JP2014044006A - 油分離器及び圧縮装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油分離器において、当該油分離器内に貯留された油の表面の波打ちを抑制し、かつ、作動媒体に随伴されている油が油滴となって飛散するのを抑制すること。
【解決手段】円筒状の胴部（１１）の中心軸が水平となるように設置される容器本体（１０）と、作動媒体及び油を含んだ混合流体（Ｆ）を容器本体（１０）内に導入する導入流路（２１）と、容器本体（１０）内から作動媒体を排出する排出流路（２２）と、導入流路（２１）から容器本体（１０）内に導入された混合流体（Ｆ）の流れの向きを変える偏向部材（３０）とを備え、偏向部材（３０）は、導入流路（２１）の開口部近傍にて容器本体（１０）の内面との間に間隙を設けて配置されるとともに、混合流体（Ｆ）を前記間隙へと向かわせる形状の案内部（３１）と、混合流体（Ｆ）が前記間隙を介して排出流路（２２）に向かうことを遮る遮蔽部（３２）とを有すること。
【選択図】図１

Description

本発明は、油冷式圧縮機から作動媒体とともに吐出される油を分離するための油分離器に関するものである。

従来、特許文献１に示されるように、油冷式圧縮機と、この油冷式圧縮機の下流側に設けられた油分離器とを備えた圧縮装置が知られている。油冷式圧縮機は、圧縮機に吸入される作動媒体に油を噴射しながら当該作動媒体の圧縮を行うものである。前記油分離器は、その内部に油が貯留される円筒状の容器本体と、この容器本体内に作動媒体及びこの作動媒体に随伴される油を導入するための導入流路と、前記容器本体内から作動媒体を排出するための排出流路とを有している。前記容器本体は、円筒の中心軸が水平となるように設置されている。

また、特許文献１には、油分離器が、容器本体内に導入される作動媒体及びこれに随伴される油を直接当該容器本体内に貯留された油の表面に向かわない方向に偏向するエルボー部を備えていることが開示されている。前記導入流路から容器本体内に導入された作動媒体及びこれに随伴される油が当該容器本体内に貯留されている油の表面に直接衝突すると、その油面が波打つことによって油滴が飛散し、この油滴が前記排出流路から排出されるといった不具合の発生が懸念される。前記エルボー部は、このような不具合の発生を抑制するために設けられている。

特開２０００−２３４８２６号公報

ところで、特許文献１に示されるように、横置型の油分離器では、油面と排出流路との間の距離が短いため、容器本体内に流入した作動媒体が油面に勢いよく接触して油面が波立ってしまうと、油面が排出流路に接触してしまう虞がある。上記特許文献１に記載された油分離器では、前記エルボー部により作動媒体及びこれに随伴される油が直接容器本体内に貯留されている油の表面に向かわない方向に偏向されるものの、その偏向された作動媒体及びこれに随伴される油は、直接的に前記排出流路に流入する可能性がある。

本発明の目的は、油分離器内に貯留された油の表面の振動を抑制し、かつ、作動媒体に随伴されている油が直接排出流路から排出されるのを抑制することである。

前記課題を解決するための手段として、本発明は、円筒状の胴部を有しこの胴部の中心軸が水平となるように設置されるとともに、その内部に油が貯留される容器本体と、作動媒体及びこの作動媒体に随伴されている油を含んだ混合流体を前記容器本体内に導入する導入流路と、前記導入流路と前記中心軸の軸方向に間隔を有して設けられており前記容器本体内から前記作動媒体を排出する排出流路と、前記導入流路から前記容器本体内に導入された混合流体の流れの向きを変える偏向部材とを備え、前記偏向部材は、前記容器本体の内面との間に間隙を設けて配置されるとともに、混合流体を前記導入流路の開口部から前記間隙を介して前記容器本体内に導く案内部と、混合流体が前記導入流路から前記間隙を介して前記排出流路に向かうことを遮る遮蔽部とを有する、油分離器を提供する。

本発明によれば、前記容器本体内に貯留された油の表面の振動を抑制し、かつ、前記作動媒体に随伴されている油が直接排出流路から排出されるのを抑制することができる。具体的には、前記偏向部材は、前記容器本体の内面との間に間隙を設けて配置されるとともに、混合流体を前記導入流路の開口部から前記間隙を介して前記容器本体内に導く案内部を有するので、混合流体は、前記容器本体の内面に沿って流れる。混合流体中の油分は前記容器本体および前記案内部に付着する。混合流体は、前記間隙内において前記案内部または前記容器本体に衝突することにより、その流速が低下する。よって、前記間隙から前記容器本体内に導かれた混合流体（換言すれば、油分がほとんど除去された作動媒体）は、貯留された油の表面を振動させない程度の流速となって容器本体内に拡散する。

さらに、前記偏向部材は、前記導入流路から前記容器本体内に導入された混合流体が前記間隙を介して前記排出流路に向かうことを遮る遮蔽部を有するので、前記導入流路から前記容器本体内に導入された混合流体が前記間隙を介して直接前記排出流路へ到達することが抑制される。

この場合において、前記導入流路の前記開口部は、前記胴部の内周面において前記胴部の頂部からずれた位置に設けられ、前記案内部は、前記開口部から前記頂部へと延び、前記偏向部材は、前記案内部の前記開口部側の第一端部と前記胴部との間を塞ぐ壁部をさらに有することが好ましい。

このようにすれば、前記容器本体内に貯留されている油の表面の振動を一層抑制することができる。具体的には、前記導入流路の前記開口部は、前記胴部の内周面において前記胴部の頂部からずれた位置に設けられており、かつ、前記偏向部材は、前記案内部の前記開口部側の第一端部と前記胴部との間を塞ぐ壁部を有するので、前記導入流路から前記容器本体内に導入された混合流体は、前記胴部の周方向については、前記間隙を前記第一端部側とは反対側に向かってのみ流れる。これにより、周方向において混合流体が前記間隙を通過する距離が長くなり、前記容器本体内へ拡散した作動媒体の流速が十分に低下するので、作動媒体の前記油面への衝突による振動が一層抑制される。

さらにこの場合において、周方向において前記第一端部とは反対側の第二端部から前記容器本体内に貯留されている油の表面までの距離が、前記第一端部から前記表面までの距離よりも長い、ことが好ましい。

このようにすれば、前記第二端部の前記油面からの距離が長くなるので、前記第一端部よりも前記第二端部の方が前記油面に近い場合に比べ、作動媒体が油面に衝突することによる当該油面の振動が低減される。具体的には、前記導入流路から前記容器本体内へ導入された後、前記間隙を流れる混合流体は、前記案内部における第二端部の通過後に拡散する。このとき、前記案内部の第二端部を通過した混合流体の油分の大部分は、そのまま前記容器本体の内面を伝って前記油面へ向かう一方、作動媒体は、その流速が著しく低下して胴部の内側に向かって拡散する。よって、作動媒体の前記油面への衝突が抑制されるので、当該油面の振動が低減される。

また、本発明において、前記案内部は、前記胴部の頂部から周方向における両側へと延び、前記開口部が、前記案内部の前記頂部と対向する部位に設けられ、前記案内部の周方向における両側の端部および軸方向において遮蔽部とは反対側から前記作動媒体が下方に向かって流れる、ことが好ましい。

このようにすれば、前記導入流路から前記間隙に導入された混合流体は、前記胴部の周方向の両側に分散されるので、前記頂部から前記周方向における一方側、あるいは他方側へ向かって流れる混合流体の流量がそれぞれ少なくなる。よって、作動媒体の前記油面への衝突が抑制されるので、当該油面の振動が低減される。

また、本発明において、前記胴部のうち前記軸方向における前記導入流路に近い端部に接続される前記容器本体の側壁部が、前記排出流路側から前記導入流路側に向かって凸となる、ことが好ましい。

このようにすれば、前記導入流路から前記容器本体内に導かれた後、前記軸方向のうち前記排出流路側から前記導入流路側に向かって流れる混合流体は、そのまま前記側壁部の内面に沿って滑らかに流れるので、前記混合流体の前記側壁部の内面への衝突による油滴の飛散が抑制される。

この場合において、前記案内部は、前記胴部の内周面との間の距離を一定とするように湾曲しており、かつ、前記案内部の前記周方向の長さと前記軸方向の長さとが略同じであることが好ましい。

このようにすれば、前記間隙へ到達した混合流体は、前記胴部の周方向および前記軸方向に略均一に分散される。よって、油が前記油面へ向かって適切に案内される。

また、本発明は、前記油分離器と、混合流体を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された混合流体を前記導入流路に導く導入管と、を備えた圧縮装置を提供する。

このようにすれば、前記容器本体内に貯留された油の表面の振動、及び作動媒体に随伴されている油が油滴となって飛散することが抑制可能な油分離器を備えた圧縮装置が得られる。

以上のように、本発明によれば、油分離器において、当該油分離器内に貯留された油の表面の振動を抑制し、かつ、作動媒体に随伴されている油が直接排出流路から排出されるのを抑制することができる。

本発明の第一実施形態の油分離器を備える圧縮装置を概略的に示す図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線での断面図である。 本発明の第二実施形態の油分離器の平面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線での断面図である。 油分離器の他の例を示す断面図である。

本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態の油分離器３を備える油冷式の圧縮装置１について、図１及び図２を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態の圧縮装置１の構成を示している。この圧縮装置１は、作動媒体を圧縮する圧縮機２と、この圧縮機２の下流側に設けられた油分離器３と、圧縮機２と油分離器３とを繋ぐ導入管４と、油分離器３から排出された作動媒体を当該油分離器３の下流側へ排出する排出管５と、作動媒体を圧縮機２に供給する作動媒体供給管６と、油分離器３と圧縮機２とを繋ぐ油供給管７と、この油供給管７に設けられた油フィルタ８とを備える。

この圧縮装置１では、作動媒体供給管６から供給された作動媒体が、油供給管７から供給された油ｆと共に圧縮機２内にて圧縮され、導入管４を経由して油分離器３に流入する。以下、作動媒体とこれに随伴された油とをまとめて「混合流体Ｆ」と呼ぶ。そして、油分離器３において、混合流体Ｆから油ｆのみが回収され、作動媒体が排出管５を介してこの油分離器３の外部へと排出される。油分離器３で回収された油ｆは、油供給管７を経由して圧縮機２に戻される。このとき、油ｆは、油フィルタ８を経由することにより、当該油ｆに含まれる不純物が取り除かれる。

油分離器３は、その内部に油が貯留される容器本体１０と、導入管４に接続されておりこの容器本体１０内に混合流体Ｆを導入する導入流路２１と、排出管５に接続されており容器本体１０内から作動媒体を排出する排出流路２２と、導入流路２１から容器本体１０内に導入された混合流体Ｆの流れの向きを変える偏向部材３０とを備える。なお、導入流路２１は導入管４の一部と捉えてもよい。

容器本体１０は、円筒状の胴部１１と、この胴部１１の中心軸Ｊ１に平行な方向（以下、単に「軸方向」という。）における両端に接続された側壁部１２ａ，１２ｂとを有する。胴部１１は、その中心軸Ｊ１が水平となるように設置される。この胴部１１の図１の左側には導入流路２１が接続されており、右側には排出流路２２が接続されている。つまり、導入流路２１と排出流路２２とは、軸方向に間隔をおいて設けられている。

胴部１１の一方側（図１では左側）の端部と接続された側壁部１２ａは、排出流路２２側から導入流路２１側に向かって凸となる。胴部１１の他方側（図１では右側）の端部と接続された側壁部１２ｂは、導入流路２１側から排出流路２２側に向かって凸となる。胴部１１の内面と各側壁部１２ａ，１２ｂの内面とは、滑らかにつながっている。

図２は、油分離器３を図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した断面図である。導入流路２１は、胴部１１の頂部１１ａから図２の右側にずれた位置に接続されている。この導入流路２１は、水平方向と平行となる姿勢で胴部１１に接続されている。そして、導入流路２１の流出端となる開口部２１ａは、胴部１１の内周面に形成されている。なお、導入流路２１の胴部１１への接続姿勢は、必ずしも水平である必要はない。

図１及び図２に示すように、偏向部材３０は、案内部３１と、遮蔽部３２と、壁部３３とを有する。本実施形態では、案内部３１と、遮蔽部３２と、壁部３３とは一体で形成されている。

図２に示すように、案内部３１は、導入流路２１の開口部２１ａ近傍に設けられる。案内部３１は、胴部１１の内周面に沿って開口部２１ａから胴部１１の頂部１１ａへと延びる湾曲形状である。案内部３１を中心軸Ｊ１に垂直な方向に切断した断面は、中心軸Ｊ１を中心とする円弧状である。本実施形態では、案内部３１の中心軸Ｊ１を中心とする周方向（以下、単に「周方向」という。）の長さＬ１と、軸方向の長さＬ２（図１参照）とが略同じに設定されている。また、案内部３１の中心角は、略１２０度に設定されることが好ましい。この案内部３１は、容器本体１０の内面との間に間隙９を設けて配置される。本実施形態では、この間隙９は一定に設定されている。

案内部３１は、周方向の一方側の端部である第一端部３１ａと、他方側の端部である第二端部３１ｂと、導入流路２１から容器本体１０内に導入される混合流体Ｆの流れの向き（導入流路２１の延びる向き）と交差する方向に延びる交差部３１ｃとを有する。

第一端部３１ａは、図２における交差部３１ｃからみて、胴部１１の頂部１１ａから導入流路２１が偏倚している側（図２では右側）と同じ側の端部である。本実施形態では、第二端部３１ｂから容器本体１０内に貯留されている油ｆの表面（油面）又は胴部１１の最下点までの距離が、第一端部３１ａから前記油面又は前記最下点までの距離よりも長い。交差部３１ｃは、導入流路２１の開口部２１ａと対向する部位に形成されている。

壁部３３は、案内部３１の第一端部３１ａと胴部１１の内面とを接続する。図１に示すように、遮蔽部３２は、案内部３１の軸方向における排出流路２２に近い側（図１の右側）の端部に接続されており、当該端部と胴部１１の内面との間を塞ぐ。

圧縮装置１が駆動される際には、圧縮機２から吐出された混合流体Ｆは、導入管４を通って導入流路２１に達し、図２に示す案内部３１の交差部３１ｃに衝突する。これにより、前記混合流体Ｆの流速が低下する。混合流体Ｆは、案内部３１と胴部１１との間の間隙９を介して容器本体１０内部へと導かれる。このとき、混合流体Ｆ中の油分の大部分は、表面張力により容器本体１０の内面および案内部３１の表面に付着する。

混合流体Ｆの油分は、そのまま容器本体１０の内面を伝って前記油面へ向かう一方、作動媒体は、間隙９の通過後にその流速が著しく低下し（具体的には、流速は１０〜１５ｍ／ｓとなる。）、容器本体１０内に拡散する。これにより、作動媒体が、容器本体１０内に貯留されている油ｆの表面を波打たせることが防止される。

偏向部材３０では、壁部３３が設けられることにより、油面に近い第１端部３１ａと胴部１１との間から混合流体Ｆが油面に向かうのが防止される。また、図１および図２に示す遮蔽部３２が設けられることにより、交差部３１ｃに衝突した後の混合流体Ｆが間隙９を介して直接的に排出流路２２へ到達することが抑制される。

本実施形態では、第二端部３１ｂから前記容器本体１０内に貯留されている油ｆの表面までの距離が、第一端部３１ａから前記油面までの距離よりも長いので、第一端部３１ａよりも第二端部３１ｂの方が前記油面に近い場合に比べ、導入流路２１から周方向へと流れる混合流体Ｆが前記油面に衝突することによる当該油面の振動が低減される。

また、容器本体１０の側壁部１２ａは、その内面が排出流路２２側から導入流路２１側に向かって凸となった湾曲面を有するので、軸方向に流れる混合流体Ｆは、そのまま側壁部１２ａの内面に沿って滑らかに流れる。よって、混合流体Ｆが側壁部の内面に衝突することにより、油分が飛散してしまうことが防止される。

また、本実施形態では、案内部３１は、胴部１１の内周面との間の距離を一定とするように湾曲しており、かつ、その周方向の長さと軸方向の長さとが略同じであることから、混合流体Ｆは、周方向および軸方向に略均一に分散される。よって、混合流体Ｆ中の油分の分離を効率よく行うことができる。

（第二実施形態）
本発明の第二実施形態の油分離器３について、図３及び図４を参照しながら説明する。図３は、本実施形態の油分離器３の平面図であり、図４は、当該油分離器３を図３のＩＶ−ＩＶ線で切断した断面図である。なお、この第二実施形態では、第一実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第一実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する。この第二実施形態の油分離器３における第一実施形態のそれとの異なる点は、導入流路２１及び偏向部材３０の形状である。

本実施形態の導入流路２１は、図４に示すように、胴部１１のうち当該胴部１１の頂部１１ａからずれた位置から胴部１１を貫通して容器本体１０内に向かって延びる第一部位と、この第一部位のうちの容器本体１０内側の端部から胴部１１の頂部１１ａに向かって延びる第二部位とを有する。前記第一部位は、水平方向と略平行な姿勢に設定されている。前記第二部位は、前記第一部位から上方に延びているとともに、その第一部位と接続された側とは反対側の端部が案内部３１に接続されている。そして、この導入流路２１の流出端となる開口部２１ａは、案内部３１に形成されている。すなわち、開口部２１ａが、容器本体１０内において胴部１１の頂部１１ａと対向している。

本実施形態の偏向部材３０の案内部３１は、胴部１１の頂部１１ａと対向する部位から周方向の両側に延びる形状を有する。本実施形態では、この案内部３１の開口部２１ａから前記周方向の一方側（図４の右側）の端部である第一端部３１ａまでの長さと、開口部２１ａから前記周方向の他方側（図４の左側）の端部である第二端部３１ｂまでの長さとが略同じに設定されている。本実施形態では、第一端部３１ａ及び第二端部３１ｂの前記油面からの距離は、容器本体１０のうち導入流路２１が接続されている部位の前記油面からの距離よりも大きく設定されている。

本実施形態の圧縮装置１が駆動されると、導入流路２１から容器本体１０内に流入した混合流体Ｆは、胴部１１の頂部１１ａに衝突する。これにより、混合流体Ｆの流速が低下する。混合流体Ｆは、間隙９を介して開口部２１ａの周方向の両側および軸方向において遮蔽部３２とは反対側から容器本体１０内へ導かれる。第二実施形態では、開口部２１ａから容器本体１０内に流入した混合流体Ｆをより分散させることができ、混合流体Ｆの前記油面への衝突がより抑制される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、今回開示された上記実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、上記実施形態における案内部３１は、導入流路２１から容器本体１０内に導入された混合流体Ｆが当該容器本体１０の内面に沿って案内されるように湾曲していれば、胴部１１と同心円上に存在する必要はない。また、案内部３１、遮蔽部３２及び壁部３３は、それぞれ別体で形成されてもよい。遮蔽部３２と案内部３１とが別部材である場合、遮蔽部３２は案内部３１から排出流路２２側に離間した位置に設けられてもよい。

また、第一実施形態において、導入流路２１は、胴部１１の頂部１１ａに接続されていてもよい。そして、案内部３１の交差部３１ｃから第二端部３１ｂまでの距離は、交差部３１ｃから第一端部３１ａまでの距離よりも短い、または、当該距離と同じとされてもよい。案内部３１の第二端部３１ｂと胴部１１との間から流れる混合流体Ｆの流速が十分に小さい場合、案内部３１の第二端部３１ｂが前記油面近傍まで延長されてもよい。

第二実施形態では、第一端部３１ａから前記油面までの距離と第二端部３１ｂから前記油面までの距離とが同じである例が示されたが、これらの距離は異なっていてもよい。

また、導入流路２１の開口部２１ａは、前記頂部１１ａに対向する位置に設定されていなくてもよい。すなわち、この開口部２１ａは、案内部３１のうち第一端部３１ａ側又は第二端部３１ｂ側に偏った位置に形成されてもよい。

開口部２１ａは、頂部１１ａの内面に設けられてもよい。また、この第二実施形態では、導入流路２１が第一部位と第二部位とを有する例が示されたが、図５に示すように、前記第二部位が省略され、胴部１１を貫通した第一部位がそのまま直線状に延びて案内部３１に接続されてもよい。この場合の第一部位の胴部１１への接続姿勢は、水平方向と平行となる姿勢に限られない。

１ 圧縮装置
２ 圧縮機
３ 油分離器
４ 導入管
５ 排出管
６ 作動媒体供給管
７ 油供給管
８ 油フィルタ
９ 間隙
１０ 容器本体
１１ 胴部
１１ａ 頂部
１２ａ，１２ｂ 側壁部
２１ 導入流路
２１ａ 開口部
２２ 排出流路
３０ 偏向部材
３１ 案内部
３１ａ 第一端部
３１ｂ 第二端部
３１ｃ 交差部
３２ 遮蔽部
３３ 壁部
Ｆ 混合流体
ｆ 油

Claims (7)

1. 円筒状の胴部を有しこの胴部の中心軸が水平となるように設置されるとともに、その内部に油が貯留される容器本体と、
   作動媒体及びこの作動媒体に随伴されている油を含んだ混合流体を前記容器本体内に導入する導入流路と、
   前記導入流路と前記中心軸の軸方向に間隔を有して設けられており前記容器本体内から前記作動媒体を排出する排出流路と、
   前記導入流路から前記容器本体内に導入された混合流体の流れの向きを変える偏向部材とを備え、
   前記偏向部材は、前記容器本体の内面との間に間隙を設けて配置されるとともに、混合流体を前記導入流路の開口部から前記間隙を介して前記容器本体内に導く案内部と、混合流体が前記導入流路から前記間隙を介して前記排出流路に向かうことを遮る遮蔽部とを有する、油分離器。
2. 請求項１に記載の油分離器において、
   前記導入流路の前記開口部は、前記胴部の内周面において前記胴部の頂部からずれた位置に設けられ、前記案内部は、前記開口部から前記頂部へと延び、
   前記偏向部材は、前記案内部の前記開口部側の第一端部と前記胴部との間を塞ぐ壁部をさらに有する油分離器。
3. 請求項２に記載の油分離器において、
   周方向において前記第一端部とは反対側の第二端部から前記容器本体内に貯留されている油の表面までの距離が、前記第一端部から前記表面までの距離よりも長い、油分離器。
4. 請求項１に記載の油分離器において、
   前記案内部は、前記胴部の頂部から周方向における両側へと延び、
   前記開口部が、前記案内部の前記頂部と対向する部位に設けられ、
   前記案内部の周方向における両側の端部および軸方向において遮蔽部とは反対側から前記作動媒体が下方に向かって流れる、油分離器。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の油分離器において、
   前記胴部のうち軸方向における前記導入流路に近い端部に接続される前記容器本体の側壁部が、前記排出流路側から前記導入流路側に向かって凸となる、油分離器。
6. 請求項５に記載の油分離器において、
   前記案内部は、前記胴部の内周面との間の距離を一定とするように湾曲しており、かつ、前記案内部の周方向の長さと軸方向の長さとが略同じである油分離器。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の油分離器と、混合流体を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された混合流体を前記導入流路に導く導入管と、を備えた圧縮装置。
   

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