(57)【要約】【課題】圧力損失が少なくしかも気液分離性が良く、製作が容易なアキュムレータを提供する。【解決手段】アキュムレータ６５は、冷凍サイクルにおいて圧縮機１０の吸入側に配置され、冷媒を遠心力により気液分離し液相冷媒をその内部に貯え、気相冷媒を圧縮機に戻す。冷媒を旋回させ遠心力で気液分離する分離部４２としての円筒孔部４２と、分離部の回りに形成され冷媒を分離部に導入する導入部４４を有し、導入部４４の円筒孔部４２に開口する開口部を旋回軸方向に長い縦長形状とする。【選択図】図２
2006214700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクルにおいて、冷媒を遠心力により気液分離し、液相冷媒をその内部に貯え、気相冷媒を排出するアキュムレータであって、
冷媒を旋回させ遠心力で気液分離する分離部（４２）と、該分離部の回りに形成され冷媒を該分離部に導入する導入部（４４）とを有し、該導入部（４４）は、冷媒を流入する流入口（５３ａ）と、前記分離部（４２）に開口する流出口（４８ａ）とを有し、該流出口（４８ａ）は、該分離部（４２）の内周面に沿うように開口するとともに、旋回軸方向に長い縦長形状であることを特徴とするアキュムレータ。
【請求項２】
導入部（４４）は、該導入部（４４）において遠心力が発生するように該分離部（４２）の周りに沿うように形成されていることを特徴とする請求項１記載のアキュムレータ。
【請求項３】
冷凍サイクルにおいて、冷媒を遠心力により気液分離し、液相冷媒をその内部に貯え、気相冷媒を排出するアキュムレータであって、
冷媒を旋回させ遠心力で気液分離する分離部（４２）と、該分離部に向けて冷媒を導入する導入部（４４）とを有し、該導入部（４４）は、冷媒を流入する流入口（５３ａ）と、前記分離部（４２）に開口する流出口(４８ａ)とが設けられるとともに、該導入部（４４）において遠心力が発生するように該分離部（４２）の周りに沿うように形成されることを特徴とするアキュムレータ。
【請求項４】
前記流出口は、略矩形状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載のアキュムレータ。
【請求項５】
前記導入部（４４）は、前記分離部（４２）における前記冷媒の旋回軸の円周方向に略円弧状に形成されることを特徴とする請求項２または４に記載のアキュムレータ。
【請求項６】
前記導入部（４４）の前記冷媒の旋回軸の径方向の幅が、前記分離部（４２）に開口する開口部に向かって漸減していることを特徴とする請求項５に記載のアキュムレータ。
【請求項７】
前記導入部の流入口（１２３ａ）は、アキュムレータの外周に設けられていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一つに記載のアキュムレータ。
【請求項８】
前記導入部（４４）は、前記流入口（５３ａ）が前記アキュムレータの上面に形成され、前記分離部（４２）における冷媒の旋回軸方向に延びる第1の導入通路（４６）と、前記分離部（４２）に沿うように形成される第２の導入通路（４８）とを含むことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一つに記載のアキュムレータ。
【請求項９】
前記導入部（４４）の前記分離部（４２）に開口する流出口（４８ａ）の断面積が、前記導入部（４４）の流入口（５３ａ）よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一つに記載のアキュムレータ。
【請求項１０】
前記導入部（４４）の第１の導入通路（１３１）と第２の導入通路（１３２）との境界部（１３３）に、冷媒の流れ方向を変更する流れ変更部（１３５）が設けられている請求項８に記載のアキュムレータ。
【請求項１１】
ケーシング（２０）を有し、前記分離部（４２）および前記導入部（４８）は樹脂で形成されるとともに、該ケーシング内に挿入固定されることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一つに記載のアキュムレータ。
【請求項１２】
液冷媒を貯えるタンク部（２４）を有し、前記タンク部（２４）の上方に前記分離部（４２）が設けられるとともに、前記分離部（４２）には、気相冷媒を吸引する吸込み配管（３０）が、前記タンク部（２４）より前記分離部（４２）へ向けて配置され、前記吸込み配管（３０）の吸い込み端（３３ａ）が前記タンク部（２４）より前記分離部（４２）に向けて開口するとともに、
前記吸込み端（３３ａ）の外面に、気相冷媒のタンク部（２４）への流れを防止する遮蔽部材（６１）が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一つに記載のアキュムレータ。
【請求項１３】
前記分離部（４２）には、気相冷媒を吸引する吸込み配管（３０）の吸い込み端（３３ａ）が開口しており、前記導入部（４４）の前記分離部（４２）への流出口（４８ａ）の下端面より、前記吸い込み端の開口端面の高さが低い位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一つに記載のアキュムレータ。
【請求項１４】
冷凍サイクルにおいて、冷媒を分離部（４２）で旋回させ遠心力により気液分離し、液相冷媒をその内部に貯え、気相冷媒を吸込み配管を経由して排出するアキュムレータであって、
前記アキュムレータの中心に対して、前記分離部（４２）の中心が半径方向に偏心するとともに、前記吸込み配管（３０）が略Ｕ字形状に形成していることを特徴とするアキュムレータ。
【請求項１５】
冷媒がCO2の場合、前記分離部（４２）の旋回径を最大６０mmまでとしたことを特徴とする請求項１４に記載のアキュムレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクルの蒸発器の吐出側と圧縮機の吸入側との間に配置されて冷媒を気液分離する気液分離器すなわちアキュムレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両に搭載される冷凍サイクルのアキュムレータは、蒸発器から吐出される冷媒を気体冷媒（ガス冷媒）と液冷媒とに気液分離し、液冷媒をアキュムレータ内のタンク等に貯え、飽和ガス冷媒をパイプ等で圧縮機に戻す。気液分離方式の違いより、衝突分離式アキュムレータと遠心分離式アキュムレータとに大別される。
【０００３】
衝突分離式のアキュムレータは、例えば垂直下方に導入した冷媒を傘状部材の上面に衝突させて放射状に拡散させることにより、液冷媒と気体冷媒（ガス冷媒）とを分離する。分離された液冷媒は傘状部材の外周縁からアキュムレータ内のタンクに落下し、ガス冷媒は傘状部材の下面の中心部に配置した吸込み配管により取り出され、圧縮機に送られる。
【０００４】
しかし、このような構成の場合、傘状部材で流れ方向を急激に変えられた冷媒の流れに乱れが生じるため、圧力損失が大きいのみならず、気液分離性が悪化するという問題がある。
【０００５】
これに対して、遠心分離式アキュムレータ（特許文献１参照）は、図１６及び図１７に示すように、円筒形状のタンク本体部２００の側面上方部にパイプ形状の冷媒流入部２０３が取り付けられている。この冷媒流入部２０３は気液二相冷媒をタンク本体部２００に、その内周円に対し接線状に流入させる。タンク本体部２００の上面部中央に配置されたパイプ形状の冷媒吸入部２０６の上端は圧縮機（不図示）に接続され、下端はタンク本体部２００内に突出している。
【０００６】
冷媒流入部２０３から流入した気液二相冷媒をタンク本体部２００内で旋回させると、遠心力で液冷媒とガス冷媒とに気液分離される。液冷媒はタンク本体部２００と板状部材２１０との間のすきまから下方に落下し、ガス冷媒は冷媒吸入部２０６から上方に吸入される。なお、冷媒吸入部２０６の下方に、液冷媒の上方への巻上げを防止する板状部材２１０が配置されている。また、タンク本体部２００の底部と冷媒吸入部２０６との間にオイル吸入管２１３が延び、液冷媒中のオイルを分離吸引している。
【０００７】
遠心分離式アキュムレータでは、冷媒を冷媒流入部２０３からタンク本体部２００に接線方向に合流させるので、流れ方向の急激な変更がなく、圧力損失は衝突分離式アキュムレータよりも低い。また、遠心力で冷媒を分離するので、気液分離性は衝突分離式アキュムレータよりも良好である。
【特許文献１】特開２０００−３５６４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の遠心分離式アキュムレータにおいても、圧力損失、気液分離性及び加工性で改良の余地がある。まず、圧力損失に関し、図１６及び図１７に示すように冷媒吸入部２０６がタンク本体部２００の中心部に形成され、水平方向から冷媒流入部２０３がタンク本体部２００に接続されている。また、図１７の冷媒流入部の要部断面図に示すように、導入された冷媒の流れ（導入流れ）Ｂは、タンク本体部２００と冷媒吸入部２０６との間の環状空間である分離部２０７で旋回している冷媒の流れ（旋回流れ）Ａと合流する。
【０００９】
このため、分離部２０７内の冷媒の旋回流れＣの流速は、導入流れＢの流速より大きくなり、旋回角速度ωが大きくなる。その結果、半径方向での圧力勾配が生じ、回転（旋回）中心での圧力と分離部２０７の内周面（内壁面）２０７ａでの圧力との圧力差が大きくなる。ここで、冷媒は冷媒流入部２０３から分離部２０７の内周面に接線方向に流入しているため、上記圧力差は、主に中心部の圧力と分離部２０７の内周面２０７ａの圧力との圧力差により生じる。
【００１０】
この圧力差を低減するためには分離部２０７内の旋回流れＡの角速度ωを低減させることが必要となるが、単に角速度を低減したのでは、かえって気液分離効率が低下してしまう。
【００１１】
また、従来のアキュムレータにおいては、図１６から分かるように、冷媒流入部２０３の流出口２０４と冷媒吸入部２０６の吸込み口２０８とが高さ方向でほぼ同じレベルにある。その結果、分離部２０７の下端寄りで吸込み口２０８の周囲を旋回しているガス冷媒のうち、内周側かつ下方側の一部が吸込み口２０８から吸引される。吸引力が加わる分ガス冷媒の旋回流れの流速は増加し、圧力損失の原因となる。のみならず、吸引力により冷媒が十分に気液分離されないまま吸込み口２０８から吸い出されるので、気液分離性が悪化する。
【００１２】
更に、従来の構成では、冷媒流入部２０３は水平方向に延び、その取付け孔２０５はタンク本体部２００の外周面に開口している。これに対して、冷媒吸入部２０６は上下方向に延び、その取付け孔２０９はタンク本体部２００の上面に開口している。２つの取付け孔２０５及び２０９の開口方向が異なるので、タンク本体部２００の製作コストが高くなる。
【００１３】
また、冷媒流入部２０３はタンク本体部２００の外周面の取付け孔２０４に水平方向に接続されるのに対して、冷媒吸入部２０６は上面の取付け孔２０９に上下方向に接続される。その結果、アキュムレータを車両に取り付ける際、上下、水平両方向からの組み付けとなり組み付け性が悪くなる。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、圧力損失が少なくしかも気液分離性が良く、製作が容易なアキュムレータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の第１発明では、冷凍サイクルにおいて圧縮機の吸入側に配置され、冷媒を遠心力により気液分離し液相冷媒をその内部に貯え、気相冷媒を圧縮機に戻すアキュムレータであって、冷媒を旋回させ遠心力で気液分離する分離部と、分離部の回りに形成され冷媒を分離部に導入する導入部とを有し、導入部は、冷媒を流入する流入口と、分離部に開口する流出口とを有し、流出口は分離部の内周面に沿うように開口するとともに、旋回軸方向に長い縦長形状とすることを特徴としている。
【００１６】
これにより、流出部（開口部）の径方向幅を狭くすることが可能となり、導入部から分離部に向けて流入する冷媒は、より内周面に近接した位置に流入するため、流速を落とすことなく、圧力損失を軽減して、分離部における冷媒の分離性を向上させることができる。しかも開口部は旋回軸方向に長い縦長形状とすることで、開口部の径方向幅を狭くしたとしても開口部面積を十分確保することができ、流速を落とすことなく冷媒流量を確保し、気液分離性能を向上させることができる。
【００１７】
また、請求項３に記載の第２発明では、冷凍サイクルにおいて、冷媒を遠心力により気液分離し、液相冷媒をその内部に貯え、気相冷媒を排出するアキュムレータであって、冷媒を旋回させ遠心力で気液分離する分離部と、分離部に向けて冷媒を導入する導入部とを有し、導入部は、冷媒を流入する流入口と、分離部に開口する流出口とが設けられるとともに、導入部おいて遠心力が発生するように分離部の周りに沿うように形成される導入通路を有することを特徴としている。
【００１８】
これにより、導入通路が分離部の周りに沿うように形成されることで、アキュムレータの径方向の寸法を小さくできるとともに、導入通路を通る冷媒が、その遠心力の作用により、気液分離しつつ分離部に流入するため、冷媒の気液分離性をさらに向上させることができる。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明によれば、導入通路を流出口に向けて徐々にその幅を狭くするよう構成することで、流出口における角速度を低減させ、請求項１と同様、分離部における圧力損失を低減し、かつ冷媒の気液分離性を向上させることができる。
【００２０】
また、請求項８に記載の発明では、導入部の流入口がアキュムレータの上面に形成され、かつ分離部における冷媒の旋回軸方向に延びる第１の導入通路と、分離部の周りに沿うように形成される第２の導入通路を有することを特徴とするものである。これにより、第２の導入通路を導入部の周囲に所定距離確保することが可能となり、第１の導入通路より流入した冷媒の方向転換を行うための十分な助走距離を確保することができる。また、アキュムレータの周囲に冷媒流入口がなくなるため、アキュムレータの取り回しが容易となるとともに、請求項１と同様、分離部における冷媒の気液分離性を向上させることができる。
【００２１】
また、請求項９記載の発明のように、導入部の分離部への流出口を流入口よりも大きくすることで、分離部へ流入する冷媒速度を低減させることができ、導入部における圧力損失を低減させることが可能となる。さらに請求項１０に記載のように、第１の導入通路と第２の導入通路との境界部に冷媒の流れ方向を変更する流れ変更部を設けることで、導入部における冷媒の流れの方向転換をスムーズにすることができ、冷媒の流速の低減を抑制することが可能となる。また、これにより冷媒の速度分布も一様になるよう整えることができる。
【００２２】
さらに、請求項１１に記載のように、分離部及び導入部を樹脂で形成し、アキュムレータのケーシング内に挿入固定することで、複雑な構造部分をあらかじめ樹脂成形してから組み付けることが可能となり、アキュムレータの生産性を向上させることができる。
【００２３】
また、請求項１２に記載の発明によれば、液冷媒を貯えるタンク部を有し、タンク部の上方に分離部が設けられるとともに、分離部には、気相冷媒を吸引する吸込み配管が、タンク部より分離部へ向けて配置され、吸込み配管の吸い込み端がタンク部より分離部に向けて開口するとともに、吸込み端の外面に、気相冷媒のタンク部への流れを防止する遮蔽部材が設けられている。これによれば、たとえ吸込み端における気相冷媒の吸引力によりタンク部からの上昇流が発生し、タンク内の冷媒液面上昇時にこの流れに乗って液滴が上方へ舞い上がり吸込み配管に吸引されるようになったとしても、この遮蔽部材によって防止することが可能となる。
【００２４】
また、請求項１３に記載の発明によれば、分離部には、気相冷媒を吸引する吸込み配管の吸い込み端が開口しており、導入部の分離部への流出口の下端面より、吸い込み端の開口端面の高さが低い位置に配置されている。従来は、気相冷媒を吸引する吸込み配管の吸込み端が流入口の高さと同等もしくは高くなっていたため、導入部へ流入した直後のまだ減衰されていない流体速度の流体流速の影響を受け、吸込み端入口で大きな旋回流を発生し、圧力損失が大きくなってしまっていた。しかし、請求項１３に記載のような構成により、このような圧力損失を防止することが可能となる。
【００２５】
また、請求項１４に記載の第３発明によれば、アキュムレータの中心に対して、分離部の中心が半径方向に偏心するとともに、吸込み配管が略Ｕ字形状に形成されている。このような構成により、比較的小さな径のアキュムレータにおいても、Ｕ字状の吸込み配管を設けることが可能となり、吸込み配管中の圧損を軽減しつつアキュムレータ全体をコンパクトに構成することが可能となる。
【００２６】
圧力損失を低減させるために旋回径（分離径）を大きくして旋回角速度を小さくする必要がある。しかし反対に旋回分離径を大きくしすぎると、気液分離に必要な遠心力を得ることができなくなるため、分離性能が悪化する。これを防ぐために、請求項１５に記載の発明によれば、二酸化炭素冷媒の気液の密度比を考慮し設計を行うと、分離性能を確保するためには分離径を最大６０ｍｍまでとするのが適当である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
【００２８】
＜第１実施例＞
始めに、本発明のアキュムレータが搭載される冷凍サイクルの全体構成を説明する。図１に示す冷凍サイクルにおいて、エンジン（図示せず）により圧縮機１０が駆動され、配管Ｐ１を経由して放熱器１２に高圧の冷媒が吐出され、この冷媒は放熱器１２で冷却された後、配管Ｐ２を通じて減圧器１４に流入する。減圧器１４で減圧された後、配管Ｐ３を通じて蒸発器１６に流入する。蒸発器１６は冷媒で空気を冷却し、空気の冷却に伴い蒸発する冷媒を配管Ｐ４を通じてアキュムレータ６５に流入させる。アキュムレータ６５は冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離し、液冷媒をアキュムレータ内に設けられたタンクに貯え、ガス冷媒は配管Ｐ５を通じて圧縮機１０に戻す。
【００２９】
図２、図３、図４及び図５に上記アキュムレータ６５の詳細を示す。このアキュムレータ６５は、主にアルミ等の金属材料から成るケーシング２０、吸込みパイプ３０、分離部材５０等から成る。ケーシング２０は全体として円筒形状を有し、円形状の底壁部２１と、中空円筒形状の周壁部２２と、円形状の上蓋部５３を有し、これらにより、内部空間が密閉された状態となるよう一体的に形成されている。ケーシング２０で区画される中空部には液冷媒を貯えるタンク部２４が形成されている。また、周壁部２２の高さ方向の中間部には、整流部材２６が取り付けられている。この整流部材２６は、全体として円柱形状を有し、軸方向に貫通する一対の挿通孔２７ａ及び２７ｂが形成され、後述する吸込みパイプ３０が挿入される。また、整流部材２６には液冷媒が流通する軸方向に貫通する多数の細孔（不図示）が形成されている。
【００３０】
ケーシング２０の中空部に配置されたＵ字形状の吸込みパイプ３０は、湾曲部３２、直線部３３及び３５からなる。湾曲部３２が下方となり、一対の直線部３３及び３５が湾曲部３２の両端から上方に延び整流部材２６の挿通孔２７ａ及び２７ｂを通過している。直線部３３は、後述する分離部材５０の円筒孔部４２内に延び、その上端開口がガス冷媒の吸込み口３４となっている。一方、直線部３５は上方に向けて、分離部材５０の取付け孔５１に延び、ケーシング２０の上蓋部５３を貫通し、その上端開口部が、ガス冷媒の流出口３６となっている。
【００３１】
ケーシング２０内には、樹脂から成る分離部材５０がケーシング２０と同軸的に取り付けられている。図２及び図４から分かるように、分離部材５０は、全体として円柱形状で、その外周面５０ａは、周壁部２２の内面２２ａと密着し、その上面５０ｂは、上蓋部５３の下面５３aに密着するように挿入固定されている。尚、分離部材５０を樹脂製としたのは、後述する導入部４４等を成形し易くするためである。
【００３２】
図４から分かるように、分離部材５０には、その軸心即ちケーシング２０の軸線から一方向（図４で左方）に距離ｘだけ偏心した位置に、軸方向に円筒孔部４２が形成されている。円筒孔部４２の内径は分離部材５０の外径の半分程度である。偏心の結果、直径方向一側に薄肉部４３ａが形成され、他側に厚肉部４３ｂが形成されている。厚肉部４３ｂに導入部４４の直線部４６の流入口４６ａ及び吸込みパイプ３０の直線部３５に挿入固定される前記取付け孔５１が形成されている。
【００３３】
図４、図５及び図６から明らかなように、導入部４４は軸方向下向きに延びる第１の導入通路となる直線部４６と、円筒孔部４２を水平方向で取り巻く円弧を描くように形成された第２の導入通路となる円弧部４８とからなる。横断面が円形状の直線部４６は分離部材５０の上端面の流入口４６ａから軸方向中間部まで延びている。横断面が縦長矩形状の円弧部４８は円筒孔部４２の回りに所定長さだけ延び、幅が漸減し、流出口４８ａが円筒孔部４２の内周面４２ａに開口している。円弧部４８の断面積の方が直線部４６の断面積よりも大きくなるように両者の形状が選定されている。
【００３４】
発明者は解析及び実験を通じて、横断面円形状の直線部４６に対して円弧部４８の横断面は縦長の矩形状を持ち、かつその断面積は直線部４６の断面積よりも大きいことが、導入部４４での圧力損失を低減する上で効果的であることを見出した。
【００３５】
図３及び図７から分かるように、円筒孔部４２の中心に立設され下方に延びる案内柱５５は外径が一定の軸部５６ａと、先端に向かうにつれて徐々に細くなった先細部５６ｂとを持つ。軸部５６ａが円筒孔部４２の中心部に延び、その上方が円筒孔部４２の上端面４２ｂに固定され、先細部５６ｂは円筒孔部４２内に突出した吸込みパイプ３０の直線部３３の吸込み口３４内に延びている。軸部５６ａの外周面と吸込みパイプ３０の直線部３３の内周面との間に軸方向に延びる４枚のフィン５７が円周方向に隔設されている。吸込みパイプ３０に案内柱５５を挿入しているため、流路断面積が狭くなるのを防止し、流路断面積を確保するために、その径を拡げた拡管部３３ａが形成されている。また、先細部５６ｂの周囲は、徐々にその径を細めて、通常の径である直線部３３に接続している。
【００３６】
図３及び図５から分かるように、導入部４４の円弧部４８の流出口４８ａの下端に対して、吸込みパイプ３０の吸込み口３４は所定距離ｈだけ下方に離れており、両者間に所定の大きさの空間５９が存在する。吸込みパイプ３０の直線部３３の拡管部３３ａの外周面に遮蔽部材であるシャッタ６１が設けられている。シャッタ６１は環状板形状で、その外径は円筒孔部４２の内径よりも小さく、両者間に半径方向の所定寸法ｃのすきま６２が形成されている。
【００３７】
（作用効果）
次に、上記構成を持つ実施例の作用を説明する。図１において蒸発器１６から吐出された冷媒はアキュムレータ６５に流入し、図２から図５において分離部材５０の導入部４４の直線部４６の流入口４６ａから下向きに流入する。そして所定の円弧を有する屈曲部４９で水平方向に方向転換され、円弧部４８を円周方向に流れ、流出口４８ａから円筒孔部４２に流入する。これにより円筒孔部４２の内周面に旋回流が発生し、密度の違いにより大きさが異なる遠心力で、液冷媒とガス冷媒とが遠心分離される。
【００３８】
導入部４４の形状及び断面積は、この部位での冷媒の圧力損失や気液分離に大きく影響する。ここでは、図５及び図６において横断面円形状の直線部４６に対して円弧部４８の横断面は縦長の矩形状を持ち、かつその断面積は直線部４６の断面積よりも大きい。特に、横断面を縦長形状としたので、図５及び図７において屈曲部４９で下方向から水平方向へ冷媒の流れ方向が変わる過程で、屈曲部４９の屈曲したなめらかな内面により冷媒流れの剥離が生じ難く、圧力損失が小さくなる。
【００３９】
図４、図５及び図６において、円弧部４８は円筒孔部４２を取り巻く円弧を描き、円周方向に所定長さの助走距離Ｌを持つので、屈曲部４９で冷媒が下方流れから水平流れに方向転換するのに十分な距離を確保できる。また、円弧部４８は分離部材５０の直径を大きくすることなく、所定の助走距離Ｌを確保することができる。更に、円弧部４８で冷媒に遠心力が発生し、円筒孔部４２への流入前に、ある程度気液が分離され、気液分離性が向上する。
【００４０】
冷媒は縦長矩形状の円弧部４８の流出口４８ａから円筒孔部４２の内周面４２ａへ流入し、内周面４２ａを旋回している旋回流れと合流する。気液二相の冷媒のうち、液冷媒は、旋回による遠心力で外周部へ集まり、円筒孔部４２の内周面４２ａに沿って下方に移動し、タンク部２４に貯えられる。
【００４１】
ここでは、円弧部４８の横断面を縦長矩形状としたので、図１７に二点鎖線で示すように、円筒孔部４２の半径方向寸法に対して流出口４８ａの幅が小さくなり、また円筒孔部４２の中心から円弧部４８の流出口４８ａまでの半径ｒが大きくなり、ω＝ｖ／ｒより旋回流れの角速度が小さくなる。その結果、導入流れの合流時の旋回流れの角速度の増加を抑制でき、円筒孔部４２内での圧力分布勾配を低下させ、圧力損失を低減できる。また、円弧部４８の断面積が直線部４６の断面積よりも大きいので、円弧部４８から円筒孔部４２へ流入する際、冷媒の速度が低減し、円弧部４８の流出口４８ａでの圧力損失が低減される。
【００４２】
円筒孔部４２の中心に集まり旋回しているガス冷媒は吸込みパイプ３０の吸込み口３４から吸い込まれる。ここで、図３及び図５から分かるように円弧部４８の流出口４８ａに対して吸込み口３４が上下方向に距離ｈだけ下方に離れているので、吸込みによる旋回流の流速増大及びそれに基づく圧力損失等が防止される。
【００４３】
これに対して、円弧部４８の流出口４８ａと吸込み口３４の高さが同等又はガス吸込み口３４の高さの方が流出口４８ａよりも高くなると、吸込み口３４での圧力損失が大きくなる。吸込み口３４での吸引力により吸込み口３４の周りでの流速は大きくなってしまい、その影響により円筒孔部４２内の旋回流速全体が大きくなり、旋回角速度ωも大きくなるため、結果分離部での圧力損失が大きくなる。また、流出口４８ａを流出した直後の冷媒が十分に気液分離されないまま吸込み口３４から吸い込まれ、気液分離性が悪化する。
【００４４】
図３から分かるように、案内柱５５の軸部５６ａが円筒孔部４２の中心部に位置するので、円筒孔部４２内で旋回する冷媒流れのうち台風の目に相当する流速の非常に遅い領域が形成されない。その結果、ガス冷媒は、その流速を緩めることなく、ある速度を維持したまま、パイプ吸込み３４に吸入されるため、圧力損失が防止される。また、軸部５６ａの外周面に軸方向に形成したフィン５７が吸込みパイプ３０内の旋回流を抑制し、圧力損失が減少する。これに対して、仮にフィン５７が配置されていないと、吸込みパイプ３０の吸込み口３４内に旋回流が残り、案内柱５５の先細部５６ｂで速度の遅い部分が生じ、圧力損失が増加する。
【００４５】
図２において、液冷媒中に混入している冷凍機油を圧縮機１０ヘ戻すために、吸込みパイプ３０には、油吸引孔５４が設けられている。吸込み口３４で吸引されたガス冷媒は、吸込みパイプ３０の直線部３３、屈曲部３２、直線部３５を経て流出口３６より外部へと導かれる。このとき、屈曲部３２の最下端付近には、液冷媒に溶け込み、タンク部２４の下方に堆積している冷凍機油が、ガス冷媒の吸引力により、この油吸引孔５４から吸引され、ガス冷媒とともに流出口３６より外部へ吐出し、圧縮機１０へ導かれる。ここでは吸込みパイプ３０をＵ字管で構成したので、緩やかに折り返す湾曲部３２での圧力損失は低い。また、分離部材５０の円筒孔部４２の軸線を本体部４０及びケーシング２０の軸線から偏心させたので、ケーシング２０の内径が比較的小さい場合でも吸込みパイプ３０をＵ字管で構成できる。
【００４６】
吸込みパイプ３０の直線部３３の上端部３３ａの外周面に取り付けた環状板材のシャッタ６１が円筒孔部４２内のガス冷媒の下方への流れを防止し、ガス冷媒の循環を抑制し、液面上昇時の液滴の巻上げを防ぐ。また、吸込み口３４の吸引力により下方のタンク２４からの上昇流が発生し、液面の液滴が上方へ舞い上がり、ガス吸出口３４ヘと吸われることによる気液分離性が低下するのを防止する。但し、シャッタ６１をあまりに大きくすると、円筒孔部４２で分離された液冷媒が内周面４２ａに沿って流下するのを阻害するので、阻害しない程度の大きさとし、円筒孔部４２の内周面４２ａとの間に隙間ｃを設けておく必要がある。
【００４７】
タンク２４の液冷媒が整流部材２６により、液冷媒が安定的に保持され、液面が安定化され、所定の貯液量を確保できる。即ち、タンク２４内の表面に近い部分の液冷媒が細孔内に進入し、らせん状の流れが抑制され、表面の波立ちが防止される。これに対して、整流部材２６がない場合、分離された液冷媒は旋回状態のままタンク２４に入り、遠心力を受けて液面が波立ち易い。
【００４８】
この実施例では、分離部材５０の取付け孔５１がその上面に開口していることを考慮して、導入部４４の直線部４６の流入口４６ａも分離部材５０の上面に開口させている。これにより取付け孔５１と流入口４６ａとの加工方向が同一となり加工コストを低減することができる。また、ケーシング２０においても、上蓋部５３に形成される流出口３６および流入口５３ａは、ともに上方に開口しているため、分離部材５０と同様、加工の簡素化を図ることができる。また、アキュムレータ２０を車両メーカが車両に取り付ける際、入口ジョイント及び出口ジョイントとも上蓋部５３の上面側に形成するので、組み付けが容易になる。
【００４９】
＜第２実施例＞
図８及び図９に第２実施例を示す。この実施例は、吸込み配管の構成が第１実施例とは異なる。その他の構成について、特に記載されていない部分については、第１実施例と同様の構成を有するものである。分離部材１００は、ケーシング１０５の円筒軸と同軸上に配置されており、その外周が円筒形状となっており、その軸線に対して偏心位置に、冷媒を気相冷媒と液相冷媒に遠心分離するための円筒孔部１０１が形成され、冷媒をアキュムレータ外部より導入し、円筒孔部１０１へ導くための導入部１０３がこれにつながっている。
【００５０】
二重管構造の吸込みパイプ１１８が分離部材１００の円筒孔部１０１と同軸的に配置され、同軸的に配置された内側管１１０及び外側管１１５を含む。内側管１１０はその上端をケーシング１０５の上蓋部１０６に挿嵌固定され、下端は開放されている。外側管１１５は内側管１１０よりも大きい直径を持ち、その上端が円筒孔部１０１内に配置され、開放された上端に内側管１１０が挿入され、下端が閉じられている。
【００５１】
円筒孔部１０１内で、遠心分離された液冷媒は、円筒孔部１０１の内周面１０１ａを伝って、タンク部１０９に貯えられる。一方ガス冷媒は、円筒孔部１０１の中心部に集まり、内側管１１０と外側管１１５との間の環状空間１１６を下降し、下端でＵターンして内側管１１０の内部空間１１１を上昇し、圧縮機１０へ向けて排出される。円筒孔部１０１の中心部を貫く内側管１１０は、第１実施例における案内注５５と同様、中心部における台風の目に相当する低圧部の形成を抑止することができ、圧力損失を低減することが可能となる。また、外側管１１５の上面開口端１１５ａは、導入部１０３の円筒孔部１０１への流出口１０３ａの下端よりも低い位置に設けられているため、第１実施例と同様、環状空間１１６へのガス冷媒の吸込みによる旋回流の流速増大及びそれに基づく圧力損失等が防止される。
【００５２】
＜第３実施例＞
図１０ないし図１２に示す第３実施例は、分離部材１２５、特に導入部１２３の構造が第１実施例とは異なる。その他の構成について、特に記載されていない部分については、第１実施例と同様の構成を有するものである。本実施例においては、分離部材１２５の軸線に対して偏心位置に円筒孔部１２１が形成され、円筒孔部１２１の周囲に沿った形で一部円弧状に形成された導入部１２３は、分離部材１２５の円筒孔部１２１の接線方向より延びるように形成されている。つまり、導入部１２３は接線部１２４ａと円弧部１２４ｂとを含む。導入部１２３は、円筒孔部１２１の軸方向に長く径方向に短い略矩形状断面を有し、その流入口１２３ａは分離部材１２５の外周面に開口し、さらにケーシング１２０の周壁部１２２を貫通してアキュムレータの外部に開口している。流出口１２３ｂは円筒孔部１２１の内周面に開口している。また、第１実施例と同様の構成を有するＵ字形状の吸込み配管１２６が設けられている。
【００５３】
冷媒は分離部材１２５の導入部１２３の接線部１２４ａを流れ、円筒孔部１２１に接線方向に流入する。この実施例によれば、導入部１２３に形成された円弧部１２４ｂにより冷媒に対し遠心力が発生し、あらかじめ導入部１２３において冷媒を気液に分離することが可能となる。また、導入通路の断面積は、図１２に示すように、流出口１２３ｂに向けて軸方向に徐々に長くなるように形成している。このため、流入口１２３ａの断面積より流出口１２３ｂの断面積が大きくなり、第１実施例と同様、圧力損失を低減するという効果が得られる。
【００５４】
＜変形例＞
（１）図１３に分離部材の第１変形例を示す。この分離部材の導入部１３０は、第１実施例の導入部４４と同様に、軸方向に延びる横断面円形状の直線部１３１と、円形孔部を取り巻き円弧状に延びる横断面矩形状の円弧部１３２とを含む。これに加えて、屈曲部１３３の内面に三日月形状の案内羽根１３５が直線部１３１及び円弧部１３２に対して所定角度をなすように形成されている。
【００５５】
この変形例によれば、第１実施例で既述した効果に加えて、案内羽根１３５の形成により直線部１３１から円弧部１３２への冷媒の流れがより円滑になる。
【００５６】
（２）図１４に分離部材の第２変形例を示す。分離部材１５０の円筒孔部１５１に開口する導入部１５４の流出口１５４ａが断面円形状を構成するものである。その他の構成は図１３に示す第１変形例と同様である。このような構成であっても、少なくとも導入部１５４が円筒孔部１５１の周囲に沿って形成されれば、導入部１５４において遠心力が発生し、気液分離性を向上させることが可能となる。
【００５７】
（３）図１５に示す第３変形例の分離部材１７５は本体部１６０とケーシング１７０とから成る。図１５（ｂ）に示す本体部１６０の偏心位置に形成された円筒孔部１６１と、外周面に形成され円筒孔部１６１を取り巻く円弧形状の溝１６３とを備えている。この溝１６３をケーシング１７０の周壁部１７２で覆うことにより、通路状の導入部１７３が区画形成されている。この変形例によれば、第１実施例で既述した効果に加えて、分離部材１７５の本体部１６０の構造が簡単で、成形が容易になる効果が得られる。
【００５８】
＜その他の変形例＞
上記第１実施例においては、ケーシング２０と分離部材５０を別部材として、ケーシング２０により一体的に密封形成する構成としたが、これに限らず、例えば、ケーシング２０をタンク部とその上部とに２分割に形成したり、分離部材５０と分離部材の周りの周壁部２２および上蓋部５３等とを一体的に形成するようにしてもよい。
【００５９】
第１実施例においては、導入部の円筒孔部への流出口の形状を略矩形状としたが、これに限らず、角速度が必要な範囲で遅くなる程度の幅を有していればよく、縦長の楕円形状等であってもよい。また、遠心分離を行う円筒孔部は分離部材もしくはケーシングに対し偏心するよう配置したが、スペース等が許容されるのであれば、中央に配置してもよい。
また、第１実施例における導入部の第１の導入通路となる直線部４６は、横断面を円形状としたが、これに限らず、第２の導入通路となる円弧部４８と同様、縦長矩形状もしくは角状としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明のアキュムレータを含む冷凍サイクルの説明図である。
【図２】第１実施例のアキュムレータの縦断面図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【図４】図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図５】図４におけるＢ方向矢視図である。
【図６】（ａ）は導入部の詳細を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）における６Ｂ−６Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）における６Ｃ−６Ｃ断面図である。
【図７】（ａ）は案内柱の正面図であり、（ｂ）は同じく平面図である。
【図８】第２実施例を示す縦断面図である。
【図９】図８におけるＤ方向矢視図である。
【図１０】第３実施例を示す要部縦断面図である。
【図１１】図１１におけるＥ−Ｅ断面図である。
【図１２】図１１におけるＦ方向矢視図である。
【図１３】分離部材導入部の変形例を示す説明図である。
【図１４】導入部の流出口の変形例を示す説明図である。
【図１５】（ａ）（ｂ）は分離部材の要部変形例の全体平面図である。
【図１６】従来例の縦断面図である。
【図１７】従来例の作動説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０：圧縮機                          １６：蒸発器
２０：ケーシング                      ２４：タンク
２６：整流部材                        ３０：吸込み配管
３４：吸込み口                        ４０：本体部
４４：導入部                          ４６：直線部
４８：円弧部                          ４９：交叉部
５０：分離部材                        ５５：案内柱
５７：フィン                          ６１：遮蔽板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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