JP2006233860A - 油分離装置及び圧縮機、並びに空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造が容易、かつ吐出孔の反対側へ向かう流れを作り出すこと。
【解決手段】このオイルセパレータ２０は、胴部２０ｔと、胴部２０ｔの吐出口側Ｏに設けられ、かつ胴部２０ｔの軸Ｚを含む平面に直交する方向に設置される第１冷媒導入孔２３と、胴部２０ｔの油溜め部側Ｓに設けられ、かつ胴部２０ｔの軸Ｚを含む平面に直交する方向に設置される第２冷媒導入孔２４とを含む。そして、第２冷媒導入孔２４の断面積は、前記第１冷媒導入孔２３の断面積よりも小さい。
【選択図】 図３−１

Description

本発明は、空気調和装置に用いられる圧縮機から吐出される冷媒中の油を分離する技術に関する。

空気調和装置に用いられる圧縮機は、圧縮機構の摺動部を潤滑する潤滑油の一部が、圧縮された冷媒とともに圧縮機から吐出され、冷媒回路内を循環する。冷媒回路中を循環する潤滑油の量はできるだけ少なくする必要があるので、油分離手段によって、圧縮された冷媒から潤滑油を分離した後、冷媒回路中に冷媒を吐出する。特許文献１には、冷媒に含まれる潤滑油を分離する分離室に設けられた冷媒の吐出孔の開口部から遠ざかる方向に向かって、圧縮された冷媒が前記分離室へ導入される技術が開示されている。

特開２００３−３３６５８８号公報

特許文献１に開示された技術は、冷媒から潤滑油を分離するにあたり、分離管と称される管を分離室内に設けないものである。このため、冷媒の吐出孔の開口部から遠ざかる方向に向かって、圧縮された冷媒を分離室へ導入して、潤滑油の分離効率を向上させる。これを実現するため、特許文献１に開示されている技術では、分離室へ圧縮された冷媒を導入する細長通路部を、分離室中心軸に対して傾斜させて設ける。

しかし、前記細長通路部を、分離室中心軸に対して傾斜させて設ける場合、加工が難しい。また、分離室を圧縮機に組み込む際には、他の構成機器との関係で配置上の制約が多いので、実際に製造することは難しいという問題がある。そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、製造が容易、かつ吐出孔の反対側へ向かう流れを作り出すことのできる油分離装置及び圧縮機、並びに空気調和装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明者らは鋭意研究した結果、筒状の油分離装置内へ冷媒を導入する冷媒導入孔を、油分離装置の軸を含む平面に直交する方向に沿って設ければ、油分離装置を容易に製造できることに着目した。しかし、単にこの構成とした場合、吐出口側から油溜め側に向かう冷媒の流れを形成することはできない。そこで、油溜め側に設けられる冷媒導入孔から油分離装置内に流入する冷媒の流れの静圧を、吐出口側に設けられる冷媒導入孔から油分離装置内に流入する冷媒の流れの静圧よりも低くなるようにすれば、吐出口側から油溜め側に向かう冷媒の流れを形成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明に係る油分離装置は、筒状の構造体であって、圧縮された冷媒を吐出する吐出口と、前記冷媒から分離した油を溜める油溜め部とを備える胴部と、前記胴部の吐出口側に設けられ、かつ前記胴部の軸を含む平面に直交する方向に沿って設けられる第１冷媒導入孔と、前記胴部の油溜め側に設けられ、かつ前記胴部の軸を含む平面に直交する方向に沿って設けられる第２冷媒導入孔と、を含み、前記第２冷媒導入孔から前記胴部の内部に流入する冷媒の流れの静圧が、前記第１冷媒導入孔から前記胴部の内部に流入する冷媒の流れの静圧よりも低くなるように、前記第１冷媒導入孔と前記第２冷媒導入孔とが形成されることを特徴とする。

この油分離装置は、吐出口側に設けられる第１冷媒導入孔及び油溜め側に設けられる第２冷媒導入孔を、ともに油分離装置の軸を含む平面に対して直交する方向に沿って設置する。さらに、第２冷媒導入孔から前記胴部の内部に流入する冷媒の流れの静圧は、前記第１冷媒導入孔から前記胴部の内部に流入する冷媒の流れの静圧よりも低くする。これによって、簡単に第１冷媒導入孔及び第２冷媒導入孔を油分離装置に設けることができるとともに、吐出口側から油溜め側に向かう冷媒の流れを形成することができる。

次の本発明に係る油分離装置は、前記油分離装置において、前記第２冷媒導入孔は、前記第１冷媒導入孔よりも圧力損失が大きいことを特徴とする。

この油分離装置は、吐出口側に設けられる第１冷媒導入孔及び油溜め側に設けられる第２冷媒導入孔を、ともに油分離装置の軸を含む平面に対して直交する方向に沿って設置する。さらに、第２冷媒導入孔の圧力損失を第１冷媒導入孔の圧力損失よりも大きくして、第１冷媒導入孔からの流れと第２冷媒導入孔からの流れと間に静圧差を発生させる。これによって、簡単に第１冷媒導入孔及び第２冷媒導入孔を油分離装置に設けることができるとともに、吐出口側から油溜め側に向かう冷媒の流れを形成することができる。

次の本発明に係る油分離装置は、前記油分離装置において、前記第２冷媒導入孔の断面積は、前記前記第１冷媒導入孔の断面積よりも小さいことを特徴とする。

この油分離装置は、第２冷媒導入孔の断面積を、前記第１冷媒導入孔の断面積よりも小さくしている。これによって、第２冷媒導入孔の圧力損失を第１冷媒導入孔の圧力損失よりも大きくして、第１冷媒導入孔からの流れと第２冷媒導入孔からの流れと間に静圧差を発生させる。かかる構成によって、簡単に第１冷媒導入孔及び第２冷媒導入孔を油分離装置に設けることができるとともに、吐出口側から油溜め側に向かう冷媒の流れを形成することができる。

次の本発明に係る油分離装置は、前記油分離装置において、前記第２冷媒導入孔は複数設けられるとともに、１個あたりの前記第２冷媒導入孔の断面積は、１個あたりの前記前記第１冷媒導入孔の断面積よりも小さいことを特徴とする。

この油分離装置は、油溜め側に設けられる第２冷媒導入孔を複数備え、１個あたりの第２冷媒導入孔の断面積は、１個あたりの前記第１冷媒導入孔の断面積よりも小さくする。これによって、第２冷媒導入孔の圧力損失を第１冷媒導入孔の圧力損失よりも大きくして、第１冷媒導入孔からの流れと第２冷媒導入孔からの流れと間に静圧差を発生させる。かかる構成によって、簡単に第１冷媒導入孔及び第２冷媒導入孔を油分離装置に設けることができるとともに、吐出口側から油溜め側に向かう冷媒の流れを形成することができる。また、すべての第２冷媒導入孔から流入する冷媒の総流量を多くすることができるので、冷媒を油溜め側に偏向させる効果が大きくなる。

次の本発明に係る油分離装置は、前記油分離装置において、前記第２冷媒導入孔の流路長は、前記第１冷媒導入孔の流路長よりも長いことを特徴とする。

この油分離装置は、第２冷媒導入孔の流路長を、前記第１冷媒導入孔の流路長よりも長くしている。これによって、第２冷媒導入孔の圧力損失を第１冷媒導入孔の圧力損失よりも大きくして、第１冷媒導入孔からの流れと第２冷媒導入孔からの流れと間に静圧差を発生させる。かかる構成によって、簡単に第１冷媒導入孔及び第２冷媒導入孔を油分離装置に設けることができるとともに、吐出口側から油溜め側に向かう冷媒の流れを形成することができる。

次の本発明に係る油分離装置は、前記油分離装置において、前記第２冷媒導入孔の内面における粗さは、前記第１冷媒導入孔の内面における粗さよりも粗いことを特徴とする。

この油分離装置は、第２冷媒導入孔の内面における粗さを、前記第１冷媒導入孔の内面における粗さよりも粗くしている。これによって、第２冷媒導入孔の圧力損失を第１冷媒導入孔の圧力損失よりも大きくして、第１冷媒導入孔からの流れと第２冷媒導入孔からの流れと間に静圧差を発生させる。かかる構成によって、簡単に第１冷媒導入孔及び第２冷媒導入孔を油分離装置に設けることができるとともに、吐出口側から油溜め側に向かう冷媒の流れを形成することができる。

次の本発明に係る油分離装置は、前記油分離装置において、前記第１冷媒導入孔は、前記第１冷媒導入孔から前記油分離装置の内部に流入する冷媒の流れが、前記油分離装置の内面に衝突するように設けられ、前記第２冷媒導入孔は、前記胴部の軸方向に垂直な断面内において、前記油分離装置の内面の接線方向と略平行であって、前記第２冷媒導入孔から前記油分離装置の内部に流入する冷媒の流れが、前記油分離装置の内面に沿って流れるように設けられることを特徴とする。

この油分離装置は、吐出口側に設けられる第１冷媒導入孔及び油溜め側に設けられる第２冷媒導入孔が、ともに油分離装置の軸を含む平面に対して直交する方向に沿って設置される。さらに、第１冷媒導入孔から油分離装置の内部に流入する冷媒を油分離装置の内面に衝突させて、第１冷媒導入孔から油分離装置の内部に流入する冷媒と、第２冷媒導入孔から油分離装置の内部に流入する冷媒との間に静圧差を形成する。これによって、簡単に第１冷媒導入孔及び第２冷媒導入孔を油分離装置に設けることができる。また、油分離装置内において、吐出口側から油溜め側に向かう冷媒の流れを形成することができる。

次の本発明に係る油分離装置は、前記油分離装置において、前記胴部の軸を含む平面から前記第１冷媒導入孔までの距離は、当該平面から前記第２冷媒導入孔までの距離よりも小さいことを特徴とする。

この油分離装置は、第１冷媒導入孔から油分離装置の内部に流入する冷媒を油分離装置の内面に衝突させるにあたって、油分離装置の胴部の軸を含む平面から第１冷媒導入孔までの距離を、その平面から第２冷媒導入孔までの距離よりも小さくする。これによって、簡単に第１冷媒導入孔及び第２冷媒導入孔を油分離装置に設けることができる。また、油分離装置内において、吐出口側から油溜め側に向かう冷媒の流れを形成することができる。

次の本発明に係る圧縮機は、前記油分離装置を備えることを特徴とする。

次の本発明に係る油分離装置は、前記圧縮機によって冷媒を圧縮することを特徴とする。

この発明に係る油分離装置及び圧縮機、並びに空気調和装置は、製造が容易、かつ吐出孔の反対側へ向かう流れを作り出すことができる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。以下においては、圧縮機の一例としてスクロール圧縮機を取り上げるが、本発明は圧縮機の種類を問わず適用できる。また、以下においては、油分離装置が圧縮機に組み込まれるが、圧縮機と油分離装置とは別個であってもよい。

実施例１は、油溜め側に設けられる第２冷媒導入孔から油分離装置内に流入する冷媒の流れを、第１冷媒導入孔から油分離装置内に流入する冷媒の流れよりも静圧が低くなるように構成される点に特徴がある。図１は、実施例１に係る圧縮機の内部構造を示す断面図である。この圧縮機１は、例えば、空気調和機の冷媒の圧縮に用いられ、冷媒Ｆを圧縮して空気調和機の冷媒回路に供給する。図１に示すように、この圧縮機１は、ハウジング２と、固定スクロール８ｓと、旋回スクロール８ｍと、駆動系とを含んで構成される。

ハウジング２は、密閉された容器形状の部材で構成され、その内部に吸入室３及びオイルセパレータ（油分離装置）２０を有するとともに、側面端部に吸入口１４及び吐出口１５を有する。そして、吸入室３には吸入口１４が形成されており、また、オイルセパレータ２０には吐出口１５が形成されている。

固定スクロール８ｓは、端版８ｓｐと、この端版８ｓｐ上に形成された渦巻き状の固定側ラップ部８ｓｔとを含み構成される。この固定スクロール８ｓは、固定側ラップ部８ｓｔを吸入室３側に向けつつハウジング２に収容され、その端版８ｓｐにてハウジング２の内面に固定設置されている。

旋回スクロール８ｍは、ベース部８ｍｐと、このベース部８ｍｐ上に形成された渦巻き状の旋回側ラップ部８ｍｔとを含んで構成される。旋回スクロール８ｍは、その旋回側ラップ部８ｍｔが固定スクロール８ｓの固定側ラップ部８ｓｔに対して偏心しつつ噛み合うように、ハウジング２内に設置される。かかる配置構成により、旋回スクロール８ｍの旋回側ラップ部８ｍｔ及び固定スクロール８ｓの固定側ラップ部８ｓｔ間には複数の密閉空間Ｄが形成される。そして、旋回スクロール８ｍが固定スクロール８ｓに対して公転旋回運動することにより、固定側ラップ部８ｓｔ、８ｍｔ間に形成された密閉空間の容積が縮小されて、内部の冷媒が圧縮される。

駆動系は、電動モータ４と、駆動軸４ｓと、中間機構６と、バランスウェイト７とを含み構成される。電動モータ４は、ハウジング２の吸入室３内に配置されており、駆動軸４ｓ及び中間機構６を介して旋回スクロール８ｍに連結されている。駆動軸４ｓは、ハウジング２に取り付けられる軸受支持体５に保持されるボールベアリング５Ｂによって支持される。

中間機構６は、駆動軸４ｓの回転運動を公転旋回運動に変換して旋回スクロール８ｍに伝達する機能を有する。バランスウェイト７は、旋回スクロール８ｍの公転旋回運動にかかるアンバランスを補正する機能を有する。このバランスウェイト７は、旋回スクロール８ｍの偏心がバランスするように配置されており、中間機構６によって保持されている。なお、旋回スクロール８ｍは、オルダムリンク９によって自転を阻止されながら公転旋回半径の円軌道上を公転旋回運動する。

この圧縮機１では、駆動系の電動モータ４が回転すると駆動軸４ｓ及び中間機構６を介して旋回スクロール８ｍに動力が伝達され、旋回スクロール８ｍが固定スクロール８ｓに対して偏心しつつ公転旋回運動する。すると、吸入室３内の冷媒が固定スクロール８ｓ及び旋回スクロール８ｍ間の密閉空間Ｄ内に周囲から取り込まれ、この密閉空間Ｄの容積が次第に縮小されることにより内部の冷媒が圧縮される。また、圧縮された冷媒が固定スクロール８ｓの中心穴１２から排出される。そして、冷媒が吐出口１５からシステム（空気調和機）の冷媒回路に供給され、冷媒回路内を循環して吸入口１４から吸入室３内に戻る。これにより、圧縮された冷媒が空気調和装置の冷媒回路内を循環する。

空気調和装置に用いられる圧縮機１は、冷媒にミスト状の潤滑油が混合しており、この潤滑油により圧縮機１の内部機構（固定スクロール８ｓと旋回スクロール８ｍとの摺動部１０や旋回スクロール８ｍの駆動系）が潤滑される。潤滑油は、圧縮された冷媒Ｆとともに、オイルセパレータ２０に設けられる第１及び第２冷媒導入孔２３、２４からオイルセパレータ２０の内部に導入される。そして、冷媒Ｆが、オイルセパレータ２０内を旋回しながら吐出口１５とは反対方向に流れる過程で潤滑油が分離され、潤滑油の自重により落下してオイルセパレータ２０内の油溜め部２１に溜まる（図１参照）。

油溜め部２１には連通孔２２が設けられており、固定スクロール８ｓの端板８ｓｐ側に、オイルセパレータ２０で分離した潤滑油を戻す。固定スクロール８ｓの端板８ｓｐ側に戻された潤滑油は、吸入室３とオイルセパレータ２０との仕切部材の役割を果たす固定スクロール８ｓに設けられる潤滑油流路１１によって、吸入室３側に戻される。

図２は、実施例１に係る圧縮機を備える空気調和装置を示す概略図である。空気調和装置５０が備える圧縮機１は冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒として凝縮器５１へ送り出す。凝縮器５１は、圧縮機１から供給された高温高圧のガス冷媒を外気に放熱することで冷却し、ガス冷媒を凝縮液化させる。凝縮器５１で液化された冷媒は、膨張弁５２で減圧及び膨張させられることによって低温低圧の液冷媒とされ、蒸発器５３へ送られる。蒸発器５３は、この低温低圧の液冷媒と空気とを熱交換させ、空気を冷却する。蒸発器５３の上流側にはファン５４が備えられており、蒸発器５３に空気を送って、蒸発器５３内に送られる低温低圧の液冷媒と熱交換させて冷却し、室内に送る。なお、上記説明は、室内を冷房する場合であるが、冷媒の流れを逆にすれば、室内を暖房することもできる。次に、実施例１に係る圧縮機が備える油分離装置であるオイルセパレータ２０について説明する。

図３−１は、実施例１に係るオイルセパレータを示す一部断面図である。図３−２は、図３−１のＡ−Ａ断面図である。図３−３は、図３−１のＢ−Ｂ断面図である。図４は、実施例１に係るオイルセパレータを示す一部側面図である。図中のＯは、オイルセパレータ２０の吐出口１５側を示し（図１参照）、Ｓはオイルセパレータ２０の油溜め部２１側を示す（以下同様）。

図３−１〜図３−３、図４に示すように、実施例１に係るオイルセパレータ２０は円筒形状の中空構造体の胴部２０ｔを有し、軸Ｚ方向（中空部の貫通方向、すなわち油溜め部２１から吐出口１５へ向かう方向）に垂直な断面内形状は略円形である。オイルセパレータ２０の胴部２０ｔの側面２０ｓには、旋回及び固定スクロール８ｓ、８ｍで圧縮された、潤滑油を含む冷媒をオイルセパレータ２０内に導入するための第１冷媒導入孔２３及び第２冷媒導入孔２４が設置されている。

第１冷媒導入孔２３は、オイルセパレータ２０の吐出口側Ｏに、第２の冷媒導入口２４はオイルセパレータ２０の油溜め部側Ｓに設けられる。第１冷媒導入孔２３及び第２冷媒導入孔２４は、ともにオイルセパレータ２０の軸Ｚを含む平面に対して直交する方向に設けられる。このため、ドリル等の穿孔手段により、簡単に第１冷媒導入孔２３及び第２冷媒導入孔２４をオイルセパレータ２０に設けることができる。また、第１冷媒導入孔２３及び第２冷媒導入孔２４を配置する自由度も向上する。ここで、実施例１においては、第１冷媒導入孔２３と第２冷媒導入孔２４とは平行に配置される。なお、オイルセパレータ２０の吐出口側Ｏあるいは油溜め部側Ｓから見た場合、第１冷媒導入孔２３から流入する冷媒の流れと、第２冷媒導入孔２４から流入する冷媒の流れとに、角度がついていてもよい。

図３−２、図３−３に示すように、第１冷媒導入孔２３と第２冷媒導入孔２４とは、オイルセパレータ２０の内面２０ｉｗの接線方向に対して略平行に設けられる。これによって、図３−２、図３−３に示すように、第１冷媒導入孔２３及び第２冷媒導入孔２４からオイルセパレータ２０内へ流入する冷媒Ｆは、オイルセパレータ２０の内面２０ｉｗに沿って流れ、図３−１〜図３−３に示すように、オイルセパレータ２０内で旋回流を形成する。

実施例１に係るオイルセパレータ２０には、できるだけ多くの潤滑油を冷媒から分離させて、冷媒回路中に流出する潤滑油の量をできる限り低減する機能が求められる。このため、上述したように、オイルセパレータ２０内で冷媒Ｆの旋回流を形成するとともに、冷媒Ｆを油溜め部側Ｓに向かって流す。これを実現するため、実施例１では、第１冷媒導入孔２３と第２冷媒導入孔２４とを、第２冷媒導入孔２４からオイルセパレータ２０内に流出する冷媒Ｆの流れの静圧が、第１冷媒導入孔２３からオイルセパレータ２０内に流出する冷媒Ｆの流れの静圧よりも低くなるように構成する。実施例１においては、第２冷媒導入孔２４の圧力損失を、第１冷媒導入孔２３の圧力損失よりも大きくしてある。

ここで、オイルセパレータ２０の外部における冷媒の圧力をＨＰとし、オイルセパレータ２０の内部における冷媒の圧力をＭＰとする（ＨＰ＞ＭＰ）。このとき、第１冷媒導入孔２３及び第２冷媒導入孔２４における圧力バランスは、それぞれ式（１）、式（２）のようになる。
ＨＰ＝ＭＰ＋ρＶ₁ ²／２＋ΔＰ₁・・・（１）
ＨＰ＝ＭＰ＋ρＶ₂ ²／２＋ΔＰ₂・・・（２）
ここで、ρは冷媒の密度であり、Ｖ₁、Ｖ₂は、それぞれ第１冷媒導入孔２３、第２冷媒導入孔２４からオイルセパレータ２０内へ流入する冷媒の流速であり、ΔＰ₁、ΔＰ₂は、それぞれ第１冷媒導入孔２３、第２冷媒導入孔２４の圧力損失である。

ΔＰ₁＜ΔＰ₂とすると、式（１）、式（２）から、Ｖ₁＞Ｖ₂となる。オイルセパレータ２０内には、すでに冷媒Ｆの旋回流が存在する（図３−２）。この旋回流の流速（旋回流速度）をＶ₀とする。第１冷媒導入孔２３及び第２冷媒導入孔２４から新しくオイルセパレータ２０内へ流入する冷媒Ｆは、前記旋回流速度Ｖ₀と略等しくなる。第１冷媒導入孔２３からオイルセパレータ２０内へ流入する冷媒の流速（以下、第１の速度という）Ｖ₁は、第２冷媒導入孔２４からオイルセパレータ２０内へ流入する冷媒の流速（以下、第２の速度という）Ｖ₂よりも大きい。このため、第１の速度Ｖ₁及び第２の速度Ｖ₂が、旋回流速度Ｖ₀になったときには、第１冷媒導入孔２３からオイルセパレータ２０内へ流入する冷媒の流れ（以下、第１流れという）の静圧Ｐｓ１は、第２冷媒導入孔２４からオイルセパレータ２０内へ流入する冷媒の流れ（以下、第２流れという）の静圧Ｐｓ２よりも大きくなる。その結果、吐出口側Ｏから油溜め部側Ｓに向かう冷媒Ｆの流れを形成することができ、オイルセパレータ内に筒等の分離手段がある場合と同等の油分離効果が得られる。

第２冷媒導入孔２４の圧力損失ΔＰ₂を、第１冷媒導入孔２３のΔＰ₁よりも大きくするため、実施例１においては、第１冷媒導入孔２３の断面積Ａ₁を、第２冷媒導入孔２４の断面積Ａ₂よりも大きくしている。図４に示すように、実施例１においては、第１冷媒導入孔２３及び第２冷媒導入孔２４は円形であるため、第１冷媒導入孔２３の直径Ｄ₁を、第２冷媒導入孔２４の直径Ｄ₂よりも大きくしている。また、第１冷媒導入孔２３及び第２冷媒導入孔２４によって冷媒を油溜め部側Ｓに偏向させる効果を十分に発揮させるため、第１冷媒導入孔２３と第２冷媒導入孔２４との距離は近づける方が好ましい。かかる観点から、第１冷媒導入孔２３と第２冷媒導入孔２４との中心間距離Ｌは、（Ｄ₁×Ｄ₂）／２＜Ｌ＜Ｄ₁が好ましい。

（変形例１）
図５は、実施例１の第１変形例に係るオイルセパレータを示す側面図である。この変形例は、実施例１と略同様の構成であるが、油溜め側に設けられる第２冷媒導入孔の個数を複数とした点が異なる。他の構成は実施例１と同様なので、説明を省略する。実施例１の第１変形例に係るオイルセパレータ２０ａは、油溜め部側Ｓにおける胴部２０ａｔに、第２冷媒導入孔２４ａが複数設けられる。第２冷媒導入孔２４ａは、この変形例において、第１冷媒導入孔２３ａの円弧に沿って配置されるが、第２冷媒導入孔２４ａの配置はこれに限られるものではない。

冷媒を油溜め部側Ｓに偏向させる効果は、第１冷媒導入孔２３ａと第２冷媒導入孔２４ａとの静圧差及び流量に比例して大きくなる。この変形例に係るオイルセパレータ２０ａは、１個あたりの第２冷媒導入孔２４ａによって生み出される前記静圧差は、実施例１に係るオイルセパレータ２０と同等である。しかし、この変形例に係るオイルセパレータ２０ａは、第２冷媒導入孔２４ａを複数備えるので、すべての第２冷媒導入孔２４ａから流出する冷媒の総流量は、実施例１に係るオイルセパレータ２０よりも大きくなる。これによって、この変形例に係るオイルセパレータ２０ａは、実施例１に係るオイルセパレータ２０よりも、冷媒を油溜め部側Ｓに偏向させる効果が大きくなる。

（変形例２）
図６、図７は、実施例１の第２変形例に係るオイルセパレータを示す一部断面図である。この変形例は、実施例１と略同様の構成であるが、油溜め側に設けられる第２冷媒導入孔の流路長を、吐出口側に設けられる第１冷媒導入孔の流路長よりも大きくした点が異なる。他の構成は実施例１と同様なので、説明を省略する。

図６、図７に示すように、この変形例に係るオイルセパレータ２０ｂ、２０ｃは、油溜め部側Ｓにおける胴部２０ｂｔ、２０ｃｔに設けられる第２冷媒導入孔２４ｂ、２４ｃの流路長ｌ₂を、吐出口側Ｏにおける胴部２０ｂｔ、２０ｃｔに設けられる第１冷媒導入孔２３ｂ、２３ｃの流路長ｌ₁よりも大きくしてある。これによって、第２冷媒導入孔２４ｂ、２４ｃの圧力損失ΔＰ₂は、第１冷媒導入孔２３ｂ、２３ｃの圧力損失ΔＰ₁よりも大きくなる。その結果、第２の速度Ｖ₂を第１の速度Ｖ₁よりも小さくして、オイルセパレータ２０ｂ、２０ｃ内における冷媒Ｆの流れを、油溜め部側Ｓに向かって偏向させることができる。

ここで、第１冷媒導入孔２３ｂ、２３ｃの直径Ｄ₁と、第２冷媒導入孔２４ｂ、２４ｃの直径Ｄ₂とは同じ大きさでもよい。また、第２冷媒導入孔２４ｂ、２４ｃ直径Ｄ₂を、第１冷媒導入孔２３ｂ、２３ｃ直径Ｄ₁よりも小さくしてもよい。これによって、冷媒Ｆの流れを油溜め部側Ｓに向かって偏向させる効果をより大きくできる。また、上記第１変形例のように、第２冷媒導入孔２４ｂ、２４ｃを複数設けてもよい。このようにしても、冷媒Ｆの流れを油溜め部側Ｓに向かって偏向させる効果をより大きくできる。

なお、図６に示すオイルセパレータ２０ｂは、第２冷媒導入孔２４ｂが設けられる部分の肉厚を大きくすることによって、第２冷媒導入孔２４ｂの流路長ｌ₂を第１冷媒導入孔２３ｂの流路長ｌ₁よりも大きくしてある。一方、図７に示すオイルセパレータ２０ｃは、第２冷媒導入孔２４ｂが設けられる部分にパイプ等を接続することによって、第２冷媒導入孔２４ｃの流路長ｌ₂を第１冷媒導入孔２３ｃの流路長ｌ₁よりも大きくしてある。後者は、パイプ等を後付けすることにより構成できるので、既存のオイルセパレータを改造する場合等に好適である。また、他の変形例として、第２冷媒導入孔２４ｂ、２４ｃの流路内表面の表面粗さを、第１冷媒導入孔２３ｄ、２３ｃの流路内表面の表面粗さよりも粗くして、圧力損失に差を設ける構成を採用してもよい。

（変形例３）
図８は、実施例１の第３変形例に係るオイルセパレータを示す側面図である。この変形例は、実施例１と略同様の構成であるが、油溜め側に設けられる第２冷媒導入孔の内面における粗さを、吐出口側に設けられる第１冷媒導入孔の形状を異ならせ、等価水力直径を変化させた点が異なる。他の構成は実施例１と同様なので、説明を省略する。

この変形例に係るオイルセパレータ２０ｄは、胴部２０ｄｔに設けられる第２冷媒導入孔２４ｄの形状を星型とし、胴部２０ｄｔに設けられる第１冷媒導入孔２３ｄの形状を円形とすることで、断面積が減少する一方で開口部周長が増加する。その結果、水力直径が減少する。これによって、第２冷媒導入孔２４ｄの圧力損失ΔＰ₂は、第１冷媒導入孔２３ｄの圧力損失ΔＰ₁よりも大きくなる。その結果、第２の速度Ｖ₂を第１の速度Ｖ₁よりも小さくして、オイルセパレータ２０ｄ内における冷媒Ｆの流れを、油溜め部側Ｓに向かって偏向させることができる。

なお、第２冷媒導入孔２４ｄの形状は星形に限られず、また、第１冷媒導入孔２３ｄの形状は円形に限られない。どのような形状であっても、第２冷媒導入孔２４ｄの水力直径が、第１冷媒導入孔２３ｄの水力直径よりも小さくなればよい。また、圧力損失の格差が開くように調整すべく、第２冷媒導入孔２４ｄの内面における粗さを、第１冷媒導入孔２３ｄの内面における粗さよりも粗くするため、第２冷媒導入孔２４ｄの内面における表面粗さを、第１冷媒導入孔２３ｄの内面における表面粗さよりも大きくしてもよい。さらに、上記実施例１やその第１変形例、第２変形例のうち少なくとも一つと、第３変形例とを組み合わせてもよい。

実施例１及びその第１変形例〜第３変形例を説明したが、この実施例においては、油溜め側に設けられる第２冷媒導入孔の圧力損失ΔＰ₂を、吐出口側に設けられる第１冷媒導入孔の圧力損失ΔＰ₁よりも大きくすればよい。したがって、これを達成できれば、その手段は上記例に限定されるものではない。例えば、油溜め側に設けられる第２冷媒導入孔にオリフィスや絞りを設けて、第２冷媒導入孔の圧力損失ΔＰ₂を、第１冷媒導入孔の圧力損失ΔＰ₁よりも大きくしてもよい。また、上記実施例１及びその第１変形例〜第３変形例における第２冷媒導入孔に、さらにオリフィスや絞りを設けて、第２冷媒導入孔の圧力損失ΔＰ₂を、第１冷媒導入孔の圧力損失ΔＰ₁よりも大きくする効果を増大させてもよい。

以上、実施例１及びその変形例では、吐出口側に設けられる第１冷媒導入孔及び油溜め側に設けられる第２冷媒導入孔を、ともに油分離装置の軸に対して直交する方向と平行に貫通させ、さらに、第２冷媒導入孔の圧力損失を第１冷媒導入孔の圧力損失よりも大きくする。これによって、簡単に第１冷媒導入孔及び第２冷媒導入孔を油分離装置に設けることができる。また、第１冷媒導入孔及び第２冷媒導入孔を配置する自由度が向上するので、圧縮機内に油分離装置を設ける場合には、設計の自由度が向上する。さらに、油分離装置内において、吐出口側から油溜め側に向かう冷媒の流れを形成することができるので、油分離装置内に筒等の分離手段がある場合と同等の油分離効果が得られる。なお、実施例１及びその変形例で開示した構成は、以下の実施例においても適宜適用できる。

実施例２は、油分離装置の吐出口側に設けられる第１冷媒導入孔が、油分離装置の内面に冷媒が衝突するように形成され、油溜め部側に設けられる第２冷媒導入孔が、油分離装置の内面に沿って冷媒が流れるように形成される点に特徴がある。他の構成は実施例１と同様なので、説明を省略する。図９−１は、実施例２に係るオイルセパレータを示す一部断面図である。図９−２は、図９−１のＡ−Ａ断面図である。図９−３は、図９−１のＢ−Ｂ断面図である。図９−４は、実施例２に係るオイルセパレータを示す側面図である。

第１冷媒導入孔２３ｅはオイルセパレータ２０ｅが備える胴部２０ｅｔの吐出口側Ｏに、第２の冷媒導入口２４ｅはオイルセパレータ２０ｅが備える胴部２０ｅｔの油溜め部部側Ｓに設けられる。第１冷媒導入孔２３ｅ及び第２冷媒導入孔２４ｅは、ともにオイルセパレータ２０ｅの軸Ｚを含む平面に対して直交する方向に沿って設置される。このため、ドリル等の穿孔手段により、簡単に第１冷媒導入孔２３ｅ及び第２冷媒導入孔２４ｅをオイルセパレータ２０ｅに設けることができる。また、第１冷媒導入孔２３ｅ及び第２冷媒導入孔２４ｅを配置する自由度も向上する。

実施例２に係るオイルセパレータ２０ｅは、冷媒Ｆを油溜め部側Ｓに向かって流すため、第２冷媒導入孔２４ｅからオイルセパレータ２０ｅ内に流入する冷媒Ｆの流れの静圧が、第１冷媒導入孔２３ｅからオイルセパレータ２０ｅ内に流入する冷媒Ｆの流れの静圧よりも低くなるように構成される。このため、第１冷媒導入孔２３ｅからオイルセパレータ２０ｅの内部に流入する冷媒Ｆの流れが、オイルセパレータ２０ｅの内面２０ｅｉｗに衝突するように第１冷媒導入孔２３ｅが設けられる。そして、第２冷媒導入孔２４ｅからオイルセパレータ２０ｅの内部に流入する冷媒Ｆの流れが、オイルセパレータ２０ｅの内面２０ｅｉｗに沿って流れるように第２冷媒導入孔２４ｅが設けられる。

これを実現するため、第２冷媒導入孔２４ｅは、オイルセパレータ２０ｅの軸方向に垂直な断面内において、オイルセパレータ２０ｅの内面２０ｅｉｗの接線方向と略平行に設けられる。これによって、第２冷媒導入孔２４ｅからの冷媒Ｆの流れは、オイルセパレータ２０ｅの内面２０ｅｉｗに沿って流れる。一方、オイルセパレータ２０ｅの軸Ｚを含む平面Ｐｚと第１冷媒導入孔２３ｅの中心軸Ｙ₁との距離ｒ₁は、前記平面Ｐｚと第２冷媒導入孔２４ｅの中心軸Ｙ₂との距離ｒ₂よりも小さい。これによって、第１冷媒導入孔２３ｅからの冷媒Ｆの流れは、オイルセパレータ２０ｅの内面２０ｅｉｗに衝突する。

第１冷媒導入孔２３ｅからオイルセパレータ２０ｅの内部に流入する冷媒Ｆが、オイルセパレータ２０ｅの内面２０ｅｉｗに衝突することにより、衝突部Ｈには高い静圧が発生する。一方、第２冷媒導入孔２４ｅからオイルセパレータ２０ｅの内部に流入する冷媒Ｆは、オイルセパレータ２０ｅの内面２０ｅｉｗに沿って流れる。これによって、両者の間には静圧差が発生するため、衝突部Ｈにおいて、冷媒Ｆは静圧が高い方から低い方へ向かって流れる。その結果、実施例２に係るオイルセパレータ２０ｅでは、吐出口側Ｏから油溜め部部側Ｓへ向かう冷媒Ｆの流れを形成することができ、オイルセパレータ内に筒等の分離手段がある場合と同等の油分離効果が得られる。

（変形例１）
図１０−１、図１０−２は、実施例２の第１変形例に係るオイルセパレータを示す断面図である。この変形例は、実施例２と略同様の構成であるが、吐出口側に設けられる第１冷媒導入孔を、オイルセパレータの内部に向かって傾斜させた点が異なる。他の構成は実施例２と同様なので、説明を省略する。図１０−１に示すように、この変形例に係るオイルセパレータ２０ｆは、オイルセパレータ２０ｆの軸方向に垂直な断面内において、吐出口側Ｏにおける胴部２０ｆｔに設けられる第１冷媒導入孔２３ｆが、オイルセパレータ２０ｆの内部に向かって傾斜している。また、図１０−２に示すように、油溜め部側Ｓにおける胴部２０ｆｔに設けられる第２冷媒導入孔２４ｆは、オイルセパレータ２０ｆの軸方向に垂直な断面内において、オイルセパレータ２０ｆの内面２０ｅｉｗの接線方向と略平行に設けられる。第１冷媒導入孔２３ｆの中心軸をＹ₁、第２冷媒導入孔２４ｆの中心軸をＹ₂とすると、図１０−１に示すように、Ｙ₁はＹ₂に対して角度θだけ傾斜している。

このような構成により、第１冷媒導入孔２３ｆからオイルセパレータ２０ｆの内部に流入する冷媒Ｆが、オイルセパレータ２０ｆの内面２０ｆｉｗに衝突する。これによって、実施例２に係るオイルセパレータ２０ｅと同様に、吐出口側Ｏから油溜め部側Ｓへ向かう冷媒Ｆの流れを形成することができ、オイルセパレータ内に筒等の分離手段がある場合と同等の油分離効果が得られる。

（変形例２）
図１１は、実施例２の第２変形例に係るオイルセパレータを示す側面図である。この変形例は、実施例２と略同様の構成であるが、吐出口側に設けられる第１冷媒導入孔の断面積を、油溜め側に設けられる第２冷媒導入孔の断面積よりも大きくした点が異なる。他の構成は実施例２と同様なので、説明を省略する。

この変形例に係るオイルセパレータ２０ｇは、上述した冷媒の衝突による静圧差によって冷媒Ｆの流れを偏向させることに加え、油溜め部側Ｓにおける胴部２０ｇｔへ設けられる第２冷媒導入孔２４ｇの圧力損失ΔＰ₂を、吐出口側Ｏにおける胴部２０ｇｔへ設けられる第１冷媒導入孔２３ｇの圧力損失ΔＰ₁よりも大きくすることによって冷媒Ｆの流れを偏向させる。このため、第２冷媒導入孔２４ｇは、オイルセパレータ２０ｇの軸Ｚ方向に垂直な断面内において、オイルセパレータ２０ｆの内面の接線方向と略平行に設けられる。一方、オイルセパレータ２０ｇの軸Ｚを含む平面と第１冷媒導入孔２３ｇの中心軸Ｙ₁との距離ｒ₁は、前記平面と第２冷媒導入孔２４ｇの中心軸Ｙ₂との距離ｒ₂よりも小さい。さらに、第１冷媒導入孔２３ｇの断面積Ａ₁（＝π×Ｄ₁ ²／４）を、第２冷媒導入孔２４ｇの断面積Ａ₂（＝π×Ｄ₂ ²／４）よりも大きくしてある。

これによって、第２冷媒導入孔２４ｇの圧力損失ΔＰ₂を、吐出口側Ｏに設けられる第１冷媒導入孔２３ｇの圧力損失ΔＰ₁よりも大きくして、冷媒Ｆの流れを吐出口側Ｏから油溜め部側Ｓに向けて偏向させる。このように、この変形例に係るオイルセパレータ２０ｇは、冷媒の衝突による静圧差、及び第２冷媒導入孔２４ｇと第１冷媒導入孔２３ｇとの圧力損失差を用いて冷媒Ｆの流れを偏向させるので、吐出口側Ｏから油溜め部側Ｓに向かうより強い冷媒の流れを生成できる。

（変形例３）
図１２は、実施例２の第３変形例に係るオイルセパレータを示す側面図である。この変形例は、実施例２の第２変形例と略同様の構成であるが、油溜め側に設けられる第２冷媒導入孔を複数とした点が異なる。他の構成は実施例２と同様なので、説明を省略する。この変形例に係るオイルセパレータ２０ｈは、油溜め部側Ｓにおける胴部２０ｈｔへ設けられる第２冷媒導入孔２４ｈを複数備える。第２冷媒導入孔２４ｈ一個あたりの断面積Ａ₂（＝π×Ｄ₂ ²／４）は、第１冷媒導入孔２３ｈ一個あたりの断面積Ａ₁（＝π×Ｄ₁ ²／４）よりも小さい。また、オイルセパレータ２０ｇの軸Ｚを含む平面と第１冷媒導入孔２３ｈの中心軸Ｙ₁との距離ｒ₁は、前記平面と第２冷媒導入孔２４ｇの中心軸Ｙ₂、Ｙ₃との距離ｒ₂、ｒ₃よりも小さい。

これによって、すべての第２冷媒導入孔２４ｈから流出する冷媒の総流量は、実施例２の第２変形例に係るオイルセパレータ２０ｇよりも大きくなる。そして、実施例２の第３変形例に係るオイルセパレータ２０ｈは、第２冷媒導入孔２４ｈと第１冷媒導入孔２３ｈとの圧力損失差による冷媒Ｆの流れを偏向させる効果は、実施例２の第２変形例に係るオイルセパレータ２０ｇよりも大きくなる。その結果、この変形例に係るオイルセパレータ２０ｈは、実施例２の第２変形例に係るオイルセパレータ２０ｇよりも、冷媒を油溜め部側Ｓに偏向させる効果が大きくなる。

以上、実施例２及びその変形例では、吐出口側に設けられる第１冷媒導入孔及び油溜め側に設けられる第２冷媒導入孔が、ともに油分離装置の軸を含む平面に対して直交する方向に沿って設置される。さらに、第１冷媒導入孔から油分離装置の内部に流入する冷媒を油分離装置の内面に衝突させて、第１冷媒導入孔から油分離装置の内部に流入する冷媒と、第２冷媒導入孔から油分離装置の内部に流入する冷媒との間に静圧差を形成する。これによって、簡単に第１冷媒導入孔及び第２冷媒導入孔を油分離装置に設けることができる。また、第１冷媒導入孔及び第２冷媒導入孔を配置する自由度が向上するので、圧縮機内に油分離装置を設ける場合には、設計の自由度が向上する。さらに、油分離装置内において、吐出口側から油溜め側に向かう冷媒の流れを形成することができるので、オイルセパレータ内に筒等の分離手段がある場合と同等の油分離効果が得られる。

以上のように、本発明に係る油分離装置及び圧縮機、並びに空気調和装置は、冷媒中の油を分離することに有用であり、特に、油分離装置の内部に分離管を設けないで冷媒の吐出孔の反対側へ向かう流れを作り出すことに適している。

実施例１に係る圧縮機の内部構造を示す断面図である。 実施例１に係る圧縮機を備える空気調和装置を示す概略図である。 実施例１に係るオイルセパレータを示す一部断面図である。 図３−１のＡ−Ａ断面図である。 図３−１のＢ−Ｂ断面図である。 実施例１に係るオイルセパレータを示す一部側面図である。 実施例１の第１変形例に係るオイルセパレータを示す側面図である。 実施例１の第２変形例に係るオイルセパレータを示す一部断面図である。 実施例１の第２変形例に係るオイルセパレータを示す一部断面図である。 実施例１の第３変形例に係るオイルセパレータを示す側面図である。 実施例２に係るオイルセパレータを示す一部断面図である。 図９−１のＡ−Ａ断面図である。 図９−１のＢ−Ｂ断面図である。 実施例２に係るオイルセパレータを示す側面図である。 実施例２に係るオイルセパレータを示す断面図である。 実施例２に係るオイルセパレータを示す断面図である。 実施例２の第２変形例に係るオイルセパレータを示す側面図である。 実施例２の第３変形例に係るオイルセパレータを示す側面図である。

符号の説明

１ 圧縮機
２ ハウジング
３ 吸入室
４ 電動モータ
８ｍ 旋回スクロール
８ｓ 固定スクロール
１４ 吸入口
１５ 吐出口
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ オイルセパレータ
２０ｓ 側面
２０ｉｗ、２０ｅｉｗ、２０ｆｉｗ 内面
２０ｔ、２０ａｔ、２０ｂｔ、２０ｃｔ、２０ｄｔ、２０ｅｔ、２０ｆｔ、２０ｇｔ、２０ｈｔ 胴部
２１ 油溜め部
２２ 連通孔
２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆ、２３ｇ、２３ｈ 第１冷媒導入孔
２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ、２４ｆ、２４ｇ、２４ｈ 冷媒導入口

Claims (10)

1. 筒状の構造体であって、圧縮された冷媒を吐出する吐出口と、前記冷媒から分離した油を溜める油溜め部とを備える胴部と、
   前記胴部の吐出口側に設けられ、かつ前記胴部の軸を含む平面に直交する方向に沿って設けられる第１冷媒導入孔と、
   前記胴部の油溜め側に設けられ、かつ前記胴部の軸を含む平面に直交する方向に沿って設けられる第２冷媒導入孔と、を含み、
   前記第２冷媒導入孔から前記胴部の内部に流入する冷媒の流れの静圧が、前記第１冷媒導入孔から前記胴部の内部に流入する冷媒の流れの静圧よりも低くなるように、前記第１冷媒導入孔と前記第２冷媒導入孔とが形成されることを特徴とする油分離装置。
2. 前記第２冷媒導入孔は、前記第１冷媒導入孔よりも圧力損失が大きいことを特徴とする請求項１に記載の油分離装置。
3. 前記第２冷媒導入孔の断面積は、前記前記第１冷媒導入孔の断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の油分離装置。
4. 前記第２冷媒導入孔は複数設けられるとともに、１個あたりの前記第２冷媒導入孔の断面積は、１個あたりの前記前記第１冷媒導入孔の断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の油分離装置。
5. 前記第２冷媒導入孔の流路長は、前記第１冷媒導入孔の流路長よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の油分離装置。
6. 前記第２冷媒導入孔の内面における粗さは、前記第１冷媒導入孔の内面における粗さよりも粗いことを特徴とする請求項１に記載の油分離装置。
7. 前記第１冷媒導入孔は、前記第１冷媒導入孔から前記油分離装置の内部に流入する冷媒の流れが、前記油分離装置の内面に衝突するように設けられ、
   前記第２冷媒導入孔は、前記胴部の軸方向に垂直な断面内において、前記油分離装置の内面の接線方向と略平行であって、前記第２冷媒導入孔から前記油分離装置の内部に流入する冷媒の流れが、前記油分離装置の内面に沿って流れるように設けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の油分離装置。
8. 前記胴部の軸を含む平面から前記第１冷媒導入孔までの距離は、当該平面から前記第２冷媒導入孔までの距離よりも小さいことを特徴とする請求項７に記載の油分離装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の油分離装置を備えることを特徴とする圧縮機。
10. 請求項９に記載の圧縮機によって冷媒を圧縮することを特徴とする空気調和装置。
    
    

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