JP5520027B2 - アキュムレータ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、アキュムレータ及びその製造方法に関し、特に、冷凍サイクルを循環する冷媒等を気液分離して貯留するアキュムレータ等に関する。

冷凍サイクルを循環する冷媒等を気液分離して貯留するため、レシーバタンクやアキュムレータ等が用いられる。この種のアキュムレータとして、例えば、特許文献１には、図３に示すように、傘状の分離部４３及びインナーパイプ４４を下面に付設したヘッダ４１を、アウターパイプ４５を内部に収容する胴体４２の開口部に嵌入し、ヘッダ４１及び胴体４２を溶接接合したアキュムレータ４０が記載されている。

このアキュムレータ４０では、冷媒流入孔４６から流入した冷媒は、分離部４３の周側壁によって気液分離され、分離された液相冷媒は、胴体４２の下部に分離集合して貯留される。一方、気相冷媒は、分離部４３の内側からアウターパイプ４５に進入し、インナーパイプ４４を経て冷媒流出孔４７から排出される。

尚、図中の４８、４９は、複数の貫通孔が穿設された円板状の抵抗板であり、冷媒流入孔４６から流入した冷媒の圧力を段階的に低減させるために備えられる。

特開２００８−３２２６９号公報

しかし、上記従来のアキュムレータ４０においては、分離部４３、インナーパイプ４４及びアウターパイプ４５等の複数の内機部品を有し、全体として部品点数が多い。このため、多くの工数を経て組み付ける必要があり、生産コストが増大し易いという問題があった。

また、アキュムレータ４０では、冷媒流入孔４６がアキュムレータ４０の中心軸から偏心した位置に設けられるため、冷媒が胴体４２内の一部の領域（図３の場合は、胴体４２内の右側領域）へ集中的に流入する。このため、分離部４３での気液分離に偏りが生じ、冷媒の気液分離性が低下するという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、部品点数や組み付け工数を削減して生産コストを低減したり、冷媒の気液分離性を向上させることが可能なアキュムレータ等を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、上端が開口した有底筒状の胴体と、該胴体の前記開口端を封止するヘッダとを備え、冷媒流入孔から流入した冷媒を前記胴体内で気液分離するアキュムレータであって、前記ヘッダは、前記冷媒流入孔が設けられたヘッダ本体と、該ヘッダ本体の下方に配置され、前記冷媒流入孔から流入した冷媒を気液分離する分離部と、前記ヘッダ本体と前記分離部の間に配置され、該分離部と同心状に配置された連結部とを備え、前記ヘッダ本体、分離部及び連結部が一体に形成され、前記冷媒流入孔は、前記ヘッダ本体の上面から鉛直下方に向けて前記連結部に進入する深さに形成されるとともに、前記分離部と同心状に配置され、前記連結部の側面に、該冷媒流入孔の下部を前記胴体内と連通させる複数の連通孔が穿設されることを特徴とする。

そして、本発明によれば、ヘッダ本体、分離部及び連結部を一体に構成するため、ヘッダの部品点数や組み付け工数を削減することができ、生産コストを低減することが可能になる。
また、冷媒流入孔をヘッダ本体の上面から鉛直下方に向けて前記連結部に進入する深さに形成するとともに、該冷媒流入孔を前記分離部と同心状に配置し、連結部の側面に、冷媒流入孔の下部を胴体内と連通する複数の連通孔を穿設するため、冷媒流入孔に流入した冷媒を胴体の中央から内側壁に向けて放射状に分散させることができ、冷媒の気液分離性を向上させることが可能になる。

上記アキュムレータにおいて、前記複数の連通孔を前記冷媒流入孔周りに等間隔で配置することができ、これによれば、冷媒を冷媒流入孔周りに均等に分散させることができ、気液分離性をより向上させることが可能になる。

また、本発明は、上端が開口した有底筒状の胴体と、該胴体の前記開口端を封止するヘッダとを備え、冷媒流入孔から流入した冷媒を前記胴体内に収容した分離部で気液分離するアキュムレータの製造方法であって、下面に凹部を有するヘッダ母体を鍛造する工程と、該ヘッダ母体の中間部を該ヘッダ母体の中心軸回りに環状に切削し、前記ヘッダの上部に位置するヘッダ本体と、該ヘッダ本体の下方に位置する前記分離部とを形成する工程とを備えることを特徴とする。本発明によれば、前記発明と同様に、ヘッダの部品点数や組み付け工数を削減することができ、生産コストを低減することが可能になる。

以上のように、本発明によれば、部品点数や組み付け工数を削減して生産コストを低減したり、冷媒の気液分離性を向上させることが可能になる。

本発明にかかるアキュムレータの一実施の形態を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 図１のヘッダの製造方法を示す工程図である。 従来のアキュムレータを示す断面図である。

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明にかかるアキュムレータの一実施の形態を示し、このアキュムレータ１は、大別して、冷媒流入孔１５が設けられたヘッダ２と、冷媒流出孔１８が設けられた胴体３と、胴体３内に収容されたパイプ４とで構成される。

ヘッダ２は、アルミニウム合金等の金属からなり、図１（ａ）に示すように、ヘッダ２の上部に配置された略円柱状のヘッダ本体１１と、ヘッダ本体１１の下方に配置された有蓋円筒状の分離部１２とを備え、それらヘッダ本体１１及び分離部１２が小径の連結部１３によって連結された構成を有する。ヘッダ本体１１、分離部１２及び連結部１３は、一体に構成され、詳細は後述するが、鍛造、切削等の工程を経て形成される。

ヘッダ本体１１には、冷媒を胴体３内に導くための冷媒流入孔１５と、アキュムレータ１を冷凍サイクルユニットに固定するためのねじ孔１６とが設けられる。冷媒流入孔１５は、ヘッダ本体１１の上面から鉛直下方に穿設され、分離部１２と同心状に配置される。

冷媒流入孔１５は、上端が開口した円柱状孔であり、その下部が連結部１３に進入する深さに形成される。冷媒流入孔１５の底部は、分離部１２の上面によって閉塞され、また、冷媒流入孔１５の下部側面、すなわち、連結部１３の側面には、冷媒流入孔１５を胴体３内と連通する複数の連通孔１７が穿設される。これら連通孔１７は、図１（ｂ）に示すように、冷媒流入孔１５周りに等間隔で配置され、前後左右の四方に開口することが好ましい。

胴体３は、アルミニウム合金等の金属からなり、図１（ａ）に示すように、上端が開口した有底円筒状に形成される。胴体３の底部３ａには、気液分離によって得られた気相冷媒を排出するための冷媒流出孔１８と、アキュムレータ１を冷凍サイクルユニットに固定するためのねじ孔１９とが設けられる。冷媒流出孔１８は、胴体３の中央部に形成され、ヘッダ２の冷媒流入孔１５と同心状に配置される。

冷媒流出孔１８の上部には、円筒状のパイプ４の下端部が嵌入され、パイプ４は、その上端部が分離部１２の内側空間１２ａに達する状態で胴体３内に収容される。パイプ４の下部側面には、胴体３内に溜まったオイルを冷媒流出孔１８に導くためのオイル戻し孔２０が設けられる。

次に、上記構成を有するアキュムレータ１の組立方法について、図１及び図２を参照しながら説明する。

先ず、図２（ａ）に示すように、下面に凹部２１ａを有するヘッダ母体２１を鍛造によって形成する。尚、凹部２１ａは、図１（ａ）に示す分離部１２の内側空間１２ａに対応するものである。

次に、図２（ｂ）に示すように、ヘッダ母体２１の中間部２１ｂを中心軸２４回りに環状に切削し、ヘッダ本体１１、連結部１３及び分離部１２を形成する。連結部１３が中心軸２４上に位置することから、切削作業にあたっては、汎用的な旋盤装置にヘッダ母体２１をセットし、ヘッダ母体２１側を回転させて切削することができる。このため、特殊な切削方法やＮＣ旋盤装置を用いる必要がなく、製造作業を容易化することが可能になる。

次いで、図２（ｃ）に示すように、ヘッダ母体２１の上面からドリルを下降させ、ヘッダ本体１１に鉛直孔を穿孔して冷媒流入孔１５を形成する。次に、図２（ｄ）に示すように、ヘッダ母体２１の側方から連結部１３の側面にドリルを宛い、水平孔を穿孔して連通孔１７を形成する。尚、連通孔１７は、図１（ｂ）に示すように、複数形成し、冷媒流入孔１５周りに等間隔で配置することが好ましい。

その後、図２（ｅ）に示すように、ヘッダ本体１１にねじ孔１６を螺設し、これにより、ヘッダ２が完成する。そして、図１（ａ）に示すように、パイプ４を取り付けた胴体３の上端にヘッダ２の下端を嵌入し、溶接部２３により胴体３とヘッダ２を溶接して全体を完成させる。

次に、上記構成を有するアキュムレータ１の動作について、図１を参照しながら説明する。尚、以下の説明においては、アキュムレータ１を冷凍サイクルの蒸発器と圧縮機との間に配置し、蒸発器からの冷媒を液冷媒（液相冷媒）とガス冷媒（気相冷媒）とに分離し、液冷媒をアキュムレータ１内に貯留し、ガス冷媒を圧縮機へ戻す場合を例にとって説明する。

蒸発器から冷媒が排出されると、配管を通じてアキュムレータ１に搬送される。アキュムレータ１に到達した冷媒は、ヘッダ２の冷媒流入孔１５に流入し、冷媒流入孔１５に沿って鉛直下方に流れる。そして、連結部１３の連通孔１７から水平方向に流出して胴体３内に進入し、分離部１２によって気液分離される。

このとき、冷媒流入孔１５に進入した冷媒は、中心軸２４上に配置された冷媒流入孔１５を流れた後、連通孔１７を通じて四方に流出するため、胴体３の中央から内側壁３ｂに向けて放射状に分散される。このため、分離部１２の全体でバランスよく気液分離することができ、冷媒の気液分離性を向上させることが可能になる。

分離された液冷媒、及び冷媒中に含まれていたコンプレッサオイル（以下「オイル」という）は、胴体３内を落下し、胴体３の下部に貯留される。その過程で、液冷媒とオイルとの分離が進み、オイルは液冷媒の下方に溜まる。

一方、分離されたガス冷媒は、分離部１２の側周面１２ｂと胴体３の内側壁３ｂとの間の隙間を通過した後、胴体３内を上昇して分離部１２の上側裏面１２ｂに衝突し、パイプ４の上端の流入口４ａに導かれる。流入口４ａに導かれたガス冷媒は、パイプ４内を下降し、冷媒流出孔１８に進入する。このとき、オイル戻し孔２０を通じて、胴体３の下部に溜まったオイルをパイプ４内に吸引し、ガス冷媒とともに冷媒流出孔１８へ導く。その後、オイルを含んだガス冷媒は、冷媒流出孔１８から排出され、配管を通じて圧縮機に搬送される。

以上のように、本実施の形態によれば、ヘッダ本体１１及び分離部１２を一体に構成するため、ヘッダ２の部品点数や組み付け工数を削減することができ、アキュムレータ１の生産コストを低減することが可能になる。

また、冷媒流入孔１５を分離部１２と同心状に配置し、冷媒流入孔１５の下部側面に冷媒を水平方向に流出させる複数の連通孔１７を設けるため、胴体３内への冷媒流入時の偏りを回避し、気液分離性を向上させることが可能になる。加えて、冷媒流入孔１５が中心軸２４上に位置することから、ヘッダ２の製造にあたって、汎用的な旋盤装置を用いて切削作業を進め得るようになり、製造作業を容易化することが可能になる。

尚、上記実施の形態においては、図１（ａ）に示すように、分離部１２を有蓋円筒状に形成するが、分離部１２の形状は、胴体３内に流入した冷媒を気液分離し得るものであれば特に限定されるものではなく、例えば、特許文献１に記載のような傘状とすることもできる。

また、上記実施の形態においては、図１（ｂ）に示すように、冷媒流入孔１５の下部側面（連結部１３の側面）に４個の連通孔１７を設けるが、連通孔１７の数は、２個、３個又は５個以上とすることができる。

さらに、上記実施の形態においては、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、ヘッダ母体２１の中間部２１ｂを切削した後に冷媒流入孔１５を形成するが、冷媒流入孔１５を形成した後に中間部２１ｂを切削するようにしてもよい。また、図２（ｅ）に示すように、ねじ孔１６を最後に形成するが、ねじ孔１６は、冷媒流入孔１５と同時に形成するようにしてもよい。

１ アキュムレータ
２ ヘッダ
３ 胴体
３ａ 胴体の底部
３ｂ 胴体の内側壁
４ パイプ
４ａ パイプの流入口
１１ ヘッダ本体
１２ 分離部
１２ａ 分離部の内側空間
１２ｂ 分離部の側周面
１２ｃ 分離部の上側裏面
１３ 連結部
１５ 冷媒流入孔
１６ ねじ孔
１７ 連通孔
１８ 冷媒流出孔
１９ ねじ孔
２０ オイル戻し孔
２１ ヘッダ母体
２１ａ 凹部
２１ｂ ヘッダ母体の中間部
２３ 溶接部
２４ 中心軸

Claims (3)

1. 上端が開口した有底筒状の胴体と、該胴体の前記開口端を封止するヘッダとを備え、冷媒流入孔から流入した冷媒を前記胴体内で気液分離するアキュムレータであって、
   前記ヘッダは、前記冷媒流入孔が設けられたヘッダ本体と、該ヘッダ本体の下方に配置され、前記冷媒流入孔から流入した冷媒を気液分離する分離部と、前記ヘッダ本体と前記分離部の間に配置され、該分離部と同心状に配置された連結部とを備え、前記ヘッダ本体、分離部及び連結部が一体に形成され、
   前記冷媒流入孔は、前記ヘッダ本体の上面から鉛直下方に向けて前記連結部に進入する深さに形成されるとともに、前記分離部と同心状に配置され、
   前記連結部の側面に、該冷媒流入孔の下部を前記胴体内と連通させる複数の連通孔が穿設されることを特徴とするアキュムレータ。
2. 前記複数の連通孔が前記冷媒流入孔周りに等間隔で配置されることを特徴とする請求項１に記載のアキュムレータ。
3. 上端が開口した有底筒状の胴体と、該胴体の前記開口端を封止するヘッダとを備え、冷媒流入孔から流入した冷媒を前記胴体内に収容した分離部で気液分離するアキュムレータの製造方法であって、
   下面に凹部を有するヘッダ母体を鍛造する工程と、
   該ヘッダ母体の中間部を該ヘッダ母体の中心軸回りに環状に切削し、前記ヘッダの上部に位置するヘッダ本体と、該ヘッダ本体の下方に位置する前記分離部とを形成する工程とを備えることを特徴とするアキュムレータの製造方法。

Images