JP2008241088A - アキュムレータ - Google Patents

Abstract

【課題】 耐圧容器のコンパクト化を実現しつつ、オイルが溜まる初期段階からオイルをスムーズに吸入できるアキュムレータの提供。
【解決手段】 上部に気液二相冷媒を流入させる流入口７と、気体冷媒を排出させる排出口８を有する耐圧容器２と、耐圧容器２内に収容される冷媒排出部材３を備え、冷媒排出部材３に上下方向に貫通形成された内通路１０及び外通路１１を形成し、内通路１０の上部１０ａを排出口８に連通する一方、外通路１１の上部１１ａを耐圧容器２内に連通し、内通路１０の下部１０ｂと外通路１１の下部１１ｂとをアダプタ部材１２を介して連通し、耐圧容器２の底部とアダプタ部材１２の底部との間に所定の隙間Ｗ１を設けると共に、該アダプタ部材１２の底部にオイル吸入口１２ｂを設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アキュムレータに関する。

従来、耐圧容器内に流入した気液二相冷媒を溜めて気液分離させた後、気体冷媒を冷媒流出部材を介して容器外へ排出するようにしたアキュムレータの技術が公知になっている（特許文献１参照）。
特開２００２−１３０８７１号公報

しかしながら、従来の発明にあっては、冷媒流出部材を略Ｕ字状の冷媒流出配管で構成した場合には耐圧容器が大径化してしまうという問題点があった。

一方、冷媒流出部材を筒状部材と冷媒流出配管で構成した場合には筒状部材が耐圧容器の底部に固定される、あるいは、冷媒流出配管が耐圧容器の底部に貫通配置されるため、冷媒と共に冷凍サイクル内を循環するコンプレッサの潤滑オイルのオイル吸入口を筒状部材の側方に設ける必要が生じ、この結果、オイルがある程度溜まるまで吸入できない、あるいは、オイルと液冷媒の両方をオイル吸入口から吸入してしまう虞があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、耐圧容器のコンパクト化を実現しつつ、オイルが溜まる初期段階からオイルをスムーズに吸入できるアキュムレータを提供することである。

本発明の請求項１記載の発明では、上部に気液二相冷媒を流入させる流入口と、気体冷媒を排出させる排出口を有する耐圧容器と、前記耐圧容器内に収容される冷媒排出部材を備え、前記冷媒排出部材に上下方向に貫通形成された内通路及び外通路を形成し、前記内通路の上部を前記排出口に連通する一方、外通路の上部を耐圧容器内に連通し、前記内通路の下部と外通路の下部とをアダプタ部材を介して連通し、前記耐圧容器の底部とアダプタ部材の底部との間に所定の隙間を設けると共に、該アダプタ部材の底部にオイル吸入口を設けたことを特徴とする。

本発明の請求項１記載の発明にあっては、上部に気液二相冷媒を流入させる流入口と、気体冷媒を排出させる排出口を有する耐圧容器と、前記耐圧容器内に収容される冷媒排出部材を備え、前記冷媒排出部材に上下方向に貫通形成された内通路及び外通路を形成し、前記内通路の上部を前記排出口に連通する一方、外通路の上部を耐圧容器内に連通し、前記内通路の下部と外通路の下部とをアダプタ部材を介して連通し、前記耐圧容器の底部とアダプタ部材の底部との間に所定の隙間を設けると共に、該アダプタ部材の底部にオイル吸入口を設けたため、耐圧容器のコンパクト化を実現しつつ、オイルが溜まる初期段階からオイルをスムーズに吸入できる。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

以下、実施例１を説明する。
図１は本発明の実施例１のアキュムレータを示す断面図、図２は図１のＳ２−Ｓ２線における端面図、図３は本実施例１のアキュムレータの耐圧容器の底部付近の拡大断面図であり、作用を説明する図、図４は本実施例１のアキュムレータが採用される冷凍サイクルを示す図である。

先ず、全体構成を説明する。
図１に示すように、本実施例１のアキュムレータ１は、耐圧容器２と、この耐圧容器２内に収容された冷媒排出部材３が備えられている。

耐圧容器２は、円筒状の筒状部４と、筒状部４の上部の内側に嵌合された状態で図外の溶接、ろう付け等により固定された上側閉塞部５と、筒状部４の下部の内側に嵌合された状態で図外の溶接、ろう付け等により固定された下側閉塞部６とから構成され、これら三者は金属製、例えばアルミニウム製となっている。

筒状部４の上部には、流入口７が貫通形成されると共に、この流入口７には後述するエバポレータＡ５側の接続管を連通させた状態で接続するための雌螺子溝７ａが形成されている。
上側閉塞部５の中心位置には、排出口８が貫通形成されると共に、この排出口８には後述する内部熱交換器Ａ３側の接続管を連通させた状態で接続するための雌螺子溝８ａが形成されている。
下側閉塞部６の中心位置には、下方へ凹設された凹部９が形成されている。

冷媒排出部材３は樹脂で一体的に形成される他、上下方向に貫通形成された内通路１０と外通路１１が設けられ、その下部には樹脂製のアダプタ部材１２が接続されている。
また、冷媒排出部材１３をアルミニウムの押し出し成形等で一体的に形成する一方、同材料でアダプタ部材１２をプレス成形で形成し、これら両者をろう付け圧入して取り付けることもできる。

また、図２に示すように、本実施例１の内通路１０は冷媒排出部材３の中心位置に配置される一方、外通路１１は２箇所の柱部１３の柱部で２つに仕切られた状態で内通路１０の外側に配置されている。
内通路１０の上部外周は、上側閉塞部５の排出口８に臨んで形成された嵌合溝８ｂに嵌合された状態で図外の溶接等により固定され、これによって、冷媒排出部材３が固定支持されると共に、内通路１０の上部１０ａが排出口８に連通されている。
一方、外通路１１の上部１１ａは流入口７よりも高い位置で耐圧容器２内に連通されている。

図３に示すように、アダプタ部材１２は、略有底筒状に形成される他、その上部が外通路１１の下部外周に嵌合された状態で図外の接着材等により固定され、これによって、内通路１０の下部１０ｂと外通路１１の下部１１ｂとが連通されている。

また、アダプタ部材１２の底部には、内通路１０の中心へ向かって上方へ山状に膨出した膨出部１２ａが形成される共に、この膨出部１２ａの頂部には所定の径を有するオイル吸入口１２ｂが設けられている。

さらに、アダプタ部材１２と耐圧容器の底部、詳細には、アダプタ部材１２と下側閉塞部６の凹部９との間には所定の隙間Ｗ１が形成されている。

従って、アダプタ部材１２は冷媒排出部材３と別体で構成されているため、冷媒排出部材３との接続代（以下、アダプタ部材１２の接続代と称す）を変更することにより、冷媒排出部材３を設計変更することなく所定の隙間Ｗ１を容易に変更できるようになっている。

次に、作用を説明する。
図４に示すように、このように構成されたアキュムレータ１は、コンプレッサＡ１、コンデンサＡ２、内部熱交換器Ａ３、膨張弁Ａ４、及びエバポレータＡ５が連結された一般的な車両空調用の冷凍サイクルに採用される。
また、本実施例１の冷凍サイクルは二酸化炭素を冷媒として高圧側が超臨界域（例えば冷媒温度：３０℃以上、冷媒圧力：７．４ＭＰａ以上）となる所謂超臨界蒸気圧縮式冷凍サイクルであり、コンプレッサＡ１を駆動させる際に用いるオイルが冷媒と共に循環している。

コンプレッサＡ１は、エンジン等の駆動装置によって駆動し、冷媒を超臨界域まで圧縮するものである。
コンデンサＡ２（外部熱交換器）は、コンプレッサＡ１から吐出された気体冷媒を冷却するものである。
内部熱交換器Ａ３は、アキュムレータ１からコンプレッサＡ１へ送られる比較的低温の冷媒と、コンデンサＡ２から膨張弁Ａ４へ送られる冷媒との間で熱交換を行い熱交換率を向上させるものである。
膨張弁Ａ４は、コンデンサＡ２から送出された冷媒を減圧するものである。
エバポレータＡ５は、膨張弁Ａ４を通過して減圧された冷媒と冷媒通路周囲を通過する空気等から吸熱し空気等を冷却すると共に冷媒を蒸発させるものである。

そして、アキュムレータ１は、エバポレータＡ５において蒸発しきれなかった液冷媒を含む気液混合冷媒を気体と液体に分離して気体冷媒を内部熱交換器Ａ４へ送る一方、液冷媒を溜めておくものである。

以下、アキュムレータ１の作動を詳細に説明する。
先ず、エバポレータＡ５側の接続管から耐圧容器２内に流入した気液二相冷媒は、耐圧容器２の底部に溜まった後、気液分離する。
この際、図３に示すように、耐圧容器２の底部には、冷媒よりも比重の大きいオイル１４が液冷媒１５の下方に層を成して溜まる。
従って、オイル１４は下方へ行くほど液冷媒１５の混入が少なくなり、濃度が高くなる。

また、気液分離され耐圧容器２の上部に溜まった気体冷媒は、外通路１１の上部１１ａからアダプタ部材１２及び内通路１０を介して排出口８に接続された内部熱交換器Ａ３側の接続管へ排出される。
この際、図３に示すように、外通路１１の下部１１ｂからアダプタ部材１２の膨出部１２ａに沿って内通路１０へ導かれる気体冷媒（破線矢印で図示）の吸気圧力によってオイル１４（実線矢印で図示）をオイル吸入口１２ｂから吸引して気体冷媒と共にスムーズに排出できる。

なお、冷凍サイクルの運転状況によっては、エバポレータＡ５側で冷媒が完全に気化する場合もあり、この際には気体冷媒が耐熱容器２内に流入し、耐圧容器の底部にはオイル１４のみが溜まることとなる。

ここで、従来の発明にあっては、オイルがある程度溜まるまで吸入できない、あるいは、オイルと液冷媒の両方をオイル吸入口から吸入してしまう虞があった。

これに対し、本実施例１のアキュムレータ１では、アダプタ部材１２の底部にオイル吸入口１２ｂを設けているため、例えば、気液二相冷媒が勢いよく耐熱容器２内に流入した場合や、アキュムレータ１が車両振動やコンプレッサＡ１の共振により揺れた場合でも、オイル１４に液冷媒が混入する虞がなく、高い濃度のオイル１４を吸入できる。

また、オイル１４が溜まる初期段階から吸入でき、これにより、オイル１４をコンプレッサＡ１へ安定して送ることができる。

また、耐熱容器２の底部近くから吸引できるため、少ないオイル量でも冷凍サイクルを運転することができる。

さらに、耐熱容器２の底部に溜まるオイル１４及び液冷媒１５の量は、冷凍サイクルの運転状況や製品毎に異なるため、耐熱容器２の上下長さは製品毎に異なるが、本実施例１では前述したように、アダプタ部材１２の接続代を変更するだけで所定の隙間Ｗ１を変更でき、冷媒排出部材３を設計変更することなく様々な上下長さの耐熱容器２に対応できる。

次に、効果を説明する。
以上、説明したように、本実施例１のアキュムレータ１にあっては、上部に気液二相冷媒を流入させる流入口７と、気体冷媒を排出させる排出口８を有する耐圧容器２と、耐圧容器２内に収容される冷媒排出部材３を備え、冷媒排出部材３に上下方向に貫通形成された内通路１０及び外通路１１を形成し、内通路１０の上部１０ａを排出口８に連通する一方、外通路１１の上部１１ａを耐圧容器２内に連通し、内通路１０の下部１０ｂと外通路１１の下部１１ｂとをアダプタ部材１２を介して連通し、耐圧容器２の底部とアダプタ部材１２の底部との間に所定の隙間Ｗ１を設けると共に、該アダプタ部材１２の底部にオイル吸入口１２ｂを設けたため、耐圧容器２のコンパクト化を実現しつつ、オイル１４が溜まる初期段階からオイル１４をスムーズに吸入できる。

また、耐熱容器２の底部近くから吸引できるため、少ないオイル量でも冷凍サイクルを運転することができる。

また、外通路１１の下部１１ｂとアダプタ部材１２との接続代を変更するだけで所定の隙間Ｗ１を変更でき、冷媒排出部材３を設計変更することなく様々な上下長さの異なる耐熱容器２に対応できる。

また、冷媒排出部材３に内通路１０と外通路１１を形成したため、これらを別体で形成した場合に比べて固定ブラケット等が不要となる上、耐圧容器２の径サイズを小さくでき、コンパクト化に貢献できる。

また、アダプタ部材１２の底部に内通路１０の中心へ向かって上方へ山状に膨出した膨出部１２ａを形成する共に、この膨出部１２ａの頂部にオイル吸入口１２ｂを設けたため、膨出部１２ａに沿って内通路１０へ流れる気体冷媒の吸気圧力を利用してオイル吸入口１２ｂからオイル１４を吸引でき、スムーズなオイル１４の吸入が可能となる。

以下、実施例２を説明する。
本実施例２において、前記実施例１と同様の構成部材については同じ符号を付してその説明は省略し、相違点のみ詳述する。

図５は本発明の実施例２のアキュムレータを示す断面図、図６は図５のＳ６−Ｓ６線における端面図である。

図５、６に示すように、本実施例２では、実施例１で説明した冷媒排出部材３の内通路１０と外通路１１の代わりに左右に近接して並設された内通路２０と外通路２１が設けられる他、オイル吸入口１２ｂの代わりにアダプタ部材１２の底部に開口されたオイル吸入口２２が設けられる点が実施例１と相違する。

従って、本実施例２では、実施例１と同様の効果を得られる。

以上、本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、本実施例で説明した各構成部材の詳細な部位の形状、材質、固定方法等は適宜設定できる。

また、図７に示すように、冷媒排出部材３の外通路１１を内通路１０の外側に複数設けても良い。

本発明の実施例１のアキュムレータを示す断面図である。 図１のＳ２−Ｓ２線における端面図である。 本実施例１のアキュムレータの耐圧容器の底部付近の拡大断面図であり、作用を説明する図である。 本実施例１のアキュムレータが採用される冷凍サイクルを示す図である。 本発明の実施例２のアキュムレータを示す断面図である。 図５のＳ６−Ｓ６線における端面図である。 その他の実施例の冷媒排出部材を説明する断面図である。

符号の説明

Ａ１ コンプレッサ
Ａ２ コンデンサ
Ａ３ 内部熱交換器
Ａ４ 膨張弁
Ａ５ エバポレータ
１ アキュムレータ
２ 耐圧容器
３ 冷媒排出部材
４ 筒状部
５ 上側閉塞部
６ 下側閉塞部
７ 流入口
７ａ 雌螺子溝
８ 排出口
８ａ 雌螺子溝
８ｂ 嵌合溝
９ 凹部
１０、２０ 内通路
１０ａ （内通路）の上部
１０ｂ （内通路）の下部
１１、２１ 外通路
１１ａ （外通路）の上部
１１ｂ （外通路）の下部
１２ アダプタ部材
１２ａ 膨出部
１２ｂ、２２ オイル吸入口
１３ 柱部
１４ オイル
１５ 液冷媒

Claims (2)

1. 上部に気液二相冷媒を流入させる流入口と、気体冷媒を排出させる排出口を有する耐圧容器と、
   前記耐圧容器内に収容される冷媒排出部材を備え、
   前記冷媒排出部材に上下方向に貫通形成された内通路及び外通路を形成し、
   前記内通路の上部を前記排出口に連通する一方、外通路の上部を耐圧容器内に連通し、
   前記内通路の下部と外通路の下部とをアダプタ部材を介して連通し、
   前記耐圧容器の底部とアダプタ部材の底部との間に所定の隙間を設けると共に、該アダプタ部材の底部にオイル吸入口を設けたことを特徴とするアキュムレータ。
2. 請求項１記載のアキュムレータにおいて、
   前記アダプタ部材の底部に内通路の中心へ向かって上方へ山状に膨出した膨出部を形成する共に、この膨出部の頂部にオイル吸入口を設けたことを特徴とするアキュムレータ。

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