【和訳】素晴らしきボルボ240 エアコンシステムの情報ダンプ＋AC性能の向上方法

このページは，2020年８月，＠wcircoによってturbobricksのmaintenance&nonperformanceスレッドに投稿された，ボルボ240のエアコン冷却システムに関する情報を，自分の勉強の為に和訳した文章です．長文，かつ専門的な知識がないと難しい点も多少有りますが，日本の狂っているほど暑い夏を乗り切るために，全ての240乗りに参照していただき，エアコンの諸問題を乗り切っていただきたいと思いここに公開します．　（※当該スレッドにて，和訳＆公開の許可は得ています．）



https://turbobricks.com/index.php?threads/the-great-240-ac-system-information-dump-how-to-improve-ac-performance.356477/

素晴らしきボルボ240 ACシステムの情報ダンプ（集積箱）＋AC性能の向上方法
「The great 240 AC system information dump + How to improve AC performance」

by ＠wcirco


　この投稿には、初期および後期ボルボ240のACシステムにおける基本的な機能と問題点、そしてこれらのシステムを改善する方法についての説明が含まれています。Dave Bartonの素晴らしいウェブページ（ https://www.240turbo.com/classicair.html ）にはたくさんのACに関する情報が掲載されているので、この投稿を読む前に一読する価値があります。

　私の実験／改良はすべて91年式240の後期型ACシステムを使ったものですが、一般的に前後期どちらのシステムにも当てはまります。他の人にも、何がうまくいったか、どんなパーツを使ったかをシェアして下さい。@240.kieth は1980年式の242のACシステムのアップグレードに取り組んでいます。私のこれまでの結果は、30℃の周囲温度と高い湿度で、アイドリング時の吹出口温度が４℃以下という素晴らしいものでした。


【免責事項】
　冷房システムの作業は危険です。ガスの過充填、コンデンサーの詰まり、サイクルスイッチや冷却ファンの故障により、非常に高い圧力が発生することがあり、ホースを破裂させ、重傷を負わせる恐れがあります。冷房システムを扱う際には、細心の注意が必要です。冷媒を大気開放することは、ほとんどの国で違法とされています。フロンR12とフロンR134Aはどちらもオゾン層破壊ガスとして知られています。ほとんどの自動車ショップがリーズナブルな金額で空調システムを排気することができるので、適切な設備がない場合はそちらを利用してください．


【初期のシステム - 1975-1990】
　初期の240 ACシステムは、高圧側にレシーバー/ドライヤーと熱膨張弁（TXV）を備えた伝統的なスタイルのシステムです。75〜84年式まではシングルピストンのヨーク式コンプレッサーが使用されましたが、これらは重くて非効率的でした。85〜90年式までは、より近代的なロータリーディーゼル型の Kiki DSK-15BHコンプレッサーが使用されています。これらのシステムは全て、R12ガスと鉱物油を使用するように設計されています。エバポレーターとコンデンサーはチューブ＆フィン・ユニットです。また，すべての継手とOリングはSAE規格です。高圧と低圧のサービスポートは、ACコンプレッサーの背面にあります。サイクリングスイッチは、ドライヤーのすぐ隣の高圧側にあります。これらのシステムは、新車時でさえ他のほとんどの車ほど性能が良くありませんでしたが、これらのシステムの性能を上げるためにできることは有ります。下記の改善点をご覧ください。


【後期のシステム - 1991-1993】
　1991年、ボルボは240のACシステムの大部分を再設計しました。改良されたHVAC（冷暖房＆空調）ボックスと、大型のパラレルフローエバポレーターが追加されました。ボルボは熱膨張弁のTXVを廃止し、低圧側にアキュムレーターを備えたGMスタイルのオリフィスチューブシステムを採用しました。R12オリフィスチューブのオリフィスは0.072インチ（1.8288ミリメートル）です。

　ボルボはまた、停車中や渋滞中のAC性能を補助するため、コンデンサーに押し出し式ファンを追加しました。このファンは高圧側の圧力を維持しています。これがないと、非常に暑い日にはシステム内の圧力が危険なレベルに達する可能性があります。ファンは高圧側の圧力スイッチによって循環され、247psi（16.8気圧）でオンになり、188psi（12.8気圧）でオフになります。コンデンサーファンの作動は、これらのシステムにとって必須です。残念ながら、91〜92年式のシステムには高圧側のサービスポートがありません。しかし、Kiki コンプレッサーが装備されている場合、吸入ポートと吐出ポートの隣に両方のサービスポートがある可能性があります。低圧側サービスポートは、低圧サイクルスイッチの隣のアキュムレータにあります。91〜92年式 R12システムの場合、サイクルスイッチは 28psi （1.9気圧）に設定されています。継手とOリングは、91〜92年式では SAE 規格です。コンデンサーは91〜92年式まで、同様にチューブ＆フィンユニットです。

　1993年式は，純正のR134Aシステムです。最大の違いは、チューブ＆フィン式ユニットに代わって，より効率的なパラレルフローコンデンサーに変更されたことです。また、Kiki コンプレッサーは廃止され、PAGオイルを使用したより近代的なマルチピストンコンプレッサーが採用されました。オリフィスチューブは0.062インチ（1.5748ミリメートル）の黄色のGMユニットに変更されました。ラジエターコアサポート下の高圧ラインに高圧側ポートが追加されました。93年式は、すべての継手とOリングはメトリック規格です。低圧のサイクリングスイッチは23psi（1.56気圧）に設定されています。

※93年式は「全ての継手がメトリック」とありますが、自分が確認したところどうも低圧ホースとアキュムレーターの継手のみの様です。他はSAEインチ規格でした。

【R12、R134A、代替フロン冷媒】
　どの冷媒を使用するか迷っている場合は、このセクションをお読みください。この3つ全てで実験した私の知見が、多くの疑問を解決する助けになることを願っています。

　未改造の75〜92年式システムでは、R12が断然効果的です。チューブ＆フィンのコンデンサーとエバポレーター（75〜90年式）は”超”効率的ではないため、熱を除去するためにR12の素晴らしい熱伝導特性に頼っています。あなたの元のシステムが低年式のR12なら、最もよい選択肢は断然、R12でシステムを補充することです。3つの冷媒の中で、R12は最も質量があります（使用される圧力において）。これはつまり、R12が車内から熱を取り除くのに最も効率的な冷媒であることにつながります。残念なことに、R12は米国で購入するにはEPA認証が必要である（国によっては違法）。なので、ほとんどの人にとってこれは実行可能な選択肢ではありません。

　R134Aは、すべての240 ACシステムでうまく動作するようにすることができます。その質量はR12に非常に似ていますが、熱伝導特性に関しては同等ではありません。93年式の240オーナーにACの効き具合を聞いてみると、そのほとんどが素晴らしいと答えるでしょう。R12システムを134Aに適切に変換してR12と同じように動作させるには、完全な分解、いくつかの修正、信頼性の高いアップグレードされたコンポーネントが必要です。利点は、どのような自動車ショップでも喜んであなたのACを整備でき、そしてR134Aガスはどこでも入手可能であるということです。

　HC冷媒（代替フロン）は多くの議論の中心となっているようです。HC冷媒をチャージした240は十分に冷えるという意見もあると思いますが、多くの変数があります。Envirosafe、Frostycool、Duracool...etc. のような製品は、乾燥したプロパンとイソブタンのブレンドに過ぎません。240に純プロパンを充填した人の話を聞いたことがありますが、ほとんどのプロパン燃料はかなり汚れており、そしてある程度の水分を含んでいるため、ACシステムを汚染しやすいのでこれは悪いアイディアです。言うまでもなく、温度圧力曲線はR134AやR12とは全く異なるため、アイシングの問題が発生する可能性があります。これらの冷媒は充填量に非常に敏感で、ほんの少し多すぎても少なすぎても、ACはまったく冷えなくなります。これらのHC冷媒はすべて、使用される圧力では質量が非常に小さく、R12や134Aほど効率的に熱を除去できないことを意味します。つまり、R12や134Aほど効率よく熱を除去できないのです。これは、すでにサイズが小さいシステムにとっては理想的なことでありません。

※＠dbartonよりコメントにてこのHC記述について異議あり．冷媒は質量より「潜熱」のほうが重要であり，冷却効率に大きく関係するとのこと．つまりHC冷媒は特にフロンに対して劣っている訳ではない．＠wcircoもこの指摘を認めています．

　もうひとつ注意すべきことがあります。HCを充填した後のACシステムには、どのショップも触れたがらないということです。ある種のガス漏れ検知システムは、HC冷媒に引火します（例えば、リークを探すときに...）。アメリカのほとんどの州では、カーエアコンにHC冷媒をチャージすることは違法です。これらの冷媒が存在するのは、R134Aが一般消費者に入手できないカナダでは合法だからです。91年式の240 R12システムでHC冷媒を使用した私の経験では、吹出口の温度を13℃以下にすることができず、その温度に達するまでに20分以上かかることも多く、非常にがっかりしたものでした。性能は気温と湿度によって大きく変化するし、アイドリング時に冷気は得られませんでした。HCでシステムを適切に作動させるためには、R134Aの場合と同じように、システムが最高の状態でなければなりません。弱ったシステムをHC冷媒で引きずることを望むのであれば、その結果には非常に失望することでしょう。これらのHC冷媒の唯一の利点は、鉱物油とR12システムで使用されているオリジナルの青いOリングと互換性があることです。

※米国ではHC冷媒について厳しい規制があるようで，あまり使用されてない模様．日本ではCOLD12をはじめ，いくつかのHC冷媒が販売されています．使用した限りでは，確かに充填量にシビアで少な過ぎはもちろん，多すぎても冷えが悪い印象です．

【R12からR134Aへの変換情報】
　R12からR134Aへの変換については、多くの誤解を招く情報があります。一般的に信じられているのは、安いサービスポートアダプターフィッティングを取り付けて、134Aで充填すればいいというものです。R134Aはシステム内の鉱物油と混ざらないので、コンプレッサーを「殺す」ことがほぼ保証されます。コンプレッサーは最終的にオイル不足になり、大惨事が起こります。R12 ACシステムで使用されている古いOリングは、PAGオイルとR134Aの存在下でドロドロになり、漏れを引き起こします。

R12システムをR134A用に適切に変換する方法は2つ：

最初の方法は、R12で正常に作動していたシステムで冷媒が漏れ出し、コンプレッサーを交換しない場合に最適です。
１）Oリングを全て，緑色のR134A認可のOリングに交換する。すべてのR12 240はSAE規格のOリングを使用しているので、安価なセットに必要なものがすべて入っています。
２）レシーバードライヤー(75〜90年式)またはアキュムレーター(91〜92年式)を交換します。
３）TXV熱膨張弁（75〜90年式）を134Aバージョンに交換するか、内部のネジを調整する（TXV調整スレッドへのリンク: https://www.forums.turbobricks.com/showthread.php?t=213526)。91〜92年式の場合、オリフィスチューブを白（0.072"）から黄色（0.062"）に変更する必要があります。
４）コンプレッサーを取り外し、古いミネラルオイルを排出し、コンプレッサーに適量のエステルオイルを注入する。エステルオイルはコンバージョン用に設計されているのでR134Aと混ざり、システム内に既存のR12用鉱物油と反応することはありません。
５）134A変換ポートを取り付け、システムを真空引きするします。追加用オイルやリークストップを含む134Aの缶でガスチャージを行わないように注意すること。

もしもコンプレッサーを交換する場合は、2番目の方法が最適です。古いKiki コンプレッサーは非常に疲労している可能性が高いので、R134A変換の一環としてコンプレッサーも交換することを強くお勧めします。
１）システムを分解し、ホース、コンデンサー（再使用の場合）、エバポレーター（再使用の場合）を認可されたACフラッシュ溶剤を使って洗浄します。
２）すべてのOリングを緑色のものに交換します。
３）レシーバードライヤー(75〜90年式)またはアキュムレーター(91〜92年式)を交換します。
４）TXV熱膨張弁（75〜90年式）を134Aバージョンに交換します。古いR12のTXVを調整することもできますが（上記）、もしシステムが何らかの時点で汚染されていた場合（コンプレッサーの故障、システムが開いて長時間空気にさらされていた）は、確実に交換する必要があります。91〜92年式では、オリフィスチューブを黄色いオリフィスチューブに交換してください。
５）コンプレッサーを取り付け，適切な量と粘度のPAGオイルを充填します。後述のサンデン4664は、コンプレッサーにPAG100がフルチャージされた状態で出荷されています。
６）134A用サービスポート取り付け、システムを真空引きします。

91〜92年式システムのための特別な注意
134Aで適切なACパフォーマンスを得るためには、低圧循環スイッチを調整する必要があります。ACマニホールドを低圧側に取り付けます。アキュムレータ上の低圧側圧力スイッチの位置を確認し，コネクタを取り外します。両方の端子の間に、マイナス調整ネジがあります。半回転単位でネジを反時計回りに戻します。コネクタを元に戻し、エアコンをオンにします。エンジンを1500 RPMまで回転させます。コンプレッサーがカチッと音がするまで、ACマニホールドの低圧側が下がるのがわかるはずです。目標は、このスイッチを21psi（1.43気圧）で切れるように設定することです。
もう1つのオプションは、このスイッチを'93 240のものと交換することです。

【ガスチャージの量】
　R134Aへ変換の際には、R12の80％チャージ量を使用することを推奨します。つまり
1975〜1990年式のシステム　 R134Aチャージ：36.8オンス（約1043グラム）
1991-1992年AcシステムR134Aチャージ：31.2オンス（約884グラム）

　しかし私の経験では、システムを数オンス（ここでは200グラム前後）多少充填不足にすると、パフォーマンスがわずかに向上します。ボルボは1993年式240の冷媒容量を26.5オンス（751グラム）としていますが、これはシステムが91-92年型と基本的に同じだからです。上記のスペックより7〜8オンス（198〜227グラム）少なくチャージし、吹出口の温度をチェックしながら，ゆっくりと追加することをお勧めします。すべてのシステムが健康な状態で、アイドリング時の低圧が30psi（2.0気圧）程度になるはずです。

※上記に対し，コメント欄には指定充填量プラスマイナス2オンス程度にした方がよいという意見もありました．


【ACシステムの改善】
　冷房システムの効率と全体的な冷却能力は、主に2つの事柄に左右されます：熱交換器（コンデンサーとエバポレーター）の効率と，コンプレッサーの能力です。私が240のACについて耳にする1番の不満は、アイドリング or 低エンジン回転数での冷却があからさまに不足していると言うことです。この問題を引き起こす可能性のある要因はいくつかありますが、240の場合はたいていコンプレッサーの弱さが原因です。

コンプレッサーの問題
　75〜92年式の ACシステムにおいて，最大の問題はコンプレッサーです。75〜84年式に使われていたヨーク式コンプレッサーは、R12以外には使えません。大きくて重く、非常に効率が悪いものです。75〜84年式のACを復活させたいのであれば、85年式以降のアクセサリーブラケットに交換し、現代的なロータリー式のコンプレッサーに交換するのが最善の方法です。85〜92年式で使用されたKiki コンプレッサーは、コンディションが良ければそこそこ使えます。ここで多くの人が報告しているように、10万マイル（16万キロ）を超えると、これらのコンプレッサーは通常磨耗し、エンジンを1500〜2000rpmまで回転を上げないと冷気を作りません。これは、ACゲージをセットした際，低圧側の上昇と高圧側の圧力低下で確認することができます。

では、交換の選択肢は？

　私はeBayから ”リビルト”のKiki コンプレッサーを購入しましたが、交換したコンプレッサーよりも性能が悪いことに腹を立てました！このコンプレッサーはリビルト不可であることがわかりました。eBayやamazonを見ると、サンデン508コンプレッサーの模造品がほとんどです。これらはメカニカル的にはサンデンのSD5H14と同じで、5ピストン、138ccの排気量です。オリジナルのKiki が150ccの排気量なので、これらは、アイドリングと低速域の冷却に不満が残ることがあるでしょう。また、デンソーのコンプレッサーをベースにしたようなロータリーコンプレッサーのブランドもいくつか見たことがある。これらは通常350ドル以上するので、私は経験がない。これは現在ボルボが240のパーツ部門で売っているのと同じタイプです。

解決策
　SD7H15コンプレッサーと同類の「サンデン4664」。7ピストン、排気量155cc。スムーズで静かな最新のコンプレッサーで、低いエンジン回転数でより効率的に働きます。フルサイズのスクールバスを冷やすためにペアで使用されたりします．私の240は3000rpmを超えることはめったにないので、低回転で効率的なコンプレッサーを使うのは理にかなっている。最近、サンデン4664を91年式の240に取り付け、R134Aのオリフィスチューブ、93年式のパラレルフローコンデンサー、eBayで買った電動ファンを取り付けました。アイドリング時でも高速道路を走っている時でも、排気温度は常に4℃以下でした。初期のTXVシステムでこのコンプレッサーを試したことはまだありませんが、TXVがローサイドの圧力を積極的に調整するので、結果は似ていると思います。わずかな欠点がひとつある。このコンプレッサーはPAG100オイルが封入されて出荷されますが，PAGオイルはR12と互換性がありません。
＠240.kiethは，現在彼の1980年式242にこのコンプレッサーを取り付けようとしている。というわけで、近い将来、初期システムのアップデートがあるかもしれません。このコンプレッサーはサンデンから直接買うと230ドルだが、ebayでは200ドルで売っていました。

※サンデン4664の装着例がいくつかコメント欄にありましたが，ポン付けとは行かず，スペーサー等のショートパーツを幾つか準備する必要がありそうです．


【熱交換器】
　コンプレッサーが健全であれば、蒸発器と凝縮器の両方の効率に対処する必要がある。
　これは後期システム（91〜93年式）の本当に素晴らしい点であり、これらの車のエバポレーターは絶対的に巨大です！これらは何もする必要がなく、すでに良好なパラレルフロー・ユニットです。91および92年型車のコンデンサーは、初期のシステム（75～90年式）で使用されていたものと同様のチューブ＆フィン・スタイルのユニットなので、改善の余地があります。解決策は簡単で、コンデンサーを93年式のパラレルフロー式に交換することです。投稿時点では、これらのユニットはボルボまたはイタリアのセラーからeBayで約400ドルという高額で入手できる。Nissensは今でも93年型240用の交換部品を製造しており、部品番号は940422。これらはイギリスのebayで200ドルほどで購入できます。もしあなたがアメリカにいて、イギリスから注文したくないのであれば、北米のNissensに連絡することを強くお勧めする。彼らはあなたが米国での購入を助けてくれるでしょう。もうひとつ注意しなければならないのは、もともとこのクルマに使われていたプッシャーファンの弱さです。私はeBayから20ドルの14インチ・リバーシブル冷却ファンを，コンデンサーに直接取り付けて交換しました。このような安い中国製ファンでも、オリジナルより多くの空気を動かすことができます。私のは既存のファン回路に配線されている。

　初期のシステム（75～90年式）では事がややこしくなります。コンデンサーもエバポレーターもチューブ＆フィンのユニットだが、エバポレーターは決して小さくない。90年代から2000年代初頭にかけて、ボルボは75〜90年式用のR134Aコンバージョンキットを販売していました（部品番号9134808）。エステルオイルのボトル、システム全体のグリーンOリング、高圧側ライン継手、低圧側アダプター、R134A のTXV、特別なパラレルフローエバポレーターで構成されていました。これらのキットを取り付けた240人のオーナーは、良好なAC性能を報告しているが、これらのキットは数年前に製造中止になっています。現在これらのキットを入手する唯一の選択肢は、運良くジャンクヤードで見つけることです。どなたかこれらのキットをお持ちで、詳細な写真と寸法を撮影してくださる方がいらっしゃいましたら、私にPMをください。私は仕事で数社の熱交換器メーカーと取引しているので、もしかしたら作ってもらえるかもしれません。既存のエバポレーターを廃棄する前に、まだ取っておく価値があるかもしれません。初期のエバポレーターはそのサイズ故に、システムの他の部分が良好な状態であれば、低いファン回転数でも十分に機能します。
　コンデンサーをパラレルフローユニットにアップグレードすることも、初期のシステムに大きなメリットをもたらします。より効率的なコンデンサーによって高圧側の圧力を下げれば、それに伴って低圧側の圧力も下がります。つまり、エバポレーターの温度がより低くなるということです。1990年以降に使用されたコンデンサーには2種類ある。ひとつは75〜85年式に使われていた初期の小型ユニット。これらのクルマは86年以降のクルマとは異なるコアサポートを持っており、その結果、より小さなコンデンサーを使用しています。現在のところ、これらのクルマ用のドロップインパラレルフローコンデンサーは存在しないので、唯一の選択肢はユニバーサルの社外品ユニットを取り付けることです。＠240.keithは、ここで他の何人かのメンバーとともにこれを成功させています。どなたかこのためのパーツリストをお持ちでしたら、コメントを残してください！
　1986〜1990年式は、後期のフロントエンドによりグリル裏のスペースが拡大されたため、より大きなチューブ＆フィンユニットが採用されました。これらの車用のボルトインパラレルフローコンデンサーがeBayで入手可能ですが、やはり400ドル近くします。より最近の検索では、このユニットが見つかった：（リンク省略）．パラレルフローコンデンサーのようですが、かなり安価です。これが本当にパラレルフローユニットかどうか確認するため、出品者にメッセージを送りました。
75〜90年式の240には、コンデンサーファンが装備されていません。これを追加すれば、アイドリング時や渋滞時のAC性能が大幅に向上します。eBayの安い14インチ冷却ファンが最適です。配線については多くのスレッドがあるのでここでは詳しく触れませんが、基本的にはリレーを使い、ACと一緒にファンがオンになるように配線します。

私の乱文が何人かの方のお役に立てば幸いです。もし何か付け加えることがあれば、ぜひ言ってほしい！初期のシステムに関してより多くの情報を得たら、このスレッドを更新するつもりだ。