JP7062459B2 - 冷媒処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、空調システム内に充填されている冷媒を回収し、回収した冷媒を再生処理し、再生した冷媒を空調システム内に充填するといった処理を行う冷媒処理装置に関するものである。

この種の冷媒処理装置として、本出願人は、特許文献１において、低温環境下でも素早く確実に充填作業が行える液充填方式を採用した装置を提案している。この装置は、車両エンジンを停止したまま、車両用空調システムから冷媒を高圧液体の状態で引き込み、冷凍機油を分離して濾過・除水した後、冷媒を回収タンクに回収する回収再生作業と、車両エンジンを停止したまま、回収タンクの冷媒を装置本体内で循環させて回収タンクの内圧を上昇させた後、回収タンクの内圧によって液体冷媒を車両用空調システムに充填する充填作業とを実行する。

このような液充填方式では、充填作業が終了した後に、高圧ホース内に冷媒が残留しやすく、冷媒充填量の精度に影響を及ぼしていた。冷媒の充填量が適切でないと、車両用空調システムの冷却性能が著しく低下することから、高圧ホース内の残留量を考慮した調整分を補充しているが、冷媒残留量は車種や環境条件等によって異なるため、この調整によっても適正充填量に対するバラツキを許容することは困難であった。

そこで、充填作業後に、高圧ホース内に残留する冷媒を車両用空調システムに戻す作業を行っている。この作業は、車両用空調システムの高圧側から高圧ホースを外した状態で、車両エンジンを駆動して車両用空調システムを作動させることで行われるが、高圧ホースを外す前に車両エンジンを駆動し車両用空調システムを作動させてしまうと、装置本体と車両用空調システムとの間で短絡した経路で冷媒が循環され、高圧側からの液化された冷媒が直接低圧側に供給されることで車両用空調システムのコンプレッサが損傷する危険性があった。

このとき、特許文献２に示すマニホールドを用いる場合には、空調システムの高圧側から外した高圧ホースを、低圧ホースの接続継手に設けた高圧ホース接続部に接続するといった人為的な動作を伴うため、車両用空調システムの高圧側から高圧ホースを外し忘れることはないが、高圧ホースを接続部に接続することがない場合には、高圧ホースを外さずに車両エンジンを駆動してしまう危険性が高くなる。

特開２０１３－１６０４０９号公報 特開２０１６－１２１８５０号公報

本発明は、充填作業後に、ホース内に残留する冷媒を空調システム側に戻す作業を行う際に、高圧ホースが空調システムから外されていることを確認した上で、同作業を行うことができるようにすることを目的としている。

このような課題を解決するために本発明は、空調システムの高圧サービスバルブ及び低圧サービスバルブに着脱される高圧ホース及び低圧ホースと、高圧ホース及び低圧ホースの圧力を検出する高圧側圧力センサ及び低圧側圧力センサと、冷媒を貯蔵する冷媒タンクと、空調システムからの冷媒回収及び冷媒充填に関わるコンプレッサとを備えた冷媒処理装置において、冷媒タンクから空調システムに冷媒を充填する動作が終了した後に、高圧ホース内に残留する冷媒を低圧ホースから空調システムに吸い込ませる低圧充填を実行し、該低圧充填の開始に際して、高圧側圧力センサで検出される圧力の変動状況に基づいて空調システムと高圧ホースとの接続状況を判別するチェック機能を備えたものである。

チェック機能は、空調システムにおける冷凍機油の種別に応じて行い、チェック機能により、高圧ホースが空調システムに接続されていると判別されたとき、低圧充填を開始させず、高圧ホースを外す報知を行う。

本発明の装置は以上のように構成されるので、冷媒タンクから空調システムに冷媒を充填する動作が終了した後に、高圧ホース内に残留する冷媒を低圧ホースから空調システムに送る低圧充填を実行するにあたり、高圧側圧力センサで検出される圧力の変動状況に基づいて空調システムと高圧ホースとの接続状況を判別するチェック機能を備えたので、高圧ホースが接続されたまま低圧充填が実行されることがなくなる。また、チェック機能は、空調システムにおける冷凍機油の種別に応じて実行されるので、レシプロエンジンに採用されるクラッチ式コンプレッサであっても、ハイブリッド車や電気自動車で採用される電動式コンプレッサであっても接続チェックすることができる。更に、チェック機能により、高圧ホースが空調システムに接続されていると判別されたとき、低圧充填を開始させず、高圧ホースを外す警告を行うので、作業者に対して高圧ホースを外す報知ができ、確実に低圧充填を行うことができる。

本発明の冷媒処理装置の全体構成図である。 同装置のブロック図である。 全自動コースの動作フローを示す説明図である。 回収再生工程の動作を示すフローチャート図である。 回収再生工程の冷媒の流れを示す説明図である。 充填工程の動作を示すフローチャート図である。 充填工程の冷媒の流れを示す説明図である。 低圧充填の動作を示すフローチャート図である。 低圧充填工程の冷媒の流れを示す説明図である。

以下、図面を用いて本発明の冷媒処理装置について説明する。図１は本発明の冷媒処理装置を示す全体構成図である。
１は装置本体で、車両用空調システムＵの高圧サービスバルブＶＨ及び低圧サービスバルブＶＬと接続する高圧ホース２及び低圧ホース３を延出している。高圧ホース２及び低圧ホース３は、一端に逆止弁付のカプラ４，５を備え、他端を装置本体１内の高圧管路６及び低圧管路７にそれぞれ接続している。高圧管路６は、高圧用圧力センサ８を備え、冷媒から不純物や水分を除去するためのフィルタドライヤ９を通過した後、冷媒を減圧気化するためのエバポレータ１０を経由して回収冷媒から冷凍機油を分離するオイルセパレータ１１に至る第１高圧管路６ａと、エバポレータ１０を迂回してオイルセパレータ１１に至る第２高圧管路６ｂとに分岐している。低圧管路７は、低圧用圧力センサ１２を備え、接続管路１３を介して高圧用圧力センサ８とフィルタドライヤ９間の高圧管路６に接続している。

１４はコンプレッサーで、入力側をオイルセパレータ１１内に接続し、出力側を供給管路１５を介して冷媒回収タンク１６に接続している。供給管路１５は、オイルセパレータ１１内で熱交換するコンデンサ１７を経由し冷媒回収タンク１６に至る第１供給管路と１５ａと、オイルセパレータ１１内のコンデンサ１７を迂回して冷媒回収タンク１６に至る第２供給管路１５ｂとに分岐している。１８は冷凍機油受けで、オイルセパレータ１１で分離された冷凍機油を排油パイプ１９を通じて排出される。２０はロードセルで、冷媒回収タンク１６に取り付けられ、タンク１６内に貯留される冷媒の重量を計量する。

２１は充填管路で、冷媒回収タンク１６と接続管路１３を通じて高圧管路６に連結し、タンク１６内の冷媒を車両用空調システムＵに充填する。２２は補充管路で、接続管路１３に連結し、再生冷媒充填時に冷凍機油を補充するためのオイル缶２３と、冷媒回収タンク１６内の再生冷媒の量が不足した場合に新規な冷媒をタンク１６内に補充するためのフロン缶２４が接続される。

２５～３３は管路切換用の電磁弁で、高圧管路６における高圧用圧力センサ８と接続管路１３の連結位置との間に電磁弁２５、第１高圧管路６ａのエバポレータ１０とオイルセパレータ１１との間に電磁弁２６、第２高圧管路６ｂに電磁弁２７、低圧管路７における低圧ホース３の接続位置と低圧用圧力センサ１２との間に電磁弁２８、第２供給管路１５ｂに電磁弁２９、排油パイプ１９に電磁弁３０、充填管路２１に電磁弁３１、補充管路２２におけるオイル缶２３側に電磁弁３２・フロン缶２４側に電磁弁３３を設けている。３４～４３は逆止弁で、第１供給管路１５ａに逆止弁３４、第２供給管路１５ｂにおける電磁弁２９と冷媒回収タンク１６との間に逆止弁３５、補充管路２２におけるオイル缶２３側に逆止弁３６・フロン缶２４側に逆止弁３７を設けている。

図２は本発明の冷媒処理装置の制御系を示すブロック図である。
３８は制御部で、高圧用圧力センサ８・低圧用圧力センサ１２・コンプレッサ１４・ロードセル２０・電磁弁２５～３３・操作ボード３９が接続され、操作ボード３９からの指令に基づいて記憶されたプログラムを実行し、各センサ８・１２からの信号に応じて装置の各機器を作動させる。操作ボード３９は、冷媒充填量を表示する充填量表示部・高圧側の圧力を表示する高圧用圧力表示部・低圧側の圧力を表示する低圧用圧力表示部といった表示部４０と、コース選択キー・冷凍機油選択キー・充填量設定キー・スタートキー・停止キーといった入力部４１を備えている。

続いて、このように構成する冷媒処理装置の動作について説明する。
本装置では、コース選択キーで全自動コースと工程単独コースが選択できる。このうち、全自動コースについて、以下に説明する。
全自動コースは、図３に示すように、車両用空調システムＵから冷媒を回収するとともに、装置本体１で冷媒と冷凍機油とを分離して冷媒の洗浄・補充、冷凍機油の交換等を行って再生する回収再生工程と、再生後の冷媒と冷凍機油を車両用空調システムＵに充填する充填工程とが順次実行される。

まず、作業者はユーザ作業として、車両エンジンと車両用空調システムＵが停止してることを確認し、車両用空調システムＵの高圧サービスバルブＶＨ及び低圧サービスバルブＶＬに、装置本体１の高圧ホース２及び低圧ホース３をカプラ４・５によって接続する。また、操作ボード３９の入力部４１において、コースの選択、冷凍機油の選択、冷媒充填量Ｃの設定を行った後、スタートキーを入力する。

＜回収再生工程＞ 図４のフローチャート図、図５の動作説明図。
回収再生が開始すると、高圧管路６の電磁弁２５・第１高圧管路６ａの電磁弁２６を開き（１）、コンプレッサ１４を駆動する（２）。コンプレッサ１４の駆動に伴い、図５（ａ）の［Ａ］を通じて高圧ホース２から車両用空調システムＵの冷媒が高圧液体の状態で導入され、フィルタドライヤ９で濾過及び除水された後、第１高圧管路６ａのエバボレータ１０で減圧気化され、オイルセパレータ１１で冷凍機油が分離された後、第１供給管路１５ａを通じてオイルセパレータ１１内のコンデンサ１７で液化されて冷媒回収タンク１６に回収される。このとき、オイルセパレータ１０では、内蔵したコンデンサ１７による冷媒の凝縮液化が行われるため、気化と液化が相乗的に作用して熱交換が効率良く実行される。

高圧管路６の高圧用圧力センサ８で検出される圧力Ｐが第１所定圧Ｐ１以下になると（３）、空調システムＵの高圧側に残留している冷媒が気体状態であると判断して、第１高圧管路６ａの電磁弁２６を閉じ（４）、第２高圧管路６ｂの電磁弁２７と低圧管路７の電磁弁２８を開き（５）、図５（ｂ）の［Ｂ］を通じて空調システムＵの高圧側及び低圧側に残留している気体冷媒が冷媒回収タンク１６に回収される。

その後、低圧管路７の低圧用圧力センサ１２で検出される圧力Ｐが第２所定圧Ｐ２以下になると（６）、ほぼ全量の冷媒回収が終了したと判断して、電磁弁２７，２８を閉じ（７）、コンプレッサ１４を停止する（８）。冷媒を回収した後は、電磁弁３０を開き（９）、図５（ｂ）の［Ｃ］を通じてオイルセパレータ１１内の分離された冷凍機油を排出パイプ１９を通じて冷凍機油受け１８に排出し、所定時間Ｔ１が経過すると（１０）、電磁弁３０を閉じて（１１）、回収再生工程が終了となる。

＜充填工程＞ 図６のフローチャート図、図７の動作説明図。
充填工程が開始すると、第２高圧管路６ｂの電磁弁２７と供給管路１５ｂの電磁弁２９と充填管路２１の電磁弁３１とを開き（１２）、コンプレッサー１４を駆動する（１３）。コンプレッサー１４の駆動に伴い、図７（ａ）の［Ｄ］を通じて冷媒回収タンク１６から取り出された冷媒が、オイルセパレータ１１で熱交換されることなく、コンプレッサー１４で加圧されて冷媒回収タンク１６に循環することでタンク１６内の圧力を上昇する。

ロードセル２０で冷媒回収タンク１６内の冷媒が加圧量ｃだけ減少したことを検出すると（１４）、冷媒回収タンク１６内が加圧されたと判断して、コンプレッサー１４を停止し（１５）、第２高圧管路６ｂの電磁弁２７と供給管路１５ｂの電磁弁２９を閉じ（１６）、高圧管路６の電磁弁２５を開いて（１７）、図７（ｂ）の［Ｅ］を通じて車両用空調システムＵの高圧側からタンク１６内の圧力によって冷媒が充填される。また、電磁弁３２を開いてオイル缶２３から冷凍機油が供給される（１８）。ロードセル２０で冷媒回収タンク１６内の冷媒が設定した冷媒充填量Ｃだけ減少したことを検出すると（１９）、充填管路２４の電磁弁２５，３１を閉じ（２０）、充填工程を終了する。

さて、車両エンジンと車両用空調システムＵを停止した状態で行う液充填では、高圧ホース２内に冷媒が残留することがあり、設定した冷媒充填量Ｃが車両用空調システムＵに充填されない可能性がある。これを加味して、冷媒充填量Ｃの設定を＋α増量することも可能であるが、ホース内の残留量は車種や環境条件等で変化するため、増量分の設定は困難である。車両用空調システムＵは、冷媒量が多くても少なくても本来の冷却性能が発揮できないため、本装置では高圧ホース２内の残留冷媒を低圧ホース３から車両用空調システムＵ側に送る低圧充填が実行される。

＜低圧充填工程＞ 図８のフローチャート図、図９の動作説明図。
まず、ユーザ作業として、車両用空調システムＵの高圧サービスバルブＶＨから高圧ホース２を外し、車両エンジンをかけ、車両用空調システムＵを最大風量・最低温度設定・内気循環として作動することの音声出力がなされる（２１）。ユーザ作業を終えた後、操作ボード３９のスタートキーを入力すると（２２）、高圧用圧力センサ８で検出される圧力変化に基づいて高圧ホース２が外されているかの接続チェックが実行される。

接続チェックは、最初に設定した冷凍機油の種類毎に判定される。これは、冷凍機油としてＰＡＧを用いるクラッチ式コンプレッサと、冷凍機油としてＰＯＥを用いる電動式コンプレッサとで高圧用圧力センサ８の圧力変化に違いがあるためである。

すなわち、冷凍機油としてＰＡＧを用いるクラッチ式コンプレッサは、車内温度に応じてＯＮ－ＯＦＦするよう動作制御され、コンプレッサが作動すると高圧側の圧力が急激に上昇し、停止すると戻るといった変化を見せる。一方、冷凍機油としてＰＯＥを用いる電動式コンプレッサは、車内温度に応じて回転数が無段階で変化するよう動作制御され、コンプレッサが作動すると高圧側の圧力が緩やかに上昇したのち回転数に合わせて微変動するといった変化を見せる。

このため、冷凍機油としてＰＡＧが選択されているとき、接続チェックは、高圧用圧力センサ８の圧力変化に基づいて判断され（２３）、検出される圧力値ｐが上昇に転じたら、高圧ホース２が外されていないと判断し、処理（２１）の音声出力に戻る。また、冷凍機油としてＰＯＥが選択されているとき、接続チェックでは、チェック開始時点の高圧用圧力センサ８で検出される高圧ホース２内の圧力値を初期値ｐ１として一旦記憶し（２４）、高圧管路６の電磁弁２５を瞬間的に開閉して高圧ホース２内の圧力を逃がした後（２５）、高圧用圧力センサ８の圧力値が記憶した初期値ｐ１に達するか否かで判断され（２６）、検出された圧力値ｐ２が初期値ｐ１に達したら、高圧ホース２が外されていないと判断し、処理（２１）の音声出力に戻る。

接続チェックで高圧ホース２が外されていることを確認すると、低圧充填工程が開始する。低圧充填工程では、電磁弁２５・２８を開き（２７）、高圧ホース２内の残留冷媒を低圧ホース３から車両用空調システムＵに吸い込ませる。ユーザが操作ボード３８において高圧用圧力センサ８の圧力値と、低圧用圧力センサ１２の圧力値がほぼ均衡になってことを確認してスタートキーが押されると（２８）、電磁弁２５・２８を閉じて（２９）、低圧充填工程を終了する。

こうして全ての工程が完了すると、ユーザが車両エンジンを停止した後、低圧ホース２を外し、全自動コースが完了となる。操作ボード３８では、コース終了後には冷媒充填量・回収量等の確認ができる。

このように本発明は、低圧充填工程の開始時に、高圧用圧力センサ８で検出される高圧側圧力に基づいて、高圧ホース２が車両用空調システムＵから外されているかの接続チェックを実行するので、高圧ホース２が接続されたまま、誤って車両エンジンをかけて車両用空調システムＵを作動させてしまっても、低圧充填工程が開始されることがなく、車両用空調システムＵの破損を防ぐことができる。

１ 装置本体
６ 高圧管路
７ 低圧管路
８ 高圧用圧力センサ
１２ 低圧用圧力センサ
１４ 装置コンプレッサ
１５ 供給管路
１６ 冷媒回収タンク
２１ 充填管路
２５～３３ 電磁弁
３８ 制御部
Ｕ 車両用空調システム
ＶＨ 高圧サービスバルブ
ＶＬ 低圧サービスバルブ

Claims (3)

1. 空調システムの高圧サービスバルブ及び低圧サービスバルブにそれぞれ着脱される高圧ホース及び低圧ホースと、
   前記高圧ホース及び前記低圧ホースの圧力をそれぞれ検出する高圧側圧力センサ及び低圧側圧力センサと、
   前記高圧ホース及び前記低圧ホースと管路を介して接続され、前記空調システムの冷媒を貯蔵する冷媒タンクと、
   前記冷媒タンクと前記管路を介して接続され、前記空調システムからの冷媒回収及び冷媒充填に関わるコンプレッサと、を備えた冷媒処理装置において、
   前記高圧サービスバルブと前記高圧ホースが接続され、前記低圧サービスバルブと前記低圧ホースが接続され、かつ前記空調システムが停止された状態で、前記コンプレッサを駆動して前記空調システムから前記冷媒タンクへ冷媒を回収させる第１機能と、
   前記第１機能を実行後、前記高圧サービスバルブと前記高圧ホースが接続され、前記低圧サービスバルブと前記低圧ホースが接続され、かつ前記空調システムが停止された状態で、前記コンプレッサを駆動して前記冷媒タンクから前記空調システムに冷媒を充填させる第２機能と、
   前記第２機能を実行後に、前記高圧サービスバルブと前記高圧ホースが接続されず、前記低圧サービスバルブと前記低圧ホースが接続され、かつ前記コンプレッサが停止された状態で、前記空調システムの作動により前記高圧ホース内に残留する冷媒を前記低圧ホースから前記空調システムに吸い込ませる第３機能と、を有し、
   前記第３機能は、実行開始に際して、前記高圧側圧力センサで検出される圧力の上昇変動に基づいて前記空調システムと前記高圧ホースとが接続されたままであることを判別するチェック機能を含む、
   ことを特徴とする冷媒処理装置。
2. 前記チェック機能は、前記第１機能を実行前に選択された前記空調システムにおける冷凍機油の種別としてＰＡＧとＰＯＥに応じて行われ、
   前記ＰＡＧが選択された場合、前記高圧側圧力センサの圧力値が上昇すると前記空調システムと前記高圧ホースとが接続されたままと判別し、
   前記ＰＯＥが選択された場合、前記高圧側圧力センサの圧力値を初期値として記憶し、前記高圧ホース側の前記管路を開閉させ、前記高圧側圧力センサの圧力値が前記初期値まで上昇すると前記空調システムと前記高圧ホースとが接続されたままと判別する、
   ことを特徴とする上記請求項１記載の冷媒処理装置。
3. 前記チェック機能により、前記高圧ホースが前記空調システムに接続されていると判別されたとき、前記高圧ホースを外す報知を行う
   ことを特徴とする上記請求項１又は２記載の冷媒処理装置。

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