JP4255817B2

JP4255817B2 - 気液分離器

Info

Publication number: JP4255817B2
Application number: JP2003409863A
Authority: JP
Inventors: 良二渡邉; 卓司古田
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2003-08-27
Filing date: 2003-12-09
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2023-12-09
Also published as: JP2005098664A

Description

本発明は冷凍サイクルに装備される冷媒の気液分離器に関する。

冷凍サイクルに使用される気液分離器のうちで、冷媒のコンデンサの側面に直接に取付けられる構造を持つ気液分離器が提案されている。
自動車に装備される空気調和機は、エンジンルームの省スペース化に伴い、コンデンサの小型化とともに気液分離器の細径化が求められている。
気液分離器に流入する気液混合冷媒に旋回流を付与して、遠心力により気相冷媒と液相冷媒の分離を助長するものが下記特許文献１に開示されている。
特開２００３−２０２１６８号公報

細径の円筒形状の気液分離器を縦長の状態でコンデンサの側面に取付けて、上部から気液混合冷媒を螺旋運動を与えて気液分離器内に流入させると、細径のために、旋回流速が速くなる等の理由によって、旋回流体が気液分離器の底側に溜った液冷媒に衝突し、溜った液を巻き上げることとなる。
この液冷媒の巻き上げは、気液分離性能を低下させる原因となる。
そこで本発明は、上述した不具合を解消する気液分離器を提供するものである。

本発明の気液分離器は、基本的手段として、円筒形状の本体と、該本体の上部に対して接線方向に気液二相冷媒を流入させる流入口と、前記本体の上部で遠心分離された気相冷媒を前記本体の外部に流出させる流出パイプと、前記本体の下部に設けられた液相冷媒の流出口と、前記流出口との間に設けられた冷媒の整流部材とを備える。そして、前記整流部材は、遠心分離された液相冷媒を整流して液相冷媒の貯溜部へ送る機能を備えるものであるが、第１の発明による気液分離器は、冷凍サイクルの気液２相冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離する気液分離器であって、円筒形状の本体と、該本体の下部に下端部が支持されるとともに上端部が前記本体内の上方中心に位置するパイプ部材と、前記本体の上部に設けられた気液２相冷媒の流入口と、前記パイプ部材の上端部と前記流入口との間に設けられた気液分離部材とを備えてなる気液分離器において、前記気液分離部材は、前記流入口から前記本体内に流入した気液２相冷媒を液相冷媒と気相冷媒に遠心分離する旋回羽根部と、遠心分離された気相冷媒を前記パイプ部材内に導くためのスリット及び遠心分離された液相冷媒が前記スリット側へ戻るのを防ぐフランジを有する管状部材とを備えたものであることを特徴するものであり、また、第２の発明による気液分離器は、冷凍サイクルの気液２相冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離する気液分離器であって、円筒形状の本体と、該本体の下部に下端部が支持されるとともに上端部が前記本体内の上方中心に位置するパイプ部材と、前記本体の上部において該本体の中心軸に対して平行するとともに偏心するように設けられた気液２相冷媒の流入口と、前記パイプ部材の上端部と前記流入口との間に設けられた気液分離部材とを備えてなる気液分離器において、前記気液分離部材は、前記流入口から導入される冷媒を前記本体の内周面に沿って案内する旋回通路と、遠心分離された気相冷媒を前記パイプ部材内に導くためのスリット及び遠心分離された液相冷媒が前記スリット側へ戻るのを防ぐフランジを有する管状部材とを備えたものであることを特徴とするものである。

本発明の気液分離器は、以上の構成を備えることにより、分離された気冷媒は貯溜部を乱すことなく、気液分離性能を向上することができる。

図１は、本発明の先行例に係る気液分離器の構造を示す説明図である。
全体を符号１で示す気液分離器は、細径の円筒形状の本体１０を有し、本体１０内の中央部に気相冷媒の流出パイプ２０を備える。気相冷媒の流出パイプ２０は、本体１０内の上部に開口する気相冷媒の流入口２２と、本体１０の底部から突出する流出口２４を有する。
本体１０の上部には、気相と液相が混合された２相冷媒の流入パイプ３０が取付けられる。この２相冷媒の流入パイプ３０の出口部３２は、円筒形状の本体１０に対して、接線方向に開口するように取付けられる。

流入パイプ３０の出口部３２から本体１０の接線方向に流入する２相冷媒Ｒ_１は、旋回流を形成し、その遠心力により、比重の大きな液相冷媒Ｒ_２と比重の小さな気相冷媒Ｒ_３が分離される。
分離された気相冷媒Ｒ_３は、気相冷媒流出パイプ２０の流入口２２に流入し、圧縮機側へ送られる。
分離された液相冷媒Ｒ_２は、後述する本発明の整流部材１００を通過する。整流部材１００で整流された液相冷媒Ｒ_２は、本体１０の下部に貯溜される。
貯留された液相冷媒Ｒ_２は、液相冷媒流出パイプ４０の入口部４２から流出し、膨張弁側へ送られる。
以下、本発明の先行例に係る整流部材の複数の実施例を説明する。

図２は、本発明の先行例に係る整流部材の第１の実施例を示す。
整流部材１１０は、気相冷媒流出パイプ２０と本体１０の間に挿入され、パイプ２０の外周部に嵌合する円筒部１１２と円筒部１１２から放射方向へ延びる複数の羽根部１１４を有する。
この整流部材１１０は、例えばプラスチック材を形成してつくられる。パイプ２０にバーリング加工等により環状の突起部Ｋ_１を設けて、整流部材１１０を支持する。
羽根部１１４で区画された流路１１６を通過する際に、液相冷媒は整流される。整流部材１１０の軸方向の長さ寸法は、気液分離器の仕様に対応して適宜に設計される。

図３は、本発明の先行例に係る整流部材の第２の実施例を示す。
整流部材１２０は、気相冷媒流出パイプ２０と本体１０の間に挿入される。
整流部材１２０は、例えば、プラスチック材を成形してつくられ、本体部１２２は多数の円筒穴１２４を有する。また、外周部に設けられる波形の開口部１２６を有する。
パイプ２０に、バーリング加工等により環状の突起部Ｋ_１を設けて整流部材１２０を支持する。
液相冷媒は、整流部材１２０の円筒穴１２４や開口部１２６を通過する際に整流される。
整流部材１２０の軸方向の長さ寸法は、気液分離器の仕様に対応して適宜に設計される。

図４は、本発明の先行例に係る整流部材の第３の実施例を示す。
整流部材１３０は、気相冷媒流出パイプ２０と本体１０の間に挿入される。
整流部材１３０は、例えば、多孔質の発泡プラスチック材でつくられ、本体部１３２内に多数の開口部１３４を有する。
パイプ２０に、バーリング加工等により環状の突起部Ｋ_１を設けて整流部材１３０を支持する。
液相冷媒は、整流部材１３０の開口部１３４を通過する際に整流される。
整流部材１３０の軸方向の長さ寸法は、気液分離器の仕様に対応して適宜に設計される。

図５は、本発明の先行例に係る整流部材の第４の実施例を示す。
整流部材１４０は、気相冷媒流出パイプ２０と本体１０の間に挿入される。
整流部材１４０は、細径のワイヤ１４２を巻いたフィルタ状のもので、金属や樹脂のワイヤでつくられる。
ワイヤ１４２の上下に押え用の多孔板１４４，１４６を配置することもできる。
パイプ２０に、バーリング加工等により環状の突起部Ｋ_１を設けて整流部材１４０を支持する。
液相冷媒は、整流部材１４０を通過する際に整流される。
整流部材１４０の軸方向の長さ寸法は、気液分離器の仕様に対応して適宜に設計される。

図６は、本発明の先行例に係る整流部材の第５の実施例を示す。
整流部材１５０は、気相冷媒流出パイプ２０と本体１０の間に挿入される。
整流部材１５０は、金属やプラスチック製の網部材１５２を複数枚重ねて構成される。
パイプ２０に、バーリング加工等により環状の突起部Ｋ_１を設けて整流部材１５０を支持する。
液相冷媒は、整流部材１５０を通過する際に整流される。
整流部材１５０の軸方向の長さ寸法は、気液分離器の仕様に対応して適宜に設計される。

図７は、本発明の先行例に係る整流部材の第６の実施例を示す。
整流部材１６０は、気相冷媒流出パイプ２０と本体１０の間に挿入される。
整流部材１６０は、金属やプラスチック製の多孔板１６２を複数枚重ねて構成される。
多孔板１６２の間隔を規制するために、内外周にフランジ１６２ａ，１６２ｂを設けることができる。
パイプ２０に、バーリング加工等により環状の突起部Ｋ_１を設けて整流部材１６０を支持する。
液相冷媒は、整流部材１６０の孔１６４を通過する際に整流される。
整流部材１６０の軸方向の長さ寸法は、気液分離器の仕様に対応して適宜に設計される。

図８は、本発明に係る気液分離器の第１の実施の形態を示す説明図である。
全体を符号２００で示す気液分離器は、円筒形状の本体２１０を有し、本体２１０の下部の開口部にはヘッダ２２０が溶接加工部Ｗ_１により固着される。
ヘッダ２２０には気相冷媒の流出パイプ２２２が取付けられる。ヘッダ２２０の内側中央部にはボス部２２４が形成され、ボス部２２４の中央に設けた穴にパイプ部材２３０の下端部が差し込まれて、パイプ部材２３０が支持される。

本体２１０の上部の中央部には貫通穴２１２が形成され、２相冷媒の流入パイプ２４０が連結される。この流入パイプ２４０の直下には、気液分離部材２５０が配設される。
この気液分離部材２５０は、例えば、樹脂を一体成形してつくられる部材であって、凸部２５４を利用して、パイプ部材２５０の上端部に嵌合される。

気液分離部材２５０の上部には、旋回羽根部２６０が設けられる。流入パイプ２４０から貫通穴２１２を通って気液分離器の本体２１０内に流入する２相冷媒は、この旋回羽根部２６０により画成される。
旋回流路２６２内を通過する際に、旋回流となって本体２１０の内部に噴射される。この旋回流の遠心力によって、重量の大きい液相冷媒と、重量の小さな気相冷媒に分離される。

気液分離部材２５０の下部には、スリット及び遠心分離された液相冷媒が前記スリット側へ戻るのを防ぐフランジを有する管状部材２５２が連設されており、該管状部材２５２のスリットを通って気相冷媒はパイプ部材２３０内に入り、流出パイプ２２２から送り出される。
液相冷媒は貯溜部２３２内に貯溜されるが、前述した整流部材等を設けてもよい。このために、パイプ部材２３０に支持板２３４を設けることもできる。

また、液相冷媒の流出口を設けることは、前述の実施例と同様である。
また、気液分離部材２５０における管状部材２５２と一体のフランジ２５６により、液相冷媒がスリット側へ戻ることが防止される。

図９、図１０は、本発明に係る気液分離器の第２の実施の形態を示す説明図である。
全体を符号３００で示す気液分離器は、円筒形状の本体３１０を有する。
図９は、本体３１０の上部の構成のみを示すが、その他の構造は、図８で説明した構造と同様であるので省略する。
本体３１０の上部には、本体３１０の軸線Ｃ_１から半径方向にＲ_１だけ離れた位置に貫通穴３１２が設けられている。この貫通穴３１２に２相冷媒の流入パイプ３４０が連結される。

本体３１０の軸線Ｃ_１上に取付けられるパイプ部材３３０の上端部に対して、気液分離部材３５０が取付けられる。
この気液分離部材３５０は、本体３１０の貫通穴３１２に挿入される冷媒の導入部３６１と、本体３１０の内周面に沿って冷媒を案内するように設けられる旋回通路３６２を有する。

図１０にも示すように、この旋回通路３６２は、冷媒の導入部の軸心から９０度の範囲にのみ設けられ、導出端３６３で終了する。
流入パイプ３４０、貫通穴３１２を通って本体３１０の軸線に平行に送り込まれる２相冷媒は、この旋回通路３６２により旋回流に変換され、本体３１０の内周面３１１に沿って流れる。

気液分離部材３５０の冷媒の導入部３６１の軸心に対して、旋回通路３６２とは反対側には、１８０度にわたる傾斜下面３６８が形成してある。
冷媒の旋回流は、この傾斜下面に当って、下向きに偏流され、渦流に変換される。この下向きの渦流にあっては、比重の差により２相冷媒は液相冷媒と気相冷媒に分離される。

分離された気相冷媒の気液分離部材３５０の下部に連設されているスリット付き管状部材３５２のスリットを通ってパイプ部材３３０を介して外部へ送り出される。
気液分離部材３５０のフランジ３５６は、液相冷媒がスリット側へ混入するのを防止する。
分離された液相冷媒は、本体３１０の下部に貯溜され、必要に応じて送り出される。

本発明は以上のように、自動車の空気調和機等に装備される気液分離器の性能を向上させることができる。

本発明の先行例に係る気液分離器の説明図。本発明の先行例に係る整流部材の実施例１の説明図。本発明の先行例に係る整流部材の実施例２の説明図。本発明の先行例に係る整流部材の実施例３の説明図。本発明の先行例に係る整流部材の実施例４の説明図。本発明の先行例に係る整流部材の実施例５の説明図。本発明の先行例に係る整流部材の実施例６の説明図。本発明の気液分離器の第１の実施の形態を示す説明図。本発明の気液分離器の第２の他の実施の形態を示す説明図。図９に示す気液分離器の気液分離部材の説明図。

符号の説明

１気液分離器
１０本体
２０気相冷媒流出パイプ
３０２相冷媒流入口
４０液相冷媒流出口
１００整流部材

Claims

冷凍サイクルの気液２相冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離する気液分離器であって、円筒形状の本体と、該本体の下部に下端部が支持されるとともに上端部が前記本体内の上方中心に位置するパイプ部材と、前記本体の上部に設けられた気液２相冷媒の流入口と、前記パイプ部材の上端部と前記流入口との間に設けられた気液分離部材とを備えてなる気液分離器において、
前記気液分離部材は、前記流入口から前記本体内に流入した気液２相冷媒を液相冷媒と気相冷媒に遠心分離する旋回羽根部と、遠心分離された気相冷媒を前記パイプ部材内に導くためのスリット及び遠心分離された液相冷媒が前記スリット側へ戻るのを防ぐフランジを有する管状部材とを備えたものであることを特徴とする気液分離器。
冷凍サイクルの気液２相冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離する気液分離器であって、円筒形状の本体と、該本体の下部に下端部が支持されるとともに上端部が前記本体内の上方中心に位置するパイプ部材と、前記本体の上部において該本体の中心軸に対して平行するとともに偏心するように設けられた気液２相冷媒の流入口と、前記パイプ部材の上端部と前記流入口との間に設けられた気液分離部材とを備えてなる気液分離器において、
前記気液分離部材は、前記流入口から導入される冷媒を前記本体の内周面に沿って案内する旋回通路と、遠心分離された気相冷媒を前記パイプ部材内に導くためのスリット及び遠心分離された液相冷媒が前記スリット側へ戻るのを防ぐフランジを有する管状部材とを備えたものであることを特徴とする気液分離器。
前記旋回通路は、前記本体の軸線まわりに略９０°にわたって設けられたことを特徴とする請求項２記載の気液分離器。
前記旋回通路を出た冷媒を前記本体の下方に偏流させる傾斜面を有することを特徴とする請求項２又は３記載の気液分離器。