(57)【要約】【課題】ストレーナだけを簡単に交換することができる冷凍サイクル用アキュムレータを提供する。【解決手段】アキュムレータ４は、筒状の胴11、ならびに胴11の上端部に接合されかつ冷媒入口ポート15および冷媒出口ポート16を有する蓋12よりなるタンク10と、タンク10内に配置され、かつ一端の冷媒吐出端が冷媒出口ポート16に接続されるとともに他端の冷媒吸入端がタンク内に溜められる液相冷媒の液面よりも上方に位置する略Ｕ字状冷媒排出管13とを備えている。蓋12の冷媒入口ポート15内に、外側からストレーナ20を着脱自在に挿入する。冷媒入口ポート15の内周面の高さ方向中間部に、内方に突出した支持部15dを設ける。ストレーナ20に設けられた外向きフランジ23が支持部15dに受けられることにより、ストレーナ20が着脱自在となっている。【選択図】図２
2008134022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端が開口するとともに下端が閉鎖された筒状の金属製胴、ならびに胴の上端部に接合されて胴の上端開口を閉鎖しかつ冷媒入口ポートおよび冷媒出口ポートを有する金属製蓋よりなるタンクと、タンク内に配置され、かつ一端の冷媒吐出端が冷媒出口ポートに接続されるとともに他端の冷媒吸入端がタンク内に溜められる液相冷媒の液面よりも上方に位置する略Ｕ字状冷媒排出管とを備えた冷凍サイクル用アキュムレータにおいて、
蓋の冷媒入口ポート内に、外側からストレーナが着脱自在に挿入されている冷凍サイクル用アキュムレータ。
【請求項２】
蓋の冷媒入口ポートが上下方向に伸びており、冷媒入口ポートの内周面の高さ方向中間部に、内方に突出した支持部が設けられ、ストレーナに設けられた外向きフランジが支持部に受けられることにより、ストレーナが着脱自在となっている請求項１記載の冷凍サイクル用アキュムレータ。
【請求項３】
ストレーナが、上端が開口するとともに下端が閉鎖された円筒状であり、かつ外向きフランジを有するフレームを備え、フレームの周壁および底壁にはそれぞれ開口が形成されるとともに、これらの開口が、フレームに固定されたメッシュにより覆われており、フレームの周壁と冷媒入口ポートの内周面との間に間隙が形成され、フレームの周壁の開口の下端部が、冷媒入口ポートの下端よりも上方に位置している請求項２記載の冷凍サイクル用アキュムレータ。
【請求項４】
ストレーナのフレームの周壁に複数の開口が形成されるとともに底壁に１つの開口が形成され、周壁の開口の合計面積が、底壁の開口の面積の３倍以上である請求項３記載の冷凍サイクル用アキュムレータ。
【請求項５】
冷媒排出管の冷媒吸入端が、冷媒入口ポートの下端開口よりも上方に位置している請求項１〜４のうちのいずれかに記載の冷凍サイクル用アキュムレータ。
【請求項６】
タンクの蓋の下面に下方突出部が一体に形成され、冷媒入口ポートの下端が当該下方突出部の下端面に開口しており、冷媒排出管の冷媒吸入端が、蓋に形成された下方突出部の下端よりも上方に位置している請求項５記載の冷凍サイクル用アキュムレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷凍サイクル用アキュムレータに関する。
【０００２】
この明細書および特許請求の範囲において、図２の上下を上下というものとする。また、この明細書において、「超臨界冷凍サイクル」とは、高圧側において、冷媒が臨界圧力を超えた超臨界状態となる冷凍サイクルを意味するものとし、「超臨界冷媒」とは、超臨界冷凍サイクルに用いられる冷媒を意味するものとする。
【背景技術】
【０００３】
たとえば自動車に搭載されるカーエアコンとして、圧縮機、コンデンサ、エバポレータ、減圧器および気液分離器を備えており、かつフロン系の冷媒が用いられる冷凍サイクルが広く用いられる。
【０００４】
また、近年、環境上の観点から、圧縮機、ガスクーラ、エバポレータ、減圧器、気液分離器およびガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器を備えており、かつたとえばＣＯ２（二酸化炭素）などの超臨界冷媒が用いられる超臨界冷凍サイクルが提案されている。
【０００５】
従来、上述した冷凍サイクルおよび超臨界冷凍サイクルの気液分離器として、上端が開口するとともに下端が閉鎖された筒状の金属製胴、ならびに胴の上端部に溶接されて胴の上端開口を閉鎖しかつ冷媒入口ポートおよび冷媒出口ポートを有する金属製蓋よりなるタンクと、タンク内に配置され、かつ一端の冷媒吐出端が冷媒出口ポートに接続されるとともに他端の冷媒吸入端がタンク内に溜められる液相冷媒の液面よりも上方に位置する略Ｕ字状冷媒排出管とを備えており、冷媒排出管の屈曲部の下端部に潤滑油戻し穴が形成され、冷媒排出管の屈曲部に、異物を除去し、潤滑油戻し穴から戻される潤滑油中への異物の混入を防止しうるストレーナが取り付けられたアキュムレータが用いられていた（特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載のアキュムレータにおいては、タンクの胴と蓋とが溶接され、ストレーナがタンク内に配置された冷媒排出管に取り付けられているので、ストレーナだけを交換することができないという問題がある。
【特許文献１】特開２００２−５５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明の目的は、上記問題を解決し、ストレーナだけを簡単に交換することができる冷凍サイクル用アキュムレータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。
【０００９】
1)上端が開口するとともに下端が閉鎖された筒状の金属製胴、ならびに胴の上端部に接合されて胴の上端開口を閉鎖しかつ冷媒入口ポートおよび冷媒出口ポートを有する金属製蓋よりなるタンクと、タンク内に配置され、かつ一端の冷媒吐出端が冷媒出口ポートに接続されるとともに他端の冷媒吸入端がタンク内に溜められる液相冷媒の液面よりも上方に位置する略Ｕ字状冷媒排出管とを備えた冷凍サイクル用アキュムレータにおいて、
蓋の冷媒入口ポート内に、外側からストレーナが着脱自在に挿入されている冷凍サイクル用アキュムレータ。
【００１０】
2)蓋の冷媒入口ポートが上下方向に伸びており、冷媒入口ポートの内周面の高さ方向中間部に、内方に突出した支持部が設けられ、ストレーナに設けられた外向きフランジが支持部に受けられることにより、ストレーナが着脱自在となっている上記1)記載の冷凍サイクル用アキュムレータ。
【００１１】
3)ストレーナが、上端が開口するとともに下端が閉鎖された円筒状であり、かつ外向きフランジを有するフレームを備え、フレームの周壁および底壁にはそれぞれ開口が形成されるとともに、これらの開口が、フレームに固定されたメッシュにより覆われており、フレームの周壁と冷媒入口ポートの内周面との間に間隙が形成され、フレームの周壁の開口の下端部が、冷媒入口ポートの下端よりも上方に位置している上記2)記載の冷凍サイクル用アキュムレータ。
【００１２】
4)ストレーナのフレームの周壁に複数の開口が形成されるとともに底壁に１つの開口が形成され、周壁の開口の合計面積が、底壁の開口の面積の３倍以上である上記3)記載の冷凍サイクル用アキュムレータ。
【００１３】
5)冷媒排出管の冷媒吸入端が、冷媒入口ポートの下端開口よりも上方に位置している上記1)〜4)のうちのいずれかに記載の冷凍サイクル用アキュムレータ。
【００１４】
6)タンクの蓋の下面に下方突出部が一体に形成され、冷媒入口ポートの下端が当該下方突出部の下端面に開口しており、冷媒排出管の冷媒吸入端が、蓋に形成された下方突出部の下端よりも上方に位置している上記5)記載の冷凍サイクル用アキュムレータ。
【発明の効果】
【００１５】
上記1)のアキュムレータによれば、蓋の冷媒入口ポート内に、外側からストレーナが着脱自在に挿入されているので、ストレーナだけを簡単に交換することができる。
【００１６】
上記2)のアキュムレータによれば、ストレーナを、タンクの蓋に比較的簡単に着脱自在に取り付けることができる。
【００１７】
上記3)のアキュムレータによれば、液相冷媒を含む気相冷媒が、蓋の冷媒入口ポートを通ってタンク内に流入する際に、ストレーナのフレーム内に入った冷媒の一部分が周壁に形成された開口を通って冷媒入口ポートの内周面に向かって吹き付けられ、冷媒入口ポートの内周面に当たって勢いを殺された状態で下方に流下してタンク内に入る。したがって、気液分離効果が優れたものになる。
【００１８】
上記4)のアキュムレータによれば、ストレーナのフレーム内に入った冷媒の大部分が周壁に形成された開口を通って冷媒入口ポートの内周面に向かって吹き付けられ、冷媒入口ポートの内周面に当たって勢いを殺された状態で下方に流下してタンク内に入るので、気液分離効果が一層優れたものになる。
【００１９】
上記5)のアキュムレータによれば、冷媒排出管の冷媒吸入端が、蓋に形成された冷媒入口ポートの下端開口よりも上方に位置しているので、冷媒入口ポートを通ってアキュムレータ内に送り込まれてきた気液２相冷媒のうちの液相冷媒が、デフレクタに当たって跳ね返ることなどによって、冷媒排出管の冷媒吸入端に吸入されることが防止される。
【００２０】
上記6)のアキュムレータによれば、冷媒排出管の冷媒吸入端を、比較的簡単に、冷媒入口ポートの下端開口よりも上方に位置させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。この実施形態は、この発明によるアキュムレータを、超臨界冷凍サイクルに適用したものである。
【００２２】
なお、以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。
【００２３】
図１は超臨界冷凍サイクルを示し、図２はアキュムレータの全体構成を示し、図３〜図５はその要部の構成を示す。
【００２４】
図１において、超臨界冷凍サイクルは、たとえばＣＯ２（二酸化炭素）などの超臨界冷媒が用いられるものであって、圧縮機(1)、ガスクーラ(2)、エバポレータ(3)、気液分離器としてのアキュムレータ(4)、減圧器としての膨張弁(5)、およびガスクーラ(2)から出てきた冷媒とエバポレータ(3)から出てアキュムレータ(4)を通過してきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器(6)とを備えている。この超臨界冷凍サイクルは、たとえばカーエアコンとして自動車などの車両に搭載される。なお、超臨界冷媒としては、ＣＯ２に代えて、エチレン、エタン、酸化窒素なども使用可能である。
【００２５】
図２に示すように、アキュムレータ(4)は、上端が開口するとともに下端が閉鎖された円筒状のアルミニウム製胴(11)、および胴(11)の上端部に溶接されて胴(11)の上端開口を閉鎖するアルミニウム製蓋(12)からなるタンク(10)と、タンク(10)内に配置されたアルミニウム製の略Ｕ字状冷媒排出管(13)と、冷媒排出管(13)に取り付けられたキャップ状のプラスチック製デフレクタ(14)とを備えている。
【００２６】
タンク(10)の胴(11)は、円筒状の周壁(11a)と、周壁(11a)の下端に一体に形成された底壁(11b)とよりなる。タンク(10)の蓋(12)は円板状であり、その下面の周縁部に、胴(11)の周壁(11a)と同一の厚みを有する短円筒状の環状垂下壁(12a)が一体に形成されている。胴(11)の周壁(11a)上端部と、蓋(12)の環状垂下壁(12a)下端部とが溶接されている。溶接部を(W)で示す。蓋(12)に、上下方向に伸びる冷媒入口ポート(15)および冷媒出口ポート(16)がそれぞれ貫通状に形成されている。蓋(12)の下面には２つの下方突出部(17)(18)が一体に形成されており、冷媒入口ポート(15)および冷媒出口ポート(16)は、それぞれ蓋(12)の上面と両下方突出部(17)(18)の下端面との間に形成され、その下端は下方突出部(17)(18)の下端面に開口している。冷媒入口ポート(15)は、蓋(12)の上面から下方に伸びかつ蓋(12)の下面近傍の高さ位置まで至る中径部(15a)と、一方の下方突出部(17)の下端面から上方に伸びかつ蓋(12)の下面と同一高さ位置まで至る大径部(15b)と、中径部(15a)の下端と大径部(15b)の上端とを通じさせる小径部(15c)とよりなる。冷媒出口ポート(16)は、蓋(12)の上面から下方に伸びかつ冷媒入口ポート(15)の中径部(15a)下端よりも若干上方の高さ位置まで至る大径部(16a)と、他方の下方突出部(18)の下端面から上方に伸びかつ蓋(12)の下面と同一高さ位置まで至る小径部(16b)と、大径部(16a)の下端と小径部(16b)の上端とを通じさせる中径部(16c)とよりなる。なお、図示は省略したが、蓋(12)の冷媒入口ポート(15)および冷媒出口ポート(16)の上端部には、超臨界冷凍サイクルの配管を構成するパイプが接続されている。
【００２７】
冷媒入口ポート(15)内には、冷媒中に含まれる異物を除去するストレーナ(20)が、タンク(10)外部から着脱しうるように設置されている。ストレーナ(20)は、上端が開口するとともに下端が閉鎖された円筒状のプラスチック製フレーム(21)を備えている。図３および図４に詳細に示すように、フレーム(21)の周壁および底壁にはそれぞれ開口(21a)(21b)が形成されており、これらの開口(21a)(21b)は、フレーム(21)に固定されたナイロンなどからなるプラスチック製メッシュ(22)により覆われている。ここで、フレーム(21)の周壁に形成された複数の開口(21a)の合計面積は、底壁に形成された開口(21b)の面積の３倍以上であることが好ましい。フレーム(21)の周壁の外径は、冷媒入口ポート(15)の小径部(15c)内に挿入しうるような大きさとなっており、フレーム(21)の周壁上端部に外向きフランジ(23)が一体に形成されている。外向きフランジ(23)は、冷媒入口ポート(15)の中径部(15a)と小径部(15c)との間に設けられた肩部(15d)（支持部）に受けられている。また、フレーム(21)の下端は、蓋(12)の下方突出部(17)の下端と同一高さ位置か、あるいはこれよりも若干上方の高さ位置にある。そして、ストレーナ(20)は、上方から蓋(12)の冷媒入口ポート(15)内に挿入され、外向きフランジ(23)が中径部(15a)と小径部(15c)との間の肩部(15d)に受けられることによって、タンク(10)外部から着脱しうるように設置されている。設置状態において、ストレーナ(20)のフレーム(21)外周面と、冷媒入口ポート(15)の大径部(15b)内周面との間には所定の間隙が形成されている。
【００２８】
冷媒排出管(13)は、上下方向に伸びる２つの直管部(13a)(13b)と、両直管部(13a)(13b)の下端どうしを連結する円弧状部(13c)とよりなり、第１の直管部(13a)上端の冷媒吐出端が冷媒出口ポート(16)に接続されるとともに、第２の直管部(13b)上端の冷媒吸入端が冷媒入口ポート(15)の下端（下方突出部(17)の下端）よりも上方、すなわちタンク(10)内に溜められる液相冷媒（図示略）の液面よりも上方に位置している。冷媒排出管(13)の第１直管部(13a)の上端部は、冷媒出口ポート(16)内にその上端が大径部(16a)の下部に至るまで挿入され、大径部(15b)内に存在する部分が拡管されることにより蓋(12)に固定されている。拡管部を(24)で示す。また、冷媒排出管(13)における冷媒出口ポート(16)の下方に存在する部分に、下方突出部(18)の下端面における冷媒出口ポート(16)の下端開口の周縁部に係合する位置決め用環状ビード(25)が形成されている。冷媒排出管(13)の円弧状部(13c)の下端部には潤滑油戻し穴(26)が形成されている。潤滑油戻し穴(26)は、タンク(10)内に溜まる潤滑油（図示略）の油面よりも下方に位置するようになっている。
【００２９】
デフレクタ(14)は、平坦な円形の頂壁(14a)と、頂壁(14a)の周縁部に一体に形成されかつ下方に向かって拡径された円錐状の周壁(14b)とよりなり、頂壁(14a)に冷媒排出管(13)の両直管部(13a)(13b)が通される２つの管挿通穴(27)(28)が形成されている。冷媒排出管(13)の第１直管部(13a)が通される第１の管挿通穴(27)の内径は、第１直管部(13a)の外径よりも若干大きくなっている。デフレクタ(14)の頂壁(14a)上面における第１管挿通穴(27)の周囲の部分に、筒状の立ち上がり部(30)が一体に形成されている。立ち上がり部(30)は下端から上方に向かって縮径された円錐状である。冷媒排出管(13)の第１直管部(13a)に、２つのデフレクタ保持用環状ビード(31)(32)が、上下方向（第１直管部(13a)の長さ方向）に、立ち上がり部(30)の高さと同一の間隔をおいて形成されている。上側の環状ビード(31)の外径は立ち上がり部(30)の上端開口の内径よりも大きくなっているとともに、第１管挿通穴(27)の内径以下の大きさとなり、下側の環状ビード(32)の外径は第１管挿通穴(27)の内径よりも大きくなっており、したがって下側の環状ビード(32)の外径が、上側の環状ビード(31)の外径よりも大きくなっている。そして、上側の環状ビード(31)が立ち上がり部(30)の上端部に上方から係合するとともに、下側の環状ビード(32)がデフレクタ(14)の頂壁(14a)下面に下方から係合することにより、デフレクタ(14)の上下方向の移動が阻止されている（図５参照）。ここで、上側環状ビード(31)の外径は、第１直管部(13a)をデフレクタ(14)の頂壁(14a)の第１管挿通穴(27)に下方から通した場合、立ち上がり部(30)が弾性変形して立ち上がり部(30)の上端開口を通過するような大きさであり、上述した下方突出部(17)の下端面に係合している位置決め用環状ビード(25)の外径も、上側環状ビード(31)の外径と等しくなっている。冷媒排出管(13)の冷媒吸入端側の第２の直管部(13b)が通される第２の管挿通穴(28)の内径は、第２直管部(13b)の外径以上の大きさとなっている。なお、第２管挿通穴(28)は、デフレクタ(14)の頂壁(14a)と周壁(14b)とに跨って形成されていてもよい。
【００３０】
タンク(10)内において、冷媒排出管(13)の両直管部(13a)(13b)間には、合成樹脂製布からなる袋(33a)内に乾燥剤(33b)が入れられた乾燥剤ユニット(33)が配置されている。
【００３１】
ここで、デフレクタ(14)の上端、すなわち頂壁(14a)と、タンク(10)における胴(11)および蓋(12)の溶接部(W)との距離(L1)は、胴(11)と蓋(12)との溶接時に、デフレクタ(14)に熱影響を及ぼさないような距離、たとえば５０ｍｍ以上となっている。また、蓋(12)の下面における冷媒入口ポート(15)側の下方突出部(17)の下端と、冷媒排出管(13)の冷媒吸入端との距離(L2)は、液相冷媒の冷媒吸入端からの冷媒排出管(13)内への吸入を効果的に防止することを考慮すると、５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３２】
上述したアキュムレータ(4)は、次のようにして製造される。
【００３３】
まず、冷媒排出管(13)の両直管部(13a)(13b)をデフレクタ(14)の頂壁(14a)の両管挿通穴(27)(28)に下方から通す。この時点では、冷媒排出管(13)の第１直管部(13a)に３つの環状ビード(25)(31)(32)が形成されるとともに円弧状部(13c)に潤滑油戻し穴(26)が形成されているが、拡管部(24)は形成されていない。第１直管部(13a)を第１管挿通穴(27)に通す際には、立ち上がり部(30)が弾性変形することにより位置決め用環状ビード(25)およびデフレクタ保持用の上側環状ビード(31)が立ち上がり部(30)の上端開口を通過する。その後、デフレクタ保持用の上側環状ビード(31)が立ち上がり部(30)の上端開口を通過すると、立ち上がり部(30)が自身の弾性により元の状態に戻り、上側環状ビード(31)が立ち上がり部(30)の上端部に上方から係合する。これと同時に、下側環状ビードが頂壁(14a)下面に下方から係合する。
【００３４】
ついで、第１直管部(13a)の上端部を、蓋(12)の下方から冷媒出口ポート(16)内に、その上端が大径部(15b)の下部に至りかつ位置決め用環状ビード(25)が下方突出部(18)の下端面に係合するまで挿入する。ついで、第１直管部(13a)における冷媒出口ポート(16)の大径部(16a)内に存在する部分を上方から拡管することにより拡管部(24)を形成し、冷媒排出管(13)を蓋(12)に固定する。
【００３５】
ついで、乾燥剤ユニット(33)を所定の位置に配置した後、冷媒排出管(13)が胴(11)内に入るように蓋(12)を胴(11)上に配置し、外側から胴(11)の周壁(11a)上端部と、蓋(12)の環状垂下壁(12a)下端部とを溶接する。最後に、ストレーナ(20)を、上方から冷媒入口ポート(15)内に挿入する。こうして、アキュムレータ(4)が製造される。
【００３６】
上述したアキュムレータにおいて、エバポレータ(3)を通過した液相冷媒を含む気相冷媒が、蓋(12)の冷媒入口ポート(15)を通ってタンク(10)内に流入する。このとき、ストレーナ(20)のフレーム(21)内に入った冷媒は、その大部分が周壁に形成された開口(21a)を通って冷媒入口ポート(15)の大径部(15b)の内周面に向かって吹き付けられ、大径部(15b)の内周面に当たって勢いを殺された状態で下方に流下してタンク(10)内に入る。また、残りの冷媒は、フレーム(21)の底壁に形成された開口(21b)を通って下方に流出してタンク(10)内に入る。
【００３７】
タンク(10)内に入った冷媒は勢いを殺された状態でデフレクタ(14)に当たり、これにより効率良く気液分離される。
【００３８】
気相の冷媒は、乾燥剤ユニット(33)を通過して水分が除去された後、冷媒排出管(13)の冷媒吸入端から吸入され、冷媒排出管(13)および冷媒出口ポート(16)を通ってタンク(10)外に排出され、圧縮機(1)に送られる。一方、液相の冷媒および冷媒中に含まれる圧縮機潤滑油は、デフレクタ(14)に吹き付けられた後、タンク(10)内を落下し、タンク(10)内の底部に溜められる。圧縮機潤滑油は、潤滑油戻し穴(26)から冷媒排出管(13)内に吸入されて、圧縮機に戻される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明によるアキュムレータが気液分離器として用いられている超臨界冷凍サイクルの構成を示す図である。
【図２】この発明によるアキュムレータの全体構成を示す垂直縦断面図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図３とは異なる部分を示す図２の部分拡大図である。
【符号の説明】
【００４０】
(4)：アキュムレータ
(10)：タンク
(11)：胴
(12)：蓋
(13)：冷媒排出管
(15)：冷媒入口ポート
(15d)：肩部（支持部）
(16)：冷媒出口ポート
(17)：下方突出部
(20)：ストレーナ
(21)：フレーム
(21a)(21b)：開口
(22)：メッシュ
(23)：外向きフランジ
【図１】
2008134022.tif 000003
【図２】
2008134022.tif 000004
【図３】
2008134022.tif 000005
【図４】
2008134022.tif 000006
【図５】
2008134022.tif 000007