JP5620732B2 - 冷媒タンク - Google Patents

Description

本発明は、冷媒タンクに関し、特に、冷凍サイクルを循環する冷媒等を気液分離して貯留するアキュムレータやレシーバタンク等の冷媒タンクに関する。

冷凍サイクルを循環する冷媒等を気液分離して貯留するため、アキュムレータやレシーバタンク等の冷媒タンクが用いられる。例えば、特許文献１には、図５（ａ）に示すように、傘状の分離部４４及びインナーパイプ４５を下面に付設したヘッダ４２を、アウターパイプ４６を内部に収容する胴体４３の開口部に嵌入し、ヘッダ４２及び胴体４３を溶接接合したアキュムレータ４１が記載されている。

上記アキュムレータ４１において、冷媒流入孔４７から流入した冷媒は、分離部４４の周側壁に衝突し、気相冷媒と、オイルを含む液相冷媒とに気液分離される。分離された気相冷媒は、分離部４４の内側からアウターパイプ４６に進入し、インナーパイプ４５を経て冷媒流出孔４８から排出される。

一方、液相冷媒及びオイルは、胴体４３内を下降し、胴体４３の底部に貯留される。この際、油水分離が進み、オイルは液相冷媒の下方に溜まる。胴体４３の底に溜まったオイルは、ホルダ４９（アウターパイプ４６を保持する部材）の底部に穿設されたオイル戻し孔５０から吸引され、気相冷媒とともに冷媒流出孔４８に導かれる。

尚、図中の符号５１、５２は、複数の貫通孔が穿設された円板状の抵抗板であり、冷媒流入孔４７から流入した冷媒の圧力を段階的に低下させるために備えられる。

特開２００８−３２２６９号公報

胴体４３の底に溜まったオイルをインナーパイプ４５に導くに際しては、オイル中の異物（ごみや摩耗屑等）がインナーパイプ４５に流入するのを防止する必要がある。このため、図５（ｂ）に示すように、オイル戻し孔５０の下方には、異物を除去するためのフィルタ（ストレーナ）５３が配置される。この際、胴体４３の底のオイルをストレーナ５３（ホルダ４９の下方空間）に流入させる流路が必要になるため、ホルダ４９と胴体４３の底面との間には、溝５４が刻設されたスペーサ５５が配置される。

このように、従来のアキュムレータ４１においては、オイルを還流させるための機構として、オイル戻し孔５０が穿設されたホルダ４９、ストレーナ５３及びスペーサ５５を必要とするため、アキュムレータ４１の部品点数が多くなり、組立工数が増加するという問題がある。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、冷媒タンクの部品点数を低減し、組立工数を削減することが可能な冷媒タンクを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の冷媒タンクは、冷媒流入孔及び冷媒流出孔が設けられたタンク本体と、前記冷媒流入孔から流入した冷媒を、気相冷媒と、液相冷媒及びオイルとに分離する分離部と、該分離部によって分離された気相冷媒を前記冷媒流出孔に導くために設けられ、上端部が前記タンク本体内に開口するアウターパイプと、該アウターパイプの内側に配置され、下端部が前記アウターパイプ内に開口するとともに、上端部が前記冷媒流出孔に接続されたインナーパイプと、該インナーパイプの底部に設けられ、前記タンク本体内に溜まったオイルを該インナーパイプ内に導くオイル戻し部と、前記アウターパイプと一体に形成された環状の鍔部と、該鍔部にインサート又は一体成形された異物除去部とを備えるストレーナと、前記鍔部と前記タンク本体の底面との間に収容され、乾燥剤を内包するバッグとを備えることを特徴とする。

そして、本発明によれば、ストレーナ及びアウターパイプを一体に形成すると共に、ストレーナの鍔部をバッグの押さえ部材として利用するためバッグを保持するための別途の部材が不要となり、冷媒タンクの部品点数を低減することができ、組立工数を削減することが可能になる。

上記冷媒タンクにおいて、前記タンク本体は、上端が開口した有底筒状の胴体と、前記冷媒流入孔及び冷媒流出孔が設けられ、該胴体の開口端を封止するヘッダとを備え、該ヘッダが、上面視略矩形状に形成されるとともに、該冷媒流入孔から流入した冷媒を旋回させて気液分離する円柱状凹部を内部に備えることができる。これによれば、ヘッダを冷間鍛造によって作成することができ、製造時の手間を軽減して製造コストを低減したり、円柱状凹部の径を拡大して気液分離性を向上させることが可能になる。

以上のように、本発明によれば、冷媒タンクの部品点数を低減し、組立工数を削減することが可能になる。

本発明にかかる冷媒タンクの一実施の形態としてのアキュムレータを示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 図１（ｂ）のＢ−Ｂ線で切断した状態のヘッダの断面図である。 図１（ａ）のＣ矢視図である。 （ａ）は、図１（ｂ）のＤ−Ｄ線断面図、（ｂ）は、（ａ）の鍔部を示す図である。 （ａ）は、従来のアキュムレータの一例を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＥ部分の拡大図である。

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下においては、本発明にかかる冷媒タンクをアキュムレータに適用した場合を例にとって説明する。

図１〜図４は、本発明にかかる冷媒タンクの一実施の形態としてのアキュムレータを示し、このアキュムレータ１は、タンク本体２と、タンク本体２内に配置されたアウターパイプ５、インナーパイプ６及びバッグ７等の内機部品等で構成される。

図１に示すように、タンク本体２は、上端が開口した有底円筒状の胴体３と、溶接部１０を介して胴体３と溶接接合され、胴体３の開口端を封止するヘッダ４とから構成される。これら胴体３及びヘッダ４は、いずれもアルミニウム合金等の金属によって形成される。

図１（ａ）に示すように、ヘッダ４は、直角状の４つの角部１１ａ〜１１ｄを備え、上面視略矩形状に形成される。図１（ａ）及び図３に示すように、角部１１ａには、ヘッダ４の側面に開口する冷媒流入孔８と、アキュムレータ１を冷凍サイクルユニットにねじ止めするための取付孔１２ａとが穿設される。

尚、残りの３つの角部１１ｂ〜１１ｄには何も設けられないが、これらは、ヘッダ４の外側形状を単純化（略直方体化）し、ヘッダ４の冷間鍛造を容易化するために備えられる。また、ヘッダ４の上面は、図１及び図３に示すように、ヘッダ４の中心Ｏで交わる十字領域１３が最も高く（図１（ａ）、（ｂ）参照）、四隅に近付くほど曲線状に凹んで高さが低くなる（図３参照）ように形成される。

図１及び図２に示すように、ヘッダ４の内部には、下方に開口し、側周面に冷媒流入孔８が連通する円柱状凹部１５が設けられる。この円柱状凹部１５は、冷媒流入孔８からの混合冷媒（気相分と液相分が混在した冷媒）を周面に沿って旋回させ、遠心力の作用により、密度の高い液相冷媒及びコンプレッサオイル（以下、「オイル」という）と、密度の低い気相冷媒とに分離するために備えられる。円柱状凹部１５の中央部には、気液分離前の冷媒がアウターパイプ５に流入するのを防止する筒状壁１６が設けられる。

また、図１に示すように、ヘッダ４の上部には、インナーパイプ６と連通し、上方に開口する冷媒流出孔９と、アキュムレータ１を冷凍サイクルユニットにねじ止めするための取付孔１２ｂとが穿設される。

図１（ｂ）に示すように、胴体３の内部には、気液分離された気相冷媒が流入するアウターパイプ５と、アウターパイプ５に流入した気相冷媒を冷媒流出孔９に導くインナーパイプ６とが配置される。

アウターパイプ５は、合成樹脂からなり、上端部５ａが開口した状態で胴体３に接合される。図１（ｂ）及び図４に示すように、アウターパイプ５の略中間部の外周面には、金属や樹脂からなる網２１がインサート成形された上面視環状のストレーナ２０が一体に形成される。また、ストレーナ２０と胴体３の底面との間には、乾燥剤（吸湿剤）７ａを内包したバッグ７が収装される。

ストレーナ２０は、図４（ａ）に示すように、胴体３の内径に対応する外径を有し、アウターパイプ５と一体に形成された樹脂製の鍔部２２と、鍔部２２に内設された網２１とから構成される。鍔部２２は、図１（ｂ）に示すように、外周端が胴体３の内周側面に当接するように配置され、円柱状凹部１５で気液分離された液相冷媒及びオイルが下降する際の流路上に位置する。

鍔部２２には、図１（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、上面視放射状に形成され、下方に突出する補強用リブ２２ａ〜２２ｄが設けられる。これらのリブ２２ａ〜２２ｄは、バッグ７の上端部と当接し、バッグ７を上方から支持する押さえ部材としての役割も果たす。図４（ｂ）に示すように、隣り合うリブ２２ａ〜２２ｄの間には、開口部２２ｅ〜２２ｈが設けられ、これらを通じて網２１が上下に露出する。

図１（ｂ）に示すように、アウターパイプ５の下部内周面には、インナーパイプ６の外周面と当接するパイプリブ２３ａ〜２３ｄが一体に形成され、これらパイプリブ２３ａ〜２３ｄは、図４（ａ）に示すように、上面視十字状に配置される。また、アウターパイプ５の底部には、オイルをインナーパイプ６内に導くオイル戻し孔２４と、胴体３の内部空間と連通し、胴体３の底に溜まったオイルをオイル戻し孔２４の下方に流入させる溝２６とが設けられる。

上記のアウターパイプ５及びストレーナ２０は、インサート成形によって同時に形成される。

インナーパイプ６は、アルミニウム合金等の金属からなり、下端部６ａが開口するとともに、上端部６ｂがヘッダ４の冷媒流出孔９に連結される。また、インナーパイプ６の下部は、アウターパイプ５の内周面に凸設されたパイプリブ２３ａ〜２３ｄの内側に嵌入され、これにより、インナーパイプ６が安定して保持される。

次に、上記構成を有するアキュムレータ１の動作について、図１及び図２を参照しながら説明する。尚、以下の説明においては、アキュムレータ１を冷凍サイクルの蒸発器と圧縮機との間に配置し、蒸発器からの冷媒に含まれる水分を除去してガス冷媒を生成し、これを圧縮機へ戻す場合を例にとって説明する。

蒸発器から冷媒が排出されると、接続配管（不図示）を通じてアキュムレータ１に搬送される。アキュムレータ１に到達した冷媒は、ヘッダ４の冷媒流入孔８に流入し、円柱状凹部１５内に向かって流れる。円柱状凹部１５内に流入した冷媒は、円柱状凹部１５の周面に沿って旋回し、遠心力の作用により、密度の高い液相冷媒及びオイルと、密度の低い気相冷媒（ガス冷媒）とに分離される。

気液分離後の液相冷媒及びオイルは、自重により胴体３内を下降し、胴体３の底部に貯留される。その過程で、液相冷媒とオイルとの分離が進み、オイルは液相冷媒の下方に溜まる。また、液相冷媒及びオイルは、胴体３内を下降する際にストレーナ２０及びバッグ７を通過し、ストレーナ２０によって異物が除去されるとともに、バッグ７内の乾燥剤７ａによって水分の一部が吸湿される。

一方、気液分離後の気相冷媒は、筒状壁１６の内側を通ってアウターパイプ５に流入し、アウターパイプ５内を下降する。その後、アウターパイプ５の底部で折り返されてインナーパイプ６に流入し、インナーパイプ６内を上昇して冷媒流出孔９に導かれる。このとき、オイル戻し孔２４を通じて、胴体３の底に溜まったオイルが吸引され、気相冷媒とともに冷媒流出孔９に導かれる。そして、オイルを含んだ気相冷媒は、冷媒流出孔９から排出され、接続配管（不図示）を通じて圧縮機に搬送される。

以上のように、本実施の形態によれば、アウターパイプ５と一体に鍔部２２を設けるとともに、この鍔部２２に網２１をインサート成形してストレーナ２０を構成したため、アキュムレータ１の部品点数を低減することができ、組立工数を削減することが可能になる。

また、ストレーナ２０の鍔部２２をバッグ７の押さえ部材としても機能させるため、バッグを保持するための別途の部材が不要となり、部品点数の更なる低減を図ることができる。

さらに、ヘッダ４を上面視略矩形状に形成し、冷間鍛造での製造を可能としたため、切削によってヘッダを製造する場合に比べ、製造時の手間を軽減したり、加工時間を短縮することができ、製造コストを低減することが可能になる。尚、本実施の形態にかかるヘッダ４は、熱間鍛造によって形成することも可能であるが、その場合、加熱処理が不可欠となり、その分の手間やコストが避けられないため、冷間鍛造を用いる方が有効である。

加えて、冷間鍛造によってヘッダ４を形成する場合、ヘッダ４の側壁部４ａ（図１及び図２参照）を薄肉とすることができ、その分、円柱状凹部１５の径Ｄを拡大することができる。このため、円柱状凹部１５に流入した冷媒の旋回径を大きくすることができ、気液分離性（遠心分離効果）を向上させることが可能になる。

尚、上記実施の形態においては、本発明にかかる冷媒タンクをアキュムレータに適用した場合を例にとって説明したが、本発明は、レシーバタンク等のアキュムレータ以外の冷媒タンクにも適用することが可能である。

また、上記実施の形態においては、鍔部２２にインサート成形された網２１によって異物除去部を構成するが、鍔部２２を部分的に網目状に形成し（例えば、図４（ｂ）の開口部２２ｅ〜２２ｈの領域を網目状に形成する）、鍔部２２と一体形成した樹脂製の網部によって異物除去部を構成することもできる。

さらに、ストレーナ２０の異物除去部を網目構造とする場合を例示したが、例えば、スリット構造等の他の除去構造を用いることもできる。

１ アキュムレータ
２ タンク本体
３ 胴体
４ ヘッダ
４ａ 側壁部
５ アウターパイプ
５ａ 上端部
６ インナーパイプ
６ａ 下端部
６ｂ 上端部
７ バッグ
７ａ 乾燥剤
８ 冷媒流入孔
９ 冷媒流出孔
１０ 溶接部
１１（１１ａ〜１１ｄ） 角部
１２ａ、１２ｂ 取付孔
１３ 十字領域
１５ 円柱状凹部
１６ 筒状壁
２０ ストレーナ
２１ 網
２２ 鍔部
２２ａ〜２２ｄ リブ
２２ｅ〜２２ｈ 開口部
２３（２３ａ〜２３ｄ） パイプリブ
２４ オイル戻し孔
２６ 溝

Claims (2)

1. 冷媒流入孔及び冷媒流出孔が設けられたタンク本体と、
   前記冷媒流入孔から流入した冷媒を、気相冷媒と、液相冷媒及びオイルとに分離する分離部と、
   該分離部によって分離された気相冷媒を前記冷媒流出孔に導くために設けられ、上端部が前記タンク本体内に開口するアウターパイプと、該アウターパイプの内側に配置され、下端部が前記アウターパイプ内に開口するとともに、上端部が前記冷媒流出孔に接続されたインナーパイプと、
   該インナーパイプの底部に設けられ、前記タンク本体内に溜まったオイルを該インナーパイプ内に導くオイル戻し部と、
   前記アウターパイプと一体に形成された環状の鍔部と、該鍔部にインサート又は一体成形された異物除去部とを備えるストレーナと、
   前記鍔部と前記タンク本体の底面との間に収容され、乾燥剤を内包するバッグとを備えることを特徴とする冷媒タンク。
2. 前記タンク本体は、上端が開口した有底筒状の胴体と、前記冷媒流入孔及び冷媒流出孔が設けられ、該胴体の開口端を封止するヘッダとを備え、
   該ヘッダは、上面視略矩形状に形成されるとともに、該冷媒流入孔から流入した冷媒を旋回させて気液分離する円柱状凹部を内部に備えることを特徴とする請求項１に記載の冷媒タンク。

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