JP2013007529A - 冷凍サイクル用ドライヤ、および冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

【課題】吸着剤の充填量の増加を抑制しつつ、冷媒の氷結の発生を抑制し、構成部品の内部腐食を抑制する。
【解決手段】冷凍サイクル用ドライヤを、冷媒が流れる蒸気圧縮式の冷凍サイクルに適用し、吸着剤３１として、二酸化ケイ素を主成分とし、相対湿度と水分の吸収率との関係が相対湿度の上昇と伴って水分の吸着率の吸着度合いが増大する吸着特性を有する多孔質体（例えば、Ｂ型シリカゲル等）を採用する。これにより、ゼオライトに比べて水分透過速度の増加を抑制することができ、冷媒中の水分量を効率よく低下させることができ、構成部品の内部腐食を抑制することができる。そして、水との反応により包摂化合物が生成され難い特性を有する冷媒と、冷媒中の水分濃度が低い状態における吸着性能が低い吸着剤３１とを組み合わせることで、吸着剤３１の充填量の増加を抑制しつつ、冷媒の氷結の発生を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸気圧縮機式の冷凍サイクルに用いられる冷凍サイクル用ドライヤ、および当該冷凍サイクル用ドライヤを備える冷凍サイクルに関する。

蒸気圧縮式の冷凍サイクルでは、冷媒中に多量の水分が含まれていると、冷媒が断熱膨張し急激に冷却されることで氷結し、冷媒を減圧する減圧手段を構成する膨張弁やキャピラリーチューブが閉鎖されることがある。また、冷凍サイクル中に水分が析出すると、構成部品の内部腐食が促進される。

このため、冷凍サイクルには、凝縮器（コンデンサ）から流出した冷媒を気液分離して液相冷媒を溜める受液器の内部に、吸着剤を有するドライヤ（冷凍サイクル用ドライヤ）が収容されている。

ドライヤは、吸着剤にて冷媒中の水分を吸着する吸着手段を構成している。吸着剤としては、冷媒中の水分濃度が低い状態において高い吸着性能を発揮するゼオライト（モレキュラシーブ）やＡ型シリカゲルが採用されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−１８０９３０号公報

ところで、例えば、車両用の冷凍サイクルでは、車両走行中等において振動するため、全ての配管を金属製にすることが困難であり、配管等にゴムホースやＯリングが使用されているが、このような冷凍サイクルでは、冷凍サイクルの内部に冷媒を充填するときの水の混入以外に、ゴムホースやＯリングを介して水分が透過することがある。

ここで、冷凍サイクルへ透過する水分の透過速度（以下、水分透過速度と称する。）は、冷凍サイクル内（冷媒中）の水蒸気分圧Ｐｗｉｎと、冷凍サイクル外部（大気）の水蒸気分圧Ｐｗｏｕｔとの分圧差（＝Ｐｗｏｕｔ−Ｐｗｉｎ）に比例する傾向がある。

このため、ドライヤの吸着剤として冷媒中の水分濃度が低い状態において高い吸着性能を有するゼオライトやＡ型シリカゲルを用いる場合、冷媒中の水分濃度が低くなることで冷凍サイクル内の水蒸気分圧Ｐｗｉｎが低下し、水分透過速度が増加することが懸念される。なお、例えば、ドライヤの吸着剤としてゼオライトを用いる場合、ゼオライトが飽和状態となる際に、冷媒中の水蒸気分圧Ｐｗｉｎと、大気の水蒸気分圧Ｐｗｏｕｔとの分圧差が小さくなり、水分透過速度が低下する。

このように、ドライヤの吸着剤として、冷媒中の水分濃度が低い状態において高い吸着性の発揮するゼオライトやＡ型シリカゲルを用いる場合、水分透過速度が速いために冷媒中の水分量を効率よく低下させることができないといった課題がある。

また、ゼオライトやＡ型シリカゲルといった吸着剤は、自重に対する吸水量（吸着容量）が少ないため、冷媒中の水分の吸水量を増加させる場合、吸着剤の充填量を増加させる必要がある。この場合、受液器内部における吸着剤を充填する空間の拡大等を要する。

これに対して、ゼオライトやＡ型シリカゲルに比べて冷媒中の水分濃度が低い状態において吸着性能が低く、自重に対する吸着容量が多い特性を有する吸着剤を採用することが考えられる。

しかし、現在冷凍サイクルにて使用されるＲ２２やＲ１３４ａといった冷媒は、水と反応して、冷凍サイクルにおける冷媒の氷結を促進する包摂化合物（クラスレート）が生成されることから、冷媒中の水分濃度を所定濃度以下に低下させる必要がある。

このため、冷媒中の水分濃度が低い状態における吸着性能が低い吸着剤を採用すると、冷媒中の水分濃度を充分に低下させることができず、冷凍サイクルにおいて冷媒が氷結する虞がある。つまり、単に冷媒中の水分濃度が低い状態における吸着性能が低い吸着剤を採用したとしても、冷媒の氷結を避けるためには、吸着剤の充填量を増加して冷媒中の水分濃度が低い状態における吸着性能を向上させる必要があり、ゼオライトやＡ型シリカゲルといった吸着剤を用いる場合と同様に、受液器内部における吸着剤を充填する空間の拡大等を要する。

本発明は上記点に鑑みて、吸着剤の充填量の増加を抑制しつつ、冷媒の氷結の発生を抑制し、かつ、冷凍サイクル中に水分が析出することによる構成部品の内部腐食を抑制することを目的とする。

本発明者らは、上述する目的を達成するために鋭意検討を重ねた。この結果、冷媒中の水分濃度が低い状態における吸着性能が低い吸着剤を有するドライヤを、水との反応により包摂化合物が生成され難い構造を有する有機化合物を冷媒とした冷凍サイクルに適用することが有効であることを見出した。

すなわち、本発明の請求項１に記載の発明では、冷媒中に含まれる水分を吸着する吸着剤（３１）を有する冷凍サイクル用ドライヤであって、分子式Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（ｍ＝１〜５、およびｎ＝１〜５、かつ、ｍ＋ｎ＝６）で示されると共に、分子構造中に１つの二重結合を有する冷媒が流れる蒸気圧縮式の冷凍サイクルに適用され、吸着剤（３１）は、二酸化ケイ素を主成分とし、相対湿度と水分の吸着率との関係が、相対湿度の増加に伴って水分の吸着率の吸着度合いが増加する吸着特性を有する多孔質体で構成されていることを特徴とする。

これによれば、吸着剤（３１）を冷媒中の水分濃度が低い状態において吸着性能が低い特性を有する多孔質体で構成しているので、ゼオライトやＡ型シリカゲルに比べて水分透過速度の増加が抑制される。この結果、ゼオライトやＡ型シリカゲルに比べて冷媒中の水分量を効率よく低下させることができる。

また、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎで示されると共に分子構造中に１つの二重結合を有する冷媒は、水との反応により包摂化合物が生成され難い特性を有しているので、冷媒中の水分濃度が低い状態における吸着性能が低い吸着剤を用いたとしても、吸着剤（３１）の充填量を増加させることなく、冷媒の氷結の発生を抑制することができる。

従って、本発明によれば、吸着剤の充填量の増加を抑制しつつ、冷媒の氷結の発生を抑制し、かつ、冷凍サイクル中に水分が析出することによる構成部品の内部腐食を抑制することが可能となる。

具体的には、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の冷凍サイクルドライヤにおいて、平均細孔径が３．５ｎｍ以上の多孔質体で構成された吸着剤（３１）を採用することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、請求項１または２に記載の冷凍サイクルドライヤにおいて、冷媒をＨＦＯ−１２３４ｙｆとすることができる。

また、請求項４に記載の発明では、冷媒を凝縮させる凝縮器（１）、凝縮器（１）から流出した冷媒を気液分離して液相冷媒を導出する受液器（２）、および冷媒中の水分を吸着する吸着剤（３１）を有するドライヤ（３）を含んで構成される蒸気圧縮式の冷凍サイクルにおいて、冷媒は、分子式Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（ｍ＝１〜５、およびｎ＝１〜５、かつ、ｍ＋ｎ＝６）で示されると共に、分子構造中に１つの二重結合を有し、吸着剤（３１）は、二酸化ケイ素を主成分とし、相対湿度と水分の吸着率との関係が、相対湿度の増加に伴って水分の吸着率の吸着度合いが増加する吸着特性を有する多孔質体で構成されていることを特徴とする。

このように、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎで示されると共に分子構造中に１つの二重結合を有する冷媒が流れる冷凍サイクルにおいて、ドライヤ（３）の吸着剤（３１）を、二酸化ケイ素を主成分とし、相対湿度と水分の吸収率との関係が相対湿度の上昇と共に水分の吸着率の吸着度合いが増大する吸着特性を有する多孔質体で構成することで、吸着剤（３１）の充填量の増加を抑制しつつ、冷媒の氷結の発生を抑制することができ、かつ、構成部品の内部腐食を抑制することができる。また、ゼオライトやＡ型シリカゲルに比べて水分透過速度の増加が抑制されるので、ゼオライトやＡ型シリカゲルに比べて冷媒中の水分量を効率よく低下させることができる。

また、請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の冷凍サイクルにおいて、受液器（２）は、上下方向に延びると共に、下端側に開口部（２１ａ）が形成された有底筒状のタンク部（２１）、および開口部（２１ａ）を閉塞する蓋部（２２）を有して構成されており、タンク部（２１）は、上端側から下端側へ冷媒が流れるように冷媒の導入口（１３２）が導出口（１３３）よりも上端側に設けられており、ドライヤ（３）は、タンク部（２１）の内部における下端側に配置されていることを特徴とする。

このように、ドライヤ（３）を受液器（２）におけるタンク部（２１）内の下端側に配置することで、受液器（２）の内部に存する液相冷媒に含まれる水分を効率よく吸着することができる。

また、請求項６に記載の発明のように、請求項４または５に記載の冷凍サイクルにおいて、冷媒が流通する冷媒配管の一部が、水分透過性を有する材料で構成されるものに適用することが極めて有効である。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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。

実施形態に係る受液器一体型凝縮器の要部を示す部分断面正面図である。 ドライヤが一体化されたキャップの正面図である。 冷媒の氷結発生の確認試験を説明するための説明図である。 冷媒配管の内部への水分透過を説明する説明図である。 実施形態に係る吸着剤の吸着特性を示す特性図である。 ゼオライトおよびＡ型シリカゲルの吸着特性を示す特性図である。 吸着剤としてゼオライトを用いた場合の水分透過挙動を説明する説明図である。 吸着剤としてＢ型シリカゲルを用いた場合の水分透過挙動を説明する説明図である。

本発明の一実施形態について図１〜図８に基づいて説明する。図１は、第１実施形態に係る受液器一体型凝縮器の要部を示す部分断面正面図を示し、図２は、ドライヤが一体化されたキャップの正面図である。なお、図１における上下を示す矢印は、車両搭載時の方向を示している。

本実施形態の蒸気圧縮式の冷凍サイクルは、車両用空調装置に適用されている。冷凍サイクルは、周知の如く、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（図示略）、圧縮機から吐出された冷媒を凝縮する凝縮器１、凝縮器１から流出した冷媒を減圧する温度式膨張弁（減圧手段）、温度式膨張弁にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器等を冷媒配管により順次接続した閉回路により構成されている。

本実施形態の冷媒配管は、少なくとも一部が水分透過性を有する材料で構成されている。例えば、冷媒配管は、一部が車両における振動を吸収するために、水分透過性を有するゴムホースで構成され、配管同士の継ぎ目などに水分透過性を有するＯリング等が設けられている。

本実施形態の冷凍サイクルでは、分子式Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（ｍ＝１〜５およびｎ＝１〜５、かつ、ｍ＋ｎ＝６）で示されると共に分子構造中に１つの二重結合を有する冷媒を採用している。Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎで示される冷媒は、一般に冷凍サイクルにて使用されるＲ２２やＲ１３４ａに比べて、水との反応により包摂化合物が生成され難い構造を有している。なお、包摂化合物は、冷媒の氷結を促進する物質であり、包摂化合物が生成されることで、温度式膨張弁等において冷媒の氷結が生じ易くなる傾向がある。

冷凍サイクルの冷媒をＨＦＣ−２２やＨＦＣ−１３４ａとする場合には、冷媒の氷結を避けるために、冷媒中の水分濃度をできるだけ低下させて包摂化合物が生成されないようにすることが重要なる。

これに対して、冷凍サイクルの冷媒をＣ_３Ｈ_ｍＦ_ｎで示される冷媒とする場合には、冷媒中の水分濃度が高くとも、包摂化合物が生成され難いため、ＨＦＣ−２２やＨＦＣ−１３４ａに比べて、冷媒の氷結が生じ難くなる。

具体的には、本実施形態では、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎで示される冷媒として温暖化係数（ＧＷＰ）が低いＨＦＯ−１２３４ｙｆ（Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_４：ＣＦ_３ＣＦ＝ＣＨ_２）を採用している。なお、冷媒としては、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ単体の冷媒に限らず、ＨＦＯ−１２３４ｙｆを含む混合冷媒を採用してもよい。

ここで、本発明者らは、冷媒としてＨＦＣ−１３４ａを用いた冷凍サイクル、およびＨＦＯ−１２３４ｙｆを用いた冷凍サイクルを用いて、冷媒の氷結の発生を確認する試験を行った。なお、当該試験では、同じ構成機器で構成した各冷凍サイクルに対して、同量の水分を投入して冷媒の氷結発生の有無を確認した。

図３は、冷媒の氷結発生の確認試験を説明するための説明図である。図３に示すように、ＨＦＣ−１３４ａを用いた冷凍サイクルでは、水分の投入量が２．０ｇ以上で冷媒の氷結が確認された。これに対して、ＨＦＯ−１２３４ｙｆを用いた冷凍サイクルでは、水分の投入量が２０ｇ以上としても冷媒の氷結が確認されなかった。

このように、ＨＦＯ−１２３４ｙｆを用いた冷凍サイクルでは、ＨＦＣ−１３４ａを用いた冷凍サイクルに比べて、冷媒の氷結が生じ難くい傾向がある。従って、冷媒中の水分を吸着する吸着剤として、冷媒中の水分濃度が低い状態における吸着性能が低い特性を有するものを用いたとしても、冷媒の氷結の発生を抑制することが可能となる。

図１に戻り、冷凍サイクルにおける凝縮器１は、車両のエンジンルーム内のうち、走行風を受けやすい場所（通常は、エンジン冷却水を冷却するラジエータの前方側）に位置するように取付部材（図示略）にて車体に取り付けられている。

本実施形態の凝縮器１は、凝縮器１から流出した冷媒の気液分離して、分離された液相冷媒を温度式膨張弁へと導出する受液器２が一体化された受液器一体型凝縮器で構成されている。

また、本実施形態の凝縮器１は、圧縮機から吐出された高温高圧のガス冷媒を熱交換部１０にて室外空気と熱交換させることで、凝縮、および過冷却させるサブクールコンデンサであり、熱交換部１０における冷媒流れの上流側を構成する凝縮部１１と、冷媒流れの下流側を構成する過冷却部１２とが一体に構成されている。

より具体的には、本実施形態の凝縮器１は、熱交換部１０における上方側に凝縮部１１が配置され、下方側に過冷却部１２が配置されている。これら凝縮部１１および過冷却部１２それぞれは、水平方向に延びる複数本のチューブ１０１とコルゲートフィン１０２からなり、それぞれろう付けにより接合されている。

複数のチューブ１０１は、アルミニウム等の金属材料を押し出し加工することで断面形状が扁平な長円形状に形成されており、その内部に冷媒が流通する冷媒流路が形成されている。

熱交換部１０におけるチューブ１０１の長手方向の一端部（図中左側の端部）には、円筒状の第１ヘッダタンク１３が接続されている。この第１ヘッダタンク１３は、上下方向に延びると共に、チューブ１０１における一端部が挿嵌されている。なお、図示しないが、チューブ１０１の長手方向の他端部には、円筒状の第２ヘッダタンクが接続されており、この第２ヘッダタンクは、上下方向に延びると共に、チューブ１０１における他端側の端部が挿嵌されている。

第１ヘッダタンク１３は、その内部に仕切り板１３１が配置されており、当該仕切り板１３１によりヘッダタンク１３の内部空間が上下方向に仕切られている。熱交換部１０における凝縮部１１は、仕切り板１３１よりも上方側に位置するように配置され、過冷却部１２は、仕切り板１３１よりも下方側に位置するように配置されている。

同様に、図示しない第２ヘッダタンクにも、その内部に仕切り板（図示略）が配置されており、当該仕切り板により第２ヘッダタンクの内部空間が上下方向に仕切られている。なお、第２ヘッダタンク内の仕切り板は、上下方向において、第１ヘッダタンク１３内の仕切り板１３１と同様の位置に配置されている。

第１ヘッダタンク１３は、仕切り板１３１の直ぐ上方の部位に、第１連通穴１３２が形成されており、この第１連通穴１３２によって、凝縮部１１のチューブ１０１が、第１ヘッダタンク１３を介して後述する受液器２の内部と連通する。なお、図１中の矢印Ａで示すように、冷媒は、凝縮部１１から第１連通穴１３２を通って受液器２の内部に導入される。

また、第１ヘッダタンク１３は、仕切り板１３１の直ぐ下方の部位に、第２連通穴１３３が形成されており、この第２連通穴１３３によって、過冷却部１２のチューブ１０１が、第１ヘッダタンク１３を介して後述する受液器２の内部と連通する。なお、本実施形態では、第１連通穴１３２が受液器２に冷媒を導入する冷媒導入口を構成し、第２連通穴１３３が受液器２から冷媒を導出する冷媒導出口を構成している。

受液器２は、内部に導入された冷媒を気相冷媒（ガス冷媒）と液相冷媒とに分離して、液相冷媒を過冷却部１２側に導出する気液分離手段として機能する。

本実施形態の受液器２は、上下方向に延びると共に、下端側に開口部２１ａが形成された有底筒状のタンク部２１、およびタンク部２１の開口部２１ａを閉塞するタンクキャップ（蓋部）２２を有して構成されている。

タンク部２１には、その上端側から下端側へと冷媒が流れるように第１連通穴１３２（冷媒の導入口）が第２連通穴１３３（冷媒の導出口）よりも上端側に形成されている。また、タンク部２１の開口部２１ａには、後述するタンクキャップ２２の外周に形成された雄ネジ部２２１と螺合する雌ネジ部が形成されている。タンク部２１は、開口部２１ａにタンクキャップ２２が接合されることで、その内部が密閉される。

タンクキャップ２２は、図２に示すように、雄ネジ部２２１の上方側に、側面にフィルタ２２２を保持する枠が形成されたフィルタ保持部２２３が形成されている。なお、フィルタ２２２は、冷媒中に含まれる塵等の異物を除去するものである。なお、図１中の矢印Ｂに示すように、受液器２の内部の液相冷媒は、フィルタ２２２を介して、第２連通穴１３３→過冷却部１２へと導出される。

また、受液器２には、その内部に冷媒中の水分を吸着する吸着剤３１を有するドライヤ（冷凍サイクル用ドライヤ）３が配置されている。このドライヤ３は、前述の吸着剤３１、吸着剤３１を収容する収容袋３２にて構成されている。

ドライヤ３は、冷媒中の水分を効率よく吸着するために、受液器２における液相冷媒が流れる部位、すなわち受液器２の下端側に配置されている。また、ドライヤ３は、受液器２に液相冷媒が多量に存在する場合に、液相冷媒の液面に浮いてしまう虞がある。このため、ドライヤ３は、タンクキャップ２２におけるフィルタ保持部２２３の上部に一体に構成されている。

ところで、上述のように、本実施形態の冷凍サイクルは、冷媒配管の一部に水分透過性を有する部材（例えば、ゴムホースやＯリング）を使用しているため、当該部材を介して外部から水分が透過することがある（図４参照）。つまり、冷凍サイクルの内部に冷媒を封入した後にも、冷媒中の水分濃度が徐々に上昇することがある。なお、図４は、冷媒配管の内部への水分透過を説明する説明図である。

冷凍サイクルへの透過する水分の透過速度Ｗ_Ｈは、以下の数式Ｆ１、数式Ｆ２に示すように、冷媒中の水蒸気分圧Ｐｗｉｎと大気の水蒸気分圧Ｐｗｏｕｔとの分圧差（＝Ｐｗｏｕｔ−Ｐｗｉｎ）に比例する傾向がある。

Ｗ_Ｈ＝ｋ_Ｈ×Ｌ×（Ｐｗｏｕｔ−Ｐｗｉｎ）・・・（Ｆ１）
但し、ｋ_Ｈは水分透過係数、Ｌは水分が透過する配管の長さである。

冷媒中の水蒸気分圧Ｐｗｉｎは、冷媒中の水分濃度Ｘと比例関係（Ｘ∝Ｐｗｉｎ）があり、冷媒中の水分濃度Ｘが低いと冷媒中の水蒸気分圧Ｐｗｉｎと大気の水蒸気分圧Ｐｗｏｕｔとの分圧差が増加する。これにより、水分透過速度Ｗ_Ｈが増加して外部から透過する水分量が増大を招くこととなる。

本発明者らは、上述の水分透過速度の変化に着眼し、ドライヤ３の吸着剤として、相対湿度の低下に伴って水分の吸着率の低下度合いが増大する吸着特性、換言すれば、相対湿度と冷媒中の水分の吸収率との関係が相対湿度の上昇に伴って、水分の吸着率の吸着度合い（傾き）が増大する吸着特性を有する吸着剤が好適であることを発見した。

そこで、本実施形態では、二酸化ケイ素を主成分とし、相対湿度と前記水分の吸着率との関係が、相対湿度の増加に伴って前記水分の吸着率の吸着度合いが増加する吸着特性を有する多孔質体で構成された吸着剤３１を採用している。

具体的には、本実施形態では、Ａ型シリカゲルよりも細孔径が大きい、すなわち平均細孔径が３．５ｎｍ以上となる多孔質体であるＢ型シリカゲル、ＩＤ型シリカゲル、およびメソポーラスシリカ（ＦＳＭ）のいずれかを吸着剤３１として用いる。なお、メソポーラスシリカは、ハニカム形状であり、その細孔径がＢ型シリカゲルやＩＤ型シリカゲルよりもバラツキが小さい構造となっている。

Ｂ型シリカゲル、ＩＤ型シリカゲル、およびメソポーラスシリカ（ＦＳＭ）それぞれは、図５に示すように、相対湿度が６０％から９０％との範囲において、相対湿度の上昇に伴って、水分の吸着率の吸着度合い（傾き）が急激に増大する吸着特性を有する。より具体的には、Ｂ型シリカゲル、ＩＤ型シリカゲル、メソポーラスシリカ（ＦＳＭ）それぞれは、相対湿度が１００％における水分の吸着率が、相対湿度が６０％における水分の吸着率に対して、３倍以上となる吸着特性を有する。なお、図５は、Ｂ型シリカゲル（平均細孔径：６ｎｍ）、ＩＤ型シリカゲル（平均細孔径：１２ｎｍ）、メソポーラスシリカ（平均細孔径：４ｎｍ）の吸着特性（２５℃、空気中の特性）を示す特性図であり、図５における実線がＢ型シリカゲル、一点鎖線がＩＤ型シリカゲル、二点鎖線がメソポーラスシリカの吸着特性を示している。

一方、図６に示すように、ゼオライトやＡ型シリカゲルは、相対湿度の低下に伴って水分の吸着率の増加度合い（傾き）が増大する吸着特性を有している。つまり、従来まで使用されていたゼオライトやＡ型シリカゲルを用いる吸着剤は、冷媒中の水分濃度が低い状態において高い吸着性能を有するのに対して、Ｂ型シリカゲル、ＩＤ型シリカゲル、メソポーラスシリカを用いる吸着剤は、冷媒中の水分濃度が低い状態において吸着性能が低い。なお、図６は、ゼオライトおよびＡ型シリカゲルの吸着特性（２５℃、空気中の特性）を示す特性図であり、図６における実線がＢ型シリカゲル、一点鎖線がゼオライト（モレキュラシーブ）、二点鎖線がＡ型シリカゲル（平均細孔径：２．４ｎｍ）の吸着特性を示している。

このように、Ｂ型シリカゲル、ＩＤ型シリカゲル、メソポーラスシリカを吸着剤３１として採用することで、ゼオライトやＡ型シリカゲルを採用する場合に比べて、水分透過速度Ｗ_Ｈの増加が抑制され、外部から透過する水分量の増大を抑制することが可能となる。

また、Ｂ型シリカゲル、ＩＤ型シリカゲル、メソポーラスシリカは、高湿度での吸着容量がゼオライトやＡ型シリカゲルに比べて大きく、自重の４００倍近い水分を吸着可能（実際の冷媒中でも自重の１０倍以上）であるため、ドライヤ３への充填量を増大させることなく、冷媒中の水分を吸着することが可能となる。

ドライヤの収容袋３２は、例えば、ポリアミド合成繊維からなり、冷媒中の水分を透過可能にメッシュ状とされている。この収容袋３２は、吸着剤３１を収容するための開口がヒートシール等にて閉塞されている。

次に、本実施形態の作動について説明する。車両用空調装置の運転が開始されると、圧縮機が作動して、圧縮された冷媒が吐出される。圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒は、凝縮器１の第２ヘッダタンクを介して熱交換部１０における凝縮部１１に流入する。凝縮部１１に流入した冷媒は、車室外空気と熱交換して冷却されて凝縮し、気相冷媒を一部に含む飽和液冷媒となる。この飽和液冷媒は、第１ヘッダタンク１３から第１連通穴１３２を介して受液器２の内部に導入され、受液器２にて気液が分離されると共に、ドライヤ３の吸着剤３１により冷媒中の水分が吸着される。

その後、受液器２の内部で分離された液冷媒は、フィルタ２２２にて異物が除去された後、第２連通穴３３を介して第１ヘッダタンク１３から過冷却部１２へ導出されて、再び冷却（過冷却）される。そして、凝縮器１の過冷却部１２にて過冷却された冷媒は、温度式膨張弁にて減圧された後、蒸発器に流入する。蒸発器に流入した冷媒は、車室内に吹き出す空気から吸熱して蒸発し、蒸発した冷媒が再び圧縮機に吸入されて圧縮される。

ここで、ドライヤ３の吸着剤３１として、Ｂ型シリカゲルを用いた場合の効果について、従来まで吸着剤として用いられていたゼオライトと比較して説明する。なお、本例では、吸着容量が自重の１倍となるＢ型シリカゲル１０ｇ（最大吸着容量：１０ｇ）を吸着剤としたときと、吸着容量が自重の０．２倍となるゼオライト４０ｇ（最大吸着容量：８ｇ）を吸着剤としたときとを比較する。なお、一般的に車両用の冷凍サイクルでは、４０ｇ手程度のゼオライトが使用されている。

図７は、吸着剤としてゼオライトを用いた場合の水分透過挙動を説明する説明図であり、図７の（ａ）が冷媒中の水蒸気分圧の時間変化を示し、（ｂ）が水分透過量の経年変化を示している。また、図８は、吸着剤としてＢ型シリカゲルを用いた場合の水分透過挙動を説明する説明図であり、図８の（ａ）が冷媒中の水蒸気分圧の経年変化を示し、（ｂ）が水分透過量の時間変化を示している。

図７に示すように、吸着剤としてゼオライトを用いた場合、水分透過量が最大吸着容量（８ｇ）を上回る前は、ゼオライトにて冷媒中の水分が吸着されるので、初期段階での冷媒中の水蒸気分圧が低くなる。この結果、冷凍サイクル内に透過する水分の水分透過速度が速くなり、水分透過量が増大する。また、水分透過量が最大吸着容量（８ｇ）を上回ると、ゼオライトにて冷媒中の水分が吸着されず、冷媒中の水蒸気分圧が高くなる。この結果、冷媒中の水蒸気分圧が高くなって水分透過速度が遅くなる。そして、水分透過量がゼオライトの吸着容量（８ｇ）を上回ると、冷凍サイクル内に溶解していた水分が析出されて、析出された水分が冷凍サイクル内に残存して、冷凍サイクル内における冷媒の氷結が生じ易くなる。

これに対して、図８に示すように、吸着剤としてＢ型シリカゲルを用いた場合、ゼオライトに比べて冷媒中の水分濃度が低い状態における吸着性能が低いので、初期段階での冷媒中の水蒸気分圧が高くなる。この結果、冷凍サイクル内に透過する水分の水分透過速度が遅く、水分透過量の増大が抑制される。

また、Ｂ型シリカゲルは、自重に対する吸着容量が多く、冷凍サイクル内に溶解していた水分が析出したとしても、析出した水分を吸着するため、冷凍サイクル内における冷媒の氷結の発生を抑制し、かつ、冷凍サイクル中に水分が析出することによる冷凍サイクルにおける構成部品の内部腐食の促進を抑制することができる。

さらに、吸着剤としてＢ型シリカゲルを用いた場合、ゼオライトに比べて自重に対する吸着容量が多いため、受液器２の内部において占める容積を小さくすることができ、受液器２における体格増大の抑制を図ることができる。

例えば、ゼオライト（４０ｇ）を吸着剤３１とするドライヤ３を受液器２の内部に配置する場合、受液器３の内部に吸着剤３１を収容するスペースとして４０ｃｃ程度の容積を確保する必要がある。これに対して、Ｂ型シリカゲル（１０ｇ）を吸着剤３１とするドライヤ３を受液器２の内部に配置する場合、受液器３の内部に吸着剤３１を収容するスペースとして１０ｃｃ程度の容積を確保すればよいこととなる。

なお、ＩＤ型シリカゲルやメソポーラスシリカを吸着剤として用いた場合も、上述のＢ型シリカゲルを吸着剤として用いた場合と同様の作用効果を奏する。

以上説明した本実施形態によれば、冷媒としてＨＦＯ−１２３４ｙｆ（Ｃ３Ｈ２Ｆ４）が流れる冷凍サイクルにおいて、ドライヤ３の吸着剤３１として、Ｂ型シリカゲル、ＩＤ型シリカゲル、メソポーラスシリカといった、二酸化ケイ素を主成分とし、相対湿度と水分の吸収率との関係が相対湿度の上昇と共に水分の吸着率の吸着度合いが増大する吸着特性を有する多孔質体を適用することで、ドライヤ３への吸着剤３１の充填量の増加を抑制しつつ、冷媒の氷結の発生を抑制することができる。また、従来まで吸着剤として用いられていたゼオライトおよびＡ型シリカゲルに比べて水分透過速度の増加が抑制されるので、ゼオライトおよびＡ型シリカゲルに比べて冷媒中の水分量を効率よく低下させることができる。

また、本実施形態のドライヤ３は、吸着剤３１をメッシュ状の収容袋３２に収容する構成としているので、吸着剤３１を構成する多孔質体が冷凍サイクル内を循環してしまうことを抑制することができる。

また、本実施形態では、受液器２のタンク部２１の下端側（タンクキャップ２２におけるフィルタ保持部３２１の上部）にドライヤ３を配置する構成としているので、受液器２の内部に存する液相冷媒に含まれる水分を効率よく吸着することができる。

また、本実施形態のように、Ｂ型シリカゲル、ＩＤ型シリカゲル、メソポーラスシリカといった多孔質体を吸着剤３１として用いるドライヤ３は、冷媒が流通する冷媒配管の一部が水分透過性を有する材料（例えば、ゴムホース）で構成される車両用空調装置に適用することが極めて有効である。すなわち、冷媒配管の一部が水分透過性を有する材料で構成される場合、冷凍サイクルの内部に透過する水分量（水分透過量）が多く、水分透過量を考慮して吸着剤３１の選定を行う必要があるからである。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、かつ、当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。例えば、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の各実施形態では、ドライヤ３の吸着剤３１を、Ｂ型シリカゲル、ＩＤ型シリカゲル、メソポーラスシリカといった多孔質体で構成する例について説明したが、他にも、二酸化ケイ素を主成分とし、相対湿度と水分の吸収率との関係が相対湿度の上昇と共に水分の吸着率の吸着度合いが増大する吸着特性を有する多孔質体であれば適用することが可能である。

（２）上述の各実施形態では、冷凍サイクルの冷媒としてＨＦＯ−１２３４ｙｆを採用した例について説明したが、これに限定されない。例えば、ＨＦＯ−１２３４ｙｆと同様に水との反応により包摂化合物が生成され難い構造を有するＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_４：ＣＦ_３ＣＨ＝ＣＨＦ）を冷凍サイクルの冷媒として採用してもよい。また、ＨＦＯ−１２３４ｙｆとＨＦＯ−１２３４ｚｅとを混合させた混合冷媒を採用してもよい。

（３）上述の各実施形態で説明したように、ドライヤ３を受液器２の内部に配置することが好ましいが、ドライヤ３の配置は受液器２の内部に限定されず、冷凍サイクルにおける冷媒が流通する部位に配置してもよい。

（４）上述の各実施形態で説明したように、ドライヤ３は、吸着剤３１を収容袋３２に収容することが望ましいが、吸着剤３１を収容袋３２に収容することなく、冷媒配管の内部に配置するようにしてもよい。

（５）また、吸着剤３１を収容する収容袋３２は、ヒートシール以外の方法により閉じる構成としてもよい。さらに、収容袋３２としては、例えば、冷媒流れの上流側が開口し、下流側が閉塞されているものを用いてもよい。

（６）上述の各実施形態では、本発明のドライヤ３を凝縮器１と受液器２とが一体化された受液器一体型凝縮器に適用した例を説明したが、凝縮器１と受液器２とを別体とする構成に適用してもよい。

（７）上述の各実施形態では、本発明のドライヤ３を、熱交換部１０、凝縮部１１および過冷却部１２を有するサブクールコンデンサに適用する例について説明したが、これに限定されず、熱交換部１０に凝縮部１１を有するコンデンサに適用してもよい。

（８）上述の各実施形態では、車両用空調装置の冷凍サイクルに本発明のドライヤ３を適用した例を説明したが、これに限定されず、例えば、車両用の暖房装置、定置式の給湯機や室内暖房装置に用いられる冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）に適用してもよい。

１ 凝縮器
２ 受液器
２１ タンク部
２１ａ 開口部
２２ タンクキャップ（蓋部）
３ ドライヤ（冷凍サイクル用ドライヤ）
３１ 吸着剤

Claims (6)

1. 冷媒中に含まれる水分を吸着する吸着剤（３１）を有する冷凍サイクル用ドライヤであって、
   分子式Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（ｍ＝１〜５、およびｎ＝１〜５、かつ、ｍ＋ｎ＝６）で示されると共に、分子構造中に１つの二重結合を有する冷媒が流れる蒸気圧縮式の冷凍サイクルに適用され、
   前記吸着剤（３１）は、二酸化ケイ素を主成分とし、相対湿度と前記水分の吸着率との関係が、相対湿度の増加に伴って前記水分の吸着率の吸着度合いが増加する吸着特性を有する多孔質体で構成されていることを特徴とする冷凍サイクル用ドライヤ。
2. 前記吸着剤（３１）は、平均細孔径が３．５ｎｍ以上の前記多孔質体で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル用ドライヤ。
3. 前記冷媒は、ＨＦＯ−１２３４ｙｆであることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル用ドライヤ。
4. 冷媒を凝縮させる凝縮器（１）、前記凝縮器（１）から流出した前記冷媒を気液分離して液相冷媒を導出する受液器（２）、および前記冷媒中の水分を吸着する吸着剤（３１）を有するドライヤ（３）を含んで構成される蒸気圧縮式の冷凍サイクルにおいて、
   前記冷媒は、分子式Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（ｍ＝１〜５、およびｎ＝１〜５、かつ、ｍ＋ｎ＝６）で示されると共に、分子構造中に１つの二重結合を有し、
   前記吸着剤（３１）は、二酸化ケイ素を主成分とし、相対湿度と前記水分の吸着率との関係が、相対湿度の増加に伴って前記水分の吸着率の吸着度合いが増加する吸着特性を有する多孔質体で構成されていることを特徴とする冷凍サイクル。
5. 前記受液器（２）は、上下方向に延びると共に、下端側に開口部（２１ａ）が形成された有底筒状のタンク部（２１）、および前記開口部（２１ａ）を閉塞する蓋部（２２）を有して構成されており、
   前記タンク部（２１）は、上端側から下端側へ前記冷媒が流れるように前記冷媒の導入口（１３２）が導出口（１３３）よりも上端側に設けられており、
   前記ドライヤ（３）は、前記タンク部（２１）の内部における下端側に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の冷凍サイクル。
6. 前記冷媒が流通する冷媒配管の少なくとも一部が、水分透過性を有する材料で構成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の冷凍サイクル。

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