CN102538324B - 油分离器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种油分离器，其防止油从过滤油的过滤部的整个下游侧端面喷出，并能够有效地从冷媒气体分离已过滤的油。本发明的油分离器，具有：入口部(35B)，设置于上游侧并具有气体导入口(15A)；出口部(35C)，设置于下游侧并具有气体导出口(15B)和排油口(15C)；第1过滤部(37)，设置于入口部(35B)与出口部(35C)之间，并从冷媒气体过滤油；第2过滤部(38)，在第1过滤部(37)的下游侧与第1过滤部(37)隔离而设置，并从冷媒气体过滤油；及油分离部(39)，包含设置于第1过滤部(37)的下游侧端面的第1多孔(39A)。

Description

油分离器
技术领域
本申请主张基于2010年11月18日申请的日本专利申请第2010-258139号的优先权。其申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
本发明涉及一种设置于压缩机与制冷机之间并分离冷媒气体所包含的油的油分离器。
背景技术
蓄冷器式制冷机有吉福德麦克马洪式制冷机(以下称为“GM制冷机”)、焦耳汤姆逊式+GM制冷机、克劳德循环制冷机、斯特林制冷机等各种种类，但通常大多使用GM制冷机。GM制冷机与压缩机连接，通过在制冷机内将由压缩机供给的高压冷媒气体(通常使用氦气)从高压绝热膨胀至低压来产生冷能，并通过将已产生的冷能蓄冷在设置于蓄冷器的蓄冷材来获得超低温。
压缩机进行在压缩机主体中对从GM制冷机返回的低压冷媒气体(返回气体)进行升压，并将其作为供给气体再次供给至GM制冷机的处理。从GM制冷机返回的返回气体在压缩机主体内再次被升压，在冷媒气体热交换部对已升压的冷媒气体(供给气体)进行冷却处理。
已进行冷却处理的冷媒气体被送至油分离器而进行油分离。在专利文献1中示出有这种油分离器的一例。并且，已分离油的冷媒气体被送至吸附器，之后作为供给气体供给至GM制冷机。
在专利文献1中，公开有卧式油分离器的例子。专利文献1所示的例子中，油分离器包含容器、导管、叶片式除雾器、网状除雾器(过滤部)。容器具有第1头、相反侧的第2头、在第1头与第2头之间伸长的圆筒形的壳、在第1位置向容器开口的入口、及在第2位置开口的放出口。导管用于将包括油和压缩气体的混合物的流体送至容器的入口。另外，在专利文献1所示的例子中，作为构成过滤油的过滤部的主要部分，使用网状除雾器。
专利文献1：日本特表2006-501985号公报
但是，如上述的设置于制冷机与压缩机之间的油分离器存在如下问题。
设置于油分离器中的过滤部中，由于不间断地填充过滤部，因此已液化的油不会流向下方，而是以冷媒气体和油混在一起的状态，从过滤部的整个下游侧端面喷出。并且，从过滤部的整个下游侧端面喷出的油混入下游侧(制冷机侧)的冷媒气体流道中。其结果，存在油混入本应保持成不混入油的下游侧(制冷机侧)的配管、罐及其他各种设备内部之类的问题。
专利文献1所公开的例子中，在油分离器的内部，即上游侧还具备有叶片式除雾器，但过滤油的过滤部实际上是网状除雾器。而且，在网状除雾器中，由于不间断地填充过滤用材料，因此存在已液化的油不会流向下方，而是以冷媒气体和油混在一起的状态，从网状除雾器的整个下游侧端面喷出之类的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述的问题点而完成的，其目的在于提供一种从由制冷机用压缩机吐出的冷媒气体中分离油的油分离器，其防止油从过滤油的过滤部的整个下游侧端面喷出，并能够有效地从冷媒气体分离已过滤的油。
为了解决上述课题，本发明中以采取下述手段为特征。
本发明的油分离器，其设置于冷媒气体从压缩冷媒气体的压缩机朝向使冷媒气体膨胀来产生冷能(冷熱)的制冷机流动的冷媒气体流道的中途，并分离冷媒气体所包含的油，该油分离器具有：入口部，设置于上游侧，并具有导入冷媒气体的气体导入口；出口部，设置于下游侧，并具有导出冷媒气体的气体导出口和排出已分离的油的排油口；第1过滤部，设置于所述入口部与所述出口部之间，并从冷媒气体过滤油；第2过滤部，在所述第1过滤部的下游侧与所述第1过滤部隔离而设置，并从冷媒气体过滤油；及油分离部，包含设置于所述第1过滤部的下游侧端面的第1多孔板。
另外，本发明在上述油分离器中，所述油分离部包含设置于所述第2过滤部的上游侧端面的第2多孔板。
另外，本发明在上述油分离器中，所述第2多孔板通过垫片部件固定于所述第1多孔板。
发明效果：
根据本发明，在从由制冷机用压缩机吐出的冷媒气体(也即制冷剂气体)分离油的油分离器中，防止油从过滤油的过滤部的整个下游侧端面喷出，并能够有效地从冷媒气体分离已过滤的油。
附图说明
图1是第1实施方式所涉及的蓄冷器式制冷机用压缩机的结构图。
图2是表示第1实施方式所涉及的油分离器的结构的截面图。
图3是表示第1实施方式所涉及的油分离器的其他结构的例子的截面图。
图4是表示比较例所涉及的油分离器的结构的截面图。
图5是表示包含油的冷媒气体通过比较例所涉及的油分离器的滤清部件时的样子的示意图。
图6是表示包含油的冷媒气体通过第1实施方式所涉及的油分离器的滤清部件时的样子的示意图。
图7(a)是表示空隙尺寸d与油流出速度vo的关系的曲线图，图7(b)是表示空隙尺寸d相对于冷媒气体的流速v的比，即变量r与油流出速度vo的关系的曲线图。
图8是表示第1实施方式的第1变形例所涉及的油分离器的结构的截面图及用于说明倾斜角θ的图。
图9是表示第1实施方式的第2变形例所涉及的油分离器的结构的截面图。
图10是表示第2实施方式所涉及的油分离器的结构的截面图。
图中：10-压缩机，11-压缩机主体，15、15a～15c-油分离器，15A-高压气体导入口，15B-高压气体导出口，15C-排油口，30-GM制冷机，35-壳，35A、35E-圆筒部，35B-入口部，35C-出口部，36-滤清元件，37-第1滤清部件，37A、38A-多孔板，38-第2滤清部件，39-油分离部件，39A-第1多孔板，39B-第2多孔板，39C、41C-垫片部件，40-第3滤清部件，41-第2油分离部件，41A-第3多孔板，41B-第4多孔板。
具体实施方式
以下，参考附图对用于实施本发明的方式进行说明。
(第1实施方式)
参考图1，对具备本发明的第1实施方式所涉及的油分离器的蓄冷器式制冷机用压缩机进行说明。另外，在本实施方式中，对利用GM制冷机作为蓄冷器式制冷机的例子进行说明。
图1是本实施方式所涉及的蓄冷器式制冷机用压缩机10(以下称为“压缩机”。)的结构图。
压缩机10由压缩机主体11、热交换器12、高压侧配管13、低压侧配管14、油分离器15、吸附器16、储罐17及旁通机构18等构成。压缩机10通过供给配管22及返回配管23连接于GM制冷机30。压缩机10在压缩机主体11中对从GM制冷机30通过返回配管23返回的低压冷媒气体(返回气体)进行升压，并作为供给气体通过供给配管22再次供给至GM制冷机30。
从GM制冷机30返回的返回气体通过返回配管23首先流入储罐17。储罐17是用于去除返回气体所包含的脉动的部件。储罐17具有比较大的容量，因此能够通过将返回气体导入储罐17内来去除脉动。
在储罐17内去除了脉动的返回气体导出至低压侧配管14。低压侧配管14连接于压缩机主体11，由此在储罐17中去除了脉动的返回气体被供给至压缩机主体11。
压缩机主体11例如为卷动方式或回转式泵，用于压缩返回气体并升压为高压冷媒气体(供给气体)。压缩机主体11将已升压的供给气体送出至高压侧配管13A(13)。供给气体在压缩机主体11中升压时，以稍微混入了压缩机主体11内的油的状态被送出至高压侧配管13A(13)。
另外，高压侧配管13相当于冷媒气体从压缩机10朝向GM制冷机30流动的冷媒气体流道。
另外，压缩机主体11为利用油进行冷却的结构。因此，使油循环的油冷却配管33为连接于构成热交换器12的油热交换部26的结构。并且，油冷却配管33中设置有控制在内部流动的油流量的节流孔32。
热交换器12以冷却水在冷却水配管25循环的方式构成。热交换器12具有对流过油冷却配管33的油进行冷却处理的油热交换部26及冷却供给气体的冷媒气体热交换部27。在油热交换部26中流过油冷却配管33内的油被热交换而被冷却，并且，在冷媒气体热交换部27中流过高压侧配管13A(13)内的供给气体被热交换而被冷却。
在压缩机主体11中被升压并在冷媒气体热交换部27中被冷却的供给气体通过高压侧配管13A(13)供给至油分离器15。在油分离器15中，从冷媒气体分离供给气体所包含的油，并且还去除油所包含的杂质或尘埃。另外，对于油分离器15的详细结构，将在后面叙述。
在油分离器15进行了油去除的供给气体通过高压侧配管13B(13)被送至吸附器16。吸附器16用于去除供给气体所包含的、尤其是已气化的油成分。而且，若在吸附器16中去除已气化的油成分，则供给气体被导出至供给配管22，由此供给至GM制冷机30。
旁通机构18由旁通配管19、高压侧压力检测装置20及旁通阀21构成。旁通配管19是连通压缩机10的供给气体所流过的高压侧和返回气体所流过的低压侧的配管。高压侧压力检测装置20检测高压侧配管13B内的供给气体的压力。旁通阀21是开闭旁通配管19的电动阀装置。另外，旁通阀21为常闭阀，但为通过高压侧压力检测装置20驱动控制的结构。
具体而言，当高压侧压力检测装置20检测出从油分离器15到达吸附器16的供给气体的压力(即，高压侧配管13B内的压力)成为既定压力以上时，旁通阀21设为被高压侧压力检测装置20驱动而开阀的结构。由此，防止既定压力以上的供给气体供给至GM制冷机30。
回油配管24其高压侧连接于油分离器15，低压侧连接于低压侧配管14。并且，在回油配管24的中途设置有，去除在油分离器15中分离的油所包含的尘埃的过滤器28及控制油的返回量的节流孔29。
接着，参考图1至图3，对本实施方式所涉及的油分离器15进行说明。本实施方式所涉及的油分离器15是将本发明所涉及的油分离器应用于卧式油分离器的例子。
图2是表示本实施方式所涉及的油分离器15的结构的截面图。图3是表示本实施方式所涉及的油分离器15的其他结构的例子的截面图。
另外，在图2中，用G表示冷媒气体的流动，用O表示油的流动。
油分离器15由壳35和滤清元件36构成。
壳35由圆筒部35A、入口部35B、出口部35C及设置台35D构成。圆筒部35A呈大致水平地延伸的空心的筒形状。圆筒部35A的上游侧气密地设置有入口部35B。此外，圆筒部35A的下游侧气密地设置有出口部35C。
入口部35B上设置有导入作为高压气体的冷媒气体的高压气体导入口15A，高压气体导入口15A上连接有高压气体导入用管15D。高压气体导入用管15D连接于图1所示的高压侧配管13A(13)。另外，高压气体导入口15A相当于本发明中的气体导入口。
出口部35C上设置有导出作为高压气体的冷媒气体的高压气体导出口15B，高压气体导出口15B上连接有高压气体导出用管15E。高压气体导出用管15E连接于图1所示的高压侧配管13B(13)。另外，高压气体导出口15B相当于本发明中的气体导出口。
另外，出口部35C上设置有排出从冷媒气体分离的油的排油口15C，排油口15C上连接有回油管15F。回油管15F连接于图1所示的回油配管24。
滤清元件36由第1滤清部件37、第2滤清部件38及油分离部件39构成。
另外，第1滤清部件37相当于本发明中的第1过滤部，第2滤清部件38相当于本发明中的第2过滤部，油分离部件39相当于本发明中的油分离部。
第1滤清部件37在圆筒部35A的内部配置过滤用材料而设置，是用于从冷媒气体过滤油的部件。此外，第2滤清部件38在圆筒部35A的内部，即第1滤清部件37的下游侧以与第1滤清部件37隔离的方式配置过滤用材料而设置，是用于从冷媒气体过滤油的部件。
第1滤清部件37优选为为了分离油而具有纤维状结构的过滤用材料。作为第1滤清部件37，例如能够使用玻璃棉等。
第2滤清部件38也优选为为了分离油而具有纤维状结构的过滤用材料。作为第2滤清部件38，例如能够使用玻璃棉等。
另外，第1滤清部件37及第2滤清部件38可以是相同部件。此时，具有沿整体由相同部件构成的滤清部件的冷媒气体的流道在中途设置空隙并在该空隙配置油分离部件39的结构。即，滤清元件36具有多个滤清部件通过油分离部件层叠的层叠结构。
油分离部件39包含设置于第1滤清部件37的下游侧端面的第1多孔板39A。油分离部件39是用于通过在第1滤清部件37中过滤的油顺着第1多孔板39A的表面滑落来从冷媒气体分离油的部件。另外，油分离部件39能够通过第1多孔板39A固定支撑第1滤清部件37。
作为第1多孔板39A，例如能够使用冲孔板，该冲孔板通过在金属板上例如向第1方向以15mm左右的间隔排列且该排列向与第1方向正交的第2方向以10mm左右的间隔排列，由此内径为6mm左右的贯穿孔形成为交错配置。
油分离部件39可包含设置于第2滤清部件38的上游侧端面的第2多孔板39B。油分离部件39能够通过第2多孔板39B固定支撑第2滤清部件38。
作为第2多孔板39B，也与第1多孔板39A相同地，例如能够使用冲孔板，该冲孔板通过在金属板上例如向第1方向以15mm左右的间隔排列且向其排列与第1方向正交的第2方向以10mm左右的间隔排列，由此内径为6mm左右的贯穿孔形成为交错配置。
另外，第2多孔板39B可通过垫片部件39C固定于第1多孔板39A。由此，能够以将第1多孔板39A与第2多孔板39B之间的空隙保持为恒定的状态隔离，因此能够将第1滤清部件37与第2滤清部件38的空隙尺寸(第1多孔板39A与第2多孔板39B的空隙尺寸)保持为恒定值。
另外，第1滤清部件37的上游侧端面上也可设置有与第1多孔板39A相同的多孔板37A。由此，能够从上游侧和下游侧两侧固定支撑第1滤清部件37。
另外，第2滤清部件38的下游侧端面上也可设置与第2多孔板39B相同的多孔板38A。由此，能够从上游侧和下游侧两侧固定支撑第2滤清部件38。
在本实施方式中，作为卧式油分离器的油分离器15可倾斜设置于设置台35D上，以便出口部35C的底部配置于比入口部35B的底部更靠下方的位置。由此，能够使积存于圆筒部35A的底部的油轻松地从上游侧流向下游侧。但是，如图3所示，可以以圆筒部35A在设置台35D上大致水平地延伸的方式设置，以便出口部35C的底部和入口部35B的底部配置成大致相同的高度。
在此，参考图4至图6，并对比比较例来对本实施方式所涉及的油分离器15能够防止油从过滤油的滤清部件的整个下游侧端面喷出的作用效果进行说明。
图4是表示比较例所涉及的油分离器的结构的截面图。图5是表示包含油的冷媒气体通过比较例所涉及的油分离器的滤清部件37D时的样子的示意图。图6是表示包含油的冷媒气体通过本实施方式所涉及的油分离器15的滤清部件37、38时的样子的示意图。
另外，在图4及图5中示出有在滤清部件37D的上游侧端面及下游侧端面分别设置多孔板37A、38A的例子。另外，在图6中示出有在第1滤清部件37的下游侧端面设置第1多孔板39A、在第2滤清部件38的上游侧端面设置第2多孔板39B、在第1滤清部件37的上游侧端面及第2滤清部件38的下游侧端面分别设置多孔板37A、38A的例子。另外，在图5及图6中，为了容易图示，省略油分离器15的倾斜，以油分离器15向水平延伸的方式进行了记载。另外，在图6中，省略了垫片部件的图示。并且，在图5及图6中，用G表示冷媒气体的流动，用O表示油的流动。
比较例所涉及的油分离器也与第1实施方式所涉及的油分离器15相同地，由壳35及滤清元件36构成。但是，比较例所涉及的油分离器中，由滤清部件37D构成滤清元件36，在滤清部件37D的中途未设有空隙，也未设有油分离部件。
另外，在图4中，对与第1实施方式所涉及的油分离器15相同的部分，附加与油分离器15相同的符号而省略说明。
当包含油的冷媒气体通过比较例所涉及的油分离器的滤清部件37D时，因毛细管现象，油变得容易向周围的所有方向渗透，或者滤清部件37D的油保持能力变高，油难以流向滤清部件37D的下部。其结果，如图5所示，油从滤清部件37D的下游侧端面的上部，即靠近高压气体导出口15B的部分喷出，以变成飞沫或雾而伴随于冷媒气体的状态，从高压气体导出15B流出。
另外，如图5所示，将滤清部件37D的下游侧端面中的油液面的高度设为H0。
另一方面，如图6所示，在本实施方式所涉及的油分离器15中，在第1滤清部件37与第2滤清部件38之间插入有空隙。由此，当包含油的冷媒气体通过第1滤清部件37及第2滤清部件38时，能够使油通过自重阶段性地落向第1滤清部件37和第2滤清部件38的下部，且变得容易从冷媒气体分离油。另外，通过在第1滤清部件37中过滤的油顺着第1多孔板39A的表面滑落，变得容易从冷媒气体分离油。其结果，能够防止油从第2滤清部件38的下游侧端面的上部，即靠近高压气体导出15B的部分喷出。而且，油从第2滤清部件38的下游侧端面的下部集中喷出，并且油的密度远大于冷媒气体的密度，因此油不易变成飞沫或雾而伴随于冷媒气体。
如图6所示，将第1滤清部件37的下游侧端面中的油液面的高度设为H1，将第2滤清部件38的下游侧端面中的油液面的高度设为H2。则能够设为H2＜H1且H2＜H0。
因此，根据本实施方式，能够防止油从过滤油的滤清部件的整个下游侧端面喷出。
在本实施方式中，当将通过第1滤清部件37的冷媒气体的速度设为v、将预定系数设为k时，优选隔离第1滤清部件37与第2滤清部件38的距离(空隙尺寸)d满足下述公式(1)。
[式1]
d≥kv    (1)
即，优选第1滤清部件37与第2滤清部件38之间的空隙尺寸d为通过第1滤清部件37的冷媒气体的速度v乘以预定系数k而得到的值以上。
另外，当油分离部件39包含第1多孔板39A及第2多孔板39B时，第1滤清部件37与第2滤清部件38之间的空隙尺寸d是指第1多孔板39A与第2多孔板39B之间的空隙尺寸。
将通过第1滤清部件37的冷媒气体的流量设为Q，第1滤清部件37的截面积设为S、第1滤清部件37的过滤用材料物质密度设为ρ0、第1滤清部件37的过滤用材料填充密度(实际密度)设为ρ时，以下述公式(2)表示通过第1滤清部件37的冷媒气体的速度v。
[式2]
v = Q S / ρ 0 - ρ ρ 0 - - - ( 2 )
因此，根据公式(1)及公式(2)，优选第1滤清部件37与第2滤清部件38的空隙尺寸d满足下述公式(3)。
[式3]
d ≥ k Q S / ρ 0 - ρ ρ 0 - - - ( 3 )
即，优选第1滤清部件37与第2滤清部件38之间的空隙尺寸d为用第1滤清部件37的截面积S与第1滤清部件37的疏度(ρ0-ρ)/ρ0的积除通过第1滤清部件37的冷媒气体的流量Q的值乘以预定系数k而得到的值以上。
在此，表1的实施例1中，调查了空隙尺寸d与以单位时间从高压气体导出15B流出的油流出量即油流出速度vo的关系。
[表1]
在此，能够通过如下方式来测定油的流出量，即例如在高压气体导出用管15E的中途设置过滤器或捕集器，测定通过高压气体导出用管15E的油的量。将此时的空隙尺寸d与油流出速度vo的关系示于图7(a)中。
如图7(a)所示，可知，油流出速度vo随着使空隙尺寸d从0mm增大至2mm而急剧减小，若使空隙尺寸d进一步增大至6mm、10mm、14mm、18mm，则在d为10mm以上的范围内，油流出速度vo一直收敛在大致恒定值。
在图7(a)的曲线图中，将空隙尺寸d设为横轴，代替于此，在图7(b)中示出将空隙尺寸d相对于冷媒气体的流速v的比即变量r，即下述公式(4)所示的变量r设为横轴的图表。
[式4]
r＝d/v    (4)
则如图7(b)所示，可知，油流出速度vo随着使变量r从0增大至1.4×10-6而减小，若使变量r进一步增大至1.4×10-6以上的值，则油流出速度vo一直收敛在大致恒定值。
因此，如图7(b)所示，当空隙尺寸d相对于冷媒气体的流速v的比即变量r在预定值k(k＝1.4×10-6)以上时，能够充分减小油流出速度vo。其结果，能够有效地从冷媒气体分离已过滤的油。
即，预定系数k是等于在增大空隙尺寸d的情况下、油流出速度vo减小而收敛在大致恒定值时、空隙尺寸d相对于冷媒气体的流速v的比r的值。而且，此时的空隙尺寸d成为空隙尺寸的最佳值(最小值)。
另外，在表1的实施例1中，由于成为k＝1.4×10-6时空隙尺寸d的值为d＝10mm，因此优选空隙尺寸d为10mm以上。
并且，上述空隙尺寸d与油流出速度vo的关系在变更表1的实施例1中记载的各参数时也几乎同样成立。
作为实际使用的油分离器的规格，有截面积S大于表1的实施例1且疏度(ρ0-ρ)/ρ0更大的例子，即空隙尺寸d相对于流速v的比(变量r)更大的例子。将这种例子示于表1的实施例2。
在表1的实施例2中，在增大空隙尺寸d(增大变量r)的情况下，当变量r成为k＝1.4×10-6时油流出速度vo也大致收敛。并且，成为k＝1.4×10-6时的空隙尺寸d的值为d＝2.7mm。因此，在表1的实施例2中，优选空隙尺寸d为2.7mm以上。
由此，防止油从过滤油的过滤部的整个下游侧端面喷出，并能够有效地从冷媒气体分离已过滤的油。
(第1实施方式的第1变形例)
接着，参考图8对第1实施方式的第1变形例所涉及的油分离器进行说明。在本变形例所涉及的油分离器15a中，第1滤清部件37与第2滤清部件38的空隙并未相对于圆筒部35A的轴向垂直，而是以向上游侧倾斜的方式设置。
图8(a)是表示本变形例所涉及的油分离器15a的结构的截面图，图8(b)是用于说明倾斜角θ的图。
本变形例所涉及的油分离器15a除了滤清元件36以外的部分，也与第1实施方式所涉及的油分离器15相同。因此，在图8中，对于与第1实施方式所涉及的油分离器15相同的部分，附加与油分离器15相同的符号，并且在本变形例中省略对包含压缩机等在内的除了滤清元件36以外的部分的说明。
油分离器15a由壳35和滤清元件36构成，并且由圆筒部35A、入口部35B、出口部35C及设置台35D构成壳35，这两点与第1实施方式相同。
滤清元件36由第1滤清部件37、第2滤清部件38及油分离部件39构成。
与第1实施方式相同地，第1滤清部件37设置于圆筒部35A的内部。并且，与第1实施方式相同地，第2滤清部件38在圆筒部35A的内部，即第1滤清部件37的下游侧，与第1滤清部件37隔离而设置。
但是，在本变形例所涉及的油分离器15a中，第1滤清部件37与第2滤清部件38之间的空隙并未相对于圆筒部35A的轴向垂直，而是以向上游侧倾斜的方式设置。因此，第1滤清部件37及第2滤清部件38以向上游侧倾斜的同时相互大致平行地配置的方式设置。
作为第1滤清部件37、第2滤清部件38，能够使用由与第1实施方式相同的材质构成的部件。
油分离部件39包含设置于第1滤清部件37的下游侧端面的第1多孔板39A。由于以向上游侧倾斜的方式设置有第1滤清部件37，因此第1多孔板39A也以向上游侧倾斜的方式设置。
另外，油分离部件39可包含设置于第2滤清部件38的上游侧端面的第2多孔板39B。当以向上游侧倾斜的方式设置第2滤清部件38时，第2多孔板39B也可以以向上游侧倾斜的方式设置。
另外，第2多孔板39B可通过垫片部件39C固定于第1多孔板39A。在第1滤清部件37的上游侧端面也可设置与第1多孔板39A等相同的多孔板37A。在第2滤清部件38的下游侧端面也可设置与第1多孔板39A等相同的多孔板38A。
在本变形例中，也能够使油通过自重阶段性地落向第1滤清部件37和第2过滤器部件38的下部，变得容易从冷媒气体分离油。
除此以外，在本变形例中，第1滤清部件37及第2滤清部件38向上游侧倾斜。由此，能够增大沿圆筒部35A(冷媒气体流道)的第1滤清部件37的下游侧端面与第2滤清部件38的上游侧端面的空隙尺寸d’。
将倾斜角设为θ时，如图8(b)所示，空隙尺寸d’，可以用下述公式(5)表示。
[式5]
d′d/cosθ＞d    (5)
因此，能够通过增大倾斜角θ来增大空隙尺寸d’。如已利用图7(a)及图7(b)说明的那样，空隙尺寸d’增大时油流出速度vo减小，变得更容易使油落向第1滤清部件37和第2滤清部件38的下部，变得容易从冷媒气体分离油。
另外，在本变形例中，作为卧式油分离器的油分离器15a可以以从上游侧朝向下游侧倾斜的方式设置于设置台35D上，以便出口部35C的底部配置于比入口部35B的底部更靠下方的位置。将油分离器15a的倾斜角设为θ0时，由于空隙尺寸d’可以如下述公式(6)表示，因此优选为θ＞θ0。
[式6]
d′＝d/cos(θ-θ0)    (6)
另外，在本变形例中，当油分离部件39包含第1多孔板39A及第2多孔板39B时，第1滤清部件37与第2滤清部件38之间的空隙尺寸d也指第1多孔板39A与第2多孔板39B之间的空隙尺寸。
(第1实施方式的第2变形例)
接着，参考图9对第1实施方式的第2变形例所涉及的油分离器进行说明。在本变形例所涉及的油分离器15b中，设置成滤清部件在圆筒部35A的轴向上层叠3个，并且在各个滤清部件之间设置有空隙。
图9是表示本变形例所涉及的油分离器15b的结构的截面图。
本变形例所涉及的油分离器15b除了滤清元件36以外的部分也与第1实施方式所涉及的油分离器15相同。因此，在图9中，对与第1实施方式所涉及的油分离器15相同的部分附加与油分离器15相同的符号，并且在本变形例中省略对包括压缩机等在内的除了滤清元件36以外的部分的说明。
油分离器15b由壳35及滤清元件36构成，并且壳35由圆筒部35A、入口部35B、出口部35C及设置台35D构成，这两点与第1实施方式相同。
另外，滤清元件36具有第1滤清部件37、第2滤清部件38及油分离部件39，这两点与第1实施方式相同。
另一方面，在本变形例中，滤清元件36除了具有第1滤清部件37、第2滤清部件38及油分离部件39之外，还具有第3滤清部件40及第2油分离部件41。
第3滤清部件40在圆筒部35A的内部，即第2滤清部件38的下游侧，与第2滤清部件38隔离而设置，用于从冷媒气体过滤油。
优选第3滤清部件40也为了分离油而具有纤维状结构。作为第3滤清部件40，例如能够使用玻璃棉等。
另外，第1滤清部件37、第2滤清部件38及第3滤清部件40可以是相同部件。此时，具有在沿整体由相同部件构成的滤清部件的冷媒气体的流道的中途设置2处空隙，并在该2处空隙分别配置油分离部件的结构。即，滤清元件36具有多个滤清部件通过多个油分离部件而层叠的层叠结构。
第2油分离部件41包含设置于第2滤清部件38的下游侧端面的第3多孔板41A。第2油分离部件41是用于通过在第2滤清部件38中过滤的油顺着第3多孔板41A的表面滑落来从冷媒气体分离油的部件。并且，第2油分离部件41能够通过第3多孔板41A固定支撑第2滤清部件38。此外，第3多孔板41A的材质等能够为与构成油分离部件39的第1多孔板39A相同。
另外，第2油分离部件41可包含设置于第3滤清部件40的上游侧端面的第4多孔板41B。第2油分离部件41能够通过第4多孔板41B固定支撑第3滤清部件40。
另外，第4多孔板41B可通过垫片部件41C固定于第3多孔板41A。在第1滤清部件37的上游侧端面也可以设置有与第1多孔板39A等相同的多孔板37A。在第3滤清部件40的下游侧端面也可设置有与第1多孔板39A等相同的多孔板40A。
在本变形例中，能够使油通过自重阶段性地落向第1滤清部件37、第2滤清部件38及第3滤清部件40的下部，变得更加容易从冷媒气体分离油。
(第2实施方式)
接着，参考图10对第2实施方式所涉及的油分离器进行说明。本实施方式所涉及的油分离器15c是将本发明所涉及的油分离器应用于立式油分离器的例子。
在本实施方式所涉及的油分离器15c中，在大致铅垂地延伸的圆筒部35E中，相互同心地分别设置有圆筒形状的第1滤清部件37和第2滤清部件38。而且，在同心地设置的第1滤清部件37与第2滤清部件38之间设置有空隙。
本实施方式所涉及的油分离器15c除了滤清元件36以外的部分也与第1实施方式所涉及的油分离器15相同。因此，在本实施方式中，省略对包括压缩机等在内的除了滤清元件36以外的部分的说明。
图10是表示本实施方式所涉及的油分离器15c的结构的截面图。
另外，在图10中，用G表示冷媒气体的流动，用O表示油的流动。
油分离器15c由壳35和滤清元件36构成。
壳35由圆筒部35E、上部法兰35F及下部法兰35G构成。圆筒部35E呈空心的筒形状。但是，在本实施方式中，圆筒部35E的轴大致垂直地延伸。在圆筒部35E的下端部通过焊接固定有下部法兰35G，由此呈气密地闭塞的结构。并且，在圆筒部35E的上端部通过焊接固定有上部法兰35F，由此呈气密地封盖的结构。
在上部法兰35F上设置有高压气体导入用管15D、高压气体导出口15B及回油管15F。
高压气体导入用管15D以贯穿上部法兰35F的方式设置。在上部法兰35F的上方，高压气体导入用管15D连接于图1所示的高压侧配管13A(13)。另外，在上部法兰35F的下方，高压气体导入用管15D连接于如后述般设置于上部盖体42的高压气体导入口15A。
另外，高压气体导入口15A相当于本发明中的气体导入口，高压气体导出口15B相当于本发明中的气体导出口。
高压气体导出口15B上连接有高压气体导出用管15E，高压气体导出用管15E连接于图1所示的高压侧配管13B(13)。
回油管15F从上部法兰35F延伸至下部法兰35G的附近。在回油管15F的下端部设置有排出从冷媒气体分离的油的排油口15C。回油管15F在上部法兰35F的上方连接于图1所示的回油配管24。
滤清元件36由第1滤清部件37、第2滤清部件38、油分离部件39、上部盖体42及下部盖体43等构成。另外，第1滤清部件37相当于本发明中的第1过滤部，第2滤清部件38相当于本发明中的第2过滤部，油分离部件39相当于本发明中的油分离部。
上部盖体42上设置有高压气体导入口15A，高压气体导入口15A上连接有高压气体导入用管15D。
在上部盖体42与下部盖体43之间设置有例如将冲孔板弯曲成圆筒形状而成的芯部件44。另外，芯部件44的内部空间，即被上部盖体42和下部盖体43夹住并设有高压气体导入口15A的空间相当于入口部35B。
另外，位于比上部盖体42更靠上方、被上部法兰35F和上部盖体42夹住并设置有高压气体导出口15B的空间相当于出口部35C。另外，位于上部盖体42与下部盖体43之间且滤清元件36的外方的空间也相当于出口部35C。而且，位于比下部盖体43更靠下方、被下部法兰35G和下部盖体43夹住并设置有排油口15C的空间也相当于出口部35C。
第1滤清部件37以将过滤用材料绕圆筒形状的芯部件44卷绕成圆筒形状的方式配置而设置。另外，第2滤清部件38以将过滤用材料绕卷绕成圆筒形状而构成的第1滤清部件37卷绕成圆筒形状的方式配置而设置。另外，第2滤清部件38设置为与第1滤清部件37大致同心。第1滤清部件37及第2滤清部件38也与芯部件44相同地，以被上部盖体42和下部盖体43夹住的方式设置。
在本实施方式中，当俯视观察时，冷媒气体以放射状从芯部件44朝向第1滤清部件37及第2滤清部件38的径向外方流动。因此，第1滤清部件37在冷媒气体流道的中途配置过滤用材料而被设置，且用于从冷媒气体过滤油。另外，第2滤清部件38在冷媒气体流道的中途，即第1滤清部件37的下游侧以与第1滤清部件37隔离的方式配置过滤用材料而设置，且用于从冷媒气体过滤油。
在本实施方式中，优选第1滤清部件37及第2滤清部件38是为了分离油而具有纤维状结构的过滤用材料。作为第1滤清部件37及第2滤清部件38，例如能够使用玻璃棉等。
另外，第1滤清部件37及第2滤清部件38可以是相同部件。此时，具有沿整体由相同部件构成的圆筒形状的滤清部件的径向在中途设置空隙且在该空隙配置油分离部件39的结构。
油分离部件39包含设置于第1滤清部件37的作为下游侧端面的外周面的第1多孔板39A。油分离部件39是用于通过在第1滤清部件37中过滤的油顺着第1多孔板39A的表面滑落来从冷媒气体分离油的部件。另外，油分离部件39能够通过第1多孔板39A固定支撑第1滤清部件37。
油分离部件39可包含设置于第2滤清部件38的作为上游侧端面的内周面的第2多孔板39B。油分离部件39能够通过第2多孔板39B固定支撑第2滤清部件38。
另外，第2多孔板39B可通过垫片部件39C固定于第1多孔板39A。由此，由于能够以恒定状态保持第1多孔板39A的作为下游侧端面的外周面与第2多孔板39B的作为上游侧端面的内周面之间的间隔，因此能够将第1滤清部件37的外周面与第2滤清部件38的内周面之间的空隙尺寸保持为恒定值。
另外，还可在第2滤清部件38的作为下游侧端面的外周面设置与第2多孔板39B相同的多孔板38A。由此，能够从上游侧和下游侧两侧固定支撑第2滤清部件38。
在本实施方式中，也能够使油通过自重阶段性地落向第1滤清部件37和第2滤清部件38的下部，变得容易从冷媒气体分离油。
以上，对本发明的优选实施方式进行了记述，但本发明并不限定于这种特定实施方式，在记载于请求范围内的本发明的宗旨范围内，可进行各种变形或变更。
在实施方式中，以使用冲孔板作为多孔板的结构为例子进行了说明，但是金属丝网、设有狭缝的板、将棒材排列成格子状的部件等只要能够不阻碍气体的流动而支撑滤清部件来分离油，则可以是任何结构。

Claims (3)

1.一种油分离器，其设置于冷媒气体从压缩冷媒气体的压缩机朝向使冷媒气体膨胀来产生冷能的制冷机流动的冷媒气体流道的中途，并分离冷媒气体所包含的油，其特征在于，具有：
入口部，设置于上游侧，并具有导入冷媒气体的气体导入口；
出口部，设置于下游侧，并具有导出冷媒气体的气体导出口和排出已分离的油的排油口；
第1过滤部，设置于所述入口部与所述出口部之间，并从冷媒气体过滤油；
第2过滤部，在所述第1过滤部的下游侧与所述第1过滤部隔离而设置，并从冷媒气体过滤油；及
油分离部，包含设置于所述第1过滤部的下游侧端面的第1多孔板，
在设通过所述第1过滤部的所述冷媒气体的速度为v、隔离所述第1过滤部与所述第2过滤部的距离为d时，距离d满足d≥1.4×10-6v。
2.如权利要求1所述的油分离器，其特征在于，
所述油分离部包含设置于所述第2过滤部的上游侧端面的第2多孔板。
3.如权利要求2所述的油分离器，其特征在于，
所述第2多孔板通过垫片部件被固定于所述第1多孔板。
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