JPH07332779A - 油分離器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 油粒子を含むガスから高分離率で油を分離す
ることができる小型化した油分離器を提供すること。 【構成】 ケーシング１１内を上部空間部Ａと中部フィ
ルタ部Ｂと下部油溜り部Ｃとに区画する仕切を設け、中
部フィルタ部Ｂに円筒状空間１２、第１フィルタ１４、
中部空間１６、第２フィルタ１８をそれぞれ同心円状に
配設し、第１フィルタ１４の下部に円柱状孔２７を設け
ると共に、該円柱状孔２７の下端と中部空間１６の下端
は下部油溜り２９に連通し、円筒状空間１２に極低温冷
凍機に用いられる圧縮機ユニットからの油粒子を含むガ
スを導き、第１フィルタ１４、中部空間１６、第２フィ
ルタ１８及び上部空間３７を通して該ガスを排出するこ
とにより、第１フィルタ１４及び第２フィルタ１８で油
粒子を捕集し、円柱状の孔１７及び中部空間１６を通し
て下部油溜り２９に導く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は極低温用冷却器に用いら
れる圧縮機ユニットからの油粒子を含むヘリウムガス等
のガスから油を分離する油分離器に関するものである。

【０００２】

【従来技術】クライオポンプ等の冷凍機から返送された
低圧のガスは、圧縮機に吸入れされ圧縮される。ここで
圧縮されたガスは油粒子を含んだ状態で吐出されて吐出
ガスクーラに入り、ここで冷却水によって冷却された
後、油分離器に導かれ、ここでガスから油を分離し、該
油を分離したガスはアドゾーバを経て冷凍機に供給され
るようになっている。

【０００３】油分離器で分離された油は油戻し管を通っ
て圧縮機に回収される。この油分離器は一般に第１と第
２の分離装置で構成される。第１の分離装置はサイクロ
ン式やバッフル式等の構成によるもので、第２の分離装
置は繊維状のフィルタ材が充填されてオイルを分離する
構造となっている。

【０００４】前記第１の分離器では、ガス中に含まれる
粒径の大きい油粒子を分離除去し、前記第２の分離器で
は、充填されている繊維状材料からなるフィルタ材によ
って、径の小さい油粒子を捕集し、油を分離回収してい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】クライオポンプは、圧
縮機で高圧圧縮されたヘリウムガスを用いて冷凍機によ
り極低温を発生させ、ポンプ中のアレイを極低温にまで
冷却することにより、真空のガスの吸着や凝縮を行う。
ここで、圧縮機から送り込まれるヘリウムガスに、圧縮
機で用いられる潤滑油が混入したままであると、冷凍機
が冷却操作を行っている途中で潤滑油は凝集凍結し、冷
却操作を行えなくなってしまうという問題がある。従っ
て、圧縮機から送り出されるヘリウムガスから潤滑油を
分離する分離操作は極めて重要である。

【０００６】ところで、この圧縮機から送り出されるヘ
リウム中の潤滑油の分離操作において、従来技術によれ
ば、油分離器の構成を第１の分離器だけでは油の分離操
作は不充分なため、第２の分離器を設けざるを得ず２個
の油分離器を必要とするため装置の小型化を妨げてい
た。また、構成部品数が多くコスト高でもあった。

【０００７】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、上記従来例の欠点を解消して、油分離器を一体化し
て小型化すると同時に高分離率で油を分離する油分離器
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、極低温冷凍機に用いられる圧縮機ユニットに
配設され、該圧縮機ユニットからの油粒子を含むガスを
導き、該ガスから油を分離する油分離器において、ケー
シング内に該ケーシング内を上部空間部と中部フィルタ
部と下部油溜り部とに区画する仕切を設け、中部フィル
タ部には中央部に円筒状空間、該円筒状空間の外周に第
１フィルタ、該第１フィルタの外周に中部空間、該中部
空間の外周に第２フィルタをそれぞれ同心円状に配設
し、第１フィルタの下部に円柱状の孔を設けると共に、
該円柱状孔の下端と中部空間の下端は下部油溜り部に連
通し、中部フィルタ部の円筒状空間に油粒子を含むガス
を導き、第１フィルタ、中部空間、第２フィルタ及び上
部空間部を通して該ガスを排出することにより、第１フ
ィルタ及び第２フィルタで油粒子を捕集し、円柱状の孔
及び中部空間を通して下部油溜り部に導くことを特徴と
する。

【０００９】また、円筒状空間の底部を円錐に形成した
ことを特徴とする。

【００１０】また、第１フィルタ及び第２フィルタは繊
維材料からなり、該繊維材料がグラスウール又はセラミ
ックウールであることを特徴とする。

【００１１】また、第１フィルタの繊維材料の径を太
く、第２フィルタの繊維材料の径を細くしたことを特徴
とする。

【００１２】また、第１フィルタはグラウールの布を巻
回して構成したことを特徴とする。

【００１３】また、第２フィルタはフィルタ材が充填し
て構成したことを特徴とする。

【００１４】また、第２フィルタ外周面とケーシング内
周面の間に該第２フィルタ外周面にしみ出た油が流下す
る間隙を設けたことを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明は上記構成を採用することにより、油分
離器の中部フィルタ部の円筒状空間に油粒子を含むガス
を導くことにより、第１フィルタで粒径の大きい油粒子
は捕集され、ガスから分離し、次いで第２フィルタで粒
径の小さい油粒子は捕集され、ガスから分離する。

【００１６】一般にフィルタ材に捕集された油粒子は、
後から捕集される油粒子と結合し、より大きな油滴へと
成長する。フィルタ材の油粒子の捕集性能は該油滴の成
長に従い低下する。従って、フィルタ材の油粒子の捕集
性能を維持するには、フィルタ材に溜った油滴を速やか
に取り除く必要がある。

【００１７】本発明では上記のように、第１フィルタの
下部に円柱状の孔を設けると共に、該円柱状孔の下端を
下部油溜り部に連通させているので、フィルタ材に溜っ
た油滴は自重で下方に流れ、該円柱状孔を通って下部油
溜り部に速やかに流れる。これにより、第１フィルタの
油粒子の捕集性能を常に一定に保つことができるばかり
ではなく、第１フィルタの目詰りや圧損を低減できる。

【００１８】また、第１フィルタと第２フィルタの間に
中間空間を設けているので、第１フィルタで捕集された
油滴がフィルタを構成する繊維材料の毛細管現象により
第２フィルタに伝送することが無く、更に第１フィルタ
の外周にしみ出た油は該中間空間を通って流下するか
ら、ガス中の油の捕集性能が高くなる。また、第２フィ
ルタ外周面とケーシング内周面の間に間隙を設けること
により、第２フィルタ外周面にしみ出た油がこの間隙を
流下し、ガス中の油の捕集性能が更に高くなる。

【００１９】更に、従来はフィルタ材に溜る油滴を考慮
して第１フィルタの長手方向に余分な長さを必要とした
が、第１フィルタの下部に円柱状の孔を設けることによ
り、正味の寸法で十分となり、長手方向の長さを縮小で
きる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の油分離器の構造を示す縦断面図で
ある。図示するように油分離器１０はケーシング１１を
具備し、該ケーシング１１の内部が仕切板１９、２１で
上部空間部Ａと中部フィルタ部Ｂと下部油溜り部Ｃとに
区画されている。該仕切板１９、２１はパンチングメタ
ル等の多孔板からなる。中部フィルタ部Ｂの中央部には
パンチングメタル等からなる多数の孔が形成された多孔
円筒１３が配置されて円筒状空間１２が形成されてい
る。

【００２１】該多孔円筒１３の外周に第１フィルタ１４
が配設され、該第１フィルタ１４の外周にパンチングメ
タル等からなる多孔円筒１５が配設され、該多孔円筒１
５の外周に中部空間１６を設けてパンチングメタル等か
らなる多孔円筒１７が配設され、該多孔円筒１７と前記
ケーシング１１の間に第２フィルタ１８が配置されてい
る。ケーシング１１の上端は蓋板２２で閉塞されてい
る。前記円筒状空間１２、第１フィルタ１４、中部空間
１６及び第２フィルタ１８はそれぞれ同心円状に配設さ
れている。

【００２２】前記蓋板２２及び仕切板１９の中央部を貫
通して、ガス導入管２３が配設され、該ガス導入管２３
の先端は前記円筒状空間１２に開口している。また、ガ
ス導入管２３の外周には間隙２４を設けてガス排出管２
５が設けられ、該ガス排出管２５にはガス排出口２６が
設けられている。円筒状空間１２の底部には上端が円錐
状に形成された底部材２８が設けられている。

【００２３】図２は円筒状空間１２及び第１フィルタ１
４の構造を示す図で、同図（ａ）は一部断側面図、同図
（ｂ）は一部断底面図である。第１フィルタ１４は多孔
円筒１３の外周にグラスウールからなる布を所定の厚さ
巻回して構成されている。なお、フィルタ材としてはセ
ラミックウール等の繊維材料でもよい。また、該第１フ
ィルタ１４の外周には多孔円筒１５が配設され、その上
下には円板状の板材３０、３１が配置され、複数のボル
ト３２で締め付け固定されている。

【００２４】また、第１フィルタ１４の底部には多孔円
筒１３から所定寸法外周側に６等配置又は８等配で複数
列（図では２列）の円柱状孔２７が形成され、該円柱状
孔２７の下端は板材３１を通してケーシング１１の下部
の油溜り２９に開口している。

【００２５】前記多孔円筒１７の上端には円状の板材３
３が配設されている。該板材３３と前記第１フィルタ１
４の上端には前記中部空間１６に連通する間隙３４が設
けられている。ケーシング１１の下部の油溜り部２９の
中央底部には油排出口３５が設けられ、該油排出口３５
に油戻し管３６が接続されている。

【００２６】また、中部空間１６の下端は油溜り２９に
開口している。第２フィルタ１８は多孔円筒１７及び板
材３３の外表面とケーシング１１の内周面の間にグラス
ウールやセラミックウールからなる繊維材料を充填して
構成する。また、第２フィルタ１８の上端には多孔板か
らなる仕切材１９が配設されている。第１フィルタ１４
を構成する繊維材料の径は第２フィルタ１８を構成する
繊維材料の径より太くしている。

【００２７】上記構成の油分離器において、ガス導入管
２３を通して中部フィルタ部Ｂの円筒状空間１２に圧縮
機ユニットからの油粒子を含むヘリウムガス等のガスを
導くと、該ガスは上端が円錐状に形成された底部材２８
に吹き付けられる。これにより一部の油粒子は底部材２
８の上面に付着し液化され、円錐面に沿って流下し第１
フィルタ１４に吸収される。該底部材２８の上面は平坦
でもよいが円錐状の方が油滴の流れがよい。

【００２８】第１フィルタ１４に吸収された油は、第１
フィルタ１４の下部に設けられた円柱状孔２７を自由落
下して油溜り２９に貯蔵される。また、円筒状空間１２
内を舞い上がっている油粒子等は多孔円筒１３の多孔を
通って第１フィルタ１４を通過する際にフィルタを構成
する繊維材で捕集され、該第１フィルタ１４の下部に液
化油として溜る。

【００２９】ガス流によって第１フィルタ表面にしみ出
た油分は、第１フィルタ１４の外周を覆っている多孔円
筒１５の表面に沿って自由落下して、油溜り部２９に回
収される。第１フィルタ１４の外周を覆っている多孔円
筒１５と第２フィルタ１８の内周を覆っている多孔円筒
１７との間には所定寸法の間隙（実施例では５〜１０ｍ
ｍ）の中部空間１６が設けられている。この中部空間１
６は第１フィルタ１４で捕集された油滴がフィルタを構
成する繊維材の毛細管現象により第２フィルタ１８に伝
送されることを防止する作用と、第１フィルタ１４から
しみ出た油を速やかに油溜り部２９に流す作用を奏す
る。

【００３０】第１フィルタ１４から多孔円筒１５を通っ
て出たガス中には、第１フィルタで捕集（分離）されな
かった比較的粒径の小さい油粒子が混入している。これ
らの油粒子は第２フィルタ１８を構成する繊維材料で捕
集される。ここで第２フィルタ１８を構成する繊維材料
の径は第１フィルタ１４を構成する繊維材料の径より細
くしているから、粒径の小さい油粒子でも効果的に捕集
できる。

【００３１】第１フィルタ１４から多孔円筒１５を通っ
て出たガスの流れ方向は、油分離器のケーシング１１の
内側周壁に対して吹き付ける方向であるため、第２フィ
ルタ１８で捕集された油粒子はこのガスの流れに沿って
徐々にケーシング１１の内側周壁に移動して行く。ま
た、この油粒子は移動中に徐々に成長し、自重により下
方に流れて行く。従って、これら油粒子がケーシング１
１の内側周壁に到達すると下方の油溜り部２９に向かっ
て流れる。

【００３２】上記のように、第１フィルタ１４及び第２
フィルタ１８を通ったガスはそれに含まれる油粒子の殆
ど（９９．９９９％）が分離され、ケーシング１１の上
部空間３７を経由して、ガス導入管２３とガス排出管２
５の間隙２４を通ってガス排出口２６から排出され、圧
縮機ユニットへと送られる。

【００３３】上記のようにケーシング１１の内側周壁に
到達し下方の油溜り２９に向かって流れる油滴を流れ易
くするために、ケーシング１１の内側周壁に油が下方に
流れる流路を設けると良い。図３は該流路を設けた場合
の油分離器１０の断面図である。図示するように、ケー
シング１１の内側周壁に所定の厚さの繊金網層３８を設
けることにより、第２フィルタ１８からしみ出た油はこ
の繊金網層３８を通って下方に流れる。この繊金網層３
８は図１の点線３８で示すように、ケーシング１１の内
側周壁で且つ上下方向に所定の長さで設ける。

【００３４】また、上記繊金網層３８に替えて、図４に
示すようにパンチングメタル等の多孔板からなる波型板
を円筒状にした波型多孔筒３９をケーシング１１の内側
周壁に挿入することにより、波型多孔筒３９の外周面と
ケーシング１１の内側周壁の間の間隙を油流路とするこ
ともできる。

【００３５】なお、上記実施例では第１フィルタ１４の
内外周にパンチングメタル等の多孔板からなる多孔円筒
１３及び多孔円筒１５を配設する構造としたが、ガスの
透過性が良く、第１フィルタ１４の内外周を補強できる
ものであれば、例えば金網円筒等であってもよい。ま
た、多孔円筒１７も上記と同様な理由でガス透過性が良
く、第２フィルタ１８の内周を補強できるものであれ
ば、例えば金網円筒等であってもよい。

【００３６】要はケーシング１１内に該ケーシング内を
上部空間部Ａと中部フィルタ部Ｂと下部油溜り部Ｃとに
区画する仕切を設け、中部フィルタ部Ａに円筒状空間１
２、第１フィルタ１４、中部空間１６、第２フィルタ１
８をそれぞれ同心円状に配設し、第１フィルタの下部に
円柱状の孔を設ける構造であればよい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、下
記のような優れた効果が得られる。 （１）中部フィルタ部には中央部に円筒状空間、第１フ
ィルタ、中部空間、第２フィルタをそれぞれ同心円状に
配設し、第１フィルタの下部に円柱状の孔を設けると共
に、円柱状孔の下端と中部空間の下端は下部油溜り部に
連通させる構成としたので、第１フィルタ及び第２フィ
ルタでガス中に含まれる油粒子が殆ど捕集され、円柱状
の孔及び中部空間を通して下部油溜り部に溜ることにな
り、極めて高い分離率て油を回収できる。

【００３８】（２）また、上部空間部、中部フィルタ部
及び下部油溜り部が一体化されているので、油分離器全
体を小型化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の油分離器の構造を示す縦断面図であ
る。

【図２】円筒状空間及び第１フィルタの構造を示す図
で、同図（ａ）は一部断側面図、同図（ｂ）は一部断底
面図である。

【図３】本発明の油分離器の構造を示す横断面図であ
る。

【図４】本発明の油分離器の構造を示す横断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 油分離器 １１ ケーシング １２ 円筒状空間 １３ 多孔円筒 １４ 第１フィルタ １５ 多孔円筒 １６ 中部空間 １７ 多孔円筒 １８ 第２フィルタ １９ 仕切板 ２１ 仕切板 ２２ 蓋板 ２３ ガス導入管 ２４ 間隙 ２５ ガス排出管 ２６ ガス排出口 ２７ 円柱状孔 ２８ 底部材 ２９ 油溜り部 ３０ 板材 ３１ 板材 ３２ ボルト ３３ 板材 ３３ 間隙 ３５ 油排出口 ３６ 油戻し管 ３７ 上部空間 ３８ 繊金網層 ３９ 波型多孔筒

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 極低温冷凍機に用いられる圧縮機ユニッ
   トに配設され、該圧縮機ユニットからの油粒子を含むガ
   スを導き、該ガスから油を分離する油分離器において、 ケーシング内に該ケーシング内を上部空間部と中部フィ
   ルタ部と下部油溜り部とに区画する仕切を設け、 前記中部フィルタ部には中央部に円筒状空間、該円筒状
   空間の外周に第１フィルタ、該第１フィルタの外周に中
   部空間、該中部空間の外周に第２フィルタをそれぞれ同
   心円状に配設し、 前記第１フィルタの下部に円柱状の孔を設けると共に、
   該円柱状孔の下端と前記中部空間の下端は前記下部油溜
   り部に連通し、 前記中部フィルタ部の円筒状空間に油粒子を含むガスを
   導き、第１フィルタ、中部空間、第２フィルタ及び上部
   空間部を通して該ガスを排出することにより、前記第１
   フィルタ及び第２フィルタで前記油粒子を捕集し、前記
   円柱状の孔及び前記中部空間を通して前記下部油溜り部
   に導くことを特徴とする油分離器。
2. 【請求項２】 前記円筒状空間の底部を円錐に形成した
   ことを特徴とする請求項１に記載の油分離器。
3. 【請求項３】 前記第１フィルタ及び第２フィルタは繊
   維材料からなり、該繊維材料がグラスウール又はセラミ
   ックウールであることを特徴とする請求項１又は請求項
   ２に記載の油分離器。
4. 【請求項４】前記第１フィルタの繊維材料の径を太く、
   前記第２フィルタの繊維材料の径を細くしたことを特徴
   とする請求項１又は請求項２又は請求項３に記載の油分
   離器。
5. 【請求項５】 前記第１フィルタはグラスウールの布を
   巻回して構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項
   ４のいずれか１に記載の油分離器。
6. 【請求項６】 前記第２フィルタはフィルタ材を充填し
   て構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のい
   ずれか１に記載の油分離器。
7. 【請求項７】 前記第２フィルタ外周面とケーシング内
   周面の間に該第２フィルタ外周面にしみ出た油が流下す
   る間隙を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項６
   のいずれか１に記載の油分離器。