(57)【要約】【課題】旧冷凍機油を新冷凍機油に置換したような場合、置換後の混合油の濃度を冷凍サイクル装置の設置現場等で正確かつ簡易に測定することができる油濃度測定方法を提供すること。【解決手段】冷凍サイクル装置等から取り出した未知濃度の混合油と既知濃度の混合油の屈折率を測定し、それぞれの屈折率の差を油濃度に換算して、未知濃度の混合油の濃度を測定する。この際、それぞれの混合油を同一の温度環境に３０分以上放置したあと、それぞれの屈折率を測定する。また、未知濃度の混合油中の冷媒を加熱手段等を用いて除去した後、それぞれの屈折率を測定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合油の屈折率を油濃度に換算して混合油の濃度を測定することを特徴とする油濃度測定方法。
【請求項２】
既知濃度の混合油と未知濃度の混合油の屈折率の差を油濃度に換算して前記未知濃度の混合油の濃度を測定することを特徴とする請求項１記載の油濃度測定方法。
【請求項３】
前記既知濃度の混合油と前記未知濃度の混合油を同一の温度環境に３０分以上放置した後、これらの屈折率の差を油濃度に換算して前記未知濃度の混合油の濃度を測定することを特徴とする請求項２記載の油濃度測定方法。
【請求項４】
前記未知濃度の混合油中の冷媒を除去したあと、前記既知濃度の混合油と未知濃度の混合油の屈折率の差を油濃度に換算して前記未知濃度の混合油の濃度を測定することを特徴とする請求項２または３に記載の油濃度測定方法。
【請求項５】
加熱手段を用いて、前記未知濃度の混合油中の冷媒を除去することを特徴とする請求項４記載の油濃度測定方法。
【請求項６】
プレート等の間に前記未知濃度の混合油を塗布し該プレート等を開閉して、前記未知濃度の混合油中の冷媒を除去することを特徴とする請求項４記載の油濃度測定方法。
【請求項７】
前記未知濃度の混合油中に石鹸水等の界面活性剤を付与して、前記未知濃度の混合油中の冷媒を除去することを特徴とする請求項４記載の油濃度測定方法。
【請求項８】
冷凍サイクル装置から取り出した混合油の濃度を測定する油濃度測定方法であって、（１）未知濃度の混合油を油回収容器に採取し、（２）前記未知濃度の混合油の入った油回収容器を真空引きして該混合油内の冷媒を除去し、（３）前記未知濃度の混合油を前記油回収容器から油保管容器に入れ替え、（４）前記未知濃度の混合油が入った油保管容器を前記既知濃度の混合油が入った比較油と同一の温度環境で保管し、（５）前記未知濃度の混合油を屈折率計に塗布し、該混合油内の冷媒を除去し、該混合油の屈折率を測定すると共に、（６）前記未知濃度の混合油と同一の温度環境に保管されていた前記既知濃度の混合油の入った比較油を前記屈折率計に塗布し、該比較油の屈折率を測定し、（７）前記未知の混合油の屈折率と前記既知の比較油の屈折率の差を油濃度に換算することを特徴とする油濃度測定方法。
【請求項９】
加熱手段を用いること、プレート等の間に混合油を塗布して該プレート等を開閉すること、または、混合油中に界面活性剤を付与することのいずれかによって、前記混合油中の冷媒を除去することを特徴とする請求項８記載の油濃度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば鉱油を用いた冷凍サイクル装置の配管を利用して、エステル油を用いた冷凍サイクル装置に置き換えたときに、冷凍サイクル内に残留する鉱油量、すなわちエステル油中の鉱油濃度を定量する測定方法に係り、より詳しくは、混合油中の冷媒を除去等して混合油の屈折率を測定することにより、簡易かつ正確に油濃度を測定することができる油濃度測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の油濃度測定方法としては、例えば、レトロフィットにより冷凍サイクル内に残留したエステル油中の鉱油濃度を測定する方法があり、混合油とエタノール、メタノール、水を混合させて、液の混濁の有無により鉱油濃度を判定するものである（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特表平８−５００１８４号公報（第５〜１０頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような作業は、エタノール、メタノール等の有機溶剤を使い慣れない工事作業者にとっては複雑な作業となり、作業手順を誤ることによって鉱油濃度を判定できない場合がある。さらに、判定に用いた液は、エタノール、メタノールのような有機溶剤を含んでいるため、環境や人体に対して良好とはいえず、廃却の際には専門業者に委託しなければならない。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、例えば旧冷凍機油として用いられていた鉱油を新冷凍機油としてエステル油に置換した場合におけるエステル油中の鉱油濃度のような混合油の濃度を、正確かつ簡易に定量することができる油濃度測定方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る油濃度測定方法は、混合油の屈折率を油濃度に換算して混合油の濃度を測定するものである。この場合、既知濃度の混合油と未知濃度の混合油の屈折率の差を油濃度に換算して、未知濃度の混合油の濃度を測定する。このとき、これらの混合油を同一の温度環境に放置した後に濃度を測定すること、または未知濃度の混合油中の冷媒を除去したあとに濃度を測定する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る油濃度測定方法を示す作業フローである。例えば、ハイドロクロロフルオロカーボン系冷媒（ＨＣＦＣ系冷媒）を、ハイドロフルオロカーボン系冷媒（ＨＦＣ系冷媒）に置換して使用する冷凍サイクル装置において、油濃度を測定する工程を示したものである。ハイドロクロロフルオロカーボン系冷媒用の冷凍機油として例えば鉱油が用いられており、ハイドロフルオロカーボン系冷媒用の冷凍機油として例えばエステル油が用いられているものであり、置換後の冷凍サイクル装置内には、エステル油の中に鉱油が混合された状態にある。
【０００８】
図１に示すように、まず、ハイドロフルオロカーボン系冷媒の冷凍サイクル装置に置換した冷凍サイクル内から、鉱油／エステル油の混合油を油回収容器に採取する（ステップＳ−１）。その後、混合油の入った油回収容器を真空引きして、混合油内の冷媒を除去する（ステップＳ−２）。次に、油回収容器から油保管容器へ混合油を入れ替え（ステップＳ−３）、混合油の入った油保管容器を比較油と同一の温度環境に３０分以上保管する（ステップＳ−４）。
【０００９】
次に、混合油を屈折率計のプリズムに塗布し（ステップＳ−５）、屈折率計のフタを開閉することにより冷媒除去を行った（ステップＳ−６）後、屈折率計の数値を読み取る（ステップＳ−７）。
また、同一環境に保管されていた比較油を屈折率計のプリズムに塗布し（ステップＳ−８）、屈折率計の数値を読み取る（ステップＳ−９）。
その後、混合油の屈折率（ステップＳ−７）と、比較油の屈折率（ステップＳ−９）を比較することにより、屈折率の差を油濃度に換算する（ステップＳ−１０）。
【００１０】
次に、屈折率の差からこれを油濃度に換算する方法を図２に示す。図２は、２０℃において、エステル油、及び鉱油としてのスニソ３ＧＳを用い、エステル油中の鉱油濃度と屈折率の関係を示した線図で、横軸にエステル油中の鉱油濃度（％）を示し、縦軸に屈折率を示している。そして、エステル油中の鉱油濃度が０％である場合の屈折率はほぼ１．４５３であり、鉱油濃度が２％である場合の屈折率はほぼ１．４５４であって、屈折率の差は、およそ０．００１であった。
【００１１】
図３は本実施の形態に係る屈折率計の斜視図である。屈折率計１は図に示すように例えば手持ち屈折率計を使用でき、測定油を塗布するプリズム２と、採光板３と、プリズム２及び採光板３にかぶせる蓋４と、屈折率の値を読み取る接眼鏡５とからなる。接眼鏡５の目盛には小数点３桁まで読み取れるようにラインが図示されており、小数点４桁目は目分量で判断することになる。
【００１２】
エステル油中の鉱油濃度０％と２％の屈折率の差はおよそ０．００１であったため、比較油としてエステル油を用いれば、混合油との屈折率の差、例えば０．００１は手持ち屈折率計で容易に判断することができ、混合油中の鉱油濃度２％は容易に判断することができる。同様に、鉱油濃度１％を判断する際には、比較油（エステル油）との屈折率の差、つまり０．０００５を判断すればよく、従って本手法を用いれば様々な鉱油濃度を判断することができる。また、さらに高精度の屈折率計を用いれば、より高精度に鉱油濃度を判断することができる。
【００１３】
次に、本発明に至る過程で判明した油の屈折率と温度の関係を図４に示す。図４は鉱油とエステル油における温度と屈折率との関係を示す線図で、横軸に温度（℃）、縦軸に屈折率を示し、温度が上昇するとエステル油、鉱油ともに屈折率が低下している。したがって、混合油と比較油を同一温度条件で測定しないと、混合油中の鉱油濃度を誤って判断することになる。このため、図１の作業フローにおいて、混合油の入った油保管容器を比較油と同一の温度環境に放置する手順とした（図１のステップＳ−４）。同一の温度環境に放置する時間としては、数々の実験の結果、３０分放置すれば、実作業上問題ないことを見出した。
【００１４】
さらに、本発明に至る過程で判明した油中に溶解している冷媒量と屈折率の関係を図５に示す。図５は油サンプルとしてエステル油、冷媒としてＲ４０７Ｃを用いて、温度２０℃で測定した油中に溶解している冷媒溶解量と屈折率の関係を示した線図で、横軸に油中の冷媒溶解量（％）、縦軸に屈折率を示している。図に示すように、油中に冷媒が溶解することにより屈折率が低下することが判明したため、図１の作業フローにおいて、混合油の入った油回収容器を真空引きする手順とした（図１のステップＳ−２）。
【００１５】
次に、本発明に至る過程で判明した真空引き時間と冷媒除去率の関係を図６に示す。図６は真空引き時間と冷媒除去率の関係を示す線図で、横軸に真空引き時間（分）、縦軸に冷媒除去率（％）を示し、油サンプルとして、エステル油に規定量の鉱油を混合させ、０％、３％、５％、１０％の濃度の鉱油を用い、冷媒Ｒ４０７Ｃの除去率を実験的に調査したものである。鉱油は、０％、３％、５％、１０％というように、鉱油濃度が高くなると冷媒を除去するのに時間を要することが判明した。
【００１６】
そこで、図３に示す屈折率計１の蓋４を開閉して、冷媒の除去率を調査した。図７は、蓋４の開閉回数と冷媒除去率の関係を示す線図で、横軸に蓋４の開閉関数（回）、縦軸に冷媒除去率（％）を示したものであり、蓋４の開閉を繰り返すことによって冷媒除去率が増加しており、冷媒が容易に除去できることが判明した（図１のステップＳ−６）。
【００１７】
これは、油分子に取り込まれていた冷媒分子が、蓋４を閉めることにより油が薄膜状になり、冷媒分子も表層へ現れ、再び蓋４を開いた際に、空気中に放散されたと考えられる。また、蓋４を開閉することにより冷媒に外乱が与えられ、活性化した冷媒が空気中に放散されたとも考えられる。いずれにせよ、蓋４を開閉することにより、混合油中の冷媒を除去できることが見出された。なお、油中に冷媒が溶解している際には、屈折率計の目盛ラインが鮮明ではなく、数値を読み取りにくかったため、油中に冷媒が溶解しているかの判断に、屈折率計の目盛ラインが鮮明かを用いることもできる。
【００１８】
本実施の形態によれば、混合油の屈折率を油濃度に換算して混合油の濃度を測定するようにしたので、冷凍サイクル装置の設置現場等で、容易に油濃度を測定することができる。また、既知濃度の混合油と未知濃度の混合油の屈折率の差を油濃度に換算して混合油の濃度を測定するようにしたので、測定者間で発生する屈折率計の目盛を読むときの誤差をなくすことができ、正確に油濃度を定量することができる。
【００１９】
さらに、既知濃度の混合油と未知濃度の混合油を同一の温度環境に３０分以上放置した後、これらの屈折率の差を油濃度に換算して混合油の濃度を測定するようにしたので、測定温度が異なったときに発生する屈折率の違いをなくすことができ、正確に油濃度を定量することができるばかりか、温度換算等の複雑な作業もなくせるため、容易に油濃度を測定することができる。
【００２０】
また、未知濃度の混合油中の冷媒を除去したあと、既知濃度の混合油と未知濃度の混合油の屈折率の差を油濃度に換算して混合油の濃度を測定するようにしたので、正確に油濃度を測定することができる。冷媒の除去にあたって、プレート等の間に未知濃度の混合油を塗布しプレート等を開閉して冷媒を除去するようにしたため、簡易かつ正確に油濃度を測定することができる。
【００２１】
さらに、混合油の濃度測定において、混合油中の冷媒を除去した後に油濃度を測定するようにしたため、特に、混合油中の冷媒の除去にあたって、プレート等の間に混合油を塗布しプレート等を開閉して冷媒を除去するようにしたので、様々な手法による油濃度測定方法によって正確に油濃度を測定することができる。
【００２２】
なお、上記の説明では、混合油と比較油を同一温度環境で放置し、測定温度をそろえてから測定する場合を示したが（図１の作業フローにおけるステップＳ−４）、測定油の温度を測定し、温度と屈折率の関係を換算表から換算したり、換算式で換算して同一温度で屈折率を判断するようにすることで、同一温度環境に放置する手順を省略することができる。
【００２３】
また、上記の説明では、混合油と比較油の屈折率を測定し、屈折率の差からエステル油中の鉱油濃度を定量したが（図１の作業フローにおけるステップＳ−１０）、混合油の温度を測定し、温度換算表、換算式等を用いてある温度に換算した後、その換算温度でのエステル油の屈折率値を予め用意しておけば、測定の都度、比較油の屈折率を測定する必要はない。
【００２４】
さらに、上記の説明では、油回収容器から油保管容器に混合油を入れ替える手順としており（図１の作業フローにおけるステップＳ−３）、油保管容器として透明なガラス容器等を用いることにより回収油の状態が容易に判断できるが、回収油の状態を判断する必要がない場合には、油保管容器へ入替える必要はない。
【００２５】
また、上記の説明では、混合油を屈折率計１のプリズム２に塗布した後、屈折率計１の蓋４を開閉して冷媒を除去する場合を示したが（図１の作業フローにおけるステップＳ−６）、油中に冷媒が溶解している場合には屈折率計１の目盛ラインが鮮明でないので、目盛ラインが鮮明な場合には、蓋４の開閉を省略することもできる。
【００２６】
さらに、上記の説明では、混合油の入った油回収容器を真空引きする場合を示したが（図１の作業フローにおけるステップＳ−２）、混合油を屈折率計１に塗布した（ステップＳ−５）後、屈折率計１の蓋４を開閉することにより冷媒除去が可能であるため（ステップＳ−６）、ステップＳ−２の作業工程は省略してもよい。
【００２７】
また、上記の説明では、混合油としてエステル油と鉱油、冷媒としてＲ４０７Ｃを用いたが、屈折率の異なる２種類以上の油として、例えば鉱油とエーテル油のような組み合わせでもよく、冷媒として、例えばＲ４０４Ａ、Ｒ４１０Ａのような他の冷媒であってもよく、これらによっても油濃度を測定することができる。
【００２８】
さらに、上記の説明では、混合油の濃度測定方法として、屈折率計１による方法を用いたが、定量したい油の異なる物性値、例えば、体積抵抗率、粘度、密度等に着目して、濃度を定量することも可能である。その際、今回用いたような２枚のプレート等の間に混合油を塗布して、プレート等を開閉することにより冷媒を除去することができ、濃度測定前の冷媒除去方法として有効に利用することができる。
【００２９】
［実施の形態２］
図８は、本発明の実施の形態２に係る油濃度測定方法の作業フローである。図において、混合油を屈折率計のプリズムに塗布し（ステップＳ−５）、その後、これをドライヤーで加熱して冷媒を除去した（ステップＳ−１１）後、混合油の屈折率を測定する（ステップＳ−７）。他の作業は、図１の作業工程と同様または相当する内容であり、説明を省略する。
【００３０】
図９は、混合油を図３に示す屈折率計１のプリズム２に塗布した後、１０００Ｗのヘアドライヤーで加熱したときの冷媒除去率を示す線図で、横軸に加熱時間（分）、縦軸に冷媒除去率（％）を示している。このように、加熱により容易に冷媒を除去することができ、混合油の屈折率を簡易かつ正確に測定することができる。
【００３１】
なお、本実施の形態では、ヘアドライヤーで加熱して冷媒を除去した（ステップＳ−１１）後、混合油の屈折率を測定した（ステップＳ−７）が、ヘアドライヤーで加熱することにより、混合油の温度が上昇して比較油との温度差がでてしまうため、比較油と同一温度になるまで待ってから混合油の屈折率を測定したほうがよい。
【００３２】
また、上記の説明では、混合油と比較油を同一温度環境で放置し、測定温度をそろえてから測定する場合を示したが（図８の作業フローにおけるステップＳ−４）、測定油の温度を測定し、温度と屈折率の関係を換算表から換算したり、換算式で換算して同一温度で屈折率を判断することにより、同一温度環境で放置する手順を省略することができる。
【００３３】
また、上記の説明では、混合油と比較油の屈折率を測定し、屈折率の差からエステル油中の鉱油濃度を定量したが（図８の作業フローにおけるステップＳ−１０）、混合油の温度を測定し、温度換算表、換算式等を用いてある温度に換算した後、その換算温度でのエステル油の屈折率値を予め用意しておけば、測定の都度、比較油の屈折率を測定する必要はない。
【００３４】
さらに、上記の説明では、油回収容器から油保管容器へ混合油を入れ替える手順としており（図８の作業フローにおけるステップＳ−３）、油保管容器として透明なガラス容器等を用いることにより回収油の状態が容易に判断できるが、回収油の状態を判断する必要がない場合には、油保管容器へ入替える必要はない。
【００３５】
また、上記の説明では、混合油の入った油回収容器を真空引きする場合を示したが（図８の作業フローにおけるステップＳ−２）、混合油を屈折率計１に塗布した（ステップＳ−５）後、ヘアドライヤーで加熱することにより冷媒除去が可能であるため（ステップＳ−１１）、ステップＳ−２の作業工程は省略してもよい。
【００３６】
さらに、上記の説明では、混合油としてエステル油と鉱油、冷媒としてＲ４０７Ｃを用いたが、屈折率の異なる２種類以上の油として、例えば鉱油とエーテル油のような組み合わせでもよく、冷媒として例えばＲ４０４Ａ、Ｒ４１０Ａのような他の冷媒であってもよく、これらによっても油濃度を測定することができる。
【００３７】
また、上記の説明では、混合油の濃度測定方法として、屈折率計による方法を用いたが、定量したい油の異なる物性値、例えば、体積抵抗率、粘度、密度等に着目して、濃度を定量することも可能である。その際、今回用いたようなヘアドライヤーのようなものを用いて加熱することにより冷媒を除去することができ、濃度測定前の冷媒除去方法として有効に利用することができる。
【００３８】
［実施の形態３］
図１０は、本発明の実施の形態３に係る油濃度測定方法の作業フローである。本実施の形態においては、混合油中に石鹸水等の界面活性剤を滴下して冷媒を除去した（ステップＳ−１２）後、混合油を屈折率計のプリズムに塗布し（ステップＳ−５）、混合油の屈折率を測定する（ステップＳ−７）。他の作業は、図１の作業工程と同様または相当する内容であり、説明を省略する。
【００３９】
図１１は、混合油に界面活性剤としてソルビタンモノオレートを用いた際の冷媒除去率を示す線図で、横軸に界面活性剤の滴下数、縦軸に冷媒除去率（％）を示している。このように、界面活性剤を滴下することにより、冷媒を容易に除去することができ、混合油の屈折率を簡易かつ正確に測定することができる。
【００４０】
なお、上記の説明では、混合油と比較油を同一の温度環境に放置し、測定温度をそろえてから測定する場合を示したが（図８の作業フローにおけるステップＳ−４）、測定油の温度を測定し、温度と屈折率の関係を換算表から換算したり、換算式で換算して同一温度で屈折率を判断するようにすることで、同一温度環境に放置する手順を省略することができる。
【００４１】
また、上記の説明では、混合油と比較油の屈折率を測定し、屈折率の差からエステル油中の鉱油濃度を定量したが（図１０の作業フローにおけるステップＳ−１０）、混合油の温度を測定し、温度換算表、換算式等を用いてある温度に換算した後、その換算温度でのエステル油の屈折率値を予め用意しておけば、測定の都度、比較油の屈折率を測定する必要はない。
【００４２】
さらに、上記の説明では、油回収容器から油保管容器へ混合油を入れ替える手順としており（図１０の作業フローにおけるステップＳ−３）、油保管容器として透明なガラス容器等を用いることにより回収油の状態が容易に判断できるが、回収油の状態を判断する必要がない場合には、油保管容器へ入替える必要はない。
【００４３】
また、上記の説明では、混合油としてエステル油と鉱油、冷媒としてＲ４０７Ｃを用いたが、屈折率の異なる２種類以上の油、例えば鉱油とエーテル油のような組み合わせでもよく、冷媒として、例えばＲ４０４Ａ、Ｒ４１０Ａのような他の冷媒であってもよく、これらによっても油濃度を測定することができる。
【００４４】
さらに、上記の説明では、混合油の濃度測定方法として、屈折率計による方法を用いたが、定量したい油の異なる物性値、例えば、体積抵抗率、粘度、密度等に着目し、濃度を定量することも可能である。その際、今回用いたような界面活性剤を滴下することにより冷媒を除去することができ、濃度測定前の冷媒除去方法として有効に利用できる。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る油濃度測定方法によれば、混合油中の冷媒を除去等し、混合油の屈折率を油濃度に換算して混合油の濃度を測定するようにしたので、例えば旧冷凍機油として用いられていた鉱油を新冷凍機油としてエステル油に置換した場合等に、混合油の濃度を正確かつ簡易に定量することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る油濃度測定作業を示すフローである。
【図２】実施の形態１に係るエステル油中の鉱油濃度と屈折率の関係を示す線図である。
【図３】実施の形態１に係る屈折率計を示す斜視図である。
【図４】実施の形態１に係る測定温度と屈折率の関係を示す線図である。
【図５】実施の形態１に係る油中冷媒溶解量と屈折率の関係を示す線図である。
【図６】実施の形態１に係る真空引き時間と冷媒除去率の関係を示す線図である。
【図７】実施の形態１に係る屈折率計の蓋開閉回数と冷媒除去率の関係を示す線図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る油濃度測定作業を示すフローである。
【図９】実施の形態２に係る油加熱時間と冷媒除去率の関係を示す線図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る油濃度測定作業を示すフローである。
【図１１】実施の形態３に係る界面活性剤滴下数と冷媒除去率の関係を示す線図である。
【符号の説明】
１  屈折率計、２  プリズム、３  採光板、４  蓋、５  接眼鏡。
【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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