JP6742252B2 - コンデンサ - Google Patents

Description

この発明は、たとえば自動車に搭載される冷凍サイクルであるカーエアコンにおいて、気液混相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する受液器を有するコンデンサに関する。

この明細書および特許請求の範囲において、図１の上下、左右を上下、左右というものとする。

また、この明細書において、「液相冷媒」という用語には、微量の気相冷媒が混入した液相主体混相冷媒を含むものとする。

カーエアコンを構成する冷凍サイクルのコンデンサとして、凝縮部と、凝縮部の下方に設けられた過冷却部と、凝縮部と過冷却部との間に設けられかつ長手方向が上下方向に向くとともに上下両端部が閉鎖された筒状体からなる受液器とを備えており、受液器は、上端が閉鎖されて下端が開口した筒状である受液器本体と、受液器本体に下方から嵌め入れられるプラグとからなり、受液器本体の下部とプラグの下部との間がシール部材によりシールされており、凝縮部から流出した冷媒が、受液器を経て過冷却部に流入するようになされ、凝縮部から受液器内に流入した気液混相冷媒が受液器において気相と液相とに分離され、液相冷媒が過冷却部に流入するようになっているものが知られている（下記特許文献１参照）。

上記のようなコンデンサに用いられる受液器内には、気液混相冷媒の流体および水分を除去するための乾燥剤を収容した乾燥剤バッグが、通常配置されている。

しかし、上記のような構成では、乾燥剤バッグがプラグと別個の部品となっているので、部品点数および組み立て工数が多くなり、これに伴って部品の欠品が生じるおそれがある。

特開２０１５−２８３９４号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、受液器の部品点数および組み立て工数を削減するとともに部品の欠品を防止するコンデンサを提供することにある。

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。

1) 冷媒流出口を有する凝縮部と、凝縮部の下方に設けられて冷媒流出口の下方に隣り合うように形成された冷媒流入口を有する過冷却部と、凝縮部と過冷却部との間に設けられ、かつ凝縮部から流入した気液混相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒を過冷却部に送り出す受液器とを備えており、受液器内に乾燥剤バッグが配置されているコンデンサにおいて、
受液器は、上端が閉鎖されて下端が開口した筒状である受液器本体と、受液器本体に下方から嵌め入れられるプラグとからなり、
受液器本体の周壁に、凝縮部の冷媒流出口に通じる冷媒流入穴と過冷却部の冷媒流入口に通じる冷媒流出穴とが、冷媒流入穴が上方に位置するように形成され、
プラグに、上端面から下方に延びかつ下端が冷媒流出穴よりも下方に位置する有底穴が形成され、有底穴の周壁部分に、受液器本体の冷媒流出穴に通じる連通穴が形成され、
乾燥剤バッグは、通気性および通液性を有するとともに乾燥剤を収容した袋体部と、袋体部の下端部に連なって下方に延びるように一体に設けられ、かつ下端が開口した異物除去用フィルタ部とからなり、
異物除去用フィルタ部が、有底穴の上端開口を塞ぐようにプラグの上端部に固定されているコンデンサ。

２）受液器本体の下部とプラグの下部との間が、シール部材によりシールされており、受液器本体の周壁の内周面におけるシール部材よりも上方の部分にめねじ部が形成され、プラグの外周面に、受液器本体のめねじ部にねじ嵌められるおねじ部が形成され、シール部材よりも上方の部分に冷媒流入穴および冷媒流出穴が形成されている上記１）記載のコンデンサ
３）受液器本体における冷媒流入穴の内側開口面と異物除去用フィルタ部との間に間隙が設けられている上記１）または２）記載のコンデンサ。

４）プラグの上端部における有底穴の開口のまわりの部分に、上方に突出しかつ、異物除去用フィルタ部の形状を内側から保持する複数の形状保持部が、周方向に間隔をおいて一体に設けられている上記１）〜３）のうちのいずれかに記載のコンデンサ。

５）冷媒流入穴が、プラグの上端面より上でかつ形状保持部の上端部より下の高さ位置に設けられている上記４）記載のコンデンサ。

上記１）のコンデンサによれば、乾燥剤バッグは、通気性および通液性を有するとともに乾燥剤を収容した袋体部と、袋体部の下端部に連なって下方に延びるように一体に設けられ、かつ下端が開口した異物除去用フィルタ部とからなり、異物除去用フィルタ部が、有底穴の上端開口を塞ぐようにプラグの上端部に固定されているので、受液器の部品点数および組み立て工数が上記特許文献１記載のコンデンサよりも少なくできるとともに上記特許文献１記載のコンデンサでは別部品として必要であったフィルタが不要となるので部品の欠品を防止することができる。

上記２）のコンデンサによれば、受液器本体の下部とプラグの下部との間が、シール部材によりシールされており、受液器本体の周壁の内周面におけるシール部材よりも上方の部分にめねじ部が形成され、プラグの外周面に、受液器本体のめねじ部にねじ嵌められるおねじ部が形成され、シール部材よりも上方の部分に冷媒流入穴および冷媒流出穴が形成されているので、プラグを受液器本体に強固に密閉固定することができる。

上記３）のコンデンサによれば、受液器本体における冷媒流入穴の内側開口面と異物除去用フィルタ部との間に間隙が設けられているので、受液器本体内に流入した冷媒が異物除去用フィルタ部を通過することによって冷媒に含まれる異物を除去することができる。

上記４）のコンデンサによれば、プラグの上端部における有底穴の開口のまわりの部分に、上方に突出しかつ、異物除去用フィルタ部の形状を内側から保持する複数の形状保持部が、周方向に間隔をおいて一体に設けられているので、異物除去用フィルタ部の形状を保持することができるとともにその性能も維持することができる。

上記５）のコンデンサによれば、冷媒流入穴が、プラグの上端面より上でかつ形状保持部の上端部より下の高さ位置に設けられているので、確実に冷媒を異物除去用フィルタ部に通過させることができる。

この発明の実施形態のコンデンサの全体構成を示す正面図である。 図１に示すコンデンサの受液器の部分を拡大して示す一部を省略した垂直縦断面図である。 図１に示すコンデンサのプラグおよび乾燥剤バッグを示す斜視図である。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

また、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。

図１はこの発明のコンデンサの全体構成を具体的に示し、図２および図３は図１のコンデンサの要部の構成を示す。

図１〜図３において、コンデンサ(1)は、凝縮部(2)と、凝縮部(2)の下方に設けられた過冷却部(3)と、長手方向を上下方向に向けた状態で凝縮部(2)と過冷却部(3)との間に設けられ、かつ凝縮部(2)で凝縮した気液混相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、かつ液相冷媒を貯留するとともに液相冷媒を過冷却部(3)に供給するアルミニウム製タンク状受液器(4)とからなる。コンデンサ(1)は、圧縮機、膨張弁（減圧器）およびエバポレータとともに冷凍サイクルを構成し、カーエアコンとして車両に搭載される。

コンデンサ(1)は、幅方向を通風方向に向けるとともに長手方向を左右方向に向けた状態で上下方向に間隔をおいて配置された複数のアルミニウム製扁平状熱交換管(5)と、長手方向を上下方向に向けた状態で左右方向に間隔をおいて配置されるとともに熱交換管(5)の左右両端部が接続された２つのアルミニウム製ヘッダタンク(6)(7)と、隣り合う熱交換管(5)どうしの間および上下両端の熱交換管(5)の外側に配置されて熱交換管(5)にろう材により接合されたアルミニウム製コルゲートフィン(8)と、上下両端のコルゲートフィン(8)の外側に配置されてコルゲートフィン(8)にろう材により接合されたアルミニウム製サイドプレート(9)とを備えている。以下、ろう材による接合をろう付というものとする。

コンデンサ(1)の凝縮部(2)および過冷却部(3)には、それぞれ上下に連続して並んだ複数の熱交換管(5)からなる少なくとも１つ、ここでは１つの熱交換パス(P1)(P2)が設けられており、凝縮部(2)に設けられた熱交換パス(P1)が冷媒凝縮パスとなり、過冷却部(3)に設けられた熱交換パス(P2)が冷媒過冷却パスとなっている。そして、各熱交換パス(P1)(P2)を構成する全ての熱交換管(5)の冷媒流れ方向が同一となっているとともに、隣り合う２つの熱交換パスの熱交換管(5)の冷媒流れ方向が異なっている。ここで、凝縮部(2)の熱交換パス(P1)を第１熱交換パスといい、過冷却部(3)の熱交換パス(P2)を第２熱交換パスというものとする。なお、この実施形態においては、凝縮部(2)および過冷却部(3)にそれぞれ１つの熱交換パスが設けられているが、熱交換パスの数はこれに限定されるものではなく、凝縮部(2)の冷媒流れ方向最下流側の熱交換パスの熱交換管(5)における冷媒流れ方向下流側端部と、過冷却部(3)の冷媒流れ方向最上流側の熱交換パスの熱交換管(5)における冷媒流れ方向上流側端部端部とが、左右いずれか同じ側に位置するのであれば、適宜変更可能である。ここでは、凝縮部(2)および過冷却部(3)のそれぞれ１つの熱交換パス(P1)(P2)が設けられているので、第１熱交換パス(P1)が、凝縮部(2)の冷媒流れ方向最上流側の熱交換パスであると同時に、冷媒流れ方向最下流側の熱交換パスとなり、第２熱交換パス(P2)が、過冷却部(3)の冷媒流れ方向最上流側の熱交換パスであると同時に、冷媒流れ方向最下流側の熱交換パスとなっている。

両ヘッダタンク(6)(7)内は、第１熱交換パス(P1)と第２熱交換パス(P2)との間でかつ下側の同一高さ位置に設けられたアルミニウム製仕切部材(11)により上下方向に並んだ２つの区画に仕切られており、コンデンサ(1)における両仕切部材(11)よりも上方に位置する部分が凝縮部(2)となり、両仕切部材(11)よりも下方に位置する部分が過冷却部(3)となっている。

右側ヘッダタンク(6)の周壁における仕切部材(11)よりも上方部分に，圧縮機により圧縮された気相冷媒が流入する冷媒入口(図示略)が形成され、右側ヘッダタンク(6)の周壁における仕切部材(11)よりも下方の部分に、液相冷媒が膨張弁に向かって流出する冷媒出口(図示略)が形成されている。また、右側ヘッダタンク(6)に、冷媒入口に通じるアルミニウム製冷媒入口部材(14)と、冷媒出口に通じるアルミニウム製冷媒出口部材(15)とがろう付されている。また、左側ヘッダタンク(7)の周壁における仕切部材(11)よりも上方部分に、気液混相冷媒が受液器(4)内に流出する冷媒流出口(16)が形成され、左側ヘッダタンク(7)の周壁における仕切部材(11)よりも下方の部分に、液相冷媒が過冷却部(3)に流入する冷媒流入口(17)が形成されている。したがって、右側ヘッダタンク(6)における仕切部材(11)よりも上方の区画が凝縮部入口ヘッダ(18)となっているとともに、左側ヘッダタンク(7)における仕切部材(11)よりも上方の区画が凝縮部出口ヘッダ(19)となり、左側ヘッダタンク(7)における仕切部材(11)よりも下方の区画が過冷却部入口ヘッダ(20)となっているとともに、右側ヘッダタンク(6)における仕切部材(11)よりも下方の区画が過冷却部出口ヘッダ(21)となっている。

図２および図３に詳細に示すように、受液器(4)は、上端が閉鎖されて下端が開口した筒状である受液器本体(22)と、受液器本体(22)に下方から嵌め入れられるプラグ(25)とからなっている。

受液器本体(22)は、左側ヘッダタンク(7)にろう付され、かつ軸線方向が上下方向を向くとともに上下両端が開口した円筒状のベース部材(23)と、ベース部材(23)に固定され、かつ上端が閉鎖されるとともに下端が開口した円筒状のタンク部材(24)とからなっており、タンク部材(24)の内部空間がベース部材(23)の内部空間に通じさせられている。プラグ(25)は、ベース部材(23)内に着脱自在に嵌め入れられている。

ベース部材(23)は、たとえばアルミニウム押出形材などのアルミニウムベア材から形成されており、内周面における上下方向の中間部にめねじ部(26)が設けられている。ベース部材(23)におけるめねじ部(26)よりも上方の部分に、凝縮部出口ヘッダ(19)の冷媒流出口(16)に通じる冷媒流入穴(27)が形成され、ベース部材(23)におけるめねじ部(26)よりも下方の部分に、過冷却部入口ヘッダ(20)の冷媒流入口(17)に通じる冷媒流出穴(28)が形成されている。

ベース部材(23)の外周面の周方向の一部における冷媒流入穴(27)および冷媒流出穴(28)と対応する高さ位置に、それぞれコンデンサ(1)の左側ヘッダタンク(7)の外面に密着する部分円筒状密着面を有する固定片(31)(32)が一体に設けられている。冷媒流入穴(27)の両端は、ベース部材(23)の内周面および上側固定片(31)の密着面に開口し、冷媒流出穴(28)の両端は、ベース部材(23)の内周面および下側固定片(32)の密着面に開口している。上側固定片(31)は、冷媒流入穴(27)が凝縮部出口ヘッダ(19)の冷媒流出口(16)に合致するように左側ヘッダタンク(7)の外面にろう付され、下側固定片(32)は、冷媒流出穴(28)が過冷却部入口ヘッダ(20)の冷媒流入口(17)に合致するように左側ヘッダタンク(7)の外面にろう付されている。

ベース部材(23)の上端部に、外形が小径となった円筒状の挿入部(33)が段部(34)を介して設けられている。さらに、ベース部材(23)の内周面におけるめねじ部(26)より下方の部分に、めねじ部(26)の谷径よりも大径の円筒面状下シール面(35)が設けられている。ベース部材(23)は、両固定片(31)(32)が設けられている部分の横断面形状の外形と同一形状である押出形材に、切削加工やねじ切り加工を施すことによってつくられる。

タンク部材(24)は、アルミニウム押出形材などのアルミニウムベア材から形成され、かつ長手方向が上下方向を向くとともに上下両端が開口した円筒体(37)と、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートから形成され、かつ円筒体(37)の上端に接合されて上端開口を閉鎖する閉鎖部材(38)とよりなる。

タンク部材(24)の円筒体(37)の外周面の周方向の一部に、コンデンサ(1)の左側ヘッダタンク(7)の外面に密着する部分円筒状密着面を有するスペーサ部(41)が一体に設けられている。円筒体(37)におけるスペーサ部(41)が設けられていない部分の横断面形状の外形は、ベース部材(23)における両固定片(31)(32)が設けられていない部分の横断面形状の外形と同一形状である。また、円筒体(37)におけるスペーサ部(41)が設けられている部分の横断面形状の外形と、ベース部材(23)における両固定片(31)(32)が設けられている部分の横断面形状の外形とは同一形状である。円筒体(37)の内径は、ベース部材(23)の挿入部(33)が円筒体(37)に隙間なく嵌まるように、ベース部材(23)の挿入部(33)の外径とほぼ同じ径となっている。スペーサ部(41)は、左側ヘッダタンク(7)の外面にろう付されている。円筒体(37)は、スペーサ部(41)が設けられている部分の横断面形状の外形と同一形状である押出形材に、切削加工を施すことによってつくられる。ベース部材(23)の挿入部(33)が円筒体(37)に嵌め込まれた状態で、円筒体(37)の下部は、ベース部材(23)の上端に適当な手段でろう付されている。

タンク部材(24)の閉鎖部材(38)は、円筒体(37)内に嵌め入れられる嵌入部(42)および嵌入部(42)の周壁上端部に一体に設けられた外向きフランジ(43)を有している。嵌入部(42)の周壁が円筒体(37)の内周面に接触する接触部となっており、円筒体(37)の内周面にろう付されている。また、外向きフランジ(43)が円筒体(37)の上端面に接触する接触部となっており、円筒体(37)の上端面に適当な手段でろう付されている。

プラグ(25)は合成樹脂により円柱状に形成されており、プラグ(25)の円筒面状の外周面における上下方向の中間部でかつベース部材(23)の冷媒流入穴(27)と冷媒流出穴(28)との間の高さ位置の部分におねじ部(47)が設けられ、おねじ部(47)がベース部材(23)のめねじ部(26)にねじ嵌められることによって、プラグ(25)がベース部材(23)内に着脱自在に嵌め入れられている。プラグ(25)の上端は、冷媒流入穴(27)と冷媒流出穴(28)との間の高さ位置にある。プラグ(25)には、下端面から上方に延びかつプラグ(25)を回す工具が挿入される有底状の工具穴(48)が形成されている。

プラグ(25)に、上端面から下方に延びかつ下端が冷媒流出穴(28)よりも下方に位置する有底穴(49)が形成されている。プラグ(25)における有底穴(49)の周壁部分に、複数の連通穴(51)が周方向に間隔をおいて形成され、連通穴(51)の上下方向の少なくとも一部は、冷媒流出穴(28)の上下方向の範囲内に位置している。プラグ(25)の外周面におけるおねじ部(47)よりも下方の部分に、２つの環状Ｏリング溝(55)が上下方向に間隔をおいて形成され、当該Ｏリング溝(55)に嵌め入れられたＯリング(56)(シール部材)により、ベース部材(23)の下シール面(35)とプラグ(25)の外周面との間がシールされている。

受液器(4)内のプラグ(25)よりも上方の部分に、通気性および通液性を有するとともに乾燥剤(60)が収容され、かつ長手方向が上下方向を向いた乾燥剤バッグ(61)が配置されている。

乾燥剤バッグ(61)は、通気性および通液性を有するとともに乾燥剤(60)を収容した袋体部(62)と、袋体部(62)の下端部に連なって下方に延びるように一体に設けられ、かつ下端が開口した異物除去用フィルタ部(63)とから構成されている。

プラグ(25)の上端部における有底穴(49)の開口まわりの部分に、上方に突出しかつ、異物除去用フィルタ部(63)の形状を内側から保持する複数の形状保持部(64)が、周方向に間隔をおいて一体に設けられている。

異物除去用フィルタ部(63)は、有底穴(49)の上端開口を塞ぐように、かつ形状保持部(64)の外面と異物除去用フィルタ部(63)の内面とが密着するように、複数の形状保持部(64)を内包してプラグ(25)の上端部に溶着されている。これにより、異物除去用フィルタ部(63)の形状が保持されている。

プラグ(25)の上端部に固定された異物除去用フィルタ部(63)と受液器本体(22)における冷媒流入穴(27)の内側開口面との間には、間隙(65)が設けられている。

上述した構成のコンデンサ(1)を備えたカーエアコンにおいて、圧縮機により圧縮された高温高圧の気相冷媒が、冷媒入口部材(14)および冷媒入口を通って右側ヘッダタンク(6)の凝縮部入口ヘッダ(18)内に流入し、第１熱交換パス(P1)の熱交換管(5)内を左方に流れる間に凝縮させられて左側ヘッダタンク(7)の凝縮部出口ヘッダ(19)内に流入する。左側ヘッダタンク(7)の凝縮部出口ヘッダ(19)内に流入した冷媒は、ヘッダ側冷媒流出口(16)および冷媒流入穴(27)を通って受液器(4)内に入る。

受液器(4)内に流入した冷媒は気液混相冷媒であり、当該気液混相冷媒のうち液相冷媒は重力により受液器(4)内の下部に溜まり、気相冷媒は受液器(4)内の上部に溜まる。このとき、液相冷媒は、異物除去用フィルタ部(63)を通過することにより、異物が除去されて有底穴(49)内に入って受液器(4)内の下部に溜まる。受液器(4)内の下部に溜まった液相冷媒は、冷媒流出穴(28)および冷媒流入口(17)を通って左側ヘッダタンク(7)の過冷却部入口ヘッダ(20)内に入る。

左側ヘッダタンク(7)の過冷却部入口ヘッダ(20)内に入った冷媒は、第２熱交換パス(P2)の熱交換管(5)内を右方に流れる間に過冷却された後、右側ヘッダタンク(6)の過冷却部出口ヘッダ(21)内に入り、冷媒出口部材(15)を通って流出し、膨張弁を経てエバポレータに送られる。

上述したコンデンサを用いれば、乾燥剤バッグ(61)がプラグ(25)に固定されているので、受液器(4)の組み立て工数を削減することができるとともに組み立てが容易となる。また、乾燥剤バッグ(61)とプラグ(25)とが１つの部品となり、上記特許文献１記載のコンデンサでは別部品として必要であったフィルタが不要となるので部品の欠品を防止することができる。

この発明によるコンデンサは、自動車に搭載されるカーエアコンに好適に用いられる。

(1):コンデンサ
(2):凝縮部
(3):過冷却部
(4):受液器
(16):冷媒流出口
(17):冷媒流入口
(22):受液器本体
(25):プラグ
(26):めねじ部
(27):冷媒流入穴
(28):冷媒流出穴
(49):有底穴
(51):連通穴
(56):シール部材
(60):乾燥剤
(61):乾燥剤バッグ
(62):袋体部
(63):異物除去用フィルタ部

Claims (5)

1. 冷媒流出口を有する凝縮部と、凝縮部の下方に設けられて冷媒流出口の下方に隣り合うように形成された冷媒流入口を有する過冷却部と、凝縮部と過冷却部との間に設けられ、かつ凝縮部から流入した気液混相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒を過冷却部に送り出す受液器とを備えており、受液器内に乾燥剤バッグが配置されているコンデンサにおいて、
   受液器は、上端が閉鎖されて下端が開口した筒状である受液器本体と、受液器本体に下方から嵌め入れられるプラグとからなり、
   受液器本体の周壁に、凝縮部の冷媒流出口に通じる冷媒流入穴と過冷却部の冷媒流入口に通じる冷媒流出穴とが、冷媒流入穴が上方に位置するように形成され、
   プラグに、上端面から下方に延びかつ下端が冷媒流出穴よりも下方に位置する有底穴が形成され、有底穴の周壁部分に、受液器本体の冷媒流出穴に通じる連通穴が形成され、
   乾燥剤バッグは、通気性および通液性を有するとともに乾燥剤を収容した袋体部と、袋体部の下端部に連なって下方に延びるように一体に設けられ、かつ下端が開口した異物除去用フィルタ部とからなり、
   異物除去用フィルタ部が、有底穴の上端開口を塞ぐようにプラグの上端部に固定されているコンデンサ。
2. 受液器本体の下部とプラグの下部との間が、シール部材によりシールされており、
   受液器本体の周壁の内周面におけるシール部材よりも上方の部分にめねじ部が形成され、プラグの外周面に、受液器本体のめねじ部にねじ嵌められるおねじ部が形成され、シール部材よりも上方の部分に冷媒流入穴および冷媒流出穴が形成されている請求項１記載のコンデンサ。
3. 受液器本体における冷媒流入穴の内側開口面と異物除去用フィルタ部との間に間隙が設けられている請求項１または２記載のコンデンサ。
4. プラグの上端部における有底穴の開口のまわりの部分に、上方に突出しかつ、異物除去フィルタ部の形状を内側から保持する複数の形状保持部が、周方向に間隔をおいて一体に設けられている請求項１〜３のうちのいずれかに記載のコンデンサ。
5. 冷媒流入穴が、プラグの上端面より上でかつ形状保持部の上端部より下の高さ位置に設けられている請求項４記載のコンデンサ。

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