JP5804911B2 - 気液分離器 - Google Patents

Description

本発明は、気液分離器に関し、特に、冷凍サイクルを循環する冷媒等を気液分離して貯留する気液分離器に関する。

上記気液分離器の一例として、特許文献１には、ハウジングと、ハウジングの上方部に開口して気液二相流体をハウジング内に導入する導入口と、ハウジングの上面に開口してハウジング内より気相流体を外部へ導出する導出口と、ハウジング内に上下方向に配設され、下端がハウジングの下方に開口すると共に、上端が前記導出口に接続される管部と、この管部の上方に形成され、側面が前記導入口と対向して導入流体を衝突させる笠部と、前記管部の外周の配設されて底部がハウジングの底面に固定されると共に、上方開口端が前記笠部内で開口する外側管体とを備えた二重管構造の気液分離器が開示されている。

また、上記気液分離器と同様の構造を有する気液分離器として、図３に示すように、有底筒状の胴体２２と、この胴体２２の上部開口端を封止するヘッダ２３と、胴体２２の内部に配置された筒状の冷媒吐出管２５と、冷媒吐出管２５を囲繞する冷媒吸込管２４と、冷媒吸込管２４の下端部に形成されたオイル戻し穴２４ａを囲繞するように胴体２２の底面２２ａ上に配置されたストレーナ２６と、下方に開口するカップ状の気液分離部材２７等を備える気液分離器が用いられている。

上記気液分離器２１において、蒸発器等からヘッダ２３の冷媒流入孔２３ｄを介して胴体２２の内部に流入した冷媒は、気液分離部材２７によって気液分離され、分離された液冷媒、及び冷媒中に含まれていたコンプレッサオイル（圧縮機用の潤滑油、以下「オイル」という）は、そのまま直進下降して胴体２２の内部に貯留される。その後、液冷媒Ｌとオイルとの分離が進み、オイルは液冷媒Ｌの下方に溜まる。

一方、ガス冷媒は、胴体２２の内部の液冷媒Ｌに合流する前に上方へ移動し、冷媒吸込管２４の上部開口から冷媒吸込管２４の内部に進入し、冷媒吸込管２４の内周面と冷媒吐出管２５の外周面との間を下降した後、一旦冷媒吸込管２４の下端部に達し、オイル戻し穴２４ａから液冷媒Ｌの下方に溜まったオイルを吸引しながら上方へ折り返して冷媒吐出管２５の内部を上昇し、ヘッダ２３の冷媒流出孔２３ｅからオイルを含んだガス冷媒が排出され、圧縮機へ戻される。また、冷媒に含まれていた異物は、上記液冷媒と同様のルートにて胴体２２の底部に達し、ストレーナ２６によって捉えられ、圧縮機への異物の侵入を防止していた。

実開昭５７−２３７１号公報

しかし、上記従来の気液分離器２１においては、ストレーナ２６によって圧縮機への異物の侵入を防止しているが、長時間使用すると、異物によってストレーナ２６が目詰まりするおそれがある。また、ストレーナ２６の目詰まりを発生し難くするため、ストレーナ２６の面積を拡大すると、オイル戻し穴２４ａと底面２２ａ間の距離Ｔが長くなり、胴体２２の底部に溜まったオイルの液面高さが低い場合には、オイルがオイル戻し穴２４ａから吸引され難くなり、オイルを圧縮機に戻すことが困難になるおそれがある。

そこで、本発明は、上記従来の気液分離器における問題点に鑑みてなされたものであって、異物によるストレーナの目詰まりを効果的に防止すると共に、オイルを確実に圧縮機に戻すことができる気液分離器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、気液分離器であって、一端が開口した筒状の胴体と、該胴体の前記開口端を封止し、冷媒流入孔及び冷媒流出孔が穿設されたヘッダと、前記胴体の内部において、一端が前記冷媒流出孔に接続されると共に、他端が前記胴体の底部近傍に位置する冷媒吐出管と、該冷媒吐出管を囲繞し、前記ヘッダ側の端部が開口すると共に、前記胴体の底部側の端部に前記胴体の底部側に突出する突出部を設け、該突出部の先端部にオイル戻し穴が形成された冷媒吸込管と、該冷媒吸込管の前記胴体底部側端部及び前記胴体の底部の間に、前記胴体底部側端部及び前記突出部を囲繞するように設けられたストレーナとを備えたことを特徴とする。

そして、本発明によれば、冷媒吸込管の前記胴体底部側端部に胴体底部側に突出する突出部を設け、その先端部にオイル戻し穴を形成し、胴体底部側端部及び突出部を囲繞するようにストレーナを設けたため、胴体内のオイルの液面高さが比較的低い場合でも、オイルを確実に圧縮機に戻すことができると共に、ストレーナの表面積を広くすることができ、異物によるストレーナの目詰まりを効果的に防止することができる。

上記気液分離器において、前記オイル戻し穴は、前記冷媒吸込管の端部を絞り加工することにより形成することができる。

以上のように、本発明によれば、異物によるストレーナの目詰まりを効果的に防止すると共に、オイルを確実に圧縮機に戻すことが可能な気液分離器を提供することができる。

本発明にかかる気液分離器の第１の実施形態を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のストレーナ及びその近傍の拡大図である。 本発明にかかる気液分離器の第２の実施形態を示す図であって、図１（ｂ）に相当する断面図である。 従来の気液分離器の一例を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のストレーナ及びその近傍の拡大図である。

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明にかかる気液分離器の第１の実施形態を示し、この気液分離器１は、有底筒状の胴体２と、この胴体２の開口端を封止するヘッダ３と、胴体２の内部に配置された筒状の冷媒吐出管５と、冷媒吐出管５を囲繞する冷媒吸込管４と、冷媒吸込管４の下端部に形成されたオイル戻し穴４ａを囲繞するように胴体２の底面２ａ上に配置されたストレーナ６と、下方に開口するカップ状の気液分離部材７等で構成される。

胴体２は、アルミニウム合金等の金属からなり、有底円筒状で上部が開口する瓶状に形成される。上述のように、胴体２の上部開口はヘッダ３によって封止され、胴体２の内部には、冷媒吸込管４、冷媒吐出管５、ストレーナ６及び気液分離部材７が収容される。

ヘッダ３は、アルミニウム合金等の金属からなり、円板状の基部３ａと、基部３ａから上方へ突出する上部３ｂと、基部３ａから下方に突出する円筒状の下部３ｃとで構成され、これらを冷媒流入孔３ｄ及び冷媒流出孔３ｅが上下方向に貫通する。上部３ｂの上面には、冷媒流入孔３ｄ及び冷媒流出孔３ｅと嵌合する配管をヘッダ３に装着するための雌ねじ部（不図示）が螺設される。

冷媒吐出管５は、アルミニウム合金等の金属からなり、冷媒吐出管４の内部に軸線方向に延設されたリブ等（不図示）によって冷媒吸込管４内に圧入固定される。冷媒吐出管５の上端部５aが冷媒流出孔３ｅの下部にかしめ等によって固定される。

冷媒吸込管４は、冷媒吐出管５を囲繞し、上端部が開口すると共に、下端部にオイル戻し穴４ａが形成される。この冷媒吸込管４の下端部は、ストレーナ６に囲繞されながら下方に突出し、その先端部にオイル戻し穴４ａが絞り加工により形成されている。

ストレーナ６は、冷媒吸込管４の下端部及びオイル戻し穴４ａを囲繞するように胴体２の底面２ａ上に固定される。

ここで、図１（ｂ）に示すように、オイル戻し穴４ａを、図３に示した従来の気液分離器２１と同様に、底面２ａから高さＴの位置に形成すると、図３のストレーナ２６に比較してストレーナ６の表面積を広くすることができることが判る。これが本発明の特徴部分であって、胴体２の内部のオイルの液面高さが比較的低い場合でも、オイルを確実に圧縮機に戻すことができると共に、ストレーナ６の表面積を広くした分、冷媒中の異物によるストレーナ６の目詰まりを効果的に防止することができる。

気液分離部材７は、アルミニウム合金等の金属からなり、ヘッダ３の下方において下部３ｃに固着され、上面に上方に突出する突起部７ａを備える。

次に、上記構成を有する気液分離器１の動作について、図１を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、気液分離器１を冷凍サイクルの蒸発器と圧縮機との間に配置し、蒸発器からの冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離し、液冷媒を気液分離器１内に貯留し、ガス冷媒を圧縮機へ戻す場合（所謂アキュムレータ）を例にとって説明する。

蒸発器からの冷媒は、図１のヘッダ３の冷媒流入孔３ｄから胴体２の内部に流入した後、気液分離部材７に衝突して気液分離される。この際、気液分離部材７に突起部７ａが設けられているため、冷媒は放射状に整流されて、滑らかに気液分離部材７の上面及び側面を移動し、気液分離部材７の上面で滞留することがなく、圧損も小さく抑えることができる。

気液分離部材７によって分離された液冷媒、及び冷媒中に含まれていたオイルは、そのまま直進下降して胴体２の内部に貯留される。その後、液冷媒Ｌとオイルとの分離が進み、オイルは液冷媒Ｌの下方に溜まる。

一方、ガス冷媒は、胴体２の内部の液冷媒Ｌに合流する前に上方へ移動し、冷媒吸込管４の上部開口から冷媒吸込管４の内部に進入し、冷媒吸込管４の内周面と冷媒吐出管５の外周面との間を下降した後、一旦冷媒吸込管４の下端部に達し、オイル戻し穴４ａから液冷媒Ｌの下方に溜まったオイルを吸引しながら上方へ折り返して冷媒吐出管５の内部を上昇し、ヘッダ３の冷媒流出孔３ｅからオイルを含んだガス冷媒が排出され、圧縮機へ戻される。また、冷媒に含まれていた異物は、上記液冷媒と同様のルートにて胴体２の底部に達し、ストレーナ６によって捉えられる。

次に、本発明にかかる気液分離器の第２の実施形態について、図２を参照しながら説明する。

この気液分離器１１は、図１に示した気液分離器１の冷媒吸込管４及びストレーナ６とは異なる形状を有する冷媒吸込管１４及びストレーナ１６を備え、他の構成要素は、気液分離器１と同様である。

冷媒吸込管１４は、冷媒吐出管５を囲繞し、上端部１４ａが冷媒吸込管４と同様に開口する。冷媒吸込管１４の下端部は、縦断面が円錐状に形成され、外表面がストレーナ１６に囲繞され、先端部にオイル戻し穴１４ａが形成されている。

ストレーナ１６は、冷媒吸込管１４の下端部及びオイル戻し穴１４ａを囲繞するように胴体２の底面２ａ上に固定される。

上記のような構成によっても、オイル戻し穴１４ａを、図３に示した従来の気液分離器２１と同様に、底面２ａから高さＴの位置に形成すると、図３のストレーナ２６に比較してストレーナ１６の表面積を広くすることができ、胴体２の内部のオイルの液面高さが比較的低い場合でも、オイルを確実に圧縮機に戻すことができると共に、ストレーナ１６の表面積を広くした分、冷媒中の異物によるストレーナ１６の目詰まりを効果的に防止することができる。

なお、冷媒吸込管及びストレーナの形状は、図１及び図２に示すものに限らず、冷媒吸込管の下方端部をストレーナに囲繞された状態で下方に突出させ、その先端部にオイル戻し穴を形成したものであれば、いかなる形状のものであってもよい。

１ 気液分離器
２ 胴体
２ａ 底面
３ ヘッダ
３ａ 基部
３ｂ 上部
３ｃ 下部
３ｄ 冷媒流入孔
３ｅ 冷媒流出孔
４ 冷媒吸込管
４ａ オイル戻し穴
５ 冷媒吐出管
５ａ 上端部
６ ストレーナ
７ 気液分離部材
７ａ 突起部
１１ 気液分離器
１４ 冷媒吸込管
１４ａ オイル戻し穴
１６ ストレーナ

Claims (2)

1. 一端が開口した筒状の胴体と、
   該胴体の前記開口端を封止し、冷媒流入孔及び冷媒流出孔が穿設されたヘッダと、
   前記胴体の内部において、一端が前記冷媒流出孔に接続されると共に、他端が前記胴体の底部近傍に位置する冷媒吐出管と、
   該冷媒吐出管を囲繞し、前記ヘッダ側の端部が開口すると共に、前記胴体の底部側の端部に前記胴体の底部側に突出する突出部を設け、該突出部の先端部にオイル戻し穴が形成された冷媒吸込管と、
   該冷媒吸込管の前記胴体底部側端部及び前記胴体の底部の間に、前記胴体底部側端部及び前記突出部を囲繞するように設けられたストレーナとを備えたことを特徴とする気液分離器。
2. 前記オイル戻し穴は、前記冷媒吸込管の端部を絞り加工することにより形成されたことを特徴とする請求項１に記載の気液分離器。

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