WO2010116739A1 - 油分離器 - Google Patents

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WO2010116739A1
WO2010116739A1 PCT/JP2010/002560 JP2010002560W WO2010116739A1 WO 2010116739 A1 WO2010116739 A1 WO 2010116739A1 JP 2010002560 W JP2010002560 W JP 2010002560W WO 2010116739 A1 WO2010116739 A1 WO 2010116739A1
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pipe
oil
tube
coolant
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PCT/JP2010/002560
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Inventor
坂野晃
佐藤憲一郎
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サンデン株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/08—Vortex chamber constructions
    • B04C5/103—Bodies or members, e.g. bulkheads, guides, in the vortex chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/02—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat for separating lubricants from the refrigerant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/02—Centrifugal separation of gas, liquid or oil

Definitions

  • the present invention relates to an oil separator that separates refrigeration oil mixed with refrigerant discharged from a compressor, and more particularly to an oil separator that is suitable for being disposed in a refrigeration circuit of a vehicle air conditioner.
  • an oil separator having a function of separating refrigeration oil mixed with refrigerant discharged from a compressor and returning the separated refrigeration oil to the compressor may be provided.
  • oil separators were discharged from the compressor due to their large external dimensions and length dimensions, which limited their mounting positions on automobiles, and their relatively complex structure and high cost. It was not so common to separate the oil in the refrigerant with an oil separator arranged outside the compressor and return the separated refrigeration oil to the compressor. Therefore, an oil separation mechanism integrated in the compressor itself is common, but in that case, the oil separation performance is limited.
  • HFO1234yf refrigerant which is scheduled to be used from the viewpoint of preventing global warming, has a relatively low two-layer separation temperature between the refrigerant and the refrigerating machine oil in a high temperature range as compared with HFC134a which is a conventional refrigerant. Therefore, the oil return to the compressor in the refrigeration circuit is deteriorated, and the refrigerant characteristics are also considered to be deteriorated in the refrigeration system performance. It is considered necessary to improve efficiency and achieve a performance level similar to that of HFC134a.
  • Patent Document 1 As disclosed in Patent Document 1, as a prior art, a compressor built-in type oil separator intended for its compactness has been considered. However, in the example disclosed in Patent Document 1, an outer cylinder that generates a swirl flow in the refrigerant oil-containing refrigerant that is introduced, and an inner cylinder that leads the refrigerant separated from the oil by the swirl flow reversing unit to the outside are provided.
  • the outer cylinder is divided into a swirling flow separation section having a relatively small flow path cross section and a swirling flow reversing chamber having a relatively large flow path cross section, and the swirling flow separation section in which the cross section of the flow path changes
  • the flow velocity is reduced, and the structure is aimed at stably storing the oil that has fallen to the bottom of the outer cylinder.
  • Patent Document 1 in the oil separation structure disclosed in Patent Document 1 as described above, the oil accumulated in the lower part is inevitably discharged to the outlet pipe (inner cylinder), resulting in excellent oil separation performance. It is difficult to realize.
  • the structure of the outer cylinder is partially enlarged, it is inevitable that the oil separator as a whole is enlarged in the radial direction, and there is a disadvantage in that there is little freedom in terms of arrangement space and equipment mounting space in the refrigeration circuit. It has a simple structure.
  • Patent Document 1 there is also described a structural example that copes with such as expanding the inlet of the outlet pipe as a return pipe in order to reduce the return pressure loss to the separator outlet pipe. Oil easily enters the outlet pipe, and the amount of oil flowing out from the outlet pipe toward the outside (for example, the condenser in the refrigeration circuit) increases.
  • an object of the present invention is to separate the refrigerant and the refrigerating machine oil with extremely high efficiency, and to effectively prevent the separated oil from flowing out to the refrigerant outlet path side, and further, the flow of the refrigerant It is an object of the present invention to provide an oil separator that can reduce pressure loss with respect to the pressure.
  • Another object of the present invention is to achieve a compact structure without achieving a large separation in the radial direction while achieving excellent separation performance, and can improve the mountability of a single unit in terms of space and other devices. It is an object to provide an oil separator that can be easily integrated.
  • the oil separator according to the present invention is: A cylindrical outer tube arranged to extend in the vertical direction on the outlet side of the compressor; Introduced into the cylindrical outer tube so that the refrigerant discharged from the compressor including the refrigerating machine oil flows down in a spiral flow along the inner surface of the cylindrical outer tube.
  • An inlet pipe to perform It has an external outlet for allowing the refrigerant to flow out of the cylindrical outer tube on the upper end side, has a portion extending in the axial direction of the cylindrical outer tube at the central portion in the cylindrical outer tube, and on the lower end side of the portion,
  • a refrigerant outlet pipe having a first refrigerant inlet into which the refrigerant separated from the refrigerating machine oil-containing refrigerant flowing down in the spiral flow and having the flow direction reversed in the first refrigerant reversing unit with respect to the vertical direction flows in;
  • Below the refrigerant outlet pipe there is a refrigerant circulation port extending in the axial direction of the cylindrical outer pipe at the central portion in the cylindrical outer pipe and facing or connected to the lower end of the refrigerant outlet pipe on the upper end side.
  • a refrigerant return pipe having a second refrigerant inflow port through which the refrigerant separated from the refrigerating machine oil-containing refrigerant flowing down in the spiral flow and having the flow direction reversed in the second refrigerant reversing unit with respect to the vertical direction flows in ,
  • An oil storage part that is formed at the bottom of the cylindrical outer tube and can temporarily store refrigerating machine oil separated from the refrigerant; and
  • a reflector function part for preventing refrigerating machine oil stored in the oil storage part from flowing out into the refrigerant outlet pipe is provided between the refrigerant return pipe and the inner surface of the cylindrical outer pipe. Consists of things.
  • a large amount of refrigerating machine oil is separated from the refrigerant by centrifugal separation in the helical flow of the refrigerating machine oil-containing refrigerant in the cylindrical outer tube.
  • the refrigerant separated in the first refrigerant reversing unit enters the refrigerant outlet pipe from the first refrigerant inflow port, flows out of the oil separator from the external outflow port through the refrigerant outlet tube, and is separated in the second refrigerant reversing unit.
  • the refrigerant enters the refrigerant return pipe from the second refrigerant inlet and flows out of the oil separator from the external outlet through the refrigerant return pipe, the refrigerant circulation port, and then the refrigerant outlet pipe. Therefore, the refrigerating machine oil and the refrigerant are separated in two stages in the axial direction of the cylindrical outer tube, and the separation efficiency is improved as compared with the conventional one-stage separation.
  • a reflector function unit is provided between the refrigerant return pipe and the inner surface of the cylindrical outer pipe, that is, between the first refrigerant inversion part and the second refrigerant inversion part, and the bottom of the cylindrical outer pipe.
  • the refrigerating machine oil stored in the oil storage section is prevented from flowing out into the refrigerant outlet pipe through the first refrigerant inlet by rebounding or the like due to the reflector effect of the reflector function section. Since the return of the oil into the separated refrigerant due to the rebound of the oil or the like is prevented, the separation efficiency is also improved from this aspect.
  • this reflector function part also exerts the function of once reducing the cross-sectional area of the flow path with respect to the downstream of the spiral flow of the refrigerant oil-containing refrigerant, so the first refrigerant inversion part located upstream of the reflector function part. Inverting the refrigerant, improving separation performance, once reducing the cross-sectional area of the flow path and increasing the flow velocity, the separation performance is improved by spiral flow on the downstream side of the reflector function part, and further, the cross-sectional area of the flow path is once reduced. Reversal of the refrigerant in the second refrigerant reversal part and improvement in separation performance can be expected due to the subsequent enlargement of the cross-sectional area of the flow path.
  • the separation efficiency of the oil separator as a whole is greatly improved.
  • the resistance in the refrigerant reversal section is reduced compared to the conventional one-stage case.
  • the flow resistance and pressure loss of the oil separator as a whole can be reduced.
  • the diameter of the cylindrical outer tube may be a constant diameter, and the two refrigerant reversals of the first refrigerant reversing unit and the second refrigerant reversing unit are disposed in the cylindrical outer tube. Part and the reflector function part can be formed between them, so there is no part that enlarges the outer diameter of the oil separator.
  • a compact structure can be realized. Therefore, from the viewpoint of space, when it is mounted alone, its mountability, particularly space efficiency, can be improved.
  • a cylindrical outer tube having a constant diameter may be used, integration with other equipment, for example, a condenser disposed on the downstream side of the compressor of the refrigeration circuit can be easily achieved.
  • the refrigerant return pipe is formed of a cylindrical pipe having a constant diameter extending upward from the second refrigerant reversing section, and the reflector function section extends obliquely downward from the upper end portion of the cylindrical pipe. It can be constructed in a structure composed of an umbrella-shaped portion that is expanded as it goes down.
  • the refrigerant return pipe is formed of a trumpet-shaped pipe that extends upward from the second refrigerant reversal section and expands upward, and the reflector function section is formed by the trumpet-shaped pipe. It may be configured.
  • the refrigerant return pipe is expanded as it extends upward from the upper end portion of the cylindrical tube portion and the upper end portion of the cylindrical tube portion that extends upward from the second refrigerant reversal portion.
  • it may be configured to have a combination structure with a trumpet-shaped tube portion, and the reflector function portion is formed by the trumpet-shaped tube portion.
  • the refrigerant outlet pipe and the refrigerant return pipe are formed as an integral cylindrical pipe having a connecting portion, and the first refrigerant inlet is provided on a pipe wall of the refrigerant outlet pipe positioned above the connecting portion.
  • the reflector function part may be configured as an umbrella-shaped part that extends obliquely downward from the connection part or the vicinity thereof and is expanded toward the lower part.
  • the refrigerant return pipe is connected to the first trumpet-shaped pipe section that extends upward from the second refrigerant reversal section and expands upward, and to the upper end of the first trumpet-shaped pipe section. It is composed of a second trumpet-shaped tube portion that is contracted as it goes upward, and the lower end portion of the refrigerant outlet tube is connected to the upper end portion of the refrigerant return tube at the connection portion to form an integral tube configuration.
  • a structure in which an opening as the first refrigerant inflow port is formed in a pipe wall of the refrigerant outlet pipe located above the part, and the reflector function part is formed by the first trumpet-shaped pipe part. You may comprise.
  • the refrigerant return pipe is expanded toward the upper side by extending upward from the upper end portion of the cylindrical pipe portion and the cylindrical pipe portion having a constant diameter extending upward from the second refrigerant reversing portion.
  • a first trumpet-shaped tube portion and a second trumpet-shaped tube portion that is connected to the upper end portion of the first trumpet-shaped tube portion and contracted toward the upper side, and the lower end portion of the refrigerant outlet tube is The refrigerant return pipe is connected to the upper end of the refrigerant return pipe to form an integral pipe structure, and an opening as the first refrigerant inlet is formed on the pipe wall of the refrigerant outlet pipe located above the connection part.
  • the reflector function part may be formed by the first trumpet-shaped pipe part.
  • the refrigerant outlet pipe and the refrigerant return pipe need only be fixed at a predetermined position in a predetermined posture with respect to the cylindrical outer pipe.
  • the refrigerating machine oil separated by the oil separator according to the present invention and temporarily stored in the oil storage section is preferably returned to a part requiring lubrication in the system, and particularly returned to a compressor, for example, a crank chamber in the compressor. It is preferable. Therefore, it is preferable that an oil return pipe for returning the refrigeration oil stored in the oil storage section to the compressor is connected to the oil separator.
  • the installation position of the oil separator according to the present invention is not particularly limited as long as it is on the outlet side of the compressor.
  • the refrigeration circuit including the compressor, the condenser, the expansion mechanism, and the evaporator in this order The form arrange
  • a structure in which an oil separator is built in the header pipe of the condenser and the external outlet of the refrigerant outlet pipe is opened toward the header pipe can be adopted.
  • the oil separator according to the present invention can be formed integrally with other equipment or a part of other equipment.
  • the oil separator is built in the header pipe of the condenser, a structure in which the header pipe and the cylindrical outer pipe are integrally formed by extrusion molding can be employed.
  • the use of the oil separator according to the present invention is not particularly limited.
  • the oil separator is excellent in mountability and installation space efficiency as well as performance, and thus is provided in the refrigeration circuit of the vehicle air conditioner. And suitable. For example, even when installed in an engine room, it can be efficiently installed without causing a dead space.
  • the refrigerant reversing unit that reverses the flow direction of the separated refrigerant in the vertical direction is provided. It is provided in the stage so that the separated refrigerant can be discharged from both refrigerant reversal sections through the refrigerant outlet pipe, and it is effective in the reflector function section that the oil temporarily stored in the oil storage section at the bottom returns to the separated refrigerant by rebounding etc. Therefore, it is possible to exhibit excellent separation performance capable of separating the refrigerating machine oil and the refrigerant with extremely high efficiency.
  • the refrigeration oil can be efficiently circulated only in the places where lubrication is necessary, and the oil circulation rate can be effectively reduced when viewed as a whole refrigeration system connected to each heat exchanger and the like. Therefore, the amount of oil enclosed in the system can be reduced, and the amount of oil circulation to parts that do not require the circulation of refrigeration oil can be substantially reduced, improving the heat transfer performance in each heat exchanger, Reduction of the refrigerant flow resistance in the circuit can be realized, and as a whole, COP (coefficient of performance) can be further improved. Moreover, since the stagnation of the oil in the part which does not require the refrigerating machine oil can be basically reduced, the quality and durability reliability of each part can be expected. Due to these performance improvements, when the oil separator according to the present invention is applied to a vehicle air conditioner, it can also contribute to the fuel efficiency of the vehicle.
  • the oil separator according to the present invention since it is not necessary to provide a tube expansion portion in the cylindrical outer tube, it is possible to realize a compact structure by avoiding the enlargement in the radial direction. In the case of mounting, for example, it can be arranged along a part of other equipment without causing a dead space, and can be mounted efficiently. In addition, since there is no pipe expansion site in the cylindrical outer tube, it becomes possible to incorporate a part of other equipment, for example, a header pipe of the condenser in an integrated structure, and further improve the mounting property, The entire system can be made compact, manufacturing can be simplified, and costs can be reduced. Such excellent space efficiency of the oil separator according to the present invention improves the degree of freedom in designing the vehicle, further reduces the material of the vehicle body, and reduces the weight when applied to a vehicle air conditioner. Can also contribute.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration and operation of an oil separator according to an embodiment of the present invention.
  • reference numeral 1 denotes an oil separator.
  • the oil separator 1 separates refrigerant discharged from a compressor 2 (high-temperature high-pressure gas refrigerant) containing refrigeration oil into refrigeration oil and refrigerant.
  • the separated refrigeration oil is returned to, for example, the crankcase of the compressor 2 through the oil return tube 3 through the condenser disposed on the downstream side of the refrigeration circuit.
  • the oil separator 1 is provided on the outlet side of the compressor 2 so as to extend in a straight tube shape with a substantially constant diameter in the vertical direction, and is provided on an upper portion of the cylindrical outer tube 4.
  • an inlet pipe 6 for introducing the refrigerant discharged from the compressor 2 containing the refrigerating machine oil into the cylindrical outer pipe 4 so as to flow down in the spiral flow 5 along the inner surface of the cylindrical outer pipe 4. ing.
  • the incident refrigerant angle of the inlet pipe 6 with respect to the cylindrical outer pipe 4 is set to an angle that does not significantly reduce the circumferential speed of the refrigerant introduced into the cylindrical outer pipe 4. The angle is set close to the tangential direction of the inner peripheral surface of the cylindrical outer tube 4.
  • the refrigerating machine oil-containing refrigerant introduced into the cylindrical outer tube 4 flows down while drawing a spiral flow 5 along the inner surface of the cylindrical outer tube 4, and at this time, a part of the refrigerating machine oil having a larger mass is refrigerant.
  • the refrigerating machine oil that has been centrifuged and separated flows down along the inner surface of the cylindrical outer tube 4 by its own weight.
  • the oil separator 1 further has an external outlet 7 through which the refrigerant separated out of the cylindrical outer tube 4 flows out on the upper end side, and the shaft of the cylindrical outer tube 4 at the center in the cylindrical outer tube 4
  • a portion extending in a straight tube shape in the direction, separated from the refrigerating machine oil-containing refrigerant flowing down in the spiral flow 5 at the lower end side of the portion, and the flow direction of the first refrigerant reversing unit 8 is related to the vertical direction It has a refrigerant outlet pipe 11 having a first refrigerant inlet 10 through which the inverted refrigerant 9 flows, and a cylindrical outer pipe at the center of the cylindrical outer pipe 4 below the refrigerant outlet pipe 11.
  • the fourth refrigerant reversing unit is separated from the refrigerant oil-containing refrigerant flowing down at 3 the flow direction has a refrigerant return pipe 16 having a second coolant inlet 15 for flowing the refrigerant 14, which is inverted with respect to the vertical direction.
  • the external outlet 7 in the refrigerant outlet pipe 11 is formed at the end of the upper part of the refrigerant outlet pipe 11 formed in a curved pipe.
  • the oil separator 1 includes an oil storage portion 17 that is formed at the bottom of the cylindrical outer tube 4 and can temporarily store the refrigeration oil separated from the refrigerant.
  • the refrigerating machine oil stored in the oil storage section 17 flows out into the refrigerant outlet pipe 11 between the refrigerant return pipe 17 and the inner surface of the cylindrical outer pipe 4.
  • a reflector function unit 18 is provided for prevention.
  • the reflector function part 18 is formed in the upper part side of the refrigerant
  • reference numeral 20 indicates a support bracket that fixes the refrigerant outlet pipe 11 in a predetermined position with respect to the inner surface of the cylindrical outer tube 4, and reference numeral 21 indicates the inner surface of the cylindrical outer tube 4.
  • a support bracket for fixing the refrigerant return pipe 16 to a predetermined position is shown.
  • the first refrigerant reversing unit 8 and the second refrigerant reversing unit 13 are arranged in the flow direction of the spiral flow 5 of the refrigerant oil-containing refrigerant.
  • a refrigerant reversing unit is provided, and the separation and reversal refrigerant are sequentially guided to the outside through the refrigerant outlet pipe 11 by two-stage refrigerant reversal, so that the separation efficiency is higher than that of the conventional one-stage separation. Greatly improved.
  • the reflector function unit 18 between the first refrigerant reversing unit 8 and the second refrigerant reversing unit 13
  • the refrigerating machine oil temporarily stored in the oil storage unit 17 is transferred to the second refrigerant reversing unit 13. It is prevented by the reflector effect of the reflector function part 13 that the refrigerant function part 13 flows out into the refrigerant outlet pipe 8 through the first refrigerant inlet 10 due to the rebound of the refrigerant upward due to refrigerant disturbance or the like.
  • the return flow of the oil returned to the oil storage section 17 side again by the reflector effect is indicated by reference numeral 19 in FIG.
  • the oil that has bounced back into the refrigerant return pipe 16 has a refrigerant flow velocity that weakens within the upper expansion section that forms the reflector function section 13, so that the refrigerating machine oil having a large mass again passes through the interior of the refrigerant return pipe 16 to store oil at the bottom. It is easy to return toward the part 17. In this way, the return of oil into the separated refrigerant due to the oil rebounding is prevented, so that the separation efficiency is further improved.
  • the reflector function part 18 also serves to once narrow the flow path cross-sectional area with respect to the downstream side of the spiral flow 5 of the refrigerant oil-containing refrigerant, so that the reflector function part 18 is located upstream of the reflector function part 18.
  • the reversal of the refrigerant in one refrigerant reversing unit 8 and the improvement of the separation performance are achieved, and the flow velocity is once increased by once reducing the cross-sectional area of the flow path, so that the spiral on the downstream side of the reflector function unit 18
  • the centrifugal separation performance by the flow is improved, the flow velocity is suddenly changed by expanding the flow passage cross-sectional area after the flow passage cross-sectional area is once reduced, and the reversal of the refrigerant in the second refrigerant reversing unit 13 and the improvement of the separation performance are also achieved. It can be expected. Therefore, the separation efficiency of the oil separator 1 as a whole is greatly improved as compared with the conventional structure having no reflector function part in one stage.
  • the resistance regarding the refrigerant inflow into the discharge path at the time of the reversal separation in each refrigerant reversing unit is Since it can be kept small, compared to the conventional one-stage case, the flow resistance at this portion during discharge is reduced, and as a result, the flow resistance and pressure loss of the entire oil separator can be reduced.
  • the operation of discharging the refrigerant separated by the first refrigerant reversing unit 8 through the refrigerant outlet pipe 11 induces a suction action from the refrigerant return pipe 16 that is disposed below the refrigerant outlet pipe 11, An attraction effect of the refrigerant 14 separated by the second refrigerant reversing unit 13 from the second refrigerant inflow port 15 of the return pipe 16 can also be expected.
  • the oil separator 1 as a whole can efficiently discharge the separated refrigerant, and further reduce the refrigerant flow resistance and pressure loss.
  • the cylindrical outer tube 4 is formed in a straight tube shape having a substantially constant diameter, and the first refrigerant reversing unit 8 and the second refrigerant reversing unit 13 are formed in the straight tube-shaped cylindrical outer tube 4.
  • the reflector function part 18 is formed, it is not necessary to provide a pipe expansion part in the cylindrical outer tube 4 that defines the outer shape of the oil separator, and it is possible to realize a structure that is particularly compact in the radial direction and has good space efficiency. Therefore, mountability in a limited place (for example, in an engine room of a vehicle) is improved.
  • the refrigerant return pipe various structures can be adopted for the refrigerant return pipe, the reflector function section, the connection structure of the refrigerant outlet pipe and the refrigerant return pipe, and the like. Below, some structural examples are shown.
  • an inlet pipe 33, a refrigerant outlet pipe 34, and a refrigerant return pipe 35 are provided for the cylindrical outer pipe 32 in the same manner as in the above embodiment.
  • An umbrella-shaped tube comprising a cylindrical tube having a constant diameter extending upward from the second refrigerant reversing unit 36, and the reflector function unit 37 extending obliquely downward from the upper end of the tubular tube and expanding toward the lower side. It is formed in the part. In such an umbrella-shaped reflector function unit 37, the oil that has bounced around the refrigerant return pipe 35 from below is prevented from flowing into the refrigerant outlet pipe 34 efficiently.
  • an inlet pipe 43, a refrigerant outlet pipe 44, and a refrigerant return pipe 45 are provided for the cylindrical outer pipe 42 in the same manner as in the above embodiment.
  • the trumpet-like tube has a full length extending upward from the second refrigerant reversing portion 46 and expanded to the upper side, and the reflector function portion is formed by the trumpet-like tube. That is, the refrigerant return pipe 45 and the reflector function part are substantially the same pipe. When configured in such a reflector function unit, the reflector effect is expressed over a relatively long section in the vertical direction.
  • an inlet pipe (not shown), a refrigerant outlet pipe 53 and a refrigerant return pipe 54 are provided for the cylindrical outer pipe 52 in the same manner as in the above embodiment.
  • the refrigerant return pipe 54 are formed of an integral tubular pipe having a connecting portion 55, and an opening 56 as a first refrigerant inlet is formed on the pipe wall of the refrigerant outlet pipe 53 positioned above the connecting portion 55. Is formed.
  • the reflector function part 57 is comprised in the structure which consists of an umbrella-shaped part expanded from the connection part 55 or its vicinity toward diagonally downward, and was expanded in the lower part.
  • Reference numeral 58 denotes a support bracket for fixing the integral cylindrical tube to a predetermined position with respect to the inner surface of the cylindrical outer tube 52. Since the refrigerant outlet pipe 53 and the refrigerant return pipe 54 are formed as an integral cylindrical pipe, support by the support bracket 58 is facilitated, and the number of the support brackets 58 can be reduced.
  • an inlet pipe (not shown), a refrigerant outlet pipe 63, and a refrigerant return pipe 64 are provided for the cylindrical outer pipe 62 in the same manner as in the above embodiment.
  • the second trumpet-shaped tube portion 67 is contracted as much as possible, and the lower end portion of the refrigerant outlet tube 63 is connected to the upper end portion of the refrigerant return tube 64 by the connection portion 68 to form an integral tube configuration.
  • An opening 69 as a first refrigerant inlet is formed in the pipe wall of the refrigerant outlet pipe 63 located above the connecting portion 68.
  • the first trumpet-shaped tube portion 66 forms a reflector function portion.
  • the refrigerant outlet pipe 63 and the refrigerant return pipe 64 having an integral pipe configuration are fixed to a predetermined position with respect to the inner surface of the cylindrical outer pipe 62 by a support bracket 70.
  • the reflector function portion can be formed over a relatively long section by the first trumpet-shaped tube portion 66, and the reversal of the refrigerant at the first refrigerant reversing portion can be performed by the second trumpet-shaped tube portion 67. It becomes possible to carry out more smoothly, and it becomes possible to promote the flow-path throttling effect with respect to the flowing spiral flow, and a smoother separation function can be expected as a whole.
  • FIG. 6 shows an oil separator 71 according to a modified example of the structure shown in FIG. 5, and the refrigerant return pipe 72 is directed upward from the second refrigerant reversing unit 73 compared to the structure shown in FIG. 5.
  • a tubular tube portion 74 having a constant diameter extending in the first direction, a first trumpet-shaped tube portion 75 that extends upward from the upper end of the tubular tube portion 74 and expands upward, and the first trumpet shape. It is formed from a second trumpet-shaped tube portion 76 that is connected to the upper end portion of the tube portion 75 and contracted toward the upper side.
  • the cylindrical outer tube 77, the inlet tube (not shown), the refrigerant outlet tube 78, the opening 79, and the support bracket 80 are substantially the same as the structure shown in FIG.
  • the installation position of the oil separator according to the present invention is not particularly limited as long as it is on the outlet side of the compressor.
  • the compressor 81, the condenser 82, and the expansion mechanism 83 are used.
  • the oil separator 86 can be disposed between the compressor 81 and the condenser 82 in the refrigeration circuit 85 provided with the evaporator 84 in this order.
  • the oil separator 86 is built in the header pipe of the condenser 82 and the external outlet of the refrigerant outlet pipe is opened toward the header pipe.
  • the oil separator 91 is built in the header pipe 93 of the condenser 92, and the header pipe 93 and the cylindrical outer pipe 94 of the oil separator 91 are integrally formed. It can be formed integrally by extrusion molding.
  • 95 is a heat exchange tube of the condenser 92 connected to the header pipe 93
  • 96 is a lid portion of the header pipe 93
  • 97 is an inlet pipe of the oil separator 91
  • 98 is a refrigerant outlet pipe of the oil separator 91.
  • a part of the integrally formed cylindrical outer tube 94 forms a partition wall 99 between the oil separator 91 and the inner side of the header tube 93 on the tube side. If comprised in this way, the desired oil separator 91 can be arrange
  • the oil separator according to the present invention can be applied to all uses for separating refrigeration oil from refrigerant discharged from a compressor, and in particular, between a compressor and a condenser in a refrigeration circuit, particularly a refrigeration circuit of a vehicle air conditioner. It is suitable to arrange in.

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Abstract

【課題】冷媒と冷凍機油とを高い効率をもって分離でき、かつ、分離された油の冷媒導出路側への流出を効果的に防止可能で、しかも、冷媒の流れに対する圧力損失の低減も可能で、さらに、とくに径方向にコンパクトに構成できる油分離器を提供する。 【解決手段】圧縮機の出口側に配置される筒状外管と、筒状外管の内面に沿わせてらせん流にて流下させるように冷凍機油含有冷媒を筒状外管内に導入する入口管と、筒状外管外へ冷媒を流出させる外部流出口を有し、筒状外管内中央部で筒状外管の軸方向に延びる部分を有し、該部分の下端側から、上記らせん流にて流下される冷凍機油含有冷媒から分離されるとともに第一の冷媒反転部で流れ方向が上下方向に関して反転された冷媒を流入させる冷媒出口管と、該冷媒出口管の下方において筒状外管内中央部で筒状外管の軸方向に延び、下端側から、上記らせん流にて流下される冷凍機油含有冷媒から分離されるとともに第二の冷媒反転部で流れ方向が上下方向に関して反転された冷媒を流入させる冷媒戻り管と、筒状外管の底部に形成された貯油部とを備え、かつ、冷媒戻り管と筒状外管の内面との間に、貯油部に貯留された冷凍機油が冷媒出口管内へと流出するのを防止するリフレクタ機能部を設けたことを特徴とする油分離器。

Description

油分離器
　本発明は、圧縮機から吐出された冷媒に混合している冷凍機油を分離する油分離器に関し、とくに、車両用空調装置の冷凍回路内に配設して好適な油分離器に関する。
　例えば車両用空調装置の冷凍回路においては、圧縮機から吐出された冷媒に混合している冷凍機油を分離し、分離された冷凍機油を圧縮機に戻す機能を有する油分離器を設けることがある。従来、油分離器はその外形や長さ寸法が大きいことから、自動車への搭載位置が限られていたこと、また、構造が比較的複雑でコストが高かったことから、圧縮機から吐出された冷媒中の油を圧縮機外に配置した油分離器で分離し、分離された冷凍機油を圧縮機へ戻すことはそれほど一般的なものではなかった。そのため、圧縮機自体に一体的に内臓された油分離機構が一般的であるが、その場合には、油分離性能が限られることとなっていた。
　また、地球温暖化防止の観点から使用が予定されている、たとえばＨＦＯ１２３４ｙｆ冷媒などでは、従来の冷媒であるＨＦＣ１３４ａに比べて、高温域での冷媒と冷凍機油との２層分離温度が比較的低いため、冷凍回路内での圧縮機への油戻りが悪化すること、また、冷媒特性としても冷凍システム性能の悪化が考えられることから、冷凍回路自体への油循環量を低減し、空調装置の効率を向上し、ＨＦＣ１３４ａ並みの性能レベルの実現が必要と考えられている。
　例えば、先行技術として、特許文献１に開示されているように、圧縮機内蔵型の油分離器として、そのコンパクト性を目的としたものが考えられていた。ただしこの特許文献１に開示されている例では、導入されてくる冷凍機油含有冷媒に旋回流を生じさせる外筒と、旋回流反転部で油と分離された冷媒を外部に導出する内筒を備えた従来型の油分離器において、外筒を流路断面の比較的小さい旋回流分離部と流路断面の比較的大きい旋回流反転室に分け、流路断面積が変化する旋回流分離部から旋回流反転室に冷媒と油が流れるにしたがってその流速を落とし、外筒底部へと落下した油が安定して蓄積されることを狙った構造を採用している。
特開２００５－１８０８０８号公報
　しかしながら、上記のような特許文献１に開示された油分離構造では、下部に溜まった油の撥ね上げによる出口管（内筒）への流出は避けられず、結果的に優れた油分離性能を実現することは困難である。また、外筒の径を部分的に拡大する構造であるため、油分離器全体として径方向の大型化が避けられず、冷凍回路内での配置スペースや機器搭載スペース上、自由度の少ない不利な構造となっている。さらに、上記特許文献１には、分離器出口管への戻り圧損低減のために戻り管としての出口管の入口を拡管するなどの対応を行う構造例も記載されているが、これではますます油が出口管に入り込み易くなり、出口管から外部（例えば、冷凍回路内の凝縮器）に向けて流出する油量が増えてしまう。
　そこで本発明の課題は、冷媒と冷凍機油との分離を極めて高い効率をもって行うことができ、かつ、分離された油の冷媒導出路側への流出を効果的に防止可能で、しかも、冷媒の流れに対する圧力損失の低減も可能な油分離器を提供することにある。
　さらに本発明の別の課題は、優れた分離性能を達成しつつ、とくに径方向に大型化することなくコンパクトな構造を実現でき、スペース的に単体での搭載性を向上できるとともに、他の機器との一体化も容易にはかることが可能な油分離器を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明に係る油分離器は、
圧縮機の出口側に上下方向に延びるように配置される筒状外管と、
　該筒状外管の上部に設けられ、冷凍機油を含んだ圧縮機からの吐出冷媒を、前記筒状外管の内面に沿わせてらせん流にて流下させるように前記筒状外管内に導入する入口管と、
　上端側に前記筒状外管外へ冷媒を流出させる外部流出口を有し、前記筒状外管内中央部で筒状外管の軸方向に延びる部分を有し、該部分の下端側に、前記らせん流にて流下される冷凍機油含有冷媒から分離されるとともに第一の冷媒反転部で流れ方向が上下方向に関して反転された冷媒を流入させる第一の冷媒流入口を有する冷媒出口管と、
　該冷媒出口管の下方において前記筒状外管内中央部で筒状外管の軸方向に延び、上端側に前記冷媒出口管の下端に対面または接続される冷媒流通口を有し、下端側に、前記らせん流にて流下される冷凍機油含有冷媒から分離されるとともに第二の冷媒反転部で流れ方向が上下方向に関して反転された冷媒を流入させる第二の冷媒流入口を有する冷媒戻り管と、
　前記筒状外管の底部に形成され、冷媒から分離された冷凍機油を一時貯留可能な貯油部とを備え、かつ、
　前記冷媒戻り管と前記筒状外管の内面との間に、前記貯油部に貯留された冷凍機油が前記冷媒出口管内へと流出するのを防止するリフレクタ機能部を設けたことを特徴とするものからなる。
　このような本発明に係る油分離器においては、筒状外管内における冷凍機油含有冷媒のらせん流にて遠心分離により冷媒から質量の大きい冷凍機油が分離されるが、このらせん流流下方向に、第一の冷媒反転部と第二の冷媒反転部の二つの冷媒反転部が設けられ、各冷媒反転部で冷媒の流れ方向が上下方向に関して反転されることにより、冷凍機油含有冷媒から冷媒が分離される（油側から見れば、冷凍機油含有冷媒から冷凍機油が分離される）。第一の冷媒反転部で分離された冷媒は第一の冷媒流入口から冷媒出口管内に入り、冷媒出口管を通して外部流出口から油分離器外部に流出され、第二の冷媒反転部で分離された冷媒は第二の冷媒流入口から冷媒戻り管内に入り、冷媒戻り管、冷媒流通口、続いて冷媒出口管を通して外部流出口から油分離器外部に流出される。したがって、冷凍機油と冷媒の分離が、筒状外管の軸方向に二段階で行われることになり、従来の一段階の分離に比べ、分離効率が向上される。そして、冷媒戻り管と前記筒状外管の内面との間に、つまり、第一の冷媒反転部と第二の冷媒反転部の間に、リフレクタ機能部が設けられ、筒状外管の底部の貯油部に貯留された冷凍機油が、跳ね返り等により第一の冷媒流入口を通して冷媒出口管内へと流出することが、リフレクタ機能部のリフレクタ効果により防止される。油の跳ね返り等による分離冷媒中への油の戻りが阻止されるので、この面からも分離効率が向上される。また、このリフレクタ機能部は、冷凍機油含有冷媒のらせん流の流下流に対し、流路断面積を一旦絞る機能も発揮するので、リフレクタ機能部の上流側に位置する第一の冷媒反転部での冷媒の反転、分離性能の向上、流路断面積を一旦絞って流速を一旦上げることによりリフレクタ機能部の下流側でのらせん流による分離性能の向上、さらには流路断面積を一旦絞った後の流路断面積の拡大による第二の冷媒反転部での冷媒の反転、分離性能の向上も期待できる。その結果、油分離器全体としての分離効率が大幅に向上されることになる。また、上記二段階の冷媒反転による分離、および両冷媒反転部からの分離冷媒の排出路内への流入動作が行われるため、従来の一段階の場合に比べ、冷媒反転部での抵抗の低減が期待でき、それによって油分離器全体としての流路抵抗、圧力損失の低減が可能になる。さらに、第一の冷媒反転部で分離された冷媒の冷媒出口管を通しての排出動作により、冷媒戻り管の第二の冷媒流入口からの、第二の冷媒反転部で分離された冷媒の誘引効果も期待できるので、効率のよい分離冷媒の排出が可能になり、油分離器全体として、一層の冷媒流路抵抗、圧力損失の低減が可能になる。
　また、本発明に係る油分離器においては、筒状外管の径としては一定の径でよく、この筒状外管内に第一の冷媒反転部と第二の冷媒反転部の二つの冷媒反転部とその間にリフレクタ機能部を形成できるので、油分離器の外径を拡大する部位はなく、前述の特許文献１のように部分的に径方向に大型化しなくて済むので、とくに径方向にコンパクトな構造を実現できる。したがって、スペース的にみて、単体で搭載する場合にその搭載性、とくにスペース効率を向上できる。また、一定径の筒状外管でよいので、他の機器、例えば、冷凍回路の圧縮機の下流側に配置される凝縮器との一体化も容易にはかることが可能になる。
　このように優れた性能を発揮する本発明に係る油分離器においては、上記冷媒戻り管や上記リフレクタ機能部のより具体的な構造としては、各種の構造を採り得る。例えば、上記冷媒戻り管が、上記第二の冷媒反転部から上方に向けて延びる一定径の筒状管からなり、上記リフレクタ機能部が、この筒状管の上端部から斜め下方に向けて延び下位にいくほど拡管された傘状部からなる構造に構成できる。
　あるいは、上記冷媒戻り管が、上記第二の冷媒反転部から上方に向けて延び上位にいくほど拡管されたラッパ状管からなり、該ラッパ状管により上記リフレクタ機能部が形成されている構造に構成してもよい。
　あるいは、上記冷媒戻り管が、上記第二の冷媒反転部から上方に向けて延びる一定径の筒状管部と、該筒状管部の上端部から上方に向けて延び上位にいくほど拡管されたラッパ状管部との組み合わせ構造からなり、該ラッパ状管部により上記リフレクタ機能部が形成されている構造に構成してもよい。
　あるいは、上記冷媒出口管と上記冷媒戻り管が互いの接続部を有する一体の筒状管からなり、この接続部の上方に位置する上記冷媒出口管の管壁に、上記第一の冷媒流入口としての開口が形成されており、上記リフレクタ機能部が、上記接続部またはその近傍から斜め下方に向けて延び下位にいくほど拡管された傘状部からなる構造に構成してもよい。
　あるいは、冷媒戻り管が、上記第二の冷媒反転部から上方に向けて延び上位にいくほど拡管された第一のラッパ状管部と、該第一のラッパ状管部の上端部に接続され上位にいくほど縮管された第二のラッパ状管部とからなり、上記冷媒出口管の下端部が上記冷媒戻り管の上端部と接続部で接続されて一体の管構成をなし、この接続部の上方に位置する上記冷媒出口管の管壁に、上記第一の冷媒流入口としての開口が形成されており、上記第一のラッパ状管部により上記リフレクタ機能部が形成されている構造に構成してもよい。
　あるいは、冷媒戻り管が、上記第二の冷媒反転部から上方に向けて延びる一定径の筒状管部と、該筒状管部の上端部から上方に向けて延び上位にいくほど拡管された第一のラッパ状管部と、該第一のラッパ状管部の上端部に接続され上位にいくほど縮管された第二のラッパ状管部とからなり、上記冷媒出口管の下端部が上記冷媒戻り管の上端部と接続部で接続されて一体の管構成をなし、この接続部の上方に位置する上記冷媒出口管の管壁に、上記第一の冷媒流入口としての開口が形成されており、上記第一のラッパ状管部により上記リフレクタ機能部が形成されている構造に構成してもよい。
　上記冷媒出口管や冷媒戻り管は、筒状外管に対して、何らかの方法で所定の姿勢で所定の位置に固定されていればよく。例えば、少なくとも上記冷媒戻り管が、冷凍機油含有冷媒の流路を確保した状態にて、上記筒状外管の内面に対しブラケットを介して支持されている構造を採用できる。
　本発明に係る油分離器で分離され貯油部に一時貯留された冷凍機油は、システム内の潤滑を必要とする部位に戻されることが好ましく、とくに圧縮機、例えば圧縮機内のクランク室に戻されることが好ましい。そのために、この油分離器には、上記貯油部に貯留された冷凍機油を圧縮機に戻す油戻し管が接続されていることが好ましい。
　また、本発明に係る油分離器の設置位置は、圧縮機の出口側であれば特に限定されず、例えば、圧縮機、凝縮器、膨張機構、蒸発器をこの順に備えた冷凍回路内の、圧縮機と凝縮器の間に配置されている形態を採ることができる。この場合、油分離器がこの凝縮器のヘッダ管に内蔵され、上記冷媒出口管の上記外部流出口がこのヘッダ管内に向けて開口されている構造も採用できる。
　また、本発明に係る油分離器、とくにその筒状外管は、他の機器、あるいは他の機器の一部と、一体に形成することも可能である。例えば、油分離器が上記凝縮器のヘッダ管に内蔵される場合には、そのヘッダ管と筒状外管が押し出し成形により一体に形成されている構造を採用可能である。
　さらに、本発明に係る油分離器の用途等もとくに限定されないが、該油分離器は性能とともに搭載性、設置スペース効率に優れていることから、とくに車両用空調装置の冷凍回路内に設けられて好適なものである。例えば、エンジンルーム内に搭載する場合にも、無駄なデッドスペースを生じさせることなく、効率よく設置することが可能である。
　このように本発明に係る油分離器によれば、基本的に遠心分離により冷凍機油と冷媒を分離する油分離器において、分離された冷媒の流れ方向を上下方向に関して反転させる冷媒反転部を二段階に設けて両冷媒反転部から分離冷媒を冷媒出口管を通して排出できるようにするとともに、底部の貯油部に一時貯留された油が跳ね返り等により分離冷媒中に戻ることをリフレクタ機能部で効果的に防止できるようにしたので、極めて高い効率をもって冷凍機油と冷媒を分離可能な、優れた分離性能を発揮することができる。優れた分離性能により、潤滑の必要な箇所にのみ効率よく冷凍機油を循環させることができるとともに、各熱交換器等を接続した冷凍システム全体としてみれば、油循環率を効果的に低減できる。したがって、システム内への油封入量を低減でき、基本的に冷凍機油の循環を必要としない部位への油循環量を大幅に低減できることにより、各熱交換器での熱伝達性能の向上、冷媒回路での冷媒流れ抵抗の低減が実現可能となり、全体として、ＣＯＰ（成績係数）をより向上することが可能になる。また、基本的に冷凍機油を必要としない部位での油の停滞も低減できるので、各部位の品質、耐久信頼性の向上も期待できる。これら性能向上により、本発明に係る油分離器を車両用空調装置に適用する場合には、車両の省燃費にも貢献できることとなる。
　また、本発明に係る油分離器によれば、筒状外管に拡管部位を設けなくてよいので、とくに径方向の大型化を回避してコンパクトな構造を実現でき、油分離器を単体で搭載する場合には、無駄なデッドスペースを生じさせることなく、例えば、他の機器の一部に沿わせて配置でき、スペース効率よく搭載することが可能になる。また、筒状外管に拡管部位がないことから、他の機器の一部、例えば凝縮器のヘッダ管に一体的な構造にて内蔵することも可能になり、搭載性を一層向上できるとともに、システム全体としてのコンパクト化、製造の容易化、コストダウンをはかることもできる。本発明に係る油分離器のこのような優れたスペース効率は、車両用空調装置に適用する場合にあっては、車両の設計の自由度の向上、さらには車両ボディの材料低減、軽量化等にも貢献できる。
本発明の一実施態様に係る油分離器の概略構成図である。 本発明の別の実施態様に係る油分離器の概略構成図である。 本発明のさらに別の実施態様に係る油分離器の概略構成図である。 本発明のさらに別の実施態様に係る油分離器の概略構成図である。 本発明のさらに別の実施態様に係る油分離器の概略構成図である。 本発明のさらに別の実施態様に係る油分離器の概略構成図である。 本発明に係る油分離器の配置場所例を示す冷凍回路の機器系統図である。 本発明に係る油分離器を凝縮器のヘッダ管に一体的に内蔵した例を示す部分概略構成図である。
　以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
　図１は、本発明の一実施態様に係る油分離器の概略構成と作動を示している。図において、１は油分離器を示しており、該油分離器１は、冷凍機油を含んだ圧縮機２からの吐出冷媒（高温高圧ガス冷媒）を、冷凍機油と冷媒に分離し、分離された冷媒を例えば冷凍回路の下流側に配置された凝縮器に、分離された冷凍機油を、油戻しチューブ３を介して例えば圧縮機２のクランクケース内へと戻す。油分離器１は、圧縮機２の出口側に上下方向に実質的に一定径にて直管状に延びるように配置される筒状外管４と、該筒状外管４の上部に設けられ、冷凍機油を含んだ圧縮機２からの吐出冷媒を、筒状外管４の内面に沿わせてらせん流５にて流下させるように筒状外管４内に導入する入口管６を有している。この入口管６における筒状外管４に対する入射冷媒角度は、筒状外管４内に導入された冷媒の筒状外管周方向の速度をそれほど低下させない程度の角度に設定されており、例えば筒状外管４の内周面の接線方向に近い角度に設定されている。筒状外管４内に導入された冷凍機油含有冷媒は、筒状外管４の内面に沿ってらせん流５を描きながら流下し、その際に、質量のより大きい冷凍機油の一部が冷媒から遠心分離され、分離された冷凍機油は、筒状外管４の内面を伝って自重で流下する。
　この油分離器１は、さらに、上端側に筒状外管４外へ分離された冷媒を流出させる外部流出口７を有し、筒状外管４内中央部で筒状外管４の軸方向に直管状に延びる部分を有し、該部分の下端側に、上記らせん流５にて流下される冷凍機油含有冷媒から分離されるとともに第一の冷媒反転部８で流れ方向が上下方向に関して反転された冷媒９を流入させる第一の冷媒流入口１０を有する冷媒出口管１１を有しており、かつ、この冷媒出口管１１の下方において筒状外管４内中央部で筒状外管４の軸方向に延び、上端側に冷媒出口管１１の下端に対面または接続される（図示例では、間隔をもって対面されている）冷媒流通口１２を有し、下端側に、上記らせん流５にて流下される冷凍機油含有冷媒から分離されるとともに第二の冷媒反転部１３で流れ方向が上下方向に関して反転された冷媒１４を流入させる第二の冷媒流入口１５を有する冷媒戻り管１６を有している。冷媒出口管１１における上記外部流出口７は、曲管に形成された冷媒出口管１１の上部部分の端部に形成されている。さらに、油分離器１は、上記筒状外管４の底部に形成され、冷媒から分離された冷凍機油を一時貯留可能な貯油部１７を備えている。
　そしてこの油分離器１においては、上記冷媒戻り管１７と筒状外管４の内面との間に、上記貯油部１７に貯留された冷凍機油が上記冷媒出口管１１内へと流出するのを防止するリフレクタ機能部１８が設けられている。本実施態様では、リフレクタ機能部１８は、冷媒戻り管１７の上部側に形成されており、上位にいくほど拡管されたラッパ状管部に形成されている。なお、図１において、符号２０は、筒状外管４の内面に対して冷媒出口管１１を所定位置に固定する支持ブラケットを示しており、符号２１は、筒状外管４の内面に対して冷媒戻り管１６を所定位置に固定する支持ブラケットを示している。
　上記のように構成された本実施態様に係る油分離器１においては、冷凍機油含有冷媒のらせん流５の流下方向に、第一の冷媒反転部８と第二の冷媒反転部１３の二つの冷媒反転部が設けられ、二段階の冷媒反転にて順次分離・反転冷媒が冷媒出口管１１を介して外部への排出方向へと導かれるので、従来の一段階の分離に比べ、分離効率が大幅に向上される。また、第一の冷媒反転部８と第二の冷媒反転部１３の間に、リフレクタ機能部１８が設けられることにより、貯油部１７に一時貯留された冷凍機油が、第二の冷媒反転部１３での冷媒の攪乱等による上方への冷媒の跳ね返り等により第一の冷媒流入口１０を通して冷媒出口管８内へと流出することが、リフレクタ機能部１３のリフレクタ効果により防止される。このリフレクタ効果により再び貯油部１７側へと戻される油の戻り流を図１に符号１９にて示してある。また、冷媒戻り管１６の内部に跳ね返った油も、このリフレクタ機能部１３を形成する上部の拡管部内で冷媒流速が弱まるため、質量の大きい冷凍機油は再び冷媒戻り管１６の内部を底部の貯油部１７に向けて戻りやすくされている。このように、油の跳ね返り等による分離冷媒中への油の戻りが阻止されるので、分離効率は一層向上されることになる。
　このリフレクタ機能部１８は、冷凍機油含有冷媒のらせん流５の流下流に対しては、図示の如く、流路断面積を一旦絞る役割も果たすので、リフレクタ機能部１８の上流側に位置する第一の冷媒反転部８での冷媒の反転、分離性能の向上が達成されるとともに、流路断面積を一旦絞られることにより流速が一旦上げられるため、このリフレクタ機能部１８の下流側でのらせん流による遠心分離性能が向上され、さらに流路断面積を一旦絞った後の流路断面積の拡大により流速が急変され、第二の冷媒反転部１３での冷媒の反転、分離性能の向上も期待できることとなる。したがって、従来の一段階でリフレクタ機能部無しの構造に比べ、油分離器１全体としての分離効率が大幅に向上されることになる。
　また、第一の冷媒反転部８と第二の冷媒反転部１３での二段階の冷媒反転による分離のため、個々の冷媒反転部での反転分離時の排出路内への冷媒流入に関する抵抗は小さく抑えられるので、従来の一段階の場合に比べ、排出時のこの部分での流路抵抗が低減され、結果的に油分離器全体としての流路抵抗、圧力損失の低減が可能になる。さらに前述したように、第一の冷媒反転部８で分離された冷媒の冷媒出口管１１を通しての排出動作により、その下方に対面設置されている冷媒戻り管１６からの吸引作用を誘発させ、冷媒戻り管１６の第二の冷媒流入口１５からの、第二の冷媒反転部１３で分離された冷媒１４の誘引効果も期待できる。その結果、油分離器１全体として、効率のよい分離冷媒の排出が可能になり、一層の冷媒流路抵抗、圧力損失の低減が可能になる。
　また、筒状外管４は実質的に一定径の直管形状に形成されており、その直管形状の筒状外管４内に第一の冷媒反転部８と第二の冷媒反転部１３およびリフレクタ機能部１８が形成されているので、油分離器の外形を画する筒状外管４に拡管部を設ける必要はなく、とくに径方向にコンパクトでスペース効率のよい構造を実現でき、スペース的に限られた箇所への（例えば、車両のエンジンルーム内への）搭載性が向上される。
　本発明に係る油分離器においては、冷媒戻り管やリフレクタ機能部、冷媒出口管と冷媒戻り管の接続構造等について、各種の構造を採り得る。以下に、それらについていくつかの構造例を示す。
　図２に示す油分離器３１においては、筒状外管３２に対して上記実施態様と同様に入口管３３、冷媒出口管３４、冷媒戻り管３５が設けられるが、冷媒戻り管３５は、第二の冷媒反転部３６から上方に向けて延びる一定径の筒状管からなり、リフレクタ機能部３７が、この筒状管の上端部から斜め下方に向けて延び下位にいくほど拡管された傘状部に形成されている。このような傘状部のリフレクタ機能部３７では、下方から冷媒戻り管３５の周囲に跳ね返った油の冷媒出口管３４内への流入が効率よく阻止される。
　図３に示す油分離器４１においては、筒状外管４２に対して前記実施態様と同様に入口管４３、冷媒出口管４４、冷媒戻り管４５が設けられるが、冷媒戻り管４５の実質的に全長が、第二の冷媒反転部４６から上方に向けて延び上位にいくほど拡管されたラッパ状管からなり、該ラッパ状管によりリフレクタ機能部が形成されている。つまり、冷媒戻り管４５とリフレクタ機能部が実質的に同一の管からなる。このようなリフレクタ機能部に構成すれば、リフレクタ効果が上下方向に比較的長い区間にわたって発現される。
　図４に示す油分離器５１においては、筒状外管５２に対して前記実施態様と同様に入口管（図示略）、冷媒出口管５３、冷媒戻り管５４が設けられるが、冷媒出口管５３と冷媒戻り管５４が互いの接続部５５を有する一体の筒状管からなり、この接続部５５の上方に位置する冷媒出口管５３の管壁に、第一の冷媒流入口としての開口５６が形成されている。そして、リフレクタ機能部５７は、接続部５５またはその近傍から斜め下方に向けて延び下位にいくほど拡管された傘状部からなる構造に構成されている。符号５８は、上記一体の筒状管を筒状外管５２の内面に対して所定位置に固定する支持ブラケットを示している。冷媒出口管５３と冷媒戻り管５４が一体の筒状管として形成されているので、支持ブラケット５８による支持が容易になり、支持ブラケット５８の個数も少なくて済む。
　図５に示す油分離器６１においては、筒状外管６２に対して前記実施態様と同様に入口管（図示略）、冷媒出口管６３、冷媒戻り管６４が設けられるが、冷媒戻り管６４が、第二の冷媒反転部６５から上方に向けて延び上位にいくほど拡管された第一のラッパ状管部６６と、該第一のラッパ状管部６６の上端部に接続され上位にいくほど縮管された第二のラッパ状管部６７とからなり、冷媒出口管６３の下端部が冷媒戻り管６４の上端部と接続部６８で接続されて一体の管構成をなしている。この接続部６８の上方に位置する冷媒出口管６３の管壁に、第一の冷媒流入口としての開口６９が形成されている。そして、上記第一のラッパ状管部６６により、リフレクタ機能部が形成されている。一体の管構成とされた冷媒出口管６３および冷媒戻り管６４は、支持ブラケット７０により、筒状外管６２の内面に対して所定位置に固定されている。このような構造においては、第一のラッパ状管部６６により比較的長い区間にわたってリフレクタ機能部を形成でき、第二のラッパ状管部６７により、第一の冷媒反転部での冷媒の反転をより円滑に行わせることが可能になるとともに、流下するらせん流に対する流路絞り効果を助長することが可能になり、全体としてより円滑な分離機能が期待できる。
　図６は、図５に示した構造の変形例に係る油分離器７１を示しており、図５に示した構造に比べ、冷媒戻り管７２が、第二の冷媒反転部７３から上方に向けて延びる一定径の筒状管部７４と、該筒状管部７４の上端部から上方に向けて延び上位にいくほど拡管された第一のラッパ状管部７５と、該第一のラッパ状管部７５の上端部に接続され上位にいくほど縮管された第二のラッパ状管部７６とから形成されている。筒状外管７７、入口管（図示略）、冷媒出口管７８、開口７９、支持ブラケット８０については図５に示した構造と実質的に同じである。
　前述したように、本発明に係る油分離器の設置位置は、圧縮機の出口側であれば特に限定されず、例えば、図７に示すように、圧縮機８１、凝縮器８２、膨張機構８３、蒸発器８４をこの順に備えた冷凍回路８５内の、圧縮機８１と凝縮器８２の間に油分離器８６を配置することができる。
　そしてこの場合、とくに、油分離器８６を凝縮器８２のヘッダ管に内蔵し、冷媒出口管の外部流出口がこのヘッダ管内に向けて開口されている構造を採用することもできる。さらにこの場合、例えば図８に示すように、油分離器９１を凝縮器９２のヘッダ管９３に内蔵するとともに、そのヘッダ管９３と油分離器９１の筒状外管９４を一体に形成、とくに押し出し成形により一体に形成することが可能である。図８において、９５はヘッダ管９３に接続された凝縮器９２の熱交換チューブ、９６はヘッダ管９３の蓋部、９７は油分離器９１の入口管、９８は油分離器９１の冷媒出口管を、それぞれ示しており、一体に形成された筒状外管９４の一部が、油分離器９１とヘッダ管９３のチューブ側内部との隔壁９９を形成している。このように構成すれば、冷凍回路全体をとくに大型化することなく、回路内に所望の油分離器９１をコンパクトに配置することができる。
　本発明に係る油分離器は、圧縮機の吐出冷媒から冷凍機油を分離するためのあらゆる用途に適用でき、とくに、冷凍回路、中でも車両用空調装置の冷凍回路中の圧縮機と凝縮器の間に配置して好適なものである。
１、３１、４１、５１、６１、７１、８６、９１　油分離器
２、８１　圧縮機
３　油戻しチューブ
４、３２、４２、５２、６２、７７、９４　筒状外管
５　らせん流
６、３３、４３、９７　入口管
７　外部流出口
８　第一の冷媒反転部
９　反転された冷媒
１０　第一の冷媒流入口
１１、３４、４４、５３、６３、７８、９８　冷媒出口管
１２　冷媒流通口
１３、３６、４６、６５、７３　第二の冷媒反転部
１４　反転された冷媒
１５　第二の冷媒流入口
１６、３５、４５、５４、６４、７２　冷媒戻り管
１７　貯油部
１８、３７、５７　リフレクタ機能部
１９　油の戻り流
２０、２１、５８、７０、８０　支持ブラケット
５５、６８　接続部
５６、６９、７９　開口
６６、７５　第一のラッパ状管部
６７、７６　第二のラッパ状管部
７４　一定径の筒状管部
８２、９２　凝縮器
８３　膨張機構
８４　蒸発器
８５　冷凍回路
９３　ヘッダ管
９５　熱交換チューブ
９６　ヘッダ管の蓋部
９９　隔壁

Claims (13)

  1. 圧縮機の出口側に上下方向に延びるように配置される筒状外管と、
    　該筒状外管の上部に設けられ、冷凍機油を含んだ圧縮機からの吐出冷媒を、前記筒状外管の内面に沿わせてらせん流にて流下させるように前記筒状外管内に導入する入口管と、
    　上端側に前記筒状外管外へ冷媒を流出させる外部流出口を有し、前記筒状外管内中央部で筒状外管の軸方向に延びる部分を有し、該部分の下端側に、前記らせん流にて流下される冷凍機油含有冷媒から分離されるとともに第一の冷媒反転部で流れ方向が上下方向に関して反転された冷媒を流入させる第一の冷媒流入口を有する冷媒出口管と、
    　該冷媒出口管の下方において前記筒状外管内中央部で筒状外管の軸方向に延び、上端側に前記冷媒出口管の下端に対面または接続される冷媒流通口を有し、下端側に、前記らせん流にて流下される冷凍機油含有冷媒から分離されるとともに第二の冷媒反転部で流れ方向が上下方向に関して反転された冷媒を流入させる第二の冷媒流入口を有する冷媒戻り管と、
    　前記筒状外管の底部に形成され、冷媒から分離された冷凍機油を一時貯留可能な貯油部とを備え、かつ、
    　前記冷媒戻り管と前記筒状外管の内面との間に、前記貯油部に貯留された冷凍機油が前記冷媒出口管内へと流出するのを防止するリフレクタ機能部を設けたことを特徴とする油分離器。
  2. 前記冷媒戻り管が、前記第二の冷媒反転部から上方に向けて延びる一定径の筒状管からなり、前記リフレクタ機能部が、前記筒状管の上端部から斜め下方に向けて延び下位にいくほど拡管された傘状部からなる、請求項１に記載の油分離器。
  3. 前記冷媒戻り管が、前記第二の冷媒反転部から上方に向けて延び上位にいくほど拡管されたラッパ状管からなり、該ラッパ状管により前記リフレクタ機能部が形成されている、請求項１に記載の油分離器。
  4. 前記冷媒戻り管が、前記第二の冷媒反転部から上方に向けて延びる一定径の筒状管部と、該筒状管部の上端部から上方に向けて延び上位にいくほど拡管されたラッパ状管部とからなり、該ラッパ状管部により前記リフレクタ機能部が形成されている、請求項１に記載の油分離器。
  5. 　前記冷媒出口管と前記冷媒戻り管が互いの接続部を有する一体の筒状管からなり、前記接続部の上方に位置する前記冷媒出口管の管壁に、前記第一の冷媒流入口としての開口が形成されており、前記リフレクタ機能部が、前記接続部またはその近傍から斜め下方に向けて延び下位にいくほど拡管された傘状部からなる、請求項１に記載の油分離器。
  6. 前記冷媒戻り管が、前記第二の冷媒反転部から上方に向けて延び上位にいくほど拡管された第一のラッパ状管部と、該第一のラッパ状管部の上端部に接続され上位にいくほど縮管された第二のラッパ状管部とからなり、前記冷媒出口管の下端部が前記冷媒戻り管の上端部と接続部で接続されて一体の管構成をなし、前記接続部の上方に位置する前記冷媒出口管の管壁に、前記第一の冷媒流入口としての開口が形成されており、前記第一のラッパ状管部により前記リフレクタ機能部が形成されている、請求項１に記載の油分離器。
  7. 前記冷媒戻り管が、前記第二の冷媒反転部から上方に向けて延びる一定径の筒状管部と、該筒状管部の上端部から上方に向けて延び上位にいくほど拡管された第一のラッパ状管部と、該第一のラッパ状管部の上端部に接続され上位にいくほど縮管された第二のラッパ状管部とからなり、前記冷媒出口管の下端部が前記冷媒戻り管の上端部と接続部で接続されて一体の管構成をなし、前記接続部の上方に位置する前記冷媒出口管の管壁に、前記第一の冷媒流入口としての開口が形成されており、前記第一のラッパ状管部により前記リフレクタ機能部が形成されている、請求項１に記載の油分離器。
  8. 　少なくとも前記冷媒戻り管が、冷凍機油含有冷媒の流路を確保した状態にて、前記筒状外管の内面に対しブラケットを介して支持されている、請求項１～７のいずれかに記載の油分離器。
  9. 　前記貯油部に貯留された冷凍機油を圧縮機に戻す油戻し管が接続されている、請求項１～８のいずれかに記載の油分離器。
  10. 　圧縮機、凝縮器、膨張機構、蒸発器をこの順に備えた冷凍回路内の、圧縮機と凝縮器の間に配置されている、請求項１～９のいずれかに記載の油分離器。
  11. 　前記凝縮器のヘッダ管に内蔵され、前記冷媒出口管の前記外部流出口が前記ヘッダ管内に向けて開口されている、請求項１０に記載の油分離器。
  12. 　前記ヘッダ管と前記筒状外管が押し出し成形により一体に形成されている、請求項１１に記載の油分離器。
  13. 　車両用空調装置の冷凍回路内に設けられる、請求項１～１２のいずれかに記載の油分離器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3795257A1 (en) * 2019-09-19 2021-03-24 X'Pole Precision Tools Inc. Multi-cyclonic dust filter device

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2392881B1 (de) * 2010-06-04 2013-01-02 Thermofin GmbH Wärmeübertrager für phasenwechselndes Kältemittel mit horizontalem Verteiler- und Sammlerrohr
CN103438626B (zh) * 2013-08-21 2015-12-16 广东五星太阳能股份有限公司 一种高温热泵储液器及采用该储液器的高温热泵热水机
WO2015174022A1 (ja) * 2014-05-13 2015-11-19 ダイキン工業株式会社 油分離装置
KR101634729B1 (ko) * 2015-12-21 2016-06-29 한삼코라(주) 회전여과입수관을 구비한 스테인리스 물탱크
CN112204322B (zh) 2018-06-02 2022-09-27 开利公司 油分离器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5997475A (ja) * 1982-11-19 1984-06-05 ハスマン・コ−ポレ−シヨン 油分離装置
JPH05296611A (ja) * 1992-02-21 1993-11-09 Daikin Ind Ltd 遠心分離形油分離器
JPH05329401A (ja) * 1992-05-28 1993-12-14 Daikin Ind Ltd 遠心分離形油分離器およびその製造方法
JP2000304378A (ja) * 1999-04-23 2000-11-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd コンデンサ、冷媒系及び車両用空気調和装置
JP2002333221A (ja) * 2001-05-01 2002-11-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスクーラ及び車載用空調装置
US20060196220A1 (en) * 2005-03-02 2006-09-07 Westermeyer Gary W Vertical oil separator

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1490403A1 (ru) * 1987-11-26 1989-06-30 Семипалатинский Технологический Институт Мясной И Молочной Промышленности Маслоотделитель
JP2002200402A (ja) * 2000-12-28 2002-07-16 Ryosaku Fujisato 気液分離器及びそれを備えた気液分離装置
KR20070106875A (ko) * 2006-05-01 2007-11-06 삼성전자주식회사 내부진입형 배출관을 갖춘 밀폐용기 및 이를 이용한오일분리기, 기액분리기, 공조장치
US20090031753A1 (en) * 2007-07-30 2009-02-05 Byung-Kil Yoo Compressor
DE102008047447B4 (de) * 2007-09-19 2019-03-14 Denso Corporation Ölabscheider und Kältemittelkompressor mit diesem

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5997475A (ja) * 1982-11-19 1984-06-05 ハスマン・コ−ポレ−シヨン 油分離装置
JPH05296611A (ja) * 1992-02-21 1993-11-09 Daikin Ind Ltd 遠心分離形油分離器
JPH05329401A (ja) * 1992-05-28 1993-12-14 Daikin Ind Ltd 遠心分離形油分離器およびその製造方法
JP2000304378A (ja) * 1999-04-23 2000-11-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd コンデンサ、冷媒系及び車両用空気調和装置
JP2002333221A (ja) * 2001-05-01 2002-11-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスクーラ及び車載用空調装置
US20060196220A1 (en) * 2005-03-02 2006-09-07 Westermeyer Gary W Vertical oil separator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3795257A1 (en) * 2019-09-19 2021-03-24 X'Pole Precision Tools Inc. Multi-cyclonic dust filter device

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