JP2016535234A - 粒状体充填物を備えた装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可能な限り大きな流体吸収能力を有し、同時にまた可能な限り小さな体積を占める冷媒乾燥用粒状体を含んだ装置を提供する。【解決手段】 流体入口（６）と流体出口（７）とを備えた装置であって、前記流体入口（６）と前記流体出口（７）とを介して冷媒回路に流体連通されていて、冷媒からある一定の流体量を吸収可能な粒状体を有する装置において、前記装置内に含まれる粒状体の量が次式、すなわち、ＭＧ＝Ｗ／ＷＡに従って算定され、上記式において、ＭＧが前記装置内に含まれる粒状体の質量［ｇ］を表し、Ｗが前記粒状体により全体的に吸収可能な流体量［ｇ］を表し、ＷＡが粒状体１グラム当たりの吸収可能な流体量を表すことを特徴とする装置。【選択図】図１

Description

本発明は、流体入口と流体出口とを備えた装置であって、前記流体入口と前記流体出口とを介して冷媒回路に流体連通されており、冷媒からある一定の流体量を吸収可能な粒状体を有する装置に関する。

自動車用空調設備の冷媒回路では、冷媒を凝縮温度にまで冷却して冷媒を凝縮させるために凝縮器が用いられる。通例、凝縮器は収集器を有し、この収集器の中に、ある一定の冷媒体積が予め備えられていて、これにより、冷媒回路における体積の変動を補正することができ、かつ冷媒の安定的な過冷却を実現できる。

しばしば、前記収集器には冷媒の乾燥および／または濾過のための付加的な手段が備えられている。この場合、乾燥のための前記手段は通例粒状体によって形成されている。この粒状体は収集器または凝縮器におけるある一定の体積分率を占め、これにより、冷媒のための充填容積が低減される。

自動車内において凝縮器あるいは収集器のために利用可能な構造スペースは漸次減少してきており、その結果、凝縮器あるいは収集器において全体的に得られる内部容積も漸次減少せざるを得ない。

従来技術における解決手段の短所は、特に、冷媒を乾燥させるための粒状体の配置および漸次減縮される凝縮器寸法あるいは収集器寸法によって、凝縮器あるいは収集器における冷媒のための収容容積が次第に減少することである。このことにより、凝縮器内の温度安定性が低くなり、従ってまた、冷媒回路に対して悪影響が生じる。その他の短所としては、顧客の要求に基づいて、凝縮器内あるいは収集器内に含まれる粒状体に関して次第により高い流体吸収能力が求められるという点がある。

従って、本発明の課題は、可能な限り大きな流体吸収能力を有し、同時にまた可能な限り小さな体積を占める冷媒乾燥用粒状体を含んだ装置を提供することである。

本発明のこの課題は、請求項１に記載の特徴を備えた装置によって解決される。

本発明の一実施例は、流体入口と流体出口とを備えた装置であって、前記流体入口と前記流体出口とを介して冷媒回路に流体連通されていて、冷媒からある一定の流体量を吸収可能な粒状体を有する装置に関し、前記装置内に含まれる粒状体の量が次式、すなわち、
ＭＧ＝Ｗ／ＷＡ
に従って算定され、上記式において、ＭＧは前記装置内に含まれる粒状体の質量［ｇ］を表し、Ｗは前記粒状体により全体的に吸収可能な流体量を表し、ＷＡは粒状体１グラム当たりの吸収可能な流体量を表す。

上記式に従って前記装置内に含まれる粒状体を算定することが特に有利であるのは、こうすることで、粒状体の量の設定が前記冷媒回路内あるいは前記凝縮器内で吸収され得る流体の量に基づいて行われるからである。

この場合、特に有利であるのは、粒状体１グラム当たりの吸収可能な流体量ＷＡが０．１〜０．４の範囲、好ましくは０．２〜０．３の範囲、さらに好ましくは０．２３〜０．２５の範囲にある場合である。

上記範囲における粒状体１グラム当たりの吸収可能な流体量が特に有利であるのは、粒状体の総体積が可能な限り小さな場合に、可能な限り大きな流体量を吸収できるからである。これにより、前記装置について必要とされる構造スペースに関して、または前記装置に結合された、前記粒状体を含む収集器について必要とされる構造スペースに関して利点が生じる。

また好ましいのは、前記粒状体により全体的に吸収可能な流体量に対する前記装置内に含まれる前記粒状体の体積が次式、すなわち、
ＶＧ／Ｗ＝１／（ＷＡ／ＳＧ）
に従って算定される場合であり、上記式において、ＶＧは前記粒状体の体積［ｃｍ³］を表し、Ｗは前記粒状体により全体的に吸収可能な流体量［ｇ］を表し、ＷＡは粒状体１グラム当たりの吸収可能な流体量を表し、ＳＧはかさ密度［ｇ／ｃｍ³］を表す。

このような式に基づいて、前記装置に含まれる粒状体の体積を容易に算定できる。この場合、前記含まれる粒状体の体積は、前記装置内における吸収可能な流体量に直接依存している。

特に有利であるのは、前記粒状体により全体的に吸収可能な流体量に対する前記装置内に含まれる粒状体の体積が、４．４ｃｍ³／ｇ〜７ｃｍ³／ｇの範囲内であり、その際好ましくは４．７ｃｍ³／ｇ〜６．２ｃｍ³／ｇの範囲内、さらに好ましくは約６ｃｍ³／ｇである場合である。

前記粒状体により全体的に吸収可能である流体量に対する前記粒状体の含有される体積のこのような関係が特に有利であるのは、吸収可能な単位流体量当たり、より大きな体積が通例必要とされる従来の粒状体に比べて、必要とされる体積を比較的小さく抑えることができるからである。

また好ましいのは、前記粒状体により吸収される流体が水である場合である。

有利には、前記粒状体によって、前記冷媒内に含まれる水、または前記冷媒と一緒に押し流される水が結合される。このようにして、前記冷媒から水が取り除かれ、前記冷媒は乾燥される。

また好都合であるのは、前記装置が収集器を有し、前記装置において、主に液状である冷媒から主に液状である過冷却された冷媒への移行部を形成する領域に前記収集器が配置されていて、前記収集器が前記粒状体を有する場合である。

収集器が特に有利であるのは、前記冷媒を洗浄すること、冷媒回路内における冷媒体積の変動を補正することが可能な貯蔵容積を提供すること、および前記冷媒の乾燥を行うことを目的とする場合である。その際、前記乾燥は、例えば粒状体によって特に水を前記冷媒から取り除くことに基づいている。

この場合、収集器は好ましくは前記装置に結合されたユニットを構成しており、このユニットは前記凝縮器の内部における冷媒回路に流体連通されている。その際、前記装置から前記収集器内への流体移動部は、好ましくは、流動方向において前記凝縮器の凝縮区域の後、かつ流動方向において過冷却区域の前に位置する領域に配置されている。前記収集器から前記装置内への流体移動部も同様に、有利には、流動方向において前記凝縮器の凝縮区域の後、かつ前記凝縮器の過冷却区域の前に位置するが、ただし、流動方向において前記収集器内への前記流体移動部の後に位置する。

さらにまた有利であるのは、前記粒状体が収容構造体によって前記装置内および／または前記収集器内に保持され、前記収容構造体が前記粒状体の流出を防止する場合である。

例えば網状の材料によって、前記冷媒の流れが前記網状の材料を通過し、かつ前記粒状体の近傍を通過することが可能であるように前記粒状体をまとめて保持しておくことができる。この場合、前記網状の材料は、まず前記粒状体を前記装置内あるいは前記収集器内に定置しておくために用いられ、これにより、前記粒状体の流出を防止することができる。前記粒状体はまた、例えば、流体が貫流可能な乾燥カートリッジ内に配置しておくこともでき、この乾燥カートリッジは容易に保守管理すること、および交換することが可能である。

また好都合であるのは、前記粒状体が結合剤を含まない構造を有する場合である。

結合剤を含まない構造が特に有利であるのは、結合剤が、通例、液体、例えば水を吸収して凝結させる能力を有さないから、または非常に限られた能力しか有さないからである。前記結合剤を含まない構造によって、結合剤によって通常占められる体積部分には粒状体を充填することができる。このようにして、全体的に前記粒状体の流体吸収能力が向上し、これにより、体積が結合剤を含む粒状体と同じである場合にも、より多くの流体量を吸収することが可能となる。

また好都合であるのは、前記装置および／または前記収集器が前記冷媒を濾過するための手段を有する場合である。

このことは前記冷媒から汚染粒子を取り除くために特に有利である。これにより、可能な限り長期にわたって、前記冷媒の可能な限り高い品質を保証することが可能となる。

また有利であるのは、前記装置内および／または前記収集器内に含まれる前記粒状体が、フォージャサイト構造を有する、結合剤を含まないゼオライト粒状体である場合である。

結合剤を含まないゼオライト粒状体は、前記粒状体が可能な限り小さな体積を有する場合に可能な限り大きな流体量を吸収することを可能にするために特に有利である。

ゼオライトは一般に結晶性アリミノシリケートの部類に属する。この場合、特に合成ゼオライトは経済的に重要である。フォージャサイト構造を有するゼオライトは２種類に分類される。３．０超のＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃モル比を有するゼオライトはＹゼオライトと呼ばれる。３．０未満のＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃モル比を有するゼオライトはＸゼオライトと呼ばれる。

この場合、特に有利であるのは、ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃モル比が３．０超であり、かつ粒状体の成形体の平均直径が４００μｍ超であるゼオライトである。輸送孔の平均直径は有利には１５０ｎｍ超であり、前記ゼオライトのメソ細孔の割合が１５％未満、好ましくは１０％未満である。

同等の構造および特性を有する、結合剤を含まないその他の粒状体も、前記装置、前記収集器あるいは前記凝縮器で利用することが可能である。

本発明に係る概念において好都合であるのは、前記装置が凝縮器、特に自動車の冷媒回路において冷媒を凝縮するための凝縮器である場合である。

また有利であるのは、前記装置がアキュムレータ、特に自動車の冷媒回路において冷媒を蓄えるためのアキュムレータである場合である。

あるいは、有利であるのは、前記装置が複数の集合体から成る組み合わせユニット、例えば特にアキュムレータを有する凝縮器である場合である。

本発明の有利な別態様が従属請求項および以下の図説において説明されている。

以下において、本発明について実施例に基づき図面を参照しながら詳述する。

管／フィン構造の凝縮器を示す模式図であり、凝縮器の収集管の１つに収集器が配置されており、この収集器は冷媒を濾過、乾燥および貯蔵するための手段を有する。

本発明に係る装置について、以下において凝縮器としての実施例を用いて説明する。しかし、このことは何ら制限を加えるものではなく、本発明に係る装置は、アキュムレータ、例えば凝縮器とアキュムレータとから成る組み合わせユニット、またはその他の装置であってもよい。

図１は、管／フィン構造の凝縮器１を示す斜視図である。凝縮器１は互いに対して平行に延在する複数の管５で構成されており、これらの管はそれぞれ端部が第１の収集管２および第２の収集管３の中に収容されている。前記管５は前記収集管２、３に流体密に結合されている。前記左側の収集管２には前記収集管２の上部領域に流体入口６が配置されており、下部領域に流体出口７が配置されている。前記流体入口６および前記流体出口７を介して、前記凝縮器１は例えば自動車の冷媒回路に流体連通されている。

前記収集管２あるいは３の内部には複数の隔壁が配置されており、これらの隔壁は前記各収集管２、３の内部スペースを互いに分離された複数の部分領域に区分している。このようにして、前記凝縮器１の内部には凝縮区間とさらに過冷却区間とが形成される。この場合、冷媒は前記流体入口６に沿って、隔壁により分離された前記収集管２の上部領域内へ流入し、そこから前記管５の一部を通って前記収集管３の上部領域内へ流入する。そこで転向が行われ、それに応じて、前記冷媒は前記管５のまた別の部分を通過して戻り、前記収集管２内の中間領域内へ流入する。そこで、前記冷媒は新たに転向され、前記管５のさらに別の部分に沿って前記収集管３内の中間領域内へ流入する。

前記収集管３の外周に収集器４が配置されている。この収集器４は実質上円筒形の管によって形成されており、この管はその上端および下端が密閉されている。この収集器４内に、前記凝縮器１の中を流通する冷媒を濾過および乾燥ならびに貯蔵するための各手段が備えられている。前記収集器４は、符号８で示された領域において前記収集管３に結合されている。この領域８において、前記収集管３から前記収集器４内への冷媒の移動、および前記収集器４から前記収集管３内へ戻る冷媒の移動も行われる。この場合、前記収集器４内への前記流体の移動部は、前記収集管３内の隔壁によって、前記収集器４から外への前記流体の移動領域から分離されている。

前記収集管３の中間領域内へ流入した冷媒はさらに前記収集器４内へ流入する。前記収集器４内で、前記冷媒は前記収集器４内に配置された粒状体によって乾燥され、前記冷媒から実質上水が取り除かれる。さらに前記収集器４内に前記冷媒を濾過するための手段を備えておくことも可能であり、この手段によって、前記冷媒から冷媒と一緒に押し流される汚染粒子が取り除かれる。

さらに、前記収集器４の内部容積は貯蔵スペースを形成し、この貯蔵スペースは所定量の冷媒を貯蔵できるように形成されている。さらにまた、前記収集器４内では、前記冷媒の液相が気相から分離される。前記冷媒の気相は好ましくは前記収集器４の上部領域に集まる。前記冷媒は前記収集器４から最終的に前記収集管３の下部領域内へ流入し、そこから下方に位置する前記管５を通って前記収集管２の下部領域内へ流入する。そこから前記冷媒は前記流体出口７を介して前記凝縮器から流出する。

図１に示された凝縮器は、管／フィン構造の収集器４が側方に配置された凝縮器の実施態様の一例である。代替的な諸実施形態では、例えば前記収集管２、３内に備えられる隔壁の個数を変更することができ、また前記凝縮器１における前記収集器４の配置および位置も変更することが可能である。

図１に示された実施例では、前記冷媒を乾燥するために用いられる前記粒状体は前記収集器４の内部に配置されている。代替的な実施形態では、前記粒状体が前記収集管の１つに配置されている態様、または前記凝縮器または前記冷媒回路のまた別の区域に配置されている態様も考えられる。

前記粒状体を前記収集器４の内部に例えば織物状材料によって収容しておくこともでき、これにより、前記粒状体が前記収集器４から非意図的に流出することを防止できる。あるいは、前記粒状体を例えば管状の固形物内に収容しておくことも可能であり、この固形物は、孔を介して前記固形物の内部と外部との間における流体連通を可能にする。

有利な諸実施形態では、特に、前記粒状体あるいは濾過用の前記手段を含んだ、前記収集器４の部材を容易に交換することができる。このために、例えばいわゆる乾燥カートリッジと収容部との間にねじ接続部を備えておくこと、またはバイオネット継手を備えておくことが可能である。

図１に示された管／フィン構造の凝縮器の代わりに、積層プレート構造の凝縮器を備えることもできる。積層プレート構造の凝縮器は、特に、前記凝縮器内部の各々の流路および収集領域が複数のプレート要素を積層することによって形成されていることを特徴とする。この場合、前記プレート積層体は前記凝縮器を形成する。その際、前記各プレート要素を巧妙に構成することによって、前記凝縮器内における有利な流体案内を実現できる。積層プレート構造の凝縮器の構成例については、従来技術によって様々なものが公知である。

図１に示された凝縮器の実施形態は、全般的に、前記凝縮器または前記収集器の構成に関して何ら制限を加える効果も有していない。この実施形態は、本発明の概念を明らかにするための単なる例示にすぎない。

１ 凝縮器
２ 第１の収集管
３ 第２の収集管
４ 収集器
５ 管
６ 流体入口
７ 流体出口
８ 領域

Claims (13)

1. 流体入口（６）と流体出口（７）とを備えた装置であって、前記流体入口（６）と前記流体出口（７）とを介して冷媒回路に流体連通されていて、冷媒からある一定の流体量を吸収可能な粒状体を有する装置において、
   前記装置内に含まれる粒状体の量が次式、すなわち、
   ＭＧ＝Ｗ／ＷＡ
   に従って算定され、上記式において、ＭＧが前記装置内に含まれる粒状体の質量［ｇ］を表し、Ｗが前記粒状体により全体的に吸収可能な流体量［ｇ］を表し、ＷＡが粒状体１グラム当たりの吸収可能な流体量を表すことを特徴とする装置。
2. 粒状体１グラム当たりの吸収可能な流体量ＷＡが０．１〜０．４の範囲、好ましくは０．２〜０．３の範囲、さらに好ましくは０．２３〜０．２５の範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記粒状体により全体的に吸収可能な流体量に対する前記装置内に含まれる前記粒状体の体積が次式、すなわち、
   ＶＧ／Ｗ＝１／（ＷＡ／ＳＧ）
   に従って算定され、上記式において、ＶＧが前記粒状体の体積［ｃｍ³］を表し、Ｗが前記粒状体により全体的に吸収可能な流体量［ｇ］を表し、ＷＡが粒状体１グラム当たりの吸収可能な流体量を表し、ＳＧがかさ密度［ｇ／ｃｍ³］を表すことを特徴とする、請求項１または２のいずれか１項に記載の装置。
4. 前記粒状体により全体的に吸収可能な流体量に対する前記装置（１）内に含まれる粒状体の体積が、４．４ｃｍ³／ｇ〜７ｃｍ³／ｇの範囲内であり、その際好ましくは４．７ｃｍ³／ｇ〜６．２ｃｍ³／ｇの範囲内、さらに好ましくは約６ｃｍ³／ｇであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記粒状体により吸収される流体が水であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記装置が収集器（４）を有し、前記装置において、主に液状である冷媒から主に液状である過冷却された冷媒への移行が行われる領域（８）に前記収集器（４）が配置されていて、前記収集器（４）が前記粒状体を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記粒状体が収容構造体によって前記装置内および／または前記収集器内に保持され、前記収容構造体が前記粒状体の流出を防止することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記粒状体が結合剤を含まない構造を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記装置および／または前記収集器（４）が前記冷媒を濾過するための手段を有することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
10. 前記装置内および／または前記収集器（４）内に含まれる前記粒状体が、フォージャサイト構造を有する、結合剤を含まないゼオライト粒状体であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記装置が凝縮器（１）であること、特に自動車の冷媒回路において冷媒を凝縮するための凝縮器であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 前記装置がアキュムレータ（１）であること、特に自動車の冷媒回路において冷媒を蓄えるためのアキュムレータであることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置。
13. 前記装置が複数の集合体から成る組み合わせユニットであること、例えば特にアキュムレータを有する凝縮器であることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置。

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