JP4442384B2 - 冷凍装置のアキュムレータ - Google Patents

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Description

本発明は、複数台の圧縮機を使用した冷凍装置のアキュムレータに係わり、サイクロン方式の気液分離を効果的に行い、有効に容積を利用し、アキュムレータの小型化が可能となる構成に関する。
従来、複数台の圧縮機に対し、1個のアキュムレータを有し、同アキュムレータが、1本の入口管と上記各圧縮機の吸入側につながる複数本の出口管とで構成されたものとして図5に示すようなものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
図5において、アキュムレータ30の下方にはこれと同心にオイルリザーブタンク31が配設され、オイルリザーブタンク31を中心とする同心円上に等間隔を隔てて複数(図には5台)の同一仕様の低圧ハウジング型密閉式圧縮機11、12、13、14、15が配設されている。
アキュムレータ30は圧縮機と同数の複数の出口管30a 〜30e を備え、これら出口管30a 〜30e と複数の圧縮機11〜15のハウジングとはそれぞれ同一寸法・形状の放射方向に伸びる吸入管38、39、40、41、42を介して接続されている。また、オイルリザーブタンク31と複数の圧縮機11〜15のハウジングとはそれぞれ同一寸法・形状の放射方向に伸びる均油管43、44、45、46、47を介して接続されている。
また、オイルセパレータ21から流出したガス冷媒は吐出側配管70を通って空気調和機の系内を循環した後、吸入側配管80を経てアキュムレータ30内に入り、ここでガス冷媒中に含まれる液冷媒や潤滑油のミストを分離した後、その出口管30a 〜30e、吸入管38〜42を経て各圧縮機11〜15のハウジング内に戻る。
しかし、上記従来の構成の場合、複数台のU字管を容器内に設置しているため、分離空間が低減し、気液分離効率が悪くなってしまう。
そこで、小型で、気液分離が効率よく行え、各圧縮機へ液冷媒および油を均一に分配でき、有効に容積を利用できる冷凍装置のアキュムレータが望まれている。
また、気液分離器の一つとして、円筒容器に気液混合冷媒を供給し、この円筒容器内に気液混合冷媒の旋回流を生じさせ、この旋回流中の液体を遠心力によって円筒容器の壁部に付着させることで、気液混合冷媒に含まれる液体と気体を分離させる旋回流式(サイクロン方式)気液分離器が知られている(例えば、特許文献2参照。)。
図6に示すように、気液混合冷媒60が供給口53から外筒51内に供給されると、外筒51内に気液混合冷媒60の旋回流61が生じ、気液混合冷媒60に含まれる液滴65は霧状に飛散しながら、旋回流61の遠心力によって外筒51の内周面51aに付着する。
このように内周面51aに付着した液滴65は、他の液滴と接触しつつ、次第にその自重を増加させながら内周面51aに沿って流れ落ち、液体63として排出口55から排出される。一方、気液混合冷媒60中の気体62は、内筒2を通じて気体排出管58から排出される。
しかしながら、上記気液分離器の構成の場合、圧縮機台数が増加した場合については考慮されていない。
特開平6−221695号公報(第2〜3頁、第1図) 特開2004−97995号公報(第2〜4頁、第1図)
本発明は上記の問題点に鑑み、複数台の圧縮機を使用した冷凍装置のアキュムレータの入口管を容器上部の内周面に吸入気液混合冷媒が流れるように設置し、各圧縮機の吸入側につながる複数本の出口管を容器内の中央部で集合させることにより、サイクロン方式の気液分離を効果的に行い、ガス冷媒を均一に分配でき、有効に容積を利用した冷凍装置のアキュムレータを提供することを目的とする。
本発明は上述の課題を解決するため、容器の上方より挿入し、垂直方向に対し所定の角度に傾斜角をつけて前記容器内周面に沿わせ、気液混合冷媒を吹き出す入口管と、複数の圧縮機の吸入側に接続する複数本の出口管を備えた冷凍装置のアキュムレータであって、
前記出口管の上端のガス冷媒吸入用開口部が、前記容器の中心近傍で、かつ容器と同心円上に集合し前記入口管の吹出口よりも上部に配置され、同ガス冷媒吸入用開口部から垂直形状で、かつ容器下部で曲がり側方より外部へ延出してガス冷媒を圧縮機へ吐出する出口管となっている。
また、複数本ある前記出口管は、すべて同一寸法同一形状である構成となっている。
本発明によれば、アキュムレータの入口管をアキュムレータ容器上部の内周面に沿って気液混合冷媒が旋回流を生じるように設置する一方、圧縮機の吸入側に接続する複数本の出口管は、上端にガス冷媒吸入用開口を設けた垂直形状でなる入口部が、前記アキュムレータの容器の中心近傍で、かつ容器と同心円上に集合して配置されたことで、旋回流により気液分離されたガス冷媒を容器内の中央から均一に分配でき、有効に容積を利用し、アキュムレータの小型化が可能となる冷凍装置のアキュムレータとなる。
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。
図1は本発明における冷凍装置の概略構成を示す模式図、図2(A)は本発明におけるアキュムレータの概略外観図、図2(B)はアキュムレータの上面図、図3(A)は図2(B)のA−A断面図、図3(B)は図2(B)のC−C断面図、図4(A)は出口管の要部外観図、図4(B)は図2(A)のB−B断面図である。
図1において、複数台の圧縮機5a,5b,5cに対し、1台のアキュムレータ2を有する冷凍装置を構成し、前記アキュムレータ2が入口管1と出口管3を備え、同出口管3は前記各圧縮機5a,5b,5cの吸入側4a,4b,4cにつながる複数本の出口管3a,3b,3cがあり、前記各圧縮機5a,5b,5cの各吐出側配管6a,6b,6cを合流した吐出管6を通り、空気調和機の系内を循環した後、低圧側からの気液混合冷媒は、前記アキュムレータ2の入口管1からアキュムレータ2の内部に導入され、サイクロン方式Sの気液分離を効果的に行い、前記各出口管3a,3b,3cにガス冷媒を均一に分配して、前記各圧縮機5a,5b,5cの吸入側4a,4b,4cに供給される。
図2(A)、(B)および図3(A)、(B)において、前記アキュムレータ2の前記入口管1は、容器2aの上面より挿入され、その吹出口1aが容器内部において、前記容器2aの上部の内周面に沿って気液混合冷媒が流れるように、垂直方向に対し所定の角度R(例えば15°)に傾斜角をつけて設置されている。
また、前記出口管3は、上端にガス冷媒吸入用開口300を設けた垂直形状でなる入口部301と、垂直形状から曲がり容器内ではL字状となり、容器下部側方より外部へ延出してガス冷媒を圧縮機へ吐出する出口部302からなり、各々の前記出口管3a,3b,3cは同一寸法同一形状であり、各々の前記入口部301が前記アキュムレータの容器2aの中心CLの近傍で、かつ容器2aと同心円上に集合して配置され、同出口部302を前記容器2aの下部で同一円周上から外部へ放射状にほぼ等間隔で延出させる構成となっている。
また、各々の前記出口管のガス冷媒吸入用開口300は、前記入口管1の吹出口1aよりも上部に配置してなる。
さらに、前記複数本の出口管3a,3b,3cの入口部301の上部を、ロウ付けWにより固定する。そして、前記アキュムレータ2は、取付脚9により冷凍装置に取り付けられる。
更に、図3に示すように、前記各出口管3a,3b,3cの下部に、油や液冷媒を前記各圧縮機5a,5b,5cの吸入側4a,4b,4cに戻す小径穴7を少なくとも1個設ける。そして、各出口管3a,3b,3cに複数個の小径穴7を設けた場合、前記各小径穴7の高さ位置を、それぞれ同一の高さに揃えた構成となっている。
次に上記構成において、その動作を説明する。
冷凍装置が運転され、その系内を循環したガス冷媒と液冷媒及び油が混合した気液混合冷媒は、前記アキュムレータ2の前記入口管1に導入されると、前記入口管1の吹出口1aが、前記容器2aの上部の内周面に沿って、垂直方向に対し所定の角度R(例えば15°)に傾斜角をつけて設置していることから、容器2a内に旋回流(サイクロン)Sが生じ、気液混合冷媒に含まれる液冷媒や油の液滴は霧状に飛散しながら、旋回流Sの遠心力によって容器2aの内周面等に衝突し、その自重により容器2aの底部に貯留され、容器空間には分離されたガス冷媒が充満される。
この時、容器空間は前記複数本の出口管3a,3b,3cが容器2aの中心CLの近傍で、かつ容器2aと同心円上に集合し、ガス冷媒吸入用開口300が、前記入口管1の吹出口1aよりも上部に配置していることで、吹出口1aから吹き出される気液混合冷媒を吸い込むことなく、分離されて前記容器2aの上端に溜まったガス冷媒だけが容器の中央から各ガス冷媒吸入用開口300に均等に分配される。
また、出口管は入口部301の垂直形状から曲がり、ガス冷媒を圧縮機へ吐出する出口部302が前記容器2aの下部側方で同一円周上から外部へ放射状にほぼ等間隔で延出させる構成となっており、結果として、出口管は容器2a内ではL字状となり、それぞれの出口管が同一寸法同一形状であることから、容器2a内の空間が広がり、旋回流Sの流れを損ねることなく、気液分離がスムーズに行われる。
従来例のように容器内でU字管となることで、容器内の分離空間を低減させ旋回流Sの流れを妨ることが解決され、容器2aの容積を有効に利用でき、アキュムレータ2の小型化が可能となり、ガス冷媒を中央部から均等に分配することでサイクロン方式の気液分離を効果的に行うことができる。
前記容器2aの底部に貯留された液冷媒や油は、前記各出口管3a,3b,3cの小径穴7から均等に分流される。同時に、冷媒ガスが前記各出口管3a,3b,3cの上部開口部から導出され、気液混合冷媒となり各圧縮機5a,5b,5cの吸入側4a,4b,4cに戻される。 また、液冷媒の異常な戻りで液冷媒が前記中空容器2a内に満液にならないように、各出口管3a,3b,3cに複数個の小径穴7を設けることにより、比較的軽い液戻り時は、最下部の小径穴7のみより液を戻し、異常な戻り時は上部の小径穴7から戻すことにより液圧縮となるオーバーフローを防止する。
尚、図4に示すように、前記アキュムレータ2の下部にホットガス戻し管8を設け、圧縮機の吐出管6から前記ホットガス戻し管8にホットガスを入れて、液冷媒の蒸発を促すようにしてもよい。
以上に説明したように、アキュムレータ2の入口管1をアキュムレータ容器2a上部の内周面に沿って気液混合冷媒が旋回流を生じるように設置する一方、圧縮機の吸入側に接続する複数本の出口管3a,3b,3cは、上端にガス冷媒吸入用開口300を設けた垂直形状でなる入口部301が、前記アキュムレータ2の容器2aの中心CLの近傍で、かつ容器2aと同心円上に集合して配置されたことで、旋回流により気液分離されたガス冷媒を容器内の中央から均一に分配でき、有効に容積を利用し、アキュムレータ2の小型化が可能となる冷凍装置のアキュムレータとなる。
本発明における冷凍装置の要部概略構成を示す模式図である。 (A)は本発明におけるアキュムレータの概略外観図で、(B)はアキュムレータの上面図である。 (A)は本発明における図2(B)のA−A断面図で、図3(B)は図2(B)のC−C断面図である。 (A)は出口管の要部外観図で、(B)は図2(A)のB−B断面図である。 従来例による冷凍装置の構成図である。 従来例によるアキュムレータの断面図である。
1 入口管
2 アキュムレータ
3a,3b,3c 出口管
4a,4b,4c 吸入側
5a,5b,5c 圧縮機
6 吐出管
6a,6b,6c 吐出側配管
7 小径穴
8 ホットガス戻し管

Claims (2)

  1. 容器の上方より挿入し、垂直方向に対し所定の角度に傾斜角をつけて前記容器内周面に沿わせ、気液混合冷媒を吹き出す入口管と、複数の圧縮機の吸入側に接続する複数本の出口管を備えた冷凍装置のアキュムレータであって、
    前記出口管の上端のガス冷媒吸入用開口部が、前記容器の中心近傍で、かつ容器と同心円上に集合し前記入口管の吹出口よりも上部に配置され、同ガス冷媒吸入用開口部から垂直形状で、かつ容器下部で曲がり側方より外部へ延出してガス冷媒を圧縮機へ吐出する出口管であることを特徴とする冷凍装置のアキュムレータ。
  2. 複数本ある前記出口管は、すべて同一寸法同一形状であることを特徴とする請求項1に記載の冷凍装置のアキュムレータ。
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