WO2019146100A1 - 油分離器、圧縮機及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

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

油分離器、圧縮機及び冷凍サイクル装置

　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）。

特開２００３－２０１９６４号公報

　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。

本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係る油分離器を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係る油分離器を示す横断面図である。 本発明の実施の形態１に係る油分離器の内筒の内側面部を示す展開図である。 本発明の実施の形態２に係る油分離器を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態２に係る油分離器の内筒の内側面部を示す展開図である。 本発明の実施の形態３に係る油分離器を示す横断面図である。 本発明の実施の形態５に係る油分離器を示す横断面図である。 本発明の実施の形態６に係る冷凍サイクル装置を示す冷媒回路図である。

　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。

　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。

　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。

＜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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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、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。

　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。

　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。

　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。

　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)

1. 　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。
2. 　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。
3. 　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。
4. 　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。
5. 　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。
6. 　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。
7. 　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。
8. 　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。
9. 　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。
10. 　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。
11. 　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。
12. 　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。
13. 　スクリュー圧縮機である請求項１２に記載の圧縮機。
14. 　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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