JP2002130871A - アキュムレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オイル戻り孔１１ｃを詰まりにくくして信頼
性を向上させたアキュムレータ５を提供する。 【解決手段】 冷媒流出部材１１，１２の冷媒流入口１
１ａの開口面積を、冷媒流出管１１ｂの通路面積より大
きくすると共に、冷媒流出部材１１，１２にオイル戻り
孔１１ｃを開け、耐圧容器７、８、９内のオイルを冷媒
流出部材１１，１２に取り込むようにした。これによ
り、アキュムレータ５内部のガス冷媒が冷媒流入口１１
ａに流れ込む際の縮流による圧力損失や、冷媒流出配管
１１内部をガス冷媒が流れる際の管摩擦による圧力損失
が軽減されて、アキュムレータ５内部と冷媒流出配管１
１内部との差圧が小さくなるため、オイル戻り孔１１ｃ
の径を大きくしても適量のオイル戻り量とできることか
ら、オイル戻り孔１１ｃを詰まりにくくすることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は蒸気圧縮式冷凍サイ
クルのアキュムレータに関し、特に超臨界蒸気圧縮式等
の冷媒圧力が高い冷凍サイクルに用いて好適なアキュム
レータの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧縮機、放熱器、減圧手段、蒸発器等か
らなる蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて、従来より使用
されているフロン系の冷媒は、オゾン破壊や地球温暖化
作用によりこれらの使用の禁止や縮減の方向への要求が
ある。

【０００３】そこで、これらのフロン系冷媒の代替冷媒
としてオゾン層を破壊せず、また温室効果能力（ＧＷ
Ｐ）が１の二酸化炭素を冷媒として使用する冷凍サイク
ルが、特公平７−１８６０２号公報に開示されている。

【０００４】そして、フロン系冷媒を用いた冷凍サイク
ルでは、冷媒の凝縮圧力が臨界点以下で使用されるが、
二酸化炭素を冷媒として用いたサイクルでは高圧側が超
臨界域となる超臨界蒸気圧縮式冷凍サイクルとなる。

【０００５】図５に、従来のフロン系冷媒の冷凍サイク
ルに用いるアキュムレータの構造図を示す。低圧側の圧
力が低いことより吸入側の圧損を低減するために配管径
は１３ｍｍ位の太いものとしていたが、上記のような高
圧の冷凍サイクルに用いるアキュムレータでは、耐圧の
ために配管径は６ｍｍ位の細いものとなる。

【０００６】また、アキュムレータ内部の冷媒流出配管
に開けられる圧縮機にオイルを戻すためのオイル戻り孔
も、フロン系冷媒の冷凍サイクルでは径１ｍｍ位の孔と
していたが、上記のような高圧の冷凍サイクルではアキ
ュムレータ内部と冷媒流出配管内部との差圧も大きくな
るため、オイル戻り量を適量とするには径０．４ｍｍ位
の微細な孔となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
微細なオイル戻り孔では、圧縮機の摩耗粉等のスラッジ
で孔詰まりを起こし易く、オイル切れとなって圧縮機が
焼き付きを起こしてしまうという問題がある。

【０００８】本発明は、上記問題点に鑑みて成されたも
のであり、オイル戻り孔を詰まりにくくして信頼性を向
上させたアキュムレータを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、以下の技術的手段を採用する。

【００１０】請求項１記載の発明では、冷媒流出部材
（１１，１２）の冷媒流入口（１１ａ）の開口面積を、
冷媒流出管（１１ｂ）の通路面積より大きくすると共
に、冷媒流出部材（１１，１２）にオイル戻り孔（１１
ｃ）を開け、耐圧容器（７、８、９）内のオイルを冷媒
流出部材（１１，１２）に取り込むようにしたことを特
徴とする。

【００１１】これにより、アキュムレータ内部のガス冷
媒が冷媒流入口に流れ込む際の縮流による圧力損失が軽
減されて、アキュムレータ内部と冷媒流出配管内部との
差圧が小さくなるため、オイル戻り孔の径を大きくして
も適量のオイル戻り量とできることから、オイル戻り孔
の径を大きくして詰まりにくくすることができる。

【００１２】請求項２記載の発明では、冷媒流入口（１
１ａ）の開口面積を、拡管によって冷媒流出管（１１
ｂ）の通路面積より大きくしたことを特徴とする。

【００１３】これは、新たな部品を用いることなく、冷
媒流出配管の冷媒流入口の部分を拡管することで上記の
効果が得られる。

【００１４】請求項３記載の発明では、冷媒流出部材
（１１，１２）は、耐圧容器（７、８、９）内に配置さ
れた上側に開口部を持つ筒状部品（１２）と、冷媒流出
管（１１ｂ）より筒状部品（１２）内に延びる冷媒流出
配管（１１）とを有し、開口部を冷媒流入口（１１ａ）
として構成し、冷媒流入口（１１ａ）の開口面積を冷媒
流出管（１１ｂ）の通路面積より大きくしたことを特徴
とする。

【００１５】これは、径の大きな筒状部品と冷媒流出管
となる配管を組み合わせることによっても、冷媒流入口
の開口面積を大きくした冷媒流出経路が構成できる。

【００１６】請求項４記載の発明では、冷媒流出配管
（１１）において、耐圧容器（７、８、９）の底付近に
設けられたオイル戻り孔（１１ｃ）近傍から冷媒流入口
（１１ａ）までの部分の断面積を、冷媒流出管（１１
ｂ）の通路面積より大きくしたことを特徴とする。

【００１７】これにより、冷媒流出配管内部をガス冷媒
が流れる際の管摩擦による圧力損失が軽減されて、アキ
ュムレータ内部と冷媒流出配管内部との差圧が小さくな
るため、オイル戻り孔の径を大きくしても適量のオイル
戻り量とできることから、オイル戻り孔の径を大きくし
て詰まりにくくすることができる。

【００１８】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を、図面
に基づき説明する。

【００２０】（第１実施形態）第１の実施形態を図１と
図２を用いて説明する。図１（ａ）は本発明の第１実施
形態におけるアキュムレータ５の構造図であり、図１
（ｂ）は対応する各部での圧力変化を示したグラフであ
る。図２は蒸気圧縮式冷凍サイクルの模式図である。

【００２１】１はエンジンやモータ等の外部駆動源から
駆動力を受け、低温低圧のガス冷媒を高温高圧のガス冷
媒に断熱圧縮する圧縮機、２は圧縮機１にて断熱圧縮さ
れた高温高圧のガス冷媒を２ａの熱交換器を流れている
水等の流体と熱交換させ冷却する放熱器、３は放熱器２
からの高圧冷媒を断熱膨張させ気液二相冷媒とする減圧
手段としての膨張弁、４は膨張弁３にて減圧された気液
二相冷媒と空調空気とを熱交換し、気液二相冷媒を蒸発
させるとともに空調空気を冷却する蒸発器、５は蒸発器
４を出た気液二相冷媒が導入され、この気液二相冷媒を
その比重の差によって気液分離し、気液分離された液冷
媒が蓄えられるアキュムレータである。

【００２２】アキュムレータ５は、鋼板で筒状の胴体８
の両側に、同じく鋼板で半球形の鏡板７と９を溶接して
耐圧容器を形成している。鏡板７の中央には蒸発器４の
出口と配管で接続するための銅製の冷媒流入配管６がろ
う付け接合されており、蒸発器４からの気液二相冷媒を
ここからアキュムレータ５内に導入する。

【００２３】また、鏡板７と胴体８の接合面内側には、
外周近くに複数の孔を開けた分離板１０が固定されてい
て、冷媒流入配管６から流入する気液二相冷媒をこれに
衝突させて気液を分離している。

【００２４】分離板１０の下のアキュムレータ５の中央
には、気液分離されたガス冷媒を圧縮機１へ導出する冷
媒流出部材としての銅製の冷媒流出配管１１が設置さ
れ、上端面の開口が冷媒流入口１１ａとなっている。

【００２５】また、冷媒流出配管１１の下部の耐圧容器
底近傍の部分には、オイル戻し孔１１ｃが開口してお
り、アキュムレータ５内に溜まった液冷媒中のオイルは
液冷媒とともにこの孔から吸い込まれ、圧縮機１に戻さ
れる。

【００２６】冷媒流出配管１１は鏡板９の中央を貫通し
てろう付け接合されており、耐圧容器から出た部分が圧
縮機１の入口と配管で接続するための冷媒流出管１１ｂ
となっている。

【００２７】次に、上記構成における作動を説明する。

【００２８】蒸発器５を経た気液二相の低圧冷媒は冷媒
流入管６よりアキュムレータ５内に流入する。流入した
低圧冷媒は分離板１０に衝突して流速が遅くなり、比重
の大きな液冷媒が耐圧容器下方に溜まるため気液界面１
３が形成される。

【００２９】気液分離されたアキュムレータ５内の上方
のガス冷媒は、冷媒流出配管１１の冷媒流入口１１ａか
ら圧縮機１の吸入作用によって吸入される。

【００３０】その際、アキュムレータ５の下部に溜まっ
ている液冷媒中に混入されているオイルは、冷媒流入配
管１１の下部に設けられたオイル戻し孔１１ｃから吸入
され、圧縮機１に戻される。

【００３１】本発明の特徴は、冷媒流出配管１１におい
て、冷媒流入口１１ａの開口面積及び、冷媒流入口１１
ａからオイル戻り孔１１ｃ近傍までの部分の断面積を、
拡管によって冷媒流出管１１ｂの通路面積よりも大きく
している。

【００３２】これにより、アキュムレータ５内部のガス
冷媒が冷媒流入口１１ａに流れ込む際の縮流による圧力
損失や、冷媒流出配管１１内部をガス冷媒が流れる際の
管摩擦による圧力損失が軽減されて、アキュムレータ５
内部と冷媒流出配管１１内部との差圧が小さくなるた
め、オイル戻り孔１１ｃの径を大きくしても適量のオイ
ル戻り量とできることから、オイル戻り孔１１ｃの径を
大きくして詰まりにくくすることができる。

【００３３】これを図１（ｂ）のアキュムレータ５内各
部での圧力変化を示すグラフで見てみると、ａの圧力で
冷媒流入管６から入ってきた冷媒は、耐圧容器に入った
所で流路面積が拡大することにより圧力ドロップしてｂ
の圧力となる。

【００３４】次に、従来の細い冷媒流出配管１１（破線
で示す）の場合は、狭い冷媒流入口１１ａに流れ込むこ
とにより縮流という圧力損失が発生して破線ｃの圧力と
なる。その後、細い冷媒流出配管１１の中を流れること
により、管摩擦という圧力損失が発生して少しずつ圧力
が下がりながらアキュムレータ５から出て行く。

【００３５】オイル戻し孔１１ｃには、アキュムレータ
５内の圧力ｂと、冷媒流出配管１１内のオイル戻し孔１
１ｃの位置での圧力ｃ１との圧力差がかかっていた。

【００３６】しかし本発明では、まず冷媒流入口１１ａ
の開口面積が大きいので、冷媒が流れ込む時の縮流とい
う圧力損失が軽減されて実線ｄの圧力となる。その後、
冷媒流出配管１１の中を流れる時も、拡管されているた
め管摩擦という圧力損失が軽減されてあまり圧力が下が
らずに冷媒流出管１１ｂに達する。ここで縮流という圧
力損失が発生して、最終的には実線ｅの圧力となってア
キュムレータ５から出て行く。

【００３７】しかし、オイル戻し孔１１ｃでは、アキュ
ムレータ５内の圧力ｂと、冷媒流出配管１１内の圧力ｄ
との圧力差が小さくなることとなる。

【００３８】（第２実施形態）図３は、本発明の第２実
施形態におけるアキュムレータ５の構造図である。

【００３９】第１実施形態では上から冷媒が流入して下
へ流出するタイプであったのに対して、これは上から冷
媒が流入して上へ流出するタイプであり、例えば車両用
空調装置の冷凍サイクル等に用いた場合、アキュムレー
タ５を車体に取り付けた後に流入側の配管も流出側の配
管も上から接続作業ができて作業性がよい。

【００４０】内部構造で第１実施形態と異なるポイント
は、上側に開口部を持つ筒状部品１２を分離板１０の下
のアキュムレータ５の中央に配置している。そして、そ
の中に銅製の冷媒流出配管１１を立てて、分離板１０の
中央を貫通し、鏡板７の中央を貫通してろう付け接合さ
れており、耐圧容器から出た部分が圧縮機１の入口と配
管で接続するための冷媒流出管１１ｂとなっている。ま
た、オイル戻し孔１１ｃは、筒状部品１２の下部の耐圧
容器底近傍の部分に設けている。

【００４１】このように、冷媒流出部材として径の大き
な筒状部品１２と冷媒流出配管１１との２部品に分けて
もよく、それを組み合わせることにより、筒状部品１２
の上側開口部が冷媒流入口１１ａとなった冷媒流出経路
が構成でき、冷媒流入口１１ａの開口面積及び、冷媒流
入口１１ａからオイル戻り孔１１ｃ近傍までの部分の断
面積を、冷媒流出管１１ｂの通路面積よりも大きくでき
る。

【００４２】これによっても、アキュムレータ５内部の
ガス冷媒が冷媒流入口１１ａに流れ込む際の縮流による
圧力損失や、筒状部品１２内部をガス冷媒が流れる際の
管摩擦による圧力損失が軽減されて、アキュムレータ５
内部と筒状部品１２内部との差圧が小さくなるため、オ
イル戻り孔１１ｃの径を大きくしても適量のオイル戻り
量とできることから、オイル戻り孔１１ｃの径を大きく
して詰まりにくくすることができる。

【００４３】筒状部品１２は、鏡板９の中央に接合して
もよいし、冷媒流出配管１１の下部に冷媒流出経路を確
保するように保持させてもよい。また、この筒状部品１
２は耐圧条件が厳しくないことより薄肉の管材やナイロ
ン系の樹脂管とすることもできる。

【００４４】（その他の実施形態）図４は、本発明の他
の実施形態におけるアキュムレータ５の構造図である。

【００４５】図４（ａ）は、図３と同じ上から冷媒が流
入して上へ流出するタイプで、従来のフロン系冷媒の冷
凍サイクルに用いるアキュムレータ５のように、冷媒流
出配管１１はＵ字管形状をしており、その一端のアキュ
ムレータ６内で冷媒流入口１１ａとして開口する側を拡
管して開口面積を大きくしている。

【００４６】図４の（ｂ）、（ｃ）は、筒状部品１２を
オイル戻し孔１１ｃを空けただけの単純な管材として鏡
板９の中央に接合したもので、（ｂ）は冷媒流出管１１
ｂを上に取り出したもの、（ｃ）は冷媒流出管１１ｂを
下に取り出したものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態におけるアキュ
ムレータの構造図であり、（ｂ）は対応する各部での圧
力変化を示したグラフである。

【図２】蒸気圧縮式冷凍サイクルの模式図である。

【図３】本発明の第２実施形態におけるアキュムレータ
の構造図である。

【図４】本発明の他の実施形態におけるアキュムレータ
の構造図である。

【図５】従来のフロン系冷媒の冷凍サイクルに用いるア
キュムレータの構造図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 放熱器 ３ 膨張弁（減圧手段） ４ 蒸発器 ５ アキュムレータ ６ 冷媒流入配管 ７ 鏡板（耐圧容器） ８ 胴体（耐圧容器） ９ 鏡板（耐圧容器） １１ 冷媒流出配管（冷媒流出部材） １１ａ 冷媒流入口 １１ｂ 冷媒流出管 １１ｃ オイル戻り孔 １２ 筒状部品（冷媒流出部材）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（１）、放熱器（２）、減圧手段
   （３）、蒸発器（４）、及びアキュムレータ（５）を備
   える蒸気圧縮式冷凍サイクルに用いられ、 前記蒸発器（４）からの気液二相冷媒を導入する冷媒流
   入配管（６）と、 前記気液二相冷媒をその比重の差によって気液分離さ
   せ、気液分離された液冷媒及びガス状冷媒を蓄える耐圧
   容器（７、８、９）と、 前記耐圧容器（７、８、９）内に配置され、気液分離さ
   れたガス状冷媒を取り出す冷媒流出部材（１１，１２）
   と、 前記冷媒流出部材（１１，１２）と連結され、前記耐圧
   容器（７、８、９）より前記圧縮機（１）へ前記ガス状
   冷媒を導出する冷媒流出管（１１ｂ）とを備え、 前記冷媒流出部材（１１，１２）の冷媒流入口（１１
   ａ）の開口面積を、前記冷媒流出管（１１ｂ）の通路面
   積より大きくすると共に、前記冷媒流出部材（１１，１
   ２）にオイル戻り孔（１１ｃ）を開け、前記耐圧容器
   （７、８、９）内のオイルを前記冷媒流出部材（１１，
   １２）に取り込むようにしたことを特徴とするアキュム
   レータ。
2. 【請求項２】 前記冷媒流入口（１１ａ）の開口面積
   を、拡管によって前記冷媒流出管（１１ｂ）の通路面積
   より大きくしたことを特徴とする請求項１に記載のアキ
   ュムレータ。
3. 【請求項３】 前記冷媒流出部材（１１，１２）は、前
   記耐圧容器（７、８、９）内に配置された上側に開口部
   を持つ筒状部品（１２）と、前記冷媒流出管（１１ｂ）
   より前記筒状部品（１２）内に延びる冷媒流出配管（１
   １）とを有し、前記開口部を前記冷媒流入口（１１ａ）
   として構成し、前記冷媒流入口（１１ａ）の開口面積を
   前記冷媒流出管（１１ｂ）の通路面積より大きくしたこ
   とを特徴とする請求項１に記載のアキュムレータ。
4. 【請求項４】 前記冷媒流出部材（１１）において、前
   記オイル戻り孔（１１ｃ）近傍から前記冷媒流入口（１
   １ａ）までの部分の断面積を、前記冷媒流出管（１１
   ｂ）の通路面積より大きくしたことを特徴とする請求項
   １ないし３のいずれかひとつに記載のアキュムレータ。