專利名稱：油分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請主張基于2010年11月18日申請的日本專利申請第2010-258139號的優(yōu)先權(quán)。其申請的全部內(nèi)容通過參考援用于本說明書中。本發(fā)明涉及一種設(shè)置于壓縮機(jī)與制冷機(jī)之間并分離冷媒氣體所包含的油的油分離器。
背景技術(shù)：
蓄冷器式制冷機(jī)有吉福德麥克馬洪式制冷機(jī)(以下稱為“GM制冷機(jī)”)、焦耳湯姆遜式+GM制冷機(jī)、克勞德循環(huán)制冷機(jī)、斯特林制冷機(jī)等各種種類，但通常大多使用GM制冷機(jī)。GM制冷機(jī)與壓縮機(jī)連接，通過在制冷機(jī)內(nèi)將由壓縮機(jī)供給的高壓冷媒氣體(通常使用氦氣)從高壓絕熱膨脹至低壓來產(chǎn)生冷能，并通過將已產(chǎn)生的冷能蓄冷在設(shè)置于蓄冷器的蓄冷材來獲得超低溫。壓縮機(jī)進(jìn)行在壓縮機(jī)主體中對從GM制冷機(jī)返回的低壓冷媒氣體(返回氣體)進(jìn)行升壓，并將其作為供給氣體再次供給至GM制冷機(jī)的處理。從GM制冷機(jī)返回的返回氣體在壓縮機(jī)主體內(nèi)再次被升壓,在冷媒氣體熱交換部對已升壓的冷媒氣體(供給氣體)進(jìn)行冷卻處理。已進(jìn)行冷卻處理的冷媒氣體被送至油分離器而進(jìn)行油分離。在專利文獻(xiàn)I中示出有這種油分離器的一例。并且，已分離油的冷媒氣體被送至吸附器，之后作為供給氣體供給至GM制冷機(jī)。在專利文獻(xiàn)I中，公開有臥式油分離器的例子。專利文獻(xiàn)I所示的例子中，油分離器包含容器、導(dǎo)管、葉片式除霧器、網(wǎng)狀除霧器(過濾部)。容器具有第I頭、相反側(cè)的第2 頭、在第I頭與第2頭之間伸長的圓筒形的殼、在第I位置向容器開口的入口、及在第2位置開口的放出口。導(dǎo)管用于將包括油和壓縮氣體的混合物的流體送至容器的入口。另外， 在專利文獻(xiàn)I所示的例子中，作為構(gòu)成過濾油的過濾部的主要部分，使用網(wǎng)狀除霧器。專利文獻(xiàn)I :日本特表2006-501985號公報但是，如上述的設(shè)置于制冷機(jī)與壓縮機(jī)之間的油分離器存在如下問題。設(shè)置于油分離器中的過濾部中，由于不間斷地填充過濾部，因此已液化的油不會流向下方，而是以冷媒氣體和油混在一起的狀態(tài)，從過濾部的整個下游側(cè)端面噴出。并且， 從過濾部的整個下游側(cè)端面噴出的油混入下游側(cè)(制冷機(jī)側(cè))的冷媒氣體流道中。其結(jié)果， 存在油混入本應(yīng)保持成不混入油的下游側(cè)(制冷機(jī)側(cè))的配管、罐及其他各種設(shè)備內(nèi)部之類的問題。專利文獻(xiàn)I所公開的例子中，在油分離器的內(nèi)部，即上游側(cè)還具備有葉片式除霧器，但過濾油的過濾部實(shí)際上是網(wǎng)狀除霧器。而且，在網(wǎng)狀除霧器中，由于不間斷地填充過濾用材料，因此存在已液化的油不會流向下方，而是以冷媒氣體和油混在一起的狀態(tài)，從網(wǎng)狀除霧器的整個下游側(cè)端面噴出之類的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述的問題點(diǎn)而完成的，其目的在于提供一種從由制冷機(jī)用壓縮機(jī)吐出的冷媒氣體中分離油的油分離器，其防止油從過濾油的過濾部的整個下游側(cè)端面噴出，并能夠有效地從冷媒氣體分離已過濾的油。為了解決上述課題，本發(fā)明中以采取下述手段為特征。本發(fā)明的油分離器，其設(shè)置于冷媒氣體從壓縮冷媒氣體的壓縮機(jī)朝向使冷媒氣體膨脹來產(chǎn)生冷能(冷熱)的制冷機(jī)流動的冷媒氣體流道的中途，并分離冷媒氣體所包含的油，該油分離器具有入口部，設(shè)置于上游側(cè)，并具有導(dǎo)入冷媒氣體的氣體導(dǎo)入口；出口部， 設(shè)置于下游側(cè)，并具有導(dǎo)出冷媒氣體的氣體導(dǎo)出口和排出已分離的油的排油口 ；第I過濾部，設(shè)置于所述入口部與所述出口部之間，并從冷媒氣體過濾油;第2過濾部，在所述第I過濾部的下游側(cè)與所述第I過濾部隔離而設(shè)置，并從冷媒氣體過濾油；及油分離部，包含設(shè)置于所述第I過濾部的下游側(cè)端面的第I多孔板。另外，本發(fā)明在上述油分離器中，所述油分離部包含設(shè)置于所述第2過濾部的上游側(cè)端面的第2多孔板。另外，本發(fā)明在上述油分離器中，所述第2多孔板通過墊片部件固定于所述第I多孔板。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，在從由制冷機(jī)用壓縮機(jī)吐出的冷媒氣體(也即制冷劑氣體)分離油的油分離器中，防止油從過濾油的過濾部的整個下游側(cè)端面噴出，并能夠有效地從冷媒氣體分離已過濾的油。


圖I是第I實(shí)施方式所涉及的蓄冷器式制冷機(jī)用壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示第I實(shí)施方式所涉及的油分離器的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖3是表示第I實(shí)施方式所涉及的油分離器的其他結(jié)構(gòu)的例子的截面圖。圖4是表示比較例所涉及的油分離器的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖5是表示包含油的冷媒氣體通過比較例所涉及的油分離器的濾清部件時的樣子的示意圖。圖6是表示包含油的冷媒氣體通過第I實(shí)施方式所涉及的油分離器的濾清部件時的樣子的示意圖。圖7(a)是表示空隙尺寸d與油流出速度V0的關(guān)系的曲線圖，圖7(b)是表示空隙尺寸d相對于冷媒氣體的流速V的比，即變量r與油流出速度vo的關(guān)系的曲線圖。圖8是表示第I實(shí)施方式的第I變形例所涉及的油分離器的結(jié)構(gòu)的截面圖及用于說明傾斜角e的圖。圖9是表示第I實(shí)施方式的第2變形例所涉及的油分離器的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖10是表示第2實(shí)施方式所涉及的油分離器的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖中10_壓縮機(jī)，11-壓縮機(jī)主體，15、15a 15c_油分離器，15A-高壓氣體導(dǎo)入口，15B-高壓氣體導(dǎo)出口，15C-排油口，30-GM制冷機(jī)，35-殼，35A、35E_圓筒部，35B- A 口部，35C-出口部，36-濾清元件，37-第I濾清部件，37A、38A-多孔板，38-第2濾清部件，39-油分離部件，39A-第I多孔板，39B-第2多孔板，39C、41C_墊片部件，40-第3濾清部件,41-第2油分尚部件，4IA-第3多孔板,41B-第4多孔板。
具體實(shí)施例方式以下，參考附圖對用于實(shí)施本發(fā)明的方式進(jìn)行說明。(第I實(shí)施方式)參考圖1，對具備本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的油分離器的蓄冷器式制冷機(jī)用壓縮機(jī)進(jìn)行說明。另外，在本實(shí)施方式中，對利用GM制冷機(jī)作為蓄冷器式制冷機(jī)的例子進(jìn)行說明。圖I是本實(shí)施方式所涉及的蓄冷器式制冷機(jī)用壓縮機(jī)10 (以下稱為“壓縮機(jī)”。) 的結(jié)構(gòu)圖。壓縮機(jī)10由壓縮機(jī)主體11、熱交換器12、高壓側(cè)配管13、低壓側(cè)配管14、油分離器15、吸附器16、儲罐17及旁通機(jī)構(gòu)18等構(gòu)成。壓縮機(jī)10通過供給配管22及返回配管 23連接于GM制冷機(jī)30。壓縮機(jī)10在壓縮機(jī)主體11中對從GM制冷機(jī)30通過返回配管23 返回的低壓冷媒氣體(返回氣體)進(jìn)行升壓，并作為供給氣體通過供給配管22再次供給至 GM制冷機(jī)30。從GM制冷機(jī)30返回的返回氣體通過返回配管23首先流入儲罐17。儲罐17是用于去除返回氣體所包含的脈動的部件。儲罐17具有比較大的容量，因此能夠通過將返回氣體導(dǎo)入儲罐17內(nèi)來去除脈動。在儲罐17內(nèi)去除了脈動的返回氣體導(dǎo)出至低壓側(cè)配管14。低壓側(cè)配管14連接于壓縮機(jī)主體11，由此在儲罐17中去除了脈動的返回氣體被供給至壓縮機(jī)主體11。壓縮機(jī)主體11例如為卷動方式或回轉(zhuǎn)式泵，用于壓縮返回氣體并升壓為高壓冷媒氣體(供給氣體)。壓縮機(jī)主體11將已升壓的供給氣體送出至高壓側(cè)配管13A(13)。供給氣體在壓縮機(jī)主體11中升壓時，以稍微混入了壓縮機(jī)主體11內(nèi)的油的狀態(tài)被送出至高壓側(cè)配管13A(13)。另外，高壓側(cè)配管13相當(dāng)于冷媒氣體從壓縮機(jī)10朝向GM制冷機(jī)30流動的冷媒氣體流道。另外，壓縮機(jī)主體11為利用油進(jìn)行冷卻的結(jié)構(gòu)。因此，使油循環(huán)的油冷卻配管33 為連接于構(gòu)成熱交換器12的油熱交換部26的結(jié)構(gòu)。并且，油冷卻配管33中設(shè)置有控制在內(nèi)部流動的油流量的節(jié)流孔32。熱交換器12以冷卻水在冷卻水配管25循環(huán)的方式構(gòu)成。熱交換器12具有對流過油冷卻配管33的油進(jìn)行冷卻處理的油熱交換部26及冷卻供給氣體的冷媒氣體熱交換部 27。在油熱交換部26中流過油冷卻配管33內(nèi)的油被熱交換而被冷卻，并且，在冷媒氣體熱交換部27中流過高壓側(cè)配管13A(13)內(nèi)的供給氣體被熱交換而被冷卻。在壓縮機(jī)主體11中被升壓并在冷媒氣體熱交換部27中被冷卻的供給氣體通過高壓側(cè)配管13A(13)供給至油分離器15。在油分離器15中，從冷媒氣體分離供給氣體所包含的油，并且還去除油所包含的雜質(zhì)或塵埃。另外，對于油分離器15的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，將在后面敘述。在油分離器15進(jìn)行了油去除的供給氣體通過高壓側(cè)配管13B(13)被送至吸附器16。吸附器16用于去除供給氣體所包含的、尤其是已氣化的油成分。而且，若在吸附器16 中去除已氣化的油成分，則供給氣體被導(dǎo)出至供給配管22，由此供給至GM制冷機(jī)30。旁通機(jī)構(gòu)18由旁通配管19、高壓側(cè)壓力檢測裝置20及旁通閥21構(gòu)成。旁通配管19是連通壓縮機(jī)10的供給氣體所流過的高壓側(cè)和返回氣體所流過的低壓側(cè)的配管。高壓側(cè)壓力檢測裝置20檢測高壓側(cè)配管13B內(nèi)的供給氣體的壓力。旁通閥21是開閉旁通配管19的電動閥裝置。另外，旁通閥21為常閉閥，但為通過高壓側(cè)壓力檢測裝置20驅(qū)動控制的結(jié)構(gòu)。具體而言，當(dāng)高壓側(cè)壓力檢測裝置20檢測出從油分離器15到達(dá)吸附器16的供給氣體的壓力(即，高壓側(cè)配管13B內(nèi)的壓力)成為既定壓力以上時，旁通閥21設(shè)為被高壓側(cè)壓力檢測裝置20驅(qū)動而開閥的結(jié)構(gòu)。由此，防止既定壓力以上的供給氣體供給至GM制冷機(jī)30?；赜团涔?4其高壓側(cè)連接于油分離器15，低壓側(cè)連接于低壓側(cè)配管14。并且，在回油配管24的中途設(shè)置有，去除在油分離器15中分離的油所包含的塵埃的過濾器28及控制油的返回量的節(jié)流孔29。接著，參考圖I至圖3，對本實(shí)施方式所涉及的油分離器15進(jìn)行說明。本實(shí)施方式所涉及的油分離器15是將本發(fā)明所涉及的油分離器應(yīng)用于臥式油分離器的例子。圖2是表示本實(shí)施方式所涉及的油分離器15的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖3是表示本實(shí)施方式所涉及的油分離器15的其他結(jié)構(gòu)的例子的截面圖。另外，在圖2中，用G表示冷媒氣體的流動，用0表示油的流動。油分離器15由殼35和濾清元件36構(gòu)成。殼35由圓筒部35A、入口部35B、出口部35C及設(shè)置臺3 構(gòu)成。圓筒部35A呈大致水平地延伸的空心的筒形狀。圓筒部35A的上游側(cè)氣密地設(shè)置有入口部35B。此外，圓筒部35A的下游側(cè)氣密地設(shè)置有出口部35C。入口部35B上設(shè)置有導(dǎo)入作為高壓氣體的冷媒氣體的高壓氣體導(dǎo)入口 15A，高壓氣體導(dǎo)入口 15A上連接有高壓氣體導(dǎo)入用管15D。高壓氣體導(dǎo)入用管MD連接于圖I所示的高壓側(cè)配管13A(13)。另外，高壓氣體導(dǎo)入口 15A相當(dāng)于本發(fā)明中的氣體導(dǎo)入口。出口部35C上設(shè)置有導(dǎo)出作為高壓氣體的冷媒氣體的高壓氣體導(dǎo)出口 15B，高壓氣體導(dǎo)出口 15B上連接有高壓氣體導(dǎo)出用管15E。高壓氣體導(dǎo)出用管15E連接于圖I所示的高壓側(cè)配管13B(13)。另外，高壓氣體導(dǎo)出口 15B相當(dāng)于本發(fā)明中的氣體導(dǎo)出口。另外，出口部35C上設(shè)置有排出從冷媒氣體分離的油的排油口 15C，排油口 15C上連接有回油管15F?；赜凸?5F連接于圖I所示的回油配管24。濾清元件36由第I濾清部件37、第2濾清部件38及油分離部件39構(gòu)成。另外，第I濾清部件37相當(dāng)于本發(fā)明中的第I過濾部，第2濾清部件38相當(dāng)于本發(fā)明中的第2過濾部，油分離部件39相當(dāng)于本發(fā)明中的油分離部。第I濾清部件37在圓筒部35A的內(nèi)部配置過濾用材料而設(shè)置，是用于從冷媒氣體過濾油的部件。此外，第2濾清部件38在圓筒部35A的內(nèi)部，即第I濾清部件37的下游側(cè)以與第I濾清部件37隔離的方式配置過濾用材料而設(shè)置，是用于從冷媒氣體過濾油的部件。第I濾清部件37優(yōu)選為為了分離油而具有纖維狀結(jié)構(gòu)的過濾用材料。作為第ICN 102538324 A
濾清部件37，例如能夠使用玻璃棉等。第2濾清部件38也優(yōu)選為為了分離油而具有纖維狀結(jié)構(gòu)的過濾用材料。作為第 2濾清部件38，例如能夠使用玻璃棉等。另外，第I濾清部件37及第2濾清部件38可以是相同部件。此時，具有沿整體由相同部件構(gòu)成的濾清部件的冷媒氣體的流道在中途設(shè)置空隙并在該空隙配置油分離部件 39的結(jié)構(gòu)。S卩，濾清元件36具有多個濾清部件通過油分離部件層疊的層疊結(jié)構(gòu)。油分離部件39包含設(shè)置于第I濾清部件37的下游側(cè)端面的第I多孔板39A。油分離部件39是用于通過在第I濾清部件37中過濾的油順著第I多孔板39A的表面滑落來從冷媒氣體分離油的部件。另外，油分離部件39能夠通過第I多孔板39A固定支撐第I濾清部件37。作為第I多孔板39A，例如能夠使用沖孔板，該沖孔板通過在金屬板上例如向第I 方向以15mm左右的間隔排列且該排列向與第I方向正交的第2方向以IOmm左右的間隔排列，由此內(nèi)徑為6mm左右的貫穿孔形成為交錯配置。油分離部件39可包含設(shè)置于第2濾清部件38的上游側(cè)端面的第2多孔板39B。 油分離部件39能夠通過第2多孔板39B固定支撐第2濾清部件38。作為第2多孔板39B，也與第I多孔板39A相同地，例如能夠使用沖孔板，該沖孔板通過在金屬板上例如向第I方向以15mm左右的間隔排列且向其排列與第I方向正交的第 2方向以IOmm左右的間隔排列，由此內(nèi)徑為6mm左右的貫穿孔形成為交錯配置。另外，第2多孔板39B可通過墊片部件39C固定于第I多孔板39A。由此，能夠以將第I多孔板39A與第2多孔板39B之間的空隙保持為恒定的狀態(tài)隔離，因此能夠?qū)⒌贗 濾清部件37與第2濾清部件38的空隙尺寸(第I多孔板39A與第2多孔板39B的空隙尺寸)保持為恒定值。另外，第I濾清部件37的上游側(cè)端面上也可設(shè)置有與第I多孔板39A相同的多孔板37A。由此，能夠從上游側(cè)和下游側(cè)兩側(cè)固定支撐第I濾清部件37。另外，第2濾清部件38的下游側(cè)端面上也可設(shè)置與第2多孔板39B相同的多孔板 38A。由此，能夠從上游側(cè)和下游側(cè)兩側(cè)固定支撐第2濾清部件38。在本實(shí)施方式中，作為臥式油分離器的油分離器15可傾斜設(shè)置于設(shè)置臺3 上， 以便出口部35C的底部配置于比入口部35B的底部更靠下方的位置。由此，能夠使積存于圓筒部35A的底部的油輕松地從上游側(cè)流向下游側(cè)。但是，如圖3所示，可以以圓筒部35A 在設(shè)置臺3 上大致水平地延伸的方式設(shè)置，以便出口部35C的底部和入口部35B的底部配置成大致相同的高度。在此，參考圖4至圖6，并對比比較例來對本實(shí)施方式所涉及的油分離器15能夠防止油從過濾油的濾清部件的整個下游側(cè)端面噴出的作用效果進(jìn)行說明。圖4是表示比較例所涉及的油分離器的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖5是表示包含油的冷媒氣體通過比較例所涉及的油分離器的濾清部件37D時的樣子的示意圖。圖6是表示包含油的冷媒氣體通過本實(shí)施方式所涉及的油分離器15的濾清部件37、38時的樣子的示意圖。另外，在圖4及圖5中示出有在濾清部件37D的上游側(cè)端面及下游側(cè)端面分別設(shè)置多孔板37A、38A的例子。另外，在圖6中示出有在第I濾清部件37的下游側(cè)端面設(shè)置第 I多孔板39A、在第2濾清部件38的上游側(cè)端面設(shè)置第2多孔板39B、在第I濾清部件37的上游側(cè)端面及第2濾清部件38的下游側(cè)端面分別設(shè)置多孔板37A、38A的例子。另外，在圖 5及圖6中，為了容易圖示，省略油分離器15的傾斜，以油分離器15向水平延伸的方式進(jìn)行了記載。另外，在圖6中，省略了墊片部件的圖示。并且，在圖5及圖6中，用G表示冷媒氣體的流動，用0表示油的流動。比較例所涉及的油分離器也與第I實(shí)施方式所涉及的油分離器15相同地，由殼35 及濾清元件36構(gòu)成。但是，比較例所涉及的油分離器中，由濾清部件37D構(gòu)成濾清元件36， 在濾清部件37D的中途未設(shè)有空隙,也未設(shè)有油分尚部件。另外，在圖4中，對與第I實(shí)施方式所涉及的油分離器15相同的部分，附加與油分離器15相同的符號而省略說明。當(dāng)包含油的冷媒氣體通過比較例所涉及的油分離器的濾清部件37D時，因毛細(xì)管現(xiàn)象，油變得容易向周圍的所有方向滲透，或者濾清部件37D的油保持能力變高,油難以流向?yàn)V清部件37D的下部。其結(jié)果，如圖5所示，油從濾清部件37D的下游側(cè)端面的上部，即靠近高壓氣體導(dǎo)出口 15B的部分噴出，以變成飛沫或霧而伴隨于冷媒氣體的狀態(tài)，從高壓氣體導(dǎo)出15B流出。另外，如圖5所示，將濾清部件37D的下游側(cè)端面中的油液面的高度設(shè)為HO。另一方面，如圖6所示，在本實(shí)施方式所涉及的油分離器15中，在第I濾清部件37 與第2濾清部件38之間插入有空隙。由此，當(dāng)包含油的冷媒氣體通過第I濾清部件37及第2濾清部件38時，能夠使油通過自重階段性地落向第I濾清部件37和第2濾清部件38 的下部，且變得容易從冷媒氣體分離油。另外，通過在第I濾清部件37中過濾的油順著第 I多孔板39A的表面滑落，變得容易從冷媒氣體分離油。其結(jié)果，能夠防止油從第2濾清部件38的下游側(cè)端面的上部，即靠近高壓氣體導(dǎo)出15B的部分噴出。而且，油從第2濾清部件38的下游側(cè)端面的下部集中噴出，并且油的密度遠(yuǎn)大于冷媒氣體的密度，因此油不易變成飛沫或霧而伴隨于冷媒氣體。如圖6所示，將第I濾清部件37的下游側(cè)端面中的油液面的高度設(shè)為H1，將第2 濾清部件38的下游側(cè)端面中的油液面的高度設(shè)為H2。則能夠設(shè)為H2 < Hl且H2 < HO。因此，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠防止油從過濾油的濾清部件的整個下游側(cè)端面噴出。在本實(shí)施方式中，當(dāng)將通過第I濾清部件37的冷媒氣體的速度設(shè)為V、將預(yù)定系數(shù)設(shè)為k時，優(yōu)選隔離第I濾清部件37與第2濾清部件38的距離(空隙尺寸)d滿足下述公式⑴。[式I]d ^ kv (I)S卩，優(yōu)選第I濾清部件37與第2濾清部件38之間的空隙尺寸d為通過第I濾清部件37的冷媒氣體的速度V乘以預(yù)定系數(shù)k而得到的值以上。另外，當(dāng)油分離部件39包含第I多孔板39A及第2多孔板39B時，第I濾清部件 37與第2濾清部件38之間的空隙尺寸d是指第I多孔板39A與第2多孔板39B之間的空隙尺寸。將通過第I濾清部件37的冷媒氣體的流量設(shè)為Q，第I濾清部件37的截面積設(shè)為
S、第I濾清部件37的過濾用材料物質(zhì)密度設(shè)為P C1、第I濾清部件37的過濾用材料填充密度(實(shí)際密度)設(shè)為P時，以下述公式(2)表示通過第I濾清部件37的冷媒氣體的速度
8Vo[式2]
Q / Pu — P￥- t； / 1(2)
S/ Po因此，根據(jù)公式(I)及公式(2)，優(yōu)選第I濾清部件37與第2濾清部件38的空隙尺寸d滿足下述公式(3)。[式3]a>k / "(3)
■孓 / PoS卩，優(yōu)選第I濾清部件37與第2濾清部件38之間的空隙尺寸d為用第I濾清部件37的截面積S與第I濾清部件37的疏度(p ^ p ) / p ^的積除通過第I濾清部件37的冷媒氣體的流量Q的值乘以預(yù)定系數(shù)k而得到的值以上。在此，表I的實(shí)施例I中，調(diào)查了空隙尺寸d與以單位時間從高壓氣體導(dǎo)出15B流出的油流出量即油流出速度vo的關(guān)系。[表 I]
實(shí)施例I實(shí)施例2截面積S Cm2)0. 0180. 058流量 Q (NmVH)110110過濾用材料物質(zhì)密度P。 (kg/m3)25002500過濾用材料填充密度P (kg/m3)40048疏度(P 0- P ) /Po0. 840. 98系數(shù)kI. 4xl(T6I. 4xl(T空隙尺寸d 最佳值(最小值) (mm)102. 7在此，能夠通過如下方式來測定油的流出量，即例如在高壓氣體導(dǎo)出用管15E的中途設(shè)置過濾器或捕集器，測定通過高壓氣體導(dǎo)出用管15E的油的量。將此時的空隙尺寸 d與油流出速度vo的關(guān)系示于圖7(a)中。如圖7 (a)所示，可知，油流出速度vo隨著使空隙尺寸d從Omm增大至2mm而急劇減小，若使空隙尺寸d進(jìn)一步增大至6mm、10mm、14mm、18mm,則在d為IOmm以上的范圍內(nèi)，油流出速度vo —直收斂在大致恒定值。在圖7(a)的曲線圖中，將空隙尺寸d設(shè)為橫軸，代替于此，在圖7(b)中示出將空隙尺寸d相對于冷媒氣體的流速V的比即變量r，即下述公式(4)所示的變量r設(shè)為橫軸的圖表。[式4]r = d/v (4)則如圖7(b)所示，可知，油流出速度vo隨著使變量r從0增大至I. 4X 10_6而減小，若使變量r進(jìn)一步增大至1.4X10_6以上的值，則油流出速度vo —直收斂在大致恒定值。因此，如圖7 (b)所示，當(dāng)空隙尺寸d相對于冷媒氣體的流速V的比即變量r在預(yù)定值k(k = I. 4X 10_6)以上時，能夠充分減小油流出速度vo。其結(jié)果，能夠有效地從冷媒氣體分離已過濾的油。S卩，預(yù)定系數(shù)k是等于在增大空隙尺寸d的情況下、油流出速度vo減小而收斂在大致恒定值時、空隙尺寸d相對于冷媒氣體的流速V的比r的值。而且,此時的空隙尺寸d 成為空隙尺寸的最佳值(最小值)。另外，在表I的實(shí)施例I中，由于成為k= 1.4X10_6時空隙尺寸d的值為d = IOmm,因此優(yōu)選空隙尺寸d為IOmm以上。并且，上述空隙尺寸d與油流出速度vo的關(guān)系在變更表I的實(shí)施例I中記載的各參數(shù)時也幾乎同樣成立。作為實(shí)際使用的油分離器的規(guī)格，有截面積S大于表I的實(shí)施例I且疏度 (Pci-PVPtl更大的例子，即空隙尺寸d相對于流速V的比(變量r)更大的例子。將這種例子不于表I的實(shí)施例2。在表I的實(shí)施例2中，在增大空隙尺寸d (增大變量r)的情況下，當(dāng)變量r成為k =I. 4X 10_6時油流出速度vo也大致收斂。并且，成為k= 1.4父10_6時的空隙尺寸(1的值為d = 2. 7mm。因此，在表I的實(shí)施例2中，優(yōu)選空隙尺寸d為2. 7mm以上。由此，防止油從過濾油的過濾部的整個下游側(cè)端面噴出，并能夠有效地從冷媒氣體分離已過濾的油。(第I實(shí)施方式的第I變形例)接著，參考圖8對第I實(shí)施方式的第I變形例所涉及的油分離器進(jìn)行說明。在本變形例所涉及的油分離器15a中，第I濾清部件37與第2濾清部件38的空隙并未相對于圓筒部35A的軸向垂直，而是以向上游側(cè)傾斜的方式設(shè)置。圖8(a)是表示本變形例所涉及的油分離器15a的結(jié)構(gòu)的截面圖，圖8 (b)是用于說明傾斜角e的圖。本變形例所涉及的油分離器15a除了濾清元件36以外的部分，也與第I實(shí)施方式所涉及的油分離器15相同。因此，在圖8中，對于與第I實(shí)施方式所涉及的油分離器15相同的部分，附加與油分離器15相同的符號，并且在本變形例中省略對包含壓縮機(jī)等在內(nèi)的除了濾清元件36以外的部分的說明。油分離器15a由殼35和濾清元件36構(gòu)成，并且由圓筒部35A、入口部35B、出口部 35C及設(shè)置臺3 構(gòu)成殼35，這兩點(diǎn)與第I實(shí)施方式相同。
濾清元件36由第I濾清部件37、第2濾清部件38及油分離部件39構(gòu)成。與第I實(shí)施方式相同地,第I濾清部件37設(shè)置于圓筒部35A的內(nèi)部。并且，與第I 實(shí)施方式相同地，第2濾清部件38在圓筒部35A的內(nèi)部，即第I濾清部件37的下游側(cè)，與第I濾清部件37隔離而設(shè)置。但是，在本變形例所涉及的油分離器15a中，第I濾清部件37與第2濾清部件38 之間的空隙并未相對于圓筒部35A的軸向垂直，而是以向上游側(cè)傾斜的方式設(shè)置。因此，第 I濾清部件37及第2濾清部件38以向上游側(cè)傾斜的同時相互大致平行地配置的方式設(shè)置。作為第I濾清部件37、第2濾清部件38，能夠使用由與第I實(shí)施方式相同的材質(zhì)構(gòu)成的部件。油分離部件39包含設(shè)置于第I濾清部件37的下游側(cè)端面的第I多孔板39A。由于以向上游側(cè)傾斜的方式設(shè)置有第I濾清部件37，因此第I多孔板39A也以向上游側(cè)傾斜的方式設(shè)置。另外，油分離部件39可包含設(shè)置于第2濾清部件38的上游側(cè)端面的第2多孔板 39B。當(dāng)以向上游側(cè)傾斜的方式設(shè)置第2濾清部件38時，第2多孔板39B也可以以向上游側(cè)傾斜的方式設(shè)置。另外，第2多孔板39B可通過墊片部件39C固定于第I多孔板39A。在第I濾清部件37的上游側(cè)端面也可設(shè)置與第I多孔板39A等相同的多孔板37A。在第2濾清部件38 的下游側(cè)端面也可設(shè)置與第I多孔板39A等相同的多孔板38A。在本變形例中，也能夠使油通過自重階段性地落向第I濾清部件37和第2過濾器部件38的下部，變得容易從冷媒氣體分離油。除此以外，在本變形例中，第I濾清部件37及第2濾清部件38向上游側(cè)傾斜。由此，能夠增大沿圓筒部35A(冷媒氣體流道)的第I濾清部件37的下游側(cè)端面與第2濾清部件38的上游側(cè)端面的空隙尺寸d’。將傾斜角設(shè)為0時，如圖8(b)所示，空隙尺寸d’，可以用下述公式(5)表示。[式5]d' d/cos 9 > d (5)因此，能夠通過增大傾斜角0來增大空隙尺寸d’。如已利用圖7(a)及圖7(b)說明的那樣，空隙尺寸d’增大時油流出速度vo減小，變得更容易使油落向第I濾清部件37 和第2濾清部件38的下部，變得容易從冷媒氣體分離油。另外，在本變形例中，作為臥式油分離器的油分離器15a可以以從上游側(cè)朝向下游側(cè)傾斜的方式設(shè)置于設(shè)置臺3 上，以便出口部35C的底部配置于比入口部35B的底部更靠下方的位置。將油分離器15a的傾斜角設(shè)為0 ^時，由于空隙尺寸d’可以如下述公式
(6)表示，因此優(yōu)選為0 > 0。。[式6]d' = d/cos ( 9 - 9 0) (6)另外，在本變形例中，當(dāng)油分離部件39包含第I多孔板39A及第2多孔板39B時， 第I濾清部件37與第2濾清部件38之間的空隙尺寸d也指第I多孔板39A與第2多孔板 39B之間的空隙尺寸。(第I實(shí)施方式的第2變形例)
接著，參考圖9對第I實(shí)施方式的第2變形例所涉及的油分離器進(jìn)行說明。在本變形例所涉及的油分離器15b中，設(shè)置成濾清部件在圓筒部35A的軸向上層疊3個，并且在各個濾清部件之間設(shè)置有空隙。圖9是表示本變形例所涉及的油分離器15b的結(jié)構(gòu)的截面圖。本變形例所涉及的油分離器15b除了濾清元件36以外的部分也與第I實(shí)施方式所涉及的油分離器15相同。因此，在圖9中，對與第I實(shí)施方式所涉及的油分離器15相同的部分附加與油分離器15相同的符號，并且在本變形例中省略對包括壓縮機(jī)等在內(nèi)的除了濾清元件36以外的部分的說明。油分離器15b由殼35及濾清元件36構(gòu)成，并且殼35由圓筒部35A、入口部35B、 出口部35C及設(shè)置臺3 構(gòu)成，這兩點(diǎn)與第I實(shí)施方式相同。另外，濾清元件36具有第I濾清部件37、第2濾清部件38及油分離部件39，這兩點(diǎn)與第I實(shí)施方式相同。另一方面，在本變形例中，濾清元件36除了具有第I濾清部件37、第2濾清部件 38及油分離部件39之外，還具有第3濾清部件40及第2油分離部件41。第3濾清部件40在圓筒部35A的內(nèi)部，即第2濾清部件38的下游側(cè)，與第2濾清部件38隔離而設(shè)置，用于從冷媒氣體過濾油。優(yōu)選第3濾清部件40也為了分離油而具有纖維狀結(jié)構(gòu)。作為第3濾清部件40，例如能夠使用玻璃棉等。另外，第I濾清部件37、第2濾清部件38及第3濾清部件40可以是相同部件。此時，具有在沿整體由相同部件構(gòu)成的濾清部件的冷媒氣體的流道的中途設(shè)置2處空隙，并在該2處空隙分別配置油分離部件的結(jié)構(gòu)。即，濾清元件36具有多個濾清部件通過多個油分離部件而層疊的層疊結(jié)構(gòu)。第2油分離部件41包含設(shè)置于第2濾清部件38的下游側(cè)端面的第3多孔板41A。 第2油分離部件41是用于通過在第2濾清部件38中過濾的油順著第3多孔板41A的表面滑落來從冷媒氣體分離油的部件。并且，第2油分離部件41能夠通過第3多孔板41A固定支撐第2濾清部件38。此外，第3多孔板41A的材質(zhì)等能夠?yàn)榕c構(gòu)成油分離部件39的第I 多孔板39A相同。另外，第2油分離部件41可包含設(shè)置于第3濾清部件40的上游側(cè)端面的第4多孔板41B。第2油分離部件41能夠通過第4多孔板41B固定支撐第3濾清部件40。另外，第4多孔板41B可通過墊片部件41C固定于第3多孔板41A。在第I濾清部件37的上游側(cè)端面也可以設(shè)置有與第I多孔板39A等相同的多孔板37A。在第3濾清部件 40的下游側(cè)端面也可設(shè)置有與第I多孔板39A等相同的多孔板40A。在本變形例中，能夠使油通過自重階段性地落向第I濾清部件37、第2濾清部件 38及第3濾清部件40的下部，變得更加容易從冷媒氣體分離油。(第2實(shí)施方式)接著，參考圖10對第2實(shí)施方式所涉及的油分離器進(jìn)行說明。本實(shí)施方式所涉及的油分離器15c是將本發(fā)明所涉及的油分離器應(yīng)用于立式油分離器的例子。在本實(shí)施方式所涉及的油分離器15c中，在大致鉛垂地延伸的圓筒部35E中，相互同心地分別設(shè)置有圓筒形狀的第I濾清部件37和第2濾清部件38。而且，在同心地設(shè)置的
12第I濾清部件37與第2濾清部件38之間設(shè)置有空隙。本實(shí)施方式所涉及的油分離器15c除了濾清元件36以外的部分也與第I實(shí)施方式所涉及的油分離器15相同。因此，在本實(shí)施方式中，省略對包括壓縮機(jī)等在內(nèi)的除了濾清元件36以外的部分的說明。圖10是表示本實(shí)施方式所涉及的油分離器15c的結(jié)構(gòu)的截面圖。另外，在圖10中，用G表示冷媒氣體的流動，用0表示油的流動。油分離器15c由殼35和濾清元件36構(gòu)成。殼35由圓筒部35E、上部法蘭35F及下部法蘭35G構(gòu)成。圓筒部35E呈空心的筒形狀。但是，在本實(shí)施方式中，圓筒部35E的軸大致垂直地延伸。在圓筒部35E的下端部通過焊接固定有下部法蘭35G，由此呈氣密地閉塞的結(jié)構(gòu)。并且，在圓筒部35E的上端部通過焊接固定有上部法蘭35F，由此呈氣密地封蓋的結(jié)構(gòu)。在上部法蘭35F上設(shè)置有高壓氣體導(dǎo)入用管15D、高壓氣體導(dǎo)出口 15B及回油管 15F。高壓氣體導(dǎo)入用管I 以貫穿上部法蘭35F的方式設(shè)置。在上部法蘭35F的上方， 高壓氣體導(dǎo)入用管15D連接于圖I所示的高壓側(cè)配管13A(13)。另外，在上部法蘭35F的下方，高壓氣體導(dǎo)入用管MD連接于如后述般設(shè)置于上部蓋體42的高壓氣體導(dǎo)入口 15A。另外，高壓氣體導(dǎo)入口 15A相當(dāng)于本發(fā)明中的氣體導(dǎo)入口，高壓氣體導(dǎo)出口 15B相當(dāng)于本發(fā)明中的氣體導(dǎo)出口。高壓氣體導(dǎo)出口 15B上連接有高壓氣體導(dǎo)出用管15E，高壓氣體導(dǎo)出用管15E連接于圖I所示的高壓側(cè)配管13B(13)?；赜凸?5F從上部法蘭35F延伸至下部法蘭35G的附近。在回油管15F的下端部設(shè)置有排出從冷媒氣體分離的油的排油口 15C?；赜凸?5F在上部法蘭35F的上方連接于圖I所示的回油配管24。濾清元件36由第I濾清部件37、第2濾清部件38、油分離部件39、上部蓋體42及下部蓋體43等構(gòu)成。另外，第I濾清部件37相當(dāng)于本發(fā)明中的第I過濾部，第2濾清部件 38相當(dāng)于本發(fā)明中的第2過濾部，油分離部件39相當(dāng)于本發(fā)明中的油分離部。上部蓋體42上設(shè)置有高壓氣體導(dǎo)入口 15A，高壓氣體導(dǎo)入口 15A上連接有高壓氣體導(dǎo)入用管15D。在上部蓋體42與下部蓋體43之間設(shè)置有例如將沖孔板彎曲成圓筒形狀而成的芯部件44。另外，芯部件44的內(nèi)部空間，即被上部蓋體42和下部蓋體43夾住并設(shè)有高壓氣體導(dǎo)入口 15A的空間相當(dāng)于入口部35B。另外，位于比上部蓋體42更靠上方、被上部法蘭35F和上部蓋體42夾住并設(shè)置有高壓氣體導(dǎo)出口 15B的空間相當(dāng)于出口部35C。另外，位于上部蓋體42與下部蓋體43之間且濾清元件36的外方的空間也相當(dāng)于出口部35C。而且，位于比下部蓋體43更靠下方、被下部法蘭35G和下部蓋體43夾住并設(shè)置有排油口 15C的空間也相當(dāng)于出口部35C。第I濾清部件37以將過濾用材料繞圓筒形狀的芯部件44卷繞成圓筒形狀的方式配置而設(shè)置。另外，第2濾清部件38以將過濾用材料繞卷繞成圓筒形狀而構(gòu)成的第I濾清部件37卷繞成圓筒形狀的方式配置而設(shè)置。另外，第2濾清部件38設(shè)置為與第I濾清部件37大致同心。第I濾清部件37及第2濾清部件38也與芯部件44相同地，以被上部蓋體42和下部蓋體43夾住的方式設(shè)置。在本實(shí)施方式中，當(dāng)俯視觀察時，冷媒氣體以放射狀從芯部件44朝向第I濾清部件37及第2濾清部件38的徑向外方流動。因此，第I濾清部件37在冷媒氣體流道的中途配置過濾用材料而被設(shè)置，且用于從冷媒氣體過濾油。另外，第2濾清部件38在冷媒氣體流道的中途，即第I濾清部件37的下游側(cè)以與第I濾清部件37隔離的方式配置過濾用材料而設(shè)置，且用于從冷媒氣體過濾油。在本實(shí)施方式中，優(yōu)選第I濾清部件37及第2濾清部件38是為了分離油而具有纖維狀結(jié)構(gòu)的過濾用材料。作為第I濾清部件37及第2濾清部件38，例如能夠使用玻璃棉
坐寸o另外，第I濾清部件37及第2濾清部件38可以是相同部件。此時，具有沿整體由相同部件構(gòu)成的圓筒形狀的濾清部件的徑向在中途設(shè)置空隙且在該空隙配置油分離部件 39的結(jié)構(gòu)。油分離部件39包含設(shè)置于第I濾清部件37的作為下游側(cè)端面的外周面的第I多孔板39A。油分離部件39是用于通過在第I濾清部件37中過濾的油順著第I多孔板39A 的表面滑落來從冷媒氣體分離油的部件。另外，油分離部件39能夠通過第I多孔板39A固定支撐第I濾清部件37。油分離部件39可包含設(shè)置于第2濾清部件38的作為上游側(cè)端面的內(nèi)周面的第2 多孔板39B。油分離部件39能夠通過第2多孔板39B固定支撐第2濾清部件38。另外,第2多孔板39B可通過墊片部件39C固定于第I多孔板39A。由此，由于能夠以恒定狀態(tài)保持第I多孔板39A的作為下游側(cè)端面的外周面與第2多孔板39B的作為上游側(cè)端面的內(nèi)周面之間的間隔，因此能夠?qū)⒌贗濾清部件37的外周面與第2濾清部件38 的內(nèi)周面之間的空隙尺寸保持為恒定值。另外，還可在第2濾清部件38的作為下游側(cè)端面的外周面設(shè)置與第2多孔板39B 相同的多孔板38A。由此，能夠從上游側(cè)和下游側(cè)兩側(cè)固定支撐第2濾清部件38。在本實(shí)施方式中，也能夠使油通過自重階段性地落向第I濾清部件37和第2濾清部件38的下部，變得容易從冷媒氣體分離油。以上，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了記述，但本發(fā)明并不限定于這種特定實(shí)施方式，在記載于請求范圍內(nèi)的本發(fā)明的宗旨范圍內(nèi)，可進(jìn)行各種變形或變更。在實(shí)施方式中，以使用沖孔板作為多孔板的結(jié)構(gòu)為例子進(jìn)行了說明，但是金屬絲網(wǎng)、設(shè)有狹縫的板、將棒材排列成格子狀的部件等只要能夠不阻礙氣體的流動而支撐濾清部件來分離油，則可以是任何結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種油分離器，其設(shè)置于冷媒氣體從壓縮冷媒氣體的壓縮機(jī)朝向使冷媒氣體膨脹來產(chǎn)生冷能的制冷機(jī)流動的冷媒氣體流道的中途，并分離冷媒氣體所包含的油，其特征在于， 具有入口部，設(shè)置于上游側(cè)，并具有導(dǎo)入冷媒氣體的氣體導(dǎo)入口 ；出口部，設(shè)置于下游側(cè)，并具有導(dǎo)出冷媒氣體的氣體導(dǎo)出口和排出已分離的油的排油n ；第I過濾部，設(shè)置于所述入口部與所述出口部之間，并從冷媒氣體過濾油；第2過濾部，在所述第I過濾部的下游側(cè)與所述第I過濾部隔離而設(shè)置，并從冷媒氣體過濾油；及油分離部，包含設(shè)置于所述第I過濾部的下游側(cè)端面的第I多孔板。
2.如權(quán)利要求I所述的油分離器，其特征在于，所述油分離部包含設(shè)置于所述第2過濾部的上游側(cè)端面的第2多孔板。
3.如權(quán)利要求2所述的油分離器，其特征在于，所述第2多孔板通過墊片部件被固定于所述第I多孔板。
全文摘要
本發(fā)明提供一種油分離器，其防止油從過濾油的過濾部的整個下游側(cè)端面噴出，并能夠有效地從冷媒氣體分離已過濾的油。本發(fā)明的油分離器，具有入口部(35B)，設(shè)置于上游側(cè)并具有氣體導(dǎo)入口(15A)；出口部(35C)，設(shè)置于下游側(cè)并具有氣體導(dǎo)出口(15B)和排油口(15C)；第1過濾部(37)，設(shè)置于入口部(35B)與出口部(35C)之間，并從冷媒氣體過濾油；第2過濾部(38)，在第1過濾部(37)的下游側(cè)與第1過濾部(37)隔離而設(shè)置，并從冷媒氣體過濾油；及油分離部(39)，包含設(shè)置于第1過濾部(37)的下游側(cè)端面的第1多孔(39A)。
文檔編號F25B43/02GK102538324SQ20111031439
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者松井孝聰 申請人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會社