冷凍サイクル用ドライヤ及び冷凍サイクル
【課題】冷媒中に含まれる水分を吸着可能な吸着剤を備えた冷凍サイクル用ドライヤであって、ゲル化した高吸水性樹脂からなる吸着剤の劣化に原因する不具合を生じないドライヤを提供すること。
【解決手段】吸着剤を、式（Ｉ）により模式的に表される、一価金属塩と二価金属塩のイオン架橋が当該分子構造に含まれて高分子架橋体を構成したポリアクリル酸塩系ポリマーから構成する。また、この吸着剤を、吸着剤を取り囲む雰囲気の相対湿度と吸着剤における水分の吸着率との関係をプロットしたとき、相対湿度の上昇と相俟って、水分の吸着率の上昇の度合いが増大するように構成する。
【解決手段】吸着剤を、式（Ｉ）により模式的に表される、一価金属塩と二価金属塩のイオン架橋が当該分子構造に含まれて高分子架橋体を構成したポリアクリル酸塩系ポリマーから構成する。また、この吸着剤を、吸着剤を取り囲む雰囲気の相対湿度と吸着剤における水分の吸着率との関係をプロットしたとき、相対湿度の上昇と相俟って、水分の吸着率の上昇の度合いが増大するように構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクル用ドライヤに関し、さらに詳しく述べると、冷媒中に含まれる水分を吸着する作用を有する吸着剤を備えた冷凍サイクル用ドライヤに関する。本発明はまた、かかるドライヤを備えた冷凍サイクルに関する。ここで、「冷凍サイクル」とは、各種の空調装置、具体的には、例えば家庭用エアコン、常務用（店舗用、ビル用、施設用）エアコン、自動車用（車両用）エアコンなどで用いられる冷凍サイクル、特に蒸気圧縮式の冷凍サイクルを意味する。また。本発明の「冷凍サイクル」は、広義にはヒートポンプサイクルも意味し、定置式の給湯器や室内暖房装置において使用してもよい。
【背景技術】
【０００２】
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、冷媒が断熱膨張して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塞されることがある。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、従来の冷凍サイクルでは、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）を収容することが一般的に行われている。
【０００３】
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も吸着性能が高いゼオライト（モレキュラーシーブ）やシリカゲルが採用されている。ここで、ゼオライトや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たいときには、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充填のための空間の拡大等が必要になり、冷凍サイクルの大型化を甘受しなければならない。
【０００４】
空間の拡大等の問題を解決するため、ゼオライトやシリカゲルに比べて吸着容量が多い高吸水性樹脂を吸着剤として採用することが提案されている。例えば特許文献１は、冷凍サイクルに使用する脱水装置において、冷凍サイクルの、冷媒が導入されるリキッドタンクに、乾燥剤として、例えば酢酸ビニル／アクリル酸エステル共重合体ケン化物、イソブチレン／マレイン酸共重合体架橋物、ポリエチレンオキシド系樹脂などの高吸水性樹脂を使用することを提案している。また、特許文献２は、空調脱水機において、フレオン等の冷媒から蓄積水を除去するために、カルボン酸塩系の吸水性ポリマーを包み込んだ交換可能な多孔質バッグを使用することを提案している。さらに、特許文献３は、フッ化炭化水素系冷媒及び脂肪族系合成潤滑油を作動媒体とする冷凍圧縮機を備えた冷凍装置において、作動媒体の流路に、例えばビニルアルコール／アクリル共重合体などの高吸水性樹脂からなる脱水剤を配置することを提案している。
【０００５】
ところで、上記したような従来の冷凍サイクル用乾燥剤、脱水剤等（吸着剤）には多くの課題が残されている。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が発生するため、すべての冷媒配管を金属製の配管から構成することが困難であり、ゴムホース等の配管が使用され、さらには気密性の確保のため、Ｏリング等のシーリング手段が併用されている。しかしながら、このような非密閉タイプの冷凍サイクルでは、冷凍サイクルに冷媒を充填するときに水が混入してしまうといった不具合や、ゴムホースやＯリングを介して透過してきた水分が冷凍サイクルに浸入してしまうといった不具合がある。
【０００６】
ゴムホースやＯリングを介して水分が透過するとき、ゼオライト等の吸着剤の使用を避けることが望ましい。なぜなら、かかる吸着剤は、水の吸着容量が少ないことに加えて、溶媒中の水分濃度が低い場合において水分透過速度が増加することが懸念されるため、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う問題を抱えているからである。ゼオライト等の吸着剤に代えて、高吸水性樹脂を使用した場合には、冷媒中の水分濃度が低い状態における吸着性能が低いため、ゼオライト等に比較して水分透過速度の増加を抑制できるというメリットがある。しかしながら、高吸水性樹脂を吸着剤として使用した場合には、新たな問題が発生してくる。すなわち、現在冷凍サイクルにおいて冷媒として常用されているフロン類、例えばＲ２２、Ｒ１３４ａなどは、水と反応して、冷凍サイクルにおいて冷媒の氷結を促進する包摂化合物（クラスレート）を生成してしまうので、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。そのため、冷媒中の水分濃度が低い状態において低い吸着性能を示すような高吸水性樹脂を吸着剤として採用した場合、冷凍サイクルにおいて冷媒が凍結するという問題が発生するおそれがある。つまり、ドライヤの吸着剤として単に高吸水性樹脂を使用しただけでは、ゼオライト等の吸着剤を使用した場合と同様、多量の高吸水性樹脂を使用して、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る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開平１−１３６８６２」号公報
【特許文献２】特表平３−５０３６７３号公報
【特許文献３】特開平４−１１３１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者らは、非密閉タイプの冷凍サイクルにおいて高吸水性樹脂を吸着剤として使用した場合の従来の問題点を解決すべく鋭意研究した結果、冷媒中に含まれる水分を吸着する吸着剤を有する冷凍サイクル用ドライヤにおいて、高吸水性樹脂、高吸湿性繊維又は高吸水性繊維からなる吸着剤に組み合わせて、分子式：Ｃ３ＨｍＦｎ（式中、ｍ＝１〜５及びｎ＝１〜５、かつｍ＋ｎ＝６）で示され、分子構造中に１つの二重結合を有する有機化合物を冷媒として使用することが有効であるという知見を得た。このようなドライヤでは、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使用したとしても、併用する冷媒が、水との反応による包摂化合物が生成され難い構造を有する化合物であるため、多量の高吸水性樹脂を使用することなく、冷凍サイクルにおける冷媒の凍結を防止することができるからである。
【０００９】
ところで、本発明者らの最近の研究から、特定のハイドロフルオロオレフィン系冷媒と特定の吸着剤（高吸水性樹脂）の上記のような組合せでも、車両用冷凍サイクル等においてドライヤとして使用したときに、依然として解決されるべき課題の存在することが明らかになった。その課題は、高吸水性樹脂が吸水時にゲル化してしまうこともあり、吸水時の耐熱強度が非常に低いため、車両用冷凍サイクル等においてドライヤの一構成員として使用したときに、吸着剤、そしてドライヤとして十分に機能することができないということである。その結果、従来の高吸水性樹脂をそのまま吸着剤として車両用冷凍サイクルのためのドライヤとして使用すると、通常吸湿目的のみで使用している分には問題はないけれども、何らかのイレギュラーで、例えばゴムホースやＯリングを介して冷凍サイクル内に水分が浸入し、場合によっては吸水状態となってしまった場合、ゲル化した高吸水性樹脂が劣化し、エアコンサイクル内に流出し、最悪のとき、高吸水性樹脂が熱交換器内に詰まってしまったり、コンプレッサ内で不具合を起こし、コンプレッサロックが発生してしまったりするおそれがある。以下、このような不具合の発生を、図１及び図２を参照して説明する。
【００１０】
高吸水性樹脂（ＳＡＰ）の耐熱強度を試験するため、図１に示した試験条件を採用した。ＳＡＰを水と混合して供試サンプルを調製した。サンプル（ａ）は、吸湿状態を想定したもので、混合した水の分量をＳＡＰの０．５倍とした。一方、サンプル（ｂ）は、吸水状態を想定したもので、混合した水の分量をＳＡＰの１．５倍とし、それぞれのサンプルを所定の時間（０〜８００時間）にわたって９０℃に保たれた恒温槽で保持した。本試験では、耐熱強度を耐熱劣化から判断するため、耐熱劣化の度合いと相関関係のある吸水倍率を測定した。吸水倍率の測定に当たっては、それぞれのサンプルをナイロン（ポリアミド）製のメッシュに収容し、１時間にわたって水中に浸漬し、取り出したサンプルを水切りした後に吸水倍率を測定した。吸水倍率は、試験の前後における重量の変化から求めた。
【００１１】
図２は、上記のような耐熱試験で得られた結果をプロットしたグラフである。初期水分量が０．５倍のとき（図１の（ａ）に対応）の試験結果は実線（ａ）で示されている。この試験のとき、試験時間が６００時間を上回る領域Ａにおいて、吸水倍率の低下は少なく、架橋が壊れていないことがわかった。ところが、初期水分量が１．５倍のとき（図１の（ｂ）に対応）のとき、満足しうる結果を得ることができなかった。この場合の試験結果は実線（ｂ）で示されているけれども、試験時間が６００時間を上回る領域Ｂにおいて、架橋が壊れて液状化し、吸水倍率を測定不可能な状態となった。耐熱劣化の度合いは吸水倍率から判断することができるので、このような試験結果から、高吸水性樹脂（ＳＡＰ）は、吸水時の耐熱強度が低いことを確証できる。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、高吸水性樹脂を吸着剤として車両用冷凍サイクル等におけるドライヤにおいて使用したときでも、高吸水性樹脂において、吸水時、高吸水性樹脂のゲル化に起因した一連の問題点が発生せず、したがって、長期にわたって吸湿性等の性能を安定に維持することができる冷凍サイクル用ドライヤ及び冷凍サイクルを提供することにある。本発明のその他の目的は、以下の説明から明らかであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、高吸水性樹脂の改良を通じて目的を達成できるということを発見し、本発明を完成した。すなわち、高吸水性樹脂が吸水してしまうことが従来技術の問題であるので、本発明では、高吸水性樹脂の性能をそのまま維持する一方で、吸水時にも膨潤しない構造を高吸水性樹脂に付与することで目的を達成したものである。なお、「高吸水性樹脂」は、この技術分野で一般的に用いられているように、「高吸水性ポリマー」とも呼ばれ、また、英文表記「Superabsorbent Polymer」の頭文字から“ＳＡＰ”と呼ばれることもある。
【００１４】
本発明に至った経緯を、高吸水性樹脂（ＳＡＰ）を模式的に示して説明すると、次の通りである。
【００１５】
性能及びコストの両面から好適とみなされているＳＡＰは、ポリアクリル酸ナトリウム系ＳＡＰである。このＳＡＰは、アクリル酸と、それをナトリウムで部分中和したアクリル酸塩と、架橋性モノマーとを共重合させることによって製造することができる。得られたＳＡＰは、次式で表されるように、軽度に架橋した３次元網目構造を持ち、分子構造中に含まれるカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）が吸水由来あるいは吸湿由来の水を含むと、生成したゲル中にナトリウムイオンを解離するように構成されている。
【００１６】
【化１】
【００１７】
上式から理解されるように、吸水時、ＳＡＰ内の−ＣＯＯＮａからナトリウムイオン（Ｎａ）が解離し、ＣＯＯ−となった状態で分子網が拡大していく。その結果、吸水あるいは吸湿後のＳＡＰが高度の膨潤を呈することとなる。これに対して、本発明では、アクリル酸の部分中和のための中和剤として、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）に代えて、水酸化カルシウム（ＣａＯＨ）等の二価金属塩を使用する。すると、以下で具体的に説明するように、ＣＯＯ−どうしがＣａ２＋で結合した構造の高分子架橋体となる。このように強く架橋した３次元網目構造ができるので、本発明のＳＡＰでは、それに水が吸着されたとしても、分子網が拡大していくことはなく、したがって、低膨潤とすることができる。
【００１８】
要するに、本発明は、１つの面において、冷媒中に含まれる水分を吸着可能な吸着剤を備えた冷凍サイクル用ドライヤであって、
前記吸着剤は、次式（Ｉ）により模式的に表される、一価金属塩と二価金属塩のイオン架橋が当該分子構造に含まれて高分子架橋体を構成したポリアクリル酸塩系ポリマー：
【００１９】
【化２】
【００２０】
（式中、Ｍ１は一価金属であり、Ｍ２は二価金属である）であり、該吸着剤を取り囲む雰囲気の相対湿度と該吸着剤における水分の吸収率との関係をプロットしたとき、相対湿度の上昇と相俟って、前記水分の吸着率の上昇度合いが増大することを特徴とする冷凍サイクル用ドライヤにある。
【００２１】
また、本発明は、もう１つの面において、冷凍サイクル用ドライヤを備えていることを特徴とする蒸気圧縮式の冷凍サイクルにある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】高吸水性樹脂（ＳＡＰ）の耐熱強度を試験する際に用いられた試験条件の説明図である。
【図２】ＳＡＰの耐熱強度試験で得られた結果をプロットしたグラフである。
【図３】本発明の冷凍サイクルを構成す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。
【図４】受液器のタンクの、ドライヤが一体化されたタンクキャップの正面図である。
【図５】冷媒配管の内部への水分透過を示した説明図である。
【図６】吸着剤として高吸水性樹脂を使用したときの吸着特性を示したグラフである。
【図７】吸着剤としてゼオライトを使用したときの水分透過挙動を説明したグラフである。
【図８】吸着剤として高吸水性樹脂を使用したときの水分透過挙動を説明したグラフである。
【図９】吸着剤として高吸水性樹脂を使用したときの耐熱性能面での効果を説明したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、いろいろな形態で有利に実施することができる。好適な形態のいくつかを以下で説明するこれども、本発明の形態は、これらの形態に限定されるものではない。
【００２４】
本発明の冷凍サイクル用ドライヤは、冷媒中に含まれる水分を吸着可能な吸着剤を一構成員として含有する。本発明で使用する吸着剤は、高吸水性樹脂（ＳＡＰ）、好ましくはポリアクリル酸塩系ポリマーであり、上式（Ｉ）により模式的に表すことができる。式（Ｉ）で示されるように、このポリアクリル酸塩系ポリマーでは、一価金属塩と二価金属塩のイオン架橋が当該分子構造に含まれて高分子架橋体を構成している。ここで、一価金属Ｍ１は、周期律表の１Ａ族に属する金属元素であり、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム及びフランシウムからなる群から選ばれる。価格や入手の容易性などの面から、一価金属Ｍ１は、好ましくはナトリウムである。一価金属Ｍ１は、通常単独で使用されるけれども、必要に応じて、２種以上を組み合わせて使用してもよい。また、二価金属Ｍ２は、周期律表の２Ａ族に属する金属元素であり、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム及びラジウムからなる群から選ばれる。価格や入手の容易性などの面から、二価金属Ｍ２は、好ましくはマグネシウムやカルシウムであり、とりわけカルシウムが好適である。二価金属Ｍ２は、通常単独で使用されるけれども、必要に応じて、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００２５】
本発明において架橋剤として使用されるポリアクリル酸塩系ポリマーでは、上式（Ｉ）で示されるように、一価金属塩（Ｎａ等）と二価金属塩（Ｃａ等）のイオン架橋が当該分子構造に含まれている。ここで、一価金属塩及び二価金属塩のイオン架橋の程度は、所望とする結果に応じて広い範囲で変更することができる。しかしながら、耐熱性能面での効果を勘案した場合、通常、二価金属塩のイオン架橋の程度が一価金属塩のそれに近いか、ほぼ同じであるか、あるいはそれを上回っているのが好ましい。一般的に、二価金属塩のイオン架橋の程度は、一価金属塩のそれの約５０％〜約２００％の範囲であることが好ましく、さらに好ましくは、約６０％〜約１５０％の範囲である。二価金属塩のイオン架橋の程度が上記の下限を下回ると、満足しうる耐熱性能が得られなくなる。
【００２６】
本発明では、水が付着しても分子網が拡がらない３次元網目構造をもった高分子架橋体を吸着剤として使用しているため、吸水時の劣化を甘受することはなく、したがって、車両用エアコン等の過酷な使用環境に耐えうる冷凍サイクル用ドライヤ、そして冷凍サイクルを提供することができる。
【００２７】
本発明の吸着剤では、その吸着剤を取り囲む雰囲気の相対湿度と吸着剤における水分の吸収率との関係をプロットしたとき、相対湿度の上昇と相俟って、水分の吸着率の上昇度合いが増大することが必要である。このような特定の吸着特性をもったポリアクリル酸塩系ポリマーを吸着剤として採用しているので、本発明では、ゼオライト等の従来の吸着剤に比べて水分透過速度の増加を抑制でき、また、従来の吸着剤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。
【００２８】
本発明で吸着剤として用いられるポリアクリル酸塩系ポリマーは、ポリアクリル酸塩系ポリマーの製造において一般的に使用されている手法で、あるいはその手法を変更して、有利に製造することができる。例えば、一価金属Ｍ１がナトリウムであり、二価金属Ｍ２カルシウムであるポリアクリル酸塩系ポリマーは、通常、アクリル酸ＣＨ２＝ＣＨ（−ＣＯＯＨ）と、それをナトリウムで部分中和したアクリル酸塩ＣＨ２＝ＣＨ（−ＣＯＯＮａ）と、架橋性モノマーＣＨ２＝ＣＨ−Ｘ−ＣＨ＝ＣＨ２とを共重合させ、得られた共重合体を中和剤としての水酸化カルシウムでさらに部分中和することによって製造することができる。この部分中和の結果、一部のナトリウム塩を二価金属（カルシウム）によってイオン架橋させることができる。よって、最終的に得られる共重合体は、ＣＯＯ−どうしがＣａ２＋で結合した構造の、３次元構造の高分子架橋体である。
【００２９】
ポリアクリル酸塩系ポリマーの製造方法についてさらに説明すると、ポリアクリル酸塩系ポリマーは、通常、水溶液重合法又は逆相懸濁重合法によって製造することができる。例えば、水溶液重合法は、アクリル酸及びそのナトリウム塩の混合物を、断熱式重合又はベルト式重合で、レドックス系、過硫酸塩系、アゾ系などの重合触媒及び溶媒（水）の存在下において重合させることで開始することができる。得られるポリマーは、通常粉末状である。また、逆相懸濁重合法は、アクリル酸及びそのナトリウム塩の混合物を、バッチ式重合で、レドックス系、過硫酸塩系、アゾ系などの重合触媒及び溶媒（ヘキサン、トルエン、水）の存在下において重合させることで開始することができる。得られるポリマーは、通常小球状である。
【００３０】
本発明の冷凍サイクル用ドライヤにおいて、高吸水性樹脂（ＳＡＰ）からなる吸着剤は、通常、粉末状、小球状、ペレット状、繊維状など、製造方法等に依存して任意の形態をとることができる。また、これらの吸着剤は、ドライヤに組み込むとき、そのままの形態で受液器などに収容して使用するのではなくて、袋体などに入れた後に収容するのが好ましい。なぜなら、ＳＡＰは、水分を吸着することでゲル状になるため、そのまま冷凍サイクルに導入した場合には冷凍サイクルの作動に悪影響を及ぼすおそれがあるからである。例えば、単にＳＡＰを冷凍サイクル内に設けると、水分の吸着によりゲル状に変化したＳＡＰが、冷凍サイクル内を循環し、狭い配管やフィルタなどの目詰まりを引き起こすおそれがある。
【００３１】
吸着剤は、通常、水分透過性の材料から形成された袋体に入れた状態で使用されるのが好ましい。ここで、「水分透過性」とは、材料そのものが水分透過性を有していてもよく、さもなければ、水分透過を可能とする工夫（例えば、気孔、貫通孔、開口など）が袋体に付与されていてもよい。また、効率面や、製造の容易性、取扱い性などの面から通常は袋体の形態であることが望ましいけれども、必要に応じてその他の形態を採用してもよい。袋体は、通常、多孔性もしくは有孔のフィルム、ネット（網状体）などであることができる。細孔の口径やネットの口径は、袋体に収容するＳＡＰのサイズに応じて任意に変更することができる。袋体の材料は、特別のものである必要はなく、袋体に要求される水分透過性、耐久性、機械的強度などが得られる限りにおいて、天然もしくは合成の材料、例えばプラスチック材料、セラミック材料などから任意に選択することができる。例えば、ナイロンメッシュを使用してネット状の袋体を製造することができる。また、受液器以外の構成要素、例えば冷媒配管などに吸着剤を配置する場合、例えば配管の途中に吸着剤充填カラムなどを介在させてもよい。カラムの冷媒流入端及び／又は冷媒流出端には、冷媒の移動を可能とするとともに、吸着剤の流出を防止するため、例えば多孔性、有孔あるいはネット状のプレート（円板）やその他の手段を配置することが好ましい。本発明では、吸着剤を袋体に収容した後で冷凍サイクルの所定の位置に配置しているので、高吸水性樹脂が冷凍サイクル内を循環してしまうのを抑制することができる。
【００３２】
本発明の実施において使用する冷媒は、冷凍サイクルにおいて冷媒として常用されているフロン類、例えばＲ２２、Ｒ１３４ａなどではない。本発明では、これらの冷媒の代替として、各種のハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）を冷媒として使用する。ハイドロフルオロオレフィンは、単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。本発明の実施に好適なハイドロフルオロオレフィンは、次式：
Ｃ３ＨｍＦｎ
（式中、ｍは１〜５の整数であり、ｎは１〜５の整数であり、但し、ｍ＋ｎ＝６である）によって表すことができる。また、このハイドロフルオロオレフィンは、その分子構造中に１つの二重結合を有している。
【００３３】
本発明の実施において、冷媒として好適に使用されるハイドロフルオロオレフィンは、好ましくは、毒性が低く、熱的安定性がよく、ＧＷＰ（地球温暖化係数）が低くかつ大気寿命が短くて、カーエアコン用として最近注目されているＨＦＯ−１２３４ｙｆ（ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２）である。必要に応じて、ＨＦＯ−１２３４ｙｆに類する性能を備えたハイドロフルオロオレフィン、例えばＨＦＯ−１２３４ｚｅなどを使用してもよい。ハイドロフルオロオレフィンは、通常単独で使用されるけれども、必要に応じて、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００３４】
本発明では、上記のような特定の冷媒が流れる冷凍サイクルにおいて、相対湿度と水分の吸着率との関係が、相対湿度の上昇とともに水分の吸収率の上昇の度合いが増大する吸着特性を有するポリアクリル酸塩系ポリマーを吸着剤として採用しているので、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することができ、かつ、冷凍サイクルを構成する要素（部品等）の内部腐食を抑制することができる。また、ゼオライト等を使用した場合に比べて水分透過速度の増加が抑制されるので、ゼオライト等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。
【００３５】
本発明はまた、上記したような本発明の冷凍サイクル用ドライヤを備えている冷凍サイクルにある。この冷凍サイクルは、基本的に、構成要素としてゴムホース、Ｏリングなどを使用しているもの（密閉タイプではない冷凍システム）である。したがって、望ましくは、冷凍サイクル内の構成要素がすべて、ロウ付け、金属シール等で密封されているもの（密閉タイプの冷凍システム）は本発明の範囲から除外される。本発明の冷凍サイクルは、好ましくは、蒸気圧縮式の冷凍サイクルである。本発明のドライヤを装備する蒸気圧縮式の冷凍サイクルは、その構成が特定のものに限定されるものではなく、冷凍サイクルの分野において一般的に使用されている構成要素（装置、部品等）を使用して、任意の組み合わせで構成することができる。
【００３６】
好ましい一例を示すと、本発明の冷凍サイクルは、冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮器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と、本発明のドライヤと、これらの構成要素どうしを連通して冷媒を流通させる冷媒配管とを含んでなるように構成される。
【００３７】
本発明の冷凍サイクルにおいて、ドライヤは、冷凍サイクル内の任意の個所、すなわち、任意の構成要素に配置することができる。構成要素は、１つであってもよく、２つ以上であってもよい。適当な構成要素として、例えば、受液器（内部もしくは外部）、冷媒配管などを挙げることができる。
【００３８】
本発明の実施において、それぞれの構成要素も、任意に構成することができる。例えば受液器は、上下方向に延びる筒状のタンクにより構成するとともに、そのタンクの底部に開口を配備し、さらにその開口をタンクキャップ（蓋体）により閉塞することができる。すなわち、筒状のタンクの底部がタンクキャップ（蓋体）により閉塞された構成を採用することができる。また、筒状のタンクの側壁には、冷媒の導入口と、その導入口の下方に位置する冷媒の導出口とを備えることが必要である。このように構成することによって、導入口から受液器に導入された冷媒を、受液器の内部にあって導入口と導出口の間の位置に、タンクを横断方向に閉塞し、タンクを上部空間及び下部空間に二分するように配置された本発明のドライヤを通過させた後、導出口からタンク外に導出することができる。また、本発明によれば、受液器のタンク内の下端側に本発明のドライヤを配置することで、受液器の内部に存在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。
【００３９】
また、上記のようなタンクの構成において、本発明のドライヤは、タンクキャップと一体に構成されていることが好ましい。一体化に当たっては、例えば雄ネジ／雌ネジ等の嵌合手段を有利に使用することができる。このように一体化構成を採用することによって、タンクの気密性、取扱い性などを向上させることができる。
【００４０】
さらに、冷凍サイクル内において構成要素どうしを連通し、内部を冷媒が流通する冷媒配管は、少なくともその一部が、水分透過性を有する材料から構成されている場合において効果を発揮することができる。例えば冷媒配管がゴムホース等の水分透過性を有する材料から構成されているとき、車両の振動を吸収できる等のメリットがあるので、そのような冷媒配管を使用した冷凍サイクルを車両用冷凍システムとして有利に使用することができる。また、水分透過性を有している冷媒配管の管壁から水分が浸入したとしても、本発明のドライヤで、配管内を流通する冷媒から水分を効果的かつ選択的に吸着除去することができる。
【実施例】
【００４１】
引き続いて、本発明をその実施形態について説明する。なお、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の範囲内において任意に変更あるいは改良を施すことが可能である。
【００４２】
最初に、図３〜図９を参照して本発明の１実施形態を説明する。
【００４３】
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。車両用空調装置に適用される冷凍サイクルは、周知の通り、いろいろな構成を有することができ、本発明の冷凍サイクルも同様に、本発明の実施に悪影響を及ぼさない限り、周知の多種多様な構成を有することができる。
【００４４】
冷凍サイクルは、通常、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機、圧縮機から吐出された冷媒を凝縮する凝縮器、凝縮器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。なお、本実施形態の冷媒配管は、その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にて構成されている。
【００４５】
本実施形態の冷凍サイクルでは、分子式Ｃ３ＨｍＦｎ（式中、ｍは１〜５の整数であり、ｎは１〜５の整数であり、但し、ｍ＋ｎ＝６である）で示されるとともに分子構造中に１つの二重結合を有する冷媒を採用している。Ｃ３ＨｍＦｎ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、包摂化合物が生成することで、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。
【００４６】
冷凍サイクルの冷媒をＲ２２やＲ１３４ａ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となる。
【００４７】
これに対して、冷凍サイクルの冷媒をＣ３ＨｍＦｎ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。
【００４８】
具体的には、本実施形態では、Ｃ３ＨｍＦｎで示される冷媒として温暖化係数（ＧＷＰ）が低いＨＦＯ−１２３４ｙｆ（Ｃ３Ｈ２Ｆ４；ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２）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。
【００４９】
ここで、本発明者らは、冷媒としてＨＦＯ−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使用して、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、同じ構成の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。
【００５０】
下記の第１表は、冷媒の氷結発生の確認試験を説明するための図表である。第１表に示すように、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以上となっても、冷媒の凍結が確認されなかった。
【００５１】
【表１】
【００５２】
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い傾向がある。したがって、冷媒中の水分を吸着する吸着剤として、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。
【００５３】
次いで、図３及び図４を参照して本実施形態の冷凍サイクルを説明する。ここで、図３は、本発明の冷凍サイクルで用いられている受液器一体型凝縮器の要部を示す部分断面正面図、そして図４は、図３に示した受液器のタンクの、ドライヤが一体化されたタンクキャップの正面図である。
【００５４】
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け部材（図示せず）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を行い、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が一体化されており、所謂、受液器一体型凝縮器で構成されている。
【００５５】
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。
【００５６】
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。凝縮部１１および過冷却部１２は、それぞれ、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。
【００５７】
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。
【００５８】
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ともに、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ともに、チューブ１０１における他端側の端部が挿嵌されている。
【００５９】
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により第１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。
【００６０】
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が配置されており、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。
【００６１】
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３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。
【００６２】
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。
【００６３】
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機能する。
【００６４】
本実施形態の受液器２は、上下方向に延びるとともに、下端側に開口部２１ａが形成された有底筒状のタンク２１、およびタンク２１の開口２１ａを閉鎖するタンクキャップ（蓋部）２２を有して構成されている。
【００６５】
タンク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２１の開口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２１は、開口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。
【００６６】
タンクキャップ２２は、図４に示すように、雄ネジ部２２１の上方側に、側面にフィルタ２２２を保持する枠を備えたフィルタ保持部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３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から過冷却部１２へと導出される。
【００６７】
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と、吸着剤３１を収容する収容袋３２にて構成されている。
【００６８】
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おそれがある。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。
【００６９】
ところで、上述のように、本実施形態の冷凍サイクルは、冷媒配管の一部にゴムホースを使用しているため、当該ゴムホースを介して外部から水分が透過することがある（図５参照）。なお、図５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。
【００７０】
冷凍サイクルへの透過する水分の透過速度ＷＨは、以下の数式（１）によって示すように、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。
【００７１】
ＷＨ＝ｋＨ×Ｌ×（Ｐｗｏｕｔ−Ｐｗｉｎ）・・・（１）
但し、ｋＨは水分透過係数、Ｌは水分が透過する配管の長さである。
【００７２】
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ＷＨ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。
【００７３】
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収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、水分の吸着率の上昇度合い傾きが増大する吸着特性）を有する上述のポリアクリル酸塩系ポリマーからなる吸着剤が好適であることを発見した。
【００７４】
そこで、本実施形態では、ドライヤ３の吸着剤３１として、図６に示すような吸着特性を有する高吸水性樹脂を採用している。なお、図６は、高吸水性樹脂の吸着特性を示す特性図であり、実線で示す高吸水性樹脂の吸着特性に加えて、一点鎖線で示すゼオライト（モレキュラシーブ）の吸着特性及び二点鎖線で示すシリカゲルの吸着特性を示している。
【００７５】
図６に示すように、ゼオライトやシリカゲルは、冷媒中の水分濃度が低い場合において高い吸着性能を有するのに対して、高吸水性樹脂は、冷媒中の水分濃度が低い状態において吸着性能が低い。したがって、高吸水性樹脂を吸着剤３１として採用することで、ゼオライトやシリカゲルを採用する場合に比べて、水分透過速度ＷＨ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。
【００７６】
また、高吸水性樹脂は、高湿度での吸着容量がゼオライトやシリカゲルに比べて大きくなるため、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。なお、具体的には、本発明の実施において、高吸水性樹脂としては、上式（Ｉ）により模式的に表される、一価金属塩と二価金属塩のイオン架橋が当該分子構造に含まれて高分子架橋体を構成したポリアクリル酸塩系ポリマーを採用する。
【００７７】
ドライヤ３の収容袋３２は、例えば、プラスチック材料、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。
【００７８】
次に、本実施形態の作動について、図３及び図４を参照しながら説明する。車両用空調装置の運転が開始されると、冷媒が圧縮機（図示せず）から吐出される。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（図示せず）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ともに、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。
【００７９】
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１３３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（図示せず）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。
【００８０】
ここで、ドライヤ３の吸着剤３１として、高吸水性樹脂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きたゼオライトと比較して実施した試験について説明する。なお、本試験では、吸着容量が自重の１倍程度の高吸水性樹脂１０ｇ（最大吸着容量：１０ｇ）を吸着剤として使用したときと、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）を吸着剤として使用したときとを比較する。
【００８１】
図７は、吸着剤としてゼオライトを使用した場合の水分透過挙動を説明する説明図であり、図７（ａ）が冷媒中の水蒸気分圧の経年変化を示し、図７（ｂ）が水分浸入量の経年変化を示している。また、図８は、吸着剤として高吸水性樹脂を使用した本実施形態の冷凍サイクルにおける水分透過挙動を説明する説明図であり、図７（ａ）が冷媒中の水蒸気分圧の経年変化を示し、図７（ｂ）が水分浸入量の経年変化を示している。
【００８２】
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、水分浸入量が最大吸着容量（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、水分浸入量が最大吸着容量（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、水分浸入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。
【００８３】
これに対して、図８に示すように、吸湿容量が自重の１倍程度となる高吸水性樹脂１０ｇ（最大吸湿容量：１０ｇ）を吸着剤として採用していて、高吸水性樹脂にて溶媒に溶解した水分（水蒸気）を吸着する場合、溶媒に溶解した水分量（溶解水分量）が少なくなるので、冷凍サイクル内に溶解していた水分が析出され難くなる。これにより、冷凍サイクル内における溶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できる。
【００８４】
さらに、吸着剤として高吸水性樹脂を用いた場合、ゼオライトに比べて、受液器の内部において占める容積を小さくすることができるので、受液器における体格の増大を抑制しつつ、冷媒中の水分を吸着することができる。
【００８５】
図９は、吸着剤として高吸水性樹脂を用いた場合の、耐熱性能面での効果を示すグラフである。この効果を確証するために実施した耐熱試験では、すべて初期吸水倍率（吸着容量）が自重の１．５倍の高吸水性樹脂（ＳＡＰ；一価金属塩がＮａ、二価金属塩がＣａであるもの）１０ｇ（最大吸着容量：１０ｇ）を吸着剤として使用した。Ｃａイオンのイオン架橋の程度が耐熱性能に及ぼす影響を調べるため、Ｃａイオンの架橋度を異にするＳＡＰから作製した４種類のサンプルＩ〜ＩＶを使用した：サンプルＩ：Ｃａ０モル／Ｎａ５５モル；サンプルＩＩ：Ｃａ１０モル／Ｎａ３５モル；サンプルＩＩＩ：Ｃａ１５モル／Ｎａ２５モル；サンプルＩＶ：Ｃａ２０モル／Ｎａ１５モル。ここで、Ｃａ／Ｎａのモル比について説明すると、ポリアクリル酸塩系ポリマーにおいて、含まれるＣＯＯ−の合計を１００モルとすると、その４５モルに相当する部分がＣＯＯＨとなり、残り５５モルに相当する部分がＣＯＯ−Ｃａ又は−Ｎａとなる。本試験では、このＣＯＯ−Ｃａ又は−Ｎａに相当する部分において、上述のような４種類のＣａ／Ｎａモル比を適用した。但し、Ｃａはイオン架橋するため、１モルでＣＯＯ−２モル分となる。
【００８６】
それぞれのＳＡＰを水と混合して供試サンプルＩ〜ＩＶを調製した。それぞれの供試サンプルにおいて、混合した水の分量をＳＡＰの１．５倍とし、それぞれのサンプルを所定の時間（３３６時間）にわたって１１０℃に保たれた恒温槽で保持した。本試験では、耐熱性能面での効果を評価するため、初期値を１００（％）としたときの強度劣化の割合（％）を測定した。強度劣化の割合（％）を測定するため、強度劣化の割合と相関関係のある吸水倍率を測定した。吸水倍率の測定に当たっては、それぞれのサンプルをナイロン（ポリアミド）製のメッシュに収容し、１時間にわたって水中に浸漬した。浸漬期間中、サンプルを入れた容器を１１０℃の温度に保たれた恒温槽で保持した。浸漬時間の完了後、取り出したサンプルを水切りした後に吸水倍率を測定した。吸水倍率は、試験の前後における重量の変化から求めた。
【００８７】
上記のような耐熱試験で得られた結果をプロットしたものが、図９のグラフである。このグラフから理解できるように、サンプルＩＩＩ〜ＩＶにおけるようにイオン架橋により導入されたＣａの割合が多くなればなるほど、耐熱性が向上し、熱劣化を生じる傾向が小さくなってくる。この効果により、当該吸着剤をドライヤとして冷凍サイクルにおいて使用していたとき、何らかのイレギュラーで吸水してしまうほど冷凍サイクル内に水分が浸入してしまった場合、ゲル化したＳＡＰが劣化することがないため、サイクル内で不具合が発生しなくなる。
【００８８】
以上で説明した本実施形態によれば、冷媒としてＨＦＯ−１２３４ｙｆ（ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２）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、相対湿度と水分の吸収率との関係が相対湿度の上昇とともに水分の吸着率の上昇度合いが増大する吸着特性を有する特定の高吸水性樹脂を適用することで、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、ゼオライト等に比べて水分透過速度の増加が抑制されるので、ゼオライト等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。
【００８９】
ここで、高吸水性樹脂は、水分を吸着することでゲル状になることが知られている。このため、単に高吸水性樹脂を冷凍サイクル内に設けると、水分の吸着によりゲル状となった高吸水性樹脂が、冷凍サイクル内を循環して冷凍サイクルの作動に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００９０】
これに対して、本実施形態のドライヤ３は、高吸水性樹脂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、高吸水性樹脂が水分を吸収してゲル状となったとしても、ゲル化した高吸水性樹脂が、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。なお、本発明の実施において、高吸水性樹脂を収容する手段は、メッシュ状の収容袋のみに限定されるものではない。ゲル化した高吸水性樹脂が循環するのを防止し得る限り、その他の手段を使用してもよい。例えば、メッシュ状の袋体に代えて、多孔性フィルムあるいは有孔フィルムの形態をもった天然もしくは合成の材料、例えばプラスチック材料からなる袋体を使用してもよい。また、袋体は、１袋で使用してもよく、必要に応じて２袋以上を組み合わせて使用してもよい。
【００９１】
別法によれば、高吸水性樹脂を収容する収容袋３２を、水蒸気を透過するフィルム状とし、高吸水性樹脂の吸湿作用を利用して、液相冷媒中の水蒸気のみを吸着する構成としてもよい。このように構成すると、高吸水性樹脂を、水蒸気が透過可能に構成されたフィルム状の収容袋３２に収容しているので、高吸水性樹脂には水蒸気のみが吸着され、吸湿作用のみが働くこととなり、水分を吸着してゲル状となることを抑制することができる。
【００９２】
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）に高吸水性樹脂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。
【００９３】
また、本実施形態のように、高吸水性樹脂を吸着剤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。
【００９４】
以上、本発明の典型的な実施形態について説明した。しかしながら、本発明はこれらの形態に限定されるものではなく本発明の範囲を逸脱しない限り、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に適宜付加することができる。例えば、以下のように種々の変更や改良を行うことが可能である。
【００９５】
（１）上述の各実施形態では、ドライヤ３の吸着剤３１として高吸水性樹脂を採用した例について説明した。ここで、高吸水性樹脂の形態は、特に限定されるものではない。例えば、粉末状、顆粒状、小球（パール）状、繊維状などの形態を有することができる。また繊維状の高吸水性樹脂の１変形例として、高吸湿性繊維や高吸水性繊維といった繊維材料も、必要に応じて採用してもよい。但し、かかる繊維材料は、上記した高吸水性樹脂と同様に、相対湿度と水分の吸収率との関係が相対湿度の上昇とともに水分の吸着率の上昇度合いが増大する吸着特性を有することを前提とする。
【００９６】
（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けれども、この例に限定されるものではない。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他のハイドロフルオロオレフィン、例えばＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｃ３Ｈ２Ｆ４；ＣＦ３ＣＨ＝ＣＨＦ）を冷凍サイクルの冷媒として使用してもよい。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。
【００９７】
（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けれども、ドライヤ３の配置は、受液器２の内部に限定されるものではない。必要に応じて、冷凍サイクルにおける冷媒が流通する任意の部位にドライヤ３を配置してもよい。例えば、受液器２に接続された冷媒配管の任意の部位にドライヤ３を接続することができる。
【００９８】
（４）上述の各実施形態で説明したように、ドライヤ３は、高吸水性樹脂を収容袋３２に収容することが望ましいけれども、高吸水性樹脂を収容袋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。この場合に、高吸水性樹脂をいかに配置するかは任意であり、例えば、高吸水性樹脂からなるカラムを１個以上、配管の任意の部位に配置してもよい。
【００９９】
（５）また、高吸水性樹脂を収容する収容袋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。
【０１００】
（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けれども、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。
【０１０１】
（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に凝縮部１１及び過冷却部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けれども、この例に限定されるものではない。例えば、本発明のドライヤ３を、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。
【０１０２】
（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けれども、この例に限定されるものではない。例えば、本発明のドライヤ３を、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。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明の冷凍サイクル用ドライヤは、各種の冷凍サイクルにおいて有利に利用することができる。すなわち、本発明のドライヤは、例えば家庭用エアコン、常務用（店舗用、ビル用、施設用）エアコン、自動車用（車両用）エアコンなどの空調装置において、さらには各種のヒートポンプサイクルにおいて、例えば定置式の給湯器や室内暖房装置において有利に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１ 凝縮器
２ 受液器
３ ドライヤ
１０ 熱交換部
１１ 凝縮部
１２ 過冷却部
１３ 第１ヘッダタンク
２１ タンク
２１ａ 開口
２２ タンクキャップ
３１ 吸着剤
３２ 収納袋
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクル用ドライヤに関し、さらに詳しく述べると、冷媒中に含まれる水分を吸着する作用を有する吸着剤を備えた冷凍サイクル用ドライヤに関する。本発明はまた、かかるドライヤを備えた冷凍サイクルに関する。ここで、「冷凍サイクル」とは、各種の空調装置、具体的には、例えば家庭用エアコン、常務用（店舗用、ビル用、施設用）エアコン、自動車用（車両用）エアコンなどで用いられる冷凍サイクル、特に蒸気圧縮式の冷凍サイクルを意味する。また。本発明の「冷凍サイクル」は、広義にはヒートポンプサイクルも意味し、定置式の給湯器や室内暖房装置において使用してもよい。
【背景技術】
【０００２】
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、冷媒が断熱膨張して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塞されることがある。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、従来の冷凍サイクルでは、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）を収容することが一般的に行われている。
【０００３】
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も吸着性能が高いゼオライト（モレキュラーシーブ）やシリカゲルが採用されている。ここで、ゼオライトや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たいときには、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充填のための空間の拡大等が必要になり、冷凍サイクルの大型化を甘受しなければならない。
【０００４】
空間の拡大等の問題を解決するため、ゼオライトやシリカゲルに比べて吸着容量が多い高吸水性樹脂を吸着剤として採用することが提案されている。例えば特許文献１は、冷凍サイクルに使用する脱水装置において、冷凍サイクルの、冷媒が導入されるリキッドタンクに、乾燥剤として、例えば酢酸ビニル／アクリル酸エステル共重合体ケン化物、イソブチレン／マレイン酸共重合体架橋物、ポリエチレンオキシド系樹脂などの高吸水性樹脂を使用することを提案している。また、特許文献２は、空調脱水機において、フレオン等の冷媒から蓄積水を除去するために、カルボン酸塩系の吸水性ポリマーを包み込んだ交換可能な多孔質バッグを使用することを提案している。さらに、特許文献３は、フッ化炭化水素系冷媒及び脂肪族系合成潤滑油を作動媒体とする冷凍圧縮機を備えた冷凍装置において、作動媒体の流路に、例えばビニルアルコール／アクリル共重合体などの高吸水性樹脂からなる脱水剤を配置することを提案している。
【０００５】
ところで、上記したような従来の冷凍サイクル用乾燥剤、脱水剤等（吸着剤）には多くの課題が残されている。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が発生するため、すべての冷媒配管を金属製の配管から構成することが困難であり、ゴムホース等の配管が使用され、さらには気密性の確保のため、Ｏリング等のシーリング手段が併用されている。しかしながら、このような非密閉タイプの冷凍サイクルでは、冷凍サイクルに冷媒を充填するときに水が混入してしまうといった不具合や、ゴムホースやＯリングを介して透過してきた水分が冷凍サイクルに浸入してしまうといった不具合がある。
【０００６】
ゴムホースやＯリングを介して水分が透過するとき、ゼオライト等の吸着剤の使用を避けることが望ましい。なぜなら、かかる吸着剤は、水の吸着容量が少ないことに加えて、溶媒中の水分濃度が低い場合において水分透過速度が増加することが懸念されるため、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う問題を抱えているからである。ゼオライト等の吸着剤に代えて、高吸水性樹脂を使用した場合には、冷媒中の水分濃度が低い状態における吸着性能が低いため、ゼオライト等に比較して水分透過速度の増加を抑制できるというメリットがある。しかしながら、高吸水性樹脂を吸着剤として使用した場合には、新たな問題が発生してくる。すなわち、現在冷凍サイクルにおいて冷媒として常用されているフロン類、例えばＲ２２、Ｒ１３４ａなどは、水と反応して、冷凍サイクルにおいて冷媒の氷結を促進する包摂化合物（クラスレート）を生成してしまうので、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。そのため、冷媒中の水分濃度が低い状態において低い吸着性能を示すような高吸水性樹脂を吸着剤として採用した場合、冷凍サイクルにおいて冷媒が凍結するという問題が発生するおそれがある。つまり、ドライヤの吸着剤として単に高吸水性樹脂を使用しただけでは、ゼオライト等の吸着剤を使用した場合と同様、多量の高吸水性樹脂を使用して、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る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開平１−１３６８６２」号公報
【特許文献２】特表平３−５０３６７３号公報
【特許文献３】特開平４−１１３１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者らは、非密閉タイプの冷凍サイクルにおいて高吸水性樹脂を吸着剤として使用した場合の従来の問題点を解決すべく鋭意研究した結果、冷媒中に含まれる水分を吸着する吸着剤を有する冷凍サイクル用ドライヤにおいて、高吸水性樹脂、高吸湿性繊維又は高吸水性繊維からなる吸着剤に組み合わせて、分子式：Ｃ３ＨｍＦｎ（式中、ｍ＝１〜５及びｎ＝１〜５、かつｍ＋ｎ＝６）で示され、分子構造中に１つの二重結合を有する有機化合物を冷媒として使用することが有効であるという知見を得た。このようなドライヤでは、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使用したとしても、併用する冷媒が、水との反応による包摂化合物が生成され難い構造を有する化合物であるため、多量の高吸水性樹脂を使用することなく、冷凍サイクルにおける冷媒の凍結を防止することができるからである。
【０００９】
ところで、本発明者らの最近の研究から、特定のハイドロフルオロオレフィン系冷媒と特定の吸着剤（高吸水性樹脂）の上記のような組合せでも、車両用冷凍サイクル等においてドライヤとして使用したときに、依然として解決されるべき課題の存在することが明らかになった。その課題は、高吸水性樹脂が吸水時にゲル化してしまうこともあり、吸水時の耐熱強度が非常に低いため、車両用冷凍サイクル等においてドライヤの一構成員として使用したときに、吸着剤、そしてドライヤとして十分に機能することができないということである。その結果、従来の高吸水性樹脂をそのまま吸着剤として車両用冷凍サイクルのためのドライヤとして使用すると、通常吸湿目的のみで使用している分には問題はないけれども、何らかのイレギュラーで、例えばゴムホースやＯリングを介して冷凍サイクル内に水分が浸入し、場合によっては吸水状態となってしまった場合、ゲル化した高吸水性樹脂が劣化し、エアコンサイクル内に流出し、最悪のとき、高吸水性樹脂が熱交換器内に詰まってしまったり、コンプレッサ内で不具合を起こし、コンプレッサロックが発生してしまったりするおそれがある。以下、このような不具合の発生を、図１及び図２を参照して説明する。
【００１０】
高吸水性樹脂（ＳＡＰ）の耐熱強度を試験するため、図１に示した試験条件を採用した。ＳＡＰを水と混合して供試サンプルを調製した。サンプル（ａ）は、吸湿状態を想定したもので、混合した水の分量をＳＡＰの０．５倍とした。一方、サンプル（ｂ）は、吸水状態を想定したもので、混合した水の分量をＳＡＰの１．５倍とし、それぞれのサンプルを所定の時間（０〜８００時間）にわたって９０℃に保たれた恒温槽で保持した。本試験では、耐熱強度を耐熱劣化から判断するため、耐熱劣化の度合いと相関関係のある吸水倍率を測定した。吸水倍率の測定に当たっては、それぞれのサンプルをナイロン（ポリアミド）製のメッシュに収容し、１時間にわたって水中に浸漬し、取り出したサンプルを水切りした後に吸水倍率を測定した。吸水倍率は、試験の前後における重量の変化から求めた。
【００１１】
図２は、上記のような耐熱試験で得られた結果をプロットしたグラフである。初期水分量が０．５倍のとき（図１の（ａ）に対応）の試験結果は実線（ａ）で示されている。この試験のとき、試験時間が６００時間を上回る領域Ａにおいて、吸水倍率の低下は少なく、架橋が壊れていないことがわかった。ところが、初期水分量が１．５倍のとき（図１の（ｂ）に対応）のとき、満足しうる結果を得ることができなかった。この場合の試験結果は実線（ｂ）で示されているけれども、試験時間が６００時間を上回る領域Ｂにおいて、架橋が壊れて液状化し、吸水倍率を測定不可能な状態となった。耐熱劣化の度合いは吸水倍率から判断することができるので、このような試験結果から、高吸水性樹脂（ＳＡＰ）は、吸水時の耐熱強度が低いことを確証できる。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、高吸水性樹脂を吸着剤として車両用冷凍サイクル等におけるドライヤにおいて使用したときでも、高吸水性樹脂において、吸水時、高吸水性樹脂のゲル化に起因した一連の問題点が発生せず、したがって、長期にわたって吸湿性等の性能を安定に維持することができる冷凍サイクル用ドライヤ及び冷凍サイクルを提供することにある。本発明のその他の目的は、以下の説明から明らかであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、高吸水性樹脂の改良を通じて目的を達成できるということを発見し、本発明を完成した。すなわち、高吸水性樹脂が吸水してしまうことが従来技術の問題であるので、本発明では、高吸水性樹脂の性能をそのまま維持する一方で、吸水時にも膨潤しない構造を高吸水性樹脂に付与することで目的を達成したものである。なお、「高吸水性樹脂」は、この技術分野で一般的に用いられているように、「高吸水性ポリマー」とも呼ばれ、また、英文表記「Superabsorbent Polymer」の頭文字から“ＳＡＰ”と呼ばれることもある。
【００１４】
本発明に至った経緯を、高吸水性樹脂（ＳＡＰ）を模式的に示して説明すると、次の通りである。
【００１５】
性能及びコストの両面から好適とみなされているＳＡＰは、ポリアクリル酸ナトリウム系ＳＡＰである。このＳＡＰは、アクリル酸と、それをナトリウムで部分中和したアクリル酸塩と、架橋性モノマーとを共重合させることによって製造することができる。得られたＳＡＰは、次式で表されるように、軽度に架橋した３次元網目構造を持ち、分子構造中に含まれるカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）が吸水由来あるいは吸湿由来の水を含むと、生成したゲル中にナトリウムイオンを解離するように構成されている。
【００１６】
【化１】
【００１７】
上式から理解されるように、吸水時、ＳＡＰ内の−ＣＯＯＮａからナトリウムイオン（Ｎａ）が解離し、ＣＯＯ−となった状態で分子網が拡大していく。その結果、吸水あるいは吸湿後のＳＡＰが高度の膨潤を呈することとなる。これに対して、本発明では、アクリル酸の部分中和のための中和剤として、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）に代えて、水酸化カルシウム（ＣａＯＨ）等の二価金属塩を使用する。すると、以下で具体的に説明するように、ＣＯＯ−どうしがＣａ２＋で結合した構造の高分子架橋体となる。このように強く架橋した３次元網目構造ができるので、本発明のＳＡＰでは、それに水が吸着されたとしても、分子網が拡大していくことはなく、したがって、低膨潤とすることができる。
【００１８】
要するに、本発明は、１つの面において、冷媒中に含まれる水分を吸着可能な吸着剤を備えた冷凍サイクル用ドライヤであって、
前記吸着剤は、次式（Ｉ）により模式的に表される、一価金属塩と二価金属塩のイオン架橋が当該分子構造に含まれて高分子架橋体を構成したポリアクリル酸塩系ポリマー：
【００１９】
【化２】
【００２０】
（式中、Ｍ１は一価金属であり、Ｍ２は二価金属である）であり、該吸着剤を取り囲む雰囲気の相対湿度と該吸着剤における水分の吸収率との関係をプロットしたとき、相対湿度の上昇と相俟って、前記水分の吸着率の上昇度合いが増大することを特徴とする冷凍サイクル用ドライヤにある。
【００２１】
また、本発明は、もう１つの面において、冷凍サイクル用ドライヤを備えていることを特徴とする蒸気圧縮式の冷凍サイクルにある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】高吸水性樹脂（ＳＡＰ）の耐熱強度を試験する際に用いられた試験条件の説明図である。
【図２】ＳＡＰの耐熱強度試験で得られた結果をプロットしたグラフである。
【図３】本発明の冷凍サイクルを構成す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。
【図４】受液器のタンクの、ドライヤが一体化されたタンクキャップの正面図である。
【図５】冷媒配管の内部への水分透過を示した説明図である。
【図６】吸着剤として高吸水性樹脂を使用したときの吸着特性を示したグラフである。
【図７】吸着剤としてゼオライトを使用したときの水分透過挙動を説明したグラフである。
【図８】吸着剤として高吸水性樹脂を使用したときの水分透過挙動を説明したグラフである。
【図９】吸着剤として高吸水性樹脂を使用したときの耐熱性能面での効果を説明したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、いろいろな形態で有利に実施することができる。好適な形態のいくつかを以下で説明するこれども、本発明の形態は、これらの形態に限定されるものではない。
【００２４】
本発明の冷凍サイクル用ドライヤは、冷媒中に含まれる水分を吸着可能な吸着剤を一構成員として含有する。本発明で使用する吸着剤は、高吸水性樹脂（ＳＡＰ）、好ましくはポリアクリル酸塩系ポリマーであり、上式（Ｉ）により模式的に表すことができる。式（Ｉ）で示されるように、このポリアクリル酸塩系ポリマーでは、一価金属塩と二価金属塩のイオン架橋が当該分子構造に含まれて高分子架橋体を構成している。ここで、一価金属Ｍ１は、周期律表の１Ａ族に属する金属元素であり、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム及びフランシウムからなる群から選ばれる。価格や入手の容易性などの面から、一価金属Ｍ１は、好ましくはナトリウムである。一価金属Ｍ１は、通常単独で使用されるけれども、必要に応じて、２種以上を組み合わせて使用してもよい。また、二価金属Ｍ２は、周期律表の２Ａ族に属する金属元素であり、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム及びラジウムからなる群から選ばれる。価格や入手の容易性などの面から、二価金属Ｍ２は、好ましくはマグネシウムやカルシウムであり、とりわけカルシウムが好適である。二価金属Ｍ２は、通常単独で使用されるけれども、必要に応じて、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００２５】
本発明において架橋剤として使用されるポリアクリル酸塩系ポリマーでは、上式（Ｉ）で示されるように、一価金属塩（Ｎａ等）と二価金属塩（Ｃａ等）のイオン架橋が当該分子構造に含まれている。ここで、一価金属塩及び二価金属塩のイオン架橋の程度は、所望とする結果に応じて広い範囲で変更することができる。しかしながら、耐熱性能面での効果を勘案した場合、通常、二価金属塩のイオン架橋の程度が一価金属塩のそれに近いか、ほぼ同じであるか、あるいはそれを上回っているのが好ましい。一般的に、二価金属塩のイオン架橋の程度は、一価金属塩のそれの約５０％〜約２００％の範囲であることが好ましく、さらに好ましくは、約６０％〜約１５０％の範囲である。二価金属塩のイオン架橋の程度が上記の下限を下回ると、満足しうる耐熱性能が得られなくなる。
【００２６】
本発明では、水が付着しても分子網が拡がらない３次元網目構造をもった高分子架橋体を吸着剤として使用しているため、吸水時の劣化を甘受することはなく、したがって、車両用エアコン等の過酷な使用環境に耐えうる冷凍サイクル用ドライヤ、そして冷凍サイクルを提供することができる。
【００２７】
本発明の吸着剤では、その吸着剤を取り囲む雰囲気の相対湿度と吸着剤における水分の吸収率との関係をプロットしたとき、相対湿度の上昇と相俟って、水分の吸着率の上昇度合いが増大することが必要である。このような特定の吸着特性をもったポリアクリル酸塩系ポリマーを吸着剤として採用しているので、本発明では、ゼオライト等の従来の吸着剤に比べて水分透過速度の増加を抑制でき、また、従来の吸着剤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。
【００２８】
本発明で吸着剤として用いられるポリアクリル酸塩系ポリマーは、ポリアクリル酸塩系ポリマーの製造において一般的に使用されている手法で、あるいはその手法を変更して、有利に製造することができる。例えば、一価金属Ｍ１がナトリウムであり、二価金属Ｍ２カルシウムであるポリアクリル酸塩系ポリマーは、通常、アクリル酸ＣＨ２＝ＣＨ（−ＣＯＯＨ）と、それをナトリウムで部分中和したアクリル酸塩ＣＨ２＝ＣＨ（−ＣＯＯＮａ）と、架橋性モノマーＣＨ２＝ＣＨ−Ｘ−ＣＨ＝ＣＨ２とを共重合させ、得られた共重合体を中和剤としての水酸化カルシウムでさらに部分中和することによって製造することができる。この部分中和の結果、一部のナトリウム塩を二価金属（カルシウム）によってイオン架橋させることができる。よって、最終的に得られる共重合体は、ＣＯＯ−どうしがＣａ２＋で結合した構造の、３次元構造の高分子架橋体である。
【００２９】
ポリアクリル酸塩系ポリマーの製造方法についてさらに説明すると、ポリアクリル酸塩系ポリマーは、通常、水溶液重合法又は逆相懸濁重合法によって製造することができる。例えば、水溶液重合法は、アクリル酸及びそのナトリウム塩の混合物を、断熱式重合又はベルト式重合で、レドックス系、過硫酸塩系、アゾ系などの重合触媒及び溶媒（水）の存在下において重合させることで開始することができる。得られるポリマーは、通常粉末状である。また、逆相懸濁重合法は、アクリル酸及びそのナトリウム塩の混合物を、バッチ式重合で、レドックス系、過硫酸塩系、アゾ系などの重合触媒及び溶媒（ヘキサン、トルエン、水）の存在下において重合させることで開始することができる。得られるポリマーは、通常小球状である。
【００３０】
本発明の冷凍サイクル用ドライヤにおいて、高吸水性樹脂（ＳＡＰ）からなる吸着剤は、通常、粉末状、小球状、ペレット状、繊維状など、製造方法等に依存して任意の形態をとることができる。また、これらの吸着剤は、ドライヤに組み込むとき、そのままの形態で受液器などに収容して使用するのではなくて、袋体などに入れた後に収容するのが好ましい。なぜなら、ＳＡＰは、水分を吸着することでゲル状になるため、そのまま冷凍サイクルに導入した場合には冷凍サイクルの作動に悪影響を及ぼすおそれがあるからである。例えば、単にＳＡＰを冷凍サイクル内に設けると、水分の吸着によりゲル状に変化したＳＡＰが、冷凍サイクル内を循環し、狭い配管やフィルタなどの目詰まりを引き起こすおそれがある。
【００３１】
吸着剤は、通常、水分透過性の材料から形成された袋体に入れた状態で使用されるのが好ましい。ここで、「水分透過性」とは、材料そのものが水分透過性を有していてもよく、さもなければ、水分透過を可能とする工夫（例えば、気孔、貫通孔、開口など）が袋体に付与されていてもよい。また、効率面や、製造の容易性、取扱い性などの面から通常は袋体の形態であることが望ましいけれども、必要に応じてその他の形態を採用してもよい。袋体は、通常、多孔性もしくは有孔のフィルム、ネット（網状体）などであることができる。細孔の口径やネットの口径は、袋体に収容するＳＡＰのサイズに応じて任意に変更することができる。袋体の材料は、特別のものである必要はなく、袋体に要求される水分透過性、耐久性、機械的強度などが得られる限りにおいて、天然もしくは合成の材料、例えばプラスチック材料、セラミック材料などから任意に選択することができる。例えば、ナイロンメッシュを使用してネット状の袋体を製造することができる。また、受液器以外の構成要素、例えば冷媒配管などに吸着剤を配置する場合、例えば配管の途中に吸着剤充填カラムなどを介在させてもよい。カラムの冷媒流入端及び／又は冷媒流出端には、冷媒の移動を可能とするとともに、吸着剤の流出を防止するため、例えば多孔性、有孔あるいはネット状のプレート（円板）やその他の手段を配置することが好ましい。本発明では、吸着剤を袋体に収容した後で冷凍サイクルの所定の位置に配置しているので、高吸水性樹脂が冷凍サイクル内を循環してしまうのを抑制することができる。
【００３２】
本発明の実施において使用する冷媒は、冷凍サイクルにおいて冷媒として常用されているフロン類、例えばＲ２２、Ｒ１３４ａなどではない。本発明では、これらの冷媒の代替として、各種のハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）を冷媒として使用する。ハイドロフルオロオレフィンは、単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。本発明の実施に好適なハイドロフルオロオレフィンは、次式：
Ｃ３ＨｍＦｎ
（式中、ｍは１〜５の整数であり、ｎは１〜５の整数であり、但し、ｍ＋ｎ＝６である）によって表すことができる。また、このハイドロフルオロオレフィンは、その分子構造中に１つの二重結合を有している。
【００３３】
本発明の実施において、冷媒として好適に使用されるハイドロフルオロオレフィンは、好ましくは、毒性が低く、熱的安定性がよく、ＧＷＰ（地球温暖化係数）が低くかつ大気寿命が短くて、カーエアコン用として最近注目されているＨＦＯ−１２３４ｙｆ（ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２）である。必要に応じて、ＨＦＯ−１２３４ｙｆに類する性能を備えたハイドロフルオロオレフィン、例えばＨＦＯ−１２３４ｚｅなどを使用してもよい。ハイドロフルオロオレフィンは、通常単独で使用されるけれども、必要に応じて、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００３４】
本発明では、上記のような特定の冷媒が流れる冷凍サイクルにおいて、相対湿度と水分の吸着率との関係が、相対湿度の上昇とともに水分の吸収率の上昇の度合いが増大する吸着特性を有するポリアクリル酸塩系ポリマーを吸着剤として採用しているので、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することができ、かつ、冷凍サイクルを構成する要素（部品等）の内部腐食を抑制することができる。また、ゼオライト等を使用した場合に比べて水分透過速度の増加が抑制されるので、ゼオライト等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。
【００３５】
本発明はまた、上記したような本発明の冷凍サイクル用ドライヤを備えている冷凍サイクルにある。この冷凍サイクルは、基本的に、構成要素としてゴムホース、Ｏリングなどを使用しているもの（密閉タイプではない冷凍システム）である。したがって、望ましくは、冷凍サイクル内の構成要素がすべて、ロウ付け、金属シール等で密封されているもの（密閉タイプの冷凍システム）は本発明の範囲から除外される。本発明の冷凍サイクルは、好ましくは、蒸気圧縮式の冷凍サイクルである。本発明のドライヤを装備する蒸気圧縮式の冷凍サイクルは、その構成が特定のものに限定されるものではなく、冷凍サイクルの分野において一般的に使用されている構成要素（装置、部品等）を使用して、任意の組み合わせで構成することができる。
【００３６】
好ましい一例を示すと、本発明の冷凍サイクルは、冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮器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と、本発明のドライヤと、これらの構成要素どうしを連通して冷媒を流通させる冷媒配管とを含んでなるように構成される。
【００３７】
本発明の冷凍サイクルにおいて、ドライヤは、冷凍サイクル内の任意の個所、すなわち、任意の構成要素に配置することができる。構成要素は、１つであってもよく、２つ以上であってもよい。適当な構成要素として、例えば、受液器（内部もしくは外部）、冷媒配管などを挙げることができる。
【００３８】
本発明の実施において、それぞれの構成要素も、任意に構成することができる。例えば受液器は、上下方向に延びる筒状のタンクにより構成するとともに、そのタンクの底部に開口を配備し、さらにその開口をタンクキャップ（蓋体）により閉塞することができる。すなわち、筒状のタンクの底部がタンクキャップ（蓋体）により閉塞された構成を採用することができる。また、筒状のタンクの側壁には、冷媒の導入口と、その導入口の下方に位置する冷媒の導出口とを備えることが必要である。このように構成することによって、導入口から受液器に導入された冷媒を、受液器の内部にあって導入口と導出口の間の位置に、タンクを横断方向に閉塞し、タンクを上部空間及び下部空間に二分するように配置された本発明のドライヤを通過させた後、導出口からタンク外に導出することができる。また、本発明によれば、受液器のタンク内の下端側に本発明のドライヤを配置することで、受液器の内部に存在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。
【００３９】
また、上記のようなタンクの構成において、本発明のドライヤは、タンクキャップと一体に構成されていることが好ましい。一体化に当たっては、例えば雄ネジ／雌ネジ等の嵌合手段を有利に使用することができる。このように一体化構成を採用することによって、タンクの気密性、取扱い性などを向上させることができる。
【００４０】
さらに、冷凍サイクル内において構成要素どうしを連通し、内部を冷媒が流通する冷媒配管は、少なくともその一部が、水分透過性を有する材料から構成されている場合において効果を発揮することができる。例えば冷媒配管がゴムホース等の水分透過性を有する材料から構成されているとき、車両の振動を吸収できる等のメリットがあるので、そのような冷媒配管を使用した冷凍サイクルを車両用冷凍システムとして有利に使用することができる。また、水分透過性を有している冷媒配管の管壁から水分が浸入したとしても、本発明のドライヤで、配管内を流通する冷媒から水分を効果的かつ選択的に吸着除去することができる。
【実施例】
【００４１】
引き続いて、本発明をその実施形態について説明する。なお、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の範囲内において任意に変更あるいは改良を施すことが可能である。
【００４２】
最初に、図３〜図９を参照して本発明の１実施形態を説明する。
【００４３】
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。車両用空調装置に適用される冷凍サイクルは、周知の通り、いろいろな構成を有することができ、本発明の冷凍サイクルも同様に、本発明の実施に悪影響を及ぼさない限り、周知の多種多様な構成を有することができる。
【００４４】
冷凍サイクルは、通常、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機、圧縮機から吐出された冷媒を凝縮する凝縮器、凝縮器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。なお、本実施形態の冷媒配管は、その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にて構成されている。
【００４５】
本実施形態の冷凍サイクルでは、分子式Ｃ３ＨｍＦｎ（式中、ｍは１〜５の整数であり、ｎは１〜５の整数であり、但し、ｍ＋ｎ＝６である）で示されるとともに分子構造中に１つの二重結合を有する冷媒を採用している。Ｃ３ＨｍＦｎ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、包摂化合物が生成することで、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。
【００４６】
冷凍サイクルの冷媒をＲ２２やＲ１３４ａ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となる。
【００４７】
これに対して、冷凍サイクルの冷媒をＣ３ＨｍＦｎ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。
【００４８】
具体的には、本実施形態では、Ｃ３ＨｍＦｎで示される冷媒として温暖化係数（ＧＷＰ）が低いＨＦＯ−１２３４ｙｆ（Ｃ３Ｈ２Ｆ４；ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２）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。
【００４９】
ここで、本発明者らは、冷媒としてＨＦＯ−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使用して、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、同じ構成の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。
【００５０】
下記の第１表は、冷媒の氷結発生の確認試験を説明するための図表である。第１表に示すように、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以上となっても、冷媒の凍結が確認されなかった。
【００５１】
【表１】
【００５２】
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い傾向がある。したがって、冷媒中の水分を吸着する吸着剤として、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。
【００５３】
次いで、図３及び図４を参照して本実施形態の冷凍サイクルを説明する。ここで、図３は、本発明の冷凍サイクルで用いられている受液器一体型凝縮器の要部を示す部分断面正面図、そして図４は、図３に示した受液器のタンクの、ドライヤが一体化されたタンクキャップの正面図である。
【００５４】
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け部材（図示せず）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を行い、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が一体化されており、所謂、受液器一体型凝縮器で構成されている。
【００５５】
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。
【００５６】
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。凝縮部１１および過冷却部１２は、それぞれ、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。
【００５７】
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。
【００５８】
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ともに、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ともに、チューブ１０１における他端側の端部が挿嵌されている。
【００５９】
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により第１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。
【００６０】
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が配置されており、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。
【００６１】
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３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。
【００６２】
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。
【００６３】
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機能する。
【００６４】
本実施形態の受液器２は、上下方向に延びるとともに、下端側に開口部２１ａが形成された有底筒状のタンク２１、およびタンク２１の開口２１ａを閉鎖するタンクキャップ（蓋部）２２を有して構成されている。
【００６５】
タンク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２１の開口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２１は、開口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。
【００６６】
タンクキャップ２２は、図４に示すように、雄ネジ部２２１の上方側に、側面にフィルタ２２２を保持する枠を備えたフィルタ保持部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３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から過冷却部１２へと導出される。
【００６７】
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と、吸着剤３１を収容する収容袋３２にて構成されている。
【００６８】
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おそれがある。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。
【００６９】
ところで、上述のように、本実施形態の冷凍サイクルは、冷媒配管の一部にゴムホースを使用しているため、当該ゴムホースを介して外部から水分が透過することがある（図５参照）。なお、図５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。
【００７０】
冷凍サイクルへの透過する水分の透過速度ＷＨは、以下の数式（１）によって示すように、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。
【００７１】
ＷＨ＝ｋＨ×Ｌ×（Ｐｗｏｕｔ−Ｐｗｉｎ）・・・（１）
但し、ｋＨは水分透過係数、Ｌは水分が透過する配管の長さである。
【００７２】
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ＷＨ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。
【００７３】
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収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、水分の吸着率の上昇度合い傾きが増大する吸着特性）を有する上述のポリアクリル酸塩系ポリマーからなる吸着剤が好適であることを発見した。
【００７４】
そこで、本実施形態では、ドライヤ３の吸着剤３１として、図６に示すような吸着特性を有する高吸水性樹脂を採用している。なお、図６は、高吸水性樹脂の吸着特性を示す特性図であり、実線で示す高吸水性樹脂の吸着特性に加えて、一点鎖線で示すゼオライト（モレキュラシーブ）の吸着特性及び二点鎖線で示すシリカゲルの吸着特性を示している。
【００７５】
図６に示すように、ゼオライトやシリカゲルは、冷媒中の水分濃度が低い場合において高い吸着性能を有するのに対して、高吸水性樹脂は、冷媒中の水分濃度が低い状態において吸着性能が低い。したがって、高吸水性樹脂を吸着剤３１として採用することで、ゼオライトやシリカゲルを採用する場合に比べて、水分透過速度ＷＨ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。
【００７６】
また、高吸水性樹脂は、高湿度での吸着容量がゼオライトやシリカゲルに比べて大きくなるため、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。なお、具体的には、本発明の実施において、高吸水性樹脂としては、上式（Ｉ）により模式的に表される、一価金属塩と二価金属塩のイオン架橋が当該分子構造に含まれて高分子架橋体を構成したポリアクリル酸塩系ポリマーを採用する。
【００７７】
ドライヤ３の収容袋３２は、例えば、プラスチック材料、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。
【００７８】
次に、本実施形態の作動について、図３及び図４を参照しながら説明する。車両用空調装置の運転が開始されると、冷媒が圧縮機（図示せず）から吐出される。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（図示せず）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ともに、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。
【００７９】
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１３３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（図示せず）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。
【００８０】
ここで、ドライヤ３の吸着剤３１として、高吸水性樹脂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きたゼオライトと比較して実施した試験について説明する。なお、本試験では、吸着容量が自重の１倍程度の高吸水性樹脂１０ｇ（最大吸着容量：１０ｇ）を吸着剤として使用したときと、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）を吸着剤として使用したときとを比較する。
【００８１】
図７は、吸着剤としてゼオライトを使用した場合の水分透過挙動を説明する説明図であり、図７（ａ）が冷媒中の水蒸気分圧の経年変化を示し、図７（ｂ）が水分浸入量の経年変化を示している。また、図８は、吸着剤として高吸水性樹脂を使用した本実施形態の冷凍サイクルにおける水分透過挙動を説明する説明図であり、図７（ａ）が冷媒中の水蒸気分圧の経年変化を示し、図７（ｂ）が水分浸入量の経年変化を示している。
【００８２】
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、水分浸入量が最大吸着容量（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、水分浸入量が最大吸着容量（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、水分浸入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。
【００８３】
これに対して、図８に示すように、吸湿容量が自重の１倍程度となる高吸水性樹脂１０ｇ（最大吸湿容量：１０ｇ）を吸着剤として採用していて、高吸水性樹脂にて溶媒に溶解した水分（水蒸気）を吸着する場合、溶媒に溶解した水分量（溶解水分量）が少なくなるので、冷凍サイクル内に溶解していた水分が析出され難くなる。これにより、冷凍サイクル内における溶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できる。
【００８４】
さらに、吸着剤として高吸水性樹脂を用いた場合、ゼオライトに比べて、受液器の内部において占める容積を小さくすることができるので、受液器における体格の増大を抑制しつつ、冷媒中の水分を吸着することができる。
【００８５】
図９は、吸着剤として高吸水性樹脂を用いた場合の、耐熱性能面での効果を示すグラフである。この効果を確証するために実施した耐熱試験では、すべて初期吸水倍率（吸着容量）が自重の１．５倍の高吸水性樹脂（ＳＡＰ；一価金属塩がＮａ、二価金属塩がＣａであるもの）１０ｇ（最大吸着容量：１０ｇ）を吸着剤として使用した。Ｃａイオンのイオン架橋の程度が耐熱性能に及ぼす影響を調べるため、Ｃａイオンの架橋度を異にするＳＡＰから作製した４種類のサンプルＩ〜ＩＶを使用した：サンプルＩ：Ｃａ０モル／Ｎａ５５モル；サンプルＩＩ：Ｃａ１０モル／Ｎａ３５モル；サンプルＩＩＩ：Ｃａ１５モル／Ｎａ２５モル；サンプルＩＶ：Ｃａ２０モル／Ｎａ１５モル。ここで、Ｃａ／Ｎａのモル比について説明すると、ポリアクリル酸塩系ポリマーにおいて、含まれるＣＯＯ−の合計を１００モルとすると、その４５モルに相当する部分がＣＯＯＨとなり、残り５５モルに相当する部分がＣＯＯ−Ｃａ又は−Ｎａとなる。本試験では、このＣＯＯ−Ｃａ又は−Ｎａに相当する部分において、上述のような４種類のＣａ／Ｎａモル比を適用した。但し、Ｃａはイオン架橋するため、１モルでＣＯＯ−２モル分となる。
【００８６】
それぞれのＳＡＰを水と混合して供試サンプルＩ〜ＩＶを調製した。それぞれの供試サンプルにおいて、混合した水の分量をＳＡＰの１．５倍とし、それぞれのサンプルを所定の時間（３３６時間）にわたって１１０℃に保たれた恒温槽で保持した。本試験では、耐熱性能面での効果を評価するため、初期値を１００（％）としたときの強度劣化の割合（％）を測定した。強度劣化の割合（％）を測定するため、強度劣化の割合と相関関係のある吸水倍率を測定した。吸水倍率の測定に当たっては、それぞれのサンプルをナイロン（ポリアミド）製のメッシュに収容し、１時間にわたって水中に浸漬した。浸漬期間中、サンプルを入れた容器を１１０℃の温度に保たれた恒温槽で保持した。浸漬時間の完了後、取り出したサンプルを水切りした後に吸水倍率を測定した。吸水倍率は、試験の前後における重量の変化から求めた。
【００８７】
上記のような耐熱試験で得られた結果をプロットしたものが、図９のグラフである。このグラフから理解できるように、サンプルＩＩＩ〜ＩＶにおけるようにイオン架橋により導入されたＣａの割合が多くなればなるほど、耐熱性が向上し、熱劣化を生じる傾向が小さくなってくる。この効果により、当該吸着剤をドライヤとして冷凍サイクルにおいて使用していたとき、何らかのイレギュラーで吸水してしまうほど冷凍サイクル内に水分が浸入してしまった場合、ゲル化したＳＡＰが劣化することがないため、サイクル内で不具合が発生しなくなる。
【００８８】
以上で説明した本実施形態によれば、冷媒としてＨＦＯ−１２３４ｙｆ（ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２）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、相対湿度と水分の吸収率との関係が相対湿度の上昇とともに水分の吸着率の上昇度合いが増大する吸着特性を有する特定の高吸水性樹脂を適用することで、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、ゼオライト等に比べて水分透過速度の増加が抑制されるので、ゼオライト等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。
【００８９】
ここで、高吸水性樹脂は、水分を吸着することでゲル状になることが知られている。このため、単に高吸水性樹脂を冷凍サイクル内に設けると、水分の吸着によりゲル状となった高吸水性樹脂が、冷凍サイクル内を循環して冷凍サイクルの作動に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００９０】
これに対して、本実施形態のドライヤ３は、高吸水性樹脂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、高吸水性樹脂が水分を吸収してゲル状となったとしても、ゲル化した高吸水性樹脂が、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。なお、本発明の実施において、高吸水性樹脂を収容する手段は、メッシュ状の収容袋のみに限定されるものではない。ゲル化した高吸水性樹脂が循環するのを防止し得る限り、その他の手段を使用してもよい。例えば、メッシュ状の袋体に代えて、多孔性フィルムあるいは有孔フィルムの形態をもった天然もしくは合成の材料、例えばプラスチック材料からなる袋体を使用してもよい。また、袋体は、１袋で使用してもよく、必要に応じて２袋以上を組み合わせて使用してもよい。
【００９１】
別法によれば、高吸水性樹脂を収容する収容袋３２を、水蒸気を透過するフィルム状とし、高吸水性樹脂の吸湿作用を利用して、液相冷媒中の水蒸気のみを吸着する構成としてもよい。このように構成すると、高吸水性樹脂を、水蒸気が透過可能に構成されたフィルム状の収容袋３２に収容しているので、高吸水性樹脂には水蒸気のみが吸着され、吸湿作用のみが働くこととなり、水分を吸着してゲル状となることを抑制することができる。
【００９２】
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）に高吸水性樹脂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。
【００９３】
また、本実施形態のように、高吸水性樹脂を吸着剤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。
【００９４】
以上、本発明の典型的な実施形態について説明した。しかしながら、本発明はこれらの形態に限定されるものではなく本発明の範囲を逸脱しない限り、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に適宜付加することができる。例えば、以下のように種々の変更や改良を行うことが可能である。
【００９５】
（１）上述の各実施形態では、ドライヤ３の吸着剤３１として高吸水性樹脂を採用した例について説明した。ここで、高吸水性樹脂の形態は、特に限定されるものではない。例えば、粉末状、顆粒状、小球（パール）状、繊維状などの形態を有することができる。また繊維状の高吸水性樹脂の１変形例として、高吸湿性繊維や高吸水性繊維といった繊維材料も、必要に応じて採用してもよい。但し、かかる繊維材料は、上記した高吸水性樹脂と同様に、相対湿度と水分の吸収率との関係が相対湿度の上昇とともに水分の吸着率の上昇度合いが増大する吸着特性を有することを前提とする。
【００９６】
（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けれども、この例に限定されるものではない。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他のハイドロフルオロオレフィン、例えばＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｃ３Ｈ２Ｆ４；ＣＦ３ＣＨ＝ＣＨＦ）を冷凍サイクルの冷媒として使用してもよい。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。
【００９７】
（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けれども、ドライヤ３の配置は、受液器２の内部に限定されるものではない。必要に応じて、冷凍サイクルにおける冷媒が流通する任意の部位にドライヤ３を配置してもよい。例えば、受液器２に接続された冷媒配管の任意の部位にドライヤ３を接続することができる。
【００９８】
（４）上述の各実施形態で説明したように、ドライヤ３は、高吸水性樹脂を収容袋３２に収容することが望ましいけれども、高吸水性樹脂を収容袋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。この場合に、高吸水性樹脂をいかに配置するかは任意であり、例えば、高吸水性樹脂からなるカラムを１個以上、配管の任意の部位に配置してもよい。
【００９９】
（５）また、高吸水性樹脂を収容する収容袋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。
【０１００】
（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けれども、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。
【０１０１】
（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に凝縮部１１及び過冷却部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けれども、この例に限定されるものではない。例えば、本発明のドライヤ３を、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。
【０１０２】
（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けれども、この例に限定されるものではない。例えば、本発明のドライヤ３を、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。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明の冷凍サイクル用ドライヤは、各種の冷凍サイクルにおいて有利に利用することができる。すなわち、本発明のドライヤは、例えば家庭用エアコン、常務用（店舗用、ビル用、施設用）エアコン、自動車用（車両用）エアコンなどの空調装置において、さらには各種のヒートポンプサイクルにおいて、例えば定置式の給湯器や室内暖房装置において有利に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１ 凝縮器
２ 受液器
３ ドライヤ
１０ 熱交換部
１１ 凝縮部
１２ 過冷却部
１３ 第１ヘッダタンク
２１ タンク
２１ａ 開口
２２ タンクキャップ
３１ 吸着剤
３２ 収納袋
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒中に含まれる水分を吸着可能な吸着剤を備えた冷凍サイクル用ドライヤであって、
前記吸着剤は、次式により模式的に表される、一価金属塩と二価金属塩のイオン架橋が当該分子構造に含まれて高分子架橋体を構成したポリアクリル酸塩系ポリマー：
【化１】
（式中、Ｍ１は一価金属であり、Ｍ２は二価金属である）であり、該吸着剤を取り囲む雰囲気の相対湿度と該吸着剤における水分の吸着率との関係をプロットしたとき、相対湿度の上昇と相俟って、前記水分の吸着率の上昇の度合いが増大することを特徴とする冷凍サイクル用ドライヤ。
【請求項２】
前記一価金属塩がナトリウム塩であ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。
【請求項３】
前記二価金属塩がカルシウム塩であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の冷凍サイクル用ドライヤ。
【請求項４】
前記冷媒は、次式により表されるハイドロフルオロオレフィン：
Ｃ３ＨｍＦｎ
（式中、ｍは１〜５の整数であり、ｎは１〜５の整数であり、但し、ｍ＋ｎ＝６である）であり、当該分子構造中に１つの二重結合を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル用ドライヤ。
【請求項５】
前記冷媒はＨＦＯ−１２３４ｙｆ（ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２）であることを特徴とする、請求項４に記載の冷凍サイクル用ドライヤ。
【請求項６】
前記吸着剤は、水分透過性の材料から形成された袋体に収容されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル用ドライヤ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の冷凍サイクル用ドライヤを備えていることを特徴とする蒸気圧縮式の冷凍サイクル。
【請求項８】
前記冷凍サイクルが、冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器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と、前記ドライヤと、これらの構成要素どうしを連通して前記冷媒を流通させる冷媒配管とを含んで構成されることを特徴とする、請求項７に記載の冷凍サイクル。
【請求項９】
前記ドライヤが、前記受液器の内部もしくは外部、前記冷媒配管又はそれらの両方に備わっていることを特徴とする、請求項７又は８に記載の冷凍サイクル。
【請求項１０】
前記受液器は、上下方向に延びるタンクにより構成されるとともに、該タンクの底部に備わった開口がタンクキャップにより閉塞されて有底筒状の形態を有しており、
前記タンクの側壁には、冷媒の導入口と、該導入口の下方に位置する冷媒の導出口とが備わっていて、前記導入口から前記受液器に導入された冷媒は、前記受液器の内部にあって前記導入口と前記導出口の間に配置された前記ドライヤを通過して、前記導出口から導出されることを特徴とする、請求項８又は９に記載の冷凍サイクル。
【請求項１１】
前記ドライヤは、タンクキャップと一体に構成されていることを特徴とする、請求項１０に記載の冷凍サイクル。
【請求項１２】
前記冷媒配管は、少なくともその一部が水分透過性を有する材料から構成されていることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の冷凍サイクル。
【請求項１】
冷媒中に含まれる水分を吸着可能な吸着剤を備えた冷凍サイクル用ドライヤであって、
前記吸着剤は、次式により模式的に表される、一価金属塩と二価金属塩のイオン架橋が当該分子構造に含まれて高分子架橋体を構成したポリアクリル酸塩系ポリマー：
【化１】
（式中、Ｍ１は一価金属であり、Ｍ２は二価金属である）であり、該吸着剤を取り囲む雰囲気の相対湿度と該吸着剤における水分の吸着率との関係をプロットしたとき、相対湿度の上昇と相俟って、前記水分の吸着率の上昇の度合いが増大することを特徴とする冷凍サイクル用ドライヤ。
【請求項２】
前記一価金属塩がナトリウム塩であ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。
【請求項３】
前記二価金属塩がカルシウム塩であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の冷凍サイクル用ドライヤ。
【請求項４】
前記冷媒は、次式により表されるハイドロフルオロオレフィン：
Ｃ３ＨｍＦｎ
（式中、ｍは１〜５の整数であり、ｎは１〜５の整数であり、但し、ｍ＋ｎ＝６である）であり、当該分子構造中に１つの二重結合を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル用ドライヤ。
【請求項５】
前記冷媒はＨＦＯ−１２３４ｙｆ（ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２）であることを特徴とする、請求項４に記載の冷凍サイクル用ドライヤ。
【請求項６】
前記吸着剤は、水分透過性の材料から形成された袋体に収容されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル用ドライヤ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の冷凍サイクル用ドライヤを備えていることを特徴とする蒸気圧縮式の冷凍サイクル。
【請求項８】
前記冷凍サイクルが、冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器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と、前記ドライヤと、これらの構成要素どうしを連通して前記冷媒を流通させる冷媒配管とを含んで構成されることを特徴とする、請求項７に記載の冷凍サイクル。
【請求項９】
前記ドライヤが、前記受液器の内部もしくは外部、前記冷媒配管又はそれらの両方に備わっていることを特徴とする、請求項７又は８に記載の冷凍サイクル。
【請求項１０】
前記受液器は、上下方向に延びるタンクにより構成されるとともに、該タンクの底部に備わった開口がタンクキャップにより閉塞されて有底筒状の形態を有しており、
前記タンクの側壁には、冷媒の導入口と、該導入口の下方に位置する冷媒の導出口とが備わっていて、前記導入口から前記受液器に導入された冷媒は、前記受液器の内部にあって前記導入口と前記導出口の間に配置された前記ドライヤを通過して、前記導出口から導出されることを特徴とする、請求項８又は９に記載の冷凍サイクル。
【請求項１１】
前記ドライヤは、タンクキャップと一体に構成されていることを特徴とする、請求項１０に記載の冷凍サイクル。
【請求項１２】
前記冷媒配管は、少なくともその一部が水分透過性を有する材料から構成されていることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の冷凍サイクル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−９６６２０（Ｐ２０１３−９６６２０Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３８６４１（Ｐ２０１１−２３８６４１）
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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