JP3855385B2 - 冷凍サイクル用レシーバ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクルの冷媒凝縮器と減圧手段との間に連結された冷凍サイクル用レシーバに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、図15ないし図17に示したように、コンプレッサ101、コンデンサ102、略円筒形状のレシーバ103、スーパクーラ104、膨張弁105およびエバポレータ106を有する冷凍サイクル100が知られている。そのレシーバ103の入口配管131は、コンデンサ102の出口タンクに連結された冷媒配管107、108を介して連結されている。また、レシーバ103の出口配管132は、スーパクーラ104の入口タンクに連結された冷媒配管109、110を介して連結されている。そして、コンデンサ102とスーパクーラ104とは1個の空冷式熱交換器111にて構成されており、レシーバ103は空冷式熱交換器111の側方に設置されている。なお、このレシーバ103は、円筒形状をしており、内容積がφD×Hとされている。
【0003】
上記の冷凍サイクル100の作用としては、コンプレッサで圧縮されて吐出された高温、高圧のガス冷媒がコンデンサ102内に流入して凝縮液化される。そして、コンデンサ102から入口配管131を経て気液混合状態でレシーバ103の内部に流入する冷媒は、図17に示したように、流入口133より水平方向に流入して流出口134に至る際に浮力によりガス冷媒を分離してレシーバ103の上部に溜まる。一方、ガス冷媒と分離した液冷媒は、レシーバ103から出口配管132を経てスーパクーラ104に送り込まれる。
【0004】
また、従来より、図18ないし図20に示したように、コンプレッサ201、室内熱交換器202、略円筒形状の可逆レシーバ203、室外熱交換器204、第1、第2膨張弁205、206、第1、第2逆止弁207、208および四方弁209を有する冷凍サイクル(ヒートポンプサイクル)200も知られている。この冷凍サイクル200の可逆レシーバ203の第1パイプ231および第2パイプ232は、可逆レシーバ203との結合部内の冷媒の流れ方向が同一方向となるように並列した状態で可逆レシーバ203の外壁に結合されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のレシーバ103および可逆レシーバ203では、バス車両用等の大流量(Max:約700kg/h)の冷凍サイクル100、200の場合に、充分な気液分離性能を得るためには、最小でもφD(例えばφ80mm〜φ100mm)以上の胴径が必要となるので、バス車両等への搭載スペースが大きくなってしまっている。また、レシーバ103および可逆レシーバ203の容器本体が上記のように大径となるため、使用冷媒が多く必要となるという問題が生じている。
【0006】
また、従来のレシーバ103は、空冷式熱交換器111の側方に設置されているため、空冷式熱交換器111とレシーバ103よりなるコンデンシングユニットのバス車両等への搭載スペースが大きくなるという問題が生じている。さらに、レシーバ103と空冷式熱交換器111とを連結するための冷媒配管107〜110が長くなり、冷媒配管107〜110の取回しが複雑となるという問題が生じている。
【0007】
【発明の目的】
本発明の目的は、冷凍サイクルの配管の仕様を変更することにより、従来のレシーバと同様の気液分離性能および液溜め性能を持たせることのできる冷凍サイクル用レシーバを提供することにある。また、小径化、省冷媒化を図ることが可能な冷凍サイクル用レシーバを提供することにある。さらに、コンデンシングユニットの車両等への搭載性を向上することのできる冷凍サイクル用レシーバを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1および請求項4に記載の発明によれば、上下方向に対して直交する略水平方向に配置した横方向管の気液分離部内に気液二相状態の冷媒が流入すると、気液分離部内を略水平方向に流れる際にガス冷媒が浮力により横方向管の略上方側に集まる。これにより、横方向管の気液分離部内で冷媒が気液分離し、液冷媒のみが横方向管から外部へ流出する。また、冷凍サイクルに必要な冷媒循環量が少ない運転モードの時には、横方向管の略上方側から延長された縦方向管の液溜り室内に液冷媒がガス冷媒と共に溜められる。したがって、横方向管および縦方向管によって冷凍サイクル用レシーバを構成することにより、従来のレシーバと同様の気液分離性能および液溜め性能を持たせながらも、小径化および省冷媒化を図ることができる。
また、請求項1に記載の発明によれば、横方向管および縦方向管によって構成される冷凍サイクル用レシーバの容器本体を入口配管および出口配管よりやや大きめの配管形状にすることで、従来のレシーバの容器本体よりも胴径を細くすることができるので、小径、小型化を図ることができる。また、冷凍サイクル用レシーバの容器本体の小径、小型化を図ることにより、省冷媒化、つまり冷凍サイクル中の冷媒封入量を減少させることができる。
【0009】
請求項2に記載の発明によれば、横方向管の延長方向の一端部の略下方側に接続された出口配管を横方向管の径方向外方に突出するように接続することにより、浮力により横方向管の略上方側に集まったガス冷媒が出口配管内に流れ込むことを防止することができる。
請求項3に記載の発明によれば、横方向管の延長方向の一端部から略中央部までの間に縦方向管を接続することにより、横方向管内に流入して横方向管内を略水平方向に流れる際に気液分離したガス冷媒が縦方向管内に溜まり易くなる。
【0010】
請求項4に記載の発明によれば、入口配管から横方向管の第1気液分離部内に流入した気液二相状態の冷媒は、第1気液分離部内を略水平方向に流れる際にガス冷媒が浮力により横方向管の略上方側に集まり、縦方向管の液溜り室内に入り込む。一方、第1気液分離部内で気液分離した液冷媒は、横方向管の第2気液分離部を通って出口配管へ流出する。
【0012】
請求項5に記載の発明によれば、横方向管および縦方向管によって構成される冷凍サイクル用レシーバを、冷凍サイクルの熱交換器を通過する空気が流れる空気通路内に設置することにより、冷凍サイクル用レシーバを熱交換器の前後に重ね合わせることができるので、コンデンシングユニットの車両等への搭載性を向上することができる。また、冷凍サイクル用レシーバと熱交換器とを連結する冷媒配管の長さを短くしたり、その冷媒配管を廃止したりすることができるので、冷媒配管の取回しがし易くなり、コンデンシングユニットの車両等への搭載性を向上することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
〔第1実施形態の構成〕
図1ないし図5は本発明の第1実施形態を示したもので、図1は冷凍サイクルのレシーバを示した図で、図2はバス車両用空気調和装置の冷凍サイクルを示した図である。
【0014】
本実施形態のバス車両用空気調和装置の冷凍サイクル1は、コンプレッサ11、コンデンシングユニット12、膨張弁13およびエバポレータ14を冷媒配管15によって順次接続されている。これらのうち、コンプレッサ11は、バス車両に搭載されたエンジンに電磁クラッチ(図示せず)を介して連結されている。そして、電磁クラッチが通電(ON)されることにより、エンジンの回転動力がコンプレッサ11に伝達されてコンプレッサ11が吸入、圧縮、吐出作用を行う。
【0015】
次に、コンデンシングユニット12を図1ないし図5に基づいて説明する。ここで、図3はコンデンシングユニット12を示した図である。コンデンシングユニット12は、図示しない冷却ファンにより吹き付けられる冷却風を冷媒と熱交換させることによって、冷媒を冷却する空冷式熱交換器2、および流入した冷媒を気液分離して液冷媒のみを下流側に送るレシーバ4等から構成されている。
【0016】
空冷式熱交換器2は、例えば車両の走行風を受け易い場所に設置され、レシーバ4の上流側に連結されるコンデンサ3と、レシーバ4の下流側に連結されるスーパクーラ5とを一体的に設けたものである。空冷式熱交換器2は、入口タンクと中間タンクとの間に設けたU字管形状の複数のコンデンサ用チューブ(いずれも図示せず)と、これらのコンデンサ用チューブよりも空気流れ方向の下流側に列設され、中間タンクと出口タンクとの間に設けた複数のスーパクーラ用チューブ(いずれも図示せず)とを備えている。
【0017】
ここで、コンデンサ3は、コンプレッサ11より流入したガス冷媒を空気と熱交換させて凝縮液化させる冷媒凝縮器として働く。また、スーパクーラ5は、レシーバ4より流入した液冷媒を空気と熱交換させて過冷却させる過冷却器として働く。
【0018】
次に、レシーバ4を図1ないし図5に基づいて説明する。ここで、図4および図5はレシーバ4を示した図である。レシーバ4は、本発明の冷凍サイクル用レシーバに相当するもので、車両の上下方向に対して略直交する水平方向に設置された横方向管6、およびこの横方向管6の長手方向に対して直交する上下方向に設置された縦方向管7により略T字型形状に構成されている。このレシーバ4は、空冷式熱交換器2の前面等の放熱の妨げにならないように、すなわち、空冷式熱交換器2を横切るように設置されている。
【0019】
横方向管6は、アルミニウム等の金属パイプで、内部に冷媒を気液分離する気液分離部21が形成される。この横方向管6は、内径がφ30mm〜φ40mmで、内容積が500cc以上の円筒管である。また、横方向管6の長さは、バス車両用空気調和装置の冷凍サイクル1(冷凍サイクル1を循環する冷媒の流量が700kg/h)の場合には300mm〜400mm以上必要である。
【0020】
縦方向管7は、アルミニウム等の金属パイプで、先端部(下端部)が横方向管6の長手方向の下流側寄りに形成された円形状の連通口22に溶接等の接合手段を用いて接合されている。この縦方向管7は、内径がφ30mm〜φ40mmの円筒管である。そして、縦方向管7は、連通口22から図示上方に延長された垂直管部23と、この垂直管部23の上端部から図示左側に折り曲げられて、空冷式熱交換器2を横切るように斜め上方に延長された傾斜管部24とからなる。そして、縦方向管7の内部には、液冷媒を一時的に溜める液溜め部25が形成されている。
【0021】
そして、横方向管6の延長方向の一端部の略上方側には、円形状の入口26が形成されている。この入口26には、横方向管6内に液冷媒を流入させるための入口パイプ(本発明の入口配管に相当する)8が横方向管6の径方向外方に突出するように接続されている。
【0022】
また、横方向管6の延長方向の他端部の略下方側には、円形状の出口27が形成されている。この出口27には、横方向管6から液冷媒を流出させるための出口パイプ(本発明の出口配管に相当する)9が横方向管6の径方向外方に突出するように接続されている。なお、入口パイプ8および出口パイプ9は、例えば内径がφ10mmの円管である。
【0023】
〔第1実施形態の作用〕
次に、本実施形態のバス車両用空気調和装置の冷凍サイクル1の作用を図1ないし図5に基づいて簡単に説明する。
【0024】
コンプレッサ11より吐出されたガス冷媒は、冷媒配管15を通って入口タンク内に流入する。入口タンク内に流入したガス冷媒は、コンデンサ3の複数のコンデンサ用チューブを通過する際に、コンデンサ用チューブの外側を流れる空気と熱交換して凝縮液化されて、一部のガス冷媒を残してほとんど液冷媒となって中間タンク内に流入する。
【0025】
そして、中間タンク内に流入した気液二相状態の冷媒は、入口パイプ8を通って入口26からレシーバ4の横方向管6の気液分離部21内に流入する。そして、冷媒は、図4に示したように、気液分離部21内を略水平方向に流れる間に、ガス冷媒が浮力により気液分離部21の上方側に集まる。
【0026】
そして、気液分離部21の下流側では完全にガス冷媒が上方側に集まり、液冷媒が下方側に集まって気液分離が完了する。そして、気液分離部21内の液冷媒のみは、出口27から出口パイプ9内に流入する。そして、出口パイプ9を通ってスーパクーラ5の複数のスーパクーラ用チューブを通過する際に、スーパクーラ用チューブの外側を流れる空気と熱交換して過冷却されて、出口タンク内に流入する。その後に、膨張弁13に送られる。
【0027】
ここで、エバポレータ14や空冷式熱交換器2等の冷凍サイクル機器に必要な冷媒循環量が少ないモードの時、例えば冷房熱負荷の小さい時、冷凍サイクル1中の冷媒封入量が変化しない。このため、縦方向管7の液溜め部25内には、図5に示したように、冷媒循環量が多い時と冷媒循環量が少ない時との差分の液冷媒が溜まる。したがって、液溜め部25の内容積は500cc〜1000cc以上必要である。
【0028】
〔第1実施形態の効果〕
以上のように、本実施形態では、前後の入口、出口パイプ8、9よりも3倍〜4倍以上の内径を持つ横方向管6および縦方向管7によってレシーバ4を構成することにより、従来のレシーバと同様の気液分離性能および液溜め性能を持たせながらも、小径、小型、軽量化を図ることができる。また、本実施形態のレシーバ4は、空冷式熱交換器2の前面の放熱の妨げにならない場所に設置されているため、空冷式熱交換器2とレシーバ4よりなるコンデンシングユニット12のバス車両への搭載スペースを小さくすることができる。
【0029】
そして、液溜め部25の細長くすることにより、レシーバ4の液溜め部25の内径を、従来のレシーバのφ80mm〜φ100mm以上に対して極細のφ30mm〜φ40mmとすることができるので、大幅に小径となるので、冷凍サイクル1中の冷媒封入量を少なくすることができる。そして、気液分離部21の内径を従来のレシーバのφ80mm〜φ100mm以上に対して極細のφ30mm〜φ40mmとしながらも、充分な気液分離性能を得ることができるので、バス車両用等の大流量(Max:約700kg/h)の冷凍サイクル1の場合でも、レシーバ4のバス車両への搭載スペースが小さくなる。
【0030】
〔第2実施形態〕
図6ないし図8は本発明の第2実施形態を示したもので、図6および図7コンデンシングユニットを示した図で、図8は冷凍サイクルのレシーバを示した図である。
【0031】
本実施形態の空冷式熱交換器2は、入口タンク16と中間タンク17との間に設けたU字管形状の複数のコンデンサ用チューブ19aと、中間タンク17と出口タンク18との間に設けた複数のスーパクーラ用チューブ19bとを備えている。なお、複数のスーパクーラ用チューブ19bは、複数のコンデンサ用チューブ19aよりも空気流れ方向の下流側に設けられている。入口タンク16には、入口配管16aが接続されており、出口タンク18には、出口配管18aが接続されている。
【0032】
そして、レシーバ4は、略水平方向に設置される横方向管6の出口28側の端部に、縦方向管7の連通口22を配置することによりL字型形状に構成することによって、第1実施形態よりも形状を簡素化している。そして、入口パイプ8は、横方向管6の一端部の軸心部より軸心方向外方に突出するように接続されている。また、出口パイプ9は、横方向管6の他端部の略下方側より下方に突出するように接続されて、大部分は水平方向に配されている。そして、縦方向管7の垂直管部23は、横方向管6の出口28側の端部から上方に延ばされている。また、傾斜管部24は、垂直管部23の上端部から図示左側に折り曲げられて斜め上方に延ばされている。
【0033】
〔第3実施形態〕
図9ないし図11は本発明の第3実施形態を示したもので、図9は冷凍サイクルの可逆レシーバを示した図で、図10および図11はバス車両用空気調和装置の冷凍サイクルを示した図である。
【0034】
本実施形態の冷凍サイクル1は、冷房サイクル(通常の冷凍サイクル)と暖房サイクル(ヒートポンプサイクル)とで冷媒の流れ方向を変更している。具体的には、冷房サイクルは、コンプレッサ11より吐出されたガス冷媒を、四方弁31→室外熱交換器32→逆止弁33→可逆レシーバ10→冷房用膨張弁34→室内熱交換器35→四方弁31を経てコンプレッサ11に戻す冷媒回路である。
【0035】
また、暖房サイクルは、コンプレッサ11より吐出されたガス冷媒を、四方弁31→室内熱交換器35→逆止弁36→可逆レシーバ10→暖房用膨張弁37→室外熱交換器32→四方弁31を経てコンプレッサ11に戻す冷媒回路である。そして、四方弁31、逆止弁33、36は、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流れ方向を切り替える冷媒回路切替手段を構成する。
【0036】
そして、可逆レシーバ10は、略T字型形状をしており、略水平方向に設置された横方向管6の略中央部の上方側から縦方向管7が略上方に向かうように延ばされている。そして、横方向管6は、内径がφ30〜φ40mmで、内容積が500cc〜1000cc以上の円筒管である。また、横方向管6の内部には、300mm〜400mm以上の寸法Aを持つ冷房用気液分離部21a、および300mm〜400mm以上の寸法Bを持つ暖房用気液分離部21bが形成されている。なお、横方向管6は、A<Bの関係を持つ。
【0037】
そして、横方向管6の延長方向の一端部の略下方側には、円形状の出入口41が形成されている。また、横方向管6の延長方向の他端部の略下方側には、円形状の出入口42が形成されている。そして、出入口41には、冷媒配管43が横方向管6の径方向外方に突出するように接続されている。また、出入口42には、冷媒配管44が横方向管6の径方向外方に突出するように接続されている。なお、冷媒配管43、44は、例えば内径がφ10mmの円管である。
【0038】
冷房運転時には、図9および図10に示したように、冷媒凝縮器として働く室外熱交換器32から逆止弁33、冷媒配管43を経て出入口41から横方向管6内に気液二相状態の冷媒が流入する。そして、冷媒は、冷房用気液分離部21a内を略水平方向に流れる際に、ガス冷媒が上方側に集まって気液分離する。さらに、冷凍サイクル1中を循環する冷媒循環量が少ない場合には、液溜め部25内に液冷媒が一時的に溜まる。
【0039】
また、暖房運転時には、図11に示したように、冷媒凝縮器として働く室内熱交換器35から流入した冷媒が暖房用気液分離部21b内を略水平方向に流れる際に、ガス冷媒が上方側に集まって気液分離する。さらに、冷凍サイクル1中を循環する冷媒循環量が少ない場合には、液溜め部25内に液冷媒が一時的に溜まる。したがって、本実施形態の可逆レシーバ10は、冷房運転時も暖房運転時も浮力により気液分離をし、液溜め機能を果たし、小型化、省冷媒化を果たすことができる。
【0040】
〔第4実施形態〕
図12ないし図14は本発明の第4実施形態を示したもので、冷凍サイクルの可逆レシーバを示した図である。
【0041】
本実施形態では、L字形状の可逆レシーバ10の横方向管6の内部に仕切り部材45を挿入することにより、横方向管6の一方側を冷房用気液分離部21aとして使用し、他方側を暖房用気液分離部21bとして使用している。そして、横方向管6の一端部の略下方側には、2個の出入口46、47が形成されている。そして、2個の出入口46、47には、冷媒配管48、49が横方向管6の径方向外方に突出するように接続されている。
【0042】
本実施形態では、横方向管6の管径φd4 を第3実施形態の横方向管6の管径φd3 の1.4倍とすることにより、流路面積を同等にしている。また、第3実施形態のT字型をL字型とすることで、幅寸法Bを小さくしながらも、流路面積を同等にすることができる。
【0043】
〔他の実施形態〕
本実施形態では、本発明を、バス車両用空気調和装置の冷凍サイクル1に適用した例を示したが、本発明を、乗用車、鉄道車両、航空機、船舶、住宅、工場等を空調する空気調和装置の冷凍サイクル用レシーバに適用しても良い。
【0044】
本実施形態では、コンデンシングユニット12をコンデンサ3、レシーバ4およびスーパクーラ5により構成したが、コンデンシングユニット12をコンデンサ3およびレシーバ4により構成しても良い。
本実施形態では、コンデンサ3とスーパクーラ5とを一体化した空冷式熱交換器2をバス車両に搭載した例を示したが、コンデンサ3とスーパクーラ5とを別部品にてバス車両に搭載しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】冷凍サイクルのレシーバを示した概略図である(第1実施形態)。
【図2】バス車両用空気調和装置の冷凍サイクルを示した構成図である(第1実施形態)。
【図3】コンデンシングユニットを示した斜視図である(第1実施形態)。
【図4】レシーバの作用を示した説明図である(第1実施形態)。
【図5】レシーバの作用を示した説明図である(第1実施形態)。
【図6】コンデンシングユニットを示した正面図である(第2実施形態)。
【図7】コンデンシングユニットを示した側面図である(第2実施形態)。
【図8】冷凍サイクルのレシーバを示した概略図である(第2実施形態)。
【図9】冷凍サイクルの可逆レシーバを示した概略図である(第3実施形態)。
【図10】バス車両用空気調和装置の冷凍サイクルを示した構成図である(第3実施形態)。
【図11】バス車両用空気調和装置の冷凍サイクルを示した構成図である(第3実施形態)。
【図12】冷凍サイクルの可逆レシーバを示した平面図である(第3実施形態)。
【図13】冷凍サイクルの可逆レシーバを示した概略図である(第3実施形態)。
【図14】冷凍サイクルの可逆レシーバを示した側面図である(第3実施形態)。
【図15】冷凍サイクルを示した構成図である(従来の技術)。
【図16】コンデンシングユニットを示した斜視図である(従来の技術)。
【図17】冷凍サイクルのレシーバを示した断面図である(従来の技術)。
【図18】冷凍サイクルを示した構成図である(従来の技術)。
【図19】冷凍サイクルの可逆レシーバを示した正面図である(従来の技術)。
【図20】冷凍サイクルの可逆レシーバを示した平面図である(従来の技術)。
【符号の説明】
1 冷凍サイクル
2 空冷式熱交換器
3 コンデンサ
4 レシーバ
5 スーパクーラ
6 横方向管
7 縦方向管
8 入口パイプ(入口配管)
9 出口パイプ(出口配管)
10 可逆レシーバ
12 コンデンシングユニット
21 気液分離部
22 連通口
23 垂直管部
24 傾斜管部
25 液溜め部
26 入口
27 出口
21a 冷房用気液分離部(第1気液分離部)
21b 暖房用気液分離部(第2気液分離部)
45 仕切り部材(仕切り板)
Claims (5)
- (a)上下方向に対して直交する略水平方向に延長され、内部に気液分離部を形成する横方向管と、
(b)この横方向管の略上方側から延長され、内部に前記気液分離部と連通する液溜め部を形成する縦方向管と
を備えた冷凍サイクル用レシーバにおいて、
前記横方向管は、円管形状で、入口配管および出口配管の内径よりも3倍以上の内径を持ち、
前記縦方向管は、円管形状で、前記横方向管の内径と同等以上の内径を持ち、しかも前記横方向管の延長方向の長さと同等以上の長さを持つことを特徴とする冷凍サイクル用レシーバ。 - 請求項1に記載の冷凍サイクル用レシーバにおいて、
前記横方向管の延長方向の一端部の略下方側には、前記横方向管から液冷媒を流出させるための出口配管が前記横方向管の径方向外方に突出するように接続されていることを特徴とする冷凍サイクル用レシーバ。 - 請求項1または請求項2に記載の冷凍サイクル用レシーバにおいて、
前記縦方向管は、前記横方向管の延長方向の一端部から略中央部までの間に接続されていることを特徴とする冷凍サイクル用レシーバ。 - (a)上下方向に対して直交する略水平方向に延長され、内部に気液分離部を形成する横方向管と、
(b)この横方向管の略上方側から延長され、内部に前記気液分離部と連通する液溜め部を形成する縦方向管と
を備えた冷凍サイクル用レシーバにおいて、
前記横方向管の延長方向の一端部の略下方側には、前記横方向管内に冷媒を流入させるための入口配管が前記横方向管の径方向外方に突出するように接続されており、且つ前記横方向管から液冷媒を流出させるための出口配管が前記横方向管の径方向外方に突出するように接続されており、
前記横方向管の内部には、前記入口配管および前記液溜め部を連通する第1気液分離部と前記液溜め部および前記出口配管を連通する第2気液分離部とを区画する仕切り板が設置されていることを特徴とする冷凍サイクル用レシーバ。 - 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の冷凍サイクル用レシーバにおいて、
前記横方向管および前記縦方向管は、冷凍サイクルの熱交換器を通過する空気が流れる空気通路内に設置されたことを特徴とする冷凍サイクル用レシーバ。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP22789797A JP3855385B2 (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 冷凍サイクル用レシーバ |
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JP22789797A JP3855385B2 (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 冷凍サイクル用レシーバ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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