JP2009103385A - 超臨界冷凍サイクル用アキュムレータ - Google Patents

Abstract

【課題】本体内部の下層に液冷媒貯液スペースを十分に確保できると共に、乾燥材層を構成する部品点数を削減することができる超臨界冷凍サイクル用アキュムレータを提供すること。
【解決手段】容器本体１１の上面を塞ぐヘッド部１２と、エバポレータ４からの液ガス混合冷媒を導入する冷媒吸入管１３と、コンプレッサ１へガス冷媒を吐出する冷媒吐出管１４と、前記容器本体１１の内部に設定され、導入された液ガス混合冷媒から水分を除去する乾燥剤層１５と、を備えた超臨界冷凍サイクル用アキュムレータにおいて、前記ヘッド部１２のデットスペースに前記乾燥剤層１５を設定し、かつ、前記容器本体１１の内部空間を上層１６と下層１７に画成する位置に、気液分離と液冷媒液面の安定化のための傘状プレート１８を設けた。
【選択図】図３

Description

本発明は、炭酸ガスを冷媒とする超臨界冷凍サイクルに適用される超臨界冷凍サイクル用アキュムレータに関する。

従来、冷凍サイクル装置の気液分離器としては、内部空間の一部を乾燥剤の収納空間として利用し、導入された液ガス混合冷媒を、乾燥剤を通過させて吐出することにより、整流作用による気液分離の促進と水分の除去を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３５８３５９５号公報

しかしながら、従来の冷凍サイクル装置の気液分離器を、超臨界冷凍サイクル用アキュムレータに適用した場合、アキュムレータの本体内部の中間部分に乾燥剤層を設定した構成となり、乾燥剤層により本体内部の空間の一部を占有するため、乾燥剤層にて画成された下層の液冷媒貯液スペースが小さくなる、という問題があった。

すなわち、高圧圧力が臨界圧を超えるR744（CO₂冷媒）を用いた超臨界冷凍サイクルの場合、高圧側に液冷媒が溜まらないため、HFC134a（フッ素冷媒）を用いる冷凍サイクルの気液分離器（＝リキッドタンク）は採用できず、アキュムレータを使って冷媒適正量を管理する。したがって、超臨界冷凍サイクル用アキュムレータには、気液分離や液冷媒液面の安定と共に液冷媒貯液スペースが必要となる。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、本体内部の下層に液冷媒貯液スペースを十分に確保できると共に、乾燥材層を構成する部品点数を削減することができる超臨界冷凍サイクル用アキュムレータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、容器本体の上面を塞ぐヘッド部と、エバポレータからの液ガス混合冷媒を導入する冷媒吸入管と、コンプレッサへガス冷媒を吐出する冷媒吐出管と、前記容器本体の内部に設定され、導入された液ガス混合冷媒から水分を除去する乾燥剤層と、を備えた超臨界冷凍サイクル用アキュムレータにおいて、
前記ヘッド部のデットスペースに前記乾燥剤層を設定し、かつ、前記容器本体の内部空間を上層と下層に画成する位置に、気液分離と液冷媒液面の安定化のための邪魔板を設けたことを特徴とする。

よって、本発明の超臨界冷凍サイクル用アキュムレータにあっては、冷媒吸入管によりエバポレータから液ガス混合冷媒を導入すると、容器本体の内部空間を上層と下層に画成する位置に設けられた邪魔板を通過することにより、気液分離作用と液冷媒液面の安定化作用が達成される。そして、容器本体の上面を塞ぐヘッド部のデットスペースに設定された乾燥剤層により、導入された液ガス混合冷媒からの水分が除去される。
このように、従来、乾燥剤層が受け持っていた気液分離機能と液冷媒液面の安定機能を邪魔板に受け持たせ、乾燥剤層には水分除去機能のみを受け持たせた。このため、乾燥剤層を、容器本体の内部空間の一部を占有することのないスペースであるヘッド部のデットスペースに設定することができる。
この結果、本体内部の下層に液冷媒貯液スペースを十分に確保できると共に、乾燥材層を構成する部品点数を削減することができる。

以下、本発明の超臨界冷凍サイクル用アキュムレータを実現する最良の形態を、図面に示す実施例１及び実施例２に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１のアキュムレータが適用されたCO₂冷凍サイクル（超臨界冷凍サイクル）を示すサイクルシステム図である。

自然冷媒であるR744（CO₂冷媒）を用いたCO₂冷凍サイクルは、図１に示すように、コンプレッサ１と、ガスクーラ２と、膨張弁３と、エバポレータ４と、アキュムレータ５を順次環状に接続し、前記ガスクーラ２を出た高圧冷媒と前記アキュムレータ５を出た低圧冷媒との間で熱交換する内部熱交換器６を備えることで構成される。

前記コンプレッサ１は、エンジンやモータなどにより駆動され、アキュムレータ５からのガス冷媒を圧縮し、高温・高圧のガス冷媒とする。実施例１では、高圧と低圧の差圧を制御する差圧制御ECV（External Control Valve）を持った外部可変容量制御タイプを採用している。なお、冷媒として用いられるR744（CO₂冷媒）の飽和ガスは、HFC134a（フッ素冷媒）の７倍の密度、1.2倍の蒸発潜熱（単位質量当たり）であるので、単位体積あたりの冷房能力は約８倍になる。このため、コンプレッサ１の吐出容量は、15〜30cc程度で十分性能が発揮できる。

前記ガスクーラ２は、コンプレッサ１からの高温・高圧のガス冷媒を外気と熱交換し、低温・高圧のガス冷媒とする凝縮器である。このガスクーラ２としては、互いに間隔をおいて縦平行に配置された左右一対のヘッダータンクと、両端をそれぞれ前記ヘッダータンクに連通接続して横平行に多数配置された熱交換チューブと、隣接する熱交換チューブの空気流通間隙に配置されたフィンと、を備えて構成される。そして、一対のヘッダータンクの内部が、仕切り手段により横方向に仕切られることにより、熱交換チューブによる冷媒通路が、入口側通路群と中間通路群と出口側通路群というように、少なくとも２つ以上の通路群に区画されている。

前記膨張弁３は、エンジンルーム内に設置され、ガスクーラ２からの高圧ガス冷媒の圧力を低圧の液ガス混合冷媒とする。実施例１の場合、ガスクーラ２の出口冷媒温度及び出口冷媒圧力に基づいて、冷媒の過熱度（スーパーヒート）を一定に保持するように膨張弁開度を制御する制御型膨張弁を採用している。

前記エバポレータ４は、車室内空調を行う車両用空調ユニット７内に、送風機等と共に配置される熱交換器である。膨張弁３からの低温・低圧の液ガス混合冷媒を循環させることで周囲の空気から熱を奪い、冷媒の温度を高め、ガス化を促進する。R744（CO₂冷媒）を用いた冷凍サイクルにおいて、高負荷時における平衡圧は、7MPa（約70bar）以上と高圧になることから、車室内への冷媒漏れは、HFC134a（フッ素冷媒）以上の信頼性を確保する必要がある。このため、エバポレータ４は、コア・配管・フランジまでを一体化する構造とし、これにより、Ｏリングシールなどのスローリークを含む車室内への冷媒漏れを防いでいる。

前記アキュムレータ５は、エバポレータ４から導入される液ガス混合冷媒から気液を分離し、ガス冷媒をコンプレッサ１に供給し、CO₂冷凍サイクル中の余剰液冷媒を本体内部に貯液する。R744（CO₂冷媒）を用いた冷凍サイクルでは、高圧圧力が臨界圧を超えた場合、高圧側に液冷媒が溜まらない。このため、HFC134a（フッ素冷媒）を用いた冷凍サイクルで一般的なリキッドタンクは採用できず、アキュムレータ５を使って冷媒適正量を管理する。

前記内部熱交換器６は、ガスクーラ２を出た高圧冷媒とアキュムレータ５を出た低圧冷媒との間で熱交換するというように、CO₂冷凍サイクル内で熱交換し、外部の空気と熱交換しないので、「内部熱交換器」と呼んでいる。この内部熱交換器６により、膨張弁３の入口冷媒温度を外気温度以下まで下げ、エバポレータ４の入口エンタルピを下げることによって、COP（効率:Coefficient Of Performance）を向上させる。なお、あまり内部熱交換器６を大きくすると、コンプレッサ吸入スーパーヒートの増大を招き、吐出温度が上昇してしまうので、適正な内部熱交換器性能が要求される。

図２はCO₂冷凍サイクルに採用された実施例１のアキュムレータの上部構造を示す断面図である。図３はCO₂冷凍サイクルに採用された実施例１のアキュムレータの全体構造を示す断面図である。

実施例１のアキュムレータ５は、容器本体１１の上面を塞ぐヘッド部１２と、エバポレータ４からの液ガス混合冷媒を導入する冷媒吸入管１３と、コンプレッサ１へガス冷媒を吐出する冷媒吐出管１４と、容器本体１１の内部に設定され、導入された液ガス混合冷媒から水分を除去する乾燥剤層１５と、を備えている。

前記容器本体１１は、円筒状の本体部１１ａと、該本体部１１ａの下面を塞ぐボトム部１１ｂにより構成される。そして、図３に示すように、本体部１１ａの上面を塞ぐヘッド部１２のデットスペースに乾燥剤層１５を設定している。さらに、容器本体１１の内部空間を上層１６と下層１７に画成する位置に、気液分離と液冷媒液面の安定化のための傘状プレート１８（邪魔板）を設けている。

前記ヘッド部１２には、冷媒吸入管１３が設定される冷媒吸入ポート１９（図２）と、冷媒吐出管１４が設定される冷媒吐出ポート２０（図３）が形成されるが、それ以外の部分は、下面からくり抜いた状態のままの凹部空間（＝デットスペース）とされる。このため、このデットスペースに乾燥剤層１５を設定している。

前記傘状プレート１８は、図２及び図３に示すように、円形平板部の外周部を下向き屈曲させた上に凸の傘形状とされ、容器本体１１の内部空間の中間部よりも上側の位置に設定される。そして、傘状プレート１８は、図２に示すように、プレート外周面と容器本体１１（本体部１１ａ）の内面のクリアランスｔを、1.5〜3.0mmに設定している。

前記冷媒吸入管１３は、ヘッド部１２を貫通して固定され、その下端部に底が塞がっている拡散効果のあるフィルタ２１を設けている。このフィルタ２１は、図２に示すように、冷媒吸入管１３により導入された液ガス混合冷媒を、容器本体１１の内部空間の上層１６に対し拡散する。

前記冷媒吐出管１４は、ヘッド部１２を貫通して固定されたＵ字状管であり、傘状プレート１８により画成された下層１７のうち、液冷媒液面Ｌより高い上部位置にガス冷媒吸入口２２を開口し、液冷媒に浸漬するＵ字湾曲部の位置にオイル吸入口２３を設定している。このアキュムレータ５では、オイル／冷媒の相溶特性を利用し、オイル吸入口２３の開口径であるオイルブリード径によって、オイル循環率と出口冷媒状態を制御しており、例えば、アキュムレータ出口冷媒は、乾き度0.95〜1.0、オイル循環率は2〜7％で管理されている。

実施例１では、Ｕ字状の冷媒吐出管１４の上向きに開口する２つの開口管端のうち、第１開口管端を、傘状プレート１８の下面に対し隙間を介して対向するガス冷媒吸入口２２とし、第２開口管端を、傘状プレート１８を貫通してヘッド部１２に固定されるガス冷媒吐出口２４としている。

次に、作用を説明する。
まず、「超臨界冷凍サイクル用アキュムレータの技術」の説明を行い、続いて、実施例１の超臨界冷凍サイクル用アキュムレータにおける作用を、「アキュムレータ作用」、「乾燥剤層とヘッド部の一体化作用」、「フィルタ作用」、「傘状プレートと容器本体のクリアランス作用」、「ガス冷媒吸入口の位置設定作用」に分けて説明する。

［超臨界冷凍サイクル用アキュムレータの技術］
高まる地球温暖化防止の世界動向に対応するべく、自然冷媒であるR744（CO₂冷媒）を用いたCO₂冷凍サイクルによるエアコンシステムの開発が急ピッチで進められている。このCO₂冷凍サイクルは、R744（CO₂冷媒）の特性として、臨界温度が31.1℃と低く、外気温度が約30℃以上の負荷では、高圧圧力が臨界圧（臨界圧7.4MPa以上でかつ温度31.1℃以上のエリアを超臨界領域という。）を超えてしまう。このため、CO₂冷凍サイクルは超臨界冷凍サイクルと呼ばれ、現行は、超臨界冷凍サイクル用のアキュムレータとして、図４に示すように、本体内部の中間部分に上層と下層を画成する乾燥剤層を設定した構成のものが用いられている。

この現行のアキュムレータの場合、本体内部へ導入された液ガス混合冷媒を、上層から下層へと乾燥剤層を通過させることにより、気液分離、液冷媒液面の安定化及び水分除去を行う。そして、気液分離され、乾燥剤層を経過して上層に移行したガス冷媒を、冷媒吐出管の上部に設定された冷媒吸入口より吸入し、コンプレッサへ戻す。また、気液分離された液冷媒の下部に沈降した潤滑油を、オイル吸入口により吸入し、冷媒蒸気の流れを利用してコンプレッサへ戻す。さらに、冷凍サイクル中の余剰の液冷媒を本体内部に貯液する。

しかし、図４に示す現行のアキュムレータの場合、下記に列挙するような問題点を有する。
・本体中間部分に乾燥剤層を設定することにより、下層の液冷媒貯エキスペースがその分小さくなってしまう。
・ケース内に乾燥剤を収納する構成となり、乾燥剤層を構成する部品点数が多くなってしまう。
・乾燥剤層と本体内面とのクリアランスが狭いため、サイクル条件により、乾燥剤層の上に粘度の高い冷媒＋オイルの混合物ができ、混合物が冷媒吸入口へ直接入ってしまう。

一方、R744（CO₂冷媒）を用いた超臨界冷凍サイクルの場合、高圧側に液冷媒が溜まらないため、アキュムレータを使って冷媒適正量を管理する。したがって、超臨界冷凍サイクル用アキュムレータには、気液分離や液冷媒液面の安定と共に広い液冷媒貯液スペースが要求される。

本発明者は、乾燥剤層により本体内部の空間の一部を占有するため、乾燥剤層にて画成された下層の液冷媒貯液スペースが小さくなるという点に着目した。この着目点にしたがって、本体ヘッド内部のデッドスペースに乾燥剤層を設定し、気液分離、液冷媒液面の安定化は、邪魔板（傘）を設ける構成を採用した。この構成を採用することにより、本体内部の下層に液冷媒貯液スペースを十分に確保できると共に、乾燥材層を構成する部品点数を削減することができるようにした。

［アキュムレータ作用］
エバポレータ４から冷媒吸入ポート１９を介して冷媒吸入管１３に導入された液ガス混合冷媒は、冷媒吸入管１３の下端部に設けられたフィルタ２１により、図２の矢印に示すように、容器本体１１の内部空間の上層１６に対し拡散状態で導入される。

そして、上層１６に導入された液ガス混合冷媒のうち、液冷媒は、傘状プレート１８のプレート外周面と本体部１１ａの内面のクリアランスｔを経過し、容器本体１１の内部空間の下層１７に流れ込む。つまり、下層１７に貯留される液冷媒と、上層１６や下層１７の空間部を浮遊するガス冷媒が気液分離されるし、本体部１１ａの内面に沿って周りからクリアランスｔを経過して徐々に液冷媒が下層１７に流れ込むことで、液冷媒液面Ｌの安定化が保たれる。

そして、上層１６を浮遊するガス冷媒は、ヘッド部１２のデットスペースに設定された乾燥剤層１５に触れることで、ガス冷媒中に含まれる水分が除去される。また、上層１６から傘状プレート１８を回り込み、下層１７の空間部に至るガス冷媒は、傘状プレート１８の下面に対し隙間を介して対向するガス冷媒吸入口２２により冷媒吐出管１４に吸入される。そして、冷媒吐出管１４に吸入されたガス冷媒は、ガス冷媒吐出口２４及び冷媒吐出ポート２０を経過して、コンプレッサ１へ吐出する。

さらに、容器本体１１の下層１７の下部には、気液分離された液冷媒が貯留されるが、この貯留された液冷媒には沈降した潤滑油が含有される。この潤滑油は、冷媒吐出管１４のうち、液冷媒に浸漬するＵ字湾曲部の位置に設定したオイル吸入口２３から吸入され、冷媒吐出管１４内のガス冷媒の流れを利用してコンプレッサ１へ戻す。ちなみに、このアキュムレータ５では、オイル／冷媒の相溶特性を利用し、オイル吸入口２３の開口径であるオイルブリード径によって、オイル循環率と出口冷媒状態を制御している。

［乾燥剤層とヘッド部の一体化作用］
上記のように、実施例１では、図４に示す現行のアキュムレータにおける乾燥剤層が受け持っていた気液分離機能と液冷媒液面の安定機能を傘状プレート１８に受け持たせ、乾燥剤層１５には水分除去機能のみを受け持たせた。
このため、実施例１では、乾燥剤層１５を、容器本体１１の内部空間の一部を占有することのないスペースであるヘッド部１２のデットスペースに設定した。そして、上層１６と下層１７を画成する傘状プレート１８を、容器本体１１の内部空間の中間部よりも上側の位置に設定した。
この結果、本体内部の下層１７に、現行のアキュムレータに比べ、液冷媒貯液スペースを十分に確保できると共に、乾燥材層１５を構成する部品点数を削減することができる。

［フィルタ作用］
例えば、冷媒吸入管の管端から液ガス混合冷媒を上層に向かってそのまま導入すると、傘状プレートの上面に液ガス混合冷媒がぶつかり、傘状プレートの上面部分に液ガス混合冷媒がそのまま滞留し、気液分離性や冷媒からの潤滑油分離性が低くなる。
これに対し、実施例１では、冷媒吸入管１３の下端部にフィルタ２１を設け、このフィルタ２１により、冷媒吸入管１３により導入された液ガス混合冷媒を、容器本体１１の内部空間の上層１６に対し拡散させるようにした。
このため、横方向に拡散した液ガス混合冷媒が本体部１１ａの内面にぶつかり、液冷媒が本体部１１ａの内面に沿って流下することで、気液分離性が高まる。また、フィルタ２１のメッシュにより液ガス混合冷媒が細かく分離拡散されることで、冷媒から潤滑油を分離する潤滑油分離性も高くなる。

［傘状プレートと容器本体のクリアランス作用］
現行のアキュムレータは、乾燥剤層と本体内面とのクリアランスが狭いため、サイクル条件により、乾燥剤層の上に粘度の高い冷媒＋オイルの混合物ができ、混合物が冷媒吸入口へ直接入ってしまう。
これに対し、実施例１では、傘状プレート１８のプレート外周面と本体部１１ａの内面のクリアランスｔを、1.5〜3.0mmに設定した。
このため、冷媒吸入管１３から導入される液ガス混合冷媒が、粘度の高い冷媒＋オイルの混合物であったとしても、クリアランスｔを介して液冷媒が本体部１１ａの内面に沿って流下することで、気液分離が可能になる。

［ガス冷媒吸入口の位置設定作用］
例えば、傘状プレートの上側にガス冷媒吸入口を開口した場合、液ガス混合冷媒（濃い冷媒＋オイルの混合物）が直接、コンプレッサへ戻る可能性がある。また、傘状プレートの下側にガス冷媒吸入口を開口しても、傘状プレートから離れた下側の位置に開口すると、ガス冷媒吸入口が容器本体の低い位置に設定されることで、貯液量が減ってしまう。
これに対し、実施例１では、Ｕ字状の冷媒吐出管１４の上向きに開口する２つの開口管端のうち、第１開口管端を、傘状プレート１８の下面に対し隙間を介して対向するガス冷媒吸入口２２とした。
このため、液ガス混合冷媒が直接、コンプレッサ１へ戻ることが無く、気液分離性能が向上する。また、高い傘状プレート１８の位置にガス冷媒吸入口２２を設定できることで、貯液量を増やすことができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の車両用超臨界冷凍サイクル用アキュムレータにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 容器本体１１の上面を塞ぐヘッド部１２と、エバポレータ４からの液ガス混合冷媒を導入する冷媒吸入管１３と、コンプレッサ１へガス冷媒を吐出する冷媒吐出管１４と、前記容器本体１１の内部に設定され、導入された液ガス混合冷媒から水分を除去する乾燥剤層１５と、を備えた超臨界冷凍サイクル用アキュムレータにおいて、前記ヘッド部１２のデットスペースに前記乾燥剤層１５を設定し、かつ、前記容器本体１１の内部空間を上層１６と下層１７に画成する位置に、気液分離と液冷媒液面の安定化のための邪魔板（傘状プレート１８）を設けたため、本体内部の下層１７に液冷媒貯液スペースを十分に確保できると共に、乾燥材層１５を構成する部品点数を削減することができる。

(2) 前記邪魔板は、上に凸形状の傘状プレート１８であり、前記傘状プレート１８は、プレート外周面と前記容器本体１１の内面のクリアランスｔを、1.5〜3.0mmに設定したため、冷媒吸入管１３から導入される液ガス混合冷媒が、粘度の高い冷媒＋オイルの混合物であったとしても、整然と気液分離を行うことができる。

(3) 前記冷媒吸入管１３は、前記ヘッド部１２を貫通して固定され、その下端部に底が塞がっている拡散効果のあるフィルタ２１を設け、前記フィルタ２１は、前記冷媒吸入管１３により導入された液ガス混合冷媒を、前記容器本体１１の内部空間の上層１６に対し拡散するため、気液分離性を高くすることができると共に、冷媒から潤滑油を分離する潤滑油分離性も高くすることができる。

(4) 前記冷媒吐出管１４は、前記ヘッド部１２を貫通して固定されたＵ字状管であり、前記傘状プレート１８により画成された下層１７のうち、液冷媒液面Ｌより高い上部位置にガス冷媒吸入口２２を開口し、液冷媒に浸漬するＵ字湾曲部の位置にオイル吸入口２３を設定したため、液ガス混合冷媒が直接、コンプレッサ１へ戻ることが無く、気液分離性能を向上させることができると共に、オイル吸入口２３のオイルブリード径によって、オイル循環率と出口冷媒状態を制御することができる。

(5) 前記傘状プレート１８は、円形平板部の外周部を下向き屈曲させた傘形状で、前記容器本体１１の内部空間の中間部よりも上側の位置に設定し、前記Ｕ字状の冷媒吐出管１４の上向きに開口する２つの開口管端のうち、第１開口管端を、前記傘状プレート１８の下面に対し隙間を介して対向するガス冷媒吸入口２２とし、第２開口管端を、前記傘状プレート１８を貫通して前記ヘッド部１２に固定されるガス冷媒吐出口２４としたため、高い傘状プレート１８の位置にガス冷媒吸入口２２が設定されることで、冷媒の貯液量を増やすことができる。

実施例２は、実施例１に比べ、水分除去性能を高め、冷媒の貯液量を増やすことができるようにした例である。

まず、構成を説明する。
図５はCO₂冷凍サイクルに採用された実施例２のアキュムレータの全体構造を示す断面図である。

実施例２における傘状プレート１８は、図５に示すように、円形平板部の外周部を下向き屈曲させた傘形状で、前記容器本体１１の内部空間の中間部よりも上側の位置に設定すると共に、前記円形平板部に上層１６を経過して前記乾燥剤層１５の内部へ向かって上方へ突出する突出管部１８ａを有する。

前記冷媒吐出管１４は、Ｕ字状の上向きに開口する２つの開口管端のうち、第１開口管端を、前記突出管部１８ａの内部を挿通し前記乾燥剤層１５に形成された凹部１５ａの底面に対し隙間を介して対向するガス冷媒吸入口２２とし、第２開口管端を、前記傘状プレート１８を貫通して前記ヘッド部１２に固定されるガス冷媒吐出口２４としている。
なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、対応する構成に符号を付して説明を省略する。

次に、作用を説明する。

［アキュムレータ作用］
エバポレータ４から冷媒吸入ポート１９を介して冷媒吸入管１３に導入された液ガス混合冷媒は、冷媒吸入管１３の下端部に設けられたフィルタ２１により、容器本体１１の内部空間の上層１６に対し拡散状態で導入される（図２参照）。

そして、上層１６に導入された液ガス混合冷媒のうち、液冷媒は、傘状プレート１８のプレート外周面と本体部１１ａの内面のクリアランスｔを経過し、容器本体１１の内部空間の下層１７に流れ込む。つまり、下層１７に貯留される液冷媒と、上層１６や下層１７の空間部を浮遊するガス冷媒が気液分離されるし、本体部１１ａの内面に沿って周りからクリアランスｔを経過して徐々に液冷媒が下層１７に流れ込むことで、液冷媒液面Ｌの安定化が保たれる。

そして、上層１６から傘状プレート１８を回り込み、下層１７の空間部に至るガス冷媒は、突出管部１８ａと冷媒吐出管１４の隙間から上昇する。この隙間上昇によりガス冷媒吸入口２２の位置まで導入されたガス冷媒は、ヘッド部１２のデットスペースに設定された乾燥剤層１５に触れることで、ガス冷媒中に含まれる水分が除去される。そして、ガス冷媒吸入口２２により冷媒吐出管１４に吸入されたガス冷媒は、ガス冷媒吐出口２４及び冷媒吐出ポート２０を経過して、コンプレッサ１へ吐出する。

すなわち、ガス冷媒吸入口２２の位置まで導入されたガス冷媒は、乾燥剤層１５に触れるため、ガス冷媒からの水分除去機能が高まる。さらに、ガス冷媒吸入口２２の位置を乾燥剤層１５の位置まで高くすることができるため、例えば、下層１７のほぼ全てのスペースを貯液スペースとして使うことができる。なお、他の作用については、実施例１と同様であるので、説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例２の車両用超臨界冷凍サイクル用アキュムレータにあっては、実施例１の(1)〜(4)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(6) 前記傘状プレート１８は、円形平板部の外周部を下向き屈曲させた傘形状で、前記容器本体１１の内部空間の中間部よりも上側の位置に設定すると共に、前記円形平板部に上層を経過して前記乾燥剤層１５の内部へ向かって上方へ突出する突出管部１８ａを有し、前記Ｕ字状の冷媒吐出管１４の上向きに開口する２つの開口管端のうち、第１開口管端を、前記突出管部１８ａの内部を挿通し前記乾燥剤層１５に形成された凹部１５ａの底面に対し隙間を介して対向するガス冷媒吸入口２２とし、第２開口管端を、前記傘状プレート１８を貫通して前記ヘッド部１２に固定されるガス冷媒吐出口２４としたため、ガス冷媒からの水分除去機能を高めることができると共に、貯液スペースの増大を図ることができる。

以上、本発明の超臨界冷凍サイクル用アキュムレータを実施例１及び実施例２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１，２では、邪魔板として、円形平板部の外周部を下向き屈曲させた上に凸形状の傘状プレート１８の例を示した。しかし、気液分離と液冷媒液面の安定化のための邪魔板であれば、具体的な形状は実施例１，２の形状に限られることはない。

要するに、ヘッド部のデットスペースに乾燥剤層を設定し、かつ、容器本体の内部空間を上層と下層に画成する位置に、気液分離と液冷媒液面の安定化のための邪魔板を設けたものであれば、実施例１，２に限られることはない。

実施例１，２では、車両のエアコンシステムに適用する超臨界冷凍サイクル用アキュムレータの例を示したが、車両以外、例えば、家庭用のエアコンシステムや工場や事業所のエアコンシステム等の超臨界冷凍サイクル用アキュムレータとしても適用できる。要するに、容器本体の上面を塞ぐヘッド部と、エバポレータからの液ガス混合冷媒を導入する冷媒吸入管と、コンプレッサへガス冷媒を吐出する冷媒吐出管と、容器本体の内部に設定され、導入された液ガス混合冷媒から水分を除去する乾燥剤層と、を備えた超臨界冷凍サイクル用アキュムレータであれば適用できる。

実施例１のアキュムレータが適用されたCO₂冷凍サイクル（超臨界冷凍サイクル）を示すサイクルシステム図である。 CO₂冷凍サイクルに採用された実施例１のアキュムレータの上部構造を示す断面図である。 CO₂冷凍サイクルに採用された実施例１のアキュムレータの全体構造を示す断面図である。 CO₂冷凍サイクルに採用された現行のアキュムレータの全体構造を示す断面図である。 CO₂冷凍サイクルに採用された実施例２のアキュムレータの全体構造を示す断面図である。

符号の説明

１ コンプレッサ
２ ガスクーラ
３ 膨張弁
４ エバポレータ
５ アキュムレータ
６ 内部熱交換器
１１ 容器本体
１２ ヘッド部
１３ 冷媒吸入管
１４ 冷媒吐出管
１５ 乾燥剤層
１５ａ 凹部
１６ 上層
１７ 下層
１８ 傘状プレート（邪魔板）
１８ａ 突出管部
１９ 冷媒吸入ポート
２０ 冷媒吐出ポート
２１ フィルタ
２２ ガス冷媒吸入口
２３ オイル吸入口
２４ ガス冷媒吐出口
ｔ クリアランス

Claims (6)

1. 容器本体の上面を塞ぐヘッド部と、エバポレータからの液ガス混合冷媒を導入する冷媒吸入管と、コンプレッサへガス冷媒を吐出する冷媒吐出管と、前記容器本体の内部に設定され、導入された液ガス混合冷媒から水分を除去する乾燥剤層と、を備えた超臨界冷凍サイクル用アキュムレータにおいて、
   前記ヘッド部のデットスペースに前記乾燥剤層を設定し、かつ、前記容器本体の内部空間を上層と下層に画成する位置に、気液分離と液冷媒液面の安定化のための邪魔板を設けたことを特徴とする超臨界冷凍サイクル用アキュムレータ。
2. 請求項１に記載された超臨界冷凍サイクル用アキュムレータにおいて、
   前記邪魔板は、上に凸形状の傘状プレートであり、
   前記傘状プレートは、プレート外周面と前記容器本体の内面のクリアランスを、1.5〜3.0mmに設定したことを特徴とする超臨界冷凍サイクル用アキュムレータ。
3. 請求項１または請求項２に記載された超臨界冷凍サイクル用アキュムレータにおいて、
   前記冷媒吸入管は、前記ヘッド部を貫通して固定され、その下端部に底が塞がっている拡散効果のあるフィルタを設け、
   前記フィルタは、前記冷媒吸入管により導入された液ガス混合冷媒を、前記容器本体の内部空間の上層に対し拡散することを特徴とする超臨界冷凍サイクル用アキュムレータ。
4. 請求項２または請求項３に記載された超臨界冷凍サイクル用アキュムレータにおいて、
   前記冷媒吐出管は、前記ヘッド部を貫通して固定されたＵ字状管であり、前記傘状プレートにより画成された下層のうち、液冷媒液面より高い上部位置にガス冷媒吸入口を開口し、液冷媒に浸漬するＵ字湾曲部の位置にオイル吸入口を設定したことを特徴とする超臨界冷凍サイクル用アキュムレータ。
5. 請求項４に記載された超臨界冷凍サイクル用アキュムレータにおいて、
   前記傘状プレートは、円形平板部の外周部を下向き屈曲させた傘形状で、前記容器本体の内部空間の中間部よりも上側の位置に設定し、
   前記Ｕ字状の冷媒吐出管の上向きに開口する２つの開口管端のうち、第１開口管端を、前記傘状プレートの下面に対し隙間を介して対向するガス冷媒吸入口とし、第２開口管端を、前記傘状プレートを貫通して前記ヘッド部に固定されるガス冷媒吐出口としたことを特徴とする超臨界冷凍サイクル用アキュムレータ。
6. 請求項４に記載された超臨界冷凍サイクル用アキュムレータにおいて、
   前記傘状プレートは、円形平板部の外周部を下向き屈曲させた傘形状で、前記容器本体の内部空間の中間部よりも上側の位置に設定すると共に、前記円形平板部に上層を経過して前記乾燥剤層の内部へ向かって上方へ突出する突出管部を有し、
   前記Ｕ字状の冷媒吐出管の上向きに開口する２つの開口管端のうち、第１開口管端を、前記突出管部の内部を挿通し前記乾燥剤層に形成された凹部の底面に対し隙間を介して対向するガス冷媒吸入口とし、第２開口管端を、前記傘状プレートを貫通して前記ヘッド部に固定されるガス冷媒吐出口としたことを特徴とする超臨界冷凍サイクル用アキュムレータ。

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