JP2013134004A - アキュムレータ及びアキュムレータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】材料費及び加工費を低減できながら、コンパクトな容器に太い出口管を適用でき、圧力損失を低下できる高性能なアキュムレータを得る。
【解決手段】筒形の胴体１と、上部１Ａを塞ぐ上鏡板２及び下部１Ｂを塞ぐ下鏡板３と、入口管４及び出口管５とを備え、出口管５は胴体１の内部において大径な外管６と小径な内管７との二重管構造にしている。外管６の上部６Ａは胴体１の内部に開口させ且つ内管７の下部７Ｂは外管６の内部に開口させている。内管７は上鏡板２に貫通状に固定しており、外管６は下鏡板３の底部３Ｂに固定している。外管６に油戻し穴８を設けている。
【選択図】図３

Description

本発明は、空調機や冷凍機の冷媒回路に設け、主に圧縮機の吸入側において気液分離するアキュムレータ及びアキュムレータの製造方法に関する。

この種一般的なアキュムレータは、特許文献１に記載されているように、密閉した筒形の容器と、該容器内に蒸発器から取り込み運転状況により液が混じるガス冷媒を開放させる入口管と、容器内の上部からガス冷媒を取り出し且つ下部に溜まる冷凍機油を圧縮機側に回収する油戻し穴を設けたＵ字管から成る出口管とを備える。

また、やや特殊なアキュムレータとしては、特許文献２に記載されているように、瓶形の容器と、その上部の開口に栓をするキャップに支持させる入口管と、同キャップに支持させる内管及び外管をもつ二重管から成る出口管とを備える。

特許第２６７４３７６号公報 特開２００８−２１５７２７号公報

しかし、特許文献１のように出口管にＵ字管を用いるものでは、直管をＵ字に曲げる加工が必要で、このような加工に適した伸び性の良い材料として銅管（どうかん）が広く用いられるが、容器内部の配管については本来高い耐圧性は必要なく、過剰品質であるばかりか、曲げ加工後に油戻し穴を別途手作業等で開ける必要があり、材料費及び加工費がかさむ。特に、油戻し穴の個数が増えると、手作業の手間が増える。さらに、Ｕ字形への曲げ加工は、銅管径が太くなるほど曲げアールを大きくとる必要があるため、容器の径に対して大径の出口管とすることは難しく、コンパクトな容器に太い出口管を適用するのは困難である。

また、出口管に二重管を用いる特許文献２のものでは、内管と外管との支持構造が複雑となり、特に、一つのキャップに、入口管の他、二重管を構成する外管と内管の両方を片持ち状に支持する必要があるため、キャップを特殊な形状に加工する必要があり、Ｕ字管を用いる場合よりもむしろコスト高となる。

本発明の課題は、材料費及び加工費を低減できながら、コンパクトな容器に太い出口管を適用でき、圧力損失を低下できる高性能なアキュムレータ及びその製造方法を提供する点にある。

本発明は、上記課題を解決するため、図面に例示するように、筒形の密閉容器（１０）と、この密閉容器（１０）の内部に開口する入口管（４）及び出口管（５）とを備えるアキュムレータにおいて、前記出口管（５）は前記密閉容器（１０）の内部において大径な外管（６）と小径な内管（７）との二重管構造にしていると共に、前記外管（６）の上部（６Ａ）は前記密閉容器（１０）の内部に開口させ且つ前記内管（７）の下部（７Ｂ）は前記外管（６）の内部に開口させており、前記内管（７）は前記密閉容器（１０）の上部を塞ぐ部材（上鏡板２）に貫通状に固定していると共に、前記外管（６）は前記密閉容器（１０）の下部を塞ぐ部材（下鏡板３）の底部（３Ｂ）に固定しており、前記外管（６）に油戻し穴（８）を設けている特定事項をもつ。

この場合、前記外管（６）は前記密閉容器（１０）の下部を塞ぐ部材（下鏡板３）の中心部（３０）に固定していると共に、前記内管（７）は前記密閉容器（１０）の上部を塞ぐ部材（上鏡板２）の中心に対して偏心した位置（２３）に固定しており、前記外管（６）の内面（６０）に前記内管（７）の外面（７０）を接触させているのが好ましい。

また、前記内管（７）は、前記外管（６）の内部に突入する本管（７１）と、前記密閉容器（１０）の上部を塞ぐ部材（上鏡板２）に開口する貫通穴（２４）に貫通状に固定し且つ上部に外部管継手（７２Ａ）をもつ連絡管（７２）とから成り、前記本管（７１）の上部（７１Ａ）と前記連絡管（７２）の下部（７２Ｂ）とを連結しているのが好ましい。

製造方法に関しては、筒形の胴体（１）と、この胴体（１）の上部（１Ａ）を塞ぐ上鏡板（２）及び下部（１Ｂ）を塞ぐ下鏡板（３）と、前記胴体（１）の内部に開口する入口管（４）及び出口管（５）とを備えるアキュムレータの製造方法において、前記出口管（５）を、前記胴体（１）の内部において二重管構造となる大径な外管（６）と小径な内管（７）との分割構造とし、前記内管（７）を完成状態において下部（７Ｂ）が前記外管（６）の内部に開口する長さにして前記上鏡板（２）に貫通状に溶接により固定すると共に、油戻し穴（８）を設ける前記外管（６）を完成状態において上部（６Ａ）が前記胴体（１）の内部に開口する長さにして前記下鏡板（３）の底部（３Ｂ）に溶接により固定し、これらの後、前記胴体（１）の上下に前記上鏡板（２）及び前記下鏡板（３）を溶接により固定する特定事項をもつ。

この場合、前記外管（６）は前記下鏡板（３）の中心部（３０）に固定し、前記内管（７）は前記上鏡板（２）の中心に対して偏心した位置（２３）に固定し、前記外管（６）の内面（６０）に前記内管（７）の外面（７０）を接触させた状態にして、前記上鏡板（２）及び前記下鏡板（３）を前記胴体（１）の上下に溶接により固定するのが好ましい。

本発明に係るアキュムレータによれば、出口管は、大径な外管と小径な内管の二つの直管で構成できるため、配管の曲げ加工が不要になると共に、外管に対する油戻し穴の加工が容易になり、加工費を低減できる。また、曲げ加工が不要になるため、外管、内管に鋼管（こうかん）等の安価な材料を選定でき、管の肉厚も薄くすることができ、材料費も低減できる。しかも、Ｕ字形の曲げがなくなるため、出口管の径が太い場合でも筒形の密閉容器の径を必要以上に大きくしなくても組立が可能になるし、出口管の径を太くすることで圧力損失を低下させることができ、冷凍機の性能を向上することができる。

外管の内面に内管の外面を接触させる接触構造とすることにより、外管と内管との支持剛性が高まり、振動等に対する耐久性も向上できる。

内管を、本管と、外部管継手をもつ連絡管との二つの管の連結構造とすることにより、外部管継手が、内管の貫通構造の障害になることもないし、また、全体としての組付け精度も向上できる。

本発明に係るアキュムレータの製造方法によれば、加工費及び材料費を低減できながら、比較的コンパクトな容器に太い出口管を適用した圧力損失の少ない高性能なアキュムレータを簡単に組み立てることができる。

外管は下鏡板の中心部に固定し、内管は上鏡板の中心に対して偏心した位置に固定することにより、外管が下鏡板の中心から多少ずれて固定され、下鏡板の中心から外管の内面までの距離が外管の内半径に対して長い短いの差が多少生じても、偏心した位置に固定した小径の内管の外面を外管の内面の何れかの部分において接触させることができ、外管と内管との接触による支持剛性を高めつつ、容易な組み立てが行える。

本発明アキュムレータを適用する冷媒回路図。 本発明アキュムレータの縦断面図。 図２の中間部を省略した倍率２の拡大断面図。 図３のＡ−Ａ線で切断した倍率２の拡大断面図。 図３のＢ−Ｂ線で切断した倍率２の拡大断面図。 本発明製造方法の第１工程に係る上鏡板側半完成品の斜視図。 同第１工程に係る下鏡板側半完成品の斜視図。 同第２工程に係る組立図。 同第２工程に係る内部透視図。 同第２工程を経た完成図。 気液分離の原理説明図。

図１に示すように、本発明に係るアキュムレータ１００は、主に家庭用又は業務用エアコンの冷媒回路に設けて気液分離器として機能させるものであって、圧縮機２００、四路切換弁３００、冷房時に凝縮器となり暖房時に蒸発器となる熱源側熱交換器４００、膨張弁５００と共に、室外機６００に設けられる。室内機７００には、冷房時に蒸発器となり暖房時に凝縮器となる利用側熱交換器８００を設けている。

図２に示すように、アキュムレータ１００は、筒形の胴体１と、この胴体１の上部１Ａを塞ぐ上鏡板２と、胴体１の下部１Ｂを塞ぐ下鏡板３とから成る筒形の密閉容器１０を備えると共に、胴体１の内部に開口する蒸発器側低圧ガス管（図１の四路切換弁３００のコモン低圧ポート側配管９０１）と接続する入口管４及び圧縮機側吸入ガス管（図１の圧縮機２００の吸入ガス管９０２）に接続する出口管５を備える。

胴体１は、直径が数十ｍｍ〜百数十ｍｍ例えば７６．３ｍｍ、長さが数百ｍｍ〜千数百ｍｍ例えば３８９ｍｍ、管厚みが数ｍｍ例えば２ｍｍとした円筒形の鋼管（こうかん）から成る。

図３に明示するように、上鏡板２は、板の厚みを数ｍｍ例えば２．３ｍｍとした鋼板（こうはん）を用いたプレス成型品から成り、胴体１の上部１Ａを塞ぐ高さ数十ｍｍ例えば３０ｍｍとしたやや扁平な半球状の鏡餅形のドーム本体２１と、胴体１の上端外側に嵌合する胴体直径７６．３ｍｍに合わせた例えば７７ｍｍの内のり直径をもつ環状嵌合部２２とを一体に有する。

また、上鏡板２は密閉容器１０の上部を塞ぐ部材を構成し、図４に明示するように、中心２０から数ｍｍ例えば４ｍｍ偏心した位置２３（偏心中心）に、出口管５における内管７を構成する後記連絡管７２を貫通状にロウ付け等の溶接により固定する出口管貫通穴２４をバーリング加工により外向きにやや突出状に開口している。さらに、出口管貫通穴２４の偏心方向と１８０度反対側において中心２０から数十ｍｍ例えば２２ｍｍ偏心した位置２５（偏心中心）に、入口管４を貫通状にロウ付けにより固定する入口管貫通穴２６を同じくバーリング加工により外向きにやや突出状に開口している。

図３に示すように、下鏡板３は密閉容器１０の下部を塞ぐ部材を構成し、板の厚みを数ｍｍ例えば２．３ｍｍとした鋼板（こうはん）を用いたプレス成型品から成り、胴体１の下部１Ｂを塞ぐ高さ数十ｍｍ例えば３０ｍｍとしたやや扁平な半球状の鏡餅形のドーム本体３１と、胴体１の下端外側に嵌合する胴体直径７６．３ｍｍに合わせた例えば７７ｍｍの内のり直径をもつ環状嵌合部３２とを一体に有する。

入口管４は、直径が数十ｍｍ例えば１５．８８ｍｍ、管厚みが数ｍｍ例えば１ｍｍとした円筒形の銅管（どうかん）から成る。完成後に直管部４１の上部に蒸発器側低圧ガス管の端部を挿入してロウ付け等の溶接により固定する拡管状の外部管継手４Ａを一体に具備する。また、直管部４１の下部に曲率半径数十ｍｍ程度のアール例えば２０ｍｍのアールをつけた曲管部４２を連続的に一体に具備する。さらに、図５に明示するように、曲管部４２の下部開口４Ｂを胴体１の片隅において略水平方向に指向させており、導入する冷媒を胴体１の内部上方から胴体１の内面に沿って旋回状に開放させるようにしている。

図３に示すように、出口管５は、胴体１の内部において二重管構造となる大径な外管６と小径な内管７との分割構造にしている。外管６は、直径が数十ｍｍ例えば２５．４ｍｍ、管厚みが数ｍｍ例えば１ｍｍとした円筒形の鋼管（こうかん）から成り、外管６の上部６Ａは胴体１の内部上方で入口管４の開口よりも上に開口させ、外管６の下部６Ｂは下鏡板３の底部３Ｂにおける中心部３０にロウ付け等の溶接により固定している。また、外管６には、下鏡板３の底部３Ｂから所定高さにの位置例えば１７ｍｍの位置に、油戻し穴８を設けており、この油戻し穴８に、所定粗さ例えば５０番メッシュ程度の油フィルタ９をカシメ止め又は圧入若しくはロウ付け等により取り付けている。なお、油戻し穴８及び油フィルタ９は、鏡板３の底部３Ｂからの高さが異なる複数の位置に複数個設けてもよい。

内管７は、直径が数十ｍｍ例えば１５．８８ｍｍ、管厚みがコンマ数ｍｍ〜数ｍｍ例えば０．８ｍｍとした円筒形の鋼管（こうかん）から成り、外管６の内部に突入して該外管６の内部にその下部７Ｂを開口させる本管７１と、直径が数十ｍｍ例えば１５．８８ｍｍ、管厚みが数ｍｍ例えば１ｍｍとした円筒形の鋼管（こうかん）から成り、上鏡板２の出口管貫通穴２４にロウ付け等の溶接により貫通状に固定する連絡管７２とで構成している。連絡管７２の上部には、完成後に圧縮機側吸入ガス管の端部を挿入してロウ付け等の溶接により固定する拡管状の外部管継手７２Ａを一体に具備すると共に、連絡管７２の下部には、本管７１の内部に突入して該本管７１をロウ付け等の溶接により連結させる縮管状の内部管継手７２Ｂを一体に具備する。

なお、図２及び図３に示すように、連絡管７２には、密閉容器１０の内部の液冷媒が過剰となった場合に溜っている液冷媒を吸い込むことなく、冷媒ガスのみを圧縮機に帰すためのバイパスルートを構成する均圧穴ｈを設けている。

外管６は下鏡板３の中心部３０に固定していると共に、内管７は上鏡板２の中心２０に対して偏心した位置２３に固定しており、各部の組み付けが全く誤差なく完全に行われた場合、例示した寸法によると、図５に明示するように、上鏡板２の中心２０或は下鏡板３の中心３０若しくは胴体１の中心１０から外管６の内面６０までの距離は外管６の内半径に相当する１１．７ｍｍ、上鏡板２の中心２０或は下鏡板３の中心３０若しくは胴体１の中心１０から内管７における本管７１の外面７０までの最大距離は本管７１の外半径７．９４ｍｍに偏心距離４ｍｍを加えた１１．９４ｍｍとなり、外管６の内面６０に内管７における本管７１の外面７０が接触する関係にしている。

１１．９４ｍｍと１１．７ｍｍとの差は、胴体１の外側の直径７６．３ｍｍと、各環状嵌合部２２，３２の内のり直径７７ｍｍとの遊びで吸収でき、本管７１の外面７０が内管６の内面６０をえぐることもない。

実際には、組み付け誤差があり、例えば、外管６が下鏡板３の中心３０から多少ずれて固定され、下鏡板３の中心３０から外管６の内面６０までの距離が外管６の内半径１１．７ｍｍに対して長い短いの差が多少生じても、偏心した位置に固定した小径の内管７の本管７１の外面７０を外管６の内面６０の何れかの部分において接触させることができる。したがって、外管６と内管７との接触により支持剛性が高まる。

製造に際しては、図６に示すように、上鏡板２に、出口管５の内管７及び入口管４を各貫通穴２４，２６に通してロウ付け等の溶接により固定する。

出口管５の内管７を構成する連絡管７２は、部品単独時に上部の外部管継手７２Ａ及び下部の内部管継手７２Ｂを予め加工してあり、下部側を上鏡板２の表側から出口管貫通穴２４に挿入した後、内管７の本管７１を連絡管７２の下部に挿入する。このとき、本管７１の下部７Ｂは、完成状態において下鏡板３の底部３Ｂから所定高さの位置で外管６の内部に開口する長さにしている。これを簡単に実現するため、図３に明示するように、連絡管７２を上鏡板２に挿入した状態で、内部管継手７２Ｂの下端が上鏡板２の環状嵌合部２２の下端と一致する関係に設定しており、平置き状態の上鏡板２の上部から連絡管７２を下端が接地するまで挿入すれば、適切な寸法関係が得られるようにしている。

入口管４には、部品単独時に上部の外部管継手４Ａ及び下部の曲管部４２を予め加工してあり、曲管部４２を上鏡板２の表側から入口管貫通穴２６に挿入する。もっとも、入口管４の場合、外部管継手４Ａは後加工で拡管するものとし、直管部４１を上鏡板２の裏側から挿入してもよい。

図６の組付け状態における各部の接合部分、すなわち、出口管貫通穴２４と連絡管７２との接合部分、入口管貫通穴２６と入口管４との接合部分、連絡管７２と本管７１との接合部分は、それぞれロウ付け等の溶接により固定する。あるいは、接合部分を全部まとめて炉中ロウ付けにより固定してもよい。

図７に示すように、下鏡板３の底部３Ｂに、出口管５の外管６をロウ付け又は炉中ロウ付け等による溶接により固定する。外管６には、下鏡板３への固定前に、油戻し穴８を開口していると共に、油フィルタ９を取り付けている。なお、下鏡板３への固定前は、油戻し穴８のみを開口し、下鏡板３への固定後に、油フィルタ９は後付けしてもよい。外管６は、Ｕ字形に曲げないため、油戻し穴８が変形することもない。

図８に示すように、図６の半完成製品及び図７の半完成製品を得た後、胴体１の上下に上鏡板２及び下鏡板３を挿入する。

このとき、図９に示すように、外管６の内面６０に内管７の本管７１の外面７０が接触する状態となるように、上鏡板２又は下鏡板３を胴体１に対して微調節する。多少の組み付け誤差があっても、内管７の本管７１の外面７０は、軸方向に連続的に外管６の内面６０における一方向において接触することになる。

図１０に示すように、胴体１の上下に上鏡板２及び下鏡板３を挿入して微調節をした後、胴体１と上鏡板２の環状嵌合部２２との間の接合部分、及び、胴体１と下鏡板３の環状嵌合部３２との間の接合部分をロウ付け等の溶接により固定する。こうして、完成に至る。

図１１に示すように、入口管４から胴体１の内部に開放された液混じりの冷媒ガスは胴体１の内部に旋回状に開放され、気液分離される。液冷媒及び冷凍機油は外管６の外側において下方に溜まる。ガス冷媒は、出口管５の外管６の上部６Ａから流入し、外管６の下方で折り返して、内管７の本管７１の下部７Ｂに流入し、連絡管７２から圧縮機側に戻る。冷凍機油及び液冷媒は、油フィルタ９を通過して、外管６の内部に流入し、ガス冷媒の流速に乗って、ミスト状あるいは粒状等となり、少量ずつがガス冷媒と混ざって圧縮機に帰る。比較的スリムな胴体１に比較的太い出口管７を適用することができ、圧力損失は極めて小さく、高性能を担保できる。

１；胴体
２；上鏡板、２４；出口管貫通穴、２６；入口管貫通穴
３；下鏡板
４；入口管
５；出口管
６；外管
７；内管、７１；本管、７２；連絡管
８；油戻し穴
９；油フィルタ
１０；密閉容器

Claims (5)

1. 筒形の密閉容器と、この密閉容器の内部に開口する入口管及び出口管とを備えるアキュムレータにおいて、前記出口管は前記密閉容器の内部において大径な外管と小径な内管との二重管構造にしていると共に、前記外管の上部は前記密閉容器の内部に開口させ且つ前記内管の下部は前記外管の内部に開口させており、前記内管は前記密閉容器の上部を塞ぐ部材に貫通状に固定していると共に、前記外管は前記密閉容器の下部を塞ぐ部材の底部に固定しており、前記外管に油戻し穴を設けていることを特徴とするアキュムレータ。
2. 前記外管は前記密閉容器の下部を塞ぐ部材の中心部に固定していると共に、前記内管は前記密閉容器の上部を塞ぐ部材の中心に対して偏心した位置に固定しており、前記外管の内面に前記内管の外面を接触させていることを特徴とする請求項１記載のアキュムレータ。
3. 前記内管は、前記外管の内部に突入する本管と、前記密閉容器の上部を塞ぐ部材に開口する貫通穴に貫通状に固定し且つ上部に外部管継手をもつ連絡管とから成り、前記本管の上部と前記連絡管の下部とを連結していることを特徴とする請求項１又は２記載のアキュムレータ。
4. 筒形の胴体と、この胴体の上部を塞ぐ上鏡板及び下部を塞ぐ下鏡板と、前記胴体の内部に開口する入口管及び出口管とを備えるアキュムレータの製造方法において、前記出口管を、前記胴体の内部において二重管構造となる大径な外管と小径な内管との分割構造とし、前記内管を完成状態において下部が前記外管の内部に開口する長さにして前記上鏡板に貫通状に溶接により固定すると共に、油戻し穴を設ける前記外管を完成状態において上部が前記胴体の内部に開口する長さにして前記下鏡板の底部に溶接により固定し、これらの後、前記胴体の上下に前記上鏡板及び前記下鏡板を溶接により固定することを特徴とするアキュムレータの製造方法。
5. 前記外管は前記下鏡板の中心部に固定し、前記内管は前記上鏡板の中心に対して偏心した位置に固定し、前記外管の内面に前記内管の外面を接触させた状態にして、前記上鏡板及び前記下鏡板を前記胴体の上下に溶接により固定することを特徴とする請求項４記載のアキュムレータの製造方法。

Images