| 【発明の名称】 |
気液分離構造 |
| 【発明者】 |
【氏名】久保田 悦郎
【氏名】片山 喜義
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| 【要約】 |
【課題】熱媒体流通管と受液器本体とのろう付による連結不良を防止することにより、歩留まりの向上を図ることのできる気液分離構造を提供すること。
【解決手段】熱媒体流通管（ヘッダーパイプ）２ａには、受液器本体１１へ流出前の熱媒体と受液器本体１１から流入後の熱媒体とを仕切る仕切板９０を設け、仕切板９０は、熱媒体流通管２ａのスリット９ｃに挿入する板部９１と、スリット９ｃの開口端に当接する頭部９２とにより一体に形成し、受液器本体１１は、熱媒体流通管２ａにろう付するためのステー１７を有していると共に、ステー１７に設けた貫通孔１２、１３を介して熱媒体流通管２ａとの熱媒体のやりとりを行うようになっており、ステー１７は、熱媒体流通管２ａから突出する仕切板９０の頭部９２を収容する溝１７ｂを有するものとなっている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 凝縮器で液化した熱媒体を同凝縮器の熱媒体流通管から筒状の受液器本体に送り、この受液器本体で気液分離した後の液体の熱媒体を再び熱媒体流通管に戻すように構成された気液分離構造であって、上記熱媒体流通管には、受液器本体へ流出前の熱媒体と受液器本体から流入後の熱媒体とを仕切る仕切板を設けてなり、この仕切板は、熱媒体流通管を横方向に貫通するスリットに挿入される板部と、スリットの開口端に当たって板部の挿入量を決める頭部とにより一体に形成されており、上記受液器本体は、熱媒体流通管にろう付により連結するためのステーを有していると共に、ステーに設けた貫通孔を介して熱媒体流通管との熱媒体のやりとりを行うようになっており、上記ステーには、熱媒体流通管から突出する仕切板の頭部を避けるように凹状の溝が形成されていることを特徴とする気液分離構造。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば自動車や家屋等に設置する空調設備に適用されたものであって、凝縮器で液化した熱媒体の気液分離を行う気液分離構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、自動車や家屋等の冷暖房機に使用される空調システムは、図１０に示すように、圧縮機ａ、凝縮器ｂ、受液器ｃ、膨張弁ｄ及び蒸発器ｅを、配管ｆを介して接続してなるものが知られている。このように構成される空調システムＡＣにおいて、圧縮機ａから吐出された高温高圧のガス状熱媒体は、凝縮器ｂを通過する間に、被熱交換流体例えば空気との間で熱交換を行って潜熱を放出することにより、凝縮して液化し始める。このようにして液化した高温の熱媒体は、一旦受液器ｃに貯留されながら気液分離されて、液体のみが膨張弁ｄに送られ、膨張弁ｄにて図示しない小孔から噴射させることにより、断熱膨張されて低温低圧の霧状となって蒸発器ｅに送られる。
【０００３】この蒸発器ｅ内で、熱媒体は被熱交換流体例えば空気と熱交換を行って潜熱を吸収することにより、蒸発して気化する。このようにして気化した低温低圧の熱媒体は、上記圧縮機ａに送られて断熱圧縮され、高温高圧のガス状熱媒体となって再び凝縮器ｂへ送られる。このような一連のサイクルを繰り返すことによって、空調システムＡＣを冷房・暖房に供することができる。
【０００４】上記空調システムＡＣにおいて、受液器ｃは、図１１に示すように、凝縮器ｂのヘッダーパイプ（熱媒体流通管）ｂ１に連結されており、このヘッダーパイプｂ１から送られる液相状態の熱媒体を気液分離して、内部に液体を一旦貯留し、その液体成分を膨張弁ｄに送るようになっている。
【０００５】即ち、ヘッダーパイプｂ１は、横方向外方から挿入された仕切板ｂ２によって仕切られており、この仕切板ｂ２の一方の側（上側）で液化した熱媒体を受液器ｃに送り、受液器ｃ内で気液分離した後の液体の熱媒体が仕切板ｂ２の他方の側（下側）に流入するようになっている。また、受液器ｃは、筒状に形成された受液器本体ｃ１を有しており、この受液器本体ｃ１がヘッダパイプｂ１に軸方向を一致させるようにしてろう付により連結されるようになっている。
【０００６】そして、特にヘッダーパイプｂ１及び受液器ｃによって気液分離構造が構成されている。また、図１１においてｂ３は左右のへッダーパイプｂ１（左方は図示せず）に複数架設される熱交換管であり、ｂ４は熱交換管ｂ３に接合される熱交換用フィン、ｂ５は流出孔、ｂ６は流入孔、ｃ２流入口、ｃ３は流出口である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記気液分離構造においては、仕切板ｂ２の端部がヘッダーパイプｂ１の側面からわずかに突出するため、ヘッダーパイプｂ１と受液器本体ｃ１との間に隙間が空いてしまい、ろう付不良が発生する確率が高かった。このため、歩留まりが悪いという問題があった。
【０００８】この発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、熱媒体流通管と受液器本体とのろう付による連結不良を防止することにより、歩留まりの向上を図ることのできる気液分離構造を提供することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、この発明は、凝縮器で液化した熱媒体を同凝縮器の熱媒体流通管から筒状の受液器本体に送り、この受液器本体で気液分離した後の液体の熱媒体を再び熱媒体流通管に戻すように構成された気液分離構造であって、 上記熱媒体流通管には、受液器本体へ流出前の熱媒体と受液器本体から流入後の熱媒体とを仕切る仕切板を設けてなり、 この仕切板は、熱媒体流通管を横方向に貫通するスリットに挿入される板部と、スリットの開口端に当たって板部の挿入量を決める頭部とにより一体に形成されており、 上記受液器本体は、熱媒体流通管にろう付により連結するためのステーを有していると共に、ステーに設けた貫通孔を介して熱媒体流通管との熱媒体のやりとりを行うようになっており、 上記ステーには、熱媒体流通管から突出する仕切板の頭部を避けるように凹状の溝が形成されていることを特徴とする。
【００１０】このように構成することにより、仕切板の頭部が熱媒体流通管から突出していても、この頭部を溝内に受け入れることができるので、仕切板の頭部によって熱媒体流通管と受液器本体のステーとの間に隙間が生じるようなことがない。従って、熱媒体流通管とステーとを、その間に均一に充填されたろう材により、あたかも密着するように接合することができる。即ち、熱媒体流通管と受液器本体とのろう付による連結不良を防止することができるので、歩留まりの向上を図ることができる。
【００１１】また仮に、熱媒体流通管とステーとの間のろう付に欠陥が生じ、この欠陥部を介して仕切板の上流側の貫通孔と同仕切板の下流側の貫通孔とが連通するようなことが生じても、溝と頭部との間に充填されたろう材が熱媒体の流れを阻止するように作用するので、仕切板の上流側から下流側に熱媒体が直接流れてしまうのを防止することができる。即ち、頭部とこれに嵌合する溝とによって、熱媒体の内部漏れをより確実に防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは自動車等の空調機器に使用される、パラレルフロー型の凝縮器と一体にろう付接合した受液器における気液分離構造について説明する。
【００１３】図１は、受液器を凝縮器と一体に接合した状態を示す概略正面図、図２は図１の側面図、図３は図２の要部を拡大して示す縦断面図、図４は図１のＡ−Ａ線拡大断面図、図５は図４のＢ矢視図である。
【００１４】凝縮器１は、一対のヘッダーパイプ（熱媒体流通管）２ａ、２ｂと、これらへッダーパイプ２ａ、２ｂ間に架設される複数の熱交換管３と、各熱交換管３の間に介設されると共に、一体に接合される熱交換用フィン例えばコルゲートフィン４とで主に構成されている。
【００１５】ヘッダーパイプ２ａ、２ｂは、アルミニウム製の例えば押出形材にて略円筒状に形成されており、その上下端部にはキャップ部材５が被着固定されている。また、一方のヘッダーパイプ２ａ（図１では左側）の例えば外方側上端付近には熱媒体の流入口７が設けられており、他方のヘッダーパイプ２ｂ（図１では右側）の外方側下端付近には、熱媒体の流出口８が設けられている。更に、ヘッダーパイプ２ａの側面には、受液器１０と連通するために、熱媒体の流出孔（貫通孔）９ａ及び流入孔（貫通孔）９ｂが穿設されており（図３参照）、これら流出孔９ａ及び流入孔９ｂと連通するように受液器１０が一体にろう付接合されている。なお、ヘッダーパイプ２ａにおける流出孔９ａと流入孔９ｂとの間には仕切板９０が介設されている。
【００１６】熱交換管３は、アルミニウム製の押出形材にて例えば偏平な板状に形成されており、その内部には長手方向に向かって貫通する複数に区画された熱媒体の流路（図示せず）が形成されている。このように形成される熱交換管３の両端部は、両ヘッダーパイプ２ａ、２ｂ側面の対向する側に、適宜間隔をおいて互いに平行に配列される複数のスリット（図示せず）に挿入固着されている。
【００１７】熱交換用フィン即ちコルゲートフィン４は、アルミニウム製の板材を屈曲することにより連続波形状に形成されており、各熱交換管３の間に介設されてろう付されている。この場合、最上段及び最下段に配設された熱交換管３の外方側にもコルゲートフィン４がろう付接合されており、これらの両コルゲートフィン４を保護するために、両コルゲートフィン４の更に外方側にはサイドプレート６がろう付接合されている。
【００１８】以下に、気液分離構造を構成するヘッダーパイプ２ａ及び受液器１０について図３〜図８に基づいて詳細に説明する。
【００１９】即ち、気液分離構造は、凝縮器１で液化した熱媒体をヘッダーパイプ２ａから受液器１０における筒状の受液器本体１１内に送り、この受液器本体１１内で気液分離した後の液体の熱媒体を再びヘッダーパイプ２ａに戻すようになっている。このため、ヘッダーパイプ２ａ内には、受液器本体１１へ流出前の熱媒体と、受液器本体１１から流入後の熱媒体とが混ざらないように完全に仕切る仕切板９０が設けられている。
【００２０】仕切板９０は、図４及び図５に示すように、ヘッダーパイプ２ａを横方向に貫通するスリット９ｃに挿入される板部９１と、スリット９ｃの開口端に当たって板部９１の挿入量を決める頭部９２とにより一体に形成されている。スリット９ｃは、ヘッダーパイプ２ａの内径寸法となる一定の幅に形成されている。なお、スリット９ｃの幅はヘッダーパイプ２ａの内径寸法より大きくてもよい。即ち、スリット９ｃの幅は少なくともヘッダーパイプ２ａの内径寸法が必要である。仕切板９０の板部９１は、スリット９ｃに正確に入るように形成されており、その先端縁部９１ａがヘッダーパイプ２ａの外周面に一致するように円弧状に形成されている。
【００２１】仕切板９０の頭部９２は、板部９１の幅方向から突出し、スリット９ｃの開口端に当接する係止部９２ａを有しており、この係止部９２ａがスリット９ｃの開口端に当接した状態において、ヘッダーパイプ２ａの外周面から０．５〜１．０ｍｍ程度突出する円弧状の縁部９２ｂを有している。また、係止部９２ａがスリット９ｃの開口端に当接した状態において、板部９１の先端縁部９１ａがヘッダーパイプ２ａの外周面にほぼ一致するような寸法になっている。そして、仕切板９０は、アルミニウムの板にろう材がクラッドされたブレージングシートによって構成されており、スリット９ｃに挿入後、加熱することにより、スリット９ｃを形成するヘッダーパイプ２ａに確実にろう付されるようになっている。なお、上記のようなブレージングシートを用いずに、ろう材を溶かしながら行う通常のろう付により、仕切板９０をヘッダーパイプ２ａに接合してもよい。
【００２２】受液器１０は、図３に示すように、受液器本体１１と、この受液器本体１１内に収容されるフィルタ３０と、受液器本体１１の一端（上端開口部）を閉塞するキャップ部材（盲栓）１５と、受液器本体１１の他端開口部（下端開口部）に挿着される栓体（盲栓）２０とで主に構成されている。
【００２３】受液器本体１１は、例えばアルミニウム製の押出形材にて略円筒状（後述するステー１６、１７を除く部分は円筒形状）に形成されており、受液器本体１１における栓体２０側の開口部近傍の対向位置には取付孔１４が設けられている（図８（ａ）及び（ｂ）参照）。また、受液器本体１１の側面には、上記凝縮器１におけるへッダーパイプ２ａの側面（外周面）と接合されるステー１６及び１７が受液器本体１１と一体に形成されている。このステー１６、１７には、それぞれヘッダーパイプ２ａの側面に一致する円弧状の曲面を有するろう付面１６ａ、１７ａが形成されている。そして、これらのステー１６、１７は、受液器本体１１と一体に押出成形された後、その一部、即ち上下の端部の部分を残し、他の部分を円筒状に切除（切削）することによって形成されている。
【００２４】また、下部側のステー１７には、そのろう付面１７ａに、ヘッダーパイプ２ａの外周面から突出する仕切板９０の頭部９２と嵌合する凹状の溝１７ｂが形成されている。更に、下側のステー１７には、溝１７ｂの一方及び他方の位置（上下の位置）に熱媒体の流入口（貫通孔）１２と流出口（貫通孔）１３が設けられている。即ち、ステー１６、１７は、受液器本体１１の流入口１２とへッダーパイプ２ａの流出孔９ａとが連通し、受液器本体１１の流出口１３とヘッダーパイプ２ａの流入孔９ｂとが連通するように位置合わせした状態で、ヘッダーパイプ２ａにろう付接合されている。そして、上下方向の位置合わせは、仕切板９０の頭部９２と、溝１７ｂとの嵌合によって容易に行うことが可能になっている。また、各ステー１６、１７とヘッダーパイプ２ａとのろう付は、この間にろう材を挟んで加熱することにより行われている。
【００２５】なお、ステー１６、１７のろう付面１６ａ、１７ａにろう材をクラッドしておいてもよい。また、ステー１６、１７は必ずしも２箇所に形成する必要はなく、例えば上下方向に連なった１つのステーを形成してもよいし、あるいは３箇所以上に形成してもよい。
【００２６】フィルタ３０は、例えばアルミニウム製の有底略円筒状に形成された筒体３１と、この筒体３１内に充填されるフィルタ素子（図示せず）とで主に構成されている。この場合、筒体３１の側面には、例えば金属製のメッシュにて形成される通気部３２が設けられている（図７参照）。また、受液器本体１１内におけるフィルタ３０の上部には、図３の想像線で示すように、例えば略円柱状に形成される乾燥剤３５が挿入されており、熱媒体中に含まれた水分を吸収除去できるようになっている。
【００２７】キャップ部材１５は例えばアルミニウム製部材にて略ハット状に形成されており、その一部を受液器本体１１における一端（図３では上側）の開口部に嵌合し、同開口部を閉塞すべく被着固定（ろう付）されている。この場合、受液器本体１１における一端の開口部を閉塞できればよいので、例えば受液器本体１１の一端部を閉塞すべく上部を一体に設ける等、キャップ部材１５以外の手段を用いてもよい。ただし、キャップ部材１５を用いた場合には、受液器本体１１の内面が円筒面状に形成されているから、キャップ部材１５の一部を受液器本体１１の一端開口部に容易かつ確実に嵌合して、ろう付により固定することができる。
【００２８】栓体２０は、例えばアルミニウム製の押出形材にて略円柱状に形成されており、受液器本体１１の開口部に着脱可能に挿着されている。栓体２０における側面の例えば２箇所には、凹溝２４が周設されており、これら凹溝２４内にはシール部材例えばＯリング２５が、それぞれ嵌着されて、受液器本体１１と栓体２０との隙間を気水密に維持している。なお、凹溝２４は必ずしも２箇所である必要はなく、１箇所あるいは３箇所であってもよい。
【００２９】また、栓体２０における端部（図３及び図６では下端）近傍に、受液器本体１１の取付孔１４と連なるねじ孔２１が設けられており、取付孔１４を貫通する固定部材例えば固定ねじ２６がねじ孔２１にねじ結合されている（図８（ａ）及び（ｂ）参照）。なお、栓体２０の固定は必ずしもねじ止めである必要はなく、例えば上記ねじ孔２１に代えて貫通孔を設け、この貫通孔と、受液器本体１１の対向する位置に設けられた取付孔１４とを貫通する固定ピンの突出部を止め具例えばＥリング等にて固定するようにしてもよく、あるいは、固定ピンとＥリングに代えて、例えば固定ボルトとナット等を使用してもよい。即ち、貫通孔と取付孔１４内に固定ボルトを貫通し、固定ボルトの突出部にナットを止着即ちねじ結合してもよい。
【００３０】上記のように構成される受液器１０によれば、図３の矢印付き一点鎖線で示すように、凝縮器１におけるへッダーパイプ２ａの流出孔９ａから受液器本体１１の流入口１２を通って熱媒体が流入し、この熱媒体が乾燥剤３５とフィルタ３０を浸透・通過することにより、熱媒体中に含まれる夾雑物及び水分を除去することができる。このようにして浄化された熱媒体のうち、液化部分のものが流出口１３からへッダーパイプ２ａの流入孔９ｂを通過してへッダーパイプ２ａ内に流入し、気体部分のものが受液器１０内の上部に残る。
【００３１】次に、フィルタ３０及び乾燥剤３５の交換手順について説明する。まず、固定ねじ２６を緩めて、受液器本体１１の取付孔１４及び栓体２０のねじ孔２１から固定ねじ２６を抜き取る。
【００３２】その後、フィルタ３０を取り外すと共に、乾燥剤３５を取り外し、新しい乾燥剤３５を取り付ける。このようにして、栓体２０を、受液器本体１１内に収容し、取付孔１４を貫通する固定ねじ２６をねじ孔２１にねじ結合することにより、フィルタ３０の交換作業を完了する。なお、上記のようにフィルタ３０全体を交換する場合に限らず、筒体３１から使用済みのフィルタ素子（図示せず）を取り出し、筒体３１を洗浄乾燥した後、新しいフィルタ素子を充填してもよい。
【００３３】一方、上記受液器１０をヘッダーパイプ２ａに連結する構造によれば、ステー１６、１７にヘッダーパイプ２ａに密着するろう付面１６ａ、１７ａを形成しているので、ステー１６、１７をヘッダーパイプ２ａに簡単かつ確実にろう付することができる。そして、ヘッダーパイプ２ａと受液器本体１１との間にステー１６、１７を介在させているので、受液器本体１１を、円筒面状の内面を有する筒状の部材、即ち円筒状部材で構成することができる。従って、受液器本体１１の下側の開口端を栓体２０の挿入により簡単かつ確実に閉塞することができ、上側もキャップ１５を容易に嵌合してろう付等により確実に閉塞することができる。しかも、栓体２０で閉塞することにより、下側の開口部は開閉可能に構成することができる。更に、ステー１６、１７が受液器本体１１に一体に形成されているから、部品点数の増加を来すことがなく、かつろう付による接続箇所も増加することがないという利点がある。
【００３４】また、ステー１６、１７に形成した貫通孔としての流入口１２及び流出口１３を介してヘッダーパイプ２ａの内部と受液器本体１１の内部とを連通するように構成しているので、受液器本体１１に熱媒体を供給するための配管を別途設ける必要がなくなるという利点がある。更に、受液器本体１１を押出加工により形成しているので、ステー１６、１７を有する受液器本体１１を容易に製造することができる。従って、生産性の向上及びコストの低減を図ることができる。そして、上下の端部にステー１６、１７を配置しているので、受液器本体１１をヘッダーパイプ２ａに連結する強度をほとんど低下させることなく、重量の低減を図ることができる。しかも、ろう付面１６ａ、１７ａがヘッダーパイプ２ａの外周面に密着する軸方向の長さが短くなるので、ろう付面１６ａ、１７ａ及びこれらが密着するヘッダーパイプ２ａの外側面の寸法精度を低下させることが可能となる。
【００３５】なお、ステー１６、１７を受液器本体１１の軸方向の全体に形成した場合には、受液器本体１１とヘッダーパイプ２ａとの連結強度を更に向上させることができる。
【００３６】更に、ヘッダーパイプ２ａと受液器１０とを主構成要素とする気液分離構造によれば、仕切板９０の頭部９２がヘッダーパイプ２ａの外周面から突出しているが、ステー１７側には頭部９２を収容するような溝１７ｂが形成されているので、ヘッダーパイプ２ａとステー１７との間に隙間が生じるようなことがない。従って、ヘッダーパイプ２ａとステー１７とを、その間に隙間なく均一に充填したろう材により確実に接合することができる。即ち、ろう付による連結不良を防止することができるので、歩留まりの向上を図ることができる。
【００３７】更に、頭部９２に溝１７ｂを合わせることにより、上流側の流出孔９ａと流入口１２、及び下流側の流入孔９ｂと流出口１３の上下方向の位置を合わせることができるので、組立が容易になるという利点もある。
【００３８】なお、溝１７ｂは、図４に示すように、ろう付面１７ａにおける周方向の全体に形成したが、この溝１７ｂは、仕切板９０の頭部９２に対応する部分にのみ形成してもよい。ただし、溝１７ｂを周方向の全体に形成することは、熱媒体の内部漏れを防止する上で効果がある。即ち、もし仮に、ヘッダーパイプ２ａとステー１７との間のろう付に欠陥部が生じた場合には、このろう付欠陥部によって流出孔９ａと流入孔９ｂとが連通し、内部漏れが生じるおそれがある。しかし、流出孔９ａと流入孔９ｂとの間に溝１７ｂが位置し、この溝１７ｂにろう材が充填されることになるので、流出孔９ａから流入孔９ｂへ熱媒体がバイパスするのを阻止することができる。即ち、溝１７ｂをろう付面１７ａにおける周方向の全体に形成することによって、熱媒体の内部漏れを防止することができる。
【００３９】また、仕切板９０は、図９に示すように、その頭部９２の位置がステー１７の位置と完全に重なるようにヘッダーパイプ２ａに取り付けるように構成してもよい。この場合には、溝１７ｂの全体に仕切板９０の頭部９２が入るので、溝１７ｂと頭部９２との間に充填されたろう材が流出孔９ａから流入孔９ｂへ漏れる熱媒体の流れを阻止することになる。従って、熱媒体の内部漏れをより確実に防止することができる。
【００４０】
【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれば、上記のように構成されているので、以下のような優れた効果が得られる。
【００４１】即ち、仕切板の頭部が熱媒体流通管から突出していても、この頭部を溝内に受け入れることができるので、仕切板の頭部によって熱媒体流通管と受液器本体のステーとの間に隙間が生じるようなことがない。従って、熱媒体流通管とステーとを、その間に均一に充填されたろう材により、あたかも密着するように接合することができる。即ち、熱媒体流通管と受液器本体とのろう付による連結不良を防止することができるので、歩留まりの向上を図ることができる。
【００４２】また仮に、熱媒体流通管とステーとの間のろう付に欠陥が生じ、この欠陥部を介して仕切板の上流側の貫通孔と同仕切板の下流側の貫通孔とが連通するようなことが生じても、溝と頭部との間に充填されたろう材が熱媒体の流れを阻止するように作用するので、仕切板の上流側から下流側に熱媒体が直接流れてしまうのを防止することができる。即ち、頭部とこれに嵌合する溝とによって、熱媒体の内部漏れをより確実に防止することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４７４３
【氏名又は名称】日本軽金属株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年３月３日（１９９９．３．３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９６６４４
【弁理士】
【氏名又は名称】中本 菊彦
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２５７９９３（Ｐ２０００−２５７９９３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月２２日（２０００．９．２２） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−５５３５７ |
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