JP6813373B2 - Accumulator with internal heat exchanger and refrigeration cycle equipped with it - Google Patents
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Description
本発明は、熱交換機能を有する内部熱交換器付きアキュムレータ及びこれを備えた冷凍サイクルに関する。 The present invention relates to an accumulator with an internal heat exchanger having a heat exchange function and a refrigeration cycle including the accumulator.
この種の内部熱交換器付きアキュムレータとして、例えば特許文献1に記載された空調システム用の内部熱交換器を備えるアキュムレータが提案されている。
この特許文献1に記載されたアキュムレータは、筒状のハウジングと、このハウジング内に収容された内部熱交換器とを備えている。内部熱交換器は、ハウジングの内径より小径で外側に高圧ラインを形成し、内側に低圧ラインを形成した筒状の構造体を備え、この筒状の構造体の内部に、より小径の液体容器が配置されている。
As an accumulator with an internal heat exchanger of this type, for example, an accumulator including an internal heat exchanger for an air conditioning system described in
The accumulator described in
液体容器に筒状要素を介して気液二相冷媒が供給されて気相冷媒と液相冷媒とに分離され、分離された気相冷媒が筒状の構造体に形成された低圧ラインを下方に通って排出される。筒状の構造体の高圧ラインには、高圧冷媒が下端側から上端に向けて流れることにより、筒状の構造体で高圧冷媒と低圧冷媒とが内部熱交換を行う。 A gas-liquid two-phase refrigerant is supplied to the liquid container via a tubular element and separated into a gas-phase refrigerant and a liquid-phase refrigerant, and the separated vapor-phase refrigerant goes down a low-pressure line formed in a tubular structure. It is discharged through. The high-pressure refrigerant flows from the lower end side to the upper end in the high-pressure line of the tubular structure, so that the high-pressure refrigerant and the low-pressure refrigerant exchange internal heat in the tubular structure.
ところで、特許文献1に記載のアキュムレータでは、ハウジングの内部に液体容器と、内部熱交換器とを配置して、低圧冷媒を高圧冷媒と内部熱交換を行うようにしている。このため、ハウジングの内部構造が複雑となるとともに、高圧ラインがハウジングの内部に配置されているので、高圧冷媒の内部漏れが発生した場合に発見することが困難であり、製造時の内部漏れ不良も発見することができないという課題がある。
そこで、本発明は、上述した特許文献1に記載された従来例の課題に着目してなされたものであり、簡易な構成で高圧冷媒の漏れを容易に発見することができる内部熱交換器付きアキュムレータ及びこれを備えた冷凍サイクルを提供することを目的としている。
By the way, in the accumulator described in
Therefore, the present invention has been made by paying attention to the problems of the conventional example described in the above-mentioned
上記課題を解決するために、本発明に係る内部熱交換器付きアキュムレータの一態様は、冷凍サイクルにおける冷媒を循環させる循環路に設けられた圧縮機の上流側に配置されて気液二相冷媒を気液分離するアキュムレータであって、気液二相冷媒が導入される二重管構造を有する気液分離部と、この気液分離部の外周に巻き付けられた高圧冷媒が通過する偏平管とを備え、気液分離部と偏平管との間で内部熱交換を行なう。 In order to solve the above problems, one aspect of the accumulator with an internal heat exchanger according to the present invention is arranged on the upstream side of the compressor provided in the circulation path for circulating the refrigerant in the refrigeration cycle, and is a gas-liquid two-phase refrigerant. An accumulator that separates gas and liquid, and has a gas-liquid separation part having a double-tube structure into which a gas-liquid two-phase refrigerant is introduced, and a flat pipe through which a high-pressure refrigerant wound around the outer circumference of the gas-liquid separation part passes. The internal heat exchange is performed between the gas-liquid separation part and the flat pipe.
また、本発明に係る冷凍サイクルの一態様は、冷媒を吸入圧縮する圧縮機と、この圧縮機により圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、この放熱器により冷却された冷媒を減圧する減圧器と、この減圧器によって減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、この蒸発器から流出される気液二相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、分離した気相冷媒を圧縮機に供給する上述した内部熱交換器付きアキュムレータとを備え、気液二相冷媒を前記内部熱交換器付きアキュムレータの気液分離部に供給して分離した気相冷媒を圧縮機に供給し、放熱器から流出する高圧冷媒を偏平管に供給し、この偏平管から排出される高圧冷媒を減圧器に供給する。 Further, one aspect of the refrigeration cycle according to the present invention is a compressor that sucks and compresses the refrigerant, a radiator that cools the refrigerant compressed by the compressor, and a decompressor that decompresses the refrigerant cooled by the radiator. The evaporator that evaporates the refrigerant decompressed by this decompressor and the gas-liquid two-phase refrigerant that flows out from this evaporator are separated into a gas-phase refrigerant and a liquid-phase refrigerant, and the separated vapor-phase refrigerant is used as a compressor. The above-mentioned accumulator with an internal heat exchanger is provided, and the gas-liquid two-phase refrigerant is supplied to the gas-liquid separation section of the accumulator with an internal heat exchanger, and the separated vapor-phase refrigerant is supplied to the compressor to dissipate heat. The high-pressure refrigerant flowing out of the vessel is supplied to the flat tube, and the high-pressure refrigerant discharged from the flat tube is supplied to the decompressor.
本発明の一態様によれば、気液分離部の外側に高圧冷媒を通流する偏平管を配置したので、簡易な構成で、高圧冷媒の漏れを容易に発見することができる内部熱交換器付きアキュムレータ及びこれを備えた冷凍サイクルを提供することができる。 According to one aspect of the present invention, since the flat pipe through which the high-pressure refrigerant flows is arranged outside the gas-liquid separation portion, an internal heat exchanger that can easily detect the leakage of the high-pressure refrigerant with a simple configuration. An accumulator with an accumulator and a refrigeration cycle equipped with the accumulator can be provided.
次に、図面を参照して、本発明の一実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings below, the same or similar parts are designated by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the plane dimension, the ratio of the thickness of each layer, etc. are different from the actual ones. Therefore, the specific thickness and dimensions should be determined in consideration of the following explanation. In addition, it goes without saying that the drawings include parts having different dimensional relationships and ratios from each other.
また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 In addition, the embodiments shown below exemplify devices and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention describes the material, shape, structure, and the like of the components. The arrangement etc. is not specified as the following. The technical idea of the present invention may be modified in various ways within the technical scope specified by the claims stated in the claims.
〔第1の実施形態〕
まず、本発明の一の態様を表す冷凍サイクルについて図1を伴って説明する。
本発明に係る冷凍サイクルは、図1に示すように、例えば車両用空調装置を構成している。冷凍サイクル1は、自然系冷媒であるCO2冷媒(以下、単に冷媒と称す)を循環させて車室内の空調を行う。この冷凍サイクル1は、エンジン2を備えたエンジンルーム3から車室4に亘って設置されている。
[First Embodiment]
First, a refrigeration cycle representing one aspect of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the refrigeration cycle according to the present invention constitutes, for example, a vehicle air conditioner. The
具体的には、冷凍サイクル1は、エンジン2によって駆動される圧縮機11と、放熱器12と、内部熱交換器付きアキュムレータ13と、膨張弁14と、蒸発器15とを備えている。
圧縮機11は、気相冷媒を吸入圧縮して昇温・昇圧するものであり、レシプロ圧縮機、ロータリー圧縮機、スクロール圧縮機等の圧縮機から選択することができる。圧縮機11で圧縮された冷媒は、冷媒配管RP1を通って放熱器12に供給される。
Specifically, the
The
放熱器12は、圧縮機11で圧縮された冷媒を外気との熱交換により冷却する。放熱器12で冷却された高圧冷媒は、冷媒配管RP2を介して内部熱交換器付きアキュムレータ13に備えられた後述する偏平管31に供給される。内部熱交換器付きアキュムレータ13から流出する高圧冷媒は、冷媒配管RP3に配置された減圧器としての膨張弁14で減圧されて低圧冷媒として蒸発器15に供給される。
The
蒸発器15は、膨張弁14で減圧された冷媒を車室内空気と熱交換させることにより、車室内空気を冷却する。この蒸発器15から流出する気液二相冷媒は、冷媒配管RP4を介して内部熱交換器付きアキュムレータ13に供給されて液相冷媒と気相冷媒とに分離され、気相冷媒が冷媒配管RP5を介して圧縮機11に供給される。
内部熱交換器付きアキュムレータ13は、気液分離された温度が低く低圧の気相冷媒を放熱器12から供給される高圧冷媒と内部熱交換してから圧縮機11に供給する。
The
The
内部熱交換器付きアキュムレータ13の具体的構成は、図2、図3及び図4に示すように、気液分離部21とこの気液分離部21の外周面に巻き付けられて内部熱交換器を構成する偏平管31とで構成されている。
気液分離部21は、図4に示すように、両端を開放した例えば円筒状の二重管22と、この二重管22の上端部に装着された第1キャップ23と、二重管22の下端部に装着された第2キャップ24とを備えている。
As shown in FIGS. 2, 3 and 4, the specific configuration of the
As shown in FIG. 4, the gas-
二重管22は、図4、図6、図7及び図8に示すように、例えば熱伝導率の高いアルミニウムやアルミニウム合金等の金属材料を押出成形した押出成形品で構成され、肉厚の厚い外筒22aと、この外筒22aより小径で肉厚の薄い内筒22bとを備えている。
外筒22a及び内筒22bは、図4に示すように、上端は面一とされ、下端は内筒22bが外筒22aより下方に突出するように長く形成されている。また、外筒22aと内筒22bとは、図4、図7及び図8に示すように、円周方向に所定間隔を保って形成された軸方向に延長する隔壁22cで連結されている。外筒22aの内周面、内筒22bの外周面及び隣接する2つの隔壁22cで囲まれる空間が気相冷媒を通す気相冷媒通路22dとされている。したがって、外筒22a及び内筒22b間に円周方向に複数(例えば18本)の気相冷媒通路22dが形成されている。
As shown in FIGS. 4, 6, 7, and 8, the
As shown in FIG. 4, the
また、内筒22bの上端には、内筒22bの内面と各気相冷媒通路22dとを連通する連通溝22eが形成されている。
第1キャップ23は、例えば二重管22と同一の金属材料で形成され、図2〜図4に示すように、二重管22の上端を閉塞する円板部23aと、この円板部23aの外周面から下方に延長して二重管22の外筒22aの外周面に嵌合するリング状のフランジ部23bとを備えている。円板部23aの中心部には、蒸発器15から供給される気液二相冷媒を二重管22の内筒22b内に流入させる流入管23cが貫通形成されている。
Further, at the upper end of the
The
第2キャップ24は、例えば二重管22と同一の金属材料で形成され、図2及び図4に示すように、二重管22の内筒22bの下端を閉塞する円板部24aと、この円板部24aの外周面から上方に延長して二重管22の外筒22aの外周面に嵌合するリング状のフランジ部24bとを備えている。
この第2キャップ24は、円板部24aが二重管22の内筒22bの下端を閉塞することにより、内筒22bの下端側に分離された液相冷媒及び潤滑オイルを溜める液溜め部26を形成し、内筒22bの外周面と円板部24a及びフランジ部24bとで気相冷媒通路22dから流出する気相冷媒を一時溜める気相冷媒溜め部24cを形成している。
The
The
そして、円板部24aの二重管22の内筒22bの外周面とフランジ部24bとの間に気相冷媒溜め部24cに一時溜められた気相冷媒を圧縮機11に供給する排出管24dが貫通形成されている。ここで、排出管24dの気相冷媒溜め部24cへの開口面は、気相冷媒溜め部24cの高さの半分程度の位置に開口するように、排出管24dの気相冷媒溜め部24cへの突出高さが設定されている。
Then, the
また、二重管22の内筒22bの下端面における排出管24d側とは反対側の位置には液溜め部26に溜められたオイルを隣接する気相冷媒溜め部24cに戻すオイル戻し溝27が形成されている。
二重管22と第1キャップ23及び第2キャップ24との接合は、嵌合状態で溶接やロウ付けによって接合するようにしてもよく、外筒22aの両端に形成した雄ねじ部に第1キャップ23及び第2キャップ24に形成した雌ねじ部を螺合させるようにしてもよい。
Further, an
The
偏平管31は、図2〜図6に示すように、二重管22の第1キャップ23及び第2キャップ24から露出する外周面を覆うように巻き付けられている。この偏平管31は、二重管22等と同様に熱伝導率の高いアルミニウムやアルミニウム合金等の金属材料で押出成形による押出成形品で構成されている。また、偏平管31内には、図4に示すように、二重管22の軸方向に所定間隔を保って高圧冷媒を通過させる複数の高圧冷媒通路31aが形成されている。さらに、偏平管31は、内周長さが外筒22aの外周長さより短く設定されており、図2及び図3に示すように、偏平管31の円周方向の両端部が外筒22aの外周面に軸方向に沿わせて配置した第1連結管32及び第2連結管33に連結されている。
As shown in FIGS. 2 to 6, the
第1連結管32は、図6に示すように、上下両端を閉塞した円筒体で構成され、図5に示すように、下端側に高圧冷媒を流入させる流入口32aが形成され、図6で見て左側面に偏平管31の一端を嵌合させる嵌合孔32bが軸方向に延長して形成されている。そして、第1連結管32の嵌合孔32bに偏平管31の一端が嵌合されて連結され、第1連結管32内と偏平管31の各高圧冷媒通路31aとが連通されている。
As shown in FIG. 6, the first connecting
第2連結管33は、図6に示すように、第1連結管32と同様に上下両端を閉塞した円筒体で構成され、図5に示すように、上端に高圧冷媒を排出する排出口33aが形成され、図6で見て右側面に偏平管31の他端を嵌合させる嵌合孔33bが軸方向に延長して形成されている。そして、第2連結管33の嵌合孔33bに偏平管31の他端が嵌合されて連結され、第2連結管33内と偏平管31の各高圧冷媒通路31aとが連通されている。
As shown in FIG. 6, the second connecting
そして、内部熱交換器付きアキュムレータ13の第1連結管32の流入口32aが冷媒配管RP2に接続され、第2連結管33の排出口33aが冷媒配管RP3を介して膨張弁14に接続されている。また、内部熱交換器付きアキュムレータ13の第1キャップ23の流入管23cが冷媒配管RP4を介して蒸発器15の冷媒排出口に接続され、第2キャップ24の排出管24dが冷媒配管RP5を介して圧縮機11に接続されている。
Then, the
次に、上記第1実施形態の動作を説明する。
冷凍サイクル1では、気相冷媒が圧縮機11で圧縮されて高圧冷媒として放熱器12に供給される。この高圧冷媒は、放熱器12による外気との熱交換により冷却される。この冷却工程では、高圧冷媒がほぼ等圧変化しながら温度が低下する。
この冷却された高圧冷媒は、内部熱交換器付きアキュムレータ13の第1連結管32の流入口32aに供給され、この第1連結管32で偏平管31の各高圧冷媒通路31aに分配されて流入し、高圧冷媒通路31aの他端側から排出される高圧冷媒は、第2連結管33で集められて排出口33aから膨張弁14に供給される。
Next, the operation of the first embodiment will be described.
In the
The cooled high-pressure refrigerant is supplied to the
膨張弁14で減圧されて膨張された冷媒は、蒸発器15に供給され、車室内空気と熱交換され、気液二相冷媒として内部熱交換器付きアキュムレータ13の第1キャップ23の流入管23cに供給される。
内部熱交換器付きアキュムレータ13では、第1キャップ23の流入管23cから流入される気液二相冷媒は、二重管22の内筒22b内に流入されて気液分離され、比重が一番大きいオイルが内筒22bの下端側に形成された液溜め部26内の最下層に溜められ、その上にオイルに対して比重が小さい分離された液相冷媒が溜められる。
The refrigerant decompressed and expanded by the
In the
また、分離された気相冷媒は、内筒22bの上端に形成された連通溝22eを通じ、さらに外筒22a及び内筒22b間に形成された気相冷媒通路22dを通じて第2キャップ24側に移動する。このとき、気相冷媒通路22dの外側に偏平管31が巻き付けられ、この偏平管31の高圧冷媒通路31aに放熱器12からの高い温度の高圧冷媒が通流されているので、この高い温度の高圧冷媒と低い温度で低圧の気相冷媒とが内部熱交換される。このため、高い温度の高圧冷媒は冷却され、低い温度の気相冷媒は昇温される。そして、内部熱交換によって温度が上昇した気相冷媒は、気相状態を維持したまま第2キャップ24の気相冷媒溜め部24cから排出管24dを通じて圧縮機11に戻る。
Further, the separated vapor-phase refrigerant moves to the
また、内部熱交換器付きアキュムレータ13の液溜め部26に溜められたオイルは、内筒22bの下端に形成されたオイル戻し溝27を通じて気相冷媒溜め部24cに戻され、オイルの上面が排出管24dの上面を越えたときに気相冷媒とともに圧縮機11に返油される。
このように、上記第1の実施形態によると、内部熱交換器付きアキュムレータ13を構成する気液分離部21の外周側に高圧冷媒が通流される偏平管31を巻き付けて内部熱交換器を構成したので、十分な液溜め容積を確保するためには、気液分離部21を構成する二重管22の外形を大きくして外筒22a及び内筒22bの内径を大きくするだけでよい。
Further, the oil stored in the
As described above, according to the first embodiment, the
また、高圧冷媒が通流される偏平管31が気液分離部21の外周側に巻き付けられているので、偏平管31から高圧冷媒が漏れた場合には、CO2センサを使用して容易に検出することができる。さらに、CO2センサが利用できない場合には、内部熱交換器付きアキュムレータ13を液体内に付けて気泡の有無を視認することにより、高圧冷媒の漏れを容易に発見することができる。また、内部熱交換器付きアキュムレータ13の製造完了時の高圧冷媒の漏れも同様に検出することができる。
Further, since the
また、上記第1の実施形態では、内部熱交換器付きアキュムレータ13の気液分離部21を、二重管22と、この二重管の両端を個別に閉塞する第1キャップ23及び第2キャップ24とを設けるだけの簡易な構成とすることができ、少ない部品点数で容易に構成することができる。しかも、二重管22は熱伝導率の高い金属材料を押出成形した押出成形品で構成できるので、製造を容易に行うことができる。
Further, in the first embodiment, the gas-
さらに、第2キャップ24に形成した排出管24dの開口位置が気相冷媒溜め部24cの底面より高い位置とされているので、内筒22bの下端に形成したオイル戻し溝27から液相冷媒が気相冷媒溜め部24cに漏れ出た場合に、漏れた液相冷媒を排出管24dの開口位置までは溜めることができ、液相冷媒が排出管24dから圧縮機11へ排出されることを防止することができる。
Further, since the opening position of the
さらに、偏平管31は、内部に軸方向に間隔を開けた複数の高圧冷媒通路31aが形成されており、各高圧冷媒通路31aに第1連結管32から高圧冷媒を分配して供給し、各高圧冷媒通路31aの高圧冷媒を第2連結管33で回収するので、高圧冷媒の通流を均一に行うことができ、内部熱交換を効率よく行うことができる。
なお、上記第1の実施形態では、偏平管31を二重管22の露出部を覆う幅広に形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、偏平管31を軸方向に複数に分割し、分割した各偏平管を第1連結管32及び第2連結管33に並列に接続するようにしてもよい。
Further, the
In the first embodiment, the case where the
次に、本発明の第2の実施形態について図9〜図14を伴って説明する。
この第2の実施形態では、二重管の外周に複数列の偏平管を巻き付け、偏平管の一列毎に高圧冷媒の流通方向を逆方向とするようにしたものである。
すなわち、第2の実施形態では、内部熱交換器付きアキュムレータ13が、図9及び図13に示すように、二重管22の第1キャップ23及び第2キャップ24から露出する外周面に複数例えば4列の偏平管41A、41B、41C及び41Dを二重管の軸方向に所定間隔を開けて巻き付けて構成されている。これら偏平管41A〜41Dの夫々には、図11及び図12に示すように、内部に二重管22の軸方向となる幅方向に複数例えば7個の高圧冷媒通路41a〜41dが平行に形成されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 to 14.
In this second embodiment, a plurality of rows of flat pipes are wound around the outer circumference of the double pipes, and the flow direction of the high-pressure refrigerant is reversed for each row of the flat pipes.
That is, in the second embodiment, as shown in FIGS. 9 and 13, a plurality of
そして、各偏平管41A〜41Dの一端が第1連結管42に連結され、他端が第2連結管43に連結されている。
第1連結管42は、図11に示すように、両端を閉塞した円筒体で構成され、内部空間には、偏平管41A及び41B間に対応する位置に仕切り板44aが設けられているとともに、偏平管41C及び41D間に対応する位置に仕切り板44bが設けられて、3つの連通空間45a、45b及び45cが形成されている。連通空間45aの下端側に温度の高い高圧冷媒の流入口46aが形成され、連通空間45cの上端側に高圧冷媒の排出口46bが形成されている。
Then, one end of each of the
As shown in FIG. 11, the first connecting
第2連結管43は、図12に示すように、第1連結管42と同様に、両端を閉塞した円筒体で構成され、内部空間には、偏平管41B及び41C間に対応する位置に仕切り板44cが設けられて、2つの連通空間47a及び47bが形成されている。
このため、流入口46aに放熱器12から供給される温度の高い高圧冷媒は、第1連結管42の連通空間45a内で、偏平管41Aの各高圧冷媒通路41aに均等に分配されて各高圧冷媒通路41a内を図13の実線矢印で示すように第2連結管43の連通空間47aに向かって流れる。
As shown in FIG. 12, the second connecting
Therefore, the high-temperature high-pressure refrigerant supplied from the
この偏平管41Aの各高圧冷媒通路41aを通過した高圧冷媒は、第2連結管43の連通空間47aの下方側で合流して連通空間47aの上方側から偏平管41Bの各高圧冷媒通路41bに均等に分配されて各高圧冷媒通路41a内を図13の実線矢印で示すように偏平管41A内の流れと逆方向に流れて第1連結管42の連通空間45bに向かう。
この偏平管41Bの各高圧冷媒通路41bを通過した高圧冷媒は、第1連結管42の連通空間45bの下方側で合流し、連通空間45bの上方側から偏平管41Cの各高圧冷媒通路41cに均等に分配されて各高圧冷媒通路41aを図13の実線矢印で示すように偏平管41B内の流れと逆方向に流れて第2連結管43の連通空間47bに向かう。
The high-pressure refrigerant that has passed through the high-pressure
The high-pressure refrigerant that has passed through each of the high-pressure
この偏平管31Cの各高圧冷媒通路31cを通過した高圧冷媒は、第2連結管43の連通空間47bの下方側で合流し、連通空間47bの上方側から偏平管31Dの各高圧冷媒通路41dに均等に分配されて各高圧冷媒通路41dを図13の実線矢印で示すように偏平管41C内の流れと逆方向に流れて第1連結管32の連通空間45cに向かう。
この偏平管41Dの高圧冷媒通路41aを通過した高圧冷媒は、第1連結管42の連通空間45cで合流して上方側の排出口46bから膨張弁14に排出される。
The high-pressure refrigerant that has passed through each high-pressure refrigerant passage 31c of the flat pipe 31C merges on the lower side of the
The high-pressure refrigerant that has passed through the high-pressure
その他の構成については前述した第1の実施形態と同様の構成を有し、第1の実施形態との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
次に、上記第2の実施形態の動作を説明する。
気液分離部21の構成については前述した第1の実施形態と同様の構成を有するので、第1キャップ23の流入管23cから流入される低圧の気液二相冷媒が二重管22の内筒22b内に導入されて比重差により液溜め部26の下層にオイル層が形成され、上層に液相冷媒層が形成される。また、分離された気相冷媒は、外筒22a及び内筒22b間の気相冷媒通路22dを通って流下し、第2キャップ24の排出管24dから圧縮機11に排出される。この気相冷媒には液溜め部26の下層に溜まったオイル層のオイルがオイル戻し溝27を通じて合流されて圧縮機11に返油される。
Other configurations have the same configurations as those of the first embodiment described above, and the parts corresponding to the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
Next, the operation of the second embodiment will be described.
Since the gas-
このとき、外筒22a及び内筒22b間の気相冷媒通路22dを通って流下する温度が低く低圧の気相冷媒は、二重管22の外周に巻き付けられた偏平管41A〜41Dを通る温度が高い高圧冷媒と内部熱交換されて温度が上昇される。
偏平管41A〜41Dでは、最下段の偏平管41Aの高圧冷媒通路41aに第1連結管32の流入口46aから流入される高圧冷媒が第2連結管43に向かって通流し、反対側で高圧冷媒が第2連結管43の連通空間47aによって合流してから偏平管41Bの高圧冷媒通路41bに均等に分配されて偏平管41A内の流れと逆方向に流れる。
At this time, the low-temperature low-pressure vapor-phase refrigerant flowing down through the gas-
In the
その後、高圧冷媒は順次第1連結管42の連通空間45b、偏平管41Cの高圧冷媒通路41c、第2連結管43の連通空間47b及び偏平管41Dの高圧冷媒通路41dを通じて第1連結管42の連通空間45cに達し、この連通空間45cの排出口46bから膨張弁14に排出される。
このように、第2の実施形態によると、気液分離部21については、前述した第1の実施形態と同様の構成を有するので、第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
After that, the high-pressure refrigerant sequentially passes through the
As described above, according to the second embodiment, since the gas-
また、内部熱交換機能については、複数の偏平管41A〜41Dと第1連結管42及び第2連結管43とにより、高圧冷媒が最下段の偏平管41Aから最上段の偏平管41Dまで達する連続的な高圧冷媒通路が形成される。このため、各偏平管41A〜41Dの円周方向長さを利用することで高圧冷媒流路の合計長さを前述した第1実施形態に比較して格段に長くすることができ、効率の良い内部熱交換を行なうことができる。
Regarding the internal heat exchange function, the high-pressure refrigerant continuously reaches from the lowest
ここで、最下段の偏平管41Aから流入された高圧冷媒は、第1連結管42及び第2連結管43で分配及び合流を繰り返しながら、最上段の偏平管41Dまで達する。このため、高圧冷媒の温度ムラを解消することができ、均一な熱交換が可能となるので、より効率の良い内部熱交換を行なうことができる。さらに、高圧冷媒が偏平管41A〜41D内の複数の高圧冷媒通路41a〜41dを通ることにより、流速が増加して第1連結管42及び第2連結管43での高圧冷媒の攪拌が促進される。
Here, the high-pressure refrigerant flowing in from the lowermost
また、連続した高圧冷媒通路を、複数の偏平管41A〜41Dを平行に巻き付け、その両端部を第1連結管42及び第2連結管43に個別に連結するだけで、形成することができるので、偏平管41A〜41Dに複雑な加工を施すことがないとともに、偏平管41A〜41D、第1連結管42及び第2連結管43を気液分離部21の外周面に容易に装着することができる。
Further, a continuous high-pressure refrigerant passage can be formed only by winding a plurality of
しかも、高圧冷媒は気液分離部21の外側で偏平管41A〜41Dを下方から上方へ順に通流し、一方気液分離部21で分離された気相冷媒は内筒22bの上端から連通溝22eを通じて、さらに外筒22a及び内筒22b間に形成された気相冷媒通路22dを通じて第2キャップ24側に流下する。このため、気相冷媒と高圧冷媒とがカウンターフロー(対向流)となって熱交換効率をより向上させることができる。
Moreover, the high-pressure refrigerant flows through the
なお、上記第2の実施形態では、第1連結管42に流入口46aを形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、第1連結管42と第2連結管43とを左右入れ替えるようにしてもよい。
また、上記第2の実施形態では、4つの偏平管41A〜41Dを使用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、2つ又は3つ、さらには5つ以上の偏平管を巻き付けるようにしてもよい。この場合、偏平管を奇数設ける場合には、第1連結管42に流入口46a(又は排出口46b)を形成し、第2連結管43に排出口46b(又は流入口46a)を形成することになり、仕切り板の位置も上下が逆となるだけであるので、第1連結管42と第2連結管43とを共通部品とすることができ、第1連結管42及び第2連結管43を別々に製作する場合に比較して生産コストを低減できる。
In the second embodiment, the case where the
Further, in the second embodiment described above, the case where four
さらに、第1連結管42及び第2連結管43は、別々に構成する場合に代えて1つの円筒体を軸方向に間仕切りすることにより、第1連結管42及び第2連結管43を形成することもできる。この場合には、第1連結管42及び第2連結管43を一つの部品で製作することができ、部品点数を減少させて生産コストを低減できる。
また、上記第2の実施形態では、第1連結管42及び第2連結管43の連通空間を仕切り板44a〜44cで仕切る場合について説明したが、これに限定されるものではなく、第1連結管42については連通空間45a〜45cを有する3つの円筒体を連結し、第2連結管43については連通空間47a及び47bを有する2つの円筒体を連結するにしてもよい。
Further, the first connecting
Further, in the second embodiment, the case where the communication space between the first connecting
また、上記第1及び第2の実施形態では、二重管22の内筒22bの底面を第2キャップ24で閉塞して液溜め部26を形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、内筒22bの底面を第2キャップ24とは別部材の底板で閉塞するようにしてもよい。この場合には、内筒22bを外筒22aより突出させる必要はなく、内筒22bの底面を外筒22aの底面と面一とすることができる。
Further, in the first and second embodiments, the case where the bottom surface of the
また、上記第1及び第2の実施形態では、外筒22a及び内筒22b間に複数の気相冷媒通路を形成した場合について説明したが、気相冷媒通路は1以上の任意数に設定することができる。この場合、隔壁22cを省略することができるが、二重管22を押出成型品とするためには、1つ以上の隔壁22cを形成する必要がある。さらに、外筒22a及び内筒22bを別体として溶接、ロウ付け等の接合手段によって接合して二重管22を構成するようにしてもよい。
Further, in the first and second embodiments, the case where a plurality of gas phase refrigerant passages are formed between the
また、上記第1及び第2の実施形態では、内部熱交換器付きアキュムレータ13を独立して構成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、圧縮機11、放熱器12及び蒸発器15の何れかと一体に構成することもできる。要は内部熱交換器付きアキュムレータ13から圧縮機11の気相媒体吸込部に気相媒体を供給できればよい。
また、上記第1及び第2の実施形態では、自動車用空調装置に適用する冷凍サイクル1について説明したが、これに限定されるものではなく、冷凍ショーケース、自動販売機等に使用する冷凍サイクルにも本発明を適用することができる。
Further, in the first and second embodiments, the case where the
Further, in the first and second embodiments, the
11…圧縮機、12…放熱器、13…内部熱交換器付きアキュムレータ、14…膨張弁、15…蒸発器、21…気液分離部、22…二重管、22a…外筒、22b…内筒、22c…隔壁、22d…気相冷媒通路、22e…連通溝、23…第1キャップ、23c……流入管、24…第2キャップ、24c…気相冷媒溜め部、24d…排出管、26…液溜め部、27…オイル戻し溝、31…偏平管、31a…高圧冷媒通路、32…第1連結管、32a…流入口、33…第2連結管、33a…排出口、41A〜41D…偏平管、41a〜41d…高圧冷媒通路、42…第1連結管、43…第2連結管、44a〜44c…仕切り板、45a〜45c…連通空間、46a…流入口、46b…排出口、47a,47b…連通空間 11 ... Compressor, 12 ... Dissipator, 13 ... Accumulator with internal heat exchanger, 14 ... Expansion valve, 15 ... Evaporator, 21 ... Gas-liquid separator, 22 ... Double pipe, 22a ... Outer cylinder, 22b ... Inner Cylinder, 22c ... partition wall, 22d ... gas phase refrigerant passage, 22e ... communication groove, 23 ... first cap, 23c ... inflow pipe, 24 ... second cap, 24c ... vapor phase refrigerant reservoir, 24d ... discharge pipe, 26 ... Liquid reservoir, 27 ... Oil return groove, 31 ... Flat pipe, 31a ... High-pressure refrigerant passage, 32 ... First connecting pipe, 32a ... Inflow port, 33 ... Second connecting pipe, 33a ... Discharge port, 41A to 41D ... Flat pipes, 41a to 41d ... high pressure refrigerant passages, 42 ... first connecting pipes, 43 ... second connecting pipes, 44a to 44c ... partition plates, 45a to 45c ... communication spaces, 46a ... inflow ports, 46b ... discharge ports, 47a , 47b ... Communication space
Claims (7)
前記気液二相冷媒が導入される二重管構造を有する気液分離部と、
該気液分離部の外周に巻き付けられて高圧冷媒が通過する偏平管とを備え、
前記気液分離部と前記偏平管との間で内部熱交換を行なうものであり、
前記気液分離部は、前記気液二相冷媒を気液分離する内筒及び分離された気相冷媒を通過させる気相冷媒通路を形成する外筒を備えた二重管と、該二重管の上端に装着して前記内筒内に前記気液二相冷媒を案内する第1キャップと、前記二重管の下端に装着して前記気相冷媒通路の気相冷媒を外部に排出する第2キャップとを備え、
前記第2キャップは、前記内筒の下端を閉塞する円板部と、該円板部の外周面から上方に延出して前記外筒の外周面に嵌合するフランジ部とを備え、前記円板部が前記内筒の下端を閉塞することにより、前記内筒の下端側に分離された液相冷媒及び潤滑オイルを溜める液溜め部を形成するとともに、前記内筒の外周面と前記円板部及び前記フランジ部とで前記気相冷媒通路から流出する気相冷媒を一時溜める気相冷媒溜め部を形成し、
前記気相冷媒溜め部に一時溜められた気相冷媒を排出する排出管を前記円板部に形成するとともに、
前記液溜め部に溜められた潤滑オイルを前記気相冷媒溜め部に戻すオイル戻し溝を前記内筒に形成し、
前記排出管の前記気相冷媒溜め部への開口位置を前記気相冷媒溜め部の底面より高い位置とすることを特徴とする内部熱交換器付きアキュムレータ。 An accumulator that is located on the upstream side of a compressor provided in a circulation path that circulates a refrigerant in a refrigeration cycle and separates gas-liquid two-phase refrigerant.
A gas-liquid separation unit having a double-tube structure into which the gas-liquid two-phase refrigerant is introduced,
A flat pipe that is wound around the outer circumference of the gas-liquid separation portion and through which a high-pressure refrigerant passes is provided.
Internal heat exchange is performed between the gas-liquid separation unit and the flat pipe .
The gas-liquid separation unit includes a double pipe provided with an inner cylinder for gas-liquid separation of the gas-liquid two-phase refrigerant and an outer cylinder for forming a gas-phase refrigerant passage through which the separated gas-phase refrigerant passes, and the double. A first cap attached to the upper end of the pipe to guide the gas-liquid two-phase refrigerant into the inner cylinder and a first cap attached to the lower end of the double pipe to discharge the gas-phase refrigerant in the vapor-phase refrigerant passage to the outside. With a second cap
The second cap includes a disk portion that closes the lower end of the inner cylinder, and a flange portion that extends upward from the outer peripheral surface of the disk portion and fits into the outer peripheral surface of the outer cylinder. By closing the lower end of the inner cylinder with the plate portion, a liquid reservoir portion for storing the separated liquid phase refrigerant and lubricating oil is formed on the lower end side of the inner cylinder, and the outer peripheral surface of the inner cylinder and the disk are formed. A gas phase refrigerant reservoir portion for temporarily storing the vapor phase refrigerant flowing out from the vapor phase refrigerant passage is formed by the portion and the flange portion.
A discharge pipe for discharging the gas phase refrigerant temporarily stored in the gas phase refrigerant reservoir is formed in the disk portion, and at the same time.
An oil return groove is formed in the inner cylinder to return the lubricating oil stored in the liquid reservoir to the gas phase refrigerant reservoir.
An accumulator with an internal heat exchanger, wherein the opening position of the discharge pipe to the gas phase refrigerant reservoir is set higher than the bottom surface of the vapor phase refrigerant reservoir .
前記気液二相冷媒を前記内部熱交換器付きアキュムレータの前記気液分離部に供給して分離した気相冷媒を前記圧縮機に供給し、前記放熱器から流出する高圧冷媒を前記偏平管に供給し、該偏平管から排出される高圧冷媒を前記減圧器に供給することを特徴とする冷凍サイクル。 A compressor that sucks and compresses the refrigerant, a radiator that cools the refrigerant compressed by the compressor, a decompressor that decompresses the refrigerant cooled by the radiator, and a decompressor that evaporates the refrigerant decompressed by the decompressor. Any of claims 1 to 6 in which the evaporator and the gas-liquid two-phase refrigerant flowing out of the evaporator are separated into a gas-phase refrigerant and a liquid-phase refrigerant, and the separated vapor-phase refrigerant is supplied to the compressor. Equipped with an accumulator with an internal heat exchanger as described in item 1.
The gas-liquid two-phase refrigerant is supplied to the gas-liquid separation portion of the accumulator with an internal heat exchanger, the separated vapor-phase refrigerant is supplied to the compressor, and the high-pressure refrigerant flowing out of the radiator is supplied to the flat pipe. A refrigeration cycle characterized in that a high-pressure refrigerant that is supplied and discharged from the flat pipe is supplied to the decompressor.
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