JP6514981B2 - アキュームレータ - Google Patents

Description

本発明は、カーエアコン、ルームエアコン、冷凍機等のヒートポンプ式冷凍サイクル（以下、ヒートポンプシステムと称する）に使用されるアキュームレータ（気液分離器）に関する。

一般に、カーエアコン等を構成するヒートポンプシステム２００は、図７に例示される如くに、圧縮機２１０、室外熱交換器２２０、室内熱交換器２３０、膨張弁２６０、四方切換弁２４０等に加えて、アキュームレータ２５０を備えている。

かかるシステム２００においては、冷房運転と暖房運転の切り換え（流路切換）を四方切換弁２４０で行うようにされ、冷房運転時には、図７（Ａ）に示される如くのサイクルで冷媒が循環され、このときは室外熱交換器２２０が凝縮器として働くとともに、室内熱交換器２３０が蒸発器として働く。一方、暖房運転時には、図７（Ｂ）に示される如くのサイクルで冷媒が循環され、このときは室外熱交換器２２０が蒸発器として働くとともに、室内熱交換器２３０が凝縮器として働く。どちらの運転時にも、アキュームレータ２５０には、蒸発器（室内熱交換器２３０又は室外熱交換器２２０）から低温低圧の気液混成状態の冷媒が四方切換弁２４０を介して導入される。

アキュームレータ２５０としては、例えば特許文献１等に所載のように、流入口及び流出口が設けられた蓋部材によりその上面開口が気密的に閉塞された有底円筒状のタンク、このタンクの内径より小径の笠状ないし逆立薄鉢状の気液分離体、上端部が流出口に連結されて垂下されたインナーパイプとアウターパイプからなる二重管構造の流出管、この流出管（のアウターパイプ）の底部付近に設けられた、液相冷媒及びそれに混入されたオイル（冷凍機油）に含まれる異物を捕捉・除去するためのストレーナ等を有するものが知られている。

このアキュームレータ２５０に導入された冷媒は、前記気液分離体に衝突して放射状に拡散されて液相冷媒と気相冷媒とに分離され、液相冷媒（オイルを含む）はタンク内周面を伝うように流下してタンク下部に溜まるとともに、気相冷媒は流出管におけるインナーパイプとアウターパイプとの間に形成される空間（気相冷媒下送流路）を下降し、インナーパイプ内空間を上昇して圧縮機２１０の吸入側に吸入されて循環せしめられる。

また、液相冷媒と共にタンク下部に溜まるオイルは、液相冷媒との性状の相違や、それに加えてオイルの比重が液相冷媒の比重よりも大きい場合にはその比重等の要因も相俟って、タンク底部側に移動していき、流出管を介して圧縮機吸入側に吸入される気相冷媒に吸引されて、ストレーナ（の網目フィルタ）→流出管（アウターパイプ）の底部に形成されたオイル戻し孔→流出管のインナーパイプ内空間を通って気相冷媒と共に圧縮機吸入側に戻されて循環せしめられる。網目フィルタを通る際にはスラッジ等の異物が捕捉され、異物は、循環する冷媒（オイルを含む）から除去される。なお、液相冷媒及びオイルの流れは、オイルの比重が液相冷媒の比重よりも小さい場合においてもほぼ上記と同様である。

また、上記した如くのアキュームレータにおいては、例えば特許文献２に所載のように、タンク内に冷媒中の水分を吸収除去するための乾燥剤入りのバッグを配在したものが知られている。

特開２０１４−７０８６９号公報 特開２０１４−２０２４４０号公報

ところで、前記特許文献２に所載のアキュームレータにおいては、乾燥剤入りバッグのタンク内での回転や移動を防止するため、該バッグをアウターパイプの外周に巻き付ける等してその外周に結束バンド等を巻き回して固定するという方策が採られている。しかしながら、かかる方策は、手間がかかり面倒であるとともに、部品コストや組立コストが高くなるという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、乾燥剤入りバッグを簡単容易に固定することができ、もって、部品コストや組立コストを削減することのできるアキュームレータを提供することにある。

前記の目的を達成すべく、本発明に係るアキュームレータは、基本的には、流入口及び流出口が設けられた蓋部材により閉塞されるタンクと、前記流出口に連結されて前記タンク内に垂下されたインナーパイプ及び該インナーパイプの外周に配在されたアウターパイプからなる二重管構造の流出管と、冷媒中の水分を吸収除去するための乾燥剤入りバッグと、を備え、前記アウターパイプの外側部に、前記乾燥剤入りバッグが内挿されるバッグ内挿用筒状部が設けられ、前記アウターパイプと前記バッグ内挿用筒状部とは、それらの一部が共通の周壁部となるように一体に成形されていることを特徴としている。

前記乾燥剤入りバッグは、好ましくは、前記バッグ内挿用筒状部に圧入気味に内挿される。

前記バッグ内挿用筒状部に、好ましくは、上下方向にスリット状切欠部が形成される。

好ましい態様では、前記乾燥剤入りバッグの上端部及び／又は下端部が、前記バッグ内挿用筒状部から露出する。

他の好ましい形態では、前記アウターパイプの上側に気液分離体が設けられ、前記乾燥剤入りバッグは、前記気液分離体と前記タンクの底部との間で突っ張るようにして配置される。

本発明に係るアキュームレータでは、アウターパイプの外側部に、乾燥剤入りバッグが圧入気味に内挿されるバッグ内挿用筒状部が設けられるので、従来のように、バッグをアウターパイプの外周に巻き付ける等してその外周に結束バンド等を巻き回して固定する場合に比べて、乾燥剤入りバッグを簡単容易にしかもしっかりと固定することができ、部品コストや組立コストを削減することができる。

また、バッグ内挿用筒状部に内挿される乾燥剤入りバッグが、アウターパイプの上側に設けられた気液分離体とタンクの底部との間で突っ張るようにして配置され、この結果、乾燥剤の粉砕や粉化、ひいては乾燥剤が当該乾燥剤入りバッグの微小な隙間を介して当該乾燥剤入りバッグから漏出することを防止することもできる。

本発明に係るアキュームレータの第１実施形態を示す部分切欠正面図。 図１のＵ−Ｕ矢視線に従う拡大断面図。 第１実施形態のアキュームレータにおけるストレーナ周りを示す要部拡大半断面図。 図３のＶ−Ｖ矢視線に従う断面図。 本発明に係るアキュームレータの第２実施形態を示す部分切欠正面図。 図５のＵ−Ｕ矢視線に従う拡大断面図。 ヒートポンプシステムの一例を示し、（Ａ）は冷房運転時の冷媒流れ（サイクル）を示す概略構成図、（Ｂ）は暖房運転時の冷媒流れ（サイクル）を示す概略構成図。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明に係るアキュームレータの第１実施形態を示す部分切欠正面図、図２は、図１のＵ−Ｕ矢視線に従う拡大断面図である。

図示第１実施形態のアキュームレータ１は、前述した図７に示される如くの、例えば電気自動車用カーエアコンを構成するヒートポンプシステム２００におけるアキュームレータ２５０として用いられるもので、ステンレスあるいはアルミ合金等の金属製の有底円筒状のタンク１０を有し、このタンク１０の上面開口は、同じ金属製の蓋部材１２により気密的に閉塞されている。なお、本実施形態のアキュームレータ１は、例えば、図示のように縦置き、つまり、蓋部材１２を上（天）側、タンク１０の底部を下（地）側にして設置される。

蓋部材１２には、流入口１５と段付きの流出口１６とが並設されており、蓋部材１２の下側に、タンク１０の内径より小径の笠状ないし逆立薄鉢状の気液分離体１８が配在され、前記流出口１６の下部に流出管３０の上端部が連結されている。

前記流出管３０は、その上端部が流出口１６の下部にかしめや圧入等により連結されてタンク１０内に垂下された金属製のインナーパイプ３１と、該インナーパイプ３１の外周に配在された合成樹脂製の有底のアウターパイプ３２とからなる二重管構造とされ、アウターパイプ３２の外側部には、後述するように、乾燥剤Ｍ入りバッグ５０を内挿固定するためのバッグ内挿用筒状部３７が一体に成形されている。

アウターパイプ３２の下端部は、後述するストレーナ４０のケース４２における内周段差付き上部４２ａに圧入等により内嵌固定されている。インナーパイプ３１の下端は、アウターパイプ３２の底部３２ｂより多少上側に位置せしめられ、アウターパイプ３２の上端は蓋部材１２より多少下側に位置せしめられている。アウターパイプ３２の底部３２ｂの中央には、オイル戻し孔３５が形成されている。オイル戻し孔３５の孔径は例えば１ｍｍ前後に設定されている。

アウターパイプ３２の内部には、長手方向（上下方向）に沿い、かつ、図２にその断面が示されているように、等角度間隔で３枚の板状リブ３６が半径方向内方に向けて突設されており、この３枚の板状リブ３６の内周側にインナーパイプ３１が圧入気味に内挿固定されている。

インナーパイプ３１の上端近くには、バルジ成形等により圧縮曲成された鍔状部３１ｆが設けられている。蓋部材１２に気液分離体１８及びインナーパイプ３１を組み付けるにあたっては、インナーパイプ３１の上端部を、気液分離体１８に設けられた通し穴１９に通すと共に流出口１６に下側から圧入又は拡管固定する。これにより、アウターパイプ３２の上側で前記気液分離体１８が鍔状部３１ｆと蓋部材１２の下端面とに挟持されるようにして保持固定される。

なお、インナーパイプ３１、アウターパイプ３２、及び板状リブ３６を、アルミ等の金属や合成樹脂材料を用いて一体的に成型してもよい。この成型には、例えば押出し成型の技術を採用することができる。

前記ストレーナ４０は、タンク１０の底部に載せ置かれて固定されており、図３、図４を参照すればよくわかるように、合成樹脂製の有底円筒状のケース４２と該ケース４２にインサート成形により一体化された円筒状の網目フィルタ４５とからなっている。網目フィルタ４５は、例えば、金網や合成樹脂製のメッシュ材等から作製される。なお、図３、図４には、後述する乾燥剤Ｍ入りバッグ５０やバッグ内挿用筒状部３７は示されていない。

ストレーナ４０のケース４２は、前記アウターパイプ３２の下端部が内嵌固定された内周段差付き上部４２ａと、底板部４２ｃと、この底板部４２ｃの外周に等角度間隔で立設された４本の柱状部４２ｂと、この柱状部４２ｂの上端部と下端部とを含む、所定の肉厚及び帯幅を有する円環帯状の網端埋込部４２ｄ、４２ｄと、を有している。この上下の網端埋込部４２ｄ、４２ｄに、網目フィルタ４５の上下の端部がインサート成形時に一体化されて封止され、また、網目フィルタ４５における柱状部４２ｂ部分もインサート成形時に当該柱状部４２ｂに一体化されて封止されている。言い換えれば、４本の柱状部４２ｂと上下の網端埋込部４２ｄ、４２ｄとにより側面視矩形の４つの窓４４が画成され、この各窓４４部分に網目フィルタ４５が張られていることになる。なお、４本の柱状部４２ｂには型抜き用の勾配が付けられているが、４本の柱状部４２ｂと上下の金網埋込部４２ｄ、４２ｄの半径方向の幅は略等しくされている。

このような構成を有するアキュームレータ１においては、従来のものと同様に、蒸発器からの低温低圧の気液混在状態の冷媒が流入口１５を介してタンク１０内に導入され、導入された冷媒は、気液分離体１８に衝突して放射状に拡散されて液相冷媒と気相冷媒とに分離され、液相冷媒（オイルを含む）はタンク１０の内周面を伝うように流下してタンク１０の下部空間に溜まるとともに、気相冷媒は流出管３０におけるインナーパイプ３１とアウターパイプ３２との間に形成される空間（気相冷媒下送流路）→インナーパイプ３１の内空間を介して圧縮機２１０の吸入側に吸入されて循環せしめられる。

また、液相冷媒と共にタンク１０の下部空間に溜まるオイルは、液相冷媒との比重や性状の相違等によりタンク１０の底部１３側に移動していき、流出管３０を介して圧縮機吸入側に吸入される気相冷媒に吸引されて、ストレーナ４０の網目フィルタ４５→オイル戻し孔３５→インナーパイプ３１の内空間を通って気相冷媒と共に圧縮機吸入側に戻されて循環せしめられる。網目フィルタ４５を通る際にはスラッジ等の異物が捕捉され、異物は、循環する冷媒（オイルを含む）から取り除かれる。

上記構成に加えて、本実施形態のアキュームレータ１では、アウターパイプ３２の外側部に、乾燥剤Ｍ入りバッグ５０を圧入気味に内挿して固定するための、上下が開口したバッグ内挿用筒状部３７が押出成形により当該アウターパイプ３２と一体に成形されている。

詳細には、バッグ内挿用筒状部３７は、断面三日月ないし半月状とされ、アウターパイプ３２とバッグ内挿用筒状部３７とは、それらの一部が共通の周壁部となる、言い換えれば、アウターパイプ３２の半分（タンク１０の中央部側に位置する断面半円形部分）がバッグ内挿用筒状部３７の内壁部３７ａとなっており、バッグ内挿用筒状部３７の外壁部３７ｂは、前記内壁部３７ａと同じ断面半円形部分を含む断面小判半体外形となっている。

また、バッグ内挿用筒状部３７は、タンク１０の略中央に位置しており、その上端はアウターパイプ３２の上端と同位置に位置し、その下端はアウターパイプ３２の下端より若干上側に位置している。

一方、前記バッグ内挿用筒状部３７に収容されたバッグ５０は、通気性・通水性並びに所要の形状保持性を有するフェルト等の布状体で作製され、その中に粒状の乾燥剤Ｍが略満杯に充填されている。この乾燥剤Ｍ入りバッグ５０を固定するには、該乾燥剤Ｍ入りバッグ５０をバッグ内挿用筒状部３７内に押し込めばよい。すなわち、乾燥剤Ｍ入りバッグ５０をバッグ内挿用筒状部３７に押し込むと、断面三角形状の上下の端部を除くその大部分が、バッグ内挿用筒状部３７の内周面の略全域に圧接するように圧入気味に内挿されてしっかりと固定される。

また、本実施形態では、乾燥剤Ｍ入りバッグ５０をバッグ内挿用筒状部３７に内挿固定した状態において、乾燥剤Ｍ入りバッグ５０の上下の端部がバッグ内挿用筒状部３７から露出し、かつ、安定性及び耐振動性を高めるべく、その上端が気液分離体１８の天井面に圧接するとともに、その下端がタンク底部１３に圧接するように、言い換えれば、乾燥剤Ｍ入りバッグ５０を気液分離体１８とタンク底部１３との間で突っ張らせるように、各部の寸法形状が設定されている。これにより、タンク１０内での乾燥剤Ｍ入りバッグ５０の振動を防止でき、この結果、乾燥剤Ｍの粉砕や粉化を効果的に防止でき、ひいては乾燥剤Ｍがバッグ５０の微小な隙間を介して当該バッグ５０から漏出することを防止できる。

さらに、本実施形態のアキュームレータ１では、圧縮機の停止時においてタンク１０内に溜まる、液相冷媒とオイルとからなる液状部分の最高液面高さ位置Ｈｍａｘは、バッグ内挿用筒状部３７に内挿固定された乾燥剤Ｍ入りバッグ５０の下から１／２ないし３／５程度の高さ位置となっており、乾燥剤Ｍ入りバッグ５０の上部は、前記最高液面高さ位置Ｈｍａｘよりも上方に位置している。

上記のように、本実施形態のアキュームレータ１では、アウターパイプ３２の外側部に、乾燥剤Ｍ入りバッグ５０が圧入気味に内挿されるバッグ内挿用筒状部３７が当該アウターパイプ３２と一体に成形されているので、従来のように、バッグをアウターパイプの外周に巻き付ける等してその外周に結束バンド等を巻き回して固定する場合に比べて、乾燥剤Ｍ入りバッグ５０を簡単容易にしかもしっかりと固定することができ、部品コストや組立コストを削減することができる。

［第２実施形態］
図５は、本発明に係るアキュームレータの第２実施形態を示す部分切欠正面図、図６は、図５のＵ−Ｕ矢視線に従う拡大断面図である。

図示第２実施形態のアキュームレータ２は、第１実施形態のアキュームレータ１に対し、バッグ内挿用筒状部３７の外壁部３７ｂの中央部に、上下方向（アウターパイプ３２の軸線方向）にスリット状切欠部３８が形成されている構成のみが異なり、他の構成は同じである。なお、本第２実施形態のアキュームレータ２を示す図５、図６には、第１実施形態のアキュームレータ１の各部に対応する部分に共通の符号が付されている。

上記のように、バッグ内挿用筒状部３７にスリット状切欠部３８が形成されていることにより、乾燥剤Ｍ入りバッグ５０を当該バッグ内挿用筒状部３７に圧入気味に内挿する際に、バッグ内挿用筒状部３７が弾性変形（拡開）しやすくなるので、乾燥剤Ｍ入りバッグ５０を内挿しやすくなるとともに、乾燥剤Ｍ入りバッグ５０の露出面積が増えるので冷媒中の水分の吸収が促進されるという効果が得られる。

なお、上記実施形態では、バッグ内挿用筒状部３７とアウターパイプ３２とは、それらの一部が共通の周壁部となるように一体に成形されているが、かかる構成に限定されることはなく、バッグ内挿用筒状部３７とアウターパイプ３２とがそれぞれ独立して（別体として）形成されていてもよい。

また、上記実施形態では、乾燥剤Ｍ入りバッグ５０をバッグ内挿用筒状部３７に圧入気味に内挿してしっかりと固定するようにされているが、乾燥剤Ｍ入りバッグ５０を、動かないように単に内挿するだけでもよいことは当然である。

さらに、上記実施形態によるアキュームレータ１、２は、冷媒としてＨＦＯ１２３４ｙｆあるいはＨＦＣ１３４ａを、オイルとしてＰＯＥオイル（前述の冷媒よりも比重が小さい）を用いた冷凍サイクルに適用することができるが、もちろん上記以外の冷媒やオイルを用いた冷凍サイクルにも用いることができ、また、冷媒とオイルの比重の関係も上記と逆であっても構わないことは言うまでも無い。

１ アキュームレータ（第１実施形態）
２ アキュームレータ（第２実施形態）
１０ タンク
１２ 蓋部材
１５ 流入口
１６ 流出口
１８ 気液分離体
３０ 流出管
３１ インナーパイプ
３２ アウターパイプ
３７ バッグ固定用筒状部
３８ スリット状切欠部
４０ ストレーナ
５０ 乾燥剤入りバッグ
Ｍ 乾燥剤

Claims (5)

1. 流入口及び流出口が設けられた蓋部材により閉塞されるタンクと、前記流出口に連結されて前記タンク内に垂下されたインナーパイプ及び該インナーパイプの外周に配在されたアウターパイプからなる二重管構造の流出管と、冷媒中の水分を吸収除去するための乾燥剤入りバッグと、を備え、
   前記アウターパイプの外側部に、前記乾燥剤入りバッグが内挿されるバッグ内挿用筒状部が設けられ、
   前記アウターパイプと前記バッグ内挿用筒状部とは、それらの一部が共通の周壁部となるように一体に成形されていることを特徴とするアキュームレータ。
2. 前記乾燥剤入りバッグは、前記バッグ内挿用筒状部に圧入気味に内挿されていることを特徴とする請求項１に記載のアキュームレータ。
3. 前記バッグ内挿用筒状部に、上下方向にスリット状切欠部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアキュームレータ。
4. 前記乾燥剤入りバッグの上端部及び／又は下端部が、前記バッグ内挿用筒状部から露出していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のアキュームレータ。
5. 前記アウターパイプの上側に気液分離体が設けられ、
   前記乾燥剤入りバッグは、前記気液分離体と前記タンクの底部との間で突っ張るようにして配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のアキュームレータ。

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