JP2014062463A - オイルセパレータ及びそれを備えたコンプレッサ及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒中のオイルを分離してキャピラリチューブによりコンプレッサに戻す場合に、寸法の縮小と折損等の防止を図ることができ、オリゴマによる閉塞も防止若しくは抑制することができるオイルセパレータを提供する。
【解決手段】オイルセパレータ２２は、コンプレッサ１から吐出された冷媒中のオイルを分離してコンプレッサに戻すためのものであって、所定容量のタンク３１と、コンプレッサの冷媒吐出管２１に接続され、当該コンプレッサから吐出された冷媒をタンク内に導入する接続孔３６と、タンク内でオイルと分離された冷媒が流出する冷媒流出管３４と、タンク内で分離されたオイルをコンプレッサに戻すためのキャピラリチューブ３２とを備え、キャピラリチューブはタンク内に収納され、当該タンクに固定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンプレッサから吐出された冷媒中のオイルを分離するオイルセパレータ、及び、それを備えたコンプレッサ、及び、それらを備えて冷媒回路が構成された冷凍サイクル装置に関する。

従来よりこの種冷凍サイクル装置では、コンプレッサを備えて冷媒回路が構成されており、コンプレッサで圧縮された冷媒が冷媒回路に循環される構成とされている。このコンプレッサで圧縮された冷媒中にはコンプレッサの各摺動部を潤滑するためのオイルが含まれており、このオイルが冷媒回路中に循環されると閉塞等を引き起こし、また、コンプレッサにおいては焼き付き等の原因となるため、従来よりコンプレッサの冷媒吐出管にオイルセパレータを接続し、このオイルセパレータで冷媒中のオイルを分離して、キャピラリチューブによりコンプレッサに戻すようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１１３７４２号公報

しかしながら、従来技術ではオイルセパレータのタンクにキャピラリチューブの一端を取り付け、タンク外で巻回させた後、他端をコンプレッサの密閉容器に取り付ける構成であったため、オイルセパレータ及びキャピラリチューブを含む全体寸法が拡大してしまうと共に、キャピラリチューブが外部に露出するため、折損や潰れが発生する問題もあった。また、オイルセパレータのタンクから出たオイルはキャピラリチューブに入って冷やされるため、キャピラリチューブ内でオリゴマが析出されやすく、キャピラリチューブの詰まりが発生する問題もあった。

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、冷媒中のオイルを分離してキャピラリチューブによりコンプレッサに戻す場合に、寸法の縮小と折損等の防止を図ることができ、オリゴマによる閉塞も防止若しくは抑制することができるオイルセパレータ、及び、それを備えたコンプレッサ、冷凍サイクル装置を提供することを目的とするものである。

本発明のオイルセパレータは、コンプレッサから吐出された冷媒中のオイルを分離してコンプレッサに戻すためのものであって、所定容量のタンクと、コンプレッサの冷媒吐出管に接続され、当該コンプレッサから吐出された冷媒をタンク内に導入する冷媒流入部と、タンク内でオイルと分離された冷媒が流出する冷媒流出部と、タンク内で分離されたオイルをコンプレッサに戻すためのキャピラリチューブとを備え、このキャピラリチューブはタンク内に収納され、当該タンクに固定されていることを特徴とする。

請求項２の発明のオイルセパレータは、上記においてキャピラリチューブは、タンクの内面に沿って巻回されていることを特徴とする。

請求項３の発明のオイルセパレータは、上記各発明において一端がタンクに取り付けられ、他端がコンプレッサに取り付けられるオイル戻し管を備え、キャピラリチューブの入口端は、タンク内に開口しており、出口端はタンク内においてオイル戻し管の一端に連通し、接続されていることを特徴とする。

請求項４の発明のコンプレッサは、冷媒吐出管が取り付けられた密閉容器と、上記オイルセパレータを備え、このオイルセパレータのオイル戻し管の他端が密閉容器に取り付けられていることを特徴とする。

請求項５の発明のコンプレッサは、上記において冷媒吐出管がオイルセパレータの冷媒導入部においてタンクに取り付けられ、当該タンク内に開口していることを特徴とする。

請求項６の発明の冷凍サイクル装置は、上記オイルセパレータとコンプレッサを備えて冷媒回路が構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、コンプレッサから吐出された冷媒中のオイルを分離してコンプレッサに戻すためのオイルセパレータにおいて、所定容量のタンクと、コンプレッサの冷媒吐出管に接続され、当該コンプレッサから吐出された冷媒をタンク内に導入する冷媒流入部と、タンク内でオイルと分離された冷媒が流出する冷媒流出部と、タンク内で分離されたオイルをコンプレッサに戻すためのキャピラリチューブとを備え、このキャピラリチューブをタンク内に収納し、当該タンクに固定したので、従来の如くキャピラリチューブをタンク外に配置する場合に比して請求項４や請求項６のコンプレッサや冷凍サイクル装置の著しい寸法の縮小を図ることができるようになる。また、キャピラリチューブはタンク内に固定されるため、折損や潰れが発生する危険性は無い。

特に、キャピラリチューブがタンク内にあることで、外部に設けた場合に比してキャピラリチューブ自体の温度が略一定となる。また、タンク内の高温下でオイルがキャピラリチューブに入ることになるため、オリゴマも析出し難くなる。これらにより、安定したオイル戻し効果を実現することが可能となるものである。

この場合、請求項２の発明の如くキャピラリチューブを、タンクの内面に沿って巻回すれば、キャピラリチューブをタンクに安定的に固定し、キャピラリチューブへのオイルの流入も円滑化することができるようになる。

また、請求項３の発明の如く一端がタンクに取り付けられ、他端がコンプレッサに取り付けられるオイル戻し管を設け、キャピラリチューブの入口端を、タンク内に開口させ、出口端をタンク内においてオイル戻し管の一端に連通させて接続するようにすれば、オイル戻し管にてオイルセパレータをコンプレッサに保持させ、且つ、キャピラリチューブからオイル戻し管へのオイルの流入も円滑化することができる。

更に、請求項４の発明の如く冷媒吐出管が取り付けられたコンプレッサの密閉容器に上記オイルセパレータを設け、オイルセパレータのオイル戻し管の他端を密閉容器に取り付ければ、オイルセパレータを一体に備えたコンプレッサを提供することができる。

更にまた、請求項５の発明の如く冷媒吐出管をオイルセパレータの冷媒導入部においてタンクに取り付け、当該タンク内に開口させれば、冷媒吐出管によりオイルセパレータをコンプレッサに保持させることができる。

そして、請求項６の発明の如く上記オイルセパレータとコンプレッサから冷凍サイクル装置の冷媒回路を構成することで、オイルによる閉塞を防止し、冷凍サイクル装置の安定した冷凍効果を実現することができるようになる。

本発明のオイルセパレータを備えた実施例のコンプレッサの一部縦断側面図である。 図１の要部拡大縦断側面図である。 図１のオイルセパレータの平断面図である。 図１のオイルセパレータ及びコンプレッサから構成された実施例の冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。実施例のコンプレッサ１は、図４に示す放熱器２３、膨張弁２４及び蒸発器２６と共に冷凍サイクル装置Ｒの周知の冷媒回路を構成するものであり、密閉容器２内の上部に電動要素３とその下方に電動要素３の回転軸４にて駆動される回転圧縮機構部６を収納して構成された内部中間圧型二段圧縮式のロータリコンプレッサである。

回転圧縮機構部６は、シリンダ７、８と回転軸４に形成された偏心部に嵌合されてシリンダ７、８内でそれぞれ偏心回転する図示しないローラとこのローラに当接してシリンダ７、８内を高圧室側と低圧室側とに区画する図示しないベーンとを備えた低段側の回転圧縮要素１１及び高段側の回転圧縮要素１２と、高段側の回転圧縮要素１２のシリンダ８の上面開口を閉塞して回転軸４の軸受けを兼ねる上部支持部材１３と、低段側の回転圧縮要素１１のシリンダ７の下面開口を閉塞して回転軸４の軸受けを兼ねる下部支持部材１４と、シリンダ７の上面開口及びシリンダ８の下面開口を閉塞する中間仕切板１６とから構成されている。

密閉容器２内の底部にはオイル溜まり１７が構成され、ここにオイル（図１にＯＬで示す）が貯留されている。オイル溜まり１７に貯留されたオイルは、回転軸４の下端に取り付けられた図示しないオイルポンプにより吸い上げられ、回転圧縮機構部６の各摺動部に供給されて潤滑するように構成されている。

そして、電動要素３に通電されて回転軸４が回転し、回転圧縮機構部６が駆動されると、低段側の回転圧縮要素１１に吸込配管１８（図４。図４ではコンプレッサ１内を模式的に示す。）から冷媒（二酸化炭素）が吸い込まれ、ローラとベーンの作用により圧縮される。この圧縮された中間圧の冷媒は、中間吐出管１９（図４）から密閉容器２内に吐出される。これにより密閉容器２内は中間圧となる。密閉容器２内に吐出された冷媒は連絡配管２０（図４）を経て高段側の回転圧縮要素１２に吸い込まれ、ローラとベーンの作用により二段目の圧縮が行われる。

この圧縮された高圧（超臨界圧力）の冷媒は、密閉容器２に取り付けられた冷媒吐出管２１から密閉容器２外に吐出され、本発明のオイルセパレータ２２を経て冷凍サイクル装置Ｒの放熱器２３に至る。尚、オイルセパレータ２２の機能及び構造は後に詳述する。放熱器２３に流入した冷媒（二酸化炭素）は超臨界状態のまま放熱し、周囲を加熱する加熱作用を発揮した後、膨張弁（減圧手段）２４に至る。これにより冷凍サイクル装置Ｒの高圧側は超臨界状態で運転される。

この膨張弁２４を通過する過程で冷媒は液化し、次に蒸発器２６に流入して蒸発する。このときに周囲から熱を奪って冷却作用を発揮する。そして、蒸発器２６で蒸発した冷媒は前述した吸込配管１８より再びコンプレッサ１の低段側の回転圧縮要素１１に吸い込まれる循環を繰り返すものである。

ここで、高段側の回転圧縮要素１２から吐出される冷媒中には前述した潤滑用のオイルが混入しており、オイルセパレータ２２はこの冷媒中のオイルを分離して密閉容器２内に戻すためにコンプレッサ１に取り付けられている。次に、図２、図３を用いて本発明のオイルセパレータ２２の詳細構造を説明する。

実施例のオイルセパレータ２２は、所定容量のタンク３１と、タンク３１内で冷媒から分離されたオイルをコンプレッサ１の密閉容器２内に戻すための返油経路を構成するキャピラリチューブ（細管）３２及びオイル戻し管３３と、タンク３１内でオイルが分離された冷媒を放熱器２３に流出させる冷媒流出部としての冷媒流出管３４から構成されている。

タンク３１は筒状の本体３１Ａと、この本体３１Ａの下端に溶接固定されたボトム部３１Ｂと、本体３１Ａの上端に溶接固定されたキャップ部３１Ｃとから成る。本体３１Ａの所定高さの位置には冷媒導入部としての接続孔３６が形成されており、この接続孔３６にコンプレッサ１の冷媒吐出管２１が差し込まれ、本体３１Ａに溶接固定されてタンク３１内に開口している。また、冷媒流出管３４はキャップ部３１Ｃの上端に形成された接続孔３７からタンク３１内に差し込まれ、キャップ部３１Ｃに溶接固定されてタンク３１内に開口している。

この場合、冷媒吐出管２１は冷媒流出管３４を避けた位置で側方に向いて開口しており、冷媒流出管３４は冷媒吐出管２１よりも下方において下に向いて開口している。これにより、冷媒吐出管２１からオイルセパレータ２２のタンク３１内に導入された冷媒は、冷媒流出管３４の周囲を旋回した後、冷媒流出管３４の下端の開口から放熱器２３に向けて流出していくようになり、遠心力によってオイルが良好に分離されるように構成されている。そして、この分離されたオイルはタンク３１内の下部に貯留される。

一方、実施例のオイル戻し管３３は冷媒吐出管２１等と同様の管径を有しており、一端がボトム部３１Ｂの下端に形成された接続孔３８からタンク３１内に差し込まれ、ボトム部３１Ｂに溶接固定されてタンク３１内において開口している。また、オイル戻し管３３の他端は、密閉容器２に取り付けられたスリーブ３９に取り付けられて密閉容器２内のオイル溜まり１７にて開口している。

また、キャピラリチューブ３２は、その入口端３２Ａがタンク３１のボトム部３１Ｂの底部にて上に向いて開口しており、この入口端３２Ａからボトム部３１Ｂの内面に沿って上方に巻回（３２Ｃ）された後、出口端３２Ｂはタンク３１内で開口するオイル戻し管３３の一端にタンク３１内において差し込まれ、連通されている（図２、図３）。キャピラリチューブ３２の出口端３２Ｂの周囲とオイル戻し管３３の一端との間はロー材により溶接されてタンク３１内で封止されると共に、キャピラリチューブ３２の巻回部分３２Ｃもロー材によりボトム部３１Ｂの内面に溶接固定されている。

そして、オイルセパレータ２２のタンク３１内で上述した如く冷媒から分離されたオイルは、ボトム部３１Ｂの底部に溜まり、入口端３２Ａからキャピラリチューブ３２内に流入する。キャピラリチューブ３２に流入したオイルは圧力差により内部を通過して出口端３２Ｂよりオイル戻し管３３内に流出し、このオイル戻し管３３内を経てコンプレッサ１の密閉容器２内底部のオイル溜まり１７に戻されることになる。

このように、オイルセパレータ２２のタンク３１内で分離されたオイルをコンプレッサ１の密閉容器２内に戻すためのキャピラリチューブ３２をタンク３１内に収納し、当該タンク３１に固定したので、キャピラリチューブ３２をタンク３１外に配置する場合に比してコンプレッサ１や冷凍サイクル装置Ｒの著しい寸法の縮小を図ることができるようになる。また、キャピラリチューブ３２はタンク３１内に固定されるため、外部に設ける場合に比して折損や潰れが発生する危険性が無い。

特に、キャピラリチューブ３２がタンク３１内にあることで、外部に設けた場合に比してキャピラリチューブ３２自体の温度が略一定となる。また、タンク３１内の高温下でオイルがキャピラリチューブ３２に入ることになるため、オリゴマも析出し難くなり、キャピラリチューブ３２自体の詰まりも防止若しくは抑制されるようになる。これらにより、安定したオイル戻し効果を実現し、コンプレッサ１の焼き付きを防止し、冷凍サイクル装置Ｒの冷媒通路がオイルによって閉塞される不都合も防止して、冷凍サイクル装置Ｒの安定した冷凍効果を実現することができようになる。

この場合、キャピラリチューブ３２はタンク３１のボトム部３１Ｂの内面に沿って巻回されているので、キャピラリチューブ３２がタンク３１に安定的に固定され、キャピラリチューブ３２の入口端３２Ａへのオイルの流入も円滑化になる。

また、キャピラリチューブ３２より管径の大きいオイル戻し管３３の一端をタンク３１のボトム部３１Ｂに取り付け、他端をコンプレッサ１の密閉容器２に取り付けると共に、キャピラリチューブ３２の入口端３２Ａを、タンク３１内に開口させ、出口端３２Ｂをタンク３１内においてオイル戻し管３３の一端に連通させて接続しているので、キャピラリチューブ３２からオイル戻し管３３へのオイルの流入も円滑化する。

更に、冷媒吐出管２１はオイルセパレータ２２の接続孔３６から差し込まれてタンク３１に取り付けられ、当該タンク３１内に開口しているので、これら冷媒吐出管２１とオイル戻し管３３とでオイルセパレータ２２をコンプレッサ１に保持させることができる。これにより、オイルセパレータ２２を一体に備えたコンプレッサ１を提供することができる。

尚、実施例ではコンプレッサ１の冷媒吐出管２１を直接オイルセパレータ２２のタンク３１内に挿入するようにしたが、予め接続孔３６に冷媒導入用の配管（冷媒導入部となる）を接続しておき、この配管を冷媒吐出管２１に接続するようにしてもよい。

また、実施例では内部中間圧型二段圧縮式ロータリコンプレッサにて本発明を説明したが、それに限らず、例えば単一の圧縮要素を備えて密閉容器内が高圧となるコンプレッサの吸込配管にオイルセパレータからオイルを戻す場合等にも本発明は有効である。

１ コンプレッサ
２ 密閉容器
３ 電動要素
６ 回転圧縮機構部
７、８ シリンダ
１１、１２ 回転圧縮要素
１７ オイル溜まり
２１ 冷媒吐出管
２２ オイルセパレータ
３１ タンク
３２ キャピラリチューブ
３２Ａ 入口端
３２Ｂ 出口端
３３ オイル戻し管
３４ 冷媒流出管
３６ 接続孔
Ｒ 冷凍サイクル装置

Claims (6)

1. コンプレッサから吐出された冷媒中のオイルを分離して前記コンプレッサに戻すためのオイルセパレータにおいて、
   所定容量のタンクと、
   前記コンプレッサの冷媒吐出管に接続され、当該コンプレッサから吐出された冷媒を前記タンク内に導入する冷媒流入部と、
   前記タンク内でオイルと分離された冷媒が流出する冷媒流出部と、
   前記タンク内で分離されたオイルを前記コンプレッサに戻すためのキャピラリチューブとを備え、
   該キャピラリチューブは前記タンク内に収納され、当該タンクに固定されていることを特徴とするオイルセパレータ。
2. 前記キャピラリチューブは、前記タンクの内面に沿って巻回されていることを特徴とする請求項１に記載のオイルセパレータ。
3. 前記一端が前記タンクに取り付けられ、他端が前記コンプレッサに取り付けられるオイル戻し管を備え、
   前記キャピラリチューブの入口端は、前記タンク内に開口しており、出口端は前記タンク内において前記オイル戻し管の一端に連通し、接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のオイルセパレータ。
4. 前記冷媒吐出管が取り付けられた密閉容器を備え、前記オイル戻し管の他端が前記密閉容器に取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載のオイルセパレータを備えたコンプレッサ。
5. 前記冷媒吐出管が前記オイルセパレータの前記冷媒導入部において前記タンクに取り付けられ、当該タンク内に開口していることを特徴とする請求項４に記載のコンプレッサ。
6. 前記オイルセパレータとコンプレッサを備えて冷媒回路が構成された請求項１乃至請求項５の何れかに記載の冷凍サイクル装置。

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