(57)【要約】【課題】油分離器内に貯留する油の量が変化した場合でも分離効率を維持しつつ容器内の面積を小さくし、多量の油が油分離器内に流入してきた場合でも油の流出量を抑制した油分離器を提供する。【解決手段】円筒形状の筐体を備え、冷媒ガスおよび油が混合した混合流体から油を分離する油分離器であって、前記円筒形状の筐体内に流入して旋回しながら降下してくる混合流体から分離された冷媒ガスを下面に形成された吸込口から吸込んで、前記下面から上方向に流出する流出管を備え、該流出管の前記吸込口よりも上側の壁面部には吸込穴が形成され、該吸込穴からも前記分離された冷媒ガスを吸込む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状の筐体を備え、
冷媒ガスおよび油が混合した混合流体から油を分離する油分離器であって、
前記円筒形状の筐体内に流入して旋回しながら降下してくる混合流体から分離された冷媒ガスを下面に形成された吸込口から吸込んで、前記下面から上方向に流出する流出管を備え、
該流出管の前記吸込口よりも上側の壁面部には吸込穴が形成され、該吸込穴からも前記分離された冷媒ガスを吸込むことを特徴とする油分離器。
【請求項２】
請求項１に記載の油分離器において、
前記吸込穴は、前記流出管の前記吸込口よりも上側の壁面部に複数、設けられることを特徴とする油分離器。
【請求項３】
請求項２に記載の油分離器において、
前記複数の吸込穴は、前記流出管の壁面部において、上側よりも下側の方が大きくなるように形成されることを特徴とする油分離器。
【請求項４】
請求項１に記載の油分離器において、
前記吸込穴は、前記流出管の壁面部に前記下面から上方向に形成されたスリットであることを特徴とする油分離器。
【請求項５】
請求項４に記載の油分離器において、
前記スリットは、前記流出管の壁面部において、上側よりも下側の方が大きくなるように形成されることを特徴とする油分離器。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の油分離器において、
前記混合流体が前記油分離器と交差する方向に流入する流入管と、
前記筐体の下部に溜まった油を排出する排出管と、を備え、
前記流出管は、前記筐体の水平方向の略中心部に配置され、
前記流入管は、前記筐体の水平方向断面において前記流出管よりも前記筐体壁面側に配置されることを特徴とする油分離器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油を含有する冷媒ガスとの混合流体から冷媒ガスと油を分離する油分離器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷媒ガスと油の混合流体からそれぞれの流体に分離する手段として遠心力を利用したサイクロン式油分離器がある。このサイクロン式油分離器は円筒状の容器内壁面の接線方向から流入した混合流体が容器内を螺旋状に旋回しながら降下しつつ、遠心力により比重の重い油は内壁面に衝突して付着していく。そして、遠心力の効果により冷媒ガスから分離された油は自重により容器内下部へと移動し容器下から外に排出され、冷媒ガスは円筒中心に設けられた配管から上方に排出される。
【０００３】
サイクロン式油分離器は上記のような原理により冷媒ガスと油との分離を行うため、円筒状容器内壁面の面積が大きいほど分離を行う領域が多くなり、油分離器の分離効率が高くなる。しかし、油分離器の下部に分離された油の貯留量が多くなった場合、実際に分離を行う面積が減少してしまうために分離効率も下がることになる。例として、特開２００２−６１９９３号公報（特許文献１）はそのような貯留する油の量が変化した場合において、分離効率の変動を小さくすることを目的の一つとした油分離器の構成部品の形状および配置と、その油分離器を搭載した室外機の圧縮機に冷媒が寝込んでいた場合に多量に油分離器内に流入しオーバーフローしてサイクル系外へ流出するのを防止することを目的とした冷凍サイクル装置を提供している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−６１９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述した例として挙げた油分離器は貯留する油の量が変化した場合でも油を貯留させる分の容積も考慮して一定以上の分離効率を維持するために、容器内の面積も必要以上に確保しなければいけないため、材料コストの増加となる。
【０００６】
また、その油分離器を搭載した室外機の圧縮機に冷媒が寝込んでいた場合に多量に油分離器内に流入しオーバーフローしてサイクル系外へ流出するのを防止するために、冷媒が寝込んでいる状態を検知し、冷凍サイクル内に圧縮機よりも上流にその油を返す回路とその制御が必要となる。しかし、その冷媒が寝込んでいる状態を検知できなかった場合や油を返す回路が故障した場合、室外機の冷凍サイクル外に油が大量に流出し、空調機の故障に至る可能性が高くなる。
【０００７】
更に、オーバーフローに至らずとも油分離器内に多量の油が貯留していると、冷媒ガスと油の混合流体が旋回できる領域が少ないために旋回途中で分離してしまっている冷媒ガスと共に旋回速度を落とすことができずに貯留している油を撹乱し、油の再飛散を誘発させてしまうため、分離効率としては低下してしまう。また、油分離器内に流入してきた冷媒ガスと油の混合流体はその内壁面を旋回しつつ降下するために壁面付近の油の液面を押して中心部の油の液面を上昇させる。そして、分離された冷媒ガスを排出するための配管の吸込み口と油の液面との距離が小さくなり油を吸込みやすくなってしまうために、油が油分離器を搭載した室外機の冷凍サイクル外に流出してしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、油分離器内に貯留する油の量が変化した場合でも分離効率を維持しつつ容器内の面積を小さくし、多量の油が油分離器内に流入してきた場合でも油の流出量を抑制した油分離器を提供することを目的とする。
【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、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。  
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、「円筒形状の筐体を備え、冷媒ガスおよび油が混合した混合流体から油を分離する油分離器であって、前記円筒形状の筐体内に流入して旋回しながら降下してくる混合流体から分離された冷媒ガスを下面に形成された吸込口から吸込んで、前記下面から上方向に流出する流出管を備え、該流出管の前記吸込口よりも上側の壁面部には吸込穴が形成され、該吸込穴からも前記分離された冷媒ガスを吸込むこと」を特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、油分離器内に貯留する油の量が変化した場合でも分離効率を維持しつつ容器内の面積を小さくし、多量の油が油分離器内に流入してきた場合でも油の流出量を抑制した油分離器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１に係る油分離器の鳥瞰図である。
【図２】実施例１に係る油分離器の平面図である。
【図３】実施例１に係る油分離器の正面図である。
【図４】実施例１に係る油分離器の分離した冷媒ガスを流出させるための管下部に設けられた吸込穴位置の管の断面図である
【図５】実施例１に係る油分離器内で分離されていく混合流体の容器内壁面付近の流れの模式図である。
【図６】実施例２に係る油分離器の分離した冷媒ガスを流出させるための管下部の鳥瞰図である。
【図７】実施例３に係る油分離器の分離した冷媒ガスを流出させるための管下部の鳥瞰図である。
【図８】実施例４に係る油分離器の分離した冷媒ガスを流出させるための管下部の鳥瞰図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施例を図面に沿って説明する。
【実施例１】
【００１３】
実施例１として本発明の油分離器の構成を図１、２、３に示す。なお、本実施例の油分離器は、図示しないが主として空気調和機に採用されるものである。この空気調和機は、一般的に運転周波数が可変式の圧縮機、冷房運転と暖房運転とを切り換えるための四方弁、室外熱交換器及び室外膨張弁を備える室外ユニットと、室内熱交換器及び室内膨張弁を備える室内ユニットと、前記室外ユニットと前記室内ユニットを接続する冷媒配管とを備えて構成される。
【００１４】
そして、本実施例の油分離器は圧縮機の吐出側に設けられるものであり、圧縮機の吸入側の配管と油分離器とを接続する油戻し回路と、この油戻し配管に設けられた電子膨張弁と、圧縮機の運転周波数と、圧縮機の吸入側と吐出側の圧力差に応じて油戻し回路の電子膨張弁の開度を制御する制御手段とを備えている。
【００１５】
図１、２、３に示すように本実施例の油分離器は円筒形状の容器本体１０を備え、上下両端は後述する流出管４０および排出管３０のための開口が設けられている。そして、流入管２０が容器本体１０の内壁面の接線方向に配置されており、容器本体１０の下部開口には排出管３０が固定される。容器本体１０の上部の開口から内部に容器本体１０の円筒部の中心軸と同軸となるように円筒形状の流出管４０が挿入されている。この流出管４０の下部側壁面には貫通した穴５０は図４の管の断面図ように管円周に均等な間隔で設けてある。
【００１６】
つまり、流入管２０は混合流体が油分離器とほぼ直行するように交差する方向に流入するように配置される。排出管３０は容器本体１０（筐体）の下部に溜まった油を排出する。そして、流出管４０は容器本体１０（筐体）の水平方向の略中心部に配置され、流入管２０は、容器本体１０（筐体）の水平方向断面において流出管４０よりも筐体壁面側に配置されるものである。すなわち、流入管２０をそのまま延長させても流出管４０と重なる位置にはなく、ずれるように配置される。
【００１７】
次に上記構成の油分離器内で発生する現象について説明する。冷媒ガスと油の混合流体が流入管２０から容器本体１０の内部に流入し、混合流体は容器本体１０の内部の壁面を螺旋状に旋回しながら降下する。この旋回により遠心力を受けた冷媒ガスに含まれる油の粒子は容器本体１０内の壁面に衝突し付着していくことにより次第に冷媒ガスから分離されていくこととなる。
【００１８】
図５は容器本体１０の壁面１１付近の流れの模式図であり、このように旋回しつつ降下していく混合流体の流れ６０は容器下方向に向かうにつれ、壁面側は分離した油６１、容器中心部は分離した冷媒ガスの流れ６２、その中間が分離されていない冷媒ガスと油の混合流体の流れ６３の３層の流れ６４に変化していく。そして冷媒ガスから分離された油は自重により容器下部へと移動し排出管３０より排出されるか、排出されない分は貯留することになる。容器内に油が貯留している場合、上記６０の流れの６２、６３はその旋回していく領域が少なくなる。そして、旋回速度を落としきれずに貯留している油分離器内の下部に貯留する油に到達すると、油面を撹乱してしまうために、油分離器内の下部に貯留する油７０を再飛散させ、分離したはずの冷媒ガスと共に流出管４０より排出されることになる。
【００１９】
ここで、本実施例では容器本体１０内を旋回中の流れ６０の内、分離した冷媒ガスの流れ６２のように容器内を旋回している途中で流出管４０に設けた穴５０により吸込むようにしている。つまり本実施例の油分離器は、円筒形状の筐体（容器本体１０）内に流入してその壁面において旋回しながら降下してくる混合流体から分離された冷媒ガスを下面に形成された吸込口４１から吸込んで、下面から上方向に流出する流出管４０を備えている。そしてこの下面の吸込口４１とは別に、流出管４０の吸込口４１よりも上側の壁面部に吸込穴５０が形成されて、吸込穴５０からも分離された冷媒ガスを吸込むものである。なお、吸込穴５０は、図４に示すように流出管４０の吸込口４１よりも上側の壁面部に複数、設けられることが望ましい。
【００２０】
このような構成とすることで、油面に到達する前に旋回速度を低下させることができ、油分離器の分離効率を維持しつつ、更に油分離器下部に貯留した油の撹乱を抑制することを可能とする。また、流出管の壁面に設けた吸込穴５０により冷媒ガス６２が吸込まれるため、下面の吸込口４１から吸込まれる冷媒ガスの量が減少し、結果として油分離器内の下部に貯留する油の液面７１と冷媒ガスを油分離器外に排出するための流出管４０の下面の吸込口４１との距離が近くなった場合でも油が吸込まれにくくなり、流出管から直接、油分離器外に排出することを抑制することができる。また油面７１と流出管４０の下面の吸込口４１との距離を短くし容器自身を小さくすることができるため、油分離器の小型化を図ることができ、材料コストを低減することが可能となる。
【実施例２】
【００２１】
本実施例は、実施例１の流出管４０に対し、上下方向にも吸込穴５１を追加したものであり、その流出管の鳥瞰図を図６に示す。上下方向にも吸込穴５１を設けることにより、分離した冷媒ガスの流れ６２を吸込む量を調整し、油面７１に到達する前に旋回速度を十分に低下させることで、油分離器下部に貯留した油の撹乱を抑制することができる。
【実施例３】
【００２２】
本実施例は、実施例２の流出管４０に設けた上下方向の吸込穴に対し、吸込穴５０の面積を上下方向に下から上に徐々に縮小させた穴５２、５３、５４であり、その流出管の鳥瞰図を図７に示す。つまり、複数の吸込穴は、流出管４０の壁面部において、上側よりも下側の方が大きくなるように形成される。上記した３層の流れ６４のうち、油分離器内に流入して旋回していく間に容器下方向に向かうにつれ壁面側は分離した油６１と容器中心部は分離した冷媒ガスの流れ６２が徐々に多くなり、中間が分離されていない冷媒ガスと油の混合流体の流れ６３は減少していく。
【００２３】
そのため、下方向に徐々に増加していく分離した冷媒ガスの流れ６２に合わせ、流出管４０の上下方向の吸込穴の面積を拡大していくことにより、分離効率を維持しつつ油分離器下部に貯留した油の撹乱を抑制することができる。
【実施例４】
【００２４】
本実施例は、実施例１の流出管４０に対し吸込穴ではなく、上下方向に幅が拡大していったスリット５５を設けたものであり、その流出管の鳥瞰図を図８に示す。吸込穴として、流出管４０の壁面部に下面４１から上方向に形成されたスリット５５としたもので、スリット５５は、流出管４０の壁面部において、上側よりも下側の方が大きくなるように形成される。これにより実施例３と同様な効果をえることができる。
【符号の説明】
【００２５】
１０  容器本体
１１  容器本体１０の壁面
２０  流入管
３０  排出管
４０  流出管
５０  流出管の下部側壁面の吸込穴
５１  ５０に対し上方向に追加された流出管の側壁面の吸込穴
５２  ５０に対し穴の面積を縮小して上方向に追加された流出管の側壁面の吸込穴
５３  ５２に対し穴の面積を縮小して上方向に追加された流出管の側壁面の吸込穴
５４  ５３に対し穴の面積を縮小して上方向に追加された流出管の側壁面の吸込穴
５５  流出管の下部側壁面の吸込み用スリット
６０  混合流体の流れ
６１  混合流体から分離した油
６２  混合流体の状態のままの流れ
６３  混合流体から分離した冷媒ガスの流れ
７０  油分離器内の下部に貯留する油
７１  油分離器内の下部に貯留する油の液面
【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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