JP6144064B2 - 極低温冷凍機システム及びオイルセパレータ - Google Patents

Description

本発明は、冷媒ガスに含まれるオイルを捕集するためのフィルターエレメントを有するオイルセパレータ、及びこれを適用した極低温冷凍機システムに関する。

圧縮機で昇圧した冷媒ガスを極低温冷凍機で膨張させることにより寒冷を発生させる装置が知られている。このような圧縮機のなかには冷媒ガスの昇圧時にオイルを使用するものがある。そのため、昇圧された冷媒ガスにはオイルが含まれている場合がある。そこで、圧縮機により昇圧された冷媒ガスは、オイルセパレータに送られてオイルと冷媒ガスの分離が行われた後に冷凍機に供給される。

特開２０１０−２５５９１１号公報

あるオイルセパレータでは、セル内にフィルタ部材を有する。冷媒ガスはこのフィルタ部材を通過する際にオイルが分離される。しかし、分離されたオイルがフィルタ部材の下流側に飛散すると、再び冷媒ガスに混入する可能性がある。

オイルが含まれた冷媒ガスが冷凍機に供給されると、冷凍機の性能を悪化させる虞がある。そのため、オイルセパレータの分離能力の向上が求められている。
本発明の目的の一つは、フィルタ部材により分離されたオイルが再び冷媒ガスに混入されることを防止することができるオイルセパレータを提供することである。

本発明のある態様によると、冷媒ガスを昇圧する圧縮機と、前記昇圧された冷媒ガスからオイルを分離するオイルセパレータと、前記オイルセパレータから排出された冷媒ガスを膨張させる極低温冷凍機と、を備えた極低温冷凍機システムであって、前記オイルセパレータは、容器と、当該容器の上部に配置され、冷媒ガスを導入する入口配管と、内側貫通孔を有する内側パンチングプレートと、外側貫通孔を有する外側パンチングプレートとの間に配置されたフィルタ部材と、
当該フィルタ部材よりも外側の容器上部に配置され、当該フィルタ部材を通過した冷媒ガスを排出する出口配管と、前記容器の下部に配置され、前記フィルタ部材により分離されたオイルを排出する排出口と、前記外側パンチングプレートよりも外側に設けられ、前記分離されたオイルを前記排出口に導く補助流路と、を備え、前記補助流路は、上下方向に延在する板状部材である。

本発明のある態様によると、冷媒ガスにオイルが混入することを防止することができる。

図１は、本発明のある実施形態であるオイルセパレータが適用される圧縮機を例示的に示す構成図である。 図２は、本発明のある実施形態であるオイルセパレータの部分断面図である。 図３は本発明のある実施形態であるオイルセパレータに内設されるフィルターエレメントを示しており、図３（Ａ）は縦断面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 図４は、本発明のある実施形態であるオイルセパレータにおける漏出オイルの流れを説明するための図である。 図５は、外側パンチングプレート上における補助流路板の配設位置を説明するための図である。 図６は、本発明のある実施形態であるオイルセパレータの第１変形例に内設されるフィルターエレメントを示す断面図である。 図７は、本発明のある実施形態であるオイルセパレータの第２変形例に内設されるフィルターエレメントを示す断面図である。 図８は、本発明のある実施形態であるオイルセパレータの第３変形例を説明するための部分断面図である。 図９は、本発明の他の実施形態であるオイルセパレータに内設されるフィルターエレメントの部分断面図である。 図１０は、図９の矢印Ｂで示す部分を拡大して示す断面図である。 図１１は、本発明の他の実施形態であるオイルセパレータに内設されるフィルターエレメントの部分断面図である。 図１２は、本発明の他の実施形態であるオイルセパレータの外側貫通孔を示す図であり、図１２（Ａ）は図１１における矢印ＵＰで示す範囲に形成された外側貫通孔の形成状態を示す図であり、図１２（Ｂ）は図１１における矢印ＬＯで示す範囲に形成された外側貫通孔の形成状態を示す図である。

次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。

図１は、本発明の一実施形態である蓄冷器式冷凍機用圧縮機１０（以下、圧縮機という）を示している。圧縮機１０は、サプライ配管２２及びリターン配管２３によりＧＭ冷凍機３０に接続されている。

圧縮機１０は、ＧＭ冷凍機３０からリターン配管２３を介して戻される低圧の冷媒ガス（この冷媒ガスをリターンガスという）を圧縮機本体１１で昇圧し、サプライガスとしてサプライ配管２２を介して再びＧＭ冷凍機３０に供給する。この圧縮機１０は、大略すると圧縮機本体１１、熱交換器１２、高圧側配管１３、低圧側配管１４、オイルセパレータ１５、アドゾーバ１６、ストレージタンク１７、及びバイパス機構１８等により構成されている。

ＧＭ冷凍機３０から戻されたリターンガスは、リターン配管２３を介して先ずストレージタンク１７に流入する。このストレージタンク１７の機能は、リターンガスに含まれる脈動を除去することにある。

このストレージタンク１７で脈動が除去されたリターンガスは、低圧側配管１４に導出される。低圧側配管１４は圧縮機本体１１に接続されている。よってストレージタンク１７において脈動を除去されたリターンガスは圧縮機本体１１に供給される。

圧縮機本体１１は、例えばスクロール方式或いはロータリ式のポンプであり、リターンガスを昇圧する機能を奏するものである（圧縮機本体１１で昇圧された冷媒ガスをサプライガスという）。この圧縮機本体１１は、昇圧されたサプライガスは高圧側配管１３Ａに送り出す。尚、サプライガスは圧縮機本体１１で昇圧される際、圧縮機本体１１内のオイルが若干混入した状態で高圧側配管１３Ａに送り出される場合がある。

また圧縮機本体１１は、オイルを用いて冷却を行う構成とされている。このため、オイルを循環させるオイル冷却配管３３は、熱交換器１２を構成するオイル熱交換部２６に接続されている。また、オイル冷却配管３３には、内部を流れるオイル流量を制御するオリフィス３２が設けられている。

熱交換器１２は冷却水配管２５に冷却水が循環するよう構成されており、オイル冷却配管３３を流れるオイルの冷却処理を行うオイル熱交換部２６と、サプライガスを冷却する冷媒ガス熱交換部２７とを有している。オイル熱交換部２６においてオイル冷却配管３３内を流れるオイルは熱交換されて冷却され、また冷媒ガス熱交換部２７において高圧側配管１３Ａ内を流れるサプライガスは熱交換されて冷却される。

圧縮機本体１１で昇圧され、冷媒ガス熱交換部２７で冷却されたサプライガスは、高圧側配管１３Ａを介してオイルセパレータ１５に供給される。このオイルセパレータ１５ではサプライガスに含まれるオイルが冷媒ガスから分離されると共に、オイルに含まれる不純物や塵埃も除去される。尚説明の便宜上、オイルセパレータ１５の詳細な構成説明については後述するものとする。

オイルセパレータ１５でオイル除去が行われたサプライガスは、高圧側配管１３Ｂを介してアドゾーバ１６に送られる。このアドゾーバ１６は、サプライガスに含まれる特に気化したオイル成分を除去する機能を奏する。そして、サプライガスはアドゾーバ１６において気化したオイル成分が除去された後、サプライ配管２２を介してＧＭ冷凍機３０に供給される。

バイパス機構１８は、バイパス配管１９、高圧側圧力検出装置２０、及びバイパス弁２１により構成されている。バイパス配管１９は、圧縮機１０のサプライガスが流れる高圧側とリターンガスが流れる低圧側とを連通する配管である。高圧側圧力検出装置２０は、高圧側配管１３Ａ内のサプライガスの圧力を検出する。バイパス弁２１は、バイパス配管１９を開閉する電動弁装置である。このバイパス弁２１は常閉弁とされているが、高圧側圧力検出装置２０により制御される。

具体的には、高圧側圧力検出装置２０が圧縮機本体１１からオイルセパレータ１５に至るサプライガスの圧力（即ち、高圧側配管１３Ａ内の圧力）が既定圧力以上になったことを検出した際、バイパス弁２１は高圧側圧力検出装置２０に駆動されて開弁される。これにより、既定圧力以上のサプライガスが冷凍機３０に供給されてしまうことを防止している。

続いて、オイルセパレータ１５について説明する。

図２は本発明の実施形態であるオイルセパレータ１５を示す断面図であり、図３はオイルセパレータ１５に内設されるフィルターエレメント３６Ａを示す概略構成図である。オイルセパレータ１５は、大略するとシェル３５とフィルターエレメント３６Ａとにより構成されている。

尚、図２においては中心線に対してフィルターエレメント３６Ａの左半分を断面で示し、図３においては中心線に対してフィルターエレメント３６Ａの右半分を断面で示している。

続いて、オイルセパレータ１５について説明する。

オイルセパレータ１５は、シェル３５とフィルターエレメント３６Ａとを有している。

シェル３５は、円筒部３５Ａ、上部フランジ３５Ｂ、及び底部３５Ｃ等により構成されている。円筒部３５Ａは、中空な筒形状とされている。この円筒部３５Ａの下端部には底部３５Ｃが溶接等により固定されており、気密に塞がれている。また、円筒部３５Ａの上端部には上部フランジ３５Ｂが溶接等により固定されており、上端部も気密に閉蓋されている。

この上部フランジ３５Ｂには、高圧ガス導入用管１５Ａ、高圧ガス導出用管１５Ｂ、及びオイル戻り用管１５Ｄが配設されている。高圧ガス導入用管１５Ａは高圧側配管１３Ａに接続されている。よって圧縮機本体１１で昇圧されたサプライガスが内側パンチングプレート４１の内部に形成された内側空間に導入される。

高圧ガス導出用管１５Ｂは、高圧側配管１３Ｂに接続されている。この高圧側配管１３Ｂは、オイルセパレータ１５とアドゾーバ１６とを接続する配管である。また、オイル戻り用管１５Ｄの上端部にはオイル戻り用ポート１５Ｃが接続されている。また、オイル戻り用管１５Ｄの下端部に設けられた導入開口５６は、オイルセパレータ１５の底部近傍で開口している。

オイル戻りポート１５Ｃは、オイル戻り配管２４に接続されている。このオイル戻り配管２４は、高圧側がオイルセパレータ１５に接続されており、低圧側が低圧側配管１４に接続されている。また、オイル戻り配管２４の途中には、オイルセパレータ１５で分離されたオイルに含まれる塵埃を除去するフィルタ４３と、オイルの戻り量を制御するオリフィス３１が設けられている。

フィルターエレメント３６Ａは、高圧ガス導入用管１５Ａ、フィルタ部材３７、上部蓋体３８、下部蓋体３９、外側パンチングプレート４０Ａ、及び内側パンチングプレート４１等により構成されている。

フィルタ部材３７は、例えば、内側パンチングプレート４１の芯にグラスウールを巻回し、その最外周部に外側パンチングプレート４０Ａが配設された構造とされている。
よって、フィルタ部材３７は内側パンチングプレート４１と外側パンチングプレート４０Ａとの間に配設された構成となる。このフィルタ部材３７の上端部には接着剤（図示せず）を用いて上部蓋体３８が固定され、また下端部には接着剤を用いて下部蓋体３９が固定される。

これにより、フィルタ部材３７、上部蓋体３８、下部蓋体３９、外側パンチングプレート４０Ａ、及び内側パンチングプレート４１は一体的な構成となる。このフィルタ部材３７は、上部蓋体３８を高圧ガス導入用管１５Ａに溶接することにより、高圧ガス導入用管１５Ａに固定される。

フィルタ部材３７に対して外側に配置される外側パンチングプレート４０Ａ、及びフィルタ部材３７に対して内側に配置される内側パンチングプレート４１は、共に筒状形状を有している。また、外側パンチングプレート４０Ａには外側貫通孔５０Ａが形成されており、内側パンチングプレート４１には内側貫通孔５１が形成されている。各貫通孔５０Ａ，５１は円形状とされており、高圧ガス導入用管１５Ａからフィルターエレメント３６Ａの内側に導入されたサプライガス（冷媒ガス）は、内側パンチングプレート４１に形成された内側貫通孔５１からフィルタ部材３７に導入される。

そして、サプライガスがフィルタ部材３７内を進行する際、サプライガスに含まれるオイルはフィルタ部材３７で除去される。また、フィルタ部材３７でオイルが除去されたサプライガスは、外側パンチングプレート４０Ａの外側貫通孔５０Ａを通りフィルタ部材３７の外部（シェル３５内）に排出される。

ところで、サプライガスが内側パンチングプレート４１から外側パンチングプレート４０Ａに向けフィルタ部材３７内を進行する際、サプライガスに含まれるオイルはフィルタ部材３７で除去される。この際、サプライガスが大量のオイルを含んでいた場合は、オイルをフィルタ部材３７が保持しきれなくなり、一部のオイルが外側貫通孔５０Ａから外側パンチングプレート４０Ａの表面４４に漏出する場合がある（以下、この外側貫通孔５０Ａから漏出したオイルを漏出オイル６０という）。

この漏出オイル６０は、フィルターエレメント３６Ａからシェル３５の底部３５Ｃ上に滴下し、シェル３５の下部に溜められる。そして、このシェル３５の下部に溜められた漏出オイル６０は、オイル戻り用管１５Ｄ，オイル戻り配管２４，及び低圧側配管１４を介して圧縮機本体１１に戻される。

図３（Ａ）に梨地で示すのは、フィルタ部材３７内におけるオイルの分布である。フィルタ部材３７に捕集されたオイルは、重力により下方に移動する。このため、図３（Ａ）に示すように、フィルタ部材３７内におけるオイルの分布は上部においては少ないが、下部に向かい漸次増大する。このため、外側パンチングプレート４０Ａの外側貫通孔５０Ａから漏出する漏出オイル６０も、外側パンチングプレート４０Ａの上部に比べて下部の方が多くなる。

外側貫通孔５０Ａから外側パンチングプレート４０Ａの表面に漏出した漏出オイル６０が他の外側貫通孔５０Ａに流入した場合、漏出オイル６０は外側貫通孔５０Ａを塞ぐように油膜を形成する。外側貫通孔５０Ａは冷媒ガスが内側から外側に向け流出するため、外側貫通孔５０Ａに漏出オイル６０の油膜が形成されていると、この冷媒ガスにより漏出オイル６０の油膜ははじけて飛散してしまう（この現象をバブリングという）。

このバブリングが発生した場合、フィルタ部材３７でオイルが除去されたサプライガスに再び漏出オイル６０が混入してしまうかもしれない。

ここで、実施形態に係るオイルセパレータ１５は、外側パンチングプレート４０Ａの表面に補助流路板４５Ａを設けている。この補助流路板４５Ａは、矩形状（外側パンチングプレート４０Ａの長手方向に細長い矩形状）を有した薄板板状の部材である。この補助流路板４５Ａは、外側パンチングプレート４０Ａの外周面に溶接等の周知の固定方法で固定される。

補助流路板４５Ａは外側パンチングプレート４０Ａの長手方向（図２及び図３（Ａ）における上下方向）に沿って延在するよう配設されている。補助流路板４５Ａは外側パンチングプレート４０Ａの長手方向の全長に亘り形成されても良い。また、補助流路板４５Ａは複数個（本実施形態では１２個）も受けられており、各補助流路板４５Ａは図３（Ｂ）に示すように外側パンチングプレート４０Ａの表面から放射状に外側に向け延出するよう配設されても良い。

また、外側パンチングプレート４０Ａ上における補助流路板４５Ａの配設位置は、外側貫通孔５０Ａの配設位置を除く必要はない。図５に示すように、外側貫通孔５０Ａを跨ぐように補助流路板４５Ａを配設してもよい。この際、補助流路板４５Ａは１個の外側貫通孔５０Ａのみを跨ぐように配設してもよく、また２個以上の外側貫通孔５０Ａを跨ぐよう配設してもよい。

上記のように補助流路板４５Ａは矩形状を有した簡単な形状の板材であるため、容易に製造することができる。また補助流路板４５Ａは、溶接等の周知の技術を用いて外側パンチングプレート４０Ａに固定することができる。よって補助流路板４５Ａは、外側パンチングプレート４０Ａに対し容易かつ低コストで配設することができる。

次に、補助流路板４５Ａを配設したフィルターエレメント３６Ａにおける漏出オイル６０の挙動について説明する。

図４は、外側パンチングプレート４０Ａ及び補助流路板４５Ａの、外側貫通孔５０Ａが形成された位置の近傍を拡大して示す断面図である。同図において、図中左側がフィルターエレメント３６Ａの内側であり、右側がフィルターエレメント３６Ａの外側である。

前記のように、サプライガスが大量のオイルを含んでいた場合には、オイルをフィルタ部材３７が保持しきれなくなり、一部のオイルが漏出オイル６０として外側貫通孔５０Ａから外側パンチングプレート４０Ａの表面４４に漏出する。

補助流路板４５Ａが設けられていない場合には、この漏出オイル６０は外側パンチングプレート４０Ａの表面を下方に向けて流れるため、再び外側貫通孔５０Ａに流入しバブリングが発生するおそれがあることは前述した通りである。

しかしながら、本実施形態に係るオイルセパレータ１５は外側パンチングプレート４０Ａの外側面から突出し、補助流路板４５Ａが補助流路板４５Ａの長手方向、即ち漏出オイル６０の流れ方向に延出するよう設けられている。また、補助流路板４５Ａは外側貫通孔５０Ａの近傍に設けられており、また補助流路板４５Ａが外側貫通孔５０Ａを跨いで形成されている部分も存在する。

従って、外側貫通孔５０Ａから流出した漏出オイル６０は、図４に示すように補助流路板４５Ａに付着し、その後は補助流路板４５Ａの表面上を下方に向けて流れる流路を形成する。即ち本実施形態では、外側貫通孔５０Ａから流出した漏出オイル６０は外側パンチングプレート４０Ａの表面から剥離され、補助流路板４５Ａを流れる流路を形成する。このため外側パンチングプレート４０Ａの表面を流れる漏出オイル６０の量は少なくなり、再び外側貫通孔５０Ａに流入することを防止することができる。

このように本実施形態に係るフィルターエレメント３６Ａでは、外側貫通孔５０Ａから流出した漏出オイル６０が再び他の外側貫通孔５０Ａに流入することが防止されるため、バブリングの発生を抑制することができ、従ってサプライガスに再び漏出オイル６０が混入することを防止することができる。

また、補助流路板４５Ａの下端部に滴下部４７を設けても良い。実施の形態では、この滴下部４７は、内側から外側に向けて漸次幅細となるよう形成されている。この滴下部４７を側面から見ると三角形状である。

この滴下部４７を設けることにより、補助流路板４５Ａ上を流れてきた漏出オイル６０は、補助流路板４５Ａの表面から離れた位置にある滴下部４７の先端部（尖った部分）からシェル３５の底部３５Ｃ上に滴下される。よって、この滴下部４７によっても、補助流路板４５Ａ上の漏出オイル６０が再び外側パンチングプレート４０Ａの表面に戻り、これによりサプライガスに再び漏出オイル６０が混入することを防止することができる。

次に、上記した実施形態に係るオイルセパレータ１５の変形例について説明する。図６乃至図８は、実施形態に係るオイルセパレータ１５の第１乃至第３変形例を示している。

尚、各変形例はオイルセパレータ１５のフィルターエレメントに特徴があるため、各図においてはフィルターエレメントのみを図示し、シェル３５の図示は省略するものとする。また、図６乃至図８において、図１乃至図５に示した第１実施形態と対応する構成については同一符号を付し、その説明は省略するものとする。

図６は、第１変形例であるオイルセパレータに設けられるフィルターエレメント３６Ｂを示している。

本変形例に係るオイルセパレータは、補助流路板４５Ｂを少なくとも外側パンチングプレート４０Ａの長手方向に対する中央位置よりも下側に配設している。即ち、補助流路板４５Ｂの長手方向の長さをＬ１とし、外側パンチングプレート４０Ａの長手方向の長さをＬ２とするとＬ１＜Ｌ２であり、かつ外側パンチングプレート４０Ａの下端部から寸法（Ｌ２／２）までの範囲に設けられている。

先に図３（Ａ）を用いて説明したように、フィルタ部材３７内におけるオイルの分布は下部に向かい多くなっており、外側パンチングプレート４０Ａの外側貫通孔５０Ａから漏出する漏出オイル６０も外側パンチングプレート４０Ａの上部に比べて下部の方が多くなる。

このため本実施形態では、漏出オイル６０の外側貫通孔５０Ａからの漏出量が多い外側パンチングプレート４０Ａの長手方向に対する中央位置よりも下側にのみ補助流路板４５Ｂを配設する構成とした。本変形例の構成によれば、漏出オイル６０の外側パンチングプレート４０Ａからの剥離処理を効率的に行うことができ、また補助流路板４５Ｂの小型化を図ることができる。

図７は、第２変形例であるオイルセパレータに設けられるフィルターエレメント３６Ｃを示している。本変形例では、補助流路板４５Ｃの形状を下方に向けて幅広となる三角形状としている。

前記のように、外側パンチングプレート４０Ａの外側貫通孔５０Ａから漏出する漏出オイル６０の量は下部の方が多い。よって、外側貫通孔５０Ａ上を流れる漏出オイル６０も、下部にいくに従いその量は多くなる。

これに対して本変形例では、補助流路板４５Ｃを下方に向けて幅広となる三角形状とすることにより、上部に対して下部の面積を大きくしている。この構成とすることにより、補助流路板４５Ｃの下部において多量の漏出オイル６０を流すことが可能となる。よって、多量の漏出オイル６０を保持する補助流路板４５Ｃの下部において、漏出オイル６０が再び外側パンチングプレート４０Ａに戻り外側貫通孔５０Ａに流入することを防止することができる。

図８は、第３変形例であるオイルセパレータに設けられるフィルターエレメントの外側貫通孔５０Ａの近傍を拡大して示す断面図である。本変形例では、補助流路板４５Ｃに案内溝４８を形成している。

案内溝４８は、図８に示すように、外側パンチングプレート４０Ａに形成された外側貫通孔５０Ａの近傍位置から斜め下方に向けて延出するよう形成されている。この案内溝４８を補助流路板４５Ｄに設けることにより、外側貫通孔５０Ａから流出し、補助流路板４５Ｄに付着した漏出オイル６０は、案内溝４８内に流入する。

案内溝４８内に流入した漏出オイル６０は、案内溝４８の形状に沿って流れる。よって、漏出オイル６０は案内溝４８に案内されて外側パンチングプレート４０Ａの表面から離間する方向に流される。これにより、本変形例においても外側貫通孔５０Ａから流出した漏出オイル６０が外側パンチングプレート４０Ａ及び外側貫通孔５０Ａに再び流入することを防止でき、よってフィルタ部材３７でオイルが除去されたサプライガスに再び漏出オイル６０が混入することを防止することができる。

尚、本変形例では案内溝４８の延出方向を水平方向に対して下方略４５°となるよう設定したが、この角度は適宜変更することが可能なものである。即ち、案内溝４８の水平方向に対する角度が大きくなるにつれ漏出オイル６０は案内溝４８内を流れる速度は速くなる。

また、本変形例では案内溝４８の形状を長楕円形状としたが、案内溝４８の形状はこれに限定されるものではない。例えば、Ｌ字状等の非直線状の形状としてもよく、その幅、長さ、及び深さも適宜変更が可能である。上記の水平方向に対する角度、幅、長さ、深さ、形状等により補助流路板４５Ｄ上における漏出オイル６０の流れ速度（流れ量）や流れる位置を適宜制御することが可能となり、これによっても外側貫通孔５０Ａから流出した漏出オイル６０が外側パンチングプレート４０Ａ及び外側貫通孔５０
Ａに再び流入することを防止することができる。

次に、本発明の他の実施形態であるオイルセパレータについて説明する。図９及び図１０は、他の実施形態であるオイルセパレータを説明するための図である。

尚、この実施形態においもオイルセパレータのフィルターエレメント３６Ｄに特徴があるため、各図にはフィルターエレメント３６Ｄのみを図示し、シェル３５の図示は省略するものとする。また、図９及び図１０においも、図１乃至図５に示した第１実施形態と対応する構成については同一符号を付し、その説明は省略するものとする。

この実施形態に係るオイルセパレータは、フィルターエレメント３６Ｄに鍔部４９を設けたことを特徴としている。鍔部４９は、外側パンチングプレート４０Ａの表面に複数（本実施形態では６個）設けられている。また各鍔部４９は、平行に並設されている。

各鍔部４９は外側パンチングプレート４０Ａの表面を囲繞するよう形成されており、またその断面視した形状は水平方向よりも下方に向けて延出している（図９の中心線よりも左側の断面部分を参照）。従って、鍔部４９は、傘状の形状を有しているともいえる。

また、各鍔部４９は少なくとも一つの外側貫通孔５０Ａを覆うように形成されている。図１０は、図９における矢印Ｂで示す部分を拡大して示している。同図に示されるように、本実施形態では鍔部４９が１個の外側貫通孔５０Ａを覆う構成とされている。

本実施形態に係るオイルセパレータは、外側貫通孔５０Ａから流出した漏出オイル６０は、図１０に示すように、斜め下方に延出した鍔部４９の上面に沿って流れ、鍔部４９の下端部からシェル３５の底部３５Ｃに滴下する。

よって、本実施形態においても外側貫通孔５０Ａから流出した漏出オイル６０は、鍔部４９上を流れることにより外側パンチングプレート４０Ａの表面から剥離され、鍔部４９上を流れるに従い外側パンチングプレート４０Ａの表面から離間する。従って、本実施形態においても外側貫通孔５０Ａから流出した漏出オイル６０が外側パンチングプレート４０Ａ及び外側貫通孔５０Ａに再び流入することを防止でき、よってフィルタ部材３７でオイルが除去されたサプライガスに再び漏出オイル６０が混入することを防止することができる。

尚、鍔部４９の外側パンチングプレート４０Ａの表面に対する角度（図１０に矢印θで示す）は、０°≦θ＜９０°の範囲で設定することが可能である。この傾斜角度θを小さくすることにより鍔部４９上における漏出オイル６０の流れ速度は遅くなるが、短い長さで外側パンチングプレート４０Ａの表面から漏出オイル６０を離間させることができる。また、傾斜角度θを小さくした場合には、鍔部４９上における漏出オイル６０の流れ速度は早くなるが、外側パンチングプレート４０Ａの表面から漏出オイル６０を離間させるのに鍔部４９を長く延出させる必要がある。

また、図９及び図１０に示す実施形態では外側パンチングプレート４０Ａに複数の鍔部４９を設けた構成としたが、鍔部を螺旋形状とすることにより１枚の鍔部で外側貫通孔５０Ａから流出する漏出オイル６０を外側パンチングプレート４０Ａの表面から剥離させる構成とすることも可能である。

次に、本発明のさらに別の実施形態であるオイルセパレータについて説明する。図１１及び図１２は、第３実施形態であるオイルセパレータを説明するための図である。また、図１２（Ａ）は図１１における矢印ＵＰで示す領域の外側パンチングプレート４０Ｂの表面を拡大して示しており、図１２（Ｂ）は図１１における矢印ＬＯで示す領域の外側パンチングプレート４０Ｂの表面を拡大して示している。

尚、この実施形態においもオイルセパレータのフィルターエレメント３６Ｅに特徴があるため、各図にはフィルターエレメント３６Ｅのみを図示し、シェル３５の図示は省略するものとする。また、図１１及び図１２においも、図１乃至図５に示した第１実施形態と対応する構成については同一符号を付し、その説明は省略するものとする。

本実施形態に係るオイルセパレータは、フィルターエレメント３６Ｅの外側パンチングプレート４０Ｂに形成される外側貫通孔５０Ｂ，５０Ｃの開口比（外側パンチングプレート４０Ｂの全表面積に対する前記外側貫通孔の総孔面積の比）を、外側パンチングプレート４０Ｂの上部と下部で変化させている。具体的には、本実施形態に係るオイルセパレータは、外側パンチングプレート４０Ａの長手方向に対する中央位置よりも下側（図１１に矢印ＬＯで示す領域）に配設された外側貫通孔５０Ｃの開口比を、中央位置よりも上側（図１１に矢印ＵＰで示す領域）に配設された外側貫通孔５０Ｂの開口比よりも小さく設定している。

本実施形態では、個々の外側貫通孔５０Ｂと外側貫通孔５０Ｃは同一直径（同一面積）を有している。従って、中央位置よりも下側の領域ＬＯ（図１２（Ｂ）に示す）に配設された外側貫通孔５０Ｃの形成数は、中央位置よりも上側の領域ＵＰ（図１２（Ａ）に示す）に配設された外側貫通孔５０Ｂの形成数よりも少ない。

従って、外側パンチングプレート４０Ｂの表面における漏出オイル６０の流れる流路を考えた場合、図１２（Ａ）に示す中央位置よりも上側の領域ＵＰにおいては流路面積は狭くなっている。これに対し、図１２（Ｂ）に示す中央位置よりも下側の領域ＬＯでは流路面積は広くなっている。

前記のようにフィルタ部材３７に含まれるオイル量は上下位置において均一ではなく、中央位置よりも上側の領域ＵＰにおいては少なく、中央位置よりも下側の領域ＬＯにおいては多い。このため、外側パンチングプレート４０Ｂの中央位置よりも上側の領域ＵＰにおいては、サプライガスの流出量は多いが漏出オイル６０の流出量は少ない。逆に、外側パンチングプレート４０Ｂの中央位置よりも下側の領域ＬＯにおいては、漏出オイル６０の流出量は多いがサプライガスの流出量は少ない。

よって、フィルタ部材３７でオイルが除去されたサプライガスは中央位置よりも上側の領域ＵＰに多数形成された外側貫通孔５０Ｂから効率的に外側パンチングプレート４０Ｂからシェル３５内に流出する。

一方、前記のようにフィルタ部材３７で除去されたオイルは、フィルタ部材３７内を下方に向け流れるため、下側の領域ＬＯにおいて外側貫通孔５０Ｃから流出する漏出オイル６０は多くなる。しかしながら、図１２（Ｂ）に示すように、下側の領域ＬＯでは隣接する外側貫通孔５０Ｃ間の距離が長く、漏出オイル６０の流路が確保されている。このため、外側貫通孔５０Ｃから流出した漏出オイル６０は再び他の外側貫通孔５０Ｃに流入することなく下方に流出されていく（図１２（Ｂ）に漏出オイル６０の流れを矢印で示す）。

よって、外側貫通孔５０Ｃから流出した漏出オイル６０が他の外側貫通孔５０Ｃに再び流入することを防止できる。そのため、フィルタ部材３７でオイルが除去されたサプライガスに再び漏出オイル６０が混入することを防止することができる。また、サプライガスは開口比が大きい上側の領域ＵＰにおいてフィルターエレメント３６Ｅの外部に流出されるため、サプライガスの流出抵抗を小さくすることができ、効率的な気液分離を行うことが可能となる。

尚，上記した実施形態では各外側貫通孔５０Ｂ，５０Ｃの直径を同一寸法とすると共に上側領域ＵＰにおける外側貫通孔５０Ｂの形成数と下側領域ＬＯにおける外側貫通孔５０Ｃの配設数を異ならせることにより、上側領域ＵＰに対する下側領域ＬＯの開口比を大きくする構成とした。

しかしながら、上側領域ＵＰと下側領域ＬＯにおける貫通孔の形成数を等しく設定すると共に、外側貫通孔５０Ｂと外側貫通孔５０Ｃの直径を異ならせることにより、上側領域ＵＰに対する下側領域ＬＯの開口比を大きくすることも可能である。

即ち、下側領域ＬＯに配設された外側貫通孔５０Ｃの直径を、上側領域ＵＰに配設された外側貫通孔５０Ｂの直径よりも小さくすることによっても、上側領域ＵＰに対する下側領域ＬＯの開口比を大きくすることができる。

また、上記した実施形態では、外側パンチングプレート４０Ｂをその中央位置で上側領域ＵＰと下側領域ＬＯに分け、上側領域ＵＰと下側領域ＬＯとで開口比を変化させる構成とした。しかしながら、外側パンチングプレート４０Ｂの上端部から下端部に向け外側貫通孔の開口比が漸次増大するよう貫通孔の数及び直径を変化させる構成としてもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。

１０ 圧縮機
１１ 圧縮機本体
１２ 熱交換器
１３ 高圧側配管
１４ 低圧側配管
１５ オイルセパレータ
１５Ａ 高圧ガス導入用管
１５Ｂ 高圧ガス導出用管
１５Ｃ オイル戻りポート
１５Ｄ オイル戻り用管
１６ アドゾーバ
１７ ストレージタンク
１８ バイパス機構
２２ サプライ配管
２３ リターン配管
２４ オイル戻り配管
２５ 冷却水配管
２６ オイル熱交換部
２７ 冷媒ガス熱交換部
３０ 冷凍機
３０ ＧＭ冷凍機
３３ オイル冷却配管
３５ シェル
３５Ａ 円筒部
３５Ｂ 上部フランジ
３５Ｃ 底部
３６Ａ〜３６Ｅ フィルターエレメント
３７ フィルタ部材
３８ 上部蓋体
３８ａ 鍔部
３９ 下部蓋体
４０Ａ〜４０Ｃ 外側パンチングプレート
４１ 内側パンチングプレート
４３ フィルタ
４５Ａ〜４５Ｃ 補助流路板
４７ 滴下部
４８ 案内溝
４９ 鍔部
５０Ａ〜５０Ｃ 外側貫通孔
５１ 内側貫通孔
５２ 溝部
５４ 鍔部
６０ 漏出オイル

Claims (9)

1. 冷媒ガスを昇圧する圧縮機と、前記昇圧された冷媒ガスからオイルを分離するオイルセパレータと、前記オイルセパレータから排出された冷媒ガスを膨張させる極低温冷凍機と、を備えた極低温冷凍機システムであって、
   前記オイルセパレータは、
   容器と、
   当該容器の上部に配置され、冷媒ガスを導入する入口配管と、
   内側貫通孔を有する内側パンチングプレートと、外側貫通孔を有する外側パンチングプレートとの間に配置されたフィルタ部材と、
   当該フィルタ部材よりも外側の容器上部に配置され、当該フィルタ部材を通過した冷媒ガスを排出する出口配管と、
   前記容器の下部に配置され、前記フィルタ部材により分離されたオイルを排出する排出口と、
   前記外側パンチングプレートよりも外側に設けられ、前記分離されたオイルを前記排出口に導く補助流路と、を備え、
   前記補助流路は、上下方向に延在する板状部材であることを特徴とする極低温冷凍機システム。
2. 冷媒ガスを昇圧する圧縮機と、前記昇圧された冷媒ガスからオイルを分離するオイルセパレータと、前記オイルセパレータから排出された冷媒ガスを膨張させる極低温冷凍機と、を備えた極低温冷凍機システムであって、
   前記オイルセパレータは、
   容器と、
   当該容器の上部に配置され、冷媒ガスを導入する入口配管と、
   内側貫通孔を有する内側パンチングプレートと、外側貫通孔を有する外側パンチングプレートとの間に配置されたフィルタ部材と、
   当該フィルタ部材よりも外側の容器上部に配置され、当該フィルタ部材を通過した冷媒ガスを排出する出口配管と、
   前記容器の下部に配置され、前記フィルタ部材により分離されたオイルを排出する排出口と、
   前記外側パンチングプレートよりも外側に設けられ、前記分離されたオイルを前記排出口に導く補助流路と、を備え、
   前記補助流路は、前記外側パンチングプレートの表面に対して垂直方向又は、下方に向けて延在する鍔部を含み、前記分離されたオイルを前記外側パンチングプレートの表面から離間した位置から前記排出口に滴下させることを特徴とする極低温冷凍機システム。
3. 冷媒ガスを昇圧する圧縮機と、前記昇圧された冷媒ガスからオイルを分離するオイルセパレータと、前記オイルセパレータから排出された冷媒ガスを膨張させる極低温冷凍機と、を備えた極低温冷凍機システムであって、
   前記オイルセパレータは、
   容器と、
   当該容器の上部に配置され、冷媒ガスを導入する入口配管と、
   内側貫通孔を有する内側パンチングプレートと、外側貫通孔を有する外側パンチングプレートとの間に配置されたフィルタ部材と、
   当該フィルタ部材よりも外側の容器上部に配置され、当該フィルタ部材を通過した冷媒ガスを排出する出口配管と、
   前記容器の下部に配置され、前記フィルタ部材により分離されたオイルを排出する排出口と、
   前記外側パンチングプレートよりも外側に設けられ、前記分離されたオイルを前記排出口に導く補助流路と、を備え、
   前記外側パンチングプレートの上下方向に対する中央位置よりも下側に配設された前記外側貫通孔の開口比は、前記中央位置よりも上側に配設された前記外側貫通孔の開口比よりも小さいことを特徴とする極低温冷凍機システム。
4. 冷媒ガスを昇圧する圧縮機と、前記昇圧された冷媒ガスからオイルを分離するオイルセパレータと、前記オイルセパレータから排出された冷媒ガスを膨張させる極低温冷凍機と、を備えた極低温冷凍機システムであって、
   前記オイルセパレータは、
   容器と、
   当該容器の上部に配置され、冷媒ガスを導入する入口配管と、
   内側貫通孔を有する内側パンチングプレートと、外側貫通孔を有する外側パンチングプレートとの間に配置されたフィルタ部材と、
   当該フィルタ部材よりも外側の容器上部に配置され、当該フィルタ部材を通過した冷媒ガスを排出する出口配管と、
   前記容器の下部に配置され、前記フィルタ部材により分離されたオイルを排出する排出口と、
   前記外側パンチングプレートよりも外側に設けられ、前記分離されたオイルを前記排出口に導く補助流路と、を備え、
   前記外側パンチングプレートの上下方向に対する中央位置よりも下側に配設された前記外側貫通孔の開口比は、前記中央位置よりも上側に配設された前記外側貫通孔の開口比よりも小さく、
   前記外側パンチングプレートの長手方向に対する中央位置よりも下側に配設された前記外側貫通孔の形成数は、前記中央位置よりも上側に配設された前記外側貫通孔の形成数よりも少ないことを特徴とする極低温冷凍機システム。
5. 冷媒ガスを昇圧する圧縮機と、前記昇圧された冷媒ガスからオイルを分離するオイルセパレータと、前記オイルセパレータから排出された冷媒ガスを膨張させる極低温冷凍機と、を備えた極低温冷凍機システムであって、
   前記オイルセパレータは、
   容器と、
   当該容器の上部に配置され、冷媒ガスを導入する入口配管と、
   内側貫通孔を有する内側パンチングプレートと、外側貫通孔を有する外側パンチングプレートとの間に配置されたフィルタ部材と、
   当該フィルタ部材よりも外側の容器上部に配置され、当該フィルタ部材を通過した冷媒ガスを排出する出口配管と、
   前記容器の下部に配置され、前記フィルタ部材により分離されたオイルを排出する排出口と、
   前記外側パンチングプレートよりも外側に設けられ、前記分離されたオイルを前記排出口に導く補助流路と、を備え、
   前記外側パンチングプレートの上下方向に対する中央位置よりも下側に配設された前記外側貫通孔の開口比は、前記中央位置よりも上側に配設された前記外側貫通孔の開口比よりも小さく、
   前記外側パンチングプレートの長手方向に対する中央位置よりも下側に配設された前記外側貫通孔の直径は、前記中央位置よりも上側に配設された前記外側貫通孔の直径よりも小さいことを特徴とする極低温冷凍機システム。
6. 前記補助流路は、少なくとも前記外側パンチングプレートの上下方向における中央位置よりも下側に配設されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の極低温冷凍機システム。
7. 前記補助流路は、上下方向に少なくとも２個以上の前記外側貫通孔を跨ぐ長さを有していることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の極低温冷凍機システム。
8. 前記補助流路は、前記分離されたオイルを底部に案内する溝部を表面に有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の極低温冷凍機システム。
9. 極低温冷凍機システムに用いられるオイルセパレータであって、
   容器と、
   当該容器の上部に配置され、冷媒ガスを導入する入口配管と、
   内側及び外側パンチングプレートとの間に配置されたフィルタ部材と、
   当該フィルタ部材よりも外側の容器上部に配置され、当該フィルタ部材を通過した冷媒ガスを排出する出口配管と、
   前記容器の底部に配置され、前記フィルタ部材により分離されたオイルを排出する排出口と、
   前記外側パンチングプレートよりも外側に設けられ、前記分離されたオイルを前記排出口に導く補助流路と、を備え、
   前記補助流路は、前記外側パンチングプレートの表面に対して垂直方向又は、下方に向けて延在する鍔部を含み、前記分離されたオイルを前記外側パンチングプレートの表面から離間した位置から前記排出口に滴下させることを特徴とするオイルセパレータ。
   

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