JP2014083520A

JP2014083520A - Oil separator

Info

Publication number: JP2014083520A
Application number: JP2012236327A
Authority: JP
Inventors: Masato Komura; 正人小村; Toshiyuki Ebara; 俊行江原; Takashi Inoue; 孝井上; Tadashi Hotta; 忠資堀田; Kentaro Kishi; 健太郎貴志
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2014-05-12

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oil separator capable of suppressing degradation of oil separation efficiency, and reducing an energy loss, regardless of the flow rate change of fluid flowing into the inside.SOLUTION: On an oil separator equipped with a cylindrical container 41 formed with a plurality of coolant flowing inlets 41a making a coolant mixed with oil flow in, and a swiveling space 41b the fluid mixed with the oil flowing in from the coolant flowing inlets 41a, a reed valve 43 is provided, which increases one coolant passage area of the plurality of coolant flowing inlets 41a with the increase of a flow rate of the coolant flowing into the cylindrical container 41. Therefore, when the flow rate of the coolant flowing into the cylindrical container 41 is increased, the increase of a pressure loss is suppressed to reduce an energy loss. When the flow rate of the coolant flowing into the cylindrical container 41 is decreased, the lowing of the flowing speed of the coolant swiveling in the swiveling space 41b is suppressed to suppress the degradation of oil separation efficiency.

Description

本発明は、流体中に混入したオイルを分離するオイルセパレータに関する。 The present invention relates to an oil separator that separates oil mixed in a fluid.

従来、特許文献１に、蒸気圧縮式の冷凍サイクルに適用されて、冷媒中に混入した圧縮機潤滑用のオイル（冷凍機油）を、遠心力の作用によって冷媒から分離する遠心分離式のオイルセパレータが開示されている。この種のオイルセパレータでは、オイルが混入した冷媒を筒状容器内に形成された旋回空間で旋回させ、これにより生じる遠心力の作用によって冷媒からオイルを分離している。 Conventionally, in Patent Document 1, a centrifugal oil separator which is applied to a vapor compression refrigeration cycle and separates oil for lubricating a compressor (refrigeration oil) mixed in the refrigerant from the refrigerant by the action of centrifugal force Is disclosed. In this type of oil separator, a refrigerant mixed with oil is swirled in a swirling space formed in a cylindrical container, and the oil is separated from the refrigerant by the action of centrifugal force generated thereby.

さらに、特許文献１のオイルセパレータでは、筒状容器内へ冷媒を流入させる冷媒流入口の通路面積Ａ（単位：ｍｍ²）に対する筒状容器内へ流入する冷媒の流量Ｇ（単位：ｋｇ／ｈ）の比Ｇ／Ａが予め定めた所定範囲内となるようにしている。これにより、筒状容器内へ流入する冷媒の流速が低下してオイル分離効率が低下してしまうことを抑制するとともに、冷媒を筒状容器内へ流入させる際の圧力損失を低減させてエネルギ損失の低減を図ろうとしている。 Furthermore, in the oil separator of Patent Document 1, the flow rate G (unit: kg / h) of the refrigerant flowing into the cylindrical container with respect to the passage area A (unit: mm ² ) of the refrigerant inlet that allows the refrigerant to flow into the cylindrical container. ) Ratio G / A is set within a predetermined range. As a result, the flow rate of the refrigerant flowing into the cylindrical container is prevented from lowering and the oil separation efficiency is reduced, and the pressure loss at the time of flowing the refrigerant into the cylindrical container is reduced to reduce the energy loss. We are trying to reduce this.

特許第４３８１４５８号公報Japanese Patent No. 4381458

しかしながら、特許文献１のオイルセパレータでは、所定の運転条件においてオイル分離効率の低下の抑制とエネルギ損失の低減との両立を図ることができるように比Ｇ／Ａを決定しているだけなので、例えば、冷凍サイクルの負荷変動等によって筒状容器内へ流入する冷媒の流量Ｇが大きく変動すると、オイル分離効率の低下の抑制とエネルギ損失の低減との両立を図ることができなくなってしまうおそれがある。 However, in the oil separator disclosed in Patent Document 1, since the ratio G / A is determined so as to achieve both reduction of oil separation efficiency and energy loss under predetermined operating conditions, for example, When the flow rate G of the refrigerant flowing into the cylindrical container greatly fluctuates due to load fluctuations of the refrigeration cycle, it may not be possible to achieve both reduction in oil separation efficiency and energy loss. .

上記点に鑑み、本発明は、内部へ流入する流体の流量変化によらず、オイル分離効率の低下の抑制とエネルギ損失の低減との両立を可能とするオイルセパレータを提供することを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to provide an oil separator that can achieve both reduction in oil separation efficiency and reduction in energy loss, regardless of changes in the flow rate of fluid flowing into the interior. .

本発明は、上記目的を達成するために案出されたもので、請求項１に記載の発明では、オイルが混入した流体を流入させる流体流入口（４１ａ）、および流体流入口（４１ａ）から流入したオイルが混入した流体を旋回させる旋回空間（４１ｂ）が形成された筒状容器（４１）を備え、旋回空間（４１ｂ）内でオイルが混入した流体を旋回させた際に生じる遠心力の作用によって流体からオイルを分離する遠心分離式のオイルセパレータであって、
流体流入口（４１ａ）は複数形成されており、さらに、流体流入口（４１ａ）のうち少なくとも１つの流体通路面積を変更する通路面積変更手段（４３、４４）を備え、通路面積変更手段（４３、４４）は、旋回空間（４１ｂ）へ流入するオイルが混入した流体の流量の増加に伴って、流体通路面積を増加させるものであるオイルセパレータを特徴としている。 The present invention has been devised to achieve the above object. In the invention according to claim 1, the fluid inlet (41a) through which the fluid mixed with oil flows in and the fluid inlet (41a) are provided. A cylindrical container (41) in which a swirling space (41b) for swirling the fluid mixed with the inflowing oil is provided, and centrifugal force generated when swirling the fluid mixed with oil in the swirling space (41b). A centrifugal oil separator that separates oil from fluid by action,
A plurality of fluid inlets (41a) are formed, and further, passage area changing means (43, 44) for changing at least one fluid passage area of the fluid inlets (41a) is provided, and passage area changing means (43 , 44) is characterized by an oil separator that increases the fluid passage area as the flow rate of the fluid mixed with the oil flowing into the swirling space (41b) increases.

これによれば、旋回空間（４１ｂ）へ流入するオイルが混入した流体の流量の増加に伴って、通路面積変更手段（４３、４４）が流体流入口（４１ａ）の流体通路面積を増加させるので、流体が流体流入口（４１ａ）を介して旋回空間（４１ｂ）へ流入する際に生じる圧力損失の増加を抑制できる。従って、流体を筒状容器（４１）内へ流入させる際に生じるエネルギ損失を低減できる。 According to this, the passage area changing means (43, 44) increases the fluid passage area of the fluid inlet (41a) as the flow rate of the fluid mixed with the oil flowing into the swirling space (41b) increases. The increase in pressure loss that occurs when the fluid flows into the swirling space (41b) through the fluid inlet (41a) can be suppressed. Therefore, it is possible to reduce energy loss that occurs when the fluid flows into the cylindrical container (41).

さらに、旋回空間（４１ｂ）へ流入するオイルが混入した流体の流量の減少に伴って、通路面積変更手段（４３、４４）が流体流入口（４１ａ）の流体通路面積を減少させるので、筒状容器（４１）内へ流入するオイルが混入した流体の流速が低下して旋回空間（４１ｂ）内で旋回するオイルに作用する遠心力が低下してしまうことを抑制できる。従って、オイル分離効率の低下を抑制できる。 Furthermore, the passage area changing means (43, 44) reduces the fluid passage area of the fluid inlet (41a) as the flow rate of the fluid mixed with the oil flowing into the swirling space (41b) decreases. It is possible to suppress the centrifugal force acting on the oil swirling in the swirling space (41b) due to the decrease in the flow velocity of the fluid mixed with the oil flowing into the container (41). Accordingly, it is possible to suppress a decrease in oil separation efficiency.

すなわち、本請求項に記載の発明によれば、内部へ流入する流体の流量変化によらず、オイル分離効率の低下の抑制とエネルギ損失の低減との両立を可能とするオイルセパレータを提供することができる。 That is, according to the invention described in the present claim, an oil separator that can achieve both suppression of a decrease in oil separation efficiency and reduction in energy loss regardless of a change in the flow rate of the fluid flowing into the inside is provided. Can do.

さらに、上記特徴のオイルセパレータおよび圧縮機において、具体的に、通路面積変更手段（４３、４４）が、流体流入口（４１ａ）を開閉する弁体（４３ａ、４４ａ）、および弁体（４３ａ、４４ａ）に対して流体流入口（４１ａ）を閉塞する側に付勢する荷重を発生させる弾性部材（４３ｂ、４４ｂ）によって構成されていてもよい。これによれば、通路面積変更手段（４３、４４）を純機械的機構により極めて簡素な構成で実現できる。 Furthermore, in the oil separator and the compressor having the above characteristics, specifically, the passage area changing means (43, 44) includes a valve body (43a, 44a) that opens and closes the fluid inlet (41a), and a valve body (43a, 44a) may be constituted by an elastic member (43b, 44b) that generates a load that biases the fluid inlet (41a) toward the side closing the fluid inlet (41a). According to this, the passage area changing means (43, 44) can be realized with a very simple configuration by a pure mechanical mechanism.

また、上記特徴のオイルセパレータおよび圧縮機において、流体流入口（４１ａ）として、通路面積変更手段（４３、４４）によって冷媒通路面積が変更されないものが設けられていてもよい。これによれば、複数の流体流入口（４１ａ）の全てが閉塞されてしまうことがないので、旋回空間（４１ｂ）内へオイルが混入した流体を確実に流入させることができる。 In the oil separator and the compressor having the above characteristics, a fluid inflow port (41a) may be provided in which the refrigerant passage area is not changed by the passage area changing means (43, 44). According to this, since all of the plurality of fluid inflow ports (41a) are not blocked, the fluid mixed with oil can surely flow into the swirling space (41b).

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

第１実施形態の圧縮機の模式的な断面図である。It is a typical sectional view of the compressor of a 1st embodiment. 第１実施形態のオイルセパレータの軸方向断面図である。It is an axial sectional view of the oil separator of a 1st embodiment. 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。It is III-III sectional drawing of FIG. 第１実施形態のオイルセパレータへ流入する冷媒流量の変化に対する合計冷媒通路面積、圧力損失、および流速の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the total refrigerant passage area, the pressure loss, and the flow velocity with respect to the change of the refrigerant | coolant flow rate which flows in into the oil separator of 1st Embodiment. 第２実施形態のオイルセパレータの軸方向断面図である。It is an axial sectional view of the oil separator of a 2nd embodiment. 図５のＶＩ−ＶＩ断面図である。It is VI-VI sectional drawing of FIG.

（第１実施形態）
図１〜図４により、本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態のオイルセパレータ４０は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルにおいて冷媒を圧縮して吐出する圧縮機１に一体的に構成されており、冷凍サイクルの冷媒に混入した圧縮機潤滑用のオイル（冷凍機油）を、冷媒から分離する機能を果たす。従って、本実施形態の冷媒は、特許請求の範囲に記載された流体に対応している。 (First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The oil separator 40 according to the present embodiment is configured integrally with a compressor 1 that compresses and discharges a refrigerant in a vapor compression refrigeration cycle. Oil for compressor lubrication (refrigeration refrigeration mixed in the refrigerant in the refrigeration cycle). The machine oil is separated from the refrigerant. Therefore, the refrigerant of the present embodiment corresponds to the fluid described in the claims.

なお、この冷凍サイクルは、ヒートポンプ式給湯機に適用されており、圧縮機１から吐出された吐出冷媒と給湯水とを熱交換させて給湯水を加熱する水−冷媒熱交換器、水−冷媒熱交換器から流出した冷媒を減圧させる膨張弁、膨張弁にて減圧された冷媒を空気と熱交換させて蒸発させる熱交換器、および圧縮機１を、冷媒配管を介して環状に接続することによって構成されたものである。 This refrigeration cycle is applied to a heat pump type hot water heater, and a water-refrigerant heat exchanger and a water-refrigerant heat the hot water by exchanging heat between the discharged refrigerant discharged from the compressor 1 and the hot water. An expansion valve that depressurizes the refrigerant that has flowed out of the heat exchanger, a heat exchanger that evaporates the refrigerant depressurized by the expansion valve by heat exchange with air, and the compressor 1 are connected in an annular manner via a refrigerant pipe. It is comprised by.

さらに、本実施形態の冷凍サイクルでは、冷媒として二酸化炭素を採用しており、圧縮機１から吐出された冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成している。また、前述の如く、この冷媒には、圧縮機１内の各摺動部位を潤滑するオイルが混入されている。 Furthermore, in the refrigeration cycle of the present embodiment, carbon dioxide is adopted as the refrigerant, and a supercritical refrigeration cycle in which the pressure of the refrigerant discharged from the compressor 1 is equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant is configured. Further, as described above, the refrigerant is mixed with oil that lubricates each sliding portion in the compressor 1.

次に、図１を用いて、本実施形態の圧縮機１の詳細構成について説明する。図１は、圧縮機１の模式的な軸方向断面図である。なお、図１中の上下の各矢印は、圧縮機１をヒートポンプ給湯機へ搭載した状態における上下の各方向を示している。 Next, the detailed structure of the compressor 1 of this embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 1 is a schematic axial sectional view of the compressor 1. In addition, the up and down arrows in FIG. 1 indicate the up and down directions when the compressor 1 is mounted on the heat pump water heater.

圧縮機１は、冷媒を吸入し、圧縮して吐出する圧縮機構部１０、この圧縮機構部１０を駆動する電動機部２０、および電動機部２０から圧縮機構部１０へ回転駆動力を伝達する駆動軸であるシャフト２５等をハウジング３０内に収容して構成された電動式の圧縮機である。さらに、圧縮機１は、シャフト２５の回転軸が水平方向に延びて、圧縮機構部１０と電動機部２０が水平方向に配置される、いわゆる横置きタイプに構成されている。 The compressor 1 sucks refrigerant, compresses and discharges the refrigerant, a compressor mechanism 10 that drives the compressor mechanism 10, and a drive shaft that transmits rotational driving force from the motor unit 20 to the compressor mechanism 10. This is an electric compressor configured by housing the shaft 25 and the like in the housing 30. Further, the compressor 1 is configured as a so-called horizontal type in which the rotation axis of the shaft 25 extends in the horizontal direction, and the compression mechanism unit 10 and the electric motor unit 20 are arranged in the horizontal direction.

ハウジング３０は、水平方向に延びる筒状部材３１、筒状部材３１の軸方向一端側（図１では、圧縮機構部１０側）を塞ぐ第１蓋部材３２、および筒状部材３１の軸方向他端側（図１では、圧縮機構部１０の反対側）を塞ぐ第２蓋部材３３を有し、これらを一体に接合して密閉容器構造としたものである。 The housing 30 includes a cylindrical member 31 that extends in the horizontal direction, a first lid member 32 that closes one axial end side of the cylindrical member 31 (on the compression mechanism unit 10 side in FIG. 1), and the axial direction of the cylindrical member 31. It has the 2nd cover member 33 which plugs up an end side (in FIG. 1, the other side of the compression mechanism part 10), and these are joined integrally and it is set as the airtight container structure.

電動機部２０は、固定子をなすステータ２１および回転子をなすロータ２２を有している。ステータ２１は、磁性材からなるステータコア２１ａおよびステータコア２１ａに巻き付けられたステータコイル２１ｂによって構成されている。そして、ステータコイル２１ｂに電力を供給することによって、ロータ２２を回転させる回転磁界を発生させる。 The electric motor unit 20 includes a stator 21 that forms a stator and a rotor 22 that forms a rotor. The stator 21 includes a stator core 21a made of a magnetic material and a stator coil 21b wound around the stator core 21a. Then, by supplying electric power to the stator coil 21b, a rotating magnetic field for rotating the rotor 22 is generated.

ロータ２２は、永久磁石を有して構成されており、ステータ２１の内周側に配置されている。このロータ２２は回転軸方向に延びる円筒状に形成され、さらに、ロータ２２の軸中心穴には、回転軸方向に延びるシャフト２５が圧入により固定されている。従って、ステータコイル２１ｂに電力が供給されて回転磁界が発生すると、ロータ２２およびシャフト２５が一体となって回転する。 The rotor 22 has a permanent magnet and is arranged on the inner peripheral side of the stator 21. The rotor 22 is formed in a cylindrical shape extending in the rotation axis direction, and a shaft 25 extending in the rotation axis direction is fixed to the axial center hole of the rotor 22 by press-fitting. Therefore, when electric power is supplied to the stator coil 21b and a rotating magnetic field is generated, the rotor 22 and the shaft 25 rotate together.

シャフト２５は、略円筒状に形成され、その内部には前述のオイルを摺動部位へ導くための給油通路２５ａが形成されている。より具体的には、オイルは給油通路２５ａを介して、シャフト２５の軸方向一端側を回転可能に支持する第１すべり軸受部２５ｂとの摺動部位、および軸方向他端側を回転可能に支持する第２すべり軸受部２５ｃとの摺動部位に導かれる。 The shaft 25 is formed in a substantially cylindrical shape, and an oil supply passage 25a for guiding the oil to the sliding portion is formed therein. More specifically, the oil is capable of rotating through the oil supply passage 25a with the first sliding bearing portion 25b that rotatably supports one axial end of the shaft 25 and the other axial end. It is guided to a sliding portion with the second sliding bearing portion 25c to be supported.

次に、圧縮機構部１０は、それぞれ渦巻き状に形成された歯部を有する可動スクロール１１および固定スクロール１２からなるスクロール型の圧縮機構で構成されている。より詳細には、可動スクロール１１および固定スクロール１２は、それぞれ円板状の基板部を有し、双方の基板部は互いに対向するようにシャフト２５の軸方向に配置されている。 Next, the compression mechanism part 10 is comprised by the scroll-type compression mechanism which consists of the movable scroll 11 and the fixed scroll 12 which each have the tooth | gear part formed in the spiral. More specifically, each of the movable scroll 11 and the fixed scroll 12 has a disk-shaped substrate portion, and both the substrate portions are arranged in the axial direction of the shaft 25 so as to face each other.

さらに、可動スクロール１１の基板部には固定スクロール１２側に向かって突出する渦巻き状の歯部（可動側歯部）１１ａが形成されている。一方、固定スクロール１２には、基板部から可動スクロール１１側に向かって突出するとともに、可動スクロール１１の歯部１１ａに噛み合う渦巻き状の歯部（固定側歯部）１２ａが形成されている。 Further, a spiral tooth portion (movable side tooth portion) 11 a protruding toward the fixed scroll 12 side is formed on the substrate portion of the movable scroll 11. On the other hand, the fixed scroll 12 is formed with a spiral tooth portion (fixed side tooth portion) 12 a that protrudes from the substrate portion toward the movable scroll 11 side and meshes with the tooth portion 11 a of the movable scroll 11.

そして、両スクロール１１、１２の各歯部１１ａ、１２ａ同士が噛み合って複数箇所で接触することによって、回転軸方向から見たときに三日月形状に形成される密閉された圧縮室１３が複数個形成される。なお、図１では図示の明確化のため、複数個の圧縮室１３のうち、１つの圧縮室だけに符号を付しており、他の圧縮室については符号を省略している。 Then, the teeth 11a and 12a of the scrolls 11 and 12 are engaged with each other and contacted at a plurality of locations, thereby forming a plurality of sealed compression chambers 13 formed in a crescent shape when viewed from the rotation axis direction. Is done. In FIG. 1, for clarity of illustration, only one compression chamber among the plurality of compression chambers 13 is given a reference numeral, and the other compression chambers are omitted.

また、可動スクロール１１の基板部の可動側歯部１１ａが形成された面の反対側の面の中心部には、シャフト２５の軸方向一端部が挿入される円筒状のボス部１１ｂが形成されている。一方、シャフト２５の軸方向一端部には、シャフト２５の回転中心に対して偏心した偏心部２５ｄが形成され、この偏心部２５ｄが可動スクロール１１のボス１１ｂに回転可能に挿入されている。 In addition, a cylindrical boss portion 11b into which one axial end portion of the shaft 25 is inserted is formed at the center of the surface of the movable scroll 11 opposite to the surface on which the movable tooth portion 11a is formed. ing. On the other hand, an eccentric portion 25 d that is eccentric with respect to the rotation center of the shaft 25 is formed at one axial end portion of the shaft 25, and this eccentric portion 25 d is rotatably inserted into the boss 11 b of the movable scroll 11.

さらに、可動スクロール１１は、図示しない自転防止機構によって偏心部２５ｄ周りに自転することが防止されている。このため、電動機部２０に電力が供給されて、ロータ２２とともにシャフト２５が回転すると、可動スクロール１１は偏心部２５ｄ周りに自転することなく、シャフト２５の回転中心を公転中心として旋回しながら公転運動する。 Further, the movable scroll 11 is prevented from rotating around the eccentric portion 25d by a rotation prevention mechanism (not shown). For this reason, when electric power is supplied to the motor unit 20 and the shaft 25 rotates together with the rotor 22, the movable scroll 11 does not rotate around the eccentric portion 25 d, and revolves while revolving around the rotation center of the shaft 25. To do.

可動スクロール１１が公転運動することによって、前述の圧縮室１３が回転軸回りに外周側から中心側へ容積を減少させながら移動する。この際、最外周側に形成される圧縮室１３には、ハウジング３０の筒状部材３１に形成された図示しない冷媒吸入口を介して冷媒が供給される。そして、圧縮室１３が容積を減少させながら外周側から中心側へ移動することによって、圧縮室１３内へ供給された冷媒が圧縮される。 As the movable scroll 11 revolves, the compression chamber 13 moves around the rotation axis while reducing the volume from the outer peripheral side to the center side. At this time, the refrigerant is supplied to the compression chamber 13 formed on the outermost peripheral side through a refrigerant inlet (not shown) formed in the cylindrical member 31 of the housing 30. Then, the refrigerant supplied into the compression chamber 13 is compressed by moving the compression chamber 13 from the outer peripheral side to the center side while reducing the volume.

また、固定スクロール１２の基板部１２１の中心部には、圧縮室１３で圧縮された冷媒が吐出される吐出穴が形成されている。この吐出穴は、圧縮室１３で圧縮された高圧冷媒を流入させる吐出室１４に連通している。吐出室１４には、冷媒が吐出穴を介して吐出室１４側から圧縮室１３側へ逆流してしまうことを防止する逆止弁として機能するリード弁１５が配置されている。 In addition, a discharge hole through which the refrigerant compressed in the compression chamber 13 is discharged is formed in the center portion of the substrate portion 121 of the fixed scroll 12. This discharge hole communicates with the discharge chamber 14 into which the high-pressure refrigerant compressed in the compression chamber 13 flows. The discharge chamber 14 is provided with a reed valve 15 that functions as a check valve that prevents the refrigerant from flowing back from the discharge chamber 14 side to the compression chamber 13 side through the discharge hole.

さらに、吐出室１４へ流入した冷媒は、ハウジング３０の筒状部材３１に形成された冷媒流出口３０ａを介して、オイルセパレータ４０へ導かれる。より詳細には、冷媒流出口３０ａには、吐出冷媒配管３４を介して、オイルセパレータ４０の冷媒流入口（流体流入口）４１ａが接続されている。オイルセパレータ４０の詳細構成については、図２、図３を用いて説明する。 Further, the refrigerant flowing into the discharge chamber 14 is guided to the oil separator 40 via the refrigerant outlet 30 a formed in the cylindrical member 31 of the housing 30. More specifically, a refrigerant inlet (fluid inlet) 41a of the oil separator 40 is connected to the refrigerant outlet 30a via a discharge refrigerant pipe 34. The detailed configuration of the oil separator 40 will be described with reference to FIGS.

オイルセパレータ４０は、ハウジング３０の冷媒流出口３０ａから吐出されたオイルが混入した冷媒からオイルを分離し、分離されたオイルをハウジング３０内に形成された貯油室１６へ戻す機能を果たす。このオイルセパレータ４０は、略円筒状に形成されて鉛直方向（上下方向）に延びる筒状容器４１と、この筒状容器４１の内部に同軸上に配置されたパイプ部材４２とを備えている。 The oil separator 40 functions to separate the oil from the refrigerant mixed with the oil discharged from the refrigerant outlet 30 a of the housing 30 and return the separated oil to the oil storage chamber 16 formed in the housing 30. The oil separator 40 includes a cylindrical container 41 that is formed in a substantially cylindrical shape and extends in the vertical direction (vertical direction), and a pipe member 42 that is coaxially disposed inside the cylindrical container 41.

つまり、オイルセパレータ４０は、筒状容器４１およびパイプ部材４２によって二重管構造に構成されている。なお、筒状容器４１の上端側開口部はパイプ部材４２の上方側部位の外周側面によって閉塞されている。さらに、パイプ部材４２の上端側開口部４２ａは、オイルが分離された冷媒をオイルセパレータ４０の外部、すなわち圧縮機１の外部の水−冷媒熱交換器の入口側へ吐出する冷媒吐出口を構成している。 That is, the oil separator 40 is configured in a double tube structure by the cylindrical container 41 and the pipe member 42. Note that the opening on the upper end side of the cylindrical container 41 is closed by the outer peripheral side surface of the upper portion of the pipe member 42. Further, the upper end side opening 42 a of the pipe member 42 constitutes a refrigerant discharge port for discharging the refrigerant from which the oil has been separated to the outside of the oil separator 40, that is, to the inlet side of the water-refrigerant heat exchanger outside the compressor 1. doing.

また、筒状容器４１の内周側面とパイプ部材４２の下方側部位の外周側面との間には、冷媒流入口４１ａから流入した冷媒を旋回させる略円筒状の旋回空間４１ｂが形成されている。冷媒流入口４１ａは、筒状容器４１の筒状側面に形成され、筒状容器４１の軸方向から見たときに、図３の断面図の太線矢印に示すように、円形状の筒状容器４１の内周面の略接線方向に冷媒を流入させる向きに開口している。 Further, between the inner peripheral side surface of the cylindrical container 41 and the outer peripheral side surface of the lower portion of the pipe member 42, a substantially cylindrical swirling space 41b for swirling the refrigerant flowing from the refrigerant inlet 41a is formed. . The refrigerant inlet 41a is formed on the cylindrical side surface of the cylindrical container 41, and when viewed from the axial direction of the cylindrical container 41, as shown by the thick arrow in the cross-sectional view of FIG. 41 is opened in the direction of flowing the refrigerant in a substantially tangential direction of the inner peripheral surface of 41.

これにより、冷媒流入口４１ａから旋回空間４１ｂへ流入した冷媒は、図３の太線矢印に示すように、筒状容器４１の内周面に沿って旋回し、この旋回により生じる遠心力の作用によって冷媒からオイルが分離される。つまり、本実施形態のオイルセパレータ４０は遠心分離式の分離器として構成されている。 As a result, the refrigerant flowing into the swirling space 41b from the refrigerant inlet 41a swirls along the inner peripheral surface of the cylindrical container 41 as shown by the thick arrow in FIG. Oil is separated from the refrigerant. That is, the oil separator 40 of this embodiment is configured as a centrifugal separator.

さらに、冷媒流入口４１ａは、筒状容器４１の筒状側面に複数（本実施形態では、図１、図２に示すように２つ）形成されている。また、筒状容器４１の内周側には、少なくとも１つの冷媒流入口４１ａ（本実施形態では、図２の下方側に配置された１つの冷媒流入口４１ａ）の冷媒通路面積（流体通路面積）を変更する通路面積変更手段としてのリード弁４３が配置されている。 Furthermore, a plurality of refrigerant inlets 41a are formed on the cylindrical side surface of the cylindrical container 41 (two in this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2). Further, on the inner peripheral side of the cylindrical container 41, the refrigerant passage area (fluid passage area) of at least one refrigerant inlet 41a (in this embodiment, one refrigerant inlet 41a arranged on the lower side in FIG. 2). The reed valve 43 is disposed as a passage area changing means for changing the).

このリード弁４３の基本的構成は、吐出室１４に配置されたリード弁１５と同様である。具体的には、リード弁４３は薄板状の金属で形成されており、一端側に設けられた固定部をボルト４３ｃによって筒状容器４１の内周側に固定し、他端側に設けられた弁体部４３ａを変位させることによって、下方側に配置された冷媒流入口４１ａの冷媒通路面積を変更する。 The basic configuration of the reed valve 43 is the same as that of the reed valve 15 disposed in the discharge chamber 14. Specifically, the reed valve 43 is formed of a thin plate-like metal, and a fixing portion provided at one end side is fixed to the inner peripheral side of the cylindrical container 41 by a bolt 43c and provided at the other end side. By displacing the valve body 43a, the refrigerant passage area of the refrigerant inlet 41a disposed on the lower side is changed.

固定部から弁体部４３ａへ至る板バネ部４３ｂは、冷媒流入口４１ａを閉塞する側に付勢する荷重を発生させる弾性部材として機能する。つまり、このリード弁４３は、ハウジング３０の冷媒流出口３０ａから吐出されて旋回空間４１ｂへ流入する冷媒の流量の増加に伴って、冷媒流出口３０ｂ側の冷媒圧力が所定の圧力を超えないように冷媒流入口４１ａの冷媒通路面積を増加させる機能を果たす。 The leaf spring portion 43b extending from the fixed portion to the valve body portion 43a functions as an elastic member that generates a load that urges the refrigerant inflow port 41a to be closed. That is, the reed valve 43 prevents the refrigerant pressure on the refrigerant outlet 30b side from exceeding a predetermined pressure as the flow rate of the refrigerant discharged from the refrigerant outlet 30a of the housing 30 and flowing into the swirling space 41b increases. In addition, the refrigerant passage area of the refrigerant inlet 41a is increased.

また、冷媒流入口４１ａには、リード弁４３の開度変化によらず冷媒通路面積が変更されないもの（本実施形態では、図２の上方側に配置された１つの冷媒流入口４１ａ）も設けられている。 The refrigerant inlet 41a is also provided with a refrigerant passage area that does not change regardless of the opening degree of the reed valve 43 (in this embodiment, one refrigerant inlet 41a disposed on the upper side in FIG. 2). It has been.

筒状容器４１の下端部は、第１蓋部材３２に設けられてハウジング３０の内外を貫通する貫通穴を介して、ハウジング３０の内部に形成された貯油室１６内に挿入されている。さらに、筒状容器４１の下端部には、旋回空間４１ｂ内で遠心分離されたオイルを貯油室１６側へ流出させる下端側開口穴４１ｃが形成されている。 The lower end portion of the cylindrical container 41 is inserted into an oil storage chamber 16 formed inside the housing 30 through a through hole provided in the first lid member 32 and penetrating the inside and outside of the housing 30. Furthermore, a lower end side opening hole 41c is formed in the lower end portion of the cylindrical container 41 to allow the oil centrifuged in the swirl space 41b to flow out to the oil storage chamber 16 side.

貯油室１６は、旋回空間４１ｂ内で遠心分離されたオイルを貯油する空間であり、第１蓋部材３２の内側およびハウジング３０の内部で軸方向に垂直に広がる区画部材３５によって仕切られている。さらに、貯油室１６の下方側には、貯油室１６内に貯油されたオイルをハウジング３０内の圧縮機構部１０の最外周側に形成される圧縮室１３等へ導くためのオイル配管３６が接続されている。 The oil storage chamber 16 is a space for storing oil that has been centrifuged in the swirl space 41 b, and is partitioned by a partition member 35 that extends vertically in the axial direction inside the first lid member 32 and inside the housing 30. Further, an oil pipe 36 for guiding the oil stored in the oil storage chamber 16 to the compression chamber 13 formed on the outermost peripheral side of the compression mechanism portion 10 in the housing 30 is connected to the lower side of the oil storage chamber 16. Has been.

次に、上記構成における本実施形態の作動を説明する。圧縮機１の電動機部２０に電力が供給されてロータ２２およびシャフト２５が回転すると、可動スクロール１１がシャフト２５に対して公転運動（旋回運動）する。これにより、可動スクロール１１側の歯部１１ａと固定スクロール１２側の歯部１２ａとの間に形成された三日月状の圧縮室１３が外周側から中心側へ旋回しながら移動していく。 Next, the operation of this embodiment in the above configuration will be described. When electric power is supplied to the motor unit 20 of the compressor 1 and the rotor 22 and the shaft 25 rotate, the movable scroll 11 revolves (rotates) with respect to the shaft 25. Thereby, the crescent-shaped compression chamber 13 formed between the tooth portion 11a on the movable scroll 11 side and the tooth portion 12a on the fixed scroll 12 side moves while turning from the outer peripheral side to the center side.

そして、中心側へ移動した圧縮室１３が吐出穴に連通すると、圧縮室１３にて圧縮されたオイルが混入した冷媒が吐出穴を介して、吐出室１４へ流入する。さらに、吐出室１４へ流入した冷媒は、冷媒流出口３０ａおよび吐出冷媒配管３４を介して、オイルセパレータ４０へ導かれる。オイルセパレータ４０へ導かれた冷媒は、冷媒流入口４１ａを介して、旋回空間４１ｂへ流入する。 When the compression chamber 13 moved to the center side communicates with the discharge hole, the refrigerant mixed with the oil compressed in the compression chamber 13 flows into the discharge chamber 14 through the discharge hole. Further, the refrigerant flowing into the discharge chamber 14 is guided to the oil separator 40 via the refrigerant outlet 30a and the discharge refrigerant pipe 34. The refrigerant guided to the oil separator 40 flows into the swirl space 41b through the refrigerant inflow port 41a.

この際、通路面積変更手段としてのリード弁４３が、旋回空間４１ｂへ流入する冷媒の流量の増加に伴って、図２の下方側に配置された冷媒流入口４１ａの冷媒通路面積を増加させる。すなわち、複数の冷媒流入口４１ａの合計冷媒通路面積を増加させる。旋回空間４１ｂへ流入した冷媒は、筒状容器４１の内周面に沿って旋回する。そして、この旋回流れによって生じる遠心力の作用によって、冷媒からオイルが分離される。 At this time, the reed valve 43 as the passage area changing means increases the refrigerant passage area of the refrigerant inflow port 41a arranged on the lower side of FIG. 2 as the flow rate of the refrigerant flowing into the swirling space 41b increases. That is, the total refrigerant passage area of the plurality of refrigerant inflow ports 41a is increased. The refrigerant that has flowed into the swirling space 41 b swirls along the inner peripheral surface of the cylindrical container 41. And oil is isolate | separated from a refrigerant | coolant by the effect | action of the centrifugal force produced by this turning flow.

旋回空間４１ｂにてオイルが分離された冷媒は、パイプ部材４２の下端側からパイプ部材４２内へ流入し、上端側開口部４２ａから水−冷媒熱交換器の入口側へ吐出される。一方、旋回空間４１ｂにて分離されたオイルは、筒状容器４１の下端側開口穴４１ｃを介して貯油室１６へ流入して貯油される。貯油室１６へ貯油されたオイルは、オイル配管３６等を介して圧縮機１内の各摺動部位へ供給される。 The refrigerant from which the oil is separated in the swirling space 41b flows into the pipe member 42 from the lower end side of the pipe member 42, and is discharged from the upper end side opening 42a to the inlet side of the water-refrigerant heat exchanger. On the other hand, the oil separated in the swirl space 41 b flows into the oil storage chamber 16 through the lower end side opening hole 41 c of the cylindrical container 41 and is stored therein. The oil stored in the oil storage chamber 16 is supplied to each sliding part in the compressor 1 through the oil pipe 36 and the like.

以上の如く、本実施形態のオイルセパレータ４０は、遠心分離式の分離器として機能して、冷媒に混入したオイルを分離することができる。さらに、本実施形態のオイルセパレータ４０では、通路面積変更手段としてのリード弁４３を備えているので、以下のような優れた効果を得ることができる。 As described above, the oil separator 40 of the present embodiment functions as a centrifugal separator and can separate oil mixed in the refrigerant. Furthermore, since the oil separator 40 of the present embodiment includes the reed valve 43 as the passage area changing means, the following excellent effects can be obtained.

つまり、本実施形態では、図４の上段グラフに示すように、リード弁４３が筒状容器４１内の旋回空間４１ｂへ流入する冷媒の流量の増加に伴って、複数の冷媒流入口４１ａの合計冷媒通路面積を増加させるので、図４の中段グラフに示すように、冷媒流入口４１ａを１つとしてリード弁４３を設けていない従来技術に対して、冷媒が冷媒流入口４１ａを介して旋回空間４１ｂへ流入する際に生じる圧力損失の増加を抑制できる。 That is, in the present embodiment, as shown in the upper graph of FIG. 4, the total of the plurality of refrigerant inlets 41 a increases as the flow rate of the refrigerant flowing into the swirl space 41 b of the reed valve 43 into the cylindrical container 41 increases. Since the refrigerant passage area is increased, as shown in the middle graph of FIG. 4, as compared with the prior art in which the reed valve 43 is not provided with one refrigerant inlet 41 a, the refrigerant is swirled through the refrigerant inlet 41 a. It is possible to suppress an increase in pressure loss that occurs when flowing into 41b.

従って、冷媒を筒状容器４１内へ流入させる際に生じるエネルギ損失を低減させることができる。このことは、本実施形態のように冷凍サイクルに適用されて圧縮機１に一体的に構成されるオイルセパレータにおいては、圧縮機１の消費動力を不必要に増加させてしまうことを抑制できるという点で極めて有効である。 Therefore, it is possible to reduce energy loss that occurs when the refrigerant flows into the cylindrical container 41. This means that in the oil separator that is applied to the refrigeration cycle and configured integrally with the compressor 1 as in this embodiment, it is possible to suppress an unnecessary increase in power consumption of the compressor 1. Very effective in terms.

さらに、リード弁４３が筒状容器４１内の旋回空間４１ｂへ流入する冷媒の流量の減少に伴って、複数の冷媒流入口４１ａの合計冷媒通路面積を減少させるので、図４の下段グラフに示すように、リード弁４３を設けることなく冷媒流入口４１ａの数を増加させて合計冷媒通路面積を増加させた比較例のように、筒状容器４１内へ流入する冷媒の流速が大きく低下してしまうことがない。 Further, as the reed valve 43 decreases the total refrigerant passage area of the plurality of refrigerant inlets 41a as the flow rate of the refrigerant flowing into the swirl space 41b in the cylindrical container 41 decreases, the reed valve 43 is shown in the lower graph of FIG. As described above, the flow rate of the refrigerant flowing into the cylindrical container 41 is greatly reduced as in the comparative example in which the total refrigerant passage area is increased by increasing the number of the refrigerant inlets 41a without providing the reed valve 43. There is no end.

従って、旋回空間４１ｂ内で旋回するオイルに作用する遠心力が低下して、オイル分離効率が低下してしまうことを抑制できる。このことは、本実施形態のように冷凍サイクルに適用されて冷媒（二酸化炭素）からオイルを分離するオイルセパレータにおいては、冷媒とオイルとの比重差が小さくても冷媒からオイルを適切に分離できるという点で極めて有効である。 Therefore, it can suppress that the centrifugal force which acts on the oil which turns in the turning space 41b falls, and oil separation efficiency falls. This is because, in the oil separator that is applied to the refrigeration cycle and separates the oil from the refrigerant (carbon dioxide) as in the present embodiment, the oil can be properly separated from the refrigerant even if the specific gravity difference between the refrigerant and the oil is small. This is extremely effective.

また、本実施形態では、通路面積変更手段であるリード弁４３によって冷媒通路面積が変更されない冷媒流入口４１ａが設けられているので、複数の冷媒流入口４１ａの全てが閉塞されてしまうことがない。従って、旋回空間４１ｂ内へオイルが混入した冷媒を確実に流入させることができる。また、本実施形態では、通路面積変更手段をリード弁４３で構成しているので、極めて簡素かつ安価な構成で通路面積変更手段を実現することができる。 Moreover, in this embodiment, since the refrigerant inlet 41a whose refrigerant passage area is not changed by the reed valve 43 that is the passage area changing means is provided, all of the plurality of refrigerant inlets 41a are not blocked. . Therefore, the refrigerant mixed with oil can be reliably introduced into the swirling space 41b. In this embodiment, since the passage area changing means is constituted by the reed valve 43, the passage area changing means can be realized with a very simple and inexpensive structure.

（第２実施形態）
第１実施形態では、通路面積変更手段をリード弁４３で構成した例を説明したが、本実施形態では、図５、図６に示すように、通路面積変更手段を球体弁４４で構成した例を説明する。なお、図５、図６は、それぞれ第１実施形態の図２、図３に対応する図面であって、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。 (Second Embodiment)
In the first embodiment, the example in which the passage area changing means is configured by the reed valve 43 has been described. However, in the present embodiment, the passage area changing means is configured by a spherical valve 44 as illustrated in FIGS. Will be explained. 5 and 6 are drawings corresponding to FIGS. 2 and 3 of the first embodiment, respectively, and the same or equivalent parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

より詳細には、本実施形態の球体弁４４は、図６の下方側に配置された１つの冷媒流入口４１ａを開閉する球状の弁体４４ａおよびこの弁体４４ａに対して冷媒流入口４１ａを閉塞する側に付勢する荷重を発生させる弾性部材としてのコイルバネ４４ｂによって構成されている。 More specifically, the spherical valve 44 of the present embodiment has a spherical valve body 44a that opens and closes one refrigerant inlet 41a disposed on the lower side of FIG. 6 and a refrigerant inlet 41a for the valve body 44a. It is constituted by a coil spring 44b as an elastic member that generates a load for urging the closing side.

その他の構成および作動は第１実施形態と同様である。従って、本実施形態のオイルセパレータ４０においても第１実施形態と全く同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態のように通路面積変更手段を球体弁４４で構成することで、リード弁４３で構成する場合に対して、旋回空間４１ｂ内へ流入する冷媒の流れ方向が変化しにくくなる。その結果、より一層、オイル分離効率を向上させることができる。 Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment. Therefore, the oil separator 40 of the present embodiment can obtain the same effect as that of the first embodiment. Furthermore, by configuring the passage area changing means with the spherical valve 44 as in the present embodiment, the flow direction of the refrigerant flowing into the swirling space 41b is less likely to change as compared with the case of configuring with the reed valve 43. As a result, the oil separation efficiency can be further improved.

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。 (Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified as follows without departing from the spirit of the present invention.

（１）上述の実施形態では、オイルセパレータ４０を備える圧縮機１をヒートポンプ式給湯機にて給湯水を加熱する冷凍サイクルに適用した例を説明したが、オイルセパレータ４０の適用はこれに限定されない。例えば、空調装置にて、空調対象空間へ送風される送風空気の温度を調整する冷凍サイクルに適用してもよい。また、本発明のオイルセパレータ４０は冷凍サイクルに限定されない。 (1) In the above-described embodiment, the example in which the compressor 1 including the oil separator 40 is applied to a refrigeration cycle that heats hot water using a heat pump hot water heater has been described. However, the application of the oil separator 40 is not limited thereto. . For example, you may apply to the refrigerating cycle which adjusts the temperature of the ventilation air ventilated to an air-conditioning object space with an air conditioner. Further, the oil separator 40 of the present invention is not limited to the refrigeration cycle.

（２）上述の実施形態では、冷凍サイクルの冷媒として二酸化炭素を採用した例を説明したが、冷媒はこれに限定されない。例えば、冷媒としてＨＦＣ系冷媒（具体的には、Ｒ１３４ａ）やＨＦＯ系冷媒（例えば、Ｒ１２３４ｙｆ）等を採用して圧縮機１から吐出された高圧冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成してもよい。 (2) In the above-described embodiment, the example in which carbon dioxide is adopted as the refrigerant of the refrigeration cycle has been described, but the refrigerant is not limited to this. For example, an HFC refrigerant (specifically, R134a), an HFO refrigerant (for example, R1234yf) or the like is used as the refrigerant, and the pressure of the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 1 does not exceed the critical pressure of the refrigerant. A refrigeration cycle may be configured.

（３）上述の実施形態では、圧縮機１の圧縮機構部１０としてスクロール型の圧縮機構を採用した例を説明したが、圧縮機構部１０はこれに限定されない。例えば、可動部材の変位によって圧縮対象流体を圧縮する圧縮室の容積を縮小させる、レシプロ型の圧縮機構やロータリ型の圧縮機構を採用してもよい。 (3) In the above-described embodiment, the example in which the scroll type compression mechanism is adopted as the compression mechanism unit 10 of the compressor 1 has been described, but the compression mechanism unit 10 is not limited to this. For example, a reciprocating type compression mechanism or a rotary type compression mechanism that reduces the volume of the compression chamber that compresses the fluid to be compressed by displacement of the movable member may be employed.

さらに、圧縮機１は、シャフト２５の回転軸が鉛直方向に延びて、圧縮機構部１０と電動機部２０が鉛直方向に配置される、いわゆる縦置きタイプに構成されていてもよい。 Furthermore, the compressor 1 may be configured as a so-called vertical type in which the rotation axis of the shaft 25 extends in the vertical direction and the compression mechanism unit 10 and the electric motor unit 20 are arranged in the vertical direction.

（４）上述の第２実施形態では、通路面積変更手段を球状の弁体４４ａおよびコイルバネ４４ｂにて構成した例を説明したが、球状の弁体４４ａに代えて円錐状に形成されたポペット弁や円柱状に形成されたスプール弁を採用してもよい。さらに、通路面積変更手段として、冷媒流出口３０ａから吐出された冷媒の流量の増加に応じて、電気的に開度調整される流量調整弁を採用してもよい。 (4) In the above-described second embodiment, the example in which the passage area changing means is configured by the spherical valve body 44a and the coil spring 44b has been described, but a poppet valve formed in a conical shape instead of the spherical valve body 44a. Alternatively, a spool valve formed in a cylindrical shape may be employed. Further, as the passage area changing means, a flow rate adjusting valve that is electrically adjusted in opening according to an increase in the flow rate of the refrigerant discharged from the refrigerant outlet 30a may be adopted.

４０オイルセパレータ
４１筒状容器
４１ａ冷媒流入口
４１ｂ旋回空間
４３リード弁（通路面積変更手段）
４４球体弁（通路面積変更手段） 40 Oil separator 41 Cylindrical container 41a Refrigerant inlet 41b Swivel space 43 Reed valve (passage area changing means)
44 spherical valve (passage area changing means)

Claims

A cylindrical container (41) formed with a fluid inlet (41a) through which a fluid mixed with oil and a swirl space (41b) through which the fluid mixed in with oil flowing in from the fluid inlet (41a) is swung are formed. With
A centrifugal oil separator that separates the oil from the fluid by the action of centrifugal force generated when the fluid mixed with the oil is swirled in the swirling space (41b),
A plurality of the fluid inlets (41a) are formed,
Furthermore, it comprises passage area changing means (43, 44) for changing at least one fluid passage area of the fluid inlet (41a),
The passage area changing means (43, 44) increases the fluid passage area as the flow rate of the fluid mixed with the oil flowing into the swirling space (41b) increases. Oil separator.

The passage area changing means (43, 44) includes a valve body (43a, 44a) for opening and closing the fluid inlet (41a), and the fluid inlet (41a) with respect to the valve body (43a, 44a). 2. The oil separator according to claim 1, wherein the oil separator includes an elastic member (43 b, 44 b) that generates a load to be biased toward the closing side.

The oil separator according to claim 1 or 2, wherein the fluid inlet (41a) is provided with a refrigerant passage area that is not changed by the passage area changing means (43, 44).