JPH07332810A

JPH07332810A - 冷凍装置用オイルミストセパレータ

Info

Publication number: JPH07332810A
Application number: JP12597394A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hiruko; 毅蛭子
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1994-06-08
Filing date: 1994-06-08
Publication date: 1995-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】圧縮機から供給される冷媒ガス中の高温状態
で粘度が低いオイルミスト成分を冷却可能として粘度を
高め、分離効率を向上させる。【構成】オイルミストセパレータ１０内のデミスタを
熱交換可能な熱交換器構成とすることによって、オイル
ミスト成分の粘度を増大させてオイルミストセパレータ
容器内壁面での液膜の形成およびオイルの蒸発を抑制
し、冷媒ガスと随伴してサイクル内へ流入するオイルミ
スト成分の混入量を大幅に減少させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、冷凍装置用オイルミ
ストセパレータの構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】冷凍装置の冷媒ガス中のオイルミスト成
分を分離するオイルミストセパレータとしては、例えば
所定の容積空間を有するオイルミストセパレータケーシ
ング内に設けた衝突板にガス冷媒を衝突させるものやデ
ミスタと呼ばれる金網状の衝突板を用いるものなどが提
案されているが、このような単純な形態のものでは冷媒
ガスとオイルミスト成分とを必ずしも効率よく分離して
冷媒ガスのみを出口管より流出させることができず、分
離効率が低い問題点が生じていた。

【０００３】このような問題点を解決するために、例え
ば実公平５−２２２４６号公報に開示されるものでは、
図７に示すようにケーシング３１内に遮蔽板３６を介し
て設けた金網よりなるデミスタ４０の上面に近接して上
下方向に対向する冷媒ガスの入口管３２を設け、オイル
ミストと冷媒ガスの慣性力の差を用いて阻大なオイルミ
スト成分の再飛散を防止することにより分離効率の向上
を図ろうとしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来のオ
イルセパレータ３０の構成では、上記デミスタ４０を通
過せずに周囲の遮蔽板３６上に残留したオイルおよびオ
イルミスト成分が高温状態にあるために粘度が低く、し
かもオイルミストセパレータケーシング１内を対流する
冷媒ガスの影響で例えば図７に仮想線で示すように、そ
の内壁面上を薄膜となって流動し、やがて同オイル液膜
が出口管３３部に達して吐出する冷媒ガスと共に流出し
ていく問題がある。また、冷媒オイルは高温の状態では
蒸気圧が高いために、液室あるいはオイルミストセパレ
ータケーシング１内壁面上でも蒸発し、さらに微細ミス
トとなって流出していく問題点も生じる。

【０００５】このようにしてオイルミストセパレータに
よって十分にオイルを分離することができずに冷凍シス
テム内に油が流れると、冷媒配管内の圧力損失が大きく
なるばかりでなく蒸発器や凝縮器等熱交換器部での蒸発
及び凝縮熱伝達率が大幅に低下し、結果として機器の効
率および能力の低下が生じることが懸念される。

【０００６】本願発明は、オイルミストセパレータ内の
デミスタ部を熱交換可能な構成とし、オイルミスト成分
の粘度を増大させることによって、オイルミストセパレ
ータ容器内壁面のオイル液膜の形成およびオイルの蒸発
を可及的に抑制して冷凍サイクル内へ流入するオイルミ
スト成分の混入量を十分に減少させ得るようにすること
を目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願発明は、上記目的を
達成するために、次のような課題解決手段を備えて構成
されている。

【０００８】すなわち、本願発明の冷凍装置用オイルミ
ストセパレータは、例えば図１〜図５に示すように、圧
縮機１１からのオイルミスト成分を含む高温の冷媒ガス
が供給されるオイルミストセパレータケーシング１内
に、オイルミスト成分を分離するメッシュ構造のデミス
タを設けるとともに、該デミスタを熱交換器構造に形成
している。

【０００９】そして、上記デミスタを形成する熱交換器
構造としては、例えば伝熱管５aの両側に複数枚のメッ
シュフィン５b,５b・・・を積層したメッシュフィン熱
交換器構造５が採用される。

【００１０】また、上記熱交換器構造のデミスタは、当
該冷凍装置の冷凍回路の途中に組み込まれ、その蒸発器
１４から圧縮機１１への低温冷媒を熱交換冷媒として利
用するように構成される。

【００１１】そして、その場合、該冷凍回路への組み込
みは、当該冷凍装置の上記蒸発器１４から圧縮機１１へ
のメイン冷媒配管２３を使用してなされるか、又は該メ
イン冷媒配管２３に並設されたバイパス冷媒配管２４を
使用してなされる。また、上記バイパス冷媒配管２４を
使用して組み込まれる時は、当該バイパス冷媒配管２４
の途中に低温冷媒流入量の調整を行う流量調整手段８が
設けられる。

【００１２】

【作用】本願発明の冷凍装置用オイルミストセパレータ
は、上記構成に対応して次のような作用を奏する。

【００１３】すなわち、上述の如く本願発明の冷凍装置
用オイルミストセパレータは、先ずオイルミスト成分を
含む圧縮機１１からの高温の冷媒ガスが供給されるオイ
ルミストセパレータケーシング１内に、オイルミスト成
分を分離するメッシュ構造のデミスタが設けられている
とともに、該デミスタが熱交換器構造を有して構成され
ている。従って、上記オイルミストセパレータケーシン
グ１内に導入された高温のオイルミスト成分はデミスタ
部で適度に冷却されて粘度が高くなり、オイルミストセ
パレータケーシング１内にオイル液膜を形成しにくくな
るとともに蒸発もしにくくなり、冷媒ガスの対流によっ
ても出口側に流されにくくなる。

【００１４】そして、上記デミスタを形成する熱交換器
構造が、例えば伝熱管５aの両側に複数枚のメッシュフ
ィン５b,５b・・・を積層したメッシュフィン熱交換器
構造５になっていると、メッシュフィン５b,５b・・・
による高い熱交換性能によって特に効果的にオイルミス
ト成分が冷却されて粘度が高くなるとともにメッシュフ
ィン５b,５b・・・のメッシュそのものがデミスタ機能
を果たすので構造が簡単になる。

【００１５】また、上記熱交換器構造のデミスタを、当
該冷凍装置の冷凍回路の途中に組み込んで、その蒸発器
１４から圧縮機１１への低温冷媒を熱交換冷媒として利
用するように構成すると、別途熱交換用の冷媒が不要と
なり、構成がシンプルとなる。

【００１６】そして、その場合、該冷凍回路への組み込
みは、当該冷凍装置の上記蒸発器１４から圧縮機１１へ
のメイン冷媒配管２３を使用してなされるか、又は該メ
イン冷媒配管２３に並設されたバイパス冷媒配管２４を
使用してなされる。従って、伝熱管５aとの連結、組込
みは簡単である。また、上記バイパス冷媒配管２４を使
用して組み込まれ、当該バイパス冷媒配管２４の途中に
低温冷媒の流入量の調整を行う流量調整手段８が設けら
れていると、冷凍負荷の大きさに応じた運転が可能にな
るとともに、冷媒ガス中のオイルミスト成分量に応じた
熱交換能力、言い換えると、オイルミスト成分の粘度調
節を行うことができ、オイルミスト成分の分離効率を高
精度にコントロールできるようになる。

【００１７】

【発明の効果】以上の結果、本願発明のオイルミストセ
パレータによると、油分離効率の向上により、冷媒配管内圧力損失の低
減および熱交換器伝熱性能の向上が図られる。

【００１８】冷凍サイクル内に油がほとんど混入し
ないことにより、充填油量の低減および信頼性の向上が
図られる。

【００１９】冷媒に油が溶け込まないか、又は溶け
込みにくいような場合にも圧縮機側に十分な油を確実に
戻すことができるようになる。

【００２０】

【実施例】

(実施例１)図１〜図３は、本願発明の実施例１に係るオ
イルミストセパレータの構成を示している。

【００２１】先ず図１は、同オイルミストセパレータ１
０の要部の構造を示し、符号１はそのタンク状のケーシ
ングである。該ケーシング１の上部には冷媒ガスの入口
管２および出口管３が上方から下方に向けて挿入固定さ
れている一方、下部にはドレン管４が下方から上方に挿
入固定されている。

【００２２】そして、該ケーシング１の内部中間位置に
はデミスタを構成するメッシュフィン熱交換器５が、そ
の周囲を遮蔽板６によって支持されることにより図示の
ように斜目に傾斜した状態で支持されている。そして、
上記入口管２は、該斜目に傾斜したメッシュフィン熱交
換器５の上部に対応して開口されている。

【００２３】上記メッシュフィン熱交換器５は、伝熱管
５aの上下両側に複数枚のメッシュフィン５b,５b・・・
を所定のフィンピッチを保って重合積層して構成されて
おり、メッシュフィンの特性としての非常に高い伝熱性
能を備えている。そして、そのメッシュフィン５b,５b
・・・の網目の径は、冷媒ガス中のオイルミストをセパ
レートするのに最適な寸法に形成されている。

【００２４】次に、このように構成されたオイルミスト
セパレータ１０は、例えば図２に示すような圧縮機１
１、凝縮器１２、膨張弁１３、蒸発器１４を備えた冷凍
回路中に図示のような状態で組み込まれる。

【００２５】すなわち、上記入口管２は圧縮機１１の冷
媒ガス吐出口側に、また上記出口管３は凝縮器１２の冷
媒ガス吸入口側に各々冷媒配管２１,２２を介して接続
されるとともに上記メッシュフィン熱交換器５の伝熱管
５aの一端側は蒸発器１４の低温冷媒出口側に、また他
端側は圧縮機１１の低温冷媒吸入口側に各々メイン冷媒
配管２３を介して接続されている。

【００２６】また、さらに上記ドレン管７は、圧縮機１
１のオイル戻し口にオイル戻し配管２５を介して接続さ
れている。

【００２７】したがって、該構成によると、オイルミス
トセパレータ１０のデミスタ部が蒸発器１４からの低温
冷媒によって冷却熱交換可能なメッシュフィン熱交換器
５によって構成されており、上記入口管２を介してデミ
スタ、すなわちメッシュフィン熱交換器５のメッシュフ
ィン５b,５b・・・部に上方側から供給された圧縮機１
１からのオイルミスト成分を含む高温の冷媒ガス中のオ
イルミスト成分が適度に冷却されて高粘度状態のものと
なり、従来のように遮蔽板６やオイルミストセパレータ
ケーシング１の内壁部に薄膜状に付着し、対流によって
出口管３付近まで上昇するようなことはなくなる(図３
参照)。その結果出口管３を通して凝縮器１２側に供給
されるオイルミスト量が大きく低減され、分離効率が大
きく向上し、確実に圧縮機１１側にオイルが戻される。

【００２８】上記のようなメッシュフィン熱交換器５の
メッシュフィン５bは、メッシュ上に留ったオイル液滴
の飛散が生じにくく、また過飽和状態のオイル液滴も比
較的スムーズに下方に流下することが実験の結果、確認
された。

【００２９】一般に油膜は粘度と温度の相関関数が大き
く、温度の低下とともに急激に粘度を増す特性がある。
図６は例えばフロン系Ｒ２２などの冷媒に一般的に用い
られているＳＵＮＩＳＯ・４ＧＳの温度−粘度線図であ
るが、これによると冷媒温度が９０℃から８０℃になる
ことによって粘度は約３５％増加することがわかる。

【００３０】粘度の低い油は図７に示したようにケーシ
ング内壁面を薄い液膜となって出口管の口部までまわり
こみ、冷媒ガスと随伴することによって冷凍サイクル内
へ流れ込む。従って、オイルミストセパレータでは、そ
の構造にも関わらず低粘度の油の場合には完全に油を分
離することはできなかった。

【００３１】しかるに本願発明の実施例のようにデミス
タ部に低温冷却機能を付加することによって通過する油
の粘度を大幅に増大させるようにすると、ケーシング内
壁面の油膜は非常に薄くなるか、あるいは油膜自体を形
成することができないようになり、さらにオイルの蒸発
も抑制されるために従来以上の油分離効率を得ることが
可能となる。

【００３２】(実施例２)次に、図４は本願発明の実施例
２に係るオイルミストセパレータの構成を示している。

【００３３】該実施例の構成では、上記デミスタ部を構
成するメッシュフィン熱交換器５の伝熱管５aに対する
冷媒配管を実施例１のように蒸発器１４と圧縮機１１間
のメイン冷媒配管２３を使用して形成するのではなく同
蒸発器１４から圧縮機１１へのメイン冷媒配管２３とは
別のバイパス冷媒配管構造２４とする一方、その途中に
流量調整弁８を設けたことを特徴とするものである。

【００３４】上記オイルミストセパレータ１０内に置か
れたメッシュフィン熱交換器５の冷却温度が低すぎると
上記圧縮機１１からの吐出ガス温度が低下し過ぎるため
に上記凝縮器１２の能力が低下することが懸念される。
したがって、凝縮器１２の能力を低下させずに当初の狙
いである油粘度及び蒸気圧を下げる温度域においてこの
メッシュフィン熱交換器５は動作されねばならない。す
なわち、今圧縮機１１の吐出冷媒ガス温度をＴ₁、オイ
ルミストセパレータ１０のガスの出口側冷媒温度をＴ₂
とすれば、ΔＴ＝Ｔ₁−Ｔ₂の値がＴa≦ΔＴ≦Ｔbの範囲
において熱交換器５を動作させる必要がある。

【００３５】ΔＴ≦Ｔaの場合にはオイルミストセパレ
ータ１０内において冷媒ガスが十分に冷却されていない
状態であることを示し、従って油粘度が十分に大きくは
ならず、油分離効率が低下することが考えられる。した
がって流量調整弁８の開度を大きくしてバイパス冷媒配
管２４に流れる蒸発器１４からの低温冷媒流量を増加さ
せてオイルミストセパレータ１０内に置かれたメッシュ
フィン熱交換器５の冷却能力を大きくし、Ｔa≦ΔＴと
なるように温度調節を行う。

【００３６】他方Ｔb≦ΔＴの場合は、この逆であり冷
媒ガス温度が低下し過ぎることを示しており、上記流量
調整弁８の開度を絞ってバイパス冷媒配管２４に流れる
蒸発器１４からの低温冷媒流量を減少させて冷媒ガス温
度を高くすることによって適切なオイルミストセパレー
タ１０の出口側冷媒ガス温度を得ることが可能となるよ
うにする。この結果、凝縮器１２は安定した能力を維持
することができる。

【００３７】(実施例３)さらに図５は、本願発明の実施
例３に係る冷凍装置用オイルミストセパレータの構成を
示している。

【００３８】該実施例の構成では、例えば筒状のオイル
ミストセパレータケーシング１の内部に導入された入口
管２および出口管３の下部に各々上下に長いスリーブ構
造のメッシュフィン熱交換器よりなるデミスタ１６およ
び１７を取付け、それらの間を仕切板１９によって仕切
って構成したことを特徴としている。

【００３９】そして、上記デミスタ１６および１７の各
々は、その蓋部１Ａでの支持部材２a,３aの部分で上記
実施例２と同様のバイパス冷媒配管２４中に組み込まれ
ている。従って、その円筒状のメッシュフィン間の伝熱
管(図示省略)には、同バイパス冷媒配管２４を通して図
４と同様の蒸発器１４からの低温冷媒が流され、これに
よって入口管２から導入される高温冷媒ガス中のオイル
ミスト成分を速かに冷却して粘度を高め、可及的にオイ
ルミストセパレータケーシング１内での拡散、対流を生
じさせることなく液滴化して落下させるとともに、一方
出口管３側に吸入される残余ミスト成分をも更に有効に
冷却して当該デミスタ１７部で確実に分離する。その結
果、オイルミスト成分の分離効率が大きく向上する。

【００４０】そして、以上のようにして分離され、オイ
ルミストセパレータケーシング１の底部に留ったオイル
は、その量が一定量以上になると、フロート１５が作動
して、そのレバー１５を介して弁４aを開き、オイル戻
し配管４を通して圧縮機側に同オイルを戻す。

【００４１】なお、符号１８は上記オイルミストセパレ
ータケーシング１の底部１Ｂ上に設けられたフロート台
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本願発明の実施例１に係るオイルミス
トセパレータの構成を示す断面図である。

【図２】図２は、同オイルミストセパレータを冷凍回路
に組込んだ状態の構成を示す図である。

【図３】図３は、同オイルミストセパレータの作用を示
す要部の拡大断面図である。

【図４】図４は、本願発明の実施例２に係るオイルミス
トセパレータの構成を示す図である。

【図５】図５は、本願発明の実施例３に係るオイルミス
トセパレータの構成を示す断面図である。

【図６】図６は、フロン系冷媒に一般に使用されている
圧縮機オイルの温度−粘度特性図である。

【図７】図７は、従来のオイルミストセパレータの構成
と問題点を示す図である。

【符号の説明】

１はオイルミストセパレータケーシング、２は入口管、
３は出口管、５はメッシュフィン熱交換器、５aは伝熱
管、５bはメッシュフィン、６は遮蔽板、８は流量調整
弁、１０はオイルミストセパレータ、１１は圧縮機、１
２は凝縮器、１４は蒸発器である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機(１１)からのオイルミストを含む
高温冷媒ガスが供給されるオイルミストセパレータケー
シング(１)内に、オイルミスト成分を分離するメッシュ
構造のデミスタを設けるとともに、該デミスタを熱交換
器構造に形成してなる冷凍装置用オイルミストセパレー
タ。
【請求項２】熱交換器構造のデミスタは、メッシュフ
ィン熱交換器(５)により構成されていることを特徴とす
る請求項１記載の冷凍装置用オイルミストセパレータ。
【請求項３】熱交換器構造のデミスタは、当該冷凍装
置の冷凍回路の途中に組み込まれ、その蒸発器(１４)か
ら圧縮機(１１)への低温冷媒を熱交換冷媒として利用す
るように構成されていることを特徴とする請求項１又は
２記載の冷凍装置用オイルミストセパレータ。
【請求項４】熱交換器構造のデミスタの冷凍回路への
組み込みは、当該冷凍装置の蒸発器(１４)から圧縮機
(１１)へのメイン冷媒配管を使用してなされていること
を特徴とする請求項３記載の冷凍装置用オイルミストセ
パレータ。
【請求項５】熱交換器構造のデミスタの冷凍回路への
組み込みは、当該冷凍装置の蒸発器(１４)から圧縮機
(１１)へのメイン冷媒配管に並設されたバイパス冷媒配
管を使用してなされていることを特徴とする請求項３記
載の冷凍装置用オイルミストセパレータ。
【請求項６】バイパス冷媒配管の途中に低温冷媒の流
入量の調整を行う流量調整手段(８)が設けられているこ
とを特徴とする請求項５記載の冷凍装置用オイルミスト
セパレータ。