JP4224372B2 - アキュムレータ - Google Patents

Description

本発明は、空調装置の冷凍サイクル等に用いられるアキュムレータに関する。

空調装置の冷凍サイクルにおいて、種々の冷媒が用いられ、その圧力条件において冷媒と潤滑油の相溶性が異なる。一般的に相溶性は高圧力では良く低くなるにつれて悪くなることから、相溶性に応じてアキュムレータから圧縮機へ潤滑油を戻すための潤滑油戻し穴径（開口面積）を調整することで圧縮機の損傷を防ぐ必要がある。

一方、本出願人は先に下記特許文献１において、可変オリフィス装置の基本構造（線膨張係数の異なる異種材料を使用したオリフィスと弁により絞り孔の開口面積を形成することで、温度変化を与えた場合、オリフィス材と弁材での寸法変化量が異なることを用い、開口面積に変化を生じさせる可変オリフィス装置）の技術を提案している。
特開２００３−１６６６６６号公報

本発明の課題は、先の公知技術を利用して、アキュムレータ内に設けられた潤滑油戻し穴部の開口面積を圧力変化に伴った温度に応じて可変させるようにすることで、圧縮機へ潤滑油を戻すための絞り孔径（開口面積）を調整して、圧縮機の損傷を防ぐことができる装置を提供することにある。

上記課題を達成するために、本発明は下記の手段を採用した。請求項１記載のアキュムレータは、潤滑油が混入された冷媒用のアキュムレータであって、内部の冷媒の温度が高い場合には上記流出口から流出する冷媒に混入する潤滑油の量を少なくし、内部の冷媒の温度が低い場合には上記流出口から流出する冷媒に混入する潤滑油の量を多くするように構成された開閉部を備えてなるアキュムレータにおいて、上記開閉弁部は、線膨張係数が相違する弁ケース部と弁体とを備え、上記弁ケース部の一端側に流路が形成され、上記弁ケース部内に上記弁体が伸縮自在に挿入されるとともに、該弁体の一端部が上記弁ケース部の他端側に固定され、内部の冷媒の温度の変化に応じて生じる上記弁ケース部と上記弁体との伸縮量の差により、上記流路を流れる冷媒の流量を制御するように構成されていることを特徴とする。

請求項２記載のアキュムレータは、請求項１記載のアキュムレータにおいて、上記弁ケース部が金属製で、上記弁体が樹脂製であることを特徴とする。また、請求項３記載のアキュムレータは、請求項１又は２記載のアキュムレータにおいて、上記流路は、あらかじめ設定された上限流量の冷媒を上記弁ケース部内に流入させる絞り流路と、あらかじめ設定された下限流量の冷媒を上記弁ケース部外に流出させる小径流路と、冷媒を上記弁ケース部外に流出させるとともに上記弁体により冷媒通過流量が制御される調整流路とを具備することを特徴とする。

請求項４記載のアキュムレータは、請求項１乃至３のいずれかに記載のいずれかのアキュムレータにおいて、上記弁ケース部には上記弁体側に設けられた弁部に対する摺接部が形成されると共に、上記弁部は上記弁ケース部と同等の線膨張係数の材料により構成されていることを特徴とする。また、請求項５記載のアキュムレータは、請求項１乃至４のいずれかに記載のアキュムレータにおいて、内部の冷媒の温度が、所定値以上では上記調整流路の冷媒通過流量を最小とし、内部の冷媒の温度が所定値以下では上記調整流路の冷媒通過流量を最大とすることを特徴とする。

本発明は、上記構成により下記の効果を奏する。即ち、請求項１記載の発明によれば、アキュムレータ内の冷媒の温度に応じて潤滑油混入量の制御可能であるから、冷媒の圧力条件で違う相溶性に応じて潤滑油の戻し量を調整して、圧縮機の損傷を防ぐことができる。また、上記効果に加えて、線膨張率が相違する２つの異種材料を具備する開閉弁部を形成して、冷媒の温度に応じて開閉させて、冷媒内の潤滑油量を増減させることができる。

さらに、請求項１記載のアキュムレータは、その開閉弁部における弁ケース部の一端側に絞り流路が形成され、弁ケース部内に弁体が伸縮自在に挿入されるとともに、弁体の基端部がオリフィスケースの他端側に固定され、冷媒の温度変化に応じて生じる前記弁ケース部と前記弁体との伸縮量の差により、前記弁体で前記絞り流路を流れる冷媒の流量を可変調整することで、開閉弁部の構成を簡略化した。

請求項２記載のアキュムレータは、請求項１記載のアキュムレータの効果において、弁ケース部及び弁体のうちの一方が金属製で、他方が樹脂製であることで、一層開閉弁部の構成の簡略化を実現した。

請求項３記載のアキュムレータは、請求項１又は２に記載のアキュムレータの効果に加えて、前記流路は、冷媒が弁ケース部内に流入する絞り流路と、弁ケース部外に流出する小径流路と調整流路とを具備することで、弁ケース部内に流入する冷媒量の上限を設定できると同時に、小径流路と弁部クリアランスによって生じる流路によって最低限の量の冷媒を流出させることが可能となり、しかも、調整流路により冷媒流量を調整することが可能となった。

請求項４記載のアキュムレータは、請求項１乃至３のいずれかに記載のアキュムレータの効果に加えて、弁ケース部には弁体側に形成された弁部に対する摺接部が形成され、前記弁部は弁ケース部と同等の線膨張係数の材料により構成されていることで、弁開閉部の円滑な作動と同時に正確な流量調整と耐久性の高い弁部を実現することができた。

さらに、請求項５記載のアキュムレータは、請求項１乃至４のいずれかに記載のアキュムレータの効果に加えて、上記温度が、所定以上では上記調整流路の流動量を最少流量とし、所定以下では該温度に応じて大とすることで、潤滑油混入量の調整が一層円滑になった。

次に，発明を実施するための最良の形態について説明する。

以下、本発明の実施例１を図面に従って説明する。図１はそのアキュムレータの縦断面図、図２は図１のＢ−Ｂ断面図、図３は図１のＡ部拡大図で、冷媒温度の低い第１状態を示し、図４は図１のＡ部拡大図で、冷媒温度の高い第２状態を示す。

アキュムレータ１０は、円筒状の密閉容器１１をハウジングとしており、上下の上盤部１３と底盤部１２とを具備する密閉管体に内蔵されており、また、密閉容器１１の上部側面には冷媒の流入管２０が連結され、上盤部１３には冷媒流出用の内管３０が連結され、それぞれ密閉容器１１の内部空間と連通している。そして、該空間内には、前記内管３０の下端部が底盤部１２近傍まで延設され、該下端部は内管支持体６０（後述）に支持されている。

また、上記アキュムレータ１０の内部において、底盤部１２上には管支持体５０が配置される。この管支持体５０は、比較的線膨張率が低いアルミ等の金属材料を素材として形成される。この管支持体５０は、その下方に支持体基部５１が形成され、該支持体基部５１上には、一体に筒状の外管支持部５２と開閉弁部１００を構成する弁ケース部５３とが一体に形成される。そして、上記内管支持体６０の上部の内管嵌合小径部６２の外周には所定高さの内管３０が一体的に装着される。

また、上記弁ケース部５３にはその長さ方向（上下方向）に横断面円形の弁体孔５４が形成され、該弁体孔５４内空間と前記外管支持部５２内空間とは、上方の調整流路５７と下方の小径流路５８とで連通している。更に、この弁ケース部５３には、弁体孔５４内空間と密閉容器１１内空間とを連通する絞り孔８２ａ（実施例では、特に図３，４に示すように、弁体孔５４において調整流路５７及び小径流路５８の位置とは反対側）が配置されている。また、上記調整流路５７と小径流路５８との間の弁体孔５４の内壁には、弁部７２（後述）が下動時において摺接する摺接部５５が形成される。

即ち、前記弁ケース部５３には、受け段部５９ａを有するフィルタ孔５９が形成され、該フィルタ孔５９に装着されるフィルタ支持枠８２に絞り孔８２ａは穿設されている。なお、フィルタ８０はネットからなる半球形状でフィルタ支持枠８２に当接され、フィルタ押え８１を介してカシメ部５６により装着されている。

上記弁ケース部５３に形成された弁体孔５４内には、上下に長い横断面円形の弁体７０が弁体孔５４内壁に対して上下動可能に内装される。弁体７０は、例えば、比較的温度膨張率が高い合成樹脂、例えば、ポリアミドから形成され、前記弁ケース部５３を構成する金属材料より、線膨張係数が高い材料が選択されている。また、弁体７０の上端部には雄ネジ部７３が形成されると共に、上面にドライバ溝７４が形成され、そして、弁体７０の下端部には通し穴７１が形成され、該通し穴７１に弁部７２が装着される。この装着に当たっては、通し穴７１の内壁の雌ねじ部７１ａに対して、弁部７２に形成された雄ねじ部７２ａの螺合により固定装着されている。また、上記雄ネジ部７３が弁体孔５４内の上端部に形成されている雌ネジ部５４ａに螺合されることで、弁体７０は弁ケース部５３に調節可能に装着されている。

そして、この装着状態において、図３に示すように、冷媒の温度が低い時では、弁体孔５４内の潤滑油が、調整流路５７及び小径流路５８を介して、外管支持部５２内の冷媒と合流可能に形成されている。
また、図４に示すように、冷媒の温度が高い時では、弁体７０がその線膨張係数に従って弁ケース部５３より伸長する結果、弁体７０の下部の弁部７２が弁体孔５４内に突出して摺接部５５に摺接する結果、弁体孔５４内の潤滑油の調整流路５７への流動を最少流量とし、小径流路５８を介し外管支持部５２内へ流動可能に形成されている。即ち、この状態においては、弁部７２が調整流路５７と小径流路５８の間の弁体孔５４を略閉止して、潤滑油が調整流路５７にほとんど流れないように構成されている。換言すれば、小径流路５８と弁部クリアランスによって生じる流路によって、潤滑油の最少流量（冷媒への最少混入量）が確保されることになる。

また、外管支持部５２の中心部底部には、内管支持体６０が配置され、内管３０をその下端部において支持している。また、内管支持体６０の側部には冷媒の流入孔６１が形成され、また、その上部には、内管連通孔６３が内管３０内と連通するように形成されている。

実施例１のアキュムレータ１０は、上記構成において、冷凍サイクル中に介装される。そして、アキュムレータ１０に流入管２０から潤滑油が混入された液ガス混合冷媒が流入し、一般的に知られている遠心分離などにより液とガスは分離され、ガス部分は外管４０から内管支持体６０の流入孔６１を介して内管３０に至り流出する。また、液冷媒及び混合している潤滑油部分は密閉容器１１と管支持体５０との間の底部に滞留すると共に、液冷媒より比重の大きい潤滑油部分は最下部へ留まる。
そして、冷媒の温度が比較的低い場合には、図３に示すように、弁体７０が弁ケース部５３に対して縮小し、弁部７２が上方に後退するから、調整流路５７を開放し、調整流路５７及び小径流路５８を介して、比較的大量の潤滑油が外管４０内に流れてガスに混合され、ガスと共に流入孔６１、内管連通孔６３を通過して内管３０から圧縮機に送られる。なお、絞り孔８２ａにて潤滑油の最大流量を確保する。

また、冷媒の温度が比較的高い場合には、図４に示すように、一部の潤滑油はフィルタ８０及び絞り孔８２ａを通過して、弁体孔５４に至るが、調整流路５７は略閉止されているから、潤滑油の流れは小径流路５８と弁部クリアランスによって生じる流路となり、潤滑油の最少流量となる。したがって、比較的少量の潤滑油が外管４０内に流れてガスに混合され、ガスと共に流入孔６１、内管連通孔６３を通過して内管３０から圧縮機に送られる。

本発明の実施例にかかるアキュムレータの縦断面図。 図１のＢ−Ｂ断面図。 図１のＡ部拡大図で、第１状態での動作を示す。 図１のＡ部拡大図で、第２状態での動作を示す。

符号の説明

１０・・アキュムレータ １１・・密閉容器 １２・・底盤部 １３・・上盤部
２０・・流入管 ３０・・内管 ４０・・外管
５０・・管支持体 ５１・・支持体基部 ５２・・外管支持部
５３・・弁ケース部 ５４・・弁体孔 ５４ａ・・雌ネジ部 ５５・・摺接部
５６・・カシメ部 ５７・・調整流路 ５８・・小径流路
５９・・フィルタ孔 ５９ａ・・受け段部

６０・・内管支持体 ６１・・流入孔
６２・・内管嵌合小径部 ６３・・内管連通孔
７０・・弁体 ７１・・通し穴 ７１ａ・・雌ねじ部
７２・・弁部 ７２ａ・・雄ネジ部
７３・・雄ネジ部 ７４・・ドライバ溝
８０・・フィルタ ８１・・フィルタ押え ８２・・フィルタ支持枠
８２ａ・・絞り孔（絞り流路）
１００・・開閉弁部

Claims (5)

1. 潤滑油が混入された冷媒の流入口及び流出口を有するアキュムレータであって、内部の冷媒の温度が高い場合には上記流出口から流出する冷媒に混入する潤滑油の量を少なくし、内部の冷媒の温度が低い場合には上記流出口から流出する冷媒に混入する潤滑油の量を多くするように構成された開閉弁部を備えてなるアキュムレータにおいて、
   上記開閉弁部は、線膨張係数が相違する弁ケース部と弁体とを備え、上記弁ケース部の下端側に流路が形成され、上記弁ケース部内に上記弁体が伸縮自在に挿入されるとともに、該弁体の上端部が上記弁ケース部の上端側に固定され、内部の冷媒の温度の変化に応じて生じる上記弁ケース部と上記弁体との伸縮量の差により、上記流路を流れる冷媒の流量を制御するように構成されていることを特徴とするアキュムレータ。
2. 上記弁ケース部が金属製で、上記弁体が樹脂製であることを特徴とする請求項１記載のアキュムレータ。
3. 上記流路は、あらかじめ設定された上限流量の冷媒を上記弁ケース部内に流入させる絞り流路と、あらかじめ設定された下限流量の冷媒を上記弁ケース部外に流出させる小径流路と、冷媒を上記弁ケース部外に流出させるとともに上記弁体により冷媒通過流量が制御される調整流路とを具備することを特徴とする請求項１又は２に記載のアキュムレータ。
4. 上記弁ケース部には上記弁体側に設けられた弁部に対する摺接部が形成されるとともに、上記弁部は上記弁ケース部と同等の線膨張係数の材料により構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のアキュムレータ。
5. 内部の冷媒の温度が、所定値以上では上記調整流路の冷媒通過流量を最小とし、内部の冷媒の温度が所定値以下では上記調整流路の冷媒通過流量を最大とすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のアキュムレータ。

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