JP2006029684A - オイルセパレータ及び極低温装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス流量が多くなっても、オイルを速やかに回収できるようにする。
【解決手段】シェル２２内に流入させた冷媒に含まれるオイルを捕捉するためのフィルタエレメント２４を備えたオイルセパレータ２０において、前記フィルタエレメント２４の入側に多孔パイプ４０、４２を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、シェル内に流入させた冷媒に含まれるオイルを捕捉するためのフィルタエレメントを備えたオイルセパレータ、及び、このオイルセパレータを備えた極低温装置に関する。

極低温装置に用いられる冷凍サイクルは、圧縮機→凝縮機→蒸発機→圧縮機に至る冷媒の循環サイクルで形成され、図１に例示する如く、圧縮機１０と凝縮機（図示省略）との間に、オイルのミスト分を除去するためのオイルセパレータ２０と、オイルの蒸気分を吸着するためのアドゾーバ１４が配設される。オイルセパレータ２０は、圧縮機１０の吐出ガス中に流出した潤滑オイルを再び圧縮機１０に戻すことにより、圧縮機１０のシリンダへの潤滑オイルが供給不足となり、焼付けを生じる危険を回避すると共に、循環する冷媒中にオイルが混入して、冷凍能力が低下することを防止するものである。

図において、１２は熱交換器、１６はバッファタンクである。

前記オイルセパレータ２０としては、図２に例示する如く、シェル２２内に、例えばグラスウールを巻いたフィルタエレメント２４を内蔵し、その両端を固定ボルト２６と螺合する上フランジ２８及びホルダ３０で押えた構造のものが使われている。そして、圧縮機１０から吐出された冷媒（例えばヘリウムガス）を、熱交換器１２を介して、上フランジ２８上面の冷媒入口２８Ａからシェル２２の内側へ流し込むことにより、ヘリウムガスがフィルタエレメント２４を通過する際に、ヘリウムガスに含まれているオイルをフィルタエレメント２４のグラスウールで捕捉させ、ヘリウムガスのみを上フランジ２８側面の冷媒出口２８Ｂからアドゾーバ１４へ流出させると共に、フィルタエレメント２４で捕捉されたオイルを、シェル２２下端の下フランジ３２に形成したオイル出口３２Ａから圧縮機１０へ回収して、圧縮機１０の内部の摺動部の磨耗を抑えるようにしている。

即ち、前記オイルセパレータ２０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。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３２Ａから排出される。

特開２００１−８２８３７号公報 特開２０００−２５７９９４号公報 特開平９−７２６３４号公報

しかしながら、オイルセパレータ２０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切れなくなって、オイルがオイルセパレータ２０で取り切れず、アドゾーバ１４側に流出してしまい、冷凍機の冷凍不良を引き起こす。更にオイルが圧縮機１０に戻らなくなり、圧縮機１０のオイル不足が生じて、圧縮機内部の摺動部の磨耗が進み、耐久性が劣化することが考えられる。そのため、オイルセパレータ２０のサイズを大きくすることが考えられるが、筺体の大きさが決まっているため、現実には難しい。

なお、特許文献１には、油分離エレメントの入側に、その下方から側面へ流体を導く空間部を形成する筒状の変流部材を設けることが記載され、特許文献２には、オイルセパレータの内壁に、オイルミストを減速して吸着するためのメッシュを配設することが記載され、特許文献３には、フィルタエレメントを２つ設けることが記載されているが、いずれも十分な効果を上げることができなかった。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、ガス流量が多くなっても、オイルを速やかに回収することが可能なオイルセパレータを提供することを第１の課題とする。

本発明は、又、前記オイルセパレータを備えた極低温装置を提供することを第２の課題とする。

本発明は、シェル内に流入させた冷媒に含まれるオイルを捕捉するためのフィルタエレメントを備えたオイルセパレータにおいて、前記フィルタエレメントの入側にオイル分離手段を設けることにより、前記第１の課題を解決したものである。

又、前記フィルタエレメントの外側から冷媒を流入させ、前記オイル分離手段を通過させたものである。

又、前記オイル分離手段を、フィルタエレメントの内側に設けられた多孔パイプとしたものである。

又、前記多孔パイプの外側に網状体を巻回したものである。

又、前記オイル分離手段が、フィルタエレメントを保持する機能も有するようにして、構成を簡略化したものである。

又、前記オイル分離手段の長さを、フィルタエレメントよりも短くして、圧力損失を少なくしたものである。

本発明は、又、前記のオイルセパレータを備えたことを特徴とする極低温装置を提供することにより、前記第２の課題を解決したものである。

本発明によれば、冷媒がフィルタエレメントに侵入する前に、オイル分離手段によりオイルが分離される。従って、ガス流量が多くなっても、フィルタエレメントが保持するオイル量が少なくなり、オイルを速やかに回収することができる。又、油分離の効率が高いため、オイルセパレータを小型化することが可能である。加えて、ガス流量に合わせて、オイル分離手段の長さを調節できるため、圧力損失を少なくすることができる。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

本発明の第１実施形態は、図３に示す如く、図２に示した従来例の固定ボルト２６を、両端にねじが切られた多孔パイプ４０で置き換えると共に、その内側に上フランジ２８の冷媒入口２８Ａを接続して熱交換器からの冷媒が該多孔パイプ４０の内側に流入するようにし、該多孔パイプ４０の外側に抜け出たヘリウムガスを、空間を隔てて配置した従来と同様のフィルタエレメント２４に通過させてオイルを分離するようにしたものである。他の点については図２に示した従来例と同様であるので、説明は省略する。

前記フィルタエレメント２４としては、従来例と同様にグラスウールを巻いたものや、中空の焼結金属を用いることができる。

前記多孔パイプ４０としては、パンチングメタルを丸めたものを用いることができる。

このようにして、フィルタエレメント２４に侵入する前に多孔パイプ４０でオイルを分離することにより、ガス流量が多くなっても、フィルタエレメント２４が保持するオイル量は少なくなり、オイルを速やかに回収することが可能となる。この際、多孔パイプ４０外側とフィルタエレメント２４内側の間に空隙が設けられているので、効率が高い。又、多孔パイプ４０の孔径、位置、個数を任意に設定することができ、特に位置は上部、中央、下部を選べる。

本実施形態においては、多孔パイプ４０がフィルタエレメント２４の固定ボルトも兼ねるようにしているので、構成が簡略で、フィルタエレメント２４の交換も可能である。

次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態を詳細に説明する。

本実施形態は、第１実施形態の多孔パイプ４０を、先端（図の下端）が閉じられた、フィルタエレメント２４よりも短い多孔パイプ４２で置き換えると共に、該多孔パイプ４２に金属メッシュ４４を巻き付けた例である。なお、フィルタエレメント２４は、上フランジ２８やホルダ３０とは、その材質により接着や溶接等の方法で接合する。他の点については前記第１実施形態と同様であるので説明は省略する。

次に、図５を参照して、本発明の第３実施形態を詳細に説明する。

本実施形態は、図３に示した第１実施形態の多孔パイプ４０に金属メッシュ４４を巻回し、多孔パイプ４０がフィルタエレメント２４の固定ボルトを兼ねた例で、効率が良く、フィルタエレメント２４の交換も可能である。

なお、前記実施形態においては、いずれも、多孔パイプ４０、４２としてパンチングメタルを丸めたものが用いられていたが、多孔パイプの材質はこれに限定されず、例えば底部が閉じられた金網であってもよい。フィルタエレメント２４の材質も、グラスウールや焼結金属に限定されない。金属メッシュ４４も、グラスウール等の網状体が使用可能である。

本発明の適用対象である圧縮機の配管系統図 従来のオイルセパレータの一例の構成を示す断面図 本発明に係るオイルセパレータの第１実施形態の構成を示す断面図 同じく第２実施形態の構成を示す断面図 同じく第３実施形態の構成を示す断面図

符号の説明

１０…圧縮機
２０…オイルセパレータ
２２…シェル
２４…フィルタエレメント
２８…上フランジ
２８Ａ…冷媒入口
２８Ｂ…冷媒出口
３０…ホルダ
３２…下フランジ
３２Ａ…オイル出口
４０、４２…多孔パイプ
４４…金属メッシュ（網状体）

Claims (7)

1. シェル内に流入させた冷媒に含まれるオイルを捕捉するためのフィルタエレメントを備えたオイルセパレータにおいて、
   前記フィルタエレメントの入側にオイル分離手段を設けたことを特徴とするオイルセパレータ。
2. 前記フィルタエレメントの外側から冷媒を流入させ、前記オイル分離手段を通過させることを特徴とする請求項１に記載のオイルセパレータ。
3. 前記オイル分離手段が、フィルタエレメントの内側に設けられた多孔パイプであることを特徴とする請求項１又は２に記載のオイルセパレータ。
4. 前記多孔パイプの外側に網状体を巻回したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のオイルセパレータ。
5. 前記オイル分離手段が、フィルタエレメントを保持する機能も有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のオイルセパレータ。
6. 前記オイル分離手段の長さが、フィルタエレメントよりも短いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のオイルセパレータ。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載のオイルセパレータを備えたことを特徴とする極低温装置。

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