(57)【要約】【課題】各種液体物に対するガスの吸放出状態を適切に評価する。【解決手段】ガス吸放出評価装置は、液体物に対するガスの吸収及び放出状態の少なくともいずれかを評価するものであって、温調可能な密閉ケーシング２１と、密閉ケーシング２１の内部に、磁気により浮遊するように吊り上げられ、かつ液体物を収納するためのサンプル収納部２２とを有し、サンプル収納部２２内部の重量を測定する磁気浮遊式天秤１１と、密閉ケーシング２１に接続されるガス導入配管１２と、ガス導入配管１２に第１のバルブ３１を介して接続されるとともに、ガス導入配管１２及び密閉ケーシング２１内部を脱気する真空ポンプ１３と、加圧したガスを液状にして収納するための容器であって、ガス導入配管１２に第２のバルブ３２を介して接続される温調可能な加圧容器１４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体物に対するガスの吸収及び放出状態の少なくともいずれかを評価するガス吸放出評価装置であって、
温調可能な密閉ケーシングと、前記密閉ケーシングの内部に、磁気により浮遊するように吊り上げられ、かつ液体物を収納するためのサンプル収納部とを有し、前記サンプル収納部内部の重量を測定する磁気浮遊式天秤と、
前記密閉ケーシングに接続されるガス導入配管と、
前記ガス導入配管に第１のバルブを介して接続されるとともに、前記ガス導入配管及び密閉ケーシング内部を脱気する真空ポンプと、
加圧したガスを液状にして収納するための容器であって、前記ガス導入配管に第２のバルブを介して接続される温調可能な加圧容器と
を備えるガス吸放出評価装置。
【請求項２】
開けられた前記第２のバルブを介して、前記加圧容器から気化された前記ガスが、脱気された前記ガス導入配管及び密閉ケーシング内部に送出させる請求項１に記載のガス吸放出評価装置。
【請求項３】
前記ガス導入配管が温調可能である請求項１又は２に記載のガス吸放出評価装置。
【請求項４】
前記ガス導入配管及び密閉ケーシングを開放するための第３のバルブが設けられる請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス吸放出評価装置。
【請求項５】
前記液体物が冷凍機油であるとともに、前記ガスが冷媒である請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス吸放出評価装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のガス吸放出評価装置を用いて、液体物に対するガスの吸収及び放出状態の少なくともいずれかを評価するガス吸放出評価方法であって、
前記加圧容器内部に加圧して液状にしたガスを充填し、かつ前記サンプル収納部内部に液体物を配置するとともに、前記ガス導入配管及び密閉ケーシング内部を脱気する工程と、
前記第２のバルブを開けて、脱気された前記ガス導入配管及び密閉ケーシング内部に気化されたガスを送出して、前記密閉ケーシング内部の液体物にガスを吸収させる工程と
を備えるガス吸放出評価方法。
【請求項７】
前記磁気浮遊式天秤により、前記液体物へのガスの吸収量を測定する請求項６に記載のガス吸放出評価方法。
【請求項８】
前記ガスの吸収量と経過時間との関係、及び単位時間あたりのガスの吸収量の少なくともいずれかを求める請求項７に記載のガス吸放出評価方法。
【請求項９】
前記ガスを吸収させる工程において、前記加圧容器及び密閉ケーシングの内部を、それぞれ所定の温度に調整する請求項６〜８のいずれか１項に記載のガス吸放出評価方法。
【請求項１０】
前記ガスを吸収させる工程において、前記ガス導入配管内部の温度を、前記加圧容器及び密閉ケーシング内部の温度よりも高くする請求項６〜９のいずれか１項に記載のガス吸放出評価方法。
【請求項１１】
開けられていた前記第２のバルブを閉じ、かつ前記密閉ケーシング内部の温度を上昇させて、液体物に吸収させたガスを放出させる工程をさらに備える請求項６〜１０のいずれか１項に記載のガス吸放出評価方法。
【請求項１２】
前記磁気浮遊式天秤により、前記液体物からのガスの放出量を測定する請求項１１に記載のガス吸放出評価方法。
【請求項１３】
前記ガスの放出量と経過時間との関係、及び単位時間あたりのガスの放出量の少なくともいずれかを求める請求項１２に記載のガス吸放出評価方法。
【請求項１４】
前記ガスを放出させる工程において、前記ガス導入配管内部の温度を、前記密閉ケーシング内部の温度よりも高くする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のガス吸放出評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス吸放出評価装置及びガス吸放出評価方法に関し、例えば、冷凍機油に対する冷媒の吸収状態、及び冷凍機油に吸収された冷媒の放出状態の少なくともいずれかを評価するためのガス吸放出評価装置及びガス吸放出評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍機内部においては、冷媒が冷凍サイクルを循環しつつ、気化及び液化を繰り返すことで熱エネルギーの交換が行われている。また、冷凍機では、冷媒を圧縮するためのコンプレッサが設けられ、コンプレッサの摺動部分を潤滑するために、冷凍機油が使用される。冷凍機油は、冷媒と混合して使用されるが、例えば、コンプレッサ始動前の冷媒の液戻りにより、冷媒が冷凍機油に大量に吸収されると、コンプレッサにおいて潤滑性不良が生じることがある。また、冷凍機油に吸収された冷媒が、放出される際、その放出速度が速くなったりすると、フォーミングが生じ、冷凍機の性能を低下させることがある。
【０００３】
そのため、冷凍機の設計においては、冷媒が冷凍機油に吸収される速度や、冷媒が冷凍機油から放出される速度等、冷媒の冷凍機油に対する吸収及び放出状態を把握することが望ましい。従来、例えば、冷媒の冷凍機油に対する吸収量を把握する方法として、冷媒及び冷凍機油をシリンダー等に入れ、その体積増減によって把握する方法が知られている。しかし、この方法では、温度及び圧力が自在に制御できず、冷凍機油に対する冷媒の吸収状態を適切に把握することが難しい。
【０００４】
また、特許文献１には、高温環境下において、ゼオライト、活性炭等の各種の吸着材の吸着量を測定するための吸着量測定装置が開示されている。この吸着量測定装置では、恒温槽と、その内部に配置された、吸着材を収納するためのサンプル収納部とを有する磁気浮遊式天秤が設けられており、恒温槽内部に水蒸気等の吸着物質を供給することで、吸着材の所定の温度下での吸着量を測定することが可能である。しかし、特許文献１に開示される吸着量測定装置は、常温、常圧下で気体となる冷媒の冷凍機油に対する吸放出状態を評価するのには適していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４０６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、例えば、冷凍機油等の各種液体物への冷媒等のガスの吸収速度、又は液体物からガスが放出する際の放出速度等を測定し、吸放出状態を適切に評価することが可能なガス吸放出評価装置、及びガス吸放出評価方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、以下の所定の構成を有するガス吸放出評価装置、及びガス吸放出評価方法を提供する。
［１］液体物に対するガスの吸収及び放出状態の少なくともいずれかを評価するガス吸放出評価装置であって、
温調可能な密閉ケーシングと、前記密閉ケーシングの内部に、磁気により浮遊するように吊り上げられ、かつ液体物を収納するためのサンプル収納部とを有し、前記サンプル収納部内部の重量を測定する磁気浮遊式天秤と、
前記密閉ケーシングに接続されるガス導入配管と、
前記ガス導入配管に第１のバルブを介して接続されるとともに、前記ガス導入配管及び密閉ケーシング内部を脱気する真空ポンプと、
加圧したガスを液状にして収納するための容器であって、前記ガス導入配管に第２のバルブを介して接続される温調可能な加圧容器と
を備えるガス吸放出評価装置。
［２］上記［１］に記載のガス吸放出評価装置を用いて、液体物に対するガスの吸収及び放出状態の少なくともいずれかを評価するガス吸放出評価方法であって、
前記加圧容器内部に加圧して液状にしたガスを充填し、かつ前記サンプル収納部内部に液体物を配置するとともに、前記ガス導入配管及び密閉ケーシング内部を脱気する工程と、
前記第２のバルブを開けて、脱気された前記ガス導入配管及び密閉ケーシング内部に気化されたガスを送出して、前記密閉ケーシング内部の液体物にガスを吸収させる工程と
を備えるガス吸放出評価方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、各種液体物に対するガスの吸放出状態を適切に評価することが可能なガス吸放出評価装置、及びガス吸放出評価方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るガス吸放出評価装置を示す模式図である。
【図２】実施例１における経過時間と、単位吸収量、及びサンプル温度Ｔ１の関係を示すグラフである。
【図３】実施例２における経過時間と、単位吸収量、及びサンプル温度Ｔ１の関係を示すグラフである。
【図４】実施例３における経過時間と、単位吸収量、及びサンプル温度Ｔ１の関係を示すグラフである。
【図５】各実施例の吸収工程における、冷凍機油に対する各冷媒の単位吸収量と、吸収開始からの経過時間との関係を示すグラフである。
【図６】各実施例の放出工程における、冷凍機油から放出される冷媒の単位放出量と、放出開始からの経過時間との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係るガス吸放出評価装置を示す。
ガス吸放出評価装置１０は、液体物に対するガスの吸収状態、及び液体物に吸収されたガスの放出状態の少なくともいずれかを評価するための装置であって、磁気浮遊式天秤１１と、磁気浮遊式天秤１１にガスを導入するためのガス導入配管１２と、ガス導入配管１２に接続される真空ポンプ１３と、ガス導入配管１２に接続される加圧容器１４とを備える。
【００１１】
磁気浮遊式天秤１１は、密閉ケーシング２１と、密閉ケーシング２１の内部に、液体物を収納するためのサンプル収納部２２を有する。密閉ケーシング２１は、減圧状態及び加圧状態で使用できるように耐圧性を有する容器である。なお、密閉ケーシング２１は、例えば、０〜２５ＭＰａの範囲で使用可能であればよい。密閉ケーシング２１は、温調可能であり、ガス吸放出評価装置１０には、密閉ケーシング２１内部を温調するための第１の温調装置２３が設けられる。第１の温調装置２３は、熱媒体を内部に循環させ、密閉ケーシング２１の外側に配置されたジャケット、密閉ケーシング２１を内部に収納する恒温槽等が挙げられる。なお、本明細書において示す圧力値は、特に断りがない限りは絶対圧力である。
【００１２】
また、密閉ケーシング２１には、第１の温度センサ２４が設けられており、第１の温度センサ２４により密閉ケーシング２１内部の温度が検知される。第１の温度センサ２４は、図１では、密閉ケーシング２１に埋め込まれた態様が示されるが、密閉ケーシング２１内部の温度を検知可能であればいかなる態様で設けられてもよい。なお、密閉ケーシング２１内部の温度は、サンプル収納部２２内部に収納された液体物（サンプル）の温度も意味し、以下“サンプル温度Ｔ１”ともいう。
また、第１の温調装置２３は、通常、図示しない温度制御部によって制御されるが、第１の温度センサ２４によって検知された温度情報が温度制御部に伝えられ、その温度情報に基づきサンプル温度Ｔ１が、所望の温度となるように制御されるとよい。
【００１３】
磁気浮遊式天秤１１は、磁気により浮遊するように吊り上げられたサンプル収納部２２内部のサンプル重量を測定可能である。磁気浮遊式天秤１１は、天秤部２５と、天秤部２５に取り付けられ、かつ密閉ケーシング２１の天面上方側に設けられた電磁石２６と、天面下方側に設けられた磁石２７をさらに有する。電磁石２６は磁力の調整が可能である。磁石２７は電磁石であってもよいし、永久磁石であってもよい。磁気浮遊式天秤１１は、電磁石２６と磁石２７とは引き合うものの両者間に隙間を生じるように、磁力が調整されている。
【００１４】
磁石２７の下方には、連結部材２８を介して、サンプル収納部２２が取り付けられる。サンプル収納部２２としては、例えば、上面が開放されたバスケットが使用される。サンプル収納部２２は、磁石２７とともに浮遊するように電磁石２６の磁力により吊り上げられた状態とされる。サンプル収納部２２内部のサンプル重量は、浮遊した状態において、天秤部２５により測定される。磁気浮遊式天秤１１は、サンプル収納部２２が浮遊した状態であるため、内圧等の影響を受けることなく、サンプル重量を測定することが可能である。
なお、磁気浮遊式天秤１１は、以上の構成のものに限定されずに、例えば、密閉ケーシング２１内部の磁石が、ケーシング側面の外側に設けられた電磁石により浮遊されるものでもよい。
【００１５】
ガス導入配管１２は、密閉ケーシング２１に接続されている。ガス導入配管１２は、密閉ケーシング２１を密閉容器１４に接続するための接続管部１２Ａと、その接続管部１２Ａから分岐されるポンプ用管部１２Ｂ及び開放用管部１２Ｃとを有する。ポンプ用管部１２Ｂには、第１のバルブ３１が接続されており、その第１のバルブ３１を介して真空ポンプ１３が接続される。真空ポンプ１３は、第１のバルブ３１が開けられた状態で駆動されることで、ガス導入配管１２及び密閉ケーシング２１の内部を脱気する。
【００１６】
接続管部１２Ａには、第２のバルブ３２が接続されており、第２のバルブ３２を介して加圧容器１４が接続される。加圧容器１４は、加圧されたガスを液状にして内部に収納するための容器である。加圧容器１４は、耐圧容器であって、例えば２５ＭＰａ以下に加圧されたガスを収納可能である。また、加圧容器１４は、温調可能であり、装置１０には、加圧容器１４の内部を温調するための第２の温調装置３５が設けられる。第２の温調装置３５は、例えば、加圧容器１４を取り巻くように配置され、熱媒体が内部循環された熱ジャケットや、加圧容器を内部に収納する恒温槽等が挙げられる。
【００１７】
加圧容器１４には不図示の第２の温度センサが設けられ、加圧容器１４内部の温度が検知される。加圧容器１４内部の温度は、加圧容器１４内の液化されたガスの温度も意味し、以下“液化ガス温度Ｔ２”ともいう。第２の温調装置３５は、通常、図示しない温度制御部によって制御されるが、第２の温度センサによって検知された温度情報が温度制御部に伝えられ、その温度情報に基づき、液化ガス温度Ｔ２が、所望の温度となるように制御されてもよい。
また、装置１０には、加圧容器１４と第２のバルブ３２とを接続するための容器接続配管３６が設けられる。容器接続配管３６には、加圧容器用圧力計３７が取り付けられ、加圧容器用圧力計３７により、加圧容器１４内の圧力が検知される。また、容器接続配管３６には、加圧容器１４内部の圧力が所定圧力以上になると開放されるように設計された図示しない安全弁が設けられてもよい。ここで、所定圧力は例えば０〜２５ＭＰａの範囲から選択される。ただし、加圧容器用圧力計３７や安全弁は適宜省略されてもよい。
なお、加圧容器１４は、後述するように、容器接続配管３６から取り外してガスを内部に充填すればよい。また、例えば、容器接続配管３６から分岐する分岐管が設けられ、その分岐管を介してガスを加圧容器１４の内部に充填してもよい。
【００１８】
開放用管部１２Ｃには、ガス導入配管１２及び密閉ケーシング２１の内部を開放するための第３のバルブ３３が接続されている。第３のバルブ３３が開けられると、ガス導入配管１２及び密閉ケーシング２１の内部が開放される。すなわち、減圧又は加圧されていたガス導入配管１２及び密閉ケーシング２１の圧力（以下、“内部圧力Ｐ１”ともいう）は、第３のバルブ３３が開けられると常圧に戻される。
なお、第３のバルブ３３に接続される排気用配管３４は、大気中に開放されていてもよいが、図示しない排気装置等に接続されてもよい。排気装置を使用すると、第３のバルブ３３が開放されたときに、ガス導入配管１２及び密閉ケーシング２１内部のガスが、大気中に飛散することが防止される。
また、第３のバルブ３３は、ガス導入配管１２及び密閉ケーシング２１の内部を常圧に開放できるものであれば他の態様であってもよい。例えば、第３のバルブ３３は、密閉ケーシング２１に直接接続され、かつ開放用管部１２Ｃが省略されてもよい。
【００１９】
ガス導入配管１２は温調可能であり、装置１０には、ガス導入配管１２の内部を温調するための第３の温調装置４０が設けられる。第３の温調装置４０は、上記した第１及び第２の温調装置２３、３５とは別々に制御されており、すなわち、ガス導入配管１２、加圧容器１４、及び密閉ケーシング２１は、それぞれ独立に温調可能である。
また、本実施形態において第３の温調装置４０は、ガス導入配管１２（管部１２Ａ〜１２Ｃ）に加え、第１〜第３のバルブ３１〜３３、及び容器接続配管３６も合わせて温調する。
【００２０】
第３の温調装置４０は、配管１２、３６及びバルブ３１〜３３を一括で同じ温度に制御する温調装置であってもよいし、これらのうちの一部と、その他とを別々に制御可能なように２つ以上の温調部を有する温調装置であってもよい。例えば、接続管部１２Ａの磁気浮遊式天秤１１側の一部分のみを１つの温調部によって温調し、その他の部分を別の温調部で温調してもよい。
また、第３の温調装置４０は、上記した配管１２、３６及びバルブ３１〜３３を内部に配置させる恒温槽であってもよいし、他の装置であってもよい。さらに、第３の温調装置４０は、少なくともガス導入配管１２を温調すればよく、バルブ３１〜３３、及び容器接続配管３６を温調しなくてもよい。
【００２１】
また、ガス導入配管１２には、図示しない第３の温度センサが設けられ、第３の温度センサによってガス導入配管１２内部の温度（以下、“配管温度Ｔ３”ともいう）が検知される。第３の温調装置４０は、通常、図示しない温度制御部によって制御されるが、第３の温度センサによって検知された温度情報が温度制御部に伝えられ、その温度情報に基づき、配管温度Ｔ３が所望の温度となるように制御されてもよい。
なお、本実施形態では、温度Ｔ１〜Ｔ３それぞれを検知する第１〜第３の温度センサが設けられる態様を示したが、第３の温調装置４０の温度を確認することで配管温度Ｔ３が実質的に確認できる場合などには、第３の温度センサは省略してもよい。第１及び第２の温度センサも同様である。
【００２２】
ガス導入配管１２には、内部圧力計４１が取り付けられ、内部圧力Ｐ１を検知することが可能になる。図１において、内部圧力計４１は、接続管部１２Ａに接続されるが、ポンプ用管部１２Ｂと、開放用管部１２Ｃのいずれかに接続されてもよいし、密閉ケーシング２１に直接接続されてもよい。また、内部圧力計４１は省略されてもよい。
【００２３】
また、ガス導入配管１２には、図示しない安全弁が設けられて、ガス導入配管１２内部の圧力が所定圧力を超えると、安全弁が開放され、ガス導入管１２内部が常圧に戻される構成としてもよい。ここで、所定圧力は、例えば、０〜２５ＭＰａの範囲から選択される。安全弁は、例えば、接続管部１２Ａと管部１２Ｂ、１２Ｃとの接続部分１２Ｄよりも天秤１１側に設けられる。
また、接続管部１２Ａの内部には、ガス中の微細な塵埃を捕集するためのフィルタが設けられてもよい。フィルタは、例えば、接続部分１２Ｄよりも加圧容器１４側に設けられる。
【００２４】
加圧容器に収容されるガスは、常温（２３℃）、常圧（１気圧）下で気体であっても液体であっても構わないが、加圧下では液化するガスであって、具体例として、冷凍機において冷媒として使用される各種の液化ガスが挙げられる。また、サンプル収納部に収納される液体物は、後述する評価方法の各工程において液体に維持されるものであり、具体例として、冷凍機油として使用される各種の潤滑油が挙げられる。
冷媒の具体例としては、フッ化炭化水素等のフロン類、二酸化炭素、アンモニア、プロパン等の炭化水素で代表される自然冷媒が挙げられるが、フロン類が好ましい。フロン類としては、Ｒ３２，Ｒ４１０Ａ，Ｒ１２５などのハイドロフルオロカーボン、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅなどのハイドロフルオロオレフィンなどが挙げられる。
また、冷凍機油の具体例としては、各種の合成油、鉱物油、又はこれらの混合物、又はこれらに各種添加剤が添加したもの等が挙げられるが、これらの中では、合成油又は合成油に各種添加剤を添加したものが好ましい。合成油としては、ポリビニルエーテル、ポリエステル、ポリアルキレングリコール等が挙げられる。
【００２５】
ガス吸放出評価装置１０においては、真空ポンプ１３より脱気されたガス導入配管１２及び密閉ケーシング２１の内部に、加圧容器１４からガスが送出され、その送出されたガスが、サンプル収納部２２内に収納された液体物に吸収される。そして、その吸収量を磁気浮遊式天秤１１により測定することで、液体物へのガス吸収速度等を算出し、吸収状態を評価することが可能である。また、第１〜第３のバルブ３１、３２、３３が閉められた状態で、密閉ケーシング２１内部が加熱されると、液体物に吸収されたガスが放出される。そのため、その放出量を磁気浮遊式天秤１１により測定することで、液体物からのガス放出速度等を算出して、放出状態を評価することが可能である。
【００２６】
以下、本実施形態のガス吸放出評価方法についてより詳細に説明する。
本評価方法は、ガス吸放出評価装置１０を用いて、液体物に対するガスの吸収及び放出状態の少なくともいずれかを評価するものである。本評価方法では、まず、以下の前処理工程が行われる。
（前処理工程）
まず、加圧容器１４内部に加圧して液状にしたガスを充填する。また、サンプル収納部２２の内部に液体物を配置する。
ここで、加圧容器１４にガスを充填する方法は、特に限定されないが、例えば、公知の冷媒封入装置により充填すればよい。すなわち、冷媒封入装置に、容器接続配管３６から取り外した加圧容器１４と、液化ガスボンベとを接続して、加圧容器１４内部を真空脱気した後、液化ガスボンベからガスを加圧容器１４に充填すればよい。そして、ガスを充填された加圧容器１４を、容器接続配管３６に接続すればよい。ガスを充填した加圧容器１４は、後述する吸収工程において第２のバルブ３２を開けるまでに容器接続配管３６に接続すればよい。このとき、容器接続配管３６の内部も適宜脱気してから加圧容器１４を接続したほうがよい。
また、容器接続配管３６に分岐管が設けられる場合には、加圧容器１４を容器接続配管３６から取り外さず、分岐管を介して加圧容器１４内部にガスを充填すればよい。
【００２７】
また、サンプル収納部２２の内部に液体物を配置する方法としては、サンプル収納部２２を連結部材２８から取り外し、サンプル収納部２２の内部に液体物を注入した後、再びサンプル収納部２２を連結部材２８に取り付ければよい。このとき、サンプル収納部２２に注入する液体物の重量を磁気浮遊式天秤１１以外の秤で測定する。また、サンプル収納部２２の重量が不明のときや、液体物の種類によってサンプル収納部２２を変更する場合などには、サンプル収納部２２の重量も合わせて測定するとよい。
【００２８】
サンプル収納部２２内部に液体物を配置した後、真空ポンプ１３を駆動させ、第２及び第３のバルブ３２、３３が閉じた状態にしつつ、第１のバルブ３１を開けて、ガス導入配管１２及び密閉ケーシング２１の内部を脱気する。そして、ガス導入配管１２及び密閉ケーシング２１の内部を真空ポンプ１３により十分に脱気できれば、第１のバルブ３１を閉じて脱気を終了する。
脱気後の内部圧力Ｐ１（すなわち、ガス導入配管１２及び密閉ケーシング２１の内部の圧力）は、正確に吸収状態を評価するためには低ければ低いほどよいが、好ましくは３Ｐａ以下、より好ましくは１Ｐａ以下、さらに好ましくは０．１Ｐａ以下である。
また、前処理工程においては、第１〜第３の温調装置２３、３５、４０によって、サンプル温度Ｔ１，液化ガス温度Ｔ２、配管温度Ｔ３それぞれの温度を吸収工程で必要とされる温度に予め調整しておくとよい。
【００２９】
（吸収工程）
本評価方法においては、前処理工程後、吸収工程を実施する。吸収工程では、第２のバルブ３２を開けて、加圧容器１４内の液化されたガスを、脱気されたガス導入配管１２及び密閉ケーシング２１内部に気化された状態で送出する。密閉ケーシング２１内部に送出されたガスは、サンプル収納部２２内部の液体物に吸収される。磁気浮遊式天秤１１は、サンプル収納部２２内部のサンプル重量の増加分、すなわち、液体物へのガスの吸収量を測定する。
ここで、ガスは、液体物に除々に吸収され、サンプル収納部２２内部のサンプル重量も除々に増加する。本工程では、ガス吸収量と経過時間とを測定して、ガス吸収量と経過時間の関係や、単位時間あたりのガス吸収量（すなわち、吸収速度）などを算出し、液体物のガス吸収状態を評価する。
【００３０】
本実施形態では、液体物に吸収されたガスと、密閉ケーシング２１内部のガスとが平衡状態となるまで、第２のバルブ３２を開けた状態に維持し、液体物にガスを吸収させ続けてもよいが、平衡状態になるまでは通常長時間を要するので、平衡状態に達する前に第２のバルブ３２を閉じて、液体物へのガスの吸収を終了させるとよい。具体的には、液体物と、吸収されたガスの総量に対して、吸収されたガスの割合が例えば３０重量％以上、好ましくは４０重量％以上、より好ましくは５０重量％以上となれば終了させるとよい。吸収量を一定量以上とすることで、液体物へのガスの吸収状態を正確に評価しやすくなる。
【００３１】
吸収工程、すなわち、液体物にガスを吸収させるとき、密閉ケーシング２１及び加圧容器１４の内部の温度（サンプル温度Ｔ１及び液化ガス温度Ｔ２）を、それぞれ所定の温度に調整するとよい。具体的には、サンプル温度Ｔ１は、好ましくは、−２０〜１２０℃、より好ましくは−１０〜１００℃、さらに好ましくは０〜８０℃に調整する。また、液化ガス温度Ｔ２は、好ましくは−２０〜１２０℃、より好ましく−１０〜１００℃、さらに好ましく０〜８０℃に調整する。液化ガス温度Ｔ２は、サンプル温度Ｔ１と同一であってもよいし、異なっていてもよい。
また、吸収工程におけるガス導入配管１２及び密閉ケーシング２１の圧力（内部圧力Ｐ１）は、使用されるガスの種類に応じて異なるが、例えば、０．３〜１５ＭＰａ、より好ましくは０．５〜１５ＭＰａ、さらに好ましくは０．８〜１０ＭＰａとする。なお、第２のバルブ３２を開けた状態、すなわち、吸収工程では、密閉ケーシング２１及びガス導入配管１２のみならず、加圧容器１４の内部の圧力も同一になる。
温度条件及び圧力条件を上記範囲内とすることで、冷凍機内部の使用を想定した条件で吸収状態の評価を行うことが可能になる。
【００３２】
また、吸収工程における配管温度Ｔ３は、サンプル温度Ｔ１及び液化ガス温度Ｔ２よりも高くするとよい。配管温度Ｔ３を高温とすることで、加圧容器１４から送出されたガスが、ガス導入配管１２で液化することが防止される。
吸収工程における配管温度Ｔ３は、サンプル温度Ｔ１及び液化ガス温度Ｔ２よりも５℃以上高くすることが好ましく、１０℃以上高くすることがより好ましく、１５℃以上高くすることがさらに好ましい。
具体的な配管温度Ｔ３は、好ましくは０〜１５０℃、より好ましくは２０〜１４０℃、さらに好ましくは２５〜１００℃である。
なお、各温度Ｔ１〜Ｔ３は、上記したように前処理工程にて予め調整し、その調整した温度を吸収工程においても維持しておけばよい。
【００３３】
吸収工程では、正確に吸収状態を評価するために、温度Ｔ１〜Ｔ３、及び内部圧力Ｐ１は一定に維持するとよい。具体的には、温度Ｔ１〜Ｔ３、及び内部圧力Ｐ１は、少なくとも吸収状態（例えば、上記したガス吸収量と経過時間の関係や、吸収速度）を評価するときに一定に維持していればよいが、ガスを液体物に吸収させる全期間にわたって一定に維持することがより好ましい。
【００３４】
本実施形態では、サンプル温度Ｔ１と液化ガス温度Ｔ２が自在に制御できるので、冷媒（ガス）と冷凍機油（液体物）に温度差がある場合の吸収状態を評価することが可能である。また、内部圧力Ｐ１は、温度Ｔ１〜Ｔ３によって変化する。したがって、吸収工程において、例えば液化ガス温度Ｔ２を変更するだけでも内部圧力Ｐ１を変更できるので、圧力条件を容易に調整可能である。
【００３５】
なお、本実施形態では、上記したように、ガス導入配管１２の内部の温度（配管温度Ｔ３）のみならず、第１〜第３のバルブ３１〜３３、及び容器接続配管３６の内部の温度も第３の温調装置４０によって一括して温調されている。したがって、第１〜第３のバルブ３１〜３３、及び容器接続配管３６の内部温度も配管温度Ｔ３と同じ温度に制御される。そのため、バルブ３１〜３３及び容器接続配管３６内でも加圧容器１４から送出されたガスが液化することが防止される。後述する放出工程でも同様である。
【００３６】
（放出工程）
本実施形態に係る評価方法では、吸収工程の後に、放出工程を実施する。放出工程においては、第２のバルブ３２を閉じ、かつ、サンプル温度Ｔ１を上昇させて、液体物に吸収させたガスを放出させる。
より具体的に説明すると、まず、第２のバルブ３２を閉じることで、第１〜第３のバルブ３１、３２、３３を全て閉じた状態にする。その後、密閉ケーシング２１内部の温度を、第１の温調装置２３により、除々に所定温度まで上昇させる。ここで、昇温速度は、好ましくは０．０１〜１００℃／分、より好ましくは０．１〜８０℃／分、さらに好ましくは０．１〜５０℃／分である。
また、サンプル温度Ｔ１が所定温度に達すると、昇温を停止し、サンプル温度Ｔ１をその所定温度に維持してもよい。ここで所定温度は、好ましくは０〜１５０℃、より好ましくは２０〜１２０℃、さらに好ましくは３０〜１００℃である。
なお、放出工程においては、サンプル温度Ｔ１を好ましくは１０℃以上、より好ましくは２０℃以上、さらに好ましくは２５℃以上昇温するようにするとよい。
また、放出工程における内部圧力Ｐ１は、好ましくは０．３〜１５ＭＰａ、より好ましくは０．５〜１５ＭＰａ、さらに好ましくは０．８〜１０ＭＰａである。内部圧力Ｐ１をこれら範囲内とすることで、冷凍機内部の条件に近似した条件で吸収状態を評価することが可能になる。放出工程における内部圧力Ｐ１は、通常、温度上昇に伴って上昇し、吸収工程における内部圧力Ｐ１よりも高くなる。
【００３７】
放出工程において配管温度Ｔ３は、サンプル温度Ｔ１よりも高くするとよい。これにより、気化されたガスがガス導入配管１２で液化することが防止される。例えば、前処理工程において予め調整されていた配管温度Ｔ３が、放出工程におけるサンプル温度Ｔ１より高いならば、放出工程においても配管温度Ｔ３をそのままとしておけばよい。一方で、前処理工程において予め調整されていた配管温度Ｔ３が、放出工程におけるサンプル温度Ｔ１以下であれば、放出工程が開始される前に配管温度Ｔ３を上昇させればよい。
放出工程において配管温度Ｔ３は、サンプル温度Ｔ１よりも５℃以上高くすることが好ましく、１０℃以上高くすることがより好ましく、１５℃以上高くすることがさらに好ましい。配管温度Ｔ３は、具体的には、好ましくは、２０〜１６０℃、より好ましくは３０〜１４０℃、さらに好ましくは４０〜１２０℃である。
【００３８】
放出工程において磁気浮遊式天秤１１は、サンプル収納部２２内部のサンプル重量の減少分、すなわち、液体物からのガス放出量を測定する。ここで、ガスは、液体物から除々に放出される。本工程では、ガス放出量と経過時間とを測定して、ガス放出量と経過時間の関係や、単位時間あたりのガス放出量（すなわち、放出速度）などを算出し、液体物からのガスの放出状態を評価する。
放出工程では、液体物内に吸収されたガスと、密閉ケーシング２１内部のガスとが平衡状態となるまで、ガスを放出させてもよいし、平衡状態に達する前に放出工程を終了させてもよい。具体的には、放出工程は、例えば、液体物に残存するガスの割合が、液体物とガスの合計量に対して、１０重量％未満、好ましくは５重量％未満、より好ましくは２重量％未満となる状態までガスを液体物から放出させる。
そして、放出工程を実施した後、第３のバルブ３３を開けて、密閉ケーシング２１及びガス導入配管１２を開放して常圧に戻す。
【００３９】
以上の実施形態の評価方法では、ガスの液体物に対する吸収状態を評価することが可能であるため、冷凍機における冷媒の冷凍機油に対する吸収状態も把握しやすくなる。したがって、冷媒が冷凍機油に吸収されることで生じるコンプレッサにおける潤滑性不良の要因、メカニズム等を解明しやすくなる。また、吸収されたガスの液体物からの放出状態を評価することも可能であるため、冷媒が冷凍機油から放出する際に生じるフォーミング等についても適切に分析することが可能になる。
【００４０】
以上の説明では、前処理工程、吸収工程、及び放出工程の全てが行われる態様を示したが、放出工程を省略してもよい。その場合には、吸収工程終了後に、第３のバルブ３３を開けて、密閉ケーシング２１及びガス導入配管１２を常圧に戻すとよい。また、液体物からガスの放出状態のみを評価する必要がある場合には、吸収工程においてガスの吸収状態を評価しなくてもよい。
【００４１】
さらに、装置１０には、パーソナルコンピュータ等のシステム制御部が設けられ、装置１０全体の動作がシステム制御部によって制御されてもよい。すなわち、上記した各動作、例えば、第１〜第３の温調装置の温度制御、第１〜第３のバルブの開閉、ガスの吸収量及びガスの放出量の測定、経過時間の測定、吸収量又は放出量と経過時間との関係の算出、単位時間あたりのガス吸収量又は放出量の算出、真空ポンプの駆動等がシステム制御部からの指示に従って自動的に行われるようにしてもよい。
【実施例】
【００４２】
以下に、本発明を、実施例により、さらに具体的に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
【００４３】
［実施例１］
液体物として、ＶＧ６８のポリエチルビニルエーテル（ＰＶＥ）、ガスとしてＲ３２を使用して、ＰＶＥに対するＲ３２の吸収状態、及びＰＶＥに吸収されたＲ３２の放出状態を、図１に示すガス吸放出評価装置１０を用いて以下の手順に従って評価した。なお、図２は、実施例１における経過時間と、単位吸収量、及びサンプル温度Ｔ１の関係を示す。単位吸収量とは、液体物１ｇあたりのガスの吸収量を意味する。
【００４４】
（前処理工程）
設計圧力１５ＭＰａ（ゲージ圧）、内容積０．０００１２ｍ3、ＰＶ積０．００１８の加圧容器１４、及びＲ３２を充填した冷媒ボンベを、冷媒封入装置に接続した。次に、加圧容器１４を真空脱気した後、冷媒ボンベからＲ３２を加圧容器１４に８０ｇ充填した。また、バスケット状のサンプル収納部２２にＰＶＥを注入し、サンプル収納部２２、及びサンプル収納部２２内部に注入したＰＶＥの重量を測定した。サンプル収納部２２内のＰＶＥは０．５ｇであった。その後、サンプル収納部２２を密閉ケーシング２１内部に入れて連結部材２８に取り付けた。密閉ケーシング２１は、設計圧力１５ＭＰａ（ゲージ圧）、内容積０．０００１６５ｍ3、ＰＶ積０．００２５であった。
次に、真空ポンプ１３の電源を入れるとともに、第２及び第３のバルブ３２、３３を閉じた状態で、第１のバルブ３１を開けて、真空ポンプ１３により、密閉ケーシング２１及びガス導入管１２内部を脱気した。また、第１〜第３の温調装置２３、３５、４０の設定温度を、サンプル温度Ｔ１及び液化ガス温度Ｔ２が２０℃、配管温度Ｔ３が４０℃になるように設定した。その後、第１のバルブ３１を閉めて、真空ポンプ１３の駆動を停止した。内部圧力計４１により測定された内部圧力Ｐ１は０．０１Ｐａであった。
【００４５】
（吸収工程）
次に、ＰＶＥを充填した加圧容器１４を容器接続配管３６に接続するとともに、サンプル温度Ｔ１及び液化ガス温度Ｔ２が２０℃、配管温度Ｔ３が４０℃に調整されていることを確認した後、第２のバルブ３２を開けて、脱気されたガス導入配管１２及び密閉ケーシング２１に気化されたＲ３２を送出させ、サンプル収納部２２内部のＰＶＥにＲ３２を吸収させ、その吸収量を磁気浮遊式天秤１１により測定した。そして、ＰＶＥのＲ３２の吸収量が５０重量％（ＰＶＥとＲ３２の合計基準）以上となるまで、第２のバルブ３２を開けておき、ＰＶＥにＲ３２を吸収させ続けた。本吸収工程では、吸収量と経過時間の関係、及び吸収速度を求めた。吸収速度は、吸収開始直後の速度を算出した。吸収工程では、内部圧力計４１により測定された内部圧力Ｐ１は１．５ＭＰａであり一定であった。
【００４６】
（放出工程）
ＰＶＥのＲ３２の吸収量が５０重量％以上となった後、第２のバルブ３２を閉じ、さらに、配管温度Ｔ３を７０℃に調整した。また、第１の温調装置の設定温度を５０℃とし、サンプル温度Ｔ１を２０℃から５０℃になるまで昇温させ、ＰＶＥに吸収されていたＲ３２を放出させた。その後、温度Ｔ１〜３を一定に維持したまま約１〜２時間経過させた後、第３のバルブ３３を開け、密閉ケーシング２１及びガス導入配管１２を開放して放出工程を終了した。放出工程において、内部圧力計４１により測定された内部圧力Ｐ１は２．１ＭＰａであった。Ｒ３２の放出量を磁気浮遊式天秤１１により測定するとともに、放出量と経過時間の関係、及び放出速度を求めた。放出速度は、サンプル温度Ｔ１が３０℃のときの速度を算出した。
【００４７】
［実施例２］
実施例２ではガスとしてＲ４１０を使用した以外は、実施例１と同様に実施した。図３は、実施例２における経過時間と、単位吸収量、及びサンプル温度Ｔ１の関係を示す。
なお、実施例２では、吸収工程では、内部圧力計４１により測定された内部圧力Ｐ１が１．２ＭＰａであるとともに、放出工程において、内部圧力計４１により測定された内部圧力Ｐ１は１．８ＭＰａであった。
【００４８】
［実施例３］
実施例３ではガスとしてＲ１２５を使用した以外は、実施例１と同様に実施した。図４は、実施例３における経過時間と、単位吸収量、及びサンプル温度Ｔ１の関係を示す。
なお、実施例３では、吸収工程では、内部圧力計４１により測定された内部圧力Ｐ１が１．２ＭＰａであるとともに、放出工程において、内部圧力計４１により測定された内部圧力Ｐ１は１．４ＭＰａであった。
なお、実施例２，３において、内部圧力、昇温速度等が実施例１と異なるのは、実施例１とガス（冷媒）が異なることに起因するものであり、各温調装置の制御条件は同じであった。
【００４９】
図５は、各実施例の吸収工程における、冷凍機油に対する各冷媒の単位吸収量と、吸収開始からの経過時間との関係を示す。図６は、各実施例の放出工程における、冷凍機油から放出される冷媒の単位放出量と、放出開始からの経過時間との関係を示す。表１は、各実施例の吸収速度及び放出速度を示す。なお、吸収速度及び放出速度はそれぞれ、冷凍機油１００ｇに対する１分あたりの冷媒の吸収量又は放出量［ｇ／（１００ｇ／分）］で示す。
図５、６、表１に示すように、本評価方法によれば、冷凍機油に対する冷媒の吸収状態、ならびに冷凍機油からの冷媒の放出状態が、冷媒の種類によって異なることが確認できる。
【００５０】
【表１】
2018036210.tif 000003
【符号の説明】
【００５１】
１０  ガス吸放出評価装置
１１  磁気浮遊式天秤
１２  ガス導入配管
１３  真空ポンプ
１４  加圧容器
２１  密閉ケーシング
２２  サンプル収納部
２３  第１の温調装置
３１  第１のバルブ
３２  第２のバルブ
３３  第３のバルブ
３５  第２の温調装置
４０  第３の温調装置
【図１】
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【図２】
2018036210.tif 000005
【図３】
2018036210.tif 000006
【図４】
2018036210.tif 000007
【図５】
2018036210.tif 000008
【図６】
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