(57)【要約】【課題】  コンパクトな容器でも冷凍機油の分離過程を十分確保することにより、冷凍機油の分離性能を向上させることができる油分離器を提供する。【解決手段】  容器７０内に冷凍機油を含んだ冷媒を流入して、この冷媒と冷凍機油とを分離させるようにした油分離器１７において、容器７０の内壁にはこの内壁に沿って流れる冷媒と冷凍機油との分離を促進させる促進部７６を設け、この促進部７６により冷凍機油と冷媒の分離が促進される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に冷凍機油を含んだ冷媒を流入して、この冷媒と冷凍機油とを分離させるようにした油分離器において、前記容器の内壁にはこの内壁に沿って流れる冷媒と冷凍機油との分離を促進させる促進部を設けたことを特徴とする油分離器。
【請求項２】
請求項１記載の油分離器において、前記促進部と容器内へ冷凍機油を含んだ冷媒を流入させる冷媒入口パイプとの間に仕切板を設け、この板には冷凍機油を含んだ冷媒の流れをこの油分離器内の仕切板後方において旋回流とする整流部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の油分離器。
【請求項３】
請求項１記載の油分離器において、前記冷媒入口パイプはこの容器に対して斜めに取り付けられ、この冷媒入口パイプから吐出された冷媒は直接この容器の内壁に当てられるようにしたことを特徴とする請求項１記載の油分離器。
【請求項４】
請求項１記載の油分離器において、容器の内壁に凹凸を設けこの凹凸を請求項１記載の促進部としたことを特徴とする請求項１記載の油分離器。
【請求項５】
請求項１記載の油分離器において、容器の内壁に冷媒入口パイプの方向を向く突起を設けこの突起を請求項１記載の促進部としたことを特徴とする請求項１記載の油分離器。
【請求項６】
請求項４記載の凹凸もしくは請求項５記載の突起は、請求項１記載の容器の内壁の冷媒入口パイプ近傍のみに設けられた、もしくは全体に設けられた場合は前記凹凸もしくは突起の大きさは冷媒入口パイプ近傍の方が冷凍機油の流出する戻し管近傍より大きいことを特徴とする請求項１乃至３記載の油分離器。
【請求項７】
請求項１記載の油分離器において、容器と別体でこの容器の内壁に取り付けられる促進部材を設け、この促進部材には凹凸もしくは突起が形成されたことを特徴とする請求項１乃至６記載の油分離器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍機油を含んだ冷媒から冷凍機油を分離する油分離器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の油分離器の断面図は、図６に示すように、入口管６３より容器６１内に流入した冷凍機油を含んだ高圧の冷媒蒸気は、仕切板６４に衝突して油滴を析出し、ここで分離しきれなかった油滴が混在した冷媒は前記仕切板６４に形成された通過孔６５から前記容器６１の下方空間６２へ導入される。
【０００３】
前記容器６１底面から突出した出口管６６は、カバー６７に覆われているため、前記下方空間６２へ流入した冷媒は直接出口管６６に流入することができず、流下した後に反転して前記カバー６７の下方から回り込むようにして前記出口管６６に流入し、この反転のとき冷媒より密度の高い冷凍機油が更に分離される。
【０００４】
上記構成では、冷凍機油の分離過程が少なく、高圧の冷媒の流れによってミスト状の冷媒機油も一緒に出口管６６へと流れてしまいやすかった。分離過程を多くするためには容器そのものの大きさ（高さ）を大きく（高く）して分離空間を広くすることや、仕切板６４の通過孔の大きさを小さくすることなどが考えられる。しかしながら、これらの方法は容器の大型化や通過抵抗の増大は否めないという問題点があった。
【特許文献１】特開２００１−９９５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明においては、上記の問題点に鑑み、コンパクトな容器でも冷凍機油の分離過程を十分確保することにより、冷凍機油の分離をより確実に行うことができる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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、容器内に冷凍機油を含んだ冷媒を流入して、この冷媒と冷凍機油とを分離させるようにした油分離器において、前記容器の内壁にはこの内壁に沿って流れる冷媒と冷凍機油との分離を促進させる促進部を設けたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、冷凍機油を含んだ冷媒が前記容器の内壁に沿って流れる際に、前記促進部では冷凍機油と冷媒の分離が促進され、主に冷凍機油が容器の内壁を伝って下部へと流下する。
【０００８】
また、他の発明は、請求項１記載の油分離器において、前記促進部と容器内へ冷凍機油を含んだ冷媒を流入させる冷媒入口パイプとの間に仕切板を設け、この板には冷凍機油を含んだ冷媒の流れをこの油分離器内の仕切板後方において旋回流とする整流部が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、冷凍機油を含んだ冷媒は整流部を通過することで旋回流となる。冷媒よりも密度の高い冷凍機油は遠心力によって旋回流から分離されるのだが、促進部が旋回流の抵抗となることで、冷凍機油の分離がさらに促進される。
【００１０】
また、他の発明は、請求項１記載の油分離器において、前記冷媒入口パイプはこの容器に対して斜めに取り付けられ、この冷媒入口パイプから吐出された冷媒は直接この容器の内壁に当てられるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、前記冷媒入口パイプを前記容器に対して斜めに取り付けることにより、前記仕切板を設けることなく、冷凍機油を含んだ冷媒を容器の内壁に当て、その流れを旋回流にする。
【００１２】
また、他の発明は、請求項１記載の油分離器において、容器の内壁に凹凸を設けこの凹凸を請求項１記載の促進部としたことを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、前記凹凸が冷凍機油を含んだ冷媒の流れの抵抗となり、前記容器の内壁への冷凍機油の付着が促進される。
【００１４】
また、他の発明は、請求項１記載の油分離器において、容器の内壁に冷媒入口パイプの方向を向く突起を設けこの突起を請求項１記載の促進部としたことを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、前記突起が冷凍機油を含んだ冷媒の流れの抵抗となり、前記容器の内壁への冷凍機油の付着が促進される。
【００１６】
また、他の発明は、請求項４記載の凹凸もしくは請求項５記載の突起は、請求項１記載の容器の内壁の冷媒入口パイプ近傍のみに設けられた、もしくは全体に設けられた場合は前記凹凸もしくは突起の大きさは冷媒入口パイプ近傍の方が油戻し管近傍より大きいことを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、冷凍機油を含んだ冷媒は前記冷媒入口パイプより流入されるので、前記凹凸もしくは前記突起を冷媒パイプ近傍に設けることで、冷媒の流入後、早い段階で冷凍機油を分離させることができる。さらに、油戻し管近傍では冷媒への抵抗が小さくなるが、冷媒入口パイプ近傍で分離され容器内壁を油戻し管へと伝う冷凍機油への抵抗も小さくなるので、分離された冷凍機油が流下しやすくなる。
【００１８】
また、他の発明は、請求項１記載の油分離器において、容器と別体でこの容器の内壁に取り付けられる促進部材を設け、この促進部材には凹凸もしくは突起が形成されたことを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、前記油分離器の促進部材が冷凍機油を含んだ冷媒の流れの抵抗となり、前記容器の内壁への冷凍機油の付着が促進される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明よれば、油分離器の容器内壁に冷媒と冷凍機油の分離を促進させる促進部を設けることで、コンパクトな容器でも冷凍機油の分離過程を十分確保し、冷凍機油の分離をより確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を添付の図面を参照しながら詳述する。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係る空気調和装置１の冷媒回路図である。
【００２３】
この図１に示すように、空気調和装置１は、室外ユニット１０と、室内機１１ａ，１１ｂとを備えており、これら室外ユニット１０と室内機１１ａ，１１ｂが冷媒配管１２を介して接続されている。
【００２４】
室外ユニット１０の冷媒配管１２には圧縮機１６が接続されている。圧縮機１６は、Ｖベルトを介してガスエンジン３０により駆動されるものであり、吸込側には気液分離器１５が、吐出側には油分離器１７を介して四方弁１８がそれぞれ配設されている。
【００２５】
四方弁１８から延びる冷媒配管１２には、２つの室外熱交換器１９ａ，１９ｂ、室外膨張弁２４が順次接続されている。また、室外膨張弁２４をバイパスする冷媒系バイパス管２６が配設されており、この冷媒系バイパス管２６には、冷媒の逆流を防止する逆止弁２６ａが設けられている。
【００２６】
室外熱交換器１９ａ，１９ｂの近傍には、室外熱交換器１９ａ，１９ｂに外気を流す室外ファン２０ａ，２０ｂが配置されている。符号２９は、圧縮機１６の吐出側の冷媒圧力を圧縮機１６の吸込側へ逃す安全弁である。符号５２、５３は、冷媒の流れを遮断する閉鎖弁である。
【００２７】
圧縮機１６を駆動するガスエンジン３０には、ガスエンジン３０に冷却水を循環させてガスエンジン３０の熱を回収するためのエンジン冷却装置４１が設けられており、エンジン冷却装置４１には、冷却水が流れる冷却水配管４２に配管接続される電動クーラ三方弁４３が設けられている。
【００２８】
電動クーラ三方弁４３の２つの出口の一方には、循環ポンプ４４と排ガス熱交換器（図示略）とが順次配管接続されており、電動クーラ三方弁４３、循環ポンプ４４及び排ガス熱交換器をつなぐ配管経路によって、ガスエンジン３０を通過した冷却水をガスエンジン３０に戻す経路が形成されている。ここで、排ガス熱交換器は、ガスエンジン３０の排気ガスと冷却水との間で熱交換を行う熱交換器である。
【００２９】
また、電動クーラ三方弁４３の他方の出口には、冷却水三方弁４８の入口が配管接続されている。冷却水三方弁４８の一方の出口には、プレート式熱交換器４９の一端が配管接続され、また、冷却水三方弁４８の他方の出口には、ラジエータ５０ａ，５０ｂの一端が配管接続されている。ここで、プレート式熱交換器４９は、冷媒配管１２内の冷媒と冷却水配管４２内の冷却水との間で熱交換を行う熱交換器である。また、ラジエータ５０ａ，５０ｂは、その内部を通過するガスエンジン３０の冷却水と外気との間で熱交換を行う。
【００３０】
また、室外ユニット１０は、圧縮機１６の駆動の制御や、各弁の開閉状態の制御、室外ファン２０ａ，２０ｂの駆動の制御等、空気調和装置１の各部を制御する制御部２５を備えている。
【００３１】
一方、２台の室内機１１ａ，１１ｂは、それぞれ異なる被調和室に設けられている。室内機１１ａ，１１ｂは、それぞれ、室内膨張弁２７ａ，２７ｂ、室内熱交換器２８ａ，２８ｂ、及び、室内ファン２３ａ，２３ｂを備え、室内熱交換器２８ａ，２８ｂにより熱交換された空気が、室内ファン２３ａ，２３ｂによって被調和室に送風される。
【００３２】
上記のように構成される空気調和装置１において、暖房運転が開始されると、図１の実線矢印の方向に冷媒が流れ、圧縮機１６から吐出された高温の冷媒は、冷媒配管１２及び四方弁１８を経由して室内熱交換器２８ａ，２８ｂに流入し、室内ファン２３ａ，２３ｂにより送風される室内空気に対して熱交換を行って被調和室を暖房した後、冷媒配管１２を通って室外ユニット１０側に流入する。
【００３３】
そして、冷媒は室外熱交換器１９ａ，１９ｂにおいて蒸発して、冷媒配管１２及び四方弁１８を経由してプレート式熱交換器４９に流入し、ガスエンジン３０の冷却水と熱交換して、その後、気液分離器１５を経て圧縮機１６の吸い込み側管路に戻る。
【００３４】
一方、空気調和装置１において、冷房運転が開始されると、図１の破線矢印で示すように、圧縮機１６から吐出された冷媒は、冷媒配管１２から四方弁１８を通って室外ユニット１０の側に流入し、室外熱交換器１９ａ，１９ｂに流入して凝縮される。
【００３５】
凝縮された液体の冷媒は冷媒配管１２を通って、室内機１１ａ，１１ｂ側の室内膨張弁２７ａ，２７ｂにより膨張され、室内熱交換器２８ａ，２８ｂにおいて蒸発し、室内ファン２３ａ，２３ｂにより送風された室内空気に対して熱交換を行って被調和室の冷房を行う。その後、冷媒は、冷媒配管１２から四方弁１８を経由して気液分離器１５を通り、圧縮機１６の吸い込み側管路に戻る。
【００３６】
また、ガスエンジン３０を冷却して高温となった冷却水は、循環ポンプ４４により送出され、電動クーラ三方弁４３、冷却水三方弁４８及び冷却水配管４２を経由してラジエータ５０ａ，５０ｂに達し、ラジエータ５０ａ，５０ｂにおいて外気と熱交換して冷却され、その後、冷却水配管４２を通って循環ポンプ４４に流入する。
【００３７】
さらに、暖房運転時は、ガスエンジン３０を冷却して高温となった冷却水が冷却水三方弁４８を経てプレート式熱交換器４９に流れ、ここで冷媒回路を流れる冷媒と熱交換し、冷媒を加熱して、再び循環ポンプ４４に流入する。
【００３８】
図２（ａ）は、本発明の実施形態に係る図１の油分離器１７の内部構造を示したものである。
【００３９】
この油分離器１７の容器７０は、上カップ７０ａと下カップ７０ｂと、両カップで上下が閉じられている筒体７０ｃとで構成されている。
【００４０】
上カップ７０ａには、圧縮機１６（図１参照）からの冷媒が導かれる冷媒入口パイプ７２が、カップの頂点から下向きに開放された状態で取り付けられている。
【００４１】
下カップ７０ｂには、冷媒の出口配管７２と冷凍機油の戻し管７３とが取り付けられている。出口配管７２は下カップ７０ｂの中央に、油戻し管７３はこの下カップ７０ｂの中央から外れた位置にそれぞれ設けられている。尚、吸込管７２の方が、油戻し管７３よりも高くなっている。
【００４２】
筒体７０ｃの内壁には、冷媒と冷凍機油との分離を促進させる促進部７６が設けられている。この促進部７６を拡大したものを図２（ｂ）、図２（ｃ）に示す。図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すように、促進部７６には凹凸７７が形成されており、この凹凸７７部の個々の凹凸の深さならびに突出寸法はそれぞれ筒体７０ｃの直径の２〜５％の突出寸法となっている。
【００４３】
また、油分離器１７の容器７０は、内部を上下に区画する仕切板７５が設けられており、仕切板７５の中央下部には吸込管７２の開口が位置している。さらにこの仕切板７５には、冷凍機油を含んだ冷媒の流れを仕切板７５下方において旋回流とする整流部７８が設けられている。
【００４４】
この整流部７８は、平面が略円形である仕切板７５に台形の開口７９が放射状に複数個数設けられており、かつ、この開口７９の一片からは筒体７０の内壁へ周方向へ盛り上がりながら下向きに折り曲げられた舌片９０が形成されている。
【００４５】
冷媒パイプ７４から流入された冷凍機油を含んだ冷媒の流れは実践矢印で示すように、仕切板７５の整流部７８を通過、すなわち、開口７９を通過した冷媒は、舌片９０によって矢印で示すように周方向に旋回流となって、激しく旋回しながら降下し、密度が高く冷媒よりも重い冷凍機油は遠心力で外周へ飛ばされる。
【００４６】
そして、旋回流となった冷媒は７０ｃの内壁に衝突するのだが、特に容器７０の内壁は凹凸７７で加工されているので、密度の高い冷凍機油は衝突した際に反射しにくく、内壁に付着し、点線で示すように内壁を伝って下方へ流下する。また、密度の低いガス状の冷媒は内壁から反射し、凹凸７７により乱流となって一点鎖線で示すように下方へ流れつつ再び旋回流となる。
【００４７】
この凹凸７７は容器７０の下方の凹凸が上方の凹凸よりもその深さ並びに突出寸法が小さくなるの（図２（ｂ）、図２（ｃ）参照）で、冷媒が内壁に衝突して起こる乱流も下方ほど小さくなり、内壁を伝って上方から流下してきた冷凍機油は波立ちが少なく容器７０の下方に貯留する。ここで貯留した冷凍機油は油戻し管７３と気液分離器１５を介して圧縮機１６へと戻される。
【００４８】
このようにして冷凍機油と冷媒は分離され、容器７０内部の凹凸７７が旋回流の抵抗となることで、冷凍機油の分離をさらに促進させる。
【００４９】
図３は、油分離器１７の他の実施形態を示したものである。
【００５０】
ここでは冷媒入口パイプ７４は容器７０に対して斜めに取り付けられ、冷媒入口パイプ７４から吐出された冷媒は直接容器７０の内壁に当たる構造となっている。これにより、仕切板７５（図２参照）を設けることなく、冷凍機油を含んだ冷媒を容器７０の内壁に当て、その流れを旋回流にできる。尚、図２と同様な作用を行うものに、図２と同一符号を付してその説明は省略する。
【００５１】
図４は、油分離器１７の内壁に設けられた促進部７６の他の実施形態を示したもので、図２と同様に、冷凍機油を含んだ冷媒の流れを実線で示し、分離された冷凍機油の流れを点線で示し、また、冷媒の流れを一点鎖線で示している。
【００５２】
冷凍機油と冷媒の分離を促進させる促進部７６の具体的な例として、外部から力を加えて内部に凹凸８０を設ける、サンドブラストのような加工８１を施す、突起８２を設ける、くぼみ８３を設けるなどが挙げられる。
【００５３】
図５は、油分離器１７の内壁に設けられた促進部７６の他の実施形態を示したもので、容器７０とは別体で容器７０の内壁に取り付けられる促進部材８４を設けた。
【００５４】
以上に説明したように、本発明の実施形態によれば、油分離器１７の容器７０の内壁に冷媒と冷凍機油との分離を促進させる促進部７６を設けた。これによって、冷凍機油を含んだ冷媒が容器７０の内壁に沿って流れる際に、促進部７６が冷媒の流れの抵抗となり、内壁への冷凍機油の付着が促進され、冷凍機油と冷媒の分離も促進される。
【００５５】
また、以上の実施形態では、油分離器１７において、促進部７６と冷媒入口パイプ７４との間に仕切板７５を設け、冷凍機油を含んだ冷媒は整流部７８を通過することで旋回流となる。冷媒よりも密度の高い冷凍機油は遠心力によって旋回流から分離されるのだが、促進部７６が旋回流の抵抗となることで、冷凍機油の分離がさらに促進される。
【００５６】
また、以上の実施形態では、冷媒入口パイプ７４を容器７０に対して斜めに取り付けることにより、仕切板７５を設けることなく、冷凍機油を含んだ冷媒を容器の内壁に当て、その流れを旋回流にできる。
【００５７】
また、以上の実施形態では、油分離器１７において、容器の内壁に凹凸７７を設けることで、この凹凸７７が冷凍機油を含んだ冷媒の流れの抵抗となり、容器７０の内壁への冷凍機油の付着が促進される。
【００５８】
また、以上の実施形態では、油分離器１７において、容器の内壁に冷媒入口パイプの方向を向く突起８２を設けることで、この突起８２が冷凍機油を含んだ冷媒の流れの抵抗となり、容器７０の内壁への冷凍機油の付着が促進される。
【００５９】
また、以上の実施形態では、凹凸７７や突起８２などの促進部７６が、容器７０の内壁の冷媒入口パイプ７４近傍のみに設けられた、もしくは全体に設けられた場合は、この促進部７６の大きさは冷媒入口パイプ近傍の方が油戻し管近傍より大きい構成とした。この構成によれば、冷媒入口パイプ７４からの冷媒の流入後、早い段階で冷凍機油を分離させることができる。さらに、油戻し管近傍では冷媒への抵抗が小さくなるが、冷媒入口パイプ７４近傍で分離され容器内壁を油戻し管７３へと伝う冷凍機油への抵抗も小さくなるので、分離された冷凍機油が流下しやすくなる。
【００６０】
また、以上の実施形態では、容器７０と別体で促進部材８４を設けた。これにより、促進部材８４が冷凍機油を含んだ冷媒の流れの抵抗となり、容器７０の内壁への冷凍機油の付着が促進される。
【００６１】
また、以上の実施形態では、油分離器１７の上方に冷媒入口パイプ７４を設けているが、冷媒入口パイプ７４の場所は上方に限定されず、冷媒の流れで油面の変動に影響を与えない範囲であれば中央付近でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態に係る空気調和装置の冷媒回路図である。
【図２】図１に示した油分離器の詳細構成を示す図である。
【図３】図２に示した油分離器の他の実施形態である。
【図４】図１に示した促進部の他の第１実施形態である。
【図５】図１に示した促進部の他の第２実施形態である。
【図６】従来の油分離器の詳細構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１７…油分離器
７０…容器
７３…油戻し管
７４…冷媒入口パイプ
７５…仕切板
７６…促進部
７７…凹凸
７８…整流部
８２…突起
８４…促進部材
【図１】
2011027293.tif 000003
【図２】
2011027293.tif 000004
【図３】
2011027293.tif 000005
【図４】
2011027293.tif 000006
【図５】
2011027293.tif 000007
【図６】
2011027293.tif 000008