JP2645794B2 - 空気調和システム用アキュムレータおよびその製造方法 - Google Patents

空気調和システム用アキュムレータおよびその製造方法

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JP2645794B2 JP5130073A JP13007393A JP2645794B2 JP 2645794 B2 JP2645794 B2 JP 2645794B2 JP 5130073 A JP5130073 A JP 5130073A JP 13007393 A JP13007393 A JP 13007393A JP 2645794 B2 JP2645794 B2 JP 2645794B2
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  • Central Heating Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、湿気を含んで、部分的
に気化されている冷媒流体を所定の特定の潤滑油を含有
する湿気のない冷媒蒸気に分離する、特に車両用空気調
和システムのアキュムレータに関する。
【０００２】
【従来技術】空気調和システム、特に車両用空気調和シ
ステムにアキュムレータを使用することは良く知られて
いる。一つは蒸発器の下流に設置される。蒸発器は、客
室の空気を蒸発器の上方および内部を通過するとき冷却
するものである。したがって蒸発器には比較的少量の凝
縮水を含有していることがありまたは含有していないこ
ともある、および圧縮機を動作させるのに必要な少量の
潤滑油をも含有している部分的にまたは完全に気化した
冷媒流体を取込む。蒸発器の下流端にある部分的に気化
した冷媒流体は、約40psigの比較的低圧であり、且つ上
昇はしているが約60°Ｆの比較的低温にある（蒸発器を
通じて約10°Ｆの最も穏やかな温度上昇がある）。アキ
ュムレータは凝縮器の上流にあり、その目的は冷媒蒸気
だけが確実に圧縮機に送られ、この蒸気が湿気を全く含
まず、所定量の潤滑油を含有しており、且つ油を含んだ
蒸気が他の場合には圧縮機に有害となり得る粒子を全く
含んでいないようにすることである。
【０００３】このような既知のアキュムレータは基本的
に五つの機能を行う。すなわち(i)冷媒流体を完全に気
化する、(ii)すべての水蒸気を除去する、(iii) すべて
の粒子を遮断する、(iv)所定量の潤滑油を流出する蒸気
流に注入する、および(v) システムの需要が低いとき冷
媒の貯留部として働くことである。これらの機能を行う
アキュムレータの典型的な例は米国特許3,798,921、4,1
11,005、4,291,548、4,496,378、および5,052,193に示
されている。
【０００４】このようなアキュムレータを設計する際の
主要な課題は、効率の良いもの、システムの容器の内部
に良く適合する−換言すれば、エンジン区画内部にぴっ
たり合い、保守時に手を触れやすい−もの、および製造
費用が廉価なものを設けることである。
【０００５】動作効率および製造費用に関して特に注目
されるのは、アキュムレータの内部に、純蒸気を液化蒸
気から分離し、純蒸気を出口を通して流すと共に、液化
蒸気が完全に気化して出口を通過するまで液化蒸気を再
循環させる目的に役立つバッフルを設計し設置すること
である。前述の例から、米国特許4,291,548および5,05
2,193に示されているものは或る便宜の仕方でシステム
内部に設置するよう設計されている別々の部材または構
成要素であるバッフルを図示しており、より新しい装置
は挿入しやすい、プラスチックの自己位置決め部材を目
指す傾向にある。
【０００６】
【解決しようとする課題およびその解決手段】本発明の
目的はこれら既知の装置およびその製造方法を改良する
ことである。本発明は、効率良く動作し、最少限の部品
数を備え、既知の市販装置より製造費用が少ない空気調
和システム用アキュムレータ装置を目標とする。本発明
は更に、アキュムレータハウジングおよびバッフル構造
を取入れ、アキュムレータの全体としての部品数を減ら
すと共にその最も効率的な製造および組立てを容易にす
ることを目標とする。本発明は更に、上述のように、流
入する部分的に気化した冷媒を取込んでバッフルの下の
入口ポートを通して放出し、これにより冷媒が出口ポー
トを通過するまでの時間を可能な限り多くするアキュム
レータを目標とする。本発明は更に、上述のように、流
入する、部分的に気化した、湿気を含んだ冷媒から湿気
を除去するよう設けられた乾燥剤を通して流し、好まし
くはアキュムレータの内部に入る最初の点でそのように
するアキュムレータを目標とする。本発明はまた、上述
のように、内部構造および構成要素を変更せずに、頂部
に載置する入口管および出口管、および側面に設置する
入口管および出口管、またはそれらの組合わせを設置し
やすくし、かくしてアキュムレータをエンジン区画内に
組込みやすくするアキュムレータ装置を目標とする。本
発明のこれら上述の目的、特徴、および長所は付図に関
連して行う本発明の最良の実施態様の以下の詳細な説明
から容易に明らかになる。
【０００７】
【実施例】図１を参照すると、圧縮機12、凝縮器14、オ
リフィス管の形を成す膨張装置16、蒸発器18、および全
般的に20と記してあるアキュムレータから構成されてい
る全般に伝統的な車両用空気調和システムが示されてい
る。フレオン12または類似のもののような冷媒流体は圧
縮機の外側にある高温高圧の蒸気として出発してシステ
ムを通して循環し、次いで凝縮器を通過するが、その期
間中別に熱が蒸気から取り出されて高温高圧の液体を形
成し、次に、普通に「Ｈ」弁とも言われているオリフィ
ス管を通過し、冷媒を熱膨張させ、これにより、加熱さ
れた車両の客室から熱を取込んで冷媒を低温低圧の蒸気
にする蒸発器を通過する低温低圧の蒸気／液体の流れを
生ずる。この段階で、蒸気の温度は一般に約60°Ｆであ
り、圧力は約40psigである。
【０００８】本発明に従って構成されたアキュムレータ
の第１の実施例を図２および図３に示すが、これではア
キュムレータ20は、26で示したようにその開放端で溶
接、蝋付け、またははんだ付けにより接合された二つの
カップ形外殻22、24から成るハウジングを備えている。
これによりハウジングは、それぞれのカップ形部材22、
24の境界に全般的に一致して、上部30および下部32を備
えた内部室を形成している。ハウジング部材24の開いた
上端は半径方向内向きのフランジ34で形成されている
が、これはロール成形で形成することができる。下に更
に詳細に説明するように、フランジ34は蒸発器またはア
キュムレータの入口端からアキュムレータの内部で受け
られる冷媒蒸気の流れを中断するバッフル部材として働
く。
【０００９】アキュムレータ20は更に入口管36および出
口管38を備えている。入口管は図３の平面図でわかるよ
うに中央に偏心して設置されている。すなわち、その軸
はアキュムレータの垂直軸に平行ではあるが一致してい
ない。出口管38は二つの垂直方向の脚40および42から成
る全般的にＵ形の部材であり、Ｕ形の湾曲部44が部材24
の底から所定距離のところにある。湾曲部には、一般に
流入蒸気流に見られる潤滑油をアキュムレータの底に周
知の仕方で集め、流出蒸気流内部を再循環させるための
穴45がある。
【００１０】穴にはオリフィスフィルタ（図示せず）で
蓋をして大きな粒子トラップとして働かせ、圧縮機まで
下流に流れる油の量を精密に測ることができる。入口管
および出口管３６、３８は共にカップ形部材２２の上部
閉端にあけられた穴を通して突出し、全般に４６で示す
ようにカップ形部材２２に蝋付けまたは溶接されてい
る。入口管３６、および出口管の脚４０、４２はフラン
ジすなわちバッフル部材３４の内側円環縁４８を越えて
いることが注目される。出口管にはカップ形部材２２の
上壁から所定の距離の位置に入口端５０がある。
【００１１】入口管には室32の下部、バッフル部材34の
下、エルボ53の端のところに開放放出端52がある。図３
からわかるように、端52は全般にハウジング壁に接する
向きになっているので、少なくとも最初は、放出冷媒は
ハウジングの円周の周りの円周流路を取る。シリカゲル
の粒子が緊密に詰まっている円筒形可撓袋のような乾燥
剤収容部材60がハウジング部材24の下部中心に設けら
れ、入口管および出口管36、38の一方または他方、また
は両者に固定することができ、または出力管38の湾曲部
44に単に載せることができる。好ましくは、バッフル34
は、図２に示すように、アキュムレータの長さの中間三
分の一以内に設置される。すなわち、下部ハウジング部
材24の長さは上部ハウジング部材22の長さの半分から２
倍までのどこかにあることになる。
【００１２】また、バッフル部材３４のアキュムレータ
軸に沿う位置に関係無く、入口管放出端５２は、アキュ
ムレータが冷媒流体の下部貯留部として働くとき、すな
わち、システム需要が低いか、またはシステムが動作し
ていないとき、ハウジング部材２４の内部に集められた
冷媒流体のレベルより上の位置にあるのが望ましい。
【００１３】動作中、入口管36は低温、低圧の、液体、
蒸気、および油の冷媒混合物をそれが蒸発器18を通過す
るとき受取る。冷媒混合物は部材36から出、圧力下で部
分的に上向きに流れ、バッフル板34に当たり、バッフル
板34は流れを再び下向きにし、出口部材38に直接入る液
体冷媒の流れを中断し、これによりアキュムレータ内部
の蒸気流の活動を充分にして液体／蒸気混合物を、室の
頂部で、すなわち、室の上部30で、集める前に完全に気
化させる。室の上部30で集められた時点で混合物は出口
管38の入口端50を通って流れる。
【００１４】冷媒混合物はすべて乾燥剤袋部材60を通っ
てまたはその傍を流れ、これにより含有水分が除去され
る。乾燥剤収容部材は、当業者に周知のように、粒子の
フィルタとして働くこともできる。潤滑油および液体冷
媒の混合物は、水分の無い、粒子を含まない蒸気または
液体／蒸気混合物として凝結し、室32の底に集まって出
口管の潤滑油オリフィスにより制御された割合で調節さ
れる。
【００１５】上述のアキュムレータを製造する方法は、
引抜きなどにより、カップ形部材22および24を形成する
工程を含む。次にカップ形部材22の入口ポートおよび出
口ポートを打ち抜きで形成して、あらかじめ形成してあ
る入口管および出口管36、38を入れ、あらかじめ形成し
た入口管および出口管をカップ形部材に挿入したら、図
２に46で示して有るように、各々を上壁に蝋付けまたは
溶接する。更に、下部カップ形部材24に、ロール成形ま
たは他の適切な工程によりフランジ34を設け、上部カッ
プ形部材22の開放端受け部を70で圧延または成形による
などして同心状に膨らませ、下部カップ形部材24のフラ
ンジ端に充分ぴったりはまるようにする。次に乾燥剤収
容部材60を入口管および出口管の近くに、先に述べたよ
うに載置するかまたはそれに固定したのち、双方のカッ
プ形部材を共に軸方向に入れ子の関係になるようにすべ
り込ませ、最終的に下部部材24のフランジ部分が膨らま
せた部分70に形成された内側の肩に接触するようにす
る。次に二つのカップ形部材を26で示したように部分70
の全周の周りに溶接する。
【００１６】バッフル部材の幾何学的形状に関しては、
その小径の大径に対する比が約0.5：１から0.95：１ま
での範囲、望ましくはその比が約0.8：１に等しい場合
に最良の結果が得られると信ぜられている。バッフル部
材を凸にし、凸面をハウジング部材24の下部に向けて設
置することも望ましい。凸の程度はバッフル部材を通っ
て循環する冷媒混合物に対して良好な循環作用が確保さ
れるようにする。
【００１７】図４および図５に本発明の第２の実施例を
示してある。この実施例および下に説明する他の実施例
では、要素が図２および図３の第１の実施例に関連して
説明したものと同一である場合類似の数字を踏襲してい
る。第１の実施例に関連して説明したものとの構造上の
主な差異はバッフル部材34の構造である。図４および図
５では出口管の脚40および42がハウジング22、24にほぼ
隣接しており、これに適合するには図５に示すように出
口管をアキュムレータハウジングに対して位置決めする
直径上で対向する切取り部72および74をバッフル部に設
ける必要があることが注目される。これら切取り部はフ
ランジすなわちバッフル部材34を圧延する前に圧断する
のが望ましい。また、入口管36は、中心にアキュムレー
タの垂直軸に一致して設置され、キャップ部材54により
底部で閉じられ、流入する冷媒混合物を乾燥剤収容部材
を通って、次に室32まで伝える複数の通路または穴56を
備えている。更に他の差異は、その記述を参照によりこ
こに取入れてある米国特許4,291,548に全般的に図示さ
れているように、鞍形袋として構成されている乾燥剤収
容部材60にある。
【００１８】図６および図７に示す第３の実施例では、
入口管36および出口管38が「側面取付け」されている。
すなわち、入口ポートおよび出口ポート76、78が上部ハ
ウジング部材22の円筒状側壁に設置されている。更に、
入口管36はアキュムレータの軸の中心からはずれて半径
方向に設置され、出口管38の場合のように壁の近くに置
かれていることに注目される。このためバッフル部材34
は図４および図５の実施例に関連して説明したものと同
様のそれぞれの切取り部および位置決めスロット80を備
えている。
【００１９】乾燥剤収容部材６０は、第１の実施例で示
したように、円筒状であり、図７で明瞭にわかるよう
に、アキュムレータの半径方向中心に、入口管３６の放
出端５２に隣接して垂直に設置されていることが注目さ
れる。また、入口管３６の放出端５２は図示のようにそ
の端５２で完全に開いていてそれ以外に出口穴を備えて
いない。すなわち、先に説明した実施例のキャップ５４
は省略されており、開いた放出端５２は乾燥部材６０に
隣接して設置され、先に述べた第１の実施例の場合のよ
うに側面を向いている。
【００２０】本発明の更に他の実施例を図８および図９
に示す。先に説明したものに対するこの実施例の主な差
異は出口管３８の構造にあり、これでは先に説明したも
のより全体の長さがかなり短いことが注目される。この
場合には、出口管３８の湾曲部４４がバッフル部材３４
の上方にある。油ピックアップ管８２が湾曲部４４の下
流端から室３２の下まで延びている。油ピックアップ管
８２はアキュムレータの底部に終始存在することのある
粒子を濾過するふるい部材８４を備えており、潤滑油の
流れの速さは油ピックアップ管８２の内部流路の直径に
より制御される。この構成によって円筒状カートリッジ
式乾燥剤収容部材６０の使用も可能になる。その特定の
構造は本発明の一部ではなく、どんな既知のカートリッ
ジをも使用することができ、また代わりとして、先に説
明したような伝統的の鞍形袋式乾燥剤収容部材を使用す
ることができる。入口管は一般に、図２または図４のい
ずれかで説明したような形式のものとすることができ、
図４の改変案を図示してある。図９でわかるように、出
口管は、脚部材４０および４２がアキュムレータの内壁
に最も近く設置されるように、アキュムレータの出入り
口の中心をはずして設置することができる。バッフル部
材３４の円環状内側リム４８は図２に示す実施例の場合
のように切断されていない。
【００２１】最後に、図10および図11には本発明の更に
他の実施例が示されている。直ぐ前の実施例のように、
出口管38はバッフル部材34の上方の室の上部30の中に完
全に入っている。この場合には、出口管38は、図11の平
面図でわかるように、アキュムレータの垂直軸を通過す
るように中心に設置されている。前の実施例の場合のよ
うに、出口管38は、室の下部32の底部まで延びている、
細長い油ピックアップ管82を備えている。この実施例と
前に説明した実施例との間の主な差異は入口管36の位置
であって、入口管36は、図６〜図９の実施例の場合のよ
うに、バッフル部材34が切取り位置決め部80を備えなけ
ればならないように、中心をはずれて設置されている。
この実施例に使用している乾燥剤収容部材60は図６およ
び図７の実施例に関連して図示したものと同様であり、
または入口管および油ピックアップ管から全く自由であ
る下部室部32に照らして、直前の実施例に関連して説明
したようなカートリッジユニットを使用することができ
る。
【００２２】しかし、図２および図３のもの以外の各実
施例の場合のように、バッフル部材34はリム48の下室部
32の方に折れ曲がっている。図２では、フランジ34が内
側リム48が半径方向内側にアキュムレータの垂直軸にほ
ぼ垂直に突出するように完全に展開してはいないことに
注目すべきである。フランジの曲がりの程度のこの差異
は冷媒混合物の循環に物質的に影響するとは信ぜられて
いないが、ユニットの製作に適応しているのである。本
発明の特定の実施例を付図により図解し、前述の詳細な
記述により説明してきたが、本発明は開示した実施例そ
のものに限定されるものではないことを理解すべきであ
る。多数の配置換え、修正、および置き換えが、特許請
求の範囲の範囲から逸脱することなく、可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って設計することができるアキュム
レータの使用を取入れた典型的な車両用空気調和システ
ムの概要図である。
【図２】本発明の第１の実施例の、部分的に断面図で示
した立面図である。
【図３】図２の切断線3−3に沿って取った平面図であ
る。
【図４】本発明の第２の実施例の、部分的に断面図で示
した立面図である。
【図５】本発明の第２の実施例の切断線5−5に沿って取
った平面図である。
【図６】本発明の第３の実施例の、部分的に断面図で示
した立面図である。
【図７】本発明の第３の実施例の切断線7−7に沿って取
った平面図である。
【図８】本発明の第４の実施例の部分的に断面図で示し
た立面図である。
【図９】本発明の第４の実施例の切断線9−9に沿って取
った平面図である。
【図１０】本発明の第５の実施例の部分的に断面図で示
した立面図である。
【図１１】本発明の第５の実施例の切断線11−11に沿っ
て取った平面図である。
【符号の説明】
１２ 圧縮機、１４ 凝縮器、１６ 膨張装置、１８
蒸発器、２０ アキュムレータ、２２ 上部カップ形部
材、２４ 下部カップ形部材、２６ 開放端、３４ フ
ランジ（バッフル部材）３６ 入口管、３８ 出口管、
５２ 放出端、６０ 乾燥剤収容部材７０ フランジ張
り出し部、７２ 切取り部、 ７６ 入口ポート、７８
出口ポート、８２ 油ピックアップ管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トッド・アール・ケルピン アメリカ合衆国 48314 ミシガン州・ スターリング ハイツ・シャルルマーニ ュ・43385 (56)参考文献 実開 昭63−5363（ＪＰ，Ｕ)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 冷媒流体を循環させる空気調和システム
    に使用するアキュムレータにおいて、 内部蒸気室を形成し、それぞれ開端と閉端とを有する第
    １および第２の円筒状カップ形部材からなる外囲ハウジ
    ングを備え、 アキュムレータの上部を構成する一方のカップ形部材
    が、それを貫いて突出する入口管および出口管を備えて
    おり、前記入口管の放出端は実質上このカップ形部材の
    開端を超えて伸び、出口管はこのカップ形部材の前記閉
    端近くに設けられた蒸気入口端を有しており、 さらに、アキュムレータの下部を構成する円筒状カップ
    形部材の開端を内側に曲げて上部と下部との間で前記蒸
    気室の中に配置されるようにカップ形部材に一体に形成
    させられ、部分的に気化された流入流体の流れを妨害し
    て内部蒸気室内を循環させ、冷媒蒸気を前記蒸気室の上
    部まで上昇させて前記出口管を通して流すバッフル部材
    を備えていることを特徴とするアキュムレータ。
  2. 【請求項２】 空気調和システム用アキュムレータの製
    造方法において、 各々が開端および閉端を有し、一方がアキュムレータの
    上部を構成するものであってそれを貫いて突出する入口
    管および出口管を備えており、前記入口管の放出端は実
    質上カップ形部材の開端を超えて伸び、出口管はカップ
    形部材の前記閉端近くに設けられた蒸気入口端を備えて
    いる第１および第２の円筒状カップ形部材を準備する工
    程と、 一方の前記カップ形部材の開端を内側に曲げて全般的に
    リング形のバッフル部材を形成する工程と、 前記入口管および出口管を備えているカップ形部材の開
    端から、乾燥剤収容部材を軸方向に挿入し、該乾燥剤収
    容部材を前記入口管の放出端の近くに配置する工程と、 前記カップ形部材を前記開端で共に接合し、これにより
    アキュムレータの閉端までの中間にバッフル部材が設置
    されている包囲蒸気室を形成する工程と、 から成ることを特徴とするアキュムレータの製造方法。
  3. 【請求項３】 空気調和システム用アキュムレータの製
    造方法において、 各々が開端および閉端を有し、一方はアキュムレータの
    上部を構成するものであってそれを貫いて突出する入口
    管および出口管を備えている第１および第２の円筒状カ
    ップ形部材を準備する工程と、 一方の前記カップ形部材の開端を内側に曲げて全般的に
    リング形のバッフル部材を設ける工程と、 前記カップ形部材を前記開端で共に接合し、これにより
    アキュムレータの閉端までの中間にバッフル部材が設置
    されている包囲蒸気室を設ける工程と、 から成ることを特徴とするアキュムレータの製造方法。
  4. 【請求項４】 空気調和システム用アキュムレータの製
    造方法であって、 各々が開端および閉端を有し、一方はアキュムレータの
    上部を構成するものであってそれを貫いて突出する入口
    管および出口管を備えており、前記入口管の放出端は実
    質上カップ形部材の開端を超えて突出し、出口管はカッ
    プ形部材の前記閉端近くに設けられた蒸気入口端を備え
    ている第１および第２の円筒状カップ形部材を準備する
    工程と、 一方の前記カップ形部材の開端を内側に曲げて全般的に
    リング形のバッフル部材を形成させる工程と、 前記入口管および出口管を備えているカップ形部材の開
    端から、乾燥剤収容部材を軸方向に挿入する工程と、 前記双方のカップ形部材を開端で共に接合し、これによ
    りアキュムレータの閉端までの実質上中間にバッフル部
    材が設置されている包囲蒸気室を形成させる工程と、 から成ることを特徴とするアキュムレータの製造方法。
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