(57)【要約】      （修正有）【課題】シェルパイプ内での特定の振動を防ぐことにより、共鳴の発生を防止するオイルセパレータを提供する。【解決手段】円筒状内部空間を有するとともに円筒状内部空間にてガスとオイルとを分離するシェルパイプ２と、円筒状内部空間の接線方向に沿ってガスを導入するガス導入管５と、円筒状内部空間にて分離されたオイルを外部へと導くための略直線状とされたオイル戻し管３と、オイル戻し管３に対して対向配置され、円筒状内部空間にて分離されたガスを外部へと導くための略直線状とされたガス導出管４とを備え、シェルパイプ２の中心軸線Ｌ１に対して、ガス導出管４の中心軸線Ｌ２が偏心するように設けられる。【選択図】図１
2014115018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状内部空間を有するとともに該円筒状内部空間にてガスとオイルとを分離するシェルパイプと、
前記円筒状内部空間の接線方向に沿ってガスを導入するガス導入管と、
前記円筒状内部空間にて分離されたオイルを外部へと導くための略直線状とされたオイル戻し管と、
該オイル戻し管に対して対向配置され、前記円筒状内部空間にて分離されたガスを外部へと導くための略直線状とされたガス導出管とを備え、
前記シェルパイプの中心軸線に対して、前記ガス導出管の中心軸線が偏心するように設けられることを特徴とするオイルセパレータ。
【請求項２】
円筒状内部空間を有するとともに該円筒状内部空間にてガスとオイルとを分離するシェルパイプと、
前記円筒状内部空間の接線方向に沿ってガスを導入するガス導入管と、
前記円筒状内部空間にて分離されたオイルを外部へと導くための略直線状とされたオイル戻し管と、
該オイル戻し管に対して対向配置され、前記円筒状内部空間にて分離されたガスを外部へと導くための略直線状とされたガス導出管とを備え、
前記シェルパイプ内側の前記ガス導出管の先端部は、該先端部の開口端面が前記シェルパイプの中心軸線と垂直な面に対して角度をなすように形成されていることを特徴とするオイルセパレータ。
【請求項３】
円筒状内部空間を有するとともに該円筒状内部空間にてガスとオイルとを分離するシェルパイプと、
前記円筒状内部空間の接線方向に沿ってガスを導入するガス導入管と、
前記円筒状内部空間にて分離されたオイルを外部へと導くための略直線状とされたオイル戻し管と、
該オイル戻し管に対して対向配置され、前記円筒状内部空間にて分離されたガスを外部へと導くための略直線状とされたガス導出管とを備え、
前記シェルパイプの中心軸線に対して、前記ガス導出管の中心軸線が傾斜させて設けられることを特徴とするオイルセパレータ。
【請求項４】
円筒状内部空間を有するとともに該円筒状内部空間にてガスとオイルとを分離するシェルパイプと、
前記円筒状内部空間の接線方向に沿ってガスを導入するガス導入管と、
前記円筒状内部空間にて分離されたオイルを外部へと導くための略直線状とされたオイル戻し管と、
該オイル戻し管に対して対向配置され、前記円筒状内部空間にて分離されたガスを外部へと導くためガス導出管とを備え、
前記ガス導出管の先端部は、前記シェルパイプの中心軸線に対して所定角度を有するように曲成されていることを特徴とするオイルセパレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍装置や空調装置に用いられて好適なオイルセパレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機から吐出された冷媒中に含まれる冷凍機油をオイルセパレータ内で遠心分離させて、気相冷媒と冷凍機油を分離させる遠心分離式のオイルセパレータが知られている。
【０００３】
このような従来のオイルセパレータ（油分離器）においては、流出管と流入管との配置関係の適正化が明確になされていない。そのため、負荷変動等に起因する冷凍サイクルの高圧および低圧の変動により発生する冷媒流量が変化するシステムや、負荷に応じて圧縮機を容量制御するようなシステムでは、冷媒流量が多い時に適正に運転できても、冷媒流量が低下した時に、オイルセパレータ内での冷媒（ガス）の旋回速度が減少してしまいサイクロン効果による油分離効率が低下してしまうというおそれがある。
このような対策について開示された文献として、下記特許文献１がある。
【０００４】
特許文献１には、油分離器が円筒部分と、円筒部分の下部に一体で形成された下方向に絞られたテーパ部分とを有するシェルと、シェルの上部よりシェルと中心軸が同軸になるように挿入された流出管と、テーパ部分の下部に設けられた開口に接続された排出管と、円筒部分の内壁面の接線方向に接続され、シェル内部に気液二相流を流入する流入管とを備えた油分離器であって、開口と流出管のシェル内端部との距離が、流入管の内径の５倍以上とされたものが示されている。
【０００５】
上記構成の油分離器では、流入管はシェルの円筒部分に接続された直管部を有し、この直管部の長さは、流入管の内径の８倍以上であるものとしたので、ガス流量が小さい場合における油分離効率を安価に向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４３５６２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１には、シェルの上部よりシェルと中心軸が同軸になるように挿入された流出管と、流出管に対向配置された排出管が示されている。特許文献１に示された構成では、シェルの中心軸と同軸となるように、流出管と排出管が対向配置されていることから、シェル内の流れによる圧力場がシェルの横断面において点対称になり易く、特定の振動が励起され易いという問題があった。
【０００８】
具体的には、図６に示されるように、冷媒とされるガスとオイルの混合流体がガス導入管５から供給されてシェルパイプ２内でガスとオイルとが分離される。
この時、図７に示されるように、シェルパイプ２の中央部と中央部周辺の冷媒流れに圧力場６が形成されやすくなる。圧力場６がシェルパイプ２の横断面においてリング状（点対称）に形成されるため、特定の振動モードが励起されやすいという問題がある。
【０００９】
また、圧力場６の内周側と外周側で圧力の変動がおこりやすいため、シェルパイプ２内で圧力変動が同じ箇所で連続して起こると、圧力変動により発生した特定の振動が配管に伝わり、共鳴を発生させて騒音となる問題がある。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、シェルパイプ内での特定の振動を防ぐことにより、共鳴の発生を防止するオイルセパレータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のオイルセパレータは以下の手段を採用する。
本発明のオイルセパレータは、円筒状内部空間を有するとともに該円筒状内部空間にてガスとオイルとを分離するハウジング（シェルパイプ）と、前記円筒状内部空間の接線方向に沿ってガスを導入するガス導入管と、前記円筒状内部空間にて分離されたオイルを外部へと導くための略直線状とされたオイル戻し管と、該オイル戻し管に対して対向配置され、前記円筒状内部空間にて分離されたガスを外部へと導くための略直線状とされたガス導出管とを備え、前記シェルパイプの中心軸線に対して、前記ガス導出管の中心軸線が偏心するように設けられることを特徴とする。
【００１２】
ガス導出管をシェルパイプの中心軸線に対して偏心させて設けることとしたので、シェルパイプ内の流れと圧力場が点対称となることを防ぐことができる。これにより、特定の振動モードの励起を抑制することができる。その結果、シェルパイプ内での振動を防ぐことができるので、シェルパイプ内で共鳴音が発生するのを防ぐことができる。したがって、騒音を未然に防ぐことができる。
【００１３】
さらに、本発明のオイルセパレータは、円筒状内部空間を有するとともに該円筒状内部空間にてガスとオイルとを分離するシェルパイプと、前記円筒状内部空間の接線方向に沿ってガスを導入するガス導入管と、前記円筒状内部空間にて分離されたオイルを外部へと導くための略直線状とされたオイル戻し管と、該オイル戻し管に対して対向配置され、前記円筒状内部空間にて分離されたガスを外部へと導くための略直線状とされたガス導出管とを備え、前記シェルパイプ内側の前記ガス導出管の先端部は、該先端部の開口端面が前記シェルパイプの中心軸線と垂直な面に対して角度をなすように形成されていることを特徴とする。
【００１４】
シェルパイプ内側のガス導出管の先端部は、先端部の開口端面がシェルパイプの中心軸線と垂直な面に対して角度をなすように形成される。これにより、先端部の開口端面からのガスの吸込みの流れを不均一にすることができる。したがって、シェルパイプの中心軸線に対してガス導出口が同心とされて設けられる場合であっても、シェルパイプ内の流れと圧力場を点対称となることを防ぐことができる。これにより、シェルパイプ内での振動を防ぐことができるので、シェルパイプ内で共鳴音が発生するのを防ぐことができる。
【００１５】
さらに、本発明のオイルセパレータは、円筒状内部空間を有するとともに該円筒状内部空間にてガスとオイルとを分離するシェルパイプと、前記円筒状内部空間の接線方向に沿ってガスを導入するガス導入管と、前記円筒状内部空間にて分離されたオイルを外部へと導くための略直線状とされたオイル戻し管と、該オイル戻し管に対して対向配置され、前記円筒状内部空間にて分離されたガスを外部へと導くための略直線状とされたガス導出管とを備え、前記シェルパイプの中心軸線に対して、前記ガス導出管の中心軸線が傾斜させて設けられることを特徴とする。
【００１６】
ガス導出管をシェルパイプの中心軸線に対して傾斜させて設けることとしたので、シェルパイプの中心軸線に対してガス導出口が同心とされて設けられる場合であっても、シェルパイプ内の流れと圧力場を点対称となることを防ぐことができる。これにより、シェルパイプ内での振動を防ぐことができるので、シェルパイプ内で共鳴音が発生するのを防ぐことができる。
【００１７】
さらに、本発明のオイルセパレータは、円筒状内部空間を有するとともに該円筒状内部空間にてガスとオイルとを分離するシェルパイプと、前記円筒状内部空間の接線方向に沿ってガスを導入するガス導入管と、前記円筒状内部空間にて分離されたオイルを外部へと導くための略直線状とされたオイル戻し管と、該オイル戻し管に対して対向配置され、前記円筒状内部空間にて分離されたガスを外部へと導くための略直線状とされたガス導出管とを備え、前記ガス導出管の先端部は、前記シェルパイプの中心軸線に対して所定角度を有するように曲成されていることを特徴とする。
【００１８】
ガス導出管の先端部は、シェルパイプの中心軸線に対して湾曲させることとしたので、シェルパイプの中心軸線に対してガス導出口が同心とされて設けられる場合であっても、シェルパイプ内の流れと圧力場を点対称となることを防ぐことができる。これにより、シェルパイプ内での振動を防ぐことができるので、シェルパイプ内から共鳴音が発生するのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のオイルセパレータによれば、ガス導出管の配置や形状をシェルパイプの中心軸線上に一致しないように変更することとしたので、シェルパイプ内の流れと圧力場が点対称となることを防ぐことができる。これにより、特定の振動モードの励起を抑制することができる。また、シェルパイプ内での振動を防ぐことができるので、シェルパイプ内で共鳴音が発生するのを防ぐことができる。したがって、騒音を未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るオイルセパレータの概略構成を示した斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るオイルセパレータを示した側断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るオイルセパレータを示した側断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るオイルセパレータの変形例を示した側断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るオイルセパレータの変形例を示した側断面図である。
【図６】オイルセパレータの参考例を示した横断面図である。
【図７】シェルパイプ内で発生する圧力場の参考例を示した横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
〔第１実施形態〕
以下に、本発明に係るオイルセパレータの第１実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
図１は、本実施形態のオイルセパレータ１の概略構成を示した斜視図である。オイルセパレータ１は、冷凍装置や空調装置に用いられる。オイルセパレータ１には、シェルパイプ２と、オイル戻し管３、ガス導出管４、ガス導入管５が設けられている。
【００２２】
オイルセパレータ１のシェルパイプ２は、円筒形状とされている。また、シェルパイプ２の内部は、円筒状とされた内部空間が設けられている。シェルパイプ２には、円筒状の内部空間の接線方向に沿ってガスを導入するガス導入管５が設けられている。ガス導入管５は、シェルパイプ２の上下方向からみてシェルパイプ２の側面部に設けられている。
【００２３】
またシェルパイプ２の下面には、シェルパイプ２の内部空間にて分離されたオイルを外部へと導くための略直線状とされたオイル戻し管３が接続されている。また、オイル戻し管３に対して対向配置され、シェルパイプ２の上面には、シェルパイプ２の内部空間にて分離されたガスを外部へと導くための略直線状とされたガス導出管４が設けられている。
【００２４】
図１に示すように、遠心分離式とされるオイルセパレータ１においては、シェルパイプ２の近傍に図示されない圧縮機からの冷媒とされるガスとオイルの混合流体が送り込まれるガス導入管５と、分離後のガスのみを流出させるガス導出管４とが差し込まれている。また、シェルパイプ２の底部には、ガスから分離したオイルを流出させるオイル戻し管３が接続されている。
【００２５】
図２に示すように、シェルパイプ２に設けられたガス導出管４の中心軸線Ｌ２は、シェルパイプ２の中心軸線Ｌ１に対して偏心するように設けられている。中心軸線Ｌ１と中心軸線Ｌ２とを偏心させる長さは、例えば、シェルパイプ２の直径を５０ｍｍ、ガス導出管４を１５ｍｍとした場合において、シェルパイプ２の中心軸線Ｌ１に対して、ガス導出管４の中心軸線Ｌ２を２ｍｍ〜３ｍｍ偏心させて設けられる。
【００２６】
次に上記構成のオイルセパレータ１の動作について説明する。
圧縮機（図示せず）の運転中は、ガス導入管５より流入された圧縮機からのガスとオイルの混合流体が、円筒形状のシェルパイプ２の内壁面にぶつかり、ガスとオイルの混合体を円筒形状のシェルパイプ２の内壁面に沿って高速回転させる。遠心力により、オイルをシェルパイプ２の内壁面に押しつけて分離し、ガスはガス導出管４を通じて流出される。
【００２７】
一方、オイルはシェルパイプ２の内壁面に沿って落下し、オイル戻し管３とシェルパイプ２の接合箇所から流入し、オイル戻し管３を通じて、図示されない圧縮機の吸入配管へとオイルが返送される。
【００２８】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
図２に示されるように、ガス導出管４の中心軸線Ｌ２をシェルパイプ２の中心軸線Ｌ１に対して偏心させて設けることとしたので、シェルパイプ２内の流れによる圧力場６（図６参照）が点対称となることを防ぐことができる。また、中心軸線Ｌ１とＬ２を偏心させることで、圧力場６の形成を防ぐことができる。
【００２９】
これにより、シェルパイプ２内での振動を防ぐことができるので、シェルパイプ内で共鳴音が発生するのを防ぐことができる。したがって、騒音を未然に防ぐことができる。
【００３０】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について、図３〜図５を用いて説明する。
本実施形態は、第１実施形態に示したシェルパイプ２に設けられたガス導出管４の中心軸線Ｌ２とシェルパイプ２の中心軸線Ｌ１とが同心となるように設けられる。したがって、第１実施形態と同様の構成には同一符号を付しその説明を省略する。
図３に示すように、シェルパイプ２の中心軸線Ｌ１とガス導出管４の中心軸線Ｌ２とが同心とされている。
シェルパイプ２内に設けられたガス導出管４の先端部４ａは、先端部４ａの開口端面がシェルパイプ２の中心軸線Ｌ１と垂直な面に対して角度をなすように形成される。先端部４ａの傾斜角は例えば、４５度とされ、４５度よりも大きく又は小さく傾斜角を設けてもよい。ガス導出管４の先端部４ａに傾斜角を設けることで、先端部４ａからのガスの吸い込みが、先端部４ａの両端で異なる。
【００３１】
本実施形態によれば、ガス導出管４の先端部４ａの開口端面からのガスの吸込みの流れを不均一にすることができる。したがって、シェルパイプ２の中心軸線Ｌ１に対してガス導出管４の中心軸線Ｌ２が同心とされて設けられる場合であっても、シェルパイプ２内の流れによる圧力場６（図６参照）が点対称となることを防ぐことができる。これにより、シェルパイプ２内での振動を防ぐことができるので、シェルパイプ内で共鳴音が発生するのを防ぐことができる。
【００３２】
また、シェルパイプ２の中心軸線Ｌ１に対してガス導出管４の中心軸線Ｌ２が同心とされて設けられているので、偏心させる場合と比べて製作を容易とすることができる。
【００３３】
なお、上記第２実施形態においては、以下に示すような変形例が採用できる。
図４は、本発明の第２実施形態に係るオイルセパレータ１の変形例を示した側断面図である。図４に示されるように、シェルパイプ２には、シェルパイプ２の中心軸線Ｌ１の中心を通るようにガス導出管４が中心軸線Ｌ１に対して傾斜するように設けられている。
【００３４】
ガス導出管４をシェルパイプ２の中心軸線Ｌ１に対して傾斜させて設けることとしたので、シェルパイプ２の中心軸線Ｌ１に対してガス導出管４が同心とされて設けられる場合であっても、シェルパイプ内の流れと圧力場を点対称となることを防ぐことができる。これにより、シェルパイプ内での振動を防ぐことができるので、シェルパイプ内で共鳴音が発生するのを防ぐことができる。
【００３５】
さらに、上記第２実施形態においては、以下に示すような変形例が採用できる。
図５は、本発明の第２実施形態に係るオイルセパレータ１の変形例を示した側断面図である。図５に示されているように、シェルパイプ２には、ガス導出管４の先端部４ｂは、シェルパイプ２の中心軸線Ｌ１に対して所定角度を有するように曲成されて設けられる。所定角度は、例えば、シェルパイプ２の中心軸線Ｌ１を先端部４ｂの開口部から外される角度とされる。
【００３６】
ガス導出管４の先端部４ｂは、シェルパイプ２の中心軸線Ｌ１に対して湾曲させて設けられる。また、シェルパイプ２の中心軸線Ｌ１に対してガス導出口４が同心とされて設けられる。これにより、シェルパイプ２内の流れと圧力場（図６参照）が点対称となることを防ぐことができる。これにより、シェルパイプ２内での振動を防ぐことができるので、シェルパイプ内で共鳴音が発生するのを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  オイルセパレータ
２  シェルパイプ
３  オイル戻し管
４  ガス導出管
４ａ  先端部
４ｂ  先端部
５  ガス導入管
６  圧力場
Ｌ１  中心軸線（シェルパイプ）
Ｌ２  中心軸線（ガス導出管）
【図１】
2014115018.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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