JP2007107861A - リキッドタンク - Google Patents

Abstract

【課題】 タンク本体内に冷媒取り出し配管を設置することなく、冷媒貯留量が少なくても液冷媒のみを取り出すことができ、気液分離性能が良い。
【解決手段】 円筒側壁２ａを側面とし、内部に冷媒タンク室３が形成されたタンク本体２を設け、タンク本体２の底壁２ｂの中央に凸部５を設け、凸部５の上端位置より上方に冷媒入口６を設け、凸部５の上端位置より下方で、且つ、円筒側壁２ａに冷媒出口７を設け、冷媒タンク室３には、メッシュ１０と仕切り板１１を配置し、仕切り板１１に、上方室３ａから流下する冷媒の流れ方向を下方室３ｂの円筒側壁２ａに沿う方向に偏流させる偏向連通孔１２を設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、冷凍サイクル内に介在され、冷媒の気液分離を行うリキッドタンクに関する。

冷凍サイクル内に配置されるリキッドタンクの機能としては、冷凍サイクル内の冷媒循環量に余剰が発生すると、余剰冷媒を一時的に貯留する貯留機能と、気液二相状態となった冷媒を液相と気相に分離し、液相の冷媒のみを下流側に流す気液分離機能とがある。リキッドタンク内に十分に余剰冷媒を貯留することは、封入冷媒量の変化に対応できるため、安定した冷房能力を確保するという観点からは好ましい。

しかし、近年において、地球環境保護の観点、コスト削減の観点から冷凍サイクルに使用する冷媒量を極力少量化したいという要請がある。この要請に応えるリキッドタンクが従来より提案されており、その一つとして特許文献１に開示されたものがある。

特許文献１に開示されたリキッドタンク１００は、図１０に示すように、上部がほぼ同一の大径で、下方に向かって徐々に縮径された筒状側壁１０１ａを有し、内部に冷媒タンク室１０２が形成されたタンク本体１０１と、このタンク本体１０１の蓋１０１ｂに形成された冷媒入口１０３及び冷媒出口１０４と、冷媒タンク室１０２の中間位置に配置され、冷媒タンク室１０２内に流入された冷媒を筒状側壁１０１ａに沿って流下させる多数の孔１０５ａを有する仕切り板１０５と、冷媒出口１０４から冷媒タンク室１０２に垂下され、下端が冷媒タンク室１０２の底面近傍にまで達する冷媒取り出し配管１０６とを備えている。

このリキッドタンク１００によれば、冷媒入口１０３から冷媒タンク室１０２に流入した冷媒は、仕切り板１０５の孔１０５ａから円筒状側壁１０１ａを伝って下方に流下するため、液冷媒が冷媒タンク室１０２内を落下して泡立つことがなく、気液分離が促進される。又、冷媒タンク室１０２の下方が縮径された形状を有し、この縮径された小スペースに貯留する液冷媒を冷媒取り出し配管１０６によって取り出すため、冷媒タンク室１０２内の冷媒貯留量が少なくても液冷媒を取り出すことができる。以上より、冷凍サイクル内の封入冷媒量を少なく抑えつつ、封入冷媒量の変化に対しても冷凍サイクルの安定性を確保でき、ある程度サブクール（過冷却）の取れた液冷媒を安定的に下流側に供給できる。

尚、特許文献２、特許文献３等にも同様の技術が提案されている。
実開平５−５２６６５号公報 実開平５−３２９７２号公報 実開平５−３６９１２号公報

しかしながら、前記従来例のリキッドタンク１００では、タンク本体１０１の内部に冷媒取り出し配管１０６を配置しなければならず、配管の配索作業が面倒である、冷媒タンク室１０２内に配置する仕切り板１０５の形状が複雑になる等の問題がある。

そこで、本発明は、タンク本体内に冷媒取り出し配管を設置することなく、冷媒貯留量が少なくても液冷媒のみを取り出すことができ、気液分離性能に優れているリキッドタンクを提供することを目的とする。

上記目的を達成する請求項１の発明は、円筒側壁を側面とし、内部に冷媒タンク室が形成されたタンク本体を設け、このタンク本体の底壁の中央に前記冷媒タンク室の上方に向かって突出する凸部を設け、この凸部の上端位置より上方に冷媒入口を設け、前記凸部の上端位置より下方で、且つ、前記円筒側壁に冷媒出口を設けたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載のリキッドタンクであって、前記冷媒タンク室には、前記冷媒入口と前記冷媒出口の間の位置で、前記冷媒タンク室を上方室と下方室に仕切る仕切り板を設け、この仕切り板には、前記上方室から流下する冷媒の流れ方向を前記下方室の前記円筒側壁に沿う方向に偏流させる偏向連通孔を設けたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２記載のリキッドタンクであって、前記冷媒タンク室には、前記冷媒入口と前記仕切り板との間の位置に異物除去部材を設けたことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項２又は請求項３記載のリキッドタンクであって、前記偏流連通孔は、複数であり、且つ、その各々が同一向きに配置されたことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のリキッドタンクであって、間隔を置いて配置された一対のヘッダタンクと、この一対のヘッダタンクの間で略平行に積層配置された複数のチューブと、この複数の隣接された各チューブ間に介在された複数のフィンとからコンデンサを構成し、前記各ヘッダタンク内に少なくとも１箇所以上に隔壁を配置し、この隔壁を境として前記コンデンサの上方側を凝縮器に、下方側を過冷却器とし、前記凝縮器と前記過冷却器との間に介在されたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、冷媒入口から冷媒タンク室に流入した液冷媒は、その自重によって冷媒タンク室の下方に流下し、下方に流下した液冷媒は、冷媒タンク室の底壁から突出する凸部によって円筒側壁の周辺に偏在して貯留し、偏在して貯留した液冷媒が冷媒出口より排出される。従って、タンク本体内に冷媒取り出し配管を設置することなく、冷媒貯留量が少なくても液冷媒のみを取り出すことができ、気液分離性能が良い。

請求項２の発明によれば、仕切り板の偏向連通孔より流れ出た冷媒は、円筒側壁に沿って螺旋状に徐々に流下し、気泡をできるだけ発生することなく貯留されるため、気液分離性が向上する。

請求項３の発明によれば、冷媒が仕切り板を通過する上流で異物除去手段によって冷媒中の異物を除去するため、異物除去手段が貯留冷媒に気泡を発生させる原因にならずに冷媒中の異物を除去できる。

請求項４の発明によれば、仕切り板の偏向連通孔より流れ出た冷媒は、円筒側壁に沿って流れるが、その流れ方向が共に同一方向となって互いにぶつかり合うことがないため、気泡の発生を有効に抑制でき、気液分離性の更なる向上になる。

請求項５の発明によれば、冷媒が凝縮器からリキッドタンクに流入し、リキッドタンクから液冷媒が過冷却器に流入し、液冷媒が過冷却器で過冷却されるため、リキッドタンクから液冷媒が過冷却器に送られる限り、常にサブクールが取れた液冷媒が安定的に膨脹弁に送られる。従って、冷凍サイクル内の封入冷媒量が少なくてもリキッドタンク内に液冷媒が少しでも存在している状態であれば、封入冷媒量の変化に対しても冷凍サイクルの安定性を確保できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図４は本発明の第１実施形態を示し、図１はリキッドタンクの概略断面図、図２は仕切り板の平面図、図３は偏向連通孔の構成を説明する仕切り板の断面図、図４は仕切り板の要部拡大断面図である。

図１に示すように、リキッドタンク１Ａは、円筒状のタンク本体２を有する。タンク本体２は、円筒側壁２ａと、この円筒側壁２ａの底面を塞ぐ円板状の底壁２ｂとから構成され、内部に冷媒タンク室３が形成されている。

タンク本体２の底壁２ｂの中央には、冷媒タンク室３の上方に向かって突出する凸部５が設けられている。凸部５は、下方から上方に向かうに従って徐々に縮径するほぼ山形状（略円錐形状）に形成されている。

円筒側壁２ａには冷媒入口６と冷媒出口７がそれぞれ設けられている。冷媒入口６は、円筒側壁２ａの上部、詳しくは、凸部５の上端位置より上方に設けられている。冷媒入口６には入口配管８が挿入されている。入口配管８の他端は、凝縮器（図示せず）の冷媒出口に接続されている。冷媒出口７は、円筒側壁２ａの下部、詳しくは、凸部５の上端位置より下方に設けられている。冷媒出口７には出口配管９が挿入されている。出口配管９の他端は、過冷却器（図示せず）又は膨脹弁（図示せず）に接続されている。

冷媒タンク室３内には、冷媒入口６と冷媒出口７の間の位置に異物除去手段であるメッシュ１０と仕切り板１１とが配置されている。メッシュ１０は、冷媒入口６と仕切り板１１との間に配置され、フィルタとして冷媒中の異物をトラップする。

仕切り板１１は、冷媒タンク室３を上方室３ａと下方室３ｂとに仕切る。仕切り板１１には、複数の偏向連通孔１２が設けられている。この各偏向連通孔１２は、図２にも示すように、上方室３ａから流下する液冷媒の流れ方向を下方室３ｂの円筒側壁２ａに沿う方向に偏流させるように同一向きに傾斜されている。又、複数の偏向連通孔１２は、図３及び図４に示すように、冷媒流れの向きを変えるために、Ｌ≧Ｘ、且つ、ｄ≦Ｌ・ｓｉｎαを満たす関係に設定されている。ここで、Ｌは孔の長さ、Ｘは隣り合う孔間隔、ｄは孔径、αは孔の角度である。

上記構成において、冷媒入口６から冷媒タンク室３の上方室３ａに流入した冷媒中の液冷媒は、その自重によってメッシュ１０を通過した後に仕切り板１１に到達する。仕切り板１１に到達した液冷媒は、仕切り板１１の偏向連通孔１２を通って下方室３ｂに流下する。ここで、偏向連通孔１２の向きによって液冷媒は、円筒側壁２ａに沿って流下しつつ冷媒タンク室３の下方に達する。冷媒タンク室３の下方に達した液冷媒は、凸部５によって円筒側壁２ａの周辺に偏在して貯留し（図１に貯留状態の液冷媒ａを図示）、円筒側壁２ａの冷媒出口７よりリキッドタンク１Ａ外に取り出される。

このように、冷媒タンク室３の下方にまで達した液冷媒は、凸部５によって円筒側壁２ａの周辺に偏在して貯留するため、液冷媒の貯留量が少なくても冷媒出口７より取り出すことができる。従って、従来例のようにタンク本体２内に冷媒取り出し配管を設置することなく、冷媒貯留量が少なくても液冷媒のみを取り出すことができ、気液分離性能が良い。

この第１実施形態では、冷媒タンク室３には、冷媒入口６と冷媒出口７の間の位置で、冷媒タンク室３を上方室３ａと下方室３ｂに仕切る仕切り板１１を設け、この仕切り板１１には、上方室３ａから流下する液冷媒の流れ方向を下方室３ｂの円筒側壁２ａに沿う方向に偏流させる偏向連通孔１２を設けたので、仕切り板１１の偏向連通孔１２より流れ出た液冷媒は、図１にて矢印で示すように、円筒側壁２ａに沿って螺旋状に徐々に流下し、気泡をできるだけ発生することなく下方に達し、そこに貯留されるため、気液分離性の向上に寄与する。

この第１実施形態では、冷媒タンク室３には、冷媒入口６と仕切り板１１との間の位置に異物除去部材であるメッシュ１０を設けたので、冷媒が仕切り板１１を通過する上流でメッシュ１０によって冷媒中の異物を除去するため、メッシュ１０が貯留冷媒に気泡を発生させる原因にならずに冷媒中の異物を除去できる。

この第１実施形態では、偏流連通孔１２は、複数であり、且つ、その各々が同一向きに配置されたので、仕切り板１１の偏向連通孔１２より流れ出た液冷媒は、円筒側壁２ａに沿って流れるが、その流れ方向が共に同一方向となって互いにぶつかり合うことがないため、気泡の発生を有効に抑制でき、気液分離性の更なる向上に寄与する。

図５及び図６は本発明の第２実施形態を示し、図５はリキッドタンクの概略断面図、図６は仕切り板の平面図である。

図５及び図６において、この第２実施形態のリキッドタンク１Ｂと前記第１実施形態のものを比較するに、仕切り板１１の偏向連通孔１２の構成のみが相違する。つまり、第２実施形態では、仕切り板１１の２箇所に連通パイプ２０が貫通され、この連通パイプ２０によって偏向連通孔１２が形成されている。２箇所の連通パイプ２０は、互いに異なる向きを向いているが、上方室３ａから流下する冷媒の流れ方向を下方室３ｂの円筒側壁２ａに沿って同じ方向で偏流させるように設定されている。

他の構成は、前記第１実施形態のものと同様であるため、図面に同一符号を付して重複説明を省略する。

この第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、冷媒タンク室３の下方に達した液冷媒は、凸部５によって円筒側壁２ａの周辺に偏在して貯留し（図５に貯留状態の液冷媒ａを図示）、円筒側壁２ａの冷媒出口７よりリキッドタンク１Ｂ外に取り出される。従って、タンク本体２内に冷媒取り出し配管を設置することなく、冷媒貯留量が少なくても液冷媒のみを取り出すことができ、気液分離性能が良い。

図７は本発明の第３実施形態に係るリキッドタンクの概略断面図を示す。図７において、この第３実施形態のリキッドタンク１Ｃと前記第１実施形態のものを比較するに、下方室３ｂの円筒側壁２ａに螺旋突起２１が突設されている点が相違する。他の構成は前記第１実施形態と同様であるため、図面に同一符号を付して重複説明を省略する。

この第３実施形態によれば、仕切り板１１の偏向連通孔１２から流れ出た液冷媒は、螺旋突起２１にガイドされながら螺旋状に規則的に流下するため、気液分離性が更に向上する。

図８は本発明の第４実施形態に係るリキッドタンクの概略断面図を示す。図８において、この第４実施形態のリキッドタンク１Ｄと前記第３実施形態のものを比較するに、下方室３ｂの円筒側壁２ａに螺旋突起２２が突設されている点で共通するが、その突出量が相違する。つまり、第３実施形態の螺旋突起２１は、最上方端で最も小さく突出し、この突出量が下方に向かうに従って大きくなるよう設定されているが、第４実施形態の螺旋突起２２はどの位置でも全て同じ突出量に設定されている。

他の構成は前記第１実施形態と同様であるため、図面に同一符号を付して重複説明を省略する。

この第４実施形態においても、前記第３実施形態と同様に、仕切り板１１の偏向連通孔１２から流れ出た液冷媒は、螺旋突起２２にガイドされながら螺旋状に規則的に流下するため、気液分離性が向上する。

図９は本発明の第５実施形態に係るコンデンサとリキッドタンクの構成図である。

図９に示すように、コンデンサ３０は、間隔を置いて配置された一対のヘッダタンク３１と、この一対のヘッダタンク３１の間で略平行に積層配置された複数のチューブ３２と、この複数の隣接された各チューブ３２間に介在された複数のフィン３３とを備えている。各ヘッダタンク３１内には１箇所に隔壁３４が配置されており、この各隔壁３４を境としてコンデンサ３０の上方側が凝縮器３０Ａに、下方側が過冷却器３０Ｂに分割構成されている。一方のヘッダタンク３１の凝縮器３０Ａ側と過冷却器３０Ｂ側には、入口配管８と出口配管９がそれぞれ接続されている。入口配管８と出口配管９の各他端は、リキッドタンク１に接続されている。つまり、凝縮器３０Ａと過冷却器３０Ｂとの間にリキッドタンク１が介在されている。リキッドタンク１の構成は、前記第１〜第４実施形態に係る本発明のものである。

この第５実施形態によれば、冷媒が凝縮器３０Ａからリキッドタンク１に流入し、リキッドタンク１から液冷媒が過冷却器３０Ｂに流入し、液冷媒が過冷却器３０Ｂで過冷却される。そのため、リキッドタンク１から液冷媒が過冷却器３０Ｂに送られる限り、常にサブクールが取れた液冷媒が安定的に膨脹弁（図示せず）に送られる。従って、冷凍サイクル内の封入冷媒量が少なくてもリキッドタンク１内に液冷媒が少しでも存在している状態であれば、封入冷媒量の変化に対しても冷凍サイクルの安定性を確保できる。

尚、この第５実施形態では、各ヘッダタンク３１内には１箇所にのみ隔壁３４が配置されたが、２箇所以上に隔壁３４を配置し、凝縮器３０Ａ側をいわゆる複数パス系に構成しても良いことはもちろんである。

本発明の第１実施形態を示し、リキッドタンクの概略断面図である。 本発明の第１実施形態を示し、仕切り板の平面図である。 本発明の第１実施形態を示し、偏向連通孔の構成を説明する仕切り板の断面図である。 本発明の第１実施形態を示し、仕切り板の要部拡大断面図である。 本発明の第２実施形態を示し、リキッドタンクの概略断面図である。 本発明の第２実施形態を示し、仕切り板の平面図である。 本発明の第３実施形態を示し、リキッドタンクの概略断面図である。 本発明の第４実施形態を示し、リキッドタンクの概略断面図である。 本発明の第５実施形態を示し、コンデンサとリキッドタンクの構成図である。 従来例のリキッドタンクの断面図である。

符号の説明

１，１Ａ〜１Ｄ リキッドタンク
２ タンク本体
２ａ 円筒側壁
２ｂ 底壁
３ 冷媒タンク室
３ａ 上方室
３ｂ 下方室
５ 凸部
６ 冷媒入口
７ 冷媒出口
１０ メッシュ（異物除去手段）
１１ 仕切り板
１２ 偏向連通孔
３０ コンデンサ
３０Ａ 凝縮器
３０Ｂ 過冷却器
３１ ヘッダタンク
３２ チューブ
３３ フィン
３４ 隔壁

Claims (5)

1. 円筒側壁（２ａ）を側面とし、内部に冷媒タンク室（３）が形成されたタンク本体（２）を設け、このタンク本体（２）の底壁（２ｂ）の中央に前記冷媒タンク室（３）の上方に向かって突出する凸部（５）を設け、この凸部（５）の上端位置より上方に冷媒入口（６）を設け、前記凸部（５）の上端位置より下方で、且つ、前記円筒側壁（２ａ）に冷媒出口（７）を設けたことを特徴とするリキッドタンク。
2. 請求項１記載のリキッドタンクであって、
   前記冷媒タンク室（３）には、前記冷媒入口（６）と前記冷媒出口（７）の間の位置で、前記冷媒タンク室（３）を上方室（３ａ）と下方室（３ｂ）に仕切る仕切り板（１１）を設け、この仕切り板（１１）には、前記上方室（３ａ）から流下する冷媒の流れ方向を前記下方室（３ｂ）の前記円筒側壁（２ａ）に沿う方向に偏流させる偏向連通孔（１２）を設けたことを特徴とするリキッドタンク。
3. 請求項２記載のリキッドタンクであって、
   前記冷媒タンク室（３）には、前記冷媒入口（６）と前記仕切り板（１１）との間の位置に異物除去部材（１０）を設けたことを特徴とするリキッドタンク（１Ａ）〜（１Ｄ）。
4. 請求項２又は請求項３記載のリキッドタンクであって、
   前記偏流連通孔（１２）は、複数であり、且つ、その各々が同一向きに配置されたことを特徴とするリキッドタンク。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のリキッドタンクであって、
   間隔を置いて配置された一対のヘッダタンク（３１）と、この一対のヘッダタンク（３１）の間で略平行に積層配置された複数のチューブ（３２）と、この複数の隣接された各チューブ（３２）間に介在された複数のフィン（３３）とからコンデンサ（３０）を構成し、
   前記各ヘッダタンク（３１）内の少なくとも１箇所以上に隔壁（３４）を配置し、この隔壁（３４）を境として前記コンデンサ（３０）の上方側を凝縮器（３０Ａ）に、下方側を過冷却器（３０Ｂ）に分離し、前記凝縮器（３０Ａ）と前記過冷却器（３０Ｂ）との間に介在されたことを特徴とするリキッドタンク。
   

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