(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却回路中の冷媒を分流してその一部を導入し、冷媒は凍結しないが水分が氷結する温度に保持し冷却して冷媒中の水分を除去した後に冷媒回路へ環流する冷却装置を有し、
前記冷却装置は、熱電対と、
前記熱電対に接合した放熱板と、
を有することを特徴とする冷媒回路内水分除去装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水分除去装置において、
更に前記冷却装置は、冷媒の入口と出口にそれぞれ冷媒の流量制御弁が設けられていることを特徴とする冷媒回路内水分除去装置。
【請求項３】
請求項２に記載の水分除去装置において、
更に前記冷却装置は、前記放熱板の温度を測定する温度センサとを有し、前記放熱板の温度を冷媒は凍結しないが水分が氷結する温度に保持することを特徴とする冷媒回路内水分除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷媒回路内水分除去装置、特に冷凍機、空調機等の冷媒回路内部に含まれた水分を除去する水分除去装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷凍機、空調機等には、冷媒回路が設けられ、この冷媒回路中を流れる冷媒によって冷凍又は冷却がなされる。通常、冷媒回路を循環する冷媒は、０〜１００℃の温度範囲でガス状を呈する。ここで、冷媒中に、水分が混入している場合には、冷凍能力又は冷却能力が低下してしまう。冷媒回路中の冷媒に水分が混入する原因としては、例えば冷凍庫を−４０℃〜−５０℃で運転する際に冷媒配管の真空状態時に空気が冷媒配管中に混入する場合、冷媒配管工事中の雨による水分混入等が挙げられる。
【０００３】
従来は、冷凍機等の運転を停止させて、冷媒を冷媒回路より抜き取り回収し、冷媒回路を乾燥させた後新規の冷媒を注入して、冷凍機等の運転を再開していた。一方、回収した冷媒は、水分を除去して再利用していた。
【０００４】
しかし、上記の方法では、冷媒回収及び水分除去作業が煩雑であり、かつ冷凍機等の運転を停止させなければならないという問題があった。
【０００５】
そこで、近年では、冷凍機等の運転を停止させることなく、また冷媒の抜き取り作業の不要な水分除去装置が用いられるようになってきている。
【０００６】
図４、５には、近年使用されている水分除去装置が示されている。
【０００７】
図５に示されるように、従来の水分除去装置は、ドライコア本体１内部に水分を吸収する乾燥剤、例えばシリカゲル３が充填されている。このシリカゲル３は、通常金網２によって包装されてドライコア本体１に充填されている。また、ドライコア本体１は、耐圧性を考慮して通常鉄で形成されており、ドライコア本体１の両端には、冷凍機、空調機等の冷媒回路の冷媒配管と直接接続するためのネジ込み部４Ａ，４Ｂが形成されている。
【０００８】
上記水分除去装置（以下「装置」という）により冷媒中の水分を除去する場合、上記装置は、冷媒配管にネジ込み部４Ａ，４Ｂを介して直結される。これにより、冷媒は、ドライコア本体１に流入し、充填されたシリカゲル３内を通過して、冷媒回路に戻る（図４の白抜き矢印）。このようにして、冷凍機等内の冷媒は、冷凍機等に上記装置が連結されている間、冷媒回路と上記装置とを循環する。
【０００９】
上述したように冷媒中の水分除去中において、シリカゲル３が水分を飽和状態まで吸収すると、冷媒が流れにくくなり、ネジ込み部４Ａとネジ込み部４Ｂとの間に流路抵抗による温度差が生じる。従って、このネジ込み部４Ａとネジ込み部４Ｂとの温度差が所定値になった時に、充填したシリカゲル３の水分吸収能力が限界に達したと判定して、装置を交換したり、又は取り外ししたりしていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記装置では、シリカゲルにより吸収された水分量の経時変化を目視で把握することが困難であり、また上記装置は、使い捨てタイプであるため、経済性に問題が生じる。また、冷媒回路中の冷媒から完全に水分が除去されたか否かの判定が困難であった。更に、上記装置を取り付け、取り外しする際に、開放系のネジ込み部４Ａ，４Ｂより大気が混入するため、大気中の水分もシリカゲルに吸収されてしまう。このため、シリカゲルの利用効率が低下すると共に、上記装置において吸収された水分量を正確に把握することが困難であった。
【００１１】
特に近年、フロンガス規制に伴い、新規格のフロンガスが冷媒として使用されているが、この新規格のフロンガスは、従来のフロンガスに比べ水分を吸収し易いため、水分除去装置の使用頻度も増大している。この装置の取り付け／取り外しの際に、その都度冷媒回路は開放されてしまい、不足した冷媒を充填する必要があり、作業が煩雑であると共に経済性が悪かった。
【００１２】
本発明は上記従来の課題に鑑みたものであり、その目的は、冷凍機等の運転を停止させることなく、かつ冷媒からの水分除去量の観測が容易な冷媒回路内水分除去装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
以上のような課題を解決するために、本発明に係る冷媒回路内水分除去装置は、以下の特徴を有する。
【００１４】
（１）冷媒回路中の冷媒を分流してその一部を導入し、冷媒は凍結しないが水分が氷結する温度に保持し冷却して冷媒中の水分を除去した後に冷媒回路へ還流する冷却装置を有する。
【００１５】
冷媒回路中の冷媒を分流して、冷媒中の水分を除去するので、冷凍機等の運転中に水分除去作業を行える。更に、冷媒を氷点以下に冷却して冷媒中の水分を氷結させるので、氷結した氷の量の経時変化を目視で把握することができる。このため、冷媒から完全に水分が除去されたか否かの判定が容易となる。また、水分除去作業の後、冷却装置の氷を解凍すれば、再度同じ水分除去装置によって水分除去作業を行うことができ、経済性に優れる。
【００１６】
（２）上記（１）に記載の水分除去装置において、前記冷却装置は、熱電対と、前記熱電対に接合した放熱板と、を有する。
【００１７】
前記熱電対は、ペルチェ効果を利用したものであって、熱電対に電流を流すことによって冷却能力を発揮するものである。ペルチェ効果とは、異金属を接合してなる熱電対に電流を流すことによって、両接点間に温度差が生じることをいう。更に、この熱電対に放熱板を接合して冷却表面積を拡大させることによって、水分除去装置の水分氷結効率が増大する。
【００１８】
（３）上記（１）又は（２）に記載の水分除去装置において、更に前記冷却装置は、冷媒の入口と出口にそれぞれ冷媒の流量制御弁が設けられている。
【００１９】
従って、水分除去装置の立ち上げ時には、出口の流量制御弁を全閉し入口の流量制御弁を全開にして、水分除去装置内に一定量の冷媒を導入し、その後入口の流量制御弁を全閉にし、装置内を氷点以下に冷却すれば、装置内の冷媒中の水分を確実に氷結させることができる。更に、装置内の温度を氷点以下に保つように、入口及び出口の流量制御弁を調整して微量の冷媒を導入及び流出させることによって、冷媒を循環させながら徐々に冷媒中の水分を氷結させて除去することができる。
【００２０】
（４）上記（２）に記載の水分除去装置において、更に前記冷却装置は、前記放熱板の温度を測定する温度センサを有し、前記温度センサの出力に応じて、前記流量制御弁の開閉調整を制御し、前記放熱板の温度を冷媒は凍結しないが水分は氷結する温度に保持する。
【００２１】
従って、自動的に放熱板の温度を、常時冷媒は凍結しないが水分は氷結する温度に保持することができるので、作業者の手を煩わすことなく、確実に水分を氷結させることができる。更に氷結させた氷を溶かすおそれもないので、水分除去装置から冷媒回路に水分を流出させるおそれもなく、効率よく水分を除去できる。また、一定時間毎に水分除去装置内の氷の量を観測すれば、冷媒中の水分の減少を把握することができ、更に冷媒から完全に水分が除去されたか否かの見極めが容易となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施の形態を説明する。
【００２３】
実施形態１．
図１は、本発明に係る冷媒回路内水分除去装置の第１実施形態の構成を示す断面図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態の冷媒回路内水分除去装置（以下「水分除去装置」と略す）は、圧力容器５Ａの中に、上述したペルチェ効果を利用した熱電対９と、熱電対９に接合され冷却表面積を拡大させるための放熱板１０が収納されている。圧力容器５Ａの外周には、保温のための断熱材６が巻装されている。圧力容器５Ａの一端の開口には、蓋５Ｂがボルト１４によって嵌合されている。蓋５Ｂには、周囲と絶縁された一対の端子８が設けられ、端子８は、熱電対９と電源用電線７とを接続する。
【００２５】
また、圧力容器５Ａには、冷媒回路中の冷媒を分流し、圧力容器５Ａ内に冷媒を導入するための冷媒導入口と、冷媒回路へ冷媒を戻すための冷媒流出口とが設けられている。そして、冷媒導入口及び冷媒流出口には、それぞれ流量制御弁である手動の二方弁１１Ａ，１１Ｂが設けられている。二方弁１１Ａ，１１Ｂには、それぞれ耐圧ホース１２の一端が連結されており、両耐圧ホース１２の他端には、それぞれ冷媒回路に接続するためのフレアナット１３が装着されている。
【００２６】
また、圧力容器５Ａには、水分除去装置内の放熱板１０の温度を測定するための温度計１５が取り付けられている。更に、蓋５Ｂには、水分除去装置を冷媒回路に取り付ける際、又は水分除去装置の開放点検の際に、水分除去装置内の空気を排出するためのチェックジョイント１６が設けられている。
【００２７】
通常、本実施形態の水分除去装置は、冷媒回路内の全冷媒量の５％未満の容量であることが好ましく、１％前後の容量であることがより好ましい。本実施形態の水分除去装置では、冷凍機等の運転中に冷媒回路中の冷媒を分流し、水分を除去した後に冷媒回路へ還流するものであるため、例えば５％の容量を越えると、冷凍機の冷凍能力又は冷却能力が低下してしまう可能性があるからである。
【００２８】
次に、本実施形態の水分除去装置の動作について説明する。
【００２９】
冷媒から水分を除去する場合、冷凍機等を運転したまま、冷媒回路に設けられている２個所のサービスポット又はチェックジョイントにフレアナット１３を介して耐圧ホース１２を装着する。これによって、水分除去装置は、冷媒回路に並列に接続され、冷媒回路中の冷媒を分流してその一部の冷媒を水分除去装置に導入することができる状態になる。
【００３０】
二方弁１１Ａ，１１Ｂを全閉した後、チェックジョイント１６に真空ポンプのホースを繋ぎ、水分除去装置の内部の大部分の空気を抜く。その後、二方弁１１Ａを全開して、冷媒回路より分流した一部の冷媒を水分除去装置内に導入する。これと同時に、熱電対９に通電して圧力容器５Ａ内部の温度を低下させる。この時、水分除去装置に導入される冷媒の温度は、通常約２０〜４０℃である。そして、冷媒が水分除去装置内に一定量導入された時点で、二方弁１１Ａを全閉にする。更に、温度計１５により放熱板１０の温度が−５℃以下になった時点で、二方弁１１Ａ，１１Ｂを調整しながら放熱板１０の温度を−５℃以下に保持しつつ、微量の冷媒を導入及び流出させ、このままの状態で数日間放置しておく。これによって、冷媒を循環させながら徐々に冷媒中の水分を氷結させて除去することができる。
【００３１】
作業者は、数日後に放熱板１０の氷の量を観測する。すなわち、作業者は、水分除去装置の二方弁１１Ａ，１１Ｂを全閉し、蓋５Ｂを開けて熱電対９及び放熱板１０を取り出して、氷結した水分量を目視で把握する。そして、その後放熱板１０等に付着した氷を取り除き、再度圧力容器５Ａ内に収納して、上述と同様に放熱板１０の温度を−５℃以下に調整する。上述のように、放熱板１０等の氷付着量の観測を何回か繰り返すことによって、所定時間毎の冷媒中の水分の減少を把握することができ、更に冷媒から完全に水分が除去されたか否かの見極めが容易となる。最終的に、放熱板１０に氷が付着しなくなった時点で、二方弁１１Ａ，１１Ｂを閉じ、熱電対９への通電を止め、水分除去作業を終了させ、フレアナット１３を冷媒回路から取り外す。
【００３２】
以上、本実施形態の水分除去装置によれば、冷凍機等の運転を止める必要がなく、水分除去作業をいつでも行うことができる。更に、氷結した氷の量の経時変化を目視で把握することができるので、冷媒回路中の冷媒から完全に水分除去し終わったか否かの判定が容易となる。また、水分除去作業の後、放熱板１０等の氷を除去すれば、半永久的に水分除去装置を再利用することができ、経済性に優れる。また、放熱板１０等の氷付着量の観測を行う際には、両二方弁１１Ａ，１１Ｂを閉じるので、従来のように冷媒回路から冷媒が放出されるおそれもない。尚、本実施形態では、放熱板の温度を−５℃以下に調整したがこの温度に限るものではなく、冷媒は凍結しないが水分は氷結する温度に保持すれば十分である。
【００３３】
実施形態２．
図２は、本発明に係る冷媒回路内水分除去装置の第２実施形態の構成を示す断面図である。また、図３は、第２実施形態の冷媒回路内水分除去装置の二方電磁弁の調整動作のフローチャートである。尚、上述した冷媒回路内水分除去装置と同様の構成要件には、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００３４】
上記第１実施形態では、図１に示すように、放熱板１０の温度を温度計１５で監視しながら、作業者が手動で二方弁１１Ａ，１１Ｂを用いて、冷媒の流入・流出量を制御したが、本実施形態は、図２に示すように、放熱板１０の温度を温度センサ１７で検出し、この温度センサ１７の出力に応じて、自動的に二方電磁弁１８Ａ，１８Ｂで冷媒の流入・流出量を制御して、放熱板１０の温度を冷媒は凍結しないが水分は氷結する温度、例えば−５℃以下に保持することとした。ここで、二方電磁弁１８Ａ，１８Ｂは、電動パルスモータによって作動する二方弁である。
【００３５】
また、本実施形態の水分除去装置には、図示しない演算装置を兼ねたＣＰＵが取り付けられ、温度センサ１７の出力を基に二方電磁弁１８Ａ，１８Ｂの開閉を調整している。
【００３６】
次に、本実施形態の水分除去装置の動作について、図２及び図３を用いて説明する。
【００３７】
冷媒回路中の冷媒から水分を除去する場合、冷凍機等を運転したまま、冷媒回路に取り付けられている２個所のサービスポットにフレアナット１３を介して耐圧ホース１２を装着する。これによって、水分除去装置に一部の冷媒を導入することができる状態になる。次に、熱電対９に通電して圧力容器５Ａ内部の温度を低下させる（Ｓ２０）。これと同時に、冷媒流入及び流出口の二方電磁弁１８Ａ，１８Ｂを全閉する（Ｓ２１）。ここで、図３において二方電磁弁１８ＡをＶ１  、二方電磁弁１８ＢをＶ２  と表す。
【００３８】
次に、温度センサ１７により検出した放熱板１０の温度が−５℃以下になったかどうか、ＣＰＵ（図示せず）において判定し（Ｓ２２）、−５℃以下になった場合には、二方電磁弁１８Ｂを１ステップ開け（Ｓ３０）、冷媒を流出させながらタイマーで１０分間カウントし（Ｓ２６）、再度温度センサ１７の検出温度が−５℃以下になっているかどうか、判定する（Ｓ２２）。ここで、−５℃以下に保たれている場合には、二方電磁弁１８Ａを１ステップ開け（Ｓ３１）、冷媒を導入しながら上記同様にタイマーで１０分間カウントしてから（Ｓ２６）、再度温度センサ１７の検出温度を判定する（Ｓ２２）。ここでも、−５℃以下に保たれている場合には、熱電対９への通電をＯＦＦし（Ｓ２５）、上記同様タイマーで１０分間カウントしてから（Ｓ２６）、再度温度センサ１７の検出温度を確認する（Ｓ２２）。
【００３９】
ここで、仮に検出温度が−５℃を越えている場合には、まず二方電磁弁１８Ａを１ステップ閉じ（Ｓ２９）、冷媒の導入を停止させ上記同様タイマーで１０分間カウントしてから（Ｓ２６）、再度温度センサ１７の検出温度を確認する（Ｓ２２）。ここで、まだ検出温度が−５℃を越えている場合には、二方電磁弁１８Ｂを１ステップ閉じ（Ｓ２８）、冷媒の流出をストップさせてからタイマーで１０分間カウントし（Ｓ２６）、再度温度センサ１７の検出温度を判定する（Ｓ２２）。ここで、検出温度が−５℃以下であれば、二方電磁弁１８Ｂを１ステップ開け（Ｓ３０）、冷媒を装置内に導入する。
【００４０】
以上の動作を繰り返し、放熱板１０の温度を−５℃以下に保持し、冷媒中の水分を除去する。
【００４１】
本実施形態の水分除去装置によれば、放熱板の温度を温度計で監視しながら手動で二方弁を操作することなく、自動的に常時放熱板を−５℃以下に保つことができるので、作業者の手を煩わすことなく、確実に冷媒中の水分を氷結させることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る冷媒回路内水分除去装置によれば、冷媒回路中の冷媒を分流して、冷媒中の水分を除去するので、冷凍機等の運転中に水分除去作業を行うことができる。また、冷媒を氷点以下に冷却して冷媒中の水分を氷結させるので、氷結した氷の量の経時変化を目視で把握することができる。このため、冷媒回路中の冷媒から完全に水分除去し終わったか否かの判定が容易となる。また、水分除去作業の後、冷却装置の氷を解凍すれば、半永久的に水分除去装置を再利用することができる。従って、経済性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る冷媒回路内水分除去装置の第１実施形態の構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係る冷媒回路内水分除去装置の第２実施形態の構成を示す断面図である。
【図３】第２実施形態の冷媒回路内水分除去装置の二方電磁弁の調整動作のフローチャートである。
【図４】従来の水分除去装置の側面図である。
【図５】図４に示す従来の水分除去装置の内部構造を示す一部断面図である。
【符号の説明】
５Ａ  圧力容器、５Ｂ  蓋、６  断熱材、７  電源用ケーブル、８  接点、９熱電対、１０  放熱板、１１Ａ，１１Ｂ  二方弁、１２  耐圧ホース、１３  フレアナット、１４  ボルト、１５  温度計、１６  チェックジョイント。
【図１】
0003554428.tif 000002
【図２】
0003554428.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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