JP2015140973A - oil separator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍機油が混合した気相冷媒から冷凍機油を分離する油分離器に関する。 The present invention relates to an oil separator that separates refrigerating machine oil from a gas-phase refrigerant mixed with refrigerating machine oil.
一般に、空気調和装置などに用いられる圧縮機の潤滑には、冷凍機油が用いられる。この冷凍機油は、気相冷媒(以下、冷媒という)とともに、冷媒の循環系内を循環する。そして、圧縮機の吸入側より吸入された冷凍機油は、圧縮機内部の各摺動部に供給され、各摺動部の潤滑に用いられる。それだけでなく、冷凍機油は、圧縮機の作動室に供給され、作動室内の隙間をシールすることにより、気化した冷媒の漏れを防止することにも用いられる。 Generally, refrigeration oil is used for lubrication of a compressor used in an air conditioner or the like. This refrigerating machine oil circulates in a refrigerant circulation system together with a gas phase refrigerant (hereinafter referred to as a refrigerant). The refrigerating machine oil sucked from the suction side of the compressor is supplied to each sliding portion inside the compressor and used for lubrication of each sliding portion. In addition, the refrigerating machine oil is supplied to the working chamber of the compressor and is used to prevent the leakage of the vaporized refrigerant by sealing the gap in the working chamber.
上記循環系において、圧縮機から吐出された冷媒に冷凍機油が多く含まれる場合、熱交換器の伝熱管の内壁面に冷凍機油が付着しやすくなる。そして、伝熱管の内壁面に付着した冷凍機油は、伝熱管の伝熱を阻害し、熱交換器の伝熱効率を悪化させる。このような事態を回避するため、循環系内には油分離器が設けられる。 In the above circulation system, when the refrigerant discharged from the compressor contains a large amount of refrigerating machine oil, the refrigerating machine oil tends to adhere to the inner wall surface of the heat transfer tube of the heat exchanger. And the refrigeration oil adhering to the inner wall face of a heat exchanger tube inhibits the heat transfer of a heat exchanger tube, and deteriorates the heat transfer efficiency of a heat exchanger. In order to avoid such a situation, an oil separator is provided in the circulation system.
油分離器は、円筒状の容器と、冷凍機油を含む冷媒を容器内へ導入する入口管と、冷凍機油が分離された冷媒を容器外へ送出する出口管と、を有する。入口管から容器へ導入された冷媒は、容器内の上部空間に放出され、旋回しながら下降する。このとき、冷凍機油は、旋回時に作用する遠心力により、容器の内壁に付着し、冷媒から分離される。容器の内壁に付着した冷凍機油は、自重により下方へ移動し、容器の下部に集められ、油溜りを形成する。一方、冷媒は、容器の底部に至ると、旋回しながら上昇し、出口管から送出される。 The oil separator has a cylindrical container, an inlet pipe for introducing a refrigerant containing refrigerating machine oil into the container, and an outlet pipe for sending out the refrigerant separated from the refrigerating machine oil to the outside of the container. The refrigerant introduced into the container from the inlet pipe is discharged into the upper space in the container and descends while swirling. At this time, the refrigerating machine oil adheres to the inner wall of the container and is separated from the refrigerant by the centrifugal force that acts during turning. The refrigerating machine oil adhering to the inner wall of the container moves downward due to its own weight and is collected at the lower part of the container to form an oil sump. On the other hand, when the refrigerant reaches the bottom of the container, it rises while turning and is sent out from the outlet pipe.
従来、容器内で下降から上昇に転じる冷媒によって油溜りの冷凍機油が巻き上がることを防止するために、容器下部の内径を容器上部の内径よりも大きくする油分離器が知られている(例えば、特許文献1〜3参照)。この従来の油分離器では、容器上部から容器下部へ下降する冷媒の旋回速度を低下させることができるので、容器下部で上昇に転じる冷媒が油溜りの冷凍機油を巻き上げることを防止できる。
Conventionally, in order to prevent the refrigerating machine oil in the oil reservoir from being rolled up by the refrigerant that changes from descending to rising in the container, an oil separator that makes the inner diameter of the lower part of the container larger than the inner diameter of the upper part of the container (for example,
しかしながら、上記従来の油分離器では、容器下部において、冷媒の旋回速度が低下するため、遠心力によって容器の内壁に付着する冷凍機油が減少するという問題がある。 However, the conventional oil separator has a problem in that the refrigerating machine oil adhering to the inner wall of the container is reduced by centrifugal force because the swirling speed of the refrigerant is reduced at the lower part of the container.
本発明の目的は、冷媒に含まれる冷凍機油を効率良く捕捉し、かつ、油溜りの巻き上がりを低減することにより、冷凍機油の分離特性を向上させることである。 An object of the present invention is to improve the separation characteristics of refrigerating machine oil by efficiently capturing the refrigerating machine oil contained in the refrigerant and reducing the rolling up of the oil sump.
本発明の一態様に係る油分離器は、円筒状の容器と、前記容器の内部空間を上部空間と下部空間とに分離するように配置され、開口部を有する分離板と、冷凍機油が混合した冷媒を前記上部空間へ流入させ、前記上部空間において前記冷媒の旋回流を生じさせる入口管と、前記分離板に接続され、前記容器の内壁面との間に空間ができるように前記下部空間に配置され、上下端が開口した円筒部材と、前記円筒部材の外壁面に対向する位置で前記容器に接続される出口管と、を備える構成を採る。 An oil separator according to an aspect of the present invention is a cylindrical container, a separation plate that is disposed so as to separate an inner space of the container into an upper space and a lower space, and has an opening, and refrigerator oil is mixed The lower space is formed so that a space is formed between an inlet pipe for causing the refrigerant to flow into the upper space and generating a swirling flow of the refrigerant in the upper space and the inner wall surface of the container. And a cylindrical member having upper and lower ends opened, and an outlet pipe connected to the container at a position facing the outer wall surface of the cylindrical member.
本発明は、冷媒に含まれる冷凍機油を効率良く捕捉し、かつ、油溜りの巻き上がりを低減することにより、冷凍機油の分離特性を向上させることができる。 The present invention can improve the separation characteristics of refrigerating machine oil by efficiently capturing the refrigerating machine oil contained in the refrigerant and reducing the rolling up of the oil sump.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は一例であり、本発明はその実施の形態により限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiment described below is an example, and the present invention is not limited to the embodiment.
(実施の形態1)
まず、本発明の実施の形態1に係る油分離器100の構成について図1を参照して説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る油分離器100の構成の一例を示す図である。図1Aは、油分離器100を正面から見た図である。図1Bは、油分離器100を斜め上方から見た図である。図1Cは、油分離器100を斜め下方から見た図である。また、図1A〜Cにおいて、容器11内部の構成は点線で示している。
(Embodiment 1)
First, the configuration of the
図1において、油分離器100は、容器11、入口管12、出口管13、返油管14、分離版15、円筒部材16を備える。
In FIG. 1, the
容器11は、円筒状の容器である。容器11は、その上部に入口管12が接続され、その下部に返油管14が接続され、その側面に出口管13が接続されている。
The
入口管12は、上述したとおり、容器11の上部に接続される。入口管12の開口部12aは、容器11の上部空間17に開口している。入口管12は、冷凍機油を含む冷媒を開口部12aから容器11の上部空間17へ流入させる。また、開口部12aは、上部空間17へ流入した冷媒が、容器11の内壁に沿ってスムーズな旋回流となるように、ほぼ水平方向に開口している。
The
出口管13は、上述したとおり、容器11の側面に接続される。出口管13の開口部13aは、円筒部材16の外壁に対向して開口している。出口管13は、下部空間18を下降した後で上昇に転じた冷媒を容器11の外部に流出させる。
The
返油管14は、上述したとおり、容器11の下部に接続される。返油管14は、冷媒から分離して容器11の下部に溜まった冷凍機油を、容器11の外部に流出させる。この冷凍機油は、例えば、圧縮機(図示せず)の吸入側に戻される。なお、圧縮機から吐出される冷媒は高温であるため、冷媒から分離された冷凍機油が高温である場合は、圧縮機の密閉容器内の高温の油溜りに直接戻すこととしてもよい。このようにすれば、圧縮機をより効率的に運転することができる。
The
分離板15は、容器11内部に備えられる、ドーナツ型の板状部材である。すなわち、分離板15は、その中央に円形の開口部を有する。この開口部の中心は、容器11の中心軸上にある。この分離板15により、容器11の内部空間は、上部空間17と下部空間18とに分割される。分離板15の外径は、容器11の内径D1と略一致し、分離板15の内径(分離板15の開口部の直径)は、円筒部材16の内径D2と略一致する。容器11の内径D1は、円筒部材16の内径D2よりも大きい。
The
円筒部材16は、その上下端が開口した円筒状の部材である。円筒部材16の中心軸は、容器11の中心軸と一致する。円筒部材16の上端は、その上端における円形の開口部と分離板15における円形の開口部とが一致するように、分離板15の下部空間18側の面に垂直に取り付けられている。よって、円筒部材16の上端は、分離板15の開口部と連通し、上部空間17に開口している。また、円筒部材16の下端は、容器11の底面に対向して下部空間18に開口している。また、円筒部材16の外壁面と容器11の内壁面との間には、出口管13へ向かって冷媒が上昇する空間ができる。なお、円筒部材16の内部空間19は下部空間18に含まれるが、説明の便宜上、以下では内部空間19と下部空間18とは別々の空間として扱うものとする。よって、以下でいう下部空間18とは、内部空間19を除く空間を意味する。
The
次に、油分離器100における冷凍機油および冷媒の流れについて、図1を用いて説明する。
Next, the flow of refrigeration oil and refrigerant in the
冷凍機油を含む冷媒は、入口管12から上部空間17へ流入する。上部空間17へ流入した冷媒は、上部空間17において、容器11の内壁に沿った旋回流となり、旋回しながら下降する。このとき、冷媒が容器11の内壁に衝突し、その冷媒に含まれる冷凍機油は容器11の内壁に付着する。これにより、冷凍機油が冷媒から分離される。この冷凍機油は、自重により容器11の内壁を伝って下方へ移動し、分離板15の表面(上部空間17側の面)および円筒部材16の内壁を経て、円筒部材16の下端から滴下し、容器11の下部に溜まる。これにより、容器11の下部に油溜り(図示せず)が形成される。
The refrigerant containing the refrigeration oil flows into the
上部空間17を下降する冷媒は、分離板15の開口部から円筒部材16の内部空間19へ流入する。このとき、冷媒が分離板15の表面(上部空間17側の面)に衝突し、その冷媒に含まれる冷凍機油は分離板15の表面に付着する。これにより、冷凍機油が冷媒から分離される。この冷凍機油は、円筒部材16の内壁を伝って下方へ移動し、円筒部材16の下端から滴下し、容器11の下部に溜まる。
The refrigerant descending the
冷媒が分離板15の開口部を通過することで、内部空間19へ流入する冷媒の旋回流の半径は小さくなる。これにより、中心部の圧力が上昇し、冷媒の下方速度成分が抑制されるため、上部空間17における旋回時間を長くすることができる。冷媒の旋回速度は、その粘性の影響により、下方へ向かうほど小さくなるが、上部空間17における旋回速度は、粘性の影響はそれほど大きくないため、充分な速度を保っている。よって、上部空間17における油分離を効率的に行うことができる。
As the refrigerant passes through the opening of the
内部空間19へ流入した冷媒は、内部空間19において、円筒部材16の内壁に沿った旋回流となり、旋回しながら下降する。このとき、冷媒が円筒部材16の内壁に衝突し、その冷媒に含まれる冷凍機油は円筒部材16の内壁に付着する。これにより、冷凍機油が冷媒から分離される。この冷凍機油は、自重により円筒部材16の内壁を伝って下方へ移動し、円筒部材16の下端から滴下し、容器11の下部に溜まる。
The refrigerant flowing into the
また、円筒部材16の内径D2が容器11の内径D1より小さいため、内部空間19へ流入した冷媒は、上部空間17の下方における冷媒よりも、旋回速度が増加する。よって、内部空間19において、遠心力による油分離を効率的に行うことができる。
Further, since the inner diameter D <b> 2 of the
内部空間19を下降してその下端まで達した冷媒は、下部空間18に流入する。これにより、冷媒の旋回流の半径は大きくなり、旋回速度が低下する。そして、下部空間18において、冷媒は、旋回速度を落としながら下降した後、出口管13に向かって反転上昇する。このとき、反転上昇した冷媒に含まれる冷凍機油の鉛直方向速度は、下方向から上方向に変化する。そして、重力の影響により、冷凍機油は、容器11の下部へ落下する。
The refrigerant that descends the
その後、冷媒は、下部空間18(円筒部材16の外壁面と容器11の内壁面との間の空間)を上昇し、出口管13の開口部13aから容器11外へ送出される。また、容器11の下部に溜まった冷凍機油は、返油管14から容器11外へ流出される。
Thereafter, the refrigerant rises in the lower space 18 (the space between the outer wall surface of the
以上説明したように、本実施の形態の油分離器100は、上部空間17における容器11の内壁、分離板15における上部空間17側の面、円筒部材16の内壁の3箇所において、冷媒から冷凍機油が分離する構成であることを特徴とする。これにより、冷媒に含まれる冷凍機油の粒子を効率良く捕捉することができ、冷凍機油の分離特性を向上させることができる。
As described above, the
また、本実施の形態の油分離器100は、内部空間19を出てから出口管13に至るまでの冷媒の旋回速度が低下する構成であることを特徴とする。これにより、容器11の下部において反転上昇する冷媒による油溜りの巻き上がりを低減することができ、冷凍機油の分離特性を向上させることができる。
The
なお、上記実施の形態において、円筒部材16の下端と容器11の底部との間にメッシュ部材を設けてもよい。これにより、下部空間18を下降する冷媒に含まれる冷凍機油を捕捉することができる。よって、冷凍機油の分離特性をさらに向上させることができる。
In the above embodiment, a mesh member may be provided between the lower end of the
また、上記実施の形態において、容器11は、2つの部材を接合して成る構成としてもよい。例えば、第1部材は、容器11の上部部分(図1において分離板15より上方の部分)、入口管12、分離板15、円筒部材16を有する部材である。また、例えば、第2部材は、容器11の下部部分(図1において分離板15より下方の部分)、出口管13、返油管14を有する部材である。このような第1部材と第2部材とを接合することで、図1と同様の油分離器100を構成することができる。
Moreover, in the said embodiment, the
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2に係る油分離器101の構成について図2を参照して説明する。図2は、本発明の実施の形態2に係る油分離器101の構成の一例を示す図である。図2Aは、油分離器101を正面から見た図である。図2Bは、油分離器101を斜め上方から見た図である。図2Cは、油分離器101を斜め下方から見た図である。また、図2A〜Cにおいて、容器11内部の構成は点線で示している。なお、図2A〜Cにおいて、図1A〜Cと同じ構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。
(Embodiment 2)
Next, the configuration of the
図2に示す油分離器101は、円筒部材16の下端が容器11の底面により近い(すなわち、円筒部材16がより長い)点、および、円筒部材16の下方を切り欠いてリブ21が形成されている点で、実施の形態1の油分離器100と異なる。
In the
図2に示すように、円筒部材16の下端の一部を半楕円形状に切り欠くことによりリブ21が形成されている。リブ21は、円筒部材16の下方から容器11の底面に向けて突出している。以下、円筒部材の下方を切り欠いた部分を「切り欠き部20」という。なお、図2では、切り欠き部20およびリブ21を複数備える構成としたが、それらは少なくとも1つずつ備えられればよい。また、リブ21の下端は、容器11の下部に形成される油溜まりに浸る状態となることが望ましい。
As shown in FIG. 2, the
次に、油分離器101における冷凍機油および冷媒の流れについて、図2を用いて説明する。なお、以下では、実施の形態1の油分離器100における冷凍機油および冷媒の流れと異なる点のみを説明する。
Next, the flow of refrigeration oil and refrigerant in the
内部空間19を下降する冷媒は、円筒部材16の下端まで下降することなく、各切り欠き部20から下部空間18へ送出され、出口管13へ移動する。一方、円筒部材16の上方(切り欠き部20およびリブ21が設けられていない部分)の内壁に付着した冷凍機油は、リブ21の内壁を伝って下方へ移動し、リブ21の下端から滴下し、容器11の下部に溜まる。
The refrigerant descending the
以上説明したように、本実施の形態の油分離器101は、円筒部材16の下方に切り欠き部20を備えることを特徴とする。これにより、円筒部材16(リブ21)の下端から滴下する冷凍機油が冷媒の流れにさらわれ、出口管13から容器11外へ送出されることを避けることができる。よって、油分離器101は、油分離器100よりも、冷凍機油の分離特性をさらに向上させることができる。
As described above, the
なお、複数のリブ21のうちの少なくとも1つは、図2に示すように、出口管13の開口部と対向する円筒部材16の外壁面の鉛直方向に設けられることが望ましい。これにより、切り欠き部20から下部空間18へ流出した冷媒は、出口管13に向かって上昇する際、リブ21の表面(容器11の内壁に対向する面)に衝突する。よって、内部空間19において分離しきれなかった冷凍機油をリブ21の表面に付着させ、冷媒から分離することができる。もし、リブ21の代わりに、切り欠き部20が出口管13の開口部と対向する円筒部材16の外壁面の鉛直方向に設けられたとすると、切り欠き部20から下部空間18へ流出した冷媒は、上述したようにリブ21の表面に衝突することなく、出口管13へ向けて移動してしまう。よって、内部空間19で分離しきれなかった冷凍機油を含んだままの冷媒が出口管13から容器11外へ送出されてしまうおそれがある。
As shown in FIG. 2, at least one of the plurality of
また、上記実施の形態において、円筒部材16(リブ21)の下端と容器11の底部との間にメッシュ部材を設けてもよい。これにより、下部空間18を下降する冷媒に含まれる冷凍機油を捕捉することができる。よって、冷凍機油の分離特性をさらに向上させることができる。
In the above embodiment, a mesh member may be provided between the lower end of the cylindrical member 16 (rib 21) and the bottom of the
以上、実施の形態1の油分離器100および実施の形態2の油分離器101について説明した。以下では、上述した油分離器100および油分離器101と、従来の油分離器との比較について説明する。
The
まず、従来の油分離器10の構成について図3を参照して説明する。図3は、従来の油分離器10の構成の一例を示す図である。図3Aは、油分離器10を正面から見た図である。図3Bは、油分離器10を斜め上方から見た図である。図3Cは、油分離器10を斜め下方から見た図である。また、図3A〜Cにおいて、容器11内部の構成は点線で示している。なお、図3A〜Cにおいて、図1A〜Cと同じ構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。
First, the configuration of the
図3に示す油分離器10は、分離板15と円筒部材16を備えていない点、および、出口管13が容器11の上部に接続されている点で、油分離器100、101と異なる。
The
次に、従来の油分離器10における冷凍機油および冷媒の流れについて、図3を用いて説明する。
Next, the flow of refrigerating machine oil and refrigerant in the
冷凍機油を含む冷媒は、入口管12から容器11内へ流入する。容器11内へ流入した冷媒は、容器11の内壁に沿った旋回流となり、旋回しながら下降する。このとき、冷媒が容器11の内壁に衝突し、その冷媒に含まれる冷凍機油は容器11の内壁に付着する。これにより、冷凍機油が冷媒から分離される。この冷凍機油は、自重により容器11の内壁を伝って下方へ移動し、容器11の下部に溜まる。これにより、容器11の下部に油溜り(図示せず)が形成される。油溜りの冷凍機油は、返油管14から容器11外へ流出される。一方、容器11内を下降する冷媒は、容器11の底面に至ると反転上昇し、出口管13へ向かって移動する。そして、冷媒は、出口管13の開口部13aから容器11外へ送出される。
The refrigerant containing the refrigeration oil flows into the
このような油分離器10に対する油分離器100、101それぞれの油分離の向上率を図4に示す。図4によれば、油分離器100、101はいずれも、油分離器10よりも分離特性が優れていることがわかる。また、図4によれば、油分離器101は、油分離器100よりも分離特性が優れていることがわかる。
FIG. 4 shows the oil separation improvement rates of the
本発明に係る油分離器は、空気調和装置などに用いられる圧縮機を潤滑するための冷凍機油が混合した冷媒から、冷凍機油を分離する油分離器に用いるのに好適である。 The oil separator according to the present invention is suitable for use in an oil separator that separates refrigerating machine oil from refrigerant mixed with refrigerating machine oil for lubricating a compressor used in an air conditioner or the like.
10、100、101 油分離器
11 容器
12 入口管
12a 開口部
13 出口管
13a 開口部
14 返油管
15 分離板
16 円筒部材
17 上部空間
18 下部空間
19 内部空間
20 切り欠き部
21 リブ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記容器の内部空間を上部空間と下部空間とに分離するように配置され、開口部を有する分離板と、
冷凍機油が混合した冷媒を前記上部空間へ流入させ、前記上部空間において前記冷媒の旋回流を生じさせる入口管と、
前記分離板に接続され、前記容器の内壁面との間に空間ができるように前記下部空間に配置され、上下端が開口した円筒部材と、
前記円筒部材の外壁面に対向する位置で前記容器に接続される出口管と、
を備える、
油分離器。 A cylindrical container;
A separation plate arranged to separate the internal space of the container into an upper space and a lower space, and having an opening;
An inlet pipe for causing a refrigerant mixed with refrigerating machine oil to flow into the upper space and generating a swirling flow of the refrigerant in the upper space;
A cylindrical member connected to the separation plate and disposed in the lower space so as to form a space between the inner wall surface of the container and having upper and lower ends opened;
An outlet pipe connected to the container at a position facing the outer wall surface of the cylindrical member;
Comprising
Oil separator.
請求項1に記載の油分離器。 A rib projecting downward from the cylindrical member is formed on a part of the lower end of the cylindrical member.
The oil separator according to claim 1.
前記出口管の開口部と対向する前記円筒部材の外壁面の下方に形成される、
請求項2に記載の油分離器。 The rib is
Formed below the outer wall surface of the cylindrical member facing the opening of the outlet pipe,
The oil separator according to claim 2.
請求項1から3のいずれか1項に記載の油分離器。 A mesh member is further provided between the lower end of the cylindrical member and the bottom surface of the container;
The oil separator according to any one of claims 1 to 3.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN111256400A (en) * | 2018-11-30 | 2020-06-09 | 浙江三花智能控制股份有限公司 | Oil separator and air conditioning system with same |
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2014
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