(57)【要約】      （修正有）【課題】ガス状冷媒と衝突板との衝突の機会を確保して油分離効率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】冷媒回路において圧縮機の後段に配設され、導入されるガス状冷媒から油分を分離する油分離器（１）。冷媒入口（２）及び冷媒出口（３）を有するケーシング（４）と、このケーシング（４）内に配設されており、前記冷媒入口（２）から当該ケーシング（４）内に導入されたガス状冷媒が複数回衝突可能な衝突部（１０）とを備えている。前記衝突部（１０）は、ガス状冷媒の進行方向に沿って複数の衝突面（１１）を有しており、各衝突面（１１）は、ガス状冷媒が通過可能な複数の開口（１２）を有しており、且つ、一の衝突面（１１）に形成された開口（１２）に対し、当該一の衝突面（１１）のすぐ下流の他の衝突面（１１）に形成された開口（１２）が、衝突面（１１）の面内方向にずれて配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒回路において圧縮機の後段に配設され、導入されるガス状冷媒から油分を分離する油分離器（１）であって、
冷媒入口（２）及び冷媒出口（３）を有するケーシング（４）と、
このケーシング（４）内に配設されており、前記冷媒入口（２）から当該ケーシング（４）内に導入されたガス状冷媒が複数回衝突可能な衝突部（１０）と
を備えており、
前記衝突部（１０）は、ガス状冷媒の進行方向に沿って複数の衝突面（１１）を有しており、各衝突面（１１）は、ガス状冷媒が通過可能な複数の開口（１２）を有しており、且つ、一の衝突面（１１）に形成された開口（１２）に対し、当該一の衝突面（１１）のすぐ下流の他の衝突面（１１）に形成された開口（１２）が、衝突面（１１）の面内方向にずれて配置されていることを特徴とする油分離器（１）。
【請求項２】
前記開口（１２）の入口側周縁に油止め用の突起（１３）が形成されている請求項１に記載の油分離器（１）。
【請求項３】
前記開口（１２）が直径２〜６ｍｍの丸孔である請求項１又は２に記載の油分離器（１）。
【請求項４】
前記衝突部（１０）が、断面矩形の凸部（１４）が連続して複数形成された折り曲げシートからなる請求項１〜３のいずれかに記載の油分離器（１）。
【請求項５】
前記折り曲げシートが、複数のシートユニットからなる請求項４に記載の油分離器（１）。
【請求項６】
隣接する断面矩形の凸部（１４）の互いに対向する面の間の距離（Ｌ）が８〜１２ｍｍの範囲内である請求項４又は５に記載の油分離器（１）。
【請求項７】
前記ケーシング（４）が、中央の油分離室用第１凹部（２０ａ）を有する第１パネル体（Ｐ１）と、中央の油分離室用第２凹部（２０ｂ）を有する第２パネル体（Ｐ２）とからなり、
前記第１パネル体（Ｐ１）は、その周縁部に、冷媒流入経路用第１凹部（２１ａ）、冷媒流出経路用第１凹部（２２ａ）、及び油排出経路用第１凹部（２３ａ）を有しており、
前記第２パネル体（Ｐ２）は、その周縁部に、冷媒流入経路用第２凹部（２１ｂ）、冷媒流出経路用第２凹部（２２ｂ）、及び油排出経路用第２凹部（２３ｂ）を有しており、
第１パネル体（Ｐ１）と第２パネル体（Ｐ２）との接合により、当該第１パネル体（Ｐ１）の各凹部と、第２パネル体（Ｐ２）の各凹部とが対向して配設されて前記油分離室（２）、冷媒流入経路、冷媒流出経路及び油排出経路が形成される請求項１〜６のいずれかに記載の油分離器（１）。
【請求項８】
前記冷媒流入経路が複数形成される請求項７に記載の油分離器（１）。
【請求項９】
前記第１パネル体（Ｐ１）及び第２パネル体（Ｐ２）が、金属製シートをプレス加工したものである請求項７又は８に記載の油分離器（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油分離器に関する。さらに詳しくは、冷媒回路において圧縮機の後段に配設され、導入されるガス状冷媒から油分を分離する油分離器に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機の冷媒回路では、圧縮機から吐出された高圧の冷媒ガス中に混入する油分を分離するために、当該圧縮機の後段に油分離器が配設されている。
かかる油分離器において油の分離効率を高める方法としては、ガス案内板ないしはガス誘導板を用いて油分離器内に導入されたガス状冷媒に遠心力を与えて、当該ガス状冷媒に含まれている油の微粒子を分離する方法や、ガス状冷媒を衝突板に衝突させて、当該ガス状冷媒に含まれている油の微粒子の運動エネルギーを奪い、落下させる方法（例えば、特許文献１〜２参照）などが知られている。この衝突を利用する方法は、容器内に衝突板を配設すればよいので、構造が簡単であるという利点がある。
【０００３】
また、油分離器ではないが、水蒸気と水とを分離する気液分離器において、分離効率を高めるために、流体の流れ方向に対して直列に配置された複数の多孔板に気液混合流を衝突させて水を多孔板に沿って落下させることが知られている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２０３２９３号公報
【特許文献２】特開平５−２０３２９５号公報
【特許文献２】実開昭６３−３５４１０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、特許文献１〜２に記載されている油分離器では、衝突板に対してガス状冷媒が１度だけ衝突する構成であるので、大きな分離効率を得ることができない。
これに対し、特許文献３には、気液混合流を複数の多孔板を通過させる構成が提案されているが、ガス状冷媒と衝突板との衝突の機会を確保して油分離効率を向上させることについては未だ提案されていない。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ガス状冷媒と衝突板との衝突の機会を確保して油分離効率を向上させることができる油分離器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の油分離器は、冷媒回路において圧縮機の後段に配設され、導入されるガス状冷媒から油分を分離する油分離器であって、
冷媒入口及び冷媒出口を有するケーシングと、
このケーシング内に配設されており、前記冷媒入口から当該ケーシング内に導入されたガス状冷媒が複数回衝突可能な衝突部と
を備えており、
前記衝突部は、ガス状冷媒の進行方向に沿って複数の衝突面を有しており、各衝突面は、ガス状冷媒が通過可能な複数の開口を有しており、且つ、一の衝突面に形成された開口に対し、当該一の衝突面のすぐ下流の他の衝突面に形成された開口が、衝突面の面内方向にずれて配置されていることを特徴としている。
【０００８】
本発明の油分離器では、複数の衝突面を有する衝突部において、一の衝突面に形成された開口に対し、当該一の衝突面のすぐ下流の他の衝突面に形成された開口が、衝突面の面内方向にずれて配置されているので、上流の衝突面の開口を通過したガス状冷媒は、下流の衝突面における開口以外の壁面に衝突する。そして、衝突後に衝突面の開口を通過したガス状冷媒は、さらに下流の衝突面における開口以外の壁面に衝突する。このようにして、衝突面の開口の位置をずらすことで、油分離器内に導入されるガス状冷媒が衝突面に衝突する機会を複数回確保することができ、その結果、ガス状冷媒からの油分の分離効率を高めることができる。
【０００９】
前記開口の入口側周縁に油止め用の突起が形成されているのが好ましい。この場合、衝突面に衝突して運動エネルギーを失い、当該衝突面に沿って落下する油が、前記開口内に巻き込まれて再飛散するのを防止することができる。
【００１０】
前記開口を直径２〜６ｍｍの丸孔とすることができる。直径２〜６ｍｍの丸孔であれば、下流の衝突面に衝突するのに必要な冷媒速度を得ることができる。
【００１１】
前記衝突部を、断面矩形の凸部が連続して複数形成された折り曲げシートからなるものとすることができる。この場合、所定箇所に開口が形成されたシートを折り曲げるだけで、簡単に衝突部を得ることができる。
【００１２】
前記折り曲げシートを、複数のシートユニットからなるものとすることができる。この場合、シートユニットの数を変えることで、異なる容量の油分離器における衝突部を提供することができる。
【００１３】
隣接する断面矩形の凸部の互いに対向する面の間の距離が８〜１２ｍｍの範囲内であるのが好ましい。この場合、上流の衝突面の開口を通過したガス状冷媒を確実に下流の衝突面に衝突させることができる。
【００１４】
前記ケーシングが、中央の油分離室用第１凹部を有する第１パネル体と、中央の油分離室用第２凹部を有する第２パネル体とからなり、
前記第１パネル体は、その周縁部に、冷媒流入経路用第１凹部、冷媒流出経路用第１凹部、及び油排出経路用第１凹部を有しており、
前記第２パネル体は、その周縁部に、冷媒流入経路用第２凹部、冷媒流出経路用第２凹部、及び油排出経路用第２凹部を有しており、
第１パネル体と第２パネル体との接合により、当該第１パネル体の各凹部と、第２パネル体の各凹部とが対向して配設されて前記油分離室、冷媒流入経路、冷媒流出経路及び油排出経路が形成されるのが好ましい。この場合、２枚のパネル体を接合するだけで、油分離器の油分離室、冷媒流入経路、冷媒流出経路及び油排出経路を構成することができるので、従来の油分離器における冷媒流入用配管や油排出用配管を省略することができる。これにより、油分離器の構造を簡素化することができ、コストダウンを図ることができる。
【００１５】
前記冷媒流入経路が複数形成されるのが好ましい。この場合、油分離室内にガス状冷媒を均等に供給することができる。
【００１６】
前記第１パネル体及び第２パネル体が、金属製シートをプレス加工したものであるのが好ましい。この場合、第１パネル体及び第２パネル体、更には油分離器を簡単に作製することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の油分離器によれば、ガス状冷媒と衝突板との衝突の機会を確保して油分離効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の油分離器の一実施の形態の斜視説明図である。
【図２】図１に示される油分離器の衝突部の要部説明図である。
【図３】図１に示される油分離器の内部説明図である。
【図４】本発明における油分離の原理を説明する図である。
【図５】開口周縁の突起の説明図である。
【図６】本発明の油分離器における衝突部の他の例の断面説明図である。
【図７】本発明の油分離器における衝突部のさらに他の例の断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の油分離器の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る油分離器１の斜視説明図であり、図２は、図１に示される油分離器の衝突部の要部説明図である。油分離器１は、冷媒入口２及び冷媒出口３を有するケーシング４と、このケーシング４内に配設された衝突部１０とを備えている。
【００２０】
ケーシング４は、中央の油分離室用第１凹部２０ａを有する第１パネル体Ｐ１と、中央の油分離室用第２凹部２０ｂを有する第２パネル体Ｐ２とからなっている。第１パネル体Ｐ１及び第２パネル体Ｐ２は、いずれも厚さ０．５〜１．５ｍｍ程度の鋼板やステンレス板などの金属製シートをプレス加工することで作製されている。また、第１パネル体Ｐ１及び第２パネル体Ｐ２は、いずれも全体として縦長の矩形状である。
【００２１】
第１パネル体Ｐ１は、その周縁部７に、冷媒流入経路用第１凹部２１ａ、冷媒流出経路用第１凹部２２ａ、及び油排出経路用第１凹部２３ａを有している。同様に、前記第２パネル体Ｐ２は、その周縁部７に、冷媒流入経路用第２凹部２１ａ、冷媒流出経路用第２凹部２２ａ、及び油排出経路用第２凹部２３ａを有している。
【００２２】
より詳細には、冷媒流入経路用第１凹部２１ａは、周縁部７のうち縦方向に延びる縦周縁部７ａの下端に位置する冷媒入口２から上方に延びる縦凹部２１ａ１と、この縦凹部２１ａ１から所定間隔で枝分かれして横方向に延びる横凹部２１ａ２とからなっている。各横凹部２１ａ２は、前記油分離室用第１凹部２０ａと連通している。第１凹部２１ａとともに冷媒流入経路を構成する第２凹部２１ｂも、当該第１凹部２１ａと同様に、縦凹部と横凹部とからなっている。
【００２３】
また、冷媒流出経路用第１凹部２２ａは、縦周縁部７ａの下端に位置する冷媒出口３から上方に延びる縦凹部２２ａ１と、この縦凹部２１ａ１の上端に接続されており、周縁部７のうち横方向に延びる横周縁部７ｂに沿って形成された横凹部２２ａ２と、この横凹部２２ａ２の終端（縦凹部２１ａ１に接続された側と反対側の端部）において下方に延びる縦凹部２２ａ３とからなっている。この縦凹部２２ａ３は、前記油分離室用第１凹部２０ａと連通している。第１凹部２２ａとともに冷媒流出経路を構成する第２凹部２２ｂも、当該第１凹部２２ａと同様に、縦凹部と横凹部とからなっている。
【００２４】
また、油排出経路用第１凹部２３ａは、下の方の横周縁部７ｂの端部に位置する油排出口５から横方向に延びる横凹部２３ａ２と、この横凹部２３ａ２の終端において上方に延びる縦凹部２３ａ１とからなっている。この縦凹部２３ａ１は、前記油分離室用第１凹部２０ａと連通している。第１凹部２３ａとともに油排出経路を構成する第２凹部２３ｂも、当該第１凹部２３ａと同様に、縦凹部と横凹部とからなっている。
【００２５】
第１パネル体Ｐ１の各凹部及び第２パネル体Ｐ２の各凹部は、対応する位置に形成されており、当該第１パネル体Ｐ１と第２パネル体Ｐ２を接合することで、油分離器１の油分離室、冷媒流入経路、冷媒流出経路及び油排出経路を構成することができる。従って、従来の油分離器における冷媒流入用配管や油排出用配管を省略することができ、その結果、、油分離器の構造を簡素化するとともにコストダウンを図ることができる。
【００２６】
第１パネル体Ｐ１及び第２パネル体Ｐ２の短辺のうち下方に配置される方の短辺には、油分離器１を機器ユニット（図示せず）に固定するためのベース面２４が形成されている。このベース面２４には、固定用のボルト（図示せず）を挿通するためのボルト孔２５が複数個穿設されている。
【００２７】
衝突部１０は、厚さ０．５〜１．５ｍｍ程度の鋼板やステンレス板などの金属製シートを、断面矩形の凸部１４が連続して複数形成されるようにプレス加工したものであり、前記油分離室用第１凹部２０ａ及び第２凹部２０ｂにより形成される油分離室内に配設される。本実施の形態では、かかる衝突部１０において、３本の冷媒流入経路から油分離室内に供給されるガス状冷媒の進行方向に対して直交する面が衝突面１１とされている。そして、この衝突面１１がガス状冷媒の進行方向に沿って複数配設されている。
【００２８】
隣接する凸部１４の互いに対向する面の間の距離Ｌは、本発明において特に限定されるものではないが、８〜１２ｍｍの範囲内であるのが好ましい。この範囲内の距離であると、上流の衝突面１１の孔１２を通過したガス状冷媒を確実に下流の衝突面１１に衝突させることができる。また、衝突部１０は、油分離器１の油分離室を構成する壁面に当接するように当接油分離室内に配設され、油分離器１の耐圧性を確保する補強材としての役割も果たしている。この耐圧確保としての観点からも、前記距離Ｌは、８〜１２ｍｍの範囲内であるのが好ましい。
【００２９】
各衝突面１１の上下方向を基準として、その上部及び中央部付近にはガス状冷媒が通過可能な複数の丸孔（開口）１２が形成されている。丸孔１２は、帯状の衝突面１１の長手方向に沿って所定間隔で配設されている。丸孔１２の直径は、本発明において特に限定されるものではないが、２〜６ｍｍであるのが好ましい。この範囲内の直径であると、当該丸孔１２を通過したガス状冷媒が、下流の衝突面１１に衝突するのに必要な冷媒速度を得ることができる。なお、各衝突面１１の下部には、ガス状冷媒から分離された油の連通孔２６が形成されている。
【００３０】
本実施の形態では、図３〜４に示されるように、一の衝突面１１に形成された丸孔１２に対し、当該一の衝突面１１のすぐ下流の他の衝突面１１に形成された丸孔１２が、衝突面１１の面内方向（図３〜４において上下方向）にずれて配置されている。このため、上流の衝突面１１の丸孔１２を通過したガス状冷媒は、下流の衝突面１１における丸孔１２以外の壁面１１ａに衝突する。そして、衝突後に衝突面１１の丸孔１２を通過したガス状冷媒は、さらに下流の衝突面１１における丸孔以外の壁面１１ａに衝突する。このようにして、衝突面１１の丸孔１２の位置をずらすことで、油分離器内に導入されるガス状冷媒が衝突面１１に衝突する機会を複数回確保することができ、その結果、ガス状冷媒からの油分の分離効率を高めることができる。
ガス状冷媒から分離された油は、油分離器１の油排出経路を通って油排出口５から排出され、圧縮機へ戻される。一方、油分が取り除かれたガス状冷媒は、油分離室の上部空間より冷媒排出経路を通って冷媒出口３から排出され、凝縮器へ送られる。
【００３１】
また、本実施の形態では、丸孔１２の入口側周縁に油止め用の突起１３が形成されている。この突起１３は、丸孔１２の入口側周縁の全長に亘り形成されたリング状の突起であり、その突出高さは、０．５〜１．５ｍｍ程度である。かかる突起１３を設けておくと、衝突面１１に衝突して運動エネルギーを失い、当該衝突面１１に沿って落下する油が、前記丸孔１２内に巻き込まれて再飛散するのを効果的に防止することができる（図５参照）。突起１３の突出高さが０．５ｍｍよりも低いと、落下する油が丸孔１２内に巻き込まれるのを確実に防止することができない。また、前記突起１３は、パンチングにより丸孔１２を形成するときに、併せて形成するのが工程を簡素化する上で好ましいが、１．５ｍｍよりも高いと、パンチングにより形成するのが難しくなる。
【００３２】
前述した油分離器１は、例えば、第１パネル体Ｐ１の油分離室用第１凹部２０ａと、第２パネル体Ｐ２の油分離室用第２凹部２０ｂとの間に折り曲げシートからなる衝突部１０を配置するとともに、接合される両パネル体間の少なくとも互いに当接する面と面の間にろう剤を挟んだ状態で当該両パネル体を加熱炉に入れ、所定の温度に加熱することで前記ろう剤によりろう付けすることにより組み立てることができる。
【００３３】
本実施の形態では、油分離室に連通する冷媒流入経路が３つ形成されており、これらが分散して配置されているので、油分離室内にガス状冷媒を均等に供給することができる。
【００３４】
また、本実施の形態では、油分離器１の下部に冷媒入口２及び冷媒出口３が設けられている。従って、圧縮機を含む機器ユニットにおいて、ユニット下部で集中配管が行われている場合、油分離器前後の配管長を大幅に短くすることができる。これにより、配管材料を節約することができ、コストダウンを図ることができる。
【００３５】
〔その他の変形例〕
本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々の変更が可能である。
例えば、前述した実施の形態では、衝突部１０として断面矩形の凸部が連続して形成された折り曲げシートを用いているが、連続して形成される形状としては、断面矩形の凸部以外であってもよい。例えば、図６に示される衝突部３０は、断面三角形の凸部が連続して形成された折り曲げシートからなっており、また、図７に示される衝突部４０は、断面半円形の凸部が連続して形成された折り曲げシートからなっている。これらの折り曲げシートからなる衝突部も、本発明において採用することができるが、ガス状冷媒が衝突面にほぼ垂直に当たるという点からは、図１〜５に示される、断面矩形の凸部が連続して形成された折り曲げシートを用いるのが好ましい。なお、シートに形成される凸部間のピッチは、一定でなくてもよく、例えばガス状冷媒の進行方向を基準として前半部分と後半部分とでピッチを変えることもできる。
【００３６】
また、前述した実施の形態では、各衝突面に形成される丸孔の数は同じであるが、この丸孔の数は、ガス状冷媒の流れの上流と下流とで変えることもできる。例えば、下流に向かうに従い一の衝突面に形成される丸孔の数を少なくすることができる。
【００３７】
また、前述した実施の形態では、各衝突面に形成される丸孔の総面積は同じであるが、この総面積は、ガス状冷媒の流れの上流と下流とで変えることもできる。例えば、下流に向かうに従い一の衝突面に形成された丸孔の総面積を小さくすることができる。
【００３８】
また、前述した実施の形態では、上流の丸孔の上下方向の位置が、すぐ下流の衝突面における隣接する丸孔の中間にくるように、丸孔の位置が衝突面の面内方向にずれているが、かかる「ずれ」の程度は適宜変更することができ、必ずしも下流の隣接する丸孔の中間に上流の丸孔の上下方向の位置がこなくてもよい。
【００３９】
また、前述した実施の形態では、ガス冷媒が通過する開口として、丸孔が採用されているが、長孔など他の形状の開口であってもよい。
【００４０】
また、前述した実施の形態では、衝突部として一枚の折り曲げシートが用いられているが、この折り曲げシートを複数のシートユニットで構成することもできる。この場合、シートユニットの数を適宜変更することにより、異なる容量の油分離器における油分離器における衝突部を提供することができる。従って、油分離器の容量に対応して、異なる長さのシートを用意する必要がないので、部材の種類を削減することが可能になる。
【符号の説明】
【００４１】
１      油分離器
２      冷媒入口
３      冷媒出口
４      ケーシング
５      油排出口
１０      衝突部
１１      衝突面
１２      丸孔（開口）
１３      突起
１４      凸部
２０ａ    油分離室用第１凹部
２０ｂ    油分離室用第２凹部
２１ａ    冷媒流入経路用第１凹部
２１ｂ    冷媒流入経路用第２凹部
２２ａ    冷媒流出経路用第１凹部
２２ｂ    冷媒流出経路用第２凹部
２３ａ    油排出経路用第１凹部
２３ｂ    油排出経路用第２凹部
２４      ベース面
３０      衝突部
４０      衝突部
５０      油
Ｐ１      第１パネル体
Ｐ２      第２パネル体
【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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