| 【発明の名称】 |
冷媒回収装置及び方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】山口 修司
【氏名】高村 義之
【氏名】長谷川 勉
【氏名】藤森 幹治
【氏名】山本 裕一
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| 【要約】 |
【課題】現在未回収である冷凍機油中に溶存している冷媒フロンについて、吸引ポンプ又はコンプレッサーを有するガス状冷媒回収装置を利用して、ガス状の冷媒と冷凍機油中に溶存している冷媒及び冷凍機油も高回収、高分離する装置を提供する。
【解決手段】冷媒サイクルを利用した被回収機から既存の冷媒を回収する装置を利用して、ドリル装置により圧縮機に負圧状態で穴を空け、ガス状の冷媒と共に冷凍機油に溶存している冷媒及び冷凍機油も冷媒／冷凍機油分離装置に回収することにより、冷凍機油中に溶存している冷媒も分離回収する事ができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】冷蔵庫及びエアコン等の被回収機を所定の位置に固定する固定手段と，上記所定の位置の下方に設けられ，固定された該被回収機の下面側の所定の位置に、負圧状態で穴を開ける穴開手段と，穴の開いた該被回収機から冷媒及び冷凍機油の気液混合体を回収する回収手段と，回収された該気液混合体を冷媒及び冷凍機油に分離する分離手段とからなることを特徴とする冷媒回収装置。
【請求項２】冷蔵庫及びエアコン等の被回収機を所定の位置に固定する固定ステップと，上記所定の位置の下方に設けられ，固定された該被回収機の下面側の所定の位置に、負圧状態で穴を開ける穴開ステップと，穴の開いた該被回収機から冷媒及び冷凍機油の気液混合体を回収する回収ステップと，回収された該気液混合体を冷媒及び冷凍機油に分離する分離ステップとからなることを特徴とする冷媒回収ステップ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷蔵庫やエアコンなどを廃棄処分する際に回収される冷凍サイクル部内の冷凍機油から冷凍機油に溶存している冷媒を高効率に、あるいは短時間で分離、回収する回収装置および方法に関するものである。特に、本発明は、冷蔵庫やエアコンなどを廃棄処分する際に冷凍サイクル部内の冷凍機油と冷凍機油に溶存している冷媒を高効率に回収し、冷凍機油と冷媒を短時間に分離、回収する回収装置および方法に適し、また、既存のガス状冷媒フロンの回収装置に組み合わせて用いることにより、ガス状冷媒と冷凍機油中に溶存している冷媒及び冷凍機油も短時間に分離、回収する回収装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、冷蔵庫やエアコン等は破砕もしくは埋立により廃棄処分されていたため，冷媒として用いられていたフロンガスは、廃棄処分する際に大気中に放出されていた。
【０００３】しかし、近年フロンガスによるオゾン層破壊が世界的にも問題となっており、例えば、特開平６−１８４３４８号公報に記載されているように冷媒フロンガスを回収する気運も高まってきている。しかしながら、現在使用されている冷媒フロン回収装置はガス状になっている冷媒フロンの回収にとどまり、冷凍機油中に溶存されている冷媒についてまでは回収しておらず、冷凍機油を処理する際にフロンガスが大気中に放出されている。冷凍機油中に溶存しているフロン量は外気温度、冷凍サイクル部内の圧力により大きく変化するため、季節変動等により冷媒フロンの回収率も大きく影響される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来技術においては、冷蔵庫やエアコン等の廃棄処理の際に行うガス状フロンの回収処理だけでは冷媒として用いられるフロンガスが完全に回収されないという欠点がある。
【０００５】更に、圧縮機のリサイクルを考えた場合、現在の処理方法は破砕処理するのが一般的であるが、圧縮機内に冷凍機油が残っている場合発火の恐れがあるので、圧縮機の破砕処理は安全性の面からも問題がある。
【０００６】本発明の目的は、冷凍機油中に溶存している冷媒フロンについても回収することができる冷媒回収方法および装置を提供することにある。
【０００７】本発明の他の目的は、現状未回収である冷凍機油中に溶存している冷媒フロンについても冷凍機油と供に回収し、冷凍機油と冷媒フロンを短時間で分離することにより周囲温度に左右されず冷媒の高回収を行う冷媒回収方法および装置を提供することにある。
【０００８】本発明の他の目的は、近年普及しつつあるガス状冷媒フロン回収装置に対して組み合わせて用いることにより、ガス状の冷媒と冷凍機油中に溶存している冷媒及びも冷凍機油も分離、高回収することができる冷媒回収方法および装置を提供することにある。
【０００９】本発明の更に他の目的は、発火の危険を伴わずに圧縮機を破砕処理することができる冷媒回収方法および装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決するために、冷凍サイクルを利用した圧縮機から冷媒及び冷凍機油を回収する方法において，圧縮機本体又は圧縮機の設置された筐体を所定の位置に固定する装置と，固定された圧縮機の所定の位置に圧縮機内の冷媒及び冷凍機油の気液混合体を排出させるのに適切な径の穴を開けるドリル装置と，ドリル装置により穴の開けられた圧縮機から冷媒及び冷凍機油の気液混合体を外部に拡散・放出させることなく吸引回収する装置と，回収された冷媒及び冷凍機油の気液混合体を加熱若しくは攪拌により，冷媒及び冷凍機油に分離する冷媒／冷凍機油分離装置から成る冷媒回収装置を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例を第１図により説明する。第１図は冷媒回収装置のブロック図を示すものである。穴開け装置１は固定装置２、ドリル装置３、吸引装置４で構成される。ドリル装置３は気液混合体回収管５を介してストレーナ６、切替バルブ７、気液混合体導入管８を経て、冷媒／冷凍機油分離装置２０につながる。切替バルブ７の他方は真空吸引管９を介して真空タンク１０、真空ポンプ１１につながる。気液混合体導入管８には電磁弁８ａ，逆止弁８ｂ、圧力調整弁８ｃ、電磁弁８ｄが設けられ、真空吸引管９には逆止弁９ａ、電磁弁９ｂが設けられている。冷媒／冷凍機油分離装置２０は、タンク２１、気液混合体入口管２２、冷凍機油回収管２３、ドレン管２４より構成される。タンク２１の内部にはオイルミストセパレータ２５、メッシュ２６、液面検出管２７、温度調節器２８、ヒーター２９、攪拌機３０が設けられている。タンク２１上部には圧力連成器３１、安全弁３２、冷凍機油回収管２３には、電磁弁２３ａ、手動弁２３ｂ、ドレン管２４には手動弁２４ａが設けられている。タンク２１はガス状冷媒移送管３３を介して、ガス状冷媒冷却器３４、ガス状冷媒導入管３５を経てガス状冷媒回収装置５０につながる。ガス状冷媒移送管３３には電磁弁３３ａ、ガス状冷媒導入管３５には手動弁３５ａ、逆止弁３５ｂ、手動弁３５ｃが設けられている。ガス状冷媒回収装置５０はコンプレッサー５１、冷媒／冷凍機油分離タンク５２、凝縮器５３、フィルタードライヤ５４、ボンベ５５より構成される。コンプレッサー５１の上流側には低圧圧力計５６、後流側には高圧圧力計５７が設けられ、戻り管５８により冷媒／冷凍機油分離タンク５２はコンプレッサー５１につながる。
【００１２】冷媒／冷凍機油分離装置２０、ガス状冷媒回収装置５０は図示しない既存の真空ポンプ等により予め負圧状態にされている。圧縮機１２、蒸発部１３等から構成される冷凍サイクル部１４を有する被回収機１５は圧縮機１２が露出している部分を下にして搬送装置１６上にバンド１７等により固定装置２にて穴開けに適切な位置に固定される。なお図１では被回収機１５本体を固定しているが，圧縮機１２本体を固定してもよい。固定された圧縮機１２にドリル装置３のシール部１８を上昇させて下方より押付け、シール部１８の内部を大気より遮断する。切替バルブ７を真空ポンプ１１側に切り替え、真空ポンプ１１より吸引を行い、シール部１８の内部を負圧状態にする。切り替えバルブ７を冷媒／冷凍機油分離装置２０側に切り替えた後、ドリル装置３にて圧縮機１２の外殻を貫通する穴を開ける。冷媒／冷凍機油分離装置２０は予め負圧状態となっており、更に圧縮機１２内部は内部に封入されている冷媒の蒸気圧によって圧力が保持されているため、圧縮機１２の外殻を貫通する穴を開けることにより、圧力差を利用して圧縮機１２内のガス状の冷媒、冷凍機油及び冷凍機油中に溶けこんでいる冷媒を同時に圧縮機１２の外側に噴出させることができる。噴出させた気液混合体は気液混合体回収管５、気液混合体導入管８等を経て冷媒／冷凍機油分離装置２０に導入される。ここで、真空タンク１０はシール部１８内の真空到達時間を短縮するために設けたタンクである。また、ストレーナ６は圧縮機１２に穴を開ける際に発生する切粉等が後流側に侵入するのを防ぐストレーナである。導入された気液混合体は気液混合体入口管２２の出口部に設けられた複数のφ５程度の穴からタンク２１内に導入される。ガス状冷媒回収装置５０の吸引により、導入されたガス状の冷媒はオイルミストセパレータ２５中を上昇する過程で油分が除去され、ガス状冷媒移送管３３を介してガス状冷媒冷却器３４により３０℃前後に冷却され、ガス状冷媒導入管３５を経てガス状冷媒回収装置５０に導入される。一方、冷凍機油中に溶けこんだ冷媒は冷凍機油とともに自重によりメッシュ２６を通過し、侠雑物が除去されてタンク２１内に貯蔵される。タンク２１にはヒーター２９が設けられ、貯蔵されている冷媒の溶けこんだ冷凍機油は加熱され、冷凍機油に対する冷媒の溶解度が低下し、冷凍機油からの冷媒分離が促進されるとともに、冷凍機油の粘性が低下し、冷凍機油中に溶けこんでいる冷媒の気泡が液面に到達しやすくなる。また、タンク２１には攪拌機３０が設けられ、貯蔵された冷凍機油は、均一に攪拌されるとともに冷凍機油中に溶けこんだ冷媒の気泡を液面に到達しやすくしている。加熱及び攪拌により気泡となったガス状冷媒はタンク２１内を上昇し、メッシュ２６を通過し、オイルミストセパレータ２５中を上昇する過程で油分が除去され、ガス状冷媒移送管３３を介してガス状冷媒冷却器３４により３０℃前後に冷却され、ガス状冷媒導入管３５を経てガス状冷媒回収装置５０に導入される。
【００１３】液面検出器２７はタンク２１内の冷凍機油量を管理するためのフロートスイッチである。液面上限（▽Ｈ）となった場合、電磁弁２３ａが一定時間（Ｔ）開となり、タンク２１内の冷凍機油が排出される。電磁弁２３ａが開となる時間（Ｔ）は、液面検出器２７からの上限（▽Ｈ）信号が切れた時間を起点として任意の範囲で設定できる。また、温度調節器２８はタンク２１内の冷凍機油温度を管理するためのセンサーである。ヒーター２９による加熱で冷凍機油温度が所定の温度（ｔｓ）になると、ヒーター２９による加熱を停止させる。冷凍機油温度の降下（Δｔ）により所定の温度以下（ｔｓ−Δｔ）になるとヒーター２９による加熱を作動させる。冷凍機油回収管２３は冷媒と冷凍機油及び冷凍機油中に溶存している冷媒と冷凍機油との分離が終了した時点で冷凍機油を排出するためのものである。ガス状冷媒回収装置５０に導入された冷媒はコンプレッサー５１により吸引、昇圧され、冷媒／冷凍機油分離タンク５２でさらに油分を除去した後，凝縮器５３により凝縮液化してボンベ５５に回収する。上述した方法により、圧縮機１２内の冷凍機油中に溶けこんでいる冷媒は、ガス状冷媒となって冷凍機油から分離され、元々、ガス状冷媒として圧縮機１２から噴出させた冷媒と合わせて冷媒の回収処理が成されるため、冷媒の回収率が大きく向上する。
【００１４】以下，本発明の第２の実施例を第２図及び第３図により説明する。図２はドリル装置３の一例を示す側面図である。図３は，図２におけるドリル装置３の圧縮機１２とシール部１８の詳細を示す断面図である。
【００１５】第２図において、ドリル装置３は圧縮機１２の下部に配置され、昇降シリンダー４０、ガイド４１等からなる送り機構に取付けられた電動ドリル４２の上部にドリル刃４３を内包するケース４４が設けられ、ケース４４の上部に圧縮機１２との接触部分であるシール部１８が設けられている。実施例では、シール部１８の材質はウレタンゴムであるが、ネオプレン（登録商標）又はニトリルゴムでもよい。圧縮機１２への穴開けは、ケース４４を送り機構により上昇させ圧縮機１２下部へ下方から突き上げ方向にシール部１８を接触させた後、真空ポンプ１１によりケース４４内を−０．４ｋｇｆ／ｃｍ２Ｇ以下の負圧にして保持した後、電動ドリル４２を作動、上昇させ、ドリル刃４３による切削で行われる。図３において、ドリル刃４３の直径ｄｄは、冷凍機油とフロンを気液混合状態で取り出す噴出速度と穴明けの容易さで評価できる。気液混合体の噴出速度は内部圧力ＰＲの１／２乗に比例し、穴あけ径に比例する。よって穴径は、シール部１８に急激に加圧される圧力を緩和するためには小さい方が良いが、小さすぎると目詰まりを起こしやすくすると共に噴霧状態が霧吹き状となって液をミスト化するので液回収としては、好ましくない。また、穴あけの機械的条件からはドリル径ｄｄが大きいと径に比例してドリル切削押付力Ｆｄが必要であり、圧縮機１２外表面の球面に対してドリル刃４３の滑りを生じやすく被切削品である圧縮機１２の固定も完全に行う必要が出る。よって、穴形には適正な範囲がある。圧縮機１２は、冷蔵庫１５筐体に防振ゴムなどの柔軟構造で支持されており、ドリル刃４３は圧縮機１２の下面より突き上げて穴あけすることが油抜きに有効であり、シール部１８の押付力Ｆｓは圧縮機１２の自重Ｗｃと防振ゴムなどのバネ抵抗力Ｆｒとの和がほぼいっぱいまで押し付けるのが圧縮機１２を安定するで良好である。実施例では、Ｗｃ＝１０ｋｇの圧縮機１２の場合Ｆｓ＝３０ｋｇｆであった。切削時のドリル切削押付力Ｆｄは圧縮機１２の自重Ｗｃと防振ゴムなどの抵抗力Ｆｒの和すなわち、シール部１８の押付力Ｆｓより小さい荷重とすることが圧縮機１２とシール部１８のシール性を保持するために必要である。実験の結果、ドリル刃４３の径が６ｍｍにおいてはドリル切削押付力Ｆｄ＝１５ｋｇｆ程度となりシール部１８が不安定となりリークの生じることが多かった。そこで圧縮機１２は防振ゴム部分で完全にたわみ筺体などと干渉し、機械的に押付停止するまでの大きな押付力で押し込むか、固定部材を新たに挿入する必要性を生じた。ドリル刃４３の径が４ｍｍではドリル切削押付力１０ｋｇｆ程度で、シール部１８の押付力Ｆｓ＝３０ｋｇｆより小さく圧縮機１２内の冷媒及び冷媒の溶け込んだ冷凍機油をリークさせることなく穴あけできた。
【００１６】以下，本発明の第３の実施例を第４図により説明する。第４図は、図１におけるドリル装置３の一実施例を示すブロック図である。冷凍サイクル部１４は、圧縮機１２および蒸発部１３などから構成されその容積ＶＢは通常の２００リットルクラスの冷蔵庫で１リットル程度である。使用済み後（運転休止中）の冷凍サイクル部１４は、内部に封入されている冷媒フロンの蒸気圧によって圧力が保持されており、大気温度０℃において約２ｋｇ／ｃｍ２Ｇ、２０℃において約５ｋｇ／ｃｍ２Ｇ、３０℃において約７ｋｇ／ｃｍ２Ｇである。また内部には冷凍機油が封入されており、内部圧力と温度によってフロンの液とガスの関係が平衡状態となる量のフロン液が冷凍機油と溶解しており、フロンの数１０％は冷凍機油との混合液状態である。
【００１７】この様な状態から圧縮機１２に穴を明けてフロン液と冷凍機油を漏れなく取り出す時には、ドリル装置３のシール部１８に内部圧力がまともに加わることになり、リーク対策が困難となる。この圧力を低下させるには、冷凍サイクル部１４を冷却すれば良いが、使用済み冷蔵庫を冷却することは現実的でない。ただし、保管中は直射日光に当てないなどの配慮は有効である。この問題を解決するには、ドリル装置３の後流側に圧力を緩衝するタンクを設けるのが良い。図４において、１９は圧縮機１２に穴を開けた際に発生する内部圧力がシール部１８にダイレクトに加わることによる、圧縮機１２とシール部１８のシール性の低下を防止するために設けた圧力緩衝用のバッファータンク１９である。ドリル装置３のシール部１９を着脱作業性が容易で、リークなく保つためにはシール部１９に加わる圧力を２ｋｇ／ｃｍ２Ｇ程度以下にすることが良い。このためには、バッファタンク１９を真空状態とし、その容積を冷凍サイクル部１４の容積ＶＢと同一程度にすればシール部１８の圧力は１／２以下に下がり、２倍であれば１／３以下に下がることを実験的にも確認した。バッファタンク１９の容積は大きいほど圧力は下がるが装置のコンパクト化からは３倍程度までが適正である。
【００１８】以下，本発明の第４の実施例を第３図により説明する。図３は，図２におけるドリル装置３の圧縮機１２とシール部１８の詳細を示す断面図である。ドリル装置３はドリル刃４３を内包するケース４４にシール部１８がはめ込まれる。シール部１８は内径ｄ０の穴を有し，外径ｄ２は，圧縮機１２との接触部の外径はｄ１である。シール部１８とケース４４間のシールはＡ面により行われる。圧縮機１２とのシールは外径ｄ１面の接触により行われる。圧縮機１２は冷蔵庫本体に対して，防振ゴム等で柔軟に支持されており，シール部１８の押付力Ｆｐは圧縮機１２の自重Ｗｃ程度に制限することが望ましい。
【００１９】この実施例では，ｄ１＝１２ｍｍ，ｄ２＝１６ｍｍ，ｄ０＝８ｍｍで，Ｌ１＝１０ｍｍ，Ｌ２＝１０ｍｍである。圧縮機１２は外径Ｄ０＝１５０ｍｍ，外殻板厚ｔ＝３．２ｍｍ，自重Ｗｃ＝１０ｋｇであった。この場合，押付力Ｆｐは自重Ｗｃ＝１０ｋｇより僅かに大きな１５ｋｇｆである。この場合，ｄ１面の接触面圧力は約２０ｋｇｆ／ｃｍ２で，軟質ゴムで数ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力をシールするのに十分な値である。軟質ゴムの接触面圧力は圧縮，復元の繰返しから５０ｋｇｆ／ｃｍ２程度に制限することが良好であり，この点から押付力Ｆｐは３０ｋｇｆ程度に制限することがシール部１８のシール性と耐久性を保つために良い。また，ｄ１面では圧縮機１２の外殻形状とのなじみが必要となり，出来るだけ小径に抑えることが良好である。この実施例では，ｄ１／Ｄ０＝０．０８であるが，ｄ１／Ｄ０＝０．０６〜０．１６の範囲が良好である。Ｌ１＝１０ｍｍであるが，あまり短いとｄ１面のシールなじみ性を悪くし，逆に長すぎると挫屈を生じてしまい，シール接触面圧力を均一に保持することが出来なくなるので，Ｌ１／ｄ２は０．６程度が良好であり，０．４〜１．０の範囲が良好である。ドリル刃４３の切削押付力Ｆｄは押付力Ｆｐより小さいことがシール性を保つために必要である。よって，この実施例ではＦｄ＝１０ｋｇｆとした。このＦｄで穴開けを行うためには，ｄｄ＝４ｍｍで，切削スピードは０．３〜１ｍ／ｓｅｃが最も良好である。ｄｄ＝６ｍｍでは押付力Ｆｄが過大となってシール不良を起こすことがあり，望ましい範囲は６ｍｍ＞ｄｄ＞３ｍｍであった。シール部１８はケース４４に単に挿入するだけであるので交換は容易であり，シール部１８の内径、外径、長さ寸法を、圧縮機１２の円筒、球形等の形状、径Ｄ０等の分類により複数の種類用意し、回収時に圧縮機１２の分類に対して最適な接触面寸法のものを選定し、適宜使い分けるすることができる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、冷凍サイクルを利用している被回収機からガス状の冷媒フロと共に冷凍機油も回収することにより、冷凍機油中に溶存している冷媒も回収する事ができ、また冷凍機油と冷媒フロンを分離することにより周囲温度に左右されずに冷媒フロンを高効率に高回収できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
【識別番号】０００２３３０７７
【氏名又は名称】日立テクノエンジニアリング株式会社
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| 【出願日】 |
平成８年４月２３日（１９９６．４．２３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５０９６
【弁理士】
【氏名又は名称】作田 康夫
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２９２０３５（Ｐ２０００−２９２０３５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１０月２０日（２０００．１０．２０） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−８１７８６（Ｐ２０００−８１７８６） |
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