JPH05180543A

JPH05180543A - 冷媒回収装置

Info

Publication number: JPH05180543A
Application number: JP4157913A
Authority: JP
Inventors: Lowell E Paige; イー．ペイジロウエル
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1991-06-17
Filing date: 1992-06-17
Publication date: 1993-07-23
Anticipated expiration: 2010-10-09
Also published as: EP0519860A1; AU649545B2; KR930000916A; JPH0792300B2; ES2068019T3; MX9202920A; EP0519860B1; DE69200814D1; US5146760A; BR9202296A; DE69200814T2; AU1824192A

Abstract

(57)【要約】【目的】圧縮機の動作状態を悪くすることなく冷凍シ
ステムから高い割合で冷媒を回収する。【構成】圧縮機４４は吸入口４２と吐出口４８とを備
え、流入する冷媒を圧縮する。凝縮機６０は気冷媒を凝
集して液冷媒とする。冷媒貯蔵シリンダ８６は冷媒を貯
蔵する。制御手段１０８は電気的に作動可能な電磁弁Ｓ
Ｖ１乃至ＳＶ６を制御して動作させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍システムにおける
圧縮冷媒の回収及び浄化に関し、特に、システム内の冷
媒を極めて高い割合で回収するための冷媒回収装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】現在、様々な機械的冷凍システムは極め
て多くの用途に使用されている。これらの用途には、家
庭用冷蔵庫、業務用冷蔵庫、空調装置、除湿器、冷凍・
冷却による食品製造工程などの他、多数の用途が含まれ
る。機械的冷凍システムの主な構造はどれも類似してお
り、このような構造については周知のものである。すな
わち、閉ループの液体回路に冷媒を通している。一般
に、このような冷凍システムの冷媒として、ハロゲン炭
素化合物や共沸混合物（アゼオトロープ）を使用してい
る。これらの冷媒の代表的なものとしては、Ｒ１２，Ｒ
２２，Ｒ５００及びＲ５０２などが挙げられる。

【０００３】機械的冷凍システムは上述したような冷媒
に大きく影響されるため、システムは定期的にサービス
（保全や修復）を行う必要がある。このようなサービス
にはシステムの構成要素の取外しや交換、修繕なども含
まれる。システムの通常動作時においても、冷媒は冷凍
回路内の異物や過度の水滴などによって汚れていく。水
分が多すぎると、膨張弁や毛管における霜の発生、金属
すなわち銅めっき部分の腐食、さらに密閉形圧縮機内の
断熱材の化学的な損傷などを生じる場合がある。また、
冷媒の過熱につながるモータの焼切れが原因で酸が発生
する場合もある。冷媒を過熱する局部的なホットスポッ
トの原因となる摩擦発生チップと同様、このような焼切
れは本来は一過性で局部的なものである。問題となる主
な酸は塩酸であるが、油や断熱材、ワニス、ガスケッ
ト、接着剤などの分解産物として他の酸や不純物も生成
される。このような不純物によって冷凍システムの構成
要素が破損したり、システムの動作効率を高めるために
冷媒を交換したほうがよい場合などもある。

【０００４】冷凍システムのサービスの際には、機器装
置に対してサービスや修繕を行う前に冷媒を外に排出し
ている。さらに真空ポンプで回路の排気を行い、内部に
残っている冷媒を外に排出してから新しい冷媒を装填さ
せる。しかしながら現在では、特にフルオロカーボンの
放出は大気中のオゾンの破壊につながるなどの環境への
影響を考慮して、このような方法は次第に使用されなく
なっている。オゾン層の破壊による自然環境及び人体へ
の悪影響が考えられるためである。さらに、サービスに
必要な費用という面からみると冷媒の費用は重要な要素
であり、回収や浄化、再利用が可能である冷媒の廃棄処
理は今後は受入れられなくなる。

【０００５】フルオロカーボンの大気中への放出を防止
するために、冷凍システムから冷媒を回収することを目
的としたいくつかの装置が開発されている。これらの装
置には、回収した冷媒を処理するための手段を備えて冷
媒の再利用を行っているものが多い。このような装置の
一例として、以下のような米国特許に記載されているよ
うなものを挙げることができる。ローワ他（Ｌｏｗｅｒ
ｅｔａｌ）による米国特許第４，４４１，３３０号
「冷媒回収及び再装填システム」、ゴッダード（Ｇｏｄ
ｄａｒｄ）による第４，４７６，６８８号「冷媒回収及
び浄化システム」、スデリ（Ｓｃｕｄｅｒｉ）による第
４，７６６，７３３号「冷媒の再生及び装填ユニッ
ト」、マンツ他（Ｍａｎｚｅｔａｌ）による第４，
８０９，５２０号「冷媒回収及び浄化システム」、ルニ
ス（Ｌｏｕｎｉｓ）による第４，８６２，６９９号「潤
滑剤からの冷媒分離、再生、浄化方法及び装置」、マリ
ット（Ｍａｒｒｉｔｔ）による第４，９０３，４９９号
「冷媒回収システム」、ハンコック他（Ｈａｎｃｏｃｋ
ｅｔａｌ）による第４，９４２，７４１号「冷媒回
収装置」などである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようなシステムの
多くは、動作状態にある時に回収用圧縮機を使用してサ
ービスをすべきユニットから冷媒を抜き取っている。サ
ービスすべきユニットの圧力が減少すると、圧縮機の吸
入側は急激に減圧するが吐出側の圧力は一定に保たれる
ため、回収用圧縮機の両側での圧力差は大きくなる。圧
縮機における圧力差が大きいと、圧縮機内部の温度が必
要以上に上昇し、これに伴って圧縮機軸受面の応力も増
して圧縮機の内部にある構成要素を破損する原因とな
る。したがって、回収用圧縮機の両側における圧力差す
なわち圧力比を制限する必要が生じるが、このように圧
力比を制限することによって、サービスすべきユニット
内に装填可能な冷媒量も限られてしまう。

【０００７】２つの動作モードで交互に動作する冷媒回
収システムも開発されている。第１モードすなわち回収
モードでは、冷媒を抜き取って貯蔵シリンダへ送出する
回収用圧縮機を使用して冷媒を回収する。第２モードす
なわち冷却モードでは、回収して貯蔵シリンダ内にある
冷媒の温度及び圧力を低下させ、次の回収サイクルにお
ける冷媒の回収をしやすくしている。冷却モードでの動
作開始時に貯蔵シリンダ内の初期状態における温度が高
い場合もあるが、このような高い温度のために圧縮機の
吐出圧力が必要以上に高くなる可能性もある。

【０００８】本発明の目的は、サービスの対象となる冷
凍システムから極めて高い割合で冷媒を排出することに
ある。

【０００９】本発明の他の目的は、回収システムの圧縮
機の動作状態を悪くせずに、サービスの対象となる冷凍
システムから相当量の冷媒を回収することにある。

【００１０】本発明のさらに他の目的は、２つのモード
すなわち第１のモードは冷媒を回収し、第２のモードで
は回収システムにおいて回収した冷媒の温度及び圧力を
下げて次の回収サイクルにおける冷媒の回収を容易にす
るよう動作する冷媒回収システムの動作を改良すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明による冷媒回収装置は、圧縮可能な冷媒
を冷凍システムから回収し、回収した冷媒を冷媒貯蔵手
段へ送る。また、回収方法としては、サービス対象とな
る冷凍システムから冷媒を抜き出すステップと、排出し
た冷媒を圧縮機において圧縮し、高圧の気冷媒とするス
テップとを含む。高圧の気冷媒は凝縮機に送られ、凝縮
機において凝縮されて液冷媒のかたちとなる。液冷媒は
凝縮機から冷媒貯蔵手段へ送られる。さらに、予め定め
られた事象が発生すると、サービス対象となる冷凍シス
テムからの冷媒の排出を停止するステップも含む。

【００１２】この点において、システムは貯蔵してある
冷媒を貯蔵手段から排出しはじめる。貯蔵手段から排出
された冷媒は、冷凍システムから排出された冷媒を圧縮
するために使用される上述のものと同一の圧縮機におい
て圧縮される。冷媒はさらに凝縮されて液冷媒となり、
直接貯蔵手段に戻されて貯蔵手段及び内部に貯蔵されて
いる冷媒を予冷する。この予冷サイクルは予め定められ
た時間だけ実行される。この予め定められた時間の経過
後は、貯蔵手段から排出されて凝縮された冷媒は、貯蔵
手段に戻される前に膨張手段へ送られて貯蔵手段を冷却
する。

【００１３】

【実施例】冷凍システム内の冷媒を回収して浄化するた
めの装置を図１に符号１０で示す。冷媒を排出すべき冷
凍システムを参照符号１２で示すが、これは実質的にど
んな冷凍システムであってもよい。

【００１４】図において示すように、回収浄化システム
１０とサービスの対象となる冷凍システム１２との間す
なわちコック部分には、標準ゲージとサービスマニフォ
ルド１４とが備えられている。マニフォルド１４は、シ
ステム１２の低圧側に連結されたライン１６と高圧側に
連結されたライン１８とを用いて、サービスの対象とな
る冷凍システムに標準的な方法で連結されている。高圧
冷媒ライン２０は、サービスマニフォルドのサービス連
結部２２と、ライン２０を回収システム１０に結合させ
るための適当な結合器（図示せず）との間で相互に連結
されている。

【００１５】回収システム１０は２つのセクションを有
しており、図１において示すように回収システムの構成
要素及び制御部は、破線２４で概略的に示す自蔵式コン
パクトハウジング（図示せず）内に収容されている。シ
ステムの冷媒貯蔵セクションは、破線２６で示す部分に
収容されている。以下、これらの各セクションの詳細部
分や相互の連結関係、相互作用などについて詳細に説明
する。

【００１６】相互連結ライン２０を介して流動する冷媒
は、電気的に作動可能な電磁弁ＳＶ３に流入する。この
電磁弁は、開いているときに冷媒を選択的に通過させ、
電気的に作動されて閉じている時には冷媒の流れを妨げ
る。システムに備えられた他の電気的に作動可能な電磁
弁は、従来のものと同様に動作する。さらに、冷媒は電
磁弁ＳＶ３から通路２８及び逆止弁９８を介して、第２
の電気的に作動可能な電磁弁ＳＶ２へ流入する。冷媒
は、電磁弁ＳＶ２から適当な通路３０を介して、ドレン
弁３４を有する組み合わせアキュムレータ／オイルトラ
ップ３２の入り口に流入する。冷媒ガスは通路３６を介
してオイルトラップから排出され、酸浄化フィルタ・ド
ライヤ３８へ送られる。酸浄化フィルタ・ドライヤで
は、通路４０を介して圧縮機４４の吸入通路４２に冷媒
ガスを送る前に、酸や水分、異物粒子のような不純物を
除去する。通路４２はサクションラインアキュムレータ
４６を備えており、圧縮機の吸入通路４２を液媒が通過
しないようにしている。圧縮機４４は、多くの圧縮機製
造企業から容易に入手することができる回転式のもので
あることが好ましい。しかしながら、往復圧縮機、スク
ロール型圧縮機またはスクリュー型圧縮機のいずれかで
あってもよい。

【００１７】圧縮機の吐出部４８から出た気冷媒は、通
路５０を介して周知のフロート動作オイルセパレータ５
２に流入する。オイルセパレータでは、回収システムの
圧縮機４４からの気冷媒から油分を分離し、フロート制
御戻りライン５４を介して、圧縮機の吸入通路４２とつ
ながっている通路４０へ送られる。オイルセパレータ５
２の出口から出た気冷媒は、通路５６を介して、熱交換
器／凝縮機コイル６０の入り口へ送られる。電気的に作
動される凝縮機ファン６２はコイル６０に接続されてお
り、システムの動作について説明する際に後述するよう
に、外気を直接コイルに送り込む。

【００１８】凝縮機コイル６０の出口６４から出た冷媒
は、適当な通路６６を介してＴ型継手６８に流れ込む。
Ｔ接点６８からの一方の通路７０は、電気的に作動可能
な電磁弁ＳＶ４に通じており、Ｔ接点６８からのもう一
方の通路７２は適当な冷媒膨張装置７４に通じている。
本実施例では冷媒膨張装置７４として毛管を使用してい
る。さらに、毛管７４の上流側にある冷媒ライン７２に
はストレーナ７６を備え、毛管を遮断する可能性のある
粒子を除去する。膨張装置には一般に入手可能な他の周
知の冷媒膨張装置を用いることができるのは言うまでも
ない。膨張装置７４を挟んだ通路７２と、電磁弁ＳＶ４
を挟んだ通路７０とは、各々の下流側にある第２のＴ接
点７８において再び合流する。電磁弁ＳＶ４の流れと膨
張装置７４の流れとは並列関係にある。したがって、電
磁弁ＳＶ４が開いている時には、膨張装置の抵抗が大き
いために、冷媒はほとんど何の制約も受けずに電磁弁を
通過する。一方、電磁弁ＳＶ４が閉じている時には、冷
媒は膨張装置に備えられた高抵抗の通路を通過する。電
磁弁ＳＶ４と毛管７４との機能を組み合わせる装置とし
ては電気的に作動可能な膨張弁のような組み合わせ装置
が知られているが、上述したように、所望の機能は最低
限の費用で得られるのである。

【００１９】第２のＴ接点７８は通路８０を介して適当
な結合器（図示せず）に連結されている。この結合器
は、可撓性の冷媒ライン８２を介して、破線部分２４に
よって示されるようなシステムと、再装填可能な冷媒貯
蔵シリンダ８６の液体吸込口８４とを結合するためのも
のである。シリンダ８６は周知の構成を有し、蒸気吐出
し口に取り付けられた第２の吸込口８８を有している。
さらに、貯蔵シリンダ８６は非凝結パージ口９０及び液
位計９２を備えている。液位計は、例えば、イモデラヴ
ァル社のジェムセンサー部（ＩｍｏＤｅｌａｖａｌ
Ｉｎｃ．，ＧｅｍｓＳｅｎｓｏｒｓＤｉｖｉｓｉｏ
ｎ）から入手可能な小型連続液位センサなどを有してい
る。このような液位計は、貯蔵シリンダ８６に入れられ
た冷媒の液面を示す電気信号を供給することができるも
のである。

【００２０】冷媒ライン９４は、シリンダ８６の蒸気吐
出し口８８とＴ接点９６とをつないでいる。Ｔ接点９６
は、電磁弁ＳＶ３と電磁弁ＳＶ２との間に延在している
通路２８の途中にある。ライン９４は、電気的に作動可
能な他の電磁弁ＳＶ１を備えている。さらに、通路２８
のＴ接点９６よりも下流側には逆止弁９８が備えられて
いる。この逆止弁は、電磁弁ＳＶ３からＳＶ２方向への
流れは通すが、ＳＶ２からＳＶ３方向への流れは通さな
いように構成されている。

【００２１】さらに図１を参照すると、システムには、
圧縮機４４と並列に流体の通路を構成する冷媒ガス不純
物検出回路１００が備えられている。不純物検出回路１
００は、オイルセパレータ５２から凝縮機の入口５８ま
で延在している通路５６との間で流体の移動が可能な入
口通路１０２に連結されている。入口通路１０２は、電
気的に作動可能な電磁弁ＳＶ６を有している。この電磁
弁は入口通路に沿って備えられており、サンプリングチ
ューブホルダ１０４の入口に通じている。サンプリング
チューブホルダ１０４の出口は、通路１０６を介して通
路４０に連結されている。この通路４０は、圧縮機の吸
入通路４２とつながっている。通路１０６は電気的に制
御される電磁弁ＳＶ５を備えている。

【００２２】電磁弁ＳＶ５及びＳＶ６が閉じている時に
は、サンプリングチューブホルダ１０４はシステムから
分離された状態にあり、内部に備えられたサンプリング
チューブを簡単に交換することができる。このようなサ
ンプリングチューブホルダとして、米国特許第４，３８
９，３７２号「ガス検出管用携帯ホルダアセンブリ」に
記載されているようなものを用いてもよい。さらに、冷
媒不純物試験システムは、本願譲受人と同一の譲受人が
所有する米国特許第４，９２３，８０６号「閉システム
における冷媒試験方法及び冷媒試験装置」に記載されて
いるようなものであることが好ましい。上述した特許に
ついても、ここでは参考に用いる程度にとどめておく。

【００２３】冷媒回収システム１０におけるすべての構
成要素の自動制御は、電子制御装置１０８によって実行
する。この制御装置は、メモリ記憶容量のあるマイクロ
プロセッサで形成され、マイクロプログラムによって電
磁弁ＳＶ１乃至ＳＶ６や圧縮機モータ、凝縮機ファンモ
ータなどの動作を制御する。制御装置１０８への入力
は、測定されたパラメータや検出されたパラメータな
ど、多くのシステム制御パラメータを含んでいる。本実
施例において、これらの制御パラメータには貯蔵シリン
ダの温度Ｔｓｔｏｒも含まれている。貯蔵シリンダは、
貯蔵シリンダ８６内の冷媒温度を示す信号を正確に供給
することができる温度トランスデューサを備えている。
Ｔａｍｂで示す外気温は、凝縮機コイルまたは凝縮機フ
ァン６２に対して入口側に備えられた温度トランスデュ
ーサによって測定できる。圧縮機の吐出ライン５０を通
過する冷媒の温度は、圧縮機の吐出ライン５０に備えら
れた温度トランスデューサ１１０によって測定される。

【００２４】制御スキームにおいて極めて重要であるこ
とは、Ｐ２で示す圧縮機の吸入圧力及びＰ３で示す圧縮
機の吐出圧力である。図１において示すように、流体は
Ｐ２で示す圧力トランスデューサと圧縮機への吸入通路
４０との間で移動可能であるが、もう一方の圧力トラン
スデューサＰ３は凝縮機に通じる圧縮冷媒ライン５６と
の間で流体の移動が可能な関係にある。圧縮機４４の両
側における圧力比はＰ３／Ｐ２となる。制御装置１０８
への入力には、液位計９２からの信号も含まれる。

【００２５】図４を参照すると、システムの各動作モー
ドについて、システムの電気的に作動可能な構成要素が
どんな状態にあるかが示されている。待機モードにおい
て、システムは起動され、すべての電気的に作動可能な
機械的システムは動作可能状態となる。サービスモード
では、電気的に作動可能な電磁弁ＳＶ１乃至ＳＶ４はす
べて開いているため、システム内の圧力は均衡が保たれ
た状態となっている。したがって、高圧冷媒のことを心
配せずにシステムのサービスを行うことができる。

【００２６】以下、図２に示すフローチャートを参照し
て、回収モード、シリンダ予冷モード及びシリンダ冷却
モードについて詳細に説明する。回収モードは、システ
ム１０と空調システム１２とを結合させて冷媒を抜くた
めのモードである。図２を参照すると、回収サイクルが
選択されると、制御装置１０８は、圧縮機の吐出圧力Ｐ
３と圧縮機の吸入圧力Ｐ２とを比較するステップを最初
に実行する。圧力差（Ｐ３−Ｐ２）が３０ｐｓｉより大
きい場合は、制御装置１０８は、システム内の圧力の均
衡を保つために電磁弁ＳＶ１乃至ＳＶ４を開き、Ｐ３と
Ｐ２との圧力差が１０ｐｓｉ以下になるとシステムは回
収モードでの動作に入る。また、最初のＰ３とＰ２との
比較結果が３０ｐｓｉ以下であった場合には、システム
は直接回収モードに入る。このような比較を行う理由
は、圧力差が３０ｐｓｉ以下である時には圧縮機は容易
に起動できるが、圧力差が３０ｐｓｉよりも大きい時に
は圧縮機の起動は困難であるので圧力差を小さくするよ
うに指示を出すためである。

【００２７】回収モードの開始時には、制御装置１０８
は電磁弁ＳＶ２，ＳＶ３，ＳＶ４を開き、電磁弁ＳＶ１
は閉じたままとなる。電磁弁ＳＶ５及びＳＶ６は、図４
において示されるように、マイクロプロセッサ（制御装
置）からの１つの出力によって同じように動作する。さ
らにこの２つ弁は、不純物試験処理を実行する時にのみ
開くものであり、システムの不純物試験モード以外のモ
ードを説明する際にはこれらの弁については説明しな
い。回収モードの開始時には、圧縮機４４及び凝縮機フ
ァン６２も作動する。

【００２８】図１を参照して電磁弁ＳＶ３が開いている
回収モードにおけるシステムの動作についてみると、サ
ービス対象となるシステム１２から流入する冷媒は、シ
ステム内の冷媒圧力及び圧縮機４４の動作によって生じ
る吸入圧力によって、通路２０、電磁弁ＳＶ３、逆止弁
９８、電磁弁ＳＶ２及び通路３０を介してアキュムレー
タ／オイルトラップ３２へ送られる。アキュムレータ／
オイルトラップの内部では、サービス対象となるシステ
ムから抜き出された冷媒に含まれる油分を、システムか
ら抜いた液冷媒とともにトラップの底に送る。さらに、
アキュムレータ／オイルトラップ３２からフィルタ／ド
ライヤ３８を介して気冷媒を排出する。フィルタ／ドラ
イヤでは、気冷媒から水分や酸、粒子状物質などを除去
し、通路４０及び吸入アキュムレータ４６を介して気冷
媒を圧縮機４４へ送る。

【００２９】圧縮機４４は、低圧の気冷媒を圧縮して高
圧の気冷媒に変える。この高圧気冷媒は通路５０を介し
てオイルセパレータ５２へ流入する。オイルセパレータ
５２において高圧の気冷媒から分離された油分は、回収
圧縮機内の油分である。したがって、通路５４を介して
圧縮機のサクションライン４０へ油分を戻し、圧縮機の
潤滑性を維持する。オイルセパレータ５２から送出され
る高圧の気冷媒は、通路５６を介して凝縮機コイル６０
へ流入する。凝縮機コイルでは高温の圧縮ガスを凝縮し
て液体にする。液体となった冷媒は、凝縮機コイル６０
から通路６６及びＴ接点６８を通過して開いている電磁
弁ＳＶ４へ流入し、さらにリキッドライン８０及び８２
を通過して、液体流入口８４から冷媒貯蔵シリンダ８６
へ流入する。

【００３０】冷媒の回収が行われている間、制御装置１
０８は、圧力トランスデューサＰ３及びＰ２からの信号
を受信して圧力比Ｐ３／Ｐ２を算出し、さらに算出した
比率を予め定められた値と比較する。さらに、圧縮機の
吸入圧力Ｐ２のみについても読み取って、予め定められ
た回収終了吸入圧力と比較する。図２において示される
ように、予め定められた回収終了吸入圧力は４ｐｓｉａ
である。Ｐ２がこの値よりも小さくなると回収モードは
終了し、制御装置１０８は、「ＴＯＴＡＬＴＥＳＴ」と
して示される冷媒品質試験モードでの動作を開始する。
このサイクルについては他の動作モードに関する説明を
すべて終えてから後述する。ＴＯＴＡＬＴＥＳＴは、キ
ャリア社（ＣａｒｒｉｅｒＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）
の「冷媒中不純物用テスタ」に対する登録商標である。

【００３１】予め定められた回収終了吸入圧力を４ｐｓ
ｉａとしたのは、回収システムが４ｐｓｉａ以下の圧縮
機吸入圧力Ｐ２で動作しているときには、サービス対象
となるシステムにおける冷媒の９８から９９％は回収シ
ステムによって回収されているためである。通常、この
圧力は最初の回収モードサイクルの間に達成されるが、
ほかのモードでもこの圧力となる場合がある。一例とし
て、外気温が低い状態では、圧力比の限界値に達する前
に凝縮機コイル（外気によって冷やされる）の温度が低
くなり、Ｐ２が４ｐｓｉａに達するために必要な程度に
Ｐ３が低くなって、Ｐ２は４ｐｓｉａすなわち終了値ま
で下がる場合もある。

【００３２】以下、圧縮機の圧力比について説明する。
図２において示されるように、本実施例では、圧力比が
１６以上になると制御装置１０８に備えられたマイクロ
プロセッサは回収サイクル試験と呼ばれる処理を実行す
る。実行している回収サイクルが最初の回収サイクルで
あるか、または圧縮機の吸入圧力Ｐ２が１０ｐｓｉａ以
上である場合には、システムはシリンダ予冷モードでの
動作に移り、さらにシリンダ冷却モードで動作を行う。
実行している回収サイクルが２度目またはそれ以上の回
収サイクルであり、かつ圧縮機の吸入圧力Ｐ２が１０ｐ
ｓｉａよりも低い場合には、制御装置は冷媒の回収終了
とみなして冷媒不純物試験サイクル（Ｔｏｔａｌｔｅｓ
ｔ）を開始する。

【００３３】後者の状態すなわち２度目以上の回収サイ
クルであり、かつ圧縮機の吸入圧力Ｐ２が１０ｐｓｉａ
よりも低い状態は、外気温が高い時にみられる。このよ
うな状態は、たとえば、外気温が華氏１０５度（摂氏約
４０．６度）以上のときに空調システムからＲ２２を回
収している場合などに生じる。このような状態のもとで
は、圧縮機の吸入圧力Ｐ２を１０ｐｓｉａよりも低い値
まで減少させようとすると、吸入圧力をわずかに減少さ
せるだけでも逆にかなりの長さの動作時間が必要となっ
てしまう。さらに、このような状態でシリンダ予冷モー
ド及びシリンダ冷却モードへ移ると、後述するように、
システムから抜くことができる冷媒の最大量はさほど増
加しない。したがって、回収モードの終了及び冷媒不純
物試験サイクルが指示されてしまう。

【００３４】回収サイクル試験は、最初の回収サイクル
の時かまたは圧縮機の吸入圧力Ｐ２が１０ｐｓｉａ以上
である時に指示されると仮定すると、制御装置１０８は
シリンダ予冷モードで動作を開始する。

【００３５】シリンダ予冷モードでは、図４において示
すように、電磁弁ＳＶ１、ＳＶ２及びＳＶ４は通電され
ているため、開いた状態となっている。電磁弁ＳＶ３は
閉じており、圧縮機モータ及び凝縮機ファンモータには
通電されたままとなる。電磁弁ＳＶ３が閉じていると、
冷媒回収浄化システム１０はサービス対象となる冷凍シ
ステムから分離された形となる。電磁弁ＳＶ１を開くこ
とによって、貯蔵シリンダ８６の蒸気排出口８８と通路
２８との間に流体の流路が形成される。通路２８は圧縮
機の低圧側と連結されている。電磁弁ＳＶ４によって、
凝縮機６２と貯蔵シリンダとの間に流体の自由通路が形
成される。

【００３６】回収モードの終了時、冷媒貯蔵シリンダ８
６には、高温高圧の液冷媒がある程度満たされている。
上述したような制御用電磁弁を備えることで、シリンダ
予冷モードにおいて、この高温高圧の液冷媒を圧縮機４
４で直接貯蔵シリンダから抜き出してこの冷媒を回路内
に自由に循環させることができる。このような自由な循
環によって、シリンダ冷却モードの開始前に、回路にお
いて回収した冷媒の温度や圧力をすみやかに低下させて
安定させる。

【００３７】予冷モードの実行期間は、制御装置１０８
に備えられたタイミング回路（図示せず）によって制御
される。システム内の圧力と温度とを下げて安定させる
ために必要な時間は約３０秒から３分程度である。本実
施例によるシステムでは、予冷サイクルは９０秒であ
る。予冷サイクルに続き、制御装置はシリンダ冷却サイ
クルを開始する。

【００３８】シリンダ冷却モードでは、図４において示
すように、電磁弁ＳＶ１及びＳＶ２が通電されて開いた
状態となっている。電磁弁ＳＶ３及びＳＶ４は閉じてお
り、圧縮機モータ及び凝縮機ファンモータには通電され
たままとなっている。シリンダ冷却モードでの動作は、
基本的にはシステムを閉サイクル冷媒システムとするも
のであり、冷媒貯蔵シリンダ８６は流体が存在するエバ
ポレータとして機能する。電磁弁ＳＶ３を閉じることに
より、冷媒回収浄化システム１０は、サービス対象とな
る冷凍システム１２とは分離された状態となる。電磁弁
ＳＶ１を開くことで貯蔵シリンダ８６の蒸気排出口８８
と通路２８との間に流体の流路が形成される。通路２８
は圧縮機の低圧側と連結されている。電磁弁ＳＶ４を閉
じることによって、凝縮機６０から冷媒膨張装置７４ま
での間に冷媒の通路が形成される。

【００３９】上述したような制御用電磁弁を備えること
で、シリンダ冷却モードでの動作において、圧縮機４４
は低圧気冷媒を圧縮して高圧の気冷媒に変える。この高
圧気冷媒は通路５０を介してオイルセパレータ５２へ流
入する。オイルセパレータ５２において高圧の気冷媒か
ら分離された油分は、回収圧縮機内の油分である。した
がって、通路５４を介して圧縮機のサクションライン４
０へ油分を戻し、圧縮機の潤滑性を維持する。オイルセ
パレータ５２から送出される高圧の気冷媒は、通路５６
を介して凝縮機コイル６０へ流入する。凝縮機コイルで
は高温の圧縮ガスを凝縮して液体にする。液体となった
冷媒は、凝縮機コイル６０から通路６６及びＴ接点６８
を通過してストレーナ７６へ流入し、さらに通路７２を
通過して冷媒膨張装置７４へ流入する。このようにして
凝縮された冷媒は、高圧で冷媒膨張装置７４へ流入し、
減圧後に最低限一部は蒸気となる。液−気混合冷媒は通
路７８及び８２を介して冷媒貯蔵シリンダ８６に流入す
る。この冷媒貯蔵シリンダにおいて、液−気混合冷媒は
気化してシリンダ８６内の冷媒から熱を吸収する。これ
を利用して冷媒を冷却しているのである。

【００４０】低圧の冷媒蒸気は、貯蔵シリンダ８６から
蒸気出口８８を介して通路９４に送られ、さらに電磁弁
ＳＶ１からＴ接点９６へと流入する。このＴ接点から、
冷媒蒸気は逆止弁９８、電磁弁ＳＶ２、オイルセパレー
タ／アキュムレータ３２、フィルタ／ドライヤ３８と通
過して通路４０から圧縮機４４に戻る。このようにして
冷凍回路が完了する。

【００４１】シリンダ冷却モードでの動作状態におい
て、閉じた冷凍回路内を冷媒が循環している間は、温度
トランスデューサＴｓｔｏｒによって測定されたシリン
ダ温度は下がり続ける。このとき、冷媒は冷媒浄化要素
すなわちオイルセパレータ３２及びフィルタ／ドライヤ
３８を通過する。このようにして、複数回に渡って冷媒
を浄化する。

【００４２】図２を参照すると、シリンダ冷却モードで
の動作は、以下の３つの状態のうちいずれか１つが生じ
た時に終了する。（１）Ｔｓｔｏｒによって測定された
シリンダ温度が外気温Ｔａｍｂよりも華氏７０度（摂氏
約２１．１度）低くなった場合、（２）シリンダ冷却モ
ードでの動作が１５分間継続した場合、（３）シリンダ
温度Ｔｓｔｏｒが華氏０度（摂氏約−１７．７度）以下
となった場合である。上述の３つの状態のうち、どの状
態が発生してもシリンダ冷却モードでの動作は終了する
が、結果はいずれの場合も同じである。すなわち、シリ
ンダ８６に貯蔵されている冷媒の温度（Ｔｓｔｏｒ）が
外気温よりもかなり低くなっているのである。したがっ
て、シリンダ内の圧力は、温度が低い状態に対応して実
質的にシステム内で最も低くなる。

【００４３】シリンダ冷却モードを終了させるいずれか
の事象が発生すると、制御装置１０８はシステムを２度
目の回収モードでの動作状態に移す。２度目の回収モー
ドにおいて、電磁弁、圧縮機及び凝縮機モータは、最初
の回収モードについて上述したものと同様、通電状態と
なる。しかしながら、回収用圧縮機の圧力差を大きくし
ない限りは、冷媒貯蔵シリンダの温度Ｔｓｔｏｒが低い
ために冷媒をサービス対象となる部分から抜き取るシス
テムの抜取力は極めて増加する。

【００４４】図１を参照することで、このような現象を
理解することができる。サービス対象となるシステムか
ら排出した冷媒を圧縮機４４から吐出し、通路５６を介
して凝縮機６０に送る点における回収サイクルを取り出
して説明する。この点において、圧縮機吐出口４８から
貯蔵シリンダ８６までのシステム内の圧力は、貯蔵シリ
ンダ８６内の温度及び圧力の状態によって示すことがで
きる。この結果、回収した冷媒は超高温蒸気として凝縮
機コイル、電磁弁ＳＶ４、通路８０及び通路８２を通過
して貯蔵シリンダ８６に流入するため、この蒸気冷媒を
凝縮して液体にする貯蔵シリンダは、効率よく凝縮機と
して作用する。

【００４５】２度目またはそれ以降の回収モード（すな
わちシリンダ冷却モードに続く回収モードすべて）にお
いて生じる圧縮機圧力Ｐ３は極めて低いため、回収用圧
縮機４４は、回収用圧縮機の両側での圧力比を許容値に
維持しながらサービス対象となるシステム１２を上述し
たような圧力よりも低下させる。２度目の回収モードに
おいて、圧力比Ｐ３／Ｐ２は予め定められた値（一例と
して１６とする）を越え、図２に示すフローチャートに
概略的に示すように、他のシステム状態に応じて、シリ
ンダ予冷モード及びシリンダ冷却モードでの動作をさら
に行うか、または動作を終了するかのいずれかとなる。

【００４６】図２を参照すると、制御装置１０８が冷媒
不純物試験（Ｔｏｔａｌｔｅｓｔ）モードでの動作状態
となるまで、システムは上述したような動作を行う。回
収サイクルを開始する前に、オペレータはサンプリング
チューブホルダ１０４にサンプリングチューブがセット
されていることを確認するとよい。ＴＯＴＡＬＴＥＳＴ
モードでの動作が開始されると、電磁弁ＳＶ１，ＳＶ
２，ＳＶ４及びＳＶ５／ＳＶ６はすべて通電されて開い
た状態となる。電磁弁ＳＶ３は通電されず、閉じたまま
である。回収システムにおける流量制御弁は、電磁弁Ｓ
Ｖ４が開いた状態で冷媒は膨張装置７４を通らないこと
を除いて、シリンダ冷却モードを説明する際に上述した
ものと同様である。このように回路内で冷媒は流動し、
さらに電磁弁ＳＶ５とＳＶ６とが開いているため、シス
テムの高圧側と低圧側での圧力差によって、冷媒は通路
１０２から電磁弁ＳＶ６、サンプリングチューブ１０４
（及びこの中に含まれる管）、電磁弁ＳＶ５、通路１０
６の順に通過し、これによって試験すべき冷媒を圧縮機
４４の吸入側に戻す。

【００４７】通路１０２またはサンプリングチューブホ
ルダ１０４には適当なオリフィスを備えておく。これ
は、そこを通過する冷媒の質について信頼できる試験を
実行するために、所望の圧力降下を得てサンプリングチ
ューブホルダ１０に保持されている試験チューブを通過
する冷媒の流れの速度が、ＴＯＴＡＬＴＥＳＴ実行時間
内に試験チューブが適当な流量の冷媒を受けとることが
できるような速度となるようにするためにである。図２
を参照すると、冷媒品質試験の実行時間はＸ分として示
す。一般に市販されているＴＯＴＡＬＴＥＳＴの通常の
実行時間は約１０分であり、制御装置をプログラムして
この時間のあいだで試験を実行するか、または異なる冷
媒については異なる時間で試験を実行するなどの制御を
行う。しかしながら、試験すべき冷媒に多量の酸が含ま
れていて試験チューブ内の指示器の色がプログラムの実
行時間以内に終了した場合は、品質試験をもっと早く終
了してもよい。このような場合、冷媒品質試験を終了
し、二次的な冷媒浄化サイクルを開始する。

【００４８】二次的な冷媒浄化サイクルは、リサイクル
モードとして示す。さらに、図３においてシステムの動
作ロジックについてのフローチャートを示す。図４を参
照すると、電気的に作動される構成要素は、リサイクル
モードではシリンダ予冷モードの場合と同一である。こ
のモードの機能は、オイルトラップ３２及びフィルタ／
ドライヤ３８内に冷媒を複数回に渡って通過させ、この
冷媒をさらに浄化することにある。

【００４９】図３を参照すると、リサイクルモードにお
いてシステムを起動する時間は、複数分Ｘとしてオペレ
ータによって決定される。Ｘは冷媒の型及び品質、さら
に外気の温度などの関数として可変である。冷媒の型に
ついては周知であり、外気温度も測定可能である。さら
に冷媒に品質は、冷媒品質試験サイクルにおいて使用し
た試験チューブを評価することでオペレータが決定す
る。図３を参照すると、選択したリサイクル時間が終了
すると、システムは、オペレータによって以下のように
選択されていれば、別の冷媒品質試験を実行する。さら
に、この試験の結果によっては、上述した処理に続いて
さらにリサイクル期間を設けてもよい。

【００５０】上述したようなシステムの目的及び制御ス
キームは、外気温度やシステムがどんな状態にあっても
サービス対象となるシステムからできるだけ多くの冷媒
を除去し、回収システムの圧縮機の動作状態を悪くしな
いように常にシステムの制御パラメータを監視すること
にある。上述したように、システムの制御パラメータ
は、圧縮機４４の両側における圧力比Ｐ３／Ｐ２であ
る。上述した例では、圧縮機に悪影響が及ばない圧力比
Ｐ３／Ｐ２の値は１６であった。圧縮機が異なればこの
パラメータ値も異なることは言うまでもない。

【００５１】このシステムの制御における最終的な目標
は、圧縮機の動作を予め定められた制限値内に制限し、
圧縮機の寿命を伸ばして信頼性を高めることにある。従
来技術において上述したように、内部圧縮機温度は、圧
縮機関係の専門家によって動作中に内部圧縮機が破損し
ないように制御する要素であるとみなされている。圧力
比は、内部圧縮機の温度に関係する極めて信頼性の高い
効果的な制御パラメータであるとされている。したがっ
て、上述した好ましい実施例においても好ましい制御パ
ラメータとして選択している。圧力差（すなわちＰ３−
Ｐ２）も、システム制御するために効果的に使用するこ
とができる。

【００５２】しかしながら、圧縮機の吐出ライン５０に
備えられた温度トランスデューサ１１０によって測定さ
れる圧縮機の吐出温度や、圧縮機の吸入圧力Ｐ２などの
他のシステム制御パラメータを用いて、システムの動作
を制御し、圧縮機に害が及ぶことのない状態でのみシス
テムが動作するように制限することも可能である。

【００５３】温度についてみると、一般には、潤滑油が
分解する内部圧縮機温度は華氏３２５度（摂氏約１６
７．７度で）あるとされている。この温度以上になる
と、圧縮機の動作状態が悪くなって損害が及ぶ可能性も
ある。本発明によるシステムでは、制御装置１０８は、
温度トランスデューサ１１０によって監視している圧縮
機の吐出温度が華氏２２５度（摂氏約１０７．２度）の
最大値を越えるとシステムを閉じるようにプログラムさ
れている。

【００５４】トランスデューサ１１０によって測定され
た圧縮機の吐出温度を基本的なシステム制御パラメータ
として使用し、システムの動作中は圧縮機に悪影響が及
ばないようにするために、華氏２００度（摂氏約９３．
３度）付近の温度で回収システムを回収モードでの動作
からシリンダ予冷モード、さらにシリンダ冷却モードで
の動作に切り替える場合についても考慮している。

【００５５】上述したように、本発明の他の実施例によ
れば、圧縮機を保護するために検出されるシステム制御
パラメータは、圧縮機吸入圧力Ｐ２である。本実施例の
場合は、外気温度及びシステムによって処理される冷媒
を考慮した圧縮機の動作状態がよくないことを示す圧縮
機吸入圧力Ｐ２で、制御装置１０８のマイクロプロセッ
サをプログラムする。一例として、処理する冷媒がＲ２
２で外気温度が華氏９０度（摂氏約３２．２度）である
ような場合は、吸入圧力Ｐ２は１３ｐｓｉａから１５ｐ
ｓｉａの範囲内でシステムを回収モードでの動作からシ
リンダ予冷モード、さらにシリンダ冷却モードでの動作
に切り替える。

【００５６】本発明によるシステムの冷媒回収能の良さ
は以下の例からも分かる。回収装置は、システム装填量
が冷媒Ｒ１２で４．５ポンドの冷凍システムに外気温度
華氏７０度（摂氏約２１．１度）で接続されている。こ
のようなシステムは自動車の空調装置に一般に見られる
ものである。

【００５７】回収開始時において、システムは圧力比Ｐ
３／Ｐ２の限界値１６に達する前に第１の回収サイクル
を８．６７秒間実行する。このとき、３．７３ポンドの
冷媒がシステムから回収されている。これはシステムの
総装填量の８２．９％にあたる量である。従来のシステ
ムの代表的なものは、０．７７ポンドすなわちシステム
装填量の１７％以上を残したままでこの点で停止する。
この０．７７ポンド分は実際には大気中に放出されてし
まうのである。

【００５８】この点において、システムは９０秒間シリ
ンダ予冷モードを実行し、さらにシリンダ冷却モードで
の動作に移る。シリンダ冷却サイクルは１５分であり、
シリンダの温度（Ｔｓｔｏｒ）を華氏１０度以下に下げ
る。この点において、システムの制御装置は２度目の回
収サイクルを開始する。２度目の回収サイクルは３．８
秒間実行され、この時間で吸入圧力Ｐ２が４．０ｐｓｉ
ａ以下となった時に回収サイクルを終了する。

【００５９】この点において、システムの総稼働時間は
２７．５分であり、合計で４．４２ポンドの冷媒をシス
テムから回収している。これは４．５ポンドの総装填量
の９８．２％にあたり、システムから放出される量はわ
ずか０．８％となる。

【００６０】回収及び浄化が終了すると、貯蔵シリンダ
８６には汚れのない冷媒が入れられていることになり、
これを冷凍システムに戻す。図４を参照すると、再装填
を選択した場合には、電磁弁ＳＶ１とＳＶ３とが同時に
開いて貯蔵シリンダ８６から冷凍システム１２へ直接つ
ながる冷媒通路を形成する。このモードでは、他の弁及
び圧縮機や凝縮機の通電は遮断されている。システムに
送る冷媒の量はオペレータが選択し、制御装置１０８
は、液位計９２からの入力を使用して選択した量の冷媒
を正確にシステムに再装填する。

【００６１】本発明は、その主な特徴及び基本範囲から
逸脱することなく、他の方法でも実行することが可能で
ある。したがって、上述した好ましい実施例は一例にす
ぎず、これに限定されるものではない。添付の特許請求
の範囲に記載の内容及びこの特許請求の範囲内において
得られる様々な変形はすべて本願特許請求の範囲に包含
されるものとする。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
圧縮機の動作状態を悪くすることなく冷凍システムから
高い割合で冷媒を回収することができるという効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される冷媒回収浄化システムを示
す概略図である。

【図２】回収サイクルにおいて本発明による要素を制御
するためのプログラムを示すフローチャートである。

【図３】再循環モードにおいて本発明による要素を制御
するためのプログラムを示すフローチャートである。

【図４】システムの異なる動作モードにおける本発明に
よるシステムの様々な構成要素の動作を説明するための
流れ図である。

【符号の説明】

１０…冷媒回収システム１２…冷凍システム４４…圧縮機５２…オイルセパレータ６０…凝縮機コイル８６…冷媒貯蔵シリンダ１００…冷媒ガス不純物検出回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷凍システム（１２）から圧縮冷媒を回
収するための装置であって、吸入口（４２）と吐出口
（４８）とを備え、流入する圧縮可能な冷媒を圧縮する
圧縮手段（４４）と、前記冷凍システムを前記圧縮手段
の前記吸入口と連結させるための第１の通路手段（２
０，２８，３０，３６，４０）と、入り口（５８）と出
口（６４）とを備え、内部に冷媒を通す凝縮手段（６
０）と、前記圧縮手段の前記吐出口を前凝縮手段の前記
入り口と連結させる第２の通路手段（５０，５６）と、
冷媒を貯蔵するための手段（８６）と、前記凝縮手段の
前記出口を前記冷媒を貯蔵するための手段と連結させる
第３の通路手段（６６，８０，８２）と、前記冷媒を貯
蔵する手段を前記第１の通路手段と連結させるための第
４の通路手段（９４）と、前記第１の通路手段の上流で
前記第４の通路手段と前記第１の通路手段との間に備え
られ、開閉状態のいずれかで動作可能な第１の弁手段
（ＳＶ３）と、前記第３の通路手段に設けられ、開状態
及び冷媒膨張状態で動作可能な第２の弁手段（７４，Ｓ
Ｖ２）と、前記第４の通路手段に設けられ、前記開閉状
態のいずれかで動作可能な第３の弁手段（ＳＶ１）と、
冷媒回収モードでの動作時において、前記第１の弁手段
を開き、前記第２の弁手段も開き、前記第３の弁手段を
閉じてシステムを動作させる制御手段であって、冷媒冷
却モードでの動作時において、前記第１の弁手段を閉
じ、前記第２の弁手段を冷媒膨張状態とし、前記第３の
弁手段は動作させる制御手段（１０８）と、を有する冷
媒回収装置において、前記制御手段（１０８）はさらに、冷媒回収モードの後
かつ冷媒冷却モードの前の冷媒予冷モードでの動作時
に、前記第１の弁手段を閉じ、前記第２の弁手段を開
き、前記第３の弁手段も開いてシステムを動作させる手
段を有することを特徴とする冷媒回収装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記冷媒予冷モードで
の動作を予め定められた時間内に制御するためのタイマ
ー手段を有する請求項１記載の冷媒回収装置。
【請求項３】前記予め定められた時間は、３０秒から
３分の間であることを特徴とする請求項２記載の冷媒回
収装置。