JP6670542B2 - 冷媒ボンベ - Google Patents

Description

本発明は冷媒を充填するボンベに関し、特には、再充填禁止容器に冷媒を充填する冷媒ボンベに関する。

例えば空気調和装置などにはハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）等の冷媒が用いられている。このような冷媒を空気調和装置に充填する際には、冷媒を充填した冷媒ボンベが用いられている（特許文献１）。この冷媒ボンベとして、従来より、冷媒を空気調和装置に充填し、充填後に空になったボンベ内に再度冷媒を充填して使い回す回転容器（以下、単にＲＣ容器ともいう：Ｒｅｔｕｒｎａｂｌｅ Ｃｙｌｉｎｄｅｒ）が用いられている。

その一方で、この回転容器は重く取り扱いづらく、またコストもかかる。そこで、空気調和装置に冷媒を充填するためのボンベとして、近年、比較的取り扱い易く、低コストの再充填禁止容器（以下、単にＮＲＣ容器ともいう：Ｎｏｎ Ｒｅｆｉｌｌａｂｌｅ Ｃｙｌｉｎｄｅｒ）のものも用いられている。

特開平９−２９２１７０号公報

上記のようなＮＲＣ容器を有する冷媒ボンベにおいては、そのＮＲＣ容器自体の壁に破裂弁が設けられている。このような破裂弁を設けておくことで、ＮＲＣ容器内の圧力が異常に高まったときにその圧力を開放することができる。

しかしながら、ＮＲＣ容器の壁に設けたこの安全弁（破裂弁）は、冷媒ボンベを取り扱う際に他と接触しやすく破損が生じやすい。破損によりそこから意図せず内部の冷媒が逃げてしまってはボンベとしての役割を果たせなくなってしまう。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、取り扱う際に安全弁が破損しにくい再充填禁止容器を使用した冷媒ボンベを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、冷媒を充填する冷媒ボンベであって、前記冷媒が一度だけ充填される再充填禁止容器と、該再充填禁止容器に充填された冷媒を外部へ吐出するための冷媒吐出経路と、該冷媒吐出経路の開閉のためのバルブとを有しており、前記再充填禁止容器には、前記冷媒吐出経路の周りに取っ手が備えられており、前記再充填禁止容器および前記冷媒吐出経路のうち、前記冷媒吐出経路にのみ安全弁が備えられており、該安全弁はばね式のものであり、前記バルブには、前記冷媒吐出経路側にフロートが備えられており、バルブを閉めると前記フロートが押し下げられて前記冷媒吐出経路が閉じ、バルブを開けると前記冷媒が充填された再充填禁止容器の内圧により前記フロートが押し上げられて前記冷媒吐出経路が開くものであり、かつ、前記再充填禁止容器内に冷媒を再充填しようとすると、前記フロートが自動的に下がり前記冷媒吐出経路を閉じて冷媒の再充填を防ぐものであることを特徴とする冷媒ボンベを提供する。

このように本発明の冷媒ボンベ（以下、単にボンベともいう）においては、まず、再充填禁止容器ではなく冷媒吐出経路にのみ安全弁が備えられており、該安全弁が備えられた冷媒吐出経路の周りに取っ手が備えられている。そのため、ボンベの取り扱いの際に安全弁が他と接触しにくく、安全弁が破損してしまうのを効果的に防ぐことができる。

また、従来では安全弁として破裂弁を採用していた。この従来方式だと容器内部の圧力が異常に高まって破裂して圧力が開放され、それにより異常圧力が改善しても、その後も内部の冷媒が漏れ続けることになるため、この冷媒が可燃性ガスの場合に特に問題である。
一方で本発明では、安全弁はばね式のものである。したがって、異常圧力開放のため、その弁が開放されて一旦冷媒を放出するものの、内圧が正常値範囲に下がれば再びその弁が閉じて冷媒が放出し続けるのを防止することができる。したがって冷媒が可燃性ガスの場合に特に有効な仕組みであり、安全である。

また、本発明では冷媒を充填する容器がＮＲＣ容器であるため、ＲＣ容器に比べて比較的壁の厚さも薄く、低コストかつ軽量であり、扱い易い。
その一方でＲＣ容器とは異なり使い回しは禁止されており、冷媒の充填は一度だけと決められている。しかしながら、誤って再利用のため冷媒を再充填しようとする場合も考えられる。そこで本発明ではさらに上記フロートを備えており、これによりＮＲＣ容器への冷媒の再充填を自動的に防ぐことができ、再充填という誤使用を未然に防ぐことができる。そのため安全性の高いものである。しかも上記フロートを備えているだけであるので実に簡単な構造であり低コストであり、使い捨ててもコスト面で特に問題はない。

また、前記再充填禁止容器と前記冷媒吐出経路は溶接されて一体化されているものとすることができる。

例えば家庭用のプロパンガスを充填するためのボンベ（ＲＣ容器を用いたもの）などでは、ガス容器とそのガス吐出経路とは各々別部品として取り扱われており、耐圧テストも別々に行われている。
一方でＮＲＣ容器を用いたボンベでは、ＮＲＣ容器と冷媒吐出経路が一体化された状態で耐圧テスト等が行われている場合もある。溶接により一体化されていることで、これらのテストの条件を満たしたボンベを提供することができる。

また、前記再充填禁止容器および冷媒吐出経路は、０．２ＭＰａ以上５ＭＰａ以下の最大耐圧値を有するものとすることができる。

このように０．２ＭＰａ以上であれば、高圧ガス保安法の基準をより確実に満たしたものとすることができる。なお、ここでは液化ガスにおいて常用の温度（４０℃）のときの圧力値をいう。
また、５ＭＰａもあれば、通常使用されている冷媒ボンベとして十分な耐圧値である。

また、前記取っ手は前記冷媒吐出経路を保護する機能を兼ね備えたものとすることができる。

上記取っ手によって、前述したように冷媒吐出経路に設けられた安全弁が接触等により破損するのを防ぐことができる上、さらには冷媒吐出経路自体を他から効果的に保護することができる。

また、前記再充填禁止容器、前記冷媒吐出経路および前記取っ手の全体を囲って収納する外箱をさらに備えており、該外箱には、収納された状態の冷媒吐出経路から冷媒を取り出すための穴が形成されているものとすることができる。

このような外箱を備えていることで、ＮＲＣ容器の形状が持ち運びにくかったり、載置し難い形状であっても、安定してＮＲＣ容器を運搬し、載置することができる。これにより各種作業を効率的に行うことができる。また、外箱で囲っているため、ＮＲＣ容器等が他と接触して破損するのを効果的に防ぐことができる。さらには上記穴のため、外箱からわざわざ再充填禁止容器、冷媒吐出経路等を取り出さずとも、収納された状態で空気調和装置などと接続して該装置への冷媒の充填が可能であり、簡便である。

以上のように、本発明の冷媒ボンベであれば、他との接触等により安全弁が破損しにくい。しかも、安全弁が作動した際に不要に冷媒を放出し続けることもなく、また、冷媒の再充填を防止できるため、安全性が高いものである。さらには低コストであり、取り扱いもし易いものとすることができる。

本発明の冷媒ボンベの一例を示す概略図である。（Ａ）側面図である。（Ｂ）上面図である。 ばね式の安全弁の一例を示す説明図である。 バルブが開いている状態の一例を示す説明図である。 バルブが閉まっている状態の一例を示す説明図である。 冷媒の再充填防止の仕組みの一例を示す説明図である。 冷媒充填前の初期の状態の一例を示す説明図である。 冷媒充填後にバルブを閉めたときの状態の一例を示す説明図である。 外箱の一例を示す概略図である。

以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１は本発明の冷媒ボンベの概略図である。図１（Ａ）は側面図であり、図１（Ｂ）は上面図である。
図１に示すように、本発明の冷媒ボンベ（ボンベ）１は、まず、再充填禁止容器（ＮＲＣ容器）２と、冷媒吐出経路３と、バルブ４とからなっている。ＮＲＣ容器２にはその運搬等のために取っ手５が備えられている。また冷媒吐出経路３にはばね式の安全弁６および吐出口７が設けられている。吐出口７は、ＮＲＣ容器２内に充填された冷媒を外部へ吐出するための開口部である。安全弁６はＮＲＣ容器２内の圧力が異常に高まったときに冷媒を自動的に排出して内圧を下げるためのものである。またバルブ４は冷媒吐出経路３の開閉の役割を有するとともに、後述するフロートを有しており冷媒の再充填を防ぐ機構が備わっている。

本発明のボンベ１に充填する冷媒は特に限定されないが、例えばＣＦＣ冷媒や、よりオゾン層破壊係数が小さいＨＣＦＣ冷媒、さらにはＨＦＣ冷媒、あるいはＨＦＯ冷媒などが挙げられる。なお、ＨＦＣ冷媒等の中には現在日本では不燃性のものとして取り扱われているものの、米国においては可燃性のものとして取り扱われているものがある。国によって可燃・不燃の定義が異なっている場合がある。本発明のボンベ１は不燃性および可燃性のものを問わず充填可能なものであるが、ばね式の安全弁が備えられているため、可燃性のものを充填した場合に安全性の面で特に有効である。

以下、各部についてさらに詳述する。
ＮＲＣ容器２は、冷媒が一度だけ充填される容器である。すなわち、充填された冷媒を他の空気調和装置などに一旦全て吐出した場合には用済みとなる使い捨てタイプのものである。したがって、家庭用のプロパンガス等を充填するＲＣ容器とは異なり、低コスト化されている。例えば容器の壁が比較的薄くなっている。このようにしてコストの低減を図ることができるため使い捨ててもコスト面で特に問題は生じず、また、壁が薄いために軽量であって取り扱い易くなるなどの利点を有している。

またＮＲＣ容器２に備えられた取っ手５は、冷媒吐出経路３の周りに設けられている。図１（Ｂ）に示すように、ここでは２つ設けられている。このような取っ手５を設けているため、その内側に配設されている冷媒吐出経路３自体および該冷媒吐出経路３に設けられた安全弁６を効果的に保護することができる。なお、取っ手５の数、大きさ、形状等は特に限定されない。ボンベ１を取り扱うときなどに、少なくとも安全弁６が他と接触して破損されにくいように配設位置、形状等を適宜決定することができる。さらには冷媒吐出経路３の全体を保護するように設けると良い。また、冷媒吐出経路３から冷媒を取り出しやすいように、冷媒吐出経路３（特に吐出口７）の向きも考えて取っ手５の配設位置を決めることができる。

そして、ＮＲＣ容器２の上部には冷媒吐出経路３が設けられている。この冷媒吐出経路３の大きさ等は特に限定されないが、小さいものであれば軽量化、低コスト化を図ることができるため好ましい。吐出口７の大きさ、口の形状等も特に限定されず、冷媒を吐出できるものであれば良い。吐出口７に対してキャップ等を備えたものとすることができる。

なお、図１に示す冷媒吐出経路３とＮＲＣ容器２とは溶接されており、一体化されている。
ＮＲＣ容器を用いたボンベの場合、ＮＲＣ容器と冷媒吐出経路とが一体化された状態で耐圧テストが行われ、また、その耐圧基準が設定されている場合がある。図１に示す本発明のボンベ１では上記耐圧テストを受けるための条件を満たしたものとなっている。
そして、上記耐圧基準をクリアするため、これらの部品は最大耐圧値が例えば０．２ＭＰａ以上のものとすることができる。この数値以上であれば、高圧ガス保安法の基準を満たすことができる。また、５ＭＰａもあれば十分である。コストや安全性等をも考慮し、これらの部品の材質・形状等を適宜決定し、所望の耐圧値に設定することができる。
また、上記例では溶接して一体化されたものについて説明したが、一体化の手段は特に限定されない。例えば、冷媒吐出経路をＮＲＣ容器にねじ込ませて嵌合させて一体化させることもできる。

なお、従来のＲＣ容器では、ＲＣ容器と冷媒吐出経路とは特に完全に一体化されているわけではなく、互いに取り外し可能であり、耐圧テスト・基準も各々別個に設けられていた。

また、本発明における安全弁６は、冷媒吐出経路３に設けられており、しかもばね式である。図２にばね式の安全弁の一例を示す。なお、安全弁付近以外の構造は省略して記載している。
前述したように従来のボンベにおいては、安全弁はＮＲＣ容器の壁に設けられており、しかも破裂弁であった。しかしながら、このような安全弁の配置ではそもそも他との接触等により破損しやすいし、破裂弁のため、一旦破裂すると充填された冷媒が漏れ続る。そのため特に冷媒が可燃性ガスの場合に安全性に問題が生じてしまう。

一方で本発明では、まず、安全弁６をＮＲＣ容器２自体には設けていない。安全弁６を冷媒吐出経路３に対してのみ設け、取り扱いの際に特に他と接触し易いＮＲＣ容器２の壁に設けないことで、安全弁６の破損の危険性を効果的に低減することができる。加えて前述した取っ手５の配設により、一層、安全弁６を安全に保護することができる。

さらには、ばね式のものであるため、ＮＲＣ容器２の異常に高まった内圧を低減するために弁が開放されて冷媒を放出しても、ＮＲＣ容器の内圧が正常範囲に戻れば自動的に弁が閉じる。
図２を参照してさらに説明する。ばね式の安全弁６の機構として、まず、ばね６ａと、その先端の蓋６ｂとが設けられており、さらに、ばね６ａに対して蓋６ｂと反対側に放出口６ｃが設けられている。ＮＲＣ容器２および冷媒吐出経路３内の内圧が所定の正常範囲内であれば、ばね６ａにより、内圧よりも高い圧力で蓋６ｂを用いて冷媒吐出経路３との接続口を閉じている。一方、内圧が異常に高まった場合、該内圧により蓋６ｂが押し返されるとともに、内部の冷媒が安全弁６の内壁と蓋６ｂとの隙間を通って放出口６ｃから放出される。そして内圧が正常範囲内に落ち着くと再びばね６ａにより蓋６ｂを用いて冷媒吐出経路３との接続口が自動的に閉じる。なお、安全弁６はばね式であれば良く、図２の仕組みに限定されるものではない。
このように、たとえ冷媒が可燃性ガスであったとしても、その放出は一時的なものであり、破裂弁のように不必要に放出し続けてしまうことはないので安全である。

また、図３、４を参照してバルブ４について詳述する。図３、４はバルブ４および冷媒吐出経路３の断面図である。特には、図３はバルブが開いている状態を示し、図４はバルブが閉まっている状態を示す。なお、ここでは安全弁を省略して記載している。
図３に示すように、バルブ４には冷媒吐出経路３側に、弁体に該当するフロート８が備えられている。フロート８の形状は、ここでは円柱状の胴部９と、該胴部９の直径よりも幅広の頭部１０を有する形状となっている。フロート８は例えばゴム等の弾性体とすることができる。冷媒吐出経路３の内壁との間に隙間が生じにくく、冷媒の漏れを防ぎやすい材質のものとすることができる。

ここでバルブ４、フロート８、冷媒吐出経路３の関係について説明する。すなわち、開閉や冷媒の再充填防止の仕組みについて説明する。
まず開閉の仕組みについて説明する。
図３に示すようにバルブ４の先端が冷媒吐出経路３の内部に挿入されており、また、そのバルブ４の先端には孔１１が設けられており、フロート８の胴部９がバルブ４に対して上下動可能に挿入されている。また、フロート８の頭部１０は、冷媒吐出経路３の所定箇所の内壁（弁座）で密着し、冷媒吐出経路３を閉じることが可能になるように形作られている。

このため、バルブ４を閉めると、それに伴いフロート８が押し下げられて、ＮＲＣ容器２から外部への冷媒吐出経路３が閉じられる。つまり図４に示すように、フロート８の頭部１０が冷媒吐出経路３の内壁と密着し、それによって冷媒吐出経路３が閉じられ、ＮＲＣ容器２内の冷媒の外部への吐出を停止させることができる。

これに対し、図３のようにバルブ４を開けた場合、閉めているときよりもバルブ４は上方に位置しているため、フロート８が自由に上下動できるスペースが生じる。ＮＲＣ容器２内に冷媒が充填されている場合、その内圧によってフロート８が押し上げられ、それに伴い冷媒吐出経路３が開き、吐出口７から冷媒を取り出すことができる。

次に、図５を参照して冷媒の再充填防止の仕組みについて説明する。
ＮＲＣ容器２内に冷媒を再充填しようとするとフロート８が自動的に下がり、フロート８の頭部１０と冷媒吐出経路３の内壁とが密着して冷媒吐出経路３を閉じるものである。冷媒吐出経路３が閉じられているため、吐出口７側からＮＲＣ容器２内へ冷媒を充填しようとしても出来ないようになっている。このようなフロート８を利用したものであれば、簡便かつ低コストで再充填を防止できるので使い捨ててもコスト面で大きな問題は生じない。かつ、再充填を禁止しているＮＲＣ容器２内に再充填されるのを確実に防止でき、安全性を格段に高めることができる。

なお、フロート８が自動的に下がる仕組み自体は特に限定されない。例えばフロート８自体の重さを利用した仕組みとすることができる。ＮＲＣ容器２内の冷媒を使い切り、冷媒を再充填しようとすると、ＮＲＣ容器２の内圧は低くなっているためフロート８がその重さにより自然に下がっており、冷媒吐出経路３を閉じる仕組みである。

また、内外の差圧を利用した仕組みとすることもできる。ＮＲＣ容器２内の冷媒を使い切ったり、あるいは冷媒がまだ残っている場合であっても、ＮＲＣ容器２内に冷媒を再充填しようとしてＮＲＣ容器２の内圧よりも高い外圧を吐出口７側からかけると、その内外の差圧からフロート８が自動的にＮＲＣ容器２側に向かい、冷媒吐出経路３を閉じる仕組みである。外圧をかけると、バルブ４の先端とフロート８の頭部１０との隙間に回り込み、頭部１０に対して上方から下方へ（バルブ側からＮＲＣ容器側へ）圧がかかってフロート８が下がる。このような内外の差圧を利用した仕組みであれば、ボンベ１自体を逆さにしても同様の現象を起こすことができる。

なお、上記のような再充填防止の仕組みが適切に働くように、フロート８の重さや、冷媒吐出経路３の内部構造およびフロート８の形状等を適宜調整することができる。

なお、最初に冷媒を充填するための仕組みとしては以下のものが一例として挙げられる。図６は、冷媒充填前の初期の状態であり、図７は、その冷媒充填後にバルブを閉めたときの状態である。
図６に示すようにボンベが納品されたままの初期時はバルブ４が開けられており、弾性体等のフロート８の頭部１０は冷媒吐出経路３内の幅が狭まっている領域で係止している。この状態で真空引きをし、吐出口７から冷媒を充填する。そして充填完了後に一旦バルブ４を閉める。すると、図７のように、係止していた幅の狭い領域から幅の広い領域へフロート８の頭部１０が強制的に押し下げられる。なお、一旦、幅の広い領域へ下がった弾性体等のフロート８の頭部１０は、幅の広い領域から幅の狭い領域への段差でひっかかるため、再度幅の狭い領域に戻ることはない。
この後にバルブ４を開閉したり、冷媒の再充填を防止する場合については前述した通りである。

以上のように、ＮＲＣ容器２、冷媒吐出経路３、バルブ４等について詳述してきたが、本発明のボンベ１は、さらに外箱を備えたものとすることができる。図８に外箱の一例を示す。
外箱１２は、ＮＲＣ容器２、冷媒吐出経路３、取っ手５の全体を囲って収納する大きさ、形状のものである。ＮＲＣ容器２は内圧を均等に分散させるため、通常丸みを帯びた形状が好ましい。しかし、底も丸まっていると載置しにくく、載置状態が不安定になりやすい。そこでこのような外箱１２、特には直方体のものであれば、安定して載置できるし、また、持ち運びもし易くなる。また、当然、外箱１２で覆っているため、取り扱いの際にＮＲＣ容器２等が他と接触して破損するのを防止できる。

なお、図８に示すように、外箱１２には、冷媒吐出経路３の吐出口７と対面する側に穴１３が形成されている。したがって、収納された状態のままで、穴１３を介して冷媒吐出経路３の吐出口７と充填先である空気調和装置等とを接続して冷媒の充填を行うことができ、簡便である。
なお、バルブ４の開閉作業のため、バルブ４付近にも別個の穴を設けておくこともできる。また取っ手５を外から持つための穴を開けても良い。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

１…本発明の冷媒ボンベ、 ２…再充填禁止容器（ＮＲＣ容器）、
３…冷媒吐出経路、 ４…バルブ、 ５…取っ手、 ６…ばね式の安全弁、
６ａ…ばね、 ６ｂ…蓋、 ６ｃ…放出口、 ７…吐出口、
８…フロート、 ９…フロートの胴部、 １０…フロートの頭部、
１１…バルブ先端の孔、 １２…外箱、 １３…外箱の穴。

Claims (4)

1. 冷媒を充填する冷媒ボンベであって、
   前記冷媒が一度だけ充填される再充填禁止容器と、該再充填禁止容器に充填された冷媒を外部へ吐出するための冷媒吐出経路と、該冷媒吐出経路の開閉のためのバルブとを有しており、
   前記再充填禁止容器には、前記冷媒吐出経路の周りに取っ手が備えられており、
   前記再充填禁止容器および前記冷媒吐出経路のうち、前記冷媒吐出経路にのみ安全弁が備えられており、該安全弁はばね式のものであり、
   前記バルブには、前記冷媒吐出経路側にフロートが備えられており、バルブを閉めると前記フロートが押し下げられて前記冷媒吐出経路が閉じ、バルブを開けると前記冷媒が充填された再充填禁止容器の内圧により前記フロートが押し上げられて前記冷媒吐出経路が開くものであり、かつ、前記再充填禁止容器内に冷媒を再充填しようとすると、前記フロートが自動的に下がり前記冷媒吐出経路を閉じて冷媒の再充填を防ぐものであり、
   前記再充填禁止容器は、０．２ＭＰａ以上５ＭＰａ以下の最大耐圧値を有するものであり、
   前記再充填禁止容器、前記冷媒吐出経路および前記取っ手の全体を囲って収納する、前記冷媒ボンベを運搬可能な外箱をさらに備えており、該外箱には、収納された状態の冷媒吐出経路から冷媒を取り出すための穴が形成されているものであることを特徴とする冷媒ボンベ。
2. 前記再充填禁止容器と前記冷媒吐出経路は溶接されて一体化されているものであることを特徴とする請求項１に記載の冷媒ボンベ。
3. 前記冷媒吐出経路は、０．２ＭＰａ以上５ＭＰａ以下の最大耐圧値を有するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷媒ボンベ。
4. 前記取っ手は前記冷媒吐出経路を保護する機能を兼ね備えたものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冷媒ボンベ。

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