(57)【要約】【課題】冷媒使用機器からの冷媒ガスと非凝縮ガスの混合ガスを分離する分離装置を提供する。【解決手段】冷媒使用機器２からの混合ガスを冷媒ガスと非凝縮ガスに分離する分離装置１は、中空糸膜モジュール１０、中空糸膜１１ａ内外の差圧を所定値に維持する差圧維持手段、導出口１２ｂからのガスを分離装置１外に排出する排出口２４ｃを備える。中空糸膜モジュール１０は、シリコーンゴム製中空糸膜１１ａを集束した中空糸膜束１１と、中空糸膜１１ａ内にガスを導入、導出する導入口１２ａ及び導出口１２ｂ、中空糸膜外部のガスを導出する冷媒ガス導出口１２ｃを有するケース１２を備える。導入口１２ａ及び冷媒ガス導出口１２ｃは、冷媒使用機器２又は冷媒使用機器２からの混合ガスを供給する混合ガス源３０に接続される。【選択図】図１
2010159952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒使用機器から取り出した冷媒ガスと非凝縮ガスとの混合ガスを、前記冷媒ガスと前記非凝縮ガスに分離する、冷媒ガスと非凝縮ガスの分離装置であって、
シリコーンゴムからなる中空糸膜を集束した中空糸膜束と、該中空糸膜束を格納し、前記中空糸膜内部に混合ガスを導入する導入口、前記中空糸膜内部のガスを導出する導出口、前記中空糸膜外部のガスを導出する冷媒ガス導出口を有するケースと、を備えた中空糸膜モジュールと、
該中空糸膜モジュールの前記中空糸膜内部と前記中空糸膜外部との差圧を所定の値に維持する差圧維持手段と、
前記導出口から排出されたガスを、前記冷媒ガスと非凝縮ガスの分離装置外に排出する排出口と、を備え、
前記導入口及び前記冷媒ガス導出口はそれぞれ、前記冷媒使用機器又は該冷媒使用機器から取り出した前記混合ガスを供給する混合ガス源に接続されることを特徴とする冷媒ガスと非凝縮ガスの分離装置。
【請求項２】
前記混合ガスは、前記冷媒使用機器から取り出した前記冷媒ガスと前記非凝縮ガスとを含む原混合ガスに、前記冷媒ガスを除去する一次分離処理を施して得た一次処理混合ガスであって、
前記混合ガス源は、前記一次分離処理を行う一次分離装置であることを特徴とする請求項１記載の冷媒ガスと非凝縮ガスの分離装置。
【請求項３】
前記混合ガス源は、前記冷媒使用機器に設置されたガスパージャ、前記冷媒使用機器から前記冷媒ガスを回収する冷媒回収装置、又は前記冷媒使用機器から前記冷媒ガスを回収した冷媒回収容器であることを特徴とする請求項１又は２記載の冷媒ガスと非凝縮ガスの分離装置。
【請求項４】
冷媒使用機器から取り出した冷媒ガスと非凝縮ガスとの混合ガスを、前記冷媒ガスと前記非凝縮ガスに分離する、冷媒ガスと非凝縮ガスの分離方法であって、
シリコーンゴムからなる中空糸膜を集束した中空糸膜束と、該中空糸膜束を格納し、前記中空糸膜内部に前記混合ガスを導入する導入口、前記中空糸膜内部のガスを導出する導出口、前記中空糸膜外部のガスを導出する冷媒ガス導出口を有するケースと、を備えた中空糸膜モジュールの前記導入口及び前記冷媒ガス導出口をそれぞれ、前記冷媒使用機器又は該冷媒使用機器から取り出した前記混合ガスを供給する混合ガス源に接続する工程と、
前記冷媒ガス導出口を、真空ポンプにより、所定の負圧の圧力に維持する工程と、
前記中空糸膜モジュールの前記導入口に、前記混合ガスを送出すると共に、前記中空糸膜の内部と外部との間の差圧を、所定の圧力に維持して、前記混合ガスに含まれる前記非凝縮ガスを前記導出口へ通過させ、前記混合ガスに含まれる前記冷媒ガスを、前記中空糸膜を透過させて、前記冷媒ガス導出口へ排出させる工程と、
前記導出口から排出された前記非凝縮ガスを系外に排出し、前記冷媒ガス導出口から排出された前記冷媒ガスを前記冷媒使用機器又は前記混合ガス源に戻す工程と、を備えることを特徴とする冷媒ガスと非凝縮ガスの分離方法。
【請求項５】
冷媒使用機器から取り出した冷媒ガスと非凝縮ガスとの混合ガスを、前記冷媒ガスと前記非凝縮ガスに分離する、冷媒ガスと非凝縮ガスの分離方法であって、
シリコーンゴムからなる中空糸膜を集束した中空糸膜束と、該中空糸膜束を格納し、前記中空糸膜内部に前記混合ガスを導入する導入口、前記中空糸膜内部のガスを導出する導出口、前記中空糸膜外部のガスを導出する冷媒ガス導出口を有するケースと、を備えた中空糸膜モジュールの前記導入口を、前記冷媒使用機器に設置されたガスパージャに接続すると共に、前記冷媒ガス導出口を、前記冷媒使用機器に接続する工程と、
前記ガスパージャが、前記冷媒使用機器から前記冷媒ガスと前記非凝縮ガスの原混合ガスを取り出し、該原混合ガスから前記冷媒ガスを除去して、一次処理混合ガスを排出する一次分離処理工程と、
前記冷媒ガス導出口を、真空ポンプにより、所定の負圧の圧力に維持する工程と、
前記中空糸膜モジュールの前記導入口に、前記一次処理混合ガスを送出すると共に、前記中空糸膜の内部と外部との間の差圧を、所定の圧力に維持して、前記一次処理混合ガスに含まれる前記非凝縮ガスを前記導出口へ通過させ、前記一次処理混合ガスに含まれる前記冷媒ガスを、前記中空糸膜を透過させて、前記冷媒ガス導出口へ排出させる工程と、
前記導出口から排出された前記非凝縮ガスを系外に排出し、前記冷媒ガス導出口から排出された前記冷媒ガスを前記冷媒使用機器に戻す工程と、を備えることを特徴とする冷媒ガスと非凝縮ガスの分離方法。
【請求項６】
冷媒使用機器から取り出した冷媒ガスと非凝縮ガスとの混合ガスを、前記冷媒ガスと前記非凝縮ガスに分離する、冷媒ガスと非凝縮ガスの分離方法であって、
シリコーンゴムからなる中空糸膜を集束した中空糸膜束と、該中空糸膜束を格納し、前記中空糸膜内部に前記混合ガスを導入する導入口、前記中空糸膜内部のガスを導出する導出口、前記中空糸膜外部のガスを導出する冷媒ガス導出口を有するケースと、を備えた中空糸膜モジュールの前記導入口を、前記冷媒使用機器に接続された冷媒ガス回収装置に接続すると共に、前記冷媒ガス導出口を、前記冷媒使用機器に接続する工程と、
前記冷媒ガス回収装置が、前記冷媒使用機器から前記冷媒ガスと前記非凝縮ガスの原混合ガスを取り出し、該原混合ガスから前記冷媒ガスを除去して、一次処理混合ガスを排出する一次分離処理工程と、
前記冷媒ガス導出口を、真空ポンプにより、所定の負圧の圧力に維持する工程と、
前記中空糸膜モジュールの前記導入口に、前記一次処理混合ガスを送出すると共に、前記中空糸膜の内部と外部との間の差圧を、所定の圧力に維持して、前記一次処理混合ガスに含まれる前記非凝縮ガスを前記導出口へ通過させ、前記一次処理混合ガスに含まれる前記冷媒ガスを、前記中空糸膜を透過させて、前記冷媒ガス導出口へ排出させる工程と、
前記導出口から排出された前記非凝縮ガスを系外に排出し、前記冷媒ガス導出口から排出された前記冷媒ガスを前記冷媒使用機器に戻す工程と、を備えることを特徴とする冷媒ガスと非凝縮ガスの分離方法。
【請求項７】
冷媒使用機器から取り出した冷媒ガスと非凝縮ガスとの混合ガスを、前記冷媒ガスと前記非凝縮ガスに分離する、冷媒ガスと非凝縮ガスの分離方法であって、
シリコーンゴムからなる中空糸膜を集束した中空糸膜束と、該中空糸膜束を格納し、前記中空糸膜内部に前記混合ガスを導入する導入口、前記中空糸膜内部のガスを導出する導出口、前記中空糸膜外部のガスを導出する冷媒ガス導出口を有するケースと、を備えた中空糸膜モジュールの前記導入口及び前記冷媒ガス導出口を、冷媒ガス回収容器に接続する工程と、
前記冷媒ガス導出口を、真空ポンプにより、所定の負圧の圧力に維持する工程と、
前記中空糸膜モジュールの前記導入口に、前記冷媒回収容器に貯留された前記混合ガスを送出すると共に、前記中空糸膜の内部と外部との間の差圧を、所定の圧力に維持して、前記混合ガスに含まれる前記非凝縮ガスを前記導出口へ通過させ、前記混合ガスに含まれる前記冷媒ガスを、前記中空糸膜を透過させて、前記冷媒ガス導出口へ排出させる工程と、
前記導出口から排出された前記非凝縮ガスを系外に排出し、前記冷媒ガス導出口から排出された前記冷媒ガスを前記冷媒ガス回収容器に戻す工程と、を備えることを特徴とする冷媒ガスと非凝縮ガスの分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒ガスと非凝縮ガスの分離装置及びその方法に係り、特に、空調機器等の冷媒使用機器から取り出した冷媒ガスと非凝縮ガスとの混合ガスを、冷媒ガスと非凝縮ガスにほぼ完全に分離する冷媒ガスと非凝縮ガスの分離装置及びその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷凍機や空調機器等の冷媒使用機器には冷媒が使用されている。この冷媒として、従来からフロンが一般的に用いられてきた。フロンは環境負荷が高いため、フロンの交換や補充などの際には大気放出させないよう特別な取り扱いが必要とされている。
【０００３】
配管などの腐食、潤滑油の劣化、不純ガスとの接触による冷媒の分解、真空運転又は補修中における空気の侵入等の原因により、冷凍機、空調機器等の冷媒使用機器の系内の冷媒ガスに、空気等の非凝縮ガスが混入することがある。冷媒使用機器の冷媒ガスに非凝縮ガスが混入すると、コンプレッサ高圧側の圧力が上昇し、消費動力が増加する。ターボ冷凍機の場合では、冷媒ガスと非凝縮ガスの密度の違いによって異常振動が発生し、運転継続が不可能となる虞がある。
【０００４】
また、冷凍機、空調機器等の冷媒使用機器のメンテナンスや廃棄の際には、環境負荷が高いフロン等の冷媒をボンベ等の回収容器に予め回収してからメンテナンスや廃棄等の処理を行うが、これらの回収容器に空気等の非凝縮ガスが混入することもある。冷媒ガスは冷媒ガス回収装置で気体から液体に相変態（凝縮）され、回収容器内は、気体と液体の冷媒が気液平衡の状態になり、回収容器内の圧力は冷媒の飽和蒸気圧となるはずである。しかし、回収容器内に空気等の非凝縮ガスが混入した場合には、混入した非凝縮ガスは回収容器内で凝縮せずに圧縮ガスとして存在するので、冷媒の回収が進むにつれ、冷媒の液相の体積が増加して回収容器内の気相の体積が減少するに伴い、気相に存在する非凝縮ガスによって、回収容器内部圧力が上昇することになる。
【０００５】
そして、回収容器が断熱容器からなることから、回収容器内部圧力の上昇により気相が断熱圧縮され、回収容器内の非凝縮ガスの温度が上昇する。回収容器には、通常、６０℃程度で作動する可溶栓安全弁が取り付けられているため、回収容器が作動温度まで上昇して安全弁が作動し冷媒ガスを大気放出しないよう、非凝縮ガスの混入量が多い場合は、冷媒の回収量を回収容器の容量未満にとどめるなど、細心の注意を払っており、冷媒ガス回収作業の効率を下げる原因となっていた。
【０００６】
これらの問題は、密閉回路内に非凝縮ガスである空気が混入することにより生ずるので、密閉回路内への非凝縮ガスの混入を避けることが理想であるが、凝縮ガスの混入を完全に避けるのは困難である。そこで、上記問題を解決するため、冷凍機、空調機器等の密閉回路内に混入した非凝縮ガスを密閉回路の外に排出する図６のガスパージャ（抽気装置）が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
図６のガスパージャ１００は、蒸発器１１０、圧縮機１１２、凝縮器１１４から構成される冷凍サイクルを備えた圧縮式冷凍機におけるガスパージャであって、分離器１２０を備えている。
一般に冷媒ガスより軽く、凝縮しない非凝縮性ガスは、冷凍サイクルの過程で凝縮器１１４の上部に冷媒ガスと共に溜まる。この混合ガスを管路１１８から分離器１２０に導くと、混合ガスは、分離器１２０内において、凝縮器１１４で凝縮した冷媒液が流れるジャケット１２２により冷却され、混合ガス中の冷媒ガスが凝縮し、液化した冷媒液が液溜部１２４に貯留される。この凝縮により分離器１２０内の圧力が低下し、凝縮器１１４上部の混合ガスが管路１１８から分離器１２０に流入する。また、液溜部１２４の排出弁１２６は、液が所定量になると冷媒液を排出し、冷媒液は管路１２８から蒸発器１１０に送られる。
【０００８】
分離器１２０に流入する混合ガス中に非凝縮性ガスが混入していると、分離器１２０には次第に液化しない非凝縮性ガスが蓄積され、分離器１２０内の圧力が次第に上昇し、凝縮器１１４内の圧力との差圧も次第に小さくなる。
【０００９】
分離器１２０上部の管路１３２には電磁弁１３６が設けられ、分離器１２０内の圧力に基づき電磁弁１３６を開閉させる圧力スイッチ１４０、凝縮器１１４内圧力と分離器１２０内圧力の差圧に基き電磁弁１３６を開閉させる差圧スイッチ１４２を備えている。
圧力スイッチ１４０で検出される分離器１２０内の圧力が設定値以上で、かつ、差圧スイッチ１４２で検出される凝縮器１１４内と分離器１２０内との差圧が設定値以下になると電磁弁１３６を開にする。これにより管路１３２が開放され、分離器１２０内の混合ガス（主として非凝縮性ガス）が装置外へ放出される。
混合ガスを装置外へ放出することにより、分離器１２０内の圧力が低下し、凝縮器１１４との差圧も大きくなる。電磁弁１３６が閉止された後、凝縮器１１４から分離器１２０に流入する冷媒ガスの流量が増大して、以下、同様の抽気動作が繰り返し実行される。
そして、特許文献１では、分離器１２０から管路１３２を経て装置外へ放出される混合ガスに含まれる冷媒ガスの量を低減するため、圧力スイッチ１４０の設定値を凝縮圧力の中間値に設定するように構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−４８４３６号公報（段落０００２〜０００８、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記従来のガスパージャ１００は、混合ガスを冷却し、凝縮した冷媒液を分離器１２０外に排出する操作を繰り返すことにより、気相中の非凝縮ガスの濃度を高めて排出しているに過ぎないため、分離器１２０内には冷媒液が存在し、原理上、気相にはその分圧に応じた冷媒ガスが存在する。特許文献１のガスパージャ１００の運転方法では、圧力スイッチ１４０の設定値を凝縮圧力の中間値に設定することにより、分離器１２０から管路１３２を経て装置外へ放出される混合ガスに含まれる冷媒ガスの量を低減するように構成しているが、この運転方法によっても依然として、分離器１２０から冷媒ガスが排出されることを十分には防止できず、大気中に冷媒ガスと非凝縮ガスの混合ガスが排出されることとなる。冷媒ガスの大気放出量を減らすため、管路１３２の大気側に活性炭フィルタを配設することも可能であるが、管路１３２から排出されるガスが多い場合には、活性炭フィルタで除去しきれない冷媒ガスを大気放出してしまう虞があった。
【００１２】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、冷媒使用機器からパージされる冷媒ガスと非凝縮ガスとの混合ガスを、冷媒ガスと非凝縮ガスに分離し、パージガスからほぼ完全に冷媒ガスを除去すると同時に、非凝縮ガスをほぼ全く含まない冷媒ガスを冷媒使用機器に戻すことが可能な冷媒ガスと非凝縮ガスの分離装置及びその方法を提供することである。
本発明の他の目的は、冷媒使用機器から回収されて回収容器に貯留される冷媒ガスと非凝縮ガスの混合ガスを、冷媒ガスと非凝縮ガスに分離し、冷媒ガスをほぼ全く含まない非凝縮ガスを大気中に放出可能にすると同時に、非凝縮ガスをほぼ全く含まない冷媒ガスを回収容器に戻して、非凝縮ガスの混入に起因する回収容器内の温度上昇及び温度上昇による可溶栓の溶融を防止可能な冷媒ガスと非凝縮ガスの分離装置及びその方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題は、請求項１に係る冷媒ガスと非凝縮ガスの分離装置によれば、冷媒使用機器から取り出した冷媒ガスと非凝縮ガスとの混合ガスを、前記冷媒ガスと前記非凝縮ガスに分離する、冷媒ガスと非凝縮ガスの分離装置であって、シリコーンゴムからなる中空糸膜を集束した中空糸膜束と、該中空糸膜束を格納し、前記中空糸膜内部に前記混合ガスを導入する導入口、前記中空糸膜内部のガスを導出する導出口、前記中空糸膜外部のガスを導出する冷媒ガス導出口を有するケースと、を備えた中空糸膜モジュールと、該中空糸膜モジュールの前記中空糸膜内部と前記中空糸膜外部との差圧を所定の値に維持する差圧維持手段と、前記導出口から排出されたガスを、前記冷媒ガスと非凝縮ガスの分離装置外に排出する排出口と、を備え、前記導入口及び前記冷媒ガス導出口はそれぞれ、前記冷媒使用機器又は該冷媒使用機器から取り出した前記混合ガスを供給する混合ガス源に接続されることにより解決される。
【００１４】
このように構成しているため、冷媒使用機器から取り出した冷媒ガスと非凝縮ガスとの混合ガスを、冷媒ガスと非凝縮ガスにほぼ完全に分離することが可能となり、中空糸膜モジュールの導出口から排出されるガスは、冷媒ガスをほぼ全く含まない非凝縮ガスとなるため、大気中に環境への影響なく放出することが可能となる。また、中空糸膜モジュールの冷媒ガス導出口から導出されるガスは、非凝縮ガスをほぼ全く含まない冷媒ガスとなるため、冷媒使用機器又は混合ガスを供給する混合ガス源のいずれに戻しても、冷媒使用機器や混合ガス源の非凝縮ガス混入による不具合の原因になることがない。
【００１５】
また、前記混合ガスは、前記冷媒使用機器から取り出した前記冷媒ガスと前記非凝縮ガスとを含む原混合ガスに、前記冷媒ガスを除去する一次分離処理を施して得た一次処理混合ガスであって、前記混合ガス源は、前記一次分離処理を行う一次分離装置であるように構成してもよい。
このように構成することにより、一旦冷媒ガスを除去する一次分離処理を経てある程度冷媒ガス濃度が下げられた一次処理混合ガスを、本発明の冷媒ガスと非凝縮ガスの分離装置で分離するため、中空糸膜モジュールへの負担が少なくなり、効率よい分離が可能となる。
【００１６】
さらに、前記混合ガス源は、前記冷媒使用機器に設置されたガスパージャ、前記冷媒使用機器から前記冷媒ガスを回収する冷媒回収装置、又は前記冷媒使用機器から前記冷媒ガスを回収した冷媒回収容器であるように構成してもよい。
混合ガス源がガスパージャである場合には、ガスパージャにより一旦冷媒ガスが除去されある程度冷媒ガス濃度が下げられた混合ガスを、本発明の冷媒ガスと非凝縮ガスの分離装置で分離するため、中空糸膜モジュールへの負担が少なくなり、効率よい分離が可能となる。
また、混合ガス源が冷媒回収装置である場合には、本発明の冷媒ガスと非凝縮ガスの分離装置の接続ポートを冷媒回収装置に接続するだけでよいため、冷媒使用機器からの混合ガスを簡単に取り出すことが可能となる。
更に、混合ガス源が冷媒回収容器である場合には、冷媒回収時に冷媒回収容器内に混入した空気等の非凝縮ガスを除去可能となるため、混入した非凝縮ガスが回収容器内で圧縮されて回収容器内の圧力を上昇させ、回収容器内の温度を上昇させて可溶栓を溶融させるような不具合を防止可能となる。更に、冷媒回収容器への冷媒回収中に、回収容器内の温度が可溶栓作動温度より低い所定の温度まで上昇した段階で、本発明の冷媒ガスと非凝縮ガスの分離装置により混合ガスから非凝縮ガスを除去するようにすれば、一旦上昇した冷媒回収容器の圧力及び温度を下降させることができるため、再度同じ冷媒回収容器への冷媒回収を再開でき、各冷媒回収容器に回収可能な冷媒の量を増やすことができる。その結果、冷媒回収現場に持ち込む冷媒回収容器の数を減らすことができ、冷媒回収作業の効率向上、コスト低下を図ることが可能となる。
【００１７】
前記課題は、請求項４に係る冷媒ガスと非凝縮ガスの分離方法によれば、冷媒使用機器から取り出した冷媒ガスと非凝縮ガスとの混合ガスを、前記冷媒ガスと前記非凝縮ガスに分離する、冷媒ガスと非凝縮ガスの分離方法であって、シリコーンゴムからなる中空糸膜を集束した中空糸膜束と、該中空糸膜束を格納し、前記中空糸膜内部に前記混合ガスを導入する導入口、前記中空糸膜内部のガスを導出する導出口、前記中空糸膜外部のガスを導出する冷媒ガス導出口を有するケースと、を備えた中空糸膜モジュールの前記導入口及び前記冷媒ガス導出口をそれぞれ、前記冷媒使用機器又は該冷媒使用機器から取り出した前記混合ガスを供給する混合ガス源に接続する工程と、前記冷媒ガス導出口を、真空ポンプにより、所定の負圧の圧力に維持する工程と、前記中空糸膜モジュールの前記導入口に、前記混合ガスを送出すると共に、前記中空糸膜の内部と外部との間の差圧を、所定の圧力に維持して、前記混合ガスに含まれる前記非凝縮ガスを前記導出口へ通過させ、前記混合ガスに含まれる前記冷媒ガスを、前記中空糸膜を透過させて、前記冷媒ガス導出口へ排出させる工程と、前記導出口から排出された前記非凝縮ガスを系外に排出し、前記冷媒ガス導出口から排出された前記冷媒ガスを前記冷媒使用機器又は前記混合ガス源に戻す工程と、を備えることにより解決される。
【００１８】
このように構成しているため、冷媒使用機器から取り出した冷媒ガスと非凝縮ガスとの混合ガスを、冷媒ガスと非凝縮ガスにほぼ完全に分離することが可能となり、中空糸膜モジュールの導出口から排出されるガスは、冷媒ガスをほぼ全く含まない非凝縮ガスとなるため、大気中に環境への影響なく放出することが可能となる。また、中空糸膜モジュールの冷媒ガス導出口から導出されるガスは、非凝縮ガスをほぼ全く含まない冷媒ガスとなるため、冷媒使用機器又は混合ガス源のいずれに戻しても、冷媒使用機器や混合ガス源の非凝縮ガス混入による不具合の原因になることがない。
【００１９】
また、前記課題は、請求項５に係る冷媒ガスと非凝縮ガスの分離方法によれば、冷媒使用機器から取り出した冷媒ガスと非凝縮ガスとの混合ガスを、前記冷媒ガスと前記非凝縮ガスに分離する、冷媒ガスと非凝縮ガスの分離方法であって、シリコーンゴムからなる中空糸膜を集束した中空糸膜束と、該中空糸膜束を格納し、前記中空糸膜内部に前記混合ガスを導入する導入口、前記中空糸膜内部のガスを導出する導出口、前記中空糸膜外部のガスを導出する冷媒ガス導出口を有するケースと、を備えた中空糸膜モジュールの前記導入口を、前記冷媒使用機器に設置されたガスパージャに接続すると共に、前記冷媒ガス導出口を、前記冷媒使用機器に接続する工程と、前記ガスパージャが、前記冷媒使用機器から前記冷媒ガスと前記非凝縮ガスの原混合ガスを取り出し、該原混合ガスから前記冷媒ガスを除去して、一次処理混合ガスを排出する一次分離処理工程と、前記冷媒ガス導出口を、真空ポンプにより、所定の負圧の圧力に維持する工程と、前記中空糸膜モジュールの前記導入口に、前記一次処理混合ガスを送出すると共に、前記中空糸膜の内部と外部との間の差圧を、所定の圧力に維持して、前記一次処理混合ガスに含まれる前記非凝縮ガスを前記導出口へ通過させ、前記一次処理混合ガスに含まれる前記冷媒ガスを、前記中空糸膜を透過させて、前記冷媒ガス導出口へ排出させる工程と、前記導出口から排出された前記非凝縮ガスを系外に排出し、前記冷媒ガス導出口から排出された前記冷媒ガスを前記冷媒使用機器に戻す工程と、を備えることにより解決される。
【００２０】
このように構成しているため、冷媒使用機器から取り出した冷媒ガスと非凝縮ガスとの混合ガスを、冷媒ガスと非凝縮ガスにほぼ完全に分離することが可能となり、中空糸膜モジュールの導出口から排出されるガスは、冷媒ガスをほぼ全く含まない非凝縮ガスとなるため、大気中に環境への影響なく放出することが可能となる。また、中空糸膜モジュールの冷媒ガス導出口から導出されるガスは、非凝縮ガスをほぼ全く含まない冷媒ガスとなるため、冷媒使用機器に戻しても、非凝縮ガス混入時のような、コンプレッサ高圧側の圧力上昇による消費動力増加や、異常振動等の不具合を生じさせることがない。
また、ガスパージャにより一旦冷媒ガスが除去され、ある程度冷媒ガス濃度が下げられた混合ガスを本発明の冷媒ガスと非凝縮ガスの分離方法で分離するため、中空糸膜モジュールへの負担が少なくなり、効率よい分離が可能となる。
【００２１】
また、前記課題は、請求項６に係る冷媒ガスと非凝縮ガスの分離方法によれば、冷媒使用機器から取り出した冷媒ガスと非凝縮ガスとの混合ガスを、前記冷媒ガスと前記非凝縮ガスに分離する、冷媒ガスと非凝縮ガスの分離方法であって、シリコーンゴムからなる中空糸膜を集束した中空糸膜束と、該中空糸膜束を格納し、前記中空糸膜内部に前記混合ガスを導入する導入口、前記中空糸膜内部のガスを導出する導出口、前記中空糸膜外部のガスを導出する冷媒ガス導出口を有するケースと、を備えた中空糸膜モジュールの前記導入口を、前記冷媒使用機器に接続された冷媒ガス回収装置に接続すると共に、前記冷媒ガス導出口を、前記冷媒使用機器に接続する工程と、前記冷媒ガス回収装置が、前記冷媒使用機器から前記冷媒ガスと前記非凝縮ガスの原混合ガスを取り出し、該原混合ガスから前記冷媒ガスを除去して、一次処理混合ガスを排出する一次分離処理工程と、前記冷媒ガス導出口を、真空ポンプにより、所定の負圧の圧力に維持する工程と、前記中空糸膜モジュールの前記導入口に、前記一次処理混合ガスを送出すると共に、前記中空糸膜の内部と外部との間の差圧を、所定の圧力に維持して、前記一次処理混合ガスに含まれる前記非凝縮ガスを前記導出口へ通過させ、前記一次処理混合ガスに含まれる前記冷媒ガスを、前記中空糸膜を透過させて、前記冷媒ガス導出口へ排出させる工程と、前記導出口から排出された前記非凝縮ガスを系外に排出し、前記冷媒ガス導出口から排出された前記冷媒ガスを前記冷媒使用機器に戻す工程と、を備えることにより解決される。
【００２２】
このように構成しているため、冷媒使用機器から取り出した冷媒ガスと非凝縮ガスとの混合ガスを、冷媒ガスと非凝縮ガスにほぼ完全に分離することが可能となり、中空糸膜モジュールの導出口から排出されるガスは、冷媒ガスをほぼ全く含まない非凝縮ガスとなるため、大気中に環境への影響なく放出することが可能となる。また、中空糸膜モジュールの冷媒ガス導出口から導出されるガスは、非凝縮ガスをほぼ全く含まない冷媒ガスとなるため、冷媒使用機器に戻しても、非凝縮ガス混入時のような、コンプレッサ高圧側の圧力上昇による消費動力増加や、異常振動等の不具合を生じさせることがない。
【００２３】
また、前記課題は、請求項７に係る冷媒ガスと非凝縮ガスの分離方法によれば、冷媒使用機器から取り出した冷媒ガスと非凝縮ガスとの混合ガスを、前記冷媒ガスと前記非凝縮ガスに分離する、冷媒ガスと非凝縮ガスの分離方法であって、シリコーンゴムからなる中空糸膜を集束した中空糸膜束と、該中空糸膜束を格納し、前記中空糸膜内部に前記混合ガスを導入する導入口、前記中空糸膜内部のガスを導出する導出口、前記中空糸膜外部のガスを導出する冷媒ガス導出口を有するケースと、を備えた中空糸膜モジュールの前記導入口及び前記冷媒ガス導出口を、冷媒ガス回収容器に接続する工程と、前記冷媒ガス導出口を、真空ポンプにより、所定の負圧の圧力に維持する工程と、前記中空糸膜モジュールの前記導入口に、前記冷媒回収容器に貯留された前記混合ガスを送出すると共に、前記中空糸膜の内部と外部との間の差圧を、所定の圧力に維持して、前記混合ガスに含まれる前記非凝縮ガスを前記導出口へ通過させ、前記混合ガスに含まれる前記冷媒ガスを、前記中空糸膜を透過させて、前記冷媒ガス導出口へ排出させる工程と、前記導出口から排出された前記非凝縮ガスを系外に排出し、前記冷媒ガス導出口から排出された前記冷媒ガスを前記冷媒ガス回収容器に戻す工程と、を備えることにより解決される。
【００２４】
このように構成しているため、冷媒使用機器から取り出した冷媒ガスと非凝縮ガスとの混合ガスを、冷媒ガスと非凝縮ガスにほぼ完全に分離することが可能となり、中空糸膜モジュールの導出口から排出されるガスは、冷媒ガスをほぼ全く含まない非凝縮ガスとなるため、大気中に環境への影響なく放出することが可能となる。
また、冷媒回収容器内に混入した空気等の非凝縮ガスを除去可能となるため、混入した非凝縮ガスが回収容器内で圧縮されて回収容器内の圧力を上昇させ、回収容器内の温度を上昇させて可溶栓を溶融させるような不具合を防止可能となる。更に、冷媒回収容器への冷媒回収中に、回収容器内の温度が可溶栓溶融温度より低い所定の温度まで上昇した段階で、本発明の冷媒ガスと非凝縮ガスの分離方法により混合ガスから非凝縮ガスを除去するようにすれば、一旦上昇した冷媒回収容器の圧力及び温度を下降させることができるため、再度同じ冷媒回収容器への冷媒回収を再開でき、各冷媒回収容器に回収可能な冷媒の量を増やすことができる。その結果、冷媒回収現場に持ち込む冷媒回収容器の数を減らすことができ、冷媒回収作業の効率向上、コスト低下を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、冷媒使用機器から取り出した冷媒ガスと非凝縮ガスとの混合ガスを、冷媒ガスと非凝縮ガスにほぼ完全に分離することが可能となり、中空糸膜モジュールの導出口から排出されるガスは、冷媒ガスをほぼ全く含まない非凝縮ガスとなるため、大気中に環境への影響なく放出することが可能となる。また、中空糸膜モジュールの冷媒ガス導出口から導出されるガスは、非凝縮ガスをほぼ全く含まない冷媒ガスとなるため、冷媒使用機器又は混合ガスを供給する混合ガス源のいずれに戻しても、冷媒使用機器や混合ガス源の非凝縮ガス混入による不具合の原因になることがない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る冷媒ガスと非凝縮ガスの分離装置の構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る中空糸膜モジュールの一部切り欠き断面説明図である。
【図３】ガスパージャの概略説明図である。
【図４】本発明の第二の実施形態に係る冷媒ガスと非凝縮ガスの分離装置の構成図である。
【図５】本発明の第三の実施形態に係る冷媒ガスと非凝縮ガスの分離装置の構成図である。
【図６】従来のガスパージャの構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する部材，配置等は本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で各種改変することができることは勿論である。
【００２８】
（第一の実施形態）
本実施形態の冷媒ガスと非凝縮ガスの分離装置１（以下、ガス分離装置１という。）は、冷凍機、空調装置等の冷媒使用機器、これらの機器のガスパージャ、冷媒ガス回収装置、冷媒ガス回収容器等から取り出した冷媒ガスと非凝縮ガスとの混合ガスを、冷媒ガスと非凝縮ガスに分離する装置である。
冷媒とは、主に、低圧フロン、高圧フロン、低沸点フロンや、複数種のフロンが混合した混合フロンを含むＣＦＣ、ＨＣＦＣ、ＨＦＣ等のフロンをいうが、本実施形態のシリコーンゴム製中空糸膜モジュール１０により非凝縮ガスと分離可能なものであればこれに限定されない。また、非凝縮ガスとは、水蒸気や空気をいう。
冷媒使用機器とは、冷媒を使用する機器であって、冷凍空調機、チリングユニット、カーエアコン、マルチエアコン、パッケージエアコン、ルームエアコン、冷蔵庫、環境試験装置、低温発生装置、降雪機等を含む。
本実施形態のガス分離装置１を、図１に基づき説明する。図１は冷媒使用機器としてのターボ冷凍機２のガスパージャ３０に接続したガス分離装置１を示す説明図である。ガスパージャ３０は、特許請求の範囲の混合ガス源、一次分離装置に該当する。なお、図１ではガス分離装置１をターボ冷凍機２のガスパージャ３０に接続した例を示しているが、これに限定されず、その他の冷媒使用機器のガスパージャ、冷媒ガス回収装置、冷媒ガス回収容器に接続してもよい。また、ガスパージャ３０を介さず、冷媒使用機器に直接接続してもよい。
【００２９】
本実施形態におけるガス分離装置１は、図１に示すように、バッファタンク２１と、中空糸膜モジュール１０と、真空ポンプ２２と、活性炭フィルタ２５と、ガスディテクタ２６と、ガス分離装置１内の各ガスの通路となる管路２３ａ〜２３ｄと、混合ガス入力ポート２４ａと、冷媒ガス出力ポート２４ｂと、非凝縮ガス排出口２４ｃを主要構成要素としている。
【００３０】
バッファタンク２１は、内圧を計測可能な圧力計Ｐ１を備えた耐圧容器からなり、ガスパージャ３０からガス分離装置１に送られた冷媒ガスと非凝縮ガスの混合ガスを一時的に貯留する。バッファタンク２１の下流には、公知の電磁弁Ｖ１が設置され、バッファタンク２１内が所定圧力に到達次第電磁弁Ｖ１を開放して中空糸膜モジュール１０による混合ガス分離処理を開始可能に構成されている。
バッファタンク２１は、中空糸膜モジュール１０の導入口１２ａに必要な圧力を与えることができるよう、管路２３ａの混合ガス流量を確保する役割を果たす。
【００３１】
図２は、本実施形態で用いられる中空糸膜モジュール１０の構造を示す一部切り欠き断面説明図である。本実施形態の中空糸膜モジュール１０は、図２に示すように、ケース１２と、ケース１２に格納されるシリコーンゴム製のシリコーン中空糸膜束１１と、シリコーン中空糸膜束１１とケース１２とを封止固定するシール部１１ｂを備える。
ケース１２は、図２に示すように、ポリカーボネート等プラスチック製からなる略円筒体の中空容器である。ケース１２には、長手方向の両端にケース１２内にガスを流入、排出させる導入口１２ａ、導出口１２ｂが形成され、側壁にも開口である冷媒ガス導出口１２ｃが形成されている。
【００３２】
シリコーン中空糸膜束１１は、シリコーン中空糸膜１１ａが数千本束ねられて構成されている。シリコーン中空糸膜１１ａは、シリコーンゴムからなり、直径０．１〜０．５ｍｍ程度のチューブ状で、内部をガスが流通可能に形成されている。シリコーンゴム膜は、有機ガスを透過させる性質を有する。冷媒ガスは有機ガスであるため、シリコーン中空糸膜１１ａの内部に非凝縮ガスと冷媒ガスの混合ガスを通過させると冷媒ガスのみがシリコーン中空糸膜１１ａに溶け込み、シリコーン中空糸膜１１ａの外側（冷媒ガス導出口１２ｃ側）に透過するために冷媒ガスを分離できる。
シリコーン中空糸膜束１１の両端には、各シリコーン中空糸膜１１ａの外壁面間とケース１２の内壁面との隙間を封止固定するためのシール部１１ｂが形成されている。シール部１１ｂは、シリコーンゴムを各シリコーン中空糸膜１１ａの外壁面間とケース１２の内壁面との隙間に注入して固化することにより形成されており、各シリコーン中空糸膜１１ａを相互に束ねると共にケース１２の両端側でシリコーン中空糸膜束１１をケース１２に固定する役割を果たす。
【００３３】
中空糸膜モジュール１０の導入口１２ａからケース１２内に流入した混合ガスは、シール部１１ｂから各シリコーン中空糸膜１１ａの内側に流入する。そして、冷媒ガスのみがシリコーン中空糸膜１１ａを透過して、冷媒ガス導出口１２ｃから排出される。非凝縮ガスは各シリコーン中空糸膜１１ａをそのまま通過して導出口１２ｂから排出される。
本実施形態では、中空糸膜モジュール１０として、永柳工業株式会社製のテストモジュールＭ４０−ＢとＭ８０−Ａを、それぞれ１つずつ直列に連結したものを使用する。
【００３４】
中空糸膜モジュール１０の導入口１２ａの上流には、公知の圧力調整器Ｖ２と公知の内圧警報Ｐ２が順次設置され、中空糸膜モジュール１０の導出口１２ｂの下流には公知の背圧弁Ｖ３が設置され、中空糸膜モジュール１０の冷媒ガス導出口１２ｃの下流には公知の圧力計Ｐ３が設置されている。
圧力調整器とは、一次側圧力の変動や、供給流量の変化に対応して二次側圧力を一定に保つ機能を有する弁で、減圧弁とも呼ばれている。
背圧弁とは、一次側圧力が設定値以上になったとき、バルブを通してその圧力を逃して、一次側の圧力を一定にする弁であり、バネ式低圧バルブ、ニードル式等何れを用いてもよい。
中空糸膜モジュール１０の導入口１２ａの上流に設置されている圧力調整器Ｖ２は、上流圧力が中空糸膜モジュール１０の使用上限圧力以下となるよう調整するために使用される。中空糸膜モジュール１０の導出口１２ｂの下流に設置されている背圧弁Ｖ３は、中空糸膜モジュール１０の各シリコーン中空糸膜１１ａの内側と外側の間の差圧を所望の値に調整するために使用される。圧力調整器Ｖ２と背圧弁Ｖ３を用いることにより、常に中空糸膜モジュール１０の最大分離能力を発揮させることができる。
【００３５】
真空ポンプ２２は、公知の真空ポンプからなり、中空糸膜モジュール１０の冷媒ガス導出口１２ｃに連結されている。真空ポンプ２２は、各シリコーン中空糸膜１１ａの内外に圧力差をつけガス分離を機能させるために用いられる。また、中空糸膜モジュール１０と真空ポンプ２２の間には、中空糸膜モジュール１０の冷媒ガス導出口１２ｃ下流の圧力を測定するための圧力計Ｐ３が取り付けられている。
活性炭フィルタ２５は、不図示のフィルタケースに活性炭が格納された公知の活性炭フィルタからなり、中空糸膜モジュール１０通過後の管路２３ｄのガスに微量の冷媒ガスが残留した場合、この残留する冷媒ガスを吸着除去するために用いられる。なお、本実施形態では、活性炭フィルタを用いているが、冷媒ガスを除去できるフィルタであればよく、有機若しくは無機系のフィルタや触媒フィルタであってもよい。
ガスディテクタ２６は、一般的な冷媒配管施工時に使用される公知の冷媒リークディテクタであり、中空糸膜モジュール１０及び活性炭フィルタ２５により冷媒ガスが除去された管路２３ｄのガスに冷媒ガスが含まれていないかを検査するために用いられる。
ガスディテクタ２６は、不図示の制御回路により電磁弁Ｖ１と接続されている、ガスディテクタ２６が所定の設定値以上の冷媒ガスを検出した場合、警報を発すると同時に、不図示の制御回路により電磁弁Ｖ１を閉じる信号が発信され、電磁弁Ｖ１が閉じるように構成されている。
【００３６】
バッファタンク２１、中空糸膜モジュール１０、公知の真空ポンプ２２、活性炭フィルタ２５、ガスディテクタ２６は、図１に示すように、ガスが流通可能な管路２３ａ〜２３ｄにより連結されている。管路２３ａ〜２３ｄは、ステンレスや銅などの金属、若しくは樹脂からなる配管から構成されている。
最も上流側の管路２３ａの上流側端部には、混合ガス入力ポート２４ａが設けられ、ガスパージャ３０からの混合ガスを排出する管路３７に連結されている。中空糸膜モジュール１０から分岐した冷媒ガス導出口１２ｃの下流側の管路２３ｃの下流側端部には、冷媒ガス出力ポート２４ｂが設けられ、ターボ冷凍機２へ冷媒ガスを送入する管路３３に連結されている。中空糸膜モジュール１０から分岐した導出口１２ｂの下流側の管路２３ｄの下流側端部には、分離された非凝縮ガスを大気中に排出する非凝縮ガス排出口２４ｃが設けられている。
【００３７】
本実施形態のガス分離装置１は、図１に示すように、ターボ冷凍機２に連結して用いられる。
図１のターボ冷凍機２は、大規模ビル等の大型空調設備の熱源機として、また産業用の冷却に用いられる冷凍機である。ターボ冷凍機２は、不図示の遠心圧縮機、凝縮器、蒸発器を備え、冷媒が遠心圧縮機、凝縮器、蒸発器のサイクルを相変化しながら循環し、蒸発器で蒸発した冷媒ガスが、空調機から送られた冷水を、気化熱を奪うことにより冷やし、この冷やされた冷水が空調機に送られることで、室内を冷房する仕組みである。
ターボ冷凍機２の冷媒としては、種々のものが用いられるが、本実施形態では、常温で液体の低圧フロンを用いる。
【００３８】
ターボ冷凍機２の不図示の凝縮器の上部には、図１に示すように、ガスパージャ３０が連結されている。ガスパージャ３０は、抽気槽とも呼ばれ、ターボ冷凍機２の配管などの腐食や潤滑油の劣化若しくは不純ガスとの接触による冷媒の分解、又は、真空運転または補修中における空気の侵入などの原因により、系内に非凝縮ガスが発生した場合、自動的に系外に非凝縮ガスを排出する装置である。
ガスパージャ３０は、図３に示すように、中空の耐圧密閉容器からなる本体３１と、冷却用の冷媒液を流す冷却用のコイル３２を主要構成要素とする。
【００３９】
本体３１は、中空の耐圧密閉容器からなり、ターボ冷凍機２の不図示の凝縮器から送られた冷媒ガスと非凝縮ガスとの混合ガスを、液相と気相の二相の状態で貯留する。
本体３１には、不図示の凝縮器からの混合ガスを本体３１内に送り込む管路３５、コイル３２で冷却されて凝縮し、本体３１内に貯留した冷媒液をターボ冷凍機２の不図示の蒸発器に送出する管路３６、本体３１内に蓄積した非凝縮ガスを高濃度で含む混合ガスを系外に排出する管路３７が連結されている。管路３７には、本体３１内の混合ガスを系外に排出するためのリリーフ弁３４が設けられている。
【００４０】
コイル３２は、中空状のコイルであり、本体３１のターボ冷凍機２の不図示の凝縮器から液体の状態で送られた冷媒が内部を通る。コイル３２には、不図示の凝縮器とコイル３２の下端とをつなぎ、凝縮器からコイル３２に冷媒液を送るための管路３８と、コイル３２の上端と不図示の凝縮器とをつなぎ、コイル３２からターボ冷凍機２の蒸発器に蒸発した冷媒ガスを戻すための管路３９が連結され、管路３８、３９は、本体３１を貫通している。
【００４１】
ガスパージャ３０による非凝縮ガスのパージは、次のように行われる。ターボ冷凍機２の不図示の凝縮器から、管路３８を通してコイル３２に冷媒液が送られる、冷媒液は、コイル３２を冷却すると同時にコイル３２内で蒸発して冷媒ガスとなり、管路３９を通してターボ冷凍機２の蒸発器に戻される。
ターボ冷凍機２のパージが必要になると、ターボ冷凍機２の凝縮器の上部に溜まった冷媒ガスと非凝縮ガスの混合ガスが、管路３８を通してガスパージャ３０の本体３１に送られる。混合ガスは、コイル３２に接することにより冷却され、混合ガス中の冷媒ガスのみが液化し、凝縮しない非凝縮ガスと、冷媒液と平衡状態になった冷媒ガスとが、本体３１上部に溜まる。本体３１内の冷媒液の液面が所定高さより高くなると冷媒液を管路３６からターボ冷凍機２の蒸発器に戻し、更にターボ冷凍機２の凝縮器内の混合ガスを管路３８を通して本体３１に送りこみ混合ガスを液相と気相に分離させるサイクルを繰り返す。このサイクルを繰り返すうちに、気相中の非凝縮ガスの量が多くなると、本体３１内の圧力が上昇する。本体３１内の圧力が所定の圧力になると、リリーフ弁３４を開放し、管路３７から、本体３１上部に溜まった非凝縮ガスを多く含むパージガスを排出する。このパージガスは、非凝縮ガスを多く含むが、冷媒ガスもある比率で含む混合ガスである。このパージガスが特許請求の範囲の一次処理混合ガスに該当する。
【００４２】
次に、本実施形態のガス分離装置１の動作について説明する。
まず、本実施形態のガス分離装置１の混合ガス入力ポート２４ａにガスパージャ３０の管路３７を接続し、冷媒ガス出力ポート２４ｂに、ターボ冷凍機２の不図示の蒸発器に連結された管路３３を接続して、ターボ冷凍機２側とガス分離装置１側とを接続する。
次いで、ターボ冷凍機２及びガスパージャ３０の運転を開始する。これにより、ガスパージャ３０からは、本体３１内が所定圧力に達するたびに一次処理混合ガスとしてのパージガスが自動で排出されるようになる。ガスパージャ３０からパージガスが排出されると、管路３７、２３ａを通してバッファタンク２１に送られ、バッファタンク２１にパージガスを所定圧力となるまで蓄積する。
【００４３】
一方、真空ポンプ２２を作動し、各シリコーン中空糸膜１１ａの外側、即ち圧力計Ｐ３の値を−０．１ＭＰａ（ｇａｇｅ）の負圧の状態、即ち、使用した中空糸膜モジュール１０の使用圧力差圧上限値を２で割った値を負にした圧力に保つ。なお、各シリコーン中空糸膜１１ａの外側、即ち圧力計Ｐ３の値は、使用した中空糸膜モジュール１０の使用圧力差圧上限値未満の値を負にした圧力にするとよい。
バッファタンク２１内が所定圧力に到達すると、電磁弁Ｖ１を開放し、バッファタンク２１内のパージガスを中空糸膜モジュール１０に送りこんで、パージガス中の冷媒ガスと非凝縮ガスとの分離を開始する。このとき、圧力調整器Ｖ２と背圧弁Ｖ３により、各シリコーン中空糸膜１１ａ内側、即ち内圧警報Ｐ２の値を、０．１ＭＰａ（ｇａｇｅ）となるように調整する。
このように、各シリコーン中空糸膜１１ａの外側、即ち圧力計Ｐ３の値を−０．１ＭＰａ（ｇａｇｅ）、各シリコーン中空糸膜１１ａ内側、即ち内圧警報Ｐ２の値を、０．１ＭＰａ（ｇａｇｅ）に調整することにより、各シリコーン中空糸膜１１ａ内外の差圧は、０．２ＭＰａとなる。なお、本実施形態では、使用した中空糸膜モジュール１０の使用圧力差圧上限の圧力値が０．２ＭＰａであるため、各シリコーン中空糸膜１１ａ内外の差圧が０．２ＭＰａとなるように調整したが、これに限定されるものでなく、中空糸膜モジュール１０の使用圧力差圧上限に応じて、適宜変更可能である。
【００４４】
各シリコーン中空糸膜１１ａ内外の差圧をこのように保つことによって、導入口１２ａから各シリコーン中空糸膜１１ａ内側に流入したパージガス中の冷媒ガスはシリコーン中空糸膜１１ａに溶け込み、真空ポンプ２２による吸引力によりシリコーン中空糸膜１１ａの外側に透過して、冷媒ガス導出口１２ｃ側へと排出される。
冷媒ガス導出口１２ｃへ排出された冷媒ガスは、管路２３ｃ、冷媒ガス出力ポート２４ｂ、管路３３を経て、ターボ冷凍機２の不図示の蒸発器に送られる。
一方、パージガス中の非凝縮ガスはそのまま各シリコーン中空糸膜１１ａの内側を通って導出口１２ｂへ排出される。
中空糸膜モジュール１０を通過した非凝縮ガスは、非凝縮ガス中に微量に含まれる冷媒ガスを吸着させるため、活性炭フィルタ２５を通過した後、ほぼ完全に冷媒ガスが除去された状態で排出される。
【００４５】
活性炭フィルタ２５を通過した非凝縮ガスは、ガスディテクタ２６に送られ、冷媒ガスを含んでいないか確認される。ガスディテクタ２６が所定量以上の冷媒ガスを検知した場合、不図示の制御回路からの指令により電磁弁Ｖ１が閉じられ、バッファタンク２１から中空糸膜モジュール１０へのパージガスの供給が停止され、ガス分離装置１の処理を停止する。ガスディテクタ２６が所定量以上の冷媒ガスを検知しない場合は、ガスディテクタ２６を通過したガスが、非凝縮ガス排出口２４ｃから大気中に排出される。
【００４６】
次に、中空糸膜モジュール１０の冷媒ガス透過量について説明する。
中空糸膜モジュール１０の冷媒ガス透過量は次の式１により算出される。
Ｑ＝Ｐ・Δｐ・Ａ・ｔ／Ｌ  （式１）
ここで、Ｑはガス透過量（ｍＬ）を表しており、Ｐはガス透過係数（ｍＬ・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ）、Δｐは差圧（ｃｍＨｇ）、Ａは膜面積（ｃｍ２）、ｔは時間（ｓｅｃ）、Ｌは膜厚（ｃｍ）を表している。ガス透過係数Ｐはガスの種類によって定まる係数である。
【００４７】
この式１より、ガス透過量Ｑを増加させるには、中空糸膜モジュールの種類によらず、差圧Δｐを大きく取ることが最も効果的であることが分かる。しかしながらシリコーン中空糸膜１１ａ自体の使用圧力上限を超えることはできないので、差圧Δｐを最も効率のよい値に保持する機構が必要である。本実施形態で採用した中空糸膜モジュール１０は使用圧力差圧上限（Δｐｍａｘ）が０．２ＭＰａ、即ちシリコーン中空糸膜１１ａ外側が−０．１ＭＰａ（ｇａｇｅ）、内側が０．１ＭＰａ（ｇａｇｅ）であるので、本実施形態では、圧力調整器Ｖ２、背圧弁Ｖ３、真空ポンプ２２を用いて、差圧を０．２ＭＰａに調整するように構成している。
【００４８】
また、式１より、膜面積Ａを大きくすることで、冷媒ガスの透過量が増えることがわかるため、ガス分離装置１の混合ガス分離処理量を増やすために、中空糸膜モジュール１０を大型化、あるいは多段化してもよい。
【００４９】
（第二の実施形態）
上記実施形態のガス分離装置１は、図１に示すように、混合ガス入力ポート２４ａにターボ冷凍機２のガスパージャ３０の管路３７を連結して、ガスパージャ３０からのパージガス中の非凝縮ガスと冷媒ガスを分離するように構成したが、図４のように、混合ガス入力ポート２４ａにターボ冷凍機２に連結された冷媒ガス回収装置３からの管路４２を連結して、冷媒ガス回収装置３からのパージガス中の非凝縮ガスと冷媒ガスを分離するようにしてもよい。冷媒ガス回収装置３は、混合ガス源、一次分離装置に該当する。
図４の例は、冷媒ガス回収装置３を用いて積極的に非凝縮ガスのパージを行う場合に行われるガスの分離であって、例えば、ターボ冷凍機２に、ガスパージャ３０の処理能力を上回る非凝縮ガスが発生した場合や、ターボ冷凍機２の定期的なメンテナンスの場合等に、行われる。
【００５０】
図４の構成は、ガス分離装置１と、ターボ冷凍機２と、冷媒ガス回収装置３と、を備えている。ガス分離装置１とターボ冷凍機２の構成は、図１と同様であるため、説明を省略する。
冷媒ガス回収装置３は、ターボ冷凍機の冷媒回収専用の装置であって、ターボ冷凍機２の不図示の凝縮器から送られた原混合ガスから、冷媒ガスを除去したガスを一次処理混合ガスとしてのパージガスとして送出する装置である。
ターボ冷凍機２の不図示の凝縮器の気相からは、管路４０を通って冷媒ガス回収装置３に冷媒ガスと非凝縮ガスの原混合ガスが送られる。また、冷媒ガス回収装置３で液化された冷媒液は、管路４１を通ってターボ冷凍機２の不図示の蒸発器の液相に戻される。
【００５１】
冷媒ガス回収装置３には、冷媒液と分離されたパージガスを送出するための管路４２が連結され、この管路４２は、ガス分離装置１の混合ガス入力ポート２４ａに連結されている。
ターボ冷凍機２の不図示の蒸発器には、ガス分離装置１で非凝縮ガスが除去された冷媒ガスを蒸発器に送り込むための管路４３が連結され、この管路４３は、ガス分離装置１の冷媒ガス出力ポート２４ｂに連結されている。
【００５２】
このような図４の構成によるガス分離装置１の動作について説明する。
まず、ターボ冷凍機２と冷媒ガス回収装置３とを、図４のように管路４０、４１で連結する。本実施形態のガス分離装置１の混合ガス入力ポート２４ａに冷媒ガス回収装置３の管路４２を接続し、冷媒ガス出力ポート２４ｂに、ターボ冷凍機２の不図示の蒸発器に連結された管路４３を接続して、ターボ冷凍機２側とガス分離装置１側とを接続する。
次いで、ターボ冷凍機２及び冷媒ガス回収装置３の運転を開始する。これにより、冷媒ガス回収装置３からは、パージガスが自動で排出されるようになる。冷媒ガス回収装置３からパージガスが排出されると、管路４２、２３ａを通してバッファタンク２１に送られ、バッファタンク２１にパージガスを所定圧力となるまで貯留する。
【００５３】
その後、図１の場合と同様の処理を行い、ガス分離装置１でパージガスを非凝縮ガスと冷媒ガスとに分離する。
分離された非凝縮ガスは、ガスディテクタ２６を通過して、非凝縮ガス排出口２４ｃから大気中に排出される。
分離された冷媒ガスは、管路２３ｃ、冷媒ガス出力ポート２４ｂ、管路４３を経て、ターボ冷凍機２の不図示の蒸発器に送られる。
【００５４】
（第三の実施形態）
また、ガス分離装置１は、図５のように、冷媒ガスと非凝縮ガスの混合ガス、冷媒液を含む混合ガス源としての回収容器４に連結し、回収容器４内の非凝縮ガスを除去するために用いてもよい。
図５の例は、冷媒ガス使用機器の使用済み冷媒ガスが、冷媒ガス回収装置３等の回収装置を用いて回収された回収容器４に対して行われる。冷媒ガスがＲ１２、Ｒ１３４ａ、Ｒ２２、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４１０Ａ等の高圧フロン等であって、冷媒ガスを回収したときに回収容器４内の圧力が高圧になる場合に、有効に用いられる。
【００５５】
図５の構成は、ガス分離装置１と、回収容器４とを備えている。ガス分離装置１の構成は、図１と同様であるため、説明を省略する。
回収容器４は、公知の冷媒ガス用の回収容器であって、高圧フロン用のボンベからなる。回収容器４は、可溶栓からなる不図示の安全弁を備えており、この安全弁は、６０℃になると可溶栓が溶融して、気密状態を破るように構成されている。回収容器４には、冷媒ガス使用機器から回収された高圧フロンガス、非凝縮ガス、高圧フロン液が貯留される。
回収容器４には、回収容器４内の気相の混合ガスを送出するための管路４４が連結されている。この管路４４の先端は、ガス取り出し口に位置する。管路４４は、ガス分離装置１の混合ガス入力ポート２４ａに連結されている。
また、回収容器４には、ガス分離装置１で非凝縮ガスが除去された冷媒ガスを回収容器４に戻すための管路４５が連結されている。この管路４５の先端は、回収容器４内の液取り出し口に位置している。管路４５は、ガス分離装置１の冷媒ガス出力ポート２４ｂに連結されている。
【００５６】
このような図５の構成によるガス分離装置１の動作について説明する。
まず、不図示の回収装置により、回収容器４に冷媒ガス使用機器内の冷媒ガスを回収する作業を行う。この作業中、回収系統に空気等の非凝縮ガスが混入すると、回収装置により混入した非凝縮ガスも回収され、回収容器４内に圧入される。冷媒ガスは回収装置で液化され、回収容器４内の気相には、飽和蒸気圧分の冷媒ガスと、非凝縮ガスが存在することになる。非凝縮ガスは凝縮せず、回収容器４内で圧縮ガスとして存在するため、冷媒液の量が増えて気相の体積が少なくなるにつれて、回収容器４内の圧力が上昇し、それに伴い、回収容器４内の温度も上昇する。可溶栓は６０℃で溶融するため、可溶栓が溶融する可能性を排除するため、溶融温度より少し低い５５℃程度の温度に達した段階で、回収容器４への冷媒ガスの回収を停止する。回収容器４と、不図示の回収装置及び冷媒ガス使用機器との連結を解除する。
【００５７】
次いで、ガス分離装置１の混合ガス入力ポート２４ａに回収容器４の管路４４を接続し、冷媒ガス出力ポート２４ｂに、回収容器４の管路４５を接続して、回収容器４側とガス分離装置１側とを接続する。
次いで、回収容器４とバッファタンク２１との間のバルブを開く。これにより、回収容器４の気相の混合ガスが、管路４４、２３ａを通してバッファタンク２１に送られ、バッファタンク２１に混合ガスを所定圧力となるまで蓄積する。
【００５８】
その後、図１の場合と同様の処理を行い、ガス分離装置１で混合ガスを非凝縮ガスと冷媒ガスとに分離する。
分離された非凝縮ガスは、ガスディテクタ２６を通過して、非凝縮ガス排出口２４ｃから大気中に排出される。
分離された冷媒ガスは、管路２３ｃ、冷媒ガス出力ポート２４ｂ、管路４５を経て、回収容器４の下部の液相内に放出される。
混合ガスからの非凝縮ガスの除去処理が進むに従い、回収容器４内の圧力は低下するが、回収容器４内の圧力が、回収容器４内に存在する冷媒のその時点での温度における飽和蒸気圧力になった時点で、回収容器４内の非凝縮ガスがほぼすべて除去されたものとして、電磁弁Ｖ１を閉じ、処理を終了する。
その後、回収容器４を再度回収装置及び冷媒使用機器に接続し、この回収容器４への冷媒の回収作業を再開する。
複数の回収容器４について順次交互に冷媒の回収作業とガス分離装置１による非凝縮ガスの除去作業を繰り返し、冷媒使用機器からの冷媒の回収を完了する。
【００５９】
（具体的実施例１）
図１の構成によるガス分離装置１を用いて混合ガスを冷媒ガスと非凝縮ガスとに分離した具体的実施例について説明する。
本例では、中空糸膜モジュール１０として、永柳工業株式会社製  ＮＡＧＡＳＥＰ  テストモジュール  Ｍ８０−Ａ及びＭ４０−Ｂを直列接続したものを用いた。
バッファタンク２１に貯留される混合ガスの組成を、空気５５ｖｏｌ％、Ｒ１１フロンガス４５ｖｏｌ％、管路２３ｂにおける混合ガス流量を、０．５ｍＬ／ｍｉｎとして、図１の構成によるガス分離装置１により、混合ガスを冷媒ガスと非凝縮ガスとに分離する処理を行った。
【００６０】
このとき、ガスディテクタ２６におけるガス中の冷媒ガス濃度をガスクロマトグラフィで測定したところ、２．４ｖｏｌ％であった。
以上より、中空糸膜モジュール１０の導入口１２ａへの冷媒ガスの流入流量は、混合ガス流量の４５ｖｏｌ％であることから、
０．５ｍＬ／ｍｉｎ×４５／１００＝０．２２５ｍＬ／ｍｉｎ
と算出される。
また、中空糸膜モジュール１０の導出口１２ｂからの冷媒ガスの流出流量は、
０．５ｍＬ／ｍｉｎ×｛１−（４５−２．５）／１００｝×２．４／１００＝０．００６８９ｍＬ／ｍｉｎ
と算出される。
従って、中空糸膜モジュール１０の導入口１２ａから導出口１２ｂに流れる間に、混合ガスから冷媒ガスが除去された比率、即ち冷媒ガス除去効率は、
（１−０．００６８９／０．２２５）×１００＝９６．９％
と算出される。
以上より、図１の構成のガス分離装置１によれば、４５ｖｏｌ％の冷媒ガスを含む混合ガスから、約９７％の冷媒ガスを除去できることが分かった。
【符号の説明】
【００６１】
Ｐ１、Ｐ３  圧力計
Ｐ２  内圧警報
Ｖ１  電磁弁
Ｖ２  圧力調整器
Ｖ３  背圧弁
Ｓ  ソレノイド
１  ガス分離装置
２  ターボ冷凍機
３  冷媒ガス回収装置
４  回収容器
１０  中空糸膜モジュール
１１  シリコーン中空糸膜束
１１ａシリコーン中空糸膜
１１ｂ  シール部
１２  ケース
１２ａ  導入口
１２ｂ  導出口
１２ｃ  冷媒ガス導出口
２１  バッファタンク
２２  真空ポンプ
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、３３、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５  管路
２４ａ  混合ガス入力ポート
２４ｂ  冷媒ガス出力ポート
２４ｃ  非凝縮ガス排出口
２５  活性炭フィルタ
２６  ガスディテクタ
３０  ガスパージャ
３１  本体
３２  コイル
３４  リリーフ弁
１００  ガスパージャ
１１０  蒸発器
１１２  圧縮機
１１４  凝縮器
１１８、１２８、１３２  管路
１２０  分離器
１２２  ジャケット
１２４  液溜部
１２６  排出弁
１３６  電磁弁
１４０  圧力スイッチ
１４２  差圧スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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