WO2019146100A1 - 油分離器、圧縮機及び冷凍サイクル装置 - Google Patents
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- F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
- F25B43/02—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat for separating lubricants from the refrigerant
Definitions
- the present invention relates to a cyclone-type oil separator, a compressor, and a refrigeration cycle apparatus that discharge gas refrigerant separated from oil from compressed refrigerant.
- the compressor In the compressor, a large amount of oil is supplied to the bearing and the compression chamber for the purpose of bearing lubrication, compression heat cooling and gap sealing. However, the supplied oil is discharged from the compression chamber to the discharge portion together with the compressed gas refrigerant. For this reason, in the oil separator, the oil and the gas refrigerant are separated from the compressed refrigerant, and the separated oil needs to be supplied again to the bearing and the compression chamber. In addition, when the oil discharged to the discharge portion is discharged to the refrigeration cycle device side outside the compressor, the heat exchange in the condenser and the evaporator is adversely affected, causing a factor of performance degradation. Therefore, the oil needs to be separated and recovered from the gas refrigerant by the oil separator before being discharged to the refrigeration cycle apparatus side.
- compressors provided with an oil separator for separating oil and gas refrigerant as described above.
- a system for separating oil and gas refrigerant in an oil separator there is a system called a cyclone system in which oil and gas refrigerant are separated by centrifugal force using a density difference of gas and liquid.
- the structure of the cyclone type oil separator is provided with a double cylindrical portion, and a centrifugal portion which generates a centrifugal force for oil separation, and a gas refrigerant which is separated from the oil by the centrifugal force and descends while swirling
- a passage portion which is pivoted and raised to the inside of the inner cylinder portion and discharged to the side of the refrigeration cycle device is constituted.
- the oil adheres to the inner side surface of the outer cylinder by the centrifugal separation portion, the oil adhered to the inner side surface of the outer cylinder descends, and the lowered oil is stored in the oil reservoir provided at the lower portion.
- oil separation is achieved by dividing the internal space of the inner cylinder at right angles to the circumference by means of a flow straightening plate to reduce the flow velocity in the turning direction by means of a rectifying device to decelerate the swirling component after oil separation.
- compressors with oil separators that increase the efficiency and performance of the refrigeration cycle system.
- compressor provided with a protrusion for decelerating a swirling component after oil separation see, for example, Patent Document 1.
- a swirl enhancement plate that maintains the swirl flow velocity of the centrifugal portion and a straightening vane that suppresses the velocity of the swirl upflow of the passage portion.
- work such as welding occurs, the manufacturability such as assembly of parts is poor, and there is a problem that manufacturing takes time and cost.
- Patent Document 1 does not describe the specific shape of the protrusion, and it is not clear how the protrusion is formed to achieve the effect of decelerating the swirling component of the gas refrigerant after oil separation.
- the present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and it is possible to decelerate the swirling component of the gas refrigerant in the vicinity of the inner side surface portion of the inner cylinder of the oil separator, as well as efficiently separating oil with low cost and simple structure.
- An object of the present invention is to provide an oil separator, a compressor and a refrigeration cycle device which can realize performance improvement by reducing pressure loss.
- the oil separator according to the present invention includes an outer cylinder connected to a discharge port through which compressed refrigerant is discharged, an inner cylinder disposed inside the outer cylinder, and an opening covering an opening of one end of the inner cylinder. And a lid portion for discharging a gas refrigerant separated from the oil from the portion, wherein the inner surface portion of the inner cylinder is provided with one or more protrusions.
- the compressor concerning the present invention is provided with the above-mentioned oil separator, and the compression mechanism part provided with the above-mentioned discharge mouth which compresses a refrigerant, and discharges a compression refrigerant.
- a refrigeration cycle apparatus includes the above-described compressor.
- the inner side surface portion of the inner cylinder is provided with one or more protrusions. Therefore, the swirling component of the gas refrigerant can be decelerated near the inner side surface portion of the inner cylinder of the oil separator. Thereby, the flow velocity in the swirling direction of the upflow of the gas refrigerant after oil separation can be suppressed, and the pressure loss due to the swirling upflow of the gas refrigerant can be reduced. Therefore, it is possible to realize performance improvement by highly efficient oil separation and pressure loss reduction with an inexpensive and simple structure.
- FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a screw compressor 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
- a longitudinal cross section obtained by cutting the compressor main body 2 which is a compression mechanism of the screw compressor 1 in the longitudinal direction is shown on the right side of the dashed line in the central portion.
- disconnected the oil separator 4 of the screw compressor 1 longitudinally is shown on the left side from the dashed-dotted line of a center part.
- the screw compressor 1 is a single screw compressor equipped with an oil separator 4.
- the screw compressor 1 includes a compressor body 2 that is a screw compression mechanism, and an oil separator 4 that is fastened by a bolt to a casing 3 that divides the compressor body 2.
- the compressor body 2 is provided with a discharge port 12 a that compresses the refrigerant and discharges the compressed refrigerant.
- the oil separator 4 has an outer cylinder 13 connected to the discharge port 12a from which the compressed refrigerant is discharged.
- the compressor body 2 includes a cylindrical casing 3, a motor 5 accommodated in the casing 3, a screw shaft 6 fixed to the motor 5 and rotationally driven by the motor 5, and a screw A screw rotor 7 fixed to the shaft 6 and a bearing 8 rotatably supporting an end of the screw shaft 6 not fixed to the motor 5 are provided.
- a pair of gate rotors 9 arranged to be axially symmetrical with respect to the screw shaft 6 is provided on the side surface of the screw rotor 7.
- a slide valve 10 slidably provided is provided between the side surface of the casing 3 and the screw rotor 7.
- the motor 5 has a stator 5a fixed inward in the casing 3 and a motor rotor 5b disposed inside the stator 5a.
- the motor rotor 5 b is fixed to the screw shaft 6 and arranged in line with the screw rotor 7.
- the screw rotor 7 is cylindrical. On the outer peripheral surface of the screw rotor 7, a plurality of screw grooves 7a extending in a plurality of spirals are formed from one end on the right side of the screw rotor 7 in the drawing to the other end on the left side in the drawing.
- the casing 3 separates a suction pressure side filled with a low pressure gas refrigerant from a discharge pressure side filled with a high pressure gas refrigerant.
- One end side of the screw rotor 7 on the right side in the drawing is a suction side of the gas refrigerant, and communicates with the suction pressure side.
- the other end side of the screw rotor 7 on the left side in the drawing is a discharge side of the gas refrigerant, and the screw groove 7a communicates with the discharge pressure side.
- the gate rotor 9 has a disk shape.
- a plurality of tooth portions 9 a are provided on the outer peripheral surface of the gate rotor 9 along the circumferential direction.
- the teeth 9 a of the gate rotor 9 are arranged to mesh with the screw grooves 7 a of the screw rotor 7.
- a space surrounded by the screw groove 7a, the tooth portion 9a of the gate rotor 9, the inner peripheral surface of the casing 3 and the slide valve 10 is formed in the compression chamber 11 filled with the gas refrigerant to be compressed.
- An oil for lubricating the bearing 8 and sealing the compression chamber 11 is injected into the compression chamber 11.
- the slide valve 10 is provided slidably along the outer peripheral surface of the screw rotor 7 on the suction pressure side and the discharge pressure side of the screw rotor 7.
- An opening 10 a is formed at the center of the slide valve 10.
- a discharge port 12 a connected to the oil separator 4 from the discharge chamber 12 is opened on the inner peripheral surface on the discharge pressure side of the casing 3.
- the high-pressure gas refrigerant and oil filled in the compression chamber 11 are discharged into the discharge chamber 12 through the opening 10 a opened in the slide valve 10 and the discharge port 12 a.
- the discharge chamber 12 is a space in the compression chamber 11 into which high-pressure gas refrigerant and oil are discharged.
- the high pressure gas refrigerant and oil filled in the discharge chamber 12 are led to the oil separator 4.
- FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view showing an oil separator 4 according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing an oil separator 4 according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 4 is a development view showing an inner side surface portion 14b of the inner cylinder 14 of the oil separator 4 according to Embodiment 1 of the present invention.
- the oil separator 4 is a cyclone-type oil separator that separates a gas refrigerant and an oil. As shown in FIG. 1, the oil separator 4 is fixed to the casing 3 of the compressor body 2 by fastening bolts.
- the oil separator 4 is formed of a double cylinder.
- the oil separator 4 covers the outer cylinder 13, the inner cylinder 14 provided inside the outer cylinder 13, the lid 15 covering the upper openings of the outer cylinder 13 and the inner cylinder 14, and the bottom of the outer cylinder 13.
- a bottom portion 16 and a wave adjustment plate 17 provided below the inside of the outer cylinder 13 are provided.
- the outer cylinder 13 is fixed to the compressor body 2 by fastening a bolt, and is connected to the discharge port 12 a of the compressor body 2 from which the compressed refrigerant is discharged.
- An inlet 13 a communicating with the discharge chamber 12 of the compressor body 2 is provided above the inner side surface of the outer cylinder 13. That is, the compressed refrigerant flows into the outer cylinder 13 from the compressor body 2 via the discharge port 12 a, the discharge chamber 12 and the inflow port 13 a.
- the inner cylinder 14 is disposed inside the outer cylinder 13.
- the inner cylinder 14 is formed to extend downward shorter than the outer cylinder 13 in a state in which the outer cylinder 13 and the upper end thereof are aligned with each other.
- the outer cylinder 13 and the inner cylinder 14 are concentric circles having the same central axis C.
- a mixture of gas refrigerant and oil which is a compressed refrigerant, flows into the cylindrical gap 20 between the outer cylinder 13 and the inner cylinder 14 from the inflow port 13a, and the circumferential direction along the shape of the cylindrical gap 20 It descends while turning.
- a cylindrical space 21 is formed which is folded back by the wave adjustment plate 17 after the gas refrigerant and the oil move downward while swirling.
- the lid 15 is disk-shaped. At the center of the lid portion 15, a hole-shaped outlet portion 15a which penetrates up and down and has a diameter smaller than the inner diameter of the inner cylinder 14 is provided.
- the lid 15 covers the opening at one end of the inner cylinder 14 at the upper side in the drawing, and discharges the gas refrigerant separated from the oil from the outlet 15 a.
- the lid 15 covers the inner cylinder 14 as well as the opening at one end of the outer cylinder 13 at the upper side in the drawing.
- the inner cylinder 14 and the lid 15 are integrated.
- the lid portion 15 is fixed to the outer cylinder 13 by fastening a bolt.
- the outlet portion 15 a discharges the gas refrigerant after oil separation in the oil separator 4 from the screw compressor 1 to the outside.
- a check valve 18 is provided downstream of the outlet 15 a.
- the wave adjustment plate 17 is a plate-like member, and extends parallel to the open end surface of the inner cylinder 14 on the lower side in the drawing.
- the wave adjustment plate 17 turns back the gas refrigerant that flows into the outer cylinder 13 and descends downward in the outer cylinder 13, and suppresses the disturbance of the oil surface of the oil reservoir 19.
- the outer cylinder 13 is substantially closed at the bottom by the wave adjustment plate 17.
- the outer cylinder 13 is provided with an oil outlet 13 b at a lower projection portion of the inlet 13 a with respect to the central axis C.
- the bottom portion 16 forms, at the lowermost end inside the outer cylinder 13, an oil reservoir 19 for storing oil separated from the gas refrigerant.
- the inner cylinder 14 is formed by casting.
- the inner side surface portion 14b of the inner cylinder 14 is provided with one protrusion 14a extending from the other end on the lower side in the drawing of the inner cylinder 14 in the direction of one end on the upper side.
- the protrusion 14 a is formed to extend from the other end of the lower side of the inner cylinder 14 in the drawing to the lid 15.
- the height of the protrusion 14 a toward the central axis C of the inner cylinder 14 is 3% or more and 15% or less of the inner diameter of the inner cylinder 14.
- FIGS. 1 the inner side surface portion 14b of the inner cylinder 14 is provided with one protrusion 14a extending from the other end on the lower side in the drawing of the inner cylinder 14 in the direction of one end on the upper side.
- the protrusion 14 a is formed to extend from the other end of the lower side of the inner cylinder 14 in the drawing to the lid 15.
- the protrusion 14 a is formed to extend in parallel with the central axis C of the inner cylinder 14. As shown in FIGS. 1 to 4, orthogonal cross sections orthogonal to the central axis C of the inner cylinder 14 in the protrusion 14 a and different in the central axis C direction have the same shape. Therefore, the height of the protrusion 14 a facing the central axis C of the inner cylinder 14 is formed to be constant.
- the protrusion 14a is a straight rod-like body. As shown in FIG. 3, the protrusion 14 a has a flat surface at the tip 14 a 1. As shown to FIG. 1, FIG. 2, the projection part 14a is provided in the inner surface part 14b most separated with respect to the inflow port 13a of the outer cylinder 13. As shown in FIG.
- the gas refrigerant and the compressed refrigerant containing oil that have reached the oil separator 4 flow into the inside of the outer cylinder 13 from the inflow port 13 a that penetrates the inside and the outside of the outer cylinder 13 and flow into the inside of the outer cylinder 13. While rotating around the cylindrical gap 20 between them. At this time, oil having a density higher than that of the gas refrigerant among the gas refrigerant and oil that is turning downward is blown to the inner side surface portion 13c of the outer cylinder 13 by centrifugal force, and the oil and the gas refrigerant are separated.
- the oil separated by the swirling flow falls into the oil reservoir 19 by gravity.
- the oil stored in the oil storage portion 19 is supplied to the compression chamber 11 and the bearing 8 through a path (not shown) provided in the casing 3.
- the gas refrigerant separated from the oil descends while turning and collides with the wave-regulating plate 17 to be folded back.
- the folded gas refrigerant flows upward into the inner cylinder 14 as the upward flow while continuing the swirling.
- the flow rate of the gas refrigerant, which is an upward flow is lower than that of the gas refrigerant falling while swirling, and flows centrally in the central portion inside the outer cylinder 13. For this reason, the gas refrigerant to be the upward flow flows into the inside of the inner cylinder 14 which is further in the center direction inside the outer cylinder 13.
- the projection 14a Since the projection 14a is provided on the inner side surface portion 14b of the inner cylinder 14, it becomes a swirling resistance of the gas refrigerant flowing into the inner cylinder 14, and the flow velocity in the swirling direction of the gas refrigerant is suppressed. It will be a rising flow forward.
- the gas refrigerant which has risen passes from the outlet portion 15a of the cover 15 through the check valve 18 and flows out to the refrigeration cycle apparatus 200 side.
- the protrusion 14 a collides with the swirling gas refrigerant, and the flow velocity in the swirling direction of the gas refrigerant is reduced, so that the pressure loss is suppressed and the performance of the screw compressor 1 can be improved.
- a part of the oil that can not be separated into the oil and the gas refrigerant by swirling the gap 20 between the outer cylinder 13 and the inner cylinder 14 is the inner side surface portion of the inner cylinder 14 while turning the inner cylinder 14 It is accumulated in 14b.
- the swirling component of the gas refrigerant collides with the projection 14a, the oil is accumulated in the projection 14a.
- the oil accumulated on the inner side surface portion 14b of the inner cylinder 14 falls into the oil reservoir 19 by gravity. Thereby, the separation efficiency of the oil and the gas refrigerant can be improved as compared to the case where the inner cylinder 14 does not have the protrusion 14 a.
- the projection 14a is a casting. Therefore, the oil separation efficiency can be improved, and the flow velocity in the swirling direction of the upward flow inside the inner cylinder can be suppressed. Thereby, the pressure loss in the inner cylinder 14 can be reduced.
- the flow velocity of the swirling flow which flows through the inside of the inner cylinder 14 can be suppressed without providing the straightening vane by providing the projection 14a formed of a casting.
- the inner cylinder 14 can be reduced in weight and cost can be reduced as compared with the case where the straightening vanes are provided, and the screw compressor 1 with high performance and high oil separation efficiency which is inexpensive can be easily obtained.
- the oil separator 4 includes the outer cylinder 13 connected to the discharge port 12a from which the compressed refrigerant is discharged.
- the oil separator 4 includes an inner cylinder 14 disposed inside the outer cylinder 13.
- the oil separator 4 includes a cover 15 that covers the opening at one end of the inner cylinder 14 at the upper side in the drawing and discharges the gas refrigerant separated from the oil from the outlet 15 a.
- the oil separator 4 is a cyclone type oil separator.
- One protrusion 14 a is provided on the inner side surface 14 b of the inner cylinder 14.
- one protrusion 14 a extending in the direction from the other end of the lower side of the inner cylinder 14 provided in the inner side surface 14 b of the inner cylinder 14 to the one end in the upper direction in the drawing is the inner cylinder 14 of the oil separator 4.
- the swirling component of the gas refrigerant in the vicinity of the inner side surface portion 14 b collides, and the swirling component of the gas refrigerant in the vicinity of the inner side surface portion 14 b of the inner cylinder 14 of the oil separator 4 can be decelerated.
- the flow velocity in the swirling direction of the upflow of the gas refrigerant after oil separation can be suppressed, and the pressure loss due to the swirling upflow of the gas refrigerant can be reduced. Therefore, it is possible to realize performance improvement by highly efficient oil separation and pressure loss reduction with an inexpensive and simple structure.
- the protrusion 14 a is formed from the other end of the lower end of the inner cylinder 14 in the lower side of the drawing in the direction of the one end in the upper side of the drawing.
- the protrusion 14a extending from the other end in the lower side to the upper end in the upper direction in the drawing extends in one end direction with the swirling component of the gas refrigerant in the vicinity of the inner side surface 14b of the inner cylinder 14 of the oil separator 4
- the swirling component of the gas refrigerant in the vicinity of the inner side surface portion 14b of the inner cylinder 14 of the oil separator 4 can be further decelerated.
- the flow velocity in the swirling direction of the upflow of the gas refrigerant after oil separation can be further suppressed, and the pressure loss due to the swirling upflow of the gas refrigerant can be further reduced. Therefore, it is possible to realize performance improvement by highly efficient oil separation and pressure loss reduction with an inexpensive and simple structure.
- the protrusion 14 a is formed to extend from the other end of the lower end in the drawing to the lid 15.
- the protrusion 14 a extending from the other end on the lower side to the lid 15 up to the swirl component of the gas refrigerant in the vicinity of the inner side surface 14 b of the inner cylinder 14 of the oil separator 4 and the lid 15
- the collision continues until the end, and the swirling component of the gas refrigerant near the inner side surface portion 14b of the inner cylinder 14 of the oil separator 4 can be further decelerated.
- the flow velocity in the swirling direction of the upflow of the gas refrigerant after oil separation can be further suppressed, and the pressure loss due to the swirling upflow of the gas refrigerant can be further reduced. Therefore, it is possible to realize performance improvement by highly efficient oil separation and pressure loss reduction with an inexpensive and simple structure.
- the height of the protrusion 14 a toward the central axis C of the inner cylinder 14 is 3% or more and 15% or less of the inner diameter of the inner cylinder 14.
- the height of the protrusion 14 a facing the central axis C of the inner cylinder 14 is 3% to 15% of the inner diameter of the inner cylinder 14. Therefore, the projection 14 a efficiently collides with the swirling component of the gas refrigerant in the vicinity of the inner side surface portion 14 b of the inner cylinder 14 of the oil separator 4 and swirls the gas refrigerant in the vicinity of the inner side surface 14 b of the inner cylinder 14 of the oil separator 4
- the ingredients can be decelerated more.
- the protrusion 14 a is formed extending in parallel with the central axis C of the inner cylinder 14.
- the protrusion 14a extending in parallel to the central axis C of the inner cylinder 14 is directed to the swirling component and the advancing direction of the swirling component of the gas refrigerant in the vicinity of the inner side surface 14b of the inner cylinder 14 of the oil separator 4.
- the collisions occur substantially at right angles, the collision opportunity increases, and the swirling component of the gas refrigerant in the inner side surface portion 14 b of the inner cylinder 14 of the oil separator 4 can be further decelerated.
- orthogonal cross sections orthogonal to the central axis C of the inner cylinder 14 in the protrusion 14 a and different in the central axis C direction have the same shape.
- the protrusion 14 a collides with the swirling component of the gas refrigerant near the inner side surface 14 b of the inner cylinder 14 of the oil separator 4 without generating turbulent flow, and the gas refrigerant near the inner side surface 14 b of the inner cylinder 14 of the oil separator 4
- the component of rotation of the gear can decelerate without generating useless turbulence.
- the protrusion 14a has a flat surface at the tip 14a1.
- the protrusion 14a has a flat surface at the tip 14a1.
- the protrusion 14 a efficiently collides with the swirling component of the gas refrigerant in the vicinity of the inner side surface portion 14 b of the inner cylinder 14 of the oil separator 4, and the swirling of the gas refrigerant in the vicinity of the inner side surface 14 b of the inner cylinder 14 of the oil separator 4
- the ingredients can be decelerated more.
- the protrusion 14 a is provided on the inner side surface 14 b most separated from the inflow port 13 a connected to the discharge port 12 a in the outer cylinder 13.
- the protrusion 14a provided on the inner side surface 14b most separated from the inflow port 13a of the outer cylinder 13 corresponds to the swirling component of the gas refrigerant in the vicinity of the inner side surface 14b of the inner cylinder 14 of the oil separator 4. It collides so that the momentum of the turning component can be reduced efficiently. Then, the swirling component of the gas refrigerant in the vicinity of the inner side surface portion 14b of the inner cylinder 14 of the oil separator 4 can be decelerated efficiently. In addition, the protrusions 14a can be disposed efficiently without waste, and the inner cylinder 14 does not become excessively heavy.
- the projection 14a is provided on the inner side surface 14b most separated from the oil outlet 13b. It will be. In that case, the largest amount of oil accumulated at the projection 14a flows toward the oil outlet 13b, and forms a flow which also takes in oil adhering to the other part. Thus, the oil separated from the compressed refrigerant can be efficiently recovered.
- a screw compressor 1 as a compressor includes an oil separator 4.
- the screw compressor 1 includes a compressor main body 2 as a compression mechanism provided with a discharge port 12 a that compresses a refrigerant and discharges a compressed refrigerant.
- the protrusion 14 a collides with the swirling component of the gas refrigerant in the vicinity of the inner side surface 14 b of the inner cylinder 14 of the oil separator 4, and the gas refrigerant in the vicinity of the inner side surface 14 b of the inner cylinder 14 of the oil separator 4
- the turning component can be decelerated.
- the compressor is a screw compressor 1.
- FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing an oil separator 4 according to Embodiment 2 of the present invention.
- FIG. 6 is a development view showing an inner side surface portion 14b of the inner cylinder 14 of the oil separator 4 according to Embodiment 2 of the present invention.
- the second embodiment only the characteristic part will be described. The same matters as the other embodiments described above will not be described.
- the protrusion 14 a extends from the other end on the lower side in the drawing to a length of one-fourth or more and less than one-half between the other end and the lid 15.
- the protrusion 14 a is formed to have a smaller width in the circumferential direction of the inner cylinder 14 than the protrusion 14 a of the first embodiment.
- the gas refrigerant reduces the flow velocity of the swirling flow in the vicinity of the inner side surface portion 14b of the inner cylinder 14 as it approaches the outlet portion 15a, and increases the upflow component. For this reason, the reduction effect of the swirling flow velocity of the protrusion 14 a provided on the upper portion of the inner cylinder 14 as in the first embodiment is low. So, in Embodiment 2, the projection part 14a is provided only in the lower part of the inner cylinder 14 with a large effect.
- the protrusion 14 a is provided in a section between one-fourth and less than one-half between the lower end and the lower end of the inner cylinder 14 and the lid 15. Therefore, the weight reduction of the inner cylinder 14 can be achieved while the reduction effect of the swirl flow velocity of the gas refrigerant is maintained. That is, a high performance screw compressor 1 is achieved in which the weight reduction of the inner cylinder 14 is achieved while maintaining the same effect as that of the first embodiment.
- the projection 14a is more preferably extended from the other end at the other end on the lower side of the drawing to a length of 1/3 between the other end at the other end and the lid 15. is there.
- the protrusion 14a is a quarter or more and less than a half between the other end of the other end and the lid 15. It is formed extending to the length.
- the projection 14 a extending from the other end to the other end and the length between the other end and the lid 15 is less than one-fourth and less than one-half, the inner surface 14 b of the inner cylinder 14 of the oil separator 4.
- the swirling component of the gas refrigerant in the vicinity collides with the swirling component while it has the most momentum, and the swirling component of the gas refrigerant in the vicinity of the inner side surface portion 14b of the inner cylinder 14 of the oil separator 4 can be decelerated.
- the protrusion 14a can be formed short, and the weight of the inner cylinder 14 can be reduced.
- FIG. 7 is a cross-sectional view showing an oil separator 4 according to Embodiment 3 of the present invention.
- the third embodiment only the characteristic part will be described. The same matters as the other embodiments described above will not be described.
- the protrusion 14a is formed in a curved surface shape in the side surface portion 14a2 that connects the root and the tip portion 14a1.
- the curved surface shape is an R shape in which the swirling component of the swirling flow of the gas refrigerant changes.
- the shape of the protrusion 14a is the resistance of the swirling flow.
- the protrusion 14 a of the third embodiment is formed to have a width in the circumferential direction of the inner cylinder 14 larger than that of the protrusion 14 a of the first embodiment. This is because the width that can form the curved side surface portion 14a2 of the protrusion 14a is required.
- the side surface portion 14a2 of the projection 14a has an R shape so as to change the direction of the swirling component of the swirling flow of the gas refrigerant flowing along the side surface portion 14a2. For this reason, the flow velocity of the swirling flow of the gas refrigerant in the vicinity of the inner side surface portion 14b of the inner cylinder 14 is reduced, and the flow velocity of the upward flow component of the gas refrigerant is increased.
- the side wall portion 14a2 of the projection 14a has a curved surface shape so that the swirling component of the gas refrigerant in the vicinity of the inner side surface portion 14b of the inner cylinder 14 changes the direction.
- a high-performance screw compressor 1 capable of reducing pressure loss as compared with the first embodiment can be obtained.
- the protrusion 14a is formed in a curved shape in the side surface portion 14a2 that connects the root portion on the inner side surface portion 14b side and the tip portion 14a1.
- the protrusion 14a formed in a curved shape on the side surface 14a2 connecting the root and the tip 14a1 changes the direction of the swirling component of the gas refrigerant near the inner surface 14b of the inner cylinder 14
- the swirling component of the gas refrigerant in the vicinity of the inner side surface portion 14b of the inner cylinder 14 of the vessel 4 can be decelerated efficiently.
- the protrusion 14 a has a length from a quarter to a half of the distance between the other end and the lid 15 from the other end on the lower side in the drawing. It extends.
- the protrusion 14a is formed in a curved shape in the side surface portion 14a2 connecting the root and the tip portion 14a1.
- the curved surface shape is an R shape in which the swirling component of the swirling flow of the gas refrigerant changes.
- the protrusion 14 a of the fourth embodiment is formed so that the circumferential width of the inner cylinder 14 is larger than that of the protrusion 14 a of the first embodiment. This is because the width that can form the curved side surface portion 14a2 of the protrusion 14a is required.
- the protrusion 14a extends from the lower end of the inner cylinder 14 to a length of a quarter or more and less than a half between the lower end and the lid 15. ing.
- the weight reduction of the inner cylinder 14 can be achieved while maintaining the reduction of the swirl flow velocity of the gas refrigerant. That is, a high-performance screw compressor 1 can be obtained which is reduced in weight while maintaining the same effect as that of the third embodiment.
- FIG. 8 is a cross-sectional view showing an oil separator 4 according to Embodiment 5 of the present invention.
- the fifth embodiment only the characteristic part will be described. The same matters as the other embodiments described above will not be described.
- protrusions 14 a are provided at equal intervals along the circumference of the inner cylinder 14.
- one of the four protrusions 14 a is provided on the inner side surface 14 b that is most distant from the inflow port 13 a.
- the number of protrusions 14a is one. However, it is not limited to this.
- the number of the protrusions 14 a is not necessarily limited to one, and a plurality of the protrusions 14 a may be equally disposed along the circumference of the inner cylinder 14.
- the swirling component of the gas refrigerant and the inner cylinder 14 in the vicinity of the inner side surface portion 14b of the inner cylinder 14 of the oil separator 4 are provided with four projections 14a provided at equal intervals along the circumference of the inner cylinder 14.
- the collision of the gas refrigerant in the vicinity of the inner side surface portion 14b of the inner cylinder 14 of the oil separator 4 can be further decelerated.
- the protrusion 14a is an example of the inner side surface 14b of the inner cylinder 14 extending from the other end of the lower end of the inner cylinder 14 in the lower side in the drawing in the direction of one end in the upper side in the drawing. However, it is not limited to this.
- the protrusion 14a extends from the side adjacent to the upper side of the air gap to the upper side of the upper side of the drawing in the inner side surface 14b of the inner cylinder 14 with a space at the other end of the lower end of the inner cylinder 14 May be. Further, the length of the protrusion 14a can be designed as long as it extends from the other end on the lower side in the drawing in the direction of one end on the upper side in the drawing.
- the protrusion 14a may be formed on the inner side surface 14 b of the inner cylinder 14 and may be formed extending in a direction other than the direction perpendicular to the central axis C of the inner cylinder 14.
- the protrusion 14 a is not necessarily formed by casting, and may be welded to the inner cylinder 14.
- the screw compressor 1 is disposed in a state in which the central axis C extends in the vertical direction in the outer cylinder 13 and the inner cylinder 14 of concentric circles in the oil separator 4.
- the screw compressor 1 may be disposed such that the central axis C of the outer cylinder 13 and the inner cylinder 14 in the oil separator 4 extends in a direction diagonal to the horizontal direction or the upper and lower direction.
- the operation of the screw compressor 1 may be either constant speed drive operating at a constant rotational speed, or inverter drive controlling the rotational speed of the motor 5.
- the refrigerant applied to the screw compressor 1 is not limited to a specific refrigerant.
- the refrigerant with a low GWP is, for example, R32, HFO-1123, HFO-1234yf, HFO-1234ze, or a mixed refrigerant containing at least one of these.
- the refrigerant applied to the screw compressor 1 may be a natural refrigerant such as carbon dioxide.
- FIG. 9 is a refrigerant circuit diagram showing a refrigeration cycle apparatus 200 to which a screw compressor 1 according to Embodiment 6 of the present invention is applied.
- the refrigeration cycle apparatus 200 includes a screw compressor 1, a condenser 201, an expansion valve 202 and an evaporator 203.
- the screw compressor 1, the condenser 201, the expansion valve 202, and the evaporator 203 are connected by refrigerant pipes to form a refrigeration cycle circuit. Then, the refrigerant that has flowed out of the evaporator 203 is drawn into the screw compressor 1 and becomes high temperature and high pressure. The high temperature and pressure refrigerant is condensed in the condenser 201 to become a liquid.
- the refrigerant that has become a liquid is decompressed and expanded by the expansion valve 202 and becomes a low-temperature low-pressure gas-liquid two phase, and the gas-liquid two-phase refrigerant is heat-exchanged in the evaporator 203.
- the screw compressor 1 of the first to fifth embodiments can be applied to such a refrigeration cycle apparatus 200.
- refrigeration cycle apparatus 200 an air conditioning apparatus, a freezer, or a water heater etc. are mentioned, for example.
- the refrigeration cycle apparatus 200 includes a screw compressor 1 as the compressor described in the first to fifth embodiments.
- the protrusion 14 a collides with the swirling component of the gas refrigerant in the vicinity of the inner side surface portion 14 b of the inner cylinder 14 of the oil separator 4.
- the swirling component of the gas refrigerant in the vicinity of the inner side surface portion 14b of the inner cylinder 14 can be decelerated.
- Reference Signs List 1 screw compressor, 2 compressor body, 3 casing, 4 oil separator, 5 motor, 5a stator, 5b motor rotor, 6 screw shaft, 7 screw rotor, 7a screw groove, 8 bearing, 9 gate rotor, 9a tooth Parts, 10 slide valve, 10a opening, 11 compression chamber, 12 discharge chamber, 12a discharge port, 13 outer cylinder, 13a inlet, 13b oil outlet, 13c inner side, 14 inner cylinder, 14a protrusion, 14a1 tip, 14a2 side surface portion, 14b inner side surface portion, 15 lid portion, 15a outlet portion, 16 bottom portion, 17 wave adjustment plate, 18 check valve, 19 oil storage portion, 20 gap, 21 space portion, 200 refrigeration cycle device, 201 condenser, 202 expansion valve, 203 evaporator.
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Abstract
油分離器は、圧縮冷媒が吐出される吐出口に接続された外筒と、外筒の内側に配置された内筒と、内筒の一端の開口部を覆って出口部から油と分離したガス冷媒を吐出する蓋部と、を備えるサイクロン式の油分離器であって、内筒の内側面部には、1以上の突起部が設けられる。
Description
本発明は、圧縮冷媒から油と分離したガス冷媒を吐出するサイクロン式の油分離器、圧縮機及び冷凍サイクル装置に関する。
圧縮機では、軸受の潤滑、圧縮熱の冷却及び隙間のシールを目的として、軸受及び圧縮室に多量の油が供給されている。しかし、供給された油は、圧縮されたガス冷媒と共に圧縮室から吐出部に吐き出される。このため、油分離器では、圧縮冷媒から油とガス冷媒とが分離され、分離された油が軸受及び圧縮室に再度供給される必要がある。また、吐出部に吐き出された油が圧縮機外の冷凍サイクル装置側に吐き出された場合には、凝縮器及び蒸発器での熱交換に悪影響が及び、性能低下の要因が生じる。そのため、油が冷凍サイクル装置側に吐き出される前に油分離器によってガス冷媒と分離されて回収される必要がある。
上述で説明した油とガス冷媒とを分離する油分離器を備えた圧縮機が知られている。油分離器の油とガス冷媒とを分離する方式としては、サイクロン方式と呼ばれる気液の密度差を利用して遠心力によって油とガス冷媒とを分離させる方式がある。サイクロン方式の油分離器の構成は、二重の円筒部を備え、油分離を行うための遠心力を発生させる遠心分離部分と、遠心力によって油と分離されて旋回しながら下降するガス冷媒を内筒部分の内側へ旋回上昇させて冷凍サイクル装置側に吐き出す通路部分と、で構成されている。なお、遠心分離部分によって油が外筒の内側面部に付着し、外筒の内側面部に付着した油が下降し、下降した油が下部に設けられた油溜めに溜められる。
サイクロン方式の油分離器を備えた圧縮機では、効率的に油とガス冷媒とを分離させるために、遠心分離部分での遠心力、すなわち旋回流速の低下を抑えて旋回流速を維持する必要がある。また、圧縮機性能を向上させるために、通路部分での上昇流の旋回方向の流速を抑える必要がある。これにより、油を分離した後の旋回上昇流が開口面積の縮小する出口部及び出口部を通過する際に、またその後の逆止弁を通過する際に、発生する圧力損失を低減させる必要がある。
そこで、内筒の内部空間を円周に対して整流板で直交して仕切って油分離後の旋回成分を減速させる整流装置により旋回方向の流速を抑制することで圧力損失を低減させる、油分離効率及び冷凍サイクル装置の性能が高められる油分離器を備えた圧縮機が知られている。また、油分離後の旋回成分を減速させる突起物を設けた圧縮機が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
従来の油分離器を備えた圧縮機では、遠心分離部分の旋回流速を維持する旋回流強化板及び通路部分の旋回上昇流の速度を抑制する整流板が設けられている場合がある。この場合には、溶接などの作業が発生し、部品の組立などの製造性が悪く、製造に時間及びコストがかかるという問題があった。
また、冷媒が流れる内筒の内部空間を仕切り板により格子状に区画するように構成している。このため、格子出入口間にて圧力損失が発生するという問題もあった。
加えて、従来の油分離器を備えた圧縮機では、油分離後のガス冷媒の旋回成分を減速させる突起物が設けられている場合がある。しかし、特許文献1には突起物の具体的な形状の記載が無く、突起物をどのように形成すれば油分離後のガス冷媒の旋回成分を減速させる効果が得られるか明確ではない。
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、油分離器の内筒の内側面部近傍におけるガス冷媒の旋回成分が減速できるとともに、安価でかつ簡易な構造にて高効率な油分離及び圧力損失低減による性能の向上が実現できる油分離器、圧縮機及び冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
本発明に係る油分離器は、圧縮冷媒が吐出される吐出口に接続された外筒と、前記外筒の内側に配置された内筒と、前記内筒の一端の開口部を覆って出口部から油と分離したガス冷媒を吐出する蓋部と、を備えるサイクロン式の油分離器であって、前記内筒の内側面部には、1以上の突起部が設けられるものである。
本発明に係る圧縮機は、上記の油分離器と、冷媒を圧縮し、圧縮冷媒を吐出する前記吐出口が設けられた圧縮機構部と、を備えるものである。
本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記の圧縮機を備えるものである。
本発明に係る油分離器、圧縮機及び冷凍サイクル装置によれば、内筒の内側面部には、1以上の突起部が設けられる。したがって、油分離器の内筒の内側面部近傍におけるガス冷媒の旋回成分が減速できる。これにより、油分離後のガス冷媒の上昇流における旋回方向の流速が抑制でき、ガス冷媒の旋回上昇流による圧力損失が低減できる。よって、安価でかつ簡易な構造にて高効率な油分離及び圧損低減による性能の向上が実現できる。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。また、断面図の図面においては、視認性に鑑みて適宜ハッチングを省略している。さらに、明細書全文に示す構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
実施の形態1.
<スクリュー圧縮機の構成>
図1は、本発明の実施の形態1に係るスクリュー圧縮機1を示す縦断面図である。図1において、中央部の一点鎖線より右側には、スクリュー圧縮機1の圧縮機構部である圧縮機本体部2を縦方向に切断した縦断面が示されている。また、図1において、中央部の一点鎖線より左側には、スクリュー圧縮機1の油分離器4を縦方向に切断した縦断面が示されている。
<スクリュー圧縮機の構成>
図1は、本発明の実施の形態1に係るスクリュー圧縮機1を示す縦断面図である。図1において、中央部の一点鎖線より右側には、スクリュー圧縮機1の圧縮機構部である圧縮機本体部2を縦方向に切断した縦断面が示されている。また、図1において、中央部の一点鎖線より左側には、スクリュー圧縮機1の油分離器4を縦方向に切断した縦断面が示されている。
スクリュー圧縮機1は、油分離器4を備えたシングルスクリュー圧縮機である。スクリュー圧縮機1は、スクリュー圧縮機構部である圧縮機本体部2と、圧縮機本体部2を区画するケーシング3にボルトによって締結された油分離器4と、を備える。圧縮機本体部2は、冷媒を圧縮し、圧縮冷媒を吐出する吐出口12aが設けられている。油分離器4は、圧縮冷媒が吐出される吐出口12aに接続された外筒13を有する。
<圧縮機本体部2の構成>
図1に示すように、圧縮機本体部2は、筒状のケーシング3と、ケーシング3内に収容されたモーター5と、モーター5に固定されモーター5によって回転駆動されるスクリュー軸6と、スクリュー軸6に固定されたスクリューローター7と、スクリュー軸6のモーター5に固定されていない側の端部を回転自在に支持する軸受8と、を備える。
図1に示すように、圧縮機本体部2は、筒状のケーシング3と、ケーシング3内に収容されたモーター5と、モーター5に固定されモーター5によって回転駆動されるスクリュー軸6と、スクリュー軸6に固定されたスクリューローター7と、スクリュー軸6のモーター5に固定されていない側の端部を回転自在に支持する軸受8と、を備える。
スクリューローター7の側面には、スクリュー軸6に対して軸対称となるように配置された一対のゲートロータ9が設けられている。ケーシング3の側面とスクリューローター7との間には、摺動可能に設けられたスライドバルブ10が設けられている。
モーター5は、ケーシング3内に内接して固定されたステーター5aと、ステーター5aの内側に配置されたモーターローター5bと、を有する。モーターローター5bは、スクリュー軸6に固定され、スクリューローター7と同一線上に配置されている。
スクリューローター7は、円柱状である。スクリューローター7の外周面には、スクリューローター7の図示右側の一端から図示左側の他端に向かって複数の螺旋状に延びるスクリュー溝7aが複数本形成されている。ケーシング3は、低圧のガス冷媒で満たされる吸入圧力側と高圧のガス冷媒で満たされる吐出圧力側とを隔てている。スクリューローター7の図示右側の一端側は、ガス冷媒の吸入側であり、吸入圧力側と連通する。スクリューローター7の図示左側の他端側は、ガス冷媒の吐出側であり、スクリュー溝7aが吐出圧力側と連通する。
ゲートロータ9は、円板状である。ゲートロータ9の外周面には、周方向に沿って複数の歯部9aが設けられている。ゲートロータ9の歯部9aは、スクリューローター7のスクリュー溝7aに噛み合うように配置されている。スクリュー溝7aとゲートロータ9の歯部9aとケーシング3の内周面とスライドバルブ10とによって囲まれた空間は、圧縮されるガス冷媒が満たされる圧縮室11に形成されている。圧縮室11には、軸受8の潤滑及び圧縮室11のシールを行う油が注入されている。
スライドバルブ10は、スクリューローター7の外周面に沿って、スクリューローター7の吸入圧力側と吐出圧力側とに摺動可能に設けられている。スライドバルブ10の中央部には、開口部10aが形成されている。
ケーシング3の吐出圧力側の内周面には、吐出室12から油分離器4につながる吐出口12aが開口している。圧縮室11内に満たされた高圧のガス冷媒及び油は、スライドバルブ10に開口した開口部10a及び吐出口12aを介して吐出室12に吐出される。
吐出室12は、圧縮室11内の高圧のガス冷媒及び油が吐出される空間である。吐出室12内に満たされた高圧のガス冷媒及び油は、油分離器4に導出される。
<油分離器4の構成>
図2は、本発明の実施の形態1に係る油分離器4を示す縦断面図である。図3は、本発明の実施の形態1に係る油分離器4を示す横断面図である。図4は、本発明の実施の形態1に係る油分離器4の内筒14の内側面部14bを示す展開図である。
図2は、本発明の実施の形態1に係る油分離器4を示す縦断面図である。図3は、本発明の実施の形態1に係る油分離器4を示す横断面図である。図4は、本発明の実施の形態1に係る油分離器4の内筒14の内側面部14bを示す展開図である。
油分離器4は、ガス冷媒と油とを分離するサイクロン方式の油分離器である。図1に示すように、油分離器4は、圧縮機本体部2のケーシング3にボルトの締結によってケーシング3に固定されている。
図2、図3に示すように、油分離器4は、二重円筒で形成されている。油分離器4は、外筒13と、外筒13の内部に設けられた内筒14と、外筒13及び内筒14の上部開口部を覆う蓋部15と、外筒13の底を覆う底部16と、外筒13の内部下方に設けられた整波板17と、を備える。
外筒13は、圧縮機本体部2とボルトの締結によって固定され、圧縮冷媒が吐出される圧縮機本体部2の吐出口12aに接続されている。外筒13の内側面の上方には、圧縮機本体部2の吐出室12と連通した流入口13aが設けられている。つまり、外筒13には、圧縮機本体部2から吐出口12aと吐出室12と流入口13aとを介して内部に圧縮冷媒が流入する。
図2に示すように、内筒14は、外筒13の内側に配置されている。内筒14は、外筒13と上端を一致させた状態で、下方に外筒13よりも短く延びて形成されている。外筒13及び内筒14は、中心軸Cが同じ同心円である。外筒13と内筒14との間の円筒状の隙間20には、流入口13aから圧縮冷媒であるガス冷媒及び油の混合体が流れ込み、円筒状の隙間20の形状に沿って円周方向に旋回しながら下降する。内筒14の下側には、ガス冷媒及び油が旋回しつつ下降した後に整波板17で折り返す円柱状の空間部21が形成されている。
蓋部15は、円盤形状である。蓋部15の中央には、上下に貫通して内筒14の内径よりも小さな径を有する穴形状の出口部15aが設けられている。蓋部15は、内筒14の図示上側の一端の開口部を覆って出口部15aから油と分離したガス冷媒を吐出する。蓋部15は、内筒14とともに外筒13の図示上側の一端の開口部も覆っている。内筒14と蓋部15とは、一体化されている。蓋部15は、ボルトの締結によって外筒13に固定されている。
図3に示すように、出口部15aは、油分離器4において油を分離させた後のガス冷媒をスクリュー圧縮機1から外部へ排出する。図1に示すように、出口部15aの下流には、逆止弁18が設けられている。
図2に示すように、整波板17は、板状部材であり、内筒14の図示下側の開口端面と平行に延在している。整波板17は、外筒13内に流入して外筒13の内部を下方に降下してくるガス冷媒を折り返させるとともに、油貯留部19の油面の乱れを抑える。外筒13は、整波板17にほぼ底を塞がれている。外筒13は、中心軸Cに対して流入口13aの下方投影部分に油出口13bが設けられている。
底部16は、外筒13の内部の最下端にて、ガス冷媒と分離された油を貯留する油貯留部19を形成している。
<突起部14aの構成>
ここで、内筒14は、鋳物にて成形されている。図1~図4に示すように、内筒14の内側面部14bには、内筒14の図示下側の他端から図示上側の一端方向に延びる1つの突起部14aが設けられている。図1、図2、図4に示すように、突起部14aは、内筒14の図示下側の他端から蓋部15まで延びて形成されている。図3に示すように、突起部14aの内筒14の中心軸Cに向かう高さは、内筒14の内径に対して3%以上15%以下である。図1~図3に示すように、突起部14aは、内筒14の中心軸Cに平行に延びて形成されている。図1~図4に示すように、突起部14aにおける内筒14の中心軸Cに直交して中心軸C方向で異なる直交断面は、同一形状である。そのため、突起部14aの内筒14の中心軸Cに向かう高さは、一定に形成されている。突起部14aは、真っ直ぐな棒状体である。図3に示すように、突起部14aは、先端部14a1に平坦面を有する。図1、図2に示すように、突起部14aは、外筒13の流入口13aに対して最も離間した内側面部14bに設けられている。
ここで、内筒14は、鋳物にて成形されている。図1~図4に示すように、内筒14の内側面部14bには、内筒14の図示下側の他端から図示上側の一端方向に延びる1つの突起部14aが設けられている。図1、図2、図4に示すように、突起部14aは、内筒14の図示下側の他端から蓋部15まで延びて形成されている。図3に示すように、突起部14aの内筒14の中心軸Cに向かう高さは、内筒14の内径に対して3%以上15%以下である。図1~図3に示すように、突起部14aは、内筒14の中心軸Cに平行に延びて形成されている。図1~図4に示すように、突起部14aにおける内筒14の中心軸Cに直交して中心軸C方向で異なる直交断面は、同一形状である。そのため、突起部14aの内筒14の中心軸Cに向かう高さは、一定に形成されている。突起部14aは、真っ直ぐな棒状体である。図3に示すように、突起部14aは、先端部14a1に平坦面を有する。図1、図2に示すように、突起部14aは、外筒13の流入口13aに対して最も離間した内側面部14bに設けられている。
<ガス冷媒及び油の流れの過程>
スクリューローター7と同一軸線上に固定されたモーター5が回転することにより、スクリューローター7の吸入圧力側から吸込まれた低圧のガス冷媒が圧縮室11にて圧縮されつつ、スクリューローター7の吐出圧力側へ送られる。高圧に圧縮されたガス冷媒は、圧縮室11に注入されている油と一緒に吐出口12aから吐出室12へ吐出され、吐出室12から油分離器4の流入口13aに導出される。
スクリューローター7と同一軸線上に固定されたモーター5が回転することにより、スクリューローター7の吸入圧力側から吸込まれた低圧のガス冷媒が圧縮室11にて圧縮されつつ、スクリューローター7の吐出圧力側へ送られる。高圧に圧縮されたガス冷媒は、圧縮室11に注入されている油と一緒に吐出口12aから吐出室12へ吐出され、吐出室12から油分離器4の流入口13aに導出される。
油分離器4に到達したガス冷媒及び油を含む圧縮冷媒は、外筒13の側面部に内外に貫通した流入口13aから外筒13の内部に流入し、外筒13と内筒14との間の円筒状の隙間20を旋回しながら下降する。この際、旋回下降するガス冷媒及び油のうち、ガス冷媒よりも密度の高い油は遠心力によって外筒13の内側面部13cへ飛ばされ、油とガス冷媒とが分離される。
また、旋回流により分離された油は、重力により、油貯留部19へ落下する。油貯留部19に溜められた油は、ケーシング3内に設けられた図示しない経路を通って圧縮室11及び軸受8に供給される。
一方、油と分離したガス冷媒は、旋回しながら下降して整波板17に衝突して折り返される。折り返されたガス冷媒は、旋回を継続しながら上昇流となって内筒14の内部に流入する。上昇流となるガス冷媒は、旋回しながら下降してくるガス冷媒よりも流速が低く、外筒13の内部の中心部に集中して流れる。このため、上昇流となるガス冷媒は、外筒13の内部にて更に中心方向である内筒14の内部に流入する。内筒14の内側面部14bに突起部14aが設けられているため、内筒14の内部に流入してくるガス冷媒の旋回抵抗となり、ガス冷媒の旋回方向の流速が抑制され、ガス冷媒が真っ直ぐ進む上昇流になる。上昇したガス冷媒は、蓋部15の出口部15aから逆止弁18を通過して冷凍サイクル装置200側に流出する。
突起部14aが旋回するガス冷媒と衝突し、ガス冷媒の旋回方向の流速が低減するので、圧力損失が抑制され、スクリュー圧縮機1の性能が向上できる。
また、外筒13と内筒14との間の隙間20を旋回して油とガス冷媒に分離できなかった一部の油は、内筒14を旋回している際に内筒14の内側面部14bに集積される。特に、突起部14aにガス冷媒の旋回成分が衝突するので、油が突起部14aに集積される。内筒14の内側面部14bに集積された油は、重力により油貯留部19に落下する。これにより、油とガス冷媒の分離効率は、内筒14に突起部14aが無い場合よりも向上できる。
<突起部14aが鋳物である効果>
実施の形態1によれば、内筒14の内側面部14bに鋳物により突起部14aが設けられている。このため、油分離効率が向上でき、内筒14の内部における上昇流の旋回方向の流速が抑制できる。これにより、内筒14内における圧力損失が低減できる。
実施の形態1によれば、内筒14の内側面部14bに鋳物により突起部14aが設けられている。このため、油分離効率が向上でき、内筒14の内部における上昇流の旋回方向の流速が抑制できる。これにより、内筒14内における圧力損失が低減できる。
すなわち、鋳物にて成形した突起部14aを設けることにより、整流板を設けることなく、内筒14の内部を流れる旋回流の流速が抑制できる。それにより、製造に手間のかかる旋回強化板あるいは整流板の溶接作業が省ける。また、整流板を設ける場合よりも内筒14が軽量化でき、コストが低減でき、容易に安価な高性能及び高油分離効率なスクリュー圧縮機1が得られる。
<実施の形態1の効果>
実施の形態1によれば、油分離器4は、圧縮冷媒が吐出される吐出口12aに接続された外筒13を備える。油分離器4は、外筒13の内側に配置された内筒14を備える。油分離器4は、内筒14の図示上側の一端の開口部を覆って出口部15aから油と分離したガス冷媒を吐出する蓋部15を備える。油分離器4は、サイクロン式の油分離器である。内筒14の内側面部14bには、1つの突起部14aが設けられる。
実施の形態1によれば、油分離器4は、圧縮冷媒が吐出される吐出口12aに接続された外筒13を備える。油分離器4は、外筒13の内側に配置された内筒14を備える。油分離器4は、内筒14の図示上側の一端の開口部を覆って出口部15aから油と分離したガス冷媒を吐出する蓋部15を備える。油分離器4は、サイクロン式の油分離器である。内筒14の内側面部14bには、1つの突起部14aが設けられる。
この構成によれば、内筒14の内側面部14bに設けられた内筒14の図示下側の他端から図示上側の一端方向に延びる1つの突起部14aが油分離器4の内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回成分と衝突し、油分離器4の内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回成分が減速できる。これにより、油分離後のガス冷媒の上昇流における旋回方向の流速が抑制でき、ガス冷媒の旋回上昇流による圧力損失が低減できる。よって、安価でかつ簡易な構造にて高効率な油分離及び圧損低減による性能の向上が実現できる。
実施の形態1によれば、突起部14aは、内筒14の図示下側の他端部における他端から図示上側の一端方向に形成されている。
この構成によれば、図示下側の他端から図示上側の一端方向に延びた突起部14aが油分離器4の内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回成分と一端方向に延びる領域で衝突し続け、油分離器4の内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回成分がより減速できる。これにより、油分離後のガス冷媒の上昇流における旋回方向の流速がより抑制でき、ガス冷媒の旋回上昇流による圧力損失がより低減できる。よって、安価でかつ簡易な構造にて高効率な油分離及び圧損低減による性能の向上が実現できる。
実施の形態1によれば、突起部14aは、図示下側の他端部における他端から蓋部15まで延びて形成される。
この構成によれば、図示下側の他端から蓋部15まで延びた突起部14aが油分離器4の内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回成分と蓋部15に至る上昇の最後まで衝突し続け、油分離器4の内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回成分がより減速できる。これにより、油分離後のガス冷媒の上昇流における旋回方向の流速がより抑制でき、ガス冷媒の旋回上昇流による圧力損失がより低減できる。よって、安価でかつ簡易な構造にて高効率な油分離及び圧損低減による性能の向上が実現できる。
実施の形態1によれば、突起部14aの内筒14の中心軸Cに向かう高さは、内筒14の内径に対して3%以上15%以下である。
この構成によれば、突起部14aの内筒14の中心軸Cに向かう高さが内筒14の内径に対して3%以上15%以下である。このため、突起部14aが油分離器4の内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回成分と効率良く衝突し、油分離器4の内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回成分がより減速できる。
実施の形態1によれば、突起部14aは、内筒14の中心軸Cに平行に延びて形成される。
この構成によれば、内筒14の中心軸Cに平行に延びた突起部14aが油分離器4の内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回成分と旋回成分の進行方向に対してほぼ直交して衝突し、衝突機会が多くなり、油分離器4の内筒14の内側面部14bにおけるガス冷媒の旋回成分がより減速できる。
実施の形態1によれば、突起部14aにおける内筒14の中心軸Cに直交して中心軸C方向で異なる直交断面は、同一形状である。
突起部14aが油分離器4の内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回成分と乱流を発生させずに衝突し、油分離器4の内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回成分が無駄な乱流を発生させずに減速できる。
実施の形態1によれば、突起部14aは、先端部14a1に平坦面を有する。
この構成によれば、突起部14aが先端部14a1に平坦面を有する。それにより、突起部14aが油分離器4の内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回成分と効率良く衝突し、油分離器4の内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回成分がより減速できる。
実施の形態1によれば、突起部14aは、外筒13における吐出口12aに繋がった流入口13aに対して最も離間した内側面部14bに設けられる。
この構成によれば、外筒13の流入口13aに対して最も離間した内側面部14bに設けられた突起部14aが油分離器4の内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回成分と旋回成分の勢いを効率良く削減できるように衝突する。そして、油分離器4の内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回成分が効率的に減速できる。また、突起部14aが無駄無く効率的に配置でき、内筒14が過度に重くならずに済む。また、外筒13の油出口13bが流入口13aの中心軸Cに対して下方投影領域に形成される場合には、突起部14aが油出口13bに対して最も離間した内側面部14bに設けられることになる。その場合には、突起部14aで集積された最も多量の油が油出口13bに向けて流れ、他の部分に付着した油もまとめて取り込む流れを形成する。これにより、圧縮冷媒から分離された油の回収が効率的に実施できる。
実施の形態1によれば、圧縮機としてのスクリュー圧縮機1は、油分離器4を備える。スクリュー圧縮機1は、冷媒を圧縮し、圧縮冷媒を吐出する吐出口12aが設けられた圧縮機構部としての圧縮機本体部2を備える。
この構成によれば、突起部14aが油分離器4の内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回成分と衝突し、油分離器4の内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回成分が減速できる。これにより、油分離後のガス冷媒の上昇流における旋回方向の流速が抑制でき、ガス冷媒の旋回上昇流による圧力損失が低減できる。よって、安価でかつ簡易な構造にて高効率な油分離及び圧損低減による圧縮機性能の向上が実現できる。
実施の形態1によれば、圧縮機は、スクリュー圧縮機1である。
この構成によれば、安価でかつ容易な構造にて高効率な油分離効率及び圧損低減によるスクリュー圧縮機1の性能の向上が実現できる。
実施の形態2.
図5は、本発明の実施の形態2に係る油分離器4を示す縦断面図である。図6は、本発明の実施の形態2に係る油分離器4の内筒14の内側面部14bを示す展開図である。実施の形態2では、その特徴部分のみを説明する。その他の上記実施の形態と同様な事項は、説明を省略する。
図5は、本発明の実施の形態2に係る油分離器4を示す縦断面図である。図6は、本発明の実施の形態2に係る油分離器4の内筒14の内側面部14bを示す展開図である。実施の形態2では、その特徴部分のみを説明する。その他の上記実施の形態と同様な事項は、説明を省略する。
実施の形態2では、突起部14aは、図示下側の他端から、他端と蓋部15との間の4分の1以上2分の1未満の長さまで延びている。また、突起部14aは、実施の形態1の突起部14aに比して内筒14の円周方向幅を小さく形成されている。
ガス冷媒は、出口部15aに近づくに従って、内筒14の内側面部14b近傍における旋回流の流速を低減し、上昇流成分を増加させる。このため、実施の形態1のように内筒14の上部に設けられた突起部14aの旋回流速の低減効果が低い。そこで、実施の形態2では、効果の大きい内筒14の下部にのみ突起部14aが設けられている。
それにより、突起部14aは、内筒14の下端から下端と蓋部15との間の4分の1以上2分の1未満の区間に設けられる。よって、ガス冷媒の旋回流速の低減効果が維持されつつ、内筒14の軽量化が図れる。すなわち、実施の形態1と同様な効果を維持したまま内筒14の軽量化を図った高性能なスクリュー圧縮機1が得られる。なお、突起部14aは、図示下側の他端部における他端から、他端部における他端と蓋部15との間の3分の1の長さまで延びて形成されると、より好適である。
<実施の形態2の効果>
実施の形態2によれば、突起部14aは、図示下側の他端部における他端から、他端部における他端と蓋部15との間の4分の1以上2分の1未満の長さまで延びて形成される。
実施の形態2によれば、突起部14aは、図示下側の他端部における他端から、他端部における他端と蓋部15との間の4分の1以上2分の1未満の長さまで延びて形成される。
この構成によれば、他端から他端と蓋部15との間の4分の1以上2分の1未満の長さまで延びた突起部14aが油分離器4の内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回成分と旋回成分が最も勢いのあるうちに衝突し、油分離器4の内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回成分が減速できる。また、突起部14aが短く形成でき、内筒14の軽量化が図れる。
実施の形態3.
図7は、本発明の実施の形態3に係る油分離器4を示す横断面図である。実施の形態3では、その特徴部分のみを説明する。その他の上記実施の形態と同様な事項は、説明を省略する。
図7は、本発明の実施の形態3に係る油分離器4を示す横断面図である。実施の形態3では、その特徴部分のみを説明する。その他の上記実施の形態と同様な事項は、説明を省略する。
実施の形態3では、突起部14aは、根元と先端部14a1とを繋ぐ側面部14a2を曲面形状に形成されている。曲面形状は、ガス冷媒の旋回流の旋回成分が変わるようなR形状である。これに対し、実施の形態1では、突起部14aの形状が旋回流の抵抗になっていた。また、実施の形態3の突起部14aは、実施の形態1の突起部14aに比して内筒14の円周方向幅を大きく形成されている。突起部14aの曲面形状の側面部14a2が形成できる幅が必要だからである。
このように、突起部14aの側面部14a2は、当該側面部14a2に沿って流れるガス冷媒の旋回流の旋回成分の方向を変えるようにR形状である。このため、内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回流の流速が低減し、ガス冷媒の上昇流成分の流速が増加する。
それにより、突起部14aの側面部14a2が内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回成分が方向を変えるように曲面形状であることにより、ガス冷媒の旋回流速の低減効果が実施の形態1の構成よりも向上する。すなわち、実施の形態3では、実施の形態1よりも圧力損失を低減できる高性能なスクリュー圧縮機1が得られる。
<実施の形態3の効果>
実施の形態3によれば、突起部14aは、内側面部14b側の根元部と先端部14a1とを繋ぐ側面部14a2を曲面形状に形成される。
実施の形態3によれば、突起部14aは、内側面部14b側の根元部と先端部14a1とを繋ぐ側面部14a2を曲面形状に形成される。
この構成によれば、根元と先端部14a1とを繋ぐ側面部14a2を曲面形状に形成された突起部14aが内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回成分の方向を変化させ、油分離器4の内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回成分が効率良く減速できる。
実施の形態4.
実施の形態4では、その特徴部分のみを説明する。その他の上記実施の形態と同様な事項は、説明を省略する。
実施の形態4では、その特徴部分のみを説明する。その他の上記実施の形態と同様な事項は、説明を省略する。
実施の形態4では、突起部14aは、実施の形態2と同様に、図示下側の他端から、他端と蓋部15との間の4分の1以上2分の1未満の長さまで延びている。実施の形態4では、実施の形態3と同様に、突起部14aは、根元と先端部14a1とを繋ぐ側面部14a2を曲面形状に形成されている。曲面形状は、ガス冷媒の旋回流の旋回成分が変わるようなR形状である。また、実施の形態4の突起部14aは、実施の形態3と同様に、実施の形態1の突起部14aに比して内筒14の円周方向幅を大きく形成されている。突起部14aの曲面形状の側面部14a2が形成できる幅が必要だからである。
それにより、実施の形態4では、実施の形態2と同様に、突起部14aが内筒14の下端から下端と蓋部15との間の4分の1以上2分の1未満の長さまで延びている。これにより、ガス冷媒の旋回流速の低減を維持しつつ内筒14の軽量化が図れる。すなわち、実施の形態3と同様な効果を維持したまま軽量化を図った高性能なスクリュー圧縮機1が得られる。
実施の形態5.
図8は、本発明の実施の形態5に係る油分離器4を示す横断面図である。実施の形態5では、その特徴部分のみを説明する。その他の上記実施の形態と同様な事項は、説明を省略する。
図8は、本発明の実施の形態5に係る油分離器4を示す横断面図である。実施の形態5では、その特徴部分のみを説明する。その他の上記実施の形態と同様な事項は、説明を省略する。
図8に示すように、突起部14aは、内筒14の円周に沿って等間隔で4つ設けられている。また、4つの突起部14aのうち1つの突起部14aは、流入口13aに対して最も離間した内側面部14bに設けられている。
このように、実施の形態1~4において突起部14aは1つであった。しかし、これに限られない。突起部14aは、必ずしも1つである必要はなく、内筒14の円周に沿って均等に複数配置されてもよい。
<実施の形態5の効果>
実施の形態5によれば、突起部14aは、内筒14の円周に沿って等間隔で4つ設けられる。
実施の形態5によれば、突起部14aは、内筒14の円周に沿って等間隔で4つ設けられる。
この構成によれば、内筒14の円周に沿って等間隔で4つ設けられた突起部14aが油分離器4の内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回成分と内筒14の円周に沿って等間隔で断続的に衝突し続け、油分離器4の内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回成分がより減速できる。
<その他>
なお、突起部14aは、内筒14の内側面部14bに、内筒14の図示下側の他端部における他端から図示上側の一端方向に延びるものを例に挙げた。しかし、これに限られない。突起部14aは、内筒14の内側面部14bに、内筒14の図示下側の他端部における他端に空隙を介して該空隙の図示上側の隣などから図示上側の一端方向に延びるものでもよい。また、突起部14aは、図示下側の他端部から図示上側の一端方向に延びれば、長さを任意に設計できる。さらに、突起部14aは、図示下側の他端部から図示上側の一端方向に延びれば、破線のように断続的に複数の凸部が空隙を開けて連続するものでもよい。また、突起部14aは、内筒14の内側面部14bに形成され、内筒14の中心軸Cに直交方向以外の方向に延びて形成されても良い。
なお、突起部14aは、内筒14の内側面部14bに、内筒14の図示下側の他端部における他端から図示上側の一端方向に延びるものを例に挙げた。しかし、これに限られない。突起部14aは、内筒14の内側面部14bに、内筒14の図示下側の他端部における他端に空隙を介して該空隙の図示上側の隣などから図示上側の一端方向に延びるものでもよい。また、突起部14aは、図示下側の他端部から図示上側の一端方向に延びれば、長さを任意に設計できる。さらに、突起部14aは、図示下側の他端部から図示上側の一端方向に延びれば、破線のように断続的に複数の凸部が空隙を開けて連続するものでもよい。また、突起部14aは、内筒14の内側面部14bに形成され、内筒14の中心軸Cに直交方向以外の方向に延びて形成されても良い。
また、突起部14aは、必ずしも鋳物にて成形する必要はなく、内筒14に溶接して取付けた構造としてもよい。
ここで、スクリュー圧縮機1は、油分離器4における同心円の外筒13及び内筒14を中心軸Cが上下方向に延びる状態で配置されていた。しかし、これに限られない。スクリュー圧縮機1は、油分離器4における外筒13及び内筒14を中心軸Cが水平方向あるいは上下に対して斜め方向に延びる状態で配置されてもよい。
さらに、スクリュー圧縮機1の運転は、一定の回転数で運転する定速駆動、あるいは、モーター5の回転数を制御するインバーター駆動のどちらでもよい。
加えて、スクリュー圧縮機1に適用される冷媒は、特定の冷媒に限定されるものではない。たとえば、環境への影響等を考慮して、GWPが低いものが選択されるとよい。GWPが低い冷媒は、たとえば、R32、HFO-1123、HFO-1234yf、HFO-1234ze、又は、これらのうちの少なくとも1つを含む混合冷媒である。なお、スクリュー圧縮機1に適用される冷媒は、二酸化炭素等の自然冷媒でもよい。
実施の形態6.
<冷凍サイクル装置200>
図9は、本発明の実施の形態6に係るスクリュー圧縮機1を適用した冷凍サイクル装置200を示す冷媒回路図である。
<冷凍サイクル装置200>
図9は、本発明の実施の形態6に係るスクリュー圧縮機1を適用した冷凍サイクル装置200を示す冷媒回路図である。
図9に示すように、冷凍サイクル装置200は、スクリュー圧縮機1、凝縮器201、膨張弁202及び蒸発器203を備える。これらスクリュー圧縮機1、凝縮器201、膨張弁202及び蒸発器203が冷媒配管で接続されて冷凍サイクル回路を形成している。そして、蒸発器203から流出した冷媒は、スクリュー圧縮機1に吸入されて高温高圧となる。高温高圧となった冷媒は、凝縮器201において凝縮されて液体になる。液体となった冷媒は、膨張弁202で減圧膨張されて低温低圧の気液二相となり、気液二相の冷媒が蒸発器203において熱交換される。
実施の形態1~5のスクリュー圧縮機1は、このような冷凍サイクル装置200に適用できる。なお、冷凍サイクル装置200としては、たとえば空気調和装置、冷凍装置又は給湯器などが挙げられる。
<実施の形態6の効果>
冷凍サイクル装置200は、上記の実施の形態1~5に記載の圧縮機としてのスクリュー圧縮機1を備える。
冷凍サイクル装置200は、上記の実施の形態1~5に記載の圧縮機としてのスクリュー圧縮機1を備える。
この構成によれば、スクリュー圧縮機1を備える冷凍サイクル装置200は、突起部14aが油分離器4の内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回成分と衝突し、油分離器4の内筒14の内側面部14b近傍におけるガス冷媒の旋回成分が減速できる。これにより、油分離後のガス冷媒の上昇流における旋回方向の流速が抑制でき、ガス冷媒の旋回上昇流による圧力損失が低減できる。よって、安価でかつ簡易な構造にて高効率な油分離及び圧損低減による冷凍サイクル装置200の性能の向上が実現できる。
1 スクリュー圧縮機、2 圧縮機本体部、3 ケーシング、4 油分離器、5 モーター、5a ステーター、5b モーターローター、6 スクリュー軸、7 スクリューローター、7a スクリュー溝、8 軸受、9 ゲートロータ、9a 歯部、10 スライドバルブ、10a 開口部、11 圧縮室、12 吐出室、12a 吐出口、13 外筒、13a 流入口、13b 油出口、13c 内側面部、14 内筒、14a 突起部、14a1 先端部、14a2 側面部、14b 内側面部、15 蓋部、15a 出口部、16 底部、17 整波板、18 逆止弁、19 油貯留部、20 隙間、21 空間部、200 冷凍サイクル装置、201 凝縮器、202 膨張弁、203 蒸発器。
Claims (14)
- 圧縮冷媒が吐出される吐出口に接続された外筒と、
前記外筒の内側に配置された内筒と、
前記内筒の一端の開口部を覆って出口部から油と分離したガス冷媒を吐出する蓋部と、を備えるサイクロン式の油分離器であって、
前記内筒の内側面部には、1以上の突起部が設けられる油分離器。 - 前記突起部は、前記内筒の他端部から前記一端方向に形成される請求項1に記載の油分離器。
- 前記突起部は、前記内側面部側の根元部と先端部とを繋ぐ側面部を曲面形状に形成される請求項1又は2に記載の油分離器。
- 前記突起部は、前記他端部から前記蓋部まで延びて形成される請求項1~3のいずれか1項に記載の油分離器。
- 前記突起部は、前記他端部から、前記他端部と前記蓋部との間の4分の1以上2分の1未満の長さまで延びて形成される請求項1~3のいずれか1項に記載の油分離器。
- 前記突起部の前記内筒の中心軸に向かう高さは、前記内筒の内径に対して3%以上15%以下である請求項1~5のいずれか1項に記載の油分離器。
- 前記突起部は、前記内筒の円周に沿って等間隔で複数設けられる請求項1~6のいずれか1項に記載の油分離器。
- 前記突起部は、前記内筒の中心軸に平行に延びて形成される請求項1~7のいずれか1項に記載の油分離器。
- 前記突起部における前記内筒の中心軸に直交して前記中心軸方向で異なる直交断面は、同一形状である請求項1~8のいずれか1項に記載の油分離器。
- 前記突起部は、先端部に平坦面を有する請求項1~9のいずれか1項に記載の油分離器。
- 前記突起部は、前記外筒における前記吐出口に繋がった流入口に対して最も離間した前記内側面部に設けられる請求項1~10のいずれか1項に記載の油分離器。
- 請求項1~11のいずれか1項に記載の油分離器と、
冷媒を圧縮し、圧縮冷媒を吐出する前記吐出口が設けられた圧縮機構部と、
を備える圧縮機。 - スクリュー圧縮機である請求項12に記載の圧縮機。
- 請求項12又は13に記載の圧縮機を備える冷凍サイクル装置。
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