JP2001140759A - Oil separator and very low temperature refrigerating device equipped with oil separator - Google Patents

Oil separator and very low temperature refrigerating device equipped with oil separator

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JP2001140759A
JP2001140759A JP32778899A JP32778899A JP2001140759A JP 2001140759 A JP2001140759 A JP 2001140759A JP 32778899 A JP32778899 A JP 32778899A JP 32778899 A JP32778899 A JP 32778899A JP 2001140759 A JP2001140759 A JP 2001140759A
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Japan
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oil
refrigerant
glass wool
shell
oil separator
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JP32778899A
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Japanese (ja)
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Tokuji Nishijo
徳二 西場
Yuji Yamaguchi
勇治 山口
Tomonori Tamura
智徳 田村
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reliably separate oil from helium gas (refrigerant) by an oil separator. SOLUTION: Plural kinds of nets gradually having coarser meshes along the flow direction of a refrigerant are disposed on the outlet side of glass wool 35 for the refrigerant, a baffle board 40 to prevent oil from being discharged from its upper part with its lower part opened is provided on the outflow side of the coarsest net. Thereby, oil in helium is reliably separated by these plural kinds of nets, and even if oil is discharged to the downstream side from the nets, the oil is not easily discharged from an oil separator 18 by the baffle board 40.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超電導マグネット
等の冷却装置、極低温における物性テスト装置又はクラ
イオポンプなどに利用される極低温冷凍装置ならびにこ
の極低温冷凍装置に使用されるオイルセパレータに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cryogenic refrigeration apparatus used for a cooling device such as a superconducting magnet, a physical property test device or a cryopump at a cryogenic temperature, and an oil separator used for the cryogenic refrigeration device.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、極低温冷凍装置は、極低温に冷
却されたパネルに気体分子を凝縮又は吸着して高真空圧
を発生させるクライオポンプに利用されて、上記パネル
を極低温(例えば10〜20K)に冷却したり、超電導マ
グネットや物性テスト装置の冷却装置に利用されて、超
電導マグネットや試料を極低温(例えば4K)まで冷却さ
せるものである。
2. Description of the Related Art Generally, a cryogenic refrigeration system is used for a cryopump that generates a high vacuum pressure by condensing or adsorbing gas molecules to a panel cooled to a cryogenic temperature, and cools the panel to a cryogenic temperature (for example, 10 Å). This is used for cooling a superconducting magnet or a sample to a cryogenic temperature (for example, 4K) by using it for cooling of a superconducting magnet or a physical property test device.

【0003】このような極低温冷凍装置1は、図5に示
すように、圧縮機2を備えた圧縮ユニット3と冷凍機4
とが冷媒配管5にて接続されて構成される。圧縮ユニッ
ト3における冷媒配管9には、圧縮機2の吐出側に熱交
換器6が配設されて、圧縮機2にて加圧された高温高圧
の冷媒(以下「ヘリウムガス」と言う。)が常温の高圧
ガスに熱交換される。この高圧ガスが冷凍機4へ供給さ
れて断熱膨張され、冷凍機4の低温端部4Aが極低温に
冷却される。
As shown in FIG. 5, such a cryogenic refrigeration system 1 includes a compression unit 3 having a compressor 2 and a refrigerator 4.
Are connected by a refrigerant pipe 5. In the refrigerant pipe 9 of the compression unit 3, a heat exchanger 6 is provided on the discharge side of the compressor 2, and a high-temperature and high-pressure refrigerant pressurized by the compressor 2 (hereinafter, referred to as “helium gas”). Is exchanged with high-pressure gas at room temperature. The high-pressure gas is supplied to the refrigerator 4 and adiabatically expanded, and the low-temperature end 4A of the refrigerator 4 is cooled to a very low temperature.

【0004】図5中の符号7はオイルセパレータ、符号
8はアドソーバ、符号50はバッファタンクである。
In FIG. 5, reference numeral 7 denotes an oil separator, reference numeral 8 denotes an adsorber, and reference numeral 50 denotes a buffer tank.

【0005】上述したオイルセパレータ7には、シェル
内にグラスウールを内蔵しその両側を金具で押さえた構
造のものが使われていた。そして、圧縮機2から吐出さ
れたヘリウムガスを熱交換器6を介してこのシェルの一
側から流し込むことにより、ヘリウムガスがグラスウー
ルを通過する際に、ヘリウムガスに含まれているオイル
をグラスウールで捕捉させ、ヘリウムガスのみをこのシ
ェルの他端から流出させると共に、グラスウールで捕捉
されたオイルその他端の下部から圧縮機2へ回収してこ
の圧縮機2の内部の摺動部の摩耗を抑えるようにしてい
る。
[0005] The oil separator 7 described above has a structure in which glass wool is incorporated in a shell and both sides thereof are held by metal fittings. Then, by flowing the helium gas discharged from the compressor 2 from one side of the shell via the heat exchanger 6, when the helium gas passes through the glass wool, the oil contained in the helium gas is removed by the glass wool. While being captured, only helium gas is allowed to flow out from the other end of the shell, and the oil captured by the glass wool and collected from the lower portion of the other end to the compressor 2 so as to suppress wear of the sliding portion inside the compressor 2. I have to.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ヘリウムガ
スが流れ込んだオイルセパレータ7内の状態は次のよう
であると考えられる。
The state of the oil separator 7 into which the helium gas has flowed is considered to be as follows.

【0007】オイルセパレータ7に流れ込んだヘリウム
ガス中のオイル微粒子がグラスウールの繊維に衝突する
とこのオイル微粒子はグラスウールの繊維に付着する。
更に、グラスウールの繊維に付着したオイル微粒子に次
のオイル微粒子が付着し、段々にその粒子が大きくなり
やがて重力により下方に落ちる。オイルセパレータ7の
入口近くのグラスウールはほとんどオイルで濡れてくる
が、オイルセパレータ7の出口に行くに従って下流側の
グラスウールは途中でほとんどオイル微粒子が落ちてし
まい、へリウムだけがオイルセパレータ7の出口から出
て行く。
When the oil particles in the helium gas flowing into the oil separator 7 collide with the glass wool fibers, the oil particles adhere to the glass wool fibers.
Further, the next oil fine particles adhere to the oil fine particles adhered to the fiber of the glass wool, and the particles gradually increase in size, and eventually fall downward due to gravity. The glass wool near the inlet of the oil separator 7 is almost wet with oil, but as it goes to the outlet of the oil separator 7, almost no oil particles fall down on the way to the glass wool on the downstream side, and only helium flows from the outlet of the oil separator 7. get out.

【0008】重力で下方に落ちたオイル粒子は、まとま
って液となり、オイル出口から排出される。
The oil particles that have fallen downward due to gravity collectively become liquid and are discharged from the oil outlet.

【0009】しかし、オイルセパレータ7に流れ込むヘ
リウムガスの流量が多くなったり、ヘリウム中のオイル
微粒子の混合比率が高くなると、グラスウール内で分離
しきれなくなって、下流側のグラスウールのメッシュに
オイルが付着してしまう。
However, when the flow rate of the helium gas flowing into the oil separator 7 increases or the mixing ratio of the oil particles in the helium increases, the helium cannot be separated within the glass wool and the oil adheres to the mesh of the glass wool on the downstream side. Resulting in.

【0010】メッシュ全面にオイルが付着すると、ヘリ
ウムガスの流路(グラスウールのメッシュ)が閉塞され
て局部的にヘリウムガスの流速が速くなる。流速の速い
ヘリウムガスによりメッシュに付着しているオイルが吹
き飛ばされ、オイルセパレータ7内の出口側の空間にオ
イルの粒子として飛散する。このようなオイルの流出
は、いずれ冷凍機4まで侵入し、冷凍機4内で凍結し
て、冷凍機4の不良の発生の原因となることが考えられ
る。
If oil adheres to the entire surface of the mesh, the flow path of helium gas (glass wool mesh) is closed, and the flow rate of helium gas locally increases. The oil adhering to the mesh is blown off by the helium gas having a high flow rate, and scattered as oil particles in the space on the outlet side in the oil separator 7. It is conceivable that such an outflow of oil eventually enters the refrigerator 4, freezes inside the refrigerator 4, and causes the failure of the refrigerator 4.

【0011】また、オイルセパレータ7からのオイルの
流出により、圧縮機2に戻るオイルの量が少なくなる
と、圧縮機2内のオイル不足が生じて、圧縮機2内部の
摺動部の摩耗が進んで、耐久性が劣ることが考えられ
る。
When the amount of oil returning to the compressor 2 due to the outflow of oil from the oil separator 7 decreases, the oil shortage in the compressor 2 occurs, and the wear of the sliding portion inside the compressor 2 progresses. Therefore, it is considered that durability is inferior.

【0012】本発明の課題は、上述の事情を考慮してな
されたものであり、オイルセパレータで、ヘリウムガス
(冷媒)とオイルとを確実に分離して、オイルが冷凍機
まで侵入しにくくして冷凍機の不良の発生低下、並びに
圧縮機の耐久性を向上させることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an oil separator reliably separates helium gas (refrigerant) from oil to make it difficult for oil to enter a refrigerator. Therefore, it is possible to reduce the occurrence of defects in the refrigerator and to improve the durability of the compressor.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
グラスウールが収納されたシェルの一側から冷媒を流入
させ、このグラスウールを通過することによってこの冷
媒に含まれているオイルをグラスウールで捕捉し、前記
シェルの他側から冷媒を流出させるオイルセパレータに
おいて、このグラスウールの冷媒の出口側には、冷媒の
流れ方向に沿って順次目の粗さが粗い複数種類の網が配
置され、且つ一番目の粗い網の流出側にはその下部が開
放されこの一番目の粗い網の上部からのオイルの吐出を
防止する邪魔板を設けるようにしたものである。
According to the first aspect of the present invention,
In the oil separator that allows the refrigerant to flow in from one side of the shell in which the glass wool is stored, captures the oil contained in the refrigerant by the glass wool by passing through the glass wool, and allows the refrigerant to flow out from the other side of the shell. On the outlet side of the refrigerant of the glass wool, a plurality of types of nets each having a coarse mesh are sequentially arranged along the flow direction of the refrigerant, and a lower portion of the net is opened on the outflow side of the coarsest net, and this one-piece net is opened. A baffle plate for preventing oil from being discharged from the upper part of the coarse mesh is provided.

【0014】請求項1に記載の発明には、次の作用があ
る。このグラスウールの冷媒の出口側には、冷媒の流れ
方向に沿って順次目の粗さが粗い複数種類の網が配置さ
れているので、これら複数種類の網によって確実にヘリ
ウム中のオイルが分離される。
The first aspect of the present invention has the following effects. On the outlet side of the glass wool refrigerant, a plurality of types of nets having coarser meshes are sequentially arranged along the flow direction of the refrigerant, so that the oil in the helium is reliably separated by these types of nets. You.

【0015】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の邪魔板は、その下部が開放されオイルの通路が形成さ
れているものである。
According to a second aspect of the present invention, the baffle plate according to the first aspect has a lower portion opened to form an oil passage.

【0016】請求項2に記載の発明には、次の作用があ
る。シェル内の邪魔板は、その下部が開放されているの
で、この下部がオイルの通路となりスムーズにシェル内
をオイルが流れる。
The second aspect of the present invention has the following operation. Since the lower portion of the baffle plate in the shell is open, the lower portion serves as an oil passage, and the oil flows smoothly in the shell.

【0017】請求項3に記載の発明は、請求項1に記載
の邪魔板にはこの板に当たったオイルをシェルの内壁に
導くための案内路を設けるようにしたものである。
According to a third aspect of the present invention, the baffle plate according to the first aspect is provided with a guide path for guiding oil hitting the plate to the inner wall of the shell.

【0018】請求項3に記載の発明には、次の作用があ
る。シェル内の邪魔板にはこの板に当たったオイルをシ
ェルの内壁に導くための案内路を設けたので、邪魔板に
当たったオイルはスムーズにシェルの内壁に沿って流下
する。
The third aspect of the invention has the following operation. The baffle plate in the shell is provided with a guide path for guiding the oil hitting the plate to the inner wall of the shell, so that the oil hitting the baffle plate flows down smoothly along the inner wall of the shell.

【0019】請求項4に記載の発明は、請求項1に記載
のシェルの他側にはその上部に冷媒の流出部をその下部
にオイルの流出部をそれぞれ設けたものである。
According to a fourth aspect of the present invention, the other side of the shell according to the first aspect is provided with a refrigerant outlet at an upper portion thereof and an oil outlet at a lower portion thereof.

【0020】請求項4に記載の発明には、次の作用があ
る。シェルの他側にはその上部に冷媒の流出部をその下
部にオイルの流出部をそれぞれ設けたので、オイルセパ
レータから確実にオイルとヘリウムガスとを分離して取
り出せる。
[0020] The invention described in claim 4 has the following operation. On the other side of the shell, the outflow portion of the refrigerant is provided at the upper portion and the outflow portion of the oil is provided at the lower portion, so that the oil and the helium gas can be reliably separated and taken out from the oil separator.

【0021】請求項5に記載の発明は、冷媒を圧縮して
加圧する圧縮機を備えた圧縮ユニットと、この圧縮ユニ
ットからの加圧冷媒により極低温を実現する冷凍機と、
を有する極低温冷凍装置において、上記圧縮機の吐出側
には請求項1乃至4に記載のオイルセパレータが配置さ
れているものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a compression unit provided with a compressor for compressing and compressing a refrigerant, a refrigerator for realizing an extremely low temperature by the pressurized refrigerant from the compression unit,
Wherein the oil separator according to any one of claims 1 to 4 is disposed on the discharge side of the compressor.

【0022】請求項5に記載の発明には、次の作用があ
る。請求項5に記載の発明は、このようなオイルセパレ
ータを極低温冷凍装置の冷媒回路中に配置したことによ
り、オイルが冷凍機まで侵入しにくくなる。又、圧縮機
の耐久性が向上する。
The fifth aspect of the invention has the following operation. According to the fifth aspect of the present invention, since such an oil separator is disposed in the refrigerant circuit of the cryogenic refrigeration system, oil does not easily enter the refrigerator. Further, the durability of the compressor is improved.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は、本発明に係る極低温冷凍
装置の一実施の形態における冷媒回路を示す回路図であ
る。この実施の形態における極低温冷凍装置10は、ク
ライオポンプ等に利用され約10Kまで冷却する冷凍装
置であり、圧縮機11を備えた圧縮ユニット12と、冷
凍機13とを有して構成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a refrigerant circuit in an embodiment of a cryogenic refrigeration apparatus according to the present invention. The cryogenic refrigeration apparatus 10 according to this embodiment is a refrigeration apparatus used for a cryopump or the like and cooling to about 10K, and includes a compression unit 12 having a compressor 11 and a refrigerator 13. .

【0024】圧縮ユニット12は、圧縮機11を配設し
た冷媒配管15の吸込側にバッファタンク16が、吐出
側に熱交換器17、オイルセパレータ18及びアドソー
バ19が順次配設されたものであり、圧縮機11が、冷
媒(ヘリウムガス)を圧縮して高温高圧の加圧冷媒とす
る。
The compression unit 12 is such that a buffer tank 16 is arranged on the suction side of a refrigerant pipe 15 in which the compressor 11 is arranged, and a heat exchanger 17, an oil separator 18 and an adsorber 19 are arranged in order on the discharge side. The compressor 11 compresses the refrigerant (helium gas) into a high-temperature and high-pressure pressurized refrigerant.

【0025】熱交換器17は、圧縮機11からの高温高
圧冷媒を熱交換して、常温の高圧冷媒(たとえば約20
〜21kg/cm2)とする。オイルセパレータ18
は、圧縮機11内で潤滑・冷却用に使用された冷媒中の
オイルを分離する。更に、アドソーバ19は、オイルセ
パレータ18にて除去しきれなかった上記オイルや、こ
のオイル中の揮発成分を活性炭を用いて吸着する。ま
た、バッファタンク16は、後述するように、冷凍機1
3による冷媒の吸込、排出によって発生する冷媒の圧力
脈動を吸収して圧縮機11へ導くものである。
The heat exchanger 17 exchanges heat with the high-temperature and high-pressure refrigerant from the compressor 11 and converts the high-temperature and high-temperature refrigerant at room temperature (for example, about 20
2121 kg / cm2). Oil separator 18
Separates oil in the refrigerant used for lubrication and cooling in the compressor 11. Further, the adsorber 19 adsorbs the oil that has not been completely removed by the oil separator 18 and volatile components in the oil using activated carbon. The buffer tank 16 is provided with the refrigerator 1 as described later.
3 absorbs the pressure pulsation of the refrigerant generated by the suction and discharge of the refrigerant and guides the refrigerant to the compressor 11.

【0026】上記冷凍機13は、圧縮ユニット12にお
けるアドソーバ19からの常温高圧冷媒(たとえば約2
0〜21kg/cm2)を導入して断熱膨張を繰り返
し、低温端部60をたとえば約10Kに冷却、低温端部
70をたとえば約80Kに冷却する。これらの低温端部
20により、クライオポンプを構成する。
The refrigerating machine 13 is provided with a normal-temperature high-pressure refrigerant (for example, about 2 ° C.) from an adsorber 19 in the compression unit 12.
0-21 kg / cm 2) is introduced and the adiabatic expansion is repeated to cool the low-temperature end 60 to, for example, about 10K and the low-temperature end 70 to, for example, about 80K. These low-temperature ends 20 constitute a cryopump.

【0027】この冷凍機13には吸込側冷媒配管21及
び排出側冷媒配管22が設けられる。吸込側冷媒配管2
1は、往き側冷媒配管23を介して、圧縮ユニット12
における冷媒配管15のアドソーバ19側端部に接続さ
れる。これらの往き側冷媒配管23及び吸込側冷媒配管
21により、上述のように、圧縮ユニット12の圧縮機
11からの高圧冷媒が冷凍機13内へ導入される。ま
た、排出側冷媒配管22は、戻り側冷媒配管24を介し
て、圧縮ユニット12における冷媒配管15のバッファ
タンク16側端部に接続される。これらの排出側冷媒配
管22及び戻り側冷媒配管24により、冷凍機13にて
膨張した低圧冷媒(たとえば約4kg/cm2)が圧縮
ユニット12の圧縮機11へ戻される。
The refrigerator 13 is provided with a suction-side refrigerant pipe 21 and a discharge-side refrigerant pipe 22. Suction side refrigerant pipe 2
1 is connected to the compression unit 12 via the outgoing refrigerant pipe 23.
Is connected to the end of the refrigerant pipe 15 on the adsorber 19 side. As described above, the high-pressure refrigerant from the compressor 11 of the compression unit 12 is introduced into the refrigerator 13 through the outgoing-side refrigerant pipe 23 and the suction-side refrigerant pipe 21. The discharge-side refrigerant pipe 22 is connected to an end of the refrigerant pipe 15 of the compression unit 12 on the buffer tank 16 side via a return-side refrigerant pipe 24. The low-pressure refrigerant (for example, about 4 kg / cm 2) expanded in the refrigerator 13 is returned to the compressor 11 of the compression unit 12 by the discharge-side refrigerant pipe 22 and the return-side refrigerant pipe 24.

【0028】ここで、圧縮ユニット12の冷媒配管1
5、冷凍機13の吸込側冷媒配管21及び排出側冷媒配
管22、並びに往き側冷媒配管23及び戻り側冷媒配管
24が、冷媒を圧縮ユニット12と冷凍機13との間で
循環させる循環経路を構成する。
Here, the refrigerant pipe 1 of the compression unit 12
5. The suction-side refrigerant pipe 21 and the discharge-side refrigerant pipe 22, and the outgoing-side refrigerant pipe 23 and the return-side refrigerant pipe 24 of the refrigerator 13 form a circulation path through which the refrigerant circulates between the compression unit 12 and the refrigerator 13. Constitute.

【0029】前記オイルセパレータ18の内部構造は次
の通りである。
The internal structure of the oil separator 18 is as follows.

【0030】図2において、シェル30は、筒状の中央
シェル31と、キャプ状の入口(一側)シェル32と、
キャプ状の出口(一側)シェル33とから構成されてお
り、中央シェル31の両側の開口を2つの出入口シェル
32、33で溶接により塞ぐようになっている。
In FIG. 2, a shell 30 includes a cylindrical central shell 31, a cap-shaped inlet (one side) shell 32,
A cap-shaped outlet (one side) shell 33 is provided, and openings on both sides of the central shell 31 are closed by welding with two inlet / outlet shells 32 and 33.

【0031】34は入口シェル32の上部に接続された
冷媒入口管で、熱交換器17につながれている。
Numeral 34 denotes a refrigerant inlet pipe connected to the upper part of the inlet shell 32, which is connected to the heat exchanger 17.

【0032】35は中央シェル31に配置されたグラス
ウール、36はヘリウムガスの入口側となる部分に配置
されグラスウールの一側を押さえる入口側押さえ金具
で、多数の孔が形成されたいわゆるパンチングメタルで
ある。37は目の細かい第1の網で、ヘリウムガスの出
口側となる部分に配置されている。38は目の粗い第2
の網で、第1の網37の出口側に配置されている。この
第2の網38は約10枚程度積層状態になっている。
Reference numeral 35 denotes a glass wool disposed on the central shell 31. Reference numeral 36 denotes an inlet side press fitting which is disposed at a portion serving as an inlet side of the helium gas and presses one side of the glass wool. is there. Reference numeral 37 denotes a first mesh having a fine mesh, which is disposed at a portion on the helium gas outlet side. 38 is the coarse second
And is disposed on the exit side of the first net 37. Approximately ten second nets 38 are stacked.

【0033】39はヘリウムガスの出口側となる部分に
配置され第2の網38の一側を押さえる出口側押さえ金
具で、多数の孔が形成されたいわゆるパンチングメタル
である。
Reference numeral 39 denotes an outlet side press fitting which is disposed at a portion on the helium gas outlet side and presses one side of the second net 38, and is a so-called punching metal having a large number of holes formed therein.

【0034】40は邪魔板で、出口側押さえ金具39の
出口側に配設されている。この邪魔板40は、図3乃至
4で示すように略円形でその下部が約150度の扇形に
切り取られ開口41となっている。
Numeral 40 denotes a baffle plate, which is disposed on the exit side of the exit side holding member 39. As shown in FIGS. 3 and 4, the baffle plate 40 has a substantially circular shape, and its lower portion is cut out into a fan shape of about 150 degrees to form an opening 41.

【0035】42はその切り取られた部分の上辺にそっ
て設けられた案内路で、略U字状に折り曲げ中央が高く
両端に行くに従って低くなるように傾斜している。尚こ
の邪魔板40の周縁フランジ43が中央シェル31の内
壁に溶接されることによって、この邪魔板40がシェル
30内に固定されている。
Reference numeral 42 denotes a guide path provided along the upper side of the cut-out portion, which is bent in a substantially U-shape and is inclined so that the center is higher and becomes lower toward both ends. The baffle plate 40 is fixed in the shell 30 by welding the peripheral flange 43 of the baffle plate 40 to the inner wall of the central shell 31.

【0036】44は出口シェルの上部に取りつけられた
冷媒出口管で、アドソーバ19(図1参照)につながれ
ている。45は出口シェルの下部に取りつけられたオイ
ル吐出管で、圧縮機11(図1参照)の吸込側80につ
ながれている。
Reference numeral 44 denotes a refrigerant outlet pipe mounted on the upper part of the outlet shell, which is connected to the adsorber 19 (see FIG. 1). Reference numeral 45 denotes an oil discharge pipe attached to a lower portion of the outlet shell, which is connected to a suction side 80 of the compressor 11 (see FIG. 1).

【0037】尚、46はオイルセパレータ18の固定用
の脚片である。
Reference numeral 46 denotes a leg for fixing the oil separator 18.

【0038】このような構造のオイルセパレータ18
に、冷媒入口配管34からヘリウムガスが流入すると、
そのヘリウムガスはグラスウール35を通過する。その
際、ヘリウムガス中のオイル微粒子がグラスウール35
の繊維に衝突するとこのオイル微粒子はグラスウールの
繊維に付着する。更に、このグラスウールの繊維に付着
したオイル微粒子に次のオイル微粒子が付着し、次第に
その粒子が大きくなりやがて重力により下方に落ちる。
The oil separator 18 having such a structure
Then, when helium gas flows in from the refrigerant inlet pipe 34,
The helium gas passes through the glass wool 35. At this time, the oil fine particles in the helium gas become glass wool 35.
These oil fine particles adhere to the fibers of glass wool when the fibers collide with the fibers. Further, the next oil fine particles adhere to the oil fine particles adhered to the glass wool fiber, and the particles gradually increase in size, and eventually fall downward due to gravity.

【0039】従って、冷媒入口管34近く(入口押さえ
金具36付近)のグラスウールはこの現象により、ほと
んどオイルで濡れた状態となる。しかしながら、冷媒出
口管44近く(出口押さえ金具39付近)のグラスウー
ルに行くに従って(下流側の)グラスウールは途中でほ
とんどオイル微粒子が落ちてしまい、へリウムだけとな
りこのヘリウムが出口押さえ金具39の孔から吐出され
る。吐出されたヘリウムガスは邪魔板40の開口41を
介して出口シェル33の内方に導かれ、その後冷媒吐出
管44を介してアドソーバ19に至る。
Accordingly, the glass wool near the refrigerant inlet pipe 34 (near the inlet holding member 36) is almost wet with oil due to this phenomenon. However, as the glass wool near the refrigerant outlet pipe 44 (near the outlet press fitting 39), the glass wool (on the downstream side) almost drops oil particles on the way, only helium becomes, and this helium flows from the hole of the outlet press fitting 39. Discharged. The discharged helium gas is guided to the inside of the outlet shell 33 through the opening 41 of the baffle plate 40, and then reaches the adsorber 19 through the refrigerant discharge pipe 44.

【0040】一方、グラスウール35の繊維に付着して
落下したオイルは、オイルセパレータ18の下部47に
溜まり、オイル吐出管45近く(出口押さえ金具39付
近)のグラスウール35に行くに従って出口シェル33
の下部48に導かれ、その後オイル吐出管45を介して
圧縮機11に戻される。
On the other hand, the oil adhering to the fibers of the glass wool 35 and dropping is collected in the lower part 47 of the oil separator 18, and goes to the glass wool 35 near the oil discharge pipe 45 (near the outlet holder 39).
And then returned to the compressor 11 via the oil discharge pipe 45.

【0041】しかしながら、オイルセパレータ18の冷
媒入口配管34から流入する冷媒中のオイルの量が極端
に増加したり、又は、流入する全体の冷媒量が増加する
と、前記メカニズムによりオイルが分離しきれなくな
り、目の細かい網(第1の網)37の表面にオイルが付
着滞留してしまう。目の細かい網37にオイルが滞留す
ると、冷媒ガスの流路面積が狭くなり、冷媒の流速が増
すため、目の細かい網37に付着したオイルを吹き飛ば
す。従来のオイルセパレータであれば液滴となったオイ
ルが冷媒出口配管44から冷媒と一緒に排出されてしま
う場合がある。
However, if the amount of oil in the refrigerant flowing from the refrigerant inlet pipe 34 of the oil separator 18 increases extremely, or if the total amount of refrigerant flowing in increases, the oil cannot be completely separated by the above mechanism. Then, the oil adheres and stays on the surface of the fine mesh (first mesh) 37. When the oil stays in the fine mesh 37, the flow area of the refrigerant gas becomes narrow and the flow rate of the refrigerant increases, so that the oil attached to the fine mesh 37 is blown off. In the case of a conventional oil separator, oil that has become droplets may be discharged from the refrigerant outlet pipe 44 together with the refrigerant.

【0042】しかるに、本発明によると、目の細かい網
37から吹き飛ばされた液滴は、粒子が大きいため下流
の目の粗い第2の網37に衝突して重力により下方に落
ちる。従って、出口押さえ金具39付近では確実にヘリ
ウムガスとオイルとは分離されている。
According to the present invention, however, the droplets blown off from the fine mesh 37 collide with the downstream coarse second mesh 37 due to the large size of the particles and fall downward due to gravity. Therefore, the helium gas and the oil are surely separated in the vicinity of the outlet holding member 39.

【0043】更に、万一分離しきれずに出口押さえ金具
39の上部の孔49からオイルが吐出されたとしても、
そのオイルは邪魔板40に当たって下方に落下し、案内
路42で受けられこの案内路42に沿って図3矢印のよ
うにその両側に流れ、オイルセパレータ18の内壁を伝
わって出口シェル33の下部48に導かれ、上述したオ
イルとともに、オイル吐出管45を介して圧縮機11に
戻される。
Further, even if the oil is discharged from the upper hole 49 of the outlet holding metal fitting 39 without being separated completely,
The oil falls down by hitting the baffle plate 40, is received by the guide path 42, flows on both sides thereof along the guide path 42 as shown by arrows in FIG. 3, travels along the inner wall of the oil separator 18, and passes through the lower portion 48 of the outlet shell 33. And is returned to the compressor 11 via the oil discharge pipe 45 together with the above-described oil.

【0044】これによって、このオイルセパレータ18
に流れ込んだヘリウムガス中のオイルは確実に分離さ
れ、オイルはオイル吐出管45を介して圧縮機11(図
1参照)の吸込側80に戻され、オイルの除去されたヘ
リウムガスのみがアドソーバ19に流れる。
Thus, the oil separator 18
The oil in the helium gas flowing into the compressor is reliably separated, the oil is returned to the suction side 80 of the compressor 11 (see FIG. 1) via the oil discharge pipe 45, and only the helium gas from which the oil has been removed is supplied to the adsorber 19. Flows to

【0045】[0045]

【発明の効果】以上のように、請求項1に記載のオイル
セパレータは、グラスウールの冷媒の出口側には、冷媒
の流れ方向に沿って順次目の粗さが粗い複数種類の網が
配置され、且つ一番目の粗い網の流出側にはその下部が
開放され上部からのオイルの吐出を防止する邪魔板を設
けるようにしたので、これら複数種類の網によって確実
にヘリウム中のオイルが分離され、たとえ下流側に網か
らオイルが吐出されたとしてもそのオイルは邪魔板によ
ってオイルセパレータから吐出されにくくなる。
As described above, in the oil separator according to the first aspect, a plurality of types of nets having coarser meshes are sequentially arranged on the outlet side of the glass wool refrigerant along the flow direction of the refrigerant. In addition, a baffle plate is provided on the outflow side of the first coarse mesh to open the lower portion and prevent the oil from being discharged from the upper portion, so that the oil in the helium is reliably separated by these plural types of meshes. However, even if oil is discharged from the net downstream, the oil is hardly discharged from the oil separator by the baffle plate.

【0046】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の邪魔板の下部を開放しオイルの通路を形成したので、
この下部がオイルの通路となりスムーズにシェル内をオ
イルが流れで排出させることができる。
According to the second aspect of the present invention, since the lower portion of the baffle plate of the first aspect is opened to form an oil passage,
This lower portion serves as an oil passage so that the oil can be smoothly discharged through the inside of the shell.

【0047】請求項3に記載の発明は、請求項1に記載
の邪魔板にはこの板に当たったオイルをシェルの内壁に
導くための案内路を設けるようにしたので、邪魔板に当
たったオイルはスムーズにシェルの内壁に沿って流下し
排出させることができる。
According to the third aspect of the present invention, since the baffle plate according to the first aspect is provided with a guide path for guiding the oil hitting the plate to the inner wall of the shell, the baffle plate hits the baffle plate. The oil can smoothly flow down along the inner wall of the shell and be discharged.

【0048】請求項4に記載の発明は、請求項1に記載
のシェルの他側にはその上部に冷媒の流出部をその下部
にオイルの流出部をそれぞれ設けたので、オイルセパレ
ータから確実にオイルとヘリウムガスとを分離して取り
出すことができる。
According to a fourth aspect of the present invention, the other side of the shell according to the first aspect is provided with a refrigerant outlet at an upper portion thereof and an oil outlet at a lower portion thereof. Oil and helium gas can be separated and taken out.

【0049】請求項5に記載の発明は、冷媒を圧縮して
加圧する圧縮機を備えた圧縮ユニットと、この圧縮ユニ
ットからの加圧冷媒により極低温を実現する冷凍機と、
を有する極低温冷凍装置において、上記圧縮機の吐出側
には請求項1乃至4に記載のオイルセパレータを配置さ
せたので、オイルが冷凍機まで侵入しにくくなり、又、
圧縮機の耐久性が向上する。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a compression unit having a compressor for compressing and pressurizing a refrigerant, a refrigerator for realizing an extremely low temperature by the pressurized refrigerant from the compression unit,
In the cryogenic refrigeration system having the oil separator, the oil separator according to any one of claims 1 to 4 is disposed on the discharge side of the compressor, so that oil does not easily enter the refrigerator.
The durability of the compressor is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るオイルセパレータが配置された極
低温冷凍装置の冷媒回路図である。
FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of a cryogenic refrigeration apparatus provided with an oil separator according to the present invention.

【図2】図1に示したオイルセパレータの内部構造図で
ある。
FIG. 2 is an internal structure diagram of the oil separator shown in FIG.

【図3】図2の3−3断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line 3-3 in FIG. 2;

【図4】図1に示したオイルセパレータの邪魔板の断面
図である。
FIG. 4 is a sectional view of a baffle plate of the oil separator shown in FIG.

【図5】従来の極低温冷凍装置の冷媒回路図である。FIG. 5 is a refrigerant circuit diagram of a conventional cryogenic refrigeration apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 極低温冷凍装置 11 圧縮機 12 圧縮ユニット 13 冷凍機 18 オイルセパレータ 30 シェル 35 グラスウール 37 第1の網 38 第2の網 40 邪魔板 42 案内路(オイルの通路) DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cryogenic refrigeration apparatus 11 Compressor 12 Compression unit 13 Refrigerator 18 Oil separator 30 Shell 35 Glass wool 37 First net 38 Second net 40 Baffle plate 42 Guide path (oil passage)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 智徳 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 3H003 AC03 BH05  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Tomonori Tamura 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. F-term (reference) 3H003 AC03 BH05

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】グラスウールが収納されたシェルの一側か
ら冷媒を流入させ、このグラスウールを通過することに
よってこの冷媒に含まれているオイルをグラスウールで
捕捉し、前記シェルの他側から冷媒を流出させるオイル
セパレータにおいて、このグラスウールの冷媒の出口側
には、冷媒の流れ方向に沿って順次目の粗さが粗い複数
種の網が配置され、且つ一番目の粗い網の流出側にはそ
の下部が開放されこの一番目の粗い網の上部からのオイ
ルの吐出を防止する邪魔板を設けたことを特徴とするオ
イルセパレータ。
1. A refrigerant is introduced from one side of a shell in which glass wool is stored, and the oil contained in the refrigerant is captured by the glass wool by passing through the glass wool, and the refrigerant flows out from the other side of the shell. In the oil separator to be made, on the outlet side of the refrigerant of this glass wool, a plurality of types of nets each having a coarse mesh are sequentially arranged along the flow direction of the refrigerant, and a lower portion is provided on an outflow side of the coarsest net. An oil separator characterized by having a baffle plate which is opened to prevent oil from being discharged from above the first coarse mesh.
【請求項2】グラスウールが収納されたシェルの一端か
ら冷媒を流入させ、このグラスウールを通過することに
よってこの冷媒に含まれているオイルをグラスウールで
捕捉し、前記シェルの他側から冷媒を流出させるオイル
セパレータにおいて、このグラスウールの冷媒の出口側
には、冷媒の流れ方向に沿って順次目の粗さが粗い複数
種の網が配置され、且つ一番目の粗い網の流出側にはそ
の下部が開放されこの一番目の粗い網の上部からのオイ
ルの吐出を防止する邪魔板を設け、且つこの邪魔板はそ
の下部が開放され前記オイルの通路がを形成されている
ことを特徴とするオイルセパレータ。
2. A coolant flows in from one end of the shell in which the glass wool is stored, and the oil contained in the coolant is captured by the glass wool by passing through the glass wool, and the coolant flows out from the other side of the shell. In the oil separator, on the outlet side of the refrigerant of the glass wool, a plurality of types of nets each having a coarse mesh are sequentially arranged along the flow direction of the refrigerant, and a lower portion thereof is provided on an outflow side of the coarsest net. An oil separator having a baffle plate which is opened to prevent oil from being discharged from an upper portion of the first coarse mesh, wherein the baffle plate has a lower portion opened to form the oil passage; .
【請求項3】グラスウールが収納されたシェルの一端か
ら冷媒を流入させ、このグラスウールを通過することに
よってこの冷媒に含まれているオイルをグラスウールで
捕捉し、前記シェルの他側から冷媒を流出させるオイル
セパレータにおいて、このグラスウールの冷媒の出口側
には、冷媒の流れ方向に沿って順次目の粗さが粗い複数
種の網が配置され、且つ一番目の粗い網の流出側にはそ
の下部が開放されこの一番目の粗い網の上部からのオイ
ルの吐出を防止する邪魔板を設け、且つこの邪魔板には
この板に当たったオイルを前記シェルの内壁に導くため
の案内路が設けられていることを特徴とするオイルセパ
レータ。
3. A coolant flows in from one end of the shell in which the glass wool is stored, and the oil contained in the coolant is captured by the glass wool by passing through the glass wool, and the coolant flows out from the other side of the shell. In the oil separator, on the outlet side of the refrigerant of the glass wool, a plurality of types of nets each having a coarse mesh are sequentially arranged along the flow direction of the refrigerant, and a lower portion thereof is provided on an outflow side of the coarsest net. A baffle plate which is opened and prevents oil from being discharged from the upper part of the coarse mesh is provided, and a guide path for guiding oil hitting the plate to the inner wall of the shell is provided in the baffle plate. An oil separator.
【請求項4】グラスウールが収納されたシェルの一側か
ら冷媒を流入させ、このグラスウールを通過することに
よってこの冷媒に含まれているオイルをグラスウールで
捕捉し、前記シェルの他側から冷媒を流出させるオイル
セパレータにおいて、このグラスウールの冷媒の出口側
には、冷媒の流れ方向に沿って順次目の粗さが粗い複数
種の網が配置され、且つ一番目の粗い網の流出側にはそ
の下部が開放されこの一番目の粗い網の上部からのオイ
ルの吐出を防止する邪魔板を設け、且つこのシェルの他
側にはその上部に冷媒の流出部をその下部にオイルの流
出部をそれぞれ設けたことを特徴とするオイルセパレー
タ。
4. A refrigerant is introduced from one side of the shell in which the glass wool is stored, and the oil contained in the refrigerant is captured by the glass wool by passing through the glass wool, and the refrigerant flows out from the other side of the shell. In the oil separator to be made, on the outlet side of the refrigerant of this glass wool, a plurality of types of nets each having a coarse mesh are sequentially arranged along the flow direction of the refrigerant, and a lower portion is provided on an outflow side of the coarsest net. Is provided with a baffle plate for preventing oil from being discharged from the upper part of the first coarse mesh, and a refrigerant outlet at the upper part and an oil outlet at the lower part on the other side of the shell. An oil separator characterized in that:
【請求項5】冷媒を圧縮して加圧する圧縮機を備えた圧
縮ユニットと、この圧縮ユニットからの加圧冷媒により
極低温を実現する冷凍機と、を有する極低温冷凍装置に
おいて、上記圧縮機の吐出側には請求項1乃至4に記載
のオイルセパレータが配置されていることを特徴とする
極低温冷凍装置。
5. A cryogenic refrigeration apparatus comprising: a compression unit having a compressor for compressing and pressurizing a refrigerant; and a refrigerator for realizing a cryogenic temperature by the pressurized refrigerant from the compression unit. 5. The cryogenic refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the oil separator according to claim 1 is disposed on a discharge side of the cryogenic refrigerator.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8187370B2 (en) 2006-07-13 2012-05-29 Shi-Apd Cryogenics, Inc. Horizontal bulk oil separator
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