(57)【要約】【課題】  本発明は、圧縮機と凝縮器の間の冷媒配管の断熱材に真空断熱材を用いた場合において、経時的な真空断熱材の熱伝導率の低下を防ぐことを目的とする。【解決手段】  本発明の空気調和機は、圧縮機、凝縮器、膨張手段及び蒸発器が冷媒配管を介して接続される空気調和機において、冷媒としてＲ３２を用い、圧縮機と凝縮器とを接続する冷媒配管を覆う真空断熱材を備え、真空断熱材は少なくとも最外層、ガスバリア層及び熱溶着層によって構成され、熱溶着層は無延伸ポリプロピレン、直鎖状ハイレトルトポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルイミド、低密度ポリエチレン又は高密度ポリエチレンである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、膨張手段及び蒸発器が冷媒配管を介して接続される空気調和機において、
冷媒としてＲ３２を用い、
前記圧縮機と前記凝縮器とを接続する前記冷媒配管を覆う真空断熱材を備え、
前記真空断熱材は少なくとも最外層、ガスバリア層及び熱溶着層によって構成され、
前記熱溶着層は無延伸ポリプロピレン、直鎖状ハイレトルトポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルイミド、低密度ポリエチレン又は高密度ポリエチレンである空気調和機。
【請求項２】
前記冷媒配管は外径が９〜１５ｍｍであり、
前記真空断熱材の曲げ弾性率は１８０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記熱溶着層は、直鎖状ハイレトルトポリプロピレンであることを特徴とする請求項２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記真空断熱材は、前記最外層と前記ガスバリア層の間、及び、前記ガスバリア層と前記熱溶着層の間にエラストマー層を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項５】
前記エラストマー層はポリウレタン系、ポリエステル系又はポリアミド系であることを特徴とする請求項４に記載の真空断熱材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機の断熱材に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、空調機器分野で冷媒として使用されているＲ４１０Ａは、地球温暖化係数（以下「ＧＷＰ」という。）が２０８８と高いため、ＧＷＰが低い代替冷媒を用いた空調装置の開発が進められている。
【０００３】
この代替冷媒の候補として、熱物性、低ＧＷＰ、低毒性、低可燃性などの理由から、２、３、３、３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｙｆ）、１、３、３、３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｚｅ）及びジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）の単独冷媒又はこれらの混合冷媒がある。
【０００４】
これらの冷媒の中で、可燃性、冷暖房能力、非共沸冷媒の温度勾配による機器効率低下、取り扱い易さ、冷媒コスト、機器の変更などを考慮すると、ジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）が代替冷媒として有力である。
【０００５】
しかし、Ｒ３２は、冷媒物性上Ｒ４１０Ａに比べて、圧縮機での吐出温度が高く、圧縮機と凝縮器の間の冷媒配管からの熱損失が大きい。
【０００６】
特許文献１には、板面に沿って互いに間隔をあけて複数の真空断熱材を配設した真空断熱体が記載されている。特許文献１によれば、複雑な形状に対応させて容易に成形可能な真空断熱体を提供することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−６００３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
Ｒ３２は、冷媒物性上Ｒ４１０Ａに比べて、圧縮機での吐出温度が高く、圧縮機と凝縮器の間の冷媒配管は高温となる。
【０００９】
冷媒としてＲ３２を用いる空気調和機において、圧縮機と凝縮器の間の冷媒配管の断熱材に真空断熱材を用いると、熱影響から真空断熱材の熱伝導率が経時的に低下する。
【００１０】
本発明は、冷媒としてＲ３２を用いる空気調和機において、経時的な真空断熱材の熱伝導率の低下を防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の空気調和機は、圧縮機、凝縮器、膨張手段及び蒸発器が冷媒配管を介して接続される空気調和機において、冷媒としてＲ３２を用い、圧縮機と凝縮器とを接続する冷媒配管を覆う真空断熱材を備え、真空断熱材は少なくとも最外層、ガスバリア層及び熱溶着層によって構成され、熱溶着層は無延伸ポリプロピレン、直鎖状ハイレトルトポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルイミド、低密度ポリエチレン又は高密度ポリエチレンである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、冷媒としてＲ３２を用いる空気調和機において、経時的な真空断熱材の熱伝導率の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】空気調和機の構成を示す概略図である。
【図２】空気調和機用のスクロール式密閉型圧縮機を示す断面図である。
【図３】実施例１に係る真空断熱材の断面図である。
【図４】実施例２に係る真空断熱材の断面図である。
【図５】冷媒配管を真空断熱材で覆った図である。
【図６】冷媒配管を真空断熱材で覆った図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態に係る空気調和機について説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、空気調和機の構成を示す概略図である。空気調和機は、室外機１と室内機２から構成される。
【００１６】
室外機１は圧縮機３、四方弁４、膨張弁６及び室内熱交換器７を備え、室内機２は室内熱交換器５を備える。
【００１７】
暖房運転時は、冷媒は室内熱交換器５（凝縮器）で冷却され、高圧の液冷媒となり、膨張手段６に流れる。その後、この冷媒は、膨張手段６（例えば温度式膨張弁など）で膨張し、僅かにガスを含む低温低圧液となって室外熱交換器７（蒸発器）に流れる。そして、室外熱交換器７（蒸発器）で室外の空気から熱を奪い、低温ガスの状態で四方弁４を通って圧縮機３に流れる。冷房運転時は、四方弁４によって冷媒の流れが逆方向に変えられ、逆作用となる。
【００１８】
図２は、空気調和機用のスクロール式密閉型圧縮機を示す断面図である。実施例１では、圧縮機３にスクロール式密閉型圧縮機を用いている。圧縮機３は、端板９に垂直に設けられた渦巻状ラップ１０を有する固定スクロール部材８と、固定スクロール部材８と実質的に同一形状のラップ１２を有する旋回スクロール部材１１と、旋回スクロール部材１１を支持するフレーム１６と、旋回スクロール部材１１を旋回運動させるクランクシャフト１３と、電動モータ１９と、これらを内蔵する圧力容器１７を備える。
【００１９】
渦巻状ラップ１０とラップ１２とは、互いに向かい合わせにして噛み合わせ、圧縮機構部を形成してある。旋回スクロール部材１１は、クランクシャフト１３によって旋回運動させると、固定スクロール部材８と旋回スクロール部材１１との間に形成される圧縮室１４のうち、最も外側に位置している圧縮室１４が旋回運動を伴って容積を次第に縮小しながら、固定スクロール部材８及び旋回スクロール部材１１の中心部に向かって移動していく。圧縮室１４が吐出口１５と連通し、圧縮室１４の内部の圧縮ガスが吐出パイプ１８から圧縮機３の外部に吐出される。
【００２０】
圧縮機３においては、一定速あるいは図示していないインバータによって制御された電圧に応じた回転速度でクランクシャフト１３が回転し、圧縮動作を行う。
【００２１】
なお、実施例１は、スクロール式密閉型圧縮機に限らず、ロータリ式密閉型圧縮機やスイング式密閉型圧縮機にも適用可能である。
【００２２】
ここで、Ｒ３２を冷媒として用いた場合、冷媒物性上Ｒ２２やＲ４１０Ａに比べて、圧縮機での吐出温度が高く、圧縮機３と凝縮器の間の冷媒配管からの熱損失が大きい。
【００２３】
Ｒ３２を冷媒として用いた空気調和機において、圧縮機３と凝縮器の間の冷媒配管は高温となるのに対し、真空断熱材５１を長時間高温状態に置くと、外包材への熱影響から経時的に真空断熱材５１の熱伝導率が低下する。
【００２４】
そのため、圧縮機３と凝縮器の間の冷媒配管の断熱材に真空断熱材５１を用いた場合、熱影響から経時的に真空断熱材５１の熱伝導率が低下する。
【００２５】
そこで、実施例１では、真空断熱材５１を少なくとも最外層５６、ガスバリア層５７及び熱溶着層５９によって構成し、熱溶着層５９にエンジニアリングプラスチックに代表される耐熱１００℃以上の樹脂を用いている。具体的には、熱溶着層に無延伸ポリプロピレン、直鎖状ハイレトルトポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルイミド、低密度ポリエチレン又は高密度ポリエチレンを用いている。実施例１によれば、経時的な真空断熱材５１の熱伝導率の低下を防ぐことができる。
【００２６】
図３は実施例１に係る真空断熱材の断面図である。図３に示す真空断熱材５１は、外被材５２、内袋５３、芯材５４、吸着材５５から構成されている。
【００２７】
外被材５２は、最外層５６、第１のガスバリア層５７ａ、第２のガスバリア層５７ｂ、熱融着層５９の四層で構成された積層フィルムを使用した。熱融着により真空断熱材５１を冷媒配管６１に固着するので、真空断熱材５１の内部真空の劣化が起こりにくい。
【００２８】
具体的構成として、最外層５６に二軸延伸したポリプロピレン樹脂、第１のガスバリア層５７ａとして内面に蒸着層として５００Åアルミ蒸着されたポリエチレンテレフタレート樹脂１２μｍ、第２のガスバリア層５７ｂは蒸着層として５００Åアルミ蒸着されたエチレンビニルアルコール供重合体１２μｍ、熱融着層５９には直鎖状ハイレトルトポリプロピレン５０μｍをそれぞれ使用した。
【００２９】
内袋５３については、真空断熱材５１の芯材保持のために使用しており、材質としてはポリエチレン樹脂その他、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂等、熱溶着できるものであれば使用することができる。内袋５３はなるべく吸湿性が低く、アウトガスが少ないものが好ましい。実施例１では内袋５３にポリエチレン樹脂を用いている。
【００３０】
芯材５４については、極細繊維で平均繊維径が４μｍのグラスウール集合体を使用した。加工性を向上するためにバインダーは用いない。吸着剤５５については、合成ゼオライトを用いたが、水分やガスを吸着するものであればシリカゲルや活性炭等の物理吸着タイプや、酸化カルシウム、塩化カルシウム、酸化ストロンチウム等の化学反応型吸着タイプ等を用いることも可能である。
【００３１】
従来、外被材５２の熱溶着層５９には汎用性の高い高密度ポリエチレン樹脂５０μｍを用いていたが、吐出温度１１０℃で３ヶ月使用した時の真空断熱材５１の熱伝導率が使用前に比べて１２％低下した。
【００３２】
実施例１では、外被材５２の熱融着層５９に直鎖状ハイレトルトポリプロピレン５０μｍを用いた。実施例１によれば、吐出温度１１０℃で３ヶ月使用した時の真空断熱材５１の熱伝導率を使用前に比べて８％の低下に留めることができた。
【００３３】
次に、真空断熱材５１の曲げ弾性率について説明する。圧縮機３と凝縮器の間の冷媒配管には、外径が９ｍｍ〜１５ｍｍの配管が用いられる。最も負担が掛かる外径が９ｍｍの配管に沿うように真空断熱材５１の曲げ加工を行ったところ、曲げ弾性率１８０ＭＰａ未満では経時的にスプリングバックが発生し、少しずつ真空断熱材５１が冷媒配管から離れていき、断熱効果が少なくなった。そのため、圧縮機３と凝縮器の間の冷媒配管の曲げ弾性率は、１８０ＭＰａ以上にする必要がある。
【００３４】
実施例１では、冷媒配管６１に対し２枚の曲げ加工を施した真空断熱材５１で覆うことにより断熱特性を付与している。この時、真空断熱材５１の曲げ弾性率を測定したところ１８４ＭＰａとなった。
【００３５】
なお、実施例１では、熱融着層５９に直鎖状ハイレトルトポリプロピレンを用いたが、熱融着層５９に他の耐熱温度１００℃以上の樹脂を用いることでも、経時的な真空断熱材５１の熱伝導率の低下を防ぐことができる。具体的には、熱溶着層５９に無延伸ポリプロピレン、直鎖状ハイレトルトポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルイミド、低密度ポリエチレン又は高密度ポリエチレンを用いてもよい。
【００３６】
また、実施例１では、ガスバリア層５７を第１のガスバリア層５７aと第２のガスバリア層５７ｂで構成したが、ガスバリア層を１つの層で構成してもよい。
【００３７】
また、圧縮機３と凝縮器の間の冷媒配管のうち、外径が９ｍｍ〜１５ｍｍの配管の少なくとも一部に真空断熱材５１で覆っているが、圧縮機３と凝縮器の間の冷媒配管全てを外径が９ｍｍ〜１５ｍｍの配管で構成し、真空断熱材５１で覆う必要はない。
【実施例２】
【００３８】
実施例２では、実施例１に対し、ガスバリア層５７をエラストマー層６７でサンドイッチ構造とした。また、実施例２では、実施例１に対し、ガスバリア層５７を第１のガスバリア層５７ａのみで構成した。他の事項については実施例１と同一である。
【００３９】
空気調和機に用いられる冷媒配管６１は円錐形状であり、冷媒配管の径は通常９ｍｍ〜１５ｍｍの範囲であることが多い。さらに、各冷媒配管６１は直線的な部分だけでなくＬ字や複雑形状に曲がっている部分も存在する。
【００４０】
ここで、真空断熱材５１のガスバリア層５７は力学的特性に劣るため、加工等の外力によって容易に劣化し得る。一般的に、耐透過性に優れた樹脂は力学的特性に劣る場合が多い。そのため、積層フィルム全体で見た場合、かなりの低荷重においてもガスバリア層５７の劣化が起こる。
【００４１】
そこで、実施例２では、ガスバリア層５７をエラストマー層６７でサンドイッチ構造としている。
【００４２】
ガスバリア層５７を直接最外層５６や熱溶着層５９とラミネートした場合、例えば曲げ加工を行った際に、部分的延伸や局部的な応力の発現により微視的なピンホールや傷が外被材５２界面やひいては外被材５２表面に生じる可能性がある。ピンホールや傷が発生した場合は酸素や水蒸気の透過度が大きくなり、内部の真空度が悪化し、真空断熱材５１自体の熱伝導率の悪化に繋がる。エラストマー層６７が存在することで、エラストマー層６７の界面、及び、エラストマー層６７自体による応力の緩和により、真空断熱材５１の熱伝導率の悪化を防ぐことができる。
【００４３】
実施例２によれば、真空断熱材５１を冷媒配管６１に沿って曲げた構造にしても、ガスバリア層５７の応力的劣化を防ぎ、ガスバリア性の劣化を抑えることができる。
【００４４】
図４は、実施例２に係る真空断熱材の断面図である。真空断熱材５１は、外被材５２、内袋５３、芯材５４、吸着材５５から構成され、芯材５４を外被材５２で覆い、内部を減圧して構成される。
【００４５】
外被材５２は、最外層５６、エラストマー外層６７ａ、ガスバリア層５７、エラストマー内層６７ｂ、熱融着層５９の五層で構成された積層フィルムを使用した。具体的構成として、最外層５６は内面に蒸着層として５００Åアルミ蒸着されたポリエチレンテレフタレート樹脂１２μｍ、エラストマー外層６７ａ及びエラストマー内層６７ｂに低透過性ポリエステル系エラストマー１０μｍ、第１のガスバリア層５７ａは蒸着層として５００Åアルミ蒸着されたエチレンビニルアルコール供重合体１２μｍ、熱融着層５９には直鎖状ハイレトルトポリプロピレン５０μｍをそれぞれ使用した。
【００４６】
応力緩和を担うエラストマー外層６７ａ及びエラストマー内層６７ｂには、ポリオレフィン系、ポリスチレン系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系の各エラストマーが候補に挙げられる。このうち、ポリオレフィン系及びポリスチレン系エラストマーは熱融着層の樹脂と融点が近いため、融着時に共に融解する恐れがある。従って、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系のエラストマーが望ましい。
【００４７】
また、エラストマー系統の特性として分子構造上、耐透過性は非常に劣るため、分子内二重結合が少なく、耐透過性に優れているグレードを使用するのが好ましい。
【００４８】
最外層は、力学的特性、特に引張強度、靭性、耐摩耗性、耐突き抜き性に優れたポリエチレンテレフタレート樹脂やナイロン樹脂によって構成され、内部構造を保護している。
【００４９】
更に、耐透過性、ガスバリア性を向上させるために、エチレンテレフタレート樹脂やナイロン樹脂にアルミニウム、シリカ等を蒸着させ、又は、アルミニウム等の金属箔を最外層の内面側に設けてもよい。
【００５０】
なお、応力緩和のためには、エラストマーでなくゴムの利用も考えられるが、ゴムに含まれている配合剤から発するアウトガスが真空断熱材５１の真空度を悪化させる要因となる。またゴム自体の経年劣化はエラストマーと比較してかなり大きなものであるため、真空断熱材５１の寿命を縮めることとなる。
【００５１】
また、熱融着層の耐透過性（特に耐湿性）はあまり優れていないので、熱融着層の厚さは融着に必要な最小限度が望ましい。
【００５２】
芯材５４については、極細繊維で平均繊維径が４μｍのグラスウール集合体を使用した。加工性を向上するためにバインダーは用いない。
【００５３】
内袋５３は、真空断熱材５１の芯材保持のために使用しており、材質としてはポリエチレン樹脂その他、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂等、熱溶着できるものであれば使用することができる。内袋５３はなるべく吸湿性が低く、アウトガスが少ないものが好ましい。実施例２ではポリエチレン樹脂を用いる。
【００５４】
吸着剤５５は、合成ゼオライトを用いたが、水分やガスを吸着するものであればシリカゲルや活性炭等の物理吸着タイプや、酸化カルシウム、塩化カルシウム、酸化ストロンチウム等の化学反応型吸着タイプ等を用いることも可能である。実施例２では合成ゼオライトを用いた。
【００５５】
図５は、冷媒配管を真空断熱材で覆った図である。図６は、曲がり部における冷媒配管を真空断熱材で覆った図である。
【００５６】
冷媒配管６１に対し２枚の曲げ加工を施した真空断熱材５１で覆うことにより断熱特性を付与する。この時、真空断熱材５１の曲げ弾性率を測定したところ２０１ＭＰａとなった。
【００５７】
また、吐出温度１１０℃時の熱伝導率悪化度は使用前と３ヶ月使用後で３％とほとんど見られない。
【００５８】
なお、実施例２では、熱融着層５９に直鎖状ハイレトルトポリプロピレンを用いたが、熱融着層５９に他の耐熱温度１００℃以上の樹脂を用いることでも、経時的な真空断熱材５１の熱伝導率の低下を防ぐことができる。具体的には、熱融着層５９に低密度ポリエチレン、無延伸ポリプロピレン、直鎖状ハイレトルトポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルイミド、高密度ポリエチレンを用いることでも、経時的な真空断熱材５１の熱伝導率の低下を防ぐことができる。
【００５９】
また、実施例２では、ガスバリア層５７を第１のガスバリア層５７ａで構成したが、ガスバリア層５７を複数の層で構成してもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１…室外機、２…室内機、３…圧縮機、４…四方弁、５…室外熱交換器、６…膨張手段、７…室内熱交換器、８…固定スクロール部材、９…端板、１０…渦巻状ラップ、１１…旋回スクロール部材、１２…ラップ、１３…クランクシャフト、１４…圧縮室、１５…吐出口、１６…フレーム、１７…圧力容器、１８…吐出パイプ、１９…電動モータ、５１…真空断熱材、５２…外被材、５３…内袋、５４…芯材、５５…吸着剤、５６…最外層、５７…ガスバリア層、５７ａ…第１のガスバリア層、５７ｂ…第２のガスバリア層、５９…熱溶着層、６１…冷媒配管、６７…エラストマー層、６７ａ…エラストマー外層、６７ｂ…エラストマー内層
【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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