JP2830618B2

JP2830618B2 - 遠心分離形油分離器

Info

Publication number: JP2830618B2
Application number: JP4159363A
Authority: JP
Inventors: 紀雄足田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1992-02-21
Filing date: 1992-06-18
Publication date: 1998-12-02
Anticipated expiration: 2013-12-02
Also published as: JPH05296611A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気調和装置等に使用
される遠心分離形油分離器に係り、とくに器壁に付着す
る油の円滑な流下対策に関する。

【０００２】

【従来の技術】油分離器は、各種装置に使用され、例え
ば、空気調和装置に使用される場合、冷媒回路の吐出管
に介設され、圧縮機内の潤滑油量の維持、潤滑油による
凝縮器や蒸発器の伝熱面の汚損防止を図っている。

【０００３】油分離器には遠心分離形があり、例えば、
空気調和装置に使用される遠心分離形油分離器は、特公
昭４７−２９４９号公報に開示されているものでは、逆
円錐状の容器の内側壁に流入側となる第１吐出管が、天
壁に流出側となる第２吐出管がそれぞれ配設され、第１
吐出管から容器内へ潤滑油を含む冷媒ガスが接線方向に
流入し、冷媒ガスは逆円錐状の容器の内側壁に沿って旋
回しながら下降することにより潤滑油が遠心分離され、
冷媒ガスだけが第２吐出管より排出され、潤滑油は内側
壁に沿って流下して油戻口から油戻管に排出されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記遠
心分離形油分離器では、図５に示すように、遠心分離し
た潤滑油ａが平坦な内側壁ｂに沿って流下するために、
内側壁ｂを流下中の潤滑油ａが高速で旋回する冷媒ガス
によって再飛散するという問題があった。例えば、空気
調和装置の圧縮機に一般に使用されている潤滑油には、
動粘度が３７．８℃で１００cSt を越えるものがあり、
直ちに流下せずに内側壁ｂにとどまる量が大きく、再飛
散の可能性が大きい。また、容器の下部では、遠心分離
後の冷媒ガスが反転して上昇流となるが、この上昇流が
旋回流と混在して内側壁ｂ付近に乱れた流れが生じ、該
乱流によって内側壁ｂ上の潤滑油が巻き上げられて再飛
散が生じる。

【０００５】そして、再飛散が生じると、下流側の吸入
ラインに混入する潤滑油の割合が増加するために、冷媒
回路の圧力損失が増加すると共に、冷媒ガスの割合が相
対的に減少するために冷媒循環量が減少して冷凍能力が
低下するという問題が発生する。

【０００６】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であって、遠心分離した油が再飛散することなく、円滑
に側壁内面に沿って流下できるようにすることを目的と
している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明が講じた手段は、気体流出管に
補助流出孔を設けることにより、本体の側壁内面に沿っ
て下降する旋回流の流量を減少させると共に、補助流出
孔から流出する油量を減少させるようにしたものであ
る。

【０００８】具体的に、請求項１に係る発明が講じた手
段は、図１に示すように、本体（２）の上部に油と気体
とからなる流体が流入する流体流入口（９）が、下部に
分離した油が流出する油流出口（１３）が形成される一
方、本体（２）内の上部中央に導入されて分離した気体
が流出する気体流出管（１１）が配設され、上記本体
（２）内に流入した流体の流れを旋回流にして、該旋回
流の遠心力により流体から油を分離する遠心分離形油分
離器を前提とする。

【０００９】そして、上記気体流出管（１１）には、管
壁（２１）に補助流出孔（２２）が、下端に主流出口
（２３）がそれぞれ開設されている。

【００１０】さらに、上記気体流出管（１１）には、管
壁（２１）に補助流出孔（２２）が、下端に主流出口
（２３）がそれぞれ開設されている。

【００１１】加えて、上記補助流出孔（２２）を覆って
上記管壁（２１）外面に設けられ、上記旋回流の旋回方
向の前方側に開口（２６）が形成されているフード部
（２５）が突設されている。

【００１２】また、請求項２に係る発明が講じた手段
は、本体内の下部に流体の旋回流と気体の上昇流とを区
画し、かつ上昇流を上方へ導く直筒ガイドを配置するも
のである。

【００１３】具体的には、請求項２に係る発明が講じた
手段は、図４に示すように、本体（２）の上部に、油と
気体とからなる流体が流入する流体流入口（９）と、分
離した気体が流出する気体流出口（１２）とが、下部に
分離した油が流出する油流出口（１３）が形成され、上
記本体（２）内に流入した流体の流れを旋回流にして、
該旋回流の遠心力により流体から油を分離する遠心分離
形油分離器を前提としている。

【００１４】そして、上記本体（２）内の下部中央部に
は、上下端（３１ａ，３１ｂ）が開口されると共に、上
記旋回流と気体の上昇流とを区画し、かつ該上昇流を上
方へ導く所定長さの直筒ガイド（３１）が配置されてい
る。

【００１５】

【作用】上記の構成により、請求項１に係る発明では、
本体（２）内に気体流出管（１１）が配設されているこ
とにより、流体流入口（９）から本体（２）内に流入し
た流入流体はそのまま外部へ流出することなく旋回しな
がら下降していく。

【００１６】気体流出管（１１）の周りを旋回中に気体
より質量が大きいミスト状の油は遠心力により、側壁
（４）内面側に移行するために、気体流出管（１１）の
周りの流体は、側壁（４）内面側にミスト状の油滴の割
合が大きい領域と、気体流出管（１１）側にミスト状の
油滴の割合が比較的小さい領域とに分離する。

【００１７】そして、ミスト状の油滴の割合が比較的小
さい領域の流体の一部は補助流出孔（２２）から気体流
出管（１１）内に流入して外部へ排出される。

【００１８】とくに、上記補助流出孔（２２）を覆うフ
ード部（２５）を設けることにより、旋回中の流体が補
助流出孔（２２）に直接吹き込まず、圧力差だけでフー
ド部（２５）の開口（２６）を介して補助流出孔（２
２）から気体流出管（１１）内に流入する。

【００１９】したがって、本体（２）内を旋回する気体
の流量が減少し、外部に流出する油の量を抑制しつつ側
壁（４）内面にとどまる油の再飛散が低減されることに
なる。

【００２０】下降中に分離した気体は、本体（２）内中
央を上昇して主流出口（２３）に流入する。

【００２１】また、上記フード部（２５）を設けている
ので、外部に流出する油量がさらに減少する。

【００２２】また、請求項２に係る発明では、気体の上
昇流が直筒ガイド（３１）に流入して旋回流とは区画さ
れるので、上昇流と旋回流とが混在しない。したがっ
て、側壁（４）内面付近に乱流が生じないので、冷凍機
油が巻き上げられることがない。さらに、直筒ガイド
（３１）は上昇流を上方へ導く所定長さに形成され、つ
まり、直筒ガイド（３１）の長さは気体を上方へ導く以
上に大きく形成されていないので、内面に油が付着して
も油を上方の気体流出口（１２）へ誘導することがな
い。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、請求項１に係る発明によ
れば、補助流出孔（２２）により、ミスト状の油滴の割
合が比較的小さい領域の流体の一部を下降する前に本体
（２）内から排出して旋回流の流量を減少することがで
きるので、補助流出孔（２２）からの流体の流出による
油分離効率の低下を抑えつつ油の再飛散を低減すること
ができる。

【００２４】また、フード部（２５）により、補助流出
孔（２２）からの油の流出量をさらに減少することがで
き、油分離効率の低下抑制効果をさらに高める行うこと
ができる。

【００２５】また、油分離効率を向上するため、例え
ば、空気調和装置では、油分離器より下流側の吸入ライ
ンの冷媒中に混入する油の割合を減少させることがで
き、油による圧力損失を低減することができると共に、
冷媒ガスの割合が相対的に増加して冷媒循環量を増加す
ることにより冷凍能力を向上することができる。

【００２６】さらに、請求項２に係る発明によれば、本
体（２）の下部に直筒ガイド（３１）が配置されること
より、該直筒ガイド（３１）自体が油を気体流出口（１
２）へ導くことなく、上昇流による油の巻き上げを阻止
して油の再飛散を防止することができる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

【００２８】図１は、請求項１に係る発明の第１実施例
を示す。本実施例は、本発明の遠心分離形油分離器を空
気調和装置に用いる油分離器に適用した例である。図示
しないが、空気調和装置は、圧縮機と、凝縮器と、膨脹
機構と、蒸発器とが冷媒配管により冷媒循環可能に接続
されている。

【００２９】圧縮機と凝縮器との間の吐出管には、圧縮
機から多量の冷凍機油が冷媒ガスに随伴して流入してお
り、圧縮機における潤滑に必要な油量の確保、および凝
縮器や蒸発器が冷凍機油による汚損されるのを防止する
ために、遠心分離形油分離器（１）が介設されている。

【００３０】遠心分離形油分離器（１）は、図１に示す
ように、本体（２）が天壁（３）と、側壁（４）と、底
壁（５）とから容器であって、側壁（４）は円筒部
（３）と、この円筒部（６）に連続する円錐部（７）と
から構成されている。

【００３１】側壁（４）の円筒部（６）上部には接線方
向外方に向かって流体流入口（９）を有する入口管（１
０）が連接され、入口管（１０）の先端は上流側の吐出
管に接続されている。天壁（３）の中央には、気体流出
管（１１）が貫通して支持され、この気体流出管（１
１）の下端には気体流出口（１２）が開設されている一
方、上端が下流側の吐出管に接続されている。

【００３２】図中において、入口管（１０）から流入し
た冷媒と冷凍機油とを含む流体の流れは時計回りに下降
する旋回流となる。旋回流には遠心力が生じ、側壁
（４）内面付近の流れに最も大きな遠心力が発生する。
流体中の冷凍機油は、この遠心力を受けて気体から分離
され、側壁（４）内面に衝突した後、側壁（４）内面に
沿って流下して油流出口（１３）から排出される。一
方、油分離後の冷媒ガスは主流出口（２３）から下流側
の吐出管に排出される。

【００３３】本発明の特徴として、上記気体流出管（１
１）の管壁（２１）には、図２にも示すように、補助流
出孔（２２）を形成するものである。

【００３４】具体的には、気体流出管（１１）の管壁
（２１）に多数の小径の補助流出孔（２２）が形成され
る一方、下端の主流出口（２３）の開口面積が絞られて
補助流出孔（２２）より流体の一部が流入可能に設定さ
れている。

【００３５】さらに、図３に示すように、気体流出管
（１１）の管壁（２１）外面には、補助流出孔（２２）
を覆うフード部（２５）が突設されている。フード部
（２５）には旋回流の旋回方向の前方側に開口（２６）
が形成されており、旋回中の流体が補助流出孔（２２）
に直接吹き込まず、圧力差だけで流体が補助流出孔（２
２）に流入するように構成されている。

【００３６】本実施例では、本体（２）内に流入した流
体は、図１に示すように、上述したように旋回流を形成
するが、本体（２）内に気体流出管（１１）が配設され
ていることにより、流入流体はそのまま外部へ流出する
ことなく旋回しながら下降していく。

【００３７】気体流出管（１１）の周りを旋回中に冷媒
ガスより慣性力が大きいミスト状の冷凍機油は側壁
（４）内面側に移行するために、気体流出管（１１）の
周りの流体は、図５に示すように、旋回の遠心力によ
り、側壁（４）内面側にミスト状の油滴の割合が大きい
領域（Ａ）と、気体流出管（１１）側にミスト状の油滴
の割合が比較的小さい領域（Ｂ）とに分離する。

【００３８】そして、ミスト状の油滴の割合が比較的小
さい領域（Ｂ）の流体の一部は補助流出孔（２２）から
気体流出管（１１）内に流入して外部へ排出される。し
たがって、本体（２）内を旋回する冷媒ガスの流量が減
少し、外部に流出する冷凍機油の量を抑制しつつ側壁
（４）内面にとどまる冷凍機油の再飛散が低減されるこ
とになる。

【００３９】また、フード部（２５）を設けることによ
り、旋回中の流体が補助流出孔（２２）に直接吹き込ま
ず、圧力差だけでフード部（２５）の開口（２６）を介
して補助流出孔（２２）から気体流出管（１１）内に流
入するので、外部に流出する冷凍機油の量がさらに抑制
される。

【００４０】下降中に分離した気体は、本体（２）内中
央を上昇して主流出口（２３）に流入する。

【００４１】以上のように、本実施例によれば、補助流
出孔（２２）により、ミスト状の油滴の割合が比較的小
さい領域（Ｂ）の流体の一部を下降する前に本体（２）
内から排出して旋回流の流量を減少することができるの
で、補助流出孔（２２）からの流体の流出による油分離
効率の低下を抑えつつ冷凍機油の再飛散を低減すること
ができる。

【００４２】また、フード部（２５）により、補助流出
孔（２２）からの冷凍機油の流出量をさらに減少するこ
とができ、油分離効率の低下抑制効果をさらに高める行
うことができる。

【００４３】また、油分離効率を向上するため、油分離
器（１）より下流側の吸入ラインの冷媒中に混入する冷
凍機油の割合を減少させることができ、冷凍機油による
圧力損失を低減することができると共に、冷媒ガスの割
合が相対的に増加して冷媒循環量を増加することにより
冷凍能力を向上することができる。

【００４４】次に、図４は、請求項２に係る発明の第２
実施例を示す。本実施例は、本体（２）内の下部に流体
の旋回流と冷媒ガスの上昇流とを区画し、かつ上昇流を
上方へ導く直筒ガイド（３１）を配置するものである。

【００４５】具体的には、円錐部（７）の側壁（４）
に、複数本の支持部材（３２，３２，…）により、直筒
ガイド（３１）が支持されている。該直筒ガイド（３
１）は、油流出口（１３）の上方位置の円錐部（７）内
に配置され、上下端（３１ａ，３１ｂ）が開口されると
共に、上記旋回流と冷媒ガスの上昇流とを区画し、かつ
該上昇流を上方へ導く所定長さに形成されている。ま
た、支持部材（３２，３２，…）は、流体抵抗の小さい
所定の外径、形状等に設定されている。

【００４６】上記直筒ガイド（３１）の作用について説
明すると、円錐部（７）は下部いくほど流体の旋回径が
小さくなるために、油分離作用は大きくなるが、上昇流
が側壁（４）内面に接触しやすい。そこで、本実施例で
は、上昇流が直筒ガイド（３１）に流入して旋回流とは
区画されるので、上昇流と旋回流とが混在しない。した
がって、側壁（４）内面付近に乱流が生じないので、冷
凍機油が巻き上げられることがない。また、旋回流の下
降を乱して油分離を妨げることもない。

【００４７】さらに、直筒ガイド（３１）は上昇流を上
方へ導く所定長さに形成され、つまり、直筒ガイド（３
１）の長さは冷媒ガスを上方へ導く以上に大きく形成さ
れていないので、内面に冷凍機油が付着しても冷凍機油
を上方の冷媒ガス流出口（１２）へ誘導することがな
い。

【００４８】以上により、本実施例によれば、本体
（２）の下部に直筒ガイド（３１）が配置されることよ
り、該直筒ガイド（３１）自体が冷凍機油を冷媒ガス流
出口（１２）へ導くことなく、上昇流による冷凍機油の
巻き上げを阻止して冷凍機油の再飛散を防止することが
できる。しかも、上昇流が旋回流の下降を乱して油分離
を妨げなくなるので、円錐部（７）の下部における油分
離効率の低下を防止することができる。

【００４９】なお、本発明の遠心分離形油分離器は、空
気調和装置以外の用途に使用するものであってもよい。

【００５０】また、遠心分離形油分離器は、本体（２）
内に配設された旋回板によって旋回流を形成し、遠心分
離した冷凍機油が側壁（４）内面に沿って流下するタイ
プであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の遠心分離形油分離器の斜
視図である。

【図２】本発明の第１実施例の遠心分離形油分離器の平
面図である。

【図３】本発明の第１実施例のフード部の拡大断面図で
ある。

【図４】本発明の第２実施例の遠心分離形油分離器の斜
視図である。

【図５】従来の容器の内側壁の拡大断面図である。

【符号の説明】

２本体４本体の側壁９流体流入口１２冷媒ガス流出口１３油流出口２１冷媒ガス流出管の管壁２２補助流出孔２３主流出口２５フード部２６開口３１直筒ガイド３１ａ直筒ガイドの上端３１ｂ直筒ガイドの下端

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】本体（２）の上部に油と気体とからなる
流体が流入する流体流入口（９）が、下部に分離した油
が流出する油流出口（１３）が形成される一方、本体
（２）内の上部中央に導入されて分離した気体が流出す
る気体流出管（１１）が配設され、上記本体（２）内に流入した流体の流れを旋回流にし
て、該旋回流の遠心力により流体から油を分離する遠心
分離形油分離器において、上記気体流出管（１１）には、管壁（２１）に補助流出孔（２２）が、下端に主流出口
（２３）がそれぞれ開設される一方、上記補助流出孔（２２）を覆って上記管壁（２１）外面
に設けられ、上記旋回流の旋回方向の前方側に開口（２
６）が形成されているフード部（２５）が突設されてい
ることを特徴とする遠心分離形油分離器。
【請求項２】本体（２）の上部に、油と気体とからな
る流体が流入する流体流入口（９）と、分離した気体が
流出する気体流出口（１２）とが、下部に分離した油が
流出する油流出口（１３）が形成され、上記本体（２）内に流入した流体の流れを旋回流にし
て、該旋回流の遠心力により流体から油を分離する遠心
分離形油分離器において、上記本体（２）内の下部中央部には、上下端（３１ａ，
３１ｂ）が開口されると共に、上記旋回流と気体の上昇
流とを区画し、かつ該上昇流を上方へ導く所定長さの直
筒ガイド（３１）が配置されていることを特徴とする遠
心分離形油分離器。