JP2008274183A - 補充用混合冷媒およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍回路からの非共沸冷媒の洩れを予め予測し、補充用混合冷媒が補充された際には、冷凍回路内の非共沸冷媒の組成比率を充填当初の組成比率に回復でき、冷凍回路の性能低下等を未然に防止可能な補充用混合冷媒およびその製造方法を提供する。
【解決手段】非共沸冷媒が充填された冷凍回路に後から遺漏した不足分の冷媒を補うために補充される補充用混合冷媒を製造するに際し、補充時における冷凍回路内の充填当初の非共沸冷媒の組成比率の変化を予め予測し、前記補充用混合冷媒を補充した後の冷凍回路内の非共沸冷媒の組成比率が、前記充填当初の組成比率になるように補充用混合冷媒の組成比率を調整することを特徴とする補充用混合冷媒の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、非共沸冷媒が使用される車両用空調装置（たとえば、自動車用空調装置）の冷凍回路に補充される補充用混合冷媒およびその補充用混合冷媒の製造方法に関する。

自動車等の車両用空調装置の冷凍回路に使用される冷媒としては、単一の成分からなる冷媒と複数の冷媒が所定の比率で混合された混合冷媒とがある。また、混合冷媒の中には、気相、液相での組成が同一になり、あたかも一成分のような相変化を示す共沸混合冷媒と、全組成範囲にわたって、沸点が分離し、単なる混合物としての性質しか有しない非共沸混合冷媒とがあるが、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）、ハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）は、単一成分の冷媒および共沸冷媒では代替困難であることから非共沸冷媒が採用され始めている。

ところで、冷凍回路中からの冷媒の洩れ（遺漏）はある程度避けられない。また、メンテナンス時等においては非共沸冷媒が逸散する。このため、冷凍回路内に冷媒を補充する必要が生ずる。

しかし、冷媒が非共沸混合冷媒である場合には、非共沸冷媒中の各冷媒の冷凍回路からの透過率が異なるため、冷凍回路製造時に充填された非共沸冷媒の組成比率（以下、単に充填当初の組成比率と言うこともある。）が変動しているおそれがある。このため、充填当初の組成比率と同一の補充用混合冷媒を補充しても冷凍回路内の非共沸冷媒の組成比率が損なわれたままの状態になるおそれがある。

なお、非共沸冷媒が使用される冷凍回路に冷媒を補充するいわゆるサービス缶（補充用冷媒缶）内に充填された冷媒の組成比を調整するような提案もなされているが（特許文献１）、本発明のように冷凍回路からの洩れを予め予測しこれに応じて補充用混合冷媒の組成比を調整するようなものは見当たらない。
特開平８−１５７８１０号公報

そこで本発明の課題は、冷凍回路からの非共沸冷媒の洩れを予め予測し、補充用混合冷媒が補充された際には、冷凍回路内の非共沸冷媒の組成比率を充填当初の組成比率に回復でき、冷凍回路の性能低下等を未然に防止可能な補充用混合冷媒およびその補充用混合冷媒の製造方法を提供する。

上記課題を解決するために、本発明に係る補充用混合冷媒の製造方法は、非共沸冷媒が充填された冷凍回路に後から遺漏した不足分の冷媒を補うために補充される補充用混合冷媒を製造するに際し、補充時における冷凍回路内の充填当初の非共沸冷媒の組成比率の変化を予め予測し、前記補充用混合冷媒を補充した後の冷凍回路内の非共沸冷媒の組成比率が、前記充填当初の組成比率になるように補充用混合冷媒の組成比率を調整することを特徴とする方法からなる。

本発明に係る補充用混合冷媒の製造方法においては、冷凍回路のごとに非共沸冷媒の洩れが予め予測され、その洩れ量を考慮し補充用混合冷媒中の各冷媒の組成比率が調整されるので、補充用混合冷媒が補充された後の冷凍回路内における非共沸冷媒の組成比率を充填当初の組成比率に確実に回復させることができる。

たとえば、補充用混合冷媒に冷媒Ａ、冷媒Ｂが含まれ、冷凍回路からの洩れガス割合が０．１〜０．５の範囲である場合には、補充用混合冷媒中の冷媒Ａ、冷媒Ｂの組成比率の調整は、以下の（１）〜（４）の式に基づき行うことができる。
Ａ₃＝{（１−α）ＡＣ＋ＡＤ−αＢＣ}／{（１−α）（ＡＣ＋ＡＤ＋ＢＣ＋ＢＤ）}×１００・・・（１）
Ｂ₃＝{（１−α）ＢＤ＋ＢＣ−αＡＤ}／{（１−α）（ＡＣ＋ＡＤ＋ＢＣ＋ＢＤ）}×１００・・・（２）
Ａ₄＝Ａ＋（Ａ−Ａ₃）・・・（３）
Ｂ₄＝Ｂ＋（Ｂ−Ｂ₃）・・・（４）
Ａ・・・充填当初の冷媒Ａの組成比率（ｗｔ％）
Ｂ・・・充填当初の冷媒Ｂの組成比率（ｗｔ％）
Ａ₃・・・補充時の冷媒Ａの組成比率（ｗｔ％）
Ｂ₃・・・補充時の冷媒Ｂの組成比率（ｗｔ％）
Ａ₄・・・補充用混合冷媒中の冷媒Ａの組成比率（ｗｔ％）
Ｂ₄・・・補充用混合冷媒中の冷媒Ｂの組成比率（ｗｔ％）
Ｃ：Ｄ・・・冷凍回路からの冷媒Ａと冷媒Ｂの洩れスピード比率
α・・・冷凍回路からの洩れガス割合

すなわち、非共沸冷媒中の各冷媒Ａ、Ｂの洩れ量がそれぞれ正確に算出され、補充用混合冷媒中の冷媒Ａ、冷媒Ｂの組成比率が、該補充用混合冷媒が補充された後の冷凍回路内の非共沸冷媒の組成比率を充填当初の組成比率になるよう調整されるので、冷媒補充後の冷凍回路内の非共沸冷媒の組成比率を充填当初の組成比率に確実に回復させることができる。

本発明に係る補充用混合冷媒は、たとえばボンベまたはサービス缶（つまり、補充用混合冷媒が充填された缶）に充填して保存、運搬等することができる。また、サービス缶から直接冷凍回路（たとえば、自動車用空調装置の冷凍回路）に補充することも可能である。

本発明に係る補充用混合冷媒およびその製造方法によれば、冷凍回路ごとに正確に洩れ量が算出され、これに応じて補充用混合冷媒中の冷媒ごとの組成比率が最適に調整されるので、該補充用混合冷媒が補充された冷凍回路内の非共沸冷媒の組成比率を充填当初の組成比率に確実に回復させることができる。したがって、冷凍回路の冷凍性能を長期にわたり安定的に発揮させることができる。

以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る補充用混合冷媒が使用される冷凍回路を示しており、本発明においては、冷凍回路１は自動車用空調装置の冷凍回路に構成されている。冷凍回路１は、圧縮機２と該圧縮機２で圧縮された高温、高圧のガス冷媒を凝縮させるコンデンサ３と、コンデンサ３から排出された高温、高圧の液冷媒を気液分離する受液器４と、受液器４で気液分離された液冷媒を膨張させる膨張弁５と、膨張弁５で急激に膨張され低温、低圧になった液冷媒を膨張させるエバポレータ６とを有している。上記各機器は配管７により接続され一つの回路が形成されている。冷凍回路１には、冷媒として冷媒Ａ、冷媒Ｂを含む非共沸冷媒が使用されている。

上記のような冷凍回路１においては、経時的にある程度の非共沸冷媒の洩れは避けられない。一方、非共沸冷媒は、全組成範囲にわたって、沸点が分離し、単なる冷媒Ａ、冷媒Ｂ混合物としての性質しか有しない。このため、冷凍回路１からの冷媒Ａ、冷媒Ｂの洩れ量には差異が生じる。したがって、補充用混合冷媒の冷媒Ａ、冷媒Ｂの組成比率を充填当初の冷媒Ａ、冷媒Ｂの組成比率を同じに設定したのでは、冷凍回路１内の非共沸冷媒の冷媒Ａ、冷媒Ｂの組成比率のバランスが失われたままの状態になり、冷凍回路１の冷凍能力が低下するおそれがある。

しかし、本発明に係る補充用混合冷媒の製造方法によれば、補充時における冷凍回路内１の充填当初の非共沸冷媒の組成比率の変化を予め予測し、補充用混合冷媒を補充した後の冷凍回路１内の非共沸冷媒の組成比率が、前記充填当初の組成比率になるように補充用混合冷媒の組成比率が調整されるので、補充用混合冷媒が補充された後の冷凍回路１内の非共沸冷媒の組成比率を充填当初の組成比率に確実に回復させることができる。

たとえば、充填当初の冷媒Ａの組成比率を６０（ｗｔ％）、Ｂの組成比率４０（ｗｔ％）、冷凍回路１からの冷媒Ａと冷媒Ｂの洩れスピード比率Ｃ：Ｄ＝２：１、冷凍回路１から洩れるガス割合が０．３である場合の補充時における冷凍回路１内の冷媒Ａの組成比率Ａ₃および冷媒Ｂの組成比率Ｂ₃、補充用混合冷媒中の冷媒Ａの組成比率Ａ₄および冷媒Ｂの組成比率Ｂ₄は以下のように算出することができる。

Ａ₃＝{（１−α）ＡＣ＋ＡＤ−αＢＣ}／{（１−α）（ＡＣ＋ＡＤ＋ＢＣ＋ＢＤ）}×１００＝５７（ｗｔ％）
Ｂ₃＝{（１−α）ＢＤ＋ＢＣ−αＡＤ}／{（１−α）（ＡＣ＋ＡＤ＋ＢＣ＋ＢＤ）}×１００＝４３（ｗｔ％）
Ａ₄＝Ａ＋（Ａ−Ａ₃）＝６３（ｗｔ％）
Ｂ₄＝Ｂ＋（Ｂ−Ｂ₃）＝３７（ｗｔ％）
となる。

したがって、補充用混合冷媒中の冷媒Ａの組成比率Ａ₄＝６３（ｗｔ％）よび冷媒Ｂの組成比率Ｂ₄＝３７（ｗｔ％）となるように補充混合冷媒中の冷媒Ａ、Ｂの組成比率を調整し冷凍回路１に補充すれば、補充後の冷凍回路以内における非共沸冷媒の冷媒Ａ、Ｂの組成比率を充填当初の組成比率と同一に回復させることができる。

本発明に係る補充用混合冷媒およびその製造方法は、非共沸冷媒が使用される冷凍回路に冷媒を補充する際に広く敵用可能であるが、車両用空調装置とくに自動車用空調装置の冷凍回路の補充用混合冷媒および該補充用混合冷媒製造方法に好適である。

本発明の一実施態様に係る補充用混合冷媒が補充される冷凍回路の概略構成図である。

符号の説明

１ 冷凍回路
２ 圧縮機
３ コンデンサ
４ 受液器
５ 膨張弁
６ エバポレータ
７ 配管

Claims (4)

1. 非共沸冷媒が充填された冷凍回路に後から遺漏した不足分の冷媒を補うために補充される補充用混合冷媒を製造するに際し、補充時における冷凍回路内の充填当初の非共沸冷媒の組成比率の変化を予め予測し、前記補充用混合冷媒を補充した後の冷凍回路内の非共沸冷媒の組成比率が、前記充填当初の組成比率になるように補充用混合冷媒の組成比率を調整することを特徴とする補充用混合冷媒の製造方法。
2. 前記補充用混合冷媒中の冷媒Ａ、冷媒Ｂの組成比率の調整が、冷凍回路からの洩れガス割合が０．１〜０．５の範囲において、以下の（１）〜（４）の式に基づき行われる、請求項１に記載の補充用混合冷媒の製造方法。
   Ａ₃＝{（１−α）ＡＣ＋ＡＤ−αＢＣ}／{（１−α）（ＡＣ＋ＡＤ＋ＢＣ＋ＢＤ）}×１００・・・（１）
   Ｂ₃＝{（１−α）ＢＤ＋ＢＣ−αＡＤ}／{（１−α）（ＡＣ＋ＡＤ＋ＢＣ＋ＢＤ）}×１００・・・（２）
   Ａ₄＝Ａ＋（Ａ−Ａ₃）・・・（３）
   Ｂ₄＝Ｂ＋（Ｂ−Ｂ₃）・・・（４）
   Ａ・・・充填当初の冷媒Ａの組成比率（ｗｔ％）
   Ｂ・・・充填当初の冷媒Ｂの組成比率（ｗｔ％）
   Ａ₃・・・補充時の冷媒Ａの組成比率（ｗｔ％）
   Ｂ₃・・・補充時の冷媒Ｂの組成比率（ｗｔ％）
   Ａ₄・・・補充用混合冷媒中の冷媒Ａの組成比率（ｗｔ％）
   Ｂ₄・・・補充用混合冷媒中の冷媒Ｂの組成比率（ｗｔ％）
   Ｃ：Ｄ・・・冷凍回路からの冷媒Ａと冷媒Ｂの洩れスピード比率
   α・・・冷凍回路からの洩れガス割合
3. 請求項１または２に記載の補充用混合冷媒の製造方法により製造されたことを特徴とする補充用混合冷媒。
4. ボンベまたは補充用冷媒缶に充填されている、請求項３に記載の補充用混合冷媒。
   

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