JP2020134039A - アキュームレータ - Google Patents
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Abstract
【課題】例えば、アキュームレータのタンク内に溜まる液相冷媒とオイルからなる液状部分が多くなるとともに、オイルとして冷媒と相溶性が無くかつ冷媒より比重が小さいものが使用されて、二層分離状態(上側にオイル層、下側に液相冷媒層)となり、オイル層がアキュームレータのタンク内の高い位置に形成され得る場合でも、簡単かつ安価な構造でオイル戻し量を増やし、システムの運転効率を向上させることのできるアキュームレータを提供する。【解決手段】流出管30の外周に浮き部材20が上下方向に摺動可能に配在され、浮き部材20は、冷媒に含まれるオイルからの浮力によってオイル液面高さの変化に応じて上下動するとともに、オイルに浸漬する部分にオイル戻し孔25が設けられており、流出管30に、オイル液面高さが所定高さを超えたときにオイル戻し孔25に連なる、上下方向に延びるスリット穴39が設けられる。【選択図】図1
Description
本発明は、カーエアコン、ルームエアコン、冷凍機等のヒートポンプ式冷凍サイクル(以下、ヒートポンプシステムと称する)に使用されるアキュームレータ(気液分離器)に関する。
一般に、カーエアコン等を構成するヒートポンプシステムに用いられるアキュームレータとしては、例えば特許文献1等に所載のように、流入口及び流出口が設けられた蓋部材によりその上面開口が気密的に閉塞された有底円筒状のタンク、このタンクの内径より小径の笠状ないし逆立薄鉢状の気液分離体、上端部が流出口に連結されて垂下されたインナーパイプとアウターパイプからなる二重管構造の流出管、この流出管(のアウターパイプ)の底部付近に設けられた、液相冷媒及びそれに混入されたオイル(冷凍機油)に含まれる異物を捕捉・除去するためのストレーナ等を有するものが知られている。
このアキュームレータに導入された気液混在状態の冷媒は、前記気液分離体に衝突して放射状に拡散されて液相冷媒と気相冷媒とに分離され、液相冷媒(オイルを含む)はタンク内周面を伝うように流下してタンク下部に溜まるとともに、気相冷媒は流出管におけるインナーパイプとアウターパイプとの間に形成される空間(下送流路)を下降し、インナーパイプ内空間を上昇して圧縮機の吸入側に吸入されて循環せしめられる。
また、液相冷媒と共にタンク下部に溜まるオイルは、液相冷媒との比重や性状の相違等によりタンク底部側に移動していき、流出管を介して圧縮機吸入側に吸入される気相冷媒に吸引されて、ストレーナ(の網目フィルタ)→流出管(アウターパイプ)の底部に形成されたオイル戻し孔→流出管のインナーパイプ内空間を通って気相冷媒と共に圧縮機吸入側に戻されて循環せしめられる(特許文献2等も併せて参照)。
ところで、かかるシステム内を循環する冷媒量は、要求される負荷によって変動し、例えば、冷房運転時(要求負荷が高いとき)には、循環に要する冷媒量が多くなるため、アキュームレータのタンク内に溜まる液相冷媒(オイルを含む)が少なくなり、その液面高さは低くなる。一方、暖房運転時(要求負荷が低いとき)には、循環される冷媒量が少なく、アキュームレータのタンク内に溜まる液相冷媒(オイルを含む)が多くなり、その液面高さは高くなる。
また、システム(圧縮機)の運転停止時には、オイルを含む液相冷媒(以下、液状部分ということがある)がアキュームレータのタンクの下部に溜まるが、オイルとして冷媒と相溶性が無くかつ冷媒より比重が小さいものが使用されている場合には、液相冷媒とオイルとの比重及び粘性の相違により、二層に分離、すなわち、上側にオイル層、下側に液相冷媒層が形成される。
このような二層分離状態において、システム(圧縮機)を起動すると、オイルは、流出管(アウターパイプ)の底部に形成されたオイル戻し孔等を通って気相冷媒と共に圧縮機吸入側に戻されることになるが、前述したように例えば暖房運転時等の低負荷時には、オイル層がアキュームレータのタンク内の高い位置に形成されることになるので、オイル戻し量が少なくなり、その結果、運転効率(暖房効率)が低下するおそれがあった。
このような圧縮機におけるオイル不足を防止するための一つの方策として、特許文献2には、オイル層の変位に対応させて、流出管におけるオイルの取り込み位置を変位させて、オイルを流出管に取り込むようにしたものが既に提案されている。
詳しくは、特許文献2に所載の提案技術は、流出管の上下方向にオイルを取り込む複数の取り込み孔が形成されており、流出管には、複数の取り込み孔のいずれかを開くように移動する、磁性体で作製された可動体が内挿されて螺着されており、外気温度検知器が検知した外気温度に応じて、電磁コイルを印加し、可動体を流出管に対して上下に移動させ、流出管に形成されたいずれかの取り込み孔を開くことで、運転状態(要求負荷)の変化に応じたオイル層の変位に対応させて、オイルを流出管に取り込むようにしている。
しかしながら、上記従来の提案技術においては、可動体を磁性体で作製するとともにその可動体を流出管に内挿して螺着させたり、可動体を流出管に対して移動させるための手段(励磁用の電磁コイル、外気温度検知器、外気温度検知器からの検知信号に応答して電磁コイルを印加する制御装置等)が別途に必要となり、装置構成の煩雑化、部品点数の増加、コストアップ等を招く懸念がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、例えば、アキュームレータのタンク内に溜まる液相冷媒とオイルからなる液状部分が多くなるとともに、オイルとして冷媒と相溶性が無くかつ冷媒より比重が小さいものが使用されて、二層分離状態(上側にオイル層、下側に液相冷媒層)となり、オイル層がアキュームレータのタンク内の高い位置に形成され得る場合でも、簡単かつ安価な構造でオイル戻し量を増やし、システムの運転効率を向上させることのできるアキュームレータを提供することにある。
前記の目的を達成すべく、本発明に係るアキュームレータは、基本的には、流入口及び流出口が設けられたタンクを有し、該タンク内に、一端側が前記流出口に連結され、他端側が前記タンク内において開口せしめられた流出管が垂設されるとともに、前記流入口を介して前記タンク内に導入された冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離する気液分離体が配在され、前記流出管の外周に浮き部材が上下方向に摺動可能に配在され、前記浮き部材は、前記冷媒に含まれるオイルからの浮力によってオイル液面高さの変化に応じて上下動するとともに、前記オイルに浸漬する部分にオイル戻し孔が設けられており、前記流出管に、前記オイル液面高さが所定高さを超えたときに前記オイル戻し孔に連なる、上下方向に延びるスリット穴が設けられていることを特徴としている。
好ましい態様では、前記オイル液面高さが所定高さまでは、前記オイル戻し孔が前記スリット穴の下側に位置せしめられ、前記オイル戻し孔が前記流出管により閉じられるとともに、前記オイル液面高さが所定高さを超えると、前記オイル戻し孔が前記スリット穴と連通せしめられ、前記オイル戻し孔及び前記スリット穴を通して前記タンク内に溜まる前記オイルが前記流出管に戻されるようにされる。
別の好ましい態様では、前記流出管は、インナーパイプとアウターパイプとからなる二重管構造とされる。
別の好ましい態様では、前記タンクは円筒状を有し、前記流出管は、前記タンク内に偏心配置される。
他の好ましい態様では、前記浮き部材は、前記流出管に摺動可能に外挿される筒状の摺動部と、該摺動部から外側に向けて延びる板状のフランジ部とを有し、前記摺動部における前記フランジ部よりも下側に前記オイル戻し孔が設けられる。
更に好ましい態様では、前記フランジ部は、前記タンク内に溜まる前記オイル上に浮上するようにされる。
更に好ましい態様では、前記摺動部の上下長は、前記スリット穴の上下長よりも長くされる。
他の好ましい態様では、前記浮き部材は、前記オイルよりも比重の軽い材料、発泡材料、もしくは多孔材料で作製される。
他の好ましい態様では、前記スリット穴は、上下方向で周方向の幅が変化しており、前記オイル戻し孔の周方向の幅は、少なくとも前記スリット穴の最狭部分の周方向の幅よりも広くされる。
更に好ましい態様では、前記スリット穴は、上下方向で周方向の幅が連続的もしくは段階的に変化する。
他の好ましい態様では、前記スリット穴は、前記流出管の周方向の異なる位置に上下方向で異なる高さ位置となるように複数個設けられる。
他の好ましい態様では、前記オイル戻し孔は、前記浮き部材の周方向の異なる位置に上下方向で異なる高さ位置となるように複数個設けられる。
他の好ましい態様では、前記流出管と前記浮き部材との間に、前記流出管に対して前記浮き部材を上下動可能にガイドするガイド機構が設けられる。
本発明に係るアキュームレータでは、タンク内に溜まるオイルの液面高さ(オイル液面高さ)が所定高さを超えたときに、浮き部材に設けられたオイル戻し孔が流出管に設けられたスリット穴に連なるようにされ、オイルは、オイル戻し孔及びスリット穴を通して流出管、ひいては圧縮機吸入側に戻される。そのため、例えば、アキュームレータのタンク内に溜まる液状部分が多くなるとともに、オイルとして冷媒と相溶性が無くかつ冷媒より比重が小さいものが使用されて、二層分離状態(上側にオイル層、下側に液相冷媒層)となり、オイル層がアキュームレータのタンク内の高い位置に形成され得る場合でも、オイル戻し量を増加させることができ、その結果、システムの運転効率(例えば暖房効率)を向上させることができる。
この場合、基本的には、例えばオイルよりも比重の軽い材料、発泡材料、多孔材料等で作製した浮き部材を流出管の外周に配置すればよいので、従来のような移動手段等を用いる場合に比べて、アキュームレータの構成を簡素化することができ、部品点数の低減、コスト削減等を図ることができる。
また、浮き部材は、流出管に摺動可能に外挿される筒状の摺動部と、該摺動部から外側に向けて延びる板状のフランジ部とを有し、摺動部におけるフランジ部よりも下側にオイル戻し孔が設けられており、フランジ部は、アキュームレータのタンク内に溜まる液状部分の上部、例えば二層分離状態の上側のオイル層の上部を覆う蓋となる。そのため、アキュームレータのタンク内に溜まる液状部分の乱れを防止することができ、気液分離性能を向上させることもできる。
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図1及び図3は、本発明に係るアキュームレータの一実施形態(図1は冷房運転時、図3は暖房運転時)を示す縦断面図、図2及び図4はそれぞれ、図1及び図3の部分切欠側面図である。
図示実施形態のアキュームレータ1は、例えば電気自動車用カーエアコンを構成するヒートポンプシステムにおけるアキュームレータとして用いられるもので、ステンレスあるいはアルミ合金等の金属製の有底円筒状のタンク10を有し、このタンク10の上面開口は、同じ金属製の蓋部材12により気密的に閉塞されている。なお、本実施形態のアキュームレータ1は、例えば、図示のように縦置き、つまり、蓋部材12を上(天)側、タンク10の底部13を下(地)側にして設置される。
蓋部材12(詳しくは、蓋部材12における中心から偏心した左右寄りの位置)には、流入口15と段付きの流出口16とが並設されており、蓋部材12の下側に、タンク10の内径より若干小径の笠状ないし逆立薄鉢状の気液分離体18が配在され、前記流出口16の下部に流出管30の上端部が連結されている。
前記流出管30は、その上端部が流出口16の下部に圧入、拡管、かしめ等により連結されるとともに気液分離体18の天井部18aに設けられた通し穴19を介してタンク10内に垂下された例えば金属製のインナーパイプ31と、該インナーパイプ31の外周に該インナーパイプ31とほぼ同軸に配在された例えば合成樹脂製の有底のアウターパイプ32とからなる二重管構造とされている。
図示は省略するが、インナーパイプ31及びアウターパイプ32の少なくとも一方には、それぞれの間に所定の間隙を確保するためのリブが形成されるのがよい。例えば、アウターパイプ32の内周に、長手方向(上下方向)に沿い、かつ、等角度間隔で複数枚の板状リブが半径方向内方に向けて突設されており、この複数枚の板状リブの内周側にインナーパイプ31が圧入気味に内挿固定される。
また、前記板状リブは、インナーパイプ31(における気液分離体18より下側の部分)に設けてもよいし、インナーパイプ31及びアウターパイプ32の両方に設けてもよい。また、インナーパイプ31、アウターパイプ32、及び板状リブは、合成樹脂材料やアルミ材等を用いた押出し成型により一体的に形成してもよい。すなわち、上記の二重管構造を、アルミ押出し材等を用いた一体成型品とすることもできる。
アウターパイプ32の下端部は、後述するストレーナ40のケース42における内周段差付き上部42aに圧入等により内嵌固定されている。インナーパイプ31の下端は、アウターパイプ32の底部32bより多少上側に位置せしめられ、アウターパイプ32の上端は蓋部材12より多少下側に位置せしめられている。アウターパイプ32の底部32bの中央には、下側オイル戻し孔35(以下、単にオイル戻し孔35とする)が形成されている。オイル戻し孔35の孔径は例えば1mm前後に設定されている。
前記気液分離体18は、ステンレスあるいはアルミ合金等の金属製とされ、前記流出管30のインナーパイプ31とアウターパイプ32(の上端部)とで形成される開口(流出管30の他端側開口)を覆うように、流入口15の下側に固定配置されている。前記気液分離体18は、流出管30(のインナーパイプ31)の上端部が挿通される通し穴19が設けられるとともに流入口15に対向配置される円板状の天井部18aと、天井部18aの外周から下向きに延びる円筒状の周壁部18bとを有している。
蓋部材12に気液分離体18を組み付けるにあたっては、予めアウターパイプ32(の板状リブ)に内挿固定したインナーパイプ31の上端部を、気液分離体18に設けられた通し穴19に通すとともに流出口16に下側から圧入、拡管、かしめ等により固定する。これにより、前記気液分離体18がアウターパイプ32の板状リブと蓋部材12の下端面とで挟持されるようにして保持固定される。なお、インナーパイプ31の上端近くに、バルジ成形等により圧縮曲成された鍔状部を設け、前記気液分離体18を前記鍔状部と蓋部材12の下端面とで挟持するようにして保持固定してもよい。
なお、前記した流出管30(インナーパイプ31、アウターパイプ32)、気液分離体18を設置・固定する手法は、上記のみに限られないことは勿論である。
前記ストレーナ40は、タンク10の底部13に載せ置かれて固定されており、合成樹脂製の有底円筒状のケース42と該ケース42にインサート成形等により一体化された円筒状の網目フィルタ45とからなっている。網目フィルタ45は、例えば、金網や合成樹脂製のメッシュ材等から作製される。
ストレーナ40のケース42は、前記アウターパイプ32の下端部が内嵌固定された内周段差付き上部42aと、底板部42cと、この底板部42cの外周に等角度間隔で立設され、前記上部42aを連結する4本の柱状部42bと、を有している。4本の柱状部42bの間には、側面視矩形の4つの窓部44が画成され、この各窓部44に前記網目フィルタ45が張られていることになる。なお、ケース42に網目フィルタ45を設ける手法は、上記のみに限定されない。
このような構成のアキュームレータ1においては、従来のものと同様に、蒸発器からの低温低圧の気液混在状態の冷媒が流入口15を介してタンク10内に導入され、導入された冷媒は、気液分離体18(の天井部18a)に衝突して放射状に拡散されて液相冷媒と気相冷媒とに分離され、液相冷媒(オイルを含む)はタンク10の内周面を伝うように流下してタンク10の下部に溜まるとともに、気相冷媒は流出管30におけるインナーパイプ31とアウターパイプ32との間に形成される空間(下送流路33)→インナーパイプ31の内空間を介して圧縮機の吸入側に吸入されて循環せしめられる。
また、液相冷媒とともにタンク10の下部に溜まるオイルは、液相冷媒との比重や性状の相違等によりタンク10の底部13側に移動していき、流出管30を介して圧縮機吸入側に吸入される気相冷媒に吸引されて、ストレーナ40の網目フィルタ45→オイル戻し孔35→インナーパイプ31の内空間を通って気相冷媒とともに圧縮機吸入側に戻されて循環せしめられる。網目フィルタ45を通る際にはスラッジ等の異物が捕捉され、異物は、循環する冷媒(オイルを含む)から取り除かれる。
ここで、かかる構成のアキュームレータ1を有するヒートポンプシステムにおいては、冷房運転時(要求負荷が高いとき)には、循環に要する冷媒量が多く、アキュームレータ1のタンク10内に溜まる液相冷媒(オイルを含む)が少なくなり、その液面高さは低くなる(図1、2参照)。一方、暖房運転時(要求負荷が低いとき)には、循環される冷媒量が少なく、アキュームレータ1のタンク10内に溜まる液相冷媒(オイルを含む)が多くなり、その液面高さは高くなる(図3、4参照)。
また、システム(圧縮機)の運転停止時には、液相冷媒とオイルからなる液状部分がアキュームレータ1のタンク10の下部に溜まるが、オイルとして冷媒と相溶性が無くかつ冷媒より比重が小さいものが使用されている場合には、液相冷媒とオイルとの比重及び粘性の相違により、二層に分離、すなわち、上側にオイル層、下側に液相冷媒層が形成される。
そのため、オイルとして冷媒と相溶性が無くかつ冷媒より比重が小さいものが使用されている場合、例えば暖房運転時等の低負荷時には、オイル層がアキュームレータ1のタンク10内の高い位置に形成されることになるので、オイル戻し孔35を通じたオイル戻し量が少なくなる可能性がある。
そこで、本実施形態のアキュームレータ1では、前述した如くの状況においてもオイル戻し量を確保すべく、次のような対策が講じられている。
すなわち、上記構成に加えて、本実施形態では、前記タンク10内に垂設された流出管30を構成するアウターパイプ32の上部に、上下方向に延びるスリット穴39が形成されている。本例では、タンク10内に偏心配置されたアウターパイプ32の中心側(中央寄り)の部分に、気液分離体18の下方から当該アウターパイプ32の1/6程度の長さ、かつ、上下方向で幅一定の長穴からなるスリット穴39が形成されている。スリット穴39の幅(周方向の幅)は例えば1mm前後に設定されている。
また、アウターパイプ32の外周に、概略筒状の浮き部材20が上下方向に摺動可能に配在(外装)されている。この浮き部材20は、例えばポリプロピレン(PP)等のオイルより比重の軽い材料、(内部に気泡を含む)発泡材料、多孔材料等で作製されており、タンク10内に溜まる液状部分(特に、オイル層)に一部が浸漬し、その液状部分(特に、オイル層)から受ける浮力によってアウターパイプ32の外周に沿って上下動(浮動)するようになっている。
詳しくは、前記浮き部材20は、アウターパイプ31に上下方向に摺動可能に外挿される、前記スリット穴39よりも上下長が若干長い円筒状の摺動部21と、前記摺動部21(の外面)の中央付近からタンク10の内周面(内壁面)付近まで(外向きに)延びる円板状のフランジ部22とを有している。フランジ部22の外径は、本例では、タンク10の内径より若干小さくされており、フランジ部22(の外端)とタンク10の内周面との間は、液相冷媒(オイルを含む)をタンク10の下部に流下させるための隙間となっている。
また、摺動部21の下部(フランジ部22よりも下側部分)には、貫通孔からなる上側オイル戻し孔25(以下、単にオイル戻し孔25とする)が形成されている。本例では、前記摺動部21の中心側(中央寄り)の部分(すなわち、前記スリット穴39と同じ周方向の位置)に、前記スリット穴39の幅(周方向の幅)と略同径の丸穴からなるオイル戻し孔25が形成されている。オイル戻し孔25の孔径は例えば1mm前後に設定されている。
前記浮き部材20は、本例では、オイル及び浮き部材20の比重、浮き部材20の形状、体積等の関係上、摺動部21においてフランジ部22よりも下側部分(オイル戻し孔25が設けられている部分)、あるいは摺動部21においてフランジ部22よりも下側部分とフランジ部22の一部とがタンク10内に溜まる液状部分に浸漬したときに、液状部分から受ける浮力によって浮上するようになっている。つまり、このときは、フランジ部22が液状部分(詳しくは、上側のオイル層)上に浮上することになる。
これにより、前記浮き部材20は、アキュームレータ1のタンク10内に溜まる液状部分(特に、オイル層)からの浮力によって、液状部分の液面高さ、詳しくは、上側のオイル層のオイル液面高さに応じてアウターパイプ32の外周に沿って(言い換えれば、アウターパイプ32の外周に摺動しながら)上下動する。
なお、図示例では、前記浮き部材20は、その略下半部がタンク10内に溜まる液状部分のオイル層のみに浸漬し、液状部分のオイル層のみから受ける浮力によって上下動するようになっているが、少なくとも前記オイル戻し孔25がオイルに浸漬する部分に設けられていれば、例えば、前記浮き部材20の一部が液状部分の下側の液相冷媒層に浸漬し、液状部分のオイル層と液相冷媒層の両方から受ける浮力によって上下動するようになっていてもよいことは当然である。
したがって、このような構成のアキュームレータ1においては、図1、2に示される如くに、例えば冷房運転時等の高負荷時において、タンク10内に溜まる液状部分の液面高さ(詳しくは、上側のオイル層のオイル液面高さ)が所定高さ以下であるときは、浮き部材20(の摺動部21)の下部に形成されたオイル戻し孔25は、アウターパイプ32の上部に形成されたスリット穴39の下側に位置せしめられ、オイル戻し孔25は、アウターパイプ32の外周(面)で閉じられている(閉塞されている)。
一方、図3、4に示される如くに、例えば暖房運転時等の低負荷時において、タンク10内に溜まる液状部分のオイル液面高さ(詳しくは、上側のオイル層のオイル液面高さ)が所定高さを超えると、浮き部材20(の摺動部21)の下部に形成されたオイル戻し孔25とアウターパイプ32の上部に形成されたスリット穴39とが連通せしめられる。そのため、この状態でシステム(圧縮機)を起動すると、タンク10内に溜まるオイルは、流出管30を介して圧縮機吸入側に吸入される気相冷媒に吸引されて、浮き部材20のオイル戻し孔25→アウターパイプ32のスリット穴39→流出管30におけるインナーパイプ31とアウターパイプ32との間に形成される空間(下送流路33)→インナーパイプ31の内空間を通って気相冷媒とともに圧縮機吸入側に戻されて循環せしめられる。
上記で説明したように、本実施形態のアキュームレータ1では、タンク10内に溜まるオイルの液面高さ(オイル液面高さ)が所定高さを超えたときに、浮き部材20(の摺動部21)に設けられたオイル戻し孔25が流出管30(のアウターパイプ32)に設けられたスリット穴39に連なる(連通せしめられる)ようにされ、オイルは、オイル戻し孔25及びスリット穴39を通して流出管30、ひいては圧縮機吸入側に戻される。そのため、例えば、アキュームレータ1のタンク10内に溜まる液状部分が多くなるとともに、オイルとして冷媒と相溶性が無くかつ冷媒より比重が小さいものが使用されて、二層分離状態(上側にオイル層、下側に液相冷媒層)となり、オイル層がアキュームレータ1のタンク10内の高い位置に形成され得る場合でも、オイル戻し量を増加させることができ、その結果、システムの運転効率(例えば暖房効率)を向上させることができる。
この場合、基本的には、例えばオイルよりも比重の軽い材料、発泡材料、多孔材料等で作製した浮き部材20を流出管30(のアウターパイプ32)の外周に配置すればよいので、従来のような移動手段等を用いる場合に比べて、アキュームレータ1の構成を簡素化することができ、部品点数の低減、コスト削減等を図ることができる。
また、浮き部材20は、流出管30(のアウターパイプ32)に摺動可能に外挿される円筒状の摺動部21と、該摺動部21から外側に向けて延びる円板状のフランジ部22とを有し、摺動部21におけるフランジ部22よりも下側にオイル戻し孔25が設けられており、フランジ部22は、アキュームレータ1のタンク10内に溜まる液状部分の上部、例えば二層分離状態の上側のオイル層の上部を覆う蓋となる。そのため、アキュームレータ1のタンク10内に溜まる液状部分の乱れを防止することができ、気液分離性能を向上させることもできる。
なお、流出管30(アウターパイプ32)側のスリット穴39の位置や大きさ、形状、個数等、浮き部材20の形状、浮き部材20側のオイル戻し孔25の位置や大きさ、形状、個数等は、上述の例に限られないことは勿論である。
例えば、上記実施形態では、浮き部材20は、流出管30(のアウターパイプ32)の外周全体(全周)を囲う概略筒状を有しているが、流出管30(のアウターパイプ32)の外周の一部のみ(詳しくは、少なくともスリット穴39が設けられている部分)を囲う形状であってもよい。
また、例えば、図5(A)、(B)に示される如くに、流出管30(アウターパイプ32)側のスリット穴39の幅(周方向の幅)を上下方向で変化させるとともに、浮き部材20側のオイル戻し孔25の幅(周方向の幅)をスリット穴39の最狭部分の幅よりも広くしてもよい。図5(A)に示す例では、スリット穴39の幅を下から上に行くに従って連続的に広くし(言い換えれば、スリット穴39をテーパ形状に形成し)、オイル戻し孔25の幅をスリット穴39の下端部分の幅よりも広くする。また、図5(B)に示す例では、スリット穴39の幅を下から上に行くに従って段階的に広くし(言い換えれば、スリット穴39を階段形状に形成し)、オイル戻し孔25の幅をスリット穴39の下端部分の幅よりも広くする。
図5(A)、(B)に示される如くの構成とすることにより、流出管30(アウターパイプ32)に対する浮き部材20の位置(すなわち、液状部分の液面高さ、詳しくは、上側のオイル層のオイル液面高さ)に応じて、スリット穴39とオイル戻し孔25との重なり部分の面積が変化するので、オイル戻し量を変化させることができる。図5(A)、(B)に示す例では、液状部分の液面高さ、詳しくは、上側のオイル層のオイル液面高さが高くなるに従って、オイル戻し量が増加するようにされている。
また、上記実施形態では、スリット穴39及びオイル戻し孔25はそれぞれ1個ずつ設けられているが、スリット穴39及びオイル戻し孔25はそれぞれ、アウターパイプ32及び浮き部材20の周方向に複数個形成してもよい。この場合、例えば、図6(A)、(B)に示される如くに、(周方向の)異なる位置に設けられた各スリット穴39又は各オイル戻し孔25の高さ位置(上下の端部位置、中心位置、上下長を含む)を変化させるのがよい。図6(A)に示す例では、スリット穴39を、アウターパイプ32の周方向の異なる位置に複数個設けるとともに、各スリット穴39の高さ位置(図示例では、下端位置)を上下方向で異なる高さ位置となるように設定している。また、図6(B)に示す例では、オイル戻し孔25を、浮き部材20(の摺動部21)の周方向の異なる位置に複数個設けるとともに、各オイル戻し孔25の高さ位置(中心位置)を上下方向で異なる高さ位置となるように設定している。
図6(A)、(B)に示される如くの構成とすることにより、図5(A)、(B)に示す例と同様に、流出管30(アウターパイプ32)に対する浮き部材20の位置(すなわち、液状部分の液面高さ、詳しくは、上側のオイル層のオイル液面高さ)に応じて、スリット穴39とオイル戻し孔25との重なり部分の面積(総面積)が変化するので、オイル戻し量を変化させることができる。図6(A)、(B)に示す例では、液状部分の液面高さ、詳しくは、上側のオイル層のオイル液面高さが高くなるに従って、オイル戻し量が増加するようにされている。
また、スリット穴39又はオイル戻し孔25を複数個形成する場合、各スリット穴39又は各オイル戻し孔25の位置(高さ)や大きさ(周方向の幅、孔径等)、形状等は、同一でなくてもよいことも当然である。
また、上記実施形態では、タンク10内に垂設された流出管30は、タンク10内に偏心配置されているので、流出管30周りで浮き部材20はほぼ回転しないようになっているが、流出管30に対する浮き部材20の回転を確実に防止すべく、流出管30(のアウターパイプ32)と浮き部材20(の摺動部21)との間に、流出管30(のアウターパイプ32)に対して浮き部材20を上下動可能にガイドするガイド機構を設けてもよい。例えば、流出管30(のアウターパイプ32)の外周と浮き部材20(の摺動部21)の内周の一方に、突起もしくは上下方向に延びる突条等を形成し、流出管30(のアウターパイプ32)の外周と浮き部材20(の摺動部21)の内周の他方に、前記突起もしくは上下方向に延びる突条等が嵌め込まれる、上下方向に延びる凹溝等を形成してもよい。
また、上記実施形態においては、インナーパイプ31とアウターパイプ32とからなる二重管構造とされた流出管30を採用しているが、本発明は、一端側が流出口に連結され、他端側開口が気液分離体の下面近くに位置せしめられた例えばU字管(U字状の管)や直管(直線状の管)等からなる流出管を備えたアキュームレータにも適用し得ることは言うまでも無い。
また、上記実施形態においては、オイルとして冷媒と相溶性が無くかつ冷媒より比重が小さいものが使用されて、圧縮機の停止時においてオイルと液相冷媒が上記のように二層分離状態(上側にオイル層、下側に液相冷媒層)となる場合を例示しているが、本発明は、圧縮機の停止時においてオイルと液相冷媒が上記のように二層分離状態とならない場合、つまり、オイルとして冷媒と相溶性が無くかつ冷媒より比重が大きいものが使用されて、圧縮機の停止時において、上側に液相冷媒層、下側にオイル層が形成される場合でも、冷媒やオイルの種類・性状等の条件に合わせて浮き部材20を設計することで適用可能であることは詳述するまでも無い。
1 アキュームレータ
10 タンク
12 蓋部材
13 タンクの底部
15 流入口
16 流出口
18 気液分離体
18a 天井部
18b 周壁部
19 通し穴
20 浮き部材
21 摺動部
22 フランジ部
25 上側オイル戻し孔
30 流出管
31 インナーパイプ
32 アウターパイプ
32b アウターパイプの底部
33 下送流路
35 下側オイル戻し孔
39 スリット穴
40 ストレーナ
42 ケース
44 窓部
45 網目フィルタ
10 タンク
12 蓋部材
13 タンクの底部
15 流入口
16 流出口
18 気液分離体
18a 天井部
18b 周壁部
19 通し穴
20 浮き部材
21 摺動部
22 フランジ部
25 上側オイル戻し孔
30 流出管
31 インナーパイプ
32 アウターパイプ
32b アウターパイプの底部
33 下送流路
35 下側オイル戻し孔
39 スリット穴
40 ストレーナ
42 ケース
44 窓部
45 網目フィルタ
Claims (13)
- 流入口及び流出口が設けられたタンクを有し、該タンク内に、一端側が前記流出口に連結され、他端側が前記タンク内において開口せしめられた流出管が垂設されるとともに、前記流入口を介して前記タンク内に導入された冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離する気液分離体が配在されたアキュームレータであって、
前記流出管の外周に浮き部材が上下方向に摺動可能に配在され、前記浮き部材は、前記冷媒に含まれるオイルからの浮力によってオイル液面高さの変化に応じて上下動するとともに、前記オイルに浸漬する部分にオイル戻し孔が設けられており、
前記流出管に、前記オイル液面高さが所定高さを超えたときに前記オイル戻し孔に連なる、上下方向に延びるスリット穴が設けられていることを特徴とするアキュームレータ。 - 前記オイル液面高さが所定高さまでは、前記オイル戻し孔が前記スリット穴の下側に位置せしめられ、前記オイル戻し孔が前記流出管により閉じられるとともに、
前記オイル液面高さが所定高さを超えると、前記オイル戻し孔が前記スリット穴と連通せしめられ、前記オイル戻し孔及び前記スリット穴を通して前記タンク内に溜まる前記オイルが前記流出管に戻されるようにされていることを特徴とする請求項1に記載のアキュームレータ。 - 前記流出管は、インナーパイプとアウターパイプとからなる二重管構造とされていることを特徴とする請求項1又は2に記載のアキュームレータ。
- 前記タンクは円筒状を有し、前記流出管は、前記タンク内に偏心配置されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のアキュームレータ。
- 前記浮き部材は、前記流出管に摺動可能に外挿される筒状の摺動部と、該摺動部から外側に向けて延びる板状のフランジ部とを有し、
前記摺動部における前記フランジ部よりも下側に前記オイル戻し孔が設けられていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のアキュームレータ。 - 前記フランジ部は、前記タンク内に溜まる前記オイル上に浮上するようにされていることを特徴とする請求項5に記載のアキュームレータ。
- 前記摺動部の上下長は、前記スリット穴の上下長よりも長くされていることを特徴とする請求項5又は6に記載のアキュームレータ。
- 前記浮き部材は、前記オイルよりも比重の軽い材料、発泡材料、もしくは多孔材料で作製されていることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載のアキュームレータ。
- 前記スリット穴は、上下方向で周方向の幅が変化しており、
前記オイル戻し孔の周方向の幅は、少なくとも前記スリット穴の最狭部分の周方向の幅よりも広くされていることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のアキュームレータ。 - 前記スリット穴は、上下方向で周方向の幅が連続的もしくは段階的に変化していることを特徴とする請求項9に記載のアキュームレータ。
- 前記スリット穴は、前記流出管の周方向の異なる位置に上下方向で異なる高さ位置となるように複数個設けられていることを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載のアキュームレータ。
- 前記オイル戻し孔は、前記浮き部材の周方向の異なる位置に上下方向で異なる高さ位置となるように複数個設けられていることを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載のアキュームレータ。
- 前記流出管と前記浮き部材との間に、前記流出管に対して前記浮き部材を上下動可能にガイドするガイド機構が設けられていることを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載のアキュームレータ。
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