WO2024057444A1 - 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、冷媒及び冷凍機油が流入する筒状の外筒部と、外筒部の内部に設けられ、外筒部との隙間において旋回流となって冷媒と冷凍機油とを分離する筒状の内筒部とを有する油分離部と、油分離部の下方に設けられ、分離された冷凍機油を貯留する油貯留部と、を備え、油貯留部には、分離された冷凍機油が流入して貯留する油貯留室と、隔壁を介して油貯留室に接続され、冷凍機油の油面を検知する油面レベルセンサが設けられた油面検知室と、が形成されており、油面検知室内の圧力を油貯留室内の圧力に近づける均圧手段が設けられ、油貯留室の底面に形成された貯留底面穴と、油面検知室の底面に形成された検知底面穴とが接続されている。

Description

油分離器、圧縮機及び冷凍サイクル装置

　本開示は、冷媒と冷凍機油とを分離する油分離器、圧縮機及び冷凍サイクル装置に関する。

　従来、冷媒と冷凍機油とを分離する油分離器が知られている。油分離器は、冷凍機油が含まれる冷媒から、冷凍機油を分離するものである。ここで、スクリュー圧縮機において、軸受の潤滑、圧縮熱の冷却又は隙間のシール等を目的として、軸受又は圧縮室に多量の冷凍機油が供給されている。供給された冷凍機油は、圧縮されたガス状態の冷媒と共に圧縮室から吐出部に吐出されるため、油分離器において冷凍機油とガス状態の冷媒とを分離し、冷凍機油を軸受又は圧縮室に再供給する必要が生じる。また、吐出部に吐出された冷凍機油が、圧縮機外部の冷凍サイクル回路側に流入した場合に、凝縮器又は蒸発器における熱交換に悪影響を及ぼし、性能低下の要因となる。このため、冷凍機油が冷凍サイクル回路側に流入する前に、油分離器において、冷凍機油とガス状態の冷媒とを分離して、冷凍機油を回収する必要がある。

　また、従来のスクリュー圧縮機において、冷凍機油とガス状態の冷媒とを分離する油分離器が、圧縮機と一体化されたものが知られている。冷凍機油とガス状態の冷媒とを分離する方式として、気液の密度差を利用して遠心力によって冷凍機油とガス状態の冷媒とを分離させるサイクロン方式がある。サイクロン方式の油分離器は、油分離部と、油貯留部とで構成される。油分離部には、遠心分離部分と通路部分とが形成されている。遠心分離部分は、二重の円筒で形成され、外筒部と内筒部との間にて油分離を行うための遠心力を発生させる。通路部分は、遠心力によって冷凍機油と分離されて旋回しながら、下降するガス状態の冷媒を内筒部の内側にて旋回上昇させて外部の冷凍サイクル回路側に流出させる。油貯留部は、分離された冷凍機油を貯留する。油貯留部に溜まった冷凍機油は、圧縮室の冷媒漏れの抑制、摺動面の焼付きの抑制、及び軸受の潤滑等の観点から、圧縮室近傍に常時インジェクションされる構造となっている。油分離器にて回収された冷凍機油は、油分離器の油貯留部から差圧によって圧縮室の圧縮開始直前又は直後、軸受等に給油される。冷凍サイクル装置の種類によっては、油貯留部から返油される際に、冷凍機油を冷却する機構を備えたものも存在する。

　上記のとおり、冷凍機油を低圧側へ給油するために、運転状態によっては油貯留部内の油量が過少となる場合がある。これを解消することを目的として、特許文献１には、冷凍機油を貯留する油タンクに油面を検知する静電容量式レベルセンサを備える油面検出装置が設けられたスクリュー圧縮機が開示されている。特許文献１の静電容量式レベルセンサは、油タンクに貯留する冷凍機油の油面が下限高さを下回った場合、油量不足であることを報知する。これにより、特許文献１は、油タンク内の油量減少に起因する低圧側への供給油の不足を事前に検知しようとするものである。

特許第３２５４４６３号公報

　しかしながら、特許文献１に開示されたスクリュー圧縮機は、油タンク内の油の貯留量を測定する際、冷媒の流れ等によって油面が波打つと、油面の検知を正確に行うことができない。例えば、サイクロン方式の油分離器において、冷凍機油を遠心力によって分離する際に旋回流が発生するが、旋回流が開口部を通って油タンクに侵入する。進入した旋回流によって、油タンクの油面が上下に振動して、波が発生する。よって、静電容量式レベルセンサが油タンクに設置されている場合、油面は静電容量式レベルセンサ付近で上下し誤作動を起こす可能性がある。

　油面を正確に検知することができない場合、冷凍機油が不足しているにも関わらず運転を継続してしまい、油枯れ運転を引き起こすおそれがある。油枯れ運転は、圧縮機において最も過酷な運転状態の１つであり、圧縮機の重大な故障の要因となり得る。例えば、スクリュー圧縮機を例に挙げると、圧縮室を形成するスクリューロータの外周部と、対面するケーシング内面側の隙間とは、μｍ単位の精度で管理されている。ここで、上記のように、供給される冷凍機油を冷却する方式が採用される場合、油枯れ運転に陥ると圧縮室及び圧縮された冷媒を冷凍機油で冷却することができなくなるため、吐出温度が上昇する。このため、スクリューロータが過度に熱膨張し、スクリューロータ外周とケーシングとの隙間がなくなって、スクリューロータの焼付きといった不具合を発生させる。

　このような不具合を抑制するために、油分離器の油貯留部の油面を適切に検知し、油量を管理することが必要である。低速域で運転している場合、油面レベルセンサで油枯れを検知したとき、周波数増加による油戻し運転を行い、油面レベルセンサが指定の位置以上になるまで継続させる。また、ＨＦＯ－１２３４ｙｆ、ＨＦＯ－１２３４ｚｅ等といった低ＧＷＰの冷媒を採用する圧縮機は、従来のＲ４０７Ｃといった冷媒等と比較して冷媒密度が低い。このままでは冷凍能力が低くなるため、同等の冷凍能力を発揮することを目的として、圧縮機を高回転で運転させて運用するケースがある。圧縮機が高回転数で運転する場合、冷媒の旋回速度がより速くなって、冷凍機油の油面が荒れ易くなる。このため、油面レベルセンサの誤作動を引き起こす可能性が更に高くなるおそれがある。このように、冷凍機油の油面を正確に検知することが求められている。

　本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、冷凍機油の油面を正確に検知する油分離器、圧縮機及び冷凍サイクル装置を提供するものである。

　本開示に係る油分離器は、冷媒及び冷凍機油が流入する筒状の外筒部と、外筒部の内部に設けられ、外筒部との隙間において旋回流となって冷媒と冷凍機油とを分離する筒状の内筒部とを有する油分離部と、油分離部の下方に設けられ、分離された冷凍機油を貯留する油貯留部と、を備え、油貯留部には、分離された冷凍機油が流入して貯留する油貯留室と、隔壁を介して油貯留室に接続され、冷凍機油の油面を検知する油面レベルセンサが設けられた油面検知室と、が形成されており、油面検知室内の圧力を油貯留室内の圧力に近づける均圧手段が設けられ、油貯留室の底面に形成された貯留底面穴と、油面検知室の底面に形成された検知底面穴とが接続されている。

　本開示によれば、油貯留室の底面に形成された貯留底面穴と油面検知室の底面に形成された検知底面穴とが冷凍機油で満たされた状態で接続されている。このため、仮に油貯留室の油面が波立っても、波が油面検知室に伝播することが抑制される。よって、油面検知室の油面が波立ち難い。従って、冷凍機油の油面を従来よりも精度よく検知することができる。

実施の形態１に係る冷凍サイクル装置を示す回路図である。 実施の形態１に係る圧縮機を示す断面図である。 実施の形態１に係る油分離器を示す断面図である。 変形例に係る油分離器を示す断面図である。 実施の形態２に係る油分離器を示す断面図である。 実施の形態３に係る油分離器を示す断面図である。

　以下、本開示の油分離器、圧縮機及び冷凍サイクル装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本開示は、以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。また、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、以下の説明において、本開示の理解を容易にするために方向を表す用語を適宜用いるが、これは本開示を説明するためのものであって、これらの用語は本開示を限定するものではない。方向を表す用語としては、例えば、「上」、「下」、「右」、「左」、「前」又は「後」等が挙げられる。なお、一部の図面において、断面図のハッチングを一部省略している。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００を示す回路図である。図１に示すように、冷凍サイクル装置１００は、例えば室内空間の空気を調整する空気調和機であり、圧縮機１、凝縮器１０１、膨張部１０２及び蒸発器１０３を備えている。圧縮機１、凝縮器１０１、膨張部１０２及び蒸発器１０３が冷媒配管１０５により接続されて、冷媒が流れる冷媒回路１０４が構成されている。なお、使用される冷媒は、適宜変更可能である。圧縮機１は、低温且つ低圧の状態の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して高温且つ高圧の状態の冷媒にして吐出するものである。凝縮器１０１は、例えば空気又は水と冷媒との間で熱交換するものである。膨張部１０２は、冷媒を減圧して膨張する減圧弁又は膨張弁である。膨張部１０２は、例えば開度が調整される電子式膨張弁である。蒸発器１０３は、例えば空気又は水と冷媒との間で熱交換するものである。

　（冷凍サイクル装置１００の運転）
　次に、冷凍サイクル装置の運転動作について説明する。圧縮機１から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、凝縮器１０１に流入し、凝縮器１０１において空気又は水と熱交換されて凝縮して液化する。凝縮された液状態の冷媒は、膨張部１０２に流入し、膨張部１０２において膨張及び減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器１０３に流入し、蒸発器１０３において空気又は水と熱交換されて蒸発してガス化する。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、圧縮機１に吸入される。

　ここで、凝縮器１０１が空調対象空間に設けられている場合、空調対象空間は暖房され、蒸発器１０３が空調対象空間に設けられている場合、空調対象空間は冷房される。このように、本実施の形態１は、冷凍サイクル装置１００が暖房専用機又は冷房専用機である場合について例示している。なお、冷凍サイクル装置１００が、冷媒回路１０４において冷媒が流れる方向を切り替える流路切替装置を有していてもよい。この場合、冷凍サイクル装置１００は、冷房運転及び暖房運転のいずれもが可能となる。なお、本実施の形態１では、冷凍サイクル装置１００が空機調和機である場合について例示しているが、冷凍サイクル装置１００は冷凍装置又は給湯器等とされてもよい。

　（圧縮機１）
　図２は、実施の形態１に係る圧縮機１を示す断面図である。図２に示すように、圧縮機１は、圧縮機本体２と油分離器３とを備えている。図２において、圧縮機本体２は圧縮機１における二点鎖線の右側Ｃ側に設けられ、油分離器３は圧縮機１における二点鎖線の左側Ｏ側に設けられている。本実施の形態１では、圧縮機１がスクリュー圧縮機のうちシングルスクリュー圧縮機である場合について例示する。なお、圧縮機１は、ツインスクリュー圧縮機とされてもよいし、油分離器３と一体化されていない圧縮機１とされてもよい。また、圧縮機１の運転は、一定の回転数で運転する定速駆動でもよいし、モータ５の回転数を制御するインバータ駆動でもよい。圧縮機本体２は、ケーシング４と、モータ５と、スクリュー軸６と、スクリューロータ７と、軸受８と、軸受ハウジング９と、ゲートロータ１０と、スライドバルブ１１とを有している。

　（ケーシング４）
　ケーシング４は、圧縮機１の外郭を構成するものであり、円筒状をなしている。ケーシング４の円筒壁の内部には、モータ５側に位置する低圧空間２ａと、モータ５側とは反対側に位置する高圧空間２ｂとが形成されている。低圧空間２ａには、低温且つ低圧のガス状態の冷媒が流入する。高圧空間２ｂは、低圧空間２ａよりも圧力が高い空間であり、高温且つ高圧のガス状態の冷媒が流れる。

　（モータ５）
　モータ５は、ケーシング４の内部に設けられ、インバータ制御等によって回転数が変化するものであり、モータステータ５ａとモータロータ５ｂとを有している。モータステータ５ａは、円筒形状をなしており、外周面がケーシング４の円筒壁に内接して固定されている。モータステータ５ａには、外部の電源（図示せず）から電力が供給されるコイル（図示せず）が巻回されている。モータロータ５ｂは、円筒形状をなしており、モータステータ５ａの内周部に間隔を空けて配置されている。モータロータ５ｂは、モータステータ５ａに電力が供給されることによって回転する。モータロータ５ｂとスクリューロータ７とは互いに同一軸線上に配置されており、いずれもスクリュー軸６に固定されている。

　（スクリュー軸６）
　スクリュー軸６は、ケーシング４の内部において、ケーシング４の中央に設けられた円柱状の部材であり、モータ５とスクリューロータ７とを接続するものである。スクリュー軸６は、モータ５に固定され、モータ５によって回転駆動する。

　（スクリューロータ７）
　スクリューロータ７は、円柱状をなしており、スクリュー軸６に固定され、スクリュー軸６の回転に伴って回転して、低圧空間２ａから流入する冷媒を圧縮して高圧空間２ｂに流出させる圧縮室１２が形成されたものである。スクリューロータ７の外周面には、スクリューロータ７の一端から他端に向かって複数の螺旋状の溝であるスクリュー溝７ａが形成されている。スクリューロータ７とモータロータ５ｂとは、互いに同一軸線状に配置されており、いずれもスクリュー軸６に固定されている。スクリューロータ７の一端側は冷媒の吸入側となって低圧空間２ａに連通し、他端側は冷媒の吐出側となってスクリュー溝７ａが高圧空間２ｂに連通する。

　（軸受８）
　軸受８は、円筒状の部材であり、内周部にスクリュー軸６が挿入されることにより、スクリュー軸６が回転自在に支持されている。

　（軸受ハウジング９）
　軸受ハウジング９は、ケーシング４の内部における高圧空間２ｂ側に設けられており、軸受８を収納するものである。軸受ハウジング９は、スクリューロータ７の吐出側の端部に設けられている。

　（ゲートロータ１０）
　ゲートロータ１０は、スクリューロータ７の径方向であってスクリュー軸６に対して軸対称に一対配置されている。ゲートロータ１０は、放射状に延びる複数の歯部１０ａを有しており、歯部１０ａは、ゲートロータ１０の外周面に周方向に沿って設けられている。歯部１０ａは、スクリューロータ７のスクリュー溝７ａに噛み合って係合している。歯部１０ａとスクリュー溝７ａとケーシング４の内周面とスライドバルブ１１との間は、冷媒が圧縮される圧縮室１２となっている。圧縮室１２には、軸受８の潤滑及び圧縮室１２のシールを行う冷凍機油が注入されている。

　（スライドバルブ１１）
　スライドバルブ１１は、スクリューロータ７の外周面に沿って配置されたものであり、ケーシング４の側面とスクリューロータ７との間に設けられている。スライドバルブ１１は、圧縮室１２の吐出容積に対する吸入容積の比である内部容積比を変更する。スライドバルブ１１は、スクリュー軸６の軸方向に沿って低圧空間２ａ側と高圧空間２ｂ側とに摺動することによって、圧縮室１２で圧縮される冷媒の吐出開始位置を変化させる。スライドバルブ１１の中央には開口部１１ａが形成されている。

　スライドバルブ１１の開口部１１ａの下流側には、圧縮室１２内の高圧のガス状態の冷媒及び冷凍機油が吐出される空間である吐出室１３が形成されている。ケーシング４の吐出圧力側の内周面には、吐出室１３に接続される吐出口（図示せず）が形成されている。圧縮室１２内に満たされた高圧のガス状態の冷媒及び冷凍機油は、スライドバルブ１１の開口部１１ａ及び吐出口を介して吐出室１３に吐出される。吐出室１３内に満たされた高圧のガス状態の冷媒及び冷凍機油は、油分離器３に導出される。

　（油分離器３）
　油分離器３は、ガス状態の冷媒と冷凍機油とを分離するサイクロン方式の部材である。油分離器３は、圧縮機本体２のケーシング４にボルト（図示せず）によって締結されている。油分離器３は、油分離部１８と油貯留部２０とを備えている。

　（油分離部１８）
　油分離部１８は、圧縮機本体２から流入した冷媒及び冷凍機油を、冷媒と冷凍機油とに分離するものである。油分離部１８は、外筒部１４と、内筒部１５と、蓋部１６と、逆止弁１９と、仕切板５１とを有している。

　（外筒部１４）
　外筒部１４は、スクリュー軸６の軸方向に垂直の方向に延びる筒状の部材である。外筒部１４の上部側面には、ガス状態の冷媒及び冷凍機油が内部に流入する流入口２１が形成されている。なお、外筒部１４の側面の下端部には、油貯留部２０に連通する返油孔５０が形成されている。返油孔５０は、油分離部１８から油貯留部２０に冷凍機油が戻る部分である。返油孔５０は、外筒部１４の圧縮機本体２側の側面に、外筒部１４の半周領域内の大きさで形成されている。

　（内筒部１５）
　内筒部１５は、外筒部１４の内側に設けられた筒状の部材である。外筒部１４と内筒部１５とはそれぞれ同じ中心軸を有する同心円筒であり二重円筒である。外筒部１４の流入口２１から流入した冷媒及び冷凍機油は、内筒部１５と外筒部１４との間の遠心分離空間１４ａにおいて旋回流となって冷媒と冷凍機油とに分離させる。外筒部１４の下端と内筒部１５の下端との間は、外筒部１４と内筒部１５との間の遠心分離空間１４ａにおいて旋回したガス状態の冷媒が内筒部１５の内側に折り返す油分離空間１７となっている。なお、返油孔５０の高さ寸法は、油分離空間１７の下半分の範囲内に収まっていることが好ましい。

　（蓋部１６）
　蓋部１６は、外筒部１４及び内筒部１５の上部の開口を覆う円板状の部材である。蓋部１６には、冷凍機油が分離したあとのガス状態の冷媒が内筒部１５から冷媒回路側に流出する出口である貫通孔１６ａが形成されている。貫通孔１６ａの径は、内筒部１５の内径よりも小さい。内筒部１５は、蓋部１６に固定されている。

　（逆止弁１９）
　逆止弁１９は、蓋部１６の上部に設けられており、蓋部１６の貫通孔１６ａを通った冷媒が内筒に逆流することを防止するものである。なお、逆止弁１９は蓋部１６に内蔵されてもよい。

　（仕切板５１）
　仕切板５１は、外筒部１４の下端の開口を覆って封止する板状の部材であり、油分離部１８と油貯留部２０とを区画するものである。仕切板５１は、外筒部１４と一体的に設けられている。仕切板５１は、内筒部１５の下端の開口の円環状の端縁と平行に配置されている。

　（油貯留部２０）
　図３は、実施の形態１に係る油分離器３を示す断面図である。図２及び図３に示すように、油貯留部２０は、油分離部１８の下方に設けられ、分離された冷凍機油を貯留するものである。油貯留部２０には、油貯留室２２と、油面検知室５２とが形成されている。

　（油貯留室２２）
　油貯留室２２は、分離された冷凍機油が外筒部１４の返油孔５０から流入して貯留する室である。油貯留室２２は、油分離部１８の側方から下方にかけて側面視においてＬ字状に形成されている。油貯留室２２の下端は、圧縮機本体２によって塞がれており、冷凍機油が貯留されている。油貯留室２２の底面には貯留底面穴２２ａが形成されている。

　（油面検知室５２）
　油面検知室５２は、油貯留室２２と隔壁６１を介した状態で冷凍機油の油面を検知する室である。油面検知室５２には、油貯留室２２と同様に、冷凍機油が貯留されている。隔壁６１は、油分離部１８の外筒部１４と一体的に設けられており、外筒部１４の一部が下方に延びたものである。油面検知室５２は、隔壁６１と、上壁６２と、側面蓋部５６と、圧縮機本体２とに囲まれている。上壁６２は、外筒部１４と隔壁６１との接続部分から水平方向に延びる部材である。側面蓋部５６は、上壁６２と油分離器３とを接続する上下方向に延びる部材である。油面検知室５２内には、油面を検知する油面レベルセンサとして、フロートスイッチ５３が設けられている。フロートスイッチ５３は、上壁６２から吊り下げられており、貯留されている冷凍機油に先端が挿入されている。フロートスイッチ５３が上壁６２に吊り下げられたのち、側面蓋部５６が取り付けられて、油面検知室５２が密閉される。なお、油面レベルセンサは、フロートスイッチ５３ではなく、例えば光学式のものでもよい。隔壁６１には連通穴５７が形成されており、隔壁６１の下方の底部６３には底面連通穴５４が形成されている。

　（連通穴５７）
　連通穴５７は、油面検知室５２の冷凍機油の油面検知位置より高い位置と、油貯留室２２とを連通する穴である。連通穴５７は、油貯留室２２内の冷媒と油面検知室５２内の冷媒とを連通することによって、油貯留室２２の圧力と油面検知室５２の圧力とが均圧化される。連通穴５７は、フロートスイッチ５３が検知可能な油面の上限高さよりも高い位置に形成されている。これにより、油貯留室２２の冷凍機油の油面と、油面検知室５２の冷凍機油の油面とが同じ高さとなる。なお、連通穴５７は、必ずしも、油面検知位置より高い位置に形成されている必要はない。ここで、連通穴５７の径は、底面連通穴５４の径よりも小さいが、連通穴５７の径は、底面連通穴５４の径と同等であってもよい。このように、連通穴５７は、油面検知室５２の圧力を油貯留室２２の圧力に近づける均圧手段である。

　図４は、変形例に係る油分離器を示す断面図である。本実施の形態１は、均圧手段として連通穴５７が形成されている場合について例示している。均圧手段は、図４に示すように、バイパス管５７ａとしてもよい。バイパス管５７ａは、油面検知室５２と油貯留室２２とを接続するものである。これにより、バイパス管５７ａは、油面検知室５２の圧力を油貯留室２２の圧力に近づける。

　（底面連通穴５４）
　ここで、油面検知室５２の底面には検知底面穴５２ａが形成されている。底面連通穴５４は、貯留底面穴２２ａと検知底面穴５２ａとを連通する穴であり、冷凍機油で満たされている。即ち、油貯留室２２と油面検知室５２とは、それぞれの底面が接続されている。なお、貯留底面穴２２ａ及び検知底面穴５２ａの出口は、塞ぎプラグ５５によって密閉されている。油面検知室５２における油面の反応速度は、底部６３における冷凍機油の孔の長さに依存しており、油の穴の長さが短い程、速くなる。ここで、反応速度とは、油貯留室２２の冷凍機油面が変化した際に、油面検知室５２に冷凍機油が流れ込んで、油貯留室２２の油面に対応した油面レベルに変化する速さをいう。また、冷凍機油の孔の長さは、図３における貯留底面穴２２ａから下方に下がる縦穴の長さと、検知底面穴５２ａから下方に下がる縦穴の長さと、縦穴同士を接続する横穴の長さとを加算したものである。このため、貯留底面穴２２ａ、検知底面穴５２ａ及び底面連通穴５４は、できるだけ隔壁６１に近づくことが好ましい。また、検知底面穴５２ａの中心は、フロートスイッチ５３の軸と隔壁６１との間に配置されている。更に、貯留底面穴２２ａの直径及び検知底面穴５２ａの直径は、底面連通穴５４の直径よりも大きいと、油面の反応速度を向上させる上で有効である。

　（圧縮機１におけるガス状態の冷媒及び冷凍機油の流れの過程）
　モータステータ５ａに電力が供給されると、モータロータ５ｂが回転する。これにより、モータロータ５ｂに固定されたスクリュー軸６が回転し、スクリュー軸６に固定されたスクリューロータ７が回転する。スクリューロータ７の回転に伴って、圧縮室１２と低圧空間２ａとが接続されると、低圧空間２ａから圧縮室１２に冷媒が流入する。スクリューロータ７が更に回転すると、圧縮室１２と低圧空間２ａとが遮断され、圧縮が開始される。スクリューロータ７の回転が進むにつれて、スクリューロータ７、ゲートロータ１０及びスライドバルブ１１によって形成された圧縮室１２の容積が減少して、冷媒が圧縮される。スクリューロータ７の回転が更に進むと、圧縮された冷媒は、圧縮室１２に注入されている冷凍機油と共に、スライドバルブ１１の開口部１１ａから吐出室１３に吐出される。吐出された冷媒及び冷凍機油は、吐出室１３から油分離器３に導出される。

　油分離器３に到達したガス状態の冷媒及び冷凍機油は、外筒部１４の上部側面に形成された流入口２１から外筒部１４の内部に流入する。流入口２１から流入したガス状態の冷媒及び冷凍機油は、外筒部１４と内筒部１５との間の遠心分離空間１４ａを旋回しながら下降する。このとき、旋回して下降するガス状態の冷媒及び冷凍機油のうち、ガス状態の冷媒よりも密度が高い冷凍機油は、遠心力によって外筒部１４の内周面に飛ばされ、内周面に付着して冷凍機油と冷媒とが分離される。

　旋回流によって分離された冷凍機油は、外筒部１４の内周面を自重によって落下し、仕切板５１に滴下する。仕切板５１に落ちた冷凍機油は、返油孔５０に向かって流れる。返油孔５０に到達した冷凍機油は、外筒部１４の内側から外側に向かって返油孔５０を通過して流出する一部の冷媒に押し出されて、返油孔５０から外筒部１４の外側に流出し、油貯留室２２に溜まる。油貯留部２０に溜められた冷凍機油は、ケーシング４内に設けられた経路（図示せず）を通って圧縮機本体２に戻され、圧縮室１２又は軸受８に供給される。

　このとき、冷凍機油と分離したガス状態の冷媒は、旋回しながら下降して、油分離空間１７に向かい、仕切板５１で上方に折り返される。折り返されたガス状態の冷媒は、折り返される前の下降する冷媒の内側において旋回を継続しながら上昇流となる。上昇する冷媒は、内筒部１５の内部に流入する。内筒部１５の内部流入した冷媒は、内筒部１５の内側を経由して、蓋部１６の貫通孔１６ａから逆止弁１９を通って冷媒回路側に流出する。

　本実施の形態１によれば、油貯留室２２の底面に形成された貯留底面穴２２ａと油面検知室５２の底面に形成された検知底面穴５２ａとが冷凍機油で満たされた状態で接続されている。このため、仮に油貯留室２２の油面が波立っても、波が油面検知室５２に伝播することが抑制される。よって、油面検知室５２の油面が波立ち難い。従って、冷凍機油の油面を従来よりも精度よく検知することができる。このように、安定した油面を検知することによって、油面の荒れによるフロートスイッチ５３の誤作動が抑制され、圧縮機１の信頼を向上させることができる。また、隔壁６１には、油貯留室２２の底面に形成された貯留底面穴２２ａと、油面検知室５２の底面に形成された検知底面穴５２ａとを連通し冷凍機油で満たされている底面連通穴５４が形成されている。このため、油貯留室２２から油面検知室５２に容易に給油することができる。

　本実施の形態１は、隔壁６１の下方の底部６３に貯留底面穴２２ａと検知底面穴５２ａとを連通する底面連通穴５４が形成されている。即ち、本実施の形態１は、比較例のように、冷凍機油が溜まった油面位置の近傍ではなく、冷凍機油が溜まった底面の位置において、油貯留室２２と油面検知室５２とが連通している。このため、仮に油貯留室２２の油面が波立っても、波が油面検知室５２に伝播することが抑制される。

　また、隔壁６１には、油貯留室２２と、油面検知室５２の冷凍機油の油面検知位置よりも高い位置とを連通する連通穴５７が形成されている。これにより、油貯留室２２の圧力と油面検知室５２の圧力とが均圧化される。これにより、油貯留室２２の冷凍機油の油面と、油面検知室５２の冷凍機油の油面とが同じ高さとなる。

　更に、油面検知室５２は、油分離部１８と一体的に形成されている。このため、油面検知室５２が別部品で構成されて油分離部１８と一体的に形成されていない場合に比べて、部品点数及び組立工程数を削減することができる。

　そして、連通穴５７の径は、底面連通穴５４の径よりも小さい。このため、返油孔５０から油貯留室２２に流れる旋回流が、油面検知室５２に流入することを抑制することができる。よって、油面検知室５２の油面が旋回流によって荒れることを抑制することができる。なお、連通穴５７の径が底面連通穴５４の径と同等であっても、同様の効果を奏する。

　また、油面検知室５２が油貯留室２２とは分離独立して構成されているが、上記のとおり、油貯留室２２と、油面検知室５２の冷凍機油の油面検知位置よりも高い位置とを連通する連通穴５７が形成されている。更に、貯留底面穴２２ａと検知底面穴５２ａとを連通し冷凍機油で満たされている底面連通穴５４が形成されているため、両室の油面高さが同じ高さとなる。ここで、油面検知室５２のみに冷凍機油が貯留すると、その分の冷凍機油は、再供給される冷凍機油として寄与しない。これに対し、本実施の形態１は、両室の油面高さが同じ高さであるものの、油面検知室５２のみに冷凍機油が貯留することを回避することができるため、冷凍機油を無駄にすることがない。

実施の形態２．
　図５は、実施の形態２に係る油分離器３を示す断面図である。本実施の形態２は、貯留底面穴２２ａと検知底面穴５２ａとが配管５９で接続されている点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態２では、実施の形態１と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

　図５に示すように、油貯留室２２の底面及び油面検知室５２の底面には、それぞれニップル５８が設けられており、ニップル５８同士が配管５９によって接続されている。なお、ニップル５８の径及び形状は図５に示すものに限定されず、適宜変更することができる。また、配管５９の形状も図５に示すものに限定されず、適宜変更することができる。

　本実施の形態２によれば、貯留底面穴２２ａと検知底面穴５２ａとを配管５９を用いることによって容易に接続することができる。また、組立後は、実施の形態１と同様の構造となるため、油貯留室２２に流れたガス状態の冷媒に起因する油面の荒れが、油面検知室５２に影響を及ぼすことを抑制することができる。従って、実施の形態１と同様に、安定した油面を検知することによって、油面の荒れによるフロートスイッチ５３の誤作動が抑制され、圧縮機１の信頼を向上させることができる。また、圧縮機本体２において、貯留底面穴２２ａと検知底面穴５２ａを接続する構造が簡略化されるため、加工性が向上する。

実施の形態３．
　図６は、実施の形態３に係る油分離器３を示す断面図である。本実施の形態３は、油面検知室５２が油分離部１８とは独立に形成されている点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態３では、実施の形態１及び２と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１及び２との相違点を中心に説明する。

　図６に示すように、油面検知室５２は、油分離部１８から分割されて油分離部１８とは独立に形成されている。本実施の形態３では、油面検知室５２の上壁６２及び側面蓋部５６が一体化された油面検知室蓋６０となっている。なお、実施の形態１と同様に、貯留底面穴２２ａと検知底面穴５２ａとは、底面連通穴５４によって接続されている。底面連通穴５４は、貯留側底面連通穴５４ａと検知側底面連通穴５４ｂとによって構成されている。

　本実施の形態３によれば、油面検知室５２が油分離部１８から分割されて油分離部１８とは独立に形成されているため、構造が単純となる。また、油分離部１８と油面検知室蓋６０とに分割されているため、底面連通穴５４及び連通穴５７を加工する長さが短くなり、加工性も容易となる。更に、フロートスイッチ５３は、油面検知室蓋６０自体に取り付けられるため、取り付け性も容易となる。なお、本実施の形態３は、油面検知室蓋６０の開口側から穴あけして左側に貫通させることによって塞ぎプラグ５５等で塞がない構成とすることができる。

　なお、上記実施の形態において、以下の２点の事象が発生することが想定される。１つ目は、底面を通る油流路に異物等が詰まったり、フロートスイッチ５３に異物が付着したりすること等によって、油面検知精度が低下するおそれがあることである。この場合、底面の穴のいずれかに異物を捕捉する網等を設ければよい。２つ目は、油貯留室２２と油面検知室５２との均圧が不十分となって、油面検知精度が低下するおそれがあることである。均圧が不十分となる原因として、油貯留室２２と油面検知室５２との空間温度の差等が挙げられる。そこで、油貯留室２２と油面検知室５２との温度差を小さくするために、油面検知室５２の外壁を冷却又は加熱することが考えられる。また、温度差と現在の油面レベルとに基づいて、本来の油面検知室の油面レベルを算出してもよい。

　１　圧縮機、２　圧縮機本体、２ａ　低圧空間、２ｂ　高圧空間、３　油分離器、４　ケーシング、５　モータ、５ａ　モータステータ、５ｂ　モータロータ、６　スクリュー軸、７　スクリューロータ、７ａ　スクリュー溝、８　軸受、９　軸受ハウジング、１０　ゲートロータ、１０ａ　歯部、１１　スライドバルブ、１１ａ　開口部、１２　圧縮室、１３　吐出室、１４　外筒部、１４ａ　遠心分離空間、１５　内筒部、１６　蓋部、１６ａ　貫通孔、１７　油分離空間、１８　油分離部、１９　逆止弁、２０　油貯留部、２１　流入口、２２　油貯留室、２２ａ　貯留底面穴、５０　返油孔、５１　仕切板、５２　油面検知室、５２ａ　検知底面穴、５３　フロートスイッチ、５４　底面連通穴、５４ａ　貯留側底面連通穴、５４ｂ　検知側底面連通穴、５５　塞ぎプラグ、５６　側面蓋部、５７　連通穴、５７ａ　バイパス管、５８　ニップル、５９　配管、６０　油面検知室蓋、６１　隔壁、６２　上壁、６３　底部、１００　冷凍サイクル装置、１０１　凝縮器、１０２　膨張部、１０３　蒸発器、１０４　冷媒回路、１０５　冷媒配管。

Claims (10)

1. 　冷媒及び冷凍機油が流入する筒状の外筒部と、前記外筒部の内部に設けられ、前記外筒部との隙間において旋回流となって前記冷媒と前記冷凍機油とを分離する筒状の内筒部とを有する油分離部と、
   　前記油分離部の下方に設けられ、分離された前記冷凍機油を貯留する油貯留部と、を備え、
   　前記油貯留部には、
   　分離された前記冷凍機油が流入して貯留する油貯留室と、
   　隔壁を介して前記油貯留室に接続され、前記冷凍機油の油面を検知する油面レベルセンサが設けられた油面検知室と、が形成されており、
   　前記油面検知室内の圧力を前記油貯留室内の圧力に近づける均圧手段が設けられ、
   　前記油貯留室の底面に形成された貯留底面穴と、前記油面検知室の底面に形成された検知底面穴とが接続されている
   　油分離器。
2. 　前記均圧手段は、
   　前記隔壁に形成され、前記油貯留室と前記油面検知室とを連通する連通穴である
   　請求項１記載の油分離器。
3. 　前記油面検知室は、前記油分離部と一体的に形成されている
   　請求項１又は２記載の油分離器。
4. 　前記油面検知室は、前記油分離部から分割されて前記油分離部とは独立に形成されている
   　請求項１又は２記載の油分離器。
5. 　前記隔壁の下方の底部には、
   　前記貯留底面穴と前記検知底面穴とを連通し前記冷凍機油で満たされている底面連通穴が形成されている
   　請求項１～４のいずれか１項に記載の油分離器。
6. 　前記連通穴の径は、前記底面連通穴の径よりも小さい
   　請求項２に従属する５記載の油分離器。
7. 　前記連通穴の径は、前記底面連通穴の径と同等である
   　請求項２に従属する５記載の油分離器。
8. 　前記貯留底面穴と前記検知底面穴とが配管で接続されている
   　請求項１～４のいずれか１項に記載の油分離器。
9. 　前記冷媒を圧縮する圧縮機本体と、
   　前記圧縮機本体によって圧縮された前記冷媒と前記冷凍機油とを分離する請求項１～８のいずれか１項に記載の油分離器と、
   　を備える圧縮機。
10. 　請求項９記載の圧縮機、凝縮器、膨張部及び蒸発器が冷媒配管により接続された冷媒回路を備える冷凍サイクル装置。

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