JP2000179997A - 遠心分離型アキュムレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 遠心分離型アキュムレータにおいて、そのケ
ーシングの内部構成に工夫を凝らし、ケーシングの外部
の熱が当該ケーシング内に蓄積される液相冷媒に影響す
ることを防止することを目的とする。 【解決手段】 二重筒５０ｃは、大径の円筒状外側筒部
５６と、小径の円筒状内側筒部５７とにより構成されて
おり、外側筒部５６は、その上端開口部５６ａにて、ケ
ーシング部材５０ｂの開口部５１の内側環状部５１ｂに
下方から同軸的に嵌着されている。ここで、外側筒部５
６の外周面とケーシング部材５０ｂの周壁５８の内周面
との間には所定間隔が付与されている。但し、当該所定
間隔は、外側筒部５６の外周面とケーシング部材５０ｂ
の周壁５８の内周面との間の断熱を良好になし得るよう
に定めてある。また、外側筒部５６の底壁５６ａの外面
とケーシング部材５０ｂの底壁内面との間には上記所定
間隔が付与されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両等の冷凍サイク
ル装置用アキュムレータに係り、特に、当該冷凍サイク
ル装置に採用するに適した遠心分離型アキュムレータに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、車両用冷凍サイクル装置
に採用されるアキュムレータとしては、図９にて示すよ
うな傘型アキュムレータがある。このアキュムレータ
は、図９にて示すごとく、円筒状ケーシング１を備えて
おり、このケーシング１は、その円筒状周壁１ａの図示
上端部に形成した流入口１ｂにて、冷凍サイクル装置の
蒸発器にその流出口から接続され、その上壁１ｃに形成
した流出口１ｄにて、冷凍サイクル装置の圧縮機にその
吸入口から接続される。

【０００３】ケーシング１内には、気液分離傘２、気液
分離筒３及び気液分離管４が設けられている。気液分離
傘２は、その環状ボス２ａにて、ケーシング１の内部か
ら流出口１ｄに同軸的に嵌着されており、この気液分離
傘２の傘部２ｂは、ケーシング１内底部を同軸的に臨む
ように下方に向け末広がり状に延出している。気液分離
筒３は、ケーシング１内にて、その底壁に、気液分離傘
２と同軸的に位置して着座固着されており、この気液分
離筒３は、その低部から上方へ延出し、その上端開口部
３ａにて、気液分離傘２の傘部２ｂ内に位置している。
なお、気液分離筒３の低部は閉じている。

【０００４】気液分離管４は、その上端部４ａにて、気
液分離傘２の傘部２ｂ内からそのボス２ａに同軸的に嵌
着されており、この気液分離管４は、図９にて示すごと
く、気液分離筒３内に上端開口部３ａを通り延出してい
る。ここで、気液分離管４の下端開口部４ｂは、気液分
離筒３の底壁を臨むように位置している。このように構
成した上記アキュムレータにおいては、ケーシング１内
の気液分離傘２の上側円筒状中空部内に流入口１ｂを通
り蒸発器から流入した冷媒は、傘部２ｂの外表面に沿い
旋回しつつケーシング１の周壁１ａの内周面と気液分離
傘２の傘部２ｂの外表面下端から図９にて図示実線の矢
印のごとく下方へ流下する。

【０００５】そして、このように流下する冷媒のうち液
相冷媒及びオイルは、ケーシング１内低部のうち気液分
離筒３の外側に位置する部分に向け図９にて図示破線の
矢印のごとく流下して蓄積される。一方、上述のように
気液分離傘２から流下する冷媒のうち気相冷媒は、図９
にて実線の矢印にて示すごとく気液分離傘２の傘部２ｂ
内を通り気液分離筒３内にその上端開口部３ａから流下
する。その後、このように流下した気相冷媒は、気液分
離筒３内にその下端開口部４ｂから流入し流出口１ｄか
ら圧縮機に還流される。なお、図９にて符号３ｂはオイ
ル戻し孔を示す。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記アキュ
ムレータにおいて、その冷媒に対する気液分離にあた
り、気液分離傘２を採用している。ここで、アキュムレ
ータとしての冷媒の気液分離特性を良好にするには、気
液分離に必要な空間を十分にとる必要がある。このため
には、ケーシング１の上部の空間を大きくしなければな
らず、アキュムレータが大型化するという不具合があ
る。

【０００７】また、上述のようにケーシング１内に蓄積
された液相冷媒は、ケーシング１の円筒状周壁１ａを介
しその外部の雰囲気に接触している。しかも、ケーシン
グ１は、通常、伝熱性の良い金属材料により形成されて
いる。このため、アキュムレータが、例えば、当該車両
のエンジンルーム内に位置していると、ケーシング１内
に蓄積された液相冷媒は、ケーシング１の周壁１ａ及び
このケーシング１の底壁を通してエンジンルーム内の熱
の影響を受けて蒸発し易い。

【０００８】これに伴い、ケーシング１内に蓄積された
液相冷媒の蒸発が促進されると、この蒸発冷媒が、上記
気相冷媒と同様に、気液分離筒３及び気液分離管４を通
り圧縮機に還流されてしまう。このため、冷凍サイクル
装置を循環する冷媒には、ケーシング１内の蓄積冷媒の
うち上記蒸発冷媒が、蒸発器における本来の冷却に寄与
しない冷媒として、混入することとなり、蒸発器として
要求される本来の冷却能力の低下を招くという不具合が
ある。

【０００９】これらに対しては、上記傘型アキュムレー
タに代えて、遠心分離型アキュムレータを採用すること
が考えられる。しかし、この遠心分離型アキュムレータ
は、傘型アキュムレータのように気液分離傘を用いず、
蒸発器からの冷媒をケーシング内にて遠心分離する構成
を有するため、アキュムレータの小型化は可能であるも
のの、外部雰囲気に直接接触して位置するケーシング内
に液相冷媒を蓄積する点においては、上記傘型アキュム
レータと同様である。

【００１０】従って、ケーシング内の液相冷媒が当該ケ
ーシングの外部からの熱を受けて蒸発することから、こ
の蒸発冷媒が、上記傘型アキュムレータの場合と同様の
不具合を招くことに変わりがない。そこで、本発明は、
以上のようなことに対処するため、冷凍サイクル装置用
遠心分離型アキュムレータにおいて、そのケーシングの
内部構成に工夫を凝らし、ケーシングの外部の熱が当該
ケーシング内に蓄積される液相冷媒に影響することを防
止することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決にあた
り、請求項１〜３に記載の発明によれば、遠心分離型ア
キュムレータは、蒸発器（４０）からの冷媒を気相冷媒
と液相冷媒及びオイルとに遠心分離する遠心分離部（５
０ａ、５４ａ、５３ｂ、５５）を上部に備えてなる筒状
ケーシング（５０）と、このケーシング内にてその周壁
（５８）と同軸的に位置して遠心分離部からの気相冷媒
を流入させる内側筒部（５７）と、ケーシング内にて内
側筒部の外周側にて同軸的に支持されて遠心分離部から
流下する液相冷媒及びオイルを内部に蓄積する外側筒部
（５６）とを備える二重筒（５０ｃ）とを具備する。

【００１２】また、外側筒部の外周面とケーシングの周
壁の内周面との間には間隔が付与されており、内側筒部
内に流入した気相冷媒は、ケーシングの内面と外側筒部
の外面との間を通り、ケーシングに形成した流出口（５
８ａ）から圧縮機（１０）に供給される。上述のよう
に、ケーシング内に支持した二重筒の外側筒部の外周面
とケーシングの周壁の内周面との間には間隔が付与され
ているから、外側筒部の外周面とケーシングの周壁の内
周面との間に断熱層が形成される。このため、アキュム
レータが、例えば、エンジンルーム内に位置していて
も、このエンジンルーム内の熱の外側筒部への伝達が上
記断熱層により良好に防止される。

【００１３】従って、外側筒部内に蓄積した液相冷媒
が、エンジンルーム内の熱に影響されて蒸発することが
なく、蒸発器には、冷凍サイクル装置において本来必要
とされる量の冷媒が循環することとなる。その結果，蒸
発器の冷却能力を良好に維持できる。なお、アキュムレ
ータは遠心分離型であるから小型化を確保できるのは勿
論である。

【００１４】ここで、請求項２に記載の発明によれば、
内側筒部内に流入した気相冷媒がケーシングの内面と外
側筒部の外面との間を通り流出口に到達できるように、
ケーシングの内面と外側筒部の外面との間には断熱部材
（５９）が板状に介装されている。これにより、このエ
ンジンルーム内の熱の外側筒部への伝達がより一層良好
に防止される。その結果、請求項１に記載の発明の作用
効果をより一層向上できる。

【００１５】また、請求項３に記載の発明によれば、内
側筒部は遠心分離部内に延出しており、内側筒部のうち
遠心分離部内への延出部分の周壁には、遠心分離部内の
気相冷媒を内側筒部内に流入させる複数の連通孔（５７
ｂ）が形成されている。これにより、内側筒部内にその
各連通孔から流入した気相冷媒を流出口に導くことがで
き、流入部分の圧力損失を低減させる効果が期待でき
る。また、遠心分離部において通常別途必要とされる遠
心分離管を廃止でき、部品点数の減少につながる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態を図面
に基づいて説明する。 （第１実施形態）図１〜図６は、本発明が車両の冷凍サ
イクル装置に採用される遠心分離型アキュムレータＡに
適用された例を示している。

【００１７】冷凍サイクル装置においては、当該車両の
エンジンにより圧縮機１０が駆動されて配管Ｐ１を通し
放熱器２０に高圧の圧縮冷媒が吐出されると、この吐出
圧縮冷媒は放熱器２０により冷却されて配管Ｐ２を通し
キャピラリチューブ等の減圧素子３０に流入する。する
と、この減圧素子３０に流入した冷却冷媒は、当該減圧
素子３０により減圧されて配管Ｐ３を通り蒸発器４０に
流入する。

【００１８】これに伴い、蒸発器４０はその流入減圧冷
媒に基づき流入空気流を冷却する。そして、この蒸発器
４０は、流入空気流の冷却に伴い蒸発する冷媒を配管Ｐ
４を通し遠心分離型アキュムレータＡに流入させる。す
ると、このアキュムレータＡは、その流入冷媒を、遠心
分離機能により、気相冷媒と、オイルを含む液相冷媒と
に分離して、気相冷媒を配管Ｐ５を通してオイルを圧縮
機１０に還流するとともにオイルを図示しない経路を通
して圧縮機１０に還流する。

【００１９】次に、アキュムレータＡの構成について詳
細に説明する。このアキュムレータＡは、図２〜図４に
て示すごとく、筒状ケーシング５０を備えている。この
ケーシング５０は、両筒状ケーシング部材５０ａ、５０
ｂにより構成されており、ケーシング部材５０ａは、そ
の開口部５１の外側環状部５１ａにて、ケーシング部材
５０ｂの開口部５２に嵌め合わされて当該ケーシング部
材５０ｂに同軸的に組み付けられている。

【００２０】ケーシング部材５０ａは、その周壁５３に
形成した流入口５３ａにて、配管Ｐ４を通して蒸発器４
０の流出口に接続されている。遠心分離管５５は、ケー
シング部材５０ａの中空部内から上壁５４に同軸的に装
着されており、この遠心分離管５５は、ケーシング部材
５０ａの中空部に延出している。

【００２１】ここで、ケーシング部材５０ａ内の中空部
は、図２及び図３にて示すごとく、周壁５３の内周面５
３ｂにより円筒状に形成されている。また、流入口５３
ａの図２にて図示上縁は、上壁５４の内面５４ａと同一
平面内にあり、この流入口５３ａの図３にて図示上縁
は、周壁５３の内周面５３ｂに対し接線方向に向いてい
る。

【００２２】これにより、ケーシング部材５０ａの円筒
状中空部内に流入口５３ａを通り上壁５４の内面５４ｂ
に沿い流入した冷媒は、その遠心力に応じて、周壁５３
の内周面５３ｂに沿い遠心分離管５５の周りを旋回する
（図５にて矢印Ｒ参照）。この旋回状態においては、旋
回冷媒中、密度の高い液相冷媒及びオイルが、その重力
に引かれて、ケーシング部材５０ｂ側へ流下していく。
一方、旋回冷媒中の気相冷媒は密度が低いため、当該気
相冷媒は遠心分離管５５内にその下端開口部から流入す
る。

【００２３】一方、ケーシング部材５０ｂ内には、二重
筒５０ｃが同軸的に組み付けられている。この二重筒５
０ｃは、大径の円筒状外側筒部５６と、小径の円筒状内
側筒部５７とにより構成されており、外側筒部５６は、
その上端開口部５６ａにて、ケーシング部材５０ｂの開
口部５１の内側環状部５１ｂに下方から同軸的に嵌着さ
れている。

【００２４】ここで、外側筒部５６の外周面とケーシン
グ部材５０ｂの周壁５８の内周面との間には所定間隔が
付与されている。但し、当該所定間隔は、外側筒部５６
の外周面とケーシング部材５０ｂの周壁５８の内周面と
の間の断熱を良好になし得るように定めてある。また、
外側筒部５６の底壁５６ａの外面とケーシング部材５０
ｂの底壁内面との間には上記所定間隔が付与されてい
る。

【００２５】内側筒部５７は、外側筒部５６の底壁５６
ｂから上方へ同軸的に一体に延出してなるもので、この
内側筒部５７は、その上端開口部５７ａにて、遠心分離
管５５内に同軸的に位置している。また、内側筒部５７
は、その内部にて、ケーシング部材５０ｂの周壁５８に
形成した流出口５８ａを通り、圧縮機１０の吸入口に配
管Ｐ５を通して接続されている。なお、図２、図４及び
図５にて、符号５６ｃは、外側筒部５６の底壁５６ｂに
形成したオイル戻し孔を示す。

【００２６】このように構成した本第１実施形態におい
て、蒸発器４０からの冷媒が配管Ｐ４を通しアキュムレ
ータＡに供給されると、蒸発器４０からの冷媒がアキュ
ムレータＡのケーシング部材５０ａの円筒状中空部内に
流入口５３ａを通り流入する。すると、このように流入
した冷媒は、その遠心力に応じて、周壁５３の内周面５
３ｂに沿い遠心分離管５５の周りを旋回する（図５にて
矢印Ｒ参照）。

【００２７】そして、この旋回状態において、旋回冷媒
中、密度の高い液相冷媒及びオイルが、その重力に引か
れて、図５にて図示矢印にて示すごとく、ケーシング部
材５０ｂ側へ流下し、二重筒５０ｃの外側筒部５６の内
部のうち内側筒部５７の外側部分内にさらに流下して蓄
積される（図５にて符号ａ参照）。ここで、二重筒５０
ｃの外側筒部５６の外周面とケーシング部材５０ｂの周
壁５８の内周面との間、及び外側筒部５６の底壁５６ｂ
の外面とケーシング部材５０ｂの底壁内面との間には、
それぞれ、上記所定間隔が付与されている。

【００２８】このため、二重筒５０ｃの外側筒部５６の
外周面とケーシング部材５０ｂの周壁５８の内周面との
間の環状領域、及び外側筒部５６の底壁５６ａの外面と
ケーシング部材５０ｂの底壁内面との間の円板状領域
が、断熱層をそれぞれ構成する。よって、当該アキュム
レータが当該車両のエンジンルーム内に配設されていて
も、エンジンルーム内の熱の外側筒部５６への伝達が、
上記各断熱層により良好に防止される。

【００２９】従って、外側筒部５６内の液相冷媒は、エ
ンジンルーム内の熱を受けて蒸発することがなく、蒸発
冷媒として内側筒部５７を通り流出口５８ａから圧縮機
１０に流入することがない。このため、二重筒５０ｃ内
の蓄積冷媒が、冷凍サイクル装置を循環する冷媒に、蒸
発器４０における本来の冷却に寄与しない冷媒として、
混入することがない。換言すれば、蒸発器４０の空気熱
負荷と釣り合った適正な量の冷媒が冷凍サイクル装置を
循環することとなる。即ち、より飽和状態に近い状態で
冷媒が蒸発器４０から流出することになる。その結果、
蒸発器４０として要求される本来の冷却能力を低下を招
くなく良好に維持できる。

【００３０】また、アキュムレータＡは、遠心分離型
故、小型化できることは勿論であるが、ケーシング５０
の表面積が従来の傘型アキュムレータのケーシングの表
面積よりも小さくなるため、ケーシング５０の内部の外
部との熱交換量が減少する。従って、蒸発器４０の冷却
能力の上昇が見込める。ちなみに、本第１実施形態の冷
房サイクル装置を従来の傘型アキュムレータを用いた冷
凍サイクル装置とモリエル線図上で比較すると、図６に
て示すようになる。

【００３１】ここで、曲線Ｌ１はモリエール線図を示
し、台形状曲線Ｌ２は、本第１実施形態の冷凍サイクル
装置の状態を示す図であり、台形状曲線Ｌ３は、従来の
傘型アキュムレータを用いた冷凍サイクル装置の状態を
示す図である。これによれば、曲線Ｌ２におけるケーシ
ング内液相冷媒蒸発量（符号δ参照）は、曲線Ｌ３にお
けるケーシング内液相冷媒蒸発量（符号β参照）に比べ
て減少しているから、曲線Ｌ２における蒸発器内冷媒蒸
発量（符号γ参照）は曲線Ｌ３における蒸発器４０内液
相冷媒蒸発量（符号α参照）よりも増大している。

【００３２】従って、上述のように、本第１実施形態の
冷凍サイクル装置の蒸発器４０における冷却能力が従来
の冷凍サイクル装置の蒸発器の冷却能力よりも向上して
いることが分かる。図７は、上記第１実施形態の変形例
の要部を示している。この変形例では、上記第１実施形
態にて述べた遠心分離管５５が廃止されている。これに
伴い、二重筒５０ｃの内側筒部５７が、さらに、上方へ
延出し、その上端開口部５７ａにて、ケーシング部材５
０ａの上壁５４にその内面から装着されている。

【００３３】内側筒部５７は、その上部にて、複数の連
通孔５７ｂを備えており、これら各連通孔５７ｂは、ケ
ーシング部材５０ａの円筒状中空部内にて上記第１実施
形態にて述べたように旋回する冷媒のうち気相冷媒を内
側筒部５７内に流入させるように内側筒部５７に形成さ
れている。これにより、ケーシング部材５０ａの円筒状
中空部内にて旋回する冷媒のうちの気相冷媒は、内側筒
部５７内にその各連通孔５７ｂから流入した後上記第１
実施形態と同様にケーシング部材５０ｂの流出口５８ａ
から圧縮機１０に還流される。その結果、遠心分離管５
５という余分な部材を廃止できる。その他の構成及び作
用効果は上記第１実施形態と同様である。 （第２実施形態形態）図８は、本発明の第２実施形態を
示している。

【００３４】この第２実施形態では、板状断熱部材５９
が、ケーシング部材５０ｂと二重筒５０ｃの外側筒部５
６との間に介装されている。断熱部材５９は、図８にて
示すごとく、半円筒状断熱部５９ａ及び半円板状断熱部
５９ｂを一体に備えるように、断熱樹脂等の断熱材料に
より形成されている。半円筒状断熱部５９ａは、ケーシ
ング部材５０ｂの周壁５８の内周面左側半分部分と外側
筒部５６の外周面左側半分部分との間に介装されてお
り、一方、半円板状断熱部５９ｂは、ケーシング部材５
０ｂの底壁内面左側半分部分と外側筒部５６の底壁５６
の外面左側半分部分との間に介装されている。その他の
構成は上記第１実施形態と同様である。

【００３５】このように構成した本第２実施形態におい
ては、上述のごとく断熱部材５９がケーシング部材５０
ｂと外側筒部５６との間に介装されている。このため、
エンジンルーム内の熱の外側筒部５６への伝達が、断熱
部材５９により、上記第１実施形態の場合よりも、より
一層良好に防止される。従って、上記第１実施形態にて
述べた外側筒部５６内の液相冷媒の蒸発防止がより一層
良好になされ、その結果、上記第１実施形態にて述べた
作用効果をうり一層向上できる。

【００３６】なお、本発明の実施にあたっては、車両用
冷凍サイクル装置のアキュムレータに限ることなく、船
舶や一般建築物等の採用される冷凍サイクル装置のアキ
ュムレータに本発明を適用してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る遠心分離型アキュムレータの第１
実施形態が適用された車両の冷凍サイクル装置の回路図
である。

【図２】図１のアキュムレータの断面図である。

【図３】図２にて３−３線に沿う断面図である。

【図４】図２にて４−４線に沿う断面図である。

【図５】図２のアキュムレータの動作状態を示す断面図
である。

【図６】モリエール線図を利用して、上記第１実施形態
における冷房サイクル装置を従来の傘型アキュムレータ
に接続した冷房サイクル装置と比較説明するための図で
ある。

【図７】上記第１実施形態の変形例を示す要部断面図で
ある。

【図８】本発明の第２実施形態の遠心分離型アキュムレ
ータを示す断面図である。

【図９】従来の傘型アキュムレータの断面図である。

【符号の説明】

５０…ケーシング、５０ａ、５０ｂ…ケーシング部材、
５０ｃ…二重筒、５４…上壁、５３…周壁、５５…遠心
分離管、５６…外側筒部、５７…内側筒部、５７ｂ…連
通孔。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷凍サイクル装置の蒸発器（４０）と圧縮
   機（１０）との間に介装される遠心分離型アキュムレー
   タであって、 前記蒸発器からの冷媒を気相冷媒と液相冷媒及びオイル
   とに遠心分離する遠心分離部（５０ａ、５４ａ、５３
   ｂ、５５）を上部に備えてなる筒状ケーシング（５０）
   と、 このケーシング内にてその周壁（５８）と同軸的に位置
   して前記遠心分離部からの気相冷媒を流入させる内側筒
   部（５７）と、前記ケーシング内にて前記内側筒部の外
   周側にて同軸的に支持されて前記遠心分離部から流下す
   る前記液相冷媒及びオイルを内部に蓄積する外側筒部
   （５６）とを備える二重筒（５０ｃ）とを具備して、 前記外側筒部の外周面と前記ケーシングの周壁の内周面
   との間には間隔が付与されており、 前記内側筒部内に流入した気相冷媒は、前記ケーシング
   の内面と前記外側筒部の外面との間を通り、前記ケーシ
   ングに形成した流出口（５８ａ）から前記圧縮機に供給
   されることを特徴とする冷凍サイクル装置用遠心分離型
   アキュムレータ。
2. 【請求項２】 前記内側筒部内に流入した気相冷媒が前
   記ケーシングの内面と前記外側筒部の外面との間を通り
   前記流出口に到達できるように、前記ケーシングの内面
   と前記外側筒部の外面との間には断熱部材（５９）が板
   状に介装されていることを特徴とする請求項１に記載の
   冷凍サイクル装置用遠心分離型アキュムレータ。
3. 【請求項３】 前記内側筒部は前記遠心分離部内に延出
   しており、 前記内側筒部のうち前記遠心分離部内への延出部分の周
   壁には、前記遠心分離部内の気相冷媒を前記内側筒部内
   に流入させる複数の連通孔（５７ｂ）が形成されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷凍サイクル
   装置用遠心分離型アキュムレータ。