JP2005069654A - 油分離器 - Google Patents

Abstract

【課題】 円柱形状の仕切板の内径が小さいために旋回し流れる冷媒の流速が著しく速く、一旦仕切板内壁に付着した油滴を再度飛散させてしまう。また一方では、入口管が下向きに設けられており、下部に溜まった油を再度飛散させてしまう。
【解決手段】 混合流体を導く入口管を、容器本体の側壁から挿入し、その入口管先端付近の容器本体内側壁に網状の薄膜を配置することで、油は網状の薄膜と容器本体内壁との隙間に吸着され、自重により容器本体下部に導かれ、油排出管より排出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、圧縮機から吐出された気相冷媒中に含まれる油を分離する油分離器に関するものである。

第1の従来の油分離器を図１３に基づき説明する。容器本体１１０の上部の所定の位置に設けられた分離材１１１と、分離材１１１から下方へ所定の位置に設けた上方が開口し下方が開口した所定長さの円柱形状の仕切板１１２により前記容器本体の中央部を内側室１１３内と外側室１１４に分離するとともに、仕切板１１２の接線方向に内側室１１３内の上部に開口部を有する冷媒入口管１１６と、容器本体１１０の上端に開口部を有し、これに接続する冷媒出口管１１７を設けた構造としている。これにより、油分離性能の向上を図るため分離材の断面積を増加させ、容器本体の内径を大きくしても、遠心分離を行う内側室の内径が大きくならず、冷媒の旋回半径に反比例する遠心力の低下による油分離能力の低下を防止できるというものである（例えば、特許文献１参照）。

第２の従来の油分離器を図１４に基づき説明する。ケーシング２１１内を上部空間部Ａと中部フィルタ部Ｂと下部油溜り部Ｃとに区画する仕切を設け、中部フィルタ部に円筒状空間２１２、第１フィルタ２１４、中部空間２１６、第２フィルタ２１８をそれぞれ同心円状に配設し、第１フィルタ２１４の下部に円柱状孔２２７を設けると共に、該円柱状孔２２７の下端と中部空間２１６の下端は下部油溜り２２９に連通し、円筒状空間２１２に極低温冷凍機に用いられる圧縮機ユニットからの油粒子を含むガスを導き、第１フィルタ２１４、中部空間２１６、第２フィルタ２１８及び上部空間２３７を通じて該ガスを排出することにより、第１フィルタ２１４及び第２フィルタ２１８で油粒子を補修し、円柱状の孔２１７及び中部空間２１６を通して下部油溜り２２９に導くものである。さらに、油適はケーシング２１１の内側壁に到達し下方の油溜り２２９に向かって流れ、この油適を流れやすくするため繊金属網層２３８を設けるというものである。（例えば特許文献２参照）
特開平１０−９７２２号公報 特開平７−３３２７７９号公報

しかしながら、前者の構成では、円柱形状の仕切板１１２の内径が小さいために旋回し流れる冷媒の流速が著しく速く、一旦仕切板１１２内壁に付着した油滴を再度飛散させてしまい、仕切り板上部の開口部からミスト状で噴出してしまい、分離材１１１で分離しきれないという課題を有していた。

また、後者の構成では、ケーシングの上部から下向きに入口管２２３が設けられており、この入口管２２３を通じてガスと油の混合流体がケーシング２１１内に噴出する。フィルタ２１４、２１８により分離された油が下部の仕切板２２１付近に導かれるものの、入口管２２３が下向きであることから仕切板２２１付近に滞留する油を飛散させてしまう。また、フィルタ層が厚いため冷媒の流通抵抗を著しく高めてしまい、冷凍サイクルの損失を増大させてしまうという課題を有していた。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、油分離性能の高い油分離器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、混合流体を導く入口管を、容器本体の側壁から挿入し、その入口管先端付近の容器本体内側壁に網状の薄膜を配置するものである。冷媒と油の混合流体は、本体内側壁に衝突するように噴出するが、油は網状の薄膜と容器本体内壁との隙間に吸着され、自重により容器本体下部の油排出管より排出される。網状の薄膜は、さらに、吸着した油の飛散防止の機能も有している。

また本発明は、入口管先端付近の容器本体内側壁に、水平方向に複数枚の金属板を備えるものである。円筒状の容器本体内に冷媒と油の混合流体が噴出すると、円周方向より抵抗の少ない上下方向に多く流れることを抑制するものである。これにより、混合流体は旋回流となり、容器本体内壁に油が付着しやすく、より分離性能を高めることができる。

また本発明は、網上の薄膜を、容器本体内側壁に沿うように筒状に配するというものである。これにより、吸着する面積を広く確保でき、より分離性能を高めることができる。また、網状の薄膜の固定も筒状にすることで円周方向に移動することもなく、容易に製作することができる。

また本発明は、凹凸に折り曲げた網上の薄膜を、容器本体内側壁に沿うように配するものである。これにより、網上の薄膜と容器本体内側壁との隙間の容積をより大きく確保でき、油の吸着量を増大することで自重による流下速度を高めることができる。

また本発明は、凹凸に折り曲げた網上の薄膜を、前記凹凸が螺旋状になるように容器本体内側壁に沿わせることで、混合流体の旋回方向に対し、下向きの螺旋状の凹凸を設けることで、自重で落ちる油の流下速度に、さらに旋回速度を活用した流下速度を導くことができ、油の流下速度を向上させることができる。

また本発明は、分離部の下面に備えた多孔状の金属板を、容器本体の中心部から容器本体内壁に向かって下方に傾斜させることで、上部の分離部で分離された油を速やかに容器本体の側壁に導くことができ、分離性能を高めることができる。

また本発明は、分離部の下面に備えた多孔状の金属板と、容器本体内側壁に沿うように配した網状の薄膜とが、互いに重なるように形成したものである。これにより、混合流体の旋回流により壁面での飛散を防止でき、分離性能をさらに高めることができる。

また本発明は、分離部の下面に備えた多孔状の金属板を、容器本体内側壁に沿うように筒状に配し、前記金属板と容器本体内側壁との間に網状の薄膜を備えたものである。これにより、網状の薄膜と本体内側壁との隙間を確保するとともに網状の薄膜の固定がより容易になり、加工性を向上させることができる。

上記実施例から明らかなように、容器本体内に冷媒入口管から噴出した冷媒と油は、容器本体内面側壁に設けられた網状の薄膜に衝突し、冷媒は上部の冷媒出口管より吐出され、油はこの網状の薄膜で表面張力にて保持され、重力により容器本体下部に流下し、油排出管より排出される。

また、冷媒入口管の先端付近の容器本体内側壁に、水平に複数枚の金属板を設けることで、冷媒入口管から噴出した冷媒と油は、容器本体内側壁に衝突し、上下に別れて流動しようとするが、水平に設けた複数枚の金属板により強制的に容器本体の内周に沿って流動することとなる。これにより微少な油滴は遠心力により容器本体内側面に付着しやすくなり、油分離性能が向上する。

また、網状の薄膜を筒状に形成することにより、容器本体内の内壁に沿って流下する油が、容器本体内の中心付近を高速で上昇する冷媒にかき乱されることなく、スムーズに流れ落ちることができる。

また、混合流体が容器本体内壁に沿うように凹凸に折り曲げて筒状に配置した網状の薄膜に向かって噴出することで、混入していた油の一部が網状の薄膜と容器本体内壁との隙間に吸着され、吸着された油が壁面に沿って流下する際、凹凸に折り曲げて筒状に配した網状の薄膜により、容器本体の中央付近を流れる混合流体に飛散されることなく、流下することができる。また、凹凸に折り曲げて筒状に形成していることで、油が流下する流路を多く確保でき、さらに分離性能を高めることができる。

また、網状の薄膜が螺旋状に凹凸に折り曲げられていることで、円周方向に対し下向きの傾斜角を有することで、混合流体の旋回流により吸着された油は、下向きの速度成分を作ることができ、これにより流下速度を加速させることができ、さらに分離性能を高めることができる。

また、分離部の下面に備えた多孔状の金属板が容器本体の中心部から容器本体内壁に向かって下方に傾斜させたドーム型形状であるため、分離部を構成する繊維に付着した油は、自重で本体容器の内壁面に流れ易くなり、壁面に沿って下部に流下しすくなる。これにより、分離性能がさらに向上する。

また、網状の薄膜と分離部の下面に備えたドーム型の多孔状の金属板とが重なり合っていることで、分離部で繊維に付着した油は金属板を連続して容器下部に導かれることで、中央部を流れる混合流体に飛散させられる恐れが著しく減少させることができ、分離性能を向上させることができる。

また、分離部下面と筒状の金属板とが一体で形成された多孔状の金属板により網状の薄膜の固定が容易で、かつ容器本体壁面を流下する油の流路確保でき、中央部を流れる混合流体に飛散させられる恐れが著しく減少させることができ、分離性能を向上させるとともに加工性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の基本構成、図２は、図１のＡＡ面での断面図を示す。図１、図２において、冷媒と油の混合流体は、容器本体１の側面から挿入された入口管２により、容器本体内に導かれ、容器本体内壁に配置した網状の薄膜８aに向かって入口管２先端から噴出する。その後、混合流体は、分離部５を通過する際、油は分離部を構成する繊維に付着し、冷媒は分離部を通過し、容器本体１の上部に設けた上部開口部に接続した冷媒出口管３より流出する。

上記構成によれば、混合流体が容器本体内壁に配置した網状の薄膜８aに向かって噴出することで、混入していた油の一部が網状の薄膜８aと容器本体内壁との隙間に吸着され、自重により容器本体下部に流下し、油排出管４により排出される。吸着しきれない油は、分離部５を通過する際に、分離部５を構成する繊維に付着し、容器本体の内壁に沿って流下し、容器本体下部に集まり、油排出管４から流出する。このように、従来のように分離部５で油を分離する以外に、網状の薄膜８aと容器本体内壁との隙間に吸着させることで、分離性能を向上させることができる。

（実施の形態２）
図３は、実施の形態２の基本構成、図４は、図３のＡＡ面での断面図を示す。図３、図４において、冷媒と油の混合流体は、容器本体１の側面から挿入された入口管２により、容器本体内に導かれ、容器本体内壁に配置した網状の薄膜８aに向かって入口管２先端から噴出する。入口管２の先端付近で、容器本体１の内側壁には、網状の薄膜８aの上下に、水平に複数枚の金属板９を備える。

上記構成によれば、混合流体が容器本体内壁に配置した網状の薄膜８aに向かって噴出した際、混合流体は容器本体の内壁の上下方向に別れて流れやすい。これは、容器本体の内壁面に垂直に衝突後、流れ方向を水平方向に変更するには９０度以上の角度変更を必要とするのに対し、上下方向では９０度の角度変更で済むため抵抗が少ないからである。上下方向の流れは、水平の複数枚の金属板９により水平方向の旋回流に流れ方向を変更され、内壁面に沿って流れる。これにより、分離部５を通過する際に、流速分布を均一にでき、分離部５での分離性能を高めることができる。

（実施の形態３）
図５は、実施の形態３の断面図を示す。図５において、冷媒と油の混合流体は、容器本体１の側面から挿入された入口管２により、容器本体内に導かれ、容器本体内壁に沿うように筒状に配置した網状の薄膜８ｂに向かって入口管２先端から噴出する。その後、混合流体は、実施の形態１で説明したように、分離部５を通過する際、油は分離部を構成する繊維に付着し、冷媒は分離部を通過し、容器本体１の上部に設けた上部開口部に接続した冷媒出口管３より流出する。

上記構成によれば、混合流体が容器本体内壁に沿うように筒状に配置した網状の薄膜８ｂに向かって噴出することで、混入していた油の一部が網状の薄膜８ｂと容器本体内壁との隙間に吸着され、自重により容器本体下部に流下し、油排出管４により排出される。壁面に沿って油が流下する際、筒状に配した網状の薄膜により、容器本体の中央付近を流れる混合流体に飛散されることなく、流下することができ、分離性能を高めることができる。

（実施の形態４）
図６は、実施の形態４の断面図を示す。図６において、冷媒と油の混合流体は、容器本体１の側面から挿入された入口管２により、容器本体内に導かれ、容器本体内壁に沿うように凹凸に折り曲げて筒状に配置した網状の薄膜８ｃに向かって入口管２先端から噴出する。その後、混合流体は、実施の形態１で説明したように、分離部５を通過する際、油は分離部を構成する繊維に付着し、冷媒は分離部を通過し、容器本体１の上部に設けた上部開口部に接続した冷媒出口管３より流出する。

上記構成によれば、混合流体が容器本体内壁に沿うように凹凸に折り曲げて筒状に配置した網状の薄膜８ｃに向かって噴出することで、混入していた油の一部が網状の薄膜８ｃと容器本体内壁との隙間に吸着され、自重により容器本体下部に流下し、油排出管４により排出される。壁面に沿って油が流下する際、凹凸に折り曲げて筒状に配した網状の薄膜により、容器本体の中央付近を流れる混合流体に飛散されることなく、流下することができる。また、凹凸に折り曲げて筒状に形成していることで、油が流下する流路を多く確保でき、さらに分離性能を高めることができる。

（実施の形態５）
図７は、実施の形態５の基本構成、図８は、図７のＡＡ面での断面図を示す。図７、図８において、冷媒と油の混合流体は、容器本体１の側面から挿入され、先端が容器本体側壁の円周方向に曲げられた入口管２ｄから容器本体内に噴出される。 容器本体内壁に沿うように、しかも螺旋状に凹凸に折り曲げて筒状に配置した網状の薄膜８ｄに向かって噴出した混合流体は、網状の薄膜８ｄと内壁との隙間に吸着される。

上記構成によれば、吸着された油は、網状の薄膜８ｄが螺旋状に凹凸に折り曲げられていることで、円周方向に対し下向きの傾斜角を有することで、混合流体の旋回流により図７に示す矢印１０の速度成分を作ることができ、これにより流下速度を加速させることができ、さらに分離性能を高めることができる。

（実施の形態６）
図９は、実施の形態６の基本構成を示す。図９において、冷媒と油の混合流体は、容器本体１の側面から挿入された入口管２ｄから容器本体内に噴出される。容器本体内壁に沿うように配置した網状の薄膜８aに向かって噴出した混合流体は、油成分のみが網状の薄膜８aと内壁との隙間に吸着される。その後、混合流体は、分離部５ｂを通過する際、油は分離部を構成する繊維に付着し、冷媒は分離部を通過し、容器本体１の上部に設けた上部開口部に接続した冷媒出口管３より流出する。分離部
を通過する際、分離部を構成する繊維に付着した油は、容器本体の中心部から容器本体内壁に向かって下方に傾斜させた分離部の下面に備えた多孔状の金属板６ｂに沿って壁面に導かれる。

上記構成によれば、分離部の下面に備えた多孔状の金属板６ｂが容器本体の中心部から容器本体内壁に向かって下方に傾斜させたドーム型形状であるため、分離部を構成する繊維に付着した油は、自重で本体容器の内壁面に流れ易くなり、壁面に沿って下部に流下し、油排出管４より排出されるやすくなる。これにより、分離性能がさらに向上する。

（実施の形態７）
図１０は、実施の形態７の基本構成を示す。図１０において、冷媒と油の混合流体は、容器本体１の側面から挿入された入口管２から容器本体内に噴出される。 容器本体内壁に沿うように筒状に配置した網状の薄膜８ｂに向かって噴出した混合流体は、油成分のみが網状の薄膜８ｂと内壁との隙間に吸着される。その後、混合流体は、分離部５ｂを通過する際、油は分離部を構成する繊維に付着し、冷媒は分離部を通過し、容器本体１の上部に設けた上部開口部に接続した冷媒出口管３より流出する。分離部を通過する際、分離部を構成する繊維に付着した油は、容器本体の中心部から容器本体内壁に向かって下方に傾斜させた分離部の下面に備えた多孔状のドーム型の金属板６ｂに沿って壁面に導かれる。ここで、網状の薄膜６ｂとドーム型の金属板６ｂが重なり合って形成されている。

上記構成によれば、網状の薄膜８ｂと分離部の下面に備えたドーム型の多孔状の金属板６ｂとが重なり合っていることで、分離部で繊維に付着した油は連続して容器下部に導かれることで、中央部を流れる混合流体に飛散させられる恐れが著しく減少させることができ、分離性能を向上させることができる。

（実施の形態８）
図１１は、実施の形態８の基本構成を示す。図１１において、冷媒と油の混合流体は、容器本体１の側面から挿入された入口管２から容器本体内に噴出される。 分離部５ｂの下面に備えた多孔状の金属板と容器本体内側壁に沿うように筒状に配した金属板と一体に形成した金属板６ｃと、容器本体内側壁との間に配した網状の薄膜８ｂにより形成されている。

上記構成によれば、分離部下面と一体で形成された多孔状の金属板６ｃにより網状の薄膜８ｂの固定が容易で、かつ容器本体壁面を流下する油の流路確保でき、中央部を流れる混合流体に飛散させられる恐れが著しく減少させることができ、分離性能を向上させるとともに加工性を向上させることができる。

本発明の実施の形態１の基本構成図 図１のＡ−Ａ断面を上方から見た断面図 本発明の実施の形態２の基本構成図 図３のＡ−Ａ断面を上方から見た断面図 本発明の実施の形態３の上方から見た断面図 本発明の実施の形態４の上方から見た断面図 本発明の実施の形態５の基本構成図 図７のＡ−Ａ断面を上方から見た断面図 本発明の実施の形態６の基本構成図 本発明の実施の形態７の基本構成図 本発明の実施の形態８の基本構成図 第１の従来例の基本構成図 第２の従来例の基本構成図

符号の説明

１ 容器本体
２、２ｄ 入口管
３ 冷媒出口管
４ 油排出管
５、５ｂ 分離部
６、６ｂ、６ｃ 分離部下面の多孔金属板
７ 分離部上面の多孔金属板
８a、８ｂ、８ｃ、８ｄ 網状の薄膜
９ 水平金属板

Claims (8)

1. 円筒状の容器本体の側壁に挿入された入口管と、前記容器本体内の上部に設けた上部開口部に接続した冷媒出口管と、前記容器本体内の下部に設けた下部開口部に接続した油排出管と、容器本体内の上部全面に分離材を設け、前記分離材の上面と下面に備えた多孔状の金属板からなる分離部と、冷媒入口管先端付近の容器本体内側壁に網状の薄膜を配したことを特徴とする油分離器。
2. 入口管先端付近の容器本体内側壁に、水平方向に複数枚の金属板を備えたことを特徴とする、請求項１記載の油分離器。
3. 網上の薄膜を、容器本体内側壁に沿うように筒状に配したことを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載の油分離器。
4. 凹凸に折り曲げた網上の薄膜を、容器本体内側壁に沿うように配したことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の油分離器。
5. 円筒状の容器本体の側壁に挿入され、先端が容器本体側壁の円周方向に曲げられた入口管と、凹凸に折り曲げた網上の薄膜を、前記凹凸が螺旋状になるように容器本体内側壁に沿わせたことを特徴とする、請求項１〜２のいすれかに記載の油分離器。
6. 分離部の下面に備えた多孔状の金属板を、容器本体の中心部から容器本体内壁に向かって下方に傾斜させたことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の油分離器。
7. 分離部の下面に備えた多孔状の金属板と、容器本体内側壁に沿うように配した網状の薄膜とが、互いに重なるように形成したことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の油分離器。
8. 分離部の下面に備えた多孔状の金属板と容器本体内側壁に沿うように筒状に配した金属板と一体に形成し、前記金属板と容器本体内側壁との間に網状の薄膜を備えたことを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の油分離器。

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