JP5366671B2 - サイクロン式油分離器、これを備えた圧縮式冷凍装置及び空気圧縮装置 - Google Patents
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特に、旋回中心管側の入口管壁に付着していた油は、油分離器のシェル内部に流入した時、旋回中心管付近を漂う油滴となる。その中の直径の小さな油滴は、シェル内壁までの距離が長く、質量が小さいため遠心力による移動速度も小さく、シェル内壁に付着しにくい。さらに、直径の小さな油滴は、慣性が小さいため旋回中心管を中心に旋回する流体の影響を受けやすく、旋回中心管周辺に多く漂い、流体と分離されずに送出される。
これらの旋回中心管付近を流れている直径の小さな油滴は、サイクロン式油分離器の油分離効率を低下させていた。
また、第2の目的は、上記のサイクロン式油分離器を有する圧縮式冷凍装置及び空気圧縮装置を得るものである。
図1及び図2は、本発明の実施の形態1に係るサイクロン式油分離器を示す図である。
図1において、サイクロン式油分離器10は、内壁の横断面が円形のシェル11と、シェル11の上部に取り付けられた上部鏡板13と、シェル11の下部に取り付けられた下部鏡板14と、上部鏡面13から取り付けられたシェル11と同軸の旋回中心管12とを備える。また、サイクロン式油分離器10は、シェル11へ流体を流し込む流体入口管15と、上部鏡板13から流体を送出する流体出口管16と、下部鏡板14から油を排出する油出口管17を有する。油を分離する際に、サイクロン式油分離器10の下部は油溜となる。
図2において、流体入口管15は、シェル11と接続し、シェル11の近傍で曲管部15aを有する。流体入口管15は、油と流体が流れる下手側の曲管部15aの終端部において、曲管部15aの外周側の接線と、シェル11の内壁の接線とが一致するように、シェル11に接続される。なお本発明における曲管部15aの外周側の接線と、シェル11の内壁の接線との一致については、曲管部15aの外周側壁面を流れる油が飛散せずシェル11の内壁に滑らかに流れ込む程度の概略一致も含む。
流体は、旋回中心管12の下端に至ると、旋回中心管12の内部に流入し、流体出口管16に向けて送出される。
図4において、流体入口管15は、曲管部15aの終端とシェル11の入口との間に、真っ直ぐで短い直管部15cを有する。サイクロン式油分離器10は、この直管部15cを設けることで、流体入口管15とシェル11が接合し易くなるという効果が得られる。
図5において、流体入口管15は、シェル11内で旋回する流体と同じ旋回方向及び概ね同じ面上の複数の曲管部15a−bを有する。各曲管部は繋がっており、複数の曲管部を通過する油は、曲管部15a−bを通過するときに作用する遠心力により、曲管部15a−bの外周側の内壁に偏る。内周側の内側を流れる油がより少なくなると、旋回中心管12付近に飛散し、流動する、流体と分離困難な直径の小さな油滴の発生が、1つの曲管部を用いた時より抑えられる。その結果、サイクロン式油分離器10は、油の回収力が上がり、油分離効率を高める効果が得られる。
図6は、本発明の実施の形態2に係るサイクロン式油分離器を示す図である。
図6において、流体入口管15は、曲管部15aの内周側の内壁で、シェル11との接続部付近に金網30を備える。図7は、金網30を取り付けた流体入口管15の出口付近の断面図である。その他の構成は、本発明の実施の形態1と同じである。流体入口管15の中を流れる油は、曲管部15aの外周側の内壁に偏って流れるが、若干は、油滴となって流体入口管15の中を流れている。その油滴が金網中を通過する際、油滴は、金網で集約され、放出されることを繰り返し、徐々に直径が大きくなる。直径が大きくなった油滴は、旋回中心管12付近に放出されても、旋回による遠心力が作用し、シェル11の内壁へ移動し、付着する。サイクロン式油分離器10は、金網30により、直径が大きな油滴を作り、油分離効率を高める効果が得られる。
図8及び図9は、本発明の実施の形態3に係るサイクロン式油分離器を示す図である。
図8及び図9において、旋回中心管12は、その外周に金網30を有する。その他の構成は、本発明の実施の形態1〜2のいずれかと同じである。流体入口管15から流れ込んだ旋回中心管12付近の、流体と分離困難な質量の小さな油滴は、金網30で集約され、放出されることを繰り返し、徐々に直径が大きくなる。直径が大きくなった油滴は、遠心力が作用し、シェル11の内壁へ移動し、付着する。サイクロン式油分離器10は、金網30により、直径が大きな油滴を作り、油分離効率を高める効果が得られる。
また、本実施の形態のサイクロン式油分離器10は、旋回中心管12の下端に金網30を有して、直径の小さな油滴を集約し、油滴の直径を大きくすることで、油滴自らの重力で滴下し、液体と分離させ、油分離効率を高めることも可能である。
図10及び図11は、本発明の実施の形態4に係るサイクロン式油分離器を示す図である。
図10及び図11において、シェル11は、その内壁に金網30を有する。その他の構成は、本発明の実施の形態1〜3のいずれかと同じである。サイクロン式油分離器10は、シェル11の内壁に取り付けられた金網30で、油滴を捕集し、回収することで、油分離効率を高める効果が得られる。
図12は、上記の実施の形態1〜4のいずれかに係るサイクロン式油分離器10と一体となった圧縮機の構成を示す図である。
図12において、圧縮機40は、流体を圧縮する圧縮機構41と、圧縮機構41から出てくる流体と油を分離するサイクロン式油分離器10を有する。圧縮機40は、サイクロン油分離器10と一体化しており、油分離効率を高め、且つ小型化できる効果が得られる。
図13は、上記の実施の形態1〜5のいずれかに係るサイクロン式油分離器10を圧縮式冷凍装置に適用した構成を示す図である。
図13において、圧縮式冷凍装置は、冷媒を圧縮する冷媒圧縮機50と、冷媒圧縮機50で圧縮した際に混在した油を冷媒から分離するサイクロン式油分離器10と、サイクロン式油分離器10で得た油の少ない冷媒から気化熱を奪い凝縮させる凝縮器51と、冷媒の圧力降下と流量を調節する膨張弁52と、気化熱を与え冷媒を蒸発させる蒸発器53を有する。圧縮式冷凍装置は、サイクロン式油分離器10で得た油が少ない冷媒により、凝縮器51の能力が高まり、冷凍効率を高める効果が得られる。
図14は、上記の実施の形態1〜5のいずれかに係るサイクロン式油分離器10を空気圧縮機に適用した構成を示す図である。
図14において、空気圧縮機は、空気の余分な成分を取るフィルタ61と、フィルタ61からくる空気を圧縮する空気圧縮装置60と、空気圧縮装置60で空気と混在した油を分離するサイクロン式油分離器10と、空気を冷却する空気冷却器62を有する。空気圧縮機は、サイクロン式油分離器10で得た油が少ない空気により、空気冷却器62の能力が高まり、空冷効率を高める効果が得られる。
Claims (6)
- 内壁の横断面が円形のシェルと、前記シェルの上部に接続され、油を含む流体を前記シェルに流し込む流体入口管と、前記シェルに接続され、油を分離した流体を送出する流体出口管と、前記シェルに接続され、分離された油を回収する油出口管とを備え、
前記流体入口管は、前記シェルとの近傍で曲管部を有し、前記曲管部の終端部において外周側の接線と、前記シェルの内壁の接線とが一致するように、前記シェルと接続され、
前記曲管部の終端が、前記シェルの内壁に接続され、
前記流体入口管が、複数の曲管部を有し、
前記流体入口管が、その出口手前、且つ前記曲管部の内周側の内壁に、金網を有する
ことを特徴とするサイクロン式油分離器。 - 前記シェルの上部内側に取り付けられた旋回中心管を備え、
前記旋回中心管が、その外周又は下端に金網を有することを特徴とする請求項1記載のサイクロン式油分離器。 - 前記シェルが、内壁又は内壁近傍に、金網を有することを特徴とする請求項1又は2記載のサイクロン式油分離器。
- 圧縮機と一体となっていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のサイクロン式油分離器。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のサイクロン式油分離器を備えることを特徴とする圧縮式冷凍装置。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のサイクロン式油分離器を備えることを特徴とする空気圧縮装置。
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