(57)【要約】【課題】簡単な構成で液相冷媒と冷凍機油とを効果的に分離するオイルセパレータを実現し、蒸発器に冷凍機油が混入することを抑制して高効率運転の可能な冷凍サイクル装置を実現する。【解決手段】圧縮機１１と、放熱器１２と、膨張機１３と、オイルセパレータ３０と、蒸発器１４とを順次接続した冷媒回路に冷媒と冷凍機油とを封入して冷凍サイクル２０を構成しているとともに、オイルセパレータ３０は密閉容器と、密閉容器内に冷凍機油を含む冷媒を吸入する冷媒吸入管３１と、密閉容器から気相冷媒を吐出する上部吐出管３８と、液相冷媒または冷凍機油を吐出する中位吐出管４０と下部吐出管３９とを備え、密閉容器内に冷凍機油および冷媒より比重量の小さい材料で構成された制波部材３６を、冷凍機油または冷媒の液面上に上下動自在に配設する。【選択図】図１
2006250462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器に、冷凍機油を含む冷媒を吸入する冷媒吸入管と、前記密閉容器から気相冷媒を吐出する気相冷媒吐出管と、前記密閉容器から液相冷媒を吐出する液相冷媒吐出管と、前記密閉容器から前記冷凍機油を吐出する冷凍機油吐出管とを備え、前記密閉容器内の前記冷凍機油または前記冷媒の液面上に前記冷凍機油および前記冷媒よりも比重の小さい材料により構成された制波部材を上下動自在に配設したことを特徴とするオイルセパレータ。
【請求項２】
前記密閉容器において前記制波部材は前記冷媒吸入管が前記密閉容器内に開口する位置よりも下部に位置することを特徴とする、
請求項１に記載のオイルセパレータ。
【請求項３】
前記液相冷媒吐出管と前記制波部材を固定し、前記液相冷媒吐出管の前記密閉容器内への開口部を前記制波部材の上下動とともに移動させて前記制波部材の上端よりも下側に設けたことを特徴とする、
請求項１または請求項２に記載のオイルセパレータ。
【請求項４】
前記冷凍機油吐出管と前記制波部材を固定し、前記冷凍機油吐出管の前記密閉容器内への開口部を前記制波部材の上下動とともに移動させて前記制波部材の上端よりも下側に設けたことを特徴とする、
請求項１または請求項２に記載のオイルセパレータ。
【請求項５】
前記制波部材が前記液面を複数に分割する分割部材からなることを特徴とする、
請求項１〜４のいずれかに記載のオイルセパレータ。
【請求項６】
前記制波部材が多孔質部材からなることを特徴とする、
請求項１〜４のいずれかに記載のオイルセパレータ。
【請求項７】
前記制波部材が水平板であることを特徴とする、
請求項１〜４のいずれかに記載のオイルセパレータ。
【請求項８】
圧縮機と、放熱器と、膨張機と、蒸発器とを順次接続した経路に冷媒と冷凍機油とを封入して冷凍サイクルを構成するとともに、前記膨張機と前記蒸発器の間の前記経路に請求項１〜７のいずれかに記載のオイルセパレータを配設し、前記液相冷媒吐出管と前記蒸発器とを接続し、前記冷凍機油吐出管を前記蒸発器の出口と前記圧縮機の入口の間に接続したことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記液相冷媒吐出管と前記冷凍機油吐出管とが接続される経路を切り替える切替手段を前記液相冷媒吐出管と前記冷凍機油吐出管との配管上に設けたことを特徴とする、
請求項８に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする、
請求項８または請求項９に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクルに設けて冷媒と冷凍機油を分離するオイルセパレータとそれを用いた冷凍サイクル装置に関し、特に冷凍サイクル中の膨張エネルギーを回収する膨張機を備えた冷凍サイクル装置に好適なオイルセパレータとそれを用いた冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧縮機と放熱器と蒸発器とを順に接続した冷媒回路に冷媒を封入して循環させる冷凍サイクルが知られている。このような冷凍サイクルでは、放熱器と蒸発器との間に膨張機構を配置して冷媒を膨張させている。膨張機構としては、膨張弁やキャピラリチューブなどが使用されている。一方、冷凍サイクル中の高圧圧力と低圧圧力の差が大きい場合には、このような膨張機構に換えて膨張機を用いて、膨張機における冷媒の膨張エネルギーを回転エネルギーに変換して電力または動力のかたちで回収し、冷凍サイクル装置の高効率化を図る例が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような膨張機では軸受などの摺動部を有するため、それらの潤滑が必要となり、冷凍サイクル内を循環する冷凍機油を膨張機に供給している。一方、膨張機から吐出された冷凍機油は冷媒とともに蒸発器に流入し、蒸発器での蒸発能力を低下させる。そこで、膨張機から吐出された気相冷媒と液相冷媒と冷凍機油とをオイルセパレータ（油分離器）で分離して、圧縮機に供給する例が開示されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００４】
また、冷凍サイクル中の気液分離器中に遮蔽板を設けて気相冷媒、液相冷媒、冷凍機油の分離を行う例も開示されている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開２０００−３２９４１６号公報
【特許文献２】特開２００３−１３９４２０号公報
【特許文献３】特開２００３−２４０３６６号公報
【特許文献４】特開２００３−２６９８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来のオイルセパレータでは、気相冷媒と液相冷媒と冷凍機油とを、その比重の違いにより分離する構造となっている。すなわち、オイルセパレータでは、上層には比重の小さな気相冷媒層、中層には液相冷媒層、下層には比重の大きな冷凍機油層という順に層が分かれることを利用している。したがって、上方に気相冷媒の吐出管を設けるとともに中間位置に液相冷媒の吐出管を設け、下方に冷凍機油の吐出管を設けて分離している。このような吐出管の位置を違えて気相冷媒と液相冷媒と冷凍機油との分離を行う構成は、オイルセパレータ内への冷媒の流入に乱れがない静止したような場合には有効である。
【０００６】
しかしながら、冷凍サイクルにおいては、オイルセパレータに冷媒と冷凍機油が流入する際の流速の影響や、流入して落下する液相冷媒と冷凍機油の液滴の影響によって、液相冷媒層の液面が乱されることや、液相冷媒層が攪拌されて液相冷媒と冷凍機油とが混合してしまうことなどによって、分離が不十分になるという課題があった。また、従来の気液分離器中に遮蔽板を固定して設ける構成では、液相冷媒もしくは冷凍機油もしくはその両方が増えて、液面が上昇した場合に液面の変化に追従できず遮蔽板が液面の下に沈んでしまうため、オイルセパレータに冷媒と冷凍機油が流入する際の流速の影響や、流入して落下する液相冷媒と冷凍機油の液滴の影響で、液相冷媒層の液面が乱されることや、液相冷媒層が攪拌されて液相冷媒と冷凍機油とが混合してしまうことなどによって、分離が不十分になるという課題があった。また、液相冷媒もしくは冷凍機油もしくはその両方が減って、液面が低下した場合に液面の変化に追従できず遮蔽板が液面から上方に離れてしまうため、遮蔽板から落下する液相冷媒と冷凍機油の液滴の影響で、液相冷媒層の液面が乱されることや、液相冷媒層が攪拌されて液相冷媒と冷凍機油とが混合してしまうことなどによって、分離が不十分になるという課題があった。
【０００７】
本発明は、冷媒と冷凍機油との分離が確実に行えるオイルセパレータを実現し、蒸発器への冷凍機油の流入を防止して、蒸発性能を低下させることがない冷凍サイクル装置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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、第１の発明に係るオイルセパレータは、密閉容器に、冷凍機油を含む冷媒を吸入する冷媒吸入管と、密閉容器から気相冷媒を吐出する気相冷媒吐出管と、密閉容器から液相冷媒を吐出する液相冷媒吐出管と、密閉容器から冷凍機油を吐出する冷凍機油吐出管とを備え、密閉容器内の冷凍機油または冷媒の液面上に冷凍機油および冷媒よりも比重の小さい材料により構成された制波部材を上下動自在に配設したことを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、オイルセパレータにおいて分離された液相冷媒あるいは冷凍機油の液面に制波部材を浮遊させることによって、それらの液面を静止させて液相冷媒と冷凍機油との分離を効果的に行うことができる。
【００１０】
第２の発明に係るオイルセパレータは、第１の発明に係るオイルセパレータにおいて、密閉容器において制波部材は、冷媒吸入管が密閉容器内に開口する位置よりも下部に位置することを特徴とする。このような構成によれば、制波部材は冷媒吸入管から落下する冷凍機油などの液滴による液面の乱れを抑制し、液相冷媒と冷凍機油との分離をさらに効果的に行うことができる。
【００１１】
第３の発明に係るオイルセパレータは、第１の発明または第２の発明に係るオイルセパレータにおいて、液相冷媒吐出管と制波部材を固定し、液相冷媒吐出管の密閉容器内への開口部を制波部材の上下動とともに移動させて制波部材の上端よりも下側に設けることを特徴とする。このような構成によれば、液相冷媒の液面が変動しても、安定して蒸発器に液相冷媒を流入させることができる。
【００１２】
第４の発明に係るオイルセパレータは、第１の発明または第２の発明に係るオイルセパレータにおいて、冷凍機油吐出管と制波部材を固定し、冷凍機油吐出管の密閉容器内への開口部を制波部材の上下動とともに移動させて制波部材の上端よりも下側に設けることを特徴とする。このような構成によれば、液相冷媒の液面が変動しても、安定して蒸発器に液相冷媒を流入させることができる。
【００１３】
第５の発明に係るオイルセパレータは、第１の発明から第４の発明に係るいずれかのオイルセパレータにおいて、制波部材が液面を複数に分割する分割部材からなることを特徴とする。このような構成によれば、液面が分割されているために冷凍機油などの液滴が液面に落下しても、液面の波立ちは分割された液面に限定され、他の液面に波及することがないので、液相冷媒と冷凍機油との分離をさらに効果的に行うことができる。
【００１４】
第６の発明に係るオイルセパレータは、第１の発明から第４の発明に係るいずれかのオイルセパレータにおいて、制波部材が多孔質部材からなることを特徴とする。このような構成によれば、冷凍機油などの液滴がオイルセパレータ内の液面に直接落下することを防ぐとともに、制波部材に落下する液滴の衝撃を多孔質部材が吸収するので、より制波効果を高めることができる。
【００１５】
第７の発明に係るオイルセパレータは、第１の発明から第４の発明に係るいずれかのオイルセパレータにおいて、制波部材が水平板であることを特徴とする。このような構成によれば、冷凍機油などの液滴がオイルセパレータ内の液面に直接落下することを防ぐとともに、制波部材に落下する液滴の衝撃を広い水平板が吸収するので、より制波効果を高めることができる。
【００１６】
第８の発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機と、放熱器と、膨張機と、蒸発器とを順次接続した経路に冷媒と冷凍機油とを封入して冷凍サイクルを構成するとともに、膨張機と蒸発器の間の経路に、第１の発明から第７の発明に係るいずれかのオイルセパレータを配設し、液相冷媒吐出管と蒸発器とを接続し、冷凍機油吐出管を蒸発器の出口と圧縮機の入口の間に接続したことを特徴とする。このような構成の冷凍サイクル装置によれば、膨張機と圧縮機の駆動部の潤滑を行った冷凍機油と液相冷媒との分離を確実に行い、蒸発器に冷凍機油が混入することを抑制することができ、高効率運転の可能な冷凍サイクル装置を実現できる。
【００１７】
第９の発明に係る冷凍サイクル装置は、第８の発明に係る冷凍サイクル装置において、液相冷媒吐出管と冷凍機油吐出管とが接続される経路を切り替える切替手段を液相冷媒吐出管と冷凍機油吐出管との配管上に設けたことを特徴とする。このような構成によれば、温度変化により液相冷媒と冷凍機油の密度が逆転しても、蒸発器および圧縮機へ適切な流体を供給することができる。
【００１８】
さらに、冷媒が二酸化炭素であることが望ましい。このような構成によれば、膨張機で大きな膨張エネルギーを回収できるとともに、膨張機の潤滑性能と蒸発器の性能を向上させることができ、高効率で環境に優しい冷凍サイクル装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、簡単な構成で液相冷媒と冷凍機油とを効果的に分離するオイルセパレータを実現でき、蒸発器に冷凍機油が混入することを抑制して高効率運転の可能な冷凍サイクル装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、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。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるオイルセパレータとそれを用いた冷凍サイクル装置の構成図である。冷凍サイクル装置１０において、圧縮機１１、放熱器１２、膨張機１３、オイルセパレータ３０および蒸発器１４を順次直列に接続した冷媒回路に冷媒と冷凍機油を封入し、これを循環させて冷凍サイクル２０を形成している。実施の形態１では、冷媒としては二酸化炭素を充填し、圧縮機１１や膨張機１３の軸受部やその他の機構部を潤滑する目的の冷凍機油としてはポリアルキレングリコール（以下、ＰＡＧと記載）を充填している。
【００２２】
次に、冷凍サイクル装置１０における冷媒の流れについて説明する。冷凍サイクル装置１０において、冷媒は矢印Ａに示す方向に循環する。気相状態にある冷媒の二酸化炭素は、圧縮機１１においてその臨界点を超える高温高圧の超臨界状態にまで圧縮されて、放熱器１２に送られる。高温高圧の超臨界状態の冷媒は、放熱器１２において圧力を保ったまま放熱しながら温度低下する。放熱器１２を出た高圧の冷媒は膨張機１３に入り、膨張機１３において膨張仕事をしてエネルギーを発生させる。具体的には、膨張による容積変化を回転動力に変換し、膨張機１３に駆動軸２１で接続された発電機２２によって電力を発生させる。膨張機１３の具体例としては、スクロール型膨張機やベーンロータリ型膨張機などがある。発電機２２で発生した電力は、図１の破線で示す電力線２３を介して圧縮機１１や蒸発器１４のファン２４などの駆動電力として使用することができる。
【００２３】
膨張機１３を通過して低圧の気相および液相の２相状態となった冷媒は、オイルセパレータ３０に入る。オイルセパレータ３０において、冷凍機油から分離された液相冷媒は蒸発器１４に入り、周囲より熱を奪って蒸発して気相冷媒となり、圧縮機１１に戻る。一方、オイルセパレータ３０から出た気相冷媒は、直接圧縮機１１に戻る。
【００２４】
次に、冷凍サイクル装置１０における冷凍機油の流れについて説明する。圧縮機１１の機構部を潤滑した冷凍機油は、圧縮機１１の軸受などの機構部を潤滑し、高圧の冷媒とともに圧縮機１１から吐出される。放熱器１２を経て膨張機１３に入り、膨張機１３内の軸受などの機構部を潤滑した後、オイルセパレータ３０に入る。オイルセパレータ３０により冷凍機油は冷媒と分離され、圧縮機１１に戻される。
【００２５】
次に、本発明の主要部であるオイルセパレータ３０についてさらに詳しく説明する。図２はオイルセパレータ３０の構成を示す断面図である。オイルセパレータ３０は、密閉容器となるオイルセパレータ容器３２により構成されている。オイルセパレータ容器３２には、圧縮機１１に直接連通して気相冷媒を吐出する気相冷媒吐出管である上部吐出管３８と、圧縮機１１に連通して冷凍機油を吐出する冷凍機油吐出管である下部吐出管３９と、蒸発器１４に接続されて液相冷媒を吐出する液相冷媒吐出管である中位吐出管４０が設けられている。膨張機１３から吐出された低圧の気相冷媒と液相冷媒と冷凍機油の混合流体は、冷媒吸入管３１からオイルセパレータ容器３２の内部に吸入され、ここでそれぞれの比重の違いによって３層に分離される。気相冷媒は最も比重が小さいため、オイルセパレータ容器３２の上方に気相冷媒層３３を形成する。
【００２６】
図３は実施の形態１において冷媒として用いた二酸化炭素と、冷凍機油として用いたＰＡＧの温度変化による密度変化を示す図である。図３から明らかなように、−１９℃以上の条件下では、ＰＡＧの密度の方が二酸化炭素の液相冷媒の密度よりも大きい。すなわち、この条件下においてはＰＡＧの方が比重が大きいため、ＰＡＧを成分とする冷凍機油は、オイルセパレータ容器３２内の流動攪拌などを抑制した静止状態では、オイルセパレータ容器３２の下方に冷凍機油層３４を形成し、その上に液相冷媒層３５を形成するように分離する。したがって、図１の冷凍サイクル２０において、温度が−１９℃以上の条件下では、オイルセパレータ３０の内部は上から気相冷媒層３３、液相冷媒層３５、冷凍機油層３４の順に分離層を形成する。
【００２７】
また、実施の形態１では、オイルセパレータ容器３２内の液相冷媒層３５の液面３５ａ上に制波部材３６が設けられ、冷媒吸入管３１が開口する位置よりも下部に位置している。したがって、冷媒吸入管３１から吸入された液相冷媒または冷凍機油の液滴３７は、まず制波部材３６に落下し、その後、制波部材３６を介して液相冷媒層３５の液面３５ａに落下する。
【００２８】
このような制波部材３６がない場合、液滴３７が液面３５ａに直接自由落下し、液面３５ａを波立たせて液相冷媒層３５と冷凍機油層３４とを攪拌混合させる。そのため、冷媒と冷凍機油との分離が不十分となり、蒸発器１４に吸入される液相冷媒中に冷凍機油が混入して蒸発性能を損なう。
【００２９】
しかしながら、実施の形態１では、制波部材３６は液相冷媒および冷凍機油の比重量よりも小さい材料で構成されているので、液相冷媒層３５の液面３５ａ上に常に浮遊し、さらに、制波部材３６に、液相冷媒層３５中に浸漬した開口部を持つ中位吐出管４０が貫通し、制波部材３６が自由に上下移動できるように開口部４１が設けられている。そのため、制波部材３６は液相冷媒層３５の液面３５ａが移動しても、常に液面３５ａと接していることができるので、液相冷媒層３５と冷凍機油層３４への外乱の影響を抑制し、それらの層の間で冷凍機油と液相冷媒を比重差によって確実に分離できる。すなわち、冷媒吸入管３１から吸入された液相冷媒または冷凍機油の液滴３７は、まず制波部材３６に落下してその落下エネルギーを消滅させた後、制波部材３６の内部や、制波部材３６の外周部を経由して液相冷媒層３５中に自由落下していく。したがって、液面３５ａや液相冷媒層３５、冷凍機油層３４を乱さずに、液相冷媒層３５と冷凍機油層３４との分離を確実なものにすることができる。
【００３０】
したがって、気相冷媒層３３の気相冷媒は、オイルセパレータ容器３２の上方に設けられた気相冷媒吐出管である上部吐出管３８から吐出されて圧縮機１１に送られる。冷凍機油は、冷凍機油層３４の下部に設けられた冷凍機油吐出管である下部吐出管３９から吐出されて圧縮機１１に送られる。また、液相冷媒層３５の液相冷媒は、液相冷媒層３５中に浸漬して開口部が設けられた液相冷媒吐出管である中位吐出管４０から吐出されて蒸発器１４に送られる。
【００３１】
なお、冷媒と冷凍機油が−１９℃以下の場合は、図３に示すように液相冷媒と冷凍機油の比重が−１９℃以上の場合と逆転して、オイルセパレータ容器３２の最下層には液相冷媒層が形成され、その上に冷凍機油層が形成される状態となる。このような運転条件で常時運用される場合は、下部吐出管３９を液相冷媒が吐出される液相冷媒吐出管として蒸発器１４に接続し、中位吐出管４０を冷凍機油が吐出される冷凍機油吐出管として圧縮機１１に接続して冷凍サイクル装置を構成すればよい。
【００３２】
また、実施の形態１では後述しているように、制波部材３６は液面３５ａを複数に分割する分割部材を有している。液面３５ａが分割されているため、冷媒または冷凍機油の液滴３７が液面３５ａに落下しても、液面３５ａの波立ちは分割された液面に限定されて他の液面に波及することがなく、液相冷媒層３５と冷凍機油層３４との混合を防ぐことができる。
【００３３】
図４は、本発明の実施の形態１における制波部材３６のオイルセパレータ容器３２内での詳細を示す図である。図４（ａ）は制波部材３６を上方からみた平面図であり、図４（ｂ）はその断面図である。制波部材３６は垂直方向に立てて設置した複数の垂直板３６ａからなり、液面３５ａに浮遊している。また、図示していないが、制波部材３６がオイルセパレータ容器３２の内壁面に沿って液相冷媒層３５の液面３５ａの上下動に追随して移動可能なように、案内板などをその周囲に設けてもよい。このような構成によれば、簡単な構造で液面３５ａを分割することができる。また、制波部材３６には、液相冷媒層３５中に浸漬した開口部を持つ中位吐出管４０が貫通し、制波部材３６が自由に上下移動できるように開口部４１が設けられている。
【００３４】
また、図５は本発明の実施の形態１における制波部材３６の他の例の詳細を示す図である。図５（ａ）は制波部材３６を上方からみた平面図であり、図５（ｂ）はその断面図である。制波部材３６は複数の垂直板３６ｂが格子状あるいはハニカム状に組まれて構成され、さらに垂直板３６ｂの表面にはメッシュ部材３６ｃを設けている。このような構成によれば、液面３５ａをさらに多くの部分に分割することができ、液面３５ａの波立ちを抑制する制波効果をより高めることができるとともに、制波部材３６に落下する液相冷媒や冷凍機油の液滴３７の衝撃をメッシュ部材３６ｃが吸収するので、制波効果を一層高めることができる。
【００３５】
また、冷媒と冷凍機油が−１９℃以上の条件下、すなわち蒸発器１４の入口条件が−１９℃以上の場合には、液相冷媒が中位吐出管４０から蒸発器１４に吐出される。この場合、液相冷媒層３５中を冷凍機油が自由落下しているため、中位吐出管４０に冷凍機油が吸入される可能性がある。そこで、図示していないが、中位吐出管４０の液相冷媒層３５への開口位置を、オイルセパレータ３０の冷媒吸入管３１が設けられた壁面と反対側の壁面近傍に設けて、中位吐出管４０への冷凍機油の混入をさらに抑制することもできる。
【００３６】
このように、実施の形態１の制波部材３６によれば、液相冷媒層３５と冷凍機油層３４とが攪拌混合されるのを防ぐことができるので、液相冷媒層３５と冷凍機油層３４との分離を確実に行うことができる。これにより、冷凍機油が蒸発器１４に流入することを防止し、蒸発器１４の蒸発性能を低下させることがない。
【００３７】
（実施の形態２）
冷凍サイクル装置は、外気条件や負荷によってその運転条件が変化する。その場合、圧縮機入口に設けたアキュムレータなどによって冷凍サイクル内を循環する冷媒量を調節させている。そのため、冷凍サイクルの循環経路内に設けられたオイルセパレータ３０においても、分離されて貯留する冷媒量や冷凍機油量が変化し、液相冷媒層３５の液面３５ａも常に変化する。
【００３８】
本発明の実施の形態２では、移動中位吐出管６３の開口部６１が常に液相冷媒層３５中の所定位置に開口し、確実に液相冷媒を吐出させるようにしている。
【００３９】
図６は本発明の実施の形態２におけるオイルセパレータ３０の構成を示す断面図である。図６に示すように、中位吐出管の構成が異なっていることを除けば、実施の形態２におけるオイルセパレータの基本的な構成は実施の形態１におけるオイルセパレータの構成と同様である。すなわち、実施の形態１では図２に示すように、中位吐出管４０はオイルセパレータ容器３２に固定されて、液相冷媒層３５中に開口するその開口部は制波部材３６の上下動に関係なく常に同一位置に配置していた。実施の形態２では、中位吐出管６０の液相冷媒層３５への開口部６１の位置を、制波部材３６の上下動に連動して移動可能としている。
【００４０】
図６に示すように、中位吐出管６０は、オイルセパレータ容器３２に固定された固定中位吐出管６２と、制波部材３６に固定された移動中位吐出管６３とにより構成されている。移動中位吐出管６３は、制波部材３６に固定部材６４により固定され、液相冷媒層３５の液面３５ａから所定位置Ｄの液相冷媒層３５中に開口部６１を設けている。また、固定中位吐出管６２と移動中位吐出管６３とはシール層６５を介して連結され、移動中位吐出管６３が固定中位吐出管６２の外周面を矢印Ｂのようにスライドできるようにしている。シール層６５の構成として、例えばＰＴＦＥなどの安定で低摩擦の材料でできたリング部材を用いれば、気相冷媒がシール層６５を抜けて中位吐出管６０に漏れ入ることを防止できる。
【００４１】
なお、移動中位吐出管６３の材料は制波部材３６の材料と同一にするのが望ましいが、制波部材３６と移動中位吐出管６３との浮力によって制波部材３６が液面３５ａに浮く状態であれば、どんな材料でも構わない。また、実施の形態２では制波部材３６に移動中位吐出管６３を固定しているが、移動中位吐出管６３が単独で液相冷媒に浮遊して開口部６１が所定位置で開口するようにしてもよい。
【００４２】
このように、実施の形態２のオイルセパレータ３０によれば、冷凍サイクル２０中の蒸発器１４に液相冷媒を安定的に供給することができ、冷凍機油の混入のない液相冷媒を蒸発器に供給して、高効率の冷凍サイクル運転を可能とする。
【００４３】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３におけるオイルセパレータ３０の制波部材３６ｄの詳細を示す図である。図７（ａ）は制波部材３６ｄを上方からみた平面図であり、図７（ｂ）はその断面図である。実施の形態３の制波部材３６ｄが実施の形態１のオイルセパレータの制波部材と異なるのは、制波部材３６ｄが液面３５ａを複数に分割するのではなく、液滴３７を制波部材３６ｄにしみこませるようにして受け止めることで、液面３５ａに波が立つのを抑制していることである。図７において、制波部材３６ｄは多孔質部材またはメッシュ部材で構成されている。このような構成によれば、液滴３７が液相冷媒層３５の液面３５ａに直接落下することを防ぐとともに、制波部材３６ｄに落下する液滴３７の衝撃を多孔質部材またはメッシュ部材が吸収するので、より制波効果を高めることができる。
【００４４】
（実施の形態４）
図８は、本発明の実施の形態４におけるオイルセパレータ３０の制波部材３６ｅの詳細を示す図である。図８（ａ）は制波部材３６ｅを上方からみた平面図であり、図８（ｂ）はその断面図である。実施の形態４では、制波部材３６ｅは液面３５ａを覆うように設置された水平板で形成されている。このような構成によれば、オイルセパレータ３０に吸入された液相冷媒または冷凍機油の液滴３７が、オイルセパレータ３０内の液相冷媒層３５の液面３５ａに直接落下することを防ぐとともに、制波部材３６ｅに落下する液滴３７の衝撃を広い水平板が吸収するので、より制波効果を高めることができる。
【００４５】
（実施の形態５）
図９は、本発明の実施の形態５における冷凍サイクル装置の構成図である。図９において、図１と同じ構成部については同じ符号を用い説明を省略する。実施の形態５においては、オイルセパレータ３０からの経路の途中に、液相冷媒吐出管と冷凍機油吐出管とが接続される経路を切り替える切替弁５０を設けている。
【００４６】
実施の形態１で説明したように、オイルセパレータ容器３２内の冷媒と冷凍機油の温度が−１９℃以上の場合、中位吐出管４０は液相冷媒を蒸発器１４に流入させる液相冷媒吐出管となる。また、下部吐出管３９は冷凍機油を圧縮機１１に流入させる冷凍機油吐出管となる。一方、オイルセパレータ容器３２内の冷媒と冷凍機油の温度が−１９℃以下の場合、オイルセパレータ３０内は最下層が液相冷媒層３５になり、その上が冷凍機油層３４に分離される。したがって、中位吐出管４０からは冷凍機油が吐出され、下部吐出管３９からは液相冷媒が吐出される。
【００４７】
実施の形態５では、オイルセパレータ３０の温度が−１９℃以下の場合は中位吐出管４０を圧縮機１１に接続し、下部吐出管３９を蒸発器１４に接続するように切替弁５０によって切り替えている。上記構成により、温度変化によって液相冷媒と冷凍機油の密度が逆転しても、切替弁５０により経路を切り替えることで、蒸発器１４および圧縮機１１へ適切な流体を供給することができる。
【００４８】
このように、本発明の実施の形態１〜５によれば、オイルセパレータ容器内の液相冷媒と冷凍機油の分離を確実にすることで、蒸発器への冷凍機油の流入を防止でき、蒸発性能を低下させることがない冷凍サイクル装置を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の冷凍サイクル装置は、簡単な構成で蒸発器への冷凍機油の流入を防止でき、蒸発性能を低下させることがないため、空気調和装置、給湯機、冷蔵庫などの用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態１における冷凍サイクル装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１におけるオイルセパレータの断面図
【図３】二酸化炭素とＰＡＧの温度と密度の関係図
【図４】本発明の実施の形態１におけるオイルセパレータの制波部材の詳細を示す図
【図５】本発明の実施の形態１におけるオイルセパレータの制波部材の他の例の詳細を示す図
【図６】本発明の実施の形態２におけるオイルセパレータの断面図
【図７】本発明の実施の形態３におけるオイルセパレータの制波部材の詳細を示す図
【図８】本発明の実施の形態４におけるオイルセパレータの制波部材の詳細を示す図
【図９】本発明の実施の形態５における冷凍サイクル装置の構成図
【符号の説明】
【００５１】
１０    冷凍サイクル装置
１１    圧縮機
１２    放熱器
１３    膨張機
１４    蒸発器
２０    冷凍サイクル
２１    駆動軸
２２    発電機
２３    電力線
２４    ファン
３０    オイルセパレータ
３１    冷媒吸入管
３２    オイルセパレータ容器
３３    気相冷媒層
３４    冷凍機油層
３５    液相冷媒層
３５ａ    液面
３６，３６ｄ，３６ｅ    制波部材
３６ａ，３６ｂ    垂直板
３６ｃ    メッシュ部材
３７    液滴
３８    上部吐出管
３９    下部吐出管
４０，６０    中位吐出管
４１    （制波部材の）開口部
５０    切替弁
６１    （移動中位吐出管の）開口部
６２    固定中位吐出管
６３    移動中位吐出管
６４    固定部材
６５    シール層
【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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【図９】
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