JP2020041719A

JP2020041719A - コンデンサ

Info

Publication number: JP2020041719A
Application number: JP2018167787A
Authority: JP
Inventors: 周作伊能; Shusaku Ino
Original assignee: Keihin Thermal Technology Corp
Current assignee: Mahle Behr Thermal Systems Japan Ltd
Priority date: 2018-09-07
Filing date: 2018-09-07
Publication date: 2020-03-19

Abstract

【課題】切れたり、損傷したりするおそれのあるＯリングを用いる必要のないコンデンサを提供する。【解決手段】コンデンサ１は、凝縮部２と、凝縮部２の上方に設けられた過冷却部３と、凝縮部２と過冷却部３との間に設けられた受液器４とを備えている。凝縮部２に、冷媒が凝縮部２から受液器４に流出する凝縮部出口ヘッダ14を設け、過冷却部３に、凝縮部出口ヘッダ14の上方に位置しかつ冷媒が受液器４から流入する過冷却部入口ヘッダ15を設ける。受液器４内に、凝縮部出口ヘッダ14から流出して受液器４内に入った冷媒を過冷却部入口ヘッダ15に導く導管35を配置する。導管35の一端を受液器４内の下部に位置させるとともに、他端を受液器４の周壁に固定し、導管35の一端開口を受液器４内の下部に通じさせ、他端開口を過冷却部入口ヘッダ15内に通じさせる。【選択図】図２

Description

この発明は、たとえば自動車に搭載される冷凍サイクルであるカーエアコンにに用いられるコンデンサに関する。

この明細書および特許請求の範囲において、図１の上下、左右を上下、左右というものとする。

また、この明細書において、「液相冷媒」という用語には、微量の気相冷媒が混入した液相主体混相冷媒を含むものとする。

カーエアコンのコンデンサとして、凝縮部と、凝縮部の上方に設けられた過冷却部と、凝縮部と過冷却部との間に設けられ、かつ長手方向を上下方向に向けた受液器とを備えており、凝縮部の受液器側に、冷媒が凝縮部から受液器に流出する凝縮部出口ヘッダが設けられ、過冷却部の受液器側に、凝縮部出口ヘッダの上方に位置しかつ冷媒が受液器から流入する過冷却部入口ヘッダが設けられ、受液器が、上端が開口するとともに下端が閉鎖された受液器本体および受液器本体の上端開口内に着脱自在に嵌め入れられたプラグとよりなり、受液器の受液器本体の周壁に、凝縮部出口ヘッダから冷媒が流入する冷媒流入口、および過冷却部入口ヘッダに冷媒を流出する冷媒流出口が、冷媒流出口が冷媒流入口よりも上方に位置するように形成され、受液器内の冷媒流入口と冷媒流出口との間の高さ位置に、受液器内を冷媒流入口が通じる第１空間と冷媒流出口が通じる第２空間とに分割する仕切部材が配置され、プラグの外周面と受液器本体の周壁の内周面との間が外側Ｏリングによりシールされ、仕切部材の外周面と受液器本体の周壁の内周面との間が内側Ｏリングによりシールされ、第１空間内に、第１空間の下部と第２空間とを通じさせ、かつ冷媒流入口から第１空間に流入した冷媒を第２空間に導く吸い上げ導管が配置され、吸い上げ導管の上端部が仕切部材に固定され、凝縮部の凝縮部出口ヘッダから流出した冷媒が、受液器の第１空間、吸い上げ導管および受液器の第２空間を経て過冷却部の過冷却部入口ヘッダに流入するようになっているコンデンサが知られている（特許文献１参照）。

特許文献１記載のコンデンサの受液器において、２つのＯリングを仕切部材およびプラグの外周に装着した後に、仕切部材およびプラグを受液器本体内に挿入することによって、受液器の受液器本体の上端開口が閉鎖されるようになっている。

しかしながら、内側Ｏリングが冷媒流出口を通過する際に、冷媒流出口内に入り込み、内側Ｏリングが切れたり、あるいは切れないまでも損傷したりするおそれがある。

特開２０１７−２０７００号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、切れたり、損傷したりするおそれのあるＯリングを用いる必要のないコンデンサを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。

1)凝縮部と、凝縮部の上方に設けられた過冷却部と、凝縮部と過冷却部との間に設けられ、かつ長手方向を上下方向に向けた受液器とを備えており、凝縮部の受液器側に、冷媒が凝縮部から受液器に流出する凝縮部出口ヘッダが設けられ、過冷却部の受液器側に、凝縮部出口ヘッダの上方に位置しかつ冷媒が受液器から流入する過冷却部入口ヘッダが設けられ、受液器内に、両端が開口し、かつ凝縮部出口ヘッダから流出して受液器内に入った冷媒を過冷却部入口ヘッダに導く導管が配置されており、凝縮部の凝縮部出口ヘッダから流出した冷媒が、受液器および導管を経て過冷却部の過冷却部入口ヘッダに流入するようになっているコンデンサにおいて、
導管の一端が受液器内の下部に位置しているとともに、他端が受液器の周壁に固定されており、導管の一端開口が受液器内の下部に通じるとともに、他端開口が過冷却部入口ヘッダ内に通じているコンデンサ。

2)導管が、長手方向を上下方向に向けた縦向きの第１部分と、垂直部分の上端に設けられて長手方向を左右方向に向けた横向きの第２部分とよりなり、第２部分が受液器の周壁に固定され、第２部分の先端開口が過冷却部入口ヘッダ内に通じている上記1)記載のコンデンサ。

3)導管の第２部分における先端寄りの一定長さ部分が、受液器の周壁および過冷却部入口ヘッダの周壁を貫通しており、導管の第２部分が受液器の周壁および過冷却部入口ヘッダの周壁に接合されている上記2)記載のコンデンサ。

4)受液器が、上端が開口するとともに下端が閉鎖された金属製受液器本体と、上端開口を通して受液器本体内に着脱自在に嵌め入れられて受液器本体の上端開口を閉鎖する合成樹脂製プラグとを備えている上記1)〜3)のうちのいずれかに記載のコンデンサ。

上記1)〜4)のコンデンサによれば、導管の一端が受液器内の下部に位置しているとともに、他端が受液器の周壁に固定されており、導管の一端開口が受液器内の下部に通じるとともに、他端開口が過冷却部入口ヘッダに通じているので、凝縮部出口ヘッダから受液器内に流入した冷媒は、受液器内において重力により気液に分離され、液相冷媒は受液器内の下部に溜まり、気相冷媒は受液器内の上部に溜まる。受液器内の下部に溜まった液相冷媒は、導管を通って過冷却部入口ヘッダ内に流入する。したがって、特許文献１記載のコンデンサのように、受液器内を凝縮部出口ヘッダから冷媒が流入する第１空間と、過冷却部入口ヘッダに冷媒が流出する第２空間とに分割する仕切部材を必要とせず、当然のことながら仕切部材と受液器の周壁との間をシールするのに用いられる破断や損傷の虞のあるＯリングを必要としない。しかも、部品点数も少なくなる。

上記3)のコンデンサによれば、受液器内から導管を通って過冷却部入口ヘッダ内に流れる冷媒の漏れを、比較的簡単に防止することが可能になる。

上記4)のコンデンサによれば、受液器内に、交換やメンテナンスが必要な部材、たとえば乾燥剤が配置された場合に、このような部材の交換作業やメンテナンス作業を容易に行うことができる。

この発明によるコンデンサの全体構成を具体的に示す正面図である。図１に示すコンデンサを模式的に示す正面図である。図１に示すコンデンサの左側ヘッダタンクおよび受液器を拡大して示す正面から見た一部切り欠き垂直断面図である。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。

図１はこの発明の受液器を用いたコンデンサの全体構成を具体的に示し、図２は図１のコンデンサを模式的に示し、図３は図１のコンデンサの要部の構成を示す。図２においては、個々の熱交換管の図示は省略されるとともに、コルゲートフィン、サイドプレート、冷媒入口部材および冷媒出口部材の図示も省略されている。

図１および図２において、コンデンサ(1)は、凝縮部(2)と、凝縮部(2)の上方に設けられた過冷却部(3)と、長手方向を上下方向に向けた状態で凝縮部(2)と過冷却部(3)との間に設けられ、かつ凝縮部(2)で凝縮した気液混相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して、液相冷媒を貯留するとともに液相冷媒を過冷却部(3)に供給する気液分離機能を有するタンク状受液器(4)とを備えている。

コンデンサ(1)は、幅方向を通風方向に向けるとともに長手方向を左右方向に向けた状態で上下方向に間隔をおいて配置された複数のアルミニウム製扁平状熱交換管(5)と、長手方向を上下方向に向けるとともに左右方向に間隔をおいて配置され、かつ熱交換管(5)の左右両端部がろう材により接合された２つのアルミニウム製ヘッダタンク(6)(7)と、隣り合う熱交換管(5)どうしの間および上下両端の熱交換管(5)の外側に配置されて熱交換管(5)にろう材により接合されたアルミニウム製コルゲートフィン(8)と、上下両端のコルゲートフィン(6)の外側に配置されてコルゲートフィン(8)にろう材により接合されたアルミニウム製サイドプレート(9)とを備えている。以下、ろう材による接合をろう付というものとする。

コンデンサ(1)の凝縮部(2)には、上下に連続して並んだ複数の熱交換管(5)からなる少なくとも１つ、ここでは１つの熱交換パス(P1)が設けられている。また、コンデンサ(1)の過冷却部(3)には、上下に連続して並んだ複数の熱交換管(5)からなる少なくとも１つ、ここでは１つの熱交換パス(P2)が設けられている。そして、各熱交換パス(P1)(P2)を構成する全ての熱交換管(5)の冷媒流れ方向が同一となっているとともに、隣り合う２つの熱交換パス(P1)(P2)の熱交換管(5)の冷媒流れ方向が異なっている。ここで、凝縮部(2)の熱交換パス(P1)を第１熱交換パスといい、過冷却部(3)の熱交換パス(P2)を第２熱交換パスというものとする。

両ヘッダタンク(6)(7)内は、それぞれ第１熱交換パス(P1)と第２熱交換パス(P2)との間でかつ上側の同一高さ位置に設けられたアルミニウム製仕切板(11)により上下方向に並んだ２つの区画(6a)(6b)(7a)(7b)に仕切られており、コンデンサ(1)における両仕切板(11)よりも下方に位置する部分が凝縮部(2)となり、両仕切板(11)よりも上方に位置する部分が過冷却部(3)となっている。

右側ヘッダタンク(6)における仕切板(11)よりも下方の区画(6a)は、第１熱交換パス(P1)の熱交換管(5)の冷媒流れ方向上流側端部が通じる凝縮部入口ヘッダ(12)となっており、同じく上方の区画(6b)は、第２熱交換パス(P2)の熱交換管(5)の冷媒流れ方向下流側端部が通じる過冷却部出口ヘッダ(13)となっている。また、左側ヘッダタンク(7)における仕切板(11)よりも下方の区画(7a)は、第１熱交換パス(P1)の熱交換管(5)の冷媒流れ方向下流側端部が通じる凝縮部出口ヘッダ(14)となっており、同じく上方の区画(7b)は、第２熱交換パス(P2)の熱交換管(5)の冷媒流れ方向上流側端部が通じる過冷却部入口ヘッダ(15)となっている。

右側ヘッダタンク(6)の凝縮部入口ヘッダ(12)の上下方向の中間部に冷媒入口(16)が形成され、右側ヘッダタンク(6)に冷媒入口(16)に通じるアルミニウム製冷媒入口部材(17)が接合されている。また、右側ヘッダタンク(6)の過冷却部出口ヘッダ(13)に冷媒出口(18)が形成され、右側ヘッダタンク(6)に冷媒出口(18)に通じるアルミニウム製冷媒出口部材(19)が接合されている。左側ヘッダタンク(7)の凝縮部出口ヘッダ(14)の下端寄りの部分にヘッダ側冷媒流出口(21)が形成され、同じく過冷却部入口ヘッダ(15)の下側部分にヘッダ側冷媒流入口(22)が形成されている。

図３に示すように、受液器(4)は、軸線方向が上下方向を向き、かつ一端、ここでは上端が開口するとともに他端、ここでは下端が閉鎖された円筒状である受液器本体(23)と、上端開口を通して受液器本体(23)内に着脱自在に嵌め入れられて受液器本体(23)の上端開口を閉鎖する合成樹脂製プラグ(24)とを備えている。

受液器本体(23)は、長手方向を上下方向を向けて配置され、かつ上端が開口するとともに下端が閉鎖されたタンク部材(25)と、下部がタンク部材(25)の上端寄りの部分に被せられた状態でタンク部材(25)にろう付され、かつ長手方向が上下方向を向くとともに上下両端が開口した円筒状のアルミニウム製エンド部材(26)とよりなる。受液器本体(23)のタンク部材(25)は、上下両端が開口したアルミニウム製円筒体(25a)と、円筒体(25a)の下端にろう付されて下端開口を閉鎖するアルミニウム製閉鎖部材(25b)とよりなる。円筒体(25a)は、たとえば電縫管のような外周面がろう材で覆われた管を用いて形成されている。エンド部材(26)はアルミニウム押出形材を用いて形成されている。

受液器本体(23)のタンク部材(25)の円筒体(25a)の下端寄りの部分に、凝縮部出口ヘッダ(14)のヘッダ側冷媒流出口(21)と合致するように受液器側冷媒流入口(27)が形成されている。受液器本体(23)のタンク部材(25)の円筒体(25a)およびエンド部材(26)における仕切板(11)よりも上方の高さ位置に、それぞれ過冷却部入口ヘッダ(15)のヘッダ側冷媒流入口(22)と合致するように受液器側貫通穴(28)(29)が形成されている。そして、受液器本体(23)のタンク部材(25)の円筒体(25a)の下端寄りの部分が、ヘッダ側冷媒流出口(21)と受液器側冷媒流入口(27)とを通じさせる通路(31a)を有し、かつ左側ヘッダタンク(7)および円筒体(25a)にろう付されたアルミニウム製連通部材(31)を介して左側ヘッダタンク(7)に固定されるとともに、受液器本体(23)のエンド部材(26)が直接左側ヘッダタンク(7)にろう付により固定されており、これにより受液器(4)が左側ヘッダタンク(7)に固定されている。

エンド部材(26)の上部はタンク部材(25)の上端よりも上方に突出しており、当該突出部(26a)にプラグ(24)が挿入されている。プラグ(24)のエンド部材(26)の突出部(26a)内に挿入された部分の外周面には、上下方向に間隔をおいて２つの環状Ｏリング収容溝(32)が形成されており、両Ｏリング収容溝(32)内に収容されたＯリング(33)によって、プラグ(24)の外周面とエンド部材(26)の突出部(26a)の内周面との間がシールされている。エンド部材(26)がアルミニウム押出形材を用いて形成されていることから、エンド部材の突出部(26a)の内周面を比較的簡単に滑らかな円筒面とすることができ、Ｏリング(33)によるプラグ(24)の外周面とエンド部材(26)の突出部(26a)の内周面との間のシール性を十分に確保することができる。

受液器(4)内に、両端が開口し、かつ凝縮部出口ヘッダ(14)から流出して受液器(4)内に入った冷媒を過冷却部入口ヘッダ(15)に導くアルミニウム製導管(35)が配置されており、凝縮部(2)の凝縮部出口ヘッダ(14)から流出した冷媒が、受液器(4)および導管(35)を経て過冷却部(3)の過冷却部入口ヘッダ(15)に流入するようになっている。導管(35)は、長手方向を上下方向に向けた縦向きの第１部分(36)と、第１部分(36)の上端に設けられて長手方向を左右方向に向けた横向きの第２部分(37)とよりなる。第１部分(36)の下端は受液器側冷媒流入口(27)とほぼ同一高さ位置あり、受液器(4)内の下部に通じている。第２部分(37)における先端寄りの一定長さ部分が、受液器(4)のタンク部材(25)の円筒体(25a)に形成された貫通穴(28)、エンド部材(26)に形成された貫通穴(29)およびヘッダ部側冷媒流入口(22)に挿入されており、円筒体(25a)、エンド部材(26)および左側ヘッダタンク(7)にろう付されている。また、第２部分(37)におけるタンク部材(25)の円筒体(25a)よりも左側ヘッダタンク(7)側に位置する部分は外気に触れることはない。

受液器(4)内に、通気性および通液性を有するとともに乾燥剤が収容され、かつ長手方向が上下方向を向いた乾燥剤バッグ(40)が配置されている。乾燥剤バッグ(40)は、コンデンサ(1)におけるプラグ(24)を除く部品をろう付した後に、受液器本体(23)のタンク部材(25)内に入れられる。その後、Ｏリング(33)が装着されたプラグ(24)が、エンド部材(26)の突出部(26a)内に挿入される。乾燥剤バッグ(40)の交換やメンテナンスを行う必要が生じた場合には、プラグ(24)をエンド部材(26)の突出部(26a)内から取り外すことにより、上記作業を簡単に行うことができる。

コンデンサ(1)は、圧縮機、膨張弁（減圧器）およびエバポレータとともに冷凍サイクルを構成し、カーエアコンとして車両に搭載される。

上述した構成のコンデンサ(1)において、圧縮機により圧縮された高温高圧の気相冷媒が、冷媒入口部材(17)および冷媒入口(16)を通って右側ヘッダタンク(6)の凝縮部入口ヘッダ(12)内に流入し、第１熱交換パス(P1)の熱交換管(5)内を左方に流れる間に凝縮させられて左側ヘッダタンク(7)の凝縮部出口ヘッダ(14)内に流入する。左側ヘッダタンク(7)の凝縮部出口ヘッダ(14)内に流入した冷媒は、ヘッダ側冷媒流出口(21)、連通部材(31)の通路(31a)および受液器側冷媒流入口(27)を通って受液器(4)内に入る。

受液器(4)内に流入した冷媒は気液混相冷媒であり、受液器(4)において重力により気相と液相に分離され、液相冷媒は重力により受液器(4)内の下部に溜まり、気相冷媒は受液器(4)内の上部に溜まる。受液器(4)内の下部に溜まった液相冷媒は、下端開口から導管(35)内に入り、導管(35)を通って左側ヘッダタンク(7)の過冷却部入口ヘッダ(15)内に入る。

左側ヘッダタンク(7)の過冷却部入口ヘッダ(15)内に入った冷媒は、第２熱交換パス(P2)の熱交換管(5)内を右方に流れる間に過冷却された後、右側ヘッダタンク(6)の過冷却部出口ヘッダ(13)内に入り、冷媒出口(18)および冷媒出口部材(19)を通って流出し、膨張弁を経てエバポレータに送られる。

この発明によるコンデンサは、自動車に搭載されるカーエアコンに好適に用いられる。

(1)：コンデンサ
(2)：凝縮部
(3)：過冷却部
(4)：受液器
(14)：凝縮部出口ヘッダ
(15)：過冷却部入口ヘッダ
(23)：受液器本体
(24)：プラグ
(35)：導管
(36)：第１部分
(37)：第２部分

Claims

凝縮部と、凝縮部の上方に設けられた過冷却部と、凝縮部と過冷却部との間に設けられ、かつ長手方向を上下方向に向けた受液器とを備えており、凝縮部の受液器側に、冷媒が凝縮部から受液器に流出する凝縮部出口ヘッダが設けられ、過冷却部の受液器側に、凝縮部出口ヘッダの上方に位置しかつ冷媒が受液器から流入する過冷却部入口ヘッダが設けられ、受液器内に、両端が開口し、かつ凝縮部出口ヘッダから流出して受液器内に入った冷媒を過冷却部入口ヘッダに導く導管が配置されており、凝縮部の凝縮部出口ヘッダから流出した冷媒が、受液器および導管を経て過冷却部の過冷却部入口ヘッダに流入するようになっているコンデンサにおいて、
導管の一端が受液器内の下部に位置しているとともに、他端が受液器の周壁に固定されており、導管の一端開口が受液器内の下部に通じるとともに、他端開口が過冷却部入口ヘッダ内に通じているコンデンサ。
導管が、長手方向を上下方向に向けた縦向きの第１部分と、第１部分の上端に設けられて長手方向を左右方向に向けた横向きの第２部分とよりなり、第２部分が受液器の周壁に固定され、第２部分の先端開口が過冷却部入口ヘッダ内に通じている請求項１記載のコンデンサ。
導管の第２部分における先端寄りの一定長さ部分が、受液器の周壁および過冷却部入口ヘッダの周壁を貫通しており、導管の第２部分が受液器の周壁および過冷却部入口ヘッダの周壁に接合されている請求項２記載のコンデンサ。
受液器が、上端が開口するとともに下端が閉鎖された金属製受液器本体と、上端開口を通して受液器本体内に着脱自在に嵌め入れられて受液器本体の上端開口を閉鎖する合成樹脂製プラグとを備えている請求項１〜３のうちのいずれかに記載のコンデンサ。