WO2018135385A1 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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金子　智
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Sanden Holdings Corp
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/006—Accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—Component parts or details not otherwise provided for in this subclass
    • F25B2400/05—Compression system with heat exchange between particular parts of the system
    • F25B2400/051—Compression system with heat exchange between particular parts of the system between the accumulator and another part of the cycle

Definitions

  • the present invention relates to an accumulator with an internal heat exchanger having a heat exchange function and a refrigeration cycle provided with the accumulator.
  • an accumulator including an internal heat exchanger for an air conditioning system described in Patent Document 1 has been proposed.
  • the accumulator described in Patent Document 1 includes a cylindrical housing and an internal heat exchanger accommodated in the housing.
  • the internal heat exchanger includes a cylindrical structure having a diameter smaller than the inner diameter of the housing, a high-pressure line formed on the outside, and a low-pressure line formed on the inside.
  • the liquid container having a smaller diameter is formed inside the cylindrical structure. Is arranged.
  • Gas-liquid two-phase refrigerant is supplied to the liquid container via a cylindrical element and separated into a gas-phase refrigerant and a liquid-phase refrigerant, and the separated gas-phase refrigerant is moved down a low-pressure line formed in a cylindrical structure. Will be discharged through.
  • the high-pressure refrigerant flows from the lower end side toward the upper end, so that the high-pressure refrigerant and the low-pressure refrigerant perform internal heat exchange in the cylindrical structure.
  • the liquid container and the internal heat exchanger are arrange
  • coolant performs an internal heat exchange with a high-pressure refrigerant
  • the internal structure of the housing is complicated, and the high-pressure line is arranged inside the housing, so it is difficult to detect when internal leakage of high-pressure refrigerant occurs, and internal leakage failure during manufacturing There is also a problem that it cannot be discovered. Therefore, the present invention has been made by paying attention to the problem of the conventional example described in Patent Document 1 described above, and has an internal heat exchanger that can easily detect leakage of high-pressure refrigerant with a simple configuration. It aims at providing an accumulator and a refrigerating cycle provided with the same.
  • an aspect of the accumulator with an internal heat exchanger is a gas-liquid two-phase refrigerant disposed on the upstream side of a compressor provided in a circulation path for circulating the refrigerant in the refrigeration cycle.
  • a gas-liquid separator having a double-pipe structure into which a gas-liquid two-phase refrigerant is introduced, and a flat tube through which a high-pressure refrigerant wound around the gas-liquid separator passes. The internal heat exchange is performed between the gas-liquid separator and the flat tube.
  • An aspect of the refrigeration cycle according to the present invention includes a compressor that sucks and compresses refrigerant, a radiator that cools the refrigerant compressed by the compressor, and a decompressor that depressurizes the refrigerant cooled by the radiator.
  • an evaporator for evaporating the refrigerant decompressed by the decompressor; a gas-liquid two-phase refrigerant flowing out from the evaporator is separated into a gas-phase refrigerant and a liquid-phase refrigerant; An accumulator with an internal heat exchanger as described above, supplying a gas-liquid two-phase refrigerant to the gas-liquid separation part of the accumulator with an internal heat exchanger, supplying the separated gas-phase refrigerant to the compressor, and releasing heat.
  • the high-pressure refrigerant flowing out from the vessel is supplied to the flat tube, and the high-pressure refrigerant discharged from the flat tube is supplied to the decompressor.
  • the flat tube that allows the high-pressure refrigerant to flow is arranged outside the gas-liquid separator, so that an internal heat exchanger that can easily detect leakage of the high-pressure refrigerant with a simple configuration.
  • An accumulator with an accumulator and a refrigeration cycle including the accumulator can be provided.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3. It is a front view of the accumulator with an internal heat exchanger concerning the present invention. It is sectional drawing on the VI-VI line of FIG. It is a perspective view which shows a double tube. It is a top view of a double tube. It is a perspective view which shows 2nd Embodiment of the accumulator with an internal heat exchanger which concerns on this invention.
  • the refrigeration cycle 1 forms, for example, a vehicle air conditioner.
  • the refrigeration cycle 1 circulates a CO 2 refrigerant (hereinafter simply referred to as “refrigerant”), which is a natural refrigerant, to air-condition the vehicle interior.
  • refrigerant a CO 2 refrigerant
  • the refrigeration cycle 1 is installed from an engine room 3 equipped with an engine 2 to a vehicle compartment 4.
  • the refrigeration cycle 1 includes a compressor 11 driven by the engine 2, a radiator 12, an accumulator 13 with an internal heat exchanger, an expansion valve 14, and an evaporator 15.
  • the compressor 11 sucks and compresses the gas-phase refrigerant to increase the temperature and pressure, and can be selected from compressors such as a reciprocating compressor, a rotary compressor, and a scroll compressor.
  • the refrigerant compressed by the compressor 11 is supplied to the radiator 12 through the refrigerant pipe RP1.
  • the radiator 12 cools the refrigerant compressed by the compressor 11 by heat exchange with the outside air.
  • the high-pressure refrigerant cooled by the radiator 12 is supplied to a flat tube 31 (described later) provided in the accumulator 13 with an internal heat exchanger via the refrigerant pipe RP2.
  • the high-pressure refrigerant flowing out of the accumulator 13 with the internal heat exchanger is decompressed by an expansion valve 14 as a decompressor disposed in the refrigerant pipe RP3 and supplied to the evaporator 15 as a low-pressure refrigerant.
  • the evaporator 15 cools the passenger compartment air by exchanging heat between the refrigerant decompressed by the expansion valve 14 and the passenger compartment air.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant flowing out of the evaporator 15 is supplied to the accumulator 13 with an internal heat exchanger via the refrigerant pipe RP4 and separated into the liquid phase refrigerant and the gas phase refrigerant, and the gas phase refrigerant is refrigerant pipe RP5.
  • the accumulator 13 with the internal heat exchanger supplies the compressor 11 after exchanging internal heat of the gas-liquid separated low-temperature and low-pressure gas-phase refrigerant with the high-pressure refrigerant supplied from the radiator 12.
  • the specific structure of the accumulator 13 with an internal heat exchanger is wound around the gas-liquid separation unit 21 and the outer peripheral surface of the gas-liquid separation unit 21, and the internal heat exchanger is It is comprised with the flat tube 31 to comprise.
  • the gas-liquid separation unit 21 includes, for example, a cylindrical double tube 22 having both ends open, a first cap 23 attached to the upper end of the double tube 22, and the double tube 22. And a second cap 24 attached to the lower end of the first cap.
  • the double tube 22 is made of an extruded product obtained by extruding a metal material such as aluminum or aluminum alloy having a high thermal conductivity.
  • a thick outer cylinder 22a and an inner cylinder 22b having a smaller diameter and a smaller thickness than the outer cylinder 22a are provided.
  • the outer cylinder 22a and the inner cylinder 22b are formed long so that the upper ends thereof are flush with each other and the lower ends thereof protrude downward from the outer cylinder 22a.
  • the outer cylinder 22a and the inner cylinder 22b are connected by a partition wall 22c that extends in the axial direction and is formed at a predetermined interval in the circumferential direction.
  • a space surrounded by the inner peripheral surface of the outer cylinder 22a, the outer peripheral surface of the inner cylinder 22b, and two adjacent partition walls 22c serves as a gas phase refrigerant passage 22d through which the gas phase refrigerant passes. Therefore, a plurality of (for example, 18) gas-phase refrigerant passages 22d are formed in the circumferential direction between the outer cylinder 22a and the inner cylinder 22b.
  • a communication groove 22e that connects the inner surface of the inner cylinder 22b and each gas-phase refrigerant passage 22d is formed at the upper end of the inner cylinder 22b.
  • the first cap 23 is formed of, for example, the same metal material as the double tube 22, and as shown in FIGS. 2 to 4, the disk portion 23a that closes the upper end of the double tube 22, and the disk portion 23a.
  • a ring-shaped flange portion 23b that extends downward from the outer peripheral surface of the double tube 22 and fits to the outer peripheral surface of the outer tube 22a of the double tube 22.
  • An inflow pipe 23c through which the gas-liquid two-phase refrigerant supplied from the evaporator 15 flows into the inner cylinder 22b of the double pipe 22 is formed through the central portion of the disk portion 23a.
  • the second cap 24 is formed of, for example, the same metal material as the double tube 22, and as shown in FIGS. 2 and 4, the disk portion 24 a that closes the lower end of the inner tube 22 b of the double tube 22, and this A ring-shaped flange portion 24b that extends upward from the outer peripheral surface of the disc portion 24a and fits to the outer peripheral surface of the outer tube 22a of the double tube 22 is provided.
  • the second cap 24 has a liquid reservoir 26 for storing the liquid-phase refrigerant and the lubricating oil separated on the lower end side of the inner cylinder 22b by the disk portion 24a closing the lower end of the inner cylinder 22b of the double tube 22.
  • the outer peripheral surface of the inner cylinder 22b, the disc portion 24a and the flange portion 24b form a gas phase refrigerant reservoir 24c for temporarily storing the gas phase refrigerant flowing out from the gas phase refrigerant passage 22d.
  • the opening surface of the exhaust pipe 24d to the gas-phase refrigerant reservoir 24c opens to the gas-phase refrigerant reservoir 24c of the exhaust pipe 24d so as to open at a position about half the height of the gas-phase refrigerant reservoir 24c. Projection height is set.
  • An oil return groove 27 for returning the oil stored in the liquid reservoir 26 to the adjacent gas-phase refrigerant reservoir 24c at a position opposite to the discharge pipe 24d on the lower end surface of the inner tube 22b of the double pipe 22 is provided. Is formed.
  • the double pipe 22 and the first cap 23 and the second cap 24 may be joined by welding or brazing in the fitted state, and the first cap is formed on the male screw portions formed at both ends of the outer cylinder 22a.
  • the female screw portions formed on the second cap 23 and the second cap 24 may be screwed together.
  • the flat tube 31 is wound so as to cover the outer peripheral surface exposed from the first cap 23 and the second cap 24 of the double tube 22, as shown in FIGS.
  • the flat tube 31 is made of an extruded product made of a metal material such as aluminum or aluminum alloy having a high thermal conductivity like the double tube 22 or the like. Further, as shown in FIG. 4, a plurality of high-pressure refrigerant passages 31 a are formed in the flat pipe 31 to allow the high-pressure refrigerant to pass therethrough in the axial direction of the double pipe 22. Further, the flat tube 31 is set so that the inner peripheral length is shorter than the outer peripheral length of the outer tube 22a, and as shown in FIGS. 2 and 3, both ends of the flat tube 31 in the circumferential direction of the outer tube 22a. It is connected to the 1st connecting pipe 32 and the 2nd connecting pipe 33 which are arrange
  • the first connecting pipe 32 is formed of a cylindrical body whose upper and lower ends are closed, and as shown in FIG. 5, an inflow port 32a for allowing high-pressure refrigerant to flow is formed on the lower end side.
  • a fitting hole 32b for fitting one end of the flat tube 31 is formed in the left side surface so as to extend in the axial direction.
  • One end of the flat tube 31 is fitted and connected to the fitting hole 32b of the first connection tube 32, and the inside of the first connection tube 32 and each high-pressure refrigerant passage 31a of the flat tube 31 are communicated.
  • the second connecting pipe 33 is formed of a cylindrical body whose upper and lower ends are closed like the first connecting pipe 32, and as shown in FIG. 5, a discharge port 33 a that discharges high-pressure refrigerant at the upper end.
  • a fitting hole 33b for fitting the other end of the flat tube 31 on the right side as viewed in FIG. 6 is formed extending in the axial direction.
  • the other end of the flat tube 31 is fitted and connected to the fitting hole 33b of the second connecting tube 33, and the high pressure refrigerant passage 31a of the flat tube 31 is communicated with the inside of the second connecting tube 33.
  • the inflow port 32a of the 1st connection pipe 32 of the accumulator 13 with an internal heat exchanger is connected to refrigerant pipe RP2, and the discharge port 33a of the 2nd connection pipe 33 is connected to the expansion valve 14 via refrigerant pipe RP3.
  • the inflow pipe 23c of the first cap 23 of the accumulator 13 with the internal heat exchanger is connected to the refrigerant discharge port of the evaporator 15 through the refrigerant pipe RP4, and the discharge pipe 24d of the second cap 24 is connected through the refrigerant pipe RP5. Connected to the compressor 11.
  • the gas-phase refrigerant is compressed by the compressor 11 and supplied to the radiator 12 as a high-pressure refrigerant.
  • the high-pressure refrigerant is cooled by heat exchange with the outside air by the radiator 12. In this cooling step, the temperature is lowered while the high-pressure refrigerant changes almost at the same pressure.
  • the cooled high-pressure refrigerant is supplied to the inlet 32a of the first connection pipe 32 of the accumulator 13 with the internal heat exchanger, and is distributed to the high-pressure refrigerant passages 31a of the flat pipe 31 through the first connection pipe 32 and flows in.
  • the high-pressure refrigerant discharged from the other end of the high-pressure refrigerant passage 31a is collected by the second connection pipe 33 and supplied to the expansion valve 14 from the discharge port 33a.
  • the refrigerant decompressed and expanded by the expansion valve 14 is supplied to the evaporator 15 to exchange heat with the air in the passenger compartment, and as an air-liquid two-phase refrigerant, an inflow pipe 23c of the first cap 23 of the accumulator 13 with an internal heat exchanger.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant flowing from the inflow pipe 23c of the first cap 23 flows into the inner cylinder 22b of the double pipe 22 and is gas-liquid separated, and has the highest specific gravity. Large oil is stored in the lowermost layer in the liquid reservoir portion 26 formed on the lower end side of the inner cylinder 22b, and a separated liquid phase refrigerant having a specific gravity smaller than that of the oil is stored thereon.
  • the separated gas-phase refrigerant moves to the second cap 24 side through a communication groove 22e formed at the upper end of the inner cylinder 22b and further through a gas-phase refrigerant passage 22d formed between the outer cylinder 22a and the inner cylinder 22b.
  • the flat tube 31 is wound around the gas-phase refrigerant passage 22d, and the high-temperature refrigerant from the radiator 12 is passed through the high-pressure refrigerant passage 31a of the flat tube 31. Internal heat exchange is performed between the high-pressure refrigerant and the low-temperature and low-pressure gas-phase refrigerant.
  • the high-temperature high-pressure refrigerant is cooled, and the low-temperature gas-phase refrigerant is heated. Then, the gas-phase refrigerant whose temperature has been increased by the internal heat exchange returns to the compressor 11 from the gas-phase refrigerant reservoir 24c of the second cap 24 through the discharge pipe 24d while maintaining the gas-phase state.
  • the internal heat exchanger is configured by winding the flat tube 31 through which the high-pressure refrigerant flows around the outer periphery of the gas-liquid separator 21 constituting the accumulator 13 with the internal heat exchanger. Therefore, in order to ensure a sufficient liquid storage volume, it is only necessary to increase the outer diameter of the outer tube 22a and the inner tube 22b by increasing the outer shape of the double tube 22 constituting the gas-liquid separation unit 21.
  • the flat tube 31 through which the high-pressure refrigerant flows is wound around the outer peripheral side of the gas-liquid separation unit 21, when the high-pressure refrigerant leaks from the flat tube 31, it is easily detected using a CO 2 sensor. can do. Furthermore, when the CO 2 sensor cannot be used, the leakage of the high-pressure refrigerant can be easily found by attaching the accumulator 13 with an internal heat exchanger in the liquid and visually confirming the presence or absence of bubbles. Moreover, the leakage of the high-pressure refrigerant at the completion of the production of the accumulator 13 with an internal heat exchanger can be detected in the same manner.
  • the gas-liquid separation part 21 of the accumulator 13 with an internal heat exchanger is divided into the double pipe 22, and the 1st cap 23 and 2nd cap which obstruct
  • the double tube 22 can be constituted by an extruded product obtained by extruding a metal material having a high thermal conductivity, it can be manufactured easily.
  • the opening position of the discharge pipe 24d formed in the second cap 24 is higher than the bottom surface of the gas-phase refrigerant reservoir 24c, the liquid-phase refrigerant flows from the oil return groove 27 formed at the lower end of the inner cylinder 22b.
  • the leaked liquid-phase refrigerant can be accumulated up to the opening position of the discharge pipe 24d, and the liquid-phase refrigerant is prevented from being discharged from the discharge pipe 24d to the compressor 11. can do.
  • the flat tube 31 is formed with a plurality of high-pressure refrigerant passages 31a that are axially spaced inside, and distributes and supplies the high-pressure refrigerant from the first connecting pipe 32 to each high-pressure refrigerant passage 31a. Since the high-pressure refrigerant in the high-pressure refrigerant passage 31a is collected by the second connecting pipe 33, the high-pressure refrigerant can be made to flow uniformly and the internal heat exchange can be performed efficiently.
  • the flat tube 31 is formed wide so as to cover the exposed portion of the double tube 22 has been described.
  • the present invention is not limited to this, and a plurality of flat tubes 31 are provided in the axial direction.
  • the divided flat tubes may be connected in parallel to the first connecting tube 32 and the second connecting tube 33.
  • a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • a plurality of rows of flat tubes are wound around the outer periphery of the double tube, and the flow direction of the high-pressure refrigerant is reversed in each row of the flat tubes. That is, in the second embodiment, a plurality of accumulators 13 with an internal heat exchanger are provided on the outer peripheral surface exposed from the first cap 23 and the second cap 24 of the double pipe 22, as shown in FIGS.
  • Four rows of flat tubes 41A, 41B, 41C, and 41D are wound at predetermined intervals in the axial direction of the double tube.
  • a plurality of, for example, seven high-pressure refrigerant passages 41a to 41d are formed in parallel in the width direction that is the axial direction of the double tube 22. Has been.
  • each of the flat tubes 41A to 41D is connected to the first connecting tube 42, and the other end is connected to the second connecting tube 43.
  • the first connecting pipe 42 is configured by a cylindrical body whose both ends are closed, and in the internal space, a partition plate 44 a is provided at a position corresponding to between the flat tubes 41 ⁇ / b> A and 41 ⁇ / b> B, A partition plate 44b is provided at a position corresponding to between the flat tubes 41C and 41D, and three communication spaces 45a, 45b and 45c are formed.
  • a high-pressure refrigerant inflow port 46a is formed at the lower end side of the communication space 45a, and a high-pressure refrigerant discharge port 46b is formed at the upper end side of the communication space 45c.
  • the second connecting pipe 43 is formed of a cylindrical body whose both ends are closed, like the first connecting pipe 42, and the internal space is partitioned at a position corresponding to between the flat tubes 41B and 41C.
  • a plate 44c is provided to form two communication spaces 47a and 47b.
  • the high-pressure refrigerant having a high temperature supplied from the radiator 12 to the inlet 46a is equally distributed to the high-pressure refrigerant passages 41a of the flat pipe 41A in the communication space 45a of the first connection pipe 42.
  • the refrigerant flows in the refrigerant passage 41a toward the communication space 47a of the second connection pipe 43 as indicated by the solid arrow in FIG.
  • the high-pressure refrigerant that has passed through the high-pressure refrigerant passages 41a of the flat tubes 41A merges on the lower side of the communication space 47a of the second connection tube 43, and enters the high-pressure refrigerant passages 41b of the flat tubes 41B from the upper side of the communication space 47a.
  • the high-pressure refrigerant passages 41 a are evenly distributed and flow in the opposite direction to the flow in the flat tubes 41 ⁇ / b> A toward the communication spaces 45 b of the first connection tubes 42.
  • the high-pressure refrigerant passages 41 a are evenly distributed and flow in the opposite direction to the flow in the flat tube 41 ⁇ / b> B toward the communication space 47 b of the second connection tube 43.
  • the high-pressure refrigerant that has passed through the high-pressure refrigerant passages 31c of the flat tubes 31C merges on the lower side of the communication space 47b of the second connection pipe 43, and enters the high-pressure refrigerant passages 41d of the flat tubes 31D from the upper side of the communication space 47b. Evenly distributed, each high-pressure refrigerant passage 41d flows in a direction opposite to the flow in the flat tube 41C as shown by the solid line arrow in FIG. 13 and travels toward the communication space 45c of the first connection tube 32.
  • the high-pressure refrigerant that has passed through the high-pressure refrigerant passage 41a of the flat tube 41D joins in the communication space 45c of the first connection pipe 42 and is discharged to the expansion valve 14 from the upper discharge port 46b.
  • the separated gas-phase refrigerant flows down through the gas-phase refrigerant passage 22d between the outer cylinder 22a and the inner cylinder 22b, and is discharged to the compressor 11 from the discharge pipe 24d of the second cap 24.
  • the oil in the oil layer collected in the lower layer of the liquid reservoir 26 is joined to the gas-phase refrigerant through the oil return groove 27 and returned to the compressor 11.
  • the low-temperature and low-pressure gas-phase refrigerant flowing through the gas-phase refrigerant passage 22d between the outer tube 22a and the inner tube 22b passes through the flat tubes 41A to 41D wound around the outer periphery of the double tube 22.
  • the internal heat exchange with the high pressure refrigerant is high, and the temperature rises.
  • the high-pressure refrigerant flowing from the inlet 46a of the first connecting pipe 32 flows into the high-pressure refrigerant passage 41a of the lowermost flat pipe 41A toward the second connecting pipe 43, and the high-pressure refrigerant flows on the opposite side.
  • the refrigerant After the refrigerant joins through the communication space 47a of the second connection pipe 43, the refrigerant is evenly distributed to the high-pressure refrigerant passage 41b of the flat pipe 41B and flows in a direction opposite to the flow in the flat pipe 41A.
  • the high-pressure refrigerant sequentially passes through the communication space 45b of the first connection pipe 42, the high-pressure refrigerant passage 41c of the flat pipe 41C, the communication space 47b of the second connection pipe 43, and the high-pressure refrigerant passage 41d of the flat pipe 41D. It reaches the communication space 45c and is discharged to the expansion valve 14 from the discharge port 46b of the communication space 45c.
  • the gas-liquid separation unit 21 has the same configuration as that of the first embodiment described above, and thus the same operational effects as those of the first embodiment can be obtained. .
  • the plurality of flat tubes 41A to 41D, the first connecting tube 42, and the second connecting tube 43 allow high-pressure refrigerant to continuously reach from the lowermost flat tube 41A to the uppermost flat tube 41D.
  • a typical high-pressure refrigerant passage is formed.
  • the total length of the high-pressure refrigerant flow path can be significantly increased by using the circumferential lengths of the flat tubes 41A to 41D as compared with the first embodiment described above, which is efficient. Internal heat exchange can be performed.
  • the high-pressure refrigerant that has flowed in from the lowermost flat tube 41A reaches the uppermost flat tube 41D while being repeatedly distributed and merged in the first connecting tube 42 and the second connecting tube 43. For this reason, temperature unevenness of the high-pressure refrigerant can be eliminated, and uniform heat exchange can be performed, so that more efficient internal heat exchange can be performed. Further, since the high-pressure refrigerant passes through the plurality of high-pressure refrigerant passages 41a to 41d in the flat tubes 41A to 41D, the flow velocity is increased and the stirring of the high-pressure refrigerant in the first connection pipe 42 and the second connection pipe 43 is promoted.
  • a continuous high-pressure refrigerant passage can be formed by simply winding a plurality of flat tubes 41A to 41D in parallel and individually connecting both ends thereof to the first connecting tube 42 and the second connecting tube 43.
  • the flat tubes 41A to 41D are not subjected to complicated processing, and the flat tubes 41A to 41D, the first connection tube 42, and the second connection tube 43 can be easily attached to the outer peripheral surface of the gas-liquid separation unit 21. it can.
  • the high-pressure refrigerant flows through the flat tubes 41A to 41D in order from the lower side to the upper side outside the gas-liquid separation unit 21, while the gas-phase refrigerant separated by the gas-liquid separation unit 21 passes from the upper end of the inner cylinder 22b to the communication groove 22e. And then flows down to the second cap 24 side through a gas-phase refrigerant passage 22d formed between the outer cylinder 22a and the inner cylinder 22b. For this reason, a gaseous-phase refrigerant
  • the case where the inlet 46a is formed in the first connecting pipe 42 has been described.
  • the present invention is not limited to this, and the first connecting pipe 42 and the second connecting pipe 43 are connected. You may make it change right and left.
  • the case where four flat tubes 41A to 41D are used has been described.
  • the present invention is not limited to this, and two, three, or even five or more flat tubes are used. You may make it wind.
  • the inlet 46a or the outlet 46b
  • the outlet 46b or the inlet 46a
  • the position of the partition plate is merely upside down, so that the first connecting pipe 42 and the second connecting pipe 43 can be used as a common part, and the first connecting pipe 42 and the second connecting pipe 43 are provided.
  • the production cost can be reduced as compared with the case of manufacturing separately.
  • the 1st connection pipe 42 and the 2nd connection pipe 43 form the 1st connection pipe 42 and the 2nd connection pipe 43 by partitioning one cylindrical body in an axial direction instead of the case where it comprises separately. You can also.
  • the first connecting pipe 42 and the second connecting pipe 43 can be manufactured with one part, and the number of parts can be reduced to reduce the production cost.
  • the communication space of the first connection pipe 42 and the second connection pipe 43 is partitioned by the partition plates 44a to 44c has been described.
  • the present invention is not limited to this.
  • For the pipe 42 three cylindrical bodies having communication spaces 45a to 45c may be connected, and for the second connection pipe 43, two cylinders having communication spaces 47a and 47b may be connected.
  • the said 1st and 2nd embodiment demonstrated the case where the bottom face of the inner cylinder 22b of the double pipe 22 was obstruct
  • the bottom surface of the inner cylinder 22b may be closed with a bottom plate that is a separate member from the second cap 24.
  • the inner cylinder 22b does not need to protrude from the outer cylinder 22a, and the bottom surface of the inner cylinder 22b can be flush with the bottom surface of the outer cylinder 22a.
  • the said 1st and 2nd embodiment demonstrated the case where a some gaseous-phase refrigerant path was formed between the outer cylinder 22a and the inner cylinder 22b, a gaseous-phase refrigerant path is set to one or more arbitrary numbers. be able to.
  • the partition wall 22c can be omitted, but in order to make the double tube 22 an extrusion-molded product, it is necessary to form one or more partition walls 22c.
  • the double tube 22 may be configured by separately joining the outer tube 22a and the inner tube 22b by a joining means such as welding or brazing.
  • the said 1st and 2nd embodiment demonstrated the case where the accumulator 13 with an internal heat exchanger was comprised independently, it is not limited to this, The compressor 11, the heat radiator 12, and evaporation It can also be configured integrally with any of the containers 15. In short, it is sufficient that the vapor phase medium can be supplied from the accumulator 13 with the internal heat exchanger to the vapor phase medium suction portion of the compressor 11.
  • the said 1st and 2nd embodiment demonstrated the refrigerating cycle 1 applied to an air conditioner for motor vehicles, it is not limited to this, The refrigerating cycle used for a freezing showcase, a vending machine, etc. The present invention can also be applied to.
  • High pressure refrigerant path 32 ... First connection pipe, 32a ... Inlet, 33 ... Second connection pipe, 33a ... Discharge port, 41A-41D Flat tubes, 41a to 41d ... high-pressure refrigerant passages, 42 ... first connection tubes, 43 ... second connection tubes, 44a to 44c ... partition plates, 45a to 45c ... communication spaces, 46a ... inlet ports, 46b ... discharge ports, 47a 47b ... Communication space

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Abstract

【課題】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。 【解決手段】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内部熱交換器付き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２１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３１とを備え、気液分離部２１と偏平管３１との間で内部熱交換を行なう。

Description

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
　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。
　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。
　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。
特許第５３５０５７８号公報
　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。
　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。
　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。
　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。
本発明に係る冷凍サイクルの一実施形態を示す全体構成図である。 本発明に係る内部熱交換器付きアキュムレータの第１の実施形態を示す斜視図である。 本発明に係る内部熱交換器付きアキュムレータの平面図である。 図３のIV－IV線上の断面図である。 本発明に係る内部熱交換器付きアキュムレータの正面図である。 図５のVI－VI線上の断面図である。 二重管を示す斜視図である。 二重管の平面図である。 本発明に係る内部熱交換器付きアキュムレータの第２の実施形態を示す斜視図である。 第２の実施形態の平面図である。 図１０のXI－XI線上の断面図である。 図１０のXII-XII線上の断面図である。 第２の実施形態の正面図である。 図１３のXIV－XIV線上の断面図である。
　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。
　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。
〔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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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

Claims (7)

  1. 　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、
    　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ことを特徴とする内部熱交換器付きアキュムレータ。
  2. 　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、該二重管の一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、前記二重管の他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、
    　前記二重管は、前記外筒及び前記内筒間に円周方向に間隔を保って形成された複数の隔壁によって複数の気相冷媒通路が形成され、前記内筒及び前記第１キャップ間に前記内筒の内面と前記気相冷媒通路とを連通する連通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内部熱交換器付きアキュムレータ。
  3. 　前記偏平管は、巻き付け方向の両端に開放し、前記二重管の軸方向に間隔を保って複数の高圧冷媒通路が平行に形成され、前記偏平管の巻き付け方向の一端に前記複数の高圧冷媒通路と連通して高圧冷媒流路を形成する第１連結管が連結され、前記偏平管の巻き付け方向の他端に前記複数の高圧冷媒通路と連通して高圧冷媒流路を形成する第２連結管が連結されていることを特徴とする請求項２に記載の内部熱交換器付きアキュムレータ。
  4. 　前記偏平管は、前記二重管に複数列巻き付けられ、複数の偏平管が前記第１連結管及び前記第２連結管を介して前記高圧冷媒が一列毎に逆方向に流れる連続した冷媒通路を形成していることを特徴とする請求項３に記載の内部熱交換器付きアキュムレータ。
  5. 　前記第１連結管及び前記第２連結管は、前記偏平管を介して前記第２キャップ側から供給された前記高圧冷媒を前記第１キャップ側から排出するように接続されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の内部熱交換器付きアキュムレータ。
  6. 　前記第１キャップは、前記二重管の内筒内に低圧冷媒を供給する流入管を備え、前記第２キャップは、前記二重管の気相冷媒通路を通る気相冷媒を外部に排出する排出管を備えていることを特徴とする請求項２から５の何れか一項に記載の内部熱交換器付きアキュムレータ。
  7. 　冷媒を吸入圧縮する圧縮機と、該圧縮機により圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、該放熱器により冷却された冷媒を減圧する減圧器と、該減圧器によって減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、該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前記圧縮機に供給する請求項１から請求項６の何れか一項に記載の内部熱交換器付きアキュムレータとを備え、
    　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。
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