JPH06165B2 - 圧縮機用分離装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧縮機用分離装置に係り、特にガス圧縮機の
気液分離を行うものに好適な圧縮機用の分離装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

従来の圧縮機ユニットの分離装置、例えば、ヘリウムガ
スの圧縮機ユニットの油分離装置は、圧縮機内で圧縮さ
れるガスヘリウムが発生する圧縮熱を冷却する目的で、
圧縮機の吸入口又は、圧縮途中の油圧入口より、水冷ま
たは空冷式のオイルクーラによって冷却した油を注入す
る。このため、圧縮機の高圧吐出ガスヘリウム中に含ま
れた高い濃度の油分を分離するため、各濃度レベルに適
した油分離器を個々に複数シリーズに設け、各油分離器
間に配管で接続していた。

なお、この種の装置として関連するものには例えば特公
昭57-27992号公報等に記載されたものが挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、油分離装置の小型化の点について配慮
されておらず、分離濃度が異なる油分離器群及び吸着器
を各油分離器に分割しシリーズに連通していたため、各
油分離器を配管で接続する必要があり、油分離器群が大
形化するとともに、配管が長尺化して圧力損失が増加
し、また、油分離器と配管継目とでガスリークを生じや
すく、かつ、製作工数が増加してしまうという問題があ
った。また、この分離装置の問題は、ガス中の油除去の
みならず、ヘリウム以外のガス中の水分，固形分の除去
および液中の固形分の除去に関しても同様に生じてい
た。

本発明の目的は、分離装置を小形化して圧縮機ユニット
を小形化しユニット製作工程を低減させるとともに、ガ
ス圧力損失を小さく、かつ、ガスの大気へのリークを無
くすることのできる圧縮機用分離装置を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、ガス入口及びガス出口を備える器体の内部
に複数の液滴除去用フイルタを間隔をあけて配設し、こ
れにより、一連につながる複数段の分離部を形成し、前
記ガス入口にはエジェクタを形成し、前記複数段の分離
部のうち、１段目の分離部の近傍にはこの分離部により
分離された分離物を器体外に導く手段を配設し、２段目
以降の分離部の近傍には、これらの分離部により分離さ
れた分離物を前記エジェクトの背圧部に導く手段を配設
し、前記ガス入口及びエジェクタを通って器体内に流入
するガス流によって前記２段目以降の分離部によって分
離された分離物を前記１段目の分離部の流入側に導くよ
うに構成したものである。

尚、このフィルタ内又はフィルタ後段側に不純物を吸着
する吸着層を単段又は多段に配置することが好ましく、
また吸着層内に、不純物の移動防止用保持手段を有する
ことが望ましい。

〔作用〕

器体内に一連につながった複数段の分離部のフィルタの
一方から導入された流体は、１段目の分離部のフィルタ
を通り、除去物が分離されたのち、２段目以降の分離部
のフィルタを通り、各々のフィルタで前段で分離されな
かつた除去物が分離される１段目の分離部で分離された
分離物は器体外に導かれる。また、２段目以降の分離部
で分離された分離物は、ガス入口に形成されたエジェク
タのエジェクタ作用により、１段目の分離部のガス流入
側に吸引され、１段目の分離部で分離され器体外に導か
れる。これにより、油分離装置を小形化して、圧縮機ユ
ニツトを小形化でき、ユニツト製作工数を低減させると
ともに、ガス圧力損失を小さく、かつ、ガスの大気への
リークを無くすことができる。また、この時、フィルタ
で分離した油等は、フィルタ壁で仕切られた複数の空間
に溜まり、別々に、又は、１ケ所に捕集され、圧力容器
Ａ外に排出され、圧縮機に戻すことも可能である。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

冷凍機１で使用する冷媒例えばガスヘリウムは、圧縮機
２で加圧され、クーラ３で圧縮熱を排除した後、圧縮機
２の入口又は内部で混入した液状不純物、例えば、水や
油等を除去する分離器４に流入する。ヘリウムガスは分
離器４で滴状の不純物を分離した後、吸着器５で蒸気状
の油等を吸着し、高圧の不純度ガスヘリウムとして冷凍
機１に供給され、冷凍機１内で断熱膨張等により寒冷を
発生した後、低圧ガスヘリウムは、圧縮機２に戻る。前
記分離器４は、一方にガス入口７、他方にガス出口８を
有する器体６内に、複数のフィルタ、本実施例では第１
フィルタ９，第２フィルタ１０，第３フィルタ１１及び
第４フィルタ１２の４個のフィルタ群が設けられてい
る。また、ガス入口７には、エジェクタ１３が形成され
ている。これら第１フィルタ９，第２フィルタ１０，第
３フィルタ１１及び第４フィルタ１２は、例えばクラス
ファイバ製で円筒状に形成されており、器体６内に、各
々、同心円状に配置している。各フィルタ９，１０，１
１，１２の下部は、フランジ１４で固定支持し、上部
は、一体化しているホルダ１５，１６で支持している。
各々のフィルタ間は、フランジ１４及びホルダ１５，１
６で端部をシールしている。

これにより、器体６内には、複数のフィルタ９，１
０，１１，１２により一連につながる複数段の分離部が
形成される。このような分離器４において、ガスは、ガ
ス入口７，エジェクタ１３を通り、第１フィルタ９に流
入する。ガス中の油滴は、この第１フィルタ９通過する
過程でガスから分離され、油１７は、第２フィルタ１０
との間下部に設けた溝１８内に溜まり、油戻り口１９を
通り、配管２０により圧縮機２内に戻る。第１フィルタ
９を通過したガスは内から外に向って第２フィルタ８、
第３フィルタ１１及び第４フィルタ１２を通過する過程
で、油滴は各々のフィルタ１０，１１，１２に捕捉さ
れ、フィルタ外側下部に溜まり、油抜き流路２１，２
２，２３を通じて、フィルタ外に排出される。本実施例
では、分離器４のガス入口７に設けたエジェクタ１３の
背圧部に油抜き流路２１，２２，２３を連通し、ガスの
流れによって生じる吸引作用を利用し、第１フィルタ９
の入口部に分離した油を戻している。これは各油抜き流
路２１，２２，２３を圧縮機２の吸込側に連結しても良
い。第４フィルタ１２を出たガス中には、粒径０．１μ
ｍ以下程度の油粒と油蒸気のみが残留する。これらの油
分は、分離器３のガス出口８と連通した吸着器５中の例
えば活性炭等の吸着剤２４によって吸着除去される。こ
れら吸着剤からは微粉末が発生し易いので，吸着器５の
ガス入口側及びガス出口側には、ガラスファイバ等のフ
ィルタ２５を設けることにより、ガス中に該微粉末が同
伴しないようにしている。

油分離器４内のガスの流れは、円筒状の各フィルタ９，
１０，１１，１２を通過するのみで、フィルタから次の
フィルタには、従来のような、流路面積の大幅な縮小、
拡大が無くガス流動による圧力損失が、非常に小さい。

本実施例によれば、多段のフィルタを円心状に同一油分
離器４の器体５内に配置でき、かつ、フィルタ間下部に
溜まつた油を圧縮機２まで戻すことができるので、低圧
力損失の小形分離機を小形に、すなわち、これを内蔵す
る圧縮機ユニットを小形にできるとともに、分離器内に
おけるガスの圧力損失を小さくでき、かつ、同一の器体
内に複数段フィルタ収納容器を有しているので、従来の
複数フィルタ収納容器部が無く、これらの容器間を連絡
する配管も不要となり、ガスの大気ヘリークを低減する
とともに、当然、製作工数も低減できる効果がある。

第２図は本発明になる他の実施例を示すもので、第１図
と異なる点は、分離器４の器体６内に収める複数のフィ
ルタを平板状にした点にある。すなわち、平板状のフィ
ルタ２７，２８，２９，３０は、スペーサ３１で介し
て、入口側フランジ３２及びボルト３３で、出口側フラ
ンジ３４に固定されている。各々のフィルタ間に形成さ
れた空間下部には油抜き孔３５，３６，３７，３８が設
けられている。油抜き孔３５は、分離器４の器体６の内
側空間３９に連通、２段目以降の油抜き孔３６，３７，
３８は、エジェクタ１３の背圧部３２と配管４０及び連
通孔４１で連通している。この実施例において、多量に
油を含んだガスは、エジェクタ１３より分離器５に流入
し、各フィルタで油を分離した後、高純度なガスとなつ
て出口８より分離器５を出る。器体６内の空間３９は、
油戻し口１９を圧縮機２の低圧又は中圧部と連結するこ
とにより、フィルタ間の圧力よりも低く調整されてい
る。したがって、分離した油は、油抜き孔３５より、空
間３９底部に溜り、油戻し口１９より圧縮機２に戻る。

本実施例によれば、１個の器体６内に収納した複数の平
板状のフィルタ２７，２８，２９，３０で多段の油分離
器を構成できるので、より小形となり、かつ、同一サイ
ズのフィルタで構成できるので、製造コストがより低減
できる。また、分離油の横置きできる効果がある。な
お、本実施例では、油抜き孔３６，３７，３８を空間３
９に直接連通させてもよい。

第３図は、本発明になる他の実施例を示すもので、第２
図と異なる点は、平板状フィルタ２７，２８，２９，３
０に代わり、中央部が球面の平板状フィルタ４５，４
６，４７，４８を配置し、また、油戻し口１９の開閉を
フロート４９付きのニードル弁体５０で調節するフロー
ト弁５１を設けた点にあり、他については第２図と同じ
である。本実施例では、フィルタに球面設けたことによ
り、分離器を縦置きで使用しても分離した油は、外周側
に移動でき、フィルタ中央部に停溜せず、通過するガス
に油滴が同伴することが無く、安定した分離性能を確保
できる効果がある。また、フロート弁５１を設けること
により、空間３９の下部に一定量の油が溜つた後、油の
み圧縮機に戻すことが出来、ガスのバイパス量を無くす
ことにより、圧縮機吐出ガスをすべて冷凍機側に供給で
きる効果がある。

第４図は、本発明による他の実施例を示すもので、第１
図と異なる点は、油回収機能を有した分離器４と、吸着
器５を一体化し、同一器体内に収納した点にあり、他に
ついては第１図と同じである。すなわち、第４フィルタ
１２の外周部に、吸着剤２４の微粉末混入防止用フィル
タ５２及び、吸着器５側のガス出口５３側に、吸着剤２
４の微粉末飛散防止用フィルタ５４を設けた点にある。
本実施例によれば、分離器４と吸着器５と同一容器で構
成できるので、圧縮機ユニットをより小形に、かつ、製
作コストを低減でき、かつ、分離器と吸着器間の配管を
無くすことができるので、圧力損失の低減とガスリーク
を低減できる効果がある。

第５図は、本発明による他の実施例を示すもので、第４
図と異なるのは、吸着剤２４をファィバー等の保水性材
料５５で多段に分離した点にあり、他については第４図
と同じである。このようにすることにより、吸着した油
が、低濃度の吸着剤に油の重量等で移動するのを防止で
きる効果がある。また、微粉末を分散してトラップでき
るので、フィルタの目づまりの集中を防止できる効果が
生じる。なお、本効果は、第１図中に示した吸着器単体
に適用しても同等の効果を生じる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、分離装置内にコンパクトに複数段の分
離用フィルタを内蔵でき、また、フィルタ間で分離した
不純物を回収でき、圧縮機と分離装置間の油戻し管を通
してのバイパスガス流量を低減できるので、分離装置自
体及び圧縮機ユニット内の器類及び配管のコンパクト
化，圧縮機ユニツト吐出流量の低減を防止できる効果の
向上及び分離装置自体及び圧縮機ユニットの製作コスト
を低減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明する図、第２図，第３
図，第４図及び第５図は本発明の他の実施例を説明する
図である。 １…冷凍機、２…圧縮機、４…分離器、５…吸着器、６
…器体、７…ガス入口、８…ガス出口、９…第１フィル
タ、１０…第２フィルタ、１１…第３フィルタ、１２…
第４フィルタ、１３…エジェクタ、１７…油、１８…
溝、１９…油戻り口、２１，２２，２３…油抜き流路、
２４…吸着剤、２７，２８，２９，３０，４５，４６，
４７，４８…フィルタ、３５，３６，３７，３８…油抜
き孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐渡 慎太郎 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所清水工場内 (56)参考文献 実開 昭54−176173（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−7523（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−23615（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭57−6369（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガス入口及びガス出口を有する器体内部に
   複数のフィルタを間隔をあけて配設し、これにより一連
   につながる複数段の分離部を形成した圧縮機用分離装置
   において、前記ガス入口には、エジェクタを形成し、前
   記複数段の分離部のうち、１段目の分離部の近傍には、
   この分離部により分離された分離物を器体外に導く手段
   を配設し、２段目以降の分離部の近傍には、これらの分
   離部により分離された分離物を前記エジェクタの背圧部
   に導く手段を配設し、前記ガス入口及びエジェクタを通
   つて器体内に流入するガス流によって前記２段目以降の
   分離部によって分離された分離物を前記１段目の分離部
   の流入側に導くように構成したことを特徴とする圧縮機
   用分離装置。