特許 6193306 スクリュー圧縮機及びこれを備えるチラーユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6193306

(24)【登録日】2017年8月18日

(45)【発行日】2017年9月6日

(54)【発明の名称】スクリュー圧縮機及びこれを備えるチラーユニット

(51)【国際特許分類】

   F04C 29/02 20060101AFI20170828BHJP

   F04C 18/16 20060101ALI20170828BHJP

【ＦＩ】

   F04C29/02 351C

   F04C18/16 A

【請求項の数】10

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-121632(P2015-121632)

(22)【出願日】2015年6月17日

(62)【分割の表示】特願2012-209078(P2012-209078)の分割

【原出願日】2012年9月24日

(65)【公開番号】特開2015-163796(P2015-163796A)

(43)【公開日】2015年9月10日

【審査請求日】2015年6月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】515294031

【氏名又は名称】ジョンソンコントロールズ ヒタチ エア コンディショニング テクノロジー（ホンコン）リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】米本 龍一郎

(72)【発明者】

【氏名】飯塚 泰成

(72)【発明者】

【氏名】加藤 英介

(72)【発明者】

【氏名】栗山 周

(72)【発明者】

【氏名】竹林 昌寛

【審査官】 山本 崇昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−０８３２７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１５４３３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１１５９６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５７−１２７８８３（ＪＰ，Ｕ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸が略平行で互いに噛み合いながら回転して圧縮作動室を形成する雄ロータ及び雌ロータと、前記圧縮作動室から吐出した冷媒が流入し、冷媒を冷媒ガスと油とに分離する油分離器と、を備え、
前記油分離器は、外筒と、前記外筒の内側に位置する内筒と、前記圧縮作動室から吐出した冷媒を、前記外筒の内壁面を周方向に向かって旋回するように流入させる導入流路と、を有し、
前記内筒の上端部が前記油分離器に保持されることにより、前記内筒の外壁が前記外筒の内壁から独立して保持され、
前記外筒はガイド部を備え、
前記ガイド部は、前記ガイド部内を旋回する冷媒の旋回半径が徐々に減少するように構成された側壁と、前記ガイド部内を旋回する冷媒が鉛直方向に広がることを抑制する上壁及び下壁と、を有し、
前記導入流路を介して前記ガイド部内に流入した冷媒は、前記ガイド部内で鉛直方向に広がることを抑制されつつ旋回し、その後、前記ガイド部内から吐出して前記外筒の内壁に沿って旋回下降することによりガス冷媒と油とに分離し、分離したガス冷媒が前記内筒の下端部から前記内筒の内部に流入して上昇し、分離した油が前記外筒の内壁面に沿って流下するスクリュー圧縮機。

【請求項2】

請求項１において、前記ガイド部は、前記側壁、前記上壁及び前記下壁で形成される流路断面がコの字型で形成されたスクリュー圧縮機。

【請求項3】

請求項１又は２において、前記導入流路は、前記外筒の内壁の周方向に対して、接線方向に接続されたスクリュー圧縮機。

【請求項4】

請求項１乃至３の何れかにおいて、前記導入流路の出口部は、前記外筒の中心から前記外筒の内壁に向かって凸形状の絞り部を有するスクリュー圧縮機。

【請求項5】

請求項１乃至４の何れかにおいて、前記の外筒の径が前記ガイド部から下方に向かうに従って増大する傾斜部を有するスクリュー圧縮機。

【請求項6】

請求項１乃至５の何れかにおいて、前記内筒の下端よりも下方に、前記外筒の内壁から内部方向ヘ向かう環状の凸部を有するスクリュー圧縮機。

【請求項7】

請求項５において、前記内筒の下端よりも下方に、前記外筒の内壁から内部方向ヘ向かう環状の凸部を有し、
前記内筒の下端部は前記傾斜部の上端部と下端部との間に位置し、前記凸部は前記傾斜部の下端部よりも下方に位置するスクリュー圧縮機。

【請求項8】

請求項６又は７において、前記凸部の中心部に排油穴を有するスクリュー圧縮機。

【請求項9】

請求項８において、前記内筒の下端部と前記排油穴との間に仕切り板を有するスクリュー圧縮機。

【請求項10】

請求項１乃至９の何れかに記載のスクリュー圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を冷媒配管で接続したチラーユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、油分離器を有するスクリュー圧縮機及びこれを備えたチラーユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

冷凍サイクルに使用されるスクリュー圧縮機は、一般的に、回転軸が略平行で互いに噛み合いながら回転する雄ロータ（主ロータ）及び雌ロータ（副ロータ）と、これら雄ロータ及び雌ロータを収納するボアを有するメインケーシング（ハウジング）と、メインケーシングのロータ軸方向吐出側端面に当接してボアの開口を覆う吐出ケーシング（ハウジング壁）と、円筒縦型の油分離器と、油分離器で分離した油を溜める油溜めと、を有する。

【0003】

円筒縦型の油分離器として遠心式油分離器がある。遠心式油分離器は分離空間内の旋回流によって誘引される遠心力により油を壁面に付着させる。壁面に付着した油は壁面に沿って流下し、下部に設けられた油溜め（油溜室）に溜められる。遠心式油分離器においては、流入するガスは一般的に分離空間の上部から吐出されるように構成される。

【0004】

圧縮機の圧縮機構部から吐出されるガスに含まれる油を、遠心力を利用した分離作用により分離回収する例として、特許文献１及び２に開示されるサイクロン式の分離方式がある。この従来例では、圧縮機構部から吐出されたガスと油を油タンク上部に設けたサイクロン式油分離空間に導き遠心力を利用してガスと油とを分離する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４１０２８９１号公報

【特許文献2】特開平７−２４３３９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、この従来技術では、油分離器入口通路が内筒外壁面と油分離器の内壁面の空間に挿入されているので、導入流路から油分離空間に流入したガスの流れと、内筒外壁面と油分離機の内壁面の油分離空間を旋回する流れ同士が衝突する。このような衝突により、流れの乱れが生じて油分離器の内壁面に付着した油が再飛散するとともに、衝突により流れが減速するため、油分離効率が低下し、油上り量（圧縮機外への油の流出量）が増大する。

【0007】

これに対して、流れ同士の衝突を回避するため油分離器入口通路の流路断面積を小さくすると、入口通路の圧力損失が大きくなり性能が低下する。一方、圧力損失を小さくするために流路断面積を大きくすると、流れ同士の衝突を回避するために油分離機の径を大きくしなければならず、油分離器を小型化することが困難であった。

【0008】

更に、内筒外壁面と油分離機の内壁面の油分離空間は、鉛直方向に長い流路断面を形成するので、導入流路から油分離空間に吐出したガスの流れが縦方向に広がる。このため、旋回流が旋回中に減速して油分離効率が低下するとともに鉛直方向に広がった旋回流が油溜りの油面に衝突するため、油面の片寄りや油の巻上げによる油上り量が増大する。また、油面の片寄りにより、正確な油面位置を把握することが困難であった。

【0009】

一方、広がった旋回流の油面への衝突を回避するためには、油分離器の高さを高くしなければならず、油分離器を小型化することが困難であった。

【0010】

本発明の目的は、小型化を達成しつつ油上り量を低減できるスクリュー圧縮機及びこれを備えたチラーユニットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

課題を解決するため、本発明のスクリュー圧縮機は、回転軸が略平行で互いに噛み合いながら回転して圧縮作動室を形成する雄ロータ及び雌ロータと、圧縮作動室から吐出した冷媒が流入し、冷媒を冷媒ガスと油とに分離する油分離器と、を備え、油分離器は、外筒と、外筒の内側に位置する内筒と、圧縮作動室から吐出した冷媒を、外筒の内壁面を周方向に向かって旋回するように流入させる導入流路と、を有し、内筒の上端部が油分離器に保持されることにより、内筒の外壁が外筒の内壁から独立して保持され、外筒はガイド部を備え、ガイド部は、ガイド部内を旋回する冷媒の旋回半径が徐々に減少するように構成された側壁と、ガイド部内を旋回する冷媒が鉛直方向に広がることを抑制する上壁及び下壁と、を有し、導入流路を介してガイド部内に流入した冷媒は、ガイド部内で鉛直方向に広がることを抑制されつつ旋回し、その後、ガイド部内から吐出して外筒の内壁に沿って旋回下降することによりガス冷媒と油とに分離し、分離したガス冷媒が内筒の下端部から内筒の内部に流入して上昇し、分離した油が外筒の内壁面に沿って流下する。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、小型化を達成しつつ油上り量を低減できるスクリュー圧縮機及びこれを備えたチラーユニットを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】冷凍サイクルの系統図

【図2】スクリュー圧縮機の縦断面図

【図3】図２のＡ−Ａ線矢視断面図

【図4】図３のＢ−Ｂ線矢視断面図

【図5】油溜室を示す図

【図6】ガイド先端形状を示す図

【図7】ガイド先端形状を示す図

【図8】ガイド先端形状を示す図

【図9】スクリュー圧縮機の縦断面図

【図10】図９のＣ−Ｃ線矢視断面図

【発明を実施するための形態】

【0014】

本実施例のスクリュー圧縮機及びこれを用いたチラーユニットは、円筒縦型の油分離器および油分離器で分離した油を溜める油溜めを有するスクリュー圧縮機に関し、特に、空気調和機、チラーユニット、冷凍機などの冷凍サイクルを構成する装置に使用され、圧縮機の油上り量（圧縮機外への油の排出量）を低減するようにしたスクリュー圧縮機に関する。

【0015】

具体的には、本実施例のスクリュー圧縮機は、回転軸が略平行で互いに噛み合いながら回転して圧縮作動室を形成する雄ロータ及び雌ロータと、圧縮作動室から吐出した冷媒が流入し、冷媒を冷媒ガスと油とに分離する油分離器と、を備え、油分離器は、外筒と、外筒の内側に位置する内筒と、圧縮作動室から吐出した冷媒を、外筒の内壁面を周方向に向かって旋回するように流入させる導入流路と、を有し、内筒の上端部が油分離器に保持されることにより、内筒の外壁が外筒の内壁から独立して保持され、外筒はガイド部を備え、ガイド部は、ガイド部内を旋回する冷媒の旋回半径が徐々に減少するように構成された側壁と、ガイド部内を旋回する冷媒が鉛直方向に広がることを抑制する上壁及び下壁と、を有し、導入流路を介してガイド部内に流入した冷媒は、ガイド部内で鉛直方向に広がることを抑制されつつ旋回し、その後、ガイド部内から吐出して外筒の内壁に沿って旋回下降することによりガス冷媒と油とに分離し、分離したガス冷媒が内筒の下端部から内筒の内部に流入して上昇し、分離した油が外筒の内壁面に沿って流下するように構成する。

【0016】

本実施例のスクリュー圧縮機及びこれを用いたチラーユニットについて図面を用いて説明する。図１は本発明の冷凍サイクル（チラーユニット）を示す系統図である。図１において、冷凍サイクルは、圧縮機１、油分離器２、凝縮器３、膨張弁４、蒸発器５の順に冷媒配管で接続して構成され、循環サイクルを形成する。

【0017】

圧縮機内部の軸受やスクリューロータの潤滑のために供給する油は、冷凍サイクル内に大量に混入すると、蒸発器５や凝縮器３内部において油が熱抵抗として熱交換を阻害する。また、油の粘性により圧力損失も増加するため、冷凍サイクル全体の性能が低下する。さらに、圧縮機１から冷凍サイクル内に大量の油が流出すると圧縮機内部の油保有量が減少するため、圧縮機内部の軸受やスクリューロータの潤滑するための油量を確保することが困難となる。そこで、圧縮機１で圧縮された冷媒ガスから油のみを油分離器２で効率よく分離する必要がある。

【0018】

図２はスクリュー圧縮機の縦断面図である。図２において、スクリュー圧縮機は、圧縮機本体１と、圧縮機本体１を駆動するモータ１１、１２と、モータ１１、１２を収納するモータケーシング６とを備える。モータケーシング６は、モータ１１、１２の反圧縮機本体側に吸込室（低圧室）２９を形成し、吸込口９からストレーナ２８を介して吸込室２９内にガスが流入する。モータ１１、１２は、回転軸２７に取り付けられた回転子１１と、回転子１１の外周側に配設された固定子１２とで構成される。固定子１１はモータケーシング６の内面に固定される。

【0019】

圧縮機本体１は、モータケーシング６に接続され、回転軸２７が平行で互いに噛み合いながら回転する雄ロータ１６及び雌ロータ（図示しない）を内蔵するメインケーシング７と、メインケーシング７の吐出側に接続された吐出ケーシング８とを備える。

【0020】

メインケーシング７には雄ロータ１６及び雌ロータの歯部を収容する円筒状のボア１７が形成され、ボア１７のロータ軸方向吸入側が開口される。この開口を形成するメインケーシング７には吸入ポート１５が形成され、圧縮直前の吸入ガスを雄ロータ１６及び雌ロータの歯部に流す連通通路とする。更に、ボア１７のロータ軸方向吐出側にも開口される。この開口を形成するメインケーシング７に径方向の吐出ポート２０が形成されるとともに、吐出ケーシング８には軸方向の吐出ポート２１が形成され、圧縮完了した冷媒ガスを吐出室２２に流す連通通路とする。

【0021】

メインケーシング７のロータ軸方向吸込側（図２の左側）はモータケーシング６と接続される。モータケーシング６内部の回転子１１と固定子１２との間の隙間等は、吸込室２９と吸入ポート１５とを連通させる吸込通路となる。

【0022】

図２に示すように、雄ロータ１６の吸込側軸部はメインケーシング７に配設された転がり軸受１３、１４で支持され、雄ロータ１６の吐出側軸部は吐出ケーシング８に配設された転がり軸受１８及び玉軸受１９で支持される。また、雌ロータの吸込側軸部はメインケーシング８に配設された転がり軸受（図示せず）で支持され、雌ロータの吐出側軸部は吐出ケーシング８に配設されたころ軸受及び玉軸受（図示せず）で支持される。なお、２６はころ軸受１８及び玉軸受１９を収容する軸受室の外方側端部を覆うエンドカバーである。

【0023】

雄ロータ１６の吸込側軸部はモータ１１、１２の回転軸２７と直結され、モータ１１、１２の駆動によって雄ロータ１６が回転し、これに伴い雌ロータも雄ロータ１６と噛み合いながら回転する。雄ロータ１６及び雌ロータで圧縮されたガスは、吐出ポート２０、２１から、吐出ケーシング８に形成された吐出室２２に流出し、吐出室２２からメインケーシング７に設けた吐出通路２３に流れ、吐出通路２３に連通した導入流路２４を介して油分離器２に送られる。

【0024】

図３は図２のＡ−Ａ線矢視断面図、図４は図３のＢ−Ｂ線矢視断面図であり、それぞれ本実施例における油分離器の内部構成を説明する断面図である。メインケーシング７に形成された油分離器２は、冷媒ガスを油分離器内に導入する導入流路２４、絞り３０、ガイド３４、３８、４８、油分離器内壁面３６、傾斜面（傾斜部）４７、上蓋４４、内筒３５、油溜室４０、吐出口１０を有する。円筒形状で構成された内筒３５は、油分離器（外筒）内壁面３６と内筒３５外壁面との間に流路３７が構成され、更に、油分離器（外筒）の一部であるガイド３４の内壁面と内筒３５外壁面との間にも冷媒が旋回する旋回流路（ガイド部）３１が構成される。ガイド３４は、外周全周に及ばないが、少なくとも導入流路出口部の絞り３０を起点として、反時計回りに内筒３５の４分の１以上の範囲に設ける。尚、ガスの導入流路２４は時計周りでもよい。

【0025】

ここで、油分離器の外筒の内壁は、冷媒が旋回するガイド３４、３８の下方において径を小さくした後、下方に向かう傾斜面（傾斜部）４７において徐々に径を増大させて、末広がりの形状に構成される。内筒３５の下端は、傾斜面４７の開始位置から終了位置の間に挿入される。上蓋４４は、内筒３５が固定され、油分離器上部に締結し一体化する。油分離器２の内筒３５の上部の上蓋４４には冷媒ガスの吐出口１０を形成する。

【0026】

油分離器２の傾斜面４７に沿って旋回しながら徐々に降下した冷媒ガスは、ガイド４８と内壁面３６の内筒３５側の角部に設けられた曲面４５に沿って旋回しながら径方向に流れの向きを変え、その後さらに、内筒３５の下端とガイド部４８間の反転室４２で折り返し旋回しながら上昇方向に流れの向きを変えて内筒３５内部に流入する。内筒３５に流入した冷媒ガスは、ガス出口流路４３を上昇し、吐出口１０から配管（冷媒配管）２５を介して外部（例えば冷凍サイクルを構成する凝縮器３）に供給される。

【0027】

油分離器２で分離される油は、冷媒ガスとの密度差から生じる遠心力の大きさの相違で次第に壁面に近づき、油分離器２の壁面（外筒の内壁面）４７、３６と、ガイド３４の内壁面に付着する。付着した油は、油分離器内の壁面に沿って流下し、ガイド４８の中心部に設けられた円形の排油穴４６から排出され、油分離器下方に形成された油溜室４０に蓄えられる。油溜室４０に貯められた油は、圧縮機本体１の吐出圧力（高圧）が作用しており、一方、軸受１３、１４、１８、１９はほぼ吸入圧力下（低圧）にある。従って、油は、油溜室４０に挿入されたストレーナ５１を介して、軸受１３、１４、１８、１９と油溜室４０とを繋ぐ油配管５０を通り、差圧により、軸受１３、１４、１８、１９、雄・雌スクリューロータの噛合い部に供給されて、これらの潤滑や圧縮室相互間のシール、圧縮熱に対する冷却材として作用する。この後、油は、再び冷媒ガスと共に吐出されて油分離器２に流入し、圧縮機内部で循環する。

【0028】

以上の構成によるスクリュー圧縮機は、以下のように作用する。圧縮完了後に冷媒ガスと冷媒ガスに混入した油は、圧縮室の開口部である吐出ポート２０、２１から出て、吐出室２２を経由して導入流路２４を流れて油分離器２に流入する。導入流路２４はガイド３４に対して接線方向に接続するので、油分離器２に流入した流れは、油分離器壁面の一部であるガイド３４に沿って反時計回りに旋回しつつ、流路３７に流入する。流路３７は反転室４２に接続されるので、流れ３３は油分離器内壁面３６に沿って旋回しながら徐々に降下する。

【0029】

ここで、本実施例においては、油分離器２の壁面（外筒の内壁）の径は、導入流路を介して流入した冷媒が旋回する旋回流路に沿って徐々に減少するように構成され、外筒の内壁である旋回流路に沿って旋回下降することにより冷媒がガス冷媒と油とに分離し、その後、分離したガス冷媒が内筒の下端部から内筒の内部に流入して上昇し、分離した油が外筒の内壁面に沿って流下する。特に、油分離器２の壁面（外筒の内壁）の径を冷媒が旋回する旋回流路に沿って徐々に減少するように構成するので旋回する冷媒の流速の低下を抑制できるので、高い油分離効率を維持することができる。

【0030】

ここで、内筒の外壁が外筒（油分離器２）の内壁と直接接続される場合、その接続部により冷媒の旋回が阻害され、旋回する冷媒の流速が低下する。本実施例においては、内筒の上端部が油分離器に保持されることにより、内筒の外壁が外筒の内壁から独立して、内筒が油分離器に保持される。従って、冷媒が旋回する旋回流路に、内筒の外壁と外筒（油分離器２）の内壁とを接続する接続部が位置しないので、旋回する冷媒の流速の低下を抑制でき、高い油分離効率を維持することができる。

【0031】

また、導入流路２４から油分離器に流入する際に、導入流路２４から噴出したガスの流れ３２と旋回するガスの流れ３３が衝突しないように構成しないと、ガスの流れ３２、３３同士が衝突して減速し、流れが乱れる可能性がある。この場合、遠心分離の効果は弱くなり、壁面に付着した油が再び再飛散してしまい高い油分離効率を期待できない。ここで本実施例においては、導入流路２４から油分離器２に流入する際に、導入流路２４から噴出したガスの流れ３２と旋回するガスの流れ３３が衝突しないように、油分離器２の内壁面３６に対して、その円周方向となる外側に導入流路２４を設けて、導入流路２４が油分離器２の接線方向に接続する。このような構成にすることにより、導入流路２４から流入した旋回流と旋回するガスの流れ３３が衝突し難くなり、ガス３２、３３の流速を維持することができる。従って、遠心分離の効果が低下することを防ぐことができ、高い油分離効率を維持できる。

【0032】

また、導入流路２４から油分離器に流入した際に、油分離器２内壁面にガイド３４がないと、導入流路２４から噴出したガスの流れ３２は流入直後に鉛直方向に拡がり、内筒３５周りを流れる旋回流が減速する可能性がある。この場合、遠心分離の効果は弱くなり高い油分離効率を期待できない。ここで本実施例においては、油分離器２内壁面にガイド３４を設け、円筒状に形成された内筒の下端をガイドより下方まで挿入するようにし、ガイドと内筒との間に流路を形成するようにすれば、ガイド３４に流入したガスの流れ３２は、ガイド３４に遮られ鉛直方向に広がることができなくなるのでガイド３４内を旋回するガスの流速の低下を抑制することができる。また、広がったガスの流れが油面４１に到達し、油面４１を乱すことが無くなるから、油分離器の高さを低くできる。従って、遠心分離の効果が低下することを防ぐことができ、小型で、且つ、高い油分離効率を維持できる。ガイド３４は、導入流路２４の高さとガイド３４の高さを同一とし、流路断面がコの字型で形成するとより効果的である。

【0033】

また、ガイド部旋回流路３１に流入する際に、絞り３０がないと、導入流路２４から噴出した流れ３２は、流入直後に水平方向に拡がり、ガイド内に噴出した流れが減速する可能性がある。この場合、遠心分離の効果は弱くなり高い油分離効率を期待できない。ここで本実施例においては、油分離器２に噴出したガスの流れ３２は、絞り部で一時的に増速され、水平方向に拡がり難くなるので、油分離器２噴出後の流れの減少を抑えることができ、高い油分離効率を維持できる。従って、遠心分離の効果が低下することを防ぐことができ、高い油分離効率を維持できる。絞り３０は、導入流路２４出口部のガイド３４の反鉛直面側に絞り３０を形成し、ガイド３４の鉛直面に沿って流れるように絞り３０を配置することで、流れが鉛直面から剥離することが無くなり、鉛直面と流れ３２の間に発生する渦を抑えることができるので、高い油分離効率を維持できる。

【0034】

また、旋回流路３１に流入した際に、ガイド３４の鉛直面と内筒３５外面との間に形成される旋回流路３１の幅を徐々に狭めないと、旋回流路３１内を流れる冷媒ガスは、壁面との摩擦や旋回流路３１が導入流路２４の流路断面積に対して広いため、導入流路２４内の流速が維持できず急速に減速する可能性がある。この場合、遠心分離の効果は弱くなり高い油分離効率を期待できない。ここで、本実施例においては、旋回流路３１の幅をガスの流れ３２方向に徐々に狭めると、旋回流路３１の断面積が徐々に縮小するので、ガスの流れ３２の流速が維持できる。更に、ガイド内を流れるガスの流れ３２が徐々に旋回しながら流路３７に排出されるので、流路３７を旋回し流れるガスの鉛直成分の流速が一定となるため、流速の偏りが防止できるため、油面４１の偏りや油の再飛散を防ぐことができる。従って、油分離器２の高さを低くすることが出来、更に、遠心分離の効果が低下することを防ぐことが出来るため、小型で、且つ、高い油分離効率を維持できる。ガイド３４は、壁面を円弧で構成するとより効果的である。

【0035】

また、内筒３５周りを流れるガスの流れ３３に対して、ガイド３８がないと、旋回するガスの流れ３３が再びガイド内に侵入し旋回流路３１を流れるガスの流れ３２と衝突し、ガスの流れ３２、３３はそれぞれ減速し乱れが生じる。また、旋回流路３１内に侵入したガスの流れは、ガイドの壁面に沿って流れる油を再飛散させる。従って、遠心分離の効果は弱くなり、壁面に付着した油が再び再飛散することになり、油分離効率が低下する可能性がある。ここで本実施例においては、旋回するガスの流れ３３がガイド３４内に再び進入しないようにガイド３８を設ける。これにより、旋回流３３が内筒外壁面に沿って流れるようになるので、ガスの流れ（３２、３３）の衝突を回避でき、流速を維持できる。従って遠心分離の効果が低下することを防ぐことがで、高い油分離効率を維持することができる。ガイド３８は、油分離器の内壁面３６に沿って円弧を形成するとより効果的である。

【0036】

また、流路３７から反転室４２に流入する際に、旋回しながら降下する流れの流速が減少するようにしないと、冷媒ガスの流れが油面４１に到達し油面４１を乱す可能性がある。この場合、油面４１の油の再飛散や、油面４１の偏りが生じ、高い油分離効率を期待できない。更に、油面４１の偏りにより、油溜室４０内部に設けたストレーナ５１が油面から露出した場合、ストレーナ５１を介して冷媒ガスが軸受に流れるから、軸受の潤滑不足により信頼性が低下する。ここで、本実施例においては、油分離器の外筒の内壁は、冷媒が旋回する旋回流路から下方に向かう傾斜部において徐々にその径を増大させて末広がりの形状に構成される。流路３７と反転室４２との間に、油面４１方向に末広がりとなる円錐面（傾斜部）４７を設けることで、冷媒ガスの流路となる空間が徐々に広がるため、流速を減少させることができる。更に、円錐面４７を設けることで油分離器の高さを延長することなく旋回する冷媒ガス中に含まれる油が付着可能な表面積を拡大することができる。従って、冷媒ガスの流れが油面４１に到達することを防ぐことができ、高い油分離効率を維持でき、且つ、油分離器の高さを低くすることができる。また、円錐面（傾斜部）４７を設けず流速を落とすために急激に空間を広げると、壁面に添って流下する油が反転室４２中に流下することになる。これにより、反転室４２中を旋回して流れる冷媒ガス中に油が再飛散することになり、また、空間の急拡大に伴い圧力損失も増加するから、圧縮機効率が低下する。本実施例においては、冷媒が旋回する旋回流路から下方に向かう傾斜部において徐々に外筒の内壁の径を増大させるので、壁面に添って流下する油をスムーズに曲面４７に添って流下させることができ、更に、圧力損失の増加を抑えることができるから、高い油分離効率を維持でき、且つ、圧縮機効率の低下を防ぐことができる。

【0037】

また、反転室４２（内筒の下端部）と油面４１との間に、油分離機内壁面３６の円周面上に沿ってガイド４８（外筒の内壁全周から内部に向かい、中心部が排油穴４６として開口する環状の凸部材）を設けると、旋回しながら降下する冷媒ガスの流れがガイド４８に添って流れるので、旋回しながら流下する冷媒ガスの流れを維持しつつ油分離機２の中心に向かう径方向の流れに変えることができる。従って、排油穴４６に冷媒ガスが流入し難くなるため、油溜り室４０の油面の油の再飛散や偏りが抑制される。更に、油面４１の偏りにより、油溜室４０下部に設けたストレーナ５１が、油面４１から露出することが抑制される。また、冷媒ガスが油溜室４０に侵入し油面４１を乱した場合でも、ガイド４８は仕切として作用するから、再飛散した油が反転室４２に再び流入することを妨げる。従って、冷媒ガスの流れが油面４１に到達することを防ぎ、油面４１が安定するため、高い油分離効率を維持でき、軸受の信頼性が向上し、且つ、油分離器の高さを低くすることができる。

【0038】

本実施例においては、ガイド４８の油分離器内壁面３６との接続部を曲面４５で構成することにより、旋回し流下する流れは曲面４５に沿ってスムーズに流れるようになるから渦が生じ難くなる。従って、壁面に添って流下する油をスムーズに排油穴４６に排出できるから、高い油分離効率を維持できる。

【0039】

図８はガイド先端形状を示す図である。図８に示すように、曲面４５が接続されるガイドの内筒側の面を油面方向に勾配を形成した円錐面としても良い。曲面に沿って流れる油は円錐面に沿って流下するから、スムーズに排油穴４６に油を導くことができる。

【0040】

ここで、排油穴４６を設けたガイド４８の先端部にＲ部となる曲面を設けずエッジ形状とすると、ガイド４８表面に沿って流れる油がエッジ部で油を保持可能な表面張力が十分に作用しなくなるから、ガイド４８表面近傍を流れる冷媒ガスにより油が再飛散して、油分離効率が低下する可能性がある。図６はガイド先端形状を示す図である。図６に示すように、ガイド４８の先端部にＲ部となる曲面を設けるとガイド４８表面に添って流れる油が先端部の曲面で表面張力により張り付くから、ガイド４８近傍を流れるガスに油が持ち去られること無く、重力により油を流下させることができる。図７はガイド先端形状を示す図である。ガイド４８の先端部は図６に示す曲面でなくともよく、例えば、図７に示すような円錐面でもよい。

【0041】

上述のように、ガイド４８を設けた油分離器２の内壁面３６の中心に円形の排油穴４６を設けると、旋回し流れる冷媒ガスが排油穴４６を通して油溜室４０に進入し難くなる。従って、冷媒ガスの流れによって油面４１が乱れることが無くなるから、高い油分離効率を維持できる。また、このように構成することで、油溜り室４０に冷媒ガスは侵入し難くなる。

【0042】

尚、油溜り室４０の形状は円筒でなくても良い。図５は油溜室を示す図である。例えば、図５のように、油溜室４０の形状を直方体で構成しても良い。このように構成することで、高い油分離効率を維持しつつ、油分離器の高さを低くすることができる。

【0043】

尚、排油穴の形状を円形とし、油分離器２を鋳物で構成した場合、鋳造等による製作が容易になる。

【0044】

また、圧縮機１に一体化された油分離器２の吐出口１０は、図１より、配管２５で凝縮器３、膨張弁４、蒸発器５を経て圧縮機１の吸入口９に接続されているから、油分離器２内を旋回する冷媒ガスの流れは、排油穴４６上部の反転室４２で旋回しつつ上昇するため、反転室４２で油分離器２の中心に向かう流れが上昇する際に冷媒ガスに含まれる油に重力が作用し、密度の大きい油は下方（油面４１方向）に分離される。従って、排油穴４６をガイド４８の中心に設けると油を油溜室４０に排出することができる。

【0045】

図９は図３の別の実施例を示す図である。図９に示すように、内筒３５とガイド４８間の空間（内筒の下端部と排油穴との間）に円形の仕切り板６１を設けてもよい。油の流れとガスの流れとの間に仕切り板を設けることで、ガスと油の流れを仕切ることができる。従って、ガイド４８と仕切り板６１の空間は、油の流れで満たされるため、旋回するガスの流れが排油穴４６に流入し難くなるため、油面４１が安定し、油分離器２に設けたサイトグラスや油面計などで正確な油面位置を把握することができる。

【0046】

図１０は図９のＣ−Ｃ線矢視断面図であり、油分離器の内部構成を説明する断面図である。図１０に示すように仕切り板６１は、内筒３５に接続された丸棒６２によって固定支持されており、仕切り板６１の中心が油分離器２の中心となるように設けるとよい。仕切り板の外径は、排油穴４６の穴径よりも大きくするとより効果的である。

【0047】

以上述べたように、本実施例によれば、小型化を達成しつつ油上り量を低減できるスクリュー圧縮機及びこれを用いたチラーユニットを得ることができる。

【符号の説明】

【0048】

１：圧縮機本体、２：油分離器、３：凝縮器、４：膨張弁、５：蒸発器、６：モータケーシング、７：メインケーシング、８：吐出ケーシング、９：吸入口、１０：吐出口、１１：回転子、１２：固定子、１３，１４：転がり軸受、１５：吸入ポート、１６：雄ロータ、１７：ボア、１８：転がり軸受、１９：玉軸受、２０：吐出ポート（径方向）、２１：吐出ポート（軸方向）、２２：吐出室、２３：吐出流路、２４：導入流路、２５：配管（冷媒配管）、２６：エンドカバー、２７：回転軸、２８：ストレーナ、２９：吸込室、３０：絞り、３１：旋回流路（ガイド部）、３２：ガスの流れ（噴出流）、３３：ガスの流れ（旋回流）、３４：ガイド（鉛直面）、３５：内筒、３６：内壁面（油分離器）、３７：流路（油分離器）、３８：ガイド、４０：油溜室、４１：油面、４２：反転室、４３：ガス出口流路（内筒内部）、４４：上蓋、５０：配管（油配管）、６１：仕切り板、６２：丸棒

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】