JP2016008780A - 油分離装置及びこの油分離装置を用いたスクリュー圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、油分離器に冷媒ガス圧力取り出し口を設ける場合であっても、油分離効率の低下を抑制した油分離器を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明の油分離装置は、外筒と、外筒の内側に位置する内筒と、冷媒を外筒の内壁面を周方向に向かって旋回するように流入させる導入流路と、内筒の上方に位置し、冷媒ガスが溜まる冷媒ガス空間と、冷媒ガス空間に接続され、冷媒ガス空間から冷媒ガスが流出する冷媒ガス流路と、冷媒ガス空間に接続された冷媒ガスの圧力取り出し口と、を備え、導入経路から流入した冷媒は外筒の内壁面を旋回下降することにより冷媒ガスと油とに分離し、分離した冷媒ガスは内筒の下端部から内筒の内部に流入して上昇し、その後、冷媒ガス空間を経由して冷媒ガス流路から流出し、分離した油は外筒の内壁面に沿って流下する。
【選択図】図１

Description

本発明は油分離装置及びこの油分離装置を用いたスクリュー圧縮機に関する。

スクリュー冷凍機の冷凍サイクルにおいて、スクリュー圧縮機から吐出される冷媒ガスには潤滑油が含まれる。このとき、吐出される油量が過多の場合や圧縮機に返油される量が少ない場合には、潤滑に必要な油量が不足して圧縮機のかじりやロック等の事象に至る可能性がある。また、後流側にある凝縮器や蒸発器等の容器に潤滑油が送られると、伝熱を妨げて十分な能力が発揮できないこともある。このような事象を防ぐために、圧縮機の吐出側に油分離器を設けて冷媒ガスと潤滑油を十分に分離し、凝縮器へ向かう冷媒ガス回路と圧縮機へ戻る潤滑油回路を形成するのが一般的である。

なお、油分離器は油を分離する方式によって構造の異なるいくつかの種類がある。例えば、縦形円筒胴内を旋回させて油滴を遠心分離するものや、繊維状の金属線を編んだ細かい網（デミスタ）を設けて油を分離するもの、多数の小穴を設けた邪魔板に衝突させて油滴が板に付着する作用を利用するもの等がある。これらの手段で分離した潤滑油は容器の下部に一旦溜められて、差圧又は油圧ポンプ等を使用して圧縮機に返油される。

また、油分離器はそれ自体が独立した単体の容器の場合と、圧縮機などに取り付けされて一体となったものがある。

特許文献１は冷媒を旋回させて遠心分離する油分離器の構造を開示する。この油分離器は旋回後の流速を遅くすることで油分離効率を上げることを目的としている。

特開２００５−１８０８０８号公報

このような油分離器では、冷媒ガス圧力が一定値以上になると冷媒を放出する安全弁等の安全装置や、容器内の圧力を検知する圧力センサー等を取り付ける場合がある。これらの装置を取り付けるためには、座等の継ぎ手やノズルを円筒胴に差し込んで取り付けする必要があるため、円筒胴内面には凹凸部や突起部が形成される。

縦形円筒胴内を旋回させて遠心分離する油分離器の場合、旋回部分の外筒内側に凹部があれば壁面を伝わり油溜まりや油詰まりに至ることがある。逆に旋回部分に凸部や突起部があると抵抗となって旋回速度が遅くなり、著しい場合には剥離して油分離しない可能性がある。これらの結果、油分離効率が低下して、潤滑油が冷媒ガスとともに後流側にある凝縮器等へ流出してしまう。

本発明は、油分離器に冷媒ガス圧力取り出し口を設ける場合であっても、油分離効率の低下を抑制した油分離器を提供することを課題とする。

本発明の油分離装置は、外筒と、外筒の内側に位置する内筒と、冷媒を外筒の内壁面を周方向に向かって旋回するように流入させる導入流路と、内筒の上方に位置し、冷媒ガスが溜まる冷媒ガス空間と、冷媒ガス空間に接続され、冷媒ガス空間から冷媒ガスが流出する冷媒ガス流路と、冷媒ガス空間に接続された冷媒ガスの圧力取り出し口と、を備え、導入経路から流入した冷媒は外筒の内壁面を旋回下降することにより冷媒ガスと油とに分離し、分離した冷媒ガスは内筒の下端部から内筒の内部に流入して上昇し、その後、冷媒ガス空間を経由して冷媒ガス流路から流出し、分離した油は外筒の内壁面に沿って流下する。

本発明によれば、油分離器に冷媒ガス圧力取り出し口を設ける場合であっても、油分離効率の低下を抑制した油分離器を提供することができる。

実施例1の油分離器の構造を示す図。 実施例２の油分離器の構造を示す図。 実施例３の油分離器の構造を示す図。 リング状部材及び内筒の構造を示す図。 リング状部材及び内筒の構造を示す図。

本発明の油分離装置は、外筒と、外筒の内側に位置する内筒と、冷媒を外筒の内壁面を周方向に向かって旋回するように流入させる導入流路と、内筒の上方に位置し、冷媒ガスが溜まる冷媒ガス空間と、冷媒ガス空間に接続され、冷媒ガス空間から冷媒ガスが流出する冷媒ガス流路と、冷媒ガス空間に接続された冷媒ガスの圧力取り出し口と、を備え、導入経路から流入した冷媒は外筒の内壁面を旋回下降することにより冷媒ガスと油とに分離し、分離した冷媒ガスは内筒の下端部から内筒の内部に流入して上昇し、その後、冷媒ガス空間を経由して冷媒ガス流路から流出し、分離した油は外筒の内壁面に沿って流下する。冷媒を旋回させて冷媒ガスと潤滑油に分離する外筒に圧力取り出し口を設けるのではなく、冷媒の分離が終了した後の冷媒ガス部分に空間（冷媒ガス空間）を設けることにより、遠心分離に支障をきたす円筒胴内の凹凸部や突起部が増加せず、油分離効率の低下を抑制することができる。また、旋回による潤滑油の分離が終了した後の冷媒ガス空間に圧力取り出し口が接続されるので、安定した冷媒ガスの圧力を取り出して、安定した冷媒ガス圧力を検知できる。また、ノズル内面に油が溜まり正確な圧力検知ができないという問題も解決できる。

図１，４，５を用いて、本実施例の油分離器について説明する。図１は本実施例の油分離器の構成図である。

本実施例の油分離器は、回転軸が略平行で互いに噛み合いながら回転して圧縮作動室を形成する雄ロータ及び雌ロータを有するスクリュー圧縮機に接続され、圧縮作動室から吐出した冷媒が導入流路から流入して冷媒を冷媒ガスと油に分離する。

圧縮機から吐出された潤滑油を含んだ冷媒ガスは、油分離器の入口ノズル５から胴内に流入し、外筒１と内筒２の隙間を旋回する。冷媒が旋回することにより、冷媒ガスと潤滑油に遠心分離されて、冷媒ガスのみ内筒２の中央部を通って上部にある冷媒流路７より吐出される。

一方、外筒１に付着した潤滑油は、外筒１を伝わって、油分離器下方に溜まる。溜まった潤滑油は油冷却器等の機器に送られて冷却され、フィルター等で異物除去された後に、圧縮機へ戻されて回転部等を潤滑する。

このような構造の油分離器から冷媒ガスの圧力を検知するために、油分離器の外筒１に圧力を取り出すためのパイプを差し込むと、遠心分離の邪魔となり性能が低下する。また、差し込んだパイプ内に油が詰まる可能性もある。そのため、内筒２と鏡板３の間にリング状の鋼板４を取り付けて、冷媒が旋回下降して潤滑油が分離した後の冷媒ガスのみが溜まる冷媒ガス空間９を設ける。空間９にある鏡板３に冷媒流路７と圧力口６を設けることにより、油分離器に冷媒ガスの圧力取り出し口を設けた場合であっても、油分離効率の低下を抑制しつつ冷媒ガスの圧力を検知することができる。

尚、本実施例の油分離器は、上述したように、外筒１の上端部に配置された鏡板３と、外筒１の内壁に接続されたリング状部材４と、リング状部材４に接続された内筒２と有し、鏡板４及びリング状部材により冷媒ガス空間９が形成される。

具体的には、図４に示すように、内筒２には一般的なパイプ材２が使用され、このパイプ材２をリング状に加工した鋼材４に取り付ける。これら一体に形成されたパイプ材２及び鋼材４を鏡板３から離れた位置の外筒１に取り付けることにより、潤滑油と分離した後の冷媒ガス空間９が形成される。

また、図５に示すように、内筒２とリング状の鋼板４を絞りにより一体成型してもよい。内筒２とリング状の鋼板４との溶接作業が不要となるとともに、Ｒ部により抵抗が減少させることができ、損失低減や騒音低下等の効果が得られる。

次に、図２を用いて実施例２について説明する。本実施例においては、圧力取り出し口６の中心軸が内筒２の中心軸と重ならないように配置する（圧力取り出し口６を内筒２とずらした位置に配置する。）。このような構成により、旋回流による影響を抑制することができ、安定した圧力を検知することができる。

また、冷媒ガス流路７の中心軸が内筒２の中心軸と重ならないように配置する（冷媒ガス流路７を内筒２とずらした位置に配置する。）。このような構成により、冷媒ガス流路７から流出する冷媒の旋回をより抑制することができる。

ここで、リング状の鋼板４に加工された穴径を小さくすることにより、冷媒ガス流路７及び圧力取り出し口６への冷媒の旋回の影響をより抑制することができる。

次に、図３を用いて実施例３について説明する。本実施例においては、外筒１は上端部に鏡板３を有し、冷媒ガス流路７は鏡板３に接続され、圧力取り出し口６は外筒１の側面に接続される。冷媒の流れ方向と横方向の外筒１に圧力口６を設けるにより、冷媒ガスの脈動等を抑制することができる。

１…外筒
２…内筒
３…鏡板
４…リング状の鋼板
５…入口ノズル（導入流路）
６…圧力口（圧力取り出し口）
７…冷媒流路
８…潤滑油流路
９…空間（冷媒ガス空間）

Claims (5)

1. 外筒と、
   前記外筒の内側に位置する内筒と、
   冷媒を前記外筒の内壁面を周方向に向かって旋回するように流入させる導入流路と、
   前記内筒の上方に位置し、冷媒ガスが溜まる冷媒ガス空間と、
   前記冷媒ガス空間に接続され、前記冷媒ガス空間から冷媒ガスが流出する冷媒ガス流路と、
   前記冷媒ガス空間に接続された冷媒ガスの圧力取り出し口と、
   を備え、
   前記導入経路から流入した冷媒は前記外筒の前記内壁面を旋回下降することにより冷媒ガスと油とに分離し、
   分離した冷媒ガスは前記内筒の下端部から前記内筒の内部に流入して上昇し、その後、前記冷媒ガス空間を経由して前記冷媒ガス流路から流出し、
   分離した油は前記外筒の内壁面に沿って流下する
   ことを特徴とする油分離装置。
2. 請求項１において、
   前記圧力取り出し口の中心軸が前記内筒の中心軸と重ならないように配置された
   ことを特徴とする油分離装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記外筒は上端部に鏡板を有し、前記冷媒ガス流路は前記鏡板に接続され、前記圧力取り出し口は前記外筒に接続された
   ことを特徴とする油分離装置。
4. 請求項１又は２において、
   前記外筒の上端部に配置された鏡板と、
   前記外筒の内壁に接続されたリング状部材と、
   前記リング状部材に接続された前記内筒と
   有し、
   前記鏡板、前記リング状部材及び前記外筒により前記冷媒ガス空間が形成された
   ことを特徴とする油分離装置。
5. 回転軸が略平行で互いに噛み合いながら回転して圧縮作動室を形成する雄ロータ及び雌ロータと、
   前記圧縮作動室から吐出した冷媒が前記導入流路から流入し、冷媒を冷媒ガスと油に分離する請求項１乃至４の何れかに記載の油分離装置と、
   を備えたスクリュー圧縮機。