JP2023172750A - 冷凍装置に用いられるアキュムレータ - Google Patents

Abstract

【課題】アキュムレータの振動を抑制する。【解決手段】アキュムレータ（１６）は、ケーシング（７１）と、冷媒導入部（７２）と、衝突部（７３）と、を備える。ケーシング（７１）は、支持部材（５１）によって圧縮機（１１）に固定される。冷媒導入部（７２）は、ケーシングの内部へ冷媒を導入する。衝突部（７３）は、傾斜部（７３ａ）を有する。冷媒導入部から導入された冷媒は傾斜部に衝突することによってケーシングを圧縮機へ向かって押す。【選択図】図３

Description

本開示は、冷凍装置に用いられるアキュムレータに関する。

特許文献１（特開昭５９－７３７０号公報）に開示される冷凍装置用のアキュムレータは、円筒形の密閉容器を有する。このアキュムレータは、振動を抑制するために、密閉容器の軸線を鉛直方向に対して傾斜させた状態で圧縮機に固定されている。このような傾斜配置により、重力に起因してアキュムレータを抑える力が生じ、この力が振動を抑制すると考えられている。

近年の技術進歩によって圧縮機が小型化されており、アキュムレータは圧縮機に対して相対的に大きくなってきている。また、傾斜配置されたアキュムレータの重心は、圧縮機がアキュムレータを支持する支持点の真上には位置しない。これらの理由により、アキュムレータの振動は、傾斜配置によっては必ずしも効果的に抑制できない。

第１観点のアキュムレータは、ケーシングと、冷媒導入部と、衝突部と、を備える。ケーシングは、支持部材によって圧縮機に固定される。冷媒導入部は、ケーシングの内部へ冷媒を導入する。衝突部は、傾斜部を有する。冷媒導入部から導入された冷媒は傾斜部に衝突することによってケーシングを圧縮機へ向かって押す。

この構成によれば、アキュムレータの中を進行する冷媒が、アキュムレータのケーシングに対し、圧縮機に向かって押さえる力を及ぼす。したがって、その力によってアキュムレータの振動が抑制される。

第２観点のアキュムレータは、第１観点のアキュムレータであって、衝突部が、衝突面を有する。衝突部は、冷媒に含まれる液体と気体を分離するバッフルである。衝突面は、圧縮機に近づくほど高くなるように、冷媒導入部から導入される冷媒の進行方向と鋭角をなすように配置されている。

この構成によれば、衝突部は、傾斜配置されたバッフルである。したがって、アキュムレータの中の冷媒が気体と液体に分離される過程で、アキュムレータを圧縮機に向かって押さえるが発生するので、振動抑制のための複雑な機構を必要としない。

第３観点のアキュムレータは、第１観点のアキュムレータであって、衝突部が、吸入管である。吸入管は、入口、湾曲部、及び出口を有する。入口は、ケーシングの外部に位置する。湾曲部は、ケーシングの内部に位置する。出口は、ケーシングの内部に位置する。出口は、圧縮機から離間する方向へ冷媒を排出する。

この構成によれば、衝突部は、ケーシングの内部と外部を接続する吸入管に設けられた湾曲部である。したがって、吸入管がアキュムレータの中へ冷媒を導入する過程で、アキュムレータを圧縮機に向かって押さえるが発生するので、振動抑制のための複雑な機構を必要としない。

第４観点のアキュムレータは、第１観点のアキュムレータであって、衝突部が、曲管である。曲管は、ケーシングの内部に配置される。曲管は、冷媒導入部から第１進行方向へ進む冷媒を受け取るとともに、第１進行方向とは異なる第２進行方向へ冷媒を排出する。

この構成によれば、衝突部は、ケーシングの内部に配置された曲管である。したがって、ケーシングの中の冷媒が曲管を通過する過程で、アキュムレータを圧縮機に向かって押さえるので、振動抑制のための複雑な機構を必要としない。

第５観点のアキュムレータは、第１観点から第４観点のいずれか１つのアキュムレータであって、支持部材の上端が、支持部材上端高さ位置にある。ケーシングの高さ方向の中心は、中心高さ位置にある。ケーシングの重心は、重心高さ位置にある。支持部材上端高さ位置は、中心高さ位置よりも低い。重心高さ位置は、中心高さ位置よりも低い。

この構成によれば、支持部材の上端高さ位置と、アキュムレータのケーシングの重心のいずれもが、アキュムレータのケーシングの中心高さ位置よりも低い位置に配置される。一方、衝突部はケーシングの中心高さよりも高い位置に配置される。したがって、衝突部が生じさせる圧縮機本体への押し付け力は、重心を中心としたモーメントとしてアキュムレータに及び、アキュムレータの振動抑制の効果を生じさせる。

第６観点のアキュムレータは、第５観点のアキュムレータであって、重心高さ位置は、支持部材上端高さ位置よりも低い。

この構成によれば、アキュムレータのケーシングの重心が支持部材の上端よりも低い位置に配置される。したがって、アキュムレータの振動がより抑制される。

第７観点のアキュムレータは、第１観点から第６観点のいずれか１つのアキュムレータであって、ケーシングが、アキュムレータ高さ寸法を有する。圧縮機は、圧縮機高さ寸法を有する圧縮機ケーシングを有する。アキュムレータ高さ寸法は、圧縮機高さ寸法の４５％以上１１０％以下であり、好ましくは５０％以上１０５％以下である。

この構成によれば、アキュムレータ高さ寸法は、圧縮機高さ寸法の４５％以上１１０％以下であり、好ましくは５０％以上１０５％以下である。したがって、アキュムレータの振動が抑制される。

第８観点の圧縮機組立体は、アキュムレータと、支持部材と、圧縮機と、を備える。アキュムレータは第１観点から第７観点のいずれか１つに関するものである。圧縮機は、アキュムレータから冷媒を受け取る。

この構成によれば、アキュムレータの振動が抑制される。したがって、圧縮機組立体が発する騒音が低減される。

第９観点の冷凍装置は、圧縮機組立体と、熱交換器と、膨張弁と、を備える。圧縮機組立体は、第８観点に関するものである。

この構成によれば、圧縮機組立体の振動が抑制される。したがって、冷凍装置が発する騒音が低減される。

図１は、冷凍装置１００の冷媒回路ＲＣを示す模式図である。 図２は、圧縮機組立体５０の構造を示す断面図である。 図３は、アキュムレータ１６の構造を示す断面図である。 図４は、衝突部７３を示す斜視図である。 図５は、圧縮機組立体５０の設置態様を示す模式図である。 図６は、第１変形例に係るアキュムレータ１６の構造を示す断面図である。 図７は、第２変形例に係るアキュムレータ１６の構造を示す断面図である。

＜基本実施形態＞
（１）全体構成
図１は、冷凍装置１００を示す。冷凍装置１００は、熱源から冷熱（cold）又は温熱（heat）を取得して、その冷熱又は温熱をユーザに提供するためのものである。冷凍装置１００の具体的態様は、例えば、空気調和装置、冷蔵庫、冷凍庫、給湯機、床暖房装置、洗濯乾燥機である。

冷凍装置１００は、冷媒を循環する冷媒回路ＲＣを有する。冷媒回路ＲＣは、１台の熱源ユニット１０、１台の利用ユニット２０、及び連絡配管３０によって構成されている。これに代えて、１台の冷凍装置１００に含まれる熱源ユニット１０及び利用ユニット２０の数は複数であってもよい。

（１－１）熱源ユニット１０
熱源ユニット１０は、熱源である空気から冷熱又は温熱を取得するためのものである。熱源ユニット１０は、圧縮機組立体５０、四路切換弁１２、熱源熱交換器１３、熱源ファン１４、熱源膨張弁１５、液閉鎖弁１７、及びガス閉鎖弁１８を有する。圧縮機組立体５０は、圧縮機１１、及びアキュムレータ１６を有する。

圧縮機１１は、吸入した低圧ガス冷媒を圧縮して、高圧ガス冷媒を図中の矢印の方向に吐出する。四路切換弁１２は、冷熱提供運転のときには図１の実線で示した接続を実現する一方、温熱提供運転のときには図１の破線で示した接続を実現する。熱源熱交換器１３は、冷熱提供運転のときには凝縮器又は放熱器として機能する一方、温熱提供運転のときには蒸発器又は吸熱器として機能する。熱源ファン１４は、熱源熱交換器１３で行われる空気と冷媒との熱交換を促進する。熱源膨張弁１５は、冷媒を減圧するための減圧装置として機能する。さらに、熱源膨張弁１５は、冷媒の循環量を調節する。アキュムレータ１６は、冷媒に含まれる液成分を除去し、ガス成分を圧縮機１１へ案内する。液閉鎖弁１７及びガス閉鎖弁１８は、冷凍装置１００の設置の際などに冷媒回路ＲＣを遮断する。

（１－２）利用ユニット２０
利用ユニット２０は、冷熱又は温熱をユーザに提供するためのものである。利用ユニット２０は、利用熱交換器２１、及び利用ファン２２を有する。利用熱交換器２１は、冷熱提供運転のときには蒸発器又は吸熱器として機能する一方、温熱提供運転のときには凝縮器又は放熱器として機能する。利用ファン２２は、利用熱交換器２１で行われる空気と冷媒との熱交換を促進する。

（１－３）連絡配管３０
連絡配管３０は、熱源ユニット１０と利用ユニット２０を接続することによって、冷媒が循環する冷媒回路ＲＣを構成する。連絡配管３０は、液連絡配管３１とガス連絡配管３２を有する。液連絡配管３１は、液閉鎖弁１７に接続されており、主に液冷媒又は気液二相冷媒を案内する。ガス連絡配管３２は、ガス閉鎖弁１８に接続されており、主にガス状の冷媒を案内する。

（２）圧縮機組立体５０の構造
図２は、圧縮機組立体５０の構造を示す。圧縮機組立体５０は、圧縮機１１と、アキュムレータ１６と、支持部材５１を有する。支持部材５１は、圧縮機１１とアキュムレータ１６とを相互に固定する。

（２－１）支持部材５１
脈動する冷媒は間欠的にアキュムレータ１６を通過し、それによってアキュムレータ１６を振動させる傾向にある。支持部材５１は、アキュムレータ１６を圧縮機１１に固定することによって、アキュムレータ１６の振動をある程度低減する。

（２－２）圧縮機１１
圧縮機１１は、圧縮機ケーシング６１と、モータ６２、クランク軸６３、圧縮機構６４を有する。

圧縮機ケーシング６１は、モータ６２、クランク軸６３、圧縮機構６４を収容する。圧縮機ケーシング６１には、吸入管６１ａ、及び吐出管６１ｂが設けられている。

モータ６２は、電力の供給を受けてクランク軸６３を回転させる。

クランク軸６３は、モータ６２が発生した回転力を圧縮機構６４へ伝達する。クランク軸６３は、主軸６３ａ、及び偏心部６３ｂを有する。

圧縮機構６４は、シリンダ６４ａ、ピストン６４ｂ、フロントヘッド６４ｃ、リアヘッド６４ｄを有する。シリンダ６４ａ、ピストン６４ｂ、フロントヘッド６４ｃ、リアヘッド６４ｄは、圧縮室６４ｅを画定している。クランク軸６３の偏心部６３ｂはピストン６４ｂに嵌合している。クランク軸６３が回転すると、圧縮室６４ｅの容積が変化する。

圧縮機１１は、アキュムレータ１６から低圧のガス冷媒を受け取る。圧縮室６４ｅは、吸入管６１ａから入ってきた低圧のガス冷媒を圧縮し、高圧のガス冷媒を生成し、その後高圧のガス冷媒を圧縮機ケーシング６１の内部空間へ吐出する。高圧のガス冷媒はその後、吐出管６１ｂから圧縮機１１の外へ吐出される。

（２－３）アキュムレータ１６
アキュムレータ１６は、ケーシング７１、冷媒導入部７２、衝突部７３、冷媒排出部７４を有する。

ケーシング７１は、衝突部７３を収容する。ケーシング７１は、支持部材５１によって圧縮機ケーシング６１に固定されている。冷媒導入部７２は、ケーシング７１の内部へ冷媒を導入するように構成された、アキュムレータ１６の吸入管である。冷媒導入部７２は、衝突部７３に衝突するように冷媒を案内する。衝突部７３は、アキュムレータ１６に導入される冷媒と衝突することによって、冷媒に含まれる液成分を冷媒から分離する。分離された液成分は、ケーシング７１の底部に貯留される。冷媒排出部７４は、冷媒のガス成分を排出するように構成された、アキュムレータ１６の排出管である。

図３は、アキュムレータ１６の内部構造を示す。アキュムレータ１６の衝突部７３は、ケーシング７１の高さ方向の中心７１ａよりも高い位置に配置されている。衝突部７３は、傾斜部７３ａを有する。冷媒導入部７２から導入された冷媒は、傾斜部７３ａに衝突する。これによって、冷媒は、ケーシング７１を圧縮機１１へ向かって矢印Ｐの方向へ押す
図４は、衝突部７３の外形を示す。衝突部７３はバッフル（障害板）として構成されており、保持部７３ｂと衝突面７５を有する。保持部７３ｂは、衝突面７５を保持しながらケーシング７１に固定するための部位である。衝突面７５は、冷媒と衝突することによって、冷媒に含まれる液体と気体を分離するための板材である。衝突面７５には、複数の穴７６が設けられている。冷媒から分離された液成分は、穴７６を通過し、ケーシング７１の底部へ落下する。

衝突部７３の傾斜部７３ａは、衝突面７５として構成されている。衝突面７５は、水平面に対して傾斜するように設置される。衝突面７５の高さは、圧縮機１１に近づくほど高くなる。衝突面７５が広がる方向Ｓに垂直な法線Ｎは、冷媒導入部７２から導入される冷媒の進行方向Ｆと鋭角θ１をなす。衝突面７５が広がる方向Ｓは、冷媒導入部７２から導入される冷媒の進行方向Ｆと鋭角θ２をなす。

（３）圧縮機組立体５０の設置態様
図５は、圧縮機組立体５０の設置態様を示す。支持部材５１の上端５１ａは、支持部材上端高さ位置Ｈ１にある。ケーシング７１の高さ方向の中心７１ａは、アキュムレータ高さ寸法ｈの半分ｈ／２だけケーシング７１の上端７１ｂから下方に位置するともに、アキュムレータ高さ寸法ｈの半分ｈ／２だけケーシング７１の下端７１ｃから上方に位置する。ケーシング７１の高さ方向の中心７１ａは、中心高さ位置Ｈ２にある。ケーシング７１の重心７１ｇは、重心高さ位置Ｈ３にある。支持部材上端高さ位置Ｈ１は、中心高さ位置Ｈ２よりも低い。重心高さ位置Ｈ３は、中心高さ位置Ｈ２よりも低い。重心高さ位置Ｈ３は、支持部材上端高さ位置Ｈ１よりも低い。

圧縮機１１の圧縮機ケーシング６１は、圧縮機高さ寸法ｈｃを有する。アキュムレータ高さ寸法ｈは、圧縮機高さ寸法ｈｃの４５％以上１１０％以下であり、好ましくは５０％以上１０５％以下である。

このように、支持部材５１の高さ位置、及び、ケーシング７１の重心７１ｇの高さ位置の両方が、ケーシング７１の中心７１ａよりも低い位置にある。これに対し、図３に示されるように、衝突部７３の高さ位置は、ケーシング７１の中心７１ａよりも高い位置にある。

（４）特徴
（４－１）
アキュムレータ１６の中を進行する冷媒が、アキュムレータ１６のケーシング７１に対し、圧縮機１１に向かって押さえる力を及ぼす。したがって、その力によってアキュムレータ１６の振動が抑制される。

（４－２）
衝突部７３は、傾斜配置されたバッフルである。したがって、アキュムレータ１６の中の冷媒が気体と液体に分離される過程で、アキュムレータを圧縮機に向かって押さえるので、振動抑制のための複雑な機構を必要としない。

（４－３）
支持部材５１の高さ位置、及び、ケーシング７１の重心７１ｇの高さ位置の両方が、ケーシング７１の中心７１ａの高さ位置よりも低い位置にある。一方、衝突部７３の高さ位置は、ケーシング７１の中心７１ａよりも高い位置にある。したがって、衝突部７３が生じさせる圧縮機１１への押し付け力は、重心７１ｇを中心としたモーメントとしてアキュムレータ１６に及ぶ。さらに、支持部材５１がアキュムレータ１６のモーメントに抗する復元力を生じさせる。これにより、アキュムレータ１６の振動抑制の効果が生じる。

（４－４）
アキュムレータ高さ寸法は、圧縮機高さ寸法の４５％以上１１０％以下であり、好ましくは５０％以上１０５％以下である。したがって、アキュムレータの振動が抑制される。

（４－５）
アキュムレータの振動が抑制される。したがって、圧縮機組立体が発する騒音が低減される。

（４－６）
圧縮機組立体の振動が抑制される。したがって、冷凍装置が発する騒音が低減される。

＜基本実施形態の変形例＞
（５）変形例
（５－１）第１変形例
上述の実施形態において、衝突部７３は、衝突面７５を有するバッフルである。これに代えて、衝突部７３は、アキュムレータ１６の吸入管として構成されてもよい。

図６は、第１変形例に係るアキュムレータ１６の構造を示す。アキュムレータ１６は、ケーシング７１、衝突部７３、冷媒排出部７４、バッフル８０を有する。

衝突部７３は、アキュムレータ１６の吸入管７９として構成されている。吸入管７９は、冷媒導入部７２、湾曲部７７、排出部７８を有する。

冷媒導入部７２は、冷媒をアキュムレータ１６に取り込むための入口７９ａを有する。入口７９ａは、ケーシング７１の外部に位置する。

湾曲部７７は、湾曲した管路である。湾曲部７７は、ケーシング７１の内部に位置する。冷媒は、吸入管７９を通過するとき、湾曲部７７の内壁に衝突する。湾曲部７７の内壁の少なくとも一部は、水平方向に対して傾斜する傾斜部７３ａである。傾斜部７３ａの面は、圧縮機１１に近づくほど高くなる。

排出部７８は、吸入管７９から冷媒が出るための出口７９ｂを有する。出口７９ｂは、ケーシング７１の内部に位置する。出口７９ｂは、圧縮機１１から離間する方向へ冷媒を排出する。

バッフル８０は、アキュムレータ１６に導入される冷媒と衝突することによって、冷媒に含まれる液成分を冷媒から分離する板状の部材である。バッフル８０の構造は、基本実施形態の衝突部７３と類似しているが、その衝突面は傾斜しておらず、水平面を構成するように設置される。

この構成によれば、衝突部７３は、ケーシング７１の内部と外部を接続する吸入管７９に設けられた湾曲部７７である。したがって、吸入管７９がアキュムレータ１６の中へ冷媒を導入する過程で、アキュムレータ１６を圧縮機１１に向かって押さえるが発生するので、振動抑制のための複雑な機構を必要としない。

（５－２）第２変形例
上述の第１変形例において、衝突部７３は冷媒導入部７２と同一の部材である。これに代えて、衝突部７３は冷媒導入部７２と別個の部材であってもよい。

図７は、第２変形例に係るアキュムレータ１６の構造を示す。アキュムレータ１６は、ケーシング７１、冷媒導入部７２、衝突部７３、冷媒排出部７４、バッフル８０を有する。バッフル８０の構成は、第１変形例と同様である。

衝突部７３は、ケーシング７１の内部に配置される曲管８１として構成されている。曲管８１は、冷媒導入部７２を有する吸入管とは離間している。曲管８１の内壁の少なくとも一部は、水平方向に対して傾斜する傾斜部７３ａである。傾斜部７３ａの面は、圧縮機１１に近づくほど高くなる。

曲管８１は、冷媒導入部７２から第１進行方向Ｄ１へ進む冷媒を受け取る。曲管８１は、第１進行方向Ｄ１とは異なる第２進行方向Ｄ２へ冷媒を排出する。第２進行方向Ｄ２は、圧縮機１１から離間する方向である。

この構成によれば、衝突部７３は、ケーシング７１の内部に配置された曲管８１である。したがって、ケーシング７１の中の冷媒が曲管８１を通過する過程で、アキュムレータ１６を圧縮機１１に向かって押さえるが発生するので、振動抑制のための複雑な機構を必要としない。

＜むすび＞
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

１０ ：熱源ユニット
１１ ：圧縮機
１３ ：熱源熱交換器（熱交換器）
１５ ：熱源膨張弁（膨張弁）
１６ ：アキュムレータ
２０ ：利用ユニット
５０ ：圧縮機組立体
５１ ：支持部材
５１ａ ：上端
６１ ：圧縮機ケーシング
７１ ：ケーシング
７１ａ ：高さ方向の中心
７１ｂ ：上端
７１ｃ ：下端
７１ｇ ：重心
７２ ：冷媒導入部
７３ ：衝突部／バッフル
７３ａ ：傾斜部
７３ｂ ：保持部
７４ ：冷媒排出部
７５ ：衝突面
７６ ：穴
７７ ：湾曲部
７８ ：排出部
７９ ：吸入管
７９ａ ：入口
７９ｂ ：出口
８０ ：バッフル
８１ ：曲管
１００ ：冷凍装置
Ｄ１ ：第１進行方向
Ｄ２ ：第２進行方向
Ｈ１ ：支持部材上端高さ位置
Ｈ２ ：中心高さ位置
Ｈ３ ：重心高さ位置
ｈ ：アキュムレータ高さ寸法
ｈｃ ：圧縮機高さ寸法
θ１ ：鋭角
θ２ ：鋭角

特開昭５９－７３７０号公報

Claims (9)

1. 支持部材（５１）によって圧縮機（１１）に固定されるケーシング（７１）と、
   前記ケーシングの内部へ冷媒を導入する冷媒導入部（７２）と、
   傾斜部（７３ａ）を有し、前記冷媒導入部から導入された前記冷媒は前記傾斜部に衝突することによって前記ケーシングを前記圧縮機へ向かって押す、衝突部（７３）と、
   を備える、アキュムレータ（１６）。
2. 前記衝突部（７３）は、衝突面（７５）を有するとともに、前記冷媒に含まれる液体と気体を分離するバッフル（７３）であり、
   前記衝突面は、前記圧縮機に近づくほど高くなるように、前記冷媒導入部から導入される前記冷媒の進行方向と鋭角（θ２）をなすように配置されている、
   請求項１に記載のアキュムレータ。
3. 前記衝突部（７３）は、前記ケーシングの外部に位置する入口（７９ａ）、前記ケーシングの内部に位置する湾曲部（７７）、及び前記ケーシングの内部に位置する出口（７９ｂ）を有する吸入管（７９）、であり、
   前記出口は、前記圧縮機から離間する方向へ前記冷媒を排出する、
   請求項１に記載のアキュムレータ。
4. 前記衝突部（７３）は、前記ケーシングの内部に配置され、前記冷媒導入部から第１進行方向（Ｄ１）へ進む前記冷媒を受け取るとともに、前記第１進行方向とは異なる第２進行方向（Ｄ２）へ前記冷媒を排出する曲管（８１）、である、
   請求項１に記載のアキュムレータ。
5. 前記支持部材の上端（５１ａ）は、支持部材上端高さ位置（Ｈ１）にあり、
   前記ケーシングの高さ方向の中心（７１ａ）は、中心高さ位置（Ｈ２）にあり、
   前記ケーシングの重心（７１ｇ）は、重心高さ位置（Ｈ３）にあり、
   前記支持部材上端高さ位置（Ｈ１）は、前記中心高さ位置（Ｈ２）よりも低く、
   前記重心高さ位置（Ｈ３）は、前記中心高さ位置（Ｈ２）よりも低い、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のアキュムレータ。
6. 前記重心高さ位置（Ｈ３）は、前記支持部材上端高さ位置（Ｈ１）よりも低い、
   請求項５に記載のアキュムレータ。
7. 前記ケーシングは、アキュムレータ高さ寸法（ｈ）を有し、
   前記圧縮機は、圧縮機高さ寸法（ｈｃ）を有する圧縮機ケーシング（６１）を有し、
   前記アキュムレータ高さ寸法は、前記圧縮機高さ寸法の４５％以上１１０％以下である、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のアキュムレータ。
8. 請求項１から４のいずれか１項に記載のアキュムレータ（１６）と、
   前記支持部材（５１）と、
   前記アキュムレータから前記冷媒を受け取る前記圧縮機（１１）と、
   を備える、圧縮機組立体（５０）。
9. 請求項８に記載の圧縮機組立体（５０）と、
   熱交換器（１３）と、
   膨張弁（１５）と、
   を備える、冷凍装置（１００）。