JP6850238B2 - Gas-liquid separator and oil-cooled compressor - Google Patents
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Description
本発明は、気液分離器及び油冷式圧縮機に関する。 The present invention relates to a gas-liquid separator and an oil-cooled compressor.
特許文献1には、気液分離器の一例である油分離器が開示されている。この油分離器は、油冷式圧縮機の吐出空気に含まれる油分を遠心力によって一次分離する容器と、一次分離後の吐出空気に含まれる油分を捕捉して二次分離する油分離エレメントとを備える。 Patent Document 1 discloses an oil separator which is an example of a gas-liquid separator. This oil separator has a container that first separates the oil contained in the discharged air of the oil-cooled compressor by centrifugal force, and an oil separation element that captures the oil contained in the discharged air after the primary separation and secondarily separates it. To be equipped.
容器における油の一次分離の効率を向上すれば、油分離エレメントで捕捉する必要のある油量を低減し、油分離エレメントの使用寿命を延ばすことができ、油分離エレメントの目詰まり等の不具合発生のおそれも低減できる。 If the efficiency of primary oil separation in the container is improved, the amount of oil that needs to be captured by the oil separation element can be reduced, the service life of the oil separation element can be extended, and problems such as clogging of the oil separation element occur. The risk of
しかし、特許文献1の油分離器では、容器における油分の一次分離の効率向上については、特に考慮されてない。 However, in the oil separator of Patent Document 1, the improvement of the efficiency of the primary separation of the oil component in the container is not particularly considered.
本発明は、遠心力によって気体に含まれる液体を一次分離する容器と、一次分離後の気体から液体を捕捉して二次分離する液分離エレメントとを備える気液分離器において、一次分離の効率を向上することを課題とする。また、本発明は、そのような気液分離器(油分離器)を備える油冷式圧縮機を提供することを課題とする。 The present invention relates to a gas-liquid separator comprising a container for primary separation of a liquid contained in a gas by centrifugal force and a liquid separation element for capturing the liquid from the gas after the primary separation and secondary separation. The challenge is to improve. Another object of the present invention is to provide an oil-cooled compressor provided with such a gas-liquid separator (oil separator).
本発明の第1の態様は、有底の筒状であって、導入口から液体を含む気体が導入される容器と、前記容器と仕切板部とによって画定される第1空間に配置され、前記仕切板部から下向きに延び、前記容器の前記側壁から離間して設けられている、両端開口の筒部と、前記筒部から前記側壁に向けて突出すると共に、平面視で前記側壁に沿って延在し、前記側壁、前記筒部、及び前記仕切板部と共に前記導入口から導入された前記気体が流れる案内流路を画定し、前記案内流路は前記導入口の位置する側とは反対側に前記第1空間に開放する出口を有している、整流部と、前記案内流路の前記導入口の位置する側を閉鎖する閉鎖部と、前記仕切板部の上方に設けられ、前記仕切板部と共に第2空間を画定するケーシングと、前記第2空間に、前記ケーシングの周面との間に隙間を設けて配置された液分離エレメントと、前記仕切板部に形成され、前記筒部内と前記第2空間とを直接かつ流体的に接続する接続流路と、前記液分離エレメントをその外側から内側に通過した前記気体を外部へ流出させる導出口と、一端が前記接続流路に直接的かつ流体的に接続されるように前記仕切板部内に形成された放気ポートと、前記放気ポートを介して前記液分離エレメントより上流側の前記第1空間および前記第2空間に流体的に連通し、当該連通した位置における気体の圧力が閾値未満であれば閉弁状態であり、当該圧力が閾値以上となると開弁して前記接続流路を大気開放する安全弁とを備える、気液分離器を提供する。
The first aspect of the present invention is a bottomed tubular shape, which is arranged in a first space defined by a container into which a gas containing a liquid is introduced from an introduction port, and the container and a partition plate portion. A tubular portion having openings at both ends, which extends downward from the partition plate portion and is provided apart from the side wall of the container, and projects from the tubular portion toward the side wall, and along the side wall in a plan view. A guide flow path through which the gas introduced from the introduction port flows is defined together with the side wall, the cylinder portion, and the partition plate portion, and the guide flow path is the side on which the introduction port is located. A rectifying section having an outlet that opens to the first space on the opposite side, a closing section that closes the side of the guide flow path where the introduction port is located, and a partition plate portion are provided above the partition plate portion. A casing that defines a second space together with the partition plate portion, a liquid separation element that is arranged in the second space with a gap between the peripheral surface of the casing, and a liquid separation element that is formed in the partition plate portion and described above. A connection flow path that directly and fluidly connects the inside of the cylinder and the second space, an outlet that allows the gas that has passed through the liquid separation element from the outside to the inside to flow out to the outside, and one end of the connection flow path. To the first space and the second space on the upstream side of the liquid separation element via the air release port formed in the partition plate portion so as to be directly and fluidly connected to the liquid separation element. It is fluidly communicated, and if the pressure of the gas at the communicating position is less than the threshold value, the valve is closed, and when the pressure is equal to or higher than the threshold value, the valve is opened to open the connecting flow path to the atmosphere . A gas-liquid separator is provided.
導入口から第1空間に導入された気体は、容器の側壁に沿った旋回流となって下方へ流れる。気体に含まれる液体は、遠心力によって分離されて側壁に付着し、側壁を伝って落下して容器下方に回収される(一次分離)。容器下方に達した後、気体は筒部内を上昇し、接続流路を介して第2空間に流入する。第2空間に流入した気体は、液分離エレメントを外側から内側に通過し、気体に含まれる液体は液分離エレメントで捕捉されることで気体から分離される(二次分離)。二次分離後の気体は導出口から導出される。 The gas introduced into the first space from the introduction port flows downward as a swirling flow along the side wall of the container. The liquid contained in the gas is separated by centrifugal force, adheres to the side wall, falls along the side wall, and is collected under the container (primary separation). After reaching the lower part of the container, the gas rises in the cylinder portion and flows into the second space through the connecting flow path. The gas flowing into the second space passes through the liquid separation element from the outside to the inside, and the liquid contained in the gas is separated from the gas by being captured by the liquid separation element (secondary separation). The gas after the secondary separation is derived from the outlet.
導入口から第1空間への導入の初期段階における気体は、側壁、筒部、仕切板部、及び整流部で画定された案内流路、つまり容器の横断面での断面積よりも十分に小さい断面積を有する流路を通るので、流路断面積が急激に拡大することに起因する空気流の速度低下を回避できる。言い換えれば、整流部が設けられていない場合と比較して、導入口から第1空間への流入の初期段階における旋回流の流速が速くなる。また、側壁、筒部、仕切板部、及び整流部で画定された案内流路を通ることで、旋回流の向きが誘導される。これらの要因、つまり、旋回流の流速向上と、旋回流の向きの誘導とによって、一次分離による液体の分離の効率を向上できる。一次分離の効率向上により、液分離エレメントによる二次分離によって分離すべき液体の量を低減できる。その結果、液分離エレメントの使用寿命を延ばすことができ、液分離エレメントの目詰まり等の不具合発生のおそれも低減できる。 The gas in the initial stage of introduction from the introduction port to the first space is sufficiently smaller than the cross-sectional area of the guide flow path defined by the side wall, the cylinder part, the partition plate part, and the rectifying part, that is, the cross-sectional area of the container. Since it passes through a flow path having a cross-sectional area, it is possible to avoid a decrease in the speed of the air flow due to a rapid expansion of the cross-sectional area of the flow path. In other words, the flow velocity of the swirling flow in the initial stage of the inflow from the introduction port to the first space becomes faster than in the case where the rectifying unit is not provided. Further, the direction of the swirling flow is guided by passing through the guide flow path defined by the side wall, the tubular portion, the partition plate portion, and the rectifying portion. By these factors, that is, the improvement of the flow velocity of the swirling flow and the induction of the direction of the swirling flow, the efficiency of liquid separation by the primary separation can be improved. By improving the efficiency of the primary separation, the amount of liquid to be separated by the secondary separation by the liquid separation element can be reduced. As a result, the service life of the liquid separation element can be extended, and the possibility of problems such as clogging of the liquid separation element can be reduced.
前記案内流路の前記気体が流れる方向と直交する方向の断面積は、前記筒部内の前記気体が流れる方向と直交する方向の断面積よりも小さく、前記筒部内の前記気体が流れる方向と直交する方向の断面積は、前記容器の横断面の断面積よりも小さいことが好ましい。 The cross-sectional area of the guide flow path in the direction orthogonal to the gas flow direction is smaller than the cross-sectional area in the direction orthogonal to the gas flow direction in the cylinder portion, and is orthogonal to the gas flow direction in the cylinder portion. The cross-sectional area in the direction of gas is preferably smaller than the cross-sectional area of the cross section of the container.
この構成により、筒内部に液分離エレメントが設けられていない方式の気液分離器において、筒部内の気体が流れる方向と直交する方向の断面積が相対的に大きくなるので、筒部内を上昇する気体の流れ(上昇流)の流速の増加が抑制される。上昇流の流速が低く保たれることで、気体に含まれる液体が重力によって容器下方に落下しやすくなり、一次分離の効率がさらに向上する。 With this configuration, in a gas-liquid separator of a type in which a liquid separation element is not provided inside the cylinder, the cross-sectional area in the direction orthogonal to the direction in which the gas flows in the cylinder is relatively large, so that the inside of the cylinder rises. The increase in the flow velocity of the gas flow (rising flow) is suppressed. By keeping the flow velocity of the ascending flow low, the liquid contained in the gas is likely to fall below the container due to gravity, and the efficiency of the primary separation is further improved.
前述のように整流部によって画定された流路断面積が限定された案内流路を旋回流が通ることで、一次分離の効率を高めている。さらに、筒内部に液分離エレメントが設けられていない方式の気液分離器とされることで、上昇流の流速が低く保たれる。そのため、接続流路に流体的に連通している安全弁、つまり液分離エレメントよりも上流に接続された安全弁を開弁した際に、気体と共に大気中に排出される液体の量を、効果的に低減できる。 As described above, the swirling flow passes through the guide flow path having a limited flow path cross-sectional area defined by the rectifying section, thereby improving the efficiency of the primary separation. Further, the gas-liquid separator of the type in which the liquid separation element is not provided inside the cylinder keeps the flow velocity of the ascending flow low. Therefore, when the safety valve that fluidly communicates with the connection flow path, that is, the safety valve that is connected upstream of the liquid separation element is opened, the amount of liquid discharged into the atmosphere together with the gas is effectively reduced. Can be reduced.
安全弁は、液体が流れる経路において液分離エレメントよりも上流に設けられている。そのため、安全弁の開弁時に液分離エレメントよりも下流の圧力が急激に低下して液分離エレメントを通過する気体の流速が急上昇するのを回避できる。液分離エレメントを通過する気体の流速の急上昇は、液分離エレメントによる液分離の効率低下と、それに伴う液体の流出、液分離エレメント自体の故障等の不具合の原因となり得る。液分離エレメントを通過する気体の流速の急上昇を回避することで、これらの不具合を防止できる。 The safety valve is provided upstream of the liquid separation element in the path through which the liquid flows. Therefore, when the safety valve is opened, it is possible to avoid a sudden decrease in pressure downstream of the liquid separation element and a sudden increase in the flow velocity of the gas passing through the liquid separation element. A sudden increase in the flow velocity of the gas passing through the liquid separation element may cause a decrease in the efficiency of the liquid separation by the liquid separation element, a liquid outflow, and a failure of the liquid separation element itself. These problems can be prevented by avoiding a rapid increase in the flow velocity of the gas passing through the liquid separation element.
前記案内流路の前記気体が流れる方向と直交する方向の断面積は、前記導入口から前記出口にわたって一定であってもよい。また、前記案内流路の前記気体が流れる方向と直交する方向の断面積は、前記導入口から前記出口に向けて漸増してもよい。案内流路の断面積が出口に向けて漸増することで、案内流路を流れる旋回流の流速は、導入口側において相対的に高くなり、案内流路の導入口側でより効果的に遠心力によって気体から液体を分離できる。その結果、筒体内の上昇流に含まれる液体、つまり液分離エレメントによる二次分離に供される気体や、安全弁の開弁時に大気中に排出される気体に含まれる液体の量をより確実に低減できる。 The cross-sectional area of the guide flow path in the direction orthogonal to the flow direction of the gas may be constant from the introduction port to the outlet. Further, the cross-sectional area of the guide flow path in the direction orthogonal to the flow direction of the gas may be gradually increased from the introduction port to the outlet. As the cross-sectional area of the guide flow path gradually increases toward the outlet, the flow velocity of the swirling flow flowing through the guide flow path becomes relatively high on the introduction port side, and is more effectively centrifuged on the introduction port side of the guide flow path. A liquid can be separated from a gas by force. As a result, the amount of liquid contained in the ascending current inside the cylinder, that is, the gas used for secondary separation by the liquid separation element and the amount of liquid contained in the gas discharged into the atmosphere when the safety valve is opened, is more reliable. Can be reduced.
前記整流部は、前記案内流路の前記出口が、前記導入口から見て、前記筒部の背後に位置するように設けられることが好ましい。 The rectifying portion is preferably provided so that the outlet of the guide flow path is located behind the tubular portion when viewed from the introduction port.
この構成、つまり整流部が旋回流の流れる向きに十分な長さを有する構成によって、前述した案内流路における旋回流の流速向上と、旋回流の向きの誘導とによる一次分離の効率向上を確実に実現できる。 This configuration, that is, the configuration in which the rectifying unit has a sufficient length in the direction of the swirling flow, ensures the improvement of the flow velocity of the swirling flow in the above-mentioned guide flow path and the improvement of the efficiency of the primary separation by guiding the direction of the swirling flow. Can be realized.
前記整流部は、内縁は前記筒部に接続し、外縁は前記側壁との間に隙間を有することが好ましい。 It is preferable that the inner edge of the rectifying portion is connected to the tubular portion and the outer edge has a gap between the rectifying portion and the side wall.
この構成により、一次分離時に案内流路内で分離されて側壁に付着した液体は、整流部の外縁と側壁との間の隙間を通って容器下方に移動して回収される。つまり、案内流路内に一次分離で分離された液体が残留するのを回避できる。 With this configuration, the liquid separated in the guide flow path during the primary separation and adhering to the side wall moves to the lower side of the container through the gap between the outer edge of the rectifying portion and the side wall and is collected. That is, it is possible to prevent the liquid separated by the primary separation from remaining in the guide flow path.
前記整流部は、前記筒部から前記側壁に向けて下向きに傾斜していてもよい。 The rectifying portion may be inclined downward from the tubular portion toward the side wall.
この構成により、一次分離時に整流部に付着した液体は、重力によって整流部の外縁と側壁との間の隙間に向かって流れ、この隙間を介して容器下方に移動して回収される。つまり、案内流路内に一次分離で分離された液体の残留をより確実に回避できる。 With this configuration, the liquid adhering to the rectifying section during the primary separation flows toward the gap between the outer edge of the rectifying section and the side wall due to gravity, and moves downward to the lower part of the container through this gap to be collected. That is, it is possible to more reliably avoid the residual liquid separated by the primary separation in the guide flow path.
本発明の第2の態様は、油冷式の圧縮機本体と、前記圧縮機本体で圧縮された気体から油を分離する油分離器と、前記油分離器内を大気開放可能な安全弁とを備え、前記油分離器は、有底の筒状であって、導入口から前記圧縮機本体で圧縮された油を含む気体が導入される容器と、前記容器と前記仕切板部とによって画定される第1空間に配置され、前記仕切板部から下方に向けて延び、前記容器の前記側壁から離間して設けられている、両端開口の筒部と、前記筒部から前記側壁に向けて突出すると共に、平面視で前記側壁に沿って延在し、前記側壁、前記筒部、及び前記仕切板部と共に前記導入口から導入された前記気体が流れる案内流路を画定し、前記案内流路は前記導入口の位置する側とは反対側に前記第1空間に開放する出口を有している、整流部と、前記案内流路の前記導入口の位置する側を閉鎖する閉鎖部と、前記仕切板部の上方に設けられ、前記仕切板部と共に第2空間を画定するケーシングと、前記第2空間に、前記ケーシングの周面との間に隙間を設けて配置された油分離エレメントと、前記筒部内と前記第2空間とを流体的に接続する接続流路と、前記油分離エレメントをその外側から内側に通過した前記気体を外部へ流出させる導出口と、一端が前記接続流路に直接的かつ流体的に接続されるように前記仕切板部内に形成された放気ポートと、前記放気ポートを介して前記液分離エレメントより上流側の前記第1空間および前記第2空間に流体的に連通し、当該連通した位置における気体の圧力が閾値未満であれば閉弁状態であり、当該圧力が閾値以上となると開弁して前記接続流路を大気開放する安全弁とを備える、油冷式圧縮機を提供する。
A second aspect of the present invention comprises an oil-cooled compressor body, an oil separator that separates oil from the gas compressed by the compressor body, and a safety valve that can open the inside of the oil separator to the atmosphere. The oil separator has a bottomed tubular shape, and is defined by a container into which a gas containing oil compressed by the compressor main body is introduced from an introduction port, and the container and the partition plate portion. A tubular portion with openings at both ends, which is arranged in the first space, extends downward from the partition plate portion, and is provided apart from the side wall of the container, and protrudes from the tubular portion toward the side wall. At the same time, the guide flow path extending along the side wall in a plan view, defining the guide flow path through which the gas introduced from the introduction port flows together with the side wall, the cylinder portion, and the partition plate portion, is defined. Has an outlet that opens into the first space on the side opposite to the side where the introduction port is located, a rectifying unit, and a closing portion that closes the side of the guide flow path where the introduction port is located. A casing provided above the partition plate portion and defining a second space together with the partition plate portion, and an oil separation element arranged in the second space with a gap between the peripheral surface of the casing. , A connection flow path that fluidly connects the inside of the cylinder and the second space, an outlet that allows the gas that has passed through the oil separation element from the outside to the inside to flow out to the outside, and one end of the connection flow path. To the first space and the second space on the upstream side of the liquid separation element via the air release port formed in the partition plate portion so as to be directly and fluidly connected to the air. fluid communication is closed if the pressure is less than the threshold of the gas at the position through the communication, obtain Preparations and safety valve in which the pressure is atmospheric release the connecting channel to open it becomes equal to or larger than the threshold value , Provides an oil-cooled compressor.
本発明によれば、本発明は、遠心力によって気体から液体を一次分離する容器と、一次分離後の気体から液体をさらに二次分離する液分離エレメントとを備える気液分離器において、一次分離の効率を向上できる。 According to the present invention, the present invention provides a primary separation in a gas-liquid separator comprising a container for primary separation of a liquid from a gas by centrifugal force and a liquid separation element for further secondary separation of the liquid from the gas after the primary separation. Efficiency can be improved.
図1は、本発明の実施形態に係る油分離器(気液分離器)1を備えた油冷式圧縮機2を示す。油冷式圧縮機2は、油冷式の圧縮機(本実施形態ではスクリュー圧縮機)である圧縮機本体3を備える。 FIG. 1 shows an oil-cooled compressor 2 provided with an oil separator (gas-liquid separator) 1 according to an embodiment of the present invention. The oil-cooled compressor 2 includes a compressor main body 3 which is an oil-cooled compressor (screw compressor in this embodiment).
圧縮機本体3は、吸込口3aから吸い込んだ空気を圧縮して吐出口3bから吐出する。圧縮機本体3には、潤滑及び冷却のための液体状の油が、給油流路4,5を介して供給される。そのため、吐出口3aから吐出される圧縮された空気には、油が含まれている。吐出口3aは吐出流路6の一端に流体的に接続されており、吐出流路6の他端は油分離器1の導入口21cに流体的に接続されている。
The compressor main body 3 compresses the air sucked from the
圧縮機本体3の吐出口3bから吐出された圧縮された空気は、吐出流路6を経て導入口21cから油分離器1内に導入される。油分離器1内に導入された空気は、容器21内での遠心力による一次分離と、それに続く油分離エレメント35での捕捉による二次分離とを経て、導出口41aから導出される。導出口41aには、供給流路7の一端が流体的に接続されている。供給流路7の他端は図示しない需要設備(例えば空圧機器)に流体的に接続されている。油分離器1の導出口41aから導出された油分離後の空気は、供給流路7を介して需要設備に送出される。供給流路7には、保圧逆止弁8と空気冷却器(熱交換器)9が設けられている。
The compressed air discharged from the
油分離器1において一次分離された油は、油溜り24に一時的に溜められる。油溜り24は、給油流路4を介して圧縮機本体3に流体的に接続されている。油溜り24の油は、圧縮機本体3と油分離器1との差圧により、給油流路4を通って圧縮機本体3に戻される。給油流路4には、油冷却器(熱交換器)10と、異物除去等のための油フィルタ11とが設けられている。また、油冷却器10を迂回するバイパス流路12が設けられている。三方弁13によって、油溜り24からの油が油冷却器10を通る状態と、油冷却器10を通らずにバイパス流路12を通る状態とを切り換えることができる。この切り換えによって、圧縮機本体3に供給される油の温度が制御される。
The oil primary separated in the oil separator 1 is temporarily stored in the
油分離器1において二次分離された油は、油溜り40に一時的に溜められる。油溜り40は、給油流路5を介して圧縮機本体3に流体的に接続されている。油溜り40の油は、圧縮機本体3と油分離器1との差圧により、給油流路5を通って圧縮機本体3に戻される。給油流路5には、逆止弁14が設けられている。
The oil secondarily separated in the oil separator 1 is temporarily stored in the
以下、図2から図4をさらに参照して油分離器1の構造を説明する。 Hereinafter, the structure of the oil separator 1 will be described with reference to FIGS. 2 to 4.
油分離器1は容器21を備える。本実施形態における容器21は、全体として細長い一端開口の円筒状であって、円形の底壁21aと、底壁21aから延びる円筒状の側壁21bとを備える。側壁21bの上端開口は、仕切板部22によって閉じられている。側壁21bの上部側(仕切板部22に比較的近接した位置)に、圧縮機本体3で圧縮された空気の導入口21c(前述のように吐出流路6が接続されている)が設けられている。
The oil separator 1 includes a
容器21の側壁21b、容器21の底壁21a、及び仕切板部22によって、密閉された空間である第1空間23が画定されている。第1空間23の下部、つまり容器21の底壁21a付近の空間が油溜り24を構成している。
The
第1空間23には両端開口の円筒体(筒部)25が配置されている。円筒体25は、上端が仕切板部22に固定され、容器21の底壁21aに向けて下向きに延びている。円筒体25の下端は、容器21の底壁21aに対して十分離れて上方に位置している。図4に最も明瞭に示すように、円筒体25は容器21の側壁21bに対して離間し、かつ同軸となるように配置されている。円筒体25と側壁21bとの間には空間26が設けられている。円筒体25の内部には、部材や要素(例えば、後述する油分離エレメント35のような要素)は配置されていない。
A cylindrical body (cylinder portion) 25 having openings at both ends is arranged in the
第1空間23、より具体的には、円筒体25と容器21の側壁21bとの間の空間26には、整流板(整流部)27が配置されている。本実施形態における整流板27は、平面視で概ね円弧状に湾曲した帯板状である。整流板27の内縁27aの平面視での曲率は、円筒体25の平面視での曲率と略同一に設定されている。また、整流板27の外縁27bの平面視での曲率は、容器21の側壁21bの平面視での曲率と略同一に設定されている。整流板27の内縁27aは円筒体25に固定されており、整流板27の内縁27aと円筒体25との間には隙間がない。一方、整流板27の外縁27bは容器21の側壁21bに隣接して位置している。つまり、整流板27は円筒体25から側壁21bに向けて突出している。本実施形態における整流板27は、円筒体25から側壁21bに向けて概ね水平方向に突出しており、整流板27の上面は水平面に対して実質的に傾きを有さない。整流板27の外縁27bと容器21の側壁21bとの間には、僅かな隙間28が設けられている。
A rectifying plate (rectifying section) 27 is arranged in the
図4に示すように、平面視では、整流板27は側壁21bに沿って導入口21cから空気が導入される向き(矢印F参照)に延在している。容器21の側壁21bの内面、仕切板部22の下面、及び整流板27の上面によって平面視で部分円環状の案内流路29が画定されている。
As shown in FIG. 4, in a plan view, the straightening
案内流路29の一端側、つまり整流板27の導入口21c側の端部27c側は、導入口21cに対して空気が導入される向き(矢印F参照)とは反対側の位置において閉鎖板(閉鎖部)30によって閉鎖されている。閉鎖板30は円筒体25の外面、側壁21bの内面、仕切板部22の下面、及び整流板27の上面に接している。案内流路29の他端側、つまり整流板27の導入口21cとは反対側の端部27dでは、案内流路29は第1空間23に開放する出口29aを有している。図4に示すように、本実施形態では、閉鎖板30は、平面視において、円筒体25の接線方向に延びている。同図において二点鎖線で示すように、閉鎖板30は、平面視において、円筒体25の径方向に延びていてもよい。
One end side of the
図4を参照すると、本実施形態における整流板27の導入口21c側の端部27cと、出口29a側の端部27dとの位置は、平面視において、これらの端部27c,27dが円筒体25と側壁21bとの共通の中心ないし軸線Axまわりになす角度θ1が180度となるように設定されている。
Referring to FIG. 4, the positions of the
案内流路29の空気が流れる方向と直交する方向の断面積(図3において符号A1で概念的に示す)は、容器21の横断面の断面積(図3において符号A3で概念的に示す)よりも十分小さく設定されている。また、案内流路29の断面積A1は、円筒体25内の空気が流れる方向の断面積(図3に符号A2で概念的に示す)よりも小さく設定されている。さらに、円筒体25内の断面積A2は、容器21の断面積A3よりも小さく設定されている。つまり、断面積A1,A2,A3には以下の関係がある。
The cross-sectional area of the
A1<A2<A3 A1 <A2 <A3
仕切板部22の上部にケーシング31が固定されている。ケーシング31と仕切板部22とによって、密閉された空間である第2空間32が画定されている。仕切板部22には貫通孔(接続流路)22aが設けられており、この貫通孔22aを介しての円筒体25の内部と第2空間32とが流体的に連通している。
The
第2空間32には、油分離エレメント(液分離エレメント)35が配置されている。本実施形態における油分離エレメント35は、全体として両端開口の細長い円筒状であり、その周面とケーシング31との間には隙間36が設けられている。油分離エレメント35の上下端部は、上端板部37と下端板部38とによってそれぞれ閉塞されている。上端板部37と下端板部38は油分離エレメント35に挿通されたロッド39によって連結されている。下端板部38の上面のうちの油分離エレメント35の内側の部分が油溜り40を構成している。また、下端板部38には油分離エレメント35の内側の部分に凹部41が形成されている。この凹部41には、本実施形態では両端開口の円管である導出管42の下端が密嵌されている。また、凹部41には、前述した導出口41a(前述のように供給流路7が接続されている)が設けられている。
An oil separation element (liquid separation element) 35 is arranged in the
仕切板部22には、一端が貫通孔22aに流体的に接続された放気ポート22bが設けられている。放気ポート22bの他端には、安全弁45が流体的に接続されている。安全弁45は、放気ポート22bの圧力、つまり貫通孔22a(接続流路)における圧力を検出する圧力センサ46が検出する圧力に応じて開閉する。具体的には、安全弁45は、圧力センサ46が検出した圧力が閾値未満であれば閉弁状態を維持し、圧力センサ46が検出した圧力が閾値以上となると開弁し、貫通孔22a(接続流路)を大気開放する。
The
次に、油分離器1の機能を説明する。 Next, the function of the oil separator 1 will be described.
導入口21cから容器21内の第1空間23に導入された空気は、容器21の側壁21bに沿った旋回流となって下方へ流れる。空気に含まれる油は、遠心力によって分離されて側壁21bに付着し、側壁21bを伝って落下して容器21の下方の油溜り24に回収される(一次分離)。容器21の下方に達した後、空気は上昇して円筒体25の下端から円筒体25内に進入する。空気は円筒体25内を上昇し、貫通孔22aを介してケーシング31内の第2空間に流入する。第2空間32に流入した気体は、隙間36を上昇した後、油分離エレメント35を外側から内側に通過する。この通過時に、空気に含まれる油が、油分離エレメント35で捕捉されることで空気から分離される(二次分離)。油分離エレメント35で捕捉された油は、油溜まり40に回収される。油分離エレメント35を外側から内側に通過した空気は、導出管42の上端から導出管42内に進入し、さらに凹部41を経て導出口41aから供給流路7へ送出される。
The air introduced from the
導入口21cから第1空間23への導入の初期段階における空気は、側壁21b、仕切板部22、及び整流板27で画定された案内流路29、つまり容器21の横断面での断面積A2よりも十分に小さい断面積A1を有する流路を通る。そのため、導入口21cから第1空間23への導入時に流路断面積が急激に拡大することに起因する空気流の速度低下を回避できる。言い換えれば、整流板27が設けられていない場合と比較して、導入口21cから第1空間23への流入の初期段階における旋回流の流速が速くなる。また、限定された断面積A1を有する案内流路29を通ることで、旋回流の向きが誘導される。これらの要因、つまり、旋回流の流速向上と、旋回流の向きの誘導とによって、一次分離による油分離の効率を向上できる。一次分離の効率向上により、油分離エレメント35による二次分離によって分離すべき油の量を低減できる。その結果、油分離エレメント35の使用寿命を延ばすことができ、油分離エレメント35の目詰まり等の不具合発生のおそれも低減できる。
The air in the initial stage of introduction from the
前述のように、整流板27の外縁27bと容器21の側壁21bの内面との間には、隙間28が設けられている。そのため、一次分離時に案内流路29内で分離されて側壁21bに付着した油は、この隙間28を通って容器21の下方に移動して油溜り24回収される。つまり、隙間28を設けたことで、案内流路29内に一次分離で分離された油が残留するのを回避できる。
As described above, between the inner surface of the
前述のように、円筒体25内の断面積A2は、容器21の断面積A3よりも小さく設定されているが断面積A1よりも十分大きく設定されている。そのため、円筒体25内を上昇する空気の流れ(上昇流)の流速は、案内流路29内の空気の流れの流速と比較して、大きく低下する。また、筒内部に液分離エレメントが設けられていない方式の気液分離器であるため、円筒体25内に進入する空気の流れの流速の増加も抑制されており、上昇流の流速が低く保たれる。上昇流の流速が低いことで、空気に含まれる油が重力によって容器21の下方に落下しやすくなり、一次分離の効率がさらに向上する。
As described above, the cross-sectional area A2 in the
安全弁45が開弁すると、油分離器1内、具体的には油分離エレメント35よりも上流の空気が大気に排出される。しかし、前述のように限定された断面積A1を有する案内流路29を旋回流が通ることで、一次分離の効率を高めている。そのため、油分離エレメント35よりも上流に接続された安全弁45を開弁した際に空気と共に大気中に排出される油の量を、効果的に低減できる。
When the
安全弁45は、油分離エレメント35よりも上流に設けられているため、安全弁45の開弁時に油分離エレメント35よりも下流の圧力が急激に低下して油分離エレメント35を通過する空気の流速が急上昇するのを回避できる。油分離エレメント35を通過する空気の流速の急上昇は、油分離エレメント35による油分離の効率低下と、それに伴う油の流出、油分離エレメント35自体の故障等の不具合の原因となり得る。安全弁45が開弁した際の油分離エレメント35を通過する空気流速の急上昇を回避することで、これらの不具合を防止できる。
Since the
本実施形態では、案内流路29の断面積A1は、導入口21cから出口29aにわたって一定である。案内流路29の断面積A1を導入口21cから出口29aに向けて漸増させてもよい。案内流路29の断面積A1を出口29aに向けて漸増することで、案内流路29を流れる旋回流の流速は、導入口21c側において相対的に高くなり、案内流路29の導入口21c側でより効果的に遠心力によって空気から油を分離できる。その結果、円筒体25内の上昇流に含まれる油、つまり油分離エレメント35による二次分離に供される空気や、安全弁45の開弁時に大気中に排出される空気に含まれる油の量をより確実に低減できる。
In the present embodiment, the cross-sectional area A1 of the
図4を参照すると、前述のように、本実施形態では、整流板27は、平面視における導入口21c側の端部27cと、出口29a側の端部27dとの位置は、これらの端部27c,27dがなす角度θ1が180度となるように設定されている。整流板27の端部27d、つまり案内流路29の出口29aの位置は、少なくとも、導入口21cから見て円筒体25の背後に隠れる位置Pに設定することが好ましい(この場合の端部27c,27dがなす角度を符号θ2で概念的に示す)。整流板27の端部27dをかかる位置に設定する構成、つまり整流板27が旋回流の流れる向きに十分な長さを有する構成によって、案内流路29における旋回流の流速向上と、旋回流の向きの誘導とによる一次分離の効率向上をより確実に実現できる。
Referring to FIG. 4, as described above, in the present embodiment, the position of the
図3を参照すると、前述のように、本実施形態における整流板27は、円筒体25から側壁21bに向けて概ね水平方向に突出している。図3において二点鎖線(符号δ)で示すように、整流板27は、円筒体25から側壁21bに向けて下向きに傾斜した構成、つまり整流板27の外縁27bが内縁27aより下方に位置する構成であってもよい。かかる構成の場合、一次分離時に整流板27の上面に付着した油は、重力によって整流板27の外縁27bと側壁21bとの間の隙間28に向かって流れ、この隙間28を通過して油溜り24へ降下する。つまり、この構成によって、案内流路29内に一次分離で分離された油が残留するのをより確実に回避できる。なお、隙間28の距離は、2mm以上5mm以下の範囲で設定することが望ましい。2mm未満のような微小な隙間は液体(例えば、油)が通過しにくいため案内流路29内に残留しやすくなり、5mmを超えるような隙間は気体の漏れ量が多くなるため案内流路29における流速が低下する問題が生じるため望ましくない。案内流路29内における液体の残留の解消と流速低下の回避のバランスを考慮すると、隙間28の距離は、2mm以上4mm以下の範囲で設定するのがより望ましい。上記の望ましい範囲内で設定された隙間28は、案内流路29内の液体の残留しやすい位置に少なくとも設けられておればよく、液体の残留の問題の生じていない位置においては、隙間28の設置を省略してもよい。
Referring to FIG. 3, as described above, the straightening
以上より、本発明の具体的な実施形態やその変形例について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。 Although specific embodiments of the present invention and variations thereof have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention.
1 油分離器(気液分離器)
2 油冷式圧縮機
3 圧縮機本体
3a 吸込口
3b 吐出口
4,5 給油流路
6 吐出流路
7 供給流路
8 保圧逆止弁
9 空気冷却器
10 油冷却器
11 油フィルタ
12 バイパス流路
13 三方弁
14 逆止弁
21 容器
21a 底壁
21b 側壁
21c 導入口
23 第1空間
24 油溜り
22 仕切板部
22a 貫通孔(接続流路)
22b 放気ポート
25 円筒体(筒部)
26 空間
27 整流板(整流部)
27a 内縁
27b 外縁
27c,27d 端部
28 隙間
29 案内流路
29c 出口
30 閉鎖板(閉鎖部)
31 ケーシング
32 第2空間
35 油分離エレメント(液分離エレメント)
36 隙間
37 上端板部
38 下端板部
39 ロッド
40 油溜り
41 凹部
41a 導出口
42 導出管
45 安全弁
46 圧力センサ
1 Oil separator (gas-liquid separator)
2 Oil-cooled compressor 3
22b
26
31
36
Claims (8)
前記容器と仕切板部とによって画定される第1空間に配置され、前記仕切板部から下向きに延び、前記容器の前記側壁から離間して設けられている、両端開口の筒部と、
前記筒部から前記側壁に向けて突出すると共に、平面視で前記側壁に沿って延在し、前記側壁、前記筒部、及び前記仕切板部と共に前記導入口から導入された前記気体が流れる案内流路を画定し、前記案内流路は前記導入口の位置する側とは反対側に前記第1空間に開放する出口を有している、整流部と、
前記案内流路の前記導入口の位置する側を閉鎖する閉鎖部と、
前記仕切板部の上方に設けられ、前記仕切板部と共に第2空間を画定するケーシングと、
前記第2空間に、前記ケーシングの周面との間に隙間を設けて配置された液分離エレメントと、
前記仕切板部に形成され、前記筒部内と前記第2空間とを直接かつ流体的に接続する接続流路と、
前記液分離エレメントをその外側から内側に通過した前記気体を外部へ流出させる導出口と、
一端が前記接続流路に直接的かつ流体的に接続されるように前記仕切板部内に形成された放気ポートと、
前記放気ポートを介して前記液分離エレメントより上流側の前記第1空間および前記第2空間に流体的に連通し、当該連通した位置における気体の圧力が閾値未満であれば閉弁状態であり、当該圧力が閾値以上となると開弁して前記接続流路を大気開放する安全弁と
を備える、気液分離器。 A bottomed tubular container into which gas containing liquid is introduced from the inlet,
A tubular portion having an opening at both ends, which is arranged in a first space defined by the container and the partition plate portion, extends downward from the partition plate portion, and is provided apart from the side wall of the container.
A guide that projects from the tubular portion toward the side wall and extends along the side wall in a plan view, and the gas introduced from the introduction port flows together with the side wall, the tubular portion, and the partition plate portion. A rectifying unit that defines a flow path, and the guide flow path has an outlet that opens into the first space on a side opposite to the side where the introduction port is located.
A closing portion that closes the side of the guide flow path where the introduction port is located, and a closing portion.
A casing provided above the partition plate portion and defining a second space together with the partition plate portion.
A liquid separation element arranged in the second space with a gap between it and the peripheral surface of the casing.
A connection flow path formed in the partition plate portion and directly and fluidly connecting the inside of the cylinder portion and the second space,
An outlet that allows the gas that has passed through the liquid separation element from the outside to the inside to flow out to the outside .
An air release port formed in the partition plate portion so that one end is directly and fluidly connected to the connection flow path.
It is fluidly communicated with the first space and the second space on the upstream side of the liquid separation element via the air release port, and if the pressure of the gas at the communicating position is less than the threshold value, the valve is closed. A gas-liquid separator comprising a safety valve that opens the connection flow path to the atmosphere when the pressure exceeds a threshold value.
前記筒部内の前記気体が流れる方向と直交する方向の断面積は、前記容器の横断面の断面積よりも小さい、請求項1に記載の気液分離器。 The cross-sectional area of the guide flow path in the direction orthogonal to the gas flow direction is smaller than the cross-sectional area in the tubular portion in the direction orthogonal to the gas flow direction.
The gas-liquid separator according to claim 1, wherein the cross-sectional area in the cylinder portion in a direction orthogonal to the flow direction of the gas is smaller than the cross-sectional area of the cross section of the container.
前記圧縮機本体で圧縮された気体から油を分離する油分離器と、
前記油分離器内を大気開放可能な安全弁と
を備え、
前記油分離器は、
有底の筒状であって、導入口から前記圧縮機本体で圧縮された油を含む気体が導入される容器と、
前記容器と前記仕切板部とによって画定される第1空間に配置され、前記仕切板部から下方に向けて延び、前記容器の前記側壁から離間して設けられている、両端開口の筒部と、
前記筒部から前記側壁に向けて突出すると共に、平面視で前記側壁に沿って延在し、前記側壁、前記筒部、及び前記仕切板部と共に前記導入口から導入された前記気体が流れる案内流路を画定し、前記案内流路は前記導入口の位置する側とは反対側に前記第1空間に開放する出口を有している、整流部と、
前記案内流路の前記導入口の位置する側を閉鎖する閉鎖部と、
前記仕切板部の上方に設けられ、前記仕切板部と共に第2空間を画定するケーシングと、
前記第2空間に、前記ケーシングの周面との間に隙間を設けて配置された油分離エレメントと、
前記筒部内と前記第2空間とを流体的に接続する接続流路と、
前記油分離エレメントをその外側から内側に通過した前記気体を外部へ流出させる導出口と、
一端が前記接続流路に直接的かつ流体的に接続されるように前記仕切板部内に形成された放気ポートと、
前記放気ポートを介して前記液分離エレメントより上流側の前記第1空間および前記第2空間に流体的に連通し、当該連通した位置における気体の圧力が閾値未満であれば閉弁状態であり、当該圧力が閾値以上となると開弁して前記接続流路を大気開放する安全弁と
を備える、油冷式圧縮機。 Oil-cooled compressor body and
An oil separator that separates oil from the gas compressed by the compressor body,
Equipped with a safety valve that can open the inside of the oil separator to the atmosphere
The oil separator
A container with a bottomed cylinder into which a gas containing oil compressed by the compressor body is introduced from the introduction port.
With a tubular portion having both ends open, which is arranged in a first space defined by the container and the partition plate portion, extends downward from the partition plate portion, and is provided apart from the side wall of the container. ,
A guide that projects from the tubular portion toward the side wall and extends along the side wall in a plan view, and the gas introduced from the introduction port flows together with the side wall, the tubular portion, and the partition plate portion. A rectifying unit that defines a flow path, and the guide flow path has an outlet that opens into the first space on a side opposite to the side where the introduction port is located.
A closing portion that closes the side of the guide flow path where the introduction port is located, and a closing portion.
A casing provided above the partition plate portion and defining a second space together with the partition plate portion.
An oil separation element arranged in the second space with a gap between it and the peripheral surface of the casing.
A connection flow path that fluidly connects the inside of the cylinder and the second space,
An outlet that allows the gas that has passed through the oil separation element from the outside to the inside to flow out to the outside .
An air release port formed in the partition plate portion so that one end is directly and fluidly connected to the connection flow path.
It is fluidly communicated with the first space and the second space on the upstream side of the liquid separation element via the air release port, and if the pressure of the gas at the communicating position is less than the threshold value, the valve is closed. , Bei El and safety valve for atmosphere release the connecting channel and opens when the pressure is equal to or greater than a threshold, the oil-cooled compressor.
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