(57)【要約】【課題】水分を含む冷媒から水分を効果的に除去する装置および方法を提供する。【解決手段】不凍液循環装置７を稼動させて同装置７に内蔵する不凍液を例えば−１０℃程度に冷却し、不凍液を管路８と管路１０とを通じてタンク６と不凍液循環装置７との間で循環させる。タンク６内の不凍液の温度が所望の低温に安定した後、被処理媒体が管路１およびコイル巻き状管路部３を経て管路４から外部Cに流出させる。上記被処理媒体がコイル巻き状管路部３を通過する際にそれに含まれている水分は、コイル巻き状管路部３の内壁面上で効果的に露出氷結し分離され、かくして水分除去された被処理媒体は、管路４から外部Cに流出され、例えば媒体回収装置（図示せず）に回収される。【選択図】図１
2010243061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
良伝熱性金属製であって水分を含む冷媒を流す流路装置、上記流路装置を収容する流路収容槽、上記冷媒は凍結しないが上記水分は上記流路装置の内壁上に氷結する温度に冷却するための低温流体を上記流路収容槽に供給する低温流体供給装置、および上記流路装置を加熱して上記内壁上の氷結物を溶融する加熱装置を備えたことを特徴とする水分除去装置。
【請求項２】
上記流路装置は、コイル巻き状管路部を有し、上記低温流体供給装置および上記加熱装置は、上記コイル巻き状管路部を、それぞれ冷却および加熱するものであることを特徴とする請求項１に記載の水分除去装置。
【請求項３】
上記流路装置内で上記氷結物が溶融して生じた水を上記流路装置の外に排出する気体吹き込み手段を有することを特徴とする請求項1または２に記載の水分除去装置。
【請求項４】
上記流路収容槽と上記低温流体供給装置との間には、上記低温流体供給装置から上記流路収容槽に低温流体を供給する管路、および上記低温流体供給装置から流出した低温流体を上記流路収容槽に供給せずに上記低温流体供給装置に還流させる循環管路とを有することを特徴とする請求項1〜３の何れか一項に記載の水分除去装置。
【請求項５】
上記流路収容槽内の低温流体を一時的に収容するバッファタンク、上記低温流体を上記流路収容槽から上記バッファタンクへ、あるいはその逆方向に移送する双方向移送装置を有する請求項1〜４の何れか一項に記載の水分除去装置。
【請求項６】
上記流路装置、上記流路収容槽、および上記加熱装置を含む水分除去装置部分を２対以上有る請求項１〜５の何れか一項に記載の水分除去装置。
【請求項７】
良伝熱性金属製であって水分を含む冷媒を流す流路装置、上記流路装置を収容する流路収容槽、上記冷媒は凍結しないが上記水分は上記流路装置の内壁上に氷結する温度に冷却するための低温流体を上記流路収容槽に供給する低温流体供給装置、および上記流路装置を加熱して上記内壁上の氷結物を溶融する加熱装置を備えた水分除去装置を用い、水分を含む被処理冷媒を上記流路装置に流す第一工程、上記流路装置を上記冷媒は凍結しないが上記水分は氷結する温度に冷却する第二工程、および上記加熱装置により上記流路装置を加熱して上記氷結物を解凍する第三工程を含むことを特徴とする水分除去方法。
【請求項８】
上記第三工程の後に上記流路装置に室温または加熱された気体を流して解凍水を上記流路装置の外部に放出する第四工程を含むことを特徴とする請求項７に記載の水分除去方法。
【請求項９】
上記第二工程の後、流路収容槽内の低温流体の略全量を上記バッファタンクに移送する第四工程、上記第四工程の後、流路収容槽内に少なくとも２０℃の温風または熱風を導入して上記流路装置を加熱して上記氷結物を解凍する第五工程を含むことを特徴とする請求項７に記載の水分除去方法。
【請求項１０】
上記流路装置、上記流路収容槽、および上記加熱装置を含む水分除去装置部分を２対以上有る複数の水分除去装置を用い、複数の水分除去装置を交互に運転することを特徴とする請求項７に記載の水分除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水分除去装置および水分除去方法に関し、特に水分を含む冷媒から水分を除去するのに好適な水分除去装置および水分除去方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
故障や使用済みなどの理由から、冷蔵庫、ショーケース、空気調和機などの冷凍空調機器が具備する冷媒回路から冷凍機油を回収する際に、回収した冷凍機油にはクロロフルオロカ−ボンなどのフルオロカ−ボン類からなる冷媒が溶存しており、それを放置すると当該冷媒が大気中に蒸散して環境に悪影響を及ぼす問題がある。また、それら冷媒類は焼却処理される際に、加熱分解して塩酸およびフッ酸などの有害物の生成を伴うので、これら生成物を無害化するなどの複雑な処理を必須とするなどの課題があった。
【０００３】
この為、回収冷凍機油からフロンを主体とした冷媒を除去する方法が提案されており、例えば回収冷凍機油を加温によって冷媒を蒸発・分離する方法が下記の特許文献１に提案されている。また、超音波による加振によって上層部分と下層部分とを混合し、冷媒の含有濃度の低下を抑制することによって蒸発速度の低下を防止する方法が下記の特許文献２に提案されている。さらに、真空中で冷凍機油の水分を沸騰させて油と水分および冷媒を分離し回収する方法が下記の特許文献３に提案されている。また回収した冷媒には多くの場合、水分が含まれているので当該水分の除去方法として、密閉容器中で冷媒をペルチェ効果を利用して氷点以下に冷却された放熱板に接触させながら、徐々に冷媒中の水分を凍結させて除去する方法が下記の特許文献４に提案されている。また、水分保持部材中に冷媒を通過させることにより冷媒中の水分を除去する方法が下記の特許文献５に提案されている。
【０００４】
ところで、特許文献４のペルチェ効果を利用した方法では、水分の凍結除去の能率が悪いので、そのために同文献の段落番号００３０に記載されているように凍結除去に数日放置する長時間を要する大きな問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２４３３７号公報
【特許文献２】特開２０００−１３０８９４号公報
【特許文献３】特開２００５−２０１５６２号公報
【特許文献４】特許第３５５４４２８号公報
【特許文献５】特開平６−２０１２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のようにして採集された冷媒は、フロン回収装置などを用いて液相化後所定のボンベに収納される。しかし、回収冷凍機油から分離された冷媒中には多くの水分が含まれており、従来の方法では上記したように効率よく水分を除去できずに、そのまま回収すると、フロン回収装置内の圧縮機が絶縁不良を起すなどの問題があった。また従来の方法では、真空状態を保持にするため真空ポンプや冷媒の大気放出を防ぐため密閉容器が必要であった。本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、冷媒中に含まれる水分を効果的に除去する方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明における冷媒中の水分除去装置は、良伝熱性金属製であって水分を含む冷媒を流す流路装置、上記流路装置を上記冷媒は凍結しないが上記水分は上記流路装置の内壁上に氷結する温度に冷却する冷却装置、および上記流路装置を加熱して上記内壁上の氷結物を溶融する加熱装置を備えたことを特徴とするものである。
本発明における冷媒中の水分除去方法は、良伝熱性金属製であって水分を含む冷媒を流す流路装置、上記流路装置を収容する流路収容槽、上記冷媒は凍結しないが上記水分は上記流路装置の内壁上に氷結する温度に冷却するための低温流体を上記流路収容槽に供給する低温流体供給装置および上記流路装置を加熱して上記内壁上の氷結物を溶融する加熱装置を備えた水分除去装置を用い、水分を含む被処理冷媒を上記流路装置に流す第一工程、上記流路装置を上記冷媒は凍結しないが上記水分は氷結する温度に冷却する第二工程、および上記加熱装置により上記流路装置を加熱して上記氷結物を解凍する第三工程を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る水分除去装置および水分除去方法によれば、冷媒中の水分を短時間でしかも効率的に除去することができ、冷媒を回収するための装置の故障問題が実際上生じないという効果を有する。また本発明の水分除去装置は、密閉容器や水分保持部材、例えばシリカゲルやモリキュラーシーブなどの消耗品を用いないために使用中の劣化もなく、また真空ポンプなども用いない為、簡単な構成で確実に冷媒中の水分を効果的に除去できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１を示す図で冷媒中の水分除去装置の構成図である。
【図２】実施の形態２を示す図で冷媒中の水分除去装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下において、互いに同一部分は同一符号を付して、説明を省略することがある。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における水分除去装置の構成を示す図である。図１において、当該水分除去装置は、管路１、管路１に設けられた三方弁２、コイル巻き状管路部３、管路４、管路４に設けられた三方弁５、タンク６、不凍液循環装置７、管路８、管路８に設けられた三方弁９、管路１０、管路１０に設けられた三方弁１１、管路１２、加温部１３、および温度センサ１４、から構成されている。これらのうち、コイル巻き状管路部３が本発明における流路装置の一例であり、タンク６〜温度センサ１４が本発明における冷却・加熱装置の一例であって、これらのうち、コイル巻き状管路部３は、銅、アルミニウム、あるいはその他の良伝熱性金属にて形成されている。
【００１２】
不凍液循環装置７は、少なくとも−２０℃〜１００℃程度の温度範囲で低粘度の液状を呈する不凍液、例えば、エチレングリコール水溶液、プロピレングリコール水溶液などが収容されており、且つ当該不凍液を上記の温度範囲内の所望の温度に保持する冷却・加熱装置および当該不凍液を管路８および管路１０を通じてタンク６と不凍液循環装置７との間で循環させるポンプ（いずれも図示せず）を備えている。コイル巻き状管路部３以外の各部は、必要があれば上記の良伝熱性金属にて形成されてもよいが、多くの場合、従来の水分除去装置と同様の材料、例えば、鉄系材料、アルミニウム合金、樹脂材料などで形成されてもよい。
【００１３】
次に、実施の形態１の動作に就き説明する。先ず、不凍液循環装置７を稼動させて同装置７に内蔵する不凍液を例えば−１０℃程度に冷却し、三方弁９および三方弁１１を操作し、且つ上記内蔵ポンプを操作して、当該不凍液を管路８と管路１０とを通じてタンク６と不凍液循環装置７との間で循環させる。タンク６内の不凍液の温度が所望の低温に安定した後、三方弁２および三方弁５を操作して被処理媒体が管路１およびコイル巻き状管路部３を経て管路４から外部Ｃに流出させる。上記被処理媒体がコイル巻き状管路部３を通過する際にそれに含まれている水分は、コイル巻き状管路部３の内壁面上で効果的に露出氷結し分離され、かくして水分除去された被処理媒体は、管路４から外部Ｃに流出され、例えば媒体回収装置（図示せず）に回収される。その際、管路４の端部は当該媒体回収装置の入り口と接続しておくとよい。
【００１４】
コイル巻き状管路部３の内壁面での氷結量が過大となると、当該管路内を閉塞する問題があるので、適当な時点で三方弁２および三方弁５を外部、例えば大気に開放するように図示するＡ、Ｂの方向に切り替えて上記被処理媒体のコイル巻き状管路部３内への供給を停止し、且つ三方弁９および三方弁１１を操作して不凍液循環装置７内の不凍液が、不凍液循環装置７から出て管路８、三方弁９、管路１２、三方弁１１、管路１０を経て不凍液循環装置７に還流する、あるいはそれと逆方向に還流する循環運転に切り替える。
【００１５】
その後、タンク６内の不凍液を加温部１３により水の解凍し得る温度、例えば５〜２０℃程度に高めると共に三方弁２をＡ方向に、三方弁５をＢ方向にそれぞれ開口するようにして大気をコイル巻き状管路部３内に導入し、導入した大気がコイル巻き状管路部３を通過して三方弁５から外部に抜ける様にする。かくすると、コイル巻き状管路部３の内壁上の氷結物は融解して三方弁５から水蒸気やドレーンとして外部に放出される。コイル巻き状管路部３の内壁上の氷結物が充分除去された後、三方弁２および三方弁５を切り替えて再びコイル巻き状管路部３を冷却し被処理媒体を導入する上記の氷結操作と氷結物の融解による除去操作を繰り返す。
【００１６】
本発明において、上記媒体としては従来から当該技術分野で採用されているものであって良く、例えば凝固点が−１℃以下、好ましくは−１０℃以下で、室温で気体状の各種のフルオロカ−ボン類である。それらを例示すると、トリフルオロメタン、テトラフルオロメタン、トリフルオロエタン、ペンタフルオロエタン、ヘキサフルオロエタン、ペンタフルオロプロパン、ヘキサフルオロプロパン、等のフルオロカーボン類、モノクロロ−モノフルオロ−メタン、モノクロロ−トリフルオロ−メタン、ジクロロ−ジフルオロ−メタン、トリクロロ−モノフルオロ−メタン、モノクロロ−モノフルオロ−エタン、ジクロロ−トリフルオロ−エタン、モノクロロ−テトラフルオロ−エタン、ジクロロ−ペンタフルオロ−プロパン、などのクロロフルオロカーボン類などである。
【実施例１】
【００１７】
被処理媒体の例として、冷媒Ｒ１２（ジクロロジフルオロメタン）が溶存した冷凍機油（合成油：一般的な飽和水分量は、５０〜１００ｐｐｍである。）２０リットルから回収して得た冷媒Ｒ１２を被検体ガスを使用した。この被検体ガスに混入する水分を除去するために、実施の形態１と同条件で氷結とを解凍とを行ったところ、検出された水の質量は１．４７gであった。上記冷凍機油の飽和水分量を１００ｐｐｍとした場合の検出水分量の一致度は８２％であって、工業的には良好に一致していることを確認した。
【実施例２】
【００１８】
被処理媒体の例として、冷媒Ｒ１３４ａ（１，１，１，２−テトラフルオロエタン）が溶存した冷凍機油（エステル油：一般的な飽和水分量は、５００ｐｐｍ程度である。）２０リットルから回収して得た冷媒Ｒ１３４ａを使用した。カールフィッシャ法で測定した当該冷凍機油の含有水分量が１７０ｐｐｍであるものを採用した以外は、実施例１と同条件で氷結と解凍とを行ったところ、検出された水の質量は２．２０ｇであって、検出水分量の一致度は７２％であった。
【００１９】
実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２における水分除去装置の構成を示す図である。図２において、当該水分除去装置は、符号１〜１４の各部は前記実施の形態１のそれらと同じものであって同じ機能をなす。但し、実施の形態１における加温部１３は設けられておらず、バッファタンク１５、管路１６、管路１７、管路１８、管路１８に設けられたポンプ１９、および管路１６に設けられた２個の二方弁２０、２１、管路１７に設けに設けられた２個の二方弁２２、２３、を有することにおいて前記実施の形態１の装置と異なる。
【００２０】
実施の形態２では、冷媒中の水分を氷結して除去する過程は実施の形態１と同じである。コイル巻き状管路部３の内壁上に氷結された水分を除去するため、三方弁５で冷媒ガスの導入を遮断し、且つ三方弁９と三方弁１１とでタンク６と不凍液循環装置７とを遮断し、管路８、管路１２、管路１１、および不凍液循環装置７の閉回路内での循環運転に切り替える。その後、４個の二方弁２０〜２３を切り替え、ポンプ１９を稼動させて、タンク６内の冷水をバッファタンク１５内に移送してタンク６内の冷水を抜く。次いで、三方弁２のＡから熱風を導入し、それをタンク６内に供給してタンク６内を加熱し、三方弁５のＢから外部へ排出する。上記の加熱と排気により、コイル巻き状管路部３内の氷結物を解凍し、それを水蒸気あるいはドレーンとして大気中に放出する。その後、二方弁２０〜２３を切り替え、ポンプ１９を作動してバッファタンク１５内の冷水をタンク６に戻す。次いで、三方弁９、三方弁１１を切替えてタンク６と不凍液循環装置７とを連通させ、再びタンク６内での冷水循環に切り替える。従って、実施の形態２では冷水を加温しないために加温に必要なエネルギーの節約、タンク６内での冷却再開までの時間が短縮されるなどの利点がある。
【００２１】
以上、本発明を実施の形態１、２で詳細に説明したが、本発明はそれらの実施の形態に制限されるものではなく、本発明の解決課題や解決手段の精神に沿った種々の実施の形態を包含する。なお、実施の形態で説明したコイル巻き状管路部３の冷媒の冷却に実質的に寄与する管長は、導入される冷媒ガスの温度、流量、コイル巻き状管路部３の冷却管断面積、冷水温度、比熱、熱伝導率、プラントル数などの要素で決定されるため、冷却管内部に突起などを設けて断面積を大きくすることで短くすることができる。また、実施の形態１、２で使用された二方弁や三方弁を電磁弁などとすることにより全ての動作を自動化することができることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、冷蔵庫、ショーケース、空気調和機などの冷凍空調機器が具備する冷媒回路で使用された冷凍機油から冷媒を回収する上で利用される可能性が高い。
【符号の説明】
【００２３】
１  管路、２  三方弁、３  コイル巻き状管路部、４  管路、５  三方弁、６  タンク、７  不凍液循環装置、８  管路、９  三方弁、１０  管路、１１  三方弁、１２  管路、１３  加温部、１４  温度センサ、１５  バッファタンク、１６  管路、１7  管路、
１８  管路、１9  管ポンプ、２０  二方弁、２１  二方弁、２２  二方弁、
２３  二方弁
【図１】
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【図２】
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