JPS63501240A - 冷媒の回収・精製システムおよび方法 - Google Patents

冷媒の回収・精製システムおよび方法

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 フレオン回収装置 技術分野 この発明は蒸気循環式エア・コンディショニングシステム及びヒート・ポンプシ ステムに関する。特に、この発明はエア・コンディショニングシステム又はヒー ト・ポンプシステム内において冷媒を回収・精製して、これを同じか又は他のエ ア・コンディショニングシステム又はヒート・ポンプシステムにおいて再使用で きるようにしたシステムに関する。
いかなるエア・コンディショニングシステム及びヒート・ポンプシステムであっ てもその運転中に、冷媒は粒体及び液体によってかなり汚染される。そして最終 的に、冷媒は汚染によりその熱力学的特性の劣化を免れない。従って、冷媒は例 えばシステムから大気に放出している。放出後、冷媒システムをフレオン11の 商標で市販されている低価格のガスによってフラッシュして、放出後でもシステ ムに存在している恐れのある汚染物及びオイルを除去する。放出・フラッシュ後 、冷媒システムに再び新しい冷媒を充填する。冷媒中のオイルもシステムから放 出されるので、適当量のオイルをシステムに再充填し、冷媒と再混合して、シス テムに循環させる必要がある。
冷媒システムの一般的な保守手段に加えて、冷媒システムの閉路を修理するとき には必ず、冷媒を大気に放出する必要がある。事実、冷媒システムの多くの部品 (圧縮機、蒸発器、凝縮器、スロットル装置など)を修理するさいには、システ ム全体から冷媒を放出し、そして修理後、再び冷媒を充填する必要がある。
自明なことだが、冷媒の大気への無駄な放出は、経済的にも、そしである種の冷 媒(フレオンなど)は地球大気のオゾン屑に悪影響を与えると考えられている以 上、環境的にも望ましくない。事実、各種の試みにおいて、冷媒システムから冷 媒を効率よく回収し、これを保存し、そして後で冷媒システムに再び充填する幾 つかの冷媒回収システムが開発されている。現在知られている冷媒回収システム には、本開示に参考として含める米国特許第3,232,070号、同第4,2 61,178号、同第4,285,206号、同第4,363,222号及び同 第4,476.688号明細書に記載されているものがある。
上記のうち最も古い明細書は、吸入口を排気すべき冷媒システムに接続した圧縮 機を備えた最も簡単な形式の冷媒回収システムを開示している。凝縮器を圧縮機 の出口に接続して、排気された冷媒を凝縮する。凝縮された液化冷媒は乾燥機/ ストレーナ−を通って貯蔵タンクに流入する。米国特許第4,261,178号 公報及びそれから分割された特許(第4,363.222号)公報は、容積移送 ポンプを使用して、冷媒システムから冷媒を排気し、そして排気冷媒を凝縮器に 送ってから、液体冷媒をタンクに貯蔵する冷媒回収システムを開示している。米 国特許第4,285,206号公報は、マイクロプロセッサ制御冷媒回収システ ムを開示している。最後に、米国特許第4,476.688号公報は、圧縮機に よって冷媒を冷媒システムからオイル・トラップ及び酸精製フィルター/乾燥機 に送りだしてから凝縮器に送る、冷媒回収システムを開示している。次に、液体 冷媒を別な酸精製フィルター/乾燥機に送り、回収タンクに貯蔵する。液体冷媒 の一部を回収タンクから戻り管を介して熱交換器に送り、凝縮器におけるガス状 冷媒の凝縮を補助し、その後、圧縮器の吸入側に再循環する。
上記システムの大きな欠点は、排気・回収過程で冷媒を完全に精製できない点に ある。実際、従来のオイル・トラップ及びフィルターはある程度の精製しか与え ず、もち論、この精製度も徐々に低下し、そしてついにオイル・トラップ及びフ ィルターは不純物の除去にほとんど効果を示さなくなる。従って、冷媒システム を適正かつ効果的にフラッシュして、総ての汚染物を除去したとしても、再充填 時に、冷媒に依然として含まれている不純物及びその他の汚染物が、望ましくな いことだが、冷媒システムに戻ることになる。
上記システムの別な欠点(米国特許第4,476.688号の権利者が製造し、 そして販売している装置についていえば、少なくとも一部は実際に使用した結果 であるカリは、冷媒システムから完全かつ迅速に冷媒を排気できないことである 。経験によれば、冷媒の十分な排気は、かなりの長時間回収システムを運転する ことによってしか達成できない。従って、冷媒を十分に回収するのに必要な排気 時間のため、スピードが重要な用途では、回収装置は実質的には工業的に利用で きない。
従って、この発明の目的は、従来技術の前記不完全な点を解消し、そして冷媒回 収・精製技術の進歩に大きく貢献する改善を与える装置及び方法を提供すること にある。
この発明の別な目的は、冷媒システムから冷媒を迅速かつほぼ完全に排気して、 これを後で再使用するためにタンクに貯蔵できるようにした冷媒回収精製システ ムを提供することにある。
この発明の別な目的は、冷媒システムから冷媒を回収し、そしてこれを精製して 貯蔵し、かつ再使用できるようにした冷媒回収・精製システムを提供することに ある。
この発明の別な目的は、冷媒システムから排気した冷媒を回収工程中に精製する さいに、タンク内の排気冷媒を蒸発して、オイル及び汚染物から蒸発冷媒を蒸留 し、これによって冷媒をほぼ完全な形に精製することによってこれを達成する冷 媒回収・精製システムを提供することにある。
回収冷媒を蒸発/蒸留法によって精製し、そして閉ループを圧縮機に流体接続し てオイルを循環させ、これによって、オイルを含まない冷媒を圧縮すると生じる 圧縮機の早期バーンアウトを防止する冷媒回収・精製システムを提供することに ある。
上記には、発明のより適切な目的の幾つかのアウトラインを説明した。これら目 的は、本発明のより適切な特徴及び用途の幾つかを単に説明するものに過ぎない と理解すべきである。開示の発明を異なる方法で適用するか、又は開示の範囲内 で発明に変更を加えることによってその他多くの有利な結果を達成できる。従っ て、請求の範囲に定義した発明の範囲に加えて、添付の図面を参照して、発明の 要約及び好適な実施態様の詳細な説明をみれば、その他の目的及び発明の十分な 理解を得ることができるはずである。
発明の要約 本発明は請求の範囲に定義されている通りであり、またその特定の実施態様は添 付図面に図示しである。本発明を要約すると、本発明はヒート・ポンプ、エア・ コンディショナー、冷蔵装置、冷凍装置及び冷却装置などの冷媒システムから冷 媒を排気・回収して、これを後で再使用するために貯蔵タンクに貯蔵する冷媒回 収・精製システムからなる。回収工程のために、さらに、本発明は従来のオイル ・トラップ及びフィルターを使用しても達成できない程の高純度に排気冷媒を精 製する手段を備えている。回収・精製により、多くの場合コストが簡単な修理コ ストをかなり上回る冷媒を損失せずに、冷媒システムを経済的に修理・保守でき る。
即ち、本発明では、通常の圧縮機を動作接続して、冷媒システムから冷媒を排気 し、次に通常の凝縮器によって排気冷媒を凝縮し、タンクに貯蔵して、後の再使 用に備える。しかし、本発明の新規態様によれば、圧縮器と冷媒システムとの間 に直列に一つかそれ以上のアキュムレーターを設け、凝縮器で冷媒を凝縮する前 に、アキュムレーター内に設けた熱交換器に圧縮機の出力を動作接続する。運転 時、圧縮機が冷媒システムから冷媒を第1アキユムレーターに排気する。冷媒は 、アキュムレーター内の熱交換器コイルによって蒸発し、そして蒸発後、第2ア キユムレーターに流入する。この第2アキユムレータにおいて、冷媒を再度蒸発 させてから、圧縮機の吸入口に流入させる。各アキュムレーターにおける蒸発工 程において、冷媒ガスに通常台まれているオイルから冷媒ガスを分離する蒸留に よって冷媒から総ての汚染物を除去する。次に、冷媒システムのほぼ全部の不純 物及び汚染物を含む、分離オイルをアキュムレーターからドレーンを介して送り 出す。この結果、高純度精製された冷媒が圧縮機から流れ出し、次に凝縮し、タ ンクに貯蔵する。事実、経験によれば、蒸留冷媒からオイル、不純物及び汚染物 が除去されているため、圧縮機には別に潤滑剤(油)を供給する必要があり、こ れを怠ると、圧縮機が早めにバーンアウトする。従って、本発明では、圧縮機に オイルを確実C′−循環させるために、圧縮機にオイル分離器を設ける。
以上、本発明のより適切かつ重要な特徴のアウトラインをかなり概観的に説明し たが、これは、以下の発明の詳細な説明の理解を助け、従って、本発明の当該技 術への寄与を十分に把握できるようにするためのものである。以下に、発明の請 求の範囲の要旨を構成する、発明の付加的特徴を説明する。なお、当業者ならば 、本発明の目的を達成するために発明を変更し、又は他の構成を設計する基礎と して開示した概念及び特定実施態様を容易に利用できるはずである。また、当業 者ならば、このような等価な構成が、請求の範囲に記載されている発明の精神及 び範囲から逸脱していないことを理解できるはずである。
図面の簡単な説明 発明の本質及び目的をより十分に把握するためには、添付図面を参照して、以下 の詳細な説明を読む必要がある。第1図は、本発明の冷媒回収・精製システムを 示す概略フローダイアダラム・電気ダイアダラムである。
第1図について説明すると、本発明はエア・コンディショナー、ヒート・ポンプ 、冷蔵装置や冷却装置など従来の冷媒システム(図示せず)に含まれる冷媒を排 気・回収するようになっている、全体を符号lOで示した冷媒回収・精製システ ムからなる。即ち、本発明の冷媒回収・精製システムlOは、それぞれ電力線及 び接地線16及び18によって、プラグ14によって示す電源に圧縮機12を電 気的に接続する。圧縮機12を始動させるために、始動コンデンサ20を設ける 。
圧縮機22の吸入人力22を冷媒システムに入力導管24により接続する。入力 弁26及び逆止め弁28を直列に接続して、入力導管24を通る冷媒の一方向流 れを制御する。さらに、工業用冷媒フィルター30を直列に接続して、冷媒から 最も大きい汚染物及び不純物をろ過する。
圧縮機12、入力弁26及び逆止め弁28の間にあるを設ける。これらアキュム レーター32.34は中間導管36によって相互接続する。入力導管24及び中 間導管36をアキュムレーター32及び34の上部に流体連絡するように接続す るが、これらはアキュムレーター312の加圧出力38は、導管40を介して第 2アキユムレーター34内に設けた熱交換コイル42に、そして中間導管44を 介して第1アキユムレーター32内に設けた別な熱交換コイル46に連続的に接 続する。好ましくは、熱交換コイル42.46の両者は、入力端がアキュムレー ター32.34の最底部から延長し、そして出力端が上部から延長するようにし ておく。
次に、中間導管54を介して一対の凝縮器50.52に導管48を介して第1ア キユムレーター32内の熱交換コイル46の出力を接続する。各凝縮器50.5 2には、シュラウド56S、58Sで囲み、そして電力線及び接地線16及び1 8に電気的に接続した電気送風機ファン56.5Bをそれぞれ設ける。
別な貯蔵タンク(図示せず)に接続するために、出力導管60を第2凝縮器52 の出力に流体連絡するように、接続する。遮断弁63及び逆止め弁66と共に工 業用冷媒フィルター62を直列に出力導管6oに接続して、出力導管60を通る 冷媒の一方向流れを制御する。
さらに、本発明の冷媒回収・精製システム】0は、圧縮機12に直列に接続した 、圧力が所定量を上回った時に、圧縮機を遮断する主圧力遮断スイッチ68を備 えている。単極双投(SPDT)圧力スイッチ7oは、圧縮機12と第2アキユ ムレーター34の出力との間にある出力導管24に接続する。スイッチ7oの通 常は開いている極7ONOは、圧縮機12の動作を表示するために、白色ライト 72に(及び圧縮機I2への電力線に連続的に)電気的に接続する。さらに、圧 縮機12の遮断を表示する、こはく色又は赤色のライト74を通常は閉じている 極7ONCに接続する。スイッチ70は、入力導管24の圧力が所定量(例えば 301bs、)を越えると作動し、そして圧力が下限所定量(例えば201bs 、)以下になると、作動を停止し、これによってドエルを与える。これにより、 冷媒システム内の液体冷媒が、圧縮機12の作動前に1、第1アキユムレーター に自由に流れることを確実にできる。圧力が所定量まで上昇すると、スイッチ7 0が作動し、そして圧縮機12が始動し、そして第2の下限所定圧力が現れて、 スイッチ70の作動が停止するまで、作動を続け、冷凍システムを排気する。最 後に、システムIOの圧力の高低を示すために、低圧ゲージ76を圧縮機12の 吸入入力に接続し、そして高圧ゲージ78を第1凝縮器50の入力に接続する。
運転時、圧力スイッチ70が図示のように通常の閉鎖位置にあるため、主電源ス イッチ80を入れると、圧縮機12が始動する。入力導管24が冷媒システム( 図示せず)に接続されている状態では、それに含まれている冷媒が該システムか ら第1アキユムレーター32に排気される。システム10が作動を続けると、冷 媒が冷媒システムからさらに排気され、そして第2アキユムレーター34に、圧 縮機12に引き込まれる。さらに作動が続くと、圧縮機12が冷媒を蒸気状態か 飽和蒸気状態まで圧縮する。こうなると、ガス状冷媒は、それぞれ第2及び第1 アキユムレーター34及び32内に設けた熱交換コイル42及び46に連続的に 流入する。熱交換フィル42及び46では、アキュムレーター32及び34に含 まれる液体冷媒との熱交換により、ガス状冷媒が一部凝縮する。第1アキユムレ ーター32の熱交換器コイル46を出ると、一部液化しているガス状冷媒が凝縮 器50及び52に流入し、ここで完全に凝縮される。次に、完全に液化した冷媒 を出力導管60を介して貯蔵タンクに貯蔵する。
本発明のシステム10によって達成される精製過程は、最も大きい不純物及び汚 染物を除去する、人力導管24に接続されたフィルター30によって付随的に生 じるが、主な精製及び汚染物除去はアキュムレーター32及び34内で生じる。
というのは、冷媒が第1アキユムレーター32から第2アキユムレーター34に 流れるのに従って、液体冷媒が蒸発により蒸留されるからである。事実、経験に よれば、アキュムレーター32及び34内の蒸発による蒸留の間に通常冷媒に含 まれているほぼ全部のオイルが除去され、従って、第2アキユムレーター34を 出る冷媒からほぼ総ての不純物及び汚染物が除去される。
アキュムレーター32及び34の両者には、アキュムレーター32及び34に含 まれるオイルを排出するオイルドレーン管82を設ける。オイルが第1アキユム レーター32から第2アキユムレーター34に逆流するのを未然に防止する逆止 め弁84をオイルドレーン管82に設ける。さらに、出力弁86を設けて、オイ ルの排出を制御する。
なお、第2アキユムレーター32に液体冷媒(及びオイル)が、(第2アキユム ーレーター34が存在しない場合に)圧縮機12に流入し、これにスラッギング 作用を与える点まで充填され始めた場合にのみ2つのアキュムレーター32及び 34を使用する必要がある。しかし、第2アキユムレーターのスラッギングは予 想され、また現実に生じていることなので、圧力制御装置88を中間導管36に 設けて、第2アキユムレーター34の圧力量、従って第2アキユムレーター34 の液面を制限する必要がある。
最後に、排気冷媒からほぼ全部のオイルを除去できるから、実験によれば、十分 な潤滑作用がないため、圧縮機12が早期に故障することが判った。この問題を 解決するために、適量の不純物を含まないオイルを充填した別なオイル分離器を 圧縮機12のオイル再循環ライン92に流体連絡するように接続して、圧縮機1 2にオイルを供給し、これによって圧縮機の早期故障を防止する。
本開示は請求の範囲に記載した開示及び以上の開示を含むものである。この発明 をある程度の特異性をもってその好ましい形で説明してきたが、好適な形の本開 示は例示のみを目的し、従って構成の細部並びに各部品の組合せ及び配置は、発 明の精神から逸脱せずに多くの変更が可能である。
国際調査報告 1fiI・ffl襦1電廟・1hool:c*aOffiNaPcT/us86 102232

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.入力導管: 該入力導管を上記圧縮冷媒システムに接続する手段; 入力及び出力をもつ圧縮機手段; 該入力手段と該圧縮機手段の該入力との間に流体接続した第1アキュムレータ− 手段; 該圧縮機手段の該出力に流体連絡するように接続した入力及び出力をもち、そし て該第1アキユムレータ−手段と熱交換関係で設けた第1熱交換コイル;該第1 熱交換コイルの該出力に流体連絡するように接続した入力及び出力をもつ凝縮器 手段;該凝縮器手段の該出力に流体連絡するように接続した出力導管;及び 精製・回収冷媒を貯蔵する貯蔵タンクに該出力導管を接続する手段からなり、 該圧縮機を作動させて、蒸気圧縮冷媒システムの冷媒を該蒸気圧縮冷媒システム から排気し、該アキュムレータ−手段に蓄積し、該冷媒の一部を該第1熱交換コ イルによって加えた熱によって蒸発させて、該第1熱交換コイルを介して該圧縮 機手段に送り、そして次に該凝縮器手段によって完全に液体状態に凝縮して、貯 蔵タンクに貯蔵するようになった、蒸気圧縮冷媒システムから冷媒を回収・精製 する冷媒回収・精製システム。
  2. 2.さらに該第1アキュムレータ−手段と該圧縮機手段の該入力との間に流体連 絡するように接続した第2アキュムレータ−手段、及び該圧縮機手段の該出力と 該第の 1熱交換コイル手段の該出力との間に流体連絡するように接続し、かつ該第2ア キユムレータ−手段と熱交換関係で設けた第2熱交換コイル手段を備え、蒸気圧 縮冷媒システムから該第2アキュムレータ−手段に流入する液体冷媒を、該圧縮 機手段の該入力に流入する前に、該第2熱交換コイルが与える熱によってさらに 蒸発するようにした、特許請求の範囲第1項に記載の冷媒回収・精製システム。
  3. 3.さらに該圧縮機手段に流体連絡するように接続した、オイル含有補助オイル 分離器手段を備え、該オイルを該圧縮機手段に循環して、該圧縮機に潤滑作用を 与えるようにした、特許請求の範囲第2項に記載の冷媒回収・精製システム。
  4. 4.さらに圧力スイッチ手段を接続して、該圧縮機手段の該入力における圧力を 検知して、該圧力が所定量を上回った時に、該圧縮機手段を作動させ、そして該 圧力が別な所定量を下回った時に、該圧縮機手段の作動を停止するようにした、 特許請求の範囲第3項に記載の冷媒回収・精製システム。
  5. 5.さらに該アキュムレータ−手段のそれぞれにオイル戻し手段を設けて、該ア キュムレータ−手段から蓄積したオイルを排出するようにした、特許請求の範囲 第4項に記載の冷媒回収・精製システム。
  6. 6.さらに該入力導管に入力フィルタ−手段を流体連絡するように接続して、該 第1アキュムレータ−手段に流入する前に、冷媒をろ過するようにした、特許請 求の範囲第5項に記載の冷媒回収・精製システム。
  7. 7.さらに該出力導管に出力フィルタ−手段を流体連絡するように接続して、貯 蔵タンクに流入する前に、液体冷媒をろ過するようにした、特許請求の範囲第6 項に記載の冷媒回収・精製システム。
  8. 8.さらに該第1アキュムレータ−手段の出力と該第2アキュムレータ−手段と の間に圧力調節装置を流体連絡するように接続して、該第2アキュムレータ−手 段の圧力、従ってその液面を調節するようにした、特許請求の範囲第2項に記載 の冷媒回収・精製システム。
  9. 9.さらに該入力導管手段に逆止め弁を流体連絡するように接続して、ここを流 れる冷媒の一方向流れを制御するようにした、特許請求の範囲第7項に記載の冷 媒回収・精製システム。
  10. 10.さらに該出力導管手段に逆止め弁を流体連絡するように接続して、ここを 流れる冷媒の一方向流れを制御するようにした、特許請求の範囲第9項に記載の 冷媒回収・精製システム。
  11. 11.入力導管を与える工程; 該入力導管を上記圧縮冷媒システムに接続する工程; 入力及び出力をもつ圧縮機手段を与える工程;該入力手段と該圧縮機手段の該入 力との間に第1アキュムレータ−手段を流体接続する工程;該圧縮機手段の該出 力に流体連絡するように接続した入力及び出力をもち、そして該第1アキュムレ ータ−手段と熱交換関係で設けた第1熱交換コイルを与える工程; 該第1熱交換コイルの該出力に流体連絡するように接続した入力及び出力をもつ 凝縮器手段を与える工程;該凝縮器手段の該出力に流体連絡するように接続した 出力導管を与える工程;及び 精製・回収冷媒を貯蔵する貯蔵タンクに該出力導管を接続する工程からなり、 該圧縮機を作動させて、蒸気圧縮冷媒システムの冷媒を該蒸気圧縮冷媒システム から排気し、該アキュムレータ−手段に蓄積し、該冷媒の一部を該第1熱交換コ イルによって加えた熱によって蒸発させて、該第1熱交換コイルを介して該圧縮 機手段に送り、そして次に該凝縮器手段によって完全に液体状態に凝縮して、貯 蔵タンクに貯蔵するようになった、蒸気圧縮冷媒システムから冷媒を回収・精製 する冷媒回収・精製方法。
  12. 12.さらに該第1アキュムレータ−手段と該圧縮機手段の該入力との間に流体 連絡するように接続した第2アキュムレータ−手段を与える工程、及び該圧縮機 手段の該出力と該第1熱交換コイル手段の該出力との間に流体連絡するように接 続し、かつ該第2アキュムレータ−手段と熱交換関係で設けた第2熱交換コイル 手段を与える工程を備え、蒸気圧縮冷媒システムから該第2アキュムレータ−手 段に流入する液体冷媒を、該圧縮機手段の該入力に流入する前に、該第2熱交換 コイルが与える熱によってさらに蒸発するようにした、特許請求の範囲第11項 に記載の冷媒回収・精製方法。
  13. 13.さらに該圧縮機手段に流体連絡するように接続した、オイル含有補助オイ ル分離器手段をあたえる工程を備え、該オイルを該圧縮機手段に循環して、該圧 縮機に潤滑作用を与えるようにした、特許請求の範囲第12項に記載の冷媒回収 ・精製方法。
  14. 14.さらに圧力スイッチ手段を接続する工程を備え、該圧縮機手段の該入力に おける圧力を検知して、該圧力が所定量を上回った時に、該圧縮機手段を作動さ せ、そして該圧力が別な所定量を下回った時に、該圧縮機手段の作動を停止する ようにした、特許請求の範囲第13項に記載の冷媒回収・精製方法。
  15. 15.さらに該アキュムレータ−手段のそれぞれにオイル戻し手段を設ける工程 を備え、該アキュムレータ−手段から蓄積したオイルを排出するようにした、特 許請求の範囲第14項に記載の冷媒回収・精製方法。
  16. 16.さらに該入力導管に入力フィルタ−手段を流体連絡するように接続する工 程を備え、該第1アキュムレータ−手段に流入する前に、冷媒をろ過するように した、特許請求の範囲第15項に記載の冷媒回収・精製方法。
  17. 17.さらに該出力導管に出力フィルタ−手段を流体連絡するように接続する工 程を備え、貯蔵タンクに流入する前に、液体冷媒をろ過するようにした、特許請 求の範囲第16項に記載の冷媒回収・精製方法。
  18. 18.さらに該第1アキュムレータ−手段の出力と該第2アキュムレータ−手段 との間に圧力調節装置を流体連絡するように接続する工程を備え、該第2アキュ ムレータ−手段の圧力、従ってその液面を調節するようにした、特許請求の範囲 第12項に記載の冷媒回収・精製システム。
  19. 19.さらに該入力導管手段に逆止め弁を流体連絡するように接続する手段を備 え、ここを流れる冷媒の一方向流れを制御するようにした、特許請求の範囲第1 7項に記載の冷媒回収・精製方法。
  20. 20.さらに該出力導管手段に逆止め弁を流体連絡するように接続する工程を備 え、ここを流れる冷媒の一方向流れを制御するようにした、特許請求の範囲第1 9項に記載の冷媒回収・精製方法。
JP61505701A 1985-10-22 1986-10-21 冷媒の回収・精製システムおよび方法 Expired - Lifetime JPH071133B2 (ja)

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