JP4032548B2 - Receiver integrated refrigerant condenser - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷媒の気液を分離して液冷媒を蓄える受液器を一体に構成した冷媒凝縮器において、受液器への冷媒充填特性の改善に関するもので、車両用空調装置に用いて好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、車両用空調装置においては、車両搭載性の向上を図るために、冷媒凝縮器に受液器を一体に構成して、この冷媒凝縮器と受液器の車両搭載スペースを縮小するようにしたものが種々提案されている。
車両ではスペース的制約が大きいので、車両搭載性を一層改善するためには、受液器タンクの断面積を如何に縮小するかが重要な課題となる。そこで、特開平7−180930号公報では、受液器への冷媒流入口を受液器内の冷媒液面より下方部位に配置し、そして、この冷媒流入口よりさらに下方部位に受液器からの冷媒流出口を配置している。
【0003】
これによれば、冷媒流入口からの冷媒が受液器内の冷媒液面より下方部位に流入するので、冷媒液面より上方に冷媒が流入する場合に比して、冷媒の動圧により受液器内の冷媒液面が乱れるのを低減できる。これにより、受液器タンクの断面積が小さくても、冷媒の気液分離作用を良好に発揮できるようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術について実際に試作検討してみると、次のごとき不具合が発生することが判明した。
すなわち、上記従来技術では、受液器の下方側に冷媒流入口および冷媒流出口をともに配置しているので、液冷媒雰囲気は受液器の下方側のみに形成され、受液器の上方側は常にガス冷媒の雰囲気が作用している。従って、夏期の冷房時のごとく受液器内に溜められる液冷媒の温度より、受液器周囲の雰囲気温度(車両のエンジンルーム内温度)の方が高い場合には、受液器の全容積を液冷媒の貯留空間として利用できないという問題が生じる。
【0005】
この問題についてより詳細に説明すると、冷凍サイクルの運転条件が変動して、サイクルとしての余剰冷媒量が増大すると、この余剰冷媒量は本来受液器内に液冷媒として貯留されるべきであるが、上記のように周囲の高温雰囲気からの吸熱により、受液器内の上方空間の温度が受液器内の液冷媒温度より高くなると、受液器内の上方空間では液冷媒が蒸発してガス状になってしまい、液冷媒の貯留空間として利用できない。
【0006】
その結果、受液器から凝縮器側へ液冷媒が溢れ出てしまい、凝縮器における実質的な冷媒凝縮領域が減少するので、凝縮能力の低下を招き、サイクル高圧が上昇する。このサイクル高圧により圧縮機駆動動力が上昇するとか、あるいは、サイクル機器保護のための高圧スイッチが作動して、サイクルが停止され、冷房不足を生じる。
【0007】
このような不具合の解消のために、受液器の容量アップを行えば、車両への搭載性の悪化、あるいは凝縮器コア部のサイズ縮小による性能低下を生じる。また、そればかりでなく、受液器断面積の増大による耐圧強度の低下も引き起こす。なお、別の従来技術として、特開平4−103973号公報では、受液器内の中心部に底部から上方へ延びる冷媒管を配置し、この冷媒管の上部に多数の小孔を開けて、この小孔から受液器内に凝縮冷媒を流入させることより、冷媒の気液分離性を向上させるものが提案されている。
【0008】
この従来技術によると、冷媒管上部の小孔から凝縮冷媒を受液器内に流入させているものの、冷媒管が受液器内の中心部に位置しているので、凝縮冷媒のほとんどが受液器内の中心部付近に集まり、受液器胴体部の内壁を流入冷媒により直接冷却する作用が得られない。その結果、この従来技術においても、周囲の高温雰囲気からの吸熱により、受液器内の上方空間の温度が受液器内の液冷媒温度より高くなって、受液器内の上方空間では液冷媒が蒸発してガス状になり、液冷媒の貯留空間として利用できないという問題が生じる。
【0009】
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、受液器周囲が高温雰囲気である場合にも、受液器内の上方空間に至るまで液冷媒の貯留空間として利用できるようにすること、および断面積の小さい受液器であっても、良好な冷媒気液分離作用を発揮できるようにすることの両立を図ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明では、圧縮機(1)から吐出された冷媒ガスを冷却して凝縮させるコア部(23)と、
コア部(23)で凝縮した後の冷媒の気液を分離して液冷媒を溜める受液器(31)とを一体に構成し、受液器(31)を上下方向に延びるように配置する受液器一体型冷媒凝縮器において、
受液器(31)内に上下方向に延びる円筒状の仕切り部材(317)を配置し、この仕切り部材(317)の上端部(317b)は開口しており、
この仕切り部材(317)により受液器(31)の内壁に沿って周方向および上下方向に延びる冷媒案内通路(318)を形成するとともに、
仕切り部材(317)の内側に冷媒の気液分離部(319)を形成し、
コア部(23)で凝縮した後の冷媒を冷媒案内通路(318)に流入させる冷媒流入口(32)を前記冷媒案内通路(318)の下方部位に配置し、
冷媒流入口(32)からの冷媒が冷媒案内通路(318)を受液器(31)の内壁の周方向全周に沿って上昇するようになっており、
仕切り部材(317)の上端部(317b)と受液器(31)の上面壁部(312)との間に隙間(320)を形成し、
冷媒案内通路(318)を上昇して上端部(317b)に到達した冷媒を隙間(320)を通して上端部(317b)の周方向から気液分離部(319)内に流入させることを特徴としている。
【0011】
これによると、コア部(23)で凝縮した冷媒が冷媒案内通路(318)を通って、受液器(31)の内壁に沿って周方向全体を上昇するから、凝縮後の低温冷媒により受液器(31)の壁面を冷却できるとともに、受液器(31)の壁面と気液分離部(319)との間に温度の低い冷媒雰囲気を介在させることができる。
【0012】
これにより、受液器(31)周囲の雰囲気が高温であっても、この高温雰囲気の熱が気液分離部(319)内の液冷媒に伝導されることを良好に防止できる。その結果、夏期の高温時においても、また、受液器(31)に冷却風を十分送風できない搭載レイアウトにおいても、受液器(31)内の気液分離部(319)の容積を上方空間に至るまで液冷媒の貯留空間として有効利用できる。
【0013】
しかも、冷媒が冷媒案内通路(318)を上昇して、仕切り部材(317)の上端部(317b)に到達すると、この上端部(317b)と上面壁部(312)との間の隙間(320)により、冷媒が上端部(317b)から周方向の全周を通って気液分離部319内に流入することができる。そのため、気液分離部(319)内への流入冷媒が周方向に分散される。
【0014】
その結果、気液分離部(319)内の冷媒液面に作用する冷媒動圧が特定部位に集中せず、広範囲にわたって低い値で均一化される。これにより、冷媒液面の乱れを低減できるので、受液器(31)の断面積を小さくしても、気液分離作用を良好に発揮できる。
また、請求項2記載の発明では、圧縮機(1)からの冷媒ガスの入口(26)をコア部(23)の上方に配置し、コア部(23)で凝縮した後の冷媒の集合部(22b)をコア部(23)の下方に配置しており、この集合部(22b)から凝縮後の冷媒を冷媒流入口(32)に流入させることを特徴としている。
【0015】
これによると、コア部(23)下方に位置する凝縮冷媒の集合部(22b)から、やはり下方に位置する冷媒流入口(32)を通して冷媒案内通路(318)の下部に直接冷媒を導くことができ、冷媒流路が簡潔となる。
また、請求項3記載の発明では、仕切り部材(317)の円筒状の面に、冷媒案内通路(318)を気液分離部(319)に直接連通させる連通孔(321)を備えることを特徴としている。
【0016】
これによると、連通孔(321)により冷媒案内通路(318)を気液分離部(319)に直接連通させることができるので、仕切り部材(317)の上端部の隙間(320)を通して気液分離部(319)内に流入する冷媒量が減少して、気液分離部(319)内の冷媒液面に作用する冷媒動圧をより一層減少できる。その結果、気液分離作用をさらに向上できる。
請求項3記載の発明による連通孔(321)は、具体的には、請求項4記載の発明のように、仕切り部材(317)の円筒状の面の周方向および上下方向にわたって複数個備えるようにすればよい。
【0021】
請求項5記載の発明では、コア部(23)は、水平方向に配置され冷媒が流れるチューブ(24)を有しており、このチューブ(24)の一端部と連通する第1ヘッダタンク(21)をこのコア部(23)の一端側において上下方向に延びるように配置し、また、チューブ(24)の他端部と連通する第2ヘッダタンク(22)をコア部(23)の他端側において上下方向に延びるように配置し、第1ヘッダタンク(21)および第2ヘッダタンク(22)のいずれか一方に受液器(31)を一体に接合したことを特徴としている。
【0022】
本発明は、このようなマルチフロータイプのコア構造を持つ凝縮器において好適に実施できるものである。
また、請求項6記載の発明では、気液分離部(319)で分離された液冷媒を過冷却する過冷却部(35)をコア部(23)に一体に設け、受液器(31)の底部付近に液冷媒を過冷部却(35)へ導くための冷媒流出口(33)を配置したことを特徴としている。
【0023】
本発明は、このような過冷部却一体型の凝縮器においても好適に実施できるものである。
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図に示す実施形態について説明する。
(第1実施形態)
図1は第1実施形態を示しており、本発明を自動車用空調装置における受液器一体型冷媒凝縮器に適用した例を示している。この自動車用空調装置の冷凍装置(冷凍サイクル)は、冷媒圧縮機1、受液器一体型冷媒凝縮器2、サイトグラス(冷媒量点検手段)3、温度作動式膨張弁(減圧手段)4、および空調空気を冷却する冷却手段としての冷媒蒸発器5を、金属製パイプまたはゴム製パイプよりなる冷媒配管によって順次接続した閉回路より構成されている。
【0025】
冷媒圧縮機1は、自動車のエンジンルーム(図示せず)内に設置された走行用エンジンにベルトと電磁クラッチ(動力断続手段)1aを介して連結されている。この冷媒圧縮機1は、電磁クラッチ1aが接続状態となり、エンジンの回転動力が伝達されると、冷媒蒸発器5下流側よりガス冷媒を吸入、圧縮して、高温高圧の過熱ガス冷媒を受液器一体型冷媒凝縮器2へ吐出する。
【0026】
受液器一体型冷媒凝縮器2は、所定間隔を開けて配置された一対のヘッダタンク、すなわち、第1、第2ヘッダタンク21、22を有し、この第1、第2ヘッダタンク21、22は上下方向に略円筒状に延びる形状になっている。この第1、第2ヘッダタンク21、22の間に熱交換用のコア部23を配置している。
本例の冷媒凝縮器2は、一般にマルチフロータイプと称されているものであって、コア部23は第1、第2ヘッダタンク21、22の間で、水平方向に冷媒を流す偏平チューブ24を多数並列配置し、この多数の偏平チューブ24の間にコルゲートフィン25を介在して接合している。偏平チューブ24の一端部は第1ヘッダタンク21内に連通し、他端部は第2ヘッダタンク22内に連通している。
【0027】
そして、一方の(第1)ヘッダタンク21の上端側に冷媒の入口側配管ジョイント(冷媒入口部)26を配置し接合しており、また、下端側に冷媒の出口側配管ジョイント(冷媒出口部)27を配置し接合している。
さらに、本例においては、第1ヘッダタンク21内に第1、第2の2枚のセパレータ28a、28bを配置するとともに、第2ヘッダタンク22内に第3、第4の2枚のセパレータ29a、29bを配置している。これにより、第1、第2ヘッダタンク21、22の内部をそれぞれ上下方向に複数(3個づつ)の空間21a、21b、21c、22a、22b、22cに仕切っている。従って、入口側配管ジョイント26からの冷媒を第1、第2ヘッダタンク21、22とコア部23との間で蛇行状に流通させる。
【0028】
ここで、第1ヘッダタンク21内の上方側の第1セパレータ28aに対して第2ヘッダタンク22内の上方側の第3セパレータ29aの高さは低くしてあるが、第1ヘッダタンク21内の下方側の第2セパレータ28bと第2ヘッダタンク22内の下方側の第4セパレータ29bは同一高さに配置してある。
また、第2ヘッダタンク22には、冷媒の気液を分離して液冷媒を蓄える受液器31が一体に構成してある。この受液器31も略円筒形状であり、第2ヘッダタンク22の外面側方(コア部23と反対側の部位)に配置され、第2ヘッダタンク22の外面に一体に接合される。受液器31は第2ヘッダタンク22より若干低い高さを有しており、受液器31の上端部は第2ヘッダタンク22の上側空間22aの上端部近くまで延びている。
【0029】
なお、本例では、冷媒凝縮器2の各部および受液器31はアルミニュウム材で成形され、一体ろう付けにて組付けられている。
本第1実施形態では、受液器31内部と第2ヘッダタンク22との連通構造、および受液器31内部の気液分離部への冷媒流入通路構成を特徴としており、これらについて以下詳述すると、第2ヘッダタンク22は、偏平チューブ24の端部が接合され、支持される略断面半円状の第1プレート221を有し、この第1プレート221に略断面半円状の第2プレート222を接合することにより、略円筒状の形状を構成している。なお、第2ヘッダタンク22の上下両端部はキャップ部材223、224により閉塞される。
【0030】
一方、受液器31は、略円筒状の形状に構成された胴体部311を有しており、この胴体部311の上端部はキャップ部材312により閉塞されている。なお、第2ヘッダタンク22と受液器31は、第2プレート222および胴体部311の一部に平面部を形成して、その平面部同志を当接させて一体に接合するようになっている。
【0031】
胴体部311の下端部には略円筒状の取付台座313が接合され、この取付台座313はキャップ部材314により閉塞されている。このキャップ部材314は取付台座313に図示しないシール材を介して気密に、かつ、脱着可能にねじ止め固定される。
取付台座313の上部には、水分吸着用の乾燥剤315および異物除去用のフィルタ316が一体に設けられている。フィルタ316は円筒状の網状体で構成されている。
【0032】
また、取付台座313の上部には上下方向に延びる略円筒状の仕切り部材317が配置されている。この仕切り部材317は、受液器31の胴体部311内壁との間に所定の隙間を形成することにより、仕切り部材317と胴体部311内壁との間に周方向および上下方向に延びる冷媒案内通路318を形成している。そして、仕切り部材317の内周側(乾燥剤315の設置部位)に冷媒の気液分離部319を形成し、この気液分離部319と冷媒案内通路318とを仕切り部材317により仕切っている。
【0033】
仕切り部材317の下端部は径方向に拡大されて拡大下端部317aを形成し、この拡大下端部317aを取付台座313の上面と胴体部311内壁の両方に接合している。なお、仕切り部材317は本例ではアルミニュウム製であり、ろう付けにより上記接合を行うことができる。
一方、仕切り部材317の上端部317bは受液器31の上側のキャップ部材(上面壁部)312との間に隙間320を形成し、冷媒案内通路318内の冷媒が仕切り部材317の上端部317bまで上昇した後、隙間320を通して上端部317bの周方向の全周から矢印Bのごとく気液分離部319内に流入する。
【0034】
一方、第2ヘッダタンク22の中間部空間22bの下端部付近において、第2ヘッダタンク22の第2プレート222および受液器31の胴体部311の壁面を貫通する冷媒流入口32が開けてある。この冷媒流入口32により、中間部空間22b内の凝縮後の冷媒が冷媒案内通路318の下端部に流入する。従って、本例では、中間部空間22bが凝縮後の冷媒の集合部となる。
【0035】
そして、第2ヘッダタンク22の下方部空間22cの上下方向の中間部付近において、第2ヘッダタンク22の第2プレート222および受液器31の取付台座313の壁面を貫通する冷媒流出口33を設けている。この冷媒流出口33は、気液分離部319内の液冷媒をフィルタ316を通して下方部空間22cへと流出させる。
【0036】
コア部23において、第2、第4セパレータ28b、29bより上方側の部位は、冷媒圧縮機1の吐出ガス冷媒をクーリングファン(図示せず)等により送られてくる室外空気と熱交換させて冷媒を冷却、凝縮させる凝縮部34を構成している。
また、コア部23において、第2、第4セパレータ28b、29bより下方側の部位は、受液器31内部において気液分離された液冷媒を室外空気と熱交換させて過冷却する過冷却部35を構成している。
【0037】
従って、本例の冷媒凝縮器2は、冷媒流れの上流側から順次、凝縮部34、受液器31、および過冷却部35を構成するとともに、これらを一体に設けた構成となっている。なお、受液器31内における冷媒の気液界面、すなわち、液面レベルAは、冷媒封入量の正常時には、第3セパレータ29a付近の高さにあるので、冷媒流入口32は冷媒液面Aより十分低い位置にある。
【0038】
また、冷媒凝縮器2は、通常、自動車エンジンルーム内において最前部(エンジン冷却用ラジエータの前方位置)に配置されて、エンジン冷却用ラジエータと共通のクーリングファンにより冷却される。
次に、上記構成において作動を説明する。いま、自動車用空調装置の運転が開始され、電磁クラッチ1aに通電されると、電磁クラッチ1aが接続状態となり、自動車エンジンの回転が圧縮機1に伝達され、圧縮機1が冷媒を圧縮し、吐出する。
【0039】
これにより、圧縮機1から吐出された過熱ガス冷媒は、入口側配管ジョイント26から凝縮器2の第1ヘッダタンク21の上部空間21aより凝縮部34の上側チューブ24を通過した後、第2ヘッダタンク22の上部空間22aに流入する。
そして、冷媒はこの上部空間22aでUターンして凝縮部34の中間部チューブ24を通過した後、第1ヘッダタンク21の中間部空間21bに流入する。次に、冷媒はこの中間部空間21bでUターンして凝縮部34の下側チューブ24を通過した後、第2ヘッダタンク22の中間部空間22bに流入する。
【0040】
この間に、冷媒はチューブ24およびフィン25を介して冷却空気と熱交換して冷却され、ガス冷媒を一部含む飽和液冷媒となる。この飽和液冷媒は、上記の中間部空間22bから冷媒流入口32を通って受液器31内の冷媒案内通路318に流入する。この冷媒案内通路318内の冷媒は、胴体部311の内壁面の周方向の全周に沿って上昇する。
【0041】
そして、冷媒案内通路318を形成する円筒状仕切り部材317の上端部317bに冷媒が到達すると、この上端部317bとキャップ部材312との間の隙間320により、上端部317bから周方向の全周を通って、仕切り部材317内側の気液分離部319内に流入し、ここで、冷媒の気液が比重差により分離され、液冷媒が下部に蓄えられる。
【0042】
そして、気液分離部319下部の液冷媒はフィルタ316を通過した後に、冷媒流出口33から第2ヘッダタンク22の下方部空間22cへと流出する。さらに、下方部空間22cの液冷媒は過冷却部35を通過して、この過冷却部35において再度冷却されるので、液冷媒は過冷却状態となる。この過冷却液冷媒は第1ヘッダタンク21の下部空間21cを通って出口側配管ジョイント27から凝縮器2外へ流出する。
【0043】
そして、過冷却液冷媒はサイトグラス3を通って、温度作動式膨張弁4に流入する。この膨張弁4において、過冷却液冷媒は減圧され、低温、低圧の気液2相冷媒となる。次いで、この気液2相冷媒は蒸発器5にて空調用空気と熱交換して蒸発し、その蒸発潜熱を空調用空気から吸熱して、空調用空気を冷却する。蒸発器5にて蒸発した過熱ガス冷媒は圧縮機1に吸入され、再度圧縮される。
【0044】
ところで、受液器31の必要内容積は、一定期間(例えば、空調装置の保証期間)内に、冷凍サイクルの配管ジョイント部等から外部へ洩れると予想される冷媒洩れ量と、冷凍サイクルの運転条件の変動により発生する冷媒量変動分(熱交換器内冷媒量+配管内冷媒量の変動分)との総和を受液器31内に蓄えることができるように決定する。
【0045】
しかしながら、車両搭載状態において受液器31が周辺機器と密集する位置に配置され、受液器31周囲への風回りが悪い場合には、夏期の高外気温時であると、受液器31周囲の雰囲気温度の方が受液器31内液冷媒温度より高くなる事態が発生する。このような場合には、受液器31内で本来液冷媒として蓄えられるべき液冷媒が周囲からの吸熱により蒸発されられる現象が発生し、受液器31の全タンク容量を液溜空間として利用できなくなる。
【0046】
そこで、本実施形態においては、受液器31内の気液分離部319への冷媒流入形態の改善により上記不具合を解消している。
すなわち、コア部23の凝縮部34で凝縮した冷媒は第2ヘッダタンク22の中間部空間22bから冷媒流入口32を通って冷媒案内通路318の底部に流入した後、胴体部311の内壁面の周方向の全周に沿って上昇する。このように、凝縮部34で冷却され、凝縮した低温の凝縮冷媒が胴体部311の内壁面の全周に沿って上昇するので、胴体部311の内壁面の全周を低温の凝縮冷媒により良好に冷却できる。これと同時に、冷媒案内通路318が受液器31の胴体部311と気液分離部319との間に位置して温度の低い冷媒雰囲気を形成するので、胴体部311の熱が気液分離部319内部の液冷媒に伝導するのを良好に防止できる。
【0047】
この結果、気液分離部319内の液冷媒が受液器31周囲の高温雰囲気から吸熱して蒸発することを良好に防止できるので、気液分離部319内の容積を上方部まで液溜空間として有効に利用できる。
さらには、冷媒が冷媒案内通路318を上昇して、円筒状仕切り部材317の上端部317bに到達すると、この上端部317bとキャップ部材312との間の隙間320により、上端部317bから矢印Bのごとく周方向の全周を通って、仕切り部材317内側の気液分離部319内に流入する。そのため、気液分離部319内への流入冷媒が周方向に分散される。
【0048】
その結果、気液分離部319内の冷媒液面Aに対して、特定の部位に流入冷媒の動圧が集中することがなく、流入冷媒の動圧が広範囲にわたって低い値で均一化される。これにより、冷媒液面Aの乱れを低減できるので、受液器31の胴体部311の断面積を小さくしても、気液分離作用を良好に発揮できる。
(第2実施形態)
図2は第2実施形態であり、第1実施形態における円筒状の仕切り部材317に、冷媒案内通路318を気液分離部319に連通させる複数の連通孔321が備えられている。
【0049】
この連通孔321は周方向および上下方向にわたって複数設けてあり、冷媒案内通路318内の冷媒の一部を円筒状仕切り部材317の上端部317bに到達する前に、連通孔321から直接気液分離部319内へ流入させるようにしたものである。
これよると、冷媒案内通路318内の冷媒の一部が連通孔321から気液分離部319側へ直接流入するので、仕切り部材317の上端部317bから気液分離部319の冷媒液面Aに向かう冷媒が減少する。そのため、冷媒液面Aに作用する冷媒流れの動圧が一層小さくなり、冷媒液面Aが安定するので、気液分離作用をより一層改善できる。
【0050】
(第3実施形態)
図3は第3実施形態であり、第1、第2実施形態では、入口側配管ジョイント26をコア部23の上方に配置し、コア部23で凝縮した後の冷媒の集合部(第2ヘッダタンク22の中間部空間22b)を下方に配置して、冷媒流入口32をコア部23の下方に配置しているが、第3実施形態ではこれとは逆に、入口側配管ジョイント26をコア部23の下方に配置し、コア部23で凝縮した後の冷媒の集合部(第2ヘッダタンク22の上部空間22a)を上方に配置して、冷媒流入口32もコア部23の上方に配置している。
【0051】
これに伴って、受液器31内部の上部に冷媒案内部材322を配置している。すなわち、受液器31内に形成される気液分離部319の冷媒液面より上方で、かつ、冷媒流入口32より下方の部位に冷媒案内部材322を配置している。この冷媒案内部材322はその中央部において上方へ突出する凸部322aと、この凸部322aの底部の周囲にて周方向に延びる冷媒受け面322bとを有しており、この冷媒受け面322bに受液器31の胴体部311の内壁に沿って周方向から冷媒を気液分離部319内に流入させる複数の連通孔(連通路)322cを形成している。
【0052】
なお、冷媒案内部材322は例えば、アルミニュウム製として、受液器31の胴体部311にろうけにより接合すればよい。
第3実施形態によると、入口側配管ジョイント26からのガス冷媒がコア部23を下方から上方へと蛇行状に流れて、この間に冷媒が凝縮し、そして、この凝縮後の冷媒は第2ヘッダタンク22の上部空間22aに集合し、ここから、冷媒は冷媒流入口32を通って受液器31の上方空間に流入する。この流入冷媒は、冷媒案内部材322の中心部の上方への凸部322aにより外周側の凹部をなす冷媒受け面322b上に集まり、この冷媒受け面322bの周方向に複数設けられた連通孔322cにより冷媒を胴体部311の内壁に沿って周方向の全周から気液分離部319内に流入させる。
【0053】
このように、胴体部311の内壁に沿って周方向の全周から冷媒を気液分離部319内に流入させることにより、気液分離部319内の冷媒液面Aに作用する動圧が均一化され、低い値となる。これにより、冷媒液面Aの乱れを低減でき、気液分離作用を良好に発揮できる。
また、胴体部311の内壁に沿って周方向の全周から流下する低温の凝縮冷媒の流れによって、気液分離部319内部の液冷媒を周囲の高温雰囲気より低温に維持することができるので、受液器31内部の容積を上部に至るまで液溜空間として有効利用できる。
【0054】
(他の実施形態)
なお、本発明は上述の実施形態に限定されることなく以下のごとく種々変形可能である。
▲1▼上述の実施形態では、仕切り部材317、あるいは冷媒案内部材322をアルミニュウム製として、受液器31の胴体部311にろう付けにより接合する場合について説明したが、例えば、仕切り部材317、あるいは冷媒案内部材322を樹脂製とし、熱交換器のろう付け後に、受液器31内に組み込む構造としてもよい。
【0055】
▲2▼上述の実施形態では、冷媒の出入口ジョイント26、27を設けていない第2ヘッダタンク22に受液器31を一体に構成しているが、冷媒の出入口ジョイント26、27を設けている第1ヘッダタンク21に受液器31を一体に構成してもよい。
▲3▼凝縮器2のコア部23を凝縮部34のみとし、過冷却部35をコア部23から切り離して独立に構成するタイプの受液器一体型冷媒凝縮器に本発明を適用することもできる。
【0056】
この場合は、第1ヘッダタンク21における出口側配管ジョイント27を廃止て、その代わりに、受液器31にその内部の液冷媒を流出させる出口側配管ジョイント(冷媒出口部)を設置し、この出口側配管ジョイントからの液冷媒を配管を介して過冷却部に流入させるようにすればよい。
また、過冷却部35を持たない冷凍装置においても、本発明は同様に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の冷媒凝縮器を示す正面図で、受液器側部分は断面図示している。
【図2】本発明の第2実施形態の冷媒凝縮器を示す正面図で、受液器側部分は断面図示している。
【図3】本発明の第3実施形態の冷媒凝縮器を示す正面図で、受液器側部分は断面図示している。
【符号の説明】
21…第1ヘッダタンク、21a、21b、21c…空間、
22…第2ヘッダタンク、22a、22b、22c…空間、23…コア部、
24…チューブ、26…入口側配管ジョイント(入口)、31…受液器、
32…冷媒流入口、33…冷媒流出口、34…凝縮部、35…過冷却部、
317…仕切り部材、318…冷媒案内通路、319…気液分離部、
320…隙間、322…冷媒案内部材。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in refrigerant filling characteristics of a liquid receiver, in which a liquid receiver that separates gas and liquid of a refrigerant and stores liquid refrigerant is integrated, and is used for a vehicle air conditioner. Is preferred.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in a vehicle air conditioner, in order to improve vehicle mountability, a liquid receiver is integrated with a refrigerant condenser, and the vehicle mounting space of the refrigerant condenser and the liquid receiver is reduced. Various proposals have been made.
Since a vehicle has a large space restriction, how to reduce the cross-sectional area of the receiver tank is an important issue in order to further improve the mountability of the vehicle. Therefore, in Japanese Patent Laid-Open No. 7-180930, the refrigerant inlet to the liquid receiver is disposed at a position below the refrigerant liquid surface in the liquid receiver, and the liquid receiver is further below the refrigerant inlet from the liquid receiver. The refrigerant outlet is arranged.
[0003]
According to this, since the refrigerant from the refrigerant inlet flows into a portion below the refrigerant liquid level in the receiver, it is received by the dynamic pressure of the refrigerant as compared with the case where the refrigerant flows above the refrigerant liquid level. It is possible to reduce the disturbance of the refrigerant liquid level in the liquid container. Thereby, even if the cross-sectional area of the liquid receiver tank is small, the gas-liquid separation action of the refrigerant can be satisfactorily exhibited.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the above-mentioned prior art is actually examined by trial manufacture, it has been found that the following problems occur.
That is, in the above prior art, since the refrigerant inlet and the refrigerant outlet are both arranged on the lower side of the liquid receiver, the liquid refrigerant atmosphere is formed only on the lower side of the liquid receiver, and the upper side of the liquid receiver. The atmosphere of gas refrigerant is always acting. Therefore, if the ambient temperature (temperature in the engine room of the vehicle) around the receiver is higher than the temperature of the liquid refrigerant stored in the receiver as during cooling in summer, the total volume of the receiver There arises a problem that cannot be used as a storage space for liquid refrigerant.
[0005]
This problem will be described in more detail. When the operating condition of the refrigeration cycle changes and the amount of surplus refrigerant as the cycle increases, this surplus refrigerant amount should be originally stored as liquid refrigerant in the receiver. When the temperature of the upper space in the receiver is higher than the temperature of the liquid refrigerant in the receiver due to heat absorption from the surrounding high-temperature atmosphere as described above, the liquid refrigerant evaporates in the upper space in the receiver. It becomes gaseous and cannot be used as a liquid refrigerant storage space.
[0006]
As a result, the liquid refrigerant overflows from the receiver to the condenser side, and the substantial refrigerant condensing region in the condenser is reduced, resulting in a reduction in condensing capacity and an increase in cycle high pressure. This cycle high pressure increases the compressor drive power or activates a high pressure switch for protecting the cycle equipment to stop the cycle, resulting in insufficient cooling.
[0007]
If the capacity of the liquid receiver is increased in order to solve such a problem, the mounting property on the vehicle is deteriorated, or the performance is lowered due to the size reduction of the condenser core part. Moreover, not only that, but also a decrease in pressure-resistant strength due to an increase in the cross-sectional area of the receiver is caused. As another conventional technique, in Japanese Patent Laid-Open No. 4-103973, a refrigerant pipe extending upward from the bottom is arranged in the center of the liquid receiver, and a large number of small holes are opened in the upper part of the refrigerant pipe. Proposals have been made to improve the gas-liquid separation of the refrigerant by allowing the condensed refrigerant to flow into the liquid receiver through the small holes.
[0008]
According to this prior art, although the condensed refrigerant is allowed to flow into the receiver from the small hole in the upper part of the refrigerant pipe, most of the condensed refrigerant is received because the refrigerant pipe is located at the center of the receiver. The action of gathering in the vicinity of the central portion in the liquid container and directly cooling the inner wall of the liquid receiver body by the inflowing refrigerant cannot be obtained. As a result, also in this prior art, the temperature of the upper space in the receiver is higher than the liquid refrigerant temperature in the receiver due to heat absorption from the surrounding high temperature atmosphere, and the liquid in the upper space in the receiver is liquid. The refrigerant evaporates into a gaseous state, causing a problem that it cannot be used as a liquid refrigerant storage space.
[0009]
The present invention has been made in view of the above points, and can be used as a liquid refrigerant storage space up to the upper space in the receiver even when the periphery of the receiver is in a high-temperature atmosphere, and An object is to achieve both a receiver having a small cross-sectional area and a satisfactory refrigerant / liquid separation function.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the invention according to claim 1,A core (23) for cooling and condensing the refrigerant gas discharged from the compressor (1);
A liquid receiver (31) that separates the gas-liquid of the refrigerant after condensing in the core part (23) and stores the liquid refrigerant is integrally formed, and the liquid receiver (31) is arranged to extend in the vertical direction. In the receiver-integrated refrigerant condenser,
It extends vertically in the liquid receiver (31).CylindricalA partition member (317) is disposed;The upper end (317b) of the partition member (317) is open,
The partition member (317) forms a refrigerant guide passage (318) extending in the circumferential direction and the vertical direction along the inner wall of the liquid receiver (31), and
A refrigerant gas-liquid separation part (319) is formed inside the partition member (317),
A refrigerant inlet (32) for allowing the refrigerant condensed in the core part (23) to flow into the refrigerant guide passage (318) is disposed at a lower portion of the refrigerant guide passage (318),
The refrigerant from the refrigerant inlet (32) rises in the refrigerant guide passage (318) along the entire circumference of the inner wall of the liquid receiver (31),
Upper end of partition member (317)(317b)And a gap (320) between the upper surface wall (312) of the liquid receiver (31),
Refrigerant guide passage (318)To reach the upper end (317b)It is characterized in that the refrigerant flows into the gas-liquid separator (319) from the circumferential direction of the upper end (317b) through the gap (320).
[0011]
According to this, since the refrigerant condensed in the core portion (23) passes through the refrigerant guide passage (318) and rises in the entire circumferential direction along the inner wall of the liquid receiver (31), it is received by the low-temperature refrigerant after condensation. The wall surface of the liquid container (31) can be cooled, and a low-temperature refrigerant atmosphere can be interposed between the wall surface of the liquid receiver (31) and the gas-liquid separator (319).
[0012]
Thereby, even if the atmosphere around liquid receiver (31) is high temperature, it can prevent well that the heat of this high temperature atmosphere is conducted to the liquid refrigerant in gas-liquid separation part (319). As a result, the volume of the gas-liquid separation part (319) in the liquid receiver (31) is increased in the upper space even at high temperatures in summer and in a mounting layout in which the cooling air cannot be sufficiently blown to the liquid receiver (31). Can be effectively used as a liquid refrigerant storage space.
[0013]
In addition, when the refrigerant rises in the refrigerant guide passage (318) and reaches the upper end (317b) of the partition member (317), a gap (320) between the upper end (317b) and the upper wall (312) is obtained. ) Allows the refrigerant to flow into the gas-
[0014]
As a result, the refrigerant dynamic pressure acting on the refrigerant liquid level in the gas-liquid separator (319) does not concentrate on the specific part, and is uniformed at a low value over a wide range. Thereby, since the disturbance of the refrigerant liquid level can be reduced, even if the cross-sectional area of the liquid receiver (31) is reduced, the gas-liquid separation action can be exhibited well.
In the invention according to
[0015]
According to this, the refrigerant can be guided directly from the condensed refrigerant collecting portion (22b) located below the core portion (23) to the lower portion of the refrigerant guide passage (318) through the refrigerant inlet (32) also located below. This can simplify the refrigerant flow path.
Moreover, in invention of
[0016]
According to this, since the refrigerant guide passage (318) can be directly communicated with the gas-liquid separator (319) by the communication hole (321), the gas-liquid separation is performed through the gap (320) at the upper end of the partition member (317). The amount of refrigerant flowing into the section (319) decreases, and the refrigerant dynamic pressure acting on the refrigerant liquid level in the gas-liquid separation section (319) can be further reduced. As a result, the gas-liquid separation action can be further improved.
Specifically, a plurality of communication holes (321) according to the invention described in
[0021]
Claim5In the described invention, the core portion (23) has a tube (24) arranged in a horizontal direction and through which a refrigerant flows, and the first header tank (21) communicating with one end portion of the tube (24) is connected to the core portion (23). The second header tank (22) which is disposed so as to extend in the vertical direction on one end side of the core portion (23) and communicates with the other end portion of the tube (24) is arranged vertically on the other end side of the core portion (23). It arrange | positions so that it may extend in a direction, and the liquid receiver (31) was integrally joined to either one of the 1st header tank (21) and the 2nd header tank (22).
[0022]
The present invention can be suitably implemented in a condenser having such a multi-flow type core structure.
Claims6In the described invention, a supercooling part (35) for supercooling the liquid refrigerant separated by the gas-liquid separation part (319) is provided integrally with the core part (23), and the liquid receiver (31) is placed near the bottom. A refrigerant outlet (33) for guiding the refrigerant to the supercooling section (35) is arranged.
[0023]
The present invention can be suitably implemented also in such a supercooling part rejection integrated condenser.
In addition, the code | symbol in the parenthesis attached | subjected to each said means shows the correspondence with the specific means of embodiment description later mentioned.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described below with reference to embodiments shown in the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows a first embodiment and shows an example in which the present invention is applied to a receiver-integrated refrigerant condenser in an automotive air conditioner. The refrigeration apparatus (refrigeration cycle) of this automotive air conditioner includes a refrigerant compressor 1, a receiver-integrated
[0025]
The refrigerant compressor 1 is connected to a traveling engine installed in an engine room (not shown) of an automobile via a belt and an electromagnetic clutch (power intermittent means) 1a. In the refrigerant compressor 1, when the electromagnetic clutch 1a is in the connected state and the rotational power of the engine is transmitted, the refrigerant is sucked and compressed from the downstream side of the
[0026]
The liquid receiver-integrated
The
[0027]
A refrigerant inlet side pipe joint (refrigerant inlet part) 26 is arranged and joined to the upper end side of one (first)
Further, in this example, the first and
[0028]
Here, although the height of the upper
The
[0029]
In this example, each part of the
The first embodiment features a communication structure between the interior of the
[0030]
On the other hand, the
[0031]
A substantially cylindrical mounting
An upper part of the mounting
[0032]
In addition, a substantially
[0033]
The lower end portion of the
On the other hand, the
[0034]
On the other hand, in the vicinity of the lower end portion of the
[0035]
Then, in the vicinity of the middle portion in the vertical direction of the
[0036]
In the
Further, in the
[0037]
Therefore, the
[0038]
Further, the
Next, the operation in the above configuration will be described. Now, when the operation of the automotive air conditioner is started and the electromagnetic clutch 1a is energized, the electromagnetic clutch 1a is in a connected state, the rotation of the automobile engine is transmitted to the compressor 1, and the compressor 1 compresses the refrigerant, Discharge.
[0039]
As a result, the superheated gas refrigerant discharged from the compressor 1 passes through the
The refrigerant makes a U-turn in the
[0040]
During this time, the refrigerant is cooled by exchanging heat with the cooling air via the
[0041]
When the refrigerant reaches the
[0042]
The liquid refrigerant below the gas-
[0043]
Then, the supercooled liquid refrigerant flows into the temperature-operated
[0044]
By the way, the required internal volume of the
[0045]
However, when the
[0046]
Therefore, in the present embodiment, the above problem is eliminated by improving the refrigerant inflow mode to the gas-
That is, the refrigerant condensed in the condensing
[0047]
As a result, it is possible to satisfactorily prevent the liquid refrigerant in the gas-
Further, when the refrigerant rises in the
[0048]
As a result, the dynamic pressure of the incoming refrigerant does not concentrate on a specific part with respect to the refrigerant liquid level A in the gas-
(Second Embodiment)
FIG. 2 shows a second embodiment, in which a plurality of
[0049]
A plurality of the communication holes 321 are provided in the circumferential direction and the vertical direction, and a part of the refrigerant in the
According to this, since a part of the refrigerant in the
[0050]
(Third embodiment)
FIG. 3 shows a third embodiment. In the first and second embodiments, the inlet-side piping joint 26 is disposed above the
[0051]
Along with this, a refrigerant guide member 322 is arranged at the upper part inside the
[0052]
The refrigerant guide member 322 may be made of aluminum, for example, and may be joined to the
According to the third embodiment, the gas refrigerant from the inlet side pipe joint 26 flows in a meandering manner from the lower part to the upper part in the
[0053]
In this way, by causing the refrigerant to flow into the gas-
Further, the flow of the low-temperature condensed refrigerant that flows down from the entire circumference in the circumferential direction along the inner wall of the
[0054]
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment and can be variously modified as follows.
(1) In the above-described embodiment, the case where the
[0055]
(2) In the above-described embodiment, the
(3) The present invention may be applied to a liquid receiver-integrated refrigerant condenser in which the
[0056]
In this case, the outlet-side piping joint 27 in the
Further, the present invention can be similarly implemented in a refrigeration apparatus that does not have the supercooling
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a refrigerant condenser according to a first embodiment of the present invention, in which a liquid receiver side portion is shown in a sectional view.
FIG. 2 is a front view showing a refrigerant condenser according to a second embodiment of the present invention, in which a liquid receiver side portion is shown in a cross-sectional view.
FIG. 3 is a front view showing a refrigerant condenser according to a third embodiment of the present invention, in which a liquid receiver side portion is shown in a cross-sectional view.
[Explanation of symbols]
21 ... 1st header tank, 21a, 21b, 21c ... space,
22 ... 2nd header tank, 22a, 22b, 22c ... space, 23 ... core part,
24 ... Tube, 26 ... Inlet side piping joint (inlet), 31 ... Liquid receiver,
32 ... Refrigerant inlet, 33 ... Refrigerant outlet, 34 ... Condensing part, 35 ... Supercooling part,
317 ... Partition member, 318 ... Refrigerant guide passage, 319 ... Gas-liquid separation part,
320: gap, 322: refrigerant guide member.
Claims (6)
このコア部(23)で凝縮した後の冷媒の気液を分離して液冷媒を溜める受液器(31)とを一体に構成し、前記受液器(31)を上下方向に延びるように配置する受液器一体型冷媒凝縮器において、
前記受液器(31)内に上下方向に延びる円筒状の仕切り部材(317)を配置し、
この仕切り部材(317)の上端部(317b)は開口しており、
この仕切り部材(317)により前記受液器(31)の内壁に沿って周方向および上下方向に延びる冷媒案内通路(318)を形成するとともに、
前記仕切り部材(317)の内側に冷媒の気液分離部(319)を形成し、
前記コア部(23)で凝縮した後の冷媒を前記冷媒案内通路(318)に流入させる冷媒流入口(32)を前記冷媒案内通路(318)の下方部位に配置し、
前記冷媒流入口(32)からの冷媒が前記冷媒案内通路(318)を前記受液器(31)の内壁の周方向全周に沿って上昇するようになっており、
前記仕切り部材(317)の上端部(317b)と前記受液器(31)の上面壁部(312)との間に隙間(320)を形成し、
前記冷媒案内通路(318)を上昇して前記上端部(317b)に到達した冷媒を前記隙間(320)を通して前記上端部(317b)の周方向から前記気液分離部(319)内に流入させることを特徴とする受液器一体型冷媒凝縮器。A core (23) for cooling and condensing the refrigerant gas discharged from the compressor (1);
A liquid receiver (31) that separates the gas-liquid of the refrigerant after condensing in the core portion (23) and stores the liquid refrigerant is integrally configured so that the liquid receiver (31) extends vertically. In the receiver-integrated refrigerant condenser to be arranged ,
A cylindrical partition member (317) extending in the vertical direction is disposed in the liquid receiver (31),
The upper end (317b) of the partition member (317) is open,
The partition member (317) forms a refrigerant guide passage (318) extending in the circumferential direction and the vertical direction along the inner wall of the liquid receiver (31), and
Forming a refrigerant gas-liquid separator (319) inside the partition member (317);
A refrigerant inlet (32) through which the refrigerant condensed in the core portion (23) flows into the refrigerant guide passage (318) is disposed at a lower portion of the refrigerant guide passage (318);
The refrigerant from the refrigerant inlet (32) rises in the refrigerant guide passage (318) along the entire circumference of the inner wall of the liquid receiver (31),
Forming a gap (320) between the upper end (317b ) of the partition member (317) and the upper wall (312) of the receiver (31);
Flowing the refrigerant reaches the upper end rises the refrigerant guide passage (318) (317b) in said gas-liquid separator from the circumferential direction of the upper end portion (317b) (319) in through the gap (320) A receiver-integrated refrigerant condenser characterized by that.
前記コア部(23)で凝縮した後の冷媒の集合部(22b)を下方に配置しており、
この集合部(22b)から前記凝縮後の冷媒を前記冷媒流入口(32)に流入させることを特徴とする請求項1に記載の受液器一体型冷媒凝縮器。The core portion (23) has an inlet (26) for the refrigerant gas from the compressor (1) disposed above,
The refrigerant collecting part (22b) after being condensed in the core part (23) is disposed below,
The receiver-integrated refrigerant condenser according to claim 1, wherein the condensed refrigerant flows into the refrigerant inlet (32) from the collecting portion (22b).
このコア部(23)の一端側において上下方向に延びるように配置され、前記チューブ(24)の一端部と連通する第1ヘッダタンク(21)と、
前記コア部(23)の他端側において上下方向に延びるように配置され、前記チューブ(24)の他端部と連通する第2ヘッダタンク(22)とを備え、
前記第1ヘッダタンク(21)および前記第2ヘッダタンク(22)のいずれか一方に前記受液器(31)を一体に接合したことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の受液器一体型冷媒凝縮器。The core part (23) has a tube (24) arranged in a horizontal direction and through which a refrigerant flows,
A first header tank (21) arranged to extend in the vertical direction on one end side of the core portion (23), and communicated with one end portion of the tube (24);
A second header tank (22) arranged to extend in the vertical direction on the other end side of the core portion (23) and communicating with the other end portion of the tube (24);
The liquid receiver (31) is integrally joined to any one of the first header tank (21) and the second header tank (22), according to any one of claims 1 to 4. The liquid receiver integrated refrigerant condenser as described.
前記受液器(31)の底部付近に前記液冷媒を前記過冷部却(35)へ導くための冷媒流出口(33)を配置したことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の受液器一体型冷媒凝縮器。A supercooling part (35) for supercooling the liquid refrigerant separated by the gas-liquid separation part (319) is provided integrally with the core part (23),
Any one of claims 1 to 5, characterized in that a refrigerant outlet (33) for guiding the liquid coolant in the vicinity of the bottom of the liquid receiver (31) wherein the supercooling part retirement (35) The receiver-integrated refrigerant condenser described in 1.
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