JP2001280759A - アキュムレータ構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで製造でき、しかも圧力損失を小さ
くできる大容量に適したアキュムレータ構造を提供する 【解決手段】 常に液面を形成することで圧力容器の内
部に飽和液と飽和ガスとが存在するアキュムレータ構造
であって、複数の圧力容器１１，１２を設置し、圧力容
器上部の飽和ガス部１５ａ，１５ｂ間を連結するガス部
連通管１７及び圧力容器下部の飽和液部１６ａ，１６ｂ
間を連結する液部連通管１８を設けると共に、一方の圧
力容器１１に導入管１３及び出口管１４を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和装置の冷
凍サイクル中などに設置されるアキュムレータ構造に係
り、特に、大容量のアキュムレータに好適な構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、空気調和装置の冷凍サイクル
中にアキュムレータを設置して、気液の分離を図るとと
もに余剰冷媒を蓄えることが行われている。図２はアキ
ュムレータを用いた冷凍サイクルを示したもので、図中
の符号１は圧縮機、２はコンデンサ、３は膨脹機構、４
はエバポレータ、５はアキュムレータであり、冷媒は図
中に示す矢印の方向へ流れて循環する。空気調和装置の
冷房運転では、圧縮機１に吸入して圧縮された高温高圧
のガス冷媒がコンデンサ２へ送られて外気と熱交換し、
凝縮液化して高温高圧の液冷媒となる。この後、高温高
圧の液冷媒は膨脹機構３へ送られ、これを通過する際に
減圧及び膨脹することで低温低圧の液（霧状）冷媒とな
り、エバポレータ４へ送られる。

【０００３】エバポレータ４に送られた低温低圧の液冷
媒は、空調するためファンなどで導入した空気（以下導
入空気）と熱交換して気化し、低温低圧のガス冷媒とな
ってアキュムレータ５へ送られる。この時、エバポレー
タ４を通過する導入空気は気化熱を奪われて冷やされる
ので、低温の空調空気を供給することができる。そし
て、アキュムレータ５へ送られた低温低圧のガス冷媒
は、導入管６から飽和ガス部７へ流入し、容器壁面に沿
う旋回流などにより液状成分が飽和液部８へ落下して分
離された後、低温低圧の飽和ガスが出口管９より圧縮機
１へ吸入される。以後、冷媒は同様の経路をたどって状
態変化を繰り返す。

【０００４】ところで、複数の室内ユニットをひとつの
室外ユニットに接続して、それぞれの室内ユニットを単
独で運転制御できるようにしたマルチシステムと呼ばれ
るような空気調和装置においては、システムに必要な冷
媒量が多くなる。このようなマルチシステムの場合、複
数の室内ユニットにはそれぞれエバポレータ４が設置さ
れている。一方、一台の室外ユニット内には、圧縮機
１、コンデンサ２、膨脹機構３及びアキュムレータ５が
設置され、複数ある室内ユニットの使用数の変化にも対
応できるだけの能力を備えている。すなわち、一台の室
内ユニットを運転する場合から最大数の室内ユニットを
運転する場合まで、各室内ユニットのエバポレータ４に
必要な冷媒量を供給できるようになっている。従って、
室内ユニットの運転状況によって必要となる冷媒量が広
い範囲で変化するため、気液分離及び余剰冷媒を蓄える
機能を有しているアキュムレータ５の容量を大きくする
必要が生じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した状況では、容
量の大きい大型のアキュムレータ５を使用することが考
えられるが、圧力容器であるアキュムレータを大型化す
ると、板厚の増加などによりコストアップするという問
題がある。さらに、空気調和装置で使用するアキュムレ
ータ５は、汎用圧縮機のケーシングなどと共用して汎用
の圧力容器を利用することが多く、従って、大容量の汎
用圧力容器は入手が困難であることからコストアップの
要因になる。なお、大型のアキュムレータ５は、室外ユ
ニット内のレイアウトを考える上でも制約が多くなるの
で、設計の自由度を低下させるという不都合がある。

【０００６】このため、図３に示すように、汎用の圧力
容器を複数接続することで容量を確保したものもある。
この場合のアキュムレータ５は、単に二つのアキュムレ
ータ５Ａ，５Ｂを直列に接続したものであり、狭い導入
管６から上部の飽和ガス部７に導かれていったん急膨脹
したガス冷媒が再度狭い出口管９を通って流出するとい
うように、それぞれのアキュムレータ５Ａ，５Ｂにおい
て流路の急拡大・急縮小を繰り返すことになる。このよ
うな急激な流路変化は通過する流体に大きな圧力損失を
与えることになり、従って、単に複数のアキュムレータ
を直列に並べただけの構成では、アキュムレータの数だ
け急激な流路変化を繰り返すため、圧力損失の低減が問
題となる。

【０００７】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、低コストで製造でき、
しかも圧力損失を小さくできる大容量に適したアキュム
レータ構造を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたものであり、請求項１に記載のア
キュムレータ構造は、常に液面を形成することで圧力容
器の内部に飽和液と飽和ガスとが存在するアキュムレー
タ構造であって、前記圧力容器を複数設置し、各圧力容
器下部の飽和液部間及び各圧力容器上部の飽和ガス部間
をそれぞれ連結する流路を設けると共に、いずれかひと
つの圧力容器に導入管及び出口管を設けたことを特徴と
している。

【０００９】このようなアキュムレータ構造によれば、
各圧力容器の飽和ガス部間及び飽和液部間はそれぞれ流
路で連結されているので、飽和ガス及び飽和液は各圧力
容器間で均等になるよう自由に移動できる。このため、
汎用の圧力容器を複数使用して大容量を確保し、低コス
トで大容量のアキュムレータを提供できる。また、導入
管及び出口管はいずれかひとつの圧力容器に設けてある
ので、大きな圧力損失を伴う流路の急激な拡大・縮小は
圧力容器の数に関わらずたった一回ですむ。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るアキュムレー
タ構造の一実施形態を、図面に基づいて説明する。図１
は空気調和装置の冷凍サイクルに用いられているアキュ
ムレータ構造を示しており、図中の符号１は圧縮機、４
はエバポレータ、１０はアキュムレータ、１１及び１２
は圧力容器、１３は導入管、１４は出口管、１５ａ，１
５ｂは飽和ガス部、１６ａ，１６ｂは飽和液部、１７は
ガス部連通管、１８は液部連通管である。

【００１１】この実施形態では、二つの圧力容器１１，
１２を並べて配置し、上部の飽和ガス部１５ａ，１５ｂ
間をガス部連通管１７で接続し、下部の飽和ガス部１６
ａ，１６ｂ間を液部連通管１８で接続して、冷媒の飽和
ガス及び飽和液が自由に流れる流路を形成してある。ま
た、一方の圧力容器１１には、エバポレータ４から飽和
ガス部１５ａに低温低圧のガス冷媒を導入する導入管１
３と、飽和ガス部１５ａから気液が分離されたガス冷媒
を圧縮機１に供給する出口管１８とが設けられている。

【００１２】導入管１３は、導入したガス冷媒が圧力容
器１１の側壁面に沿った旋回流となるよう横向きに開口
している。このような旋回流により、低温低圧のガス冷
媒に含まれている液分が遠心力で分離し、下部の飽和液
部１６ａに落下する。また、出口管１４は、Ｕ字状にし
た一端が飽和ガス部１５ａに開口している。この開口位
置は、飽和液冷媒１９ａの最大液面高さより高く設定さ
れており、液冷媒が圧縮機１へ吸い込まれないようにし
てある。出口管１４をＵ字状にしたのは、その底部に公
知のオイルピックアップホール（図示省略）を設けるた
めである。このオイルピックアップホールは、冷媒中に
溶け込んで冷凍サイクルを循環し、アキュムレータ１０
内で分離した圧縮機１の潤滑油を吸い込むものであり、
ここで吸い込まれた潤滑油はガス状の冷媒と共に圧縮機
１へ戻される。

【００１３】続いて、上述したアキュムレータ構造の作
用を冷媒の流れと共に説明する。エバポレータ４から導
入した低温低圧のガス冷媒は、導入管１４から圧力容器
１１の飽和ガス部１５ａに流出し、壁面に沿う旋回流と
なる。この時、ガス冷媒に含まれている液冷媒が分離し
て飽和液部１６ａに落下し、圧縮機１によってガス状の
冷媒が出口管１４から吸入される。この時、飽和ガス部
１５ａ、１５ｂ間はガス部連通管１７により接続されて
いるので、ガス冷媒が自由に流れることができる。ま
た、飽和液部１６ａ，１６ｂ間についても液部連通管１
８によって接続されているので、液冷媒が自由に流れる
ことができる。このため、飽和液部１６ａ，１６ｂ間の
内部圧力はほぼ均一となり、この圧力を受ける飽和液冷
媒１９ａ，１９ｂの液面高さもほぼ同じものとなる。な
お、飽和液冷媒１９ａ，１９ｂの液面高さは空気調和装
置の運転状況に応じて変化するものであり、たとえば冷
媒量が不足して過熱度の上昇したガス冷媒が導入される
場合には余剰冷媒が蒸発するため液面は下がり、反対
に、冷媒量に余剰が生じた場合にはガス冷媒が液化する
ため液面は上がる。

【００１４】また、導入管１３から飽和ガス部１５ａに
流出するガス冷媒は、狭い流路から広い空間に流出する
ため急膨張し、再度狭い出口管１４に流入して急収縮す
ることになり、この過程で圧力損失が生じることにな
る。しかし、このような圧力損失は二つの圧力容器１
１，１２を使用しているにもかかわらず１回ですむ。す
なわち、圧力損失に関しては、図２に示した従来のアキ
ュムレータと同じであり、図３の直列配置のようにアキ
ュムレータ（圧力容器）の数分だけ急拡大・急収縮を繰
り返すものより小さくなる。なお、図３の直列配置と比
べて、アキュムレータ間の連結配管部がない分だけ出口
管１４から圧縮機１までの流路を短くできるので、この
点でも圧力損失を小さくできるようになる。従って、圧
力容器を複数使用できる分だけ容量を増し、しかも、圧
力損失の増加を防止することができる。また、容量の小
さい圧力容器を使用して大容量のアキュムレータ１０を
構成したので、低コストの汎用圧力容器を使用してコス
ト低減を実現できる。換言すれば、小型の汎用圧力容器
を使用してなるアキュムレータに対し、ガス部連通管１
７及び液部連通管１８を介して小型の汎用圧力容器より
なる補助タンクを接続したような構成となるので、低圧
力損失と低コストとを両立したアキュムレータ構造とな
る。なお、容量の小さい圧力容器１１，１２は、ガス部
連通管１７及び液部連通管１８による接続が可能であれ
ばその設置位置を比較的自由に選択できるので、これを
設置する室外ユニット等の設計自由度を増すこともでき
る。

【００１５】以上の説明では二つの圧力容器１１，１２
を使用しているが、３個またはそれ以上の汎用小型圧力
容器をガス部連通管１７及び液部連通管１８により接続
した構成が可能であることはいうまでもない。また、本
発明のアキュムレータ構造は、常に液面を形成すること
で圧力容器の内部に飽和液と飽和ガスとが存在するアキ
ュムレータ構造であれば、空気調和装置の冷凍サイクル
以外にも適用可能である。

【００１６】

【発明の効果】上述した本発明のアキュムレータ構造に
よれば、圧力損失が小さくて容量の大きいアキュムレー
タ構造を低コストで提供できるといった効果を奏する。
また、小型の汎用圧力容器の使用が可能なため、調達が
容易になるだけでなく、配置する際の設計自由度を増す
こともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るアキュムレータ構造の一実施形
態を示す図である。

【図２】 アキュムレータを用いた空気調和装置の冷凍
サイクル構成例を示す図である。

【図３】 従来のアキュムレータ構造を示す図である。

【符号の説明】 １０ アキュムレータ １１，１２ 圧力容器 １３ 導入管 １４ 出口管 １５ａ，１５ｂ 飽和ガス部 １６ａ，１６ｂ 飽和液部 １７ ガス部連通管（流路） １８ 液部連通管（流路）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大塚 高秋 愛知県西春日井郡西枇杷島町旭町３丁目１ 番地 三菱重工業株式会社エアコン製作所 内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 常に液面を形成することで圧力容器の
   内部に飽和液と飽和ガスとが存在するアキュムレータ構
   造であって、 前記圧力容器を複数設置し、各圧力容器下部の飽和液部
   間及び各圧力容器上部の飽和ガス部間をそれぞれ連結す
   る流路を設けると共に、いずれかひとつの圧力容器に導
   入管及び出口管を設けたことを特徴とするアキュムレー
   タ構造。