える冷媒充填路と、この冷媒充填路の冷媒充填弁の下流部位に真空引きバルブを介して真空ポンプに接続された真空引き路と、この真空引き路の真空引きバルブの上流に一端部が接続された残圧回収バルブ、回収ポンプ、残圧回収戻り弁を介装した前記液タンクに接続された一方の分岐路および、前記回収ポンプの下流より分岐されたチャージ残圧ブロー弁が介装された他方の分岐路とからなる残ガス回収路とで炭酸ガス超臨界充填装置を構成している。

以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。

（１）液タンク、液加圧ポンプ、バッファータンク、メインバルブ、ヒータ、流量計、循環バルブが順次介装され、該液加圧ポンプによって液状態の炭酸を加圧し、その後、ヒータで加温し、冷媒条件（超臨界状態）が成立するまで循環させる炭酸冷媒超臨界循環路と、前記液タンクに炭酸ガス充填容器から液補充弁を介して、該液タンク内の炭酸ガス量が所定量となるように供給する炭酸ガス供給路と、前記流量計と循環バルブとの間の炭酸冷媒超臨界循環路に接続された冷媒充填弁が介装された炭酸ガス充填ポートを備える冷媒充填路とで構成されているので、炭酸ガスを炭酸冷媒超臨界循環路で、超臨界にした状態や液相あるいは気相状態でも充填することができる。
したがって、定量の充填ができる。

（２）前記（１）によって、炭酸冷媒超臨界循環路にバッファータンクとヒータを用いているので、外部環境に影響されるのを効率よく防止することができる。
したがって、定量での充填ができる。

（３）請求項２も前記（１）、（２）と同様な作用効果が得られるとともに、真空引き路で冷媒充填路の不純物を効率よく除去して、高純度で定量充填することができる。
また、残ガス回収路によって効率よく残ガスを回収して、再使用することができる。

（４）また、請求項２は、冷媒充填路側の炭酸冷媒超臨界循環路を移動させて、充填作業を行なうことができる。
したがって、流れ作業での充填を行なうことができる。

以下、図面に示す本発明を実施するための最良の形態により、本発明を詳細に説明する。

図１ないし図７に示す本発明を実施するための最良の第１の形態において、１は本発明の炭酸ガス超臨界充填装置で、この炭酸ガス超臨界充填装置１は液面計２、液タンク安全弁３、液タンク圧力センサー４が取付けられた液タンク５、液供給元弁６、逆止弁７、圧力計８、液加圧ポンプ９、移送ポンプシリンダーやバッファータンク１０、温度センサー１１、安全弁１２、フィルター１３、メインバルブ１４、トレースヒータ１５、流量計１６、温度センサー１７、循環バルブ１８、圧力計１９、圧力センサー２０、温度センサー２１、循環絞り弁２２が順次介装され、液タンク５内で液状態の炭酸を液加圧ポンプ９で加圧し、その後ヒータ１５にて加温し、１０ＭＰａ、４０℃の冷媒条件（超臨界状態）が成立するまで循環させる炭酸冷媒超臨界循環路２３と、前記液タンク５の液面計２によりボンベやタンク等の炭酸ガス充填容器２４から圧力計２５、開閉弁２６、ブロー弁２７、液補充弁２８、逆止弁２９を介して、前記炭酸ガス充填容器２４の炭酸ガスを液タンク５へ常時所定量となるように供給される炭酸ガス供給路３０と、前記炭酸冷媒超臨界循環路２３の流量計１６と循環バルブ１８との間に接続された冷媒充填弁３１、充填圧力センサー３２、充填温度センサー３３、充填スピード調整弁３４、充填温度センサー３５および炭酸ガス充填ポート３６が介装された冷媒充填路３７と、この冷媒充填路３７の冷媒充填弁３１と充填温度センサー３３との間に接続された真空引きバルブ３８、真空センサー３９、開閉弁４０が介装されて真空ポンプ４１に接続された真空引き路４２と、この真空引き路４２の開閉弁４０と真空ポンプ４１の間に接続された開閉弁４３と排気ポート４４が介装された排気路４５と、前記真空引き路４２の真空引きバルブ３８の上流に一端が接続された残圧回収バルブ４６、開閉弁４７、逆止弁４８、回収ポンプ４９、逆止弁５０、開閉弁５１、フィルター５２、残圧回収戻り弁５３を介装して前記液タンク５に接続された一方の分岐路５４および、開閉弁５１とフィルター５２との間に接続されチャージ残圧ブロー弁５５を介して炭酸ガス排気ポート５６へ接続された他方の分岐路５７とからなる残ガス回収路５８と、前記炭酸冷媒超臨界循環路２３の温度センサー２１と循環絞り弁２２との間より、前記残ガス回収路５８の炭酸ガス排気ポート５６に接続されたガスブロー弁５９を介装したガスブロー路６０とで構成されている。

上記構成の炭酸ガス超臨界充填装置１は図２に示すように、液タンク５の液面計２により、内部の炭酸ガスが所定量より少ない場合には、炭酸ガス供給路３０の液補充弁２８を開放して液タンク５内に炭酸ガスを供給し、液タンク５内に所定量の炭酸ガスが供給されると液面計２により液補充弁２８を閉じて、常時液タンク５内に所定量の炭酸ガスが入った状態を保つ。
この場合、図３に示すように炭酸冷媒超臨界循環路２３のメインバルブ１４と循環バルブ１８は開放状態で、液加圧ポンプ９によって液状態の炭酸を加圧し、その後、トレースヒータ１５で加温し、１０ＭＰａ、４０℃の冷媒条件（超臨界状態）が成立するまで炭酸冷媒超臨界循環路２３を循環させる。

炭酸冷媒超臨界循環路２３で超臨界状態になると、図４に示すように冷媒充填路３７の冷媒充填弁３１と残ガス回収路５８の残圧回収バルブ４６を閉じるとともに、排気路４５の開閉弁４３を閉じ、真空ポンプ４１を駆動させて冷媒充填路３７およびワーク６１（冷凍機）内を真空状態にする。
次に図５に示すように真空引き路４２の開閉弁４０を閉じ、真空センサー３９にてワーク６１内のリークチェックを行なう。

リークチェックの完了後、図６に示すように真空引き路４２の真空引きバルブ３８を閉じるとともに、炭酸冷媒超臨界循環路２３の循環バルブ１８を閉じ、冷媒充填路３７の冷媒充填弁３１を開放することにより、炭酸冷媒超臨界循環路２３の超臨界の炭酸冷媒を冷媒充填路３７よりワーク６１へ充填する。
この充填中は流量計１６にて充填量を計測し、設定充填量に達した時点で充填完了する。

次に、図７に示すように冷媒充填路３７の冷媒充填弁３１を閉じ、ワークを閉じた後、残ガス回収路５８の残圧回収バルブ４６を開放するとともに、炭酸冷媒超臨界循環路２３のメインバルブ１４を閉じ、回収ポンプ４９を駆動させることにより、冷媒充填路３７内の残ガスを液タンク５内へ回収することができる。
なお、前記冷媒充填弁３１、充填スピード調整弁３４、真空引きバルブ３８、残圧回収バルブ４６は、これらを組み込んだチャ−ジングガンを用いることにより、より高精度な充填が得られる。
[発明を実施するための異なる形態]

次に、図８ないし図１２に示す本発明を実施するための異なる形態につき説明する。なお、これらの本発明を実施するための異なる形態の説明に当って、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

図８に示す本発明を実施するための第２の形態において、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と主に異なる点は、残ガス回収路を使用しない炭酸ガス超臨界充填装置１Ａにした点で、このように構成しても冷媒充填路３７が短い場合には、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と同様な作用効果が得られる。

図９ないし図１２に示す本発明を実施するための第３の形態において、前記本発明を実施するための第２の形態と主に異なる点は、コンベアー６２で移送されてくる自動車のエアコン等のワーク６１（冷凍機）に移送状態で充填できるように炭酸冷媒超臨界循環路２３の流量計１６と循環バルブ１８との間の循環路を可撓性パイプ材を用いてＵ字状に配置するとともに、該Ｕ字状部位の循環路２３ａに接続された冷媒充填路３７および真空引き路４２をを設置した台車６３を前記コンベアー６２に沿って移動できるように配置したガイドレール６４に移動可能に取り付けた点で、このように構成した炭酸ガス超臨界充填装置１Ｂにしても、前記本発明を実施するための第２の形態と同様な作用効果が得られるとともに、コンベアー６２でワーク６１を移動させながら充填を行なうことができる。
なお、トレースヒータ１５と流量計１６とを台車６３に持たせても同等の効果が得られる。

本発明は炭酸ガスを冷凍機等へ充填する産業で利用される。

本発明を実施するための最良の第１の形態の概略説明図。本発明を実施するための最良の第１の形態の炭酸ガスの供給時の説明図。本発明を実施するための最良の第１の形態の超臨界状態の循環の説明図。本発明を実施するための最良の第１の形態の真空引きの説明図。本発明を実施するための最良の第１の形態のリークチェックの説明図。本発明を実施するための最良の第１の形態の冷媒充填時の説明図。本発明を実施するための最良の第１の形態の残ガス回収時の説明図。本発明を実施するための第２の形態の概略説明図。本発明を実施するための第３の形態の概略説明図。本発明を実施するための第３の形態の要部平面図。本発明を実施するための第３の形態の要部正面図。本発明を実施するための第３の形態の台車の動作説明図。

１、１Ａ、１Ｂ：炭酸ガス超臨界充填装置、
２：液面計、３：液タンク安全弁、
４：液タンク圧力センサー、５：液タンク、
６：液供給元弁、７：逆止弁、
８：圧力計、９：液加圧ポンプ、
１０：バッファータンク、１１：温度センサー、
１２：安全弁、１３：フィルター、
１４：メインバルブ、１５：トレースヒータ、
１６：流量計、１７：温度センサー、
１８：循環バルブ、１９：圧力計、
２０：圧力センサー、２１：温度センサー、
２２：循環絞り弁、２３：炭酸冷媒超臨界循環路、
２４：炭酸ガス充填容器、２５：圧力計、
２６：開閉弁、２７：ブロー弁、
２８：液補充弁、２９：逆止弁、
３０：炭酸ガス供給路、３１：冷媒充填弁、
３２：充填圧力センサー、３３：充填温度センサー、
３４：充填スピード調整弁、３５：充填温度センサー、
３６：炭酸ガス充填ポート、３７：冷媒充填路、
３８：真空引きバルブ、３９：真空センサー、
４０：開閉弁、４１：真空ポンプ、
４２：真空引き路、４３：開閉弁、
４４：排気ポート、４５：排気路、
４６：残圧回収バルブ、４７：開閉弁、
４８：逆止弁、４９：回収ポンプ、
５０：逆止弁、５１：開閉弁、
５２：フィルター、５３：残圧回収戻り弁、
５４：一方の分岐路、５５：チャージ残圧ブロー弁、
５６：炭酸ガス排気ポート、５７：他方の分岐路、
５８：残ガス回収路、５９：ガスブロー弁、
６０：ガスブロー路、６１：ワーク。

Claims

液タンク、液加圧ポンプ、バッファータンク、メインバルブ、ヒータ、流量計、循環バルブが順次介装され、該液加圧ポンプによって液状態の炭酸を加圧し、その後、ヒータで加温し、冷媒条件（超臨界状態）が成立するまで循環させる炭酸冷媒超臨界循環路と、前記液タンクに炭酸ガス充填容器から液補充弁を介して、該液タンク内の炭酸ガス量が所定量となるように供給する炭酸ガス供給路と、前記流量計と循環バルブとの間の炭酸冷媒超臨界循環路に接続された冷媒充填弁が介装された炭酸ガス充填ポートを備える冷媒充填路とからなることを特徴とする炭酸ガス超臨界充填装置。
液タンク、液加圧ポンプ、バッファータンク、メインバルブ、ヒータ、流量計、循環バルブが順次介装され、該液加圧ポンプによって液状態の炭酸を加圧し、その後、ヒータで加温し、冷媒条件（超臨界状態）が成立するまで循環させる炭酸冷媒超臨界循環路と、前記液タンクの液面計により炭酸ガス充填容器から液補充弁を介して、該液タンク内に供給される炭酸ガス量が所定量となるように供給される炭酸ガス供給路と、前記流量計と循環バルブとの間の炭酸冷媒超臨界循環路に接続された冷媒充填弁が介装された炭酸ガス充填ポートを備える冷媒充填路と、この冷媒充填路の冷媒充填弁の下流部位に真空引きバルブを介して真空ポンプに接続された真空引き路と、この真空引き路の真空引きバルブの上流に一端部が接続された残圧回収バルブ、回収ポンプ、残圧回収戻り弁を介装した前記液タンクに接続された一方の分岐路および、前記回収ポンプの下流より分岐されたチャージ残圧ブロー弁が介装された他方の分岐路とからなる残ガス回収路とを備えることを特徴とする炭酸ガス超臨界充填装置。