JP2008309434A - アキュムレータ - Google Patents

Abstract

【課題】 耐圧容器のコンパクト化、乾燥剤の水分吸収性能及び設置容易性の向上を同時に実現できるアキュムレータの提供。
【解決手段】 気液二相冷媒が流入する流入口７と、気体冷媒が排出する排出口８を有する耐圧容器２と、耐圧容器２内に収容され、且つ、一端側が流入口７に連通する一方、他端側が排出口８に連通する冷媒排出部材３を備え、冷媒排出部材３の第２通路１６内に乾燥剤１１を収容した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アキュムレータに関する。

従来、耐圧容器内に流入した気液二相冷媒を溜めて気液分離させた後、気体冷媒を冷媒流出部材を介して耐圧容器外へ排出するようにしたアキュムレータの技術が公知になっている（特許文献１参照）。
特開２０００−１７９９９６号公報

しかしながら、従来の発明にあっては、耐圧容器内に冷凍サイクル内に侵入した水分を吸着させる乾燥剤層を設けるには、広い設置スペースが必要になり、耐圧容器の大型化に繋がっていた。
また、乾燥剤の充填されている位置によっては水分が十分に吸収されず、所望の効果を発揮できない部分があることが判明した。
また、乾燥剤を組み付けるには、容器内に下側仕切板を設置してから乾燥剤を入れ、次に上側仕切板を入れ、最後に閉塞部材を溶接する工程が必要になる。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、耐圧容器のコンパクト化、乾燥剤の設置容易性及び水分吸収性能の向上を同時に実現できるアキュムレータを提供することである。

本発明の請求項１記載の発明では、気液二相冷媒が流入する流入口と、気体冷媒が排出する排出口を有する耐圧容器と、前記耐圧容器内に収容され、且つ、一端側が前記流入口に連通する一方、他端側が前記排出口に連通する冷媒排出部材を備え、前記冷媒排出部材の冷媒通路内に乾燥剤を収容したことを特徴とする。

本発明の請求項１記載の発明にあっては、気液二相冷媒が流入する流入口と、気体冷媒が排出する排出口を有する耐圧容器と、前記耐圧容器内に収容され、且つ、一端側が前記流入口に連通する一方、他端側が前記排出口に連通する冷媒排出部材を備え、前記冷媒排出部材の冷媒通路内に乾燥剤を収容したため、耐圧容器のコンパクト化、乾燥剤の水分吸収性能及び設置容易性の向上を同時に実現できる。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

以下、実施例１を説明する。
図１は本発明の実施例１のアキュムレータを示す断面図、図２は図１のＳ２−Ｓ２線における断面図、図３は本実施例１の乾燥剤の収容状態を示す斜視図、図４は本実施例１のアキュムレータが採用される冷凍サイクルを示す図である。

先ず、全体構成を説明する。
図１に示すように、本実施例１のアキュムレータ１は、耐圧容器２と、この耐圧容器２内に収容された冷媒排出部材３が備えられている。

耐圧容器２は、円筒状の筒状部４と、筒状部４の上部の内側に嵌合された状態で図外の溶接、ろう付け等により固定された上側閉塞部５と、筒状部４の下部の内側に嵌合された状態で図外の溶接、ろう付け等により固定された下側閉塞部６とから構成され、これら三者は金属製（例えばアルミニウム製）となっている。

また、筒状部４と下側閉塞部６を鍛造等により一体に成形することにより部品数を減らし、もって接合箇所を減らすこともできる。

筒状部４の上部には、流入口７が貫通形成されると共に、この流入口７には後述するエバポレータＡ５側の接続管を連通させた状態で接続するための雌螺子溝７ａが形成されている。
上側閉塞部５の略中心位置には、後述する内部熱交換器Ａ３側の接続管を連通させた状態で接続するための排出口８が貫通形成されている。

上側閉塞部５に流入口７を設けても良い。筒状部４の円筒部に開口孔を設けるより容易にドリル等で切削できると共に、より耐圧力が高まる。
下側閉塞部６の中心位置には、下方へ凹設された凹部６ａが形成されている。

冷媒排出部材３は金属製で略Ｕ字状の管状に形成される他、その一端側は上側閉塞部５の固定穴５ａに挿入固定される一方、冷媒排出部材３の他端側は上側閉塞部５の固定穴５ｂに挿入固定された状態で排出口８に連通接続されている。
また、冷媒排出部材３の一端側には、流入口７と反対側に開口された状態で該流入口７と連通された冷媒吸入口９が設けられている。
さらに、冷媒排出部材３の略Ｕ字状の底部は、下側閉塞部６の凹部６ａ内まで延設されて、ここに冷凍サイクル内を冷媒と共に循環するコンプレッサＡ１の潤滑用のオイル吸入口１０が設けられている。

そして、冷媒排出部材３内におけるオイル吸入口１０よりも冷媒吸入口９側には、粒状の乾燥剤１１が収容されている。
具体的には、図２、３に示すように、冷媒排出部材３内には円筒状の保持部材１２が設けられており、この保持部材１２の外周と冷媒排出部材３と間に粒状の乾燥剤１１が収容されている（図１参照）。

また、保持部材１２は、その上下端部から四方へ突出する板状の保持部１３が冷媒排出部材３の内側に当接することにより位置決めされた状態で固定支持されている。

さらに、冷媒排出部材３内における乾燥剤１１の移動は、保持部材１２の上下端部に固定されたシート状の金属製または樹脂製の網状部材１４によって規制されている。

これにより、冷媒排出部材３内のオイル吸入口１０よりも冷媒吸入口９側は、保持部材１２の内側に設けられた第１通路１５と、乾燥剤１１が設けられた保持部材１２の外側の第２通路１６に区分けされている。

なお、本実施例１の保持部材１２は樹脂製であるが、その材質については適宜設定でき、金属製としても良い。
また、網状部材１４は保持部材１２の下端部にのみ設けるようにしても良い。
さらに、乾燥剤１１の大きさ、形状、充填密度、容量等は適宜設定でき、これらに応じて第１通路１５と第２通路１６の開口断面積の比率や網状部材１４の隙間形状も変更される。

次に、作用を説明する。
図４に示すように、このように構成されたアキュムレータ１は、コンプレッサＡ１、ガスクーラＡ２、内部熱交換器Ａ３、膨張弁Ａ４、及びエバポレータＡ５、アキュムレータ１が連結された一般的な車両空調用の冷凍サイクルに採用される。
また、本実施例１の冷凍サイクルは二酸化炭素を冷媒として高圧側が超臨界域（例えば冷媒温度：３０℃以上、冷媒圧力：７．４ＭＰａ以上）となる所謂超臨界蒸気圧縮式冷凍サイクルであり、コンプレッサＡ１の駆動部の潤滑に用いるオイルが冷媒と共に冷凍サイクル内を循環している。

コンプレッサＡ１は、エンジンや電動モータ等の駆動装置によって駆動され、冷媒を超臨界域まで圧縮するものである。
ガスクーラＡ２（外部熱交換器）は、コンプレッサＡ１から吐出された高温高圧の気体冷媒を冷却するものである。
内部熱交換器Ａ３は、エバポレータＡ５で蒸発した後でアキュムレータ１からコンプレッサＡ１へ送られる比較的低温の冷媒と、ガスクーラＡ２から膨張弁Ａ４へ送られる冷媒との間で熱交換を行い熱交換効率を向上させるものである。
膨張弁Ａ４は、ガスクーラＡ２から送出された冷媒を減圧させて断熱膨張させて冷媒を蒸発し易くするものである。
エバポレータＡ５は、コア部内を通過する膨張弁Ａ４を通過して減圧された冷媒と該エバポレータＡ５のコア部の外側を通過する図外のブロアにより送られる空気を熱交換させて、比較的暖かな空気から気化熱を奪い吸熱して空気を冷却するものである。

アキュムレータ１は、エバポレータＡ５において蒸発しきれなかった液冷媒を含む気液混合冷媒を気体と液体に分離して気体冷媒を内部熱交換器Ａ４へ送る一方、エバポレータＡ５の熱負荷に応じて液冷媒を溜めておくものである。

以下、アキュムレータ１の作動を詳細に説明する。
先ず、図１に示すように、エバポレータＡ５側の接続管から耐圧容器２内に流入した気液二相冷媒（図中冷媒の流れを破線矢印で図示）は、耐圧容器２の底部に溜まった後、気液分離する。
この際、耐圧容器２内の底部には、冷媒よりも比重の大きいオイル１７が液冷媒１８の下方に層を成して溜まる。

また、気液分離され耐圧容器２内の上部に溜まった気体冷媒は、冷媒排出部材３の冷媒吸入口９から保持部材１２の上流側で両通路15,16内に分岐して通過した後、保持部材１２の下流側で再び合流して排出口８から内部熱交換器Ａ３側の接続管へ排出される。

この際、第２通路１６を通過する気体冷媒に含まれる水分を乾燥剤１１で吸水でき、これにより、冷凍サイクル内の水分を除去することができる。

また、第１通路１５には乾燥剤１１が設けられていないため、気体冷媒の通気抵抗の増大を抑えることができる。

ここで、従来の発明にあっては、耐圧容器内に乾燥剤層を設けるには、広い設置スペースが必要になり、耐圧容器の大型化に繋がっていた。
また、乾燥剤の充填されている位置によっては水分が十分に吸収されず、所望の効果を発揮できない部分があることが判明した。

これに対し、本実施例１では、冷媒排出部材３の第２通路１６内に乾燥剤１１を収容しているため、耐熱容器２をコンパクトにできる。

また、第２通路１６内を通過する気体冷媒を全ての乾燥剤１１に確実に曝して吸水できるため、無駄な乾燥剤１１が存在せず、所望の吸水性能を発揮できる。

また、従来の発明が、乾燥剤と耐圧容器、及び乾燥剤と冷媒排出部材との固定を考慮する必要があるのに対し、本発明では乾燥剤１１と耐圧容器２との固定を考慮する必要がなくなり、乾燥剤１１の設置容易性を向上できる。

即ち、アキュムレータ１を組み立てるに際しては、予め冷媒排出部材３内に保持部材１２と乾燥剤１１とを組み付け置くことができるため、上側閉塞部５に冷媒排出部材３を組み付けたものを単に筒状部４内に入れて溶接すれば良く、組み立て性が向上する。

また、排出口８へ導かれる気体冷媒の吸気圧力によってオイル１７をオイル吸入口１０から吸引して気体冷媒と共にスムーズに排出できる。

この際、本実施例１では、冷媒排出部材３内のオイル吸入口１０よりも冷媒吸入口９側に乾燥剤１１を収容しているため、排出口８へ向かうオイル１７が乾燥剤１１によって妨げられることがなく、好適となる。

なお、冷凍サイクルの運転状況によっては、エバポレータＡ５側で冷媒が完全に気化する場合もあり、この際には気体冷媒が耐熱容器２内に流入し、耐圧容器の底部にはオイル１７のみが溜まることとなる。

次に、効果を説明する。
以上、説明したように、本実施例１のアキュムレータ１にあっては、気液二相冷媒が流入する流入口７と、気体冷媒が排出する排出口８を有する耐圧容器２と、耐圧容器２内に収容され、且つ、一端側が流入口７に連通する一方、他端側が排出口８に連通する冷媒排出部材３を備え、冷媒排出部材３の第２通路１６内に乾燥剤１１を収容したため、耐圧容器２のコンパクト化、乾燥剤１１の水分吸収性能及び設置容易性の向上を同時に実現できる。

また、冷媒排出部材３の冷媒通路を第１通路１５と第２通路１６に区分けすると共に、第２通路１６に乾燥剤１１を収容したため、気体冷媒の流通抵抗の増大を抑えつつ、気体冷媒に含まれる水分を除去できる。

また、冷媒排出部材３を略Ｕ字状の管状に形成し、冷媒排出部材３の底部よりも冷媒吸入口９側を第１通路１５と第２通路１６に区分けし、冷媒排出部材３の底部に吸入口１０を設けたため、乾燥剤１１によってオイル１７の流れが妨げられる虞がなく、吸入口１０からオイル１７を吸引して気体冷媒と共にスムーズに排出できる。

以下、実施例２を説明する。
本実施例２において、前記実施例１と同様の構成部材については同じ符号を付してその説明は省略し、相違点のみ詳述する。

図５は本発明の実施例２のアキュムレータを示す断面図、図６は図５のＳ６−Ｓ６線における断面図である。

図５、６に示すように、本実施例２では、冷媒排出部材３がそれぞれ半円形断面の第１通路２０と第２通路２１に全長に亘って区分けされると共に、第２通路２１の略全長に亘って乾燥剤１１が収容されている。

また、本実施例２の冷媒排出部材３は金属製の押し出し材を略Ｕ字状に屈曲させることにより一体的に形成されている。

なお、冷媒排出部材３内における乾燥剤１１の移動は、該冷媒排出部材３の内側に当接支持された網状部材１４によって規制されている。
その他、オイル吸入口１０が第１通路２０に連通して設けられている。

従って、本実施例２では、実施例１に比べて乾燥剤１１をより多く収容でき、吸水性能を向上できる。

また、乾燥剤１１が設けられていない第２通路２１にオイル吸入口１０が設けられているため、排出口８へ向かうオイル１７が乾燥剤１１によって妨げられることがなく、好適となる。

さらに、冷媒排出部材３は金属製の押し出し材を略Ｕ字状に屈曲させることにより一体的に形成されているため、部品点数を減らすことができる。

以上、本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、本実施例で説明した各構成部材の詳細な部位の形状、材質、固定方法等は適宜設定できる。

また、図７に示すように、実施例１で説明した第１通路１５と第２通路１６の一部をスリット３０を介して連通状態としても良い。この際、スリット３０の形状、形成位置、形成数等は適宜設定できるが、スリット３０の大きさは乾燥剤１１が第１通路１５内に侵入しない程度にして通気性を確保しておく。
また、冷媒として、フロン系の冷媒を用いる場合に本発明を適用しても良い。

本発明の実施例１のアキュムレータを示す断面図である。 図１のＳ２−Ｓ２線における断面図である。 本実施例１の乾燥剤の収容状態を示す斜視図である。 本実施例１のアキュムレータが採用される冷凍サイクルを示す図である。 本発明の実施例２のアキュムレータを示す断面図である。 図５のＳ６−Ｓ６線における断面図である。 その他の実施例の乾燥剤の収容状態を示す斜視図である。

符号の説明

Ａ１ コンプレッサ
Ａ２ ガスクーラ
Ａ３ 内部熱交換器
Ａ４ 膨張弁
Ａ５ エバポレータ
１ アキュムレータ
２ 耐圧容器
３ 冷媒排出部材
４ 筒状部
５ 上側閉塞部
５ａ、５ｂ （上側閉塞部の）固定穴
６ 下側閉塞部
６ａ 凹部
７ 流入口
７ａ 雌螺子溝
８ 排出口
９ 冷媒吸入口
１０ オイル吸入口
１１ 乾燥剤
１２ 保持部材
１３ フランジ部
１４ 網状部材
１５ 第１通路
１６ 第２通路
１７ オイル
１８ 液冷媒
２０ 第１通路
２１ 第２通路

Claims (4)

1. 気液二相冷媒が流入する流入口と、気体冷媒が排出する排出口を有する耐圧容器と、
   前記耐圧容器内に収容され、且つ、一端側が前記流入口に連通する一方、他端側が前記排出口に連通する冷媒排出部材を備え、
   前記冷媒排出部材の冷媒通路内に乾燥剤を収容したことを特徴とするアキュムレータ。
2. 請求項１記載のアキュムレータにおいて、
   前記冷媒排出部材の冷媒通路の少なくとも一部を第１通路と第２通路に区分けすると共に、これら両通路のうちのいずれか一方に乾燥剤を収容したことを特徴とするアキュムレータ。
3. 請求項２記載のアキュムレータにおいて、
   前記冷媒排出部材を略Ｕ字状の管状に形成し、
   前記冷媒排出部材の底部よりも一端側を第１通路と第２通路に区分けし、
   前記冷媒排出部材の底部にオイル吸入口を設けたことを特徴とするアキュムレータ。
4. 請求項２記載のアキュムレータにおいて、
   前記冷媒排出部材を略Ｕ字状の管状に形成し、
   前記冷媒排出部材を全長に亘って第１通路と第２通路に区分けし、
   前記冷媒排出部材の底部に、乾燥剤が設けられていない側の通路と連通したオイル吸入口を設けたことを特徴とするアキュムレータ。

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