(57)【要約】      （修正有）【課題】冷凍機油を高効率で分離でき、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、冷媒の流れに対する圧力損失の低減も可能で、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】筒状外管４の内面に沿わせてらせん流にて流下させる入口管６と、流出させる外部流出口７を有し、らせん流にて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反転された冷媒を流入させる冷媒出口管１１と、冷媒出口管１１の下方において筒状外管内中央部で筒状外管４の軸方向に延び、下端側から、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１３で流れ方向が上下方向に反転された冷媒を流入させる冷媒戻り管１６と、筒状外管４の底部に形成された貯油部１７とを備え、かつ、冷凍機油が冷媒出口管内１１へと流出するのを防止するリフレクタ機能部１８を設けた。【選択図】図１
2010243108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１８０８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【発明の効果】
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
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。
【符号の説明】
【００４２】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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