JPH0462363A - 冷凍サイクルのための水分分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、冷凍サイクルに係り、特に、当該冷凍サイク
ルの冷媒循環通路の循環冷媒中の含有水分のみを分離す
るに適した水分分離装置に関する。

（従来技術） 従来、この種の水分分離装置においては、例えば、実開
昭５６−８６４７２号公報に示されているように、冷凍
サイクルのエバポレータとコンプレッサとの間に接続し
た配管に分岐管を設け、この分岐管に、乾燥剤を充填し
た容器を組付けて、配管から分岐管を通り容器内に流入
する冷媒中の含有水分を乾燥剤により吸収するようにし
たものがある。

（発明が解決しようとする課題） しかし、このような構成においては、容器内の乾燥剤に
はその充填量に合致した水分吸収能力しかないため、冷
媒中の含有水分の吸収分離が不十分となることがある。

その結果、冷凍サイクルの金属部分が冷媒の含有水分に
起因して内部腐食を生じたり、或いは、膨張弁内での前
記含有水分の氷結のためのエバポレータの冷却能力の低
下、コンプレッサの故障等を招く。

これに対しては、容器に充填すべき乾燥剤の量を増大さ
せるか、或いは充填乾燥剤の新たな乾燥剤との定期的交
換を行うことも考えられる。しかし、前記にあっては、
乾燥剤の充填量の不必要な増大及び容器の容積の増大を
招く。また、後者にあっては、定期交換時に冷媒をも必
然的に交換しなければならないため、上述と同様に乾燥
剤の充填量の増大を余儀なくされていた。また、以上の
ようなことから乾燥剤の使用なくして冷媒の含有水分の
みの分離を実現することも望まれる。

そこで、本発明は、上述のようなことに対処すべ（、冷
凍サイクルにおいてその冷媒循環通路中の冷媒からその
含有水分のみを常に確実に分離するようにした水分分離
装置を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） かかる課題の解決にあたり、本発明の構成は、冷凍サイ
クルにおいてその低圧側冷媒循環通路の周壁の一部に形
成した周壁開口部にこれを閉成するように組付けられて
同周壁開口部からの冷媒を含有水分のみの外方への透過
分離を許容する薄板状透過分離部材と、この透過分離部
材の透過分離を促進する透過分離促進手段とを備えるよ
うにしたことにある。

（作用効果） このように本発明を構成したことにより、前記透過分離
部材が前記低圧側冷媒循環通路の周壁開口部に設けられ
ているため、前記冷媒循環通路中の循環冷媒に水分が含
有されても、この含有水分のみが、前記透過分離促進手
段の促進作用のもとに、前記透過分離部材により外方へ
容易に透過分離される。このことは、かかる透過分離が
、乾燥剤に不必要に依存することなく、常に確実に達成
されることを意味する。その結果、循環冷媒からの含有
水分の常時除去が確保されて、冷凍サイクルの本来の正
常な冷却能力及び寿命を十分に維持できる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面より説明すると、第１図
及び第２図は、車両用冷凍サイクルに本発明に係る水分
分離装置Ｓの一例を適用した全体構成を示している。冷
凍サイクルは、コンプレッサ１０を有しており、このコ
ンプレッサ１０は、当該車両のエンジンにより選択的に
駆動されて、その流入冷媒を圧縮し高温高圧の圧縮冷媒
としてゴムホース１１を通し配管１２内に吐出する。コ
ンデンサ２０は配管１２からの圧縮冷媒を凝縮し配管２
１を通し凝縮冷媒としてレンーバ３０内ｉＣ流入させる
。レンーバ３０は、その流入凝縮冷媒を気液分離し、液
相成分を循環冷媒として配管３１を通し膨張弁４０に流
入させる。膨張弁４０はその流入循環冷媒をその開度に
応じ膨張させて配管４１を通しエバポレータ５０内に流
入させる。エバポレータ５０は、その流入冷媒に応じ被
冷却媒体を冷却するとともに、同流入冷媒を配管５１及
びゴムホース５２を通しコンプレッサｌＯに流入させる
。但し、本実施例においては、冷凍サイクルの循環冷媒
としてＲ１２が採用されている。

水分分離装置Ｓは、第１図及び第２図に示すごとく、配
管４１の水平状中間部位の外壁下側部に垂下状に組付け
られている。この水分分離装置Ｓは、第２図に示すごと
く、三層状重合薄板体６０を有しており、この重合薄板
体６０は、配管４１の前記外壁下側部に下方に向は突出
形成してなる環状開口部４２の内周壁に形成した環状溝
部４２ａ内に、その外周縁部を嵌着し、開口部４２にこ
れを閉成するように組付けられている。

重合薄板体６０は、水分透過１１ＩＩ６１にその上下表
面側から金属薄板６２．６３をそれぞれ重合して構成（
第１図及び第３図参照）してなるもので、水分透過膜６
１は、冷媒中の含有水分のみに対し良好な透水性を有す
るポリイミド膜（膜厚５０（μｍ）程度）によって形成
されている。金属薄板６２は、第３図に示すように、複
数の連通孔６２８〜６２ａを離散状に穿設して形成され
ており、一方、金属薄板６３は、複数の連通孔６３ａ〜
６３ａを複数の連通孔６２ａ〜６２ａに対し水分透過膜
６１を介しそれぞれ同一形状にて対向するように穿設し
て形成されている。かがる場合、両金属薄板６２．６３
は、その各弾力により、水分透過膜６１を、外圧とはか
かわりなく、上下方向に変形しないように補強する役割
を果たす。

また、水分分離装置Ｓは、第１図にて図示断面形状を有
するケーシング７ｏを有しており、このケーシング７０
は、その大径開口部７１を配管４１の開口部４２に下方
及び外方から締着して組付けられている。また、０リン
グ８０がケーシング７０の段部と開口部４２の端面との
間にてケーシング７０の開口部４２への締着により押圧
介装されており、この０リング８０は、ケーシング７０
の小径部内に収容した乾燥剤９０を外部からシールする
。但し、本実施例では、乾燥剤９ｏとして合成ゼオライ
トが採用されている。

以上のように構成した本実施例において、当該ｆｉＭの
エンジンの始動のもとにコンプレッサ１゜が駆動されれ
ば、同コンプレッサ１０がその流入冷媒を圧縮し高温高
圧の圧縮冷媒としてゴムホース１１を通し配管１２内に
吐出する。すると、この配管１２からの圧縮冷媒が、コ
ンデンサ２０により凝縮されて凝縮冷媒として配管２１
を通すレンーバ３０内に流入して気液分離される。つい
で、レシーバ３０からの液相成分のみが循環冷媒として
配管３１を通り膨張弁４０に流入して膨張され低温低圧
の冷媒として配管４１を通りエバポレータ５０に流入す
る。このため、エバポレータ５゜がその流入冷媒に応じ
被冷却媒体を冷却するとともに同冷媒を配管５１及びゴ
ムホース５２を通りコンプレッサ１０に流入させる。

このような冷凍サイクルにおける冷媒の循環過程におい
て、各ゴムホース１１．５２内にその周壁を通り外方か
ら水分が侵入したり、或いは各配管１２，２１，３１．
４１及び５１或いは各ゴムホース１１．５２の接続端部
から各配管酸いは各ゴムホース内に水分が侵入したりし
て、この水分が循環冷媒に混入しこれと共に冷凍サイク
ルを循環するようになったものとする。

このような状態においては、配管４１内の膨張冷媒が低
圧であっても水分分離装置Ｓが配管４１の水平状中間部
位から下方へ垂下しているため、配管４１内の循環冷媒
が、水分透過膜６１によりその透過を阻止された状態に
て、同循環冷媒中の水分のみが金属薄板６２の連通孔６
２ａ、水分透過膜６１及び金属薄板６３の各連通孔６３
ａを通りケーシング７０内に侵入し乾燥剤９０により吸
収される。かかる場合、水分分離装置Ｓが、冷凍サイク
ルの低圧系統の一部である配管４１に配設されているの
で、乾燥剤９０の吸収能力が高く発揮される。従って、
上述のような重合薄板６０の水分分離機能及び乾燥剤９
０の水分吸収機能の相乗的作用のもとに、冷凍サイクル
中の循環冷媒からの含有水分の分離が確実に行われるこ
ととなり、その結果、冷凍サイクル本来の冷却機能及び
寿命を確保できる。かかる場合、水分透過膜６１が両金
属薄板６２．６３によりその弾力でもって挟持されてい
るので、水分透過膜６１が循環冷媒の圧力でもって下方
へたわむことはない。

因みに、水分分離装置Ｓを配管４１に配設した場合にお
ける同配管４１中の冷媒の特性及び乾燥剤９０の特性に
ついて実験により確認したところ、次のような結果が得
られた。即ち、冷媒の液相成分の飽和水分濃度Ｃｓと冷
媒温度との関係は、第４図の曲線ＬＩ２として得られた
。かかる場合、配管４１中の冷媒は低温（例えば、０℃
）であるため、このときの液相成分の飽和水分濃度Ｃｓ
は、第４図に示すごとく、ＣｓＲとなった。従って、Ｃ
ｓ＝Ｃ５Ｒは、冷凍サイクルの高圧系統、例えば配管３
１内の冷媒の液相成分の飽和水分濃度Ｃ５Ｑｏ　（第４
図参照）よりも相当に低いことが分かる。

換言すれば、冷凍サイクルのサイクル水分濃度をＣｏ（
第４図参照）とし、かつ相対湿度Φ−（Ｃｏ／Ｃ５）ｘ
ｌｏｏ（％ＲＨ）としたとき、Φ＝ΦＳＱ＝　（Ｃｏ／
Ｃ５２）ｘｉ　００　（％ＲＨ）の方が、Φ＝Φｓｌ！
ｏ＝　（Ｃｏ／Ｃ５２ｏ）ｘｉＯＯ（％ＲＨ）よりも相
当に大きくなることが分る（第５図参照）。一方、乾燥
剤９０の合成ゼオライトの吸湿量は、第５図の曲線Ｐに
より示すごとく、相対湿度φとの関係において変化する
。従って、乾燥剤９０の吸湿量は、Φ＝ΦｓＲｏよりも
、Φ＝Φｓ２の方がはるかに多いことが分かる（第５図
の点Ｐ　Ｌ　　Ｐ　ｌ参照）。以上のことから、水分分
離装置Ｓを配管４１に配設すれば乾燥剤９０の吸湿能力
を十分に発揮させ得ることが分かる。

換言すれば、このような乾燥剤９０の高吸湿能力と重合
薄板６０の水分分離能力との相乗能力でもって、循環冷
媒の含有水分の分離が有効に達成され得ることが分かる
。

また、乾燥剤９０の交換にあたっては、コンプレッサ１
０の停止下にて、ケーシング７０の開口部４２との締着
を解除して同ケーシング７０を開口部４２から開放し、
新たな乾燥剤をケーシング７０内に収容した上で同ケー
シング７０を再び開口部４２に０リング８０を介し上述
と同様に締着すればよいので、乾燥剤の交換時に冷凍サ
イクルの循環冷媒をも交換しなければならないというよ
うな不具合も確実に解消される。また、乾燥剤の交換は
上述のような簡単な作業で行い得るので、ケーシング７
０の収容乾燥剤の量は必要最小限に抑制できる。なお、
０リング８０のシール機能のため、外部の水分がケーシ
ング７０内に侵入することもない。

なお、前記実施例においては、乾燥剤９０として合成ゼ
オライトを採用した例について説明したか、これに代え
て、例えば、乾燥剤９０として、シリカゲルを採用して
実施してもよい。かかる場合、シリカゲルの吸湿量は、
相対湿度Φとの関連において、第５図の曲線Ｑのごとく
変化するので、前記実施例と同様にシリカゲルの吸湿能
力を高く発揮させ得る。

また、前記実施例においては、冷媒としてＲ１２を採用
した例について説明したが、これに代えて、冷媒として
、例えば、Ｒ１３４ａを採用して実施してもよい。かか
る場合には、配管４１中でのＲ１３４ａの液相成分の飽
和水分濃度Ｃｓと冷媒温度との関係は、第６図の曲線Ｌ
　１３４ｓにより特定される。従って、前記実施例にお
ける飽和水分濃度Ｃｓ＝Ｃ５Ｒに対応するＲ１３４ａの
飽和水分濃度Ｃｓρａ（第６図参照）もＣｓＲと同様に
低くなるので、配管４１内のＲ１３４ａによっても前記
実施例と同様に乾燥剤９０の吸収能力を高め得る。

次に、前記実施例の他の変形例について第７図を参照し
て説明すると、この変形例においては、前記実施例にて
述べた水分分離装置Ｓが、配管４１に代えて、配管５１
の水平状上流部に前記実施例と実質的に同様に配設され
ていることにその構成上の特徴がある。その他の構成は
前記実施例と同様である。

このように構成した本変形例においては、配管５１内の
冷媒が低圧であっても、水分分離装置Ｓが配管５１の水
平状上流部から下方へ垂下しているため、前記実施例と
同様に、重合薄板６ｏの水分分離機能及び乾燥剤９０の
水分吸収機能の相乗、的作用のもとに、冷凍サイクル中
の循環冷媒からの含有水分の分離が確実に行なわれて、
冷凍サイクル本来の冷却機能及び寿命を確保できる。

因みに、水分分離装置Ｓを配管５１に配設した場合にお
ける同配管５１中の冷媒の特性を実験により確認したと
ころ、冷媒の気相成分の水分分離濃度Ｃｓと冷媒温度と
の関係は、第４図の曲線Ｇ、２として得られた。かかる
場合、配管５１中の冷媒は低温（例えば０℃）であるた
め、このときの気相成分の飽和水分濃度Ｃ５は、第４図
に示すごとく、Ｃｓｇとなった。従って、　Ｃｓ＝Ｃ５
ｇは、配管３１内の冷媒の気相成分の飽和水分濃度Ｃｓ
ｇｏ（第４図参照）よりも相当に低いことが分かる。換
言すれば、相対湿度Φ−Φｓｇ（Ｃｏ／Ｃｓｇ）ｘｌｏ
ｏの方が、Φ＝ΦＳρＯよりも相当に太き（なることが
分かる。以上のことから、本変形例においても、前記実
施例と同様に、乾燥剤９０の吸湿能力と重合薄板６０の
水分分離能力でもって、循環冷媒の含有水分の分離が有
効に達成され得ることが分かる。その他の作用効果は前
記実施例と同様である。

なお、前記能の実施例においては、冷媒としてＲ１２が
採用されているが、これに代えて、冷媒として、Ｒ１３
４ａを採用しｔ実施してもよい。

かかる場合には、配管５１中でのＲ１３４ａの気相成分
の飽和水分濃度Ｃｓと冷媒温度との関係は、第６図の曲
線Ｇ１３４ｅにより特定される。従って、前記変形例に
おける飽和水分濃度Ｃｓ＝Ｃ５ｇに対応するＲ１３４ａ
の飽和水分濃度Ｃ５ｇａ（第６図参照）も（ｓｇと同様
に低くなるので、配管５１内のＲ１３４ｍによって前記
変形例と同様に乾燥剤９０の吸収能力を高め得る。

また、本発明の実施にあたっては、第８図に示すごとく
、水分分離装置Ｓａを、前記実施例にて述へた水分分離
装置ｓに代えて、ゴムホース１１の近傍の配管１２の水
平状中間部位の外壁下側部に垂下状に組付けて実施して
もよい。しかして、この水分分離装置Ｓａにおいては、
前記実施例にて述べたケーシング７ｏを、配管１２の前
記外壁下側部に向は突出形成してなる環状開口部２２ａ
に下方及び外方から締着して組付け、前記実施例にて述
べた水分透過膜６１及び金属薄板６２を、ケーシング７
０の段部と開口部１２ａの端面との間にて０リング８ｏ
を介しケーシング７ｏの開口部１２ａへの締着により押
圧介装し、配管５】の中間部位を第８図に示すごとくケ
ーシング７ｏの小径部内にＵ字状に気密的に貫通させ、
ケーシング７０の小径部の内部を排水管７２により外部
に開放し、かつ乾燥剤９ｏを省略するように構成されて
いる。

かかる場合、配管５１内の冷媒の温度が０℃よりも低い
こと、及びケーシング７ｏの小径部内の飽和水蒸気圧が
同冷媒の低温のため同温度の飽和蒸気圧（例えば、１０
℃で９．２ｍｍＨｇ）以下に抑制されることに基き、水
分透過１１１６１の上方に比べ下方の方が水蒸気圧が低
くなる。このため、かかる水蒸気圧差に起因して配管１
２内の冷媒中の水分透過膜６１を介するケーシング７０
の小径部への透過分離が効率よく行なわれる。従って、
乾燥剤９０に依存することなく冷凍サイクルの循環冷媒
の含有水分を分離できる。なお、配水管７２は外部から
の水分の侵入を阻止すべ（屈曲形成されている。

また、この変形例において、ケーシング７０内への配管
５１の貫通を省略するとともに、ケーシング７０の小径
部から第９図に示すごとく吸引ロア３を延出させて、こ
の吸引ロア３を介しケーシング７０の小径部内にエンジ
ンの負圧を付与するようにして上述のような水蒸気圧差
を形成するようにした場合には、負圧が高い程、乾燥剤
９０の採用の場合よりも含有水分の分離効率が高くなる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す拡大断面図、第２図は
本発明を適用した冷凍サイクルの概略図、第３図は第１
図は本発明の要部拡大斜視図、第４図は、飽和水分濃度
Ｃｓ及びサイクル水分濃度の冷媒温度との関係を示すグ
ラフ、第５図は、乾燥剤の吸湿量と相対湿度との関係を
示すグラフ、第６図は冷媒Ｒ１３４ａの飽和水分濃度Ｃ
ｓ及びサイクル水分濃度の冷媒温度との関係を示すグラ
フ、第７図は前記実施例の部分的変形例を示す冷凍サイ
クルの概略図、第８ｒ１１Ｊは前記実施例の部分的変形
例を示す断面図、及び第９図は同部分的変形例を示す断
面図である。 符　　号　　の　　説　　明 １０・・・コンプレッサ、１１．５２・・・ゴムホース
、１２，２１，３１，４１．５１・・・配管、　１２ａ
、４２・・・開口部、　３ｏ・・・レンーバ　４０・・
・ＷＥ張弁、５ｏ・・・エハホレータ、６１・・・水分
透過膜、６２．６３・・・金属薄板、７０・・・ケーシ
ング、７２・・・排水管、７３・・・吸引口、９ｏ・・
・乾燥剤、Ｓ。 Ｓａ・・・水分分離装置。 υ １０・・・コンプレッサ １１　１ｉ２・・・ゴムホース １２．２１．３＋、　　４１．５１・・１２＠、４２・
・・開口部 ３０・　・・レジーＩイ ４０・・・膨張弁 ｓＯ・・・工／（ｆレータ ６１・・・水分透過膜 ６２６３・・・金飄薄板 ７０・・・ケーシング ９０・・・乾燥剤 Ｓ・・・水分分離装置 第 図 疫４弧度−−伽 第２ 相討１痕ナーシ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　冷凍サイクルにおいてその低圧側冷媒循環通路の周壁
   の一部に形成した周壁開口部にこれを閉成するように組
   付けられて同周壁開口部からの冷媒の含有水分のみの外
   方への透過分離を許容する薄板状透過分離部材と、この
   透過分離部材の透過分離を促進する透過分離促進手段と
   を備えてなる冷凍サイクルのための水分分離装置。