(57)【要約】【課題】使用済みの機器から回収された混合冷媒を有効に再利用するため、蒸留法以外の新たな混合冷媒の成分分離方法及び成分分離装置を提供する。【解決手段】  混合冷媒の成分分離方法は、大気圧を超える圧力下で圧力容器に格納されている２種類以上の冷媒を含む混合冷媒から特定の冷媒成分を分離する方法において、混合冷媒のうち特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧し、反応容器中に存在する気体を反応容器から除去すると共に吸着剤に吸着されている物質を除去する準備工程と、圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差により、圧力容器から反応容器に混合冷媒を供給し、特定の冷媒成分を吸着剤に吸着させる吸着工程と、吸着剤を熱媒体で加温すると共に吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧を超える圧力下で圧力容器に格納されている２種類以上の冷媒を含む混合冷媒から特定の冷媒成分を分離する方法において、
前記混合冷媒のうち前記特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された前記反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧し、前記反応容器中に存在する気体を該反応容器から除去すると共に前記吸着剤に吸着されている物質を除去する準備工程と、
前記圧力容器と前記反応容器との内部圧力の高低差により、前記圧力容器から前記反応容器に前記混合冷媒を供給し、前記特定の冷媒成分を前記吸着剤に吸着させる吸着工程と、
前記吸着剤を熱媒体で加温すると共に前記吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程と、を有することを特徴とする混合冷媒の成分分離方法。
【請求項２】
大気圧を超える圧力下で圧力容器に格納されている２種類以上の冷媒を含む混合冷媒から特定の冷媒成分を分離する方法において、
前記混合冷媒のうち前記特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された前記反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧し、前記反応容器中に存在する気体を該反応容器から除去すると共に前記吸着剤に吸着されている物質を除去する準備工程と、
前記圧力容器と前記反応容器との内部圧力の高低差により、前記圧力容器から前記反応容器に前記混合冷媒を供給し、前記特定の冷媒成分を前記吸着剤に吸着させる吸着工程と、
前記反応容器内の圧力を減圧することにより、前記混合冷媒のうち、前記特定の冷媒成分以外の他の成分を前記反応容器から回収する回収工程と、
前記吸着剤を熱媒体で加温すると共に前記吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程と、を有することを特徴とする混合冷媒の成分分離方法。
【請求項３】
大気圧を超える圧力下で圧力容器に格納されている２種類以上の冷媒を含む混合冷媒から特定の冷媒成分を分離する方法において、
前記混合冷媒のうち前記特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された前記反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧し、前記反応容器中に存在する気体を該反応容器から除去すると共に前記吸着剤に吸着されている物質を除去する準備工程と、
前記圧力容器と前記反応容器との内部圧力の高低差により、前記圧力容器から前記反応容器に前記混合冷媒を大気圧以上のガス圧力で供給し、前記特定の冷媒成分を前記吸着剤に吸着させる吸着工程と、
前記吸着工程において、前記吸着剤に吸着されなかった他の冷媒成分を前記反応容器から流出させて回収する回収工程と、
前記吸着剤を熱媒体で加温すると共に前記吸着剤に吸着された前記特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程と、を有することを特徴とする混合冷媒の成分分離方法。
【請求項４】
大気圧を超える圧力下で圧力容器に格納されている２種類以上の冷媒を含む混合冷媒から特定の冷媒成分を分離する方法において、
前記混合冷媒のうち前記特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された前記反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧し、前記反応容器中に存在する気体を該反応容器から除去すると共に前記吸着剤に吸着されている物質を除去する準備工程と、
前記圧力容器と前記反応容器との内部圧力の高低差により、前記圧力容器から前記反応容器に前記混合冷媒を大気圧以上のガス圧力で供給し、前記特定の冷媒成分を前記吸着剤に吸着させる吸着工程と、
前記吸着剤を熱媒体で加温すると共に前記吸着剤に吸着された前記特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程と、を有し、
前記特定の冷媒成分以外の他の成分は、前記圧力容器内に残存した成分として回収されることを特徴とする混合冷媒の成分分離方法。
【請求項５】
前記脱離工程における前記吸着剤の加温が、１００℃未満の熱媒体で前記反応容器を加温することにより行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の混合冷媒の成分分離方法。
【請求項６】
前記脱離工程における前記特定の冷媒成分の脱離が、前記反応容器内の圧力を減圧することにより行われることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の混合冷媒の成分分離方法。
【請求項７】
前記脱離工程における前記特定の冷媒成分の脱離が、前記反応容器へのパージガスの供給により行われることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の混合冷媒の成分分離方法。
【請求項８】
圧力容器中に格納されている２種類以上の冷媒を含む混合冷媒から特定の冷媒成分を分離する成分分離装置であって、
前記圧力容器と接続され、前記圧力容器から減圧弁を介して供給された前記混合冷媒のうち前記特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された反応容器と、
前記反応容器と接続され、前記反応容器内の圧力を減圧することにより該反応容器内に存在する気体及び前記吸着剤に吸着されている物質を前記反応容器から排出させる減圧手段と、
前記反応容器を調温する熱媒体を備える調温手段と、
前記反応容器と接続され、少なくとも前記吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を回収するための回収容器とを備えたことを特徴とする混合冷媒の成分分離装置。
【請求項９】
前記調温手段の前記熱媒体は水であり、前記反応容器を少なくとも加温できるように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の混合冷媒の成分分離装置。
【請求項１０】
前記反応容器の熱伝導面積は、前記吸着剤の充填体積あたり０．１ｍ２／Ｌ以上となるように構成されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の混合冷媒の成分分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調装置や冷凍・冷蔵装置等に用いられている混合冷媒の成分分離方法及び成分分離装置に関し、特に圧力容器に格納されている混合冷媒から少なくとも１種類の冷媒成分を分離する方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空調装置や冷凍・冷蔵装置等に用いられる冷媒には、単一組成からなる冷媒と、単一組成では達成できない性能を獲得するために、二種類以上の冷媒を所定の比率で混合させた混合冷媒とがある。混合冷媒としては、例えば、ジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２）及びペンタフルオロエタン（ＨＦＣ−１２５）の混合物である「Ｒ−４１０Ａ」、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ−１２５）、１，１，１−トリフルオロエタン（ＨＦＣ−１４３ａ）及び１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）の混合物である「Ｒ−４０４Ａ」、ジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２）、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ−１２５）及び１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）の混合物である「Ｒ−４０７Ｃ」、又は「Ｒ−４０７Ｅ」等のフロン類の混合冷媒が広く使用されている。また、冷蔵装置や自動販売機等を中心に、プロパンやイソブタン等からなる炭化水素系の混合冷媒も使用されている。
【０００３】
他方、地球環境保護の観点より、使用済みの冷媒使用機器から冷媒として用いられているフロン類を回収することが義務付けられている（フロン類の使用の合理化及び管理の適正化に関する法律、家電リサイクル法及び自動車リサイクル法；いずれも略称）。回収されたフロン類は燃焼炉での燃焼処理等、所定の処理方法で破壊しなければならないため、破壊のために多くのエネルギーを必要とし、環境影響が大きいだけでなく、処理コストもかかっている。それゆえ、回収された冷媒を再利用することが望まれており、そのための技術開発が進められている。
【０００４】
特許文献１には、使用済み機器から単一組成からなる冷媒（２，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペン）と冷凍機油との混合物を回収したのち、オイルセパレータを用いて冷媒を分離し、冷媒を再利用可能な状態にすることのできる装置が記載されている。また、非特許文献１には、使用済みの機器から回収された冷媒を再利用するための再生技術が開示されており、Ｒ−１２（ジクロロジフルオロメタン）やＲ−２２（クロロジフルオロメタン）等の単一組成からなる冷媒については、回収された冷媒に含まれる水分や油分等の不純物が蒸留処理等により除去され、新品同様に再生されることが記載されている。また、複数の成分から構成される混合冷媒については、疑似共沸混合冷媒であるＲ−４０４ＡやＲ−４１０Ａは回収・再充填作業が組成変化に与える影響は比較的少ないが、Ｒ−４０７Ｃのような非共沸混合冷媒は、回収・再充填作業により組成変化が生じやすく、回収率が低ければ組成変化が生じてしまうことが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２では、組成が変化した混合冷媒の組成を復元する方法として、組成が変化した混合冷媒の気相又は液相を、これと等重量以上の元の組成を有する冷媒の気相と導通させ、組成が復元するまで保持する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１１３４６１号公報
【特許文献２】特開平１１−６１１１０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】蔵地正夫、「日本における冷媒回収再利用の現状と課題」、代替冷媒と環境国際シンポジウム2002講演要旨集、(社)日本冷凍空調工業会、2002年12月5日、インターネットＵＲＬ：http://www.kankyosoken.co.jp/html/news/20030108/kurachi-report.pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１及び非特許文献１に記載されているように、単一組成からなる冷媒については、オイルセパレータによる油分除去や蒸留処理により、処理された冷媒の再利用が実現されている。しかしながら、非共沸混合冷媒は機器からの回収時や、ボンベからの抜き出し時に組成が変化してしまうため、組成を調整する必要があり、油分等の不純物を除いただけでは再利用することができない。さらに、Ｒ−４１０ＡやＲ−４０４Ａのような疑似共沸混合冷媒であっても、機器内で冷媒として使用され、相変化を繰り返す間に徐々に組成が変化してしまうため、非共沸混合冷媒と同様、再利用のためには組成の調整が必要となるという問題があった。
【０００９】
特許文献２には、組成が変化した混合冷媒の組成を復元する方法が提案されているが、この方法では、正確な組成の調整は困難であり、組成の調整のために、元の組成を有する冷媒を相当量必要とするという問題があった。
【００１０】
それゆえ、回収された混合冷媒を再利用するにあたり、混合冷媒を構成する成分を分離することができれば、分離された成分を単一組成の冷媒として使用したり、再び他の成分と所定比で混合して混合冷媒を構成させることができるため有効である。しかしながら、非特許文献１に記載されているように、単一組成からなる冷媒については、蒸留による成分の分離が行われているが、混合冷媒は、一般的に沸点が近い化合物の混合物であることが多く、沸点の差による蒸留で成分の分離は困難である。例えば、混合冷媒のＲ−４１０Ａに含まれるジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２）の沸点は−５１．６５℃、ペンタフルオロメタン（ＨＦＣ−１２５）の沸点は−４８．１３℃であり、両者は沸点が極めて近いために、蒸留技術によって、Ｒ−４１０Ａの成分を分離することは困難となっている。
【００１１】
本発明の目的は、使用済みの機器から回収された混合冷媒を有効に再利用するための蒸留法以外の新たな混合冷媒の成分分離方法及び成分分離装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、多くのエネルギーを必要とせず、処理コストも安価であり、効率的に混合冷媒の成分を分離することのできる混合冷媒の成分分離方法及び成分分離装置を提供することにある。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、特定の混合冷媒成分を分離する機能を効率良く発揮させることのできる混合冷媒の成分分離方法及び成分分離装置を提供することにある。
【００１４】
本発明のまたさらに他の目的は、特定の混合冷媒成分を分離する機能を効率良く継続的に維持することのできる混合冷媒の成分分離方法及び成分分離装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明の混合冷媒の成分分離方法は、大気圧を超える圧力下で圧力容器に格納されている２種類以上の冷媒を含む混合冷媒から特定の冷媒成分を分離する方法において、混合冷媒のうち特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧し、反応容器中に存在する気体を反応容器から除去すると共に吸着剤に吸着されている物質を除去する準備工程と、圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差により、圧力容器から反応容器に混合冷媒を供給し、特定の冷媒成分を吸着剤に吸着させる吸着工程と、吸着剤を熱媒体で加温すると共に吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程とを有する。
【００１６】
本発明により、吸着剤によって混合冷媒のうち特定の冷媒成分を選択的に吸着して効率的に脱離するという蒸留法以外の新たな混合冷媒の成分分離方法が提供される。混合冷媒の構成成分を容易に分離することができるため、分離された成分を単一組成の冷媒として再利用したり、再び他の成分と所定比で混合して混合冷媒を再生することができる。また、圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差により圧力容器から反応容器に混合冷媒を供給して特定成分の吸着を行い、吸着剤を加温して特定の冷媒成分を脱離させるため、化学薬剤等を使用することなく、特定条件範囲の圧力変化と特定条件範囲の熱移動という物理的操作のみによって、混合冷媒から特定の冷媒成分を分離することができる。このように、圧力変化と熱移動という物理的操作のみによって、混合冷媒の特定成分を選択的に分離することができるため、多くのエネルギーを必要とせず、処理コストも安価であり、効率的に混合冷媒の成分を分離することができる。特に本発明では、吸着剤が充填された反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧することにより、反応容器内にあらかじめ含まれていた空気が装置外に排出され、成分分離のための吸着反応を効率良く行うことができる。また、吸着剤に初めから吸着されていた成分（主に水分等）も脱離されて装置外に排出されるため、吸着剤が確実に再生され、後の吸着反応の効率を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明の混合冷媒の成分分離方法は、大気圧を超える圧力下で圧力容器に格納されている２種類以上の冷媒を含む混合冷媒から特定の冷媒成分を分離する方法において、混合冷媒のうち特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧し、反応容器中に存在する気体を反応容器から除去すると共に吸着剤に吸着されている物質を除去する準備工程と、圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差により、圧力容器から反応容器に混合冷媒を供給し、特定の冷媒成分を吸着剤に吸着させる吸着工程と、反応容器内の圧力を減圧することにより、混合冷媒のうち、特定の冷媒成分以外の他の成分を反応容器から回収する回収工程と、吸着剤を熱媒体で加温すると共に吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程とを有する。
【００１８】
圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差により圧力容器から反応容器に混合冷媒を供給して特定成分の吸着を行い、反応容器内を減圧して他の成分を回収し、吸着剤を加温して特定の冷媒成分を脱離させるため、化学薬剤等を使用することなく、特定条件範囲の圧力変化と特定条件範囲の熱移動という物理的操作のみによって、混合冷媒から特定の冷媒成分を分離することができる。このように、圧力変化と熱移動という物理的操作のみによって、混合冷媒の特定成分を選択的に分離することができるため、多くのエネルギーを必要とせず、処理コストも安価であり、効率的に混合冷媒の成分を分離することができる。特に本発明では、反応容器内に供給され、吸着剤に選択的に吸着されずに反応容器内に存在する他の成分についても、吸着剤を加温せずに反応容器内の圧力を減圧することにより、容易に回収することができる。
【００１９】
また、本発明の混合冷媒の成分分離方法は、大気圧を超える圧力下で圧力容器に格納されている２種類以上の冷媒を含む混合冷媒から特定の冷媒成分を分離する方法において、混合冷媒のうち特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧し、反応容器中に存在する気体を反応容器から除去すると共に吸着剤に吸着されている物質を除去する準備工程と、圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差により、圧力容器から反応容器に混合冷媒を大気圧以上のガス圧力で供給し、特定の冷媒成分を吸着剤に吸着させる吸着工程と、吸着工程において、吸着剤に吸着されなかった他の冷媒成分を反応容器から流出させて回収する工程と、吸着剤を熱媒体で加温すると共に吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程とを有する。
【００２０】
圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差により圧力容器から反応容器に混合冷媒を供給して特定成分の吸着を行いつつ吸着剤に吸着されなかった他の冷媒成分は反応容器から流出させて分離回収し、吸着剤を保温して特定の冷媒成分を脱離させることにより、化学薬剤等を使用することなく、特定条件範囲の圧力変化と特定条件範囲の熱移動という物理的操作のみによって、特定の冷媒成分と、他の冷媒成分とをそれぞれ分離することができる。特に本発明では、吸着剤に吸着されない他の冷媒成分は圧力の高低差により反応容器から流出して回収され、吸着剤に選択的に吸着する特定の冷媒成分は脱離によって回収され、容易に分離される。
【００２１】
また、本発明の混合冷媒の成分分離方法は、大気圧を超える圧力下で圧力容器に格納されている２種類以上の冷媒を含む混合冷媒から特定の冷媒成分を分離する方法において、混合冷媒のうち特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧し、反応容器中に存在する気体を反応容器から除去すると共に吸着剤に吸着されている物質を除去する準備工程と、圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差により、圧力容器から反応容器に混合冷媒を大気圧以上のガス圧力で供給し、特定の冷媒成分を吸着剤に吸着させる吸着工程と、吸着剤を熱媒体で加温すると共に吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程とを有し、特定の冷媒成分以外の他の成分は、圧力容器内に残存した成分として回収される。
【００２２】
圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差により圧力容器から反応容器に混合冷媒を供給して特定成分の吸着を行い、吸着剤を加温して特定の冷媒成分を脱離させるため、化学薬剤等を使用することなく、特定条件範囲の圧力変化と特定条件範囲の熱移動という物理的操作のみによって、混合冷媒から特定の冷媒成分を分離することができる。このように、圧力変化と熱移動という物理的操作のみによって、混合冷媒の特定成分を選択的に分離することができるため、多くのエネルギーを必要とせず、処理コストも安価であり、効率的に混合冷媒の成分を分離することができる。特に本発明では、吸着剤に吸着されない他の冷媒成分は圧力容器内に残存した成分として回収され、吸着剤に選択的に吸着する特定の冷媒成分は脱離によって回収され、容易に分離される。
【００２３】
また、本発明の混合冷媒の成分分離方法において、圧力容器から反応容器への混合冷媒の供給は、圧力容器と反応容器との間に備えられた減圧弁を介して行われ、反応容器内の圧力が２００ｋＰａ未満となるように行われることも好ましい。これにより、反応容器内の圧力が２００ｋＰａを超えることがないため、安全に混合冷媒の成分分離を行うことができる。また、反応容器が労働安全衛生法における「圧力容器」の耐圧性能等を備えなくても、混合冷媒の成分分離を行うことができる。
【００２４】
さらに、本発明の混合冷媒の成分分離方法において、脱離工程における吸着剤の加温は、１００℃未満の熱媒体で反応容器を加温することにより行われることも好ましい。これにより、冷媒成分の熱分解や変質等を防ぎつつ、吸着剤に吸着された特定の冷媒成分の脱離反応を促進することができる。
【００２５】
また、本発明の混合冷媒の成分分離方法における、吸着剤に吸着された特定の冷媒成分の脱離が、反応容器内の圧力を減圧することにより行われることも好ましい。これにより、特定の冷媒成分が回収されると共に、吸着剤も再生するため、後の吸着反応に備えることもできる。
【００２６】
また、本発明の混合冷媒の成分分離方法において、吸着剤に吸着された特定の冷媒成分の脱離における、反応容器内の減圧は、反応容器内の圧力が１ｋＰａ以上２０ｋＰａ未満となるように行われることも好ましい。これにより、脱離効率に優れた圧力が選択される。
【００２７】
また、本発明の混合冷媒の成分分離方法における、吸着剤に吸着された特定の冷媒成分の脱離が、反応容器へのパージガスの供給により行われることも好ましい。これにより、減圧法以外の他の脱離方法が選択される。
【００２８】
本発明の混合冷媒の成分分離装置は、圧力容器中に格納されている２種類以上の冷媒を含む混合冷媒から特定の冷媒成分を分離する成分分離装置であって、圧力容器と接続され、圧力容器から減圧弁を介して供給された混合冷媒のうち特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された反応容器と、反応容器と接続され、反応容器内の圧力を減圧することによりこの反応容器内に存在する気体及び吸着剤に吸着されている物質を反応容器から排出させる減圧手段と、反応容器を調温する熱媒体を備える調温手段と、反応容器と接続され、少なくとも吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を回収するための回収容器とを備えている。
【００２９】
圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差を利用して、反応容器に混合冷媒を供給し、吸着剤で特定成分の吸着を行い、反応容器を調温することで脱離反応を促進させて特定の冷媒成分を回収することができるため、化学薬剤等を使用することなく、特定条件範囲の圧力変化と特定条件範囲の熱移動という物理的操作のみによって、混合冷媒から特定の冷媒成分を分離することができる装置が得られる。特に本発明では、反応容器内の圧力を減圧することによりこの反応容器内に存在する気体及び吸着剤に吸着されている物質を反応容器から排出させることができるため、反応容器内にあらかじめ含まれていた空気が装置外に排出され、成分分離のための吸着反応を効率良く行うことができる。また、吸着剤に初めから吸着されていた成分（主に水分等）も脱離されて装置外に排出されるため、吸着剤が確実に再生され、後の吸着反応の効率を向上させることができる。
【００３０】
また、圧力容器に格納されている混合冷媒は減圧弁を介して反応容器に供給されるように構成されているため、混合冷媒の圧力を低減させて反応容器に供給することができるため、安全に混合冷媒の成分分離を行うことができる。また、減圧弁で混合冷媒の供給圧力を少なくとも２００ｋＰａ未満に調整するように構成することにより、反応容器が労働安全衛生法における「圧力容器」の耐圧性能等を備える必要がなく、装置を低コストで生産することが可能である。
【００３１】
また、本発明の混合冷媒の成分分離装置における調温手段の熱媒体は水であり、反応容器を少なくとも加温できるように構成されていることも好ましい。これにより、１００℃を超えて反応容器が加温されることがなく、冷媒成分の熱分解や変質等を防ぎつつ、吸着剤に吸着された特定の冷媒成分の脱離反応を促進することができる。
【００３２】
また、本発明の混合冷媒の成分分離装置における反応容器の熱伝導面積は、吸着剤の充填体積あたり０．１ｍ２／Ｌ以上となるように構成されていることも好ましい。これにより、反応容器の熱交換効率が高くなり、吸着反応及び脱離反応の効率が著しく向上する。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、以下のような優れた効果を有する混合冷媒の成分分離方法及び成分分離装置を提供することができる。
（１）圧力変化と熱移動という物理的操作のみによって、混合冷媒の特定成分を選択的に分離することができる。それゆえ、多くのエネルギーを必要とせず、処理コストも安価であり、効率的に混合冷媒の成分を分離することができる。
（２）混合冷媒の構成成分を分離することができるため、分離された成分を単一組成の冷媒として再利用したり、再び他の成分と所定比で混合して混合冷媒を再生することができる。
（３）減圧によって反応容器内にあらかじめ含まれていた空気が装置外に排出されるので、成分分離のための吸着反応を効率良く発揮させることができる。
（４）減圧によって吸着剤に初めから吸着されていた成分が脱離されて装置外に排出されるため、吸着剤が確実に精製され、吸着反応を効率良く継続的に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る典型的な混合冷媒の成分分離装置の概略図である。
【図２】第１の実施形態に係る混合冷媒の成分分離方法を概略的に示すフローチャートである。
【図３】図１に示す装置を用いた混合冷媒の成分分離方法において、冷媒成分の吸着反応前に反応容器を減圧させているところを示す説明図である。
【図４】図１に示す装置を用いた混合冷媒の成分分離方法において、混合冷媒を反応容器に供給して特定の冷媒成分を吸着剤に吸着させているところを示す説明図である。
【図５】図１に示す装置を用いた混合冷媒の成分分離方法において、反応容器を減圧させて、他の冷媒成分を回収しているところを示す説明図である。
【図６】図１に示す装置を用いた混合冷媒の成分分離方法において、吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を脱離させて回収しているところを示す説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る混合冷媒の成分分離装置の概略図である。
【図８】第２の実施形態に係る混合冷媒の成分分離方法を概略的に示すフローチャートである。
【図９】図７に示す装置を用いた混合冷媒の成分分離方法において、冷媒成分の吸着前に反応容器を減圧させているところを示す説明図である。
【図１０】図７に示す装置を用いた混合冷媒の成分分離方法において、混合冷媒の特定の冷媒成分を吸着剤に吸着させると共に、吸着剤に選択的に吸着されない他の冷媒成分を回収しているところを示す説明図である。
【図１１】図７に示す装置を用いた混合冷媒の成分分離方法において、吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を脱離させて回収しているところを示す説明図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る典型的な混合冷媒の成分分離装置の概略図である。
【図１３】第３の実施形態に係る混合冷媒の成分分離方法を概略的に示すフローチャートである。
【図１４】図１２に示す装置を用いた混合冷媒の成分分離方法において、冷媒成分の吸着前に反応容器を減圧させて前処理しているところを示す説明図である。
【図１５】図１２に示す装置を用いた混合冷媒の成分分離方法において、混合冷媒の特定の冷媒成分を吸着剤に吸着させているところを示す説明図である。
【図１６】図１２に示す装置を用いた混合冷媒の成分分離方法において、吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を脱離させて回収しているところを示す説明図である。
【図１７】実施例１における混合冷媒Ｒ−４１０ＡガスのＺＭＳ吸着剤への吸着結果を示すグラフである。
【図１８】実施例２における混合冷媒Ｒ−４１０ＡガスのＺＭＳ吸着剤からの脱離結果を示すグラフである。
【図１９】実施例３における混合冷媒Ｒ−４１０ＡガスのＺＭＳ吸着剤からの脱離結果を示すグラフである。
【図２０】実施例４における混合冷媒Ｒ−４０７ＣガスのＺＭＳ吸着剤への吸着結果を示すグラフである。
【図２１】実施例５における混合冷媒Ｒ−４１０ＡガスのＭＳＣ吸着剤への吸着結果を示すグラフである。
【図２２】実施例６における混合冷媒Ｒ−４１０ＡガスのＭＳＣ吸着剤からの脱離結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図１に示す、本発明の第１の実施形態に係る混合冷媒の成分分離装置１について説明する。
【００３６】
図１に示すように、本実施形態に係る混合冷媒の成分分離装置１は、混合冷媒Ｇが格納されている圧力容器２と、特定の冷媒成分を吸着する吸着剤４２が充填された反応容器４１を備える吸着部４、反応容器４１及び吸着剤４２の温度を調整する調温手段５、反応容器４１内部を減圧させる減圧手段（真空ポンプ６ａ及び６ｂ）、分離された各冷媒成分をそれぞれ回収する回収部８とから概略構成されている。
【００３７】
まず、混合冷媒Ｇが格納されている圧力容器２について説明する。この圧力容器２は、混合冷媒Ｇが一定の圧力下で液化充填された容器であればよく、例えば、使用済みの冷媒が回収されたフロン回収容器、製品ボンベ、ドラム缶又はサービス缶等で構成される。本実施形態では、使用済みの冷媒が回収されたフロン回収容器を用いている。フロン回収容器としては、１Ｌ程度から１００Ｌを超えるものまで種々の容量の容器が一般的に使用されており、回収される冷媒の種類によって、容器の耐圧試験圧力が３ＭＰａ〜５ＭＰａの範囲となるように規定されている。また、本実施形態の圧力容器２は、電子天秤等の質量計Ｍ１上に配置され、格納されている混合冷媒Ｇの流出量（供給量）が測定可能なように構成されている。
【００３８】
圧力容器２は、後述する吸着部４の反応容器４１と流路により接続されている。即ち、圧力容器２は、図１に示すように、詳細には、出口弁Ｖ１、減圧弁３、流量計Ｆ１及び入口弁Ｖ２を介して吸着部４の反応容器４１と接続されている。出口弁Ｖ１と減圧弁３との間の流路には圧力計Ｐ１が設けられており、減圧弁３と流量計Ｆ１との間の流路には圧力計Ｐ２が設けられている。
【００３９】
減圧弁３は、圧力容器２内の混合冷媒Ｇを吸着部４に供給する際の供給圧力を調整するために設けられている。混合冷媒Ｇの供給圧力は、圧力容器２内の圧力の変化に応じて変化するため、一定ではない。そのため、安定した条件で吸着反応を行えるよう、供給圧を一定に調整することが好ましい。さらに、圧力容器２内は通常高圧となっているため、出口弁Ｖ１を開いて混合冷媒Ｇをそのまま反応容器４１内に供給すると、反応容器４１内の圧力も同じように高圧となってしまう。そこで、混合冷媒Ｇのガスの供給圧力を所定の圧力以下に減圧弁３で減少させることにより、反応容器４１内の圧力を好適な圧力に調整することができる。所定の圧力とは、本実施形態では大気圧以下、すなわち、１００ｋＰａ以下であることが好ましい。所定の圧力を大気圧以下とすることにより、反応容器４１が耐圧容器でなくとも、安全に吸着反応を行うことができる。なお、反応容器４１が耐圧容器である場合には、ガスの供給圧力は特に限定されず、大気圧を超えた圧力とすることも可能である。
【００４０】
本実施形態において、圧力容器２内に格納されている混合冷媒Ｇは、後述する吸着剤４２に選択的に吸着される特定の冷媒成分Ｇａとそれ以外の他の冷媒成分Ｇｂとから構成されている。冷媒成分Ｇｂは吸着剤４２に選択的に吸着されないが、混合冷媒Ｇが吸着剤４２に一定量供給された結果、温度や圧力等の条件により、吸着剤４２が特定の冷媒成分Ｇａで飽和せず、十分な吸着能を有する場合には、冷媒成分Ｇｂは吸着剤４２に付着する現象がみられる。なお、本明細書において、吸着とは、後述する付着よりも吸着結合力が強い状態をいい、昇温及び減圧（又はパージ）によらなければ吸着剤から吸着成分が脱離し難い状態をいう。また、付着とは、単に吸着剤の表面に接触している状態や、上述した吸着と比べると吸着結合力が非常に弱い状態をいい、減圧（又はパージ）のみで容易に回収できる状態をいう。混合冷媒成分は２種類の冷媒成分から構成されるものに限定されず、さらに多くの種類の冷媒成分から構成されていてもよい。混合冷媒Ｇは、フロン類に限定されず、冷媒として用いられる物質であればよく、炭化水素系混合冷媒も当然に含まれる。
【００４１】
次に、本実施形態における吸着部４の構成について説明する。吸着部４は、複数の反応容器４１とその内部に充填されている吸着剤４２とから概略構成されており、吸着剤４２による吸着及び脱離反応が行われる。この反応容器４１は、圧力容器２と入口弁Ｖ２を介して接続されている気体の流入部４１０と、後述する真空ポンプ６ａと弁Ｖ３を介して接続されている気体の流出部４１１とを備えている。反応容器４１の内部には、混合冷媒Ｇから特定の冷媒成分Ｇａを選択的に吸着できる吸着剤４２が充填されている。
【００４２】
この反応容器４１は、吸着剤４２による吸着及び脱離反応を行うことができればどのような構成であってもよいが、熱交換効率の観点から、吸着剤４２の充填体積あたりの伝熱面積が大きくなるように構成されたものが好ましい。吸着剤４２に特定の冷媒成分Ｇａが吸着する際には吸着反応による吸着熱（発熱）が生じ、脱離する際には、脱離反応による脱離熱（吸熱）が生じるが、本発明では吸着及び脱離の対象が冷媒であるため、発生する吸着熱及び脱離熱の熱量が大きい。これらの熱は冷媒成分の吸着及び脱離効率を低下させるため、生じた熱を外部環境と熱交換することで吸着反応及び脱離反応を促進することができる。それゆえ、反応容器４１は吸着剤４２の熱交換効率が高くなるように構成することが好ましい。具体的には、吸着剤４２の充填体積当たりの伝熱面積が０．１ｍ２／Ｌ以上となるように構成されていることが好ましい。本実施形態においては、反応容器４１はステンレス製の細管（長さ約８０ｃｍ、内径約３ｃｍ）から形成されており、吸着剤４２の充填体積当たりの伝熱面積が０．１ｍ２／Ｌ以上となるように構成されている。本実施形態では、１９本の反応容器４１を所定の間隔で並列させて吸着部４を構成している。
【００４３】
また、本実施形態に係る成分分離装置１では、反応容器４１内の圧力が所定の圧力以下となるように減圧弁３で供給時のガス圧力を減少させて使用するように構成されている。そこで、反応容器４１には、容器内部の圧力が所定の圧力を超えないよう、圧力を調整するための安全弁４１２が備えられている。なお、所定の圧力とは、本実施形態では大気圧以下、すなわち、１００ｋＰａ以下であることが好ましい。
【００４４】
反応容器４１に充填される吸着剤４２としては、分離対象成分の分子サイズによって物質を分離することができる機能を有するものを用いることができる。具体的には、特に限定されないが、ＭＳＣ（モレキュラーシービングカーボン）、ＺＭＳ（ゼオライトモレキュラーシーブ）、活性炭、アルミナ又は天然ゼオライト等が挙げられ、分離対象となる特定の冷媒成分に応じて選択される。具体例を示すと、Ｒ−４１０Ａを構成するジフルオロメタン（沸点：−５１．６５℃、分子量：５２ｇ／ｍｏｌ）とペンタフルオロエタン（沸点：−４８．１３℃、分子量：１２０ｇ／ｍｏｌ）とは、沸点が略等しいが分子量が約２．３倍異なるため、分子径が異なる。また、Ｒ−４０４Ａを構成するペンタフルオロエタン、１，１，１−トリフルオロエタン及び１，１，１，２−テトラフルオロエタンの分子量はそれぞれ１２０ｇ／ｍｏｌ、８４ｇ／ｍｏｌ及び１０２ｇ／ｍｏｌであり、それぞれ分子径が異なる。このような分子径の差を利用して、特定の冷媒成分Ｇａを選択的に吸着分離させることができる。従って、所定の分子径の化合物が吸着剤の細孔内に入って吸着され、その他の分子径の化合物が細孔に入りにくく吸着し難いような吸着剤を選択することが好ましい。
【００４５】
吸着剤４２に関し、発明者らは、ジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２）とペンタフルオロエタン（ＨＦＣ−１２５）との混合物であるＲ−４１０Ａについては、ＭＳＣ（モレキュラーシービングカーボン）でも両者の吸着性にある程度の差があるため分離に利用できるが、ＺＭＳ（ゼオライトモレキュラーシーブ）であるモレキュラーシーブ４Ａは両者の吸着性に明確な差があり分離に好適であることを見出した。さらに、ジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２）、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ−１２５）及び１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）の混合物であるＲ−４０７Ｃについても、ＨＦＣ−３２と、ＨＦＣ−１２５及びＨＦＣ−１３４ａとの分離がＺＭＳのモレキュラーシーブ４Ａで可能であることを見出した。ＭＳＣの具体例としては、特に限定されないが、粒状白鷺（登録商標）Ｘ２Ｍ（大阪ガスケミカル株式会社製品）が挙げられ、ＺＭＳとしては、一例として、モレキュラーシーブ４Ａ  ３．２  ペレット（ユニオン昭和株式会社製品）が挙げられる。なお、本発明における分離対象は上述した混合冷媒を構成する冷媒成分に限られず、他の混合冷媒についても吸着剤を適宜選択することにより、特定の成分を分離することが可能である。
【００４６】
次に、調温手段５について説明する。調温手段５は、主に反応容器４１内での吸着反応又は脱離反応に伴って発生する反応熱を除去するほか、予め反応容器内を減圧して吸着剤４２や反応容器４１内に含まれる空気や水等を除去するが、その際に反応容器４１を加温して除去を確実にするために設けられている。本実施形態において、調温手段５は、熱媒体である水Ｗと、反応容器４１を被覆すると共に熱媒体である水Ｗを収容する調温ジャケット５１と、加温手段５２である温水製造装置５２ａ及び温水循環ポンプ５２ｂと、冷却手段５３である冷水製造装置５３ａ及び冷水循環ポンプ５３ｂとから概略構成されている。具体的には、吸着反応時には発熱が生じることから、冷却手段５３による反応容器４１の冷却がなされるように構成されており、脱離反応時には吸熱が生じることから、加温手段５２による反応容器４１の加温がなされるように構成されている。また、準備工程として、反応容器内を減圧して吸着剤４２や反応容器４１内に含まれる空気や水等を除去する際には、吸着剤４２の再生を促すために加温手段５２による反応容器４１の加温がなされるように構成されている。また、調温手段５は、本実施形態に係る成分分離装置１のように冷却手段５３を備え、冷却手段５３により吸着熱の除去を行うことが反応効率の点から望ましいが、反応容器４１を放熱しやすく構成することにより、冷却手段５３を省略することも可能である。他方、加温手段５２に関しては、発明者らは、脱離反応時に加温手段５２による脱離熱の補充がなされない場合には、脱離反応速度が著しく遅くなるだけでなく、反応容器４１外周に霜が付着する等して成分分離装置１の運転にトラブルを生じさせることを見出している。よって、調温手段５としては、少なくとも加温手段５２を有している必要がある。なお、後述する真空ポンプ６ａ又は６ｂが作動しない状態で加温手段５２のみが作動すると、反応容器４１内の圧力が増加するおそれがあるため、温水循環ポンプ５２ｂの作動は真空ポンプ６ａ又は６ｂの作動と連動するように構成されていることが好ましい。
【００４７】
本実施形態においては、調温手段５で使用されている熱媒体は水Ｗである。水Ｗは調温ジャケット５１内に収容され、反応容器４１が水Ｗに浸漬された状態となっている。準備工程時及び脱離反応時には、水Ｗは加温手段５２の温水製造装置５２ａで加温され、温水循環ポンプ５２ｂにより調温ジャケット５１内と温水製造装置５２ａとの間を循環する。調温ジャケット５１内に移送された温水は、脱離反応が生じて冷却されている反応容器４１と熱交換し、反応容器４１を加温する。他方、吸着反応時には、水Ｗは冷却手段５３の冷水製造装置５３ａで冷却され、冷水循環ポンプ５３ｂにより調温ジャケット５１内と冷水製造装置５３ａとの間を循環する。調温ジャケット５１内に移送された冷水は、吸着反応が生じて熱が生じている反応容器４１と熱交換し、反応容器４１を冷却する。本実施形態においては、熱媒体として水Ｗを用いているが、他の蓄熱組成物やペルチェ素子等、冷却や加温に用いられる公知の材料を適用することができる。また、調温手段５を加温手段のみに構成する場合には、熱媒体を電熱線やヒートランプ等とすることも可能である。
【００４８】
脱離反応時の熱媒体の温度に関し、本発明者らは、脱離反応温度が１００℃を超えると、冷媒成分自体が分解する等して有害成分が発生することを見出した。一例としてジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２）を吸着剤に吸着させた後、脱離させた際の脱離反応温度と回収された脱離ガス中に含まれるホルムアルデヒドの濃度を下記の表１に示す。この結果より、脱離反応時に調温ジャケット５１内に供給する熱媒体の温度は１００℃以下とすることが好ましい。本実施形態においては、水Ｗを熱媒体として用いているため、１００℃を超えて反応容器４１が加温されることがなく、好適に使用することができる。また、他の態様にて反応容器４１を加温する際においても、脱離反応温度が１００℃以下となるように調温することが好ましい。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
他方、吸着反応時の熱媒体の温度については、室温以下であればよく、０〜３０℃程度が好ましく、特に５〜２０℃程度が好ましい。熱媒体の温度を低温にしすぎると、成分分離装置１の運転にトラブルを生じさせるおそれがあるため、上記範囲程度の温度が好ましい。なお、本実施形態においては、水Ｗを熱媒体として用いているため、０℃を超えて反応容器４１が冷却されることがなく、好適に使用することができる。
【００５１】
次に、減圧手段について説明する。減圧手段は、反応容器４１内を減圧するために設けられており、本実施形態においては、真空ポンプ６ａ、６ｂから構成されている。このうち、真空ポンプ６ａは、弁Ｖ３を介して反応容器４１の流出部４１１と接続されており、弁Ｖ３と真空ポンプ６ａとの間の流路には圧力計Ｐ３が設けられている。また、真空ポンプ６ａは、三方弁Ｖ４を介して回収部８の中間タンク８１ａと接続されている。他方、真空ポンプ６ｂは、弁Ｖ５を介して反応容器４１の流出部４１１と接続されており、弁Ｖ５と真空ポンプ６ｂとの間の流路には圧力計Ｐ３が設けられている。また、真空ポンプ６ｂは、三方弁Ｖ５を介して回収部８の中間タンク８１ｂと接続されている。真空ポンプ６ａ又は６ｂを作動させることにより、反応容器４１内が減圧され、吸着剤４２に選択的に吸着された成分を脱離させたり、吸着剤４２に付着した成分や反応容器４１内に気体として含まれる成分を回収することが可能である。また、後述する本成分分離装置１の使用方法において詳細に述べるが、吸着剤４２に特定の冷媒成分Ｇａを吸着させる前に、反応容器４１内を真空ポンプ６ａ又は６ｂで減圧することにより、あらかじめ吸着剤４２に吸着されている水分等の物質や反応容器４１内の空気を除去し、後に行う吸着反応の効率を向上させることが可能である。真空ポンプ６ａ又は６ｂとしては、吸着剤４２に吸着された冷媒成分の脱離率の観点から、反応容器４１内の圧力が１ｋＰａ〜２０ｋＰａ未満となるように減圧可能なものが好ましい。
【００５２】
次に回収手段８について説明する。本実施形態において、回収手段８は、吸着部４で分離された冷媒成分をそれぞれ回収できるように２系列設けられており、中間タンク８１ａ及び８１ｂ、加圧液化装置８２ａ及び８２ｂ及び回収容器８３ａ及び８３ｂから概略構成されている。中間タンク８１ａは、三方弁Ｖ４を介して真空ポンプ６ａと直列に接続されている。また、中間タンク８１ａは、加圧液化装置８２ａを介して回収容器８３ａと接続されている。さらに、中間タンク８１ａには、中間タンク８１ａ内に流入する冷媒成分Ｇｂの量を監視するための圧力計Ｐ４が備えられている。回収された冷媒成分Ｇｂは三方弁Ｖ４を介して中間タンク８１ａに流入したのち、加圧液化装置８２ａにより液化され、回収容器８３ａに回収される。他方、中間タンク８１ｂは、三方弁Ｖ６を介して真空ポンプ６ｂと直列に接続されている。また、中間タンク８１ｂは、加圧液化装置８２ｂを介して回収容器８３ｂと接続されている。さらに、中間タンク８１ｂには、中間タンク８１ｂ内に流入する冷媒成分Ｇａの量を監視するための圧力計Ｐ５が備えられている。脱離された冷媒成分Ｇａは三方弁Ｖ６を介して中間タンク８１ｂに流入したのち、加圧液化装置８２ｂにより液化され、回収容器８３ｂに回収される。本実施形態においては、中間タンク８１ａ及び８１ｂが設けられ、圧力計の監視により一定量の冷媒成分が集まった段階で、加圧液化装置８２ａ及び８２ｂによる加圧液化処理が行われるように構成されているが、中間タンクを省き、加圧液化装置と回収容器のみの構成としてもよい。中間タンク及び回収容器は、上述した圧力容器２と同様の構成を有するものを使用することができ、フロン回収用容器、製品ボンベ、ドラム缶又はサービス缶等の容器を用いることができる。また、本実施形態において、回収容器８３ａ及び８３ｂは、それぞれ電子天秤等の質量計Ｍ２及びＭ３上に配置され、回収量を測定できるように構成されている。
【００５３】
次に、図２〜図６に基づいて、本実施形態に係る成分分離装置１を用いた混合冷媒の成分分離方法について説明する。
【００５４】
図２に示すように、本実施形態に係る混合冷媒の成分分離方法は、反応容器４１内の減圧及び加温を行う準備工程Ｓ１、反応容器４１内に混合冷媒を供給する供給工程Ｓ２、反応容器４１内の吸着剤４２に特定の冷媒成分を吸着させる吸着工程Ｓ３、反応容器４１内を減圧して他の冷媒成分を回収する回収工程Ｓ４、反応容器４１内を減圧及び加温して特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程Ｓ５、脱離された特定の冷媒成分を回収する特定成分回収工程Ｓ６、混合冷媒の分離が略終了したか否かを判別し、分離が略終了しない場合（ＮＯの場合）は供給工程Ｓ２へ戻り工程Ｓ２〜Ｓ６を繰り返し、分離が略終了した場合（ＹＥＳの場合）は終了する判別工程Ｓ７とから構成される。本実施形態において、圧力容器２内に格納されている混合冷媒Ｇは、特定の冷媒成分（吸着剤４２に選択的に吸着する成分）Ｇａと他の冷媒成分Ｇｂ（吸着剤４２に選択的には吸着しない成分）とから構成されているものを示しており、一例として、混合冷媒ＧがＲ−４１０Ａである場合には、吸着剤４２はモレキュラーシーブ４Ａであり、吸着剤４２に選択的に吸着する特定の冷媒成分ＧａはＨＦＣ−３２、他の冷媒成分ＧｂはＨＦＣ−１２５である。
【００５５】
（反応容器内の減圧）
まず、図３に基づき、反応容器内を減圧する準備工程Ｓ１について説明する。反応容器４１の流入部４１０側の弁Ｖ２と、流出部４１１と接続する弁Ｖ５とを閉じたまま、流出部４１１と接続する弁Ｖ３を開く。そして、真空ポンプ６ａで吸引した空気等を装置外に排気するよう、真空ポンプ６ａと回収部８との間に設けられている三方弁Ｖ４を切り替える。この状態で真空ポンプ６ａを作動させると、吸引が行われて反応容器４１内が減圧環境となる。後述する吸着工程Ｓ３における冷媒成分Ｇａの吸着剤４２への吸着は、反応容器４１内にあらかじめ含まれていた空気圧の影響を受けることから、この空気圧影響を小さくするために、反応容器４１内の空気の圧力を大気圧の５分の１以下、すなわち２０ｋＰａ以下となるように減圧することが好ましい。また、本発明者らによれば、反応容器４１内の圧力を２０ｋＰａにした場合に比べて、１０ｋＰａ以下にすることによって、吸着剤４２が精製されて重量が一定になるまでの時間が３分の１以下になることを見出している。したがって、真空ポンプ６ａによる減圧は、反応容器４１内の圧力を１ｋＰａ〜２０ｋＰａ未満とすることが好ましく、１ｋＰａ〜１０ｋＰａとすることがより好ましい。反応容器４１内の圧力は、流出部４１１と弁Ｖ３との間の流路に設けられた圧力計Ｐ３により確認される。
【００５６】
さらに、調温手段５の加温手段５２を作動させ、反応容器４１を加温することが好ましい。これにより、吸着剤４２にあらかじめ吸着されていた成分がより確実に脱離するため、不純物を除去でき、吸着剤４２が再生される。加温手段５２の熱媒体Ｗの温度は、１００℃を超えた温度とすると冷却に時間がかかることから、１００℃以下とすることが好ましい。本実施形態においては、熱媒体として水を用いていることから１００℃を超えて反応容器４１が加温されることがない。なお、吸着剤４２の状態によっては、加温手段５２を作動させずに１５〜２５℃での常温にて、反応容器４１内の減圧のみを行うことも可能である。
【００５７】
上述した操作により、反応容器４１内にあらかじめ含まれていた空気が装置外に排出される。一般的に空気には水分が含まれており、この水分が吸着剤４２への特定の冷媒成分Ｇａへの吸着を妨げる。そのため、反応容器４１内部に含まれている空気を除去することにより、後の工程で行われる吸着反応を効率良く行うことができる。また、吸着剤４２に既に付着又は吸着されていた成分（主に水分等）も除去されて装置外に排出されるため、吸着剤４２自体も確実に再生され、後の吸着反応の効率を向上させることができる。さらに、本準備工程Ｓ１を行うことによって反応容器４１内の圧力が大気圧未満に減圧されるため、次の供給工程Ｓ２では、混合冷媒Ｇが圧力の高低差によって反応容器４１内に容易に流入する。なお、本実施形態では、主に真空ポンプ６ａと三方弁Ｖ４を用いて反応容器４１内の減圧を行ったが、これに限定されず、真空ポンプ６ｂ及び三方弁Ｖ６を用いてもよい。
【００５８】
（混合冷媒の供給）
次に、図４に基づき、混合冷媒の供給工程Ｓ２について説明する。真空ポンプ６ａの作動を止め、反応容器４１の流出部４１１と接続する弁Ｖ３及びＶ５を閉める。次に、減圧弁３を調整して、圧力容器２から供給される混合冷媒Ｇのガスの圧力を所定の圧力に調整する。本実施形態では、ガスの圧力が準備工程Ｓ１によって減圧された反応容器４１内の圧力よりも高くなるように調整する。そして、反応容器４１の流入部４１０側の弁Ｖ２と圧力容器２の弁Ｖ１を開き、混合冷媒Ｇのガスを圧力容器２から反応容器４１の流入部４１０に供給する。減圧弁３による減圧前及び減圧後の混合冷媒Ｇの供給圧力は、圧力容器２と反応容器４１との間に設けられた圧力計Ｐ１及びＰ２によりそれぞれ確認される。また、混合冷媒Ｇのガスの供給量は流量計Ｆ１及び質量計Ｍ１にて確認される。混合冷媒Ｇのガスの供給量は、供給されたガスに含まれる特定の冷媒成分Ｇａの量が、吸着剤４２の飽和吸着量未満となるように調整することが好ましい。なお、混合冷媒Ｇのガスの供給圧力は大気圧以下となるように調整することが好ましいが、反応容器４１が耐圧容器である場合には、大気圧を超えた圧力に調整することも可能である。
【００５９】
混合冷媒Ｇのガスは、準備工程Ｓ１で反応容器４１内の圧力が大気圧未満に減圧されているため、圧力の高低差により反応容器４１内に容易に導入される。混合冷媒Ｇのガスの供給は、減圧弁３により調整された供給圧力と反応容器４１内の圧力とが等しくなると停止する。減圧弁３により、混合冷媒Ｇのガスの供給圧力を大気圧以下、すなわち、約１００ｋＰａ以下とすることで、反応容器４１内の圧力が大気圧を超えることがなく、安全に混合冷媒Ｇの成分分離を行うことができる。なお、後述する吸着工程Ｓ３は、本供給工程Ｓ２における混合冷媒Ｇの供給と略同時に行われ、混合冷媒Ｇの特定の冷媒成分Ｇａが吸着剤４２に吸着すると、特定の冷媒成分Ｇａが気相から失われて反応容器４１内の圧力は減少する。それゆえ、反応容器４１内で特定の冷媒成分Ｇａの吸着反応が進行している間はガスの供給が行われる。
【００６０】
（特定の冷媒成分の吸着）
本吸着工程Ｓ３では、反応容器４１内に供給された混合冷媒Ｇのガスのうち、特定の冷媒成分Ｇａがこの冷媒成分Ｇａを選択的に吸着する吸着剤４２によって吸着される。一例として、混合冷媒ＧがＲ−４１０Ａである場合には、吸着剤４２としてはモレキュラーシーブ４Ａが好適に用いられ、モレキュラーシーブ４Ａに選択的に吸着する特定の冷媒成分ＧａはＨＦＣ−３２、選択的には吸着しない他の冷媒成分ＧｂはＨＦＣ−１２５となる。この吸着工程Ｓ３は、前述した供給工程Ｓ２の混合冷媒Ｇの供給と略同時に行われる。吸着反応により、吸着熱が生じて反応容器４１内の温度が上昇するため、調温手段５の冷却手段５３を作動させ、反応容器４１を冷却することができ、これにより、吸着反応が促進される。冷却手段５３の熱媒体Ｗの温度は、５〜２０℃とすることが好ましい。また、反応容器４１の温度を測定し、温度の変化により、吸着反応の進行状況や吸着量を把握し、成分分離装置１の運転を制御することも可能である。他方、本実施形態では、冷媒成分Ｇの供給圧を大気圧以下としているため、反応容器４１内は非加圧条件となり、反応容器４１内に供給される混合冷媒Ｇの量も限定されていることから、他の冷媒成分Ｇｂは、吸着剤４２とごく弱い力で引き合って吸着剤４２に付着するか、反応容器４１内の吸着剤４２が充填されていない空間に気体として存在する。
【００６１】
（減圧による他の冷媒成分の回収）
次に図５に基づき、他の冷媒成分の回収工程Ｓ４を説明する。本回収工程Ｓ４では、吸着剤４２に選択的に吸着されない他の冷媒成分Ｇｂが回収分離される。上述したように、他の冷媒成分Ｇｂは、反応容器４１内において、ごく弱い力で吸着剤４２に付着した状態であるか、吸着剤４２が充填されていない空間に気体として存在している。そのため、反応容器４１内を昇温せずに１５〜２５℃の常温にて減圧すると、吸着剤４２に選択的に吸着されている冷媒成分Ｇａは脱離しないが、他の冷媒成分Ｇｂのみが反応容器４１から流出し、回収される。具体的には、まず、圧力容器２の弁Ｖ１と反応容器４１の流入部４１０側の弁Ｖ２を閉める。次に反応容器４１の流出部４１１と接続する弁Ｖ５は閉めた状態で弁Ｖ３を開き、真空ポンプ６ａで吸引した冷媒成分Ｇｂを回収手段８の中間タンク８１ａに送気するよう、真空ポンプ６ａと回収部８との間に設けられている三方弁Ｖ４を切り替える。この状態で真空ポンプ６ａを作動させると、真空ポンプ６ａは反応容器４１内を吸引し、反応容器４１内を減圧環境とする。真空ポンプ６ａでの減圧は、脱離効率の観点から、反応容器４１内の圧力を１ｋＰａ〜２０ｋＰａ未満とすることが好ましく、１ｋＰａ〜１０ｋＰａとすることがより好ましい。反応容器４１内の圧力は圧力計Ｐ３により確認可能である。流出した冷媒成分Ｇｂは、回収部８の中間タンク８１ａに一定程度貯留され、加圧液化装置８２ａに送られて液化され、回収容器８３ａに収容される。中間タンク８１ａに貯留される冷媒成分Ｇｂは圧力計Ｐ４で確認される。また、回収容器８３ａに回収された冷媒成分Ｇｂの量は質量計Ｍ２により測定される。なお、中間タンク８１ａを省き、加圧液化装置８２ａと回収容器８３ａからなる構成とすることも可能である。また、本実施形態では、他の冷媒成分Ｇｂは反応容器４１内の減圧により回収されたが、後述する第２の実施形態に示すパージガス容器７０を成分分離装置１に付設し、反応容器４１内にパージガスを供給することにより、他の冷媒成分Ｇｂを回収分離することも可能である。
【００６２】
（減圧及び加温による特定の冷媒成分の脱離）
次に図６に基づき、特定の冷媒成分の脱離工程Ｓ５を説明する。本実施態様では、吸着剤４２に吸着された特定の冷媒成分Ｇａの脱離反応は、反応容器４１内の圧力の減圧及び加温により行われる。まず、圧力容器２の弁Ｖ１と反応容器４１の流入部４１０側の弁Ｖ２が閉めた状態であるのを確認する。次に、反応容器４１の流出部４１１と接続する弁Ｖ３を閉め、弁Ｖ５を開く。また、真空ポンプ６ｂで吸引した冷媒成分Ｇａを回収手段８の中間タンク８１ｂに送気するよう、真空ポンプ６ｂと回収部８との間に設けられている三方弁Ｖ６を切り替える。さらに、調温手段５の加温手段５２を作動させ、反応容器４１を加温する。この状態で真空ポンプ６ｂを作動させると、真空ポンプ６ｂは反応容器４１内を吸引し、反応容器４１内を減圧環境とする。真空ポンプ６ｂでの減圧は、脱離効率の観点から、反応容器４１内の圧力を１ｋＰａ〜２０ｋＰａ未満とすることが好ましく、１ｋＰａ〜１０ｋＰａとすることがより好ましい。反応容器４１内の圧力は圧力計Ｐ３により確認可能である。また、加温手段５２の熱媒体Ｗの温度は、１００℃を超えた温度とすると、冷媒成分が分解して有毒な成分が発生するおそれがあることから、１００℃以下とすることが好ましい。本実施形態においては、熱媒体として水を用いていることから１００℃を超えて反応容器４１が加温されることがなく、安全に冷媒成分の分離を行うことができる。なお、真空ポンプ６ｂで反応容器４１内を吸引しても、冷媒成分Ｇａの脱離が進行している間は冷媒成分Ｇａが気相中に出てくるため、反応容器４１内の圧力は大きく減少せず、冷媒成分Ｇａの脱離が終了するころになって圧力が大きく減少する。この圧力の変化を圧力計Ｐ３により検知して脱離状態を確認することができる。また、冷媒成分Ｇａの脱離が進行している間は脱離熱が生じて温度の低下が著しいが、脱離反応が終了に近付くと温度変化も弱まる。この反応容器４１の温度変化を検知することにより、脱離状態を確認することもできる。
【００６３】
吸着剤４２から脱離した特定の冷媒成分Ｇａは、真空ポンプ６ｂにより回収部８の中間タンク８１ｂに送気される。このように、吸着剤４２から特定の冷媒成分Ｇａの脱離を行うことにより、吸着剤４２を再生することができ、反応容器４１内も減圧環境とすることができるため、次回の混合冷媒Ｇの供給や吸着に備えることができる。
【００６４】
（脱離された冷媒成分の回収）
引き続き図６に基づき、脱離された冷媒成分の回収工程Ｓ６を説明する。本工程においては、脱離工程Ｓ５で減圧加温脱離された特定の冷媒成分Ｇａの回収が行われる。真空ポンプ６ｂにより送気された特定の冷媒成分Ｇａは中間タンク８１ｂに貯留され、一定程度貯留された段階で加圧液化装置８２ｂに送られて液化され、回収容器８３ｂに収容される。中間タンク８１ｂに貯留される冷媒成分Ｇａは圧力計Ｐ５で確認される。また、回収容器８３ｂに回収された冷媒成分Ｇａの量は質量計Ｍ３により測定される。なお、中間タンク８１ｂを省き、加圧液化装置８２ｂと回収容器８３ｂのみの構成とすることも可能である。
【００６５】
（工程Ｓ２〜Ｓ６の繰り返し）
次に、判別工程Ｓ７について説明する。判別工程Ｓ７においては、圧力容器２内の混合冷媒Ｇの残存量等に基づき、混合冷媒成分の分離が略終了したか否かを判別し、分離が終了していない場合（ＮＯの場合）には供給工程Ｓ２へ戻って工程Ｓ２〜Ｓ６を繰り返し、分離が略終了した場合（ＹＥＳの場合）には終了とする。図１に係る成分分離装置１が小型装置であったり、圧力容器２内に格納された混合冷媒Ｇの量が吸着剤４２の吸着可能な量と比べて多い場合には、１バッチで全量を分離するのは難しいため、Ｓ２〜Ｓ６の工程を繰り返す。圧力容器２に設置された質量計Ｍ１の変化を計測することにより、混合冷媒Ｇの成分分離が略終了したか否かを確認することが可能である。
【００６６】
上述した工程を経た結果、混合冷媒Ｇの成分分離が略終了することにより、回収容器８３ａ、８３ｂには、分離された冷媒成分がそれぞれ収容された状態となる。分離された各冷媒成分は容器に収容されているため、再利用しやすい状態となっており、冷媒成分Ｇａ又は冷媒成分Ｇｂを主に含む冷媒組成物として、再び混合冷媒を適正割合で作成したり、単独組成の冷媒として有効に使用することが可能である。
【００６７】
なお、本実施形態では、特定の冷媒成分Ｇａは反応容器４１の減圧及び加温により吸着剤４２から脱離されたが、後述する第２の実施形態に示すパージガス容器７０を成分分離装置１に付設し、反応容器４１内にパージガスを供給することにより、特定の冷媒成分Ｇａを吸着剤４２から脱離させることも可能である。
【００６８】
以下、図７に示す、本発明の第２の実施形態に係る混合冷媒の成分分離装置１０について説明する。
【００６９】
図７に示すように、本実施形態に係る混合冷媒の成分分離装置１０は、混合冷媒Ｇが格納されている圧力容器２と、圧力容器２から供給される混合冷媒Ｇの圧力を減少させる減圧弁３、特定の冷媒成分を吸着する吸着剤４２が充填された反応容器４１を備える吸着部４、反応容器４１の温度を調整する調温手段５、反応容器４１内部を減圧させる減圧手段（真空ポンプ６０）、特定の冷媒成分を脱離させるパージガスを収容したパージガス容器７０、分離された各冷媒成分を回収する回収部８０とから概略構成されている。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同じ構成については、同じ参照符号を使用して説明する。
【００７０】
まず、混合冷媒Ｇが格納されている圧力容器２について説明する。圧力容器２は、第１の実施形態における圧力容器２と同様の構成を有するものを使用することができる。この圧力容器２は、吸着部４の反応容器４１と流路により接続されている。即ち、圧力容器２は、図７に示すように、詳細には、弁Ｖ１、減圧弁３、流量計Ｆ１及び三方弁Ｖ２０を介して吸着部４の反応容器４１と接続されている。弁Ｖ１と減圧弁３との間の流路には圧力計Ｐ１が設けられており、減圧弁３と流量計Ｆ１との間の流路には圧力計Ｐ２が設けられている。
【００７１】
減圧弁３は、圧力容器２内の混合冷媒Ｇを吸着部４に供給する際の供給圧力を調整するために設けられている。本実施形態では、混合冷媒Ｇのガスの圧力を２００ｋＰａ未満にまで減圧弁３で減少させることにより、反応容器４１内の圧力が２００ｋＰａ未満になり、反応容器４１が耐圧容器でなくとも、安全に吸着反応を行うことができる。本実施形態において、圧力容器２内に格納されている混合冷媒Ｇは、吸着剤４２に選択的に吸着される特定の冷媒成分Ｇａとそれ以外の他の冷媒成分Ｇｂとから構成されている。混合冷媒成分は２種類の冷媒成分から構成されるものに限定されず、さらに多くの種類の冷媒成分から構成されていてもよい。
【００７２】
次に、本実施形態における吸着部４の構成について説明する。吸着部４は、反応容器４１とその内部に充填されている吸着剤４２とから概略構成されており、吸着剤４２による吸着及び脱離反応が行われる。この反応容器４１は、圧力容器２と三方弁Ｖ２０を介して接続されている気体の流入部４１０と、後述する真空ポンプ６及び回収手段８０と弁Ｖ３０を介して接続されている気体の流出部４１１とを備えている。反応容器４１の内部には、混合冷媒Ｇから特定の冷媒成分Ｇａを選択的に吸着する吸着剤４２が充填されている。
【００７３】
本実施形態において、反応容器４１は、流入部４１０から供給される混合冷媒により、容器内の圧力が２００ｋＰａ以上となる場合には、労働安全衛生法における「圧力容器」に該当することとなるため、耐圧性等につき、当該規制に基づく構造規格を満たす構成とする必要がある。しかし、反応容器４１内の圧力が２００ｋＰａ未満となるように調整する場合には、上記規制の対象外となることから、反応容器４１に特別な耐圧性能等を備える必要はない。そのため、本実施形態に係る成分分離装置１０では、反応容器４１内の圧力が２００ｋＰａ未満となるように減圧弁３でガス圧力を減少させて使用するように構成されている。反応容器４１には、容器内部の圧力が２００ｋＰａ以上にならないよう、安全弁４１２が備えられている。なお、反応容器４１及びその他の部材に労働安全衛生法における「圧力容器」に求められる耐圧性能を備えさせ、反応容器４１内の圧力を２００ｋＰａ以上とすることも可能である。
【００７４】
次に、減圧手段について説明する。減圧手段は、反応容器４１内を減圧するために設けられており、本実施形態においては、真空ポンプ６０から構成されている。この真空ポンプ６０は、三方弁Ｖ４０及び弁Ｖ３０を介して反応容器４１の流出部４１１と接続されている。弁Ｖ３０と三方弁Ｖ４０との間の流路には圧力計Ｐ３が設けられている。また、真空ポンプ６０は、三方弁Ｖ４０を介して回収部８０の中間タンク８０１と接続されている。真空ポンプ６０を作動させることにより、吸着剤４２に特定の冷媒成分Ｇａを吸着させる前に、反応容器４１内を減圧環境下とし、あらかじめ吸着剤４２に吸着されている水分等の物質や反応容器４１内の空気を除去し、後に行う吸着反応の効率を向上させることが可能である。
【００７５】
次に、パージガス容器７０について説明する。このパージガス容器７０は、反応容器４１内での脱離反応を生じさせるために設けられている。本実施形態においては、パージガスとして窒素ガスを用いており、この窒素ガスがパージガス容器７０内に加圧されて収容されている。このパージガス容器７０は、流量計Ｆ２、三方弁Ｖ２０を介して反応容器４１の流入口４１０と接続されている。パージガスの反応容器４１への供給流量は、流量計Ｆ２により確認することができる。パージガス容器７０に格納されているパージガスを反応容器４１に供給することにより、吸着剤４２から特定の冷媒成分Ｇａを追い出して脱離させることが可能である。パージガス容器７０としては、上述した圧力容器２と同様の構成を有するものを使用することができる。また、パージガスとしては、吸着剤４２に吸着されている成分を追い出すことができるものであればよく、窒素ガスの他、アルゴンガスなども用いることができる。
【００７６】
次に、回収手段８０について説明する。本実施形態において、回収手段８０は、中間タンク８１、加圧液化装置８０２並びに回収容器８０３及び８０４から概略構成されている。回収手段８０では、吸着部４で分離された混合冷媒Ｇの各冷媒成分が回収される。中間タンク８１は、三方弁Ｖ４０及び弁Ｖ３０を介して反応容器４１の流出部４１１と接続されている。弁Ｖ３０と三方弁Ｖ４０との間の流路には圧力計Ｐ３が設けられている。また、中間タンク８０１は、加圧液化装置８０２及び三方弁Ｖ５０を介して回収容器８０４及び回収容器８０５と接続されている。さらに、中間タンク８０１には、中間タンク８０１内に流入する冷媒成分Ｇａ又はＧｂの量を監視するための圧力計Ｐ４が備えられている。分離された冷媒成分は弁Ｖ３０及び三方弁Ｖ４０を介して中間タンク８０１に流入したのち、加圧液化装置８０２により液化され、回収容器８０３（又は８０４）に回収される。本実施形態においては、中間タンク８０１が設けられ、圧力計Ｐ４の監視により一定量の冷媒成分が集まった段階で、加圧液化装置８０２による加圧液化処理が行われるように構成されているが、中間タンク８０１を省き、加圧液化装置８０２と回収容器８０３及び８０４のみの構成としてもよい。本実施形態において、回収容器８０３及び８０４は、それぞれ電子天秤等の質量計Ｍ２及びＭ３上に配置され、冷媒回収量を測定できるように構成されている。
【００７７】
圧力容器２、減圧弁３、吸着部４、真空ポンプ６０及び回収部８０の構成についてのその他の説明は、上述した第１の実施形態における圧力容器２、減圧弁３、吸着部４、真空ポンプ６及び回収部８の構成と同様であり、その機能や作用効果も同様である。また、調温手段５の構成についても、上述した第１の実施形態における調温手段５の構成と同様であり、その機能や作用効果も同様である。
【００７８】
次に、図８〜図１１に基づいて、本実施形態に係る成分分離装置１０を用いた混合冷媒の成分分離方法について説明する。
【００７９】
図８に示すように、本実施形態に係る混合冷媒の成分分離方法は、反応容器４１内の減圧を行う減圧工程Ｓ１０、混合冷媒を反応容器４１内に供給する供給工程Ｓ２０、反応容器４１内の吸着剤４２に特定の冷媒成分を吸着させる吸着工程Ｓ３０、他の冷媒成分の回収工程Ｓ４０、パージにより特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程Ｓ５０、及び脱離された特定の冷媒成分を回収する回収工程Ｓ６０とから構成される。本実施形態において、圧力容器２内に格納されている混合冷媒Ｇは、一例として、特定の冷媒成分（吸着剤４２に選択的に吸着する成分）Ｇａと他の冷媒成分（吸着剤４２に選択的に吸着しない成分）Ｇｂとから構成されているものを示しているが、混合冷媒成分は２種類の冷媒成分から構成されるものに限定されず、さらに多くの種類の冷媒成分から構成されていてもよい。
【００８０】
（反応容器内の減圧）
まず、図９に基づき、反応容器内の減圧工程Ｓ１０について説明する。反応容器４１の流入部４１０側の三方弁Ｖ２０は閉じたまま、流出部４１１側の弁Ｖ３０を開くと共に、真空ポンプ６０で吸引した空気等を装置外に排気するよう、三方弁Ｖ４０を切り替える。この状態で真空ポンプ６０を作動させると、吸引が行われて反応容器４１内が減圧環境となる。真空ポンプ６０による減圧は、反応容器４１内の圧力を１ｋＰａ〜２０ｋＰａ未満とすることが好ましく、１ｋＰａ〜１０ｋＰａとすることがより好ましい。反応容器４１内の圧力は、弁Ｖ３０と真空ポンプ６０との間の流路に設けられた圧力計Ｐ３により確認される。また、調温手段５の加温手段５２を作動させ、反応容器４１を加温することも好ましい。これにより、吸着剤４２にあらかじめ吸着されていた成分がより確実に脱離するため、不純物を除去でき、吸着剤４２が再生される。
【００８１】
この操作により、反応容器４１内にあらかじめ含まれていた空気が装置外に排出され、後の工程で行われる吸着反応を効率良く行うことができる。また、この操作により、吸着剤４２にあらかじめ吸着されていた成分（主に水分等）も脱離されて装置外に排出されるため、吸着剤４２自体も確実に再生され、後の吸着反応の効率を向上させることができる。さらに、本減圧工程Ｓ１０を行うことによって反応容器４１内の圧力が大気圧未満に減圧されるため、次の供給工程Ｓ２０で混合冷媒Ｇを反応容器４１内に流入させた際にも、反応容器４１内の圧力を２００ｋＰａ（０．２ＭＰａ）未満に制御しやすく、反応容器４１が労働安全衛生法における「圧力容器」でない場合にも、冷媒成分の分離を効率良く行うことができる。
【００８２】
（混合冷媒の供給）
次に、図１０に基づき、混合冷媒の供給工程Ｓ２０について説明する。真空ポンプ６０の作動を止め、反応容器４１の流出部４１１から流出した気体が回収部８０に送気されるよう、三方弁Ｖ４０を切り替える。また、圧力容器２の混合冷媒Ｇが反応容器４１の流入部４１０から供給されるように、三方弁Ｖ２０を切り替える。次に、圧力容器２から供給される混合冷媒Ｇガスの圧力が大気圧以上〜２００ｋＰａ未満になるように減圧弁３を調整した上で、圧力容器２の弁Ｖ１を開き、混合冷媒Ｇガスを反応容器４１に供給する。減圧弁３による減圧前及び減圧後の混合冷媒Ｇの供給圧力は、圧力容器２と反応容器４１との間に設けられた圧力計Ｐ１及びＰ２によりそれぞれ確認される。また、混合冷媒Ｇのガスの供給量は流量計Ｆ１及び質量計Ｍ１にて確認される。混合冷媒Ｇのガスの供給量は、供給されたガスに含まれる特定の冷媒成分Ｇａの量が、吸着剤４２の飽和吸着量以下となるように調整することが好ましい。
【００８３】
混合冷媒Ｇのガスは、減圧工程Ｓ１０で反応容器４１内の圧力が大気圧未満に減圧されているため、圧力の高低差により反応容器４１内に容易に導入される。減圧弁３により、混合冷媒Ｇのガスの供給圧力を２００ｋＰａ未満とすることで、反応容器４１内の圧力が２００ｋＰａを超えることがなく、安全に混合冷媒Ｇの成分分離を行うことができる。なお、後述する吸着工程Ｓ３０は、本供給工程Ｓ２０における混合冷媒Ｇの供給と略同時に行われており、吸着剤４２に選択的に吸着されない冷媒成分Ｇｂは、反応容器４１内の圧力が大気圧を超えると流出部４１１から流出し、回収部８０に移送される。なお、混合冷媒Ｇのガスの供給圧力は２００ｋＰａ未満に限定されず、反応容器４１等の耐圧性能により、２００ｋＰａ以上の圧力に調整することも可能である。
【００８４】
（特定の冷媒成分の吸着）
本吸着工程Ｓ３０では、反応容器４１内に供給された混合冷媒Ｇのガスのうち、特定の冷媒成分Ｇａがこの冷媒成分Ｇａを選択的に吸着する吸着剤４２によって吸着される。この吸着工程Ｓ３０は、前述した供給工程Ｓ２０の混合冷媒Ｇの供給と略同時に行われる。反応容器４１の温度や容器内の圧力を測定し、これらの変化により、吸着反応の進行状況や吸着量を把握し、成分分離装置１０の運転を制御することが可能である。反応容器４１内で、混合冷媒Ｇのうち特定の冷媒成分Ｇａが吸着剤４２に吸着されると、反応容器４１内の冷媒成分Ｇａの分圧が低下するため、反応容器４１内で特定の冷媒成分Ｇａの吸着反応が進行している間は混合冷媒Ｇのガスの供給が行われる。また、本実施形態では、冷媒成分Ｇの供給圧は大気圧よりも高く設定されているため、反応容器４１内は大気圧よりも加圧されて選択的な吸着反応が生じやすい条件となり、さらに反応容器４１内に供給される混合冷媒Ｇの量も通気された状態で供給されることから、第１の実施形態と比較すると、吸着剤４２に他の冷媒成分Ｇｂが付着する量は少ない。よって、吸着剤４２に選択的に吸着されない冷媒成分Ｇｂは反応容器４１から回収部８０に流出していく。
【００８５】
（他の冷媒成分の回収）
本回収工程Ｓ４０では、吸着剤４２に吸着されない他の冷媒成分Ｇｂが回収される。上述したように、吸着剤４２に選択的に吸着されない他の冷媒成分Ｇｂは、容器間の圧力の高低差により、反応容器４１の流出部４１１から回収部８０の中間タンク８０１に移動する。流出した冷媒成分Ｇｂは、回収部８０の中間タンク８０１に一定程度貯留され、後に行うパージによる脱離工程Ｓ５０の前に加圧液化装置８０２に送られて液化され、回収容器８０３に収容される。中間タンク８０１に貯留される冷媒成分Ｇｂは圧力計Ｐ４で確認される。また、回収容器８０３に回収された冷媒成分Ｇｂの量は質量計Ｍ２により測定される。なお、中間タンク８０１を省き、加圧液化装置８０２と回収容器８０３及び８０４からなる構成とすることも可能である。
【００８６】
（パージによる特定の冷媒成分の脱離）
次に図１１に基づき、特定の冷媒成分の脱離工程Ｓ５０について説明する。本実施態様では、吸着剤４２に吸着された特定の冷媒成分Ｇａの脱離反応は、パージガスによるパージにより行われる。まず、圧力容器２の出口弁Ｖ１を閉め、パージガス容器７０のパージガスが反応容器４１内に供給されるように三方弁Ｖ２０を切り替える。この状態でパージガス容器７０から反応容器４１中にパージガスである窒素ガスを供給させると、吸着剤４２に吸着されていた冷媒成分Ｇａが吸着剤４２から追い出される。窒素ガスの流量は流量計Ｆ２で確認することが可能である。多量の窒素ガスを反応容器４１内に供給してしまうと、特定の冷媒成分Ｇａの濃度が低下してしまうことから、できるだけ少ないガス量で脱離反応を行うことが好ましい。パージによる脱離反応においても、脱離熱が生じて反応容器４１内の温度が低下するため、調温手段５の加温手段５２を作動させ、反応容器４１を保温する。これにより、脱離反応が促進されると共に、反応容器４１が冷却され過ぎて霜が付着する等のトラブルが発生するのを防ぐことができる。また、冷媒成分Ｇａの脱離が進行している間は脱離熱が生じて温度の低下が著しいが、脱離反応が終了に近付くと温度変化も弱まる。この反応容器４１の温度変化を検知することにより、脱離状態を制御することもできる。吸着剤４２から脱離した特定の冷媒成分Ｇａは、容器間の圧力の高低差により、反応容器４１の流出部４１１から回収部８０の中間タンク８０１に移動する。このように、吸着剤４２から特定の冷媒成分Ｇａの脱離を行うことにより、吸着剤４２を再生することもでき、次回の吸着に備えることができる。また、本実施形態では、特定の冷媒成分Ｇａの脱離はパージにより行われたが、上述した第１の実施形態で述べたように、加温条件下で反応容器４１内を減圧させることにより、特定の冷媒成分Ｇａを吸着剤４２から脱離させることも可能である。
【００８７】
（脱離された冷媒成分の回収）
引き続き図１１に基づき、脱離された冷媒成分の回収工程Ｓ６０を説明する。本工程においては、脱離工程Ｓ５０でパージにより脱離された特定の冷媒成分Ｇａの回収が行われる。容器間の圧力の高低差により、反応容器４１の流出部４１１から回収部８０の中間タンク８０１に移動した特定の冷媒成分Ｇａは、一定程度貯留された段階で加圧液化装置８０２に送られて液化され、回収容器８０４に収容される。中間タンク８０１に貯留された段階では、特定の冷媒成分Ｇａの他にパージガスである窒素ガスが含まれた状態であるが、加圧液化装置８０２での所定の圧力による加圧処理により、特定の冷媒成分Ｇａのみが液化されて回収容器８０４に収容される。反応容器４１から流出して中間タンク８０１に貯留される冷媒成分Ｇａは圧力計Ｐ４で確認される。また、回収容器８０４に回収された冷媒成分Ｇａの量は質量計Ｍ３により測定される。なお、中間タンク８０１を省き、加圧液化装置８０２と回収容器８０３及び８０４からなる構成とすることも可能である。
【００８８】
本実施形態に係る成分分離装置１０が小型装置であったり、圧力容器２内に格納された混合冷媒Ｇの量が吸着剤４２の吸着可能な量と比べて多い場合には、１回の吸着及び脱離では、圧力容器２内は混合冷媒Ｇが残存した状態となる。その場合には、第１の実施形態と同様に、圧力容器２内の混合冷媒Ｇの成分分離が略終了するまでＳ２０〜Ｓ６０の工程を繰り返すことによって、回収量を増やすことができる。本実施形態においては、図１１に示すように、混合冷媒Ｇの成分分離が略終了すると圧力容器２は１ｋＰａ程度までになり、回収容器８０３及び８０４中に各冷媒成分が収容された状態となる。この状態は、圧力容器２及び回収容器８０３及び８０４に設置された質量計Ｍ１〜Ｍ３の質量を計測することによって確認することが可能である。
【００８９】
本実施形態においては、混合冷媒Ｇを構成する各冷媒成分が回収容器８０３及び８０４にそれぞれ回収される。分離された各冷媒成分は容器に収容されているため、再利用しやすい状態となっており、再び混合冷媒を適正割合で作成したり、単独組成の冷媒として使用することが可能である。
【００９０】
さらに、本実施形態に係る成分分離装置１０の使用方法に係るその他の説明は、上述した第１の実施形態の場合と同様であり、その作用効果も同様である。なお、本実施形態では、成分分離装置１０の使用方法として、混合冷媒の供給工程Ｓ２及び吸着工程Ｓ３において、反応容器４１の流出部４１１側の弁Ｖ３０を開き、回収部８０と通気させた状態で吸着反応を行う場合の使用方法を説明したが、前述した第１の実施形態で説明したように、弁Ｖ３０を閉じて回収部８０と通気させない状態で混合冷媒の供給及び吸着反応を行うことも可能である。
【００９１】
次に、図１２に示す、本発明の第３の実施形態に係る混合冷媒の成分分離装置１００について説明する。
【００９２】
図１２に示すように、本実施形態に係る混合冷媒の成分分離装置１００は、混合冷媒Ｇが格納されている圧力容器２と、特定の冷媒成分を吸着する吸着剤４２が充填された反応容器４１を備える吸着部４、反応容器４１の温度を調整する調温手段５、反応容器４１内部を減圧させる減圧手段（真空ポンプ６００）、分離された特定の冷媒成分を回収する回収部８００とから概略構成されている。
【００９３】
まず、混合冷媒Ｇが格納されている圧力容器２について説明する。この圧力容器２は、第１の実施形態における圧力容器２と同様の構成を有するものを使用することができる。この圧力容器２は、吸着部４の反応容器４１と流路により接続されている。即ち、圧力容器２は、図１２に示すように、詳細には、弁Ｖ１、減圧弁３、流量計Ｆ１及び弁Ｖ２を介して吸着部４の反応容器４１と接続されている。弁Ｖ１と減圧弁３との間の流路には圧力計Ｐ１が設けられており、減圧弁３と流量計Ｆ１との間の流路には圧力計Ｐ２が設けられている。
【００９４】
減圧弁３は、圧力容器２内の混合冷媒Ｇを吸着部４に供給する際の供給圧力を調整するために設けられている。本実施形態では、混合冷媒Ｇのガスの供給圧力を２００ｋＰａ未満にまで減圧弁３で減少させることにより、反応容器４１内の圧力が２００ｋＰａ未満になり、反応容器４１が耐圧容器でなくとも、安全に吸着反応を行うことができる。本実施形態において、圧力容器２内に格納されている混合冷媒Ｇは、後述する吸着剤４２に選択的に吸着される特定の冷媒成分Ｇａとそれ以外の他の冷媒成分Ｇｂとから構成されている。混合冷媒成分は２種類の冷媒成分から構成されるものに限定されず、さらに多くの種類の冷媒成分から構成されていてもよい。混合冷媒Ｇは、フロン類に限定されず、冷媒として用いられる物質であればよく、炭化水素系混合冷媒も当然に含まれる。
【００９５】
次に、本実施形態における吸着部４の構成について説明する。吸着部４は、反応容器４１とその内部に充填されている吸着剤４２とから概略構成されており、吸着剤４２による吸着及び脱離反応が行われる。この反応容器４１は、圧力容器２と弁Ｖ２を介して接続されている気体の流入部４１０と、後述する真空ポンプ６００と弁Ｖ３０を介して接続されている気体の流出部４１１とを備えている。反応容器４１の内部には、混合冷媒Ｇから特定の冷媒成分Ｇａを選択的に吸着する吸着剤４２が充填されている。
【００９６】
本実施形態において、反応容器４１は、流入部４１０から供給される混合冷媒により、容器内の圧力が２００ｋＰａ（０．２ＭＰａ）以上となる場合には、労働安全衛生法における「圧力容器」に該当することとなるため、耐圧性等につき、当該規制に基づく構造規格を満たす構成とする必要がある。しかし、反応容器４１内の圧力が２００ｋＰａ未満となるように調整する場合には、上記規制の対象外となることから、反応容器４１に特別な耐圧性能等を備える必要はない。そのため、本実施形態に係る成分分離装置１００では、反応容器４１内の圧力が２００ｋＰａ未満となるように減圧弁３でガス圧力を減少させて使用するように構成されている。反応容器４１には、容器内部の圧力が２００ｋＰａ以上にならないよう、安全弁４１２が備えられている。なお、反応容器４１及びその他の部材に労働安全衛生法における「圧力容器」に求められる耐圧性能を備えさせ、反応容器４１内の圧力を２００ｋＰａ以上とすることも可能である。
【００９７】
次に、減圧手段について説明する。減圧手段は、反応容器４１内を減圧するために設けられており、本実施形態においては、真空ポンプ６００から構成されている。この真空ポンプ６００は、弁Ｖ３０を介して反応容器４１の流出部４１１と接続されている。弁Ｖ３０と真空ポンプ６００との間の流路には圧力計Ｐ３が設けられている。また、真空ポンプ６００は、三方弁Ｖ４００を介して回収部８００の中間タンク８１ｃと接続されている。真空ポンプ６００を作動させることにより、反応容器４１内が減圧され、吸着剤４２に吸着された成分を脱離させることが可能である。また、吸着剤４２に特定の冷媒成分Ｇａを吸着させる前に、反応容器４１内を減圧することにより、あらかじめ吸着剤４２に吸着されている水分等の物質や反応容器４１内の空気を除去し、後に行う吸着反応の効率を向上させることが可能である。真空ポンプ６００としては、吸着剤４２に吸着された冷媒成分の脱離率の観点から、反応容器４１内の圧力が１ｋＰａ〜２０ｋＰａ未満となるように減圧可能なものが好ましい。
【００９８】
次に回収手段８００について説明する。本実施形態において、回収手段８００は、中間タンク８１ｃ、加圧液化装置８２ｃ及び回収容器８３ｃから概略構成されている。回収手段８００では、吸着部４で分離された冷媒成分が回収される。中間タンク８１ｃは、三方弁Ｖ４００を介して真空ポンプ６００と接続されている。また、中間タンク８１ｃは、加圧液化装置８２ｃを介して回収容器８３ｃと接続されている。さらに、中間タンク８１ｃには、中間タンク８１ｃ内に流入する冷媒成分Ｇａの量を監視するための圧力計Ｐ４が備えられている。脱離された冷媒成分は三方弁Ｖ４００を介して中間タンク８１ｃに流入したのち、加圧液化装置８２ｃにより液化され、回収容器８３ｃに回収される。本実施形態においては、中間タンク８１ｃが設けられ、圧力計Ｐ４の監視により一定量の冷媒成分が集まった段階で、加圧液化装置８２ｃによる加圧液化処理が行われるように構成されているが、中間タンク８１ｃを省き、加圧液化装置８２ｃと回収容器８３ｃのみの構成としてもよい。また、本実施形態において、回収容器８３ｃは、電子天秤等の質量計Ｍ２上に配置され、回収量を測定できるように構成されている。
【００９９】
次に、図１３〜図１６に基づいて、本実施形態に係る成分分離装置１００を用いた混合の冷媒の成分分離方法について説明する。
【０１００】
図１３に示すように、本実施形態に係る混合冷媒の成分分離方法は、反応容器４１内の減圧を行う減圧工程Ｓ１００、混合冷媒を反応容器４１内に供給する供給工程Ｓ２００、反応容器４１内の吸着剤４２に特定の冷媒成分を吸着させる吸着工程Ｓ３００、反応容器４１内を減圧することにより、特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程Ｓ４００、脱離された特定の冷媒成分を回収する特定成分回収工程Ｓ５００、混合冷媒より特定の冷媒成分の分離が略終了したか否かを判別し、分離が略終了しない場合（ＮＯの場合）は供給工程Ｓ２００へ戻り工程Ｓ２００〜Ｓ５００を繰り返し、分離が略終了した場合（ＹＥＳの場合）は次の工程へ進む判別工程Ｓ６００、及び他の冷媒成分を回収する他成分回収工程Ｓ７００とから構成される。本実施形態において、圧力容器２内に格納されている混合冷媒Ｇは、一例として、特定の冷媒成分（吸着剤４２に吸着する成分）Ｇａと他の冷媒成分Ｇｂ（吸着剤４２に吸着しない成分）とから構成されているものを示しているが、混合冷媒成分は２種類の冷媒成分から構成されるものに限定されず、さらに多くの種類の冷媒成分から構成されていてもよい。
【０１０１】
（反応容器内の減圧）
まず、図１４に基づき、反応容器内の減圧工程Ｓ１００について説明する。反応容器４１の流入部４１０側の弁Ｖ２は閉じたまま、流出部４１１側の弁Ｖ３０を開くと共に、真空ポンプ６００で吸引した空気等を装置外に排気するよう、真空ポンプ６００と回収部８００との間に設けられている三方弁Ｖ４００を切り替える。この状態で真空ポンプ６００を作動させると、吸引が行われて反応容器４１内が減圧環境となる。真空ポンプ６００による減圧は、反応容器４１内の圧力を１ｋＰａ〜２０ｋＰａ未満とすることが好ましく、１ｋＰａ〜１０ｋＰａとすることがより好ましい。反応容器４１内の圧力は、弁Ｖ３０と真空ポンプ６００との間の流路に設けられた圧力計Ｐ３により確認される。また、調温手段５の加温手段５２を作動させ、反応容器４１を加温することも好ましい。これにより、吸着剤４２にあらかじめ吸着されていた成分がより確実に脱離するため、不純物を除去でき、吸着剤４２が再生される。
【０１０２】
この操作により、反応容器４１内にあらかじめ含まれていた空気が装置外に排出され、後の工程で行われる吸着反応を効率良く行うことができる。また、この操作により、吸着剤４２にあらかじめ吸着されていた成分（主に水分等）も脱離されて装置外に排出されるため、吸着剤４２自体も確実に再生され、後の吸着反応の効率を向上させることができる。さらに、本減圧工程Ｓ１００を行うことによって反応容器４１内の圧力が大気圧未満に減圧されるため、次の供給工程Ｓ２００で混合冷媒Ｇを反応容器４１内に流入させた際にも、反応容器４１内の圧力を２００ｋＰａ（０．２ＭＰａ）未満に制御しやすく、反応容器４１が労働安全衛生法における「圧力容器」でない場合にも、冷媒成分の分離を効率良く行うことができる。
【０１０３】
（混合冷媒の供給）
次に、図１５に基づき、混合冷媒の供給工程Ｓ２００について説明する。真空ポンプ６００の作動を止め、反応容器４１の流出部４１１側の弁Ｖ３０を閉める。次に、圧力容器２から供給される混合冷媒Ｇのガスの圧力が大気圧以上〜２００ｋＰａ未満になるように、減圧弁３を調整する。そして、反応容器４１の流入部４１０側の入口弁Ｖ２と圧力容器２の出口弁Ｖ１を開き、混合冷媒Ｇのガスを圧力容器２から反応容器４１の流入部４１０に供給する。減圧弁３による減圧前及び減圧後の混合冷媒Ｇの供給圧力は、圧力容器２と反応容器４１との間に設けられた圧力計Ｐ１及びＰ２によりそれぞれ確認される。また、混合冷媒Ｇのガスの供給量は流量計Ｆ１及び質量計Ｍ１にて確認される。混合冷媒Ｇのガスの供給量は、供給されたガスに含まれる特定の冷媒成分Ｇａの量が、吸着剤４２の飽和吸着量を超える量となるように調整することが好ましい。
【０１０４】
混合冷媒Ｇのガスは、減圧工程Ｓ１００で反応容器４１内の圧力が大気圧未満に減圧されているため、圧力の高低差により反応容器４１内に容易に導入される。混合冷媒Ｇのガスの供給は、減圧弁３により調整された供給圧力と反応容器４１内の圧力とが等しくなると停止する。減圧弁３により、混合冷媒Ｇのガスの供給圧力を２００ｋＰａ未満とすることで、反応容器４１内の圧力が２００ｋＰａを超えることがなく、安全に混合冷媒Ｇの成分分離を行うことができる。また、減圧弁３により、混合冷媒Ｇのガスの供給圧力を大気圧と同じ圧力とした場合でも、反応容器４１内の圧力が大気圧未満に減圧されているため、圧力の高低差により反応容器４１内に混合冷媒Ｇのガスがスムーズに導入され、反応容器４１内が大気圧と同じ圧力となるまで混合冷媒Ｇのガスが供給される。なお、後述する吸着工程Ｓ３００は、本供給工程Ｓ２００における混合冷媒Ｇの供給と略同時に行われ、混合冷媒Ｇの特定の冷媒成分Ｇａが吸着剤４２に選択的に吸着すると、特定の冷媒成分Ｇａが気相から失われて反応容器４１内の圧力は減少する。それゆえ、反応容器４１内で特定の冷媒成分Ｇａの吸着反応が進行している間はガスの供給が行われる。なお、混合冷媒Ｇのガスの供給圧力は２００ｋＰａ未満に限定されず、反応容器４１等の耐圧性能により、２００ｋＰａ以上の圧力に調整することも可能である。
【０１０５】
（特定の冷媒成分の吸着）
本吸着工程Ｓ３００では、反応容器４１内に供給された混合冷媒Ｇのガスのうち、特定の冷媒成分Ｇａがこの冷媒成分Ｇａを選択的に吸着する吸着剤４２によって吸着される。反応容器４１内で、混合冷媒Ｇのうち特定の冷媒成分Ｇａが吸着剤４２に吸着すると、反応容器４１内の冷媒成分Ｇａの分圧が低下する。そのため、吸着反応が生じている間に圧力容器２から供給される混合冷媒Ｇのガスは、主に、分圧の高低差が生じた冷媒成分Ｇａのガスから構成される。それゆえ、冷媒成分Ｇａの吸着による成分分離が終了した際には、圧力容器２内には吸着分離されなかった他の冷媒成分Ｇｂが主に残存することとなるため、他の冷媒成分Ｇｂは圧力容器２に格納された状態で回収される（図１６参照）。また、本実施形態では、冷媒成分Ｇの供給圧は大気圧よりも高く設定されているため、反応容器４１内は大気圧よりも加圧されて選択的な吸着反応が生じやすい条件となり、反応容器４１内に供給される混合冷媒Ｇの量も吸着剤４２が実質的に飽和する量が供給されることから、第１の実施形態と比較すると、吸着剤４２に他の冷媒成分Ｇｂが付着される量は少ないものと考えられる。
【０１０６】
（減圧及び加温による特定の冷媒成分の脱離）
次に図１６に基づき、特定の冷媒成分の脱離工程Ｓ４００を説明する。本実施態様では、吸着剤４２に吸着された特定の冷媒成分Ｇａの脱離反応は、反応容器４１内の圧力の減圧及び加温により行われる。まず、圧力容器２の弁Ｖ１と反応容器４１の流入部４１０側の弁Ｖ２を閉める。次に反応容器４１の流出部４１１側の弁Ｖ３０を開く。また、真空ポンプ６００で吸引した冷媒成分Ｇａを回収手段８００の中間タンク８１ｃに送気するよう、真空ポンプ６００と回収部８００との間に設けられている三方弁Ｖ４００を切り替える。さらに、調温手段５の加温手段５２を作動させ、反応容器４１を加温する。この状態で真空ポンプ６００を作動させると、真空ポンプ６００は反応容器４１内を吸引し、反応容器４１内を減圧環境とする。真空ポンプ６００での減圧は、脱離効率の観点から、反応容器４１内の圧力を１ｋＰａ〜２０ｋＰａ未満とすることが好ましく、１ｋＰａ〜１０ｋＰａとすることがより好ましい。反応容器４１内の圧力は圧力計Ｐ３により確認可能である。また、加温手段５２の熱媒体Ｗの温度は、１００℃を超えた温度とすると、冷媒成分が分解して有毒な成分が発生するおそれがあることから、１００℃以下とすることが好ましい。本実施形態においては、熱媒体として水を用いていることから１００℃を超えて反応容器４１が加温されることがなく、安全に冷媒成分の分離を行うことができる。なお、真空ポンプ６００で反応容器４１内を吸引しても、冷媒成分Ｇａの脱離が進行している間は冷媒成分Ｇａが気相中に出てくるため、反応容器４１内の圧力は大きく減少せず、冷媒成分Ｇａの脱離が終了するころになって圧力が大きく減少する。この圧力の変化を圧力計Ｐ３により検知して脱離状態を確認することができる。  
【０１０７】
吸着剤４２から脱離した特定の冷媒成分Ｇａは、真空ポンプ６００により回収部８００の中間タンクに送気される。このように、吸着剤４２から特定の冷媒成分Ｇａの脱離を行うことにより、吸着剤４２を再生することができ、反応容器４１内も減圧環境とすることができるため、次回の混合冷媒Ｇの供給や吸着に備えることができる。
【０１０８】
（脱離された冷媒成分の回収）
引き続き図１６に基づき、脱離された冷媒成分の回収工程Ｓ５００を説明する。本工程においては、脱離工程Ｓ４００で減圧加温脱離された特定の冷媒成分Ｇａの回収が行われる。真空ポンプ６００により送気された特定の冷媒成分Ｇａは中間タンク８１ｃに貯留され、一定程度貯留された段階で加圧液化装置８２ｃに送られて液化され、回収容器８３ｃに収容される。中間タンク８１ｃに貯留される冷媒成分Ｇａの量は圧力計Ｐ４で確認される。また、回収容器８３に回収された冷媒成分Ｇａの量は質量計Ｍ２により測定される。冷媒成分Ｇａの吸着による成分分離が終了した際には、圧力容器２内には吸着分離されなかった他の冷媒成分Ｇｂが主に残存することとなるため、他の冷媒成分Ｇｂは圧力容器２に格納された状態で回収される。なお、中間タンク８１ｃを省き、加圧液化装置８２ｃと回収容器８３ｃのみの構成とすることも可能である。
【０１０９】
（工程Ｓ２００〜Ｓ５００の繰り返し）
次に、判別工程Ｓ６００について説明する。判別工程Ｓ６００においては、混合冷媒より特定の冷媒成分の分離が略終了したか否かを判別し、分離が終了しない場合（ＮＯの場合）は供給工程Ｓ２００へ戻って工程Ｓ２００〜Ｓ５００を繰り返し、分離が略終了した場合（ＹＥＳの場合）は次の工程へ進む。図１２に係る成分分離装置１００が小型装置であったり、圧力容器２内に格納された混合冷媒Ｇの量が吸着剤４２の吸着可能な量と比べて多い場合には、１回の吸着及び脱離では、圧力容器２内は混合冷媒Ｇ（Ｇａ＋Ｇｂ）が残存した状態となっており、まだ分離可能な冷媒成分Ｇａが含まれている。そのため、圧力容器２内の混合冷媒Ｇの成分分離が略終了するまでＳ２００〜Ｓ５００の工程を繰り返す。圧力容器２中に特定の冷媒成分Ｇａが残存している場合には、吸着剤４２との吸着及び脱離反応が生じるため、反応容器４１の温度変化が生じる。この温度変化を検知して混合冷媒Ｇの成分分離が略終了したか否かを確認することが可能である。また、圧力容器２及び回収容器８３ｃに設置された質量計Ｍ１及びＭ２の質量の変化を計測することによっても、混合冷媒Ｇの成分分離が略終了したか否かを確認することが可能である。
【０１１０】
（他の冷媒成分の回収）
上述した工程を経た結果、混合冷媒Ｇの成分分離が略終了することにより、圧力容器２内は、吸着分離対象ではない他の冷媒成分Ｇｂが高い割合で残存した状態となり、他の冷媒成分Ｇｂを回収できたこととなる。回収物は、冷媒成分Ｇｂを主に含む冷媒組成物として再利用することができる。
【０１１１】
このように混合冷媒Ｇを構成する各冷媒成分が圧力容器２及び回収容器８３に回収される。分離された各冷媒成分は容器に収容されているため、再利用しやすい状態となっており、再び混合冷媒を適正割合で作成したり、単独組成の冷媒として使用することが可能である。なお、本実施形態では、成分分離装置１００の使用方法として、混合冷媒の供給工程Ｓ２００及び吸着工程Ｓ３００において、反応容器４１の流出部４１１側の弁Ｖ３０を閉じ、回収部８００とは通気させない状態で吸着反応を行う場合の使用方法を説明したが、前述した第２の実施形態で説明したように、弁Ｖ３０を開き回収部８００と通気させた状態で混合冷媒の供給及び吸着反応を行うことも可能である。
【０１１２】
また、本実施形態では、特定の冷媒成分Ｇａは反応容器４１の減圧及び加温により吸着剤４２から脱離されたが、前述した第２の実施形態に示すパージガス容器７０を成分分離装置１００に付設し、反応容器４１内にパージガスを供給することにより、特定の冷媒成分Ｇａを吸着剤４２から脱離させることも可能である。
【０１１３】
以下、実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。
【実施例１】
【０１１４】
１．混合冷媒Ｒ−４１０ＡガスのＺＭＳ吸着剤への吸着
図１２に示す本発明の第３の実施形態に記載の成分分離装置１００において、ステンレス材料で形成された内径３ｃｍ、長さ３５ｃｍの反応容器４１を用いた。反応容器４１には吸着剤４２としてゼオライト系モレキュラーシーブ４Ａ（ユニオン昭和株式会社製品、モレキュラーシーブ４Ａ  ３．２  ペレット）を１８６ｇ（約２３０ｍＬ、充填高さ約３３ｃｍ）充填し、真空ポンプ６で反応容器４１内の圧力を約２ｋＰａに減圧して反応容器４１内の空気を除き、吸着剤４２を精製した。反応容器４１の流出部４１１側の弁Ｖ３を閉め、非通気状態で圧力容器２から混合冷媒ＧとしてＲ−４１０Ａガス（ＨＦＣ−３２（ジフルオロメタン）：ＨＦＣ−１２５（ペンタフルオロエタン）＝５０：５０）を反応容器４１に供給した。Ｒ−４１０Ａガスの供給圧力は約１５０ｋＰａとなるように、減圧弁３で調整し、１気圧換算の流量は１．０４Ｌ／ｍｉｎであった。また、調温手段５は作動させず、２０℃の室温環境下で試験を行った。Ｒ−４１０Ａガスの供給を開始してからの時間を吸着時間とし、所定の吸着時間毎の各冷媒成分ガスの吸着量を測定した。
【０１１５】
結果を図１７に示す。縦軸は積算吸着量（ｇ／ｋｇ）、横軸は吸着時間（ｍｉｎ）を示している。吸着時間１８分ごろまでは、ＨＦＣ−３２のゼオライト系モレキュラーシーブ４Ａに対する直線的な吸着の増加が見られ、吸着材１ｋｇ当たり１４０ｇ程度まで吸着されることが示された。その後、ＨＦＣ−３２の吸着率が低下し、吸着量の増加が漸減したが、吸着材１ｋｇ当たり１６０ｇ程度まで吸着量が増加した。他方、ＨＦＣ−１２５はゼオライト系モレキュラーシーブ４Ａに対して全く吸着されなかった。この結果より、ゼオライト系モレキュラーシーブ４ＡはＨＦＣ−３２を選択的に吸着することが示された。
【実施例２】
【０１１６】
２．混合冷媒Ｒ−４１０ＡガスのＺＭＳ吸着剤からの脱離
実施例１に記載の装置を用い、非通気状態で圧力容器２から混合冷媒Ｒ−４１０Ａガス（ＨＦＣ−３２：ＨＦＣ−１２５＝５０：５０）を反応容器４１に供給し、ゼオライト系モレキュラーシーブ４ＡにＨＦＣ−３２を室温で吸着させた。Ｒ−４１０Ａガスの供給圧力は約２００ｋＰａとし、吸着時間は３０分とした。その後、加温手段５２を作動させ、９５℃の湯で反応容器４１を保温しながら真空ポンプ６で反応容器４１内を吸引して減圧し、吸着剤に吸着しているＨＦＣ−３２を減圧脱離させた。脱離時の圧力は４．５ｋＰａとした。真空ポンプでの吸引を開始してからの時間を脱離時間とし、所定の脱離時間毎の各冷媒成分ガスの脱離量を測定した。
【０１１７】
結果を図１８に示す。縦軸は積算脱離量（ｇ／ｋｇ）、横軸は脱離時間（ｍｉｎ）を示している。ゼオライト系モレキュラーシーブ４Ａに吸着したＨＦＣ−３２は、数分で一定量の脱離が見られ、その後６０分で吸着材１ｋｇあたり約８３ｇまで脱離されることが示された。その後も脱離量は増加し続けたが脱離速度は漸減した。他方、ＨＦＣ−１２５の脱離は全く観測されず、ＨＦＣ−３２とＨＦＣ−１２５とが略完全に分離されることが確認された。この結果より、ゼオライト系モレキュラーシーブ４ＡはＲ−４１０Ａの各成分を分離するために好適に用いられることが分かった。
【実施例３】
【０１１８】
３．反応容器の伝熱面積の検討
反応容器４１として、ステンレス材料で形成された内径５ｃｍ、長さ１４ｃｍの容器を用い、吸着剤４２としてゼオライト系モレキュラーシーブ４Ａ（ユニオン昭和株式会社製品、モレキュラーシーブ４Ａ  ３．２  ペレット）を１８９ｇ（約２３０ｍＬ、充填高さ約１２ｃｍ）充填した他は、実施例１、２と同様の条件で吸着脱離試験を行った。真空ポンプでの吸引を開始してからの時間を脱離時間とし、所定の脱離時間毎の各冷媒成分ガスの脱離量を測定した。
【０１１９】
結果を図１９に示す。縦軸は積算脱離量（ｇ／ｋｇ）、横軸は脱離時間（ｍｉｎ）を示している。実施例２では、脱離時間５０分で約８０ｇ弱のＨＦＣ−３２の脱離が見られたが、本実施例では同量を脱離させるためには、２倍の１００分もの時間がかかることが分かった。これは、実施例２で用いた反応容器の伝熱面積が吸着材１Ｌあたり０．１３４ｍ２であったのに対して、本実施例では０．０８０ｍ２であり、脱離時の吸着材４１と十分な熱交換ができなかったためと考えられる。このことから、反応効率を向上させるため、反応容器の伝熱面積は、０．１ｍ２／Ｌ以上とすることが好ましい。
【実施例４】
【０１２０】
４．混合冷媒Ｒ−４０７ＣガスのＺＭＳ吸着剤への吸着
実施例１に記載の装置を用い、図１２に示す本発明の第３の実施形態に記載の成分分離装置１において、反応容器４１に吸着剤４２としてゼオライト系モレキュラーシーブ４Ａ（ユニオン昭和株式会社製品、モレキュラーシーブ４Ａ  ３．２  ペレット）を１７２ｇ（約２１５ｍＬ）充填し、真空ポンプ６で反応容器４１内の圧力を約２ｋＰａに減圧して反応容器４１内の空気を除き、吸着剤４２を精製した。反応容器４１の流出部４１１側の弁Ｖ３を閉め、非通気状態で圧力容器２から混合冷媒ＧとしてＲ−４０７Ｃガス（ジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２）：ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ−１２５）：１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）＝２３：２５：５２）を反応容器４１に供給した。Ｒ−４０７Ｃガスの供給圧力は約１５０ｋＰａとなるように減圧弁３で調整し、１気圧換算の流量は２．１８Ｌ／ｍｉｎであった。また、調温手段５は作動させず、２２℃の室温環境下で試験を行った。Ｒ−４０７Ｃガスの供給を開始してからの時間を吸着時間とし、所定の吸着時間毎の各冷媒成分ガスの吸着量を測定した。
【０１２１】
結果を図２０に示す。縦軸は積算吸着量（ｇ／ｋｇ）、横軸は吸着時間（ｍｉｎ）を示している。Ｒ−４０７Ｃは、Ｒ−４１０ＡよりもＨＦＣ−３２の混合割合が１／２以下であるが、流量を約２倍にすれば、吸着量は略同じになることが分かった。これは、ＨＦＣ−３２が、ＨＦＣ−１２５やＨＦＣ−１３４ａの共存に影響されず、選択的にモレキュラーシーブ４Ａに吸着されることを示している。他方、本実施例においても、ＨＦＣ−１２５やＨＦＣ−１３４ａの吸着は全く見られなかった。
【実施例５】
【０１２２】
５．混合冷媒Ｒ−４１０ＡガスのＭＳＣ吸着剤への吸着
反応容器４１として、ステンレス材料で形成された内径３ｃｍ、長さ２０ｃｍの容器を用い、吸着剤４２としてモレキュラーシービングカーボンＸ２Ｍ［大阪ガスケミカル株式会社製品、粒状白鷺（登録商標）Ｘ２Ｍ］を６５ｇ（約１２５ｍＬ）充填した他は、実施例１と同様の条件で吸着試験を行った。Ｒ−４１０Ａガスの供給圧力は約１５０ｋＰａとなるように、減圧弁３で調整し、１気圧換算の流量は０．５Ｌ／ｍｉｎであった。また、調温手段５は作動させず、２０℃の室温環境下で試験を行った。Ｒ−４１０Ａガスの供給を開始してからの時間を吸着時間とし、所定の吸着時間毎の各冷媒成分ガスの吸着量を測定した。
【０１２３】
結果を図２１に示す。縦軸は積算吸着量（ｇ／ｋｇ）、横軸は吸着時間（ｍｉｎ）を示している。モレキュラーシービングカーボンＸ２Ｍに対し、吸着時間１０分ころまでは、ＨＦＣ−３２はＨＦＣ−１２５の約３倍の量を吸着するが、時間の経過と共にその差は縮小し、吸着時間３０分ではＨＦＣ−３２の積算吸着量は１００ｇ／ｋｇ程度、ＨＦＣ−１２５は８０ｇ／ｋｇ程度となることが分かった。このことより、吸着時間を１０分程度とすることでＨＦＣ−３２がＨＦＣ−１２５より約３倍量回収できる可能性があることが分かった。
【実施例６】
【０１２４】
６．混合冷媒Ｒ−４１０ＡガスのＭＳＣ吸着剤からの脱離
実施例５に記載の成分分離装置を用い、実施例５と同様に非通気状態で圧力容器２から混合冷媒Ｒ−４１０Ａガスを反応容器４１に供給し、モレキュラーシービングカーボンＸ２Ｍ［大阪ガスケミカル株式会社製品、粒状白鷺（登録商標）Ｘ２Ｍ］への吸着を行った。Ｒ−４１０Ａガスの供給圧力は約１５０ｋＰａとし、吸着時間は３０分とした。その後、パージガスである窒素ガスが収容されている容器を反応容器４１の流入部４１０に接続し、少量の窒素ガスを反応容器４１内に供給してＭＳＣ吸着剤に吸着されている物質を窒素パージにより脱離させた。窒素ガスの流量は約０．２ｍＬ／ｍｉｎであった。脱離反応は加温手段５２を作動させ、９５℃の湯で反応容器４１を保温しながら行った。窒素ガスを供給してからの時間を脱離時間とし、所定の脱離時間毎の各冷媒成分ガスの脱離量を測定した。
【０１２５】
結果を図２２に示す。縦軸は積算脱離量（ｇ／ｋｇ）、横軸は脱離時間（ｍｉｎ）を示している。ＨＦＣ−３２は脱離を開始してから約１５分間で略全量が脱離するのに対して、ＨＦＣ−１２５は脱離時間約６０分が経過しても完全には脱離されなかった。従って、実施例５に示す吸着容量及び吸着速度の違い、そして本実施例に示す脱離速度の違いを利用すれば、ＨＦＣ−３２とＨＦＣ−１２５とを成分分離することが可能であると考えられる。
【実施例７】
【０１２６】
７．混合冷媒Ｒ−４１０Ａの成分分離
図１に示す本発明の第１の実施形態に記載の成分分離装置１において、圧力容器２に入った混合冷媒Ｒ−４１０Ａの成分分離を行った。圧力容器２としては、混合冷媒Ｒ−４１０Ａが１０〜１５ｋｇ収容されているものを用いた。反応容器４１としては、ステンレス材料で形成された内径３１ｍｍ、長さ８０ｃｍのチューブを１９本用いた。反応容器４１の総容量は約１３Ｌである。反応容器４１には吸着剤４２としてゼオライト系モレキュラーシーブ４Ａ（ユニオン昭和株式会社製品、モレキュラーシーブ４Ａ  ３．２  ペレット）をトータルで７．８２２ｋｇ充填した。成分分離工程は図２に示すフロー図の工程Ｓ１〜Ｓ６の通りとし、準備工程のＳ１は１バッチ（初回）のみ、Ｓ２〜Ｓ６工程は５バッチ行った。具体的には、準備工程Ｓ１である反応容器４１内の減圧は、真空ポンプ６ａと三方弁Ｖ４を用いて行い、反応容器４１内の圧力が１ｋＰａ以下を示してから５分経過した時点を終了とした。次の混合冷媒Ｇの供給工程Ｓ２及び特定の冷媒成分の吸着工程Ｓ３では、混合冷媒Ｇの液を抜き出して反応容器４１内の圧力が大気圧を超えないよう、減圧弁３でガスの圧力を調整した。また、冷却手段５３を作動させ、吸着熱が生じた反応容器４１を水で冷却した。この条件で混合冷媒Ｇの供給を行い、特定の冷媒成分を吸着剤４２に吸着させた。圧力容器２の質量計Ｍ１での重量減少が１５０ｇに達すると共に、反応容器４１の内部温度が２０℃以下となってから１分経過した時点を供給工程Ｓ２及び吸着工程Ｓ３の終了とした。次に、回収工程Ｓ４として、真空ポンプ６ａで反応容器４１内の圧力を減圧させ、吸着剤４２に選択的に吸着しない他の成分を中間タンク８１ａに回収した。中間タンク８１ａの内部圧力を圧力計Ｐ４でモニターし、加圧液化装置８２ａで液化して回収容器８３ａに回収した。また、この工程Ｓ４においては、調温手段５は作動させず、１８〜２２℃の常温温度下で行った。反応容器４１内の圧力が１ｋＰａ以下を示してから５分経過した時点を回収工程Ｓ４の終了とした。次に、脱離工程Ｓ５として、加温手段５２を作動させて温水を調温ジャケット５１に供給し、反応容器４１を介して吸着剤４２を加温した。真空ポンプ６ｂを作動させ、反応容器４１内の圧力を減圧させて、吸着剤４２に選択的に吸着している特定の冷媒成分を脱離させた。反応容器４１の内部温度が９３℃以上となってから６０分経過すると共に反応容器４１内の圧力が１ｋＰａ以下を示してから１分経過した時点を脱離工程Ｓ５の終了とした。脱離させた特定の冷媒成分は中間タンク８１ｂに回収した。中間タンク８１ｂの内部圧力を圧力計Ｐ５でモニターし、加圧液化装置８２ｂで液化して回収容器８３ｂに収容して特定の冷媒成分の回収工程Ｓ６を終了した。
【０１２７】
試験は２回行った。結果を以下表２に示す。表２中の圧力容器内Ｒ−４１０Ａ組成は、試験開始時の圧力容器２内に収容されていたＲ−４１０Ａの冷媒成分の配合割合を、ガスクロマトグラフィーを用いて測定した値である。また、常温減圧による回収量は、回収工程Ｓ４の５バッチ終了時点において回収容器８３ａ内の重量を質量計Ｍ２で測定した値である。加温減圧による回収量は、脱離及び回収工程Ｓ６の５バッチ終了時点において回収容器８３ｂ内の重量を質量計Ｍ３で測定した値である。また、圧力容器２及び回収容器８３ａ、８３ｂ内に含まれる各冷媒成分の配合割合は、ガスクロマトグラフィーを用いて測定した値である。
【０１２８】
【表２】
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【０１２９】
上記結果より、圧力容器に収容されていた混合冷媒Ｒ−４１０ＡのＨＦＣ−３２とＨＦＣ−１２５の配合割合は略１：１となっていたが、成分分離処理を行うことにより、常温減圧後にＨＦＣ−１２５が９９．９％と非常に高い純度で分離されることがわかった。ＨＦＣ−１２５は、他の成分、すなわち、吸着剤４２に選択的に吸着されない成分Ｇｂである。このことから、反応容器４１内において、吸着剤４２は混合冷媒Ｇが供給されると特定の冷媒成分Ｇａを選択的に吸着すること、常温減圧では選択的に吸着された成分Ｇａはほとんど脱離されないことがわかった。また、加温減圧後にはＨＦＣ−３２が約９０％の純度で分離されることがわかった。本実施例における加温減圧後のＨＦＣ−３２には、ＨＦＣ−１２５が不純物として約１０％含まれているが、このＨＦＣ−１２５の量は、先に行われる回収工程Ｓ４の減圧時間や脱離及び回収工程Ｓ６の温度条件又は減圧時間を調整することによって低減させることができるものと考えられる。このように、本発明により、混合冷媒の成分分離を容易かつ安全に行うことができ、分離され回収された各成分の純度も高いものが得られることがわかった。
【０１３０】
本発明は、上記の実施形態又は実施例に限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨を逸脱しない範囲内での種々、設計変更した形態も技術的範囲に含むものである。
【符号の説明】
【０１３１】
１、１０、１００  混合冷媒の成分分離装置
２  圧力容器
３  減圧弁
４  吸着部
４１  反応容器
４１０  流入部
４１１  流出部
４１２  安全弁
４２  吸着剤
５  調温手段
５１  調温ジャケット
５２  加温手段
５２ａ  温水製造装置
５２ｂ  温水循環ポンプ
５３  冷却手段
５３ａ  冷水製造装置
５３ｂ  冷水循環ポンプ
６ａ、６ｂ、６０、６００  真空ポンプ
７０  パージガス容器
８、８０、８００  回収部
８１ａ、８１ｂ、８０１、８１ｃ  中間タンク
８２ａ、８２ｂ、８０２、８２ｃ  加圧液化装置
８３ａ、８３ｂ、８０３、８０４、８３ｃ  回収容器
Ｇ  混合冷媒
Ｇａ  特定の冷媒成分（吸着剤に選択的に吸着する成分）
Ｇｂ  他の冷媒成分（吸着剤に選択的に吸着しない成分）
Ｆ１、Ｆ２  流量計
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３  質量計
Ｐ１〜Ｐ５  圧力計
Ｖ１〜Ｖ３、Ｖ５、Ｖ３０  弁
Ｖ４、Ｖ６、Ｖ２０、Ｖ４０、Ｖ５０、Ｖ４００  三方弁
Ｗ  熱媒体（水）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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