(57)【要約】【課題】冷媒回路で使用するための液体セパレータを有する冷媒アキュムレータを提供する。【解決手段】本発明は、２相混合物のための入口（３）と冷媒蒸気のための出口（９）とを有する容器（２）を含む冷媒回路のための液体セパレータ（１）を備えた冷媒アキュムレータに関し、冷媒アキュムレータ（１）の上部にセパレータとしてのバッフル（４）が設けられ、それによってバッフル（４）には、液体冷媒をその上で冷媒アキュムレータ（１）の下部領域の中に誘導可能である液体冷媒（５）の収集のための手段が設けられることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２相混合物のための入口（３）と冷媒蒸気のための出口（９）とを備えた容器（２）を含む冷媒回路のための液体セパレータを備えた冷媒アキュムレータ（１）であって、
冷媒アキュムレータ（１）の上部にセパレータとしてのバッフル（４）が設けられ、それによって該バッフル（４）には、液体冷媒をその上で冷媒アキュムレータ（１）の下部領域の中に誘導可能である該液体冷媒の収集のための手段（５）が設けられている、
ことを特徴とする冷媒アキュムレータ。
【請求項２】
前記液体冷媒の収集のための前記手段（５）は、前記バッフル（４）の下部境界に置かれていることを特徴とする請求項１に記載の冷媒アキュムレータ。
【請求項３】
前記液体冷媒の収集のための前記手段（５）は、溝状のひさし（５）として構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷媒アキュムレータ。
【請求項４】
前記ひさし（５）には、液体冷媒のための収集領域（６）が設けられ、該ひさし（５）は、該収集領域（６）に向って下方に傾斜して構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の冷媒アキュムレータ。
【請求項５】
前記容器の壁と熱的な接触がないように構成された前記冷媒蒸気のための排気パイプ（７）が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の冷媒アキュムレータ。
【請求項６】
前記バッフル（４）の前記収集領域（６）は、前記排気パイプ（７）に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の冷媒アキュムレータ。
【請求項７】
前記排気パイプ（７）は、Ｊ字形に構成され、それによって該排気パイプ（７）の下部開口部は、上方から前記２相混合物が衝突する前記バッフル（４）の下に配置された排気開口部（８）として確立されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の冷媒アキュムレータ。
【請求項８】
前記バッフル（４）は、半球形に設計されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の冷媒アキュムレータ。
【請求項９】
前記バッフル（４）は、円錐形状に設計されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の冷媒アキュムレータ。
【請求項１０】
前記バッフル（４）は、放物形に設計されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の冷媒アキュムレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒回路で使用するための液体セパレータを有する冷媒アキュムレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
そのような冷媒アキュムレータは、蒸発器の下流に置かれた低温蒸気処理の原理で機能する冷凍システム又はヒートポンプに使用される。冷媒アキュムレータは、適切な液体セパレータを使用して、まだ液化されていない流入する２相混合物の部分を気体状部分から分離するように機能する。分離された液体冷媒と、もし存在すれば液体冷凍オイルとは、それぞれ、アキュムレータに蓄積又は一時的に貯蔵される。
【０００３】
本発明の一般的な条件に対する冷媒アキュムレータの様々な実施形態は、当業技術で公知である。
ＵＳ２００３／００７９４９６に対しては、冷媒アキュムレータに入ってくる冷媒流は、正面方向にバッフルプレート上に導かれる。それによって冷媒流の液体部分は、アキュムレータの容器内壁に向けられ、慣性力とネッティング効果のために容器内壁に付着し、下方に流れてアキュムレータの貯蔵領域に入る。
ＵＳ２００２／００９５９４８の教示によれば、冷媒の液体部分が容器内壁に対して接線方向に導かれて最終的にアキュムレータの貯蔵領域に到達する冷媒アキュムレータが公知である。
【０００４】
様々な欠点が、従来技術に内在している。特に深刻なのは、温度が流入する冷媒の飽和温度を超える環境では、温度勾配のためにアキュムレータへの入熱が発生することになるという欠点である。入熱は、アキュムレータの容器壁が機械的セパレータの構成要素である場合に過度になる。この場合、アキュムレータが殆ど空の場合にはまた、容器の内壁で液体冷媒の薄膜が生じ、冷媒の蒸発過程又は熱吸着に対する理想的な条件を作り出す。
【０００５】
更に、ＵＳ２００５／００８１５５９に対しては、２相混合物の入口の下にバッフルプレートを使用して機能する冷媒アキュムレータが公知である。液体成分は、バッフルプレートに衝突してそれに付着し、バッフルプレートに沿ってバッフルプレートの下部境界まで流れる。バッフルプレートの下部境界では、液体冷媒の液滴が形成されることになり、これは、次に、重力により容器の下部領域に落下し、そこでそれらは中間的に貯蔵される。
【０００６】
分離後に流れる液体及び気体状冷媒がそれらが互いに交差するように導かれることは、上述の従来技術の特に不利な点である。従って、気体状の流れは、分離された液体の部分を不可避的に引き込み、それをアキュムレータの出口まで移動させる。この液体の迂回は、分離効率を低くするものである。更に、液滴の形態の冷媒の液体相が圧縮機に到達すると、冷媒ピストン圧縮機にピストン衝撃の危険性が高まる。
当業技術で公知の冷媒アキュムレータの明らかになった欠点は、循環冷媒質量流を増加させるが、機械の有用な冷凍又は加熱機能を増加させない。しかし、冷媒質量流の増加は、プラントの電力入力の増加に好ましくない影響を有する。その結果、機械の性能係数（ＣＯＰ）又は効率が悪化する。
【０００７】
【特許文献１】ＵＳ２００３／００７９４９６
【特許文献２】ＵＳ２００２／００９５９４８
【特許文献３】ＵＳ２００５／００８１５５９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、高いセパレータ効率が達成される一方で分離された液体冷媒中への入熱を最小にすることによって冷媒質量流が最小にされるような液体セパレータを備えた冷媒アキュムレータの確立を目標としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、この問題は、２相混合物のための入口と冷媒蒸気のための出口とを有する容器を含む冷媒回路のための液体セパレータを備え、それによって冷媒アキュムレータの上部にセパレータとしてのバッフルが設けられた冷媒アキュムレータによって解決される。本発明によれば、バッフルには、液体冷媒をその上で冷媒アキュムレータの下部領域の中に誘導可能である液体冷媒を集めるための手段が設けられる。
【００１０】
本発明の有利な実施形態では、液体冷媒を集めるための手段は、バッフルの下部境界に配置される。本発明の特に有利な実施形態では、液体冷媒を集めるための手段は、溝の形態のひさしとして構成される。有利な態様では、ひさしには、液体冷媒のための収集領域が設けられ、収集領域に向う傾斜と共に構成される。これは、バッフル上で分離された液体冷媒がひさしで集められ、重力によって収集領域に誘導されることを保証するものである。
【００１１】
冷媒アキュムレータの有利な実施形態では、容器壁と熱的な接触がないように構成された冷媒蒸気のための排気パイプが設けられ、それによって、有利な態様においては、バッフルの収集領域が排気パイプと接続される。その結果、液体冷媒は、液体冷媒を集めるための手段の上の収集領域に到達し、排気パイプの外側の収集領域から下方にアキュムレータ領域に入る。排気パイプをＪ字形に設計し、それによって排気パイプの下部開口部が、上方から２相混合物が衝突するドーム状バッフルの下に置かれた排気開口部として確立されるようにすることが特に有利である。
本発明の更に別の有利な実施形態は、バッフルを半球形、放物形、又は円錐形に構成することによってもたらされる。
【００１２】
本発明の概念は、冷媒蒸気による冷媒液滴の引き込みが設計によって大部分回避されるように気体状冷媒の排気を配置すること、及び更に、質量流を増加させる液体冷媒内への入熱が液体冷媒の特定の収集及び誘導によって減少することにある。
本発明による冷媒アキュムレータの構成及び機能は、以下のように説明することができる。
【００１３】
２相混合物のための冷媒アキュムレータの入口は、バッフルの上方にある。流入する冷媒の液体成分は、傘状のバッフルに衝突し、粘着力によってそれに付着する。従って、両方の相は互いに分離する。気体相は、バッフルと容器の間の環状の間隙を通ってその下の容器領域に流れ、そこで気体相は、ドーム状バッフルの下に引き込まれる。
液体相は、バッフルの凸面上を下方に流れ、一般的に液体冷媒を集めるための手段と呼ぶ捕捉及び流出溝に入る。このようにして、液体冷媒がバッフルの縁部全体に沿ってその上を下部領域中に落下すると考えられるバッフルの下部境界では、従来の意味のひさしは生じない。バッフルの傾斜した配置のために捕捉溝に集められた液体冷媒及び液体オイルは、Ｊ字形の排気パイプの脚部に流れる。ここで溝は、排気パイプの外面に付着する液体が容器の内面を濡らすことなくアキュムレータの下部貯蔵領域の中に流れることができるように開いている。従って、低い冷媒レベルに対して、熱は、冷媒の蒸発によってではなく対流によってのみアキュムレータに入ることができるので、アキュムレータ中への入熱が低く保たれる。従って、落下する液体は、気体流と交差することが防止され、気体流によって排気口内へ引き込まれる。
【００１４】
本発明には様々な利点がある。特に有利なのは、相分離の後で液体及び気体流が互いに交差しないので、液体セパレータの分離効率が高いことである。従って、冷媒圧縮機に向って冷媒アキュムレータを出る気体又は冷媒蒸気は、冷媒アキュムレータに流入する２相混合物の液滴を含有することが実質的に防止される。
従って、圧縮機に入る液体によって引き起こされるピストン衝撃の危険性が実質的に最小にされるので、冷凍機プラント又はヒートポンプの作動安全性がそれぞれ実質的に向上する。
【００１５】
本発明による解決法の別の利点は、容器内面が液体セパレータの一部ではなく、従って有意な入熱がこの容器表面の上の蓄積した液体冷媒に入ることがないために、冷媒アキュムレータ内への入熱が最小になることにある。
本発明による解決法の有利な効果は、冷凍機械又はヒートポンプの性能係数の向上に反映されており、その理由は、本発明による対策によりプラントの冷媒質量流が増加しないためである。
本発明の更なる詳細、特徴、及び利点は、添付図面を参照する実施形態の実施例の詳細説明を通してより明確にされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１にＪ字形の排気パイプを備えた冷媒アキュムレータ１の断面図が示されており、これは、接続部を有するカバープレート１０の形態をした上部境界と底部プレート１１の形態をした下部境界とが設けられた容器２を含む。
表示した実施形態は、上部がカバープレート１０によって閉じられ、下端１１に容器を閉じる底部プレート１１が設けられた円形円筒形容器２を示している。カバープレート１０は、２相混合物のための入口３、並びに冷媒蒸気の出口９のための接続部を有する。２相混合物のための入口３は、２相混合物が上方から容器２に入ってくるようにカバープレート１０のほぼ中央に配置されている。入ってくる２相混合物は、図示の実施形態では傘のようなフード状に又は半球形にそれぞれ設計されたバッフル４に上方から衝突する。そのように設計されたバッフル４と容器壁の間に環状の間隙が生じる。
【００１７】
バッフル４には、その下端にひさし５の形態をした液体冷媒を集めるための手段５が設けられる。ひさし５は、液体冷媒がバッフル４の縁部から制御不能に落下しないように溝状に構成される。溝状ひさし５は、下向きに傾斜したバッフル４の周りに配置され、その下端には、液体冷媒のための収集領域６が設けられている。液体冷媒のための収集領域６は、排気パイプ７に接続されている。
排気パイプ７は、液体冷媒中への入熱が最小になるように熱的な観点で排気パイプ７を容器２から大部分分離するために、冷媒蒸気のための出口９での接続部を除いて容器２と接触しない。
【００１８】
排気パイプ７は、Ｊ字形に設計され、その上端に容器２のカバープレート１０内の冷媒蒸気のための出口９が設けられ、その下端にフード状バッフル４の内部に配置された排気開口部８が設けられる。従って、２相混合物は、２相混合物の入口３からバッフル４上に流れる。バッフル４上で液滴は、バッフル４を濡らした後に混合物から分離され、バッフル４のより低い端部に向って流れ、液体冷媒を集めるための手段５、すなわち、溝状ひさし５によってバッフル４の下端で集められる。傾斜により、液体冷媒は、次に液体冷媒のための収集領域６までひさし５を流れ、従って、そこで２相混合物の液体成分は、最初に分離して集結する。
【００１９】
液体冷媒のための収集領域６は、液体冷媒がバッフル４、ひさし５、及び収集領域６の上を排気パイプ７に向って流れるように排気パイプ７に接触している。液体冷媒のための収集領域６と排気パイプ７の間の接続部にわたって、液体冷媒は、排気パイプ７の外側を下方に冷媒アキュムレータ領域まで流れる。
それによって特に有利なことには、液体冷媒は、アキュムレータの比較的暖かい外側に沿って下方に貯蔵領域の中に流れず、冷媒蒸気が圧縮機に向って通過する比較的冷たい排気パイプ７上を流れることが達成される。このようにして、冷媒の蒸発によって冷媒質量流が付加的に増加せず、従って、冷凍処理の効率は、他の冷媒アキュムレータ概念と比較して高くなる。
【００２０】
図２ａから２ｃに、バッフル４の異なる実施形態を例示的に示す。バッフル４は、フード状に設計され、本発明の概念に従ってそれらを一体化することにより、バッフル４上で分離された液体冷媒を集めるための手段５として溝状ひさしが設けられる。表示されたプロフィールにより、図２ａは、バッフル４の半球形実施形態を示している。図２ｂには、バッフル４の放物形状が示され、図２ｃには、円錐状の形状が示されている。この実施形態の発明に関連する共通の態様は、液体冷媒を集めて導くための手段５がバッフル４のところに設けられるということにある。これは、バッフル４上で分離された液体冷媒がバッフル４の境界で直ちに落下し、かつ相応に好ましくない流れの条件下で冷媒蒸気によって液滴として引き込まれることを防止する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】Ｊ字形の排気パイプを備えた冷媒アキュムレータの断面図である。
【図２ａ】液体冷媒を集めるための手段を備えた半球に類似のバッフルの図である。
【図２ｂ】液体冷媒を集めるための手段を備えたフード状バッフルの図である。
【図２ｃ】液体冷媒を集めるための手段を備えた円錐状バッフルの図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  冷媒アキュムレータ
２  容器
３  ２相混合物の入口
４  バッフル
５  ひさし、すなわち、液体冷媒を集めるための手段
６  液体冷媒の収集領域
７  排気パイプ
８  排気開口部
９  冷媒蒸気の出口
１０  カバープレート
１１  底部プレート
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【外国語明細書】
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