(57)【要約】【課題】オイルセパレータにおいて、内部に配置される配管形状によって油分離性能を向上させる。【解決手段】圧縮機２の吐出側と連通する入口管２１と、四方弁５と連通する出口管２２と、が接続されるオイルセパレータ２０において、前記入口管２１及び前記出口管２２は、前記オイルセパレータ２０の上蓋３１より前記オイルセパレータ２０の内部に挿入され、前記入口管２１には、前記オイルセパレータ２０内部において、平面視にて前記オイルセパレータ２０の胴体３２の径と同心円Ｒの接線方向Ｓに開口される横パイプ部２５が形成され、前記横パイプ部２５先端の開口部２６は、平面視にて前記オイルセパレータ２０内壁側がオイルセパレータ２０の中心側よりも延出する竹槍形状に形成されるオイルセパレータ２０。【選択図】図２
2008202894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機の吐出側と連通する入口管と、
四方弁と連通する出口管と、
が接続されるオイルセパレータにおいて、
前記入口管及び前記出口管は、前記オイルセパレータの頂上部より前記オイルセパレータの内部に挿入され、
前記入口管には、前記オイルセパレータ内部において、平面視にて前記オイルセパレータの胴体径と同心円の略接線方向に開口される横パイプ部が形成され、
前記横パイプ部先端の開口部は、平面視にて前記オイルセパレータ内壁側がオイルセパレータの中心側よりも延出する竹槍形状に形成される
ことを特徴とするオイルセパレータ。
【請求項２】
請求項１記載のオイルセパレータにおいて、
前記入口管の横パイプ部は、側面視にて鉛直方向より上向きで水平面以下の方向に開口される、
ことを特徴とするオイルセパレータ。
【請求項３】
請求項１記載のオイルセパレータにおいて、
前記出口管の開口部は、平面視にて前記オイルセパレータの胴体径の中心近傍に位置される
ことを特徴とするオイルセパレータ。
【請求項４】
請求項１記載のオイルセパレータにおいて、
前記出口管の開口部は、側面視にて前記入口管の開口部とオイルセパレータの想定上限油面との略中間の高さに位置する
ことを特徴とするオイルセパレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機の吐出口と連通する入口管と四方弁と連通する出口管を有するオイルセパレータ内部におけるオイル分離技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吐出冷媒ガスよりオイル（冷凍機油）を分離するオイルセパレータは公知である。オイルセパレータは、空気調和装置において、圧縮機と四方弁との間に設置される。また、オイルセパレータは、分離したオイルを圧縮機のクランクケース又は吸入配管に戻すためのオイル戻し配管が接続される。オイルセパレータは、高温・高圧の吐出冷媒ガスより油を分離させるため、遠心分離式、バッフル式、金網式、又はデミスタ式等の様々な内部構造の形式が存在する。
また、一般的なオイルセパレータの配管構成は、以下に示す構成がとられる。すなわち、オイル戻し配管は、オイルが自重によってオイルセパレータ底面に滞留するため、オイルセパレータの底面から取り出される。一方、出口管は、高温・高圧の吐出冷媒ガスを凝縮器へ送るため、オイルセパレータの上方から取り出される。
例えば、特許文献１は、出口管の端部にストレーナを配置し、油分離効率を向上したオイルセパレータを開示している。
【特許文献１】特開平８−１１０１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来及び特許文献１のオイルセパレータのように、金網やストレーナを用いれば油分離性能を向上することができるが、部品コスト及び製造コストが嵩む。また、オイルセパレータをコンパクトに設計することが困難である。
そこで、解決しようとする課題は、オイルセパレータにおいて、内部に挿入される配管形状及び開口部の配置によって油分離性能を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００５】
すなわち、請求項１においては、圧縮機の吐出側と連通する入口管と、四方弁と連通する出口管と、が接続されるオイルセパレータにおいて、前記入口管及び前記出口管は、前記オイルセパレータの頂上部より前記オイルセパレータの内部に挿入され、前記入口管には、前記オイルセパレータ内部において、平面視にて前記オイルセパレータの胴体径と同心円の略接線方向に開口される横パイプ部が形成され、前記横パイプ部先端の開口部は、平面視にて前記オイルセパレータ内壁側がオイルセパレータの中心側よりも延出する竹槍形状に形成されるものである。
【０００６】
請求項２においては、請求項１記載のオイルセパレータにおいて、前記入口管の横パイプ部は、側面視にて鉛直方向より上向きで水平面以下の方向に開口されるものである。
【０００７】
請求項３においては、請求項１記載のオイルセパレータにおいて、前記出口管の開口部は、平面視にて前記オイルセパレータの胴体径の中心近傍に位置されるものである。
【０００８】
請求項４においては、請求項１記載のオイルセパレータにおいて、前記出口管の開口部は、側面視にて前記入口管の開口部とオイルセパレータの想定上限油面との略中間の高さに位置するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１０】
請求項１においては、オイルセパレータ胴体径の同心円の接線方向にオイルを含んだ冷媒ガスを開放することで冷媒ガスの旋回流を発生させることができる。また、開口部がオイルセパレータ壁面側に管壁を有することから、開放された冷媒ガスのオイルセパレータ壁面への衝突を避け、旋回を長く保たせることが可能となる。このようにオイルを含んだ冷媒ガスをオイルセパレータ内においてできるだけ長時間旋回させることで、オイルセパレータの出口管の開口部への到達時間を長引かせて、その分自重により落下するオイルを増加することができ、油分離性能を向上できる。
さらに、入口管および出口管を頂部より内部に挿入する構成のため、蓋部分に予め入口管と出口管を取付けておくことが可能となるので製造が容易となる。
【００１１】
請求項２においては、請求項１の効果に加え、オイルセパレータ内のオイル溜りの油面を波立たせることを低減するとともに、冷媒から分離したオイルをオイル溜りへ落下させることが可能となる。つまり、オイルセパレータの油分離機能をさらに向上できる。
【００１２】
請求項３においては、請求項１の効果に加え、旋回流の流速が最も低速なオイルセパレータ内部中心近傍から冷媒をオイルセパレータ外へ導くため、オイルが冷媒とともに流出することを低減できる。つまり、オイルセパレータの油分離性能をさらに向上できる。
【００１３】
請求項４においては、請求項１の効果に加え、入口管から開放された冷媒ガスが出口管へ短絡することを防止できるとともに、波立ちにより噴き上げられたオイルが出口管から流出することを防止できる。つまり、オイルセパレータの油分離機能をさらに向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施例に係るエンジン駆動式ヒートポンプの全体的な構成を示す冷媒回路図、図２は同じくオイルセパレータ内部の配管形状を示す側面部分断面図、図３は同じく平面部分断面図である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
まず、図１を用いて、本発明のオイルセパレータ２０を備える空気調和装置の実施例としてエンジン駆動式ヒートポンプ１の冷媒回路構成について、簡単に説明する。
図１に示すように、エンジン駆動式ヒートポンプ１は、駆動源としてのエンジン３、エンジン３の動力を得て冷媒を圧縮する圧縮機２、詳しくは後述するオイルセパレータ２０、圧縮機２の吐出側に接続され冷房時及び暖房時で冷媒の流れを切り換える四方弁５、高温・高圧の液冷媒を低圧の液ガス冷媒に絞り膨脹する室外熱交換器用膨張弁６、冷媒液を一時的に貯溜するレシーバ４、冷房時に圧縮機２から四方弁５を介して吐出冷媒が供給される室外熱交換器７、この室外熱交換器７を室外空気と熱交換させる室外ファン９、並びにこの室外ファン９を駆動する室外ファン電動機８から構成されている。
【００１６】
また、同じく図１を用いて、本発明のオイルセパレータ２０の周囲の冷媒回路構成について、簡単に説明する。
オイルセパレータ２０は、吐出配管１２に設けられ、冷媒ガス中に含まれるオイル（冷凍機油）を分離する役割を担う。ここで、吐出配管１２は、圧縮機２の吐出側と四方弁５とを接続する配管である。一方、吸入配管１１は、圧縮機２の吸入側と四方弁５とを接続する配管である。
また、オイル戻し配管１３は、オイルセパレータ２０と圧縮機２のクランクケース（図示略）又は吸入配管１１と接続する配管である。オイル戻し配管１３は、オイルセパレータ２０によって分離されたオイルを圧縮機２へ戻す役割を担う。
【００１７】
さらに、図２及び図３を用いて、まずオイルセパレータ２０の基本的な構造について、詳細に説明する。
図２及び図３に示すように、本実施例のオイルセパレータ２０は、上蓋３１、胴３２、及び下蓋３３から構成される内部が密閉された円筒状の容器である。
入口管２１及び出口管２２は、上蓋３１を鉛直方向に貫通し、入口管２１の開口部２６と出口管２２の開口部２７をオイルセパレータ２０内部に配置する構成とされている。一方、入口管２１及び出口管２２は、オイルセパレータ２０外部では吐出配管１２を介して入口管２１は圧縮機２と、出口管２２は四方弁５と接続されている。
オイル出口管２３は、下蓋３３を鉛直方向に貫通して、開口部２８を下蓋３３の底面と略同一高さに配置されている。一方、オイル出口管２３は、オイルセパレータ２０外部ではオイル戻し配管１３に接続される。
ここで、同じく図２及び図３を用いて、本発明のオイルセパレータ２０の特徴について詳細に説明する。
【００１８】
まず、図２及び図３を用いて、入口管２１の構成について詳細に説明する。
図３に示すように、入口管２１は、上蓋３１を鉛直方向（紙面において表から裏に）に貫通し、オイルセパレータ２０内部において横方向（約９０°以下の角度）に折り曲げられることによって横パイプ部２５が形成される。この横パイプ部２５は、平面視において、胴体３２の中心Ｏと同心の円Ｒの接線方向Ｓに開口される。
また、入口管２１のオイルセパレータ２０内部側（横パイプ部２５の先端）の開口部２６は、平面視において、竹槍形状に形成されている。ここで、開口部２６が形成する竹槍形状は、横パイプ部２５を中心線に対して斜め方向に切断され、同心円Ｒより外側、すなわちオイルセパレータ２０の胴体３２の内壁面と近い側が突出するように形成されている。言い換えれば、前記開口部２６は、図３に示す平面視において、前記同心円Ｒの中心から遠くなるにつれて、入口管２１の管軸方向において長くなるようになっている。
【００１９】
このように構成することで、以下の効果が得られる。
すなわち、入口管２１から流出される冷媒ガスは、横パイプ部２５に沿ってオイルセパレータ２０内で噴き出す。このとき、開口部２６が平面視において胴体３２と同心円Ｒの接線方向Ｓに開口しているため、冷媒ガスはオイルセパレータ２０内を平面視で旋回する。
さらに、開口部２６が外周側に突出する竹槍形状であるため、流出される冷媒ガスは、オイルセパレータ２０の壁面側（内壁面に対して直角方向）への衝突を避けるように流出される。つまり、オイルセパレータ２０内部において、冷媒ガスの胴体３２の内壁面への拡散を防止して旋回流を持続させることができる。
したがって、冷媒ガスの出口管２２の開口部２７への到達時間を長引かせて、その分自重により落下するオイルを増加することができ、油分離性能を向上できる。
また、入口管２１および出口管２２を上蓋３１に貫通させる構成のため、上蓋３１に予め入口管２１と出口管２２を取付けておくことができる。したがって、オイルセパレータ２０の胴体２４として中空管を冷媒配管用の穴あけ加工することなく、そのまま使用できる。そのため、オイルセパレータ２０の製造が容易となる。
【００２０】
次に、図２を用いて、入口管２１の開口部２６の側面視における構成について、詳細に説明する。
図２に示すように、入口管２１は、上蓋３１を鉛直方向に貫通し、オイルセパレータ２０の上内部において折り曲げられることによって横パイプ部２５が形成される。この横パイプ部２５は、側面視において、斜め下方向Ｐ（図２における破線）を向くように折り曲げられている。つまり、前記入口管２１の横パイプ部２５は、側面視にて鉛直方向より上向きで水平面以下の方向に開口するように形成される。すなわち、この斜め下方向Ｐとは、鉛直方向Ｐｚと水平方向Ｐｙ（図２における破線矢印）の間に位置する方向であって、本実施例に限定されるものではない。
【００２１】
このように構成することで、以下の効果が得られる。
すなわち、入口管２１から流出される冷媒ガスは、横パイプ部２５に沿ってオイルセパレータ２０内で噴き出す。このとき、開口部２７が側面視において鉛直方向より上向きであるため、オイルセパレータ２０内部に滞留する油面（図中では推定上限油面４０を示している）に直接流下することはない。つまり、オイルセパレータ２０内部に滞留する油面が波立つことがないため、油面からオイルが飛散して出口管２２から冷媒ガスに混じってオイルが冷媒回路内へ流出することを防止できる。
【００２２】
このようにして、オイルセパレータ２０の信頼性を向上し、圧縮機２の安全性を向上している。
【００２３】
さらに、図２及び図３を用いて、出口管２２の構成について詳細に説明する。
図３に示すように、出口管２２は、上蓋３１を鉛直方向に貫通し、該出口管２２の開口部２７を前記入口管２１の開口部２６よりも下方に延設し、オイルセパレータ２０内部において若干（少なくとも入口管２１の折り曲げ角度より小さい角度で中心Ｏ方向に）折り曲げられる。そして、該出口管２２先端の開口部２７は、平面視において、オイルセパレータ２０の中心Ｏ（図２における一点鎖線）近傍に位置するように構成される。なお、出口管２２の開口部２７は、フレア加工によってラッパ状に形成されている。
【００２４】
このように構成することで、以下の効果が得られる。
上述したようにオイルセパレータ２０内部では、冷媒ガスは旋回して流れている。このとき、旋回流の中心すなわちオイルセパレータ２０の中心付近では、冷媒ガスの流速が遅い。出口管２２は、開口部２７をオイルセパレータ２０の略中心に位置させることで、流速の遅い冷媒ガスのみをオイルセパレータ２０より流出することができる。
流速の遅い冷媒ガスは、冷媒ガスに含まれるオイルが冷媒ガスの流れに乗ることができずに落下するため、油分離が促進されている。このため、出口管２２は、オイルの含まない冷媒ガスのみを吐出配管１２に流出させることができる。つまり、オイルセパレータ２０の油分離性能を向上できる。
【００２５】
また、図２に示すように、出口管２２の開口部２７は、側面視において、入口管２１の開口部２６と想定上限油面４０との略中間の高さに位置される。なお、想定上限油面４０とは、圧縮機２の潤滑性能に対応したオイル量であって、エンジン駆動式ヒートポンプ１が通常運転中に想定される上限油面のことをいう。
【００２６】
このように構成することで、以下の効果が得られる。
すなわち、入口管２１よりオイルセパレータ２０に流入されるオイルを含む冷媒ガスが出口管２２へ短絡してオイルセパレータ２０より流出することを防止できる。また、オイルセパレータ２０に滞留する油面が波立っても、飛散したオイルが出口管２２からオイルセパレータ２０より流出することを防止できる。
【００２７】
このようにして、オイルの出口管２２よりの流出を防止することでオイルセパレータ２０の油分離機能を向上している。
【００２８】
【図１】本発明の実施例に係るエンジン駆動式ヒートポンプの全体的な構成を示す冷媒回路図。
【図２】同じくオイルセパレータ内部の配管形状を示す側面部分断面図。
【図３】同じく平面部分断面図。
【符号の説明】
【００２９】
１    エンジン駆動式ヒートポンプ
２    圧縮機
３    エンジン
２０    オイルセパレータ
２１    入口管
２２    出口管
２３    オイル出口管
２５    横パイプ部
３１    上蓋
３２    胴
３３    下蓋
４０    想定上限油面
【図１】
2008202894.tif 000003
【図２】
2008202894.tif 000004
【図３】
2008202894.tif 000005