JP2002147902A - アキュムレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容器内に溜まった液が二層分離を起こしたと
しても冷凍機油を効果的に圧縮機へ戻すことができるア
キュムレータを提供する。 【解決手段】 冷媒を気液分離するための容器６０を備
える。容器６０内から容器壁面を貫通して容器６０外へ
延び、容器６０内の冷媒ガスを容器６０外へ流出させる
ガス流出管６５を少なくとも備える。ガス流出管６５の
うち容器６０内底部に位置する部分６５ｂに第１の油戻
し穴５１を設ける。ガス流出管６５のうち容器６０内で
第１の油戻し穴５１から離れた部分６５ｃに第２の油戻
し穴５２を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はアキュムレータに
関する。より詳しくは、空気調和機を構成する冷媒回路
において圧縮機の吸い込み側に介挿され、冷媒を気液分
離するアキュムレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】図４（ａ）に示すように、この種のアキ
ュムレータ（全体を符号２２４で示す。）としては、略
円筒状の容器２６０の上面２６０ａ、下面２６０ｂにそ
れぞれ入口管２６２、出口管２６５を鉛直方向に貫通し
て取り付けたものが知られている。入口管２６２の下端
２６２ｂは容器２６０内上部を横切って設けられたフィ
ルタ２５９の上面に隙間をもって対向している。出口管
２６５は容器２６０内を底部から上部まで鉛直に延び、
出口管２６５の上端（ガス冷媒吸込口）２６５ａはフィ
ルタ２５９の下面に隙間をもって対向している。出口管
２６５のうち容器内底部に位置する部分２６５ｂに油戻
し穴２５１が設けられている。このアキュムレータは空
気調和機を構成する冷媒回路において圧縮機の吸込側に
介挿される。冷媒は入口管２６２を通して容器２６０内
に入り、フィルタによって濾過され、出口管上端２６５
ａを通して出口管２６５内に入り、出口管２６５を通し
て圧縮機へ供給される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、冷媒回路を
循環する冷媒には冷凍機油が混入されている。図４
（ａ）に示すように容器２６０内に冷媒ガス２０９と冷
凍機油２１０のみが存在するときは、容器２６０内に溜
まった冷凍機油２１０が油戻し穴２５１を通して出口管
２６５内に入り、圧縮機へ回収される。また、冷媒液と
冷凍機油とが相溶であれば、図４（ｂ）に示すように容
器２６０内に液２１１が溜まったとしても、容器２６０
内に溜まった液２１１中の冷凍機油が油戻し穴２５１を
通して出口管２６５内に入り、圧縮機へ回収される。し
かしながら、図４（ｃ）に示すように冷媒液と冷凍機油
とが非相溶であれば、通常は比重に応じて、容器２６０
内に溜まった液の下層２１２ａが冷媒液リッチ相、上層
２１２ｂが冷凍機油リッチ相となるから、冷凍機油が油
戻し穴２５１を通して出口管２６５内に入ることができ
ず、圧縮機へ殆ど回収されない状態となる（相溶であっ
ても、温度条件により二層分離する場合も同様であ
る。）。この結果、圧縮機が潤滑不良となり、焼きつき
等の故障を起こすことがある。

【０００４】そこで、この発明の目的は、容器内に溜ま
った液が二層分離を起こしたとしても冷凍機油を効果的
に圧縮機へ戻すことができるアキュムレータを提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載のアキュムレータは、冷媒を気液分
離するための容器と、上記容器内から容器壁面を貫通し
て容器外へ延び、容器内の冷媒ガスを容器外へ流出させ
るガス流出管とを少なくとも備えたアキュムレータにお
いて、上記ガス流出管のうち容器内底部に位置する部分
に第１の油戻し穴を設けるとともに、上記ガス流出管の
うち容器内で上記第１の油戻し穴から離れた部分に第２
の油戻し穴を設けたことを特徴とする。

【０００６】この請求項１のアキュムレータは、空気調
和機を構成する冷媒回路において圧縮機の吸い込み側に
介挿して使用される。まず、容器内に冷媒ガスと冷凍機
油のみが存在するときは、容器内に溜まった冷凍機油が
第１の油戻し穴を通してガス流出管内に入り、圧縮機へ
回収される。また、冷媒液と冷凍機油とが相溶であれ
ば、容器内に液が溜まったとしても、容器内に溜まった
液中の冷凍機油が第１の油戻し穴を通してガス流出管内
に入り、圧縮機へ回収される。冷媒液と冷凍機油とが非
相溶であれば、通常は比重に応じて、容器内に溜まった
液の下層が冷媒液リッチ相、上層が冷凍機油リッチ相と
なる（冷媒液と冷凍機油とが相溶で、温度条件により二
層分離する場合も同様である。）。このとき、冷凍機油
は第２の油戻し穴を通してガス流出管内に入り、圧縮機
へ回収される。このように、このアキュムレータによれ
ば、容器内に溜まった液が二層分離を起こしたとしても
冷凍機油を効果的に圧縮機へ戻すことができる。この結
果、圧縮機の信頼性が向上する。

【０００７】請求項２に記載のアキュムレータは、請求
項１に記載のアキュムレータにおいて、このアキュムレ
ータの有効高さをＨとしたとき、上記第２の油戻し穴の
高さは容器内底部から０．２Ｈ乃至０．８Ｈの範囲内に
設定されていることを特徴とする。

【０００８】ここで、アキュムレータの有効高さとは、
容器内底部から容器内に存在するガス流出管の端部（ガ
ス冷媒吸込口）までの高さを意味する。

【０００９】この請求項２のアキュムレータでは、この
アキュムレータの有効高さをＨとしたとき、上記第２の
油戻し穴の高さは容器内底部から０．２Ｈ乃至０．８Ｈ
の範囲内に設定されているので、冷凍機油リッチ相の高
さに良く対応する。したがって、冷凍機油をさらに効果
的に圧縮機へ戻すことができる。この結果、圧縮機の信
頼性がさらに向上する。

【００１０】請求項３に記載のアキュムレータは、請求
項１または２に記載のアキュムレータにおいて、上記冷
媒はＲ３２、Ｒ４０７または自然冷媒であることを特徴
とする。

【００１１】Ｒ３２、Ｒ４０７、自然冷媒（プロパン、
ＣＯ₂）などは、油との組み合わせによってはアキュム
レータ容器内で二層分離を起こし、容器内に溜まった液
の下層が冷媒液リッチ相、上層が冷凍機油リッチ相とな
る。この請求項３のアキュムレータでは、上記冷媒はＲ
３２、Ｒ４０７または自然冷媒であるから、そのような
二層分離を起こす場合に冷凍機油を効果的に圧縮機へ戻
すことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明のアキュムレータ
を図示の実施の形態により詳細に説明する。

【００１３】図１（ａ）は一実施形態のアキュムレータ
２４の断面構造を示している。このアキュムレータ２４
は、冷媒を気液分離するための略円筒状の容器６０を備
えている。この容器６０の上面６０ａに入口管６２が鉛
直方向に貫通して取り付けられ、また、容器６０の下面
６０ｂにガス流出管としての出口管６５が鉛直方向に貫
通して取り付けられている。入口管６２の下端６２ｂは
容器６０内上部を横切って設けられたフィルタ５９の上
面に隙間をもって対向している。出口管６５は容器６０
内を底部から上部まで鉛直に延び、出口管６５の上端
（ガス冷媒吸込口）６５ａはフィルタ５９の下面に隙間
をもって対向している。出口管６５のうち容器６０内底
部に位置する部分６５ｂに第１の油戻し穴５１が設けら
れるとともに、出口管６５のうち容器６０内で第１の油
戻し穴５１から離れた部分６５ｃに第２の油戻し穴５２
が設けられている。

【００１４】この例では、このアキュムレータ２４の有
効高さをＨとしたとき、第２の油戻し穴５２の高さは容
器６０内底部から０．２Ｈ乃至０．８Ｈの範囲内に設定
されている。なお、第２の油戻し穴５２の高さが容器６
０内底部から０．２Ｈよりも低ければ、第１の油戻し穴
５１の高さと実質的に同じになる。この場合、容器６０
内に溜まった液が第１の油戻し穴５１や第２の油戻し穴
５２を通して出口管６５内に入り、圧縮機２３へ供給さ
れるという傾向が強くなる。したがって、第２の油戻し
穴５２の高さは容器６０内底部から０．２Ｈ以上である
のが好ましい。また、冷媒回路の設計上、このアキュム
レータ２４の容器６０内に溜まる液の高さが容器６０内
底部から０．８Ｈを超えることはないので、第２の油戻
し穴５２の高さを容器６０内底部から０．８Ｈ以上に設
定しても無意味である。

【００１５】また、第２の油戻し穴５２の直径は第１の
油戻し穴５１の直径に対して１．０倍乃至２．０倍の範
囲内に設定されている。第２の油戻し穴５２の直径が第
１の油戻し穴５１の直径に対して１．０倍以上に設定さ
れている理由は、冷凍機油を効率良く出口管６５内に取
り込むためである。また、第２の油戻し穴５２の直径が
第１の油戻し穴５１の直径に対して２．０倍以下に設定
されている理由は、容器内に溜まった液が第２の油戻し
穴５２を通してガス流出管内に入り、圧縮機２３へ供給
されるという傾向を防ぐためである。

【００１６】図３に例示するように、このアキュムレー
タ２４は空気調和機を構成する冷媒回路において圧縮機
２３の吸込側に介挿される。この空気調和機は、室外機
２０と室内機１とを冷媒配管４１，４２で接続して冷媒
回路を構成し、その冷媒回路に冷媒としてＲ３２を循環
させるようにしたものである。室内機１には室内熱交換
器２が収容されている。一方、室外機２０には、冷媒
（Ｒ３２）を圧縮して吐出する圧縮機２３と、冷媒流路
を切り換えるための四路切換弁２５と、室外熱交換器２
２と、電動膨張弁２６と、還流した冷媒の気液分離を行
うアキュムレータ２４が収容されている。

【００１７】冷凍サイクルを実行する冷房運転時には、
四路切換弁２５の切り換え設定によって、図３中に実線
で示すように、圧縮機２３によって吐出された冷媒を配
管３１、四路切換弁２５、配管３３を通して、凝縮器と
して働く室外熱交換器２２へ送る。この室外熱交換器２
２で凝縮された冷媒を、配管３６、流路を絞って冷媒を
膨張させる膨張弁２６、配管４２を通して、蒸発器とし
て働く室内熱交換器２へ送る。さらに、この室内熱交換
器２で気化された冷媒を配管４１、配管３４、四路切換
弁２５、配管３２、アキュムレータ２４、配管３５を通
して圧縮機２３に戻す。一方、暖房運転時には、四路切
換弁２５を切り換えて、図３中に破線で示すように、圧
縮機２３によって吐出された冷媒を配管３１、四路切換
弁２５、配管３４、配管４１を通して、凝縮器として働
く室内熱交換器２へ送る。この室内熱交換器２で凝縮さ
れた冷媒を配管４２、全開状態の膨張弁２６、配管３
６、蒸発器として働く室外熱交換器２２へ送る。さら
に、この室外熱交換器２２で気化された冷媒を配管３
３、四路切換弁２５、配管３２、アキュムレータ２４、
配管３５を通して圧縮機２３に戻す。つまり、冷房運転
と暖房運転のいずれの場合も、アキュムレータ２４通過
後の冷媒が圧縮機２３へ供給されるようになっている。

【００１８】図２（ａ）に示すように、アキュムレータ
２４においては、冷媒は入口管６２を通して容器６０内
に入り、フィルタ５９によって濾過され、出口管上端６
５ａを通して出口管６５内に入る。そして、冷媒は出口
管６５を通して圧縮機２３へ供給される。

【００１９】冷媒回路に循環される冷媒には冷凍機油が
混入されている。図２（ａ）に示すように容器６０内に
冷媒ガス９と冷凍機油１０のみが存在するときは、容器
６０内に溜まった冷凍機油１０が第１の油戻し穴５１を
通して出口管６５内に入り、圧縮機へ回収される。ま
た、冷媒液と冷凍機油とが相溶であれば、図２（ｂ）に
示すように容器６０内に液１１が溜まったとしても、容
器６０内に溜まった液１１中の冷凍機油が第１の油戻し
穴５１（および第２の油戻し穴５２）を通して出口管６
５内に入り、圧縮機へ回収される。冷媒液と冷凍機油と
が非相溶であれば、通常は比重に応じて、図２（ｃ）に
示すように容器６０内に溜まった液の下層１２ａが冷媒
液リッチ相、上層１２ｂが冷凍機油リッチ相となる（冷
媒液と冷凍機油とが相溶で、温度条件により二層分離す
る場合も同様である。）。このとき、冷凍機油は第１の
油戻し穴５１を通して出口管６５内に入ることができな
いが、冷凍機油は第２の油戻し穴５２を通して出口管６
５内に入り、圧縮機２３へ回収される。このように、こ
のアキュムレータ２４によれば、容器６０内に溜まった
液が二層分離を起こしたとしても冷凍機油を効果的に圧
縮機２３へ戻すことができる。しかも、このアキュムレ
ータ２４では、このアキュムレータの有効高さをＨとし
たとき、第２の油戻し穴５２の高さは容器６０内底部か
ら０．２Ｈ乃至０．８Ｈの範囲内に設定されているの
で、冷凍機油リッチ相１２ｂの高さに良く対応する。ま
た、第２の油戻し穴５２の直径は第１の油戻し穴５１の
直径に対して１．０倍乃至２．０倍の範囲内に比較的大
きく設定されている。したがって、冷凍機油をさらに効
果的に圧縮機へ戻すことができる。この結果、圧縮機２
３の信頼性を高めることができる。

【００２０】図１（ｂ）は、別の実施形態のアキュムレ
ータ１２４の断面構造を示している。このアキュムレー
タ１２４は、図１（ａ）のアキュムレータ２４と同様
に、冷媒を気液分離するための略円筒状の容器１６０を
備えている。この容器１６０の上面１６０ａに入口管１
６２とガス流出管としての出口管１６５とがそれぞれ鉛
直方向に貫通して取り付けられている。容器１６０の下
面１６０ｂには管の出入りはない。入口管１６２の下端
１６２ｂは容器１６０内上部を横切って設けられたフィ
ルタ１５９の上面に隙間をもって対向している。出口管
１６５は容器１６０内を上部から下部まで鉛直に延び、
容器１６０内底部でＵ字状に湾曲して上方へ向きを変
え、鉛直に上部まで延びている。そして、出口管１６５
の上端（ガス冷媒吸込口）１６５ａはフィルタ１５９の
下面に隙間をもって対向している。出口管１６５のうち
容器１６０内底部に位置する部分１６５ｂに第１の油戻
し穴１５１が設けられている。これとともに、出口管１
６５のうち容器１６０内で第１の油戻し穴１５１から離
れた部分、より詳しくは、第１の油戻し穴１５１よりも
圧縮機２３に近い側で鉛直に延びる部分１６５ｃに、第
２の油戻し穴１５２が設けられている。先のアキュムレ
ータ２４に関して述べたのと同様の理由から、このアキ
ュムレータ１２４の有効高さをＨとしたとき、第２の油
戻し穴１５２の高さは容器１６０内底部から０．２Ｈ乃
至０．８Ｈの範囲内に設定されている。また、第２の油
戻し穴１５２の直径は第１の油戻し穴１５１の直径に対
して１．０倍乃至２．０倍の範囲内に設定されている。

【００２１】このアキュムレータ１２４によれば、図１
（ａ）のアキュムレータ２４と同様に、容器１６０内に
溜まった液が二層分離を起こしたとしても冷凍機油を効
果的に圧縮機２３へ戻すことができる。

【００２２】上述の各実施形態では、第２の油戻し穴５
２，１５２はそれぞれ一つであるものとしたが、これに
限られるものではない。例えば図１（ａ）のアキュムレ
ータ２４において、容器６０内底部から０．２Ｈ乃至
０．８Ｈの範囲内で第２の油戻し穴５２を複数互いに鉛
直方向に離間して設けても良い。これにより、容器６０
内に溜まった液が二層分離を起こしたときに、複数の第
２の油戻し穴５２のうちのいずれかが冷凍機油リッチ相
１２ｂの高さに対応して、冷凍機油を効果的に圧縮機２
３へ戻すことができる。このことは、図１（ｂ）のアキ
ュムレータ１２４においても同様である。

【００２３】また、第１の油戻し穴５１，１５１、第２
の油戻し穴５２，１５２は必ずしも円形である必要はな
い。第１の油戻し穴５１，１５１、第２の油戻し穴５
２，１５２を円形以外の形状にする場合は、既に述べた
のと同じ理由から、第２の油戻し穴５２，１５２の開口
面積をそれぞれ第１の油戻し穴５１，１５１の開口面積
の１．０倍乃至４．０倍の範囲内に設定するのが望まし
い。

【００２４】また、冷媒回路を循環する冷媒はＲ３２で
あるものとしたが、冷媒がＲ４０７、自然冷媒（プロパ
ン、ＣＯ₂）などの他の種類のものであっても良い。上
述のアキュムレータ２４，１２４によれば、そのような
冷媒に混入された冷凍機油を効果的に圧縮機２３へ戻す
ことができる。

【００２５】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１乃至
３のアキュムレータによれば、容器内に溜まった液が二
層分離を起こしたとしても冷凍機油を効果的に圧縮機へ
戻すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）はこの発明の一実施形態のアキュムレ
ータの断面構造を示す図であり、（ｂ）は別の実施形態
のアキュムレータの断面構造を示す図でる。

【図２】 図１（ａ）のアキュムレータの機能を説明す
る図である。

【図３】 図１（ａ）のアキュムレータを備えた空気調
和機の冷媒回路を示す図である。

【図４】 従来のアキュムレータの機能を説明する図で
ある。図である。

【符号の説明】

２４，１２４ アキュムレータ ５１，１５１ 第１の油戻し穴 ５２，１５２ 第２の油戻し穴 ６０，１６０ 容器 ６２，１６２ 入口管 ６５，１６５ 出口管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を気液分離するための容器（６０，
   １６０）と、上記容器（６０，１６０）内から容器壁面
   を貫通して容器（６０，１６０）外へ延び、容器（６
   ０，１６０）内の冷媒ガスを容器（６０，１６０）外へ
   流出させるガス流出管（６５，１６５）とを少なくとも
   備えたアキュムレータ（２４，１２４）において、 上記ガス流出管（６５，１６５）のうち容器（６０，１
   ６０）内底部に位置する部分（６５ｂ，１６５ｂ）に第
   １の油戻し穴（５１，１５１）を設けるとともに、上記
   ガス流出管（６５，１６５）のうち容器（６０，１６
   ０）内で上記第１の油戻し穴（５１，１５１）から離れ
   た部分（６５ｃ，１６５ｃ）に第２の油戻し穴（５２，
   １５２）を設けたことを特徴とするアキュムレータ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のアキュムレータにおい
   て、 このアキュムレータ（２４，１２４）の有効高さをＨと
   したとき、上記第２の油戻し穴（５２，１５２）の高さ
   は容器（６０，１６０）内底部から０．２Ｈ乃至０．８
   Ｈの範囲内に設定されていることを特徴とするアキュム
   レータ。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のアキュムレー
   タにおいて、 上記冷媒はＲ３２、Ｒ４０７または自然冷媒であること
   を特徴とするアキュムレータ。