油分离器和制造油分离器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及从含有冷冻机油的制冷剂分离冷冻机油的油分离器、以及制造该油分离器的制造方法。
【背景技术】
[0002]通常，冷冻机油用于空气调节装置等所使用的压缩机的润滑。该冷冻机油与制冷剂一起在制冷剂的循环系统内循环。然后，从压缩机的吸入侧吸入的冷冻机油被供给至压缩机内部的各滑动部，用于各滑动部的润滑。不仅如此，冷冻机油也被供给至工作室，通过密封工作室内的间隙而用于防止汽化的制冷剂的泄露。
[0003]在上述循环系统中，在从压缩机排出的制冷剂含有大量的冷冻机油的情况下，冷冻机油容易附着于热交换器的传热管的内壁面。然后，附着于传热管的内壁面的冷冻机油阻碍传热管的传热，使热交换器的传热效率恶化。为了避免这样的事态，在循环系统内设置油分离器。油分离器从自压缩机排出的制冷剂分离冷冻机油，并将该冷冻机油送回到压缩机的吸入侧。
[0004]从压缩机排出的含有冷冻机油的高温高压的制冷剂被导入到圆筒状的油分离器内，以使得产生回旋流。通过由该回旋流实现的离心力的作用，冷冻机油附着于油分离器的内壁面。进而，该冷冻机油通过重力的作用而向油分离器的下部移动，形成积油部。这样，从制冷剂分离出冷冻机油。
[0005]但是，在上述油分离器中，存在如下问题:制冷剂会卷起积油部(油溜*9 )的冷冻机油，将冷冻机油运送至制冷剂的排出通路。因此，在专利文献I中，提出了将油分离器的下部的内径设为比油分离器的上部的内径大的油分离器。由此，油分离器的下部的回旋流的回旋速度变小，可抑制冷冻机油的卷起。
[0006]进而，专利文献I也记载有:从油分离器的上部到中央部使内径逐渐变小，从中央部到下部使内径逐渐变大。由此，在油分离器的中央部，回旋流的回旋速度变大，并且流动被整流，发挥优异的分离特性。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献1:特开2005-180808号公报
【发明内容】
[0009]但是，在以往的油分离器中，分离特性不够充分。
[0010]本发明提供一种能够提高冷冻机油的分离特性的油分离器、以及制造该油分离器的制造方法。
[0011]本发明的油分离器是从含有冷冻机油的制冷剂分离冷冻机油的油分离器，具备:圆筒状的第I分离部，其具有制冷剂能够回旋的第I内部空间；圆筒状的第2分离部，其配置在第I分离部的下方，具有从第I分离部流出的制冷剂能够回旋的第2内部空间；导入管，其使制冷剂朝向第I分离部内的内壁面流出，使得在第I内部空间中产生制冷剂的回旋流；导出管，其将冷冻机油被分离后的制冷剂导出；以及排出管，其将从制冷剂分离出的冷冻机油从第2内部空间排出，第2分离部具有将第I分离部的内壁面与第2分离部的内壁面上端连结而形成台阶的表面，该表面与第I分离部的内壁面之间所成的角度为90度以下，且该表面与第2分离部的内壁面之间所成的角度为90度以下。
[0012]此外，这些包括的或具体的实施方式可以通过系统、方法或者制造方法来实现，也可以通过系统、方法以及制造方法的任意组合来实现。
[0013]本发明的油分离器能够提高冷冻机油的分离特性。
【附图说明】
[0014]图1是表示本发明的实施方式的油分离装置的结构的一例的图。
[0015]图2是对台阶的表面的角度进行说明的图。
[0016]图3是对导入管的配置的一例进行说明的图。
[0017]图4是对油分离器的特性解析所使用的各参数进行说明的图。
[0018]图5是表示压力损失APs与比(D1- D2)/D1之间的关系的图。
[0019]图6是表不油分呙率与比D1/(D1-D 2)之间的关系的图。
[0020]图7是表示具有台阶的油分离器的压力分布的一例的图。
[0021]图8是表示图7所示的压力分布下的冷冻机油的油滴的流线的图。
[0022]图9是表示压力损失比与第I分离部的内径D1之间的关系的图。
[0023]图10是表示油分离率比与第I分离部的内径D1之间的关系的图。
【具体实施方式】
[0024]本发明人在锐意研宄后发现，在利用了由回旋流实现的离心力的油分离器中，含有冷冻机油的制冷剂在油分离器内尽可能长时间地回旋是重要的。上述专利文献I的油分离器无法改善有助于油分离的油分离器的上部空间中的回旋时间。
[0025]以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。此外，以下说明的实施方式是一例，本发明并不由该实施方式来限定。
[0026]图1是表示本发明的实施方式的油分离器10的结构的一例的图。油分离器10是从含有冷冻机油的制冷剂分离冷冻机油的装置。该油分离器10具备第I分离部11、第2分离部12、导入管13、导出管14以及排出管15。此外，图1示出利用通过油分离器10的中心且与导入管13的管轴13a平行的平面将油分离器10切断的情况下的截面。
[0027]第I分离部11、第2分离部12是具有制冷剂能够回旋的内部空间的圆筒状的容器。第2分尚部12配置在第I分尚部11的下方。另外，第2分尚部12的内径D2比第I分离部11的内径D1小。由此，能够在第2分离部12中提高因第I分离部11中的回旋而下降后的回旋速度，能够提高油分离的效率。
[0028]导入管13和导出管14被设置成贯通第I分离部11。导入管13使含有冷冻机油的制冷剂朝向第I分离部11内的内壁面流出，使得产生制冷剂的回旋流。另外，导出管14将冷冻机油被分离后的制冷剂从油分离器10导出。
[0029]制冷剂所包含的冷冻机油通过由上述制冷剂的回旋流实现的离心力的作用而附着于油分离器10的内壁面，从制冷剂分离。然后，从制冷剂分离出的冷冻机油通过重力的作用而向第2分离部12的底部移动。
[0030]在此，导出管14的入口优选设置在第2分离部12内。这样一来，第I分离部11侧的第2分离部12的内部空间变窄，能够进一步提高第2分离部12中的制冷剂流的回旋速度。
[0031]排出管15被设置成贯通第2分尚部12。并且，该排出管15将移动到第2分尚部12的底部的冷冻机油从油分离器10排出。排出的冷冻机油被送回到压缩机的吸入侧。
[0032]此外，由于从压缩机排出的制冷剂处于高温，所以若移动到第2分离部12的底部的冷冻机油处于高温，则也可以直接送回到压缩机的密闭容器内的高温的积油部。根据该结构，能够实现压缩机的高效的运转。
[0033]第2分尚部12具有表面16，该表面16被设置成面向第I分尚部11的内部空间，将第I分离部11的内壁面与第2分离部12的内壁面上端连结。在此，该表面16与第I分离部11的内壁面之间所成的角度被设为90度以下，且该表面16与第2分离部12的内壁面之间所成的角度也被设为90度以下。
[0034]由此，第I分离部11和第2分离部12形成台阶。S卩，油分离器10的内径在第I分离部11与第2分离部12的边界部分突然变化。
[0035]图2是对台阶的表面16的角度进行说明的图。在图2中，将台阶的表面16与第I分离部11的内壁面之间所成的角度设为α，将台阶的表面16与第2分离部12的内壁面之间所成的角度设为β。图2 (A)示出角度α、β均为90度的情况，图2(B)示出角度α、β均小于90度的情况。
[0036]通过将台阶的表面16的角度设为这样的角度，能够使容器壁附近的制冷剂的流动的方向从向下变化为水平方向、或者比水平方向更朝上。其结果，能够延长制冷剂在第I分离部11内回旋的时间，可促进冷冻机油从制冷剂的分离。此外，以下，对角度α、β均为90度的情况进行说明。
[0037]图3是对导入管13的配置的一例进行说明的图。图3示出利用通过导入管13的管轴13a的水平面将油分离器10切断的情况下的剖视图。如图3所示，导入管13的管轴13a的方向从第I分离部11的中心方向偏离。
[0038]因此，从导入管13流出的制冷剂从倾斜方向与第I分离部11的内壁面碰撞，由此产生制冷剂的回旋流。然后，通过由该回旋流实现的离心力的作用，制冷剂所含有的冷冻机油从制冷剂分离，附着于油分离器的内壁面。
[0039]这样的油分离器10的制造非常容易。具体而言，将第2分离部12插入到第I分离部11内，将第2分离部12的壁面的上端部作为台阶的表面16即可。通过采用这样的制造方法，能够实现装置的低成本化。
[0040]此外，虽然在图1、图3中横向设置导入管13，但也可以纵向设置导入管13。在该情况下，为了产生制冷剂的回旋流，在第I分离部11内将导入管13的顶端部分弯曲成大致水平方向即可。
[0041]接着，基于油分离器10的特性解析的结果，对第I分离部11的内径与第2分离部12的内径的关系进行说明。图4是对油分离器10的特性解析所使用的各参数进行说明的图。
[0042]如图4(A)所不，将第I分尚部11的内径设为D1 (m)，将第2分尚部12的内径设为D2(Hi)，将导出管14的内径设为D3(HI)。另外，将从导入管13的中心轴的高度到台阶的表面16的高度的、第I分离部11的空间内的制冷剂的平均下降速度设为V1 (m/s)，将从台阶的表面16的高度到导出管14的入口的高度的、第2分离部12的空间内的制冷剂的平均下降速度设为V2 (m/s)。
[0043]另外，如图4(B)所示，在油分离器10的水平截面中，将从第I分离部11的内部区域的面积减去导出管14所占的面积而得到的面积设为A1，将从第2分离部12的内部区域的面积减去导出管14所占的面积而得到的面积设为A2，将导出管14所占的面积设为A3。
[0044]在该情况下，面积A 3如下表示。
[0045]A1= JT (D1^)2- JT (D3/2)2..?(式 I)
[0046]A2= JT (D2/2)2— 31 (D J2)2..?(式 2)
[0047]A3= π (D3/2)2..?(式 3)
[0048]另外，若将来自导入管13的制冷剂的导入量设为Q(m3/s)，并假定为在从导入管13的中心轴的高度到导出管14的入口的高度的空间内制冷剂仅向下方流动，则下式成立。
[0049]Q = A1V1= A2V2..?(式 4)
[0050]因如图4所示的台阶而产生的压力损失APs能够通过下式来估算。
[0051]APs = 0.5 ζ P V22...(式 5)
[0052]在此，由于面积A3比面积A P 4小，对制冷剂的流动不产生大的影响，所以在式5中忽视导出管14的存在。
[0053]在式5中，ζ是根据面积比A2A1而变化的损失系数，该ζ通过实验求出。具体而言，在A2A1SiK0.01,0.1,0.2,0.4,0.6,0.8、1.0的情况下，与各A2A1的值对应的ζ分别成为 0.5,0.449,0.372,0.372,0.292,0.185,0.09,00
[0054]图5是表示使用式I?5导出的压力损失ΛPs与比(D1-D 2)/D1之间的关系的图。在此，在算出压力损失APs时，将制冷剂的密度P设为90.6kg/m3。这是88.5摄氏度下的制冷剂R410A的密度。另外，将制冷剂的导入量Q设为0.0015m3/s。然后，将第2分离部12的内径D2固定为0.067m，将导出管14的直径D 3固定为0.019m，使第I分离部11的内径D1变化而进行了计算。
[0055]由于在油分离器10内产生