JP5644469B2

JP5644469B2 - アキュムレータ

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Publication number: JP5644469B2
Application number: JP2010284282A
Authority: JP
Inventors: 神山　直久; 直久神山; 岳晴川村
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2030-12-21
Also published as: US20120151957A1; EP2469202A2; EP2469202A3; CN102538320B; CN102538320A; JP2012132608A

Description

本発明は、冷凍サイクルのエバポレータとコンプレッサの間に配置されるアキュムレータに関する。

蒸気圧縮式（ヒートポンプ式）の冷凍サイクル内には、エバポレータとコンプレッサの間の冷媒流路にアキュムレータが配置される。アキュムレータは、コンプレッサの液圧縮を防止するために基本的にガス冷媒をコンプレッサに供給する機能と、冷凍サイクルを冷媒と共に循環するオイルをコンプレッサに戻す機能を有する。このような機能を有するアキュムレータの一従来例が図８に示されている（特許文献１参照）。

図８において、アキュムレータ５０は、貯液室５１を有するケース５２と、貯液室５１に冷媒を供給する冷媒供給用配管５３と、貯液室５１の冷媒を排出する冷媒出口用配管５４と、冷媒出口用配管５４の周辺に配置された旋回羽根６０と、旋回羽根６０を回転するモータ（図示せず）とを備えている。

冷媒供給用配管５３の先端開口が冷媒入口５３ａである。冷媒入口５３ａは、貯液室５１の上方に開口している。

冷媒出口用配管５４の先端開口が冷媒出口５４ａがある。冷媒出口５４ａは、貯液室５１の上方に開口している。冷媒出口配管５４には、複数の高さ位置にオイル戻し穴５５が開口している。

上記構成において、冷媒入口５３ａより供給された冷媒は、貯液室５１に供給され、ここに一時的に溜められる。貯液室５１では、比重が重い液冷媒が下方に、比重が軽いガス冷媒が上方に位置する。冷媒出口５４ａは、貯液室５１の上方に位置するため、ガス冷媒を吸い込み、ガス冷媒がコンプレッサ（図示せず）に送られる。又、貯液室５１内の液冷媒は、旋回羽根６０によって攪拌されてオイルと液冷媒が十分に攪拌される。そして、オイルが混入された液冷媒がオイル戻し穴５５よりコンプレッサ（図示せず）に戻される。

ここで、低温時（−２５℃程度）には、オイルと液冷媒の比重の相違と粘性の相違によって、オイルと液冷媒が二相分離状態と成りやすい。しかし、前記従来例では、低温時には、モータの駆動で旋回羽根６０を回転してオイルと液冷媒を強制的に攪拌するため、オイルが混入された液冷媒がオイル戻し穴５５より戻される。これによって、低温時においても、冷凍サイクルのオイル循環率（ＯＣＲ）が低減しないようにできる。

特開２００４−３２４８９９号公報

しかしながら、前記従来のアキュムレータ５０では、モータ（図示せず）によって旋回羽根６０を回転させるため、駆動源が必要である。又、モータによって駆動する旋回羽根６０を貯液室５１内に配置する必要や、モータ通電経路をシール構造にする必要等があるため、構造の複雑化、高コスト化などを招来するという問題があった。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、駆動源が不要であり、且つ、構造の複雑化、高コスト化を招来することなく、低温時におけるオイル循環率の低減を防止できるアキュムレータを提供することを目的とする。

本発明は、冷媒を溜めることができる貯液室と、前記貯液室に冷媒を供給する冷媒入口と、前記貯液室の上部に開口し、前記貯液室の冷媒を排出する冷媒出口と、前記貯液室の下部に開口するオイル戻し穴と、前記冷媒入口から供給された冷媒に、その自らの流れ力によって所定の流れを発生させる冷媒流発生手段と、前記冷媒流発生手段によって所定の流れに沿って流れる冷媒を上下方向に攪拌する冷媒攪拌手段とを備えたことを特徴とする。

前記冷媒流発生手段は、前記冷媒入口から供給される冷媒を旋回方向に流す旋回用偏向部材であることが好ましい。前記貯液室の側周面は、円筒面であることが好ましい。前記冷媒攪拌手段は、前記貯液室の底面より上方に突出する干渉突壁であるものを含む。前記オイル戻し穴は、前記干渉突壁の上面高さ近くに開口されることが好ましい。

前記冷媒流発生手段は、前記冷媒入口から供給された冷媒を前記冷媒出口に向かって前記貯液室を折れ曲がりつつ流す流路を形成する仕切壁であるものを含む。前記冷媒攪拌手段は、前記仕切壁による流路の流れ方向に間隔を置いて配置され、流れる冷媒を上昇流とする複数の干渉偏向部材であるものを含む。前記干渉偏向部材は、前記仕切壁による流路の両側で、且つ、流れ方向に左右交互に配置されることが好ましい。

本発明によれば、冷媒流発生手段が貯液室に供給された冷媒に、その流れ力によって貯液室に所定の流れを発生させ、冷媒攪拌手段が、冷媒流発生手段によって所定の方向に流れる冷媒を上下方向に攪拌する。これにより、低温時においてもオイルと液冷媒が二相分離した状態とならず液冷媒に混入したオイルがオイル戻し穴より排出される。従って、駆動源によることなくオイルと液冷媒を強制的に攪拌することができ、駆動源及びこれによって駆動される手段も必要ない。以上より、駆動源が不要であり、且つ、構造の複雑化、高コスト化を招来することなく、低温時におけるオイル循環率の低減を防止できるアキュムレータを提供できる。

本発明の第１実施形態を示し、アキュムレータの斜視図である。本発明の第１実施形態を示し、アキュムレータの断面図である。本発明の第１実施形態を示し、旋回用偏向手段の平面図である。本発明の第１実施形態を示し、（ａ）は干渉突壁の断面図、（ｂ）は変形例の干渉突壁の断面図である。本発明の第２実施形態を示し、アキュムレータの断面図である。本発明の第２実施形態を示し、図５のＡ−Ａ線断面図である。本発明の第２実施形態を示し、干渉偏向部材の配置を示す斜視図である。従来例のアキュムレータの断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１〜図４は、本発明の第１実施形態を示す。図１及び図２において、アキュムレータ１Ａは、貯液室２を有するケース３と、貯液室２に冷媒を供給する冷媒供給用配管４と、貯液室２の冷媒を排出する冷媒排出用配管５と、冷媒供給用配管４から供給された冷媒に所定の流れである旋回流を発生させる冷媒流発生手段である旋回用偏向部材１０と、旋回用偏向部材１０で発生された旋回流の冷媒を上下方向に攪拌する冷媒攪拌手段である干渉突壁２１を有する閉塞部材２０とを備えている。

ケース３は、上面が閉塞された円筒形状である。貯液室２の内周面は、円筒面２ａである。

冷媒供給用配管４は、ケース３の上面より貯液室２に開口している。冷媒供給用配管４の先端開口が冷媒入口４ａである。冷媒入口４ａは、貯液室２の上面の中央に開口している。冷媒供給用配管４の他端側は、エバポレータ（図示せず）の冷媒出口に接続されている。

冷媒排出用配管５は、閉塞部材２０の中央を貫通し、下面より貯液室２に挿入されている。挿入された冷媒排出用配管５は、貯液室２の中央位置に垂直状態で配置されている。冷媒排出用配管５の先端開口が冷媒出口５ａである。冷媒出口５ａは、貯液室２の上方位置に開口している。冷媒排出用配管５には、オイル戻し穴６が設けられている。オイル戻し穴６は、貯液室２の下方位置で、且つ、干渉突壁２１の上面高さ近くに開口している。冷媒排出用配管５の他端側は、コンプレッサ（図示せず）の冷媒入口に接続されている。

旋回用偏向部材１０は、図１〜図３に示すように、ケース３の上面壁にネジ止めされている。旋回用偏向部材１０は、上面壁部１１と円筒側壁部１２とから構成されている。上面壁部１１には、中心位置に冷媒受け溝１１ａが設けられている。冷媒受け溝１１ａは、冷媒入口４ａに対向している。上面壁部１１には、冷媒受け溝１１ａに連通し、大略半径方向に向かって螺旋状に延びる３本の旋回溝１１ｂが等間隔に設けられている。円筒側壁部１２の外径は、ケース３の内面、つまり、貯液室２の円周面２ａより少しだけ小さい寸法に設定されている。これにより、円筒側壁部１２とケース３の内面との間には、冷媒が流下できる隙間ｄが全周に亘って形成されている。

閉塞部材２０は、ほぼ円板状の部材である。閉塞部材２０は、ケース３の下面側に圧入されている。これにより、貯液室２の下面が閉塞されている。

干渉突壁２１は、閉塞部材２０の上面に突設されている。干渉突壁２１は、図４（ａ）に詳しく示すように、貯液室２の半径方向に沿って延びる断面台形状の突壁である。干渉突壁２１の両側の側面は、共に底面に対して直角より少し小さい角度の傾斜面２１ａに形成されている。

上記構成において、エバポレータ（図示せず）を通過した冷媒は、冷媒供給用配管４を通って冷媒入口４ａより貯液室２に供給される。冷媒入口４ａより供給された冷媒は、冷媒受け溝１１ａに落下し、自らの流れ力と自重によって３本の旋回溝１１ｂに沿って流れる。各旋回溝１１ｂを流れる冷媒は、旋回方向に流れて貯液室２へと落下する。従って、各旋回溝１１ｂから落下する冷媒は、旋回方向の流れ力と冷媒の自重の合力によって、貯液室２の円筒面２ａに沿った旋回流となって貯液室２を流下し、貯液室２の下部では冷媒の旋回流が発生する。

冷媒の旋回流は、図４（ａ）に示すように、干渉突壁２１の一方側の傾斜面２１ａに突き当たる。すると、冷媒流は、傾斜面２１ａに沿って上昇して干渉突壁２１の上面を通り、干渉突壁２１の上面通過後に、干渉突壁２１の他方側の傾斜面２１ａに沿って降下する。このような冷媒の上下方向の変動流によって、冷媒は上下方向に強制的に攪拌される。

低温時（−２５℃程度）には、オイルと液冷媒の比重の相違と粘性の相違によって、オイルと液冷媒が二相分離状態と成りやすい。しかし、上記動作で説明したように、オイルと液冷媒を強制的に攪拌されるため、低温時でもオイルが混入された液冷媒がオイル戻し穴６より戻される。また、冷媒出口５ａからは、ガス冷媒がコンプレッサ（図示せず）に戻される。

以上説明したように、従来例のように駆動源によることなくオイルと液冷媒を強制的に攪拌することができ、駆動源及びこれによって駆動される手段も必要ない。従って、駆動源が不要であり、且つ、構造の複雑化、高コスト化を招来することなく、低温時におけるオイル循環率（ＯＣＲ）の低減を防止できる。

冷媒流発生手段は、冷媒入口４ａから供給される冷媒をその自重をも利用して旋回方向に流す旋回用偏向部材１０である。従って、簡単な構造で旋回流を形成できる。

貯液室２の側周面は、円筒面２ａである。従って、旋回用偏向部材１０との共働によってスムーズに旋回流を形成できる。

冷媒攪拌手段は、貯液室２の底面より上方に突出する干渉突壁２１である。従って、簡単な構造で冷媒の上下方向の攪拌を行うことができる。

オイル戻し穴６は、干渉突壁２１の上面高さ近くに開口されている。干渉突壁２１の上面近くは、攪拌によってオイルと液冷媒の混合が十分になされる位置であるため、確実に所定割合のオイルをコンプレッサ（図示せず）に戻すことができる。

図４（ｂ）は干渉突壁２１Ａの変形例を示す。この変形例の干渉突壁２１Ａは、一方の側面が傾斜面２１ａに、他方の側面が垂直面２１ｂに形成されている。この変形例でも、前記実施形態と略同様に冷媒を上下方向に攪拌できる。

（第２実施形態）
図５〜図７は、本発明の第２実施形態を示す。図５〜図７において、アキュムレータ１Ｂは、貯液室２を有するケース３と、貯液室２に冷媒を供給する冷媒供給用配管４と、貯液室２の冷媒を排出する冷媒排出用配管５と、冷媒供給用配管４から供給された冷媒に所定の流れである折曲流を発生させる冷媒流発生手段である２枚の仕切壁３０と、仕切壁３０で発生された折曲流の冷媒を上下方向に攪拌する冷媒攪拌手段である複数の干渉偏向部材３１，３２とを備えている。

ケース３は、直方体形状である。ケース３の内部が貯液室２である。

冷媒供給用配管４は、ケース３の一方の側壁より貯液室２に開口している。冷媒供給用配管４の先端開口が冷媒入口４ａである。冷媒入口４ａは、貯液室２の上方位置に開口している。冷媒供給用配管４の他端側は、エバポレータ（図示せず）の冷媒出口に接続されている。

冷媒排出用配管５は、ケース３の他方の側壁で、且つ、下部より貯液室２に挿入されている。挿入された冷媒排出用配管５は、上方に向かって垂直方向に折曲されている。冷媒排出用配管５の先端開口が冷媒出口５ａである。冷媒出口５ａは、貯液室２の上方位置に開口している。冷媒排出用配管５には、オイル戻し穴６が設けられている。オイル戻し穴６は、貯液室２の下方位置に開口している。冷媒排出用配管５の他端側は、コンプレッサ（図示せず）の冷媒入口に接続されている。

２枚の仕切壁３０は、冷媒入口４ａから供給された冷媒を、冷媒出口５ａに向かって折れ曲がりつつ流す流路を貯液室２に形成している。

複数の干渉偏向部材３１，３２は、冷媒出口５ａ側に近い流路で、且つ、その流路の流れ方向の両側に左右交互に配置されている。各干渉偏向部材３１，３２は、流路の流れ方向の上流から下流に向かって貯液室２の下面から上方に傾斜している。

上記構成において、エバポレータ（図示せず）を通過した冷媒は、冷媒供給用配管４を通って冷媒入口４ａより貯液室２に供給される。冷媒入口４ａより供給された冷媒は、自らの流れ力によって仕切壁３０による流路に沿って冷媒出口５ａ側に流れる。つまり、貯液室２には、仕切壁３０によって冷媒の折曲流が形成される。

冷媒の折曲流は、その両側で各干渉偏向部材３１，３２に突き当たる。すると、冷媒流は、各干渉偏向部材３１，３２の傾斜に沿って上昇し、その後、降下するという動きを繰り返す。このような冷媒の上下方向の変動流によって、冷媒は上下方向に強制的に攪拌される。

低温時（−２５℃程度）には、オイルと液冷媒の比重の相違と粘性の相違によって、オイルと液冷媒が二相分離状態と成りやすい。しかし、上記動作で説明したように、オイルと液冷媒を強制的に攪拌されるため、低温時でもオイルが混入された液冷媒がオイル戻し穴より戻される。また、冷媒出口からは、ガス冷媒がコンプレッサ（図示せず）に戻される。

冷媒流発生手段は、冷媒入口４ａから供給された冷媒を、冷媒出口５ａに向かって貯液室２を折れ曲がりつつ流す流路を形成する仕切壁３０である。従って、貯液室２に単に仕切壁３０を設置するだけで良いため、簡単な構造で折曲流を形成できる。

前記冷媒攪拌手段は、仕切壁３０による流路の流れ方向に間隔を置いて配置され、流れる冷媒を上昇流とする複数の干渉偏向部材３１，３２である。従って、貯液室２の流路に干渉偏向部材３１，３２を設置するだけで良いため、簡単な構造で冷媒を上下方向に攪拌できる。

干渉偏向部材３１，３２は、仕切壁３０による流路の両側で、且つ、流れ方向に左右交互に配置されている。従って、冷媒の流路の両側で冷媒を上下方向に攪拌し、その両側の互い違いの冷媒流が中央で交わることにより、細かく、且つ、十分に攪拌される。

（その他）
前記第１実施形態では、冷媒流発生手段によって冷媒の旋回流を形成し、前記第２実施形態では、冷媒流発生手段によって冷媒の折曲流を形成したが、冷媒の流れ力等や冷媒の自重を利用してこれら以外の冷媒流れを形成するようにしても良い。

前記第１実施形態では、干渉突壁２１によって冷媒を上下方向に攪拌し、前記第２実施形態では、干渉偏向部材３１，３２によって冷媒を上下方向に攪拌したが、冷媒を上下方向に攪拌できればこれら以外の手段であっても良い。

１Ａ，１Ｂアキュムレータ
２貯液室
２ａ円筒面
４ａ冷媒入口
５ａ冷媒出口
６オイル戻し穴
１０旋回用偏向部材（冷媒流発生手段）
２１干渉突壁（冷媒攪拌手段）
３０仕切壁（冷媒流発生手段）
３１，３２干渉偏向部材（冷媒攪拌手段）

Claims

冷媒を溜めることができる貯液室（２）と、前記貯液室（２）に冷媒を供給する冷媒入口（４ａ）と、前記貯液室（２）の上部に開口し、前記貯液室（２）の冷媒を排出する冷媒出口（５ａ）と、前記貯液室（２）の下部に開口するオイル戻し穴（６）と、前記冷媒入口（４ａ）から供給された冷媒に、その自らの流れ力によって所定の流れを発生させる冷媒流発生手段（１０），（３０）と、前記冷媒流発生手段（１０），（３０）によって所定の流れに沿って流れる冷媒を上下方向に攪拌する冷媒攪拌手段（２１），（２１Ａ），（３１），（３２）とを備え、前記冷媒攪拌手段は、前記貯液室（２）の底面より上方に突出する干渉突壁（２１），（２１Ａ）であり、前記オイル戻し穴（６）は、前記干渉突壁（２１）の上面高さ近くに開口されたことを特徴とするアキュムレータ（１Ａ）。
請求項１記載のアキュムレータ（１Ａ）であって、
前記冷媒流発生手段は、前記冷媒入口（４ａ）から供給される冷媒を旋回方向に流す旋回用偏向部材（１０）を有することを特徴とするアキュムレータ（１Ａ）。
請求項２記載のアキュムレータ（１Ａ）であって、
前記貯液室（２）の側周面は、円筒面（２ａ）であることを特徴とするアキュムレータ（１Ａ）。
冷媒を溜めることができる貯液室（２）と、前記貯液室（２）に冷媒を供給する冷媒入口（４ａ）と、前記貯液室（２）の上部に開口し、前記貯液室（２）の冷媒を排出する冷媒出口（５ａ）と、前記貯液室（２）の下部に開口するオイル戻し穴（６）と、前記冷媒入口（４ａ）から供給された冷媒に、その自らの流れ力によって所定の流れを発生させる冷媒流発生手段（１０），（３０）と、前記冷媒流発生手段（１０），（３０）によって所定の流れに沿って流れる冷媒を上下方向に攪拌する冷媒攪拌手段（２１），（２１Ａ），（３１），（３２）とを備え、前記冷媒流発生手段は、前記冷媒入口（４ａ）から供給された冷媒を前記冷媒出口（４ｂ）に向かって前記貯液室（２）を折れ曲がりつつ流す流路を形成する仕切壁（３０）であり、前記冷媒攪拌手段は、前記仕切壁（３０）による流路の流れ方向に間隔を置いて配置され、流れる冷媒を上昇流とする複数の干渉偏向部材（３１），（３２）であることを特徴とするアキュムレータ（１Ｂ）。
冷媒を溜めることができる貯液室（２）と、前記貯液室（２）に冷媒を供給する冷媒入口（４ａ）と、前記貯液室（２）の上部に開口し、前記貯液室（２）の冷媒を排出する冷媒出口（５ａ）と、前記貯液室（２）の下部に開口するオイル戻し穴（６）と、前記冷媒入口（４ａ）から供給された冷媒に、その自らの流れ力によって所定の流れを発生させる冷媒流発生手段（１０），（３０）と、前記冷媒流発生手段（１０），（３０）によって所定の流れに沿って流れる冷媒を上下方向に攪拌する冷媒攪拌手段（２１），（２１Ａ），（３１），（３２）とを備え、前記冷媒攪拌手段は、前記冷媒流発生手段を構成する仕切壁（３０）による流路の流れ方向に間隔を置いて配置され、流れる冷媒を上昇流とする複数の干渉偏向部材（３１），（３２）であることを特徴とするアキュムレータ（１Ｂ）。
請求項４または請求項５記載のアキュムレータ（１Ｂ）であって、
前記干渉偏向部材（３１），（３２）は、前記仕切壁（３０）による流路の両側で、且つ、流れ方向に左右交互に配置されたことを特徴とするアキュムレータ（１Ｂ）。