JP5958621B2 - アキュームレータ - Google Patents

Description

本発明は、圧縮機の近傍に設置され、気液二相状態の冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離するアキュームレータに関する。

従来、空気調和機は、圧縮機の近傍に設置されるアキュームレータを備えている。アキュームレータは、圧縮機に吸引される気液二相状態の冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離して、液冷媒が圧縮機に流入することを防止する。

圧縮機は、その内部に設置されている圧縮機構によって、アキュームレータからガス冷媒を周期的に吸引する。これにより、アキュームレータのケーシングの内部空間では、ガス冷媒の圧力変動が発生する。この圧力変動は、ケーシングとの共鳴を引き起こし、その結果、ケーシングの内部空間では、４００Ｈｚ〜９００Ｈｚの内部空間共鳴が発生する。内部空間共鳴は、アキュームレータの振動の原因となる。そのため、内部空間共鳴を除去するための種種の方法が採用されている。例えば、特許文献１（実開平３−８３７７９号公報）には、ケーシングの内部空間に２枚の共鳴抑制部材が設置されている。これらの共鳴抑制部材は、ケーシングの長手方向の中央部近傍に設置され、内部空間共鳴を低減する効果を有している。しかし、これらの共鳴抑制部材が設置されていても、アキュームレータの振動が十分に低減されない場合がある。

本発明の目的は、ケーシングの内部空間の圧力変動に起因する共鳴を除去して、騒音を低減することができるアキュームレータを提供することである。

本発明の第１観点に係るアキュームレータは、ガス冷媒と液冷媒とを分離するための装置である。アキュームレータは、ケーシングと、出口管と、バッフルと、共鳴抑制部材とを備える。出口管は、ケーシングの内部空間に収容され、鉛直方向に延びている。バッフルは、ケーシングの内部空間に収容される。共鳴抑制部材は、ケーシングの内部空間に設置される。ケーシングは、鉛直方向に沿う円筒軸を有する円筒部と、円筒部の上端と連結される上蓋部と、円筒部の下端と連結される下蓋部とを有する。上蓋部は、入口孔を有する。バッフルは、入口孔から内部空間に流入した液冷媒が出口管に直接的に流入することを防止する。共鳴抑制部材は、円筒部の内周面に取り付けられている金属製の環状部材である。共鳴抑制部材は、上蓋部から下蓋部に向かって第１腹、節および第２腹を有する圧力の定常波が内部空間において発生している場合に、第１腹および第２腹の少なくとも一方の高さ位置の近傍の高さ位置に設置されている。

第１観点に係るアキュームレータは、ケーシングの円筒部の上端および下端の近傍の高さ位置に、共鳴抑制部材が取り付けられている。内部空間では、ガス冷媒の圧力変動に起因する定常波が発生する。定常波は、上蓋部から下蓋部に向かって第１腹、節および第２腹を有する。円筒部の上端および下端の近傍の高さ位置は、それぞれ、定常波の第１腹および第２腹が存在し、圧力変動が最大となる高さ位置である。すなわち、共鳴抑制部材は、圧力変動が最大となる高さ位置の近傍の高さ位置に取り付けられている。共鳴抑制部材は、圧力変動を妨げる効果を有する。そのため、内部空間において、圧力変動が最大となる高さ位置、すなわち、円筒部の上端および下端の近傍の高さ位置に共鳴抑制部材を取り付けることにより、圧力変動の振幅の最大値を減少させて、圧力変動に起因する共鳴を除去することができる。その結果、ケーシングの振動が抑えられ、運転中のアキュームレータから発生する騒音が低減される。

本発明の第２観点に係るアキュームレータは、第１観点に係るアキュームレータである。出口管の上端部は、ケーシングの鉛直方向の中心の高さ位置よりも上方に位置する。共鳴抑制部材は、第２腹の高さ位置の近傍の高さ位置のみに設置され、円筒部の下端の高さ位置から、円筒部の下端から上端に向かって円筒部の円筒軸方向の寸法の２５％の距離だけ離れている高さ位置までの範囲に設置されている。

本発明の第１観点乃至第２観点に係るアキュームレータは、ケーシングの内部空間の圧力変動に起因する共鳴を除去して、騒音を低減することができる。

本発明の実施形態に係るアキュームレータの縦断面図である。 図１の矢印ＩＩで示される高さ位置における断面図である。 図１の矢印ＩＩＩで示される高さ位置における断面図である。 共鳴抑制部材の高さ位置を説明するための図である。 アキュームレータが接続される圧縮機の縦断面図である。 図５の矢印ＶＩで示される高さ位置における断面図である。 比較例としての、共鳴抑制部材を備えないアキュームレータの縦断面模式図である。 実施例に係る第１ケーシングの形状、寸法および共鳴抑制部材の位置を示す図である。 実施例に係る第２ケーシングの形状、寸法および共鳴抑制部材の位置を示す図である。 第１ケーシングの高さ位置Ｈ１における解析結果である。 第１ケーシングの高さ位置Ｈ９における解析結果である。 第２ケーシングの高さ位置Ｈ１における解析結果である。 第２ケーシングの高さ位置Ｈ９における解析結果である。 変形例Ａに係るアキュームレータの縦断面図である。 変形例Ａに係るアキュームレータの縦断面図である。 変形例Ｂに係る共鳴抑制部材を示す図である。 変形例Ｃに係る、アキュームレータが接続される圧縮機の縦断面図である。 変形例Ｄに係る、上部共鳴抑制部材の平面図の一例である。 変形例Ｄに係る、下部共鳴抑制部材の平面図の一例である。 変形例Ｄに係る、下部共鳴抑制部材の平面図の一例である。 変形例Ｄに係る、下部共鳴抑制部材の平面図の一例である。 変形例Ｄに係る、下部共鳴抑制部材の平面図の一例である。 変形例Ｅに係る、アキュームレータの縦断面図である。 変形例Ｅに係る、上部共鳴抑制部材の外観図である。 変形例Ｅに係る、上部共鳴抑制部材の上面図である。

本発明の実施形態に係るアキュームレータ１１について、図面を参照しながら説明する。

（１）アキュームレータの構成
図１は、アキュームレータ１１の縦断面図である。アキュームレータ１１は、空気調和装置等の冷媒回路に設けられる。冷媒回路において、アキュームレータ１１は、後述する圧縮機１０１の吸入側に接続される。

アキュームレータ１１は、圧縮機１０１に吸入される気液二相状態の冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離して、液冷媒が圧縮機１０１に流入することを防止する。冷媒は、例えば、Ｒ４１０ＡおよびＲ３２である。アキュームレータ１１は、主として、ケーシング１２と、出口管１３と、入口管１４と、フィルタ１５と、ホルダ１６と、バッフル１７と、２枚の共鳴抑制部材１８，１９とを備える。

（１−１）ケーシング
ケーシング１２は、ドーム状の上蓋部２１と、円筒形状の円筒部２２と、ドーム状の下蓋部２３とが気密的に接合された金属製の密閉容器である。ケーシング１２は、上蓋部２１、円筒部２２および下蓋部２３によって囲まれた空間である内部空間１２ａを有する。上蓋部２１は、入口孔２１ａを有する。下蓋部２３は、出口孔２３ａを有する。気液二相状態の冷媒は、入口孔２１ａから内部空間１２ａに流入する。気液二相状態の冷媒から分離されたガス冷媒は、出口孔２３ａから流出して圧縮機１０１に送られる。

（１−２）出口管
出口管１３は、ケーシング１２の下蓋部２３の出口孔２３ａに取り付けられる管である。出口管１３は、内部出口管１３ａと、外部出口管１３ｂとから構成される。内部出口管１３ａは、ケーシング１２の内部空間１２ａに収容され、鉛直方向に延びている。外部出口管１３ｂは、出口孔２３ａの内周部と気密的に接合され、出口孔２３ａからケーシング１２の外部空間に向かって延びている。外部出口管１３ｂは、圧縮機１０１に接続されている。内部出口管１３ａの下端部は、外部出口管１３ｂの内部空間１２ａにおける端部と接合されている。内部出口管１３ａの上端部は、ケーシング１２の鉛直方向の中心の高さ位置よりも上方に位置している。

（１−３）入口管
入口管１４は、ケーシング１２の上蓋部２１の入口孔２１ａに取り付けられる管である。入口管１４は、入口孔２１ａの内周部と気密的に接合され、入口孔２１ａからケーシング１２の外部空間に向かって延びている。入口管１４は、ケーシング１２の外部空間において、冷媒回路の配管（図示せず）に接続されている。

（１−４）フィルタ
フィルタ１５は、ケーシング１２の内部空間１２ａに収容される。フィルタ１５は、ケーシング１２の上蓋部２１の入口孔２１ａから流入した冷媒を濾過して、冷媒に混入している異物を除去するための部材である。フィルタ１５は、例えば、金属メッシュである。

（１−５）ホルダ
ホルダ１６は、ケーシング１２の内部空間１２ａに収容される。ホルダ１６は、フィルタ１５を内部空間１２ａの所定の位置に固定するための金属製の部材である。ホルダ１６は、上蓋部２１の内側の面に取り付けられている。

（１−６）バッフル
バッフル１７は、ケーシング１２の内部空間１２ａに収容される。バッフル１７は、ケーシング１２の上蓋部２１の入口孔２１ａから流入した冷媒の液状成分が出口管１３に直接的に流入することを防止するための金属製の薄板である。バッフル１７の中央部は、鉛直方向上方に向かって凸状になっている。バッフル１７は、フィルタ１５の下方において、上蓋部２１の内側の面に取り付けられている。

（１−７）共鳴抑制部材
共鳴抑制部材１８，１９は、ケーシング１２の内部空間１２ａに収容され、ケーシング１２の円筒部２２の内周面に取り付けられる金属製の薄板である。図２は、図１の矢印ＩＩで示される高さ位置における断面図である。図３は、図１の矢印ＩＩＩで示される高さ位置における断面図である。図２および図３に示されるように、共鳴抑制部材１８，１９は、ケーシング１２の上部および下部にそれぞれ取り付けられる環状部材である。共鳴抑制部材１８，１９の外周面全体が円筒部２２の内周面に接合されることにより、共鳴抑制部材１８，１９はケーシング１２に固定されている。以下、必要に応じて、図２に示される上方の共鳴抑制部材１８を上部共鳴抑制部材１８と呼び、図３に示される下方の共鳴抑制部材１９を下部共鳴抑制部材１９と呼ぶ。

上部共鳴抑制部材１８は、上蓋部２１と円筒部２２との接合部の近傍の高さ位置に取り付けられる。下部共鳴抑制部材１９は、円筒部２２と下蓋部２３との接合部の近傍の高さ位置に取り付けられる。上部共鳴抑制部材１８および下部共鳴抑制部材１９の高さ位置について説明する。図４は、円筒部２２に取り付けられる上部共鳴抑制部材１８および下部共鳴抑制部材１９の高さ位置を説明するための図である。図４には、円筒部２２のみの縦断面図が示されている。図４において、円筒部２２は、模式的に円柱として示されている。図４には、円筒部２２の上面の中心と下面の中心とを連結する円筒軸２２ａが示されている。円筒軸２２ａは、鉛直方向に平行である。

以下、円筒部２２の鉛直方向の寸法をＬとして、円筒部２２の下端の高さ位置をゼロとして、円筒部２２の上端の高さ位置をＬとする。図４の左側には、高さ位置を表す鉛直方向の座標軸２２ｂが示されている。例えば、円筒部２２の鉛直方向の中心の高さ位置は、Ｌ／２である。上部共鳴抑制部材１８の高さ位置は、３Ｌ／４からＬまでの範囲内にあり、Ｌに近いほど好ましい。下部共鳴抑制部材１９の高さ位置は、ゼロからＬ／４までの範囲内にあり、ゼロに近いほど好ましい。図４において、高さ位置が３Ｌ／４からＬまでの範囲はＲ１で示され、高さ位置がゼロからＬ／４までの範囲はＲ２で示されている。

言い換えると、上部共鳴抑制部材１８は、円筒部２２の上端の高さ位置（Ｌ）から、円筒部２２の上端から下端に向かって円筒部２２の円筒軸２２ａ方向の寸法Ｌの２５％の距離だけ離れている高さ位置（３Ｌ／４）までの範囲Ｒ１に設置される。下部共鳴抑制部材１９は、円筒部２２の下端の高さ位置（ゼロ）から、円筒部２２の下端から上端に向かって円筒部２２の円筒軸２２ａ方向の寸法の２５％の距離だけ離れている高さ位置（Ｌ／４）までの範囲Ｒ２に設置されている。

（２）圧縮機の構成
次に、アキュームレータ１１と接続される圧縮機１０１の構成について説明する。図５は、圧縮機１０１の縦断面図である。圧縮機１０１は、スイング式の圧縮機である。圧縮機１０１は、主として、圧縮機ケーシング１１１と、圧縮機構１１５と、駆動モータ１１６と、クランク軸１１７と、吸入管１１９と、吐出管１２０とから構成される。

（２−１）圧縮機ケーシング
圧縮機ケーシング１１１は、鉛直方向に延びている円筒形状の金属製の密閉容器である。圧縮機ケーシング１１１は、主として、圧縮機構１１５と、駆動モータ１１６とを収容する。圧縮機構１１５および駆動モータ１１６は、クランク軸１１７によって連結されている。クランク軸１１７は、圧縮機ケーシング１１１の内部空間において、鉛直方向に延びるように配置されている。圧縮機ケーシング１１１の外周面は、アキュームレータ１１を圧縮機１０１に固定するためのアキュームレータ支持台１５４が取り付けられている。

（２−２）圧縮機構
圧縮機構１１５は、主として、ピストン１２１と、ブッシュ１２２と、フロントヘッド１２３と、シリンダブロック１２４と、リアヘッド１２５とから構成される。圧縮機構１１５は、圧縮機ケーシング１１１の底部に貯められている冷凍機油に浸漬されている。冷凍機油は、圧縮機構１１５の摺動部に供給される潤滑油である。図６は、図５の矢印ＶＩで示される高さ位置における断面図である。

（２−２−１）シリンダブロック
シリンダブロック１２４は、シリンダ孔１２４ａと、吸入孔１２４ｂと、吐出路１２４ｃと、ブッシュ収容孔１２４ｄと、ブレード収容孔１２４ｅとを形成する板状部材である。シリンダ孔１２４ａは、シリンダブロック１２４を板厚方向に貫通する円柱形状の孔である。吸入孔１２４ｂは、シリンダブロック１２４の外周面からシリンダ孔１２４ａに向かって貫通する孔である。吐出路１２４ｃは、シリンダ孔１２４ａの内周面の一部がフロントヘッド１２３側において切り欠かれることによって形成される空間である。ブッシュ収容孔１２４ｄは、シリンダブロック１２４を板厚方向に貫通する孔である。ブッシュ収容孔１２４ｄは、板厚方向に沿って見た場合に、吸入孔１２４ｂと吐出路１２４ｃとの間に位置している。ブッシュ収容孔１２４ｄは、シリンダ孔１２４ａと連通している。ブレード収容孔１２４ｅは、シリンダブロック１２４を板厚方向に貫通する孔である。ブレード収容孔１２４ｅは、ブッシュ収容孔１２４ｄと連通している。

シリンダ孔１２４ａは、図６に示されるように、クランク軸１１７の偏心軸部１１７ａ、および、ピストン１２１のロータ部１２１ａを収容する。ブッシュ収容孔１２４ｄは、ピストン１２１のブレード部１２１ｂおよびブッシュ１２２を収容する。ブレード収容孔１２４ｅは、ピストン１２１のブレード部１２１ｂを収容する。

圧縮機構１１５は、シリンダ室１１５ａを形成する。シリンダ室１１５ａは、フロントヘッド１２３、シリンダブロック１２４およびリアヘッド１２５に囲まれる空間である。シリンダ室１１５ａは、ピストン１２１によって、吸入孔１２４ｂと連通する吸入室と、吐出路１２４ｃと連通する吐出室とに区画される。

（２−２−２）ピストン
ピストン１２１は、円筒形状のロータ部１２１ａと、ロータ部１２１ａの径方向外側に突出するブレード部１２１ｂとから構成される。ロータ部１２１ａは、シリンダブロック１２４のシリンダ孔１２４ａに収容される。ロータ部１２１ａは、クランク軸１１７の偏心軸部１１７ａに連結されている。クランク軸１１７が回転すると、ロータ部１２１ａは、クランク軸１１７の回転軸を中心とする公転運動を行う。ブレード部１２１ｂは、ブッシュ１２２に挟まれながら揺動すると同時に、ブレード部１２１ｂの長手方向に沿って進退運動を行う。

（２−２−３）ブッシュ
ブッシュ１２２は、一対の略半円柱形状の金属部材である。ブッシュ１２２は、ピストン１２１のブレード部１２１ｂを挟み込んだ状態で、ブッシュ収容孔１２４ｄにおいて揺動することができる。

（２−２−４）フロントヘッド
フロントヘッド１２３は、シリンダブロック１２４の吐出路１２４ｃ側を覆う部材である。フロントヘッド１２３は、圧縮機ケーシング１１１の内周面に接合されている。フロントヘッド１２３は、軸受部１２３ａを有する。軸受部１２３ａは、クランク軸１１７を支持する。フロントヘッド１２３は、シリンダ室１１５ａで圧縮された冷媒ガスを、圧縮機構１１５の外部空間に導く開口（図示せず）を有している。

（２−２−５）リアヘッド
リアヘッド１２５は、シリンダブロック１２４の吐出路１２４ｃ側の反対側を覆う部材である。リアヘッド１２５は、軸受部１２５ａを有する。軸受部１２５ａは、クランク軸１１７を支持する。

（２−３）駆動モータ
駆動モータ１１６は、圧縮機構１１５の上方に配置され、主として、ステータ１５１とロータ１５２とから構成される。ステータ１５１は、圧縮機ケーシング１１１の内周面に固定される環状部材である。ロータ１５２は、ステータ１５１の内周面と僅かな隙間を形成するように、ステータ１５１の内側に設置される円筒形状の部材である。

ステータ１５１は、その内周面から内側に突出している複数のティース（図示せず）を有する。各ティースは、銅線が巻かれてコイルを形成する。ステータ１５１の上端部および下端部には、コイルエンド１５３が形成されている。ステータ１５１の外周面は、ステータ１５１の上端から下端に亘って形成される溝であって、周方向に一定の間隔で配置されているコアカット（図示せず）が形成されている。

ロータ１５２は、クランク軸１１７に連結されている。クランク軸１１７が回転すると、ロータ１５２は、クランク軸１１７の回転軸を中心に回転することができる。

（２−４）クランク軸
クランク軸１１７は、図５に示されるように、鉛直方向下方の端部に設けられている偏心軸部１１７ａを有する。クランク軸１１７は、鉛直方向上方の端部において、駆動モータ１１６に連結されている。

（２−５）吸入管
吸入管１１９は、圧縮機ケーシング１１１の側壁部を貫通して取り付けられる管である。吸入管１１９の一端は、シリンダブロック１２４の吸入孔１２４ｂに嵌め込まれている。吸入管１１９の他端は、アキュームレータ１１の出口管１３に連結されている。

（２−６）吐出管
吐出管１２０は、圧縮機ケーシング１１１の上壁部を貫通して取り付けられる管である。吐出管１２０の一端は、圧縮機ケーシング１１１の内部空間において、駆動モータ１１６の上方に位置している。吐出管１２０の他端は、冷媒回路の配管（図示せず）に接続されている。

（３）アキュームレータの特徴
アキュームレータ１１の内部空間１２ａでは、気液二相状態の冷媒がガス冷媒と液冷媒とに分離される。最初に、気液二相状態の冷媒が、入口管１４の内部を流れて、内部空間１２ａに流入する。次に、気液二相状態の冷媒は、フィルタ１５を通過して、冷媒に混入している異物が除去される。次に、気液二相状態の冷媒は、バッフル１７に衝突する。これにより、バッフル１７の表面には、気液二相状態の冷媒に含まれる液冷媒が付着する。バッフル１７に付着した液冷媒は、バッフル１７の表面を外縁部に向かって流れ、内部空間１２ａを落下して、ケーシング１１の下方に貯留される。一方、気液二相状態の冷媒に含まれるガス冷媒は、内部空間１２ａから出口管１３に流入する。ガス冷媒は、出口管１３の内部を流れて、圧縮機１０１の吸入管１１９に流入する。

アキュームレータ１１において分離されたガス冷媒は、圧縮機１０１に吸引される。圧縮機１０１の圧縮機構１１５において、ガス冷媒は、ピストン１２１の公転運動と同期して、周期的にシリンダ室１１５ａに吸引される。そのため、圧縮機１０１によるガス冷媒の吸入工程に起因して、アキュームレータ１１の内部空間１２ａでは、ガス冷媒の圧力変動が発生する。具体的には、圧縮機１０１がガス冷媒を吸入している間は、内部空間１２ａの圧力は減少し、圧縮機１０１がガス冷媒を圧縮している間は、内部空間１２ａの圧力は増加する。すなわち、ガス冷媒の圧力変動は、内部空間１２ａにおける圧力の周期的な変化である。

図７は、比較例としての、共鳴抑制部材１８，１９を備えないアキュームレータ２１１の縦断面模式図である。図７において、アキュームレータ２１１のケーシング２１２は、模式的に円筒形状で示されている。図７には、この円筒の上面の中心と下面の中心とを連結する円筒軸２１２ａが示されている。円筒軸２１２ａは、鉛直方向に平行である。以下、ケーシング２１２の鉛直方向の寸法をＬとする。

アキュームレータ２１１のケーシング２１２の内部空間では、ガス冷媒の圧力変動に起因して、鉛直方向に定常波が発生する。定常波の基本周波数は、波長が２Ｌである場合の周波数である。定常波の基本周波数は、ケーシング２１２の鉛直方向の寸法Ｌにもよるが、４００Ｈｚ〜９００Ｈｚである。図７には、定常波の振幅が最大である時における第１波Ｗ１および第２波Ｗ２が、それぞれ、実線および点線で示されている。図７に示される矢印は、ケーシング２１２に作用するガス冷媒の荷重の分布を表す。実線の矢印は、第１波Ｗ１が発生している時に、ケーシング２１２に作用するガス冷媒の圧力の分布を表す。点線の矢印は、第２波Ｗ２が発生している時に、ケーシング２１２に作用するガス冷媒の圧力の分布を表す。ケーシング２１２の内部空間では、定常波の基本周波数で、第１波Ｗ１と第２波Ｗ２とが交互に発生する。なお、アキュームレータ２１１の水平方向の断面内では、圧力分布は、円筒軸２１２ａを中心に対称である。

第１波Ｗ１および第２波Ｗ２は、ケーシング２１２の上端から下端に向かって、第１腹Ｐ１、節Ｐ２および第２腹Ｐ３を有する。第１腹Ｐ１および第２腹Ｐ３は、それぞれ、ケーシング２１２の上端および下端の高さ位置にあり、圧力変動が最大となる高さ位置である。節Ｐ２は、ケーシング２１２の鉛直方向の中心の高さ位置にあり、圧力変動がゼロとなる高さ位置である。

比較例としてのアキュームレータ２１１では、上述の定常波がケーシング２１２と共鳴することで、図７に示される矢印の方向にケーシング２１２が振動する。その結果、ケーシング２１２から騒音が発生する。

一方、本実施形態に係るアキュームレータ１１では、ケーシング１２の円筒部２２の上端および下端の近傍の高さ位置に、それぞれ、上部共鳴抑制部材１８および下部共鳴抑制部材１９が取り付けられている。比較例としてのアキュームレータ２１１において、ケーシング２１２の上端および下端の近傍の高さ位置は、それぞれ、定常波の第１腹Ｐ１および第２腹Ｐ３が存在し、圧力変動が最大となる高さ位置である。すなわち、本実施形態において、上部共鳴抑制部材１８および下部共鳴抑制部材１９は、内部空間１２ａにおける圧力変動が最大となる高さ位置の近傍の高さ位置に取り付けられている。

上部共鳴抑制部材１８および下部共鳴抑制部材１９は、圧力変動を妨げる効果を有する。そのため、アキュームレータ１１の内部空間１２ａにおいて、圧力変動が最大となる高さ位置、すなわち、ケーシング１２の上端および下端の近傍の高さ位置に、上部共鳴抑制部材１８および下部共鳴抑制部材１９を取り付けることにより、圧力変動の振幅の最大値を減少させて、圧力変動に起因する共鳴を除去することができる。その結果、アキュームレータ１１のケーシング１２の振動が抑えられ、運転中のアキュームレータ１１から発生する騒音が低減される。

（４）実施例
次に、上部共鳴抑制部材１８および下部共鳴抑制部材１９の圧力変動を妨げる効果をシミュレーションで解析した結果について説明する。このシミュレーションの解析結果から、圧力変動を妨げる効果が生じる、上部共鳴抑制部材１８および下部共鳴抑制部材１９の高さ位置の範囲について検討した。具体的には、円筒形状を有する仮想的な第１ケーシング９１および第２ケーシング９２の内部空間における圧力変動を算出した。第１ケーシング９１は、大型のスイング式圧縮機に取り付けられるアキュームレータのケーシングを想定している。第２ケーシング９２は、小型のスイング式圧縮機に取り付けられるアキュームレータのケーシングを想定している。第１ケーシング９１および第２ケーシング９２の内部空間には、それぞれ、上部共鳴抑制部材１８および下部共鳴抑制部材１９に相当する仮想的な共鳴抑制部材が取り付けられている。

図８は、第１ケーシング９１の概念図である。図９は、第２ケーシング９２の概念図である。第１ケーシング９１および第２ケーシング９２の円筒形状の回転軸は、鉛直方向に沿っている。第１ケーシング９１の鉛直方向の寸法Ｌは、２１０．８ｍｍである。第１ケーシング９１の径Ｄは、７１．０ｍｍである。第２ケーシング９２の鉛直方向の寸法Ｌは、１２９．０ｍｍである。第２ケーシング９２の径Ｄは、４７．８ｍｍである。

第１ケーシング９１は、出口管９１ａおよび入口管９１ｂを有する。第２ケーシング９２は、出口管９２ａおよび入口管９２ｂを有する。出口管９１ａ，９２ａは、実施形態の出口管１３に相当する。入口管９１ｂ，９２ｂは、実施形態の入口管１４に相当する。出口管９１ａ，９２ａは、それぞれ、ケーシング９１，９２の下端面を貫通している。出口管９１ａ，９２ａの端部は、それぞれ、ケーシング９１，９２の内部空間に位置している。入口管９１ｂ，９２ｂの端部は、それぞれ、ケーシング９１，９２の上端面の高さ位置にある。

図８，９に示されるように、９箇所の高さ位置Ｈ１〜Ｈ９が定義される。Ｈ１〜Ｈ９は、鉛直方向において等間隔に配置されている。Ｈ１は、ケーシング９１，９２の上端の高さ位置である。Ｈ２は、ケーシング９１，９２の上端から、下端に向かって、Ｌ／８だけ離れた高さ位置である。Ｈ３は、ケーシング９１，９２の上端から、下端に向かって、Ｌ／４だけ離れた高さ位置である。Ｈ４は、ケーシング９１，９２の上端から、下端に向かって、３Ｌ／８だけ離れた高さ位置である。Ｈ５は、ケーシング９１，９２の上端と下端との中間の高さ位置である。Ｈ６は、ケーシング９１，９２の下端から、上端に向かって、３Ｌ／８だけ離れた高さ位置である。Ｈ７は、ケーシング９１，９２の下端から、上端に向かって、Ｌ／４だけ離れた高さ位置である。Ｈ８は、ケーシング９１，９２の下端から、上端に向かって、Ｌ／８だけ離れた高さ位置である。Ｈ９は、ケーシング９１，９２の下端の高さ位置である。ケーシング９１，９２の内部空間において、出口管９１ａ，９２ａの端部の高さ位置は、Ｈ３である。

仮想的な共鳴抑制部材の取り付け位置のパターンは、５通りのパターンＰＴ１〜ＰＴ５から構成される。パターンＰＴ１では、Ｈ５のみに共鳴抑制部材が取り付けられている。パターンＰＴ２では、Ｈ４およびＨ６に共鳴抑制部材が取り付けられている。パターンＰＴ３では、Ｈ３およびＨ７に共鳴抑制部材が取り付けられている。パターンＰＴ４では、Ｈ２およびＨ８に共鳴抑制部材が取り付けられている。パターンＰＴ５では、Ｈ１およびＨ９の近傍の高さ位置であって、ケーシング９１，９２と接しない高さ位置に共鳴抑制部材が取り付けられている。パターンＰＴ５では、ケーシング９１，９２の端面と共鳴抑制部材との間の間隔は、１ｍｍである。

図１０，１１は、第１ケーシング９１の解析結果である。図１２，１３は、第２ケーシング９２の解析結果である。図１０，１２は、高さ位置Ｈ１における圧力変動の解析結果である。図１１，１３は、高さ位置Ｈ９における圧力変動の解析結果である。図１０〜１３において、横軸は、ケーシング９１，９２の内部空間で発生する定常波の周波数（Ｈｚ）を表し、縦軸は、ケーシング９１，９２の内部空間で発生する圧力変動の大きさ（ＭＰａ）を表す。

図１０〜１３に示されるように、周波数４００Ｈｚ〜９００Ｈｚにおいて、パターンＰＴ３〜ＰＴ５の圧力変動の最大値は、パターンＰＴ１，ＰＴ２の圧力変動の最大値よりも低い。すなわち、パターンＰＴ３〜ＰＴ５では、共鳴抑制部材によって圧力変動が妨げられる効果が確認された。また、この効果は、ケーシング９１，９２の高さおよび径によらないことも確認された。従って、共鳴抑制部材の高さ位置がＨ１〜Ｈ３およびＨ７〜Ｈ９の範囲内になるように、共鳴抑制部材をケーシング９１，９２に取り付けることで、ケーシング９１，９２の内部空間における圧力変動が妨げられる効果が、シミュレーションによって確認された。

（５）変形例
（５−１）変形例Ａ
本実施形態に係るアキュームレータ１１は、２枚の共鳴抑制部材１８，１９を備えている。上部共鳴抑制部材１８および下部共鳴抑制部材１９は、それぞれ、ケーシング１２の円筒部２２の上端および下端の近傍の高さ位置に取り付けられている。

しかし、アキュームレータ１１は、上部共鳴抑制部材１８および下部共鳴抑制部材１９の一方のみを備えていてもよい。この場合においても、上部共鳴抑制部材１８または下部共鳴抑制部材１９は、内部空間１２ａの圧力変動を妨げ、圧力変動に起因する共鳴を除去することができる。その結果、運転中のアキュームレータ１１から発生する騒音が低減される。

図１４および図１５は、本変形例に係るアキュームレータ１１の縦断面図である。図１４に示されるアキュームレータ１１は、実施形態のアキュームレータ１１から下部共鳴抑制部材１９を取り除いた構成を有している。図１５に示されるアキュームレータ１１は、実施形態のアキュームレータ１１から上部共鳴抑制部材１８を取り除いた構成を有している。

（５−２）変形例Ｂ
本実施形態に係るアキュームレータ１１は、図２および図３に示されるような環状の共鳴抑制部材１８，１９を備えている。共鳴抑制部材１８，１９の外周面全体は、ケーシング１２の円筒部２２の内周面に接合されている。

しかし、共鳴抑制部材１８，１９は、環状部を有するのであれば、他の形状を有する部材であってもよい。図１６は、図２と同様の断面図であって、本変形例の共鳴抑制部材１１８の一例を示す図である。共鳴抑制部材１１８は、環状部１１８ａと、環状部１１８ａの外周面から突出している２つの突起部１１８ｂとを有している。２つの突起部１１８ｂは、環状部１１８ａの中心に対して対向するように配置されている。２つの突起部１１８ｂがケーシング１２の円筒部２２の内周面に接合されることにより、共鳴抑制部材１１８はケーシング１２に固定される。この場合、環状部１１８ａと円筒部２２との間に隙間１１８ｃが形成される。バッフル１７に衝突した液冷媒は、この隙間１１８ｃを通過して落下することができる。

本変形例では、実施形態において共鳴抑制部材１８，１９が設置される高さ位置の少なくとも一方に、共鳴抑制部材１１８が取り付けられる。なお、共鳴抑制部材１１８が有する突起部１１８ｂの数は、任意であってもよい。

（５−３）変形例Ｃ
本実施形態に係るアキュームレータ１１と接続される圧縮機１０１は、図５に示されるように、１シリンダタイプの圧縮機である。しかし、圧縮機１０１は、２シリンダタイプの圧縮機でもよい。

図１７は、本変形例におけるアキュームレータ３１１が接続される圧縮機３０１の縦断面図である。図１７において、図５と共通する構成要素には、同じ参照符号が付されている。圧縮機３０１は、２シリンダタイプのスイング式の圧縮機である。圧縮機３０１は、圧縮機構３１５と、２本の吸入管３１９ａ，３１９ｂとを備えている。圧縮機構３１５は、２つのシリンダ室３１５ａ，３１５ｂを有している。圧縮機構３１５は、上方の吸入管３１９ａから吸入した冷媒を上方のシリンダ室３１５ａで圧縮し、下方の吸入管３１９ｂから吸入した冷媒を下方のシリンダ室３１５ｂで圧縮する。

アキュームレータ３１１は、主として、ケーシング３１２と、２つの出口管３１３ａ，３１３ｂと、入口管３１４と、フィルタ３１５と、ホルダ３１６と、バッフル３１７と、２枚の共鳴抑制部材３１８，３１９とを備える。入口管３１４、フィルタ３１５、ホルダ３１６およびバッフル３１７は、それぞれ、実施形態の入口管１４、フィルタ１５、ホルダ１６およびバッフル１７と同じである。２つの出口管３１３ａ，３１３ｂは、ケーシング３１２の底面を貫通して固定されている。出口管３１３ａは、圧縮機構３１５の吸入管３１９ａに連結されている。出口管３１３ｂは、圧縮機構３１５の吸入管３１９ｂに連結されている。共鳴抑制部材３１８，３１９は、それぞれ、実施形態の共鳴抑制部材１８，１９と同じ形状を有し、同じ高さ位置に取り付けられている。

なお、本変形例において、アキュームレータ３１１は、２枚の共鳴抑制部材３１８，３１９の一方のみを備えていてもよい。

（５−４）変形例Ｄ
本実施形態に係るアキュームレータ１１の共鳴抑制部材１８，１９は、図２および図３に示されるように、中央部に円形の孔が１つ形成されている環状部材である。しかし、共鳴抑制部材１８，１９は、円形状以外の形状の孔を有してもよく、また、２つ以上の孔を有してもよい。次に、図１８〜２２を参照しながら、共鳴抑制部材１８，１９の変形例について説明する。

図１８は、上部共鳴抑制部材１８の一変形例である上部共鳴抑制部材４１８の平面図である。上部共鳴抑制部材４１８は、図５に示される１シリンダタイプの圧縮機１０１に接続されるアキュームレータ１１、および、図１７に示される２シリンダタイプの圧縮機３０１に接続されるアキュームレータ３１１に用いることができる。上部共鳴抑制部材４１８は、中央部に連通孔４１８ａを有している。連通孔４１８ａは、円形状以外の形状の孔である。図１８に示される構成は、下部共鳴抑制部材１９にも適用可能である。

図１９は、下部共鳴抑制部材１９の一変形例である下部共鳴抑制部材４１９の平面図である。下部共鳴抑制部材４１９は、図５に示される１シリンダタイプの圧縮機１０１に接続されるアキュームレータ１１に用いることができる。下部共鳴抑制部材４１９は、１つの管通過孔４１９ｂと、６つの連通孔４１９ａとを有している。管通過孔４１９ｂは、下部共鳴抑制部材４１９の中央部に形成され、出口管１３ａが通過する円形の孔である。管通過孔４１９ｂの径は、出口管１３ａの外径に等しい。連通孔４１９ａは、管通過孔４１９ｂの周囲において、下部共鳴抑制部材４１９の中心に対して６回対称の位置に形成されている円形の孔である。なお、連通孔４１９ａの形状は、円形に限られない。また、出口管１３ａは、管通過孔４１９ｂを通過する位置において、ロウ付け等によって下部共鳴抑制部材４１９に取り付けられてもよい。出口管１３ａを下部共鳴抑制部材４１９に取り付けることで、出口管１３ａの取り付け公差を小さくすることができる。

図２０は、下部共鳴抑制部材１９の一変形例である下部共鳴抑制部材５１９の平面図である。下部共鳴抑制部材５１９は、図５に示される１シリンダタイプの圧縮機１０１に接続されるアキュームレータ１１に用いることができる。下部共鳴抑制部材５１９は、１つの管通過孔５１９ｂと、２つの連通孔５１９ａとを有している。管通過孔５１９ｂは、下部共鳴抑制部材５１９の中央部に形成され、出口管１３ａが通過する円形の孔である。管通過孔５１９ｂの径は、出口管１３ａの外径に等しい。連通孔５１９ａは、管通過孔５１９ｂの周囲において、下部共鳴抑制部材５１９の中心に対して２回対称の位置に形成されている扇形の孔である。なお、連通孔５１９ａの形状は、扇形に限られない。また、出口管１３ａは、管通過孔５１９ｂを通過する位置において、ロウ付け等によって下部共鳴抑制部材５１９に取り付けられてもよい。出口管１３ａを下部共鳴抑制部材５１９に取り付けることで、出口管１３ａの取り付け公差を小さくすることができる。

図２１は、変形例Ｃの共鳴抑制部材３１９の一変形例である下部共鳴抑制部材６１９の平面図である。下部共鳴抑制部材６１９は、図１７に示される２シリンダタイプの圧縮機３０１に接続されるアキュームレータ３１１に用いることができる。下部共鳴抑制部材６１９は、２つの管通過孔６１９ｂと、２つの連通孔６１９ａとを有している。２つの管通過孔６１９ｂは、下部共鳴抑制部材６１９の中央部に形成され、出口管３１３ａ，３１３ｂが通過する円形の孔である。管通過孔６１９ｂの径は、出口管３１３ａ，３１３ｂの外径に等しい。連通孔６１９ａは、管通過孔６１９ｂの周囲において、下部共鳴抑制部材６１９の中心に対して２回対称の位置に形成されているアーチ状の孔である。なお、連通孔６１９ａの形状は、アーチ状に限られない。また、出口管３１３ａ，３１３ｂは、管通過孔６１９ｂを通過する位置において、ロウ付け等によって下部共鳴抑制部材６１９に取り付けられてもよい。出口管３１３ａ，３１３ｂを下部共鳴抑制部材６１９に取り付けることで、出口管３１３ａ，３１３ｂの取り付け公差を小さくすることができる。

図２２は、変形例Ｃの共鳴抑制部材３１９の一変形例である下部共鳴抑制部材７１９の平面図である。下部共鳴抑制部材７１９は、図１７に示される２シリンダタイプの圧縮機３０１に接続されるアキュームレータ３１１に用いることができる。下部共鳴抑制部材７１９は、２つの管通過孔７１９ｂと、２つの連通孔７１９ａとを有している。２つの管通過孔７１９ｂは、下部共鳴抑制部材７１９の中央部に形成され、出口管３１３ａ，３１３ｂが通過する円形の孔である。管通過孔７１９ｂの径は、出口管３１３ａ，３１３ｂの外径に等しい。連通孔７１９ａは、管通過孔７１９ｂの周囲において、下部共鳴抑制部材７１９の中心に対して２回対称の位置に形成されている扇形の孔である。なお、連通孔７１９ａの形状は、扇形に限られない。また、出口管３１３ａ，３１３ｂは、管通過孔７１９ｂを通過する位置において、ロウ付け等によって下部共鳴抑制部材７１９に取り付けられてもよい。出口管３１３ａ，３１３ｂを下部共鳴抑制部材７１９に取り付けることで、出口管３１３ａ，３１３ｂの取り付け公差を小さくすることができる。

なお、図１８〜２２は本変形例の例示に過ぎず、図１８〜２２に示される各共鳴抑制部材に形成される孔の形状、位置および数は、図１８〜２２に示される形態に限られない。また、本変形例は、変形例Ａ，Ｂに適用可能である。

（５−５）変形例Ｅ
本実施形態に係るアキュームレータ１１の共鳴抑制部材１８，１９は、金属製の薄板である。図１〜３に示されるように、共鳴抑制部材１８，１９は、ケーシング１２の上部および下部にそれぞれ取り付けられる環状部材である。しかし、共鳴抑制部材１８，１９は、以下に説明するように、ケーシング１２の内周面と接する面を有してもよい。

図２３は、本変形例に係るアキュームレータ１１の縦断面図である。アキュームレータ１１は、ケーシング１２の上部および下部にそれぞれ取り付けられる上部共鳴抑制部材８１８および下部共鳴抑制部材８１９を備えている。図２４は、上部共鳴抑制部材８１８の外観図である。図２５は、上部共鳴抑制部材８１８の上面図である。上部共鳴抑制部材８１８は、底面部８１８ａと側壁部８１８ｂとから構成されている。底面部８１８ａは、本実施形態の共鳴抑制部材１８に相当する環状部材である。底面部８１８ａの中央部には、円形状の孔８１８ｃが形成されている。側壁部８１８ｂは、底面部８１８ａの外縁部から直立して形成されている筒状の部材である。底面部８１８ａおよび側壁部８１８ｂは、互いに別々の部材でもよく、一体の部材でもよい。上部共鳴抑制部材８１８の側壁部８１８ｂの外周面と、ケーシング１２の内周面とを接触させ、側壁部８１８ｂとケーシング１２とをロウ付けまたは溶接等によって接合することで、上部共鳴抑制部材８１８がケーシング１２に固定される。上部共鳴抑制部材８１８に関する上記の説明は、下部共鳴抑制部材８１９にも適用可能である。

また、本変形例は、変形例Ａ〜Ｄに適用可能である。例えば、上部共鳴抑制部材８１８の底面部８１８ａは、円形状以外の形状の孔を有してもよく、また、２つ以上の孔を有してもよい。具体的には、上部共鳴抑制部材８１８の底面部８１８ａは、図１８に示される孔を有してもよく、下部共鳴抑制部材８１９の底面部は、図１９〜２２に示される孔を有してもよい。

（５−６）変形例Ｆ
本実施形態では、圧縮機１０１の圧縮機構１１５は、スイング式の圧縮機構であるが、例えば、ロータリー式の圧縮機構、および、スクロール式の圧縮機構であってもよい。また、圧縮機構１１５は、二段圧縮機構を備えてもよい。

本発明に係るアキュームレータは、ケーシングの内部空間の圧力変動に起因する共鳴を除去して、騒音を低減することができる。

１１ アキュームレータ
１２ ケーシング
１２ａ 内部空間
１８ 共鳴抑制部材
１９ 共鳴抑制部材
２１ 上蓋部
２２ 円筒部
２２ａ 円筒軸
２３ 下蓋部

実開平３−８３７７９号公報

Claims (2)

1. ガス冷媒と液冷媒とを分離するためのアキュームレータ（１１）であって、
   ケーシング（１２）と、
   前記ケーシングの内部空間（１２ａ）に収容され、鉛直方向に延びている出口管（１３）と、
   前記内部空間に収容されるバッフル（１７）と、
   前記内部空間に設置される共鳴抑制部材（１８，１９）と、
   を備え、
   前記ケーシングは、
   鉛直方向に沿う円筒軸（２２ａ）を有する円筒部（２２）と、
   前記円筒部の上端と連結され、入口孔（２１ａ）を有する上蓋部（２１）と、
   前記円筒部の下端と連結される下蓋部（２３）と、
   を有し、
   前記バッフルは、前記入口孔から前記内部空間に流入した前記液冷媒が前記出口管に直接的に流入することを防止し、
   前記共鳴抑制部材は、前記円筒部の内周面に取り付けられている金属製の環状部材であり、前記上蓋部から前記下蓋部に向かって第１腹、節および第２腹を有する圧力の定常波が前記内部空間において発生している場合に、前記第１腹および前記第２腹の少なくとも一方の高さ位置の近傍の高さ位置に設置されている、
   アキュームレータ。
2. 前記出口管の上端部は、前記ケーシングの鉛直方向の中心の高さ位置よりも上方に位置し、
   前記共鳴抑制部材は、前記第２腹の高さ位置の近傍の高さ位置のみに設置され、前記円筒部の前記下端の高さ位置から、前記円筒部の前記下端から前記上端に向かって前記円筒部の前記円筒軸方向の寸法の２５％の距離だけ離れている高さ位置までの範囲に設置されている、
   請求項１に記載のアキュームレータ。

Images