JP7358833B2 - oil separation equipment - Google Patents
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Description
本発明は、油分離装置に関し、より詳細には、例えば冷媒を循環させる冷媒回路に適用され、かつ導入した油混合冷媒を冷媒とオイルとに分離させてそれぞれを別個に吐出させる油分離装置に関するものである。 The present invention relates to an oil separation device, and more particularly, to an oil separation device that is applied to, for example, a refrigerant circuit that circulates refrigerant, and that separates an introduced oil mixed refrigerant into refrigerant and oil, and discharges each separately. It is something.
従来、例えば冷媒を循環させる冷媒回路に適用され、かつ導入した油混合冷媒を冷媒とオイルとに分離させてそれぞれを別個に吐出させる油分離装置が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, oil separation devices have been known that are applied to, for example, a refrigerant circuit that circulates refrigerant, and which separates an introduced oil-mixed refrigerant into refrigerant and oil, and discharges each separately.
このような油分離装置は、装置本体、導入管、冷媒吐出管及び油吐出管を備えて構成されている。 Such an oil separation device includes a device main body, an introduction pipe, a refrigerant discharge pipe, and an oil discharge pipe.
装置本体は、円筒状の胴部を有しており、該胴部の上端開口及び下端開口がそれぞれ上蓋及び下蓋により閉塞されている。導入管は、潤滑油等のオイルが混合した冷媒(油混合冷媒)を導入するためのもので、装置本体の胴部の側面における所定の接続個所において接線方向に延在する態様で接続されている。冷媒吐出管は上蓋に接続されており、油吐出管は下蓋に接続されている。 The main body of the apparatus has a cylindrical body, and the upper and lower openings of the body are respectively closed by an upper cover and a lower cover. The introduction pipe is for introducing a refrigerant mixed with oil such as lubricating oil (oil mixed refrigerant), and is connected in a manner extending tangentially at a predetermined connection point on the side surface of the body of the device. There is. The refrigerant discharge pipe is connected to the upper lid, and the oil discharge pipe is connected to the lower lid.
このような油分離装置では、導入管を通じて導入した油混合冷媒を装置本体の内部で中心軸回りに旋回させることで気相冷媒とオイルとに遠心分離させ、冷媒吐出管より気相冷媒を吐出させる一方、油吐出管よりオイルを吐出させるようにしている。 In this type of oil separation device, the oil-mixed refrigerant introduced through the inlet pipe is centrifugally separated into gas-phase refrigerant and oil by swirling it around the central axis inside the device body, and the gas-phase refrigerant is discharged from the refrigerant discharge pipe. At the same time, oil is discharged from the oil discharge pipe.
そして、油分離効率の向上を図るべく、内側管と外側管との二重管構造とし、内側管の入口部分は外側管の略中心に位置し、内側管の出口部分は装置本体の中心よりに偏位して外側管に接するようにした導入管を備えた油分離装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In order to improve oil separation efficiency, we adopted a double-tube structure consisting of an inner tube and an outer tube.The inlet of the inner tube is located approximately at the center of the outer tube, and the outlet of the inner tube is located closer to the center of the device body. An oil separation device has been proposed that includes an inlet pipe that is deviated to contact an outer pipe (see, for example, Patent Document 1).
ところが、上述したような特許文献1に提案されている油分離装置では、導入管を二重管構造としており、しかも内側管の位置を入口側と出口側とで変形させているために、導入管構成が複雑なものとなり、かかる導入管の製造に必要な材料や加工等にかかるコストが高いものとなり、コストの増大化を招来するものであった。
However, in the oil separation device proposed in
本発明は、上記実情に鑑みて、 コストの増大化を抑制しつつ油分離効率の向上を図ることができる油分離装置を提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned circumstances, an object of the present invention is to provide an oil separation device that can improve oil separation efficiency while suppressing increase in cost.
上記目的を達成するために、本発明に係る油分離装置は、円筒状の胴部を有し、かつ該胴部の上端開口及び下端開口がそれぞれ上蓋部材及び下蓋部材により閉塞された装置本体と、前記装置本体の所定個所を貫通しつつ少なくとも先端部分が前記胴部の内壁面の任意の個所に近接する態様で該胴部の横断面に対して傾斜して設けられ、前記装置本体に油混合冷媒を導入する導入管とを備え、前記導入管を通じて導入した油混合冷媒を前記胴部の内部でその中心軸回りに旋回させることで冷媒とオイルとに遠心分離させ、前記上蓋部材に接続された冷媒吐出管より冷媒を吐出させる一方、前記下蓋部材に接続された油吐出管よりオイルを吐出させる油分離装置であって、前記導入管は、前記胴部の半径距離に対する前記先端部分の先端開口と該胴部の中心軸との最短距離の比が0.75~0.8であり、かつ前記先端開口と該胴部の中心軸とを結ぶ直線に対する該先端部分の延在方向のなす角度が40~50°であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an oil separator according to the present invention has a cylindrical body, and the upper and lower end openings of the body are respectively closed by an upper cover member and a lower cover member. and is provided at an angle with respect to the cross section of the body in such a manner that at least the distal end thereof is close to an arbitrary point on the inner wall surface of the body while penetrating a predetermined location of the device body, and is attached to the body of the device. an introduction pipe for introducing an oil-mixed refrigerant, and the oil-mixed refrigerant introduced through the introduction pipe is centrifugally separated into refrigerant and oil by swirling the oil-mixed refrigerant introduced through the introduction pipe around its central axis inside the body, and An oil separation device that discharges refrigerant from a connected refrigerant discharge pipe, and discharges oil from an oil discharge pipe connected to the lower lid member, wherein the introduction pipe has the tip with respect to the radial distance of the body. The ratio of the shortest distance between the tip opening of the part and the central axis of the body is 0.75 to 0.8, and the extension of the tip with respect to the straight line connecting the tip opening and the central axis of the body. It is characterized in that the angle formed by the directions is 40 to 50 degrees.
また本発明は、上記油分離装置において、前記冷媒吐出管が、前記胴部の中心軸上において前記上蓋部材に接続されており、前記油吐出管が、前記胴部の中心軸上において前記下蓋部材に接続されていることを特徴とする。 Further, in the oil separation device of the present invention, the refrigerant discharge pipe is connected to the upper lid member on the central axis of the body, and the oil discharge pipe is connected to the lower lid member on the central axis of the body. It is characterized in that it is connected to the lid member.
また本発明は、上記油分離装置において、前記導入管は、前記胴部の中心軸と平行となる態様で前記上蓋部材を貫通しつつ前記先端部分が該胴部の内壁面の任意の個所に近接する態様で傾斜して設けられたことを特徴とする。 Further, in the oil separator according to the present invention, the introduction pipe passes through the upper lid member in a manner parallel to the central axis of the body, and the tip portion is attached to an arbitrary location on the inner wall surface of the body. It is characterized by being inclined and provided in a manner close to each other.
また本発明は、上記油分離装置において、前記導入管は、内径が12mm~13mmであることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that, in the oil separation device, the introduction pipe has an inner diameter of 12 mm to 13 mm.
また本発明は、上記油分離装置において、前記導入管は、前記胴部の横断面に対する前記先端部分の傾斜角度が20~30°であることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that, in the oil separation device, the inclination angle of the tip portion of the introduction pipe with respect to the cross section of the body is 20 to 30°.
本発明の油分離装置によれば、導入管は、胴部の半径距離に対する先端部分の先端開口と該胴部の中心軸との最短距離の比が0.75~0.8であり、かつ先端開口と該胴部の中心軸とを結ぶ直線に対する該先端部分の延在方向のなす角度が40~50°であるので、油混合冷媒を胴部の内壁面に良好に衝突させつつ、該内壁面に沿って旋回させることができ、従来のように二重管構造とすることなく、冷媒とオイルとを分離させることができる。従って、コストの増大化を抑制しつつ油分離効率の向上を図ることができるという効果を奏する。 According to the oil separation device of the present invention, the introduction pipe has a ratio of the shortest distance between the tip opening of the tip portion and the central axis of the body to the radial distance of the body, and Since the angle formed by the extending direction of the tip with respect to the straight line connecting the tip opening and the central axis of the body is 40 to 50 degrees, the oil-mixed refrigerant can be effectively impinged on the inner wall surface of the body, and It can be rotated along the inner wall surface, and the refrigerant and oil can be separated without having to use a double pipe structure as in the conventional case. Therefore, it is possible to improve the oil separation efficiency while suppressing an increase in cost.
以下に添付図面を参照して、本発明に係る油分離装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of an oil separation device according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施の形態である油分離装置が適用された冷媒回路の概略図である。ここで例示する冷媒回路10は、例えば二酸化炭素を冷媒として封入したもので、圧縮機11、放熱器12、膨張機構13及び蒸発器14を冷媒管路にて順次接続して構成したものである。
FIG. 1 is a schematic diagram of a refrigerant circuit to which an oil separation device according to an embodiment of the present invention is applied. The
圧縮機11は、吸引口を通じて冷媒を吸引し、吸引した冷媒を圧縮して高温高圧の状態(高圧冷媒)にして吐出口より吐出するものである。本実施の形態における圧縮機11は、2回に分けて圧縮動作を行う二段式圧縮機である。より詳細に説明すると、圧縮機11は、1回目の圧縮動作を行う第1圧縮要素111と、2回目の圧縮動作を行う第2圧縮要素112とを有し、これらの間に中間熱交換器113が設けてある。中間熱交換器113は、第1圧縮要素111による1回目の圧縮動作により圧縮された冷媒を放熱させて第2圧縮要素112に送出するものである。
The
放熱器12は、圧縮機11で圧縮された冷媒が自身の流路を通過する場合に、該冷媒を周囲空気と熱交換させて放熱させるものである。膨張機構13は、例えばキャピラリーチューブや膨張弁等により構成されるもので、放熱器12で放熱した冷媒を減圧して断熱膨張させるものである。蒸発器14は、通過する冷媒、すなわち膨張機構13で断熱膨張された冷媒を蒸発させて周囲空気を冷却するものである。この蒸発器14で蒸発した冷媒は圧縮機11に吸引される。
The radiator 12 radiates heat by exchanging heat with the surrounding air when the refrigerant compressed by the
このような冷媒回路10には、上記構成の他、内部熱交換器15及び油分離装置20が設けてある。内部熱交換器15は、放熱器12を通過した高圧冷媒と、蒸発器14を通過した冷媒(低圧冷媒)とを熱交換させるものである。
Such a
油分離装置20は、いわゆるオイルセパレータと称されるもので、圧縮機11を構成する第2圧縮要素112と放熱器12との間に設けてあり、図2に示すように、装置本体21、冷媒吐出管22、油吐出管23及び導入管24を備えて構成してある。
The
図3は、図2におけるA-A線断面図である。これら図2及び図3を用いて油分離装置20について説明する。装置本体21は、円筒状の胴部211と、この胴部211の上端開口を閉塞する上蓋部材212と、該胴部211の下端開口を閉塞する下蓋部材213とを備えている。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. The
冷媒吐出管22は、入口側が装置本体21の内部に連通する態様で上蓋部材212に接続してあり、かつ出口側が放熱器12の入口側に接続された冷媒管路に連通する態様で接続してある。この冷媒吐出管22は、胴部211の中心軸C上において上蓋部材212に接続してある。
The
油吐出管23は、入口側が装置本体21の内部に連通する態様で下蓋部材213に接続してあり、かつ出口側が第2圧縮要素112に接続してある。これにより油分離装置20は、分離した油を第2圧縮要素112にのみ戻すものである。
The
導入管24は、入口側が圧縮機11の第2圧縮要素112の出口側に接続された冷媒管路に連通する態様で接続してあり、かつ出口側である先端部分241が装置本体21の内部を臨む態様で該装置本体21に接続してある。
The
図4は、図3におけるB-B線断面図、すなわち図2に示した装置本体21の横断面図である。これら図3及び図4に示すように、導入管24は、胴部211の中心軸Cと平行となる態様で上蓋部材212を貫通しており、先端部分241が胴部211の内壁面の任意の個所に近接する態様で傾斜して設けてある。この導入管24は、管壁の厚みが一様なものであり、圧縮機11から吐出された冷媒、すなわち第2圧縮要素112から吐出された冷媒と潤滑油(オイル)との油混合冷媒を、先端部分241の端面に形成された先端開口242より装置本体21の内部に吐出することで、該装置本体21に導入するためのものである。
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 3, that is, a cross-sectional view of the device
そして、導入管24は、胴部211の半径距離d1に対する、先端部分241の先端開口242と胴部211の中心軸Cとの最短距離d2の比(d2/d1)が0.75~0.8であり、先端開口242と胴部211の中心軸Cとを結ぶ直線に対する先端部分241の延在方向のなす角度θが40~50°である。
The
更に、上記油分離装置20では、次のような寸法を有することが好ましい。すなわち、胴部211の内径は、80mm以上であることが好ましい。導入管24は、内径が12~13mmであることが好ましく、胴部211の横断面に対する先端部分241の傾斜角度αが20~30°であることが好ましい。また導入管24の装置本体21の内部における長さhは、装置本体21の上下方向の長さの40%以上であることが好ましい。
Further, the
以上のような構成を有する油分離装置20においては、圧縮機11で圧縮されて吐出された高温高圧の冷媒と、この高温高圧の冷媒とともに吐出されるオイルとの混合物である油混合冷媒が導入管24を通じて装置本体21(胴部211)の内部に導入されると、内壁面に沿って胴部211の中心軸C回りに旋回することにより、冷媒(高温高圧の冷媒)とオイルとに遠心分離する。
In the
この遠心分離により分離された冷媒(気相冷媒)は、冷媒吐出管22より吐出されて放熱器12に至り、該放熱器12で周囲空気と熱交換を行うことで放熱する。放熱器12で放熱した冷媒は、内部熱交換器15を通過した後に膨張機構13で断熱膨張し、低温低圧の冷媒として蒸発器14に至る。蒸発器14に至った冷媒は、周囲空気と熱交換して蒸発し、その後に内部熱交換器15を経て圧縮機11(第1圧縮要素111に)に吸引される。
The refrigerant (gas-phase refrigerant) separated by this centrifugation is discharged from the
上記遠心分離により胴部211の内壁面に付着したオイルは、下方に向けて流れて油吐出管23より吐出される。油吐出管23から吐出されたオイルは、油吐出管23に従って第2圧縮要素112にのみ吸引される。
The oil adhering to the inner wall surface of the
ところで、上記油分離装置20においては、d2/d1が0.75~0.8であり、角度θが40~50°であることから、先端開口242から吐出された油混合冷媒を胴部211の内壁面に衝突させることにより、冷媒とオイルを分離させることができ、しかも内壁面に沿って胴部211の中心軸C回りに旋回させることにより、冷媒(高温高圧の冷媒)とオイルとを遠心分離させることができる。より詳細には、油混合冷媒を胴部211の内壁面に衝突させることにより、オイルが内壁面に付着させつつ冷媒が内壁面から離隔する方向に飛散することで分離させることができ、そのように飛散しなかった冷媒については、オイルとともに内壁面に沿って旋回させることで、内壁面には表面張力によりオイルが付着してオイル層が形成され、該オイル層から分離させることができる。
By the way, in the
一方、d2/d1が0.75未満だと、先端開口242と胴部211の内壁面との離間距離が過大なものとなり、油混合冷媒を胴部211の内壁面に衝突させても冷媒をオイルと分離させることが困難である。またd2/d1が0.8を超えると、先端開口242と胴部211の内壁面との離間距離が過小となり、油混合冷媒を胴部211の内壁面に沿って旋回させることが困難である。
On the other hand, if d2/d1 is less than 0.75, the distance between the
そのように上記油分離装置20によれば、導入管24は、d2/d1が0.75~0.8であり、かつ角度θが40~50°であるので、油混合冷媒を胴部211の内壁面に良好に衝突させつつ、該内壁面に沿って旋回させることができ、従来のように二重管構造とすることなく、冷媒とオイルとを分離させることができる。従って、コストの増大化を抑制しつつ油分離効率の向上を図ることができる。
According to the
上記油分離装置20によれば、導入管24の内径が12~13mmであるので、導入管24より導入される油混合冷媒の流速を十分に大きいものとしつつ、該油混合冷媒におけるオイルの液滴径を大きくすることができ、内壁面に対する衝突、並びに内壁面に沿った旋回により冷媒とオイルとを良好に分離させることができ、油分離効率の向上を図ることができる。
According to the
上記油分離装置20によれば、導入管24は、先端部分241の傾斜角度αが20~30°であり、装置本体21の内部における長さhが装置本体21の上下方向の長さの40%以上であるので、先端開口242より吐出されて分離したオイルが冷媒吐出管22に進入することを抑制でき、油分離効率の向上を図ることができる。
According to the
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various changes can be made.
上述した実施の形態では、導入管24が、胴部211の中心軸Cと平行となる態様で上蓋部材212を貫通して設けられていたが、本発明においては、導入管は、胴部の側面を貫通する態様で設けられていてもよい。
In the embodiment described above, the
上述した実施の形態では、導入管24は、入口側が圧縮機11の第2圧縮要素112の出口側に接続された冷媒管路に接続してあったが、本発明においては、図5に示すように、導入管24の入口側は、螺旋状流路25に接続され、この螺旋状流路25を介して第2圧縮要素112の出口側に接続された冷媒管路に連通していてもよい。この螺旋状流路25は、一部が螺旋状に巻回されて構成してあり、油混合冷媒を旋回させて、導入管24における延在距離が最も長い内面に油混合冷媒を寄せるようにして供給するものである。これにより、油混合冷媒のオイルが導入管24の内面の一部に付着してオイル層を形成した状態で装置本体21に吐出されることとなり、油分離効率の向上を図ることができる。
In the embodiment described above, the
上述した実施の形態においては、導入管24は、管壁の厚みが一様なものであったが、本発明においては、導入管の管壁の厚みは一様でなくてもよい。
In the embodiment described above, the
20…油分離装置、21…装置本体、211…胴部、212…上蓋部材、213…下蓋部材、22…冷媒吐出管、23…油吐出管、24…導入管、241…先端部分、242…先端開口、C…中心軸。 20...Oil separation device, 21...Device body, 211...Body part, 212...Upper cover member, 213...Lower cover member, 22...Refrigerant discharge pipe, 23...Oil discharge pipe, 24...Introduction pipe, 241...Tip portion, 242 ...Tip opening, C...Central axis.
Claims (4)
前記装置本体の所定個所を貫通しつつ少なくとも先端部分が前記胴部の内壁面の任意の個所に近接する態様で該胴部の横断面に対して傾斜して設けられ、前記装置本体に油混合冷媒を導入する導入管と
を備え、
前記導入管を通じて導入した油混合冷媒を前記胴部の内部でその中心軸回りに旋回させることで冷媒とオイルとに遠心分離させ、前記上蓋部材に接続された冷媒吐出管より冷媒を吐出させる一方、前記下蓋部材に接続された油吐出管よりオイルを吐出させる油分離装置であって、
前記導入管は、前記胴部の半径距離に対する前記先端部分の先端開口と該胴部の中心軸との最短距離の比が0.75~0.8であり、かつ前記先端開口の中心部分と該胴部の中心軸とを最短で結ぶ直線に対する該先端部分の延在方向の上方から見た場合のなす角度が40~50°であり、しかも、前記胴部の中心軸と平行となる態様で前記上蓋部材を貫通しつつ前記先端部分が該胴部の内壁面の任意の個所に近接する態様で下方に傾斜延在して設けられたことを特徴とする油分離装置。 an apparatus main body having a cylindrical body, and an upper end opening and a lower end opening of the body are respectively closed by an upper cover member and a lower cover member;
The device is provided so as to penetrate through a predetermined location of the device body and be inclined with respect to the cross section of the body portion in such a manner that at least the tip portion is close to an arbitrary location on the inner wall surface of the body portion, and the oil mixture is provided in the device body. Equipped with an introduction pipe for introducing refrigerant,
The oil mixed refrigerant introduced through the introduction pipe is swirled around its central axis inside the body to centrifugally separate the refrigerant and oil, and the refrigerant is discharged from the refrigerant discharge pipe connected to the upper lid member. , an oil separation device that discharges oil from an oil discharge pipe connected to the lower lid member,
The introduction tube has a ratio of the shortest distance between the tip opening of the tip portion and the central axis of the body to the radial distance of the body, and the ratio of the shortest distance between the tip opening of the tip portion and the central axis of the body is from 0.75 to 0.8, and The angle between the shortest straight line connecting the central axis of the body when viewed from above in the extending direction of the tip portion is 40 to 50°, and parallel to the central axis of the body. 2. An oil separation device, characterized in that the tip portion extends obliquely downward in such a manner that it passes through the upper lid member and approaches an arbitrary location on an inner wall surface of the body.
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