JP4467068B2 - 冷凍サイクル用アキュムレータ - Google Patents

Description

本発明は、冷凍サイクルに介在させる冷凍サイクル用アキュムレータの改良に関する。

冷凍サイクル中の冷媒を蓄える冷媒の貯蔵と、冷媒を気相と液相に分離する気液の分離を目的として、冷凍サイクル中にアキュムレータを介在させることがある。

冷凍サイクル中の蒸発器と圧縮器の間にアキュムレータを介在させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−９０００８公報（図１）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１０は従来の技術の基本構成を説明する図である。
（ａ）において、ヒートポンプ１００は、アキュムレータ１０１、圧縮機１０２、給湯用熱交換器１０３、膨張弁１０４、室外熱交換器１０５の順に構成し、これらの間を冷媒配管１０７で環状に接続し、室外熱交換器１０５とアキュムレータ１０１の間にチューブ形状の冷媒封入部材１０９を介在させる。

（ｂ）において、冷媒封入部材１０９の一端に冷媒配管１０７を接続し、他端に冷媒を充填する開口部１１１を設け、この開口部１１１からヒートポンプ内の空気を真空ポンプで吸引した後、ヒートポンプ１００内に冷媒を充填させる。

（ｃ）において、冷媒を充填した後、冷媒封入部材１０９に図矢印のようにかしめ処理を行い、開口部１１１側に漏れないように、冷媒封入部材１０９の軸方向の異なる位置に複数個のかしめ部１１２を形成し、この後、開口部１１１にろう材などによるろう付け処理を行い気密部材１１３を形成する。

しかし、特許文献１の技術によれば、冷媒注入時に、冷凍サイクル中の空気を吸引して真空にする真空ポンプや冷凍サイクル中に冷媒を充填する充填装置の取付け、取外し作業が必要となる。

真空引きや冷媒充填に係る取付け、取外し作業の不要な冷凍サイクル用アキュムレータがあれば好適である。

そこで、本発明は、真空引きや冷媒充填に係る取付け、取外し作業の不要な冷凍サイクル用アキュムレータを提供することを課題とする。

請求項１に係る発明では、冷凍サイクルに介在させる冷凍サイクル用アキュムレータにおいて、このアキュムレータは、第１接続配管を通じて冷媒を受け入れて貯留すると共に液相と気相とに分離して第２接続配管を通じて気相を戻すアキュムレータ本体と、第１接続配管及び第２接続配管の一方に第１開閉弁を通じて接続すると共に予め内部が真空である真空容器と、第１接続配管及び第２接続配管の他方に第２開閉弁を通じて接続すると共に予め冷凍サイクルに必要な量の冷媒を充填した冷媒容器とからなり、アキュムレータ本体は内筒であり、この内筒を外筒で囲い、この外筒を２つに区分し、一方の外筒半体を真空容器、他方の外筒半体を冷媒容器とし、全体を二重構造筒体で構成し、冷媒注入前の冷凍サイクルを対象に、第１開閉弁を開き、冷凍サイクル中の空気を真空容器に吸引することで、冷凍サイクル中を真空状態にし、第１開閉弁を閉じ、次に第２開閉弁を開いて冷凍サイクル中に冷媒容器の冷媒を注入し、第２開閉弁を閉じ、以降、通常の冷媒循環を行わせることができるように構成したことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、アキュムレータは、アキュムレータ本体と、第１接続配管及び第２接続配管の一方に第１開閉弁を通じて接続すると共に予め内部が真空である真空容器と、第１接続配管及び第２接続配管の他方に第２開閉弁を通じて接続して予め冷凍サイクルに必要な量の冷媒を充填した冷媒容器とからなり、冷媒注入前の冷凍サイクルを対象に、第１開閉弁を開き、冷凍サイクル中の空気を真空容器に吸引して、冷凍サイクル中を真空状態にし、第１開閉弁を閉じ、次に第２開閉弁を開いて冷凍サイクル中に冷媒容器の冷媒を注入し、第２開閉弁を閉じ、以降、通常の冷媒循環を行わせることができるように構成したので、真空引きや冷媒を充填する装置を冷凍サイクルへ接続したり取外す作業を不要にすることができるという利点がある。

また、冷媒注入後、通常の冷凍サイクルにおいて、アキュムレータ本体は内筒であり、この内筒を真空容器と冷媒容器とからなる外筒で囲い、全体を二重構造筒体で構成したので、外筒は内筒の外周を覆う内筒の断熱層として作用する。

内筒を形成するアキュムレータ本体に貯えた液相冷媒に外筒外の熱は伝達され難い。内筒内の液相冷媒に外筒外の熱は伝達され難くなるため、アキュムレータの設置場所温度が高くなっても液相冷媒は蒸発し難い。
液相冷媒が蒸発し難くなるので、アキュムレータの温度上昇による冷却能力の低下を回避することができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るアキュムレータを備える冷凍サイクルの説明図であり、以下、車両のエアコンデイショナーにアキュムレータ１１を介在させる場合について説明する。

冷凍サイクル１０は、アキュムレータ１１、圧縮機１２、凝縮器１３、膨張弁１４、蒸発器１５、及びこれらの部材の間を環状に接続する接続配管２０とからなる。そして、この環状の冷凍サイクル１０に冷媒を循環させ、車室内空気の熱を外気に移動させ、車室内の冷房を行う。

接続配管２０はいずれも冷媒の経路であり、蒸発器１５とアキュムレータ１１の間を接続する第１接続管２１と、アキュムレータ１１と圧縮機１２の間を接続する第２接続管２２と、圧縮機１２と凝縮器１３の間を接続する第３接続管２３と、凝縮器１３と膨張弁１４の間を接続する第４接続管２４と、膨張弁１４と蒸発器１５の間を接続する第５接続管２５とで環状の閉じたサイクルを形成する。

各構成要素の役割を説明すると、アキュムレータ１１は冷媒を気相と液相に分離し、圧縮機１２は冷媒を圧縮しこの冷媒を凝縮器１３に送り、凝縮器１３は冷媒の熱を外部に放出して液冷媒にし、膨張弁１４は液冷媒の圧力を下げて霧状にし、蒸発器１５は車室内の熱を吸熱し冷媒を蒸発させるという役割を果たす。

この冷凍サイクル１０を円滑に作動させるために、アキュムレータ１１は、冷媒を気相と液相に分離すると共に、液相冷媒を貯えるという役割を担う。
以下、このアキュムレータ１１の構造を詳しく説明する。

図２は本発明に係る冷凍サイクル用アキュムレータの断面図である。
冷凍サイクル用アキュムレータ１１は、内筒３１と、この内筒３１の中心に備え冷媒を出力する出力管３２と、この出力管３２からオフセットさせた位置に設け冷媒を入力する入力管３３と、内筒３１を覆う外筒３４と、内筒３１及び外筒３４の上面３４ａに取付け左連通路３５を備える左カバー部材３６及び右連通路３７を備える右カバー部材３８と、内筒３１と外筒３４の間を左右に仕切る仕切板４１と、内筒３１と外筒３４の間に形成し予め内部の空気を抜いて真空にした真空容器４２及び予め内部を冷媒で満たした冷媒容器４３と、この左カバー部材３６に取付け真空容器４２と出力管３２の間を開閉する第１開閉弁４４と、右カバー部材３８に取付け冷媒容器４３と入力管３３の間を開閉する第２開閉弁４５と、を主要構成とする。

内筒３１に差し込んだ出力管３２は、入力縦部４７と、この入力縦部４７に連結した横部４８と、横部４８に連結した出力縦部４９とからなる略Ｊ字状の部材である。そして、出力管３２の入力縦部４７と、出力縦部４９を内筒３１の底面３１ｂから上向きに立ち上げ、出力管３２の入力縦部の一端４７ａを上向きに開口させた開口部５１を設け、内筒３１内の気相冷媒のみ出力されるように形成する。出力管３２の出力縦部４９上部には、この出力管３２を支持軸として漏斗状の部材を逆様に配置した傘部材５２を、出力管３２の入力縦部の一端４７ａよりも傘部材５２の下端部５２ｂの高さが低くなるように配置する。

また、内筒３１の外周の一部に複数の凸部５４・・・（・・・は複数を示す。以下同じ。）を形成し、これらの凸部５４・・・を外筒３４の内面に溶接することで内筒３１を外筒３４に取付ける。

図３は図２の３−３線断面図であり、カバー部材５５の内部構造を説明する図である。
カバー部材５５は、左カバー部材３６と、右カバー部材３８とからなり、これらの半円状のカバー部材３６、３８を組み合わせてなる。

左カバー部材３６は、平面視で略半円状の部材であり、左小孔５６・・・を有する左連通路３５と、この左連通路３５と出力管３２との間を連通させた左開閉通路６１とを備えた部材であり、左開閉通路６１に第１開閉弁４４を介在させる。

同様に、右カバー部材３８は、右小孔６２・・・を有する右連通路３７と、この右連通路３７と入力管３３との間を連通させた右開閉通路６３とを備えた部材であり、右開閉通路６３に第２開閉弁４５を介在させる。
そして、左小孔５６・・・で真空容器４２（図２参照）と左連通路３５の間を連通させ、右小孔６２・・・で冷媒容器４３と右連通路３７の間を連通させる。

また、出力管３２に抜孔６４を設け、この抜孔６４で出力管３２と左開閉通路６１を連通させると共に、入力管３３に注入孔６５を設け、この注入孔６５で入力管３３と右開閉通路６３を連通させる。

図４は図２の４−４線断面図であり、内筒３１の凸部５４周辺の構造を説明する図である。
凸部５４は内筒３１の外周の４箇所に形成し、これらの凸部５４・・・で内筒３１を外筒３４に固定する。なお、凸部５４の内側は、入力管３３の出口３３ｂ（図２参照）から冷媒が内筒３１の底面３１ｂ（図２参照）に向け移動する際の主要な通路となる。
外筒３４は、断面略半円状の左右の筒体６６、６７を左右から突き合わせてなる部材である。
加えて、真空容器４２と冷媒容器４３の間を仕切る仕切板４１を内筒３１と外筒３４の間に配置する。

図５は図２の５−５線断面図であり、アキュムレータ１１下部の内部構造を説明する図であり、アキュムレータ１１は、内筒３１と、内筒３１の外側に同軸上に配置する外筒３４と、この外筒３４と内筒３１の間を左右に仕切る仕切板４１と、内筒３１の内側に出力管３２を備える。
出力管３２は入力縦部４７と、出力縦部４９と、これらの入力・出力縦部４７、４９を連結させる横部４８からなる。

図１に戻って、アキュムレータ１１は、第１接続配管２１を通じて蒸発器１５から冷媒を受け入れて貯留すると共に液相と気相とに分離して第２接続配管２２を通じて気相を圧縮機１２へ戻すアキュムレータ本体６９と、第２接続配管２２に第１開閉弁４４を通じて接続すると共に予め内部が真空である真空容器４２と、第１接続配管２１に第２開閉弁４５を通じて接続すると共に予め冷凍サイクル１０に必要な量の冷媒を充填した冷媒容器４３とからなる。

図６は本発明に係る第１開閉弁の断面図である。
（ａ）において、第１開閉弁４４は、中心に貫通孔７１を開けた円柱状の弁体７２と、この弁体７２を回動自在に支持する軸体７３と、弁体７２の上下に嵌めたシール用のＯリング７４と、この軸体７３の上端部に設け工具をセットし弁体７２を回動可能にする工具セット部７５と、軸体７３とカバー部材５５との間に介在させる座部材７６とからなる。
７７は、座部材７６をカバー部材５５に取付ける締結用のビスである。

（ｂ）は、（ａ）のｂ矢視図であり、第１開閉弁４４を閉めることを示す。
左開閉通路６１の向きと貫通孔７１の向きは、略直角であるため、左開閉通路６１の途中に介在させた第１開閉弁４４は、左開閉通路６１を遮断することができる。

（ｃ）は、第１開閉弁４４を開けることを示す。
左開閉通路６１の向きと貫通孔７１の向きは、略平行であるため、左開閉通路６１の途中に介在させた第１開閉弁４４は、左開閉通路６１を開放することができる。
なお、第１開閉弁４４と第２開閉弁４５とは同一構造をもつ部材のため、左開閉通路６１を右開閉通路６３に読み替える他は同一であり、第２開閉弁４５の説明は省略する。

図７は本発明に係る冷凍サイクル用アキュムレータの分解斜視図であり、内筒３１の上面３１ａに突出するように出力管３２を配置し、外筒３４を形成する左外筒半体８１に第１開閉弁４４を備える左カバー部材３６を取付ける。同様に、外筒３４を形成する右外筒半体８２に第２開閉弁４５を備える右カバー部材３８を取付ける。
右カバー部材３８には、内筒３１の内部と連通する入力管３３を付設した。
８３、８３はプラグ部材である。

アキュムレータ本体６９は内筒３１であり、この内筒３１を外筒３４で囲い、この外筒３４を２つに区分あるいは分割し、一方の外筒半体である左外筒半体８１を真空容器４２の構成要素とし、他方の外筒半体である右外筒半体８２を冷媒容器４３の構成要素とし、アキュムレータ１１全体を二重構造筒体８４で構成する。

図８は冷凍サイクル用アキュムレータの作用説明図（前半部）である。
（ａ）において、外筒３４と内筒３１の間に形成した真空容器４２を真空にし、同じく、冷媒容器４３に冷媒８５を満たし、第１開閉弁４４及び第２開閉弁４５を閉じると共に、冷凍サイクル１０の配管の接続を完了させることを示す。

（ｂ）において、第１開閉弁４４を開け、真空容器４２と冷凍サイクル１０の間を連通させ、冷凍サイクル１０中の空気を真空引きすることを示す。第１開閉弁４４を開けることで、冷凍サイクル１０中の空気は抜かれて真空状態となる。

すなわち、冷媒注入前の冷凍サイクル１０を対象に、第１開閉弁４４を開き、冷凍サイクル中の空気を真空容器４２に吸引することで、冷凍サイクル１０中を真空状態にする。
（ｃ）において、第１開閉弁４４を閉じ、真空容器４２と冷凍サイクル１０の間を遮断することを示し、冷凍サイクル１０中は真空状態のままである。

図９は冷凍サイクル用アキュムレータの作用説明図（後半部）である。
（ａ）において、第２開閉弁４５を開いて冷凍サイクル１０中に冷媒容器４３の冷媒８５を注入することを示す。
（ｂ）において、第２開閉弁４５を閉じ、以降、通常の冷媒循環を行わせることができるようにアキュムレータ１１を構成する。

以上に述べた冷凍サイクル用アキュムレータの作用を次に述べる。
図８に戻って、アキュムレータ１１は、アキュムレータ本体６９と、第２接続配管２２に第１開閉弁４４を通じて接続すると共に予め内部が真空である真空容器４２と、第１接続配管２１に第２開閉弁４５を通じて接続して予め冷凍サイクルに必要な量の冷媒を充填した冷媒容器４３とからなり、冷媒注入前の冷凍サイクル１０を対象に、第１開閉弁４４を開き、冷凍サイクル１０中の空気を真空容器４２に吸引することで、冷凍サイクル１０中を真空状態にし、第１開閉弁４４を閉じ、次に第２開閉弁４５を開いて冷凍サイクル１０中に冷媒容器４３の冷媒を注入し、第２開閉弁４５を閉じ、以降、通常の冷媒循環を行わせることができるように構成したので、真空引きのための真空ポンプ及び冷媒を充填する充填装置が不要となる。
この結果、真空ポンプや充填装置を冷凍サイクルへ接続したり取外す作業を不要にすることができ、真空引き及び冷媒の充填を簡便に行えるようになる。

また、冷媒注入後、通常の冷凍サイクル１０において、アキュムレータ本体６９は内筒３１であり、この内筒３１を外筒３４で囲い、全体を二重構造筒体８４で構成したので、外筒３４は内筒３１の外周を覆う内筒３１の断熱層として作用する。

内筒３１を形成するアキュムレータ本体６９に貯えた液相冷媒に外筒の外からの熱は伝達され難い。内筒３１内の液相冷媒に熱が伝達され難くなるため、アキュムレータ１１の設置場所温度が高くなっても液相冷媒は蒸発し難い。

液相冷媒が蒸発し難くなるので、アキュムレータの温度上昇による冷却能力の低下を回避することができる。二重構造筒体８４による断熱作用により、冷凍サイクル１０の冷却能力に寄与しない蒸発冷媒の発生による冷却能力の低下を回避することができる。

なお、アキュムレータ１１に備える真空容器４２を、アキュムレータ本体６９と第１接続配管２１に第１開閉弁４４を通じて接続し、冷媒容器４３を第２接続配管２２に第２開閉弁４５を通じて接続することは差し支えない。

尚、本発明は、実施の形態では４輪車の冷凍サイクルに適用したが、車両一般の冷凍サイクルに適用することは差し支えない。

本発明は、車両の冷凍サイクルに好適である。

本発明に係るアキュムレータを備える冷凍サイクルの説明図である。 本発明に係る冷凍サイクル用アキュムレータの断面図である。 図２の３−３線断面図である。 図２の４−４線断面図である。 図２の５−５線断面図である。 本発明に係る開閉弁の断面図である。 本発明に係る冷凍サイクル用アキュムレータの分解斜視図である。 冷凍サイクル用アキュムレータの作用説明図（前半部）である。 冷凍サイクル用アキュムレータの作用説明図（後半部）である。 従来の技術の基本構成を説明する図である。

符号の説明

１０…冷凍サイクル、１１…アキュムレータ、１２…圧縮器、１３…凝結器、１４…膨張弁、１５…蒸発器、２１…第１接続配管、２２…第２接続配管、３１…内筒、３４…外筒、４２…真空容器、４３…冷媒容器、４４…第１開閉弁、４５…第２開閉弁、８１…左外筒半体、８２…右外筒半体、８４…二重構造筒体。

Claims (1)

1. 冷凍サイクルに介在させる冷凍サイクル用アキュムレータにおいて、
   このアキュムレータは、第１接続配管を通じて冷媒を受け入れて貯留すると共に液相と気相とに分離して第２接続配管を通じて気相を戻すアキュムレータ本体と、前記第１接続配管及び第２接続配管の一方に第１開閉弁を通じて接続すると共に予め内部が真空である真空容器と、前記第１接続配管及び第２接続配管の他方に第２開閉弁を通じて接続すると共に予め冷凍サイクルに必要な量の冷媒を充填した冷媒容器とからなり、
   前記アキュムレータ本体は内筒であり、この内筒を外筒で囲い、この外筒を２つに区分し、一方の外筒半体を前記真空容器、他方の外筒半体を前記冷媒容器とし、全体を二重構造筒体で構成し
   冷媒注入前の冷凍サイクルを対象に、前記第１開閉弁を開き、冷凍サイクル中の空気を真空容器に吸引することで、冷凍サイクル中を真空状態にし、第１開閉弁を閉じ、次に第２開閉弁を開いて冷凍サイクル中に冷媒容器の冷媒を注入し、第２開閉弁を閉じ、以降、通常の冷媒循環を行わせることができるように構成したことを特徴とする冷凍サイクル用アキュムレータ。

Images