JP6081707B2 - 乾燥剤バッグを含む冷媒リザーバアッセンブリを持つコンデンサ - Google Patents

Description

本願は、２０１１年３月９日に出願された、「冷媒リザーバアッセンブリ」という表題の米国仮特許出願第６１／４５０，７０３号の優先権を主張するものである。出典を明示することにより、この出願に開示された全ての内容は本明細書の開示の一部とされる。

本開示は、空調システムに関し、詳細には、レシーバを持つサブクール式コンデンサに関し、更に詳細には、乾燥剤バッグを持つレシーバに関する。

高圧蒸気冷媒を凝縮して高圧液体冷媒にするのに使用される空調システム用の熱交換器は当該技術分野で公知であり、コンデンサと呼ばれる。サブクール式コンデンサは、代表的には、入口／出口ヘッダと戻しヘッダとの間を延びる複数のチューブを含む。これらのチューブは、内部で冷媒を凝縮し、気体から液体にする上流群と、凝縮された冷媒を、コンデンサを出る前に内部で更に冷却する下流群即ち「サブクール」群とに分けられる。入口／出口ヘッダ及び戻しヘッダは、代表的には、両方とも、これらのヘッダの各々を第１チャンバ及び第２チャンバに分ける内部隔壁を有する。第１チャンバは、上流チューブ群と流体連通しており、第２チャンバは、サブクールチューブ群と流体連通している。冷媒は、入口／出口ヘッダの第１チャンバに入り、上流チューブ群を通って流れ、戻しヘッダの第１チャンバに流入する。冷媒は、次いで、代表的には、冷媒リザーバアッセンブリを通して差し向けられる。冷媒リザーバアッセンブリは、リザーバとして公知であり、戻しヘッダの第２チャンバに進入し、サブクールチューブ群を通して差し向けられる前に水分を除去するため、乾燥剤を収容している。冷媒は、サブクールチューブ群を通過した後、入口／出口ヘッダの第２チャンバを通ってコンデンサを出る。

米国特許第７，２１３，４１２号には、レシーバが戻しヘッダと実質的に平行に一体に設けられたコンデンサが開示されている。出典を明示することにより、この特許に開示された全ての内容は本明細書の開示の一部とされる。一体のレシーバには、レシーバ内で進入端と排出端との間を延びるレシーバ導管が設けられている。冷媒導管は、レシーバを第１チャンバ及び第２チャンバに分けるレシーバセパレータと係合する。冷媒導管の進入端及び排出端が、夫々、レシーバの第１チャンバ及び第２チャンバ内に延びている。戻しヘッダの第１チャンバとレシーバの第１チャンバとの間に第１流体ポートが設けられており、戻しヘッダの第２チャンバとレシーバの第２チャンバとの間に第２流体ポートが設けられている。冷媒は、戻しタンクの第１チャンバから、第１流体ポートを通って、レシーバの第１チャンバに流入し、冷媒導管を通ってレシーバの第２チャンバに流入し、次いで第２流体ポートを出て戻しタンクの第２チャンバに入る。

レシーバを通って流れる冷媒から水分を除去するため、乾燥剤を収容した透過性バッグ（乾燥剤バッグ）をレシーバ内に配置することは公知である。現在の乾燥剤バッグ及びバッグ包囲体は、円筒形形状のリザーバを含む様々な形状のリザーバを収容するように設計されている。乾燥剤バッグは、代表的には、冷媒導管に固定された後、開放端を通してレシーバ内に挿入される。しかしながら、冷媒導管をこれに取り付けられた乾燥剤バッグとともに挿入すると、バッグ内の乾燥剤がレシーバの開口部及び内壁に結着し、その結果、リザーバのキャビティ内での乾燥剤の分布が不均等になり、これにより冷媒導管を通る冷媒の流れが妨げられ、コンデンサの前後の圧力降下を大きくしてしまう。更に、乾燥剤が結着するため、乾燥剤をレシーバに挿入する上で不当な労力を必要とし、乾燥剤バッグを損傷する危険が高くなる。

米国特許第７，２１３，４１２号

不当な労力を払ったり乾燥剤バッグを損傷する危険を大きくすることなく、冷媒導管及び乾燥剤バッグが組み立てられてレシーバハウジング内に挿入される冷媒リザーバアッセンブリを提供する必要があると長い間考えられてきた。

本発明の一実施例によれば、空調システムで使用するための冷媒リザーバアッセンブリを持つコンデンサが提供される。冷媒リザーバアッセンブリを持つコンデンサは、複数の冷媒チューブと、これらの複数の冷媒チューブと流体連通した少なくとも一つのヘッダとを有し、前記ヘッダは、当該ヘッダを第１ヘッダチャンバ及び第２ヘッダチャンバに分けるヘッダ隔壁を含み、前記コンデンサは、また、ヘッダに連結されたレシーバハウジングを含む。レシーバハウジングは、レシーバハウジングを第１レシーバチャンバ及び第２レシーバチャンバに分けるレシーバ隔壁を持つ冷媒導管と、冷媒をヘッダの第１チャンバからレシーバハウジングの第１チャンバに差し向けるための第１ポートと、冷媒をレシーバの第２チャンバからヘッダの第２チャンバに差し向けるための第２ポートと、レシーバの第１チャンバに収容された乾燥剤バッグとを含む。乾燥剤バッグは、軸線に沿って冷媒導管の方向に延び、これによって乾燥剤バッグを二つの乾燥剤区画室に分けるスパイン（脊柱形状体）を含む。

冷媒導管は、乾燥剤バッグのスパインに当てて入れ子式に取り付けられており、乾燥剤区画室が、冷媒導管をスパインに押し付けるように二つの乾燥剤区画室が冷媒導管に被せて折り畳まれている。これによって、乾燥剤バッグを所定の位置に保持する。二つの乾燥剤区画室は、冷媒導管の一部を取り囲み、レシーバハウジングの内面の一部に押し付けられるのに十分な乾燥剤を収容している。スパインの幅は、冷媒導管の外周の４０％よりも大きい。

本発明の実施例は、少なくとも、不当な労力なしで、冷媒導管及び乾燥剤バッグを組み立てて冷媒ハウジングに挿入でき、比較的大量の乾燥剤をレシーバハウジングの限られた容積内に配置でき、乾燥剤バッグを所定位置に維持するという利点を提供する。本発明のこの他の特徴及び利点は、単なる非限定的例として与えられた本発明の一実施例の以下の詳細な説明を添付図面を参照して読むことにより、更に明らかになるであろう。

本発明を添付図面を参照して説明する。

図１は、乾燥剤バッグが冷媒導管の外面とレシーバの内面との間に配置されたレシーバを持つコンデンサの断面図である。 図２は、従来技術の乾燥剤バッグがレシーバの開放端に挿入された、コンデンサのレシーバ部分の部分断面図である。 図３は、図２の３−３線に沿ったレシーバ部分の断面図である。 図４は、冷媒導管、及び少なくとも二つの区画室及びこれらの区画室間の中央スパインを持つ本発明の一実施例による乾燥剤バッグを示す図であり、冷媒導管はスパインに入れ子になっており、レシーバの端部に挿入されている。 図４ａは、矩形の穴を矩形のキーに装着した乾燥剤バッグの一端の詳細図である。 図５は、図４の５−５線に沿ったレシーバ部分の断面図である。 図６は、少なくとも二つの区画室と、これらの区画室間の中央スパインとを持つ乾燥剤バッグであって、冷媒導管を二つの区画室間に入れ子にできる所定の幅を持つ前記中央スパインを持つ乾燥剤バッグを示す図である。

次に図１乃至図６を参照すると、幾つかの図に亘り同じ又は対応する部分に同じ参照番号が付してあり、空調システム用コンデンサ１０が示してある。コンデンサ１０は、レシーバ１２として公知の冷媒リザーバアッセンブリ１２を含む。レシーバ１２としての冷媒リザーバアッセンブリ１２は、第１レシーバチャンバ１４及び第２レシーバチャンバ１６を形成するレシーバハウジング１３と、冷媒を第１レシーバチャンバ１４から第２レシーバチャンバ１６まで搬送するためのレシーバハウジング１３内の冷媒導管１８とを有する。冷媒導管１８は、改良乾燥剤バッグ２０内に入れ子式に受け入れられている。乾燥剤バッグ２０は、この乾燥剤バッグ２０を二つの乾燥剤区画室２２に分けるスパイン２４を含む。スパイン２４は、スパイン２４が乾燥剤区画室２２と協働して冷媒導管１８をグリップし、これによって乾燥剤バッグ２０をレシーバハウジング１３内に適正に位置決めし且つ維持するように、乾燥剤バッグ２０を冷媒導管１８の周囲に容易に巻き付けることができる以下に説明する所定の形状及び寸法を有する。

図１には、入口／出口ヘッダ２６、入口／出口ヘッダ２６から間隔が隔てられた戻しヘッダ２８、入口／出口ヘッダ２６と戻しヘッダ２８との間を延び且つこれらを流体連通する複数のチューブ３０、戻しヘッダ２８と一体のレシーバ１２を持つコンデンサ１０が示してある。入口／出口ヘッダ２６及び戻しヘッダ２８の両方にヘッダ隔壁３２が設けられている。ヘッダ隔壁３２は、ヘッダ２６、２８の各々を対応する第１チャンバ３４、３６及び第２チャンバ３８、４０に分割する（すなわち、入口／出口ヘッダ２６側のヘッダ隔壁３２は、ヘッダ２６を第１チャンバ３４及び第２チャンバ３８に分割し、戻しヘッダ２８側のヘッダ隔壁３２は、ヘッダ２８を第１チャンバ３６及び第２チャンバ４０に分割する）。複数のチューブ３０は、第１チューブ群４２及び第２チューブ群４４を含む。第１チューブ群４２は、入口／出口ヘッダ第１チャンバ３４と、戻しタンク第１チャンバ３６とを流体連通し、第２チューブ群４４は、入口／出口ヘッダ第２チャンバ３８と、戻しタンク第２チャンバ４０とを流体連通する。第１チューブ群４２は、冷媒凝縮区分を形成し、第２チューブ群４４は、サブクール区分を形成する。複数の波形フィン４５が、チューブ３０間に配置されている。凝縮区分及びサブクール区分は、波形フィンとともに、コンデンサコア４６を形成している。

一体のレシーバ１２は、戻しヘッダ２８と隣接しこれと平行になっている。また、一体のレシーバ１２は、レシーバハウジング１３を有している。レシーバハウジング１３は、その内部に、進入端４８と排出端５０との間を延びる冷媒導管１８が設けられている。冷媒導管１８は、レシーバハウジング１３を第１レシーバチャンバ１４及び第２レシーバチャンバ１６に分割するレシーバセパレータ５２を含んでいてもよい。冷媒導管の進入端４８及び冷媒導管の排出端５０は、夫々、第１レシーバチャンバ１４及び第２レシーバチャンバ１６内に延びている。戻しヘッダ第１チャンバ３６と第１レシーバチャンバ１４との間に冷媒を流すため、第１流体ポート５４が、戻しヘッダ第１チャンバ３６と第１レシーバチャンバ１４との間に設けられている。戻しヘッダ第２チャンバ４０と第２レシーバチャンバ１４との間に冷媒を流すため、第２流体ポート５６が、戻しヘッダ第２チャンバ４０と第２レシーバチャンバ１４との間に設けられている。

入口／出口ヘッダ２６は、入口／出口ヘッダ２６の第１及び第２のチャンバ３４、３８と夫々流体連通した入口開口部５８及び出口開口部６０を含む。典型的には、高圧蒸気冷媒が、入口開口部５８を通って入口／出口ヘッダ第１チャンバ３４に進入し、第１チューブ群４２を通って戻しタンク第１チャンバ３６に流入する。冷媒が第１チューブ群４２を通って流れるとき、熱エネルギが周囲空気に放出され高圧蒸気冷媒が凝縮されて高圧液体冷媒になる。次いで、液体冷媒が戻しタンク第１チャンバ３６から第１流体ポート５４を通って第１レシーバチャンバ１４に流入する。液体冷媒は、乾燥剤が入った冷媒透過性バッグである乾燥剤バッグ２０を通って、冷媒導管１８の進入端４８に向かって流れる。液体冷媒中の水分が、乾燥剤に吸収される。冷媒は、次いで、冷媒導管１８を通って流れ、第２レシーバチャンバ１６内に排出される。冷媒は、次いで、第２レシーバチャンバ１６を出て第２流体ポート５６を通過し、戻しヘッダ第２チャンバ４０に入り、第２チューブ群４４を通って入口／出口タンク第２チャンバ３８に流れ、出口開口部６０を出る。

図２及び図４を参照すると、組み立てを容易にするため、レシーバハウジング１３は開放端６２を有しており、この開放端を通して冷媒導管１８及び乾燥剤バッグが挿入される。組み立て後、開放端６２を、ねじ山を備えた端キャップ（図示せず）によって、又は端キャップをヘッダに取り付けるための溶接、鑞付け、又はエポキシ封止等の当該技術分野で公知の任意の他の方法によって気密封止してもよい。冷媒導管１８は、フィルタエレメント６４及びレシーバ隔壁６６を含んでいてもよい。レシーバ隔壁６６は、フィルタエレメント６４と別体であってもよいし、フィルタエレメント６４と一体の部品であってもよい。レシーバ隔壁６６は、レシーバハウジング１３の内壁７０と係合することによって、図１に示すように、レシーバハウジング１３を第１及び第２のレシーバチャンバ１４、１６に分ける。フィルタエレメント６４、レシーバ隔壁６６、又は冷媒導管１８は、乾燥剤バッグ２０の端部に固定されるように形成されたフック機構６８を含んでいてもよい。図４Ａに示すように、フック機構６８は、冷媒導管アッセンブリから半径方向に延びる突出部であってもよく、冷媒導管１８の方向に延びる矩形のキー６９を含む。乾燥剤バッグ２０の端部には、矩形の穴７１が形成されていてもよい。この穴は、組み立てられたとき、冷媒導管１８に対して実質的に垂直である。矩形のキー６９は、組み立て中、矩形の穴７１と整合され、挿入される。組み立て後、乾燥剤バッグを回転して冷媒導管と平行にし、乾燥剤バッグ２０を冷媒導管１８にロック又は係止する。

図２は、導管／バッグアッセンブリが、レシーバハウジング１３の開放端６２に挿入されるときの、冷媒導管１８に取り付けられた従来技術の乾燥剤バッグ１９を示す。従来技術の乾燥剤バッグ１９は、典型的には、単一の区画室を持つ細長い冷媒透過性バッグであり、当該技術分野で公知の顆粒状の乾燥剤が詰められている。導管／バッグアッセンブリを開放端６２に挿入するとき、顆粒状乾燥剤がバッグの中で動き、乾燥剤バッグ１９が開放端６２の周囲に集まり又はその周囲で瘤状になり、レシーバハウジング１３の内壁７０に拘束され、その結果、レシーバハウジング１３内での乾燥剤の分布が不均等になる。図３には、図２に示すレシーバハウジング１３の３−３線に沿った断面が示してある。冷媒導管１８は、第２流体ポート５６と隣接した位置で示してある。乾燥剤バッグ１９内での顆粒状乾燥剤の分布が不均等であるため、乾燥剤が密に詰められた領域が生じる。この領域は、レシーバハウジング１３での冷媒の流れを悪くしてしまう。

図４は、乾燥剤バッグ２０を二つの別々の乾燥剤区画室２２に分けるスパイン２４を含む改良乾燥剤バッグ２０を持つ冷媒リザーバアッセンブリ１２を示す。冷媒導管１８は、導管／バッグアッセンブリがレシーバハウジング１３の開放端６２に挿入されるとき、改良乾燥剤バッグ２０のスパイン２４に対して入れ子にされた状態で示してある。乾燥剤バッグ２０は、スパイン２４が乾燥剤区画室２２と協働し、乾燥剤バッグ２０を冷媒導管１８上に適切に位置決めし維持するように、冷媒導管１８に被せて折り畳まれている又は冷媒導管１８に巻かれている。図５には、図４に示すレシーバハウジング１３の５−５線に沿った断面図が示してある。冷媒導管１８は、第２流体ポート５６と隣接した状態で示してある。実質的に瘤状になったり拘束されたりすることなく、レシーバハウジング１３の断面容積を実質的に占有するのに十分な乾燥剤が、乾燥剤バッグ２０の区画室２２の両方に入っている。

図６には、軸線Ａに沿って延びる拡げた状態の改良乾燥剤バッグ２０が示してある。乾燥剤バッグ２０は、当該技術分野で公知の冷媒透過性材料で形成されており、当該技術分野で公知の乾燥剤が詰められている。乾燥剤バッグ２０は、軸線Ａに沿って延びるスパイン２４を含み、このスパイン２４は、乾燥剤バッグ２０をスパイン２４の両側に一つずつの二つの区画室２２に分割する。スパイン２４は、乾燥剤区画室２２をチューブの周囲で折り畳んだとき（又は巻き付けたとき）、スパイン２４がこれらの乾燥剤区画室２２と協働するように、所定の幅（Ｗ）を含む。これによって、スパイン２４は、組み立ての際、レシーバハウジング１３の開放端６２への導管／バッグアッセンブリの挿入中、乾燥剤区画室２２と協働して冷媒導管１８に対して固定的にグリップできる。スパイン２４の幅（Ｗ）が冷媒導管１８の外周の４０％乃至８０％である場合、乾燥剤バッグ２０は、正確に折り畳まれ、冷媒導管と固定的にグリップするということがわかっている。幅（Ｗ）が冷媒導管１８の外周の６０％乃至８０％、好ましくは７０％乃至７５％のスパイン２４は、乾燥剤バッグ２０内の乾燥剤の広範な充填密度に亘って固定的なグリップを提供できる。

本発明の実施例は、過度の努力を払わずに、冷媒導管及び乾燥剤バッグを組み立てて、冷媒ハウジングに挿入できるという利点を提供する。別の利点は、レシーバハウジングの限られた容積内に大量の乾燥剤を配置できるということである。更に別の利点は、乾燥剤を所定の位置に維持できるということである。他の利点は、冷媒導管をレシーバハウジング内の所定の位置に維持できるということである。

本発明をその好ましい実施例に関して説明したけれども、本発明はこれに限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲に記載のみによって制限される。

１０ 空調システム用コンデンサ
１２ 冷媒リザーバアッセンブリ
１３ レシーバハウジング
１４ 第１レシーバチャンバ
１６ 第２レシーバチャンバ
１８ 冷媒導管
２０ 改良乾燥剤バッグ
２２ 乾燥剤区画室
２４ スパイン
２６ 入口／出口ヘッダ
２８ 戻しヘッダ
３０ チューブ
３２ ヘッダ隔壁
３４ 入口／出口ヘッダ第１チャンバ
３６ 戻しタンク第１チャンバ
３８ 入口／出口ヘッダ第２チャンバ
４０ 戻しタンク第２チャンバ
４２ 第１チューブ群
４４ 第２チューブ群
４５ 波形フィン
４６ コンデンサコア
４８ 進入端
５０ 排出端
５２ レシーバセパレータ
５４ 第１流体ポート
５６ 第２流体ポート
５８ 入口開口部
６０ 出口開口部

Claims (9)

1. 空調システムで使用するためのレシーバを持つコンデンサであって、
   複数の冷媒チューブと、
   前記複数の冷媒チューブと流体連通する少なくとも一つのヘッダであって、前記ヘッダを第１ヘッダチャンバ及び第２ヘッダチャンバに分けるヘッダ隔壁を含む、ヘッダと、
   前記ヘッダに液圧的に連結されたレシーバハウジングとを備え、
   前記レシーバハウジングは、
   前記レシーバハウジングを第１レシーバチャンバ及び第２レシーバチャンバに分けるレシーバ隔壁を有する冷媒導管と、
   冷媒を前記ヘッダの前記第１チャンバから前記レシーバハウジングの前記第１チャンバに差し向けるための第１ポートと、
   冷媒を前記レシーバの前記第２チャンバから前記ヘッダの第２チャンバに差し向けるための第２ポートと、
   前記レシーバの前記第１チャンバに収容された乾燥剤バッグとを備え、
   前記乾燥剤バッグは、前記冷媒導管の軸線方向に沿って延びるスパインを含み、これによって、前記乾燥剤バッグを二つの乾燥剤区画室に分けており、
   前記冷媒導管の一部が、前記乾燥剤バッグの前記スパインに当接された状態で入れ子式に設けられており、
   前記二つの乾燥剤区画室は、これらの乾燥剤区画室が前記冷媒導管を前記スパインに押し付けるように、また、前記乾燥剤バッグを一方の乾燥剤区画室の外面と他方の乾燥剤区画室の外面とが接触するように、前記冷媒導管に被せて折り畳まれ、これによって前記乾燥剤バッグを所定位置に維持するようにした、レシーバを持つコンデンサ。
2. 請求項１に記載のレシーバを持つコンデンサにおいて、
   前記第２ポートの軸線方向において、前記乾燥剤バッグを一方の乾燥剤区画室の外面と、他方の乾燥剤区画室の外面とが接触している、レシーバを持つコンデンサ。
3. 請求項１に記載のレシーバを持つコンデンサにおいて、
   前記二つの乾燥剤区画室は、前記冷媒導管の前記部分を取り囲み、前記レシーバハウジングの内面の一部に押し付けられるのに十分な乾燥剤を収容している、レシーバを持つコンデンサ。
4. 請求項１に記載のレシーバを持つコンデンサにおいて、
   前記乾燥剤バッグは所定の長さ及び所定の幅を有し、前記長さは前記幅よりも大きく、前記スパインは、前記乾燥剤バッグを、長さ方向で、前記二つの乾燥剤区画室に二分する、レシーバを持つコンデンサ。
5. 請求項４に記載のレシーバを持つコンデンサにおいて、
   前記スパインの幅は、前記冷媒導管の外周の４０％よりも大きい、レシーバを持つコンデンサ。
6. 請求項４に記載のレシーバを持つコンデンサにおいて、
   前記スパインの幅は、前記冷媒導管の外周の６０％乃至８０％である、レシーバを持つコンデンサ。
7. 請求項４に記載のレシーバを持つコンデンサにおいて、
   前記スパインの幅は、前記冷媒導管の外周の７０％乃至７５％である、レシーバを持つコンデンサ。
8. 請求項４に記載のレシーバを持つコンデンサにおいて、
   前記スパインの少なくとも一端には、フィルタエレメント、レシーバ隔壁、又は前記レシーバ内に配置された前記冷媒導管のうちの一つから延びるフック機構を受け入れる形態の穴が形成されている、レシーバを持つコンデンサ。
9. 請求項８に記載のレシーバを持つコンデンサにおいて、
   前記フック機構は、前記冷媒導管の方向に延びる実質的に矩形のキーを含み、前記穴は前記スパインに対して実質的に垂直方向に延びる矩形形状を有する、レシーバを持つコンデンサ。

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