JP4063179B2 - Oil separator - Google Patents
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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。 The present invention relates to an oil separator that separates oil contained in a gas-phase refrigerant discharged from a compressor.
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)。
A first conventional oil separator will be described with reference to FIG. The
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)
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。
However, in the former configuration, since the
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。
In the latter configuration, an inlet pipe 223 is provided downward from the upper part of the casing, and a mixed fluid of gas and oil is ejected into the
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。 This invention solves such a conventional subject, and it aims at providing an oil separator with high oil separation performance.
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。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is such that an inlet pipe for introducing a mixed fluid is inserted from a side wall of a container body, and a net-like thin film is arranged on the inner wall of the container body near the tip of the inlet pipe. The mixed fluid of the refrigerant and the oil is ejected so as to collide with the inner wall of the main body, but the oil is adsorbed in the gap between the net-like thin film and the inner wall of the container body, and is discharged from the oil discharge pipe at the lower part of the container body by its own weight. The net-like thin film also has a function of preventing the adsorbed oil from scattering.
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。 In the present invention, a plurality of metal plates are provided in the horizontal direction on the inner wall of the container body near the tip of the inlet pipe. When the mixed fluid of the refrigerant and oil is jetted into the cylindrical container body, it is suppressed that the fluid flows in the vertical direction with less resistance than the circumferential direction. As a result, the mixed fluid becomes a swirling flow, and the oil tends to adhere to the inner wall of the container body, so that the separation performance can be further improved.
また本発明は、網状の薄膜を、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。 The present invention is a mesh-like thin film, is that arranging the cylindrical shape along the container body sidewall. Thereby, the area to adsorb | suck can be ensured widely and isolation | separation performance can be improved more. Moreover, the net-like thin film can be fixed easily in a cylindrical shape without moving in the circumferential direction.
また本発明は、凹凸に折り曲げた網状の薄膜を、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、網状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。 The present invention is a mesh-like thin film obtained by bending the unevenness, in which disposed on along the container body sidewall. Accordingly, volume of the gap between the tone-like thin film and the container body side wall can be ensured larger, it is possible to increase the falling speed due to its own weight by increasing the amount of adsorbed oil.
また本発明は、凹凸に折り曲げた網状の薄膜を、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。 The present invention is a mesh-like thin film folded irregularities, the irregularities by making along the container body side wall so as to spirally with respect to the turning direction of the mixed fluid, providing a downward spiral irregularities In this way, it is possible to introduce a flow speed that further utilizes the swirl speed to the flow speed of the oil falling by its own weight, and to improve the oil flow speed.
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。 In addition, the present invention can quickly remove the oil separated in the upper separation part by inclining the porous metal plate provided on the lower surface of the separation part downward from the central part of the container body toward the inner wall of the container body. It can guide to the side wall of the container body, and the separation performance can be enhanced.
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。 Moreover, this invention forms so that the porous metal plate with which the lower surface of the isolation | separation part was equipped, and the net-like thin film distribute | arranged along the inner wall of a container main body mutually overlap. Thereby, scattering on the wall surface can be prevented by the swirling flow of the mixed fluid, and the separation performance can be further enhanced.
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。 In the present invention, a porous metal plate provided on the lower surface of the separation part is arranged in a cylindrical shape along the inner wall of the container body, and a net-like thin film is provided between the metal plate and the inner wall of the container body. It is a thing. Thereby, while ensuring the clearance gap between a mesh-like thin film and a main body inner side wall, fixation of a mesh-like thin film becomes easier, and workability can be improved.
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。 As is clear from the above embodiment, the refrigerant and oil ejected from the refrigerant inlet pipe into the container body collide with a net-like thin film provided on the inner wall of the container main body, and the refrigerant is discharged from the upper refrigerant outlet pipe. The oil is held by this net-like thin film with surface tension, flows down to the lower part of the container body by gravity, and is discharged from the oil discharge pipe.
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。
Also, by providing a plurality of metal plates horizontally on the inner wall of the container main body near the tip of the refrigerant inlet pipe, the refrigerant and oil ejected from the refrigerant inlet pipe collide with the inner wall of the container main body and be separated vertically. Although it is going to flow, it will flow compulsorily along the inner periphery of a container main body with the several metal plate provided horizontally. As a result, minute oil droplets are likely to adhere to the inner surface of the container body due to centrifugal force, and oil separation performance is improved.
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。 In addition, by forming the net-like thin film into a cylindrical shape, the oil flowing down along the inner wall in the container body can flow smoothly without being disturbed by the refrigerant rising at high speed near the center in the container body. it can.
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。 In addition, the mixed fluid is bent toward the concave and convex portions along the inner wall of the container body and ejected toward the reticulated thin film arranged in a cylindrical shape, so that a part of the mixed oil is formed between the reticulated thin film and the inner wall of the container main body. When the oil adsorbed in the gap flows down along the wall surface, it flows down without being scattered by the mixed fluid flowing in the vicinity of the center of the container body due to the net-like thin film bent into a concave and convex shape and arranged in a cylindrical shape. be able to. In addition, by forming a cylindrical shape by bending the projections and depressions, a large number of channels through which oil flows can be secured, and the separation performance can be further improved.
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。 In addition, since the net-like thin film is spirally bent into irregularities, the oil adsorbed by the swirling flow of the mixed fluid creates a downward velocity component by having a downward inclination angle with respect to the circumferential direction. Thus, the flow velocity can be accelerated and the separation performance can be further improved.
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。 In addition, since the porous metal plate provided on the lower surface of the separation part has a dome shape that is inclined downward from the central part of the container body toward the inner wall of the container body, the oil attached to the fibers constituting the separation part is It becomes easy to flow to the inner wall surface of the main body container by its own weight, and to flow down to the lower part along the wall surface. Thereby, the separation performance is further improved.
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。 In addition, since the net-like thin film and the dome-shaped porous metal plate provided on the lower surface of the separation part overlap, the oil adhering to the fibers in the separation part is continuously guided to the lower part of the container. Therefore, the possibility of being scattered by the mixed fluid flowing through the central portion can be significantly reduced, and the separation performance can be improved.
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。 In addition, the porous metal plate formed integrally with the lower surface of the separation part and the cylindrical metal plate makes it easy to fix the net-like thin film, and can secure the oil flow channel flowing down the wall surface of the container main body. The possibility of being scattered by the flowing mixed fluid can be significantly reduced, and the separation performance can be improved and the workability can be improved.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(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。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a basic configuration of the first embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along plane AA of FIG. In FIG. 1 and FIG. 2, the mixed fluid of refrigerant and oil is guided into the container body by the
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。
According to the above configuration, the mixed fluid is ejected toward the net-like
(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。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a basic configuration of the second embodiment, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along plane AA of FIG. 3 and 4, the mixed fluid of the refrigerant and oil is guided into the container body by the
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。
According to the above configuration, when the mixed fluid is ejected toward the net-like
(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。
(Embodiment 3)
FIG. 5 shows a cross-sectional view of the third embodiment. In FIG. 5, the mixed fluid of refrigerant and oil is guided into the container body by the
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。
According to the above configuration, the mixed fluid is ejected toward the net-like
(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。
(Embodiment 4)
FIG. 6 shows a cross-sectional view of the fourth embodiment. In FIG. 6, the mixed fluid of refrigerant and oil is guided into the container body by the
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。
According to the above configuration, the mixed fluid is bent toward the concavo-convex shape along the inner wall of the container body and ejected toward the net-like thin film 8c arranged in a cylindrical shape, whereby a part of the mixed oil is reticulated. And the inner wall of the container main body, flow down to the lower part of the container main body due to its own weight, and are discharged by the
(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。
(Embodiment 5)
FIG. 7 is a basic configuration of the fifth embodiment, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along plane AA of FIG. 7 and 8, the mixed fluid of the refrigerant and the oil is inserted from the side surface of the
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。
According to the above-described configuration, the adsorbed oil is formed by the swirling flow of the mixed fluid because the net-like
(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。
(Embodiment 6)
FIG. 9 shows a basic configuration of the sixth embodiment. In FIG. 9, the mixed fluid of refrigerant and oil is ejected into the container body from the
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。
According to the above configuration, since the
(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。
(Embodiment 7)
FIG. 10 shows a basic configuration of the seventh embodiment. In FIG. 10, the mixed fluid of refrigerant and oil is jetted into the container body from the
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。
According to the above configuration, the net-like
(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。
(Embodiment 8)
FIG. 11 shows a basic configuration of the eighth embodiment. In FIG. 11, the mixed fluid of refrigerant and oil is jetted into the container body from the
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。
According to the above configuration, the mesh-like
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
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