JP2014159919A - オイルセパレータ - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒入口管の送出口の加工精度のバラつきによるオイルセパレータ内の旋回流の向きの個体差を低減するオイルセパレータを提供する。
【解決手段】円筒形状のオイルセパレータ本体２０の上部鏡板２３に冷媒入口管１１が接続され、気相冷媒に含まれる冷凍機油を遠心力で分離するオイルセパレータ１０において、オイルセパレータ本体２０の内部に差し込まれた冷媒入口管１１の先端の送出口１３を、少なくとも水平方向Ｈより上向きに開口させた。
【選択図】図４

Description

本発明は、圧縮機から吐出された気相冷媒に含まれる冷凍機油を遠心力で分離するオイルセパレータに関する。

従来、圧力容器の上部鏡板に冷媒入口管と冷媒出口管とを備え、圧力容器の下部鏡板の底部に油戻し配管を備えたオイルセパレータが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種のオイルセパレータでは、冷媒入口管から流入された圧縮機からの気相冷媒と冷凍機油の混合体とを圧力容器の円筒形状の内壁面に沿って高速回転させ、遠心力により冷凍機油を分離している。

特開平１１−１７３７０６号公報

ところで、圧力容器の上部鏡板に冷媒入口管を備えたオイルセパレータでは、冷媒入口管が、上部鏡板に差し込まれ、気相冷媒がオイルセパレータ内に送出される送出口は、オイルセパレータの内壁面に向けて屈曲されている。しかしながら、冷媒入口管の送出口を屈曲する際の加工精度のバラつきにより、オイルセパレータ内の旋回流の向きに個体差が生じるという問題がある。
本発明は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、冷媒入口管の送出口の加工精度のバラつきによるオイルセパレータ内の旋回流の向きの個体差を低減するオイルセパレータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、円筒形状の圧力容器の上部鏡板に冷媒入口管が接続され、気相冷媒に含まれる冷凍機油を遠心力で分離するオイルセパレータにおいて、前記圧力容器の内部に差し込まれた前記冷媒入口管の先端の送出口を、少なくとも水平方向より上向きに開口させたことを特徴とする。

また本発明は、上記オイルセパレータにおいて、前記上部鏡板には、前記冷媒入口管と、冷媒出口管とが接続され、前記冷媒入口管及び前記冷媒出口管を、前記上部鏡板の中心位置からずらした位置に接続し、前記冷媒出口管の先端を、前記送出口より下方で、前記圧縮容器の中心に配置したことを特徴とする。

本発明によれば、上部鏡板に略垂直に差し込まれた冷媒入口管の先端部を屈曲させて形成され、気相冷媒を圧力容器内に送出する送出口を備え、送出口は、少なくとも水平方向より上向きに開口しているため、冷媒入口管の送出口から送り出される気相冷媒の旋回流の向きが下向きになることがなく、冷媒入口管の送出口の加工精度のバラつきによるオイルセパレータ内の旋回流の向きの個体差を低減することができる。

本発明の実施形態に係るオイルセパレータが設けられる空気調和装置の室外ユニットの全体構成を示す冷媒回路図である。 オイルセパレータの構成を示す平面図である。 図２中矢印Ａ方向から視たオイルセパレータの側面図である。 図２中矢印Ｂ方向から視たオイルセパレータの側面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明を適用した実施形態に係るオイルセパレータ１０が設けられる空気調和装置の室外ユニット１００の全体構成を示す冷媒回路図である。なお、図１に示した室外ユニット１００は、オイルセパレータ１０を使用することができる空気調和装置の一例を示すものであり、本発明は本実施例に限定されるものではない。

室外ユニット１００は、能力可変型の圧縮機（ＤＣインバータ圧縮機）３０とオイルセパレータ１０と、室外熱交換器３１と、膨張弁３２と、四方弁３３と、レシーバタンク３４と、アキュムレータ３５と、等から概略構成されている。
圧縮機３０の吸込口には、アキュムレータを介して延びる吸込管４１が接続される。また、圧縮機３０の吐出口には、吐出管４２Ａが接続されている。吐出管４２Ａは、オイルセパレータ１０に接続され、オイルセパレータ１０を経て延出する吐出管４２Ｂは、四方弁３３に接続されている。

四方弁３３は、室外熱交換器３１の一端と、吐出管４２Ｂとを連通し、或いは、室外熱交換器３１の一端と、圧縮機３０の吸込管４１につながる管路４３とを連通する。また、四方弁３３は、オイルセパレータ１０を経て延出する吐出管４２Ｂと、ガス管４６とを連通し、或いは、アキュムレータ３５を経て圧縮機３０の吸込管４１につながる管路４３と、ガス管４６とを連通する。
室外熱交換器３１の他端は、膨張弁３２及びレシーバタンク３４を経て、冷媒配管４４を介して液管４５に接続されている。

また、オイルセパレータ１０には、オイルセパレータ１０に溜められたオイル量が所定量以上の場合に、余剰のオイル（潤滑油）を圧縮機３０の吸込管４１に戻すオイル戻し管４７が接続される。
室外ユニット１００は、液管４５、及び、ガス管４６により不図示の室内ユニットに接続されている。本実施形態の空気調和装置は、室外ユニット１００と室内ユニットとの間で冷媒を循環させて、四方弁を切り替えることで冷房運転、或いは、暖房運転を行うことができるように構成されている。

次に、この空気調和装置に使用されるオイルセパレータ１０について説明する。
ところで、圧縮機３０から吐出される気相冷媒には、圧縮機３０の潤滑用オイル（冷凍機油）が含まれている。オイルセパレータ１０は、圧縮機３０の吐出側に配設され、圧縮機３０から吐出された潤滑用オイルを含んだ冷媒から潤滑用オイルを分離し、分離した潤滑用オイルを圧縮機３０の吸込側に戻し、潤滑用オイルを除去した気相冷媒を四方弁３３に供給する。
図２はオイルセパレータ１０の平面図であり、図３は、図２中矢印Ａ方向からオイルセパレータ１０を視た側面図、図４は、図２中矢印Ｂ方向からオイルセパレータ１０を視た側面図である。

図２、図３、及び、図４に示すように、オイルセパレータ１０は、円筒状の密閉容器であるオイルセパレータ本体（圧力容器）２０を備える。オイルセパレータ本体２０は、本体上部２１と、本体下部２２とから構成される。本体上部２１と、本体下部２２とは、オイルセパレータ本体２０の高さ方向の略中央位置で溶接等により結合され、互いに開口部が密閉される。本体上部２１の上面には、上部鏡板２３が一体に形成される。また、本体下部２２の下面には、下部鏡板２４が一体に形成される。

上部鏡板２３には、冷媒入口管１１と、冷媒出口管１４と、が備えられる。冷媒入口管１１には、圧縮機３０の吐出口から延出する吐出管４２Ａが接続され、圧縮機３０が吐出した潤滑用オイルを含んだ気相冷媒をオイルセパレータ本体２０内に導入する。冷媒出口管１４には、四方弁３３に繋がる吐出管４２Ｂが接続され、潤滑用オイルが分離された気相冷媒をオイルセパレータ本体２０の外部に導出させる。
下部鏡板２４には、オイル出口管２５が備えられる。オイル出口管２５は、オイル戻し管４７に接続され、オイルセパレータ本体２０内の潤滑用オイルをオイルセパレータ本体２０の外部に導出させる。

オイルセパレータ本体２０には、本体下部２２に３本の脚部２６，２６，２６が設けられる。脚部２６，２６，２６は、上端部が本体下部２２の外周面に溶接等により接合される。脚部２６，２６，２６の下端部は、接地面（室外ユニット１００の底板）に平行に折り曲げられ、脚部２６，２６，２６は、略Ｌ字形状に形成されている。オイルセパレータ本体２０は、この脚部２６，２６，２６により起立した状態で、接地面との間に間隔を空けて縦置き設置されるように構成されている。

冷媒入口管１１及び冷媒出口管１４は、上部鏡板２３に略鉛直に差し込まれ、オイルセパレータ本体２０の軸線ＡＸと略平行に、上部鏡板２３を貫通させて備えられる。冷媒入口管１１及び冷媒出口管１４はともに、円筒状のオイルセパレータ本体２０の中心位置Ｃを避けた位置から上部鏡板２３に差し込まれる。上部鏡板２３には、冷媒入口管１１、冷媒出口管１４がそれぞれ差し込まれる貫通孔２７，２８が形成される。貫通孔２７，２８は、冷媒入口管１１、冷媒出口管１４がそれぞれ差し込まれ、冷媒入口管１１及び冷媒出口管１４の外周全周をろう付けして閉封される。

冷媒入口管１１は、上部鏡板２３を貫通し、縦置き設置されたオイルセパレータ本体２０の内部に略鉛直に延びている。冷媒入口管１１は、例えば本実施形態では、先端部１２が、本体上部２１の高さ方向略中央位置まで延びている。冷媒入口管１１の先端部１２は、図２に示すように、オイルセパレータ本体２０の内部で横方向に屈曲され、オイルセパレータ本体２０の周方向に延ばされている。また、冷媒入口管１１の先端部１２は、図４に示すように、オイルセパレータ本体２０内に気相冷媒を送出する先端開口である送出口１３が、水平方向Ｈより上向きになるように屈曲されている。送出口１３の水平方向Ｈに対する角度αは、少なくとも水平方向Ｈより上向きになる角度であれば良く、４５度より小さい角度である。

冷媒出口管１４は、図３に示すように、上部鏡板２３を貫通し、その先端開口１５が、冷媒入口管１１の先端部１２より下方に延びている。そして、冷媒出口管１４は、先端がオイルセパレータ本体２０の高さ方向の略中央位置に位置するように延びている。冷媒出口管１４は、冷媒入口管１１に干渉することなく、先端開口１５がオイルセパレータ本体２０の軸線ＡＸ上に位置するように適宜に屈曲されている。また、冷媒出口管１４の先端開口１５は、鉛直下向きに開口している。

次にこのオイルセパレータ１０の動作を説明する。
オイルセパレータ１０には、圧縮機３０から吐出された潤滑用オイルを含んだ気相冷媒が吐出管４２Ａ及び冷媒入口管１１を介してオイルセパレータ本体２０の内部に送出される。冷媒入口管１１は、先端部１２が、気相冷媒がオイルセパレータ本体２０の内周面に沿って送出されるように屈曲されおり、かつ、圧縮機３０の吐出冷媒は高圧冷媒である。これにより、冷媒入口管１１の送出口１３からオイルセパレータ本体２０内に送出された気相冷媒は、オイルセパレータ本体２０の内周面に沿って激しく旋回する流れとなる。気相冷媒に含まれる潤滑用オイルは、気相冷媒よりも密度が高いため、この旋回流の中で遠心力によって径方向外側に飛散し、分離される。

上述したように、冷媒入口管１１の送出口１３は、水平方向Ｈより上向きに開口するため、送出口１３からオイルセパレータ本体２０内に送出された潤滑用オイルを含む気相冷媒の旋回流は、下向きの流れになり難い。例えば、冷媒入口管１１の送出口１３を水平方向Ｈを向くように加工する場合、加工精度のバラつきにより、送出口１３が水平方向Ｈより若干下向きになる可能性がある。冷媒入口管１１の送出口１３が水平方向より下向きに加工された場合、送出口１３から送出される潤滑用オイルを含む気相冷媒の旋回流は下向きとなる。旋回流が下向きとなった場合、気相冷媒に含まれる潤滑用オイルを確実に分離するための旋回流の十分な経路長を得ることができなくなる可能性がある。そのため、本実施形態では、冷媒入口管１１の送出口１３を水平方向Ｈより上向きに開口するよう加工するため、加工精度のバラつきにより、送出口１３が水平方向Ｈより下向きになるのを防ぐことができる。これにより、気相冷媒に含まれる潤滑用オイルを確実に分離するための旋回流の十分な経路長を得ることができる。

オイルセパレータ本体２０内部で、遠心力により気相冷媒から分離された潤滑用オイルは、自重により下方に流れ落ちて本体下部２２の底部に溜まる。そして、潤滑用オイルは、本体下部２２の底部に設けられたオイル出口管２５からオイルセパレータ本体２０の外部に導出され、オイル戻し管４７を経て、圧縮機３０の吸込口に戻される。

オイルセパレータ本体２０の内部で潤滑用オイルが分離された気相冷媒は、上方へ流れて、本体下部２２の底部に溜まった潤滑用オイルの液面より上方の空間内に溜まる。潤滑用オイルの液面より上方の空間内に溜まった気相冷媒は、冷媒出口管１４へ入り、吐出管４２Ｂを介して四方弁３３へと供給される。冷媒出口管１４の先端開口１５は、オイルセパレータ本体２０の内周面に沿って旋回する流れの中央にあるため、飛散した潤滑用オイルが先端開口１５から導出されることはなく、気相冷媒のみを吐出管４２Ｂに導くことができる。

以上説明したように、本発明を適用した実施形態によれば、円筒形状のオイルセパレータ本体２０の上部鏡板２３に冷媒入口管１１が接続され、気相冷媒に含まれる冷凍機油を遠心力で分離するオイルセパレータ１０において、オイルセパレータ本体２０の内部に差し込まれた冷媒入口管１１の先端の送出口１３を、少なくとも水平方向Ｈより上向きに開口させた。この構成によれば、冷媒入口管１１の送出口１３からオイルセパレータ本体２０の内部に送り出される気相冷媒の旋回流の向きが下向きになることがない。よって、冷媒入口管１１の送出口１３の加工精度のバラつきによるオイルセパレータ本体２０の内部の旋回流の向きの個体差を低減することができる。そして、気相冷媒に含まれる潤滑用オイルを確実に分離するための旋回流の十分な経路長を得ることができる。

また、本発明を適用した実施形態によれば、上部鏡板２３には、冷媒入口管１１と、冷媒出口管１４とが接続され、冷媒入口管１１及び冷媒出口管１４を、上部鏡板２３の中心位置Ｃからずらした位置に接続し、冷媒出口管１４の先端を、送出口１３より下方で、オイルセパレータ本体２０の軸線ＡＸ上（中心位置Ｃ）に配置した。この構成によれば、冷媒出口管１４が、オイルセパレータ本体２０の内部に形成された旋回流の妨げとなることなく、冷媒出口管１４の先端開口１５を、冷媒入口管１１の下方に延ばし、オイルセパレータ本体２０の軸線ＡＸ上に配置させることができる。よって、潤滑用オイルが分離された気相冷媒のみを冷媒出口管１４の先端開口１５から、オイルセパレータ本体２０の外部に導出させることができる。

なお、上記実施形態は本発明を適用した具体的態様の例に過ぎず、本発明を限定するものではなく、上記実施形態とは異なる態様として本発明を適用することも可能である。
例えば、上記実施形態では、オイルセパレータ１０は、インバーター式の圧縮機３０を一台備える空気調和装置に使用する場合について説明したが、これに限らず、インバーター式の圧縮機と、定速圧縮機と、複数台備えた空気調和装置に使用しても良い。また、オイルセパレータ１０をガスヒートポンプ式の空気調和装置に使用する構成であっても良い。

１０ オイルセパレータ
１１ 冷媒入口管
１３ 送出口
１４ 冷媒出口管
１５ 先端開口
２０ オイルセパレータ本体（圧力容器）
２３ 上部鏡板
２５ オイル出口管
３０ 圧縮機
１００ 室外ユニット
ＡＸ 軸線
Ｃ 中心位置
Ｈ 水平方向

Claims (2)

1. 円筒形状の圧力容器の上部鏡板に冷媒入口管が接続され、気相冷媒に含まれる冷凍機油を遠心力で分離するオイルセパレータにおいて、
   前記圧力容器の内部に差し込まれた前記冷媒入口管の先端の送出口を、少なくとも水平方向より上向きに開口させた
   ことを特徴とするオイルセパレータ。
2. 前記上部鏡板には、前記冷媒入口管と、冷媒出口管とが接続され、前記冷媒入口管及び前記冷媒出口管を、前記上部鏡板の中心位置からずらした位置に接続し、前記冷媒出口管の先端を、前記送出口より下方で、前記圧縮容器の軸線上に配置したことを特徴とする請求項１に記載のオイルセパレータ。