(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒含有装置（２０）からの圧縮可能冷媒を回収かつ分解させるためのシステムであって、
液体冷媒又は気体冷媒のいずれかとして冷媒含有装置から冷媒を回収するための冷媒回収装置（３０）を有し、該冷媒回収装置は、前記冷媒含有装置から回収された前記液体冷媒を第１のアウトレットポート（２５）に流すための第１の流路と前記冷媒含有装置から回収された気体冷媒を第２のアウトレットポート（２９）に流すための第２の流路とを備え、さらに送られた気体冷媒を圧縮させるためのコンプレッサデバイス（４０）と圧縮された冷媒から熱を回収するとともに少なくとも一部を凝縮させるためのコンデンサデバイス（６０）とを備えており、前記コンデンサデバイスは、前記コンプレッサデバイスからの圧縮冷媒を受け取るためのインレット（６２）と、前記回収装置の前記第２のアウトレットの上流側で冷却され一部が凝縮された冷媒を吐出させるためのアウトレット（６４）を有し、
前記冷媒回収装置の前記第１のアウトレットポート及び前記第２のアウトレットポートから回収された前記冷媒を回収するための貯蔵タンク（１１０）と前記貯蔵タンクに回収された冷媒を受け取るとともに前記貯蔵タンクから受け取った前記冷媒を分解するための反応器デバイス（１３０）とを備え、かつ前記冷媒回収装置から回収された冷媒を分解するための冷媒廃棄装置（１００）を有することを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記反応器デバイスは、
アクセスドアを備え内部に反応チャンバを画定するハウジングと、
前記反応チャンバ内に配設され、回収された前記冷媒と化学反応する機能を有する試薬を含有する交換可能な反応器コアと、
所望する温度にまで前記反応器コアを加熱するための前記反応チャンバに付随して運転されるヒータデバイスとを有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記冷媒は、ハロゲン基を有するハロゲン化炭化水素であり、前記反応器コアに含有される試薬は、前記ハロゲン化炭化水素の前記ハロゲン基をハライドに還元するために有効な試薬とされていることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記反応器コアに含有される前記試薬は、ソジウムオキサレート、炭酸ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、活性炭、アンモニア、アミンからなる群から選択されることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記冷媒は、ハロゲンの電子供与体とされていることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記システムは、さらに前記反応器デバイスへと前記貯蔵タンクから流される前記冷媒を加熱するための前記反応器デバイスに付随して運転される熱交換器を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記熱交換器は、前記反応器デバイスへと前記貯蔵タンクから流される前記冷媒を加熱するとともに前記反応器デバイスを通過する反応生成物を冷却することを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、概ね冷媒回収システムに関し、より具体的には回収された冷媒のオンサイト分解に関連して用いられる冷媒廃棄システムに関する。この冷媒廃棄システムは、冷媒が気体又は液体として回収されるか否かに拘わらず従来の冷媒回収システムに用いるために好適である。
背景技術
広く多様性を持った機械的冷凍システムは、現在例えば、局所的な冷却、商業的冷凍、空調機、除湿器、食品冷凍、冷却及び製造プロセスといったこれら以外の多くの用途において用いられている。機械的冷凍システムの主要なものは、類似する良く知られた原理にしたがって運転されており、この原理においては冷媒が流れる閉鎖ループの流体回路が用いられる。これらの機械的冷凍システムによく見られることは、このようなシステムが周期的にサービスを必要とすることにある。このようなサービスは、システム部品除去、交換、修理を含んでいる。さらに通常のシステム運転の間には、冷媒は、冷凍回路内の外部物体により汚染されたり、システム内の過剰の水分により汚染される。このような過剰の水分は、膨張バルブ内及びキャピラリチューブにおける氷結を引き起こすとともに、金属、銅メッキの腐食を生じさせ、密閉型コンプレッサの密封性に対して化学的な損傷を与える。酸は、冷媒の過熱によるモータの焼付のために発生する。このような焼付は、摩擦によって発生した破片が局所的な過熱部位を生じさせ冷媒を過熱してしまうのでその性質が一時的な又は局在化した性質を有する。関心の持たれる主な酸は、ＨＣｌ及びＨＦであるが、これ以外の酸及び汚染物質は、オイル、断熱材、ワニス、ガスケット、接着剤の分解による生成物として製造される。このような汚染は、部品の故障を生じさせることもあり、又はシステムの運転効率を改善するためには冷媒の交換が望ましい場合もある。
冷凍システムをサービスする場合には、システムの部品をサービスし、修理するに先だってシステムから冷媒を排出させることが必要である。しかしながら、古い冷媒システムは、典型的にはＲ−１１、Ｒ−１２といったクロロフロロカーボン化合物（ＣＦＣｓ）を用いており、これらのクロロフロロカーボンは、成層圏のオゾンに対し悪影響を与えると考えられている。より最近では、冷凍システムは、成層圏のオゾンに対して僅か又は全く影響を与えないＲ−２２及びＲ−１２３、ハイドロフロロカーボン（ＨＣＦｓ）といったハイドロフロロカーボンを用いて市販されているものの、それらが比較的長期間大気中に存在することから地球温暖化を生じさせるものと考えられている。すなわち、現在では上述したような従来の冷媒を冷凍システムから大気へといかなるタイプの冷媒でも廃棄させないようにすることが環境的に許容されること、と考えられている。
したがってこのようなシステムは、冷凍システムから冷媒を回収するように設計されている。代表的な従来の冷媒回収システムの例としては、ローウエル（Ｌｏｗｅｒ）等による米国特許第４，４４１，３３０号「冷媒回収及び再充填システム」；ゴダード（Ｇｏｄｄａｒｄ）による米国特許第４，４７６，６８８号「冷媒回収及び精製システム」；スクデリ（Ｓｃｕｄｅｒｉ）による米国特許第４，７６６，７３３号「冷媒回収及び充填ユニット」；マンツ（Ｍａｎｚ）等による米国特許第４，８０９，５２０号「冷媒回収及び精製システム」；ルーニス（Ｒｏｕｎｉｓ）による米国特許第４，８６２，６９９号「潤滑油からの冷媒の回収、精製、分離のための方法及び装置」；メリット（Ｍｅｒｒｉｔｔ）による米国特許第４，９０３，４９９号「冷媒回収システム」；ハンコック（Ｈａｎｃｏｃｋ）等による米国特許第４，９４２，７４１号「冷媒回収デバイス」；ペイジ（Ｐａｉｇｅ）等の米国特許第５，１２７，２３２号「冷媒の回収及び精製のための方法及び装置」；ペイジ等による米国特許第５，１４６，７６０号「冷媒回収システムにおけるコンプレッサ保護のための方法及び装置」；カバナー（Ｃａｖａｎａｕｇｈ）等による米国特許第５，１４６，７６１号「冷媒回収のための方法及び装置」；ペイジ等の米国特許第５，１７４，１２４号「冷凍回路を通って流れる冷媒流の純度をサンプリングするための装置」；カバナー等による米国特許第５，１８１，３９０号「手動操作される冷媒リカバリー装置」；ペイジ等による米国特許第５，２４３，８２８号「手動操作される冷媒回収装置におけるコンプレッサ保護のための制御システム」；ペイジ等の米国特許第５，２４７，８０４号「液体回収物を含む冷媒の回収及び精製方法及び装置」；ペイジによる米国特許第５，２５５，５２７号「冷凍システムを通して流れる冷媒の純度を試験するための方法」に開示されている。
上述の特許に開示されるシステムに例示される従来の冷媒回収システムにおいては、冷凍システムから廃棄される冷媒は、凝縮され貯蔵タンク内に回収される。回収された冷媒が現時点で環境的に許容できないものと考えられる種類のものである場合には、冷媒貯蔵タンクはシールされ回収システムから除去されて分解のための処理センターへと送られる。この処理センターでは、冷媒は例えば高温の酸化反応、触媒化学反応、溶媒和電子との反応／還元、又は嫌気性又は好気性環境下における生物学的分解により処理されて、環境的に好ましい製造物へと冷媒が分解される。大規模な処理センターにおける大容量での冷媒のバッチ処理は好ましいが、このような処理は冷媒が回収される冷凍システムの場所において、オンサイトで回収された冷媒の小バッチ処理に用いるためには最適なものではない。回収された冷媒のオンサイト廃棄は、オフサイトの処理センターへと回収された冷媒の除去に伴う輸送コストや取扱コストの発生を避けることができる。環境的に許容可能な方法によるオンサイトでの回収冷媒の廃棄はまた、車両用空調ユニット、輸送冷凍ユニット、室内空調機、より小さな空調機又は冷凍装置に関連して用いる際に特に有効である。
本発明の目的は、回収サイトにおける回収冷媒の現場廃棄のためのシステムを提供することを目的とする。
また、本発明の別の構成では、回収のための処理設備への輸送を必要としないで容易に再使用可能な現場冷媒廃棄を提供するものである。
発明の開示
冷媒を含有するシステムからの圧縮可能冷媒の現場分解のシステムは、冷媒含有装置から受け取った液体又は気体冷媒といった冷媒を回収するための冷媒回収装置と、回収装置から受け取った冷媒を分解するための冷媒廃棄装置とを備えている。この廃棄装置は、回収装置から受け取った冷媒を回収するための貯蔵タンクと、貯蔵タンクに回収された冷媒を収容し、貯蔵タンクから受け取った冷媒を分解する反応デバイスとを備えている。この回収装置は、第１のポートが直接設けられた冷媒収容装置から流される液体冷媒を貯蔵タンクへと流すための第１の通路を備えている。この回収装置はまた、貯蔵タンクへと開口した第２のアウトレットを通して冷媒収容装置から気体冷媒を受け取るための第２の通路を備えている。コンプレッサデバイスとコンデンサデバイスとは、第２のアウトレットの上流側の第２の流路に配設されている。コンプレッサデバイスは、これに送られる気体冷媒を圧縮させ、コンデンサデバイスは、圧縮された冷媒を冷却するとともに、すでに圧縮された冷媒の少なくとも一部を凝縮させ、少なくとも一部の凝縮された冷媒が、貯蔵タンクへと第２のアウトレットへと通して流される。熱交換器は、反応器とともに運転できるように配設されていて、貯蔵タンクから反応器へと通過する冷媒を加熱し、かつまた反応器から排出される反応生成物を冷却している。
反応デバイスは、アクセスドアを備えるハウジングを有しているとともに、これらの間に交換可能な反応器が配設される反応チャンバを画定している。反応器コアは、受け取られた冷媒と化学的に反応する機能を有する試薬を含有している。ヒータデバイスは、反応チャンバに付随して運転されるように配設されており、反応チャンバ及び反応器コアを所望する温度にまで加熱する。この反応温度において試薬は、最も効率的に冷媒と反応されるようにされている。ハロゲン化ハイドロカーボン冷媒については、反応器コア内に収容された試薬は、ハロゲン化ハイドロカーボンをハライドへと還元するに効果を有するソジウムオキサレート（sodium oxalate）、炭酸ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、アンモニア、アミンといった試薬を含有している。これとは別に反応器コアに収容された試薬はまた、ハロゲン化ハイドロカーボンを二酸化炭素、水、容易に中和できる酸へと酸化するために有効な試薬を含有していても良い。
本発明は、添付する図面をもってする好適な実施例の説明により、より理解されよう。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の冷媒廃棄システムを用いた冷媒回収システムの概略図である。
図２は、図１に示した冷媒回収システムの冷媒廃棄装置を拡大して示した図である。
図３は、液体冷媒回収モードで運転されている図１の冷媒回収システムの概略図である。
図４は、気体冷媒回収モードで運転されている図１の冷媒回収システムの概略図である。
図５は、貯蔵タンク冷却モードで運転されている図１の冷媒回収システムの概略図である。
図６は、冷媒分解モードで運転されている図１の冷媒回収システムの概略図である。
図７は、本発明の冷媒廃棄装置の別実施例の拡大図である。
発明の最良の実施形態
図１を参照して、冷媒含有装置２０から排出された冷媒を処理するために好適な冷媒回収システム１０が示されている。冷媒含有装置２０は、仮に住居用空調機、市販の空調システム、冷凍機、フリーザ、冷凍貨物コンテナ及びこれ以外の設置型又は車両用空調機のメカニカル冷凍システムであり、これらは冷媒を熱交換流体として用いる冷凍装置であるものとする。この冷媒回収システム１０は、図１に示されるように２つの領域と、冷媒回収装置３０とを備えており、この冷媒回収装置３０は、システム１０の部品とそれに伴う制御装置とを備えていて、廃棄された冷媒を回収するように運転される。さらに、この冷媒回収システム１０は、冷媒廃棄装置１００を有しており、この冷媒廃棄装置は、回収した冷媒を回収し分解するように駆動されるシステム１０の部品と、それに伴う制御装置と、を有する。冷媒回収装置３０と、冷媒廃棄装置１００とは、それらの自己収容型のコンパクトハウジング内に収容されている（概略的には波線３０と１００によって図１に示されている）か、又は回収装置３０と廃棄装置１００とは、単一のハウジング内に収容されていても良い。これらの領域のそれぞれの詳細、相互の結合、互いの関連についてはより詳細に後述する。冷媒回収装置３０については従来のキャリアコーポレイションで用いられる図１に示すタイプの冷媒回収装置の実施例に関連させて後述するが、この冷媒廃棄装置１００は、市販に利用できる種々のタイプの冷媒回収装置に用いることもでき、本発明は、用いられる冷媒回収装置の特定の実施例に限定されるものではない。
従来では、標準的なゲージとサービスマニホルド１４とは、サービスされる冷媒含有装置２０と冷媒回収システム１０の回収装置３０との間に配置される。このマニホルド１４は、標準的な方法によりサービスを受ける冷媒含有装置２０へと連結されており、１つのライン１６は、装置２０の低圧側に連結され、別のライン１８は、装置２０の高圧側へと連結されている。フレキシブルな高圧冷媒ライン１３は、サービス用マニホルド１４と回収装置３０のハウジングにマウントされた第１のカップリング２３の間を連結しており、カップリング２３から回収装置３０の冷媒ライン２８の枝連結１１へとカップリング２３から延びた冷媒ライン２４と連通されている。
枝連結１１からは、冷媒ライン２８を通して２つの冷媒通路が設けられている。一方の通路は、液体通路であり、枝連結１１から電気的に駆動可能なソレノイドバルブ５へと図１の左側に延びている。冷媒ライン２６は、ソレノイドバルブ５から回収装置３０のハウジングにマウントされた第２のカップリング２５まで延ばされており、外側冷媒ラインに連結されて収容して冷媒ライン２６とこれに連結された外側冷媒ラインの間を連通させている。別の通路、すなわち気体通路は、図１の右側へと枝連結１１から電気的に駆動されるソレノイドバルブ３へと延ばされている。ソレノイドバルブ３及び５は、回収システムの別のソレノイドバルブと同様に選択的に駆動されて開位置に駆動された場合には冷媒を流させるか、閉位置に駆動されると冷媒がそれを通じて流されないようにさせている。
ソレノイドバルブ３から冷媒ライン２８は、逆止弁３５を通してオイルドレイン口３４を備えたアキュムレータ／オイルトラップ３２の連結体のインレットへと延ばされている。逆止弁３５は、回収システム１０の冷媒がサービスされる装置２０へと逆流するのを防止している。冷媒気体は、アキュムレータ／オイルトラップ３２から冷媒ライン３６を通して酸精製フィルタドライヤ３８へと導出され、酸、水分、微粒子といった不純物が気体が冷媒ライン４４を通じてコンプレッサ４０のサクションポート４２へと通過する前に除去される。サクションラインアキュムレータ４６は、ライン４４に配設されており、液体冷媒が全くコンプレッサのサクションポート４２へと流れないようにさせている。逆止弁４５は、フィルタドライヤ３８からコンプレッサへと向かった方向にのみ流れるようにされていて、ライン４４に配設されている。市販に利用できるロータリコンプレッサが好ましいがコンプレッサ４０は、往復型、スクロール型又はスクリュー型といったいかなるコンプレッサとされていても良い。
枝連結１７は、ライン２８において逆止弁３５の下流側、かつアキュムレータ／オイルトラップ３２の上流側の位置に配置されており、冷媒ライン３７は、ソレノイドバルブ１を通して回収装置３０のハウジングにマウントされたカップリング２７にまで延ばされ、外側冷媒ラインに連結されている。ライン３７は、カップリング２７からライン２８へと選択的に開閉自在なソレノイドバルブ１を通じて連通されている。枝連結１９は、ライン２８において枝連結１７の下流側かつ、アクチュエータ／オイルトラップ３２の上流側に配置され、バイパスライン４１は、ソレノイドバルブ２を通して枝連結１９からフィルタ／ドライヤ３８の下流側のライン４４に配設された枝連結４３へと延ばされている。ライン４１は、アキュムレータ／オイルトラップ３２及びフィルタ／ドライヤ３８をバイパスする冷媒流路を与えている。通常閉のソレノイドバルブ２は、選択的に開かれてバイパスライン４１を通じて冷媒を流すようにさせている。
コンプレッサ吐出ポート４８は、冷媒ライン５２を介してオイルセパレータ５０と連通されており、このセパレータは、従来のフロート駆動されるオイルセパレータとすることができる。このセパレータは、回収コンプレッサ４０からのオイルを気体状の冷媒から分離させ、フロートにより制御されたリターンライン５４を介してコンプレッサ４０のサクションポート４２の上流側のライン４４へと流させている。ライン５４は、充分なオイルが戻るがコンプレッサのサクション側へと高圧の冷媒蒸気が戻らないようにバイパスを制限するサイズとされている。オイルセパレータ５０のアウトレットは、ライン５６を介して熱交換器７０の凝縮コイル６０のインレット６２に連結されている。電気的にアクチュエートされるコンデンサファン８０が熱交換器７０に設けられていて、コンデンサコイル６０を横切って周囲空気を流させている。
コンデンサコイル６０のアウトレット６４からは、適切な導管６６が冷媒を枝連結６５へと導いている。この枝連結６５からは、１つの枝ライン６８が別の電気的に駆動されるソレノイドバルブ４を通されており、その後逆止弁５５へと通されるようにされているとともに、回収装置３０のハウジングにマウントされたカップリング２９へと連結されている。これは、ライン６８を外側冷媒ラインと連結させている。説明する実施例では、膨張バルブ７４は、キャピラリチューブとされ、ストレーナ７６は、キャピラリチューブの上流側に配置されて、キャピラリチューブを詰まらせる可能性のあるいかなる粒子をも除去するようにされている。膨張デバイス７４は、広く市販に用いられている周知の数多くの冷媒膨張デバイスのうち、いずれから構成されていても良い。ライン７２は、膨張デバイス７４がソレノイドバルブ４が配設された導管６８に再度結合するように配設され、双方のデバイスの下流側で逆止弁５５の上流側の第２の枝連結７５に連結される。逆止弁５５は、ライン６８を通して枝連結７５からカップリング２９へと流すようにさせているとともに、カップリング２９の動作の間に連結されるいかなる外側ラインからもライン６８へと逆流させないようにしている。ソレノイドバルブ４と膨張デバイス７４とは、並列な流れの関係にあることは理解されよう。この結果、ソレノイドバルブ４が開かれると、冷媒流は、膨張デバイス７４の高い抵抗によりライン６８及びソレノイドバルブ４を通じて実質的に制限を受けないようにして流される。他方では、バルブ４が閉じられている場合には、冷媒流は、ライン７２及び膨張デバイス７４を通じて流される。
回収装置３０が外側冷媒ラインを通じて貯蔵タンク１１０へと連結され、この貯蔵タンクは、この実施例では冷媒回収システム１００の一部分とされている。外側冷媒ライン８５は、回収装置３０のカップリング２５と冷媒廃棄装置１００の貯蔵タンク１１０の第１のポート１０５の間に連結される。外側冷媒ライン８７は、回収装置３０のカップリング２７と冷媒廃棄装置１００の貯蔵タンク１１０の第２のポート１０７の間に連結されている。外側冷媒ライン８９は、回収装置３０のカップリング２９と冷媒廃棄装置１００の貯蔵タンク１１０上の第３のポート１０９の間に連結されている。
冷媒廃棄装置２０から冷媒を廃棄させる場合には、冷媒回収装置３０は、気体冷媒回収モード又は液体冷媒回収モードのどちらにおいても運転される。各ソレノイドバルブ１〜５のそれぞれの位置を選択することによって、液体又は気体の冷媒を回収する回収装置を通る冷媒流路が形成される。ソレノイドバルブの開は、作業者が所望の回収モードを選択することによって、作業者又はマイクロプロセッサといった制御装置（図示せず）によって自動的に制御できる。回収装置の手動操作における詳細な説明は、カバナー等の米国特許第５，１８１，３９０号、「手動操作による冷媒回収装置」、及びペイジ等による米国特許第５，２４３，８２８号「手動操作される冷媒回収装置におけるコンプレッサ保護のための制御システム」における回収装置３０と同様である。回収装置３０のマイクロプロセッサ自動制御は、共通の出願人譲受人に係るペイジ等の米国特許第５，２４７，８０４号「液体回収を含む冷媒の回収及び精製方法及び装置」と同様である。
従来の冷媒回収システムにおいては、回収／貯蔵タンクは、冷媒含有装置から排出された液体及び気体冷媒を受け取るために設けられている。この回収タンクは、排出された冷媒が別体となったシステムでの廃棄をするために回収されるか、又はより一般にはオフサイト処理を行うために出荷するための貯蔵容積を提供する目的で設けられている。しかしながら、本発明のシステムにおいては、冷媒廃棄装置１００が、従来のシステムに伴う従来の回収タンクの代わりに用いられている。冷媒廃棄装置１００は、ポート１０５，１０７，１０９を通して冷媒流体を流すように制御するためのバルブを備えた貯蔵タンク１１０の他、反応器１３０を含んで構成され、この反応器１３０の内部では、冷媒が可溶性のハライド及び非ハロゲン化された、例えばＣＯ2、Ｈ2Ｏといった気体へと化学的に変換され、これらの化物は、環境的な配慮を行わずに廃棄することができるようにされている。
図２を参照して、特に貯蔵タンク１００及び冷媒分解反応器１３０がハウジング１０２内に配設されているのが示されている。示してある好適な実施例においては、貯蔵タンク１００は、熱交換器１２０に直隣接して配設されており、この熱交換器１２０は、反応器１３０に直隣接して配設されている。反応器１３０は、断熱されたアクセスドア１３４を備え、内部にオーブンチャンバ１３５を画成する断熱性ハウジング１３２を有している。交換可能な反応器コア１４０は、支持チャンバ１３６の頂部において、オーブンチャンバ１３５内に配置されている。ヒータ１３８は、支持チャンバ１３６下側のチャンバ１３５内に配設されているとともに、所望する温度へと反応器コアを加熱する。ヒータ１３８は、図１〜図６に示された電気抵抗加熱要素を備えていても良く、又はプロパンバーナといったフレームバーナ又は別のタイプの加熱手段を有していても良い。廃棄装置１００の別の実施例では、図７に示されているように、またさらに後述するようにヒータは、マイクロウエーブデバイスを備えている。
第１のポート１０５、第２のポート１０７、第３のポート１０９はそれぞれ、ハウジング１０２に配設されており、さらにこれらに付随する上述した反応体回収装置３０のそれぞれのカップリングに連結されるそれぞれの外側冷媒ラインに連結するためのカップリングを備えている。第１のポート１０５は、導管１１１を備えており、貯蔵タンク１１０の内側に連通されている。第２のポート１０７は、導管１１３を通じて貯蔵タンク１１０の内側に連通されているとともに、導管１１５を介して反応器１３０と連通されている。第３のポート１０９は、導管１１７を通して貯蔵タンク１１０の内側に連通されているとともに、導管１１９を通して反応器１３０と連通されている。選択的に駆動可能なソレノイドバルブ１１２，１１４，１１６は、導管１１５，１１７，１１９にそれぞれ設けられている。閉じられた位置においては、各バルブ１１２，１１４，１１６は、それぞれの導管１１５，１１７，１１９を通して流れるのを防止しているとともに、開位置においては、それぞれの導管を通して流れるようにさせている。
図面に示した好適な実施例では、導管１１５及び１１９は、貯蔵タンク１１０及び反応器１３０の中間に配設された熱交換器１２０を通されている。冷媒廃棄装置１００が冷媒分解モードで運転されている場合には、より詳細には後述するように冷媒が液体貯蔵タンク１１０から導管１１５及び１１９を経て反応器１３０へと流され、熱交換器１２０を通過するにつれ、加熱されるようにされている。反応器１３０から気体が導管１１５，１１９に戻されると、気体は、熱交換器１２０を通過する。このような方法により、反応器１３０の内部で冷媒が分解されて発生した気体の熱は、熱交換器１２０内で回収されるとともに、分解するために反応器１３０を通過する冷媒を予熱するようにされている。
冷媒分解モードにおいて冷媒廃棄装置１００を運転している間には、冷媒は、貯蔵タンク１１０から反応器１３０の反応チャンバ１３５へと分解のために通される。ベッド中の試薬のタイプに応じて、冷媒中のハロゲン化炭化水素は、反応器コア１４０内に残留するハライド及び炭素の他、二酸化炭素、水、ＨＣｌ及びＨＦといった容易にシステム内において中和することができる酸環境的に許容可能な反応生成物へと反応器コア１４０内で変換される。反応器コア１４０が消費されると、アクセスドア１３４が開かれ、使用された反応器コアが、取り外されてフレッシュな反応体と交換され、分解プロセスが繰り返される。分解される冷媒の反応チャンバ１３５への流入が開始するに先だってヒータ１３８が駆動されて、反応チャンバ１３５及び反応器コア１４０を予熱するとともに、所望する温度に維持させる。この温度は、冷媒分解プロセスの間に反応器コア１４０内で生じる特定の化学反応に対して選択されたものである。
反応器コア１４０は、ハロゲン化冷媒化合物をハライドへと変換するに好適な化学反応体のベッドを備えている。反応器コア１４０に好適に用いられ、ハロゲン化した炭化水素をハライドへと還元するために有効な試薬の例としては、ソジウムオキサレート、炭酸ナトリウム、ヨウ化ナトリウムといった電解質、アンモニア及びアミンといったルイス塩基を挙げることができる。概ね、親冷媒分子からハロゲンを引き抜くことができるいかなる電子供与体分子でも、反応器コア１４０内における反応体として用いることができる。上述した電子供与性種のアルカリ塩は、反応器コア１４０内での反応体として好ましく、この理由は、使用済みの反応器コアに保持される反応生成物が水溶性で、環境的に許容でき、容易にＮａＣｌ，ＮａＦとして廃棄できるためである。反応器コアに用いられる還元剤の例としては、約３００℃〜約５００℃に加熱されたソジウムオキサレートのベッドを挙げることができる。ハロゲン化炭化水素分解反応は、反応器コア内で用いられるが、ハライドや炭素を発生させる還元反応に限定されるわけではない。ハロゲン化炭化水素はまた、酸化反応によっても分解することができ、このような反応としては、酸素とベッド中に分散された活性炭といった触媒とを用いるものを挙げることができる。これらの反応は、二酸化炭素、水、ＨＣｌ及びＨＦといったシステム内において容易に中和できる酸等の反応生成物を与える。
運転に際しては、冷媒廃棄装置１００は、いかなる従来の冷媒回収装置と連結されても良い。この冷媒回収装置は、従来の冷媒回収／貯蔵タンクが連結されていても良く、かつ同様な方法により連結することもできる。上述したように、図１に示した冷媒回収装置においては、冷媒廃棄装置１００は、３つの外側冷媒ラインを通して冷媒回収装置に連結されている。これらのラインは、冷媒廃棄装置１００と冷媒回収システム３０の間を往復させるように連通されている。外側冷媒ライン８５は、回収装置３０のカップリング２５と冷媒廃棄装置１００の貯蔵タンク１１０の第１のポート１０５の間を連結している。外側冷媒ライン８７は、回収装置３０のカップリング２７と冷媒回収装置１００の貯蔵タンク１１０の第２のポート１０７の間を連結している。外側冷媒ライン８９は、回収装置３０のカップリング２９と冷媒回収装置１００の貯蔵タンク１１０の第３のポート１０９の間を連結させている。
冷媒回収装置１０の運転についてそれぞれ異なった４つのモード、液体回収モード、気体回収モード、貯蔵タンク冷却モード、冷媒分解モードを以下に説明する。特に図３を参照すると、液体回収モードにおいては、液体冷媒は、冷媒含有装置２０から冷媒回収装置３０へとライン２２，１３，２４を通してサービスゲージマニホールド１４を介して流入する。冷媒回収装置３０では、選択的に位置決出めできるバルブ２，３が閉位置とされており、選択的に位置決めできるバルブ１，５は、開かれている。冷媒廃棄装置１００では、選択的に位置決めできるバルブ１１４は、開かれており、選択的に位置決めできるバルブ１１２，１１６は、閉じられている。バルブ３を閉じてバルブ５を開くと流入する冷媒は、ライン２８，２６，８５を通して直接廃棄装置１００の第１のポート１０５へと流され、その後導管１１１を通って貯蔵タンク１１０へと導入される。
同時に、気体状の冷媒は、貯蔵タンク１１０の上部から第２のポート１０７を介してライン８７を通り、ライン３７と開かれたバルブ１とを通って回収装置３０へと排出される。この際、冷媒気体は、ライン２８を通り、アキュムレータ／オイルトラップ３２を通り、フィルタドライヤ３８を通り、ライン４４と、アキュムレータ４６とを通り、サクションポート４２及びコンプレッサ４０へと流される。圧縮された冷媒は、コンプレッサ４０から排出されライン５２、オイルセパレータ５０、ライン５６を通って空気冷却コンデンサ７０へと流される。バルブ４が開いていると、圧縮され凝縮された液体冷媒は、コンデンサ７０を通り、その後ライン６６と、６８と、開かれたバルブ４と、外側ライン８９を通って貯蔵タンク１１０の第３のポート１０９へと流される。バルブ４が閉じられていると、圧縮され、凝縮された液体冷媒は、コンデンサ７０から、その後ライン６６，７２を通り、膨張バルブ７４を通され、圧縮された液体が低圧へと膨張され、さらに膨張により冷却される。膨張コイル７４からの冷媒は、ここでは液体と気体の混合物とされており、枝連結７５の下流側のライン６８の部分を通り、外側ライン８９を通って貯蔵タンク１１０の第３のポートへと流される。バルブ１１４が開かれ、バルブ１１６が閉じられると、液体冷媒は第３のポート１０９を通り、ライン１１７を通り、貯蔵タンク１１０へと直接流される。
図４を参照すると、気体回収モードにおいては、気体冷媒は、冷媒回収装置３０へと冷媒含有装置２０からサービスゲージマニホールド１４を介してライン２２，１２，２４を通して導入される。冷媒回収装置３０においては、選択的に位置決め可能なバルブ１，２，５は、閉じられ、選択的に位置決め可能なバルブ３は開かれている。冷媒廃棄装置１００においては、選択的に位置決め可能なバルブ１１４は開かれた位置とされ、選択的に位置決め可能なバルブ１１２と１１６とは、液体回収モードと同じように閉じられた位置とされている。バルブ５が閉じられ、バルブ３が開かれて、ライン２８を通じて流入する冷媒は、アキュムレータ／オイルトラップ３２を通り、フィルタドライヤ３８を通り、ライン４４を通り、アキュムレータ４６を通り、サクションポート４２及びコンプレッサ４０へと流される。圧縮された冷媒は、コンプレッサ４０から排出されライン５２、オイルセパレータ５０、ライン５６を通って空気冷却コンデンサ７０へと流される。バルブ４が開いていると、圧縮され凝縮された液体冷媒は、コンデンサ７０を通り、その後ライン６６と、６８と、開かれたバルブ４と、外側ライン８９を通って貯蔵タンク１１０の第３のポート１０９へと流される。バルブ４が閉じられていると、圧縮され、凝縮された液体冷媒は、コンデンサ７０を通され、その後ライン６６，７２を通り、膨張バルブ７４を通され、圧縮された液体が低圧へと膨張されさらに膨張により冷却される。膨張コイル７４からは冷媒は、この時液体と気体の混合物とされており、枝連結７５の下流側のライン６８の部分を通り、外側ライン８９を通って貯蔵タンク１１０の第３のポートへと流される。バルブ１１４が開かれ、バルブ１１６が閉じられると、液体冷媒は第３のポート１０９を通り、ライン１１７を通り、貯蔵タンク１１０へと直接流される。
貯蔵タンク１１０が過熱される場合には、回収システム１０は、貯蔵タンクを冷却モードとし、これが図５に示されている。冷媒回収装置３０では、選択的に位置決め可能なバルブ２，３，４，５が閉じられ、選択的に位置決め可能なバルブ１が開かれている。冷媒廃棄装置１００では、選択的に位置決め可能なバルブ１１４は、開かれ、選択的に位置決め可能なバルブ１１２及び１１６は、液体回収モードのように閉じられている。気体状の冷媒は、貯蔵タンク１１０の上部から第２のポート１０７を介してライン８７を通り、ライン３７を通り、開かれたバルブ１を通って回収装置３０へと排出される。この内部においては、冷媒気体は、ライン２８を通り、アキュムレータ／オイルトラップ３２を通り、フィルタドライヤ３８を通り、ライン４４を通り、アキュムレータ４６を通り、サクションポート４２及びコンプレッサ４０へと流される。圧縮された冷媒は、コンプレッサ４０から排出されライン５２、オイルセパレータ５０、ライン５６を通って空気冷却コンデンサ７０へと流される。バルブ４が開いていると、圧縮され凝縮された液体冷媒は、コンデンサ７０を通り、その後ライン６６と、６８と、開かれたバルブ４と、外側ライン８９を通って貯蔵タンク１１０の第３のポート１０９へと流される。バルブ４が閉じられていると、圧縮され、凝縮された液体冷媒は、コンデンサ７０を通され、その後ライン６６，７２を通り、膨張バルブ７４を通され、圧縮された液体が低圧へと膨張されさらに膨張により冷却される。膨張コイル７４からは冷媒は、液体と気体の混合物とされており、枝連結７５の下流側のライン６８の部分を通り、外側ライン８９を通って貯蔵タンク１１０の第３のポートへと流される。バルブ１１４が開かれ、バルブ１１６が閉じられると、液体冷媒は第３のポート１０９を通り、ライン１１７を通り、貯蔵タンク１１０へと流される。
貯蔵タンク１１０は、反応器１３０内の反応器コア１３５によって効率的に分解される冷媒の量を、反応器コアの交換を行わずに保持するサイズとされていることが好ましい。貯蔵タンク１１０がいっぱいになると、冷媒回収システムは、冷媒分解モードとされ、この冷媒分解モードは、特に図６に示されている。冷媒分解モードで冷媒回収システム１０を運転するためには、冷媒回収装置３０は、回収モードから上述したようにリサイクルモードへと切り替えられ、廃棄装置１００は、冷媒回収モードから切り替えられる。冷媒回収装置３０では、選択的に位置決め可能なバルブ２，３，５は閉じられた位置とされ、選択的に位置決め可能なバルブ１，４は、開かれている。冷媒廃棄装置１００では、選択的に位置決め可能なバルブ１１４は閉じられ、選択的に位置決め可能なバルブ１１２，１１６は、開かれている。
冷媒分解モードでは、ヒータ１３８が駆動されて加熱が行われ、所望する温度に反応チャンバ１３５及び反応器１４０コアを維持する。このモードでの運転を開始させるために、気体状の冷媒は、貯蔵タンク１１０の上部から第２のポート１０７を介してライン８７を通り、ライン３７と開かれたバルブ１とを通って排出される。この際、冷媒気体は、ライン２８を通り、アキュムレータ／オイルトラップ３２を通り、フィルタドライヤ３８を通り、ライン４４とアキュムレータ４６とを通り、サクションポート４２及びコンプレッサ４０へと流される。圧縮された冷媒は、コンプレッサ４０から排出され、ライン５２、オイルセパレータ５０、ライン５６を通って空気冷却コンデンサ７０へと流される。バルブ４が開いていると、圧縮され凝縮された液体冷媒は、コンデンサ７０を通り、その後ライン６６と、６８と、開かれたバルブ４と、外側ライン８９を通って貯蔵タンク１１０の第３のポート１０９へと流される。バルブ１１４が閉じられ、バルブ１１６が開かれているので、冷媒は第３のポート１０９を通って導管１１９へと流され、熱交換器１２０へと流され反応器１３０の反応チャンバ１３５へと流されて、冷媒は、適切な反応体と反応され冷媒中のハロゲン化炭化水素分子をハライド及び上述した気体状生成物へと変換する。
冷媒と反応器コア内の試薬との反応の間に発生したこの気体状反応生成物は、未反応の冷媒とともに反応チャンバ１３５から導管１１５と開かれたバルブ１１２と、第１のポート１０７と、外側冷媒ライン８７とを通して流されて排出され、循環モードとされる運転を続ける回収装置を通してリサイクルされている。これらの気体と冷媒の混合物は、タンク１１０から導管１１３を通して第１のポート１０７から排出され、その後外側冷媒ライン８７を通される。気体状反応体は、導管１１５を通り、熱交換器１２０を通されて、気体が冷却される。熱交換器１２０内の気体から抽出された熱は、流体が流れている導管１１９及び反応チャンバ１３５に伝達される。したがって、熱交換器１２０は、予熱装置として及び少なくとも一部反応チャンバ１３５に通された流体を気化させるように機能するばかりではなく、反応装置から排出される加熱された気体の温度を回収装置１３０の許容可能な温度へと冷却する。
循環サイクルは、すべての冷媒が分解されるまで上述した冷媒分解モードを行なう回収システム１０を通して必要に応じて流体を１パス以上連続して流すようにされている。この後、廃棄装置１００のバルブ１１２，１１６は、閉じられ、ヒータが停止される。反応チャンバが充分冷却されると、アクセスドア１３４が開かれて使用済みの反応器コアが除去されてフレッシュな反応器が挿入され、アクセスドアが閉じられる。廃棄装置１００は、タンク１１０が再度いっぱいになるまで、冷媒の別のバッチを処理することが可能とされる。
図７を参照すると、冷媒廃棄装置１００の別実施例が示されており、この冷媒廃棄装置１００では、ヒータ１３８は、反応チャンバ１３５に付随するマイクロウエーブヒータを備えており、このヒータは、反応器コア１４０をマイクロウエーブ輻射により加熱するようにされている。反応器コア１４０を形成する材料がマイクロウエーブ輻射によって効果的に加熱できるような適切なマイクロウエーブ抵抗性を有していない場合には、好適なマイクロウエーブ抵抗性材料、具体的には例えば炭素粒子、好ましくは活性炭粉末、シリコンカーバイド粉末又はそのファイバが、反応器コア１４０に分散されて、マイクロウエーブ輻射による反応器コア１４０の加熱を効率化させることもできる。従来市販のマイクロウエーブジェネレータである２．５４ＧＨｚ周波数のマイクロウエーブ輻射の他、異なった周波数のマイクロウエーブ輻射もまた、用いることができる。マイクロウエーブ輻射はまた、酸化反応、還元反応、又は上述した加水分解ベースの反応によってハロゲン化炭化水素を分解する試薬を含有する反応コアとともに用いることができる。
マイクロウエーブヒータが用いられる場合には、反応器コア１４０は、より迅速に、電気抵抗ヒータやフレームヒータといった伝導による加熱よりも特にコアの中心部をより高いベッド温度まで加熱できる。電気抵抗ヒータ、伝導及び／又は熱輻射によって加熱を行うバーナ及びこれとは別の従来のヒータでは、反応コア１４０の他、反応チャンバ１３５を画定する反応器の壁の迅速な加熱は困難である。マイクロウエーブ輻射及び適切なコア材料を用いることによって、反応器コアそれ自体だけを加熱することができる。さらに、マイクロウエーブ輻射の特性により、反応器コアの中心部１４０は、伝導による加熱が用いられている場合のように反応コアの表面からの伝導により間接的に加熱されるのではなく直接的に加熱される。
例えば、ソジウムオキサレートが充填されたベッドを備えた反応器コアを０．９ｆｔ3のマイクロウエーブチャンバ内に配置させて、２．５４ＧＨｚの周波数のクオーツチューブエミッタからのマイクロウエーブ輻射を照射する。クオーツ内に収容された熱電対をベッド中に配置し、その金属チップを充填されたベッドの中心部に直接接触させる。８００Ｗの水準のパワーで１分間照射した後、熱電対は、１８０℃を超えていた。約６ｍｍ／ｍｉｎ．の流速で５ｐｓｉｇの循環されたＲ１２冷媒流を処理した場合には、充填されたベッドの中心は、１時間３０分の照射にわたって約１００℃〜約１９０℃の温度範囲に保持されていた。
反応器コア全体にわたってマイクロウエーブ抵抗性の高い材料を有する材料を分散させることによって、より高いベッド温度が達成できる。例えば、０．７ｇのカーボン粉末を３．１ｇのソジウムオキサレートが充填されたベッドに分散させ、８００Ｗの上述したマイクロウエーブチャンバ内でマイクロウエーブ輻射を照射した。充填されたベッド中心部の温度は、１４秒で８３０℃に達した。ソジウムオキサレートを５．１ｇ充填したベッドに痕跡量の炭素パウダーを分散させ、同様にして８００Ｗの出力のマイクロウエーブ輻射を照射したところ、ベッドの中心温度は、１１秒で約５８０℃に達した。
さらに例えばシリコンカーバイドパウダー又はファイバといった別の材料を反応器コアベッドに混合して用い、マイクロウエーブ輻射に対する応答性を改善することができる。例えば、０．０２９６ｇのＳｉＣ粉末をソジウムオキサレートが充填されたベッドにわたって分散する。出力を８００Ｗとした上述の例のようなマイクロウエーブ輻射を照射すると、２３秒でベッド温度は、４００℃を超えた。
マイクロウエーブ加熱は、反応器コア１４０に対して比較的高い温度、例えば１０００℃を与えることができることから、マイクロウエーブヒータ１３８は、オン／オフを繰り返させて電力消費を低減させることが可能となる。また、より高いベッド温度を得ることができることにより、より高い反応速度をベッド中において得ることができるので、電力消費の他にも冷媒の完全な分解に必要な時間を低減させることができる。
冷媒の分解中に反応器コア１４０内で発生する反応が充分に発熱性であれば、加熱デバイス１３８は、反応熱が充分で反応器コアを所望する温度にまで昇温させるとともに維持することができれば排除又は小型化することができる。電気抵抗ヒータ、フレームヒータ、マイクロウエーブ、又は別の加熱手段を用いるかに応じて、冷媒廃棄装置１００は、ハロゲン化炭化水素をより環境的に許容される化合物へと分解させる手段となる。冷媒廃棄装置１００は、サイトからサイトの間で移動可能なポータブル構造内に収容することができる。冷媒廃棄装置１００は、回収タンク及びリサイクルモードで運転可能とされたいかなる従来の冷媒回収装置に連結させて用いることができる。従来の冷媒回収システムは、標準的な冷媒回収タンク及び従来の回収タンクのために備えられていたと同一の連結を取り去り、冷媒廃棄装置１００へと連結することにより、現場冷媒廃棄型へと変更できる。廃棄装置１００はまた、回収装置３０とは独立して運転することも可能であり、かつ反応器コア１４０を通して循環させるためのポータブルポンプシステムを用いてポータブルデバイスとすることができる。
【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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【図７】
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