JP2015155772A - oil separator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍機油が混合した気相冷媒から冷凍機油を分離する油分離器に関する。 The present invention relates to an oil separator that separates refrigerating machine oil from a gas-phase refrigerant mixed with refrigerating machine oil.
一般に、空気調和装置などに用いられる圧縮機の潤滑には、冷凍機油が用いられる。この冷凍機油は、気相冷媒(以下、冷媒という)とともに、冷媒の循環系内を循環する。そして、圧縮機の吸入側より吸入された冷凍機油は、圧縮機内部の各摺動部に供給され、各摺動部の潤滑に用いられる。それだけでなく、冷凍機油は、圧縮機の作動室に供給され、作動室内の隙間をシールすることにより、気化した冷媒の漏れを防止することにも用いられる。 Generally, refrigeration oil is used for lubrication of a compressor used in an air conditioner or the like. This refrigerating machine oil circulates in a refrigerant circulation system together with a gas phase refrigerant (hereinafter referred to as a refrigerant). The refrigerating machine oil sucked from the suction side of the compressor is supplied to each sliding portion inside the compressor and used for lubrication of each sliding portion. In addition, the refrigerating machine oil is supplied to the working chamber of the compressor and is used to prevent the leakage of the vaporized refrigerant by sealing the gap in the working chamber.
上記循環系において、圧縮機から吐出された冷媒に冷凍機油が多く含まれる場合、熱交換器の伝熱管の内壁面に冷凍機油が付着しやすくなる。そして、伝熱管の内壁面に付着した冷凍機油は、伝熱管の伝熱を阻害し、熱交換器の伝熱効率を悪化させる。このような事態を回避するため、循環系内には油分離器が設けられる。 In the above circulation system, when the refrigerant discharged from the compressor contains a large amount of refrigerating machine oil, the refrigerating machine oil tends to adhere to the inner wall surface of the heat transfer tube of the heat exchanger. And the refrigeration oil adhering to the inner wall face of a heat exchanger tube inhibits the heat transfer of a heat exchanger tube, and deteriorates the heat transfer efficiency of a heat exchanger. In order to avoid such a situation, an oil separator is provided in the circulation system.
図1は、特許文献1に示された従来の油分離器10の構成例を示す図である。図1Aは油分離器10の上面図であり、図1Bは油分離器10の断面図である。油分離器10は、シェル1、円筒部材2、上部鏡板3、下部鏡板4、入口管5、出口管6、返油管7を有する。また、入口管5は、曲管部5aを有する。図1Aおよび図1Bに示す矢印は、冷媒の流れる方向を示している。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a
入口管5からシェル1へ導入された冷凍機油および冷媒は、シェル1内に放出され、旋回しながら下降する。冷凍機油は、入口管5からシェル1に流入する際に、円筒部材2とシェル1の内壁との空間に様々な大きさの油滴となり飛散する。この飛散した油滴は、旋回するときに作用する遠心力により、シェル1内の外側に移動し、シェル1の内壁に付着し、冷媒から分離される。シェル1の内壁に付着した油滴は、自重により下方へ移動し、油分離器10の下部に集められる。一方、冷媒は、円筒部材2の下端に至ると、円筒部材2の内部に流入し、出口管6から送出される。
Refrigerating machine oil and refrigerant introduced into the
この油分離器10では、多くの冷凍機油が、曲管部5aを通過するときに作用する遠心力により、曲管部5aの内周側から外周側の内壁に偏り、油膜を形成する。これにより、シェル1と入口管5の接続部において内周側の内壁を流れる冷凍機油が減少する。よって、油分離器10では、出口管6付近を漂い、冷媒から分離されずに出口管6から送出される直径の小さな油滴の発生を抑えられる。その結果、油分離器10は、冷凍機油の分離特性を向上させることができる。
In this
しかしながら、特許文献1の油分離器10において、冷媒に含まれる冷凍機油の全てが曲管部5aの外周側の内壁において油膜を形成するわけではない。すなわち、入口管5の内周側を流れてシェル1へ導入される冷媒も存在する。この冷媒は、シェル1内においてその内壁から離れた位置(シェル1の中央付近)で旋回し、内壁へ衝突しないまま出口管6へ向かう。よって、その冷媒に含まれる冷凍機油は、出口管6付近を漂い、冷媒から分離されずに出口管6から送出される。これにより、冷凍機油の分離特性(油分離率)が低下する。
However, in the
本発明の目的は、入口管の外周側へ冷凍機油を偏らせてシェル内へ導入する場合において、入口管の内周側からシェル内へ導入される冷凍機油を冷媒から分離することで、冷凍機油の分離特性をさらに向上させることである。 The object of the present invention is to separate the refrigerating machine oil introduced into the shell from the inner peripheral side of the inlet pipe from the refrigerant when the refrigerating machine oil is biased toward the outer peripheral side of the inlet pipe and introduced into the shell. It is to further improve the separation characteristics of machine oil.
本発明の一態様に係る油分離器は、円筒状の容器と、上流側に曲管部を有し、下流側で前記容器に接続され、冷凍機油が混合した冷媒を、前記曲管部を介して前記容器の内部に流入させる入口管と、前記容器に接続され、前記冷凍機油が分離された冷媒を前記容器の外部に流出させる出口管と、前記容器の内部に設けられ、前記容器の中心軸と中心軸が一致する形状を有し、上端が前記容器の上部に取り付けられ、下端が前記容器の下部空間に開口した円筒部材と、前記入口管の内部を、前記容器との接続部分において第1入口部と第2入口部とに分割する分割部材と、を備え、前記第1入口部は、前記容器の内壁と前記円筒部材の外壁との間の空間である第1空間に開口し、前記第2入口部は、前記円筒部材の内部の空間である第2空間に開口している構成を採る。 An oil separator according to an aspect of the present invention includes a cylindrical container and a curved pipe portion on the upstream side, connected to the container on the downstream side, and a refrigerant mixed with refrigerating machine oil. An inlet pipe that flows into the container through the outlet, an outlet pipe that is connected to the container and that flows out the refrigerant from which the refrigerating machine oil is separated, and is provided inside the container. A cylindrical member having a shape in which the central axis coincides with the central axis, the upper end is attached to the upper part of the container, and the lower end is opened to the lower space of the container, and the inside of the inlet pipe is connected to the container And a dividing member that is divided into a first inlet portion and a second inlet portion, wherein the first inlet portion opens into a first space that is a space between the inner wall of the container and the outer wall of the cylindrical member. The second inlet portion is formed in a second space that is a space inside the cylindrical member. A configuration that is mouth.
本発明は、冷凍機油の分離特性をさらに向上させることができる。 The present invention can further improve the separation characteristics of refrigerating machine oil.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は一例であり、本発明はこの実施の形態により限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiment described below is an example, and the present invention is not limited to this embodiment.
本発明の実施の形態に係る油分離器の構成について、図2および図3を参照して以下に説明する。図2および図3は、本発明の実施の形態に係る油分離器100の構成の一例を示す断面図である。図2は、図3のA−A’で油分離器100を切断した場合の断面図である。図3は、シェル11の中心軸を通り、その中心軸に垂直な平面で油分離器100を切断した場合の断面図である。
The configuration of the oil separator according to the embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 2 and 3. 2 and 3 are sectional views showing an example of the configuration of the
図2において、油分離器100は、シェル11、円筒部材12、上部鏡板13、下部鏡板14、入口管15、出口管16、返油管17を備える。
In FIG. 2, the
シェル11は、円筒状の容器であり、上部に上部鏡板13を有し、下部に下部鏡板14を有する。
The
円筒部材12は、その上下端が開口した円筒状の部材である。円筒部材12の中心軸とシェル11の中心軸とは一致する。図2に示すように、円筒部材12は、シェル11の内部に備えられる。円筒部材12の上端は、上部鏡板13に取り付けられている。一方、円筒部材12の下端は、シェル11の下部空間に開口している。
The
入口管15は、シェル11の側面に接続される。入口管15は、冷凍機油および冷媒を、シェル11および円筒部材12の内部へ流入させる。図2に示す矢印は、冷媒の流入方向を示している。なお、入口管15の詳細な構成は、図3を用いて後述する。
The
出口管16は、上部鏡板13に接続される。出口管16は、冷凍機油が分離された冷媒をシェル11の外部に流出させる。
The
返油管17は、下部鏡板14に接続される。返油管17は、冷媒から分離してシェル11の下部に溜まった冷凍機油を、シェル11の外部に流出させる。この冷凍機油は、例えば、圧縮機(図示せず)の吸入側に戻される。なお、圧縮機から吐出される冷媒は高温であるため、冷媒から分離された冷凍機油が高温である場合は、圧縮機の密閉容器内の高温の油溜りに直接戻すこととしてもよい。また、圧縮機の吸入側に接続されたアキュームレータに、冷媒から分離された冷凍機油を戻して冷却してもよい。このようにすれば、圧縮機をより効率的に運転することができる。
The
図3に示すように、入口管15は、上流側に曲管部15aを有し、下流側でシェル11と接続される。また、図2および図3に示すように、入口部15は、シェル11との接続部分において、第1入口部15bおよび第2入口部15cを有する。図3において、入口管15の上流側に示す矢印は、冷媒の流入方向を示している。
As shown in FIG. 3, the
曲管部15aは、特許文献1の曲管部と同様の作用効果を有する。すなわち、多くの冷凍機油が、曲管部15aを通過するときに作用する遠心力により、曲管部15aの外周側の内壁に偏り、油膜を形成する。
The
第1入口部15bは、分割部材19によって2つに分割された入口管15の空間のうち、入口管15の外周側の開口部である。第1入口部15bは、第1空間20に開口している。第1空間20とは、シェル11の内壁と円筒部材12の外壁との間の空間である。
The
また、第1入口部15bの外周側の接線は、シェル11の内壁の接線と一致している。これにより、第1空間20へ流入する油膜は、入口管15(第1入口部15b)の外周側の内壁からスムーズにシェル11の内壁を伝うことができる。また、第1空間20へ流入する冷媒は、シェル11の内壁に沿ってスムーズに旋回流を形成することができる。なお、この油膜および冷媒の流れの詳細は後述する。
Further, the tangent line on the outer peripheral side of the
第2入口部15cは、分割部材19によって2つに分割された入口管15の空間のうち、入口管15の内周側の開口部である。第2入口部15cは、第2空間21に開口している。第2空間21とは、円筒部材12内部の空間である。この第2空間21は、第1空間20よりも、シェル11の内壁から離れている。
The
また、第2入口部15cの外周側の接線は、円筒部材12の内壁の接線と一致している。これにより、第2空間20へ流入する冷媒は、円筒部材12の内壁に沿ってスムーズに旋回流を形成することができる。なお、この冷媒の流れの詳細は後述する。
Further, the tangent line on the outer peripheral side of the
なお、第1入口部15bの外周側の接線とシェル11の内壁の接線との一致、および、第2入口部15cの外周側の接線と円筒部材12の内壁の接線との一致は、それぞれ、入口管15を流れる冷凍機油が飛散せずにシェル11の内壁と円筒部材12の内壁に滑らかに流れ込む程度の概略一致も含む。
The coincidence between the tangent line on the outer peripheral side of the
分割部材19は、入口管15の内部空間を第1入口部15bと第2入口部15cとに分割するために、入口管15とシェル11との接続部分において入口管15の内部空間に配置される部材(例えば、板状の部材)である。図3の例では、分割部材19は、円筒部材12の一部が入口管15の内部空間へ延伸したものである。
The dividing
分割部材19は、入口管15の中心軸上に配置されてもよい。この場合、第1入口部15bの最大幅部分d1と第2入口部15cの最大幅部分d2とは同じとなる。または、分割部材19は、入口部15bの外周側に寄って配置されてもよい。この場合、第1入口部15bの最大幅部分d1は、第2入口部15cの最大幅部分d2よりも小さくなる。または、分割部材19は、入口部15bの内周側に寄って配置されてもよい。この場合、第1入口部15bの最大幅部分d1は、第2入口部15cの最大幅部分d2よりも大きくなる。第1入口部15bの最大幅部分d1と第2入口部15cの最大幅部分d2との比に応じて、油分離率は異なることになる。これについては、図4を用いて後述する。
The dividing
なお、最大幅部分d1、d2に関わらず、図2において、第1入口部15bの断面積と第2入口部15cの断面積とを等しくしてもよい。この場合、最も油分離率が効率的となる(図4参照)。
Regardless of the maximum width portions d1 and d2, the cross-sectional area of the
次に、油分離器100における冷凍機油および冷媒の流れについて、図2および図3を用いて説明する。
Next, the flow of refrigerating machine oil and refrigerant in the
曲管部15aの通過によって冷媒から分離した冷凍機油は、油膜となって入口管15の外周側を伝って第1入口部15bを介して第1空間20へ流入する。そして、第1空間20へ流入した冷凍機油(油膜)は、シェル11の内壁を伝って自重により下方へ移動し、シェル11の下部に溜まる。
The refrigerating machine oil separated from the refrigerant by passing through the
一方、曲管部15aの通過によって冷媒から分離しなかった冷凍機油は、冷媒に含まれたまま第1入口部15bまたは第2入口部15cを介して第1空間20および第2空間21へ流入する。
On the other hand, the refrigerating machine oil that has not been separated from the refrigerant by passing through the
第1空間20へ流入した冷媒は、第1空間20において、シェル11の内壁に沿った旋回流となり、旋回しながら下降する。この冷媒に含まれる冷凍機油は、第1入口部15bから第1空間20へ流入する際に、様々な大きさの油滴となり飛散する。この飛散した油滴は、旋回するときに作用する遠心力により、シェル11の内壁へ向かって移動し、シェル11の内壁に付着する。これにより、冷凍機油は、冷媒から分離される。そして、その冷凍機油は、シェル11の内壁を伝って自重により下方へ移動し、シェル11の下部に溜まる。
The refrigerant flowing into the
第2空間21へ流入した冷媒は、第2空間21において、円筒部材12の内壁に沿った旋回流となり、旋回しながら下降する。この冷媒に含まれる冷凍機油は、第2入口部15cから第2空間21へ流入する際に、様々な大きさの油滴となり飛散する。図3に示す油滴18は、飛散した油滴の一例である。この飛散した油滴は、旋回するときに作用する遠心力により、円筒部材12の内壁へ向かって移動し、円筒部材12の内壁に付着する。これにより、冷凍機油は、冷媒から分離される。そして、その冷凍機油は、円筒部材12の内壁を伝って自重により下方へ移動し、シェル11の下部に溜まる。
The refrigerant flowing into the
すなわち、本実施の形態の油分離器100における油滴18の移動距離は、最大幅部分d2となり、円筒部材12が無い油分離器(例えば、特許文献1の油分離器10)における油滴18の移動距離d3(d1+d2+分割部材19の厚み)に比べて短くなる。従来の油分離器の場合、図3に示す位置の油滴18は、移動距離d3が長いため、シェル11の内壁に辿り着けずに、空間内を漂ってしまうことがある。これに対し、本実施の形態の油分離器100の場合、図3に示す位置の油滴18は、移動距離である最大幅部分d2が短いため、容易に円筒部材12の内壁に辿り着ける。
That is, the movement distance of the
第1空間20へ流入した冷媒および第2空間21へ流入した冷媒は、それぞれ、旋回しながら各空間を下降していき、シェル11の底部に到達すると反転して、第2空間21を旋回しながら上昇していき、出口管16から送出される。
The refrigerant that has flowed into the
次に、本実施の形態の油分離器100の油分離率と、比d2/d3との間の関係について説明する。図4は、油分離率(縦軸)と比d2/d3(横軸)との間の関係を示すグラフである。なお、図4に示す油分離率は、遠心力により油滴がシェル11の半径方向へ冷媒の中を移動する運動をモデル化して、モンテカルロ法を用いたシミュレーションにより得られた値である。また、このシミュレーションでは、分割部材19の厚みは考慮しないものとする。
Next, the relationship between the oil separation rate of the
図4に示すように、従来構成(円筒部材12を備えず、入口管15に分割部材19を設けない構成)の油分離率を1とした場合、油分離器100の構成(円筒部材12を備え、入口管15に分割部材19を設けた構成)の油分離率は、比d2/d3に関わらず、いずれも1より大きい結果となった。中でも、比d2/d3=0.5の場合が最も油分離率が優れた結果となった。したがって、本実施の形態の油分離器100では、第1入口部15bの最大幅部分d1と、第2入口部15cの最大幅部分d2とが等しい構成が好ましい。
As shown in FIG. 4, when the oil separation rate of the conventional configuration (the configuration in which the
以上説明したように、本実施の形態の油分離器は、入口管15において、曲管部15aを通過する冷媒が第1空間20と第2空間21のそれぞれに流入するように分けることを特徴とする。これにより、第1空間20へ流入した冷媒に含まれる冷凍機油はシェル11の内壁に付着する一方で、第2空間21へ流入した冷媒に含まれる冷凍機油は円筒部材12の内壁に付着する。その結果、本実施の形態の油分離器100は、内壁に辿り着けずに空間内を漂ってしまう油滴を減らすことができ、冷凍機油の分離特性をさらに向上させることができる。
As described above, the oil separator according to the present embodiment is characterized in that the
なお、本実施の形態では、第2空間21へ流入した冷媒の旋回距離を確保するために、円筒部材12を長く(高く)することが好ましい。例えば、円筒部材12の下端が、シェル11の下部の油溜りに接触しない程度の長さにすることが好ましい。また、上述した円筒部材12の長さを確保できるように、シェル11の長さも確保することが好ましい。
In the present embodiment, it is preferable to make the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に示されたものに限定されるものではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to those shown in the above embodiments.
本発明に係る油分離器は、空気調和装置などに用いられる圧縮機を潤滑するための冷凍機油が混合した冷媒から、冷凍機油を分離する油分離器に用いるのに好適である。 The oil separator according to the present invention is suitable for use in an oil separator that separates refrigerating machine oil from refrigerant mixed with refrigerating machine oil for lubricating a compressor used in an air conditioner or the like.
10、100 油分離器
1、11 シェル
2、12 円筒部材
3、13 上部鏡板
4、14 下部鏡板
5、15 入口管
5a、15a 曲管部
6、16 出口管
7、17 返油管
15b 第1入口部
15c 第2入口部
18 油滴
19 分割部材
20 第1空間
21 第2空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,100
Claims (3)
上流側に曲管部を有し、下流側で前記容器に接続され、冷凍機油が混合した冷媒を、前記曲管部を介して前記容器の内部に流入させる入口管と、
前記容器に接続され、前記冷凍機油が分離された冷媒を前記容器の外部に流出させる出口管と、
前記容器の内部に設けられ、前記容器の中心軸と中心軸が一致する形状を有し、上端が前記容器の上部に取り付けられ、下端が前記容器の下部空間に開口した円筒部材と、
前記入口管の内部を、前記容器との接続部分において第1入口部と第2入口部とに分割する分割部材と、
を備え、
前記第1入口部は、前記容器の内壁と前記円筒部材の外壁との間の空間である第1空間に開口し、
前記第2入口部は、前記円筒部材の内部の空間である第2空間に開口している、
油分離器。 A cylindrical container;
An inlet pipe that has a curved pipe part on the upstream side, is connected to the container on the downstream side, and flows a refrigerant mixed with refrigerating machine oil into the container through the curved pipe part;
An outlet pipe connected to the container for allowing the refrigerant separated from the refrigerating machine oil to flow out of the container;
A cylindrical member provided inside the container, having a shape in which the central axis of the container coincides with the central axis, an upper end attached to an upper part of the container, and a lower end opened to a lower space of the container;
A dividing member that divides the inside of the inlet pipe into a first inlet portion and a second inlet portion at a connection portion with the container;
With
The first inlet portion opens into a first space that is a space between an inner wall of the container and an outer wall of the cylindrical member;
The second inlet portion is open to a second space that is a space inside the cylindrical member.
Oil separator.
請求項1に記載の油分離器。 A tangent line on the outer peripheral side of the first inlet portion coincides with a tangent line on the inner wall of the container, and a tangent line on the outer peripheral side of the second inlet portion coincides with a tangent line on the inner wall of the cylindrical member. ,
The oil separator according to claim 1.
請求項1または2に記載の油分離器。
The cross-sectional area of the first inlet portion and the cross-sectional area of the second inlet portion when cut in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the inlet pipe in the connection portion with the container are equal,
The oil separator according to claim 1 or 2.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024064298A1 (en) * | 2022-09-23 | 2024-03-28 | York (Wuxi) Air Conditioning And Refrigeration Co., Ltd. | A flash tank for an hvac system |
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2014
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WO2024064298A1 (en) * | 2022-09-23 | 2024-03-28 | York (Wuxi) Air Conditioning And Refrigeration Co., Ltd. | A flash tank for an hvac system |
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