(57)【要約】【課題】油分離効率の向上を図ることができ、かつ分離させたオイルの劣化を抑制するとともに分離されたオイルが供給される機器の負荷の軽減を図ることができる油分離装置を提供すること。【解決手段】導入管２２を通じて導入した油混合冷媒を金属製の装置本体２１の内部で旋回させることで冷媒とオイルとに遠心分離させ、遠心分離させた冷媒を装置本体２１に接続された冷媒吐出管２３より吐出させる一方、遠心分離させたオイルを装置本体２１に接続された油吐出管２４より吐出させる油分離装置２０において、装置本体２１は、外壁面にフィン部材２５が立設されて成るものである。この装置本体２１は、円筒状の胴部２１１と、胴部２１１の上端開口及び下端開口を閉塞する上蓋２１２及び下蓋２１３とを備えており、フィン部材２５は、胴部２１１の外周面において径外方向に向けて延在する態様で放射状に立設されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導入管を通じて導入した油混合冷媒を金属製の装置本体の内部で旋回させることで冷媒とオイルとに遠心分離させ、遠心分離させた冷媒を該装置本体に接続された冷媒吐出管より吐出させる一方、遠心分離させたオイルを該装置本体に接続された油吐出管より吐出させる油分離装置において、
前記装置本体は、外壁面にフィン部材が立設されて成ることを特徴とする油分離装置。
【請求項２】
前記装置本体は、円筒状の胴部と、該胴部の上端開口及び下端開口を閉塞する蓋部材とを備えており、
前記フィン部材は、前記胴部の外周面において径外方向に向けて延在する態様で放射状に立設されていることを特徴とする請求項１に記載の油分離装置。
【請求項３】
前記胴部の内面には、小径孔が多数形成されたシート状の捕捉部材が敷設してあることを特徴とする請求項２に記載の油分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油分離装置に関し、より詳細には、例えば冷媒を循環させる冷媒回路に適用され、かつ導入した油混合冷媒を冷媒とオイルとに分離させてそれぞれを別個に吐出させる油分離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば冷媒を循環させる冷媒回路に適用され、かつ導入した油混合冷媒を冷媒とオイルとに分離させてそれぞれを別個に吐出させる油分離装置が知られている。
【０００３】
このような油分離装置は、装置本体、導入管、冷媒吐出管及び油吐出管を備えて構成されている。装置本体は、円筒状の胴部を有しており、該胴部の上端開口及び下端開口がそれぞれ上蓋及び下蓋により閉塞されている。導入管は、潤滑油等のオイルが混合した冷媒（油混合冷媒）を導入するためのもので、装置本体の胴部の側面における所定の個所に接続されている。冷媒吐出管は上蓋に接続されており、油吐出管は下蓋に接続されている。
【０００４】
このような油分離装置では、導入管を通じて導入した油混合冷媒を胴部の内部で中心軸回りに旋回させることで気相冷媒とオイルとに遠心分離させる。かかる遠心分離により密度の大きいオイルは遠心力で胴部の内壁面側に集まるとともに該内壁面に付着し、重力により流下して油吐出管より吐出される。その一方、密度の小さい気相冷媒は、冷媒吐出管より吐出される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２７１１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したような特許文献１に提案されている油分離装置では、オイルと冷媒との密度差を利用して遠心分離により分離させるものであるので、オイルと冷媒との密度差が大きくなる高温領域（例えば６０℃〜９０℃）で分離させることが好ましい。そのため上記冷媒回路において最も冷媒温度が高くなる圧縮機の下流側に油分離装置を設置するのが一般的である。これにより油分離装置の冷媒吐出管より吐出される冷媒は放熱器に送出され、油吐出管より吐出されるオイルは圧縮機に送出されることになる。
【０００７】
しかしながら、オイルは温度上昇に伴い粘性及び表面張力が低下するという特性を有している。そのため、装置本体の内部においては、内壁面に付着するオイルと冷媒との界面における摩擦によりオイルの離脱が発生し、離脱したオイルにより粒径の小さいオイルミストが生成してしまう。よって、装置本体の内壁面にオイルが付着しても冷媒の旋回流によりオイルがオイルミストとして離脱してしまいこのオイルミストが冷媒とともに冷媒吐出管より吐出されてしまう結果、オイルの分離効率の低下を招来する虞れがあった。
【０００８】
また、上記油分離装置では、分離されたオイルは圧縮機に送出されることになるが、オイルが高温状態を維持したまま圧縮機に送出されてしまうと、圧縮機の負荷増大やオイルの劣化を招来する虞れがあった。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みて、油分離効率の向上を図ることができ、かつ分離させたオイルの劣化を抑制するとともに分離されたオイルが供給される機器の負荷の軽減を図ることができる油分離装置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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る油分離装置は、導入管を通じて導入した油混合冷媒を金属製の装置本体の内部で旋回させることで冷媒とオイルとに遠心分離させ、遠心分離させた冷媒を該装置本体に接続された冷媒吐出管より吐出させる一方、遠心分離させたオイルを該装置本体に接続された油吐出管より吐出させる油分離装置において、前記装置本体は、外壁面にフィン部材が立設されて成ることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、上記油分離装置において、前記装置本体は、円筒状の胴部と、該胴部の上端開口及び下端開口を閉塞する蓋部材とを備えており、前記フィン部材は、前記胴部の外周面において径外方向に向けて延在する態様で放射状に立設されていることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、上記油分離装置において、前記胴部の内面には、小径孔が多数形成されたシート状の捕捉部材が敷設してあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の油分離装置によれば、装置本体の外壁面にフィン部材が立設されているので、装置本体における伝熱面積、すなわち放熱面積を拡大させることができる。これにより、装置本体の内壁面に付着したオイルの熱は、該装置本体及びフィン部材を通じて周囲空気に良好に放出される。この結果、オイルの温度が低下することでオイルの粘性及び表面張力が増大することとなり、冷媒との界面において摩擦により離脱して生成するミスト状のオイル（オイルミスト）を低減させることができる。また、装置本体の内壁面に付着したオイルの温度を低下させることができるため、油吐出管を通じて機器に送出されるオイルの温度も低下させることができる。従って、油分離効率の向上を図ることができ、かつ分離させたオイルの劣化を抑制するとともに分離されたオイルが供給される機器の負荷の軽減を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態である油分離装置が適用された冷媒回路の概略図である。
【図２】図２は、図１に示した油分離装置を示す側面図である。
【図３】図３は、図２に示した油分離装置の要部の横断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態である油分離装置の変形例を示す横断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態である油分離装置の適用例の変形例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る油分離装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態である油分離装置が適用された冷媒回路の概略図である。ここで例示する冷媒回路１０は、例えば二酸化炭素を冷媒として封入したもので、圧縮機１１、放熱器１２、膨張機構１３及び蒸発器１４を配管にて順次接続して構成されたものである。
【００１７】
圧縮機１１は、吸引口を通じて冷媒を吸引し、吸引した冷媒を圧縮して高温高圧の状態（高圧冷媒）にして吐出口より吐出するものである。本実施の形態における圧縮機１１は、２回に分けて圧縮動作を行う二段式圧縮機である。より詳細に説明すると、圧縮機１１は、１回目の圧縮動作を行う第１圧縮要素１１１と、２回目の圧縮動作を行う第２圧縮要素１１２とを有し、これらの間に中間熱交換器１１３が設けられている。中間熱交換器１１３は、第１圧縮要素１１１による１回目の圧縮動作により圧縮された冷媒を放熱させて第２圧縮要素１１２に送出するものである。
【００１８】
放熱器１２は、圧縮機１１で圧縮された冷媒が自身の流路を通過する場合に、該冷媒を周囲空気と熱交換させて放熱させるものである。膨張機構１３は、例えばキャピラリーチューブや膨張弁等により構成されるもので、放熱器１２で放熱した冷媒を減圧して断熱膨張させるものである。蒸発器１４は、通過する冷媒、すなわち膨張機構１３で断熱膨張された冷媒を蒸発させて周囲空気を冷却するものである。この蒸発器１４で蒸発した冷媒は圧縮機１１に吸引される。
【００１９】
このような冷媒回路１０には、上記構成の他、内部熱交換器１５及び油分離装置２０が設けられている。内部熱交換器１５は、放熱器１２を通過した高圧冷媒と、蒸発器１４を通過した冷媒（低圧冷媒）とを熱交換させるものである。
【００２０】
油分離装置２０は、いわゆるオイルセパレータと称されるもので、圧縮機１１を構成する第２圧縮要素１１２と放熱器１２との間に設けられており、図２に示すように、装置本体２１、導入管２２、冷媒吐出管２３及び油吐出管２４を備えて構成されている。
【００２１】
装置本体２１は、金属性材料から形成されたものであり、円筒状の胴部２１１と、この胴部２１１の上端開口を閉塞する上蓋（蓋部材）２１２と、該胴部２１１の下端開口を閉塞する下蓋（蓋部材）２１３とを備えている。
【００２２】
導入管２２は、入口側が圧縮機１１の第２圧縮要素１１２の出口側に接続された配管に連通する態様で接続され、かつ出口側が装置本体２１の内部に連通する態様で該装置本体２１の胴部２１１の側面に接続されている。より詳細に説明すると、導入管２２は、図３に示すように、胴部２１１の側面に自身の中心軸Ｌ２が該胴部２１１の中心軸Ｌ１と水平方向にずれるよう出口側が接続されている。このような導入管２２は、圧縮機１１から吐出された冷媒、すなわち第２圧縮要素１１２から吐出された冷媒と潤滑油（オイル）との油混合冷媒を装置本体２１に導入するためのものである。かかる導入管２２は、管壁の厚みは一様なものであり、中心軸Ｌ２と直交する方向の縦断面形状が円形状を成している。
【００２３】
冷媒吐出管２３は、入口側が装置本体２１の内部に連通する態様で上蓋２１２に接続され、かつ出口側が放熱器１２の入口側に接続された配管に連通する態様で接続されている。油吐出管２４は、入口側が装置本体２１の内部に連通する態様で下蓋２１３に接続され、かつ出口側が２つに分岐して一方が第１圧縮要素１１１に接続されるとともに他方が第２圧縮要素１１２に接続されている。
【００２４】
このような油分離装置２０においては、装置本体２１を構成する胴部２１１の外壁面となる外周面において径外方向に向けて延在する態様で放射状に複数のフィン部材２５が立設されている。これらフィン部材２５は、それぞれ胴部２１１の上下方向の全長に亘って設けられている。
【００２５】
上記構成を有する油分離装置２０においては、圧縮機１１で圧縮されて吐出された高温高圧の冷媒と、この高温高圧の冷媒とともに吐出されるオイルとの混合物である油混合冷媒が導入管２２を通じて装置本体２１（胴部２１１）の内部に導入されると、この油混合冷媒を胴部２１１の中心軸Ｌ１回りに旋回させることで気相冷媒（高温高圧の冷媒）とオイルとに遠心分離させる。
【００２６】
この遠心分離により分離された冷媒は、冷媒吐出管２３より吐出されて放熱器１２に至り、該放熱器１２で周囲空気と熱交換を行うことで放熱する。放熱器１２で放熱した冷媒は、内部熱交換器１５を通過した後に膨張機構１３で断熱膨張し、低温低圧の冷媒として蒸発器１４に至る。蒸発器１４に至った冷媒は、周囲空気と熱交換して蒸発し、その後に内部熱交換器１５を経て圧縮機１１（第１圧縮要素１１１に）に吸引される。
【００２７】
上記遠心分離により胴部２１１の内壁面に付着したオイルは、下方に向けて流れて油吐出管２４より吐出される。油吐出管２４から吐出されたオイルは、油吐出管２４に従って２つに分岐し、一方が第１圧縮要素１１１に吸引され、他方が第２圧縮要素１１２に吸引される。
【００２８】
ところで、金属製の上記装置本体２１においては、胴部２１１の外周面に径外方向に向けて延在する態様で放射状に複数のフィン部材２５が立設されているので、装置本体２１における伝熱面積、すなわち放熱面積を拡大させることができる。これにより、胴部２１１の内壁面に付着したオイルの熱は、該胴部２１１及びフィン部材２５を通じて周囲空気に良好に放出されることになる。その結果、オイルの温度が低下することでオイルの粘性及び表面張力が増大することとなり、冷媒との界面において摩擦により離脱して生成するミスト状のオイル（オイルミスト）を低減させることができる。
【００２９】
また、胴部２１１の内壁面に付着したオイルの温度を低下させることができるため、油吐出管２４を通じて圧縮機１１（第１圧縮要素１１１及び第２圧縮要素１１２）に送出されるオイルの温度も低下させることができる。
【００３０】
このように本発明の実施の形態である油分離装置２０によれば、装置本体２１の内壁面に付着するオイルより離脱して生成するオイルミストを低減させることができ、しかも圧縮機１１（第１圧縮要素１１１及び第２圧縮要素１１２）に送出されるオイルの温度も低下させることができるので、油分離効率の向上を図ることができ、かつ分離させたオイルの劣化を抑制するとともに分離されたオイルが供給される圧縮機１１の負荷の軽減を図ることができる。
【００３１】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
【００３２】
例えば、図４に示すように胴部２１１の内壁面に網目構造のメッシュ材や多数の小径孔が形成されたパンチングメタル等のシート状の捕捉部材３０が敷設されても良い。このような構成によれば、導入管２２より装置本体２１に導入される際に飛散するオイルミストとの接触面積を増大させることにより、装置本体２１の内壁面におけるオイルの濃度を増加させることができ、油分離効率の向上を図ることができる。
【００３３】
また、図５に示すように、放熱器１２及び中間熱交換器１１３の近傍に設置され、これら放熱器１２及び中間熱交換器１１３の周囲に空気を送風するためのファンＦの下流側に油分離装置２０を設置するようにしてもよい。これによれば、当該ファンＦにより送風される空気が油分離装置２０を構成する装置本体２１の周囲を通過することになり、強制対流により装置本体２１の内壁面に付着するオイルの温度を低下させることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  冷媒回路
１１  圧縮機
１１１  第１圧縮要素
１１２  第２圧縮要素
１１３  中間熱交換器
１２  放熱器
１３  膨張機構
１４  蒸発器
１５  内部熱交換器
２０  油分離装置
２１  装置本体
２１１  胴部
２１２  上蓋（蓋部材）
２１３  下蓋（蓋部材）
２２  導入管
２３  冷媒吐出管
２４  油吐出管
２５  フィン部材
３０  捕捉部材
Ｆ  ファン
【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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