(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の内壁面を形成する周壁を有する容器と、
前記内壁面の接線方向に沿って前記容器に接続され、ガス及び油が混合した混合流体を前記容器内に流入させる流入管と、
前記容器の上部に接続され、一端が前記容器の内部に位置すると共に他端が前記容器の外部に位置し、前記容器内のガスを外部に流出させるガス流出管と、
前記容器の下部に接続され、前記容器内の油を外部に流出させる油流出管と、
を備え、
上下方向に連通する間隙を形成する壁部を有し、前記流入管の上部において、前記容器の内壁と、前記ガス流出管の外壁との間の空間に配置され、前記混合流体の流れを妨げることで前記流入管の上部に形成される上昇旋回流を抑制する上昇旋回流抑制機構を有し、
前記上昇旋回流抑制機構を構成する前記壁部と、前記容器の内壁と、前記ガス流出管の外壁との間の空間として上部空間が形成されており、
前記壁部は、前記容器の水平方向に板状に延設されており、
前記壁部は、伸縮性がある材料で構成され、前記上昇旋回流抑制機構の上下の空間を連通させる通気孔が形成されるものであって、
前記壁部が、前記容器の内壁と前記ガス流出管の外壁とに当接して配置されることを第一の構成、
前記容器の内壁と当接し、前記上昇旋回流抑制機構と前記ガス流出管の外壁との間に隙間が形成されることを第二の構成、
前記ガス流出管の外壁と当接し、前記上昇旋回流抑制機構と前記容器の内壁との間に隙間が形成されることを第三の構成、
とした場合に、
前記壁部は前記第一の構成、前記第二の構成又は前記第三の構成のいずれか一つを有する油分離器。
【請求項２】
円筒状の内壁面を形成する周壁を有する容器と、
前記内壁面の接線方向に沿って前記容器に接続され、ガス及び油が混合した混合流体を前記容器内に流入させる流入管と、
前記容器の上部に接続され、一端が前記容器の内部に位置すると共に他端が前記容器の外部に位置し、前記容器内のガスを外部に流出させるガス流出管と、
前記容器の下部に接続され、前記容器内の油を外部に流出させる油流出管と、
を備え、
上下方向に連通する間隙を形成する壁部を有し、前記流入管の上部において、前記容器の内壁と、前記ガス流出管の外壁との間の空間に配置され、前記混合流体の流れを妨げることで前記流入管の上部に形成される上昇旋回流を抑制する上昇旋回流抑制機構を有し、
前記壁部は、鉛直方向かつ前記容器の中心軸に対して放射状に延びる複数の板により構成されており、
前記壁部が、前記容器の内壁と前記ガス流出管の外壁とに当接して配置されることを第一の構成、
前記容器の内壁と当接し、前記上昇旋回流抑制機構と前記ガス流出管の外壁との間に隙間が形成されることを第二の構成、
前記ガス流出管の外壁と当接し、前記上昇旋回流抑制機構と前記容器の内壁との間に隙間が形成されることを第三の構成、
とした場合に、
前記壁部は前記第一の構成、前記第二の構成又は前記第三の構成のいずれか一つを有する油分離器。
【請求項３】
円筒状の内壁面を形成する周壁を有する容器と、
前記内壁面の接線方向に沿って前記容器に接続され、ガス及び油が混合した混合流体を前記容器内に流入させる流入管と、
前記容器の上部に接続され、一端が前記容器の内部に位置すると共に他端が前記容器の外部に位置し、前記容器内のガスを外部に流出させるガス流出管と、
前記容器の下部に接続され、前記容器内の油を外部に流出させる油流出管と、
を備え、
上下方向に連通する間隙を形成する壁部を有し、前記流入管の上部において、前記容器の内壁と、前記ガス流出管の外壁との間の空間に配置され、前記混合流体の流れを妨げることで前記流入管の上部に形成される上昇旋回流を抑制する上昇旋回流抑制機構を有し、
前記壁部は、前記容器内において、前記ガス流出管の外周壁の接線方向と平行な方向に延設された少なくとも２つ以上の複数の板により構成されており、
前記壁部が、前記容器の内壁と前記ガス流出管の外壁とに当接して配置されることを第一の構成、
前記容器の内壁と当接し、前記上昇旋回流抑制機構と前記ガス流出管の外壁との間に隙間が形成されることを第二の構成、
前記ガス流出管の外壁と当接し、前記上昇旋回流抑制機構と前記容器の内壁との間に隙間が形成されることを第三の構成、
とした場合に、
前記壁部は前記第一の構成、前記第二の構成又は前記第三の構成のいずれか一つを有する油分離器。
【請求項４】
円筒状の内壁面を形成する周壁を有する容器と、
前記内壁面の接線方向に沿って前記容器に接続され、ガス及び油が混合した混合流体を前記容器内に流入させる流入管と、
前記容器の上部に接続され、一端が前記容器の内部に位置すると共に他端が前記容器の外部に位置し、前記容器内のガスを外部に流出させるガス流出管と、
前記容器の下部に接続され、前記容器内の油を外部に流出させる油流出管と、
を備え、
上下方向に連通する間隙を形成する壁部を有し、前記流入管の上部において、前記容器の内壁と、前記ガス流出管の外壁との間の空間に配置され、前記混合流体の流れを妨げることで前記流入管の上部に形成される上昇旋回流を抑制する上昇旋回流抑制機構を有し、
前記上昇旋回流抑制機構は、
前記壁部の下部に少なくとも２つ以上の複数のリブを更に有し、
前記複数のリブは、
前記容器内において、前記ガス流出管の外周壁の接線方向と平行な方向に延設された板により構成されており、
前記壁部が、前記容器の内壁と前記ガス流出管の外壁とに当接して配置されることを第一の構成、
前記容器の内壁と当接し、前記上昇旋回流抑制機構と前記ガス流出管の外壁との間に隙間が形成されることを第二の構成、
前記ガス流出管の外壁と当接し、前記上昇旋回流抑制機構と前記容器の内壁との間に隙間が形成されることを第三の構成、
とした場合に、
前記壁部は前記第一の構成、前記第二の構成又は前記第三の構成のいずれか一つを有する油分離器。
【請求項５】
円筒状の内壁面を形成する周壁を有する容器と、
前記内壁面の接線方向に沿って前記容器に接続され、ガス及び油が混合した混合流体を前記容器内に流入させる流入管と、
前記容器の上部に接続され、一端が前記容器の内部に位置すると共に他端が前記容器の外部に位置し、前記容器内のガスを外部に流出させるガス流出管と、
前記容器の下部に接続され、前記容器内の油を外部に流出させる油流出管と、
を備え、
上下方向に連通する間隙を形成する壁部を有し、前記流入管の上部において、前記容器の内壁と、前記ガス流出管の外壁との間の空間に配置され、前記混合流体の流れを妨げることで前記流入管の上部に形成される上昇旋回流を抑制する上昇旋回流抑制機構を有し、
前記上昇旋回流抑制機構を構成する前記壁部の下面部は、
前記容器の径方向において、前記容器の周壁側の外縁部が上方に凹み、前記ガス流出管側の内縁部が下方に突出するように構成されて斜面を形成しており、
前記壁部が、前記容器の内壁と前記ガス流出管の外壁とに当接して配置されることを第一の構成、
前記容器の内壁と当接し、前記上昇旋回流抑制機構と前記ガス流出管の外壁との間に隙間が形成されることを第二の構成、
前記ガス流出管の外壁と当接し、前記上昇旋回流抑制機構と前記容器の内壁との間に隙間が形成されることを第三の構成、
とした場合に、
前記壁部は前記第一の構成、前記第二の構成又は前記第三の構成のいずれか一つを有する油分離器。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の油分離器が搭載された冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油分離器、及び油分離器を構成要素に含む冷凍装置あるいは空気調和装置などの冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクル装置において、圧縮機から冷媒ガスと共に流出した油が、冷媒配管あるいは熱交換器内に滞留してしまい圧縮機に戻りにくくなる場合がある。そこで、圧縮機内の油を確保するために、圧縮機の吐出側に油分離器を設け、シェル内に取り込まれた油と気体冷媒との二相流を遠心力でガスと油に分離し、圧縮機の吸入側に油を戻す油分離器が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２０２８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の油分離器では、シェルの壁面に付着した油は重力によりシェルの下部に流れるが、一部の油は、冷媒ガスのガス流に引きずられてシェルの上部に流れて旋回しながら滞留する。シェルの上部に旋回しながら滞留する油の量が多くなるほど、油面がガスの旋回流によりかき乱されやすくなるため、小さい油滴の発生量が多くなる。そして、油滴が小さくなるほど、遠心力あるいは重力の影響を受けにくくなり、ガスと共に流出してしまい、油を分離する効率が低下する。【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためのものであり、シェルの上部に旋回しながら滞留する油量を減少させる油分離器及び冷凍サイクル装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る油分離器は、円筒状の内壁面を形成する周壁を有する容器と、内壁面の接線方向に沿って容器に接続され、ガス及び油が混合した混合流体を容器内に流入させる流入管と、容器の上部に接続され、一端が容器の内部に位置すると共に他端が容器の外部に位置し、容器内のガスを外部に流出させるガス流出管と、容器の下部に接続され、容器内の油を外部に流出させる油流出管と、を備え、上下方向に連通する間隙を形成する壁部を有し、流入管の上部において、容器の内壁と、ガス流出管の外壁との間の空間に配置され、混合流体の流れを妨げることで流入管の上部に形成される上昇旋回流を抑制する上昇旋回流抑制機構を有し、上昇旋回流抑制機構を構成する壁部と、容器の内壁と、ガス流出管の外壁との間の空間として上部空間が形成されており、壁部は、容器の水平方向に板状に延設されており、壁部は、伸縮性がある材料で構成され、上昇旋回流抑制機構の上下の空間を連通させる通気孔が形成されるものであって、壁部が、容器の内壁とガス流出管の外壁とに当接して配置されることを第一の構成、容器の内壁と当接し、上昇旋回流抑制機構とガス流出管の外壁との間に隙間が形成されることを第二の構成、ガス流出管の外壁と当接し、上昇旋回流抑制機構と容器の内壁との間に隙間が形成されることを第三の構成、とした場合に、壁部は第一の構成、第二の構成又は第三の構成のいずれか一つを有するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の油分離器によれば、上下方向に連通する間隙を形成する壁部を有し、流入管の上部において、容器の内壁と、ガス流出管の外壁との間の空間に配置され、混合流体の流れを妨げることで流入管の上部に形成される上昇旋回流を抑制する上昇旋回流抑制機構を有する。その結果、油分離器は、シェルの上部に旋回しながら滞留する油量を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る油分離器を備えた冷凍サイクル装置の概略構成を示す冷媒回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る油分離器の概略構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る油分離器の縦断面図である。
【図４】上昇旋回流抑制機構を備えていない油分離器の上部と、その油と冷媒の流れの概略を示す縦断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る油分離器の上部の縦断面図である。
【図６】実験により得られた上昇旋回流抑制機構と流入管との間の高さｈと油分離効率との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態２に係る油分離器の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る油分離器の他の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る油分離器の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る油分離器の他の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る油分離器の他の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る油分離器の他の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態３に係る油分離器の他の上昇旋回流抑制機構を示す斜視図である。
【図１４】本発明の実施の形態４に係る油分離器の概略構成を示す斜視図である。
【図１５】本発明の実施の形態４に係る油分離器の他の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態４に係る油分離器の他の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態１〜３の変形例に係る油分離器の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態３の変形例に係る油分離器の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態４の変形例に係る油分離器の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態１〜２の変形例に係る油分離器の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態３の変形例に係る油分離器の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態４の変形例に係る油分離器の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。
【図２３】本発明の実施の形態５に係る油分離器の概略構成を示す斜視図である。
【図２４】本発明の実施の形態５に係る油分離器の上昇旋回流抑制機構を示す横断面図である。
【図２５】本発明の実施の形態５に係る油分離器の他の概略構成を示す斜視図である。
【図２６】本発明の実施の形態５に係る油分離器の他の上昇旋回流抑制機構を示す横断面図である。
【図２７】本発明の実施の形態５に係る油分離器の他の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。
【図２８】図２７のリブを示す横断面図である。
【図２９】本発明の実施の形態５に係る油分離器の他の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。
【図３０】図２９のリブを示す横断面図である。
【図３１】上昇旋回流抑制機構を備えていない油分離器の上部および流入管と、その油と冷媒の流れの概略を示す横断面図である。
【図３２】本発明の実施の形態６に係る油分離器の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。
【図３３】本発明の実施の形態６に係る油分離器の他の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る油分離器を備えた冷凍サイクル装置の概略構成を示す冷媒回路図である。図１における実線の矢印は冷媒の主流を示しており、破線の矢印は油の主流を示している。以下、実施の形態１に係る油分離器を備えた冷凍サイクル装置について説明する。冷凍サイクル装置１００は、例えば、空気調和装置、冷蔵庫、冷凍機、自動販売機、給湯器等である。冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１０１と、油分離器１と、凝縮器１０３と、膨張弁１０４と、蒸発器１０５とを備える。圧縮機１０１と、油分離器１と、凝縮器１０３と、膨張弁１０４と、蒸発器１０５とは、順に冷媒配管で接続されている。冷凍サイクル装置１００において、冷媒ガスは、圧縮機１０１から油と共に吐出され、冷媒ガスの大半が油分離器１で油と分離されたのち、凝縮器１０３、膨張弁１０４、蒸発器１０５などを順に流れ、圧縮機１０１の吸入側に戻される。油分離器１に流入した一部の冷媒ガスは、分離された油と共に油戻し管１０２を介して圧縮機１０１の吸入側に戻される。
【００１０】
油分離器１は、冷凍サイクル装置１００の構成要素の１つである。油分離器１は、冷凍サイクル装置１００の圧縮機１０１の吐出側に接続されており、圧縮機１０１から吐出された冷媒ガスに含まれる油を分離する機能を有している。油分離器１で冷媒ガスから分離された油は、油戻し管１０２を介して圧縮機１０１の吸入側に戻される。油分離器１で分離されなかった油は、凝縮器１０３、膨張弁１０４、蒸発器１０５などを順に流れ、圧縮機１０１の吸入側に戻される。
【００１１】
図２は、本発明の実施の形態１に係る油分離器の概略構成を示す斜視図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る油分離器の縦断面図である。図２において、矢印Ｒは、圧縮機１０１から吐出されて油分離器１に流入する油を含んだ冷媒ガスの流れを表すものである。また、矢印Ｇは、油分離器１から流出する冷媒ガスの流れを表すものである。さらに、矢印Ｌは、油分離器１により分離され、油分離器１から流出する油の流れを表すものである。なお、図２及び図３を含む以下の図面では、各構成部材の寸法及び形状等が実際のものとは異なる場合がある。また、図２および図３において示すＺ軸は、Ｚ１側を上、Ｚ２側を下として油分離器１の上下方向を示すものである。また、明細書中における各構成部材同士の位置関係（例えば、上下関係等）は、原則として、油分離器１を使用可能な状態に設置したときのものである。
【００１２】
油分離器１は、図２及び図３に示すように、容器２を有している。容器２は、円筒状の内壁面を形成する周壁となるシェル３を備える。また、容器２は、シェル３の上部（Ｚ１側）に設けられた上部鏡板４と、シェル３の下部（Ｚ２側）に設けられた下部鏡板５と、を備えている。シェル３は、図２に示すように、上下方向（例えば、鉛直方向）に中心軸Ｏを有する円筒形状に形成されている。上部鏡板４は、上方（Ｚ１方向）に向かって縮径された円錐テーパ状の形状を有しており、下部鏡板５は、下方（Ｚ２方向）に向かって縮径された円錐テーパ状の形状を有している。容器２は、シェル３と、上部鏡板４と、下部鏡板５とが一体化した構成を有している。
【００１３】
容器２のシェル３の上方の周壁には、シェル３の内壁面の接線方向（例えば、水平な接線方向）に沿って流入管６が接続されている。油分離器１では、流入管６を構成する配管の先端部６ａが容器２内部に配置されるように、流入管６はシェル３に差し込まれて接続されている。流入管６の中心軸Ｏ１と流入管６のシェル３の内壁面の中心軸Ｏとは、交わらない。流入管６は、冷媒ガス及び油が混合した混合流体を容器２の内部に流入させる。
【００１４】
上部鏡板４の上端部４ａには、シェル３よりも径の小さいガス流出管７が、シェル３と同軸となるように接続されている。ガス流出管７は、容器２の上部に接続され、一端が容器２の内部に位置すると共に他端が容器２の外部に位置し、容器２の内部のガスを外部に流出させる管である。ガス流出管７の下端部７ａ（冷媒ガスの流れの上流側の端部）は、上部鏡板４を貫通して容器２の内部に配置され、シェル３の内壁面の中心軸Ｏ上に位置している。ガス流出管７は、少なくとも容器２の内部に位置する部分の外壁が円筒形状に形成されている。下部鏡板５の下端部５ａには、シェル３よりも径の小さい油流出管８が、シェル３と同軸になるように接続されている。油流出管８は、容器２の下部に接続され、容器２の内部の油を外部に流出させる管である。
【００１５】
容器２内において、図３に示すように、流入管６の上壁から下方に位置すると共にガス流出管７の下端部７ａよりも上方に位置し、シェル３の内壁面とガス流出管７の外壁面との間に形成される空間を旋回部９と称する。旋回部９は、流入管６から流入したガス及び油の混合流体をシェル３の内壁面に沿って旋回させる空間である。また、容器２内において、ガス流出管７の下端部７ａよりも下方に位置し、シェル３の内壁面と下部鏡板５の内壁面とで囲まれた空間（旋回部９よりも下方の空間）は、底部１０と称する。さらに、容器２内において、流入管６よりも上方に位置し、シェル３の内壁面と、上部鏡板４の内壁面と、ガス流出管７の外壁面との間に形成される空間（旋回部９よりも上方の領域）を、流入管上部１１と称する。図２及び図３に示すように、流入管６の上部を覆い、流入管上部１１内を充填するように、上昇旋回流抑制機構１２が設けられている。
【００１６】
上昇旋回流抑制機構１２は、上下方向に連通する間隙を形成する壁部１２ａを有し、流入管６の上部において、シェル３と上部鏡板４とから構成される容器２の内壁と、ガス流出管７の外壁との間の空間に配置され、冷媒ガス及び油が混合した混合流体の流れを妨げることで流入管６の上部に形成される上昇旋回流を抑制するものである。上昇旋回流抑制機構１２を構成する壁部１２ａは、例えば樹脂あるいはゴム、繊維状の金属などの、伸縮性のある材料で構成されることが望ましい。上昇旋回流抑制機構１２は、ガスを流通させられるように、内部に間隙が設けられていることが望ましい。上昇旋回流抑制機構１２が有する間隙を形成する壁部１２ａは、例えば、連続気泡型の樹脂あるいは連続気泡型のゴムから構成されており、あるいは、繊維状の金属から構成されている。上下方向に連通する間隙は、上昇旋回流抑制機構１２の上端から下端までが１つの間隙として形成されていてもよく、連続気泡構造のように複数の間隙が互いに結合して形成されていてもよい。また、上下方向に連通するとは、間隙が上昇旋回流抑制機構１２の上端から下端に連通していればよく、鉛直方向だけではなく、一部に水平方向あるいは斜め方向に連通する部分があってもよい。上昇旋回流抑制機構１２は、容器２の内壁とガス流出管７の外壁とに当接されて配置され、あるいは、容器２の内壁とガス流出管７の外壁とのいずれか一方に当接されて配置されている。
【００１７】
次に、油分離器１の内部における油分離について説明する。ガス及び油が混合した混合流体（例えば、圧縮機から吐出された高圧ガス冷媒）は、油分離器１の外部の配管から流入管６に流入する。流入管６に流入した混合流体は、流入管６の内部を流れて、容器２の内部に位置する流入管６の下流端となる先端部６ａから、容器２内の空間である旋回部９に開放される。混合流体のガス及び油は、旋回部９において、ガス流出管７を中心として旋回部９を旋回しつつ下方に流れる。ガス及び油が旋回部９で旋回している間、相対的に比重の大きい油は遠心力により旋回軸の径方向外側（シェル３の内壁面側）へ移動する。径方向外側へ移動した油は、シェル３の内壁面に達すると当該内壁面に沿って流れるようになる。この油は、旋回部９の下方の底部１０に達してもシェル３の内壁面に沿って流れる。一方、ガスは、旋回部９の空間を流れた後、底部１０内の空間に達する。旋回部９でシェル３の内壁面に達しなかった油は、底部１０において、残存する旋回運動による遠心力と重力との作用により、一部がシェル３の内壁面又は下部鏡板５の内壁面に達する。シェル３の内壁面又は下部鏡板５の内壁面に達しなかった残りの油は、ガスと共にガス流出管７の下端部７ａに集まり、ガス流出管７内を上方に向かって流れて外部に流出する。底部１０においてシェル３の内壁面に沿って流れる油は、重力によりそのまま内壁面を流れて下部鏡板５に達する。下部鏡板５に達した油は、底部１０の空間から直接下部鏡板５に達した油と共に、下部鏡板５のテーパ面を流れ落ちて油流出管８が接続された下端部５ａに集まる。これらの油は、そのまま油流出管８の内部を下方に向かって流れて外部に流出する。
【００１８】
以上のように、流入管６から油分離器１の容器２の内部に流入したガス及び油の混合流体は、ガス流出管７から外部に流出するガスと、油流出管８から外部に流出する油とに分離される。ガス流出管７からガスと共に流出する油の量が多いほど、油の分離効率は低い状態である。旋回部９又は底部１０に油滴として存在する油は、油滴が小さいほど遠心力あるいは重力の影響を受けにくくなるのでガスから分離しにくくなる。
【００１９】
図４は、上昇旋回流抑制機構を備えていない油分離器の上部と、その油と冷媒の流れの概略を示す縦断面図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る油分離器の上部の縦断面図である。図６は、実験により得られた上昇旋回流抑制機構と流入管との間の高さｈと油分離効率との関係を示すグラフである。ここで、上昇旋回流抑制機構１２を備えていない油分離器５１と、上昇旋回流抑制機構１２を備えている油分離器１との油分離の作用について、さらに詳細に説明する。
【００２０】
まず、図４を用いて上昇旋回流抑制機構１２を備えていない油分離器５１による油分離について説明する。図４の矢印を含む実線は、流入管上部１１におけるシェル３近くを流れる冷媒ガスの旋回上昇流を表す。図４の矢印を含む点線は、流入管上部１１における縦断面上の２次元流れを表し、矢印を含む破線は、流入管上部１１における、シェル３や上部鏡板４に内壁面上に沿って纏まった油Ｌ１の旋回流を表している。
【００２１】
図４に示すように、油分離器５１が、上昇旋回流抑制機構１２を備えていない場合、流入管６から旋回部９に開放されたガスと油の一部は、下方に向かわず、旋回しながら上方の流入管上部１１へ流れる。図４の矢印を含む実線と点線に示すように、流入管上部１１において、ガスはシェル３に近い側で旋回しながら上昇する流れになり、ガス流出管７に近い側では旋回しながら下降する流れになる。このガスの旋回流により、一部の油滴が遠心力を受けてシェル３に付着するが、流入管上部１１のシェル３に近い側では、ガスは旋回に加え上昇する流れになっているため、シェル３に付着した油は上方に向かう。図４の矢印を含む破線に示すように、シェル３の面上に沿って旋回しながら上方に向かった油は、纏まってシェル３と上部鏡板４の面上に沿って旋回しながら流入管上部１１に溜まる。流入管上部１１に溜まった油は、一部がガスの流れに引き剥がされて、油滴となり、さらにその一部が重力あるいはガス流出管７に近い側の旋回下降流により、流入管上部１１から旋回部９へ流出する。
【００２２】
流入管上部１１において旋回しながら溜まっている油の量は、流入管６に流入するガスと油の量が流出する量より多いと増加し、流入管６に流入するガスと油の量が流出する量より少ないと減少する。流入管６に流入するガスと油とが定常状態であれば、流入管上部１１に溜まる油は、流入する量と流出する量が釣り合い、一定の量となる。流入管上部１１に溜まった油量が増加して、その油面が流入管６に近くなるほど、油面近くのガスの流速が速くなることで、油面から油が引き剥がされて油滴が生じやすくなり、流入管上部１１に溜まった油から旋回部９へ流出する油の量が増加する。その結果、定常状態では、流入管６に流入するガスと油との条件が変われば流入管上部１１に溜まる油量は変化するが、流入管６に流入するガスと油との条件が変わらなければ流入管上部１１に溜まる油量は一定量に保たれる。また、流入管６に流入する油量がガス量より多いほど、流入管上部１１に流れる油量が増えるため、流入管上部１１に溜まる油量は増加する。この流入管上部１１に旋回しながら溜まる油量が多くなるほど、油面がガスの旋回流によりかき乱されやすくなるため、小さい油滴の発生量が多くなる。前述したように、油滴が小さくなるほど、遠心力あるいは重力の影響を受けにくくなり、旋回部９や底部１０において油をガスから分離しにくくなるため、流入管上部１１に溜まる油量が多いほど、油分離器１の油分離効率は低下する。
【００２３】
次に、図５と図６を用いて、油分離器１が、上昇旋回流抑制機構１２を備えている場合の油分離効率の改善効果を説明する。前述したように、流入管上部１１に旋回しながら溜まる油量が多いほど、油分離器１の油分離効率は低下する。上昇旋回流抑制機構１２があると、上昇旋回流抑制機構１２に流れた油は、その間隙を形成する壁部１２ａに補足され、冷媒ガスも流れにくくなる。そのため、上昇旋回流抑制機構１２の内部では冷媒ガスの上昇旋回流が発生しなくなる。上昇旋回流抑制機構１２の間隙を形成する壁部１２ａに補足された油Ｌ１は、表面張力によりシェル３の内壁面を伝って、上昇旋回流抑制機構１２の下方にある流入管上部１１の一部の空間に落ちる。この上昇旋回流抑制機構１２と流入管６との間にある高さがｈ（Ｚ軸方向）の流入管上部１１の一部の空間にのみ、上昇旋回流により、油Ｌ１が溜まることになる。そのため、流入管上部１１に旋回しながら溜まる油量は少なくなり、小さい油滴の発生量が少なくなる。その結果、上昇旋回流抑制機構１２を備えている場合は、備えていない場合に比べ、油分離器１の油の分離効率が向上する。
【００２４】
図６では、横軸は、流入管上部１１の一部の空間において、上昇旋回流抑制機構１２と流入管６との間の高さｈ［ｍｍ］（Ｚ軸方向）を示し、縦軸は、油分離効率を表すものである。図６に示すように、流入管上部１１の一部の空間の高さｈが低くなるほど、流入管上部１１に溜まる油量が少なくなって、油分離効率が高くなることが確認できる。そのため、油分離器１は、流入管６の上部を覆い、流入管上部１１内を充填するように上昇旋回流抑制機構１２備えることで、高い油分離効率を得ることができる。
【００２５】
以上のように、油分離器１は、上下方向に連通する間隙を形成する壁部１２ａを有し、流入管の上部において、容器の内壁と、ガス流出管の外壁との間の空間に配置され、混合流体の流れを妨げることで流入管の上部に形成される上昇旋回流を抑制する上昇旋回流抑制機構を有する。そのため、油分離器１は、流入管上部１１に旋回しながら溜まる油量が少なくなり、小さい油滴の発生量が少なくなる。その結果、油分離器１は、上昇旋回流抑制機構１２を備えていない場合に比べ、油分離効率を向上させることができる。
【００２６】
また、上昇旋回流抑制機構１２を備えた油分離器１は、流入管６より上部のシェル３と上部鏡板４の構造、上部鏡板４とガス流出管７の接続について、流入管上部１１に溜まる油量を少なくするための特別な制限を設ける必要が無い。そのため、油分離器１は、加工設備や使用条件に合わせた構造を選択することが可能である。例えば、油分離器１は強度が必要な高圧ガスにも使用することが可能である。また、油分離器１は、細かに寸法を調整する高度な加工設備を用いる必要が無いため、高い油分離効率を有しているにもかかわらず、安価で生産性が高くなる。
【００２７】
また、上昇旋回流抑制機構１２は、伸縮性のある材料で構成されることで、熱膨張または熱収縮により、容器２またはガス流出管７に強い応力が掛かることを抑えることができる。例えば、冷凍サイクル装置１００に搭載される油分離器１は、圧縮機１０１から吐出した高温の冷媒ガスが流入するため、使用温度範囲が広くなる。上昇旋回流抑制機構１２が、伸縮性の低い材料で構成される油分離器では、使用温度範囲で容器２とガス流出管７と上昇旋回流抑制機構１２とが熱膨張または熱収縮し、容器２またはガス流出管７に強い応力が繰り返し掛かることで、短期間にどちらかが破壊に至る場合がある。また、油分離器は、容器２またはガス流出管７が繰り返し応力により破壊に至らなくても、容器２が変形することで一部に応力が集中する場合が有り、高いガス圧力を受けて、応力集中部から容器２の破壊に至る場合もある。油分離器１は、上昇旋回流抑制機構１２が、伸縮性のある材料で構成されることで、熱膨張または熱収縮により、容器２またはガス流出管７に強い応力が掛かることを抑えることができる。
【００２８】
また、上昇旋回流抑制機構１２には間隙が設けられており、内部にガスが通るように構成されている。そのため、上昇旋回流抑制機構１２の内部、容器２と上昇旋回流抑制機構１２の間の隙間、ガス流出管７と上昇旋回流抑制機構１２との間の隙間に製造時に入り込んだガスが密閉されることがなくなる。上昇旋回流抑制機構１２に間隙が無い構成では、上昇旋回流抑制機構１２の内部、容器２と上昇旋回流抑制機構１２の間の隙間、ガス流出管７と上昇旋回流抑制機構１２との間の隙間に製造時に入り込んだガスが密閉される。そのため、上昇旋回流抑制機構１２と、容器２と、ガス流出管７とには、ガスによる圧力が掛かる。この圧力は周囲の温度により変化はあるが、旋回部９の圧力のように流入管６の流入条件によって大きく変化することはないため、上昇旋回流抑制機構１２の内部、容器２と上昇旋回流抑制機構１２の間の隙間、ガス流出管７と上昇旋回流抑制機構１２との間の隙間と、旋回部９との圧力差により、上昇旋回流抑制機構１２には強い応力や繰返し応力が掛かる。特に、冷凍サイクル装置１００に用いられる油分離器１などには、高圧な冷媒が用いられる場合があるため、上昇旋回流抑制機構１２には、より強い応力が掛かりやすくなる。上昇旋回流抑制機構１２は、厚みが薄い場合など、強度が不十分な場合では、応力により、破損する場合がある。また、上昇旋回流抑制機構１２が充分な強度を有していても、容器２またはガス流出管７との接続が弱ければ、当接部に強い応力が掛かって破損する場合がある。油分離器１は、上昇旋回流抑制機構１２に間隙があり、内部にガスが流通できるため、製造時に入り込んだガスが密閉されず、破損しにくくなる。
【００２９】
また、例えば、図１に示す冷凍サイクル装置１００において、油分離器１が設けられていない場合に、凝縮器１０３又は蒸発器１０５の容積が大きい場合、凝縮器１０３、膨張弁１０４、蒸発器１０５などを接続する配管が長い場合には、圧縮機１０１を除く冷凍サイクル装置１００内に存在する油量が多くなり、圧縮機１０１内部の油量が少なくなる恐れがある。高い油分離効率を有する油分離器１を備えた冷凍サイクル装置１００は、凝縮器１０３、膨張弁１０４、蒸発器１０５、それらを接続する配管に存在する油量が少なくなり、圧縮機１０１内部の油量の減少が抑えられる。
【００３０】
また、油分離器１は、旋回部９や底部１０の高さを短くすると、油滴がシェル３又は下部鏡板５に到達しにくくなるので、油分離効率が低下するが、小型化することができる。そのような場合でも、油分離器１は、上昇旋回流抑制機構１２を備えていない油分離器よりは高い油分離効率を得られるため、小型な油分離器１を備えた冷凍サイクル装置１００は、油分離器１の設置スペースを小さくして、小型にすることができる。また、小型な油分離器１を備えた冷凍サイクル装置１００は、凝縮器１０３あるいは蒸発器１０５などの、その他の構成機器のサイズを代わりに大きくすることで、性能を向上させることができる。
【００３１】
また、上昇旋回流抑制機構１２を備えていない油分離器の場合、冷凍サイクルの運転条件によって、流入管上部１１に溜まる油量が変化するため、圧縮機１０１内部の油量が変動し、油が枯渇しやすくなる。本発明では油分離器１の流入管上部１１に油が溜まらず、圧縮機１０１内部の油が枯渇しにくいため、故障しにくい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。
【００３２】
さらに、前述したように油分離器１は、上下方向（例えば、鉛直方向）に中心軸Ｏを有する円筒形状に形成されたシェル３と、上方（Ｚ１方向）に向かって縮径された円錐テーパ状の形状を有している上部鏡板４と、下方（Ｚ２方向）に向かって縮径された円錐テーパ状の形状を有している下部鏡板５とを有する。そのため、油分離器１は、高強度に構成することが可能であり、高圧ガスを用いる場合であっても、上昇旋回流抑制機構１２を備えていることで、上記のような効果を備えつつ、冷媒漏れによる不具合の発生が抑えられた冷凍サイクル装置１００を提供することができる。
【００３３】
実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係る油分離器の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。図８は、本発明の実施の形態２に係る油分離器の他の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。図１〜図６の油分離器と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。実施の形態１に係る油分離器１では、上昇旋回流抑制機構１２は、例えば樹脂あるいはゴムなどの伸縮性のある材料で構成される場合について説明した。しかし、上昇旋回流抑制機構は、伸縮性の低い樹脂あるいは金属などの、伸縮性の低い材料で構成されてもよい。以下、伸縮性の低い材料で構成された上昇旋回流抑制機構１１２Ａ及び上昇旋回流抑制機構１１２Ｂを備えた油分離器１Ａ及び油分離器１Ｂについて説明する。なお、以下の説明では、上昇旋回流抑制機構１１２Ａ及び上昇旋回流抑制機構１１２Ｂの総称を上昇旋回流抑制機構１１２と称して説明する。
【００３４】
上昇旋回流抑制機構１１２は、上下方向に連通する間隙を形成する壁部１１２Ａ１を有し、流入管６の上部において、シェル３と上部鏡板４とから構成される容器２の内壁と、ガス流出管７の外壁との間の空間に配置され、冷媒ガス及び油が混合した混合流体の流れを妨げることで流入管６の上部に形成される上昇旋回流を抑制するものである。上昇旋回流抑制機構１１２を構成する壁部１１２Ａ１は、例えば、伸縮性の低い樹脂あるいはゴム、金属等の伸縮性の低い材料で構成されているが、樹脂あるいはゴム、繊維状の金属などの、伸縮性のある材料で構成されてもよい。上昇旋回流抑制機構１１２は、ガスを流通させられるように、内部に間隙が設けられていることが望ましい。上昇旋回流抑制機構１１２が有する間隙を形成する壁部１１２Ａ１は、例えば、連続気泡型の樹脂あるいは連続気泡型のゴムから構成されており、あるいは、繊維状の金属から構成されている。上下方向に連通する間隙は、上昇旋回流抑制機構１１２の上端から下端までが１つの間隙として形成されていてもよく、連続気泡構造のように複数の間隙が互いに結合して形成されていてもよい。また、上下方向に連通するとは、間隙が上昇旋回流抑制機構１１２の上端から下端に連通していればよく、鉛直方向だけではなく、一部に水平方向あるいは斜め方向に連通する部分があってもよい。
【００３５】
上昇旋回流抑制機構１１２Ａが伸縮性の低い材料で構成される場合には、上昇旋回流抑制機構１１２Ａは、図７に示すように、容器２の内壁に当接し、上昇旋回流抑制機構１１２Ａとガス流出管７の外壁との間に隙間Ｓ１を形成することが望ましい。または、上昇旋回流抑制機構１１２Ｂが伸縮性の低い材料で構成される場合には、上昇旋回流抑制機構１１２Ｂは、図８に示すように、ガス流出管７の外壁に当接し、上昇旋回流抑制機構１１２Ｂと容器２の内壁との間に隙間Ｓ２を形成することが望ましい。ガス流出管７の外壁と上昇旋回流抑制機構１１２Ａとの間の隙間Ｓ１、及び、容器２の内壁と上昇旋回流抑制機構１１２Ｂとの間の隙間Ｓ２は、開きすぎるとその間に冷媒ガスと油との上昇旋回流が発生して油が溜まり、油分離器１Ａ又は油分離器１Ｂの油分離効率が低下する。特に、ガス流出管７の外壁と上昇旋回流抑制機構１１２Ａとの間に隙間Ｓ１が形成されている場合には、溜まった油の一部がガスの流れに引き剥がされて、油滴となる。そして、油滴の一部が重力あるいはガス流出管７に近い側の旋回下降流により、流入管上部１１から旋回部９へ流出するため、容器２の内壁と上昇旋回流抑制機構１１２Ｂとの間に隙間Ｓ２が形成されている場合と比べて、油分離効率が低下する。そのため、ガス流出管７の外壁と上昇旋回流抑制機構１１２Ａとの間の隙間Ｓ１は、油分離器１Ａの使用温度範囲において、ガス流出管７の外壁と上昇旋回流抑制機構１１２Ａとが熱膨張または熱収縮によって接触しない範囲で、可能な限り小さくするとよい。また、容器２の内壁と上昇旋回流抑制機構１１２Ｂとの間の隙間Ｓ２は、油分離器１Ｂの使用温度範囲において、容器２の内壁と上昇旋回流抑制機構１１２Ｂとが熱膨張または熱収縮によって接触しない範囲で、可能な限り小さくするとよい。なお、容器２の内壁と上昇旋回流抑制機構１１２Ｂとの間に隙間Ｓ２が形成されている方が、上昇旋回流抑制機構１１２Ａとガス流出管７の外壁との間に隙間Ｓ１が形成された場合よりも油分離効率を高くすることができる。
【００３６】
ガス流出管７の外壁と上昇旋回流抑制機構１１２Ａとの間の隙間Ｓ１、及び、容器２の内壁と上昇旋回流抑制機構１１２Ｂとの間の隙間Ｓ２の様な隙間がなく、上昇旋回流抑制機構が伸縮性の低い材料で構成される油分離器では、使用温度範囲において、熱膨張または熱収縮により、容器と上昇旋回流抑制機構又はガス流出管と上昇旋回流抑制機構とが接触して容器またはガス流出管に強い応力が掛かかる。そのため、容器またはガス流出管は、使用温度範囲において強い応力を繰り返し受けることで、短期間にどちらかが破壊に至る場合がある。また、容器は繰り返し応力により破壊に至らなくても、容器が変形することで一部に応力が集中する場合が有り、高いガス圧力を受けて、応力集中部から破壊に至る場合もある。
【００３７】
実施の形態２に係る油分離器１Ａ又は油分離器１Ｂは、ガス流出管７の外壁と上昇旋回流抑制機構１１２Ａとの間の隙間Ｓ１、又は、容器２の内壁と上昇旋回流抑制機構１１２Ｂとの間に隙間Ｓ２が形成されている。そのため、ガス流出管７の外壁と上昇旋回流抑制機構１１２Ａ、又は、容器２の内壁と上昇旋回流抑制機構１１２Ｂが、熱膨張または熱収縮によって接触せず、容器２とガス流出管７とに強い応力が掛かることはない。実施の形態２に係る油分離器１Ａ又は油分離器１Ｂは、上昇旋回流抑制機構１１２Ａ又は上昇旋回流抑制機構１１２Ｂを伸縮性のある材料で構成しなくても、実施の形態１に係る油分離器１示している伸縮性のある上昇旋回流抑制機構１２を備えた油分離器１と同様の効果を得ることができる。そのため、本発明の実施の形態２に係る油分離器１Ａ又は油分離器１Ｂは、上昇旋回流抑制機構１１２Ａ及び上昇旋回流抑制機構１１２Ｂを構成する材料の選択幅が広がり、より生産性を高く、安価に構成することができる。
【００３８】
実施の形態３．
図９は、本発明の実施の形態３に係る油分離器の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。図１０は、本発明の実施の形態３に係る油分離器の他の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。図１１は、本発明の実施の形態３に係る油分離器の他の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。図１２は、本発明の実施の形態３に係る油分離器の他の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。図１３は、本発明の実施の形態３に係る油分離器の他の上昇旋回流抑制機構を示す斜視図である。図１〜図８の油分離器と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。実施の形態３に係る油分離器１Ｃ、油分離器１Ｄ、油分離器１Ｅ、油分離器１Ｆ、油分離器１Ｇは、上昇旋回流抑制機構２１２Ａ、上昇旋回流抑制機構２１２Ｂ、上昇旋回流抑制機構２１２Ｃ、上昇旋回流抑制機構２１２Ｄのそれぞれが、流入管６の上部を覆い、流入管上部１１の一部分を充填するように設けられている。上昇旋回流抑制機構２１２Ａ、上昇旋回流抑制機構２１２Ｂ、上昇旋回流抑制機構２１２Ｃ、上昇旋回流抑制機構２１２Ｄは、容器２とガス流出管７とに当接されて配置され、または、容器２とガス流出管７とのいずれか一方に当接されて配置されている。なお、以下の説明では、上昇旋回流抑制機構２１２Ａ、上昇旋回流抑制機構２１２Ｂ、上昇旋回流抑制機構２１２Ｃ、上昇旋回流抑制機構２１２Ｄ、上昇旋回流抑制機構２１２Ｅの総称を上昇旋回流抑制機構２１２と称して説明する。
【００３９】
上昇旋回流抑制機構２１２は、上下方向に連通する間隙を形成する壁部２１２Ｈを有し、流入管６の上部において、シェル３と上部鏡板４とから構成される容器２の内壁と、ガス流出管７の外壁との間の空間に配置され、冷媒ガス及び油が混合した混合流体の流れを妨げることで流入管６の上部に形成される上昇旋回流を抑制するものである。上昇旋回流抑制機構２１２を構成する壁部２１２Ｈは、例えば、伸縮性の低い樹脂あるいはゴム、金属等の伸縮性の低い材料で構成されているが、樹脂あるいはゴム、繊維状の金属などの、伸縮性のある材料で構成されてもよい。上昇旋回流抑制機構２１２は、ガスを流通させられるように、内部に間隙が設けられていることが望ましい。上昇旋回流抑制機構２１２が有する間隙を形成する壁部２１２Ｈは、例えば、連続気泡型の樹脂あるいは連続気泡型のゴムから構成されており、あるいは、繊維状の金属から構成されている。上下方向に連通する間隙は、上昇旋回流抑制機構２１２の上端から下端までが１つの間隙で形成されていてもよく、連続気泡構造のように複数の間隙が互いに結合して形成されていてもよい。また、上下方向に連通するとは、間隙が上昇旋回流抑制機構２１２の上端から下端に連通していればよく、鉛直方向だけではなく、一部に水平方向あるいは斜め方向に連通する部分があってもよい。
【００４０】
実施の形態３に係る油分離器１Ｃ、油分離器１Ｄ、油分離器１Ｅ、油分離器１Ｆ、油分離器１Ｇは、流入管上部１１に上部空間１３を形成している。上部空間１３は、流入管上部１１における上昇旋回流抑制機構２１２とその下側を除いた空間であり、換言すれば、上昇旋回流抑制機構２１２と、容器２の内壁と、ガス流出管７の外壁との間に形成された空間である。上部空間１３は、上昇旋回流抑制機構２１２を構成する壁部２１２Ｈによって形成された間隙、上昇旋回流抑制機構２１２と容器２またはガス流出管７との隙間などを介して、旋回部９と流路が繋がっている。なお、上部空間１３は、以下に説明する、上部空間１３Ａ、上部空間１３Ｂ、上部空間１３Ｃ、上部空間１３Ｄ、上部空間１３Ｅの総称である。
【００４１】
図９に示す例では、上昇旋回流抑制機構２１２Ａは、流入管６の上部を覆い、シェル３に囲まれた流入管上部１１の一部のみを充填するようにシェル３と当接されて配置されている。この例では、流入管上部１１において、上昇旋回流抑制機構２１２Ａと上部鏡板４とに囲まれた空間が上部空間１３Ａを構成している。上昇旋回流抑制機構２１２Ａを構成する壁部２１２Ｈが、伸縮性の低い材料で構成される場合には、油分離器１Ｃは、図９に示すように、上昇旋回流抑制機構２１２Ａが、シェル３と当接されて配置され、上昇旋回流抑制機構２１２Ａとガス流出管７との間に隙間Ｓ３が設けられるとよい。上部空間１３Ａは、ガス流出管７と上昇旋回流抑制機構２１２Ａとの間の隙間Ｓ３を介して、旋回部９と連通している。
【００４２】
図１０に示す例では、上昇旋回流抑制機構２１２Ｂは、流入管６の上部を覆い、シェル３に囲まれた流入管上部１１の一部のみを充填するようにガス流出管７と当接されて配置されている。この例では、流入管上部１１において、上昇旋回流抑制機構２１２Ｂと上部鏡板４に囲まれた空間が上部空間１３Ｂを構成している。上昇旋回流抑制機構２１２Ｂを構成する壁部２１２Ｈが、伸縮性の低い材料で構成される場合には、油分離器１Ｄは、図１０に示すように、上昇旋回流抑制機構２１２Ｂが、ガス流出管７と当接されて配置され、上昇旋回流抑制機構２１２Ｂとシェル３との間に隙間Ｓ４が設けられるとよい。上部空間１３Ｂは、シェル３と上昇旋回流抑制機構１２との間の隙間Ｓ４を介して、旋回部９と連通している。
【００４３】
図１１に示す例では、流入管上部１１に配置された上昇旋回流抑制機構２１２Ｃは、流入管上部１１と旋回部９とを仕切るように、容器２の水平方向に板状に延設されている。この例では、流入管上部１１において、上昇旋回流抑制機構２１２Ｃより上部の空間が上部空間１３Ｃを構成している。上昇旋回流抑制機構２１２Ｃを構成する壁部２１２Ｈが、伸縮性の低い材料で構成される場合には、油分離器１Ｅは、図１１に示すように、上昇旋回流抑制機構２１２Ｃが、シェル３と当接されて配置され、上昇旋回流抑制機構２１２Ｃとガス流出管７との間に隙間Ｓ５が設けられるとよい。上部空間１３Ｃは、ガス流出管７と上昇旋回流抑制機構２１２Ｃとの間の隙間Ｓ５を介して、旋回部９と連通している。
【００４４】
図１２に示す例では、流入管上部１１に配置された上昇旋回流抑制機構２１２Ｄは、流入管上部１１と旋回部９とを仕切るように、容器２の水平方向に板状に延設されている。この例では、流入管上部１１において、上昇旋回流抑制機構２１２Ｄより上部の空間が上部空間１３Ｄを構成している。上昇旋回流抑制機構２１２Ｄを構成する壁部２１２Ｈが、伸縮性の低い材料で構成される場合には、油分離器１Ｆは、図１２に示すように、上昇旋回流抑制機構２１２Ｄが、ガス流出管７と当接されて配置され、上昇旋回流抑制機構２１２Ｄとシェル３との間に隙間Ｓ６が設けられるとよい。上部空間１３Ｄは、シェル３と上昇旋回流抑制機構２１２Ｄとの間の隙間Ｓ６を介して、旋回部９と連通している。
【００４５】
図１３に示す例では、流入管上部１１に配置された上昇旋回流抑制機構２１２Ｅは、流入管上部１１と旋回部９とを仕切るように、容器２の水平方向に板状に延設されている。この例では、流入管上部１１において、上昇旋回流抑制機構２１２Ｅより上部の空間が上部空間１３Ｅを構成している。油分離器１Ｇは、上昇旋回流抑制機構２１２Ｅに形成された通気孔１４が、上昇旋回流抑制機構２１２Ｅの上下の空間を連通させている。上昇旋回流抑制機構２１２Ｅを構成する壁部２１２Ｈが伸縮性のある材料で構成される場合には、油分離器１Ｇは、図１３に示すように、上昇旋回流抑制機構２１２Ｅに上下方向に貫通し、上部空間１３Ｅと旋回部９とを連通する通気孔１４を設けることで、上昇旋回流抑制機構２１２Ｅをシェル３およびガス流出管７と、隙間なく当接しても良い。なお、油分離器１Ｇは、上昇旋回流抑制機構２１２Ｅを構成する壁部２１２Ｈが、伸縮性があり、連続気泡型の樹脂あるいは連続気泡型のゴム、繊維状の金属など、内部の間隙にガスを流通することができる材料であれば、上昇旋回流抑制機構１２に通気孔１４を設けずに、上昇旋回流抑制機構２１２Ｅがシェル３およびガス流出管７と、隙間なく当接しても良い。
【００４６】
油分離器１Ｃ、油分離器１Ｄ、油分離器１Ｅ、油分離器１Ｆ、油分離器１Ｇにおいて、上部空間１３を密閉せず、旋回部９と連通させる理由を説明する。容器２において、上部空間１３が密閉されている場合には、上部空間１３内は製造時に入り込んだガスで満たされている。そのため、上部空間１３に面するシェル３、ガス流出管７、上昇旋回流抑制機構には、このガスによる圧力が掛かる。この圧力は上部空間１３の温度により変化するが、旋回部９の圧力のように流入管６から流入する流体の流入条件によって大きく変化することはない。しかし、上部空間１３が密閉されている場合、上昇旋回流抑制機構２１２には、上部空間１３と旋回部９との圧力差により、強い応力が掛かり、あるいは、繰返し応力が掛かる場合がある。特に、冷凍サイクル装置１００に用いられる油分離器１などには、高圧な冷媒が用いられる場合があるため、上昇旋回流抑制機構２１２には、より強い応力が掛かりやすくなる。そのため、上部空間１３が密閉されている場合、上昇旋回流抑制機構２１２の厚さが薄い場合など、強度が不十分な場合では、上部空間１３と旋回部９との圧力差により生じる応力により、上昇旋回流抑制機構２１２は破損する場合がある。また、上昇旋回流抑制機構２１２が充分な強度を有していても、上昇旋回流抑制機構２１２と容器２、または、上昇旋回流抑制機構２１２とガス流出管７との接続が弱ければ、当接部に強い応力が掛かって破損する場合がある。さらに、上昇旋回流抑制機構２１２、並びに、上昇旋回流抑制機構２１２と容器２又はガス流出管７との当接部が破損すると、上部空間１３内のガスが旋回部９に流入する。この際、圧縮機１０１から油分離器１に流入するガスの成分と上部空間１３内のガスの成分とが異なる場合には、油分離器１を搭載する装置、例えば冷凍サイクル装置１００が故障する場合がある。
【００４７】
実施の形態３に係る油分離器１Ｃ、油分離器１Ｄ、油分離器１Ｅ、油分離器１Ｆ、油分離器１Ｇでは上部空間１３を密閉せず、上部空間１３と旋回部９とを連通させることで、製造時に上部空間１３に流入したガスを取り除きやすくなる。そのため、上昇旋回流抑制機構２１２と、上昇旋回流抑制機構２１２と容器２又はガス流出管７との当接部とは、破損しにくくなる。また、油分離器１Ｃ、油分離器１Ｄ、油分離器１Ｅ、油分離器１Ｆ、油分離器１Ｇは、製造時に上部空間１３に流入したガスを取り除きやすくなることで、油分離器１Ｃ、油分離器１Ｄ、油分離器１Ｅ、油分離器１Ｆ、油分離器１Ｇを搭載する装置の故障も防止することができる。
【００４８】
実施の形態３に係る油分離器１Ｃ、油分離器１Ｄ、油分離器１Ｅ、油分離器１Ｆ、油分離器１Ｇでは、上部空間１３があることで、上昇旋回流抑制機構２１２は、流入管上部１１を充填するための容積を必要とせず、実施の形態１又は実施の形態２に係る油分離器１、油分離器１Ａ、油分離器１Ｂで示した構成と比べて、油分離器１Ｃ、油分離器１Ｄ、油分離器１Ｅ、油分離器１Ｆ、油分離器１Ｇの重量を軽くできるとともに、ほぼ同等の油を分離させる性能の向上を得ることができる。
【００４９】
また、図９と図１０に示す、油分離器１Ｃ又は油分離器１Ｄでは、上部鏡板４の内壁構造に合わせて上昇旋回流抑制機構２１２Ａ及び上昇旋回流抑制機構２１２Ｂを構成する必要が無い。そのため、実施の形態１に係る油分離器１の上昇旋回流抑制機構１２又は実施の形態２に係る油分離器１Ａ及び油分離器１Ｂの上昇旋回流抑制機構１１２に示した構成と比べて、上昇旋回流抑制機構２１２Ａ及び上昇旋回流抑制機構２１２Ｂの加工が容易になるとともに、ほぼ同等の油を分離させる性能の向上を得ることができる。
【００５０】
また、図１１、図１２、図１３に示す、油分離器１Ｅ、油分離器１Ｆ、油分離器１Ｇでは、上昇旋回流抑制機構２１２Ｃ、上昇旋回流抑制機構２１２Ｄ、上昇旋回流抑制機構２１２Ｅが板状に構成されることで、さらに油分離器１Ｃ、油分離器１Ｄ、油分離器１Ｅ、油分離器１Ｆ、油分離器１Ｇの重量を軽くすることができる。
【００５１】
実施の形態４.
図１４は、本発明の実施の形態４に係る油分離器の概略構成を示す斜視図である。図１５は、本発明の実施の形態４に係る油分離器の他の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。図１６は、本発明の実施の形態４に係る油分離器の他の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。図１〜図１３の油分離器と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。なお、以下の説明では、図１４、図１５、図１６に示す、上昇旋回流抑制機構３１２Ａ、上昇旋回流抑制機構３１２Ｂ、上昇旋回流抑制機構３１２Ｃの総称を上昇旋回流抑制機構３１２と称して説明する。
【００５２】
上昇旋回流抑制機構３１２は、上下方向に連通する間隙を形成する壁部３１２Ｈを有し、流入管６の上部において、シェル３と上部鏡板４とから構成される容器２の内壁と、ガス流出管７の外壁との間の空間に配置され、冷媒ガス及び油が混合した混合流体の流れを妨げることで流入管６の上部に形成される上昇旋回流を抑制するものである。実施の形態４に係る油分離器１Ｈ、油分離器１Ｉ、油分離器１Ｊは、上昇旋回流抑制機構３１２を構成する壁部３１２Ｈが、鉛直方向かつ容器２の中心軸Ｏに対して放射状に延びる少なくとも２つ以上の複数の板により構成されている。また、壁部３１２Ｈを構成する複数の板同士の周方向の間には上下方向に連通する間隙が設けられている。図１４に示すように、油分離器１Ｈは、壁部３１２Ｈを構成する複数の板がシェル３とガス流出管７の中心軸Ｏに対し、放射状になるように、シェル３またはガス流出管７と当接されて配置される構成である。あるいは、上昇旋回流抑制機構３１２Ａを構成する壁部３１２Ｈは、伸縮性のある材料で構成されており、上昇旋回流抑制機構３１２を構成する壁部３１２Ｈは、シェル３とガス流出管７との両方に当接されている。
【００５３】
上昇旋回流抑制機構３１２を構成する壁部３１２Ｈが、伸縮性の低い材料で構成されていれば、図１５に示すように、油分離器１Ｉは、上昇旋回流抑制機構３１２Ｂを構成する壁部３１２Ｈがシェル３と当接して配置される。また、上昇旋回流抑制機構３１２Ｂを構成する壁部３１２Ｈが、伸縮性が低い材料で構成される場合は、油分離器１Ｉは、図１５に示すように、上昇旋回流抑制機構３１２Ｂとガス流出管７との間に隙間Ｓ７が設けられるとよい。
【００５４】
あるいは、上昇旋回流抑制機構３１２を構成する壁部３１２Ｈが、伸縮性の低い材料で構成されていれば、図１６に示すように、油分離器１Ｊは、上昇旋回流抑制機構３１２Ｃがガス流出管７と当接して配置される。また、上昇旋回流抑制機構３１２Ｃを構成する壁部３１２Ｈが、伸縮性が低い材料で構成される場合は、油分離器１Ｊは、図１６に示すように、上昇旋回流抑制機構３１２Ｃとシェル３との間に隙間Ｓ８が設けられるとよい。
【００５５】
以上のように、本発明の実施の形態４に係る油分離器１Ｈ、油分離器１Ｉ、油分離器１Ｊでは、流入管上部１１において、上昇旋回流抑制機構３１２を構成する壁部３１２Ｈは、放射状に配置された複数の板により構成されている。そのため、旋回する冷媒ガスの流れが板によって遮断されるため、冷媒ガスの流速が遅くなり、冷媒ガスが重力に打ち勝って油滴を上部に持ち上げる力が弱くなる。冷媒ガスが油滴を持ち上げる力が弱くなると、流入管上部１１に溜まる油量が少なくなるため、実施の形態１に係る油分離器１で示したように細かい油滴が発生しにくくなり、油を分離する効率が向上する。
【００５６】
また、本発明の実施の形態４に係る油分離器１Ｈ、油分離器１Ｉ、油分離器１Ｊでも、実施の形態３に係る油分離器１Ｃ〜油分離器１Ｇと同様に、上昇旋回流抑制機構３１２は、流入管上部１１に充填される容積を必要としない。そのため、油分離器１Ｈ、油分離器１Ｉ、油分離器１Ｊは、実施の形態１又は実施の形態２に係る油分離器１、油分離器１Ａ、油分離器１Ｂの構成と比べて、油分離器１Ｈ、油分離器１Ｉ、油分離器１Ｊの重量を軽くすることができる。
【００５７】
また、本発明の実施の形態４に係る油分離器１Ｈ、油分離器１Ｉ、油分離器１Ｊは、上昇旋回流抑制機構３１２を構成する壁部３１２Ｈが、放射状に配置された複数の板により構成されている。そのため、油分離器１Ｈ、油分離器１Ｉ、油分離器１Ｊまたは冷凍サイクル装置１００の製造時、冷凍サイクル装置１００の施工時、修理時、メンテナンス時などにおいて、油分離器１Ｈ、油分離器１Ｉ、油分離器１Ｊまたは冷凍サイクル装置１００は、洗浄液を用いて洗浄を終えた後、洗浄液を回収しやすい構造となっている。
【００５８】
また、本発明の実施の形態４に係る油分離器１Ｈ、油分離器１Ｉ、油分離器１Ｊは、上昇旋回流抑制機構３１２を構成する壁部３１２Ｈが、放射状に配置された複数の板により構成されている。そのため、油分離器１Ｈ、油分離器１Ｉ、油分離器１Ｊは、洗浄液が上昇旋回流抑制機構３１２の上部、あるいは、隙間等に溜まりにくく、重力落下で旋回部９に落ちやすい構造となっている。その結果、本発明の実施の形態４に係る油分離器１Ｈ、油分離器１Ｉ、油分離器１Ｊは、実施の形態１〜３に係る油分離器１〜油分離器１Ｇと比べ、洗浄液の回収時間を短縮でき、洗浄液が流入管上部１１に残存することによる、冷凍サイクル装置１００の使用時における不具合を防止することができる。
【００５９】
以上説明したように、実施の形態１〜４に係る油分離器１〜油分離器１Ｊは、流入管上部１１に上昇旋回流抑制機構１２、上昇旋回流抑制機構１１２、上昇旋回流抑制機構２１２、上昇旋回流抑制機構３１２を設けることで、流入管上部１１における冷媒ガスの上昇旋回流が抑制されるため、流入管上部１１に油が旋回しながら溜まりにくくなる。油分離器１〜油分離器１Ｊは、旋回しながら溜まる油量が減少するため、細かい油滴が発生しにくくなり、高い油分離効率を得ることができる。
【００６０】
図１７は、本発明の実施の形態１〜３の変形例に係る油分離器の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。図１８は、本発明の実施の形態３の変形例に係る油分離器の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。図１９は、本発明の実施の形態４の変形例に係る油分離器の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。実施の形態１〜４に係る油分離器１〜油分離器１Ｊは、シェル３と上部鏡板４とが一体に構成された例を説明しているが、図１７の油分離器１Ｋ、図１８の油分離器１Ｌ、図１９の油分離器１Ｍに示すように、油分離器は、シェル３と上部鏡板４とが一体ではなく、例えば、円筒状のシェル３の上部に上部鏡板４を溶接により接続する構成でも良い。なお、図１７の油分離器１Ｋ、図１８の油分離器１Ｌ、図１９の油分離器１Ｍは、上昇旋回流抑制機構２１２、上昇旋回流抑制機構３１２がガス流出管７と当接し、容器２との間に隙間を空ける例を示しているが、上昇旋回流抑制機構２１２、上昇旋回流抑制機構３１２が容器２と当接し、ガス流出管７との間に隙間を空ける構成でも良い。または、上昇旋回流抑制機構２１２、上昇旋回流抑制機構３１２が伸縮性のある材料で構成された場合、上昇旋回流抑制機構２１２、上昇旋回流抑制機構３１２がガス流出管７と容器２とに当接してもよく、図１３に示すように通気孔１４を設けてもよい。
【００６１】
以上のように、油分離器１Ｋ、油分離器１Ｌ、油分離器１Ｍは、流入管６より上部のシェル３と上部鏡板４の構造、上部鏡板４とシェル３との接続について、流入管上部１１に溜まる油量を少なくするための特別な制限を設ける必要が無く、加工設備や使用条件に合わせた構造を選択することが可能である。そのため、油分離器１Ｋ、油分離器１Ｌ、油分離器１Ｍは、強度が必要な高圧ガスにも使用することが可能である。また、油分離器１Ｋ、油分離器１Ｌ、油分離器１Ｍは、細かに寸法を調整する高度な加工設備を用いる必要が無いため、高い油分離効率を有しているにもかかわらず、安価で生産性が高くなる。
【００６２】
図２０は、本発明の実施の形態１〜２の変形例に係る油分離器の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。図２１は、本発明の実施の形態３の変形例に係る油分離器の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。図２２は、本発明の実施の形態４の変形例に係る油分離器の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。実施の形態１〜４に係る油分離器１〜油分離器１Ｊは、流入管６を構成する配管の一部が容器２の内部に配置されるように、流入管６がシェル３に差し込まれて接続される構成の例を説明している。図２０の油分離器１Ｎ、図２１の油分離器１Ｏ、図２２の油分離器１Ｐに示すように、流入管６を構成する配管の一部が容器２の内部に配置されず、流入管６の流入口６ｂがシェル３の周壁に形成されるように、流入管６とシェル３とを接続する構成にしても良い。この構成でも、流入管６を構成する配管の先端部６ａが容器２の内部に配置されるように、流入管６がシェル３に差し込まれて接続される構成と変わらず、油分離器１Ｎ、油分離器１Ｏ、油分離器１Ｐは、高い油分離効率を得ることができる。
【００６３】
実施の形態１〜３の変形例に係る構成では、図２０に示すように、油分離器１Ｎは、上昇旋回流抑制機構１２が、シェル３に当接されて配置されると共に、上昇旋回流抑制機構１２を構成する壁部１２ａの一部が、流入管６の上部の一部より低い位置に配置され旋回部９にまで延設されてもよい。また、図２１に示すように、油分離器１Ｏは、容器２内に上部空間１３が構成されている場合は、上部空間１３が流入管上部１１にある構成であれば、上昇旋回流抑制機構２１２が、シェル３に当接されて配置されると共に、上昇旋回流抑制機構２１２を構成する壁部２１２Ｈの一部が、流入管６の上部の一部より低い位置に配置され旋回部９にまで延設されてもよい。
【００６４】
例えば、上昇旋回流抑制機構１２又は上昇旋回流抑制機構２１２と、シェル３とが当接されておらず、上昇旋回流抑制機構１２又は上昇旋回流抑制機構２１２とシェル３との間に隙間が存在する場合は、上昇旋回流抑制機構１２又は上昇旋回流抑制機構２１２の一部が旋回部９にまで延設されていると、流入管６内の上部を通って容器２の内部に流入した冷媒ガスと油が、上昇旋回流抑制機構１２又は上昇旋回流抑制機構２１２と、シェル３との間の隙間を通って旋回部９に流れる。そのため、旋回部９における冷媒ガスと油の旋回流れが乱れてしまい、油分離器の油分離効率が低下する。
【００６５】
上昇旋回流抑制機構１２又は上昇旋回流抑制機構２１２が、シェル３に当接されている構成であれば、上昇旋回流抑制機構１２又は上昇旋回流抑制機構２１２の一部が、流入管６の上部の一部より低い位置に配置されて旋回部９にまで延設されている構成でも、流入管６内の上部を通って容器２内部に流入した冷媒ガスと油は、そのまま旋回部９に流れる。そのため、油分離器１Ｎ又は油分離器１Ｏは、流入管６を構成する配管の先端部６ａが容器２の内部に配置されるように、流入管６がシェル３に差し込まれて接続される構成と変わらず、高い油分離効率を得ることができる。
【００６６】
例えば、油分離器内に上部空間１３が形成されており、上部空間１３の一部が流入管上部１１より下部にまで形成されて流入管６と上部空間１３の流路が直に繋がる場合には、流入管６から上部空間１３に油が流入して溜まる。図２１に示す油分離器１Ｏのように、上部空間１３が流入管上部１１にある構成であれば、流入管６と上部空間１３の流路とが直に繋がらず、上部空間１３に油が流入して溜まらない。そのため、油分離器１Ｏは、圧縮機１０１内部の油が枯渇しにくくなり、故障しにくい冷凍サイクル装置１００を提供することができる。
【００６７】
図２２に示すように、油分離器１Ｐは、上昇旋回流抑制機構３１２が実施の形態４に係る油分離器１Ｈ〜１Ｊと同様に、壁部３１２Ｈを構成する複数の板がシェル３とガス流出管７の中心軸Ｏに対し、放射状に配置されている。また、上昇旋回流抑制機構３１２がシェル３またはガス流出管７と当接される構成である。油分離器１Ｐは、流入管６を構成する配管の先端部６ａが容器２内部に入らず、流入管６の流入口６ｂがシェル３の周壁に形成されるように、流入管６とシェル３を接続する構成である。油分離器１Ｐは、上昇旋回流抑制機構３１２が、旋回部９に延設されず、流入管上部１１にあると良い。例えば、上昇旋回流抑制機構３１２の一部が、旋回部９に延設されると、流入管６から容器２の内部に流入した直後の冷媒ガスの強い旋回流が上昇旋回流抑制機構３１２を構成する壁部３１２Ｈに衝突して、旋回流が乱れるため油分離効率が低下する場合がある。油分離器１Ｐは、上昇旋回流抑制機構３１２が、旋回部９に延設されておらず、流入管上部１１にある構成であり、流入管６から容器２の内部に流入した直後の冷媒ガスの強い旋回流が乱れることはなく、流入管６がシェル３に差し込まれて接続される構成と変わらず、高い油分離効率を得ることができる。
【００６８】
実施の形態５.
図２３は、本発明の実施の形態５に係る油分離器の概略構成を示す斜視図である。図２４は、本発明の実施の形態５に係る油分離器の上昇旋回流抑制機構を示す横断面図である。図２５は、本発明の実施の形態５に係る油分離器の他の概略構成を示す斜視図である。図２６は、本発明の実施の形態５に係る油分離器の他の上昇旋回流抑制機構を示す横断面図である。図２７は、本発明の実施の形態５に係る油分離器の他の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。図２８は、図２７のリブを示す横断面図である。図２９は、本発明の実施の形態５に係る油分離器の他の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。図３０は、図２９のリブを示す横断面図である。図３１は、上昇旋回流抑制機構を備えていない油分離器の上部および流入管と、その油と冷媒の流れの概略を示す横断面図である。図１〜図２２の油分離器と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。なお、以下の説明では、図２３、図２４、図２５、図２６、図２７、図２９に示す、上昇旋回流抑制機構４１２Ａ、上昇旋回流抑制機構４１２Ｂ、上昇旋回流抑制機構４１２Ｃの総称を上昇旋回流抑制機構４１２と称して説明する。また、壁部４１２Ｈａ、壁部４１２Ｈｂ、壁部４１２Ｈｃの総称を壁部４１２Ｈと称して説明する。
【００６９】
上昇旋回流抑制機構４１２は、上下方向に連通する間隙を形成する壁部４１２Ｈを有し、流入管６の上部において、シェル３と上部鏡板４とから構成される容器２の内壁と、ガス流出管７の外壁との間の空間に配置され、冷媒ガス及び油が混合した混合流体の流れを妨げることで流入管６の上部に形成される上昇旋回流を抑制するものである。油分離器１Ｑは、図２３及び図２４に示すように、上昇旋回流抑制機構４１２Ａを構成する壁部４１２Ｈａが、少なくとも２つ以上の複数の板により構成されており、各板は、鉛直方向に延設され、かつ、容器２の中心軸Ｏに対して径方向内側から外側にかけて冷媒の旋回方向に傾いて設けられている。または、油分離器１Ｑは、図２５及び図２６に示すように、上昇旋回流抑制機構４１２Ａを構成する壁部４１２Ｈａが、少なくとも２つ以上の複数の板により構成されており、各板は、鉛直方向に延設され、かつ、容器２の中心軸Ｏに対して径方向内側から外側にかけて冷媒の旋回方向に曲折して設けられている。図２３及び図２４に示すように、壁部４１２Ｈａは、容器２内において、ガス流出管７の外周壁の接線方向と平行な方向に延設された少なくとも２つ以上の複数の板により構成されている。そして、複数の壁部４１２Ｈａ同士の関係は、ある１つの壁部４１２Ｈａの延設方向と、容器２の周方向に配置された隣接する壁部４１２Ｈａの延設方向とが直角の関係となる。また、壁部４１２Ｈａを構成する複数の板同士の周方向の間には上下方向に連通する間隙が設けられている。図２３又は図２５に示すように、油分離器１Ｑは、壁部４１２Ｈａを構成する複数の板がシェル３とガス流出管７の中心軸Ｏに対し、径方向内側から外側にかけて旋回方向に傾いて設けられ、または、曲折して設けられ、シェル３またはガス流出管７と当接されて配置される構成である。あるいは、上昇旋回流抑制機構４１２Ａを構成する壁部４１２Ｈａは、伸縮性のある材料で構成されており、上昇旋回流抑制機構４１２を構成する壁部４１２Ｈａはシェル３とガス流出管７との両方に当接されている。
【００７０】
また、図２７及び図２８に示すように、実施の形態５に係る油分離器１Ｒの上昇旋回流抑制機構４１２Ｂは、上昇旋回流抑制機構４１２Ｂを構成する壁部４１２Ｈｂの下部に、少なくとも２つ以上の複数のリブ４１２Ｂａが設けられている。リブ４１２Ｂａは、鉛直方向に延設され、かつ、容器２の中心軸Ｏに対して径方向内側から外側にかけて冷媒の旋回方向に傾いて設けられている。または、リブ４１２Ｂａは、鉛直方向に延設され、かつ、容器２の中心軸Ｏに対して径方向内側から外側にかけて冷媒の旋回方向に曲折して設けられている。リブ４１２Ｂａは、図２３及び図２４に示す上昇旋回流抑制機構４１２Ａの壁部４１２Ｈａと同様に、容器２内において、ガス流出管７の外周壁の接線方向と平行な方向に延設されるように設けられている。そして、複数のリブ４１２Ｂａ同士の関係は、ある１つのリブ４１２Ｂａの延設方向と、容器２の周方向に配置された隣接するリブ４１２Ｂａの延設方向とが直角の関係となる。
【００７１】
なお、図２７に示す上昇旋回流抑制機構４１２Ｂを構成する壁部４１２Ｈｂは、伸縮性のある材料で構成されており、上昇旋回流抑制機構４１２はシェル３とガス流出管７との両方に当接されている。すなわち、上昇旋回流抑制機構４１２Ｂは、上下方向に連通する間隙を形成する壁部４１２Ｈｂを有し、流入管６の上部において、シェル３と上部鏡板４とから構成される容器２の内壁と、ガス流出管７の外壁との間の空間に配置され、冷媒ガス及び油が混合した混合流体の流れを妨げることで流入管６の上部に形成される上昇旋回流を抑制する。上昇旋回流抑制機構４１２Ｂを構成する壁部４１２Ｈｂは、例えば樹脂あるいはゴム、繊維状の金属などの、伸縮性のある材料で構成されることが望ましい。上昇旋回流抑制機構４１２Ｂは、ガスを流通させられるように、内部に間隙が設けられていることが望ましい。上昇旋回流抑制機構４１２Ｂが有する間隙を形成する壁部４１２Ｈｂは、例えば、連続気泡型の樹脂あるいは連続気泡型のゴムから構成されており、あるいは、繊維状の金属から構成されている。上下方向に連通する間隙は、上昇旋回流抑制機構４１２Ｂの上端から下端までが１つの間隙として形成されていてもよく、連続気泡構造のように複数の間隙が互いに結合して形成されていてもよい。また、上下方向に連通するとは、間隙が上昇旋回流抑制機構４１２Ｂの上端から下端に連通していればよく、鉛直方向だけではなく、一部に水平方向あるいは斜め方向に連通する部分があってもよい。
【００７２】
また、図２９及び図３０に示すように、実施の形態５に係る油分離器１Ｓの上昇旋回流抑制機構４１２Ｃは、上昇旋回流抑制機構４１２Ｃを構成する板状の壁部４１２Ｈｃの下部に、少なくとも２つ以上の複数のリブ４１２Ｃａが設けられている。リブ４１２Ｃａは、鉛直方向かつ容器２の中心軸Ｏに対して径方向内側から外側にかけて冷媒の旋回方向に傾くまたは曲がるように延設されている。リブ４１２Ｃａは、図２３及び図２４に示す上昇旋回流抑制機構４１２Ａの壁部４１２Ｈａと同様に、容器２内において、ガス流出管７の外周壁の接線方向と平行な方向に延設されるように設けられている。そして、複数のリブ４１２Ｃａ同士の関係は、ある１つのリブ４１２Ｃａの延設方向と、容器２の周方向に配置された隣接するリブ４１２Ｃａの延設方向とが直角の関係となる。
【００７３】
なお、図２９に示す上昇旋回流抑制機構４１２Ｃを構成する壁部４１２Ｈｃは、伸縮性のある材料で構成されており、上昇旋回流抑制機構４１２はシェル３とガス流出管７との両方に当接されている。すなわち、上昇旋回流抑制機構４１２Ｃは、上下方向に連通する間隙を形成する壁部４１２Ｈｃを有し、流入管６の上部において、シェル３と上部鏡板４とから構成される容器２の内壁と、ガス流出管７の外壁との間の空間に配置され、冷媒ガス及び油が混合した混合流体の流れを妨げることで流入管６の上部に形成される上昇旋回流を抑制する。上昇旋回流抑制機構４１２Ｃを構成する壁部４１２Ｈｃは、例えば樹脂あるいはゴム、繊維状の金属などの、伸縮性のある材料で構成されることが望ましい。上昇旋回流抑制機構４１２Ｃは、ガスを流通させられるように、内部に間隙が設けられていることが望ましい。上昇旋回流抑制機構４１２Ｃが有する間隙を形成する壁部４１２Ｈｃは、例えば、連続気泡型の樹脂あるいは連続気泡型のゴムから構成されており、あるいは、繊維状の金属から構成されている。上下方向に連通する間隙は、上昇旋回流抑制機構４１２Ｃの上端から下端までが１つの間隙として形成されていてもよく、連続気泡構造のように複数の間隙が互いに結合して形成されていてもよい。また、上下方向に連通するとは、間隙が上昇旋回流抑制機構４１２Ｃの上端から下端に連通していればよく、鉛直方向だけではなく、一部に水平方向あるいは斜め方向に連通する部分があってもよい。
【００７４】
なお、上昇旋回流抑制機構４１２を構成する壁部４１２Ｈが、伸縮性の低い材料で構成されていれば、油分離器１Ｑ、油分離器１Ｒ、油分離器１Ｓは、上昇旋回流抑制機構４１２を構成する壁部４１２Ｈがシェル３と当接して配置される。そして、上昇旋回流抑制機構４１２を構成する壁部４１２Ｈが、伸縮性が低い材料で構成される場合には、油分離器１Ｑ、油分離器１Ｒ、油分離器１Ｓは、上昇旋回流抑制機構４１２を構成する壁部４１２Ｈとガス流出管７との間に図１５に示した隙間Ｓ７が設けられるとよい。
【００７５】
あるいは、上昇旋回流抑制機構４１２を構成する壁部４１２Ｈが、伸縮性の低い材料で構成されていれば、油分離器１Ｑ、油分離器１Ｒ、油分離器１Ｓは、上昇旋回流抑制機構４１２を構成する壁部４１２Ｈがガス流出管７と当接して配置される。そして、上昇旋回流抑制機構４１２を構成する壁部４１２Ｈが、伸縮性が低い材料で構成される場合には、油分離器１Ｑ、油分離器１Ｒ、油分離器１Ｓは、上昇旋回流抑制機構４１２を構成する壁部４１２Ｈとシェル３との間に図１６に示した隙間Ｓ８が設けられるとよい。
【００７６】
図４に示したように、油分離器５１が、上昇旋回流抑制機構１２を備えていない場合、流入管６から旋回部９に開放されたガスと油の一部は、下方に向かわず、旋回しながら上方の流入管上部１１へ流れる。図４の矢印を含む実線と点線に示すように、流入管上部１１において、ガスはシェル３に近い側で旋回しながら上昇する流れになり、ガス流出管７に近い側では旋回しながら下降する流れになる。このガスの旋回流によって、上部鏡板４の面上に付着している油は、図３１に示すように、旋回しながら、径方向内側のガス流出管７に向けて流れる。この径方向内側のガス流出管７に向けて流れる油は、一部がガスの流れによって引き剥がされて、油滴となり、さらにその油滴の一部が重力あるいはガス流出管７に近い側の旋回下降流により、流入管上部１１から旋回部９へ流出する。
【００７７】
同様に、実施の形態１〜４に係る油分離器１〜油分離器１Ｐにおいて上昇旋回流抑制機構に付着した油は旋回しながら、径方向内側のガス流出管７に向けて流れる。そして、ガス流出管７に向けて流れる油の一部がガスの流れに引き剥がされて、油滴となり、さらにその油滴の一部が重力あるいはガス流出管７に近い側の旋回下降流により、流入管上部１１から旋回部９へ流出する。
【００７８】
実施の形態５に係る油分離器１Ｑは、上昇旋回流抑制機構４１２Ａを構成する壁部４１２Ｈａが、鉛直方向かつ容器２の中心軸に対して径方向内側から外側にかけて旋回方向に傾くまたは曲がるように延びる少なくとも２つ以上の複数の板により構成されている。すなわち、壁部４１２Ｈａは、容器２内において、ガス流出管７の外周壁の接線方向と平行な方向に延設された少なくとも２つ以上の複数の板により構成されている。そのため、上部鏡板４または上昇旋回流抑制機構４１２Ａ近傍における冷媒の旋回流の向きが径方向内側から外側に向くようになる。その結果、上部鏡板４または上昇旋回流抑制機構４１２Ａの面上に付着した油は径方向内側から外側のシェル３に向けて流れ、一部がガスの流れに引き剥がされて、油滴となり、さらにその油滴の一部が重力あるいはシェル３に近い側の旋回下降流により、流入管上部１１から旋回部９へと流出する。
【００７９】
また、油分離器１Ｒは、上昇旋回流抑制機構４１２Ｂを構成する壁部４１２Ｈｂの下部に、鉛直方向かつ容器２の中心軸に対して径方向内側から外側にかけて旋回方向に傾くまたは曲がるように延びる少なくとも２つ以上の複数のリブ４１２Ｂａを備えている。すなわち、リブ４１２Ｂａは、容器２内において、ガス流出管７の外周壁の接線方向と平行な方向に延設されるように設けられている。そのため、上部鏡板４または上昇旋回流抑制機構４１２Ｂ近傍における冷媒の旋回流の向きが径方向内側から外側に向くようになる。その結果、上部鏡板４または上昇旋回流抑制機構４１２Ｂの面上に付着した油は径方向内側から外側のシェル３に向けて流れ、一部がガスの流れに引き剥がされて、油滴となり、さらにその油滴の一部が重力あるいはシェル３に近い側の旋回下降流により、流入管上部１１から旋回部９へ流出する。
【００８０】
また、油分離器１Ｓは、上昇旋回流抑制機構４１２Ｃを構成する壁部４１２Ｈｃの下部に、鉛直方向かつ容器２の中心軸に対して径方向内側から外側にかけて旋回方向に傾くまたは曲がるように延びる少なくとも２つ以上の複数のリブ４１２Ｃａを備えている。すなわち、リブ４１２Ｃａは、容器２内において、ガス流出管７の外周壁の接線方向と平行な方向に延設されるように設けられている。そのため、上部鏡板４または上昇旋回流抑制機構４１２Ｃ近傍における冷媒の旋回流の向きが径方向内側から外側に向くようになる。その結果、上部鏡板４または上昇旋回流抑制機構４１２Ｃの面上に付着した油は径方向内側から外側のシェル３に向けて流れ、一部がガスの流れに引き剥がされて、油滴となり、さらにその油滴の一部が重力あるいはシェル３に近い側の旋回下降流により、流入管上部１１から旋回部９へ流出する。
【００８１】
以上のように、実施の形態５に係る油分離器１Ｑ、油分離器１Ｒ、油分離器１Ｓは、油滴の一部が重力あるいはシェル３に近い側の旋回下降流により、流入管上部１１から旋回部９へ流出する。旋回部９においてシェル３に近い側にある油滴は、遠心力により径方向外側に移動すれば、すぐにシェル３に付着するため、冷媒から分離されやすくなっている。そのため、実施の形態５に係る油分離器１Ｑ、油分離器１Ｒ、油分離器１Ｓは、更に油分離効率が向上する。
【００８２】
実施の形態６.
図３２は、本発明の実施の形態６に係る油分離器の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。図３３は、本発明の実施の形態６に係る油分離器の他の上昇旋回流抑制機構を示す縦断面図である。図１〜図３１の油分離器と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。なお、以下の説明では、図３２、図３３に示す、上昇旋回流抑制機構５１２Ａ、上昇旋回流抑制機構５１２Ｂの総称を上昇旋回流抑制機構５１２と称して説明する。また、壁部５１２Ｈａ、壁部５１２Ｈｂの総称を壁部５１２Ｈと称して説明する。
【００８３】
上昇旋回流抑制機構５１２は、上下方向に連通する間隙を形成する壁部５１２Ｈを有し、流入管６の上部において、シェル３と上部鏡板４とから構成される容器２の内壁と、ガス流出管７の外壁との間の空間に配置され、冷媒ガス及び油が混合した混合流体の流れを妨げることで流入管６の上部に形成される上昇旋回流を抑制するものである。上昇旋回流抑制機構４１２Ｃを構成する壁部５１２Ｈは、伸縮性のある材料で構成されており、上昇旋回流抑制機構４１２はシェル３とガス流出管７との両方に当接されている。上昇旋回流抑制機構５１２を構成する壁部５１２Ｈは、例えば樹脂あるいはゴム、繊維状の金属などの、伸縮性のある材料で構成されることが望ましい。上昇旋回流抑制機構５１２は、ガスを流通させられるように、内部に間隙が設けられていることが望ましい。上昇旋回流抑制機構５１２が有する間隙を形成する壁部５１２Ｈは、例えば、連続気泡型の樹脂あるいは連続気泡型のゴムから構成されており、あるいは、繊維状の金属から構成されている。上下方向に連通する間隙は、上昇旋回流抑制機構５１２の上端から下端までが１つの間隙として形成されていてもよく、連続気泡構造のように複数の間隙が互いに結合して形成されていてもよい。また、上下方向に連通するとは、間隙が上昇旋回流抑制機構５１２の上端から下端に連通していればよく、鉛直方向だけではなく、一部に水平方向あるいは斜め方向に連通する部分があってもよい。
【００８４】
実施の形態６に係る油分離器１Ｔは、図３２に示すように、上昇旋回流抑制機構５１２Ａを構成する壁部５１２Ｈａが、流入管６の上部を覆い、流入管上部１１内を充填するように、設けられている。そして、壁部５１２Ｈａの下面部５１３は、旋回部９に対向し、容器２の径方向において、シェル３側の外縁部５１３ａが上方に凹み、ガス流出管７側の内縁部５１３ｂが下方に突出するように構成されている。換言すると、下面部５１３は、環状に形成されており、内縁部５１３ｂがガス流出管７と当接し、外縁部５１３ａがシェル３と当接し、内縁部５１３ｂが外縁部５１３ａよりも下方に位置し、内縁部５１３ｂと外縁部５１３ａとの間に斜面が形成されている。
【００８５】
また、実施の形態６に係る油分離器１Ｕは、図３３に示すように、上昇旋回流抑制機構５１２Ｂを構成する板状の壁部５１２Ｈｂが、流入管６の上部を覆い、流入管上部１１内の一部分を充填するように、設けられている。壁部５１２Ｈｂの下面部５１３は、旋回部９に対向し、容器２の径方向において、シェル３側の外縁部５１３ａが上方に凹み、ガス流出管７側の内縁部５１３ｂが下方に突出するように構成されている。換言すると、下面部５１３は、環状に形成されており、内縁部５１３ｂがガス流出管７と当接し、外縁部５１３ａがシェル３と当接し、内縁部５１３ｂが外縁部５１３ａよりも下方に位置し、内縁部５１３ｂと外縁部５１３ａとの間に斜面が形成されている。まは、油分離器１Ｕは、上昇旋回流抑制機構５１２Ａを構成する壁部５１２Ｈｂが板状に形成されている。そして、壁部５１２Ｈｂは、内縁部５１３ｂがガス流出管７と当接し、外縁部５１３ａがシェル３と当接し、内縁部５１３ｂが外縁部５１３ａよりも下方に位置する円盤状に形成されている。壁部５１２Ｈｂは、流入管上部１１と旋回部９とを仕切るように配置されている。
【００８６】
なお、上昇旋回流抑制機構５１２を構成する壁部５１２Ｈが、伸縮性の低い材料で構成されていれば、油分離器１Ｔ、油分離器１Ｕは、上昇旋回流抑制機構５１２を構成する壁部５１２Ｈがシェル３と当接して配置される。そして、上昇旋回流抑制機構５１２を構成する壁部５１２Ｈが、伸縮性が低い材料で構成される場合には、油分離器１Ｔ、油分離器１Ｕは、上昇旋回流抑制機構５１２を構成する壁部５１２Ｈとガス流出管７との間に図１５に示した隙間Ｓ７が設けられるとよい。
【００８７】
あるいは、上昇旋回流抑制機構５１２を構成する壁部５１２Ｈが、伸縮性の低い材料で構成されていれば、油分離器１Ｔ、油分離器１Ｕは、上昇旋回流抑制機構５１２を構成する壁部５１２Ｈがガス流出管７と当接して配置される。そして、上昇旋回流抑制機構５１２を構成する壁部５１２Ｈが、伸縮性が低い材料で構成される場合には、油分離器１Ｔ、油分離器１Ｕは、上昇旋回流抑制機構５１２を構成する壁部５１２Ｈとシェル３との間に図１６に示した隙間Ｓ８が設けられるとよい。
【００８８】
実施の形態６に係る油分離器１Ｔは、上昇旋回流抑制機構５１２Ａを構成する壁部５１２Ｈａが、流入管６の上部を覆い、流入管上部１１内の一部分を充填するように、設けられている。そして、壁部５１２Ｈａの下面部５１３は、旋回部９に対向し、容器２の径方向において、シェル３側の外縁部５１３ａが上方に凹み、ガス流出管７側の内縁部５１３ｂが下方に突出するように構成されている。そのため、旋回上昇流の上方向成分が上昇旋回流抑制機構５１２Ａを構成する壁部５１２Ｈａの下面部５１３に斜めに衝突すると、反作用で径方向外側に向けた力を受ける。そのため、上昇旋回流抑制機構５１２Ａを構成する壁部５１２Ｈａの下面部５１３に付着した油は、径方向外側のシェル３に向けて流れる。そして、径方向外側のシェル３に向けて流れる油は、一部がガスの流れに引き剥がされて、油滴となり、さらにその油滴の一部が重力あるいはシェル３に近い側の旋回下降流により、流入管上部１１から旋回部９へ流出する。
【００８９】
また、実施の形態６に係る油分離器１Ｕは、上昇旋回流抑制機構５１２Ｂを構成する板状の壁部５１２Ｈｂが、流入管６の上部を覆い、流入管上部１１内の一部分を充填するように、設けられている。そして、板状の壁部５１２Ｈｂの下面部５１３は、旋回部９に対向し、容器２の径方向において、シェル３側の外縁部５１３ａが上方に凹み、ガス流出管７側の内縁部５１３ｂが下方に突出するように構成されている。そのため、旋回上昇流の上方向成分が上昇旋回流抑制機構５１２Ｂを構成する壁部５１２Ｈｂの下面部５１３に斜めに衝突すると、反作用で径方向外側に向けた力を受ける。そのため、上昇旋回流抑制機構５１２Ｂを構成する壁部５１２Ｈｂの下面部５１３に付着した油は、径方向外側のシェル３に向けて流れる。そして、径方向外側のシェル３に向けて流れる油は、一部がガスの流れに引き剥がされて、油滴となり、さらにその油滴の一部が重力あるいはシェル３に近い側の旋回下降流により、流入管上部１１から旋回部９へ流出する。
【００９０】
以上のように、実施の形態６に係る油分離器１Ｔ、油分離器１Ｕは、油滴の一部が重力あるいはシェル３に近い側の旋回下降流により、流入管上部１１から旋回部９へ流出する。旋回部９においてシェル３に近い側にある油滴は、遠心力により径方向外側に移動すれば、すぐにシェル３に付着するため、冷媒から分離されやすくなっている。そのため、実施の形態６に係る油分離器１Ｑ、油分離器１Ｒ、油分離器１Ｓは、更に油分離効率が向上する。
【００９１】
なお、本発明の実施の形態は、上記実施の形態１〜６に限定されず、種々の変更を加えることができる。たとえば、実施の形態１〜６で上昇旋回流抑制機構の構成について具体例を説明したが、上昇旋回流抑制機構は、各実施の形態で説明した各構成に限らず、２以上の実施の形態の構成を組み合わせたものでもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１  油分離器、１Ａ  油分離器、１Ｂ  油分離器、１Ｃ  油分離器、１Ｄ  油分離器、１Ｅ  油分離器、１Ｆ  油分離器、１Ｇ  油分離器、１Ｈ  油分離器、１Ｉ  油分離器、１Ｊ  油分離器、１Ｋ  油分離器、１Ｌ  油分離器、１Ｍ  油分離器、１Ｎ  油分離器、１Ｏ  油分離器、１Ｐ  油分離器、１Ｑ  油分離器、１Ｒ  油分離器、１Ｓ  油分離器、１Ｔ  油分離器、１Ｕ  油分離器、２  容器、３  シェル、４  上部鏡板、４ａ  上端部、５  下部鏡板、５ａ  下端部、６  流入管、６ａ  先端部、６ｂ  流入口、７  ガス流出管、７ａ  下端部、８  油流出管、９  旋回部、１０  底部、１１  流入管上部、１２  上昇旋回流抑制機構、１２ａ  壁部、１３  上部空間、１３Ａ  上部空間、１３Ｂ  上部空間、１３Ｃ  上部空間、１３Ｄ  上部空間、１３Ｅ  上部空間、１４  通気孔、５１  油分離器、１００  冷凍サイクル装置、１０１  圧縮機、１０２  油戻し管、１０３  凝縮器、１０４  膨張弁、１０５  蒸発器、１１２  上昇旋回流抑制機構、１１２Ａ  上昇旋回流抑制機構、１１２Ａ１  壁部、１１２Ｂ  上昇旋回流抑制機構、２１２  上昇旋回流抑制機構、２１２Ａ  上昇旋回流抑制機構、２１２Ｂ  上昇旋回流抑制機構、２１２Ｃ  上昇旋回流抑制機構、２１２Ｄ  上昇旋回流抑制機構、２１２Ｅ  上昇旋回流抑制機構、２１２Ｈ  壁部、３１２  上昇旋回流抑制機構、３１２Ａ  上昇旋回流抑制機構、３１２Ｂ  上昇旋回流抑制機構、３１２Ｃ  上昇旋回流抑制機構、３１２Ｈ  壁部、４１２  上昇旋回流抑制機構、４１２Ａ  上昇旋回流抑制機構、４１２Ｂ  上昇旋回流抑制機構、４１２Ｂａ  リブ、４１２Ｃ  上昇旋回流抑制機構、４１２Ｃａ  リブ、４１２Ｈ  壁部、４１２Ｈａ  壁部、４１２Ｈｂ  壁部、４１２Ｈｃ  壁部、５１２  上昇旋回流抑制機構、５１２Ａ  上昇旋回流抑制機構、５１２Ｂ  上昇旋回流抑制機構、５１２Ｈ  壁部、５１２Ｈａ  壁部、５１２Ｈｂ  壁部、５１３  下面部、５１３ａ  外縁部、５１３ｂ  内縁部。
【図１】
0006723447.tif 000002
【図２】
0006723447.tif 000003
【図３】
0006723447.tif 000004
【図４】
0006723447.tif 000005
【図５】
0006723447.tif 000006
【図６】
0006723447.tif 000007
【図７】
0006723447.tif 000008
【図８】
0006723447.tif 000009
【図９】
0006723447.tif 000010
【図１０】
0006723447.tif 000011
【図１１】
0006723447.tif 000012
【図１２】
0006723447.tif 000013
【図１３】
0006723447.tif 000014
【図１４】
0006723447.tif 000015
【図１５】
0006723447.tif 000016
【図１６】
0006723447.tif 000017
【図１７】
0006723447.tif 000018
【図１８】
0006723447.tif 000019
【図１９】
0006723447.tif 000020
【図２０】
0006723447.tif 000021
【図２１】
0006723447.tif 000022
【図２２】
0006723447.tif 000023
【図２３】
0006723447.tif 000024
【図２４】
0006723447.tif 000025
【図２５】
0006723447.tif 000026
【図２６】
0006723447.tif 000027
【図２７】
0006723447.tif 000028
【図２８】
0006723447.tif 000029
【図２９】
0006723447.tif 000030
【図３０】
0006723447.tif 000031
【図３１】
0006723447.tif 000032
【図３２】
0006723447.tif 000033
【図３３】
0006723447.tif 000034