JP2008101831A - Oil separator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二酸化炭素冷媒が循環する冷媒回路における圧縮機の吐出側に設けられる油分離装置に関するものである。 The present invention relates to an oil separation device provided on the discharge side of a compressor in a refrigerant circuit in which carbon dioxide refrigerant circulates.
従来より、空気調和装置等の冷媒回路には、圧縮機の潤滑油（冷凍機油）を冷媒中から分離するための油分離装置が適用されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an oil separation device for separating lubricating oil (refrigeration machine oil) of a compressor from refrigerant is applied to a refrigerant circuit such as an air conditioner.
例えば特許文献１には、この種の油分離装置として、いわゆるサイクロン式の油分離器が開示されている。この油分離装置は、円筒状の容器本体に、冷媒流入管と冷媒流出管と油排出管とが接続されている。圧縮機から吐出された冷媒は油を含んだ状態で、冷媒流入管から容器本体内に流入する。この冷媒は、容器本体の内部で周方向に旋回して渦流となる。その結果、冷媒に含まれる油は遠心力によって径方向外側に飛散し、冷媒と油とが分離する。以上のようにして分離された油は、容器本体内の下部に溜まり込んで油排出管より流出し、圧縮機の吸入側に戻される。一方、分離後の冷媒は、冷媒流出管より流出し、冷媒回路における冷凍サイクルに利用される。
ところで、冷媒を二酸化炭素にした場合、圧縮機から吐出される冷媒の密度は、例えばＨＦＣ系冷媒と比較して高くなるため、油粒子との密度差が小さくなる。上記特許文献１のサイクロン式の油分離器では、冷媒と油の密度差が小さくなると油を遠心分離することが困難になる。
By the way, when the refrigerant is carbon dioxide, the density of the refrigerant discharged from the compressor is higher than that of, for example, an HFC-based refrigerant, and thus the density difference from the oil particles is reduced. In the cyclone type oil separator of
また、容器本体の内面は円滑面である。このため、冷媒流入管から容器本体に流入した二酸化炭素冷媒と冷凍機油とが高速で容器本体の内面に衝突すると油が飛散して、冷凍機油が冷媒流出管より流出してしまうおそれがある。以上のことから、上記従来の油分離器では油分離を高効率で行うことが困難であった。 The inner surface of the container body is a smooth surface. For this reason, when the carbon dioxide refrigerant and refrigeration oil which flowed into the container main body from the refrigerant inflow pipe collide with the inner surface of the container main body at high speed, the oil may be scattered and the refrigeration oil may flow out of the refrigerant outflow pipe. From the above, it is difficult to perform oil separation with high efficiency in the conventional oil separator.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、二酸化炭素冷媒が循環する冷媒回路における圧縮機の吐出側に設けられる油分離装置において油を効率的に分離できるようにすることである。 The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to enable oil to be efficiently separated in an oil separation device provided on a discharge side of a compressor in a refrigerant circuit in which a carbon dioxide refrigerant circulates. That is.
第１の発明は、二酸化炭素冷媒が循環する冷媒回路（10）における圧縮機（11）の吐出側に設けられ、冷凍機油を冷媒から分離する油分離装置を前提としている。 The first invention is premised on an oil separation device that is provided on the discharge side of the compressor (11) in the refrigerant circuit (10) in which the carbon dioxide refrigerant circulates and separates refrigeration oil from the refrigerant.
そして、この油分離装置は、冷凍機油を含む冷媒が流入する容器本体（21）と、上記圧縮機（11）から吐出された流体を上記容器本体（21）内に導入する冷媒流入管（22）と、上記圧縮機（11）からの吐出流体が上記容器本体（21）の内壁面に衝突する部位に設けられ、該吐出流体に含まれる冷凍機油を捕捉する油捕捉手段（25，26，27）と、上記容器本体（21）内で分離した冷媒を容器本体（21）から導出する冷媒流出管（23）と、上記容器本体（21）内で分離した冷凍機油を上記冷媒回路（10）の圧縮機（11）に戻す油排出管（24）とを備えていることを特徴としている。 The oil separator includes a container body (21) into which a refrigerant containing refrigeration oil flows, and a refrigerant inflow pipe (22) that introduces the fluid discharged from the compressor (11) into the container body (21). ) And oil catching means (25, 26,) for catching refrigerating machine oil contained in the discharge fluid, provided at a site where the discharge fluid from the compressor (11) collides with the inner wall surface of the container body (21). 27), a refrigerant outflow pipe (23) for extracting the refrigerant separated in the container body (21) from the container body (21), and the refrigerating machine oil separated in the container body (21) as the refrigerant circuit (10 And an oil discharge pipe (24) returning to the compressor (11).
この第１の発明では、圧縮機（11）からの吐出流体（冷凍機油を含む冷媒）が容器本体（21）に流入する際、容器本体（21）の内面に衝突する。この吐出流体が容器本体（21）の内面に衝突する部位には、油捕捉手段（25，26，27）が設けられており、冷凍機油が捕捉される。したがって、冷媒流出管（23）からはほとんど冷媒だけが流出し、油排出管（24）からはほぼ冷凍機油だけが流出する。 In this 1st invention, when the discharge fluid (refrigerant containing refrigeration oil) from a compressor (11) flows in into a container main body (21), it collides with the inner surface of a container main body (21). Oil catching means (25, 26, 27) is provided at a portion where the discharged fluid collides with the inner surface of the container body (21), and the refrigerating machine oil is trapped. Therefore, almost only the refrigerant flows out from the refrigerant outflow pipe (23), and only the refrigerating machine oil flows out from the oil discharge pipe (24).
第２の発明は、第１の発明において、上記容器本体（21）が縦型円筒状容器であり、上記冷媒流入管（22）が上記容器本体（21）の側壁に対してほぼ接線方向に取り付けられ、上記冷媒流出管（23）が上記容器本体（21）の上部に、上記油排出管（24）が上記容器本体（21）の下部に取り付けられていることを特徴としている。 According to a second invention, in the first invention, the container body (21) is a vertical cylindrical container, and the refrigerant inflow pipe (22) is substantially tangential to the side wall of the container body (21). The refrigerant outflow pipe (23) is attached to the upper part of the container body (21), and the oil discharge pipe (24) is attached to the lower part of the container body (21).
この第２の発明では、圧縮機（11）からの吐出流体が容器本体（21）に流入すると、該吐出流体は容器本体（21）の内部で周方向に旋回する。そのため、遠心力も利用して油を分離することができる。その際、遠心力を受けて旋回する油は、油捕捉手段（25，26，27）を設けたことにより既に容器本体（21）の内面に油が付着しているため、この油に結合する。 In the second aspect of the invention, when the discharge fluid from the compressor (11) flows into the container body (21), the discharge fluid turns in the circumferential direction inside the container body (21). Therefore, oil can be separated also using centrifugal force. At that time, the oil swirling under the centrifugal force is bonded to the oil because the oil has already adhered to the inner surface of the container body (21) by providing the oil capturing means (25, 26, 27). .
第３の発明は、第１または第２の発明において、上記油捕捉手段が、上記容器本体（21）の内壁面における吐出流体が衝突する部位に形成された凹凸部（25）により構成されていることを特徴としている。 According to a third invention, in the first or second invention, the oil catching means is constituted by an uneven portion (25) formed at a portion where the discharged fluid collides on the inner wall surface of the container body (21). It is characterized by being.
この第３の発明では、圧縮機（11）からの吐出流体が容器本体（21）の内壁面に設けた凹凸部（25）に衝突する。圧縮機（11）からの吐出流体の大部分を占める冷媒は油粒子に対する密度差が従来よりは小さいものの、二酸化炭素冷媒用の油は従来冷媒用の油に対して粘度が２倍ほど大きい。このように油の粘度が大きいため、油が凹凸部（25）に捕捉される。 In this 3rd invention, the discharge fluid from a compressor (11) collides with the uneven | corrugated | grooved part (25) provided in the inner wall face of a container main body (21). Although the refrigerant occupying most of the fluid discharged from the compressor (11) has a smaller density difference with respect to the oil particles than before, the oil for carbon dioxide refrigerant has a viscosity about twice as large as that of the oil for conventional refrigerant. Thus, since the viscosity of the oil is large, the oil is trapped in the uneven portion (25).
第４の発明は、第１または第２の発明において、上記油捕捉手段が、上記容器本体（21）の内壁面における吐出流体が衝突する部位に装着されたメッシュ部材（26）により構成されていることを特徴としている。 According to a fourth invention, in the first or second invention, the oil catching means is constituted by a mesh member (26) attached to a portion of the inner wall surface of the container body (21) where the discharged fluid collides. It is characterized by being.
この第４の発明では、圧縮機（11）からの吐出流体が容器本体（21）の内壁面に装着したメッシュ部材（26）に衝突する。圧縮機（11）からの吐出流体の大部分を占める冷媒は油粒子に対する密度差が従来よりは小さいものの、二酸化炭素冷媒用の油は従来冷媒用の油に対して粘度が２倍ほど大きい。このように油の粘度が大きいため、油がメッシュ部材（26）に捕捉される。 In this 4th invention, the discharge fluid from a compressor (11) collides with the mesh member (26) with which the inner wall surface of the container main body (21) was mounted | worn. Although the refrigerant occupying most of the fluid discharged from the compressor (11) has a smaller density difference with respect to the oil particles than before, the oil for carbon dioxide refrigerant has a viscosity about twice as large as that of the oil for conventional refrigerant. Thus, since the viscosity of oil is large, oil is trapped by the mesh member (26).
第５の発明は、第１または第２の発明において、上記油捕捉手段が、上記容器本体（21）の内壁面における吐出流体が衝突する部位に形成された油溶性界面活性剤層（27）により構成されていることを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first or second aspect, the oil-capturing means is an oil-soluble surfactant layer (27) formed at a site where the discharged fluid collides with the inner wall surface of the container body (21). It is characterized by comprising.
この第５の発明では、圧縮機（11）からの吐出流体が容器本体（21）の内壁面に形成した油溶性界面活性剤層（27）に衝突する。このことにより、油が油溶性界面活性剤層（27）に捕捉される。 In the fifth aspect of the invention, the fluid discharged from the compressor (11) collides with the oil-soluble surfactant layer (27) formed on the inner wall surface of the container body (21). As a result, the oil is trapped in the oil-soluble surfactant layer (27).
本発明によれば、圧縮機（11）からの吐出流体（冷凍機油を含む冷媒）が上記容器本体（21）の内壁面に衝突する部位に、該吐出流体に含まれる冷凍機油を捕捉する油捕捉手段（25，26，27）を設けているため、冷凍機油は容器本体（21）の内面を伝って流れ、油排出管（24）から排出される。このように、容器本体（21）への吐出冷媒の流入時に油が飛散せずに容器の内面に付着するので、冷媒流出管（23）からはほぼ冷媒だけが流出する。したがって、二酸化炭素冷媒が循環する冷媒回路（10）における圧縮機（11）の吐出側に設けられる油分離装置において油を効率的に分離することが可能となる。 According to the present invention, the oil that captures the refrigerating machine oil contained in the discharged fluid at the site where the discharged fluid (refrigerant containing refrigerating machine oil) from the compressor (11) collides with the inner wall surface of the container body (21). Since the capturing means (25, 26, 27) are provided, the refrigeration oil flows along the inner surface of the container body (21) and is discharged from the oil discharge pipe (24). Thus, since the oil does not scatter and adheres to the inner surface of the container when the discharged refrigerant flows into the container main body (21), only the refrigerant flows out from the refrigerant outflow pipe (23). Therefore, oil can be efficiently separated in the oil separation device provided on the discharge side of the compressor (11) in the refrigerant circuit (10) in which the carbon dioxide refrigerant circulates.
上記第２の発明によれば、いわゆるサイクロン式の油分離器において、遠心力を利用した油分離と、油捕捉手段（25，26，27）による油分離とが行われる。したがって、油分離効率をより一層高めることが可能となる。 According to the second invention, in the so-called cyclonic oil separator, oil separation utilizing centrifugal force and oil separation by the oil catching means (25, 26, 27) are performed. Therefore, it is possible to further increase the oil separation efficiency.
上記第３の発明によれば、容器本体（21）の内壁面における吐出流体が衝突する部位に凹凸部（25）を形成したことにより、二酸化炭素冷媒用の高粘度の油をこの凹凸部（25）で確実に捕捉できる。 According to the third aspect of the present invention, the uneven portion (25) is formed in the portion of the inner wall surface of the container body (21) where the discharged fluid collides, so that the high viscosity oil for the carbon dioxide refrigerant is removed from the uneven portion ( 25) can be reliably captured.
上記第４の発明によれば、容器本体（21）の内壁面における吐出流体が衝突する部位にメッシュ部材（26）を装着したことにより、二酸化炭素冷媒用の高粘度の油をこのメッシュ部材（26）で確実に捕捉できる。 According to the fourth aspect of the invention, the mesh member (26) is attached to the portion of the inner wall surface of the container body (21) where the discharged fluid collides, whereby the high viscosity oil for the carbon dioxide refrigerant is added to the mesh member ( 26) can be reliably captured.
上記第５の発明によれば、容器本体（21）の内壁面における吐出流体が衝突する部位に油溶性界面活性剤層（27）を形成したことにより、二酸化炭素冷媒用の油をこの油溶性界面活性剤層（27）で確実に捕捉できる。 According to the fifth aspect of the present invention, the oil-soluble surfactant layer (27) is formed on the inner wall surface of the container main body (21) where the discharged fluid collides, so that the oil for carbon dioxide refrigerant can be dissolved in the oil-soluble surfactant layer (27). Can be reliably captured by the surfactant layer (27).
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の実施形態に係る油分離装置（20）は、室内の空調を行う空気調和装置（1）に適用されるものである。この空気調和装置（1）は、室内の冷房と暖房とを切り換えて行うように構成されている。 The oil separation device (20) according to the embodiment of the present invention is applied to an air conditioner (1) that performs indoor air conditioning. This air conditioner (1) is configured to perform switching between indoor cooling and heating.
図１に示すように、空気調和装置（1）は、冷媒が充填される冷媒回路（10）を備えている。冷媒回路（10）には、冷媒として二酸化炭素が充填されている。また、後述の圧縮機（11）の各摺動部を潤滑するための潤滑油（冷凍機油）には、例えばＰＡＧ（ポリアルキレングリコール）が用いられている。冷媒回路（10）では、二酸化炭素を臨界圧力以上まで圧縮する冷凍サイクルが行われる。 As shown in FIG. 1, the air conditioner (1) includes a refrigerant circuit (10) filled with a refrigerant. The refrigerant circuit (10) is filled with carbon dioxide as a refrigerant. For example, PAG (polyalkylene glycol) is used as a lubricating oil (refrigerating machine oil) for lubricating each sliding portion of the compressor (11) described later. In the refrigerant circuit (10), a refrigeration cycle for compressing carbon dioxide to a critical pressure or higher is performed.
冷媒回路（10）には、圧縮機（11）と室外熱交換器（12）と室内熱交換器（13）と膨張弁（14）とが設けられている。 The refrigerant circuit (10) is provided with a compressor (11), an outdoor heat exchanger (12), an indoor heat exchanger (13), and an expansion valve (14).
上記圧縮機（11）は、例えばスクロール型の圧縮機で構成されている。圧縮機（11）には、圧縮機構の吐出冷媒が流出する吐出管（11a）と、圧縮機構の吸入冷媒が流入する吸入管（11b）とが接続されている。上記室外熱交換器（12）は、室外空間に配置されている。室外熱交換器（12）は、例えばフィンアンドチューブ式の熱交換器で構成されている。室外熱交換器（12）では、その内部を流れる冷媒と室外空気とが熱交換する。上記室内熱交換器（13）は、室内空間に配置されている。室内熱交換器（13）は、例えばフィンアンドチューブ式の熱交換器で構成されている。室内熱交換器（13）では、その内部を流れる冷媒と室内空気とが熱交換する。膨張弁（14）は、室外熱交換器（12）と室内熱交換器（13）との間に接続されている。膨張弁（14）は、例えば電子膨張弁で構成されている。 The compressor (11) is constituted by, for example, a scroll type compressor. Connected to the compressor (11) are a discharge pipe (11a) through which the refrigerant discharged from the compression mechanism flows and a suction pipe (11b) through which the refrigerant drawn from the compression mechanism flows. The outdoor heat exchanger (12) is disposed in the outdoor space. The outdoor heat exchanger (12) is composed of, for example, a fin-and-tube heat exchanger. In the outdoor heat exchanger (12), heat is exchanged between the refrigerant flowing inside and the outdoor air. The indoor heat exchanger (13) is disposed in the indoor space. The indoor heat exchanger (13) is composed of, for example, a fin-and-tube heat exchanger. In the indoor heat exchanger (13), heat is exchanged between the refrigerant flowing in the indoor heat exchanger and the indoor air. The expansion valve (14) is connected between the outdoor heat exchanger (12) and the indoor heat exchanger (13). The expansion valve (14) is composed of, for example, an electronic expansion valve.
また、冷媒回路（10）には、四路切換弁（15）が設けられている。四路切換弁（15）は、第１から第４までの４つのポートを備えている。四路切換弁（15）では、第１ポートが室外熱交換器（12）と繋がり、第２ポートが圧縮機（11）の吸入側と繋がり、第３ポートが圧縮機（11）の吐出側と繋がり、第４ポートが室内熱交換器（13）と繋がっている。四路切換弁（15）は、第１ポートと第３ポートとを連通させると同時に第２ポートと第４ポートとを連通させる第１状態（図１の実線の状態）と、第１ポートと第２ポートとを連通させると同時に第３ポートと第４ポートとを連通させる第２状態（図１の破線の状態）とに切換可能となっている。 The refrigerant circuit (10) is provided with a four-way switching valve (15). The four-way selector valve (15) has four ports from first to fourth. In the four-way selector valve (15), the first port is connected to the outdoor heat exchanger (12), the second port is connected to the suction side of the compressor (11), and the third port is the discharge side of the compressor (11). And the fourth port is connected to the indoor heat exchanger (13). The four-way selector valve (15) has a first state (solid line state in FIG. 1) in which the first port and the third port are in communication with each other and a second port and a fourth port in communication with each other; The second port can be switched to a second state (a state indicated by a broken line in FIG. 1) in which the third port and the fourth port are simultaneously communicated with each other.
さらに、冷媒回路（10）には、上記油分離装置（20）が設けられている。この油分離装置（20）は、いわゆるサイクロン式（遠心分離式）の油分離器であり、圧縮機（11）の吐出管（11a）に接続されている。この油分離装置（20）は、圧縮機（11）から吐出された冷媒から油を分離し、この油を圧縮機（11）の吸入側に戻すものである。 Further, the oil separation device (20) is provided in the refrigerant circuit (10). The oil separator (20) is a so-called cyclonic (centrifugal) oil separator, and is connected to the discharge pipe (11a) of the compressor (11). The oil separator (20) separates oil from the refrigerant discharged from the compressor (11) and returns the oil to the suction side of the compressor (11).
図２に示すように、油分離装置（20）は、縦型の中空円筒状で上下両端部が湾曲した密閉型の容器本体（21）を備えている。この容器本体（21）内には、その底部が分離後の油の溜まる油溜め部（21a）となる。また、容器本体（21）には、冷媒流入管（22）と冷媒流出管（23）と油排出管（24）とが接続されている。 As shown in FIG. 2, the oil separation device (20) includes a sealed container body (21) having a vertical hollow cylindrical shape with curved upper and lower ends. In this container main body (21), the bottom part becomes an oil sump part (21a) in which the oil after separation is stored. In addition, a refrigerant inflow pipe (22), a refrigerant outflow pipe (23), and an oil discharge pipe (24) are connected to the container body (21).
上記冷媒流入管（22）は、油分離装置（20）の縦断面図である図２（Ｂ）に示すように一端が容器本体（21）の側壁の上部寄りの部位に接続され、他端が上記圧縮機（11）の吐出管（11a）に接続されている。冷媒流入管（22）は、圧縮機（11）から吐出された流体（冷凍機油を含む冷媒）を容器本体（21）内に流入させる。この冷媒流入管（22）は、油分離装置の横断面図である図２（Ａ）に示すように、上記容器本体（21）の側壁に対してほぼ接線方向に取り付けられている。 The refrigerant inflow pipe (22) has one end connected to a portion closer to the upper part of the side wall of the container body (21) and the other end as shown in FIG. 2 (B) which is a longitudinal sectional view of the oil separator (20). Is connected to the discharge pipe (11a) of the compressor (11). The refrigerant inflow pipe (22) allows the fluid (refrigerant including refrigeration oil) discharged from the compressor (11) to flow into the container main body (21). As shown in FIG. 2A, which is a cross-sectional view of the oil separator, the refrigerant inflow pipe (22) is attached in a substantially tangential direction to the side wall of the container body (21).
上記冷媒流出管（23）は、一端が容器本体（21）の上端部の中心部位に接続され、他端が上記四路切換弁（15）と繋がっている。また、冷媒流出管（23）は、容器本体（21）の上端部を貫通しており、その一端側の流入端が容器本体（21）内の上部寄りの空間に臨んでいる。この冷媒流出管（23）は、容器本体（21）内で分離した冷媒を該容器本体（21）の外部へ流出させる。 One end of the refrigerant outflow pipe (23) is connected to the central portion of the upper end of the container body (21), and the other end is connected to the four-way switching valve (15). Further, the refrigerant outflow pipe (23) passes through the upper end portion of the container body (21), and the inflow end on one end side thereof faces the upper space in the container body (21). The refrigerant outflow pipe (23) allows the refrigerant separated in the container main body (21) to flow out of the container main body (21).
油排出管（24）は、一端が容器本体（21）の下端部に接続され、他端が上記圧縮機（11）の吸入管（11b）に接続されている。油排出管（24）は、その一端側の流入端が上記油溜め部（21a）に開口し、容器本体（21）内で分離した冷凍機油を上記圧縮機（11）に戻すようになっている。 The oil discharge pipe (24) has one end connected to the lower end of the container body (21) and the other end connected to the suction pipe (11b) of the compressor (11). The oil discharge pipe (24) has an inflow end at one end thereof opened to the oil reservoir (21a), and the refrigeration oil separated in the container body (21) is returned to the compressor (11). Yes.
上記圧縮機（11）からの吐出流体が上記容器本体（21）の内壁面に衝突する部位には、凹凸部（油捕捉手段）（25）が形成されている。この凹凸部（25）は、圧縮機からの吐出流体に含まれる冷凍機油を捕捉するものである。 An uneven portion (oil capturing means) (25) is formed at a site where the fluid discharged from the compressor (11) collides with the inner wall surface of the container body (21). This uneven | corrugated | grooved part (25) capture | acquires the refrigeration oil contained in the discharge fluid from a compressor.
−運転動作−
次に、本発明に係る実施形態の空気調和装置（1）の運転動作について説明する。空気調和装置（1）の冷媒回路（10）では、上記四路切換弁（15）の設定に応じて、冷媒の循環方向が切り換わる。具体的には、四路切換弁（15）は、冷房運転において図１の実線で示す状態となり、暖房運転において図１の破線で示す状態となる。以下には、空気調和装置（1）の運転動作の代表例として冷房運転を説明する。
-Driving action-
Next, the operation of the air conditioner (1) according to the embodiment of the present invention will be described. In the refrigerant circuit (10) of the air conditioner (1), the refrigerant circulation direction is switched according to the setting of the four-way switching valve (15). Specifically, the four-way selector valve (15) is in the state indicated by the solid line in FIG. 1 during the cooling operation, and is in the state indicated by the broken line in FIG. Hereinafter, the cooling operation will be described as a representative example of the operation of the air conditioner (1).
図１に示す冷媒回路（10）において、圧縮機（11）で臨界圧力以上まで圧縮された冷媒は、吐出管（11a）及び冷媒流入管（22）を介して油分離装置（20）の容器本体（21）内へ流入する。油分離装置（20）では、詳細を後述する油分離動作によって、冷媒中から油が分離される。油分離装置（20）で油が分離された後の冷媒は、室外熱交換器（12）を流れる。室外熱交換器（12）では、高圧冷媒が室外空気へ放熱する。室外熱交換器（12）で放熱した後の高圧冷媒は、膨張弁（14）を通過する際に減圧されて、低圧冷媒となる。その後、冷媒は室内熱交換器（13）を流れる。室内熱交換器（13）では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。その結果、室内の冷房が行われる。室内熱交換器（13）で蒸発した冷媒は、吸入管（11b）を流れる。この冷媒は、油分離装置（20）で分離された油と共に圧縮機（11）へ吸入される。 In the refrigerant circuit (10) shown in FIG. 1, the refrigerant compressed to the critical pressure or higher by the compressor (11) is stored in the container of the oil separator (20) through the discharge pipe (11a) and the refrigerant inflow pipe (22). It flows into the main body (21). In the oil separation device (20), oil is separated from the refrigerant by an oil separation operation to be described in detail later. The refrigerant after the oil is separated by the oil separation device (20) flows through the outdoor heat exchanger (12). In the outdoor heat exchanger (12), the high-pressure refrigerant radiates heat to the outdoor air. The high-pressure refrigerant that has radiated heat in the outdoor heat exchanger (12) is decompressed when passing through the expansion valve (14), and becomes a low-pressure refrigerant. Thereafter, the refrigerant flows through the indoor heat exchanger (13). In the indoor heat exchanger (13), the refrigerant absorbs heat from the indoor air and evaporates. As a result, the room is cooled. The refrigerant evaporated in the indoor heat exchanger (13) flows through the suction pipe (11b). This refrigerant is sucked into the compressor (11) together with the oil separated by the oil separator (20).
−油分離装置における油分離動作−
上述した冷房運転や、説明を省略した暖房運転では、油分離装置（20）で以下のような油分離動作が行われる。
-Oil separation operation in oil separator-
In the cooling operation described above and the heating operation that is not described, the following oil separation operation is performed in the oil separation device (20).
図２に示すように、油分離装置（20）では、圧縮機（11）からの吐出流体が冷媒流入管（22）より容器本体（21）内へ流入する。この流体中には、冷媒と、圧縮機（11）の各摺動部の潤滑に利用された冷凍機油とが含まれている。容器本体（21）内に流入した吐出流体は、容器本体（21）の内壁に沿うようにして周方向に旋回するが、その前に、まず、凹凸部（25）に衝突する。圧縮機（11）からの吐出直後の冷媒は油粒子に対する密度差が従来よりは小さいものの、二酸化炭素冷媒用の油は従来冷媒用の油に対して粘度が２倍ほど大きい。このように油の粘度が大きいため、上記凹凸部（25）には冷凍機油が付着し、冷媒が容器本体（21）の内壁に沿うようにして周方向に旋回する。凹凸部（25）に付着した冷凍機油は、容器本体（21）の内面を伝って下方へ流れ、油溜め部（21a）に溜まる。 As shown in FIG. 2, in the oil separator (20), the fluid discharged from the compressor (11) flows into the container body (21) from the refrigerant inflow pipe (22). This fluid contains refrigerant and refrigerating machine oil used for lubricating each sliding portion of the compressor (11). The discharged fluid that has flowed into the container main body (21) swirls in the circumferential direction along the inner wall of the container main body (21), but first collides with the concavo-convex portion (25) before that. Although the refrigerant immediately after discharge from the compressor (11) has a smaller density difference with respect to oil particles than before, the carbon dioxide refrigerant oil has a viscosity about twice as large as that of the conventional refrigerant oil. Since the oil has such a high viscosity, the refrigerating machine oil adheres to the concavo-convex portion (25), and the refrigerant swirls in the circumferential direction along the inner wall of the container body (21). The refrigerating machine oil adhering to the concavo-convex portion (25) flows downward along the inner surface of the container main body (21) and accumulates in the oil reservoir (21a).
また、凹凸部（25）に付着しなかった冷凍機油は冷媒とともに容器本体（21）の内壁に沿って周方向に旋回する。その結果、渦流の発生に伴う遠心力によって冷媒中の油が径方向に飛散し、壁面に付着している油と結合して油溜め部（21a）に回収される。 The refrigerating machine oil that has not adhered to the uneven portion (25) turns in the circumferential direction along the inner wall of the container body (21) together with the refrigerant. As a result, the centrifugal force accompanying the generation of the vortex causes the oil in the refrigerant to scatter in the radial direction, and is combined with the oil adhering to the wall surface and collected in the oil reservoir (21a).
−実施形態の効果−
上記実施形態によれば、圧縮機（11）からの吐出流体が上記容器本体（21）の内壁面に衝突する部位に凹凸部（25）を設け、この凹凸部（25）によって、吐出流体に含まれる冷凍機油を捕捉するようにしている。一般に、冷媒として二酸化炭素を用いる場合、冷媒と油との密度差がＨＦＣ系の冷媒と比較して小さくなっているため、遠心力を利用するだけでは冷媒中から油を充分に分離することが困難であるが、本実施形態では凹凸部（25）に衝突した冷凍機油を凹凸部（25）との付着力で冷媒から分離し、遠心力による油分離と併用している。このため、上記実施形態によれば、油分離装置（20）の油分離効率を高められる。
-Effect of the embodiment-
According to the above-described embodiment, the uneven portion (25) is provided in the portion where the discharge fluid from the compressor (11) collides with the inner wall surface of the container body (21), and the uneven portion (25) The refrigeration oil contained is captured. In general, when carbon dioxide is used as a refrigerant, the density difference between the refrigerant and oil is smaller than that of an HFC-based refrigerant, so that oil can be sufficiently separated from the refrigerant only by using centrifugal force. Although difficult, in this embodiment, the refrigerating machine oil that has collided with the concavo-convex portion (25) is separated from the refrigerant by the adhesive force with the concavo-convex portion (25), and used in combination with oil separation by centrifugal force. For this reason, according to the said embodiment, the oil separation efficiency of an oil separator (20) can be improved.
また、凹凸部（25）に付着した油が容器本体（21）の内壁面を伝って下方へ流れるときに、容器本体（21）内を旋回する油が内壁面を流れる油に結合しやすくなるので、油分離効率をさらに高めやすくなる。 In addition, when the oil adhering to the concavo-convex portion (25) flows downward along the inner wall surface of the container body (21), the oil swirling in the container body (21) is easily combined with the oil flowing on the inner wall surface. As a result, the oil separation efficiency can be further enhanced.
そして、油分離装置（20）で捕捉した油を速やかに油排出管（24）より流出させることができるので、圧縮機（11）の油量が不足してしまうのを防止できる。 And since the oil captured by the oil separator (20) can be quickly discharged from the oil discharge pipe (24), it is possible to prevent the oil amount of the compressor (11) from being insufficient.
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
<< Other Embodiments >>
About the said embodiment, it is good also as the following structures.
例えば、上記実施形態では、上記油捕捉手段として、上記容器本体（21）の内壁面における吐出流体が衝突する部位に形成された凹凸部（25）により構成しているが、凹凸部（25）の代わりに、上記容器本体の内壁面における吐出流体が衝突する部位に、図３に示すようにメッシュ部材（26）を装着し、これを油捕捉手段としてもよい。また、凹凸部（25）やメッシュ部材（26）の代わりに、上記容器本体の内壁面における吐出流体が衝突する部位に、図４に示すように油溶性界面活性剤層（27）を形成し、これを油捕捉手段としてもよい。これらのいずれの場合でも、上記実施形態と同様の効果を奏することが可能である。 For example, in the above-described embodiment, the oil capturing means is configured by the uneven portion (25) formed at the site where the discharged fluid collides with the inner wall surface of the container body (21). Instead of this, a mesh member (26) may be attached to the part of the inner wall surface of the container body where the discharged fluid collides as shown in FIG. Further, instead of the concavo-convex portion (25) and the mesh member (26), an oil-soluble surfactant layer (27) is formed on the inner wall surface of the container body where the discharged fluid collides as shown in FIG. This may be used as an oil capturing means. In any of these cases, it is possible to achieve the same effects as in the above embodiment.
さらに、上記実施形態では、冷凍機油としてＰＡＧを用いるようにしているが、ＰＯＥ（ポリオールエステル）等の他の油を用いるようにしても良い。 Furthermore, in the above embodiment, PAG is used as the refrigerating machine oil, but other oils such as POE (polyol ester) may be used.
また、上記実施形態ではサイクロン式の油分離装置について説明したが、本発明の油分離装置は必ずしもサイクロン式に限定するものではない。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the cyclone type oil separator, the oil separator of this invention is not necessarily limited to a cyclone type.
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 In addition, the above embodiment is an essentially preferable illustration, Comprising: It does not intend restrict | limiting the range of this invention, its application thing, or its use.
以上説明したように、本発明は、二酸化炭素冷媒が循環する冷媒回路における圧縮機の吐出側に設けられる油分離装置について有用である。 As described above, the present invention is useful for the oil separation device provided on the discharge side of the compressor in the refrigerant circuit in which the carbon dioxide refrigerant circulates.
10 冷媒回路
11 圧縮機
21 容器本体
22 冷媒流入管
23 冷媒流出管
24 油排出管
25 凹凸部（油捕捉手段）
26 メッシュ部材（油捕捉手段）
27 油溶性界面活性剤層（油捕捉手段）
10 Refrigerant circuit
11 Compressor
21 Container body
22 Refrigerant inlet pipe
23 Refrigerant outflow pipe
24 Oil discharge pipe
25 Concavity and convexity (oil capture means)
26 Mesh member (oil catching means)
27 Oil-soluble surfactant layer (oil capture means)
Claims (5)
冷凍機油を含む冷媒が流入する容器本体（21）と、
上記圧縮機（11）から吐出された流体を上記容器本体（21）内に導入する冷媒流入管（22）と、
上記圧縮機（11）からの吐出流体が上記容器本体（21）の内壁面に衝突する部位に設けられ、該吐出流体に含まれる冷凍機油を捕捉する油捕捉手段（25，26，27）と、
上記容器本体（21）内で分離した冷媒を容器本体（21）から導出する冷媒流出管（23）と、
上記容器本体（21）内で分離した冷凍機油を上記冷媒回路（10）の圧縮機（11）に戻す油排出管（24）と、
を備えていることを特徴とする油分離装置。 An oil separation device provided on the discharge side of the compressor (11) in the refrigerant circuit (10) in which the carbon dioxide refrigerant circulates, and separates refrigeration oil from the refrigerant,
A container body (21) into which a refrigerant containing refrigerating machine oil flows,
A refrigerant inlet pipe (22) for introducing the fluid discharged from the compressor (11) into the container body (21);
An oil catching means (25, 26, 27) for catching refrigerating machine oil contained in the discharge fluid provided at a site where the discharge fluid from the compressor (11) collides with the inner wall surface of the container body (21); ,
A refrigerant outflow pipe (23) for extracting the refrigerant separated in the container body (21) from the container body (21);
An oil discharge pipe (24) for returning the refrigeration oil separated in the container body (21) to the compressor (11) of the refrigerant circuit (10);
An oil separation device comprising:
上記容器本体（21）が縦型円筒状容器であり、
上記冷媒流入管（22）が上記容器本体（21）の側壁に対してほぼ接線方向に取り付けられ、
上記冷媒流出管（23）が上記容器本体（21）の上部に、上記油排出管（24）が上記容器本体（21）の下部に取り付けられていることを特徴とする油分離装置。 In claim 1,
The container body (21) is a vertical cylindrical container,
The refrigerant inlet pipe (22) is attached in a substantially tangential direction to the side wall of the container body (21)
The oil separator according to claim 1, wherein the refrigerant outlet pipe (23) is attached to an upper part of the container body (21), and the oil discharge pipe (24) is attached to a lower part of the container body (21).
上記油捕捉手段は、上記容器本体（21）の内壁面における吐出流体が衝突する部位に形成された凹凸部（25）により構成されていることを特徴とする油分離装置。 In claim 1 or 2,
The oil separating device is characterized in that the oil catching means is constituted by a concavo-convex portion (25) formed at a portion where the discharged fluid collides on the inner wall surface of the container body (21).
上記油捕捉手段は、上記容器本体（21）の内壁面における吐出流体が衝突する部位に装着されたメッシュ部材（26）により構成されていることを特徴とする油分離装置。 In claim 1 or 2,
The oil separating device is characterized in that the oil catching means is constituted by a mesh member (26) attached to a portion of the inner wall surface of the container body (21) where the discharged fluid collides.
上記油捕捉手段は、上記容器本体（21）の内壁面における吐出流体が衝突する部位に形成された油溶性界面活性剤層（27）により構成されていることを特徴とする油分離装置。 In claim 1 or 2,
The oil separator is characterized in that the oil trapping means is constituted by an oil-soluble surfactant layer (27) formed at a site where the discharged fluid collides with the inner wall surface of the container body (21).
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