(57)【要約】【課題】冷媒と相溶性のある冷凍機油を用いても、冷凍機油が蒸発器の管内壁に付着して伝熱性能を低下させることがない蒸発器とそれを用いた冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】伝熱管１１は、伝熱管入口側１１ａからリターンベンド１１ｂを経て上方に向かい、１列目上端の第１列伝熱管上端部１１ｃに達する。そして、伝熱管１１は、第１列伝熱管上端部１１ｃと２列目上端の第２列伝熱管上端部１１ｄとの間に、オイル分離機構１３が挿入され、第２列伝熱管上端部１１ｄからリターンベンド１１ｂを経て下方に向かい、伝熱管出口側１１ｅに延びている。オイル分離機構１３は、第１列伝熱管上端部１１ｃおよび第２列伝熱管上端部１１ｄから鉛直下方に伸ばし、Ｕ字状に折り曲げた流路を有している。【選択図】図１
2007315639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒および前記冷媒と相溶性がある冷凍機油を含む作動流体が流入する入口側、前記作動流体のうち前記冷媒を蒸発させて前記冷媒の濃度が低下させた出口側を有する伝熱管と、前記入口側から前記出口側までの間で前記冷媒の濃度の低下に伴い前記冷媒と前記冷凍機油とが非相溶となる区間に挿入され前記作動流体から前記冷凍機油を分離させるオイル分離機構と
を備えた蒸発器。
【請求項２】
前記オイル分離機構は、前記伝熱管から鉛直下方に伸ばしＵ字状に折り曲げた前記作動流体を流す流路で構成する請求項１記載の蒸発器。
【請求項３】
前記オイル分離機構は、Ｕ字状に折り曲げた前記流路をさらに湾曲させ前記流路の長さを長くした請求項２記載の蒸発器。
【請求項４】
前記オイル分離機構の流路の断面積は、前記伝熱管の断面積の２倍以上とする請求項２または請求項３記載の蒸発器。
【請求項５】
前記オイル分離機構は、前記流路の出口に前記作動流体から分離された前記冷凍機油を前記伝熱管に流さないようにするオイル返しを設けた請求項１から請求項４のいずれか一項記載の蒸発器。
【請求項６】
前記伝熱管が前記冷媒の蒸発を促進させるフィンを貫通させたフィンチューブタイプの請求項１から請求項５のいずれか一項記載の蒸発器。
【請求項７】
前記作動流体を分配または集合させるヘッダーを有するヘッダータイプの請求項１から請求項５のいずれか一項記載の蒸発器。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項記載の蒸発器と、
前記冷媒を圧縮し前記蒸発器で分離された前記冷凍機油を吸引する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒を放熱する放熱器と、
前記放熱器で放熱された前記冷媒の圧力を低下させる膨張機と
を備えた冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記冷媒は二酸化炭素であり前記冷凍機油はポリアルキレングリコールを主成分とする請求項８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、蒸発器とそれを用いた冷凍サイクル装置に関し、特に冷凍機油を分離させるオイル分離機構を備えた蒸発器とそれを用いた冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクルの効率向上を目的として、膨張行程を等エントロピーに近い膨張を行い、動力を回収する膨張機を用いる冷凍サイクル装置がある。このような冷凍サイクル装置の膨張機は、例えばロータリー型であれば、シャフトを中心としてピストンが摺動するため、この摺動部は、冷凍機油で潤滑する必要がある。
【０００３】
そして、このような冷凍機油は、冷媒とともに膨張機から吐出される場合がある。吐出された冷凍機油は、膨張機に配管で接続されている蒸発器に流入すると、蒸発器の伝熱管内に付着して、冷媒が蒸発する際に、図８に示すように伝熱抵抗となっていた。図８は、従来の蒸発器の伝熱管５０の断面図である。伝熱管５０の内壁には、冷凍機油５１が付着しているため、冷媒５２が伝熱管５０外からの熱を奪って蒸発する際の妨げとなっていた。
【０００４】
このような課題に対して、蒸発器にオイル分離機構を付加し、蒸発器内で冷媒から冷凍機油を分離して除去する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図９は、特許文献１の冷凍サイクル装置の蒸発器を示し、図９（ａ）はオイル分離装置を備えた蒸発器を示す側面図、図９（ｂ）は図９（ａ）の要部拡大図、図９（ｃ）は図９（ｂ）のＢ−Ｂ断面図、図９（ｄ）は図９（ｃ）の変形例である。
【０００６】
フィンチューブ式の蒸発器６０は、冷凍機油を含む冷媒を通す冷媒配管６１が、多数のフィン６２を貫通しながら蛇行して配置されている。この冷媒配管６１は、複数の互いに平行な部分６３が、Ｕベンド部分６４によってそれぞれ連通されている。このＵベンド部分６４のうち一部のものの下部に、すなわちＵ字のカーブが始まる部分に、導油管６５が接続される。これら一部のＵベンド部分６４は、図９（ｂ）、図９（ｃ）、図９（ｄ）に示すように二重管６６となっている。また、内管６７はメッシュ構造６８を有し、外管６９に導油管６５が接続されて、オイル分離機構７０が構成されている。
【０００７】
冷凍機油を含む冷媒は、Ｕベンド部分６４で上方に向かいつつ、このＵ字に沿って流れ方向を変える。そして冷凍機油を含む冷媒は、Ｕベンド部分６４において上方に向かう際に重力が働き、下方へ押し戻され、更にＵ字のカーブによって外側に遠心力が働き、Ｕベンド部分６４の外周部の内壁に向かって押しやられる。この重力および遠心力によって、冷凍機油は冷媒から分離される。
【０００８】
そして分離した冷凍機油は、Ｕベンド部分６４の二重管６６を構成するメッシュ構造６８により捕集される。捕集された冷凍機油は、メッシュ構造の内管６７を通り抜けて、外管６９に移り、外管６９下部のオイル溜まり７１に溜まる。その後、導油管６５を通って、冷媒ガスの風圧や圧力差などにより圧縮機へ戻される。
【特許文献１】特開平１０−１４１８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のオイル分離機構７０は、冷媒と非相溶の冷凍機油であると、Ｕベンド部分６４に
冷媒と冷凍機油は分離する。しかし、冷媒と非相溶の冷凍機油であると、分離した冷凍機油が冷凍サイクル装置内に付着し、冷凍機油が必要な箇所、例えば膨張機の摺動部に十分に回らず、潤滑不足を引き起こすことになる。そのため、冷凍機油は、冷媒と相溶性があることが要求される。ところが、冷媒と相溶性のある冷凍機油が蒸発器に流入すると、蒸発器による低温で冷凍機油等の流動性も低下し、冷凍機油のみが蒸発器の管内壁に付着して伝熱性能を低下させるという課題があった。
【００１０】
そこで本発明は、冷媒と相溶性のある冷凍機油を用いても、冷凍機油が蒸発器の管内壁に付着して伝熱性能を低下させることがない蒸発器とそれを用いた冷凍サイクル装置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】
【００１１】
本発明の蒸発器は、冷媒および冷媒と相溶性がある冷凍機油を含む作動流体が流入する入口側、作動流体のうち冷媒を蒸発させて冷媒の濃度が低下させた出口側を有する伝熱管と、入口側から出口側までの間で冷媒の濃度の低下に伴い冷媒と冷凍機油とが非相溶となる区間に挿入され作動流体から冷凍機油を分離させるオイル分離機構とを備えた構成とする。
【００１２】
このような構成の蒸発器とすれば、冷媒と相溶性がある冷凍機油が伝熱管の入口側から流入しても、冷媒濃度が低下するに伴い冷媒と冷凍機油とが非相溶となる区間にオイル分離機構が挿入されるため、冷媒と冷凍機油とを容易に分離できる。その結果、冷凍機油が蒸発器の伝熱管の管内壁に付着することがなくなるため、蒸発器の伝熱性能を低下させることはない。
【００１３】
また本発明の蒸発器のオイル分離機構は、伝熱管から鉛直下方に伸ばしＵ字状に折り曲げた作動流体を流す流路で構成してもよい。このような構成のオイル分離機構とすると、冷媒と冷凍機油とをそれらの比重差、および遠心力により分離しやすくなる。
【００１４】
また本発明の蒸発器のオイル分離機構は、Ｕ字状に折り曲げた流路をさらに湾曲させ流路の長さを長くした構成としてもよい。このような構成のオイル分離機構とすると、より遠心力が作動流体に強く働くとともに、流路が長くなるため分離する冷凍機油の量を多くすることができる。
【００１５】
また本発明の蒸発器のオイル分離機構の流路の断面積は、伝熱管の断面積の２倍以上としてもよい。このようにオイル分離機構の流路の断面積を、伝熱管の断面積の２倍以上とすると、作動流体の流速が低下し、冷媒の気化が促進され、より冷媒から冷凍機油の分離が促進される。
【００１６】
また本発明の蒸発器のオイル分離機構は、流路の出口に作動流体から分離された冷凍機油を伝熱管に流さないようにするオイル返しを設けた構成としてもよい。このような構成にすると、分離された冷凍機油は、オイル返しでせきとめられるため、伝熱管に流れにくくなる。
【００１７】
また本発明の蒸発器は、伝熱管が冷媒の蒸発を促進させるフィンを貫通させたフィンチューブタイプであってもよい。このようなフィンチューブタイプの蒸発器であっても、伝熱管であるチューブにオイル分離機構を設けることで、容易に冷媒から冷凍機油を分離できる。
【００１８】
また本発明の蒸発器は、作動流体を分配または集合させるヘッダーを有するヘッダータイプであってもよい。このようなヘッダータイプの蒸発器であっても、伝熱管にオイル分
離機構を設けることで、容易に冷媒から冷凍機油を分離できる。
【００１９】
さらに本発明の冷凍サイクル装置は、上述の蒸発器と、冷媒を圧縮し蒸発器で分離された冷凍機油を吸引する圧縮機と、圧縮機で圧縮された冷媒を放熱する放熱器と、放熱器で放熱された冷媒の圧力を低下させる膨張機とを備えた構成とする。
【００２０】
このような構成の冷凍サイクル装置とすると、蒸発器で分離された冷凍機油は、圧縮機で吸引されるため、蒸発器の伝熱性能が低下しない、高効率の冷凍サイクル装置となる。
【００２１】
また本発明の冷凍サイクル装置の冷媒は、二酸化炭素であり冷凍機油は、ポリアルキレングリコールを主成分としてもよい。冷媒が二酸化炭素で、冷凍機油がポリアルキレングリコールを主成分とするものであれば、蒸発器入口で冷媒と冷凍機油とが相溶性がある状態であっても、冷媒の蒸発に伴い非相溶となり、冷媒と冷凍機油とを分離することが容易となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、冷媒濃度による冷媒と冷凍機油の分離特性、および重力と遠心力を利用したオイル分離機構により、特に伝熱特性が高い、高乾き度の領域の伝熱性能が低下することがないため、伝熱性能の低下がない蒸発器とそれを用いた冷凍サイクル装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態の蒸発器の斜視図である。蒸発器１０は、伝熱管１１、フィン１２、およびオイル分離機構１３を備えたフィンチューブタイプである。伝熱管１１は図１に示すように、１本の例えば銅パイプを一定の長さ毎に１８０°向きを変え、それらを平行に走らせたものを２列作成した、いわゆる２列１路に構成されている。
【００２５】
すなわち、伝熱管１１は、伝熱管入口側１１ａからリターンベンド１１ｂを経て上方に向かい、１列目上端の第１列伝熱管上端部１１ｃに達する。そして、伝熱管１１は、第１列伝熱管上端部１１ｃと２列目上端の第２列伝熱管上端部１１ｄとの間に、オイル分離機構１３が挿入され、第２列伝熱管上端部１１ｄからリターンベンド１１ｂを経て下方に向かい、伝熱管出口側１１ｅに延びている。
【００２６】
また、フィン１１は、熱伝導性の良い例えば厚みが０．１ｍｍ程度のアルミニウムを材料とし、冷媒の蒸発を促進させる。オイル分離機構１３は、伝熱管１１と同じ材料で製作すると、伝熱管１１に挿入して、接続するのが容易である。
【００２７】
次に、オイル分離機構１３について詳細に説明する。図２（ａ）は、本発明の第１の実施の形態の蒸発器のオイル分離機構の断面図、図２（ｂ）は同じく蒸発器の異なるオイル分離機構の断面図である。
図２（ａ）のオイル分離機構１３は、第１列伝熱管上端部１１ｃおよび第２列伝熱管上端部１１ｄから鉛直下方に伸ばし、Ｕ字状に折り曲げた流路１４を有している。そして、Ｕ字状の流路１４の底部には導油管１５が設けられ、この導油管２８は図示していない圧縮機の吸込み管に接続されている。また、流路１４の出口近くの外縁から、中心に向けてオイル返し１６が設けられている。ここで、流路１４の断面積は、伝熱管１１の断面積の２倍以上としている。また、オイル返し１６はオイル分離機構１３と同じ材料とするのがよい。
【００２８】
また図２（ｂ）のオイル分離機構１７は、オイル分離機構１３のＵ字状の流路１４をさらに湾曲させた流路１８としている点のみが異なる。
【００２９】
このような、オイル分離機構１３およびオイル分離機構１７での冷凍機油が分離する様子を説明する。冷媒および冷凍機油を含む作動流体が、第１列伝熱管上端部１１ｃから、オイル分離機構１３に流下すると、冷媒より比重の大きな冷凍機油１８は、Ｕ字状に曲げられた流路１４により遠心力も働いて、流路１４の底部に分離して溜まる。そして、オイル返し１６で、分離された冷凍機油１９は、第２列伝熱管上端部１１ｄに到達しにくくなる。また、分離された冷凍機油１９は、導油管１５から圧縮機に流される。なお、オイル分離機構１７は、流路１８が流路１４よりさらに湾曲しているため、より遠心力が働き、冷凍機油１９が分離しやすくなる。
【００３０】
次に、本発明の第１の実施の形態で用いられる冷媒と冷凍機油との、相溶性について説明する。図３は、冷媒を二酸化炭素（以降、ＣＯ２と記す）、冷凍機油をポリアルキレングリコールが主成分となるもの（以降、ＰＡＧと記す）で、縦軸に冷媒および冷凍機油の温度、横軸に冷媒の重量濃度をとり、冷媒と冷凍機油との相溶域、非相溶域を示す。すなわち、図３に示すように分離曲線の下側が、相溶域であり、上側が非相溶域である。
【００３１】
蒸発器の伝熱管入口側では、ＣＯ２の重量濃度は、５０ｗｔ％前後であり、また蒸発温度が−４℃〜−１０℃であると、ＣＯ２とＰＡＧとは相溶性がある。ところが、蒸発器内では液相から気相への相変化であるのでＣＯ２の温度は変わらず、蒸発によりＣＯ２濃度が低下する。その結果、図３の矢印Ｍのように変化し、ＣＯ２とＰＡＧとは非相溶となり、ＣＯ２よりＰＡＧの方の密度が大きいため分離する。従って、このＣＯ２とＰＡＧとが非相溶となる伝熱管の区間に、オイル分離機構を備えることで、容易にＣＯ２とＰＡＧとを分離できる。
【００３２】
図４は、本発明の第１の実施の形態の蒸発器１０の伝熱管１１内での伝熱特性図であり、縦軸に伝熱管１１の管内熱伝達率、横軸に単位重量の湿り蒸気中に含まれる乾き飽和蒸気量である乾き度をとったものである。
【００３３】
冷媒は、伝熱管１１の入口側から出口側に進むに従い蒸発するため、その乾き度は大きくなる。蒸発器の入口側では、通常、冷媒の乾き度は０．２程度の液体状態であるが、乾き度が大きくなるにつれて環状噴霧流となり、管内熱伝達率は大きくなる。そして気液二相流中の蒸気の流量割合が大きくなり、液膜が破断して管内熱伝達率は、乾き度が０．８足らずで極大値をとる。この極大値を与える点は、ドライアウト点と呼ばれ、ドライアウト点を過ぎると、管内熱伝達率は急激に低下する。図４に示すように、ドライアウト点前後の乾き度が０．６付近からドライアウト点までの区間Bは、プリドライアウト域、ドライアウト点以降の区間Cをポストドライアウト域と呼ぶ。そして、区間Bのプリドライアウト域および乾き度が０．８付近までの区間Cのポストドライアウト域の一部は、区間Aの高熱伝達域である。
【００３４】
従って、区間Ａの高熱伝達域が始まる乾き度を与える伝熱管１１の区間までに、オイル分離機構１３を挿入することで、冷凍機油が蒸発器１０の伝熱管１１の管内壁に付着することがなくなるため、高熱伝達域の熱伝達が阻害されることがなく、蒸発器の伝熱性能を低下させることはない。
【００３５】
すなわち、図３と図４をあわせて考えると、蒸発器の中でオイル分離機構の配置位置は、冷媒とオイルが相溶領域から非相溶領域に遷移した後であって、かつ、管内熱伝達率が比較的小さい冷媒の乾き度が０．６以下の領域であるのが好ましい。
【００３６】
次に、蒸発器１０を用いた冷凍サイクル装置を説明する。図５は、本発明の第１の実施の形態のヒートポンプ式冷暖房用空気調和装置２０のサイクル構成図である。ヒートポンプ式冷暖房用空気調和装置２０は、圧縮機２１、四方弁２２、室外機２３、四方弁２４、膨張機２５、および室内機２６が冷凍機油を含む冷媒が流れる冷媒配管２７で接続されている。また、室内機２６、三方弁２８、圧縮機吸入側配管２７ａ、および室外機２３、三方弁２８、圧縮機吸入側配管２７ａが冷凍機油の流れるオイル分離機構１３の導油管１５で接続されている。そして、圧縮機２１と膨張機２５とは、一軸で直結された一体型の構成である。また、ヒートポンプ式冷暖房用空気調和装置２０は、冷媒としてＣＯ２、冷凍機油としてＰＡＧを使用している。
【００３７】
まず、ヒートポンプ式冷暖房用空気調和装置２０が暖房運転を行う場合の動作を説明する。図５に示すように、暖房運転時、冷媒は冷媒配管２７の実線矢印Ｈ、冷凍機油は導油管１５の破線矢印Ｈの向きに流れる。すなわち、冷媒は、圧縮機２１で圧縮されて高温、高圧にされ、四方弁２２を通り、室内機２６で放熱され室内空気を暖める。そして冷媒は、四方弁２４を通り、膨張機２５で圧力を下げられ、再び四方弁２４を通り、室外機２３で大気から熱を奪って蒸発し、四方弁２２を通って、圧縮機２１に戻る。ここで、室内機２６は放熱器、室外機２３は蒸発器となる。従って、室外機２３にオイル分離機構１３を備えた蒸発器１０が用いられる。そのため、室外機２３で分離された冷凍機油は、導油管１５の破線矢印Ｈの向きに流れ、室外機２３から三方弁２８を通り、圧縮機吸入側配管２７ａへ流れ、圧縮機２１に戻る。
【００３８】
また、ヒートポンプ式冷暖房用空気調和装置２０が冷房運転を行う場合、図５に示すように、冷媒は冷媒配管２７の実線矢印Ｃ、冷凍機油は導油管１５の破線矢印Ｃの向きに流れる。すなわち、冷媒は、圧縮機２１で圧縮されて高温、高圧にされ、四方弁２２を通り、室外機２３で放熱される。そして冷媒は、四方弁２４を通り、膨張機２５で圧力を下げられ、再び四方弁２４を通り、室内機２６で室内空気から熱を奪って蒸発し、四方弁２２を通って、圧縮機２１に戻る。ここで、室外機２３は放熱器、室内機２６は蒸発器となる。従って、室内機２６にオイル分離機構１３を備えた蒸発器１０が用いられる。そのため、室内機２６で分離された冷凍機油は、導油管１５の破線矢印Ｃの向きに流れ、室内機２６から三方弁２８を通り、圧縮機吸入側配管２７ａへ流れ、圧縮機２１に戻る
このようにヒートポンプ式冷暖房用空気調和装置２０は、室外機２３、および室内機２６ともにオイル分離機構１３を備える。室外機２３、および室内機２６が、放熱器として使用される場合は、三方弁２８でオイル配管２９が閉じられ、冷凍機油を圧縮機吸入側配管２７ａに戻さない。この結果、室外機２３および室内機２６が、蒸発器として使用される場合は、オイル分離機構１３で冷凍機油が分離されて伝熱管１１に冷凍機油が付着しなくなるので、それぞれ蒸発器としての伝熱性能が低下することがなく、高効率な冷凍サイクル装置となる。
【００３９】
図６は、本発明の第１の実施の形態のヒートポンプ式給湯装置３０のサイクル構成図である。ヒートポンプ式給湯装置３０は、圧縮機３１、水熱交換器３２、膨張機３３、および室外機３４が冷凍機油を含む冷媒が流れる冷媒配管３５で接続されている。また、室外機３４と圧縮機吸入側配管３５ａとが、ニードル弁３６を介して、冷凍機油の流れるオイル分離機構１３の導油管１５で接続されている。そして、圧縮機３１と膨張機３３とは、一軸で直結された一体型の構成である。また、ヒートポンプ式給湯装置３０も、冷媒としてＣＯ２、冷凍機油としてＰＡＧを使用している。
【００４０】
ヒートポンプ式給湯装置３０が給湯運転を行う場合、冷媒は、圧縮機３１で圧縮されて高温、高圧にされ、水熱交換器３２で図示していない貯湯タンクの給湯用水と熱交換して温度を下げる。そして冷媒は、膨張機３３で圧力を下げられ、室外機３４で大気から熱を
奪って蒸発し、圧縮機３１に戻る。ここで、室外機３４は蒸発器となり、室外機３４にオイル分離機構１３を備えた蒸発器１０が用いられる。そのため、室外機３４で分離された冷凍機油は、導油管１５でその流量をニードル弁３６で調節され、圧縮機吸入側配管３５ａへ流れ、圧縮機３１に戻る。
【００４１】
このようなヒートポンプ式給湯装置３０では、室外機３４のオイル分離機構１３で冷凍機油が分離されて伝熱管１１に冷凍機油が付着しなくなるので、蒸発器としての伝熱性能が低下することがなく、高効率な冷凍サイクル装置となる。
【００４２】
また、冷媒にＣＯ２、冷凍機油にＰＡＧを使用することで、蒸発器入口で冷媒と冷凍機油とが相溶性がある状態であっても、冷媒の蒸発に伴い非相溶となり、冷媒と冷凍機油とを分離することが容易となる。
【００４３】
（第２の実施の形態）
図７は、本発明の第２の実施の形態の蒸発器の斜視図である。本発明の第２の実施の形態では、第１の実施の形態に示した構成と同一のものは同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４４】
蒸発器４０は、入口側ヘッダー４１、第１中間ヘッダー４２、第２中間ヘッダー４３、出口側ヘッダー４４、伝熱管４５ａ〜４５ｆ、およびオイル分離機構１３を備えたヘッダータイプである。ここで、それぞれ入口側ヘッダー４１と第１中間ヘッダー４２、第２中間ヘッダー４３と出口側ヘッダー４４は対向している。また、入口側ヘッダー４１と第１中間ヘッダー４２との間、第２中間ヘッダー４３と出口側ヘッダー４４との間には、伝熱管４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ、４５ｅ、４５ｆが取り付けられ、第１中間ヘッダー４２と第２中間ヘッダー４３とがオイル分離機構１３で接続されている。伝熱管４５ａ〜４５ｆは、管径が数ｍｍ程度の細管とその細管の間のコルゲート状のフィンとで構成されたものが多い。
【００４５】
冷凍機油を含んだ冷媒は、伝熱管入口側４１ａから入口側ヘッダー４１に入り、伝熱管４５ａを通り、第１中間ヘッダー４２に流れる。そして、冷凍機油を含んだ冷媒は、第１中間ヘッダー４２から伝熱管４５ｂを通り、入口側ヘッダー４１に流れ、その後伝熱管４５ｃを通り、第１中間ヘッダー４２に流れる。それぞれのヘッダーには、仕切りが設けられていて、伝熱管４５ａから伝熱管４５ｃに順に流れるようになっている。このように冷媒は、それぞれの伝熱管４５ａ〜４５ｃを流れるうちに、その周囲から熱を奪い、蒸発が促進される。
【００４６】
伝熱管４５ｃから第１中間ヘッダー４２に入った冷凍機油を含んだ冷媒は、第１中間ヘッダー下端部４２ａから鉛直下方に伸ばしＵ字状に折り曲げたオイル分離機構１３に流れ、冷凍機油が分離され、冷凍機油は導油管１５から導出される。そして、冷凍機油が分離された冷媒は、第２中間ヘッダー上端部４３ａから第２中間ヘッダー４３、伝熱管４５ｄ、出口側ヘッダー４４、伝熱管４５ｅ、第２中間ヘッダー４３、伝熱管４５ｆ、出口側ヘッダー４４を通り、伝熱管出口側４４ａから流出する。
【００４７】
このようにヘッダータイプの蒸発器４０であっても、構成する伝熱管の適切な位置にオイル分離機構１３を備えることにより、冷凍機油が分離され、伝熱性能を低下させることがない蒸発器とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の蒸発器とそれを用いた冷凍サイクル装置は、蒸発器内でオイル分離機構が、冷媒と分離される冷凍機油を除去し、油膜による伝熱性能を低下させることがなく、ヒート
ポンプ式の冷暖房装置、給湯装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施の形態の蒸発器の斜視図
【図２】（ａ）同実施の形態の蒸発器のオイル分離機構の断面図（ｂ）同実施の形態の蒸発器の異なるオイル分離機構の断面図
【図３】同実施の形態で用いられる冷媒と冷凍機油との相溶性を説明する図
【図４】同実施の形態の蒸発器の伝熱管内での伝熱特性図
【図５】同実施の形態のヒートポンプ式冷暖房用空気調和装置のサイクル構成図
【図６】同実施の形態のヒートポンプ式給湯装置のサイクル構成図
【図７】本発明の第２の実施の形態における蒸発器の斜視図
【図８】従来の蒸発器の伝熱管の断面図
【図９】従来の冷凍サイクル装置の蒸発器を示す図
【符号の説明】
【００５０】
１０，４０，６０    蒸発器
１１，４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ，４５ｅ，４５ｆ，５０    伝熱管
１１ａ    伝熱管入口側
１１ｂ    リターンベンド
１１ｃ    第１列伝熱管上端部
１１ｄ    第２列伝熱管上端部
１２，６２    フィン
１３，１７，７０    オイル分離機構
１４，１８    流路
１５，６５    導油管
１６    オイル返し
１９，５１    冷凍機油
２０    ヒートポンプ式冷暖房用空気調和装置
２１，３１    圧縮機
２２，２４    四方弁
２３，３４    室外機
２４    オイル分離装置
２５，３３    膨張機
２６    室内機
２７，３５，６１    冷媒配管
２７ａ，３５ａ    圧縮機吸入側配管
２８    三方弁
３０    ヒートポンプ式給湯装置
３２    水熱交換器    
３６    ニードル弁
４１    入口側ヘッダー
４１ａ    伝熱管入口側
４２    第１中間ヘッダー
４２ａ    第１中間ヘッダー下端部
４３    第２中間ヘッダー
４３ａ    第２中間ヘッダー上端部
４４    出口側ヘッダー
４４ａ    伝熱管出口側
５２    冷媒
６３    平行な部分
６４    Ｕベンド部分
６１    冷媒配管
６３    平行な部分
６４    Ｕベンド部分
６６    二重管
６７    内管
６８    メッシュ構造
６９    外管
７１    オイル溜まり    
【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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