JP5638420B2 - オイルコンソール設備 - Google Patents

Description

本発明は、回転体の軸受にオイルを供給し、回収するオイルコンソール設備に関するものである。

従来、圧縮機設備には、圧縮機自体およびその駆動設備、即ちモータ、蒸気タービン、ガスタービン等の原動機およびその出力を減速する減速ギヤ等の回転体の軸受にオイルを供給し、潤滑を行うオイルコンソール設備が併設されている。このようなオイルコンソール設備の従来例として、特許文献１に開示されているものがある。

このオイルコンソール設備は、オイルが貯留されるオイルタンクを有し、ここに貯留されたオイルをオイルポンプで軸受に圧送する一方、軸受の潤滑に使用されたオイルを回収するドレイン管を備えており、このドレイン管からオイルがオイルタンクに還流するようになっている。このように、オイルコンソール設備ではオイルを圧縮機設備内で循環させて利用している。

軸受からオイルタンク内に還流したオイルには多量の気泡が混入しているため、このオイルをそのまま軸受側に再供給すると、気泡がオイルポンプやオイルクーラ等の構成機器類内に停滞し、油圧系統に性能低下を引き起こす懸念がある。このため、オイルタンクの容量を大きくし、オイルタンクに還流したオイルがオイルタンク内に滞留する時間を長く取って、オイルに混入した気泡を重力により分離してからオイルポンプで軸受に再供給している。

また、非特許文献１に記載されているように、ドレイン管から一旦スロープの上にオイルを放流してからオイルタンクに還流することにより、スロープ上で気泡を脱気する脱気構造が推奨されている。

特開２００９−７４４２２号公報

ＡＰＩ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ） Ｓｔａｎｄａｒｄ ６１４／ＩＳＯ １０４３８−２ Ｐａｇｅ ２−６３

しかしながら、特許文献１に開示されているオイルコンソール設備や、非特許文献１に開示されているスロープ式の脱気構造をもってしても、高粘度なオイルに含まれた気泡を完全に脱気するのは容易ではない。前述のようにオイルタンクを大容量化してオイルの滞留時間を長くした場合には、オイルタンクの容量を必要以上に大きくしなければならず、オイルコンソール設備が大型化してしまうという難点があった。オイルタンクにスロープ式の脱気構造を併設した場合も同様にオイルタンク周りが大型化する。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、簡素かつコンパクトな構造により、軸受から還流したオイルを確実に脱気することができ、オイルタンクの容量を小型化することのできるオイルコンソール設備を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
即ち、本発明に係るオイルコンソール設備の第１の態様は、オイルが貯留されるオイルタンクと、前記オイルタンク内のオイルを回転体の軸受に供給するオイル供給手段と、前記オイルタンク内において前記オイルの油面に交わるように設置され、その上端部が大気に開放され、下端部が前記オイルタンクの底面よりも上方、かつ前記オイルの油面下に開放されたベント管と、末端部が前記ベント管の中間部に接続され、前記軸受に供給されたオイルを前記ベント管を経て前記オイルタンク内に還流させるドレイン管と、前記ベント管の内部において、前記ドレイン管の接続部よりも下方に設けられ、前記ドレイン管から還流されるオイルを通過させるとともに、該還流オイルに含まれる気泡の通過を阻止する気泡通過阻止手段とを具備し、前記気泡通過阻止手段は、前記ベント管の内部で高さを変化させることができることを特徴とする。

上記構成によれば、軸受の潤滑に供された還流オイルがドレイン管を経てベント管に流れ、ベント管の内部に設けられた気泡通過阻止手段を通過する際に気泡を除去されてからオイルタンク内に貯留される。このため、還流オイルを良好に脱気することができ、還流オイル中の気泡がオイルポンプやオイルクーラ等の構成機器類内に混入して油圧系統の性能低下を誘発させる懸念を排除できる。しかも、還流オイルは気泡通過阻止手段によって気泡を除去された状態でオイルタンクに貯留されるため、従来のようにオイルタンクを大容量化してオイルの滞留時間を長くする必要がない。このため、オイルタンクの容量を小型化し、オイルコンソール設備をコンパクト化することができる。
しかも、ベント管の内部における気泡通過阻止手段の高さを変化させることができるため、使用するオイルの粘度、流量、温度等の諸条件に応じて、最も気泡除去性能の高い位置に気泡通過阻止手段を設置することができ、これによって還流オイルに含まれる気泡を確実に脱気することができる。

また、本発明に係るオイルコンソール設備の第２の態様は、前記第１の態様において、前記気泡通過阻止手段は、前記ベント管の内部において前記オイルの油面下に設けられていることを特徴とする。

上記構成によれば、気泡通過阻止手段を通過した還流オイルが、オイルタンクに貯留されたオイルの油面上に落下して新たな気泡を発生させることが防止される。このため、気泡が混入したオイルが軸受に再供給されることを、より効果的に防止することができる。

また、本発明に係るオイルコンソール設備の第３の態様は、前記第１または第２の態様において、前記気泡通過阻止手段は、前記還流オイルの通過を許容し、該還流オイルに含まれる気泡の通過を阻むメッシュ状のフィルタ部材であることを特徴とする。本構成によれば、気泡通過阻止手段を非常に簡素かつコンパクトな構造にすることができる。

また、本発明に係るオイルコンソール設備の第４の態様は、前記第１または第２の態様において、前記気泡通過阻止手段は、前記還流オイルの通過を許容し、該還流オイルに含まれる気泡の通過を阻むように設けられたバッフル板であることを特徴とする。

上記構成によれば、気泡通過阻止手段を非常に簡素かつコンパクトな構造にすることができる。その上、フィルタ部材のように詰まる可能性がないため、オイルコンソール設備をメンテナンスフリーにすることができる。

また、本発明に係るオイルコンソール設備の第５の態様は、前記第１〜第４のいずれかの態様において、前記ベント管の、前記気泡通過阻止手段が設けられる位置の内径を、それ以外の内径よりも拡大させたことを特徴とする。

上記構成によれば、ベント管の内径が拡大した部分、即ち気泡通過阻止手段の設置部においては、他の部分よりも還流オイルの通過速度が低下するため、還流オイルが低い速度で気泡通過阻止手段を通過する。しかも、気泡通過阻止手段の有効面積を大きくすることができる。これらにより、還流オイルに含まれる気泡をより効果的に除去することができる。また、ベント管の内径を拡大させない場合に比べて、オイルの通過量を低減させることなく気泡通過阻止手段の密度を高めて気泡除去性能を向上させることができる。

以上のように、本発明に係るオイルコンソール設備によれば、簡素かつコンパクトな構造により、軸受から還流したオイルを確実に脱気することができ、オイルタンクの容量を小型化することができる。

本発明の第１実施形態に係るオイルコンソール設備の概念図である。 本発明の第２実施形態に係るオイルコンソール設備の概念図である。 本発明の第３実施形態に係るオイルコンソール設備の概念図である。 本発明の第４実施形態に係るオイルコンソール設備の概念図である。

以下に、本発明の４つの実施形態について、図１〜図４を参照しながら説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るオイルコンソール設備の概念図である。
このオイルコンソール設備１は、オイルが貯留されるオイルタンク２を備え、このオイルタンク２の一側の下部からオイル供給管路３が延出している。オイル供給管路３には、オイルタンク２側から順にオイルポンプ４、オイルクーラ５、オイルフィルタ６が接続されており、これらの各部材３，４，５，６によって、図示しない圧縮機設備等の回転体の軸受にオイルを供給するオイル供給手段が構成されている。

オイルタンク２の内部にはベント管８が設置されている。このベント管８は円管であっても角管であってもよい。ベント管８は、オイルタンク２内におけるオイル供給管路３の延出部から極力離れた位置で、オイルタンク２内に貯留されたオイルの油面に交わるように垂直に設置されている。ベント管８の上端部はオイルタンク２の天板を貫通して大気に開放され、ベント管８の下端部の位置は、オイルの油面よりも十分に下方、且つオイルタンク２の底板よりも上方となる位置に開放されている。

ベント管８がオイルタンク２の天板から上方に突出した部分には、同じくオイルタンク２の天板から上方に突出したエア抜き管９が直角に湾曲して接続されている。このエア抜き管９は、オイルタンク２内に貯留されたオイルの油面上の空間（気相部）に連通しており、油面の高さ変化を許容する通気管である。また、ベント管８の上端開口部には換気ファン１１が設けられてベント管８内および気相部の空気および膨張ガス（オイルミスト）が外部に排気される。

さらに、オイルタンク２には、軸受の潤滑に供されたオイルをオイルタンク２に還流（回収）させるドレイン管１３が接続されている。このドレイン管１３は、オイルタンク２の側板を貫通し、その末端部がベント管８の中間部に接続されている。ドレイン管１３がベント管８に接続される高さは、オイルタンク２内におけるオイル液面上とされている。ドレイン管１３とベント管８との接続部の直前において、ドレイン管１３に高低差がある場合には、図１に示すようにドレイン管１３を斜行させてオイルタンク２に接続し、ドレイン管１３を流れて来た軸受からの還流オイルが無用に泡立つことを防止するのが好ましい。

ベント管８の内部において、ドレイン管１３の接続部よりも下方、且つオイルの油面下の高さに、メッシュ状のフィルタ部材１４が設けられている。このフィルタ部材１４は、ドレイン管１３から還流されるオイルが通過することを許容し、還流オイルに含まれる気泡の通過を阻む気泡通過阻止手段として機能するものである。フィルタ部材１４は、例えば２０〜６０メッシュ程度の金網を積層した構造である。このメッシュ数はオイルの粘度等に応じて適宜設定される。なお、還流オイルに含まれる気泡の量によっては、金網を積層させずに１枚だけにしてもよい。また、金網以外の多孔状物質や、隙間を有して縦方向に略平行に重ねられた複数の板等をフィルタ部材１４として用いることも考えられる。

フィルタ部材１４はベント管８の内部で高さを変化させることができる。この高さ可変構造としては、例えばフィルタ部材１４をベント管８の内部に軽く圧入して軸方向にスライド可能にしたり、あるいは図示しない固定部材によりベント管８内部の異なる高さにフィルタ部材１４を固定できるようにする。

以上のように構成されたオイルコンソール設備１において、オイルポンプ４が作動すると、オイルタンク２内に貯留されたオイルがオイル供給管路３を流れる。オイルはオイルクーラ５により冷却され、オイルフィルタ６により濾過されてから図示しない回転機械の軸受に供給され、これを潤滑する。軸受の潤滑に供されたオイルは、例えば図示しないオイルパンの上に落下して集油され、最終的にドレイン管１３とベント管８を経てオイルタンク２に還流する。

この還流オイルには多量の気泡が混入しているが、この気泡は、還流オイルがベント管８の内部に設置されたフィルタ部材１４を通過する際に除去される。即ち、フィルタ部材１４のメッシュ構造により気泡が捕捉され、この気泡はフィルタ部材１４よりも先（下方）に移動することができないため、フィルタ部材１４の上面に気泡が集まり、これらの気泡は合体して浮力の強い大きな気泡となって上方に浮き上がる。このため、脱気されたオイルのみがオイルタンク２内に還流し、気泡がオイルポンプ４やオイルクーラ５等の構成機器類内に混入して油圧系統の性能低下を来す虞がない。

このように、還流オイルに含まれる気泡を良好に除去することができ、オイルタンク２内には脱気されたオイルだけが貯留されるため、従来のようにオイルタンク２を大容量化してオイルの滞留時間を長くし、気泡を重力により分離させる必要がない。このため、オイルタンク２の容量を従来よりも小型化して、オイルコンソール設備１をコンパクト化することができる。

また、フィルタ部材１４が、ベント管８の内部においてオイル油面下に設けられているため、フィルタ部材１４を通過した還流オイルが油面上に落下して新たな気泡を発生させることが防止される。したがって、オイルに気泡が混入した状態で軸受に再供給されることを、より効果的に防止することができる。なお、フィルタ部材１４はメッシュ状の簡素なものであるため、オイルコンソール設備１の構成を複雑化させることがない。しかも、フィルタ部材１４を備えない既存のオイルコンソール設備にフィルタ部材１４を追加装着してオイルの脱気性能を向上させることが容易に行える。

フィルタ部材１４は、ベント管８の内部における高さを変化させることができるため、使用するオイルの粘度、流量、温度等の諸条件に応じて、最も気泡除去性能の高い位置にフィルタ部材１４を設置することができ、これによって還流オイルに含まれる気泡を一段と確実に脱気することができる。

［第２実施形態］
図２は、本発明の第２実施形態に係るオイルコンソール設備の概念図である。
本実施形態に係るオイルコンソール設備２１は、フィルタ部材２４付近以外の構造が、第１実施形態に係るオイルコンソール設備１と同一であるため、各部に同一符号を付して説明を省略する。

このオイルコンソール設備２１においても、ベント管８の内部にフィルタ部材２４が設けられている。フィルタ部材２４の設置高さは、第１実施形態の場合と同じく、オイルタンク２内に貯留されたオイルの油面下となっている。そして、ベント管８の、フィルタ部材２４が設けられる位置の内径が、それ以外の内径よりも拡大されてバルジ部８ａが形成されている。フィルタ部材２４はバルジ部８ａの内部に配置されている。

このように構成した場合、ベント管８のバルジ部８ａ、即ちフィルタ部材２４の設置部においては、それ以外の部分よりも還流オイルの通過速度が低下するため、還流オイルが低い速度でフィルタ部材２４を通過する。しかも、フィルタ部材２４の有効面積を大きくすることができる。これらにより、還流オイルに含まれる気泡をフィルタ部材２４によってより効果的に除去することができる。

あるいは、ベント管８にバルジ部８ａを設けない（拡径させない）場合に比べて、オイルの通過量を低減させることなくフィルタ部材２４のメッシュ密度を高めて気泡除去性能を向上させることができる。なお、本実施形態では、バルジ部８ａの下方でベント管８の内径が再び縮径されているが、縮径させずにバルジ部８ａの内径のままとしてもよい。

［第３実施形態］
図３は、本発明の第３実施形態に係るオイルコンソール設備の概念図である。
本実施形態に係るオイルコンソール設備３１は、フィルタ部材３４以外の構造が、第１実施形態に係るオイルコンソール設備１と同一であるため、各部に同一符号を付して説明を省略する。

このオイルコンソール設備３１においては、第１実施形態と同様なストレート形状のベント管８の内部に設置されたフィルタ部材３４が、ベント管８の軸方向に対して斜めに配設されている。このようにフィルタ部材３４を斜めに配置することによって、斜めにしない場合に比べフィルタ部材３４の表面積を大きくすることができ、還流オイルに含まれる気泡の除去性能を高めることができる。なお、斜めに限らず、ジクザグ状、螺旋状等に形成してフィルタ部材３４の表面積を大きくしてもよい。

［第４実施形態］
図４は、本発明の第４実施形態に係るオイルコンソール設備の概念図である。
本実施形態に係るオイルコンソール設備４１は、ベント管８の内部に設置された気泡通過阻止手段としてのバッフル板４４以外の構造が、第１実施形態に係るオイルコンソール設備１と同一であるため、各部に同一符号を付して説明を省略する。

ベント管８の内部に設置された例えば４枚のバッフル板４４は互い違いに設けられており、ベント管８の内壁から管中心側に向かって斜めに上がるように角度付けられている。これらのバッフル板４４を設けたことにより、ベント管８の内部を下方に流れる還流オイルの通過は許容されるが、還流オイルに含まれる気泡の通過は阻まれる。即ち、バッフル板４４は邪魔板であり、ベント管８内における還流オイルの流れを蛇行させて、気泡を分離し易くする。気泡は各バッフル板４４の下面に当たり、各バッフル板４４が斜め上方に角度付けられているために、バッフル板４４の下面に滞留することなく上方に浮上して還流オイルから分離される。

上記構成によれば、気泡通過阻止手段を非常に簡素かつコンパクトな構造にすることができる。また、バッフル板４４はフィルタ部材のように目詰まりする可能性がないため、オイルコンソール設備４１をメンテナンスフリーにすることができる。

なお、本発明の権利範囲は、上記第１〜第４実施形態の構成のみに限定されることはなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で多様な変更を加えることができる。例えば、上記の各実施形態において、ベント管８はオイルタンク２内で垂直に設置されているが、傾斜させて設置してよい。また、オイルタンク２に対するオイル供給管路３、ベント管８、ドレイン管１３の位置関係は別なレイアウトであってもよい。さらに、各実施形態の構成を組み合わせてもよい。

１，２１，３１，４１ オイルコンソール設備
２ オイルタンク
３ オイル供給管路（オイル供給手段）
４ オイルポンプ（オイル供給手段）
５ オイルクーラ（オイル供給手段）
６ オイルフィルタ（オイル供給手段）
８ ベント管
８ａ バルジ部
１３ ドレイン管
１４，２４，３４ フィルタ部材（気泡通過阻止手段）
４４ バッフル板（気泡通過阻止手段）

Claims (5)

1. オイルが貯留されるオイルタンクと、
   前記オイルタンク内のオイルを回転体の軸受に供給するオイル供給手段と、
   前記オイルタンク内において前記オイルの油面に交わるように設置され、その上端部が大気に開放され、下端部が前記オイルタンクの底面よりも上方、かつ前記オイルの油面下に開放されたベント管と、
   末端部が前記ベント管の中間部に接続され、前記軸受に供給されたオイルを前記ベント管を経て前記オイルタンク内に還流させるドレイン管と、
   前記ベント管の内部において、前記ドレイン管の接続部よりも下方に設けられ、前記ドレイン管から還流されるオイルを通過させるとともに、該還流オイルに含まれる気泡の通過を阻止する気泡通過阻止手段と、
   を具備し、
   前記気泡通過阻止手段は、前記ベント管の内部で高さを変化させることができることを特徴とするオイルコンソール設備。
2. 前記気泡通過阻止手段は、前記ベント管の内部において前記オイルの油面下に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のオイルコンソール設備。
3. 前記気泡通過阻止手段は、前記還流オイルの通過を許容し、該還流オイルに含まれる気泡の通過を阻むメッシュ状のフィルタ部材であることを特徴とする請求項１または２に記載のオイルコンソール設備。
4. 前記気泡通過阻止手段は、前記還流オイルの通過を許容し、該還流オイルに含まれる気泡の通過を阻むように設けられたバッフル板であることを特徴とする請求項１または２に記載のオイルコンソール設備。
5. 前記ベント管の、前記気泡通過阻止手段が設けられる位置の内径を、それ以外の内径よりも拡大させたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のオイルコンソール設備。

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