JP4101303B2 - 空調システムの冷却用気体から不純物を除去分離するための装置 - Google Patents

Description

この発明は、特に自動車用の、しかしこれのみには限定されない、空調システム（conditioning system）および／または冷暖房システム（climatisation system）の冷却用気体から不純物を除去分離するための装置に関する。
空調システムおよび／または冷暖房システムのメインテナンスを行うには、不純物特に油と水蒸気を取り除く必要のある冷却用気体再生手段を取り外して、システムを定期的に空にすることを考慮しなければならない。これらの不純物は、システム作動中に蓄積される。先行技術において、冷却用気体を再生させ、不純物を除去する装置が知られており、この装置は次のものを備える。
-１つの容器、
-気体／不純物混合物の導入口部と前記容器の頂部側に設けた気体導出口部、
-前記容器の底端部側に設けた不純物の導出口部、
-前記容器内に設けられて、冷却用気体を蒸発させ、これを高沸点を有する固体不純物と液体不純物から分離するための加熱手段、
-気体を前記導出口から吸引し、高温で前記加熱手段に供給するコンプレッサーを備える第１のダクト、
-気体を前記加熱手段から前記容器の外側の収容タンクに移送する第２のダクト、
前記加熱手段は、一般に、空調システムによって、多くの場合は液相で集められた気体／不純物と接触する状態で容器内に置かれた銅製螺旋導管を有する。螺旋導管によって及ぼされる加熱効果によって、冷却用気体は、高温の蒸発温度を持つ不純物から自然に分離して蒸発する。気体は、容器を出てコンプレッサーを備える第１のダクトによって容器自体の内部に配置された螺旋導管内に移送される。コンプレッサーのこの作用は、容器内の付随的な加熱効果によって螺旋導管内の気体の温度の上昇量を決定する。
冷却用気体が連続して蒸発するにつれて、気体／不純物の液相は、油と不純物の濃度が増し、冷却用気体全体の蒸発を達成するためには、前記混合物が螺旋導管と直接接触し、どの場合も、充分な熱交換表面積が得られることが必要であることが明らかである。したがって、螺旋導管は、気体の液相全体の蒸発を引き起こすだけでは充分ではない。
この欠点を克服するためには、様々な提案が開発されており、その中でも、加熱手段を、２つの螺旋導管が直列に設けた構造をとり、同軸に内外二重に配置した提案が提出された。しかしながら、この解決案は、完全に満足すべきものとはいえない。なぜならば、容器内の液体混合物の液位が極めて低い場合には、熱交換面積が、冷却用気体の完全で急速な蒸発を決定するには充分ではないからである。このことは、実際上、運転プロセスの最後に排出される高度汚染物質を含む冷却気体の不純物の一定量が望ましくない状態で恒常的に残留するという問題を派生する。
この発明の主要な目的は、したがって、冷却用気体を不純物から分離、再生することが完全に、そして、急速に行なわれる装置を提供することである。
前記の目的は、底部に隣接する容器の部分が熱伝導性材料製の壁によって包囲され加熱手段の一部である上記のタイプの装置によって達成される。
特に、容器の容積の前記の部分は、好ましくはシリンダー状の少なくとも１つの中空部材によって有利に包囲される。この中空部材は、少なくとも１つの螺旋導管と連通するように配置され、圧縮気体の第１のダクトから、入り口用導入口部と合致する。
この発明の装置は、様々な利点をもたらす。先ず第１に、底部と隣接する加熱容器の部分、特に、シリンダー状中空部材が存在するので、液体が常に充分に大きい熱交換面と接するようになる。更には、この面は、容器の底面にあるので液体の薄い最後の層でも熱源と接触しており、気体のすべてが蒸発することができる。第２に、完全な蒸発に要する時間が相当に減少する、その理由は、最終相にある間は、他のパラメーターが等しく、グローバルな熱交換係数は殆ど変化がなく、液体がシリンダー状部材と常に接触して残留するので、処理された気体の流れがほんの僅かしか変化しないからである。第３に、すべての気体が蒸発されるようにされ、気体は、残存有害物を環境に放出することなく再生される。
この発明のこれらの、および、追加的な利点と特徴は、後続する詳細な説明を、非限定的な例示を介して概略的に示す添付図面を参照しつつ説明することによってより一層明らかにされる。
添付図面を参照すれば、この発明の装置は、必須の条件として以下のものを備える。
-好ましくはシリンダー状をなし、上側基部１２内に気体／不純物混合体の導入口部２０および気体の導出口部２１とを備え、下側基部１１内に不純物の導出口部２２を備える容器１、
-容器１内に配置され、上側基部１２内に位置して容器との間を往復する導入口部３５と導出口部３６を備える螺旋導管３２、
-下側基部１１の面において容器１内に固定され、上側が閉じられた金属製シリンダー３０を有し、前記シリンダーは下側基部１１内に配置された導入口部３３および導出口部３４と合致する、
-フィルター４２、コンプレッサー４１およびオイルセパレーター４３を備える第１のダクト４０を有し、前記第１のダクトは、容器の上側導出口部２１を内側シリンダー３０の導入口部３３に接続する、
-コンデンサー５１を備える第２のダクト５０を有し、前記第２のダクトは、螺旋導管３２の導出口部３６を（図示を省略する）外部収容タンクに接続する、
-内側シリンダー３０の導出口部３４を螺旋導管３２の導入口部３５に接続する第３のダクト３７、
内側シリンダー３０の基部直径は有利なようにシリンダー１のそれよりも小さいので、シリンダーの側壁３１と容器の側壁との中間には自由な容積部が存在する。更には、内側シリンダー３０は、螺旋導管３２と軸を共有しており、螺旋導管３２は、シリンダー３０を巻いて延出し、両部材とも容器１と同軸をなす。
装置の作動は次の通りである。冷却用気体／不純物混合体が、空調システム１から吸引されて、殆ど液相をなして、導入口部２１を通過して容器１内に導入される。後にもっと良く説明するように、容器１の内側で加熱手段として作用する螺旋導管３２とシリンダー３０が、冷却用気体の蒸発と、これに付随する、気体の固体不純物および高沸点を有する液体不純物の分離を決定する。不純物は下側導出口部２２を通過して、容器１から排出される。蒸発した冷却用気体は、次いで、導出口部２１を通過して第１のダクト４０内に移送されて、コンプレッサー４１の作用を受ける。コンプレッサー４１はさらに冷却用気体にオーバーヒートを発生させる。圧縮されオーバーヒートした気体は、オイルセパレーター４３を介して、容器１内に再導入される。これをもっと特定して言えば、導入口部３３を通過して、金属製シリンダー３０内に導入される。この気体は次に、シリンダー３０を出て、第３のダクト３７を通過し、導入口部３５を経て螺旋導管３２に移送される。
螺旋導管３２を通過し終えた後、気体は導出口部３６を通過して容器１を出て、コンデンサー５１を備える第２のダクト５０を通過して容器タンクに送られる。自由な内側シリンダー３０の金属製側壁３１によって包囲され、圧縮されオーバーヒートの状態となった気体によって通過される自由な容積部分１０は、したがって、気体を不純物からの蒸発、分離を決定する加熱手段として機能する。
この発明にあっては、液位が極めて小さな場合でさえ、液体気体／不純物混合体が、終始、シリンダー３２の壁３１によって構成される熱交換表面と接触状態にある。このことが、冷却用気体の完全、急速な蒸発を決定する先行技術に関する装置に対し、環境中に放出される派生的危険を伴う排出された不純物のいかなる部分も装置内に残留させることがないという利点をもたらす。
このように観念される本件発明は、発明の概念を逸脱することなく、様々な改変、変形を施されることが可能である。更には、すべてのコンポネントは技術的に均等な要素によって置換されることが可能である。

Claims (5)

1. 空調システムの冷却気体を不純物から分離し、再生する装置であって、
   前記装置は、
   （a）下側部と上側部を備える容器（１）と、
   （b）気体/不純物の混合物用の導入口部（２０）と、前記上側部に設けられた再生冷却気体用の導出口部（２１）と、
   （c）前記下側部に設けられた不純物用の導出口部（２２）と、
   （d）固体不純物および高沸点を持つ液体不純物から冷却用気体を蒸発させてこれを分離する、シリンダー状の中空体（３０）として前記容器（１）内に設けられる加熱手段と、
   （e）前記冷却用再生気体を前記導出口部（２１）から吸引して供給するためのコンプレッサー（４１）を含む第１のダクト（４０）とを備えており、前記加熱手段は、前記コンプレッサー内における過熱に起因して前記気体を更に高温な状態とし、
   （f）前記冷却用再生気体を前記加熱手段から前記容器外部の収容タンクに移送する第２のダクト（５０）とを備えており、下記の点すなわち、
   前記加熱手段は、前記下側部（１１）と隣り合う加熱表面（３０）を備え、前記加熱表面（３０）は、前記容器（１）の自由容積部（１０）を規定する熱伝導性材料製の壁（３１）を備える点を特徴とする装置。
2. 前記加熱表面（３０）によって規定される前記容器（１）の前記自由容積部（１０）は、圧縮気体を前記第１のダクト（４０）から導入するための導入口部（３３）と、少なくとも１つの螺旋管（３２）と連通する導出口部（３４）とを有する点を特徴とする請求項１記載の装置。
3. 前記加熱表面（３０）によって規定される前記容器（１）の自由容積部（１０）は、第３のダクト（３７）によって少なくとも１つの螺旋管（３２）と連通する導出口部（３４）を有する点を特徴とする請求項２記載の装置。
4. 前記容器（１）は、シリンダー状をなす点、前記中空体（３０）の基部直径は、シリンダー状容器（１）の直径よりも小さく、前記シリンダー状中空体（３０）は、前記螺旋管（３２）と同軸であり、前記螺旋管（３２）は、前記中空体（３０）を囲んで展開し、前記螺旋管も前記中空体もともに前記シリンダー状容器（１）と同軸である点を特徴とする請求項２記載の装置。
5. 前記第１のダクト（４０）は、それぞれ、前記コンプレッサー（４１）の上流側、下流側にある、フィルター（４２）とオイルセパレータ（４３）を備える点、および、前記第２のダクト（５０）は、気体のコンデンサー（５１）を備える点を特徴とする請求項１〜４のいずれか１記載の装置。

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