JP2004176842A - 冷媒用ホースおよび冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒用ゴムホース最内層部にハロゲン化ゴムを用いたものにおいて、ハロゲン化合物の冷媒への溶出を抑制する。
【解決手段】少なくともハロゲンを含むゴムによって構成される内層２と、内層２の外側に配置された補強層３〜５と、補強層３〜５の外側に配置された外層６とを有したホース７であって、内層２の内側に内層２から冷媒へのハロゲン溶出を遮断する遮断層１を備える。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクル装置の冷媒輸送用のホースに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の冷媒用ホースはＨＦＣ−１３４ａ等のＣＦＣ１２代替冷媒のガス透過性を抑制するため、最内層にハロゲン化ブチルゴム等のハロゲンを有したゴムによる層を設けている（例えば、特許文献１参照）。図４は最内層にハロゲン化ゴム層１１を設けた従来技術の冷媒ホース１０を例示するものであり、ハロゲン化ゴム層１１の外側に補強層１２〜１４、補強層１２〜１４の外側に外面ゴム層１５が配置されている。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２６７２８４１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、冷媒用ホースの最内層にハロゲン化合物のゴム層を配置すると、ハロゲン、またはハロゲン化合物が冷媒に溶出し、冷凍サイクル装置の金属部分に腐食を発生させる可能性があることを本発明者等の調査により明らかにされた。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、冷媒用ゴムホース最内層部にハロゲン化ゴムを用いたものにおいて、ハロゲン化合物の冷媒への溶出を抑制することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、少なくともハロゲンを含むゴムによって構成される内層（２）と、内層（２）の外側に配置された補強層（３〜５）と、補強層（３〜５）の外側に配置された外層（６）とを有したホース（７）であって、
内層（２）の内側に内層（２）から冷媒へのハロゲン溶出を抑制する遮断層（１）を備えることを特徴とする。
【０００７】
これによると、ハロゲンを含む内層（２）により冷媒のガス透過性を抑制するとともに、この内層（２）の内側にハロゲンまたはハロゲン化合物の冷媒への溶出を抑制する遮断層（１）があるので、ハロゲンまたはハロゲン化合物により、冷凍サイクル装置の金属部分を腐食させる可能性を低減できる。
【０００８】
請求項２に記載の発明のように、請求項１において、遮断層（１）は、ハロゲンを含まないゴム材である。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項２において、ハロゲンを含まないゴム材に受酸剤を添加したことを特徴とする。
【００１０】
これによると、受酸材により酸を吸着することができるため、ハロゲンの冷媒への溶出を抑制できる。これにより、ハロゲンを含まないゴムに受酸剤を加えることになるので、ハロゲン溶出をより一層抑制できる。
【００１１】
請求項４に記載の発明のように、請求項３において、受酸材の添加量が０．１ｐｈｒ〜２０ｐｈｒにすると、ハロゲン溶出抑制機能と材料コストとのバランスが良い。
【００１２】
請求項５に記載の発明では、請求項２ないし４のいずれか１つにおいて、ゴム材はエチレン・プロピレン・ジエン共重合ゴム、エチレン・プロピレンゴム、およびこれらの混合ゴムのうちのいずれか１つであることを特徴とする。
【００１３】
これによると、エチレン・プロピレン・ジエン共重合ゴム、エチレン・プロピレンゴム、およびこれらの混合ゴムのうちのいずれか１つはその材質特性として、冷凍機油、即ちコンプレッサ潤滑油に対する耐性が高く、ホース実装状態での曲げ配置可能な柔軟性がある。このため、ハロゲンのバリア性とホース柔軟性とを考慮した最適な肉厚にできる。また、振動吸収性も優れている。さらに、ハロゲン化ゴムとの接着性も良いので、ハロゲン化ゴムと固着できる。
【００１４】
請求項６に記載の発明のように、請求項２ないし５のいずれか１つにおいて、ゴム材の肉厚を０．１ｍｍ〜２．０ｍｍにすればハロゲンの溶出が抑制され、かつ、適度な柔軟性を持つ範囲なので良い。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の冷媒用ホースを備えた冷凍サイクル装置にＨＦＣ−１３４ａを用いても冷媒透過性を低減できるだけでなく、冷媒へのハロゲンの溶出も抑制できる。
【００１６】
請求項８に記載の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の冷媒用ホースを備えた冷凍サイクル装置にＣＯ２を用いても冷媒透過性を低減できるだけでなく、冷媒へのハロゲンの溶出も抑制できる。
【００１７】
請求項９に記載の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の冷媒用ホースを備えた冷凍サイクル装置にＨＣを用いても冷媒透過性を抑制できるだけでなく、冷媒へのハロゲンの溶出も抑制できる。
【００１８】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、本発明に係る低ガス透過性冷媒ホースを、車両用の冷凍サイクルの各機能部品を接続して冷媒を流すゴムホースに用い、例えば、コンプレッサとコンデンサとの間の高圧ホースに適用される。
【００２０】
図１は本発明の冷媒ホース７の多重層を示す斜視図であり、この多重層は第１内面ゴム層１を最内層として、その外面に第２内面ゴム層２、第１補強層３、中間ゴム層４、第２補強層５、外面ゴム層６を順次積層して構成されている。そして、各ゴム層１、２、４、６を加硫処理することで各隣接層は互いに接合されている。
【００２１】
第１内面ゴム層１は第２内面ゴム層２から冷媒へのハロゲン溶出防止のために設けられた層である。第１内面ゴム層はコンプレッサ潤滑油などの冷凍機油に対する耐性が高く、ホース実装状態での曲げ配置可能な柔軟性、第２内面ゴム層２との接着性が高いゴムである。例えば、エチレン・プロピレン・ジエン共重合ゴム（以下ＥＰＤＭという）、エチレン・プロピレンゴム（以下ＥＰＭという）およびこれらを含む混合ゴムのうちハロゲンを含まないものにより形成されている。
【００２２】
第１内面ゴム層１の厚さは０．１ｍｍ〜２．０ｍｍに形成することが望ましい。この厚さはハロゲン抽出量と冷媒透過性とホースの曲げ反力とにより決定され、より望ましい範囲は０．２ｍｍ〜０．６ｍｍである。これは、ハロゲン溶出を抑制する機能と、冷媒ホースの取り付け易さと、冷媒透過性との機能とを考慮した範囲である。なお、第１内面ゴム層１の厚さが０．１ｍｍより小さいと、ハロゲン溶出を抑制する能力は低くなる。また、第１内面ゴム層１の厚さが２．０ｍｍよりも大きいと柔軟性が損なわれる。なお、肉厚はホースを輪切りにし、拡大鏡で拡大して測定した。
【００２３】
さらに、第１内面ゴム層１に受酸剤を添加することにより、酸を吸着することができるので、ハロゲンの冷媒への溶出を抑制できる。この受酸剤の添加量としては０．１〜２０ｐｈｒであり、最も好ましい範囲は０．５〜１０ｐｈｒである。これは、製造コストとハロゲン溶出抑制機能との兼ね合いから設定した範囲である。なお、添加剤が０．１ｐｈｒより少ないと、ハロゲン溶出を抑制する効果がほとんどなくなる。また、添加剤を２０ｐｈｒより多くすると、コスト上昇につり合うだけの効果が得られなくなる。なお、ｐｈｒとはゴム配合部数のことであり、ゴム材に添加する添加剤の割合を示す単位である。例えば、１００Ｋｇのゴムに添加剤を２０Ｋｇ加えたときの添加剤の配合量は２０ｐｈｒになる。
【００２４】
第２内面ゴム層２は第１内面ゴム層１の外面を被覆してガスの透過を防ぐとともに、ホース実装状態での曲げ配置可能な柔軟性を持つ。このため、第２内面ゴム層２はガス不透過特性を得るイソブチレン系ゴムを用いることが適しており、例えば塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）、臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）などのハロゲン化ブチルゴムから形成されている。
【００２５】
第１補強層３、第２補強層５は冷媒ホースを補強する層であり、繊維糸をスパイラル状に編み組みして形成している。繊維糸は、例えばポリエステル系、芳香族ポリアミド系、ポリアミド系などの合成繊維単独およびそれらの混紡糸から成形されており、本実施例においてはポリエチレン・テレフタラートを用いている。
【００２６】
中間ゴム層４は第１補強層３、第２補強層５の間に位置しており、第１補強層３、第２補強層５の接着性確保、及び糸ずれ防止のために設けられた層である。中間ゴム層４はホース実装状態での曲げ配置可能な柔軟性、第２内面ゴム層２との接着性が高いゴム、例えば、ＥＰＤＭ、ＥＰＭ、塩素化ブチルゴム、臭素化ブチルゴムにより形成されている。このように中間ゴム層４を設けることで第１補強層３と第２補強層５の糸のずれによる糸間隙間が大きくなることを防止できる。
【００２７】
外面ゴム層６は中間ゴム層４と同様に、ホース実装状態での曲げ配置可能な柔軟性が必要とされ、その他中間ゴム層４との接着性の高いゴム、例えば、ＥＰＤＭ、ＥＰＭ、塩素化ブチルゴム、臭素化ブチルゴムにより形成されている。
【００２８】
次に、上記冷媒ホースを製造する方法について説明すると、製造工程は一連の押出工程と、この押出工程に続いて行われる加硫処理工程とからなる。はじめに、ゴム押出機により図示しない予め離型剤を塗布したマンドレル上に第１内面ゴム層１を形成するためのゴム（図２：Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）を押し出す。なお、図２は第１内面ゴム層１、第２内面ゴム層２の配合例を示しており、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４は第１内面ゴム層１、Ｎｏ．５は第２内面ゴム層２の配合例を示す。
【００２９】
因みに、Ｎｏ．１は一般的なＥＰＤＭの配合例を示し、Ｎｏ．２は受酸剤を添加したＥＰＤＭの配合例である。配合例Ｎｏ．２は配合例Ｎｏ．１よりも積極的にハロゲンを捕捉することができる。また、Ｎｏ．３は過酸化物架橋のＥＰＤＭの配合例である。配合例Ｎｏ．３は配合例Ｎｏ．１及びＮｏ．２のイオウ架橋よりも耐熱性に優れる。また、Ｎｏ．４はＥＰＭの配合例である。ＥＰＭは過酸化物架橋のため耐熱性に優れる。次のＮｏ．５はハロゲン化ＩＩＲである。冷媒透過量を抑えた配合例である。なお、これらの配合例の単位は前述したｐｈｒである。また、図２の圧縮永久歪はＪＩＳ規格のＫ６２６２に準ずる。この圧縮永久歪の単位は％である。
【００３０】
続いて、この第１内面ゴム層１の外面に、ゴム押出機を用いて第２内面ゴム層２を形成するためのゴム（図２：Ｎｏ．５）を押し出す。次に、この第２内面ゴム層２の外面に３０００デニールの繊維糸を２２本用いてスパイラル状に編み組みし、第１補強層３を形成する。そして、この第１補強層３の外面に中間ゴム層４を形成するためのゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）を押し出す。続いて、この中間ゴム層４の外面に３０００デニールの繊維糸を２２本用いて第１補強層３の方向と交差する方向にスパイラル状に編み組みした第２補強層５を形成する。さらに、この第２補強層５の外面に、外面ゴム層６が積層するようにゴム（例えば、エチレン・プロピレン・ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ））を押し出す。
【００３１】
続いて、周知の加硫処理を行う。加硫処理の条件として、１４０℃〜１８０℃で２０〜６０分を設定する。この加硫処理工程により、第１内面ゴム層１と第２内面ゴム層２、第２内面ゴム層２と第１補強層３、第１補強層３と中間ゴム層４、中間ゴム層４と第２補強層５、第２補強層５と外面ゴム層６とは、加硫処理接着が行われて接合される。
【００３２】
最後に、マンドレルを多重層から水圧等により抜き出す。
【００３３】
次に、上記方法により製造したホースのハロゲン抽出量、冷媒透過性、柔軟性、内面ゴム１／２間接着性を評価した結果を図３に示す。なお、図３は従来品を比較例として評価した結果であり、従来品よりも同等か改善されている場合は○とし、従来品よりも悪いものは×としている。
【００３４】
ハロゲン抽出量は、冷凍機油を内容積の５０％、水、ＨＦＣ１３４ａをホースに封入し、２００時間１１０℃の加熱処理をする。その後、冷凍機油を秤量し、燃焼ガス吸収装置内で、Ａｒ−Ｏ２雰囲気下で燃焼させた後、０．１％ヒドラジン水溶液に吸着させ、イオンクロマトにて定着させたものである。
【００３５】
冷媒透過性は、ホースを４本用意し、１本は未封入とし、他の３本はＨＦＣ１３４ａをホース内容積の７０％封入し、９０℃で熱処理する。３本のホースの２４時間後及び９６時間後の質量を測定し、７２時間あたりの質量損失量を求めたものである。なお、４本のホースのうち３本に冷媒を封入して質量測定するのはデータの信頼性を高めるためである。
【００３６】
柔軟性は、Ｒ９０のマンドレルにゴムを巻き付けたときの反力によって評価した。
【００３７】
内面ゴム１／２間接着性は、肉厚２ｍｍのテストピースを貼り合わせて架橋し、１８０°方向に剥離させる。なお、ゴムとゴムの界面で剥離するものは×、どちらかのゴム破壊になるものは○とした。
【００３８】
以上により、本実施形態の冷媒ホースは、低ガス透過性である第２内面ゴム層２と中間ゴム層４との２つの層を備えているのでガス透過を抑制できる。さらに、第２内面ゴム層２から冷媒へのハロゲン溶出を遮断する第１内面ゴム層１を備えているため、冷媒へのハロゲン溶出を抑制できる。また、各ゴム層１、２、４、６は、それぞれホース実装状態での曲げ配置可能な柔軟性を持つので、冷媒用ホースに適度な柔軟性と振動吸収性を持たせることができる。これにより、図示しない冷凍サイクル装置に冷媒用ホースとして配置可能であり、かつ、冷凍サイクル装置内部の機械がハロゲンによって腐食する可能性を低減できる。
【００３９】
（他の実施形態）
▲１▼ 本実施形態における冷凍サイクル装置に用いる冷媒はＨＦＣ−１３４ａ、またはＣＯ２、およびＨＣとしてもよい。
▲２▼ 本実施形態において遮断部材をハロゲンを含まないゴム材としたが、ハロゲンを含まない曲げ配置可能な柔軟性を持つ樹脂や熱可塑性エラストマーにしてもよい。
▲３▼ 本実施形態において第１補強層３と、第２補強層５との間に中間ゴム層４を設けたが、この中間ゴム層４を設けないで補強糸のみで補強層を構成してもよい。
▲４▼ 本実施形態において補強糸をスパイラル状に編み組みする冷媒ホースについて説明したが、補強層をブレード状に編み組みした冷媒ホースにしてもよい。
▲５▼
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る冷媒ホース７の多重層を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１内面ゴム層１と第２内面ゴム層２とのゴム配分組成を示す図表である。
【図３】本発明の一実施形態に係る冷媒ホース７の実施例１〜６を従来品と比較評価した結果を示す図表である。
【図４】従来品の冷媒ホース１０の多重層を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…第１内面ゴム層、２…第２内面ゴム層、３…第１補強層、
４…中間ゴム層、５…第２補強層、６…外側ゴム層、７…冷媒ホース。

Claims (9)

1. 少なくともハロゲンを含むゴムによって構成される内層（２）と、前記内層（２）の外側に配置された補強層（３〜５）と、前記補強層（３〜５）の外側に配置された外層（６）とを有したホース（７）であって、
   前記内層（２）の内側に前記内層（２）から冷媒へのハロゲン溶出を抑制する遮断層（１）を備えることを特徴とする冷媒用ホース。
2. 前記遮断層（１）は、ハロゲンを含まないゴム材であることを特徴とする請求項１に記載の冷媒用ホース。
3. 前記ゴム材に受酸剤を添加したことを特徴とする請求項２に記載の冷媒用ホース。
4. 前記受酸材の添加量が０．１ｐｈｒ〜２０ｐｈｒであることを特徴とする請求項３に記載の冷媒用ホース。
5. 前記ゴム材はエチレン・プロピレン・ジエン共重合ゴム、エチレン・プロピレンゴム、およびこれらの混合ゴムのうちのいずれか１つであることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の冷媒用ホース。
6. 前記ゴム材の肉厚が０．１ｍｍ〜２．０ｍｍであることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１つに記載の冷媒用ホース。
7. 請求項１ないし６のいずれか１つに記載の冷媒用ホースを備え、前記冷媒にＨＦＣ−１３４ａを用いることを特徴とする冷凍サイクル装置。
8. 請求項１ないし６のいずれか１つに記載の冷媒用ホースを備え、前記冷媒にＣＯ２を用いることを特徴とする冷凍サイクル装置。
9. 請求項１ないし６のいずれか１つに記載の冷媒用ホースを備え、前記冷媒にＨＣを用いることを特徴とする冷凍サイクル装置。

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