JPS63503160A - 油分離器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 油　分　離　器 技術分野 本発明は冷凍技術に関し、とくに油分離に関するものである。

背景技術 現時において圧縮冷凍ユニットに関して依然として未解決の問題は、蒸発した冷 媒流に混入して圧縮機から運び去られる油を捕捉することにある。というのはそ のような油は、冷凍ユニットの蒸発装置に入るとき、低温発生に要する電力消費 を増加するからである。冷凍装置の管の表面に沈澱した油は付加的熱抵抗を生じ 、そして冷凍される目的物からの熱抽出に悪影響を及ぼす。このことは蒸発装置 における冷媒の沸点低下を必要とするようにな塁とともに、所望の冷凍効果をう るため冷凍装置の大きい表面積を必要とする。余分の動力消費の割合は全動力消 費量の２０％にも達する。

あらゆる方法で、動力消費を節約しようとする世界的傾向に従って、どのように して圧縮冷凍ユニットの経済的な運転を達成するかという問題はきわめて緊急な 問題であることが証明されている。

ガス状または液体冷媒から油を除去する現在実施されている方法およびそれを有 効に実施する装置は何等かの理由で問題を解決することができなかった。この種 の従来公知の方法の特徴は６０％ないし７５％の低い効率である。

現在の技術水準における油分離器は種々のトラップ技術およびその実現のための 装置を使用する。

多くの種類の油トラツプ技術および油分離器の構成にも係わらず、分離器はガス 状冷媒が洗浄させる機械的に作動する中空型装置、およびフィルタ式分離器にさ らに細分することができる。

従来技術の油分離器は微細に分割された油粒子の一層よい凝縮方法を狙った液体 循環回路をそなえることを特徴するものである（ソ連発明者証第８６６３６１号 参照）。そのような油分離器の本質的な重大な欠点は捕捉された油の処理のあま りにも困難なことである。さらに、液体循環回路に設けられたポンプが構成を複 雑化し、油分離器の運転の信頼性に悪影響を及ぼし低温発生に対して一層多くの 動力消費を生ずる。

油分離器を備えた冷凍ユニット（フランス特許第１２０７９４５号参照）が公知 であり、該油分離器は蒸発するための液体冷媒用加熱要素、および油排出器を備 えたハウジングを有する。この油分離器の欠点は、冷媒を蒸発し発生した蒸気を 引出すため消費される付加的動力を必要とすることである。その上、冷凍ユニッ トは、油分離器の一つが油排出の前の冷媒蒸発工程中停止されるため、いくつか の油分離器を必要とする。　゛この技術において米国特許第３，５３４．５６４ 号が公知であり、該特許による油分離器は二つの要素から成り、その一つにおい て冷媒蒸気は圧縮機を通された後冷却され、他の部分において油は機械的に冷媒 蒸気から分離される。液体アンモニアが圧縮機を出た後冷却のため使用される。

ガス状冷媒は凝縮機に戻され、一方液体アンモニアは濃縮された油とともに油分 離器の第２の部分に供給され、そこで油は液体冷媒から分離される。前記油分離 器の欠点は液体冷媒から油を分離する区域において生ずるかなりの液圧抵抗、あ まりにも複雑化した構造および凝縮機から液体アンモニアの排出設備に含まれる 多くの困難性である。

この技術において公知の冷凍機の油分離器において、圧縮機から一緒に出てきた 油はガス状冷媒の流れ方向を変化しかつ流れ速度を低下することにより冷媒から 分離される（Ｙｅ、Ｓ、　ＫｕｒｙｌｅｖおよびＮ、Ａ、　Ａｅｒａｓ１ｍｏｖ 著、Ｍａｓｈｌｎｏｓｔｒｏｅｎｉｅ　Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒ、　１９７０．　ｐ ｐ、２５２−２５３　（ｏシャ語版）参照〕。この油分離器の欠点は、ガス状冷 媒に捕捉された油がわずか６５％しかトラップされないという、その低い効率に ある。

もう一つの公知の技術分野の油分離器は熱い冷媒ガスの入口および出口ならびに 液体冷媒の入口を備えた垂直ハウジングを含むことである（前記引用文献ｐｐ、 ２５３−２５４参照）。油トラツプはハウジングの頂部に設けられている。熱い 冷媒ガスが泡立つ液体冷媒の液面は一定に維持される。冷媒ガスは液体冷媒層を 通過する間に洗浄される。運転の最初の期間油分離器の効率は捕捉された油の９ ５または９７％にも達するが、液体冷媒が飽和すると、その効率は６０％以下に 低下する。

上記の油分離器は下記のように作用する。

アンモニア蒸気は上方から入口を通って分離器に入り液体アンモニア層の下に達 する。液体を通る間油粒子は冷却され、凝縮して大きい集合体となり、そして液 体アンモニア内に止まる。油を放出したアンモニア蒸気は分離器を通って凝縮器 に供給される。油分離器の運転時間が続くと液体アンモニア内の油の割合が増加 し、一方油分離の効率は低下する。捕捉された油を排出するため油分離器への液 体アンモニアの供給を停止して液体アンモニアの全量を蒸発させ（３ないし１０ 時間かかる）、ついで油を手動により油収集器に放出する。上記の全期間中油分 離器は中空型分離器として作用し、すなわちその効率はは譬６０％である。

油排出工程が終わると油分離器への液体アンモニアの供給は再開され、全サイク ルが反復される。

しかして、すべての従来公知の油分離器は同じ重大な欠点、すなわち、それらが 冷凍ユニットの運転中捕捉された油を連続して引出すことができなかったという 問題があった。油は間歇的にかつ手動的に排出され、そのことは油分離器の効率 にいちじるしく悪い影響を及ぼした。

油収集器に排出された油が液体アンモニアの大きい部分を含むことが珍しくなか った。アンモニア蒸発工程は多くの時間を要し冷凍ユニットの効率の低下をもた らした。

また油分離作用が手動的に実施されるか、つねに安全から程遠いことは褒められ たことではない。

したがって本発明の主目的は上記欠点を解消することである。

発明の開示 本発明の本質的目的は冷凍ユニットの運転中液体冷媒から油を連続的に引出すこ とができるようにする構造を備えたことを特徴とする油分離器を得ることである 。

前記目的は、液体冷媒の入口およびガス状冷媒の入口ならびに出口、および出口 前方にハウジングの頂部に設けられたオイルトラップを有する。油分離器におい て、本発明によれば、垂直環状隔壁および油排出管を備えた油分離器がハウジン グの底部に設けられ、ガス状冷媒の入口が下方からハウジング内に延びかつオイ ルシールを形成するように隔壁と同軸に配置され、ハウジングの液体冷媒の液面 の上方に設けられたガス状冷媒の出口端が、端部孔および多数の側部孔を有する スリーブを備えることによって達成される。

ここで提案された油分離器は油を有効にトラップしかつそれを冷凍ユニットの運 転中液体冷媒から連続的に引出すことが可能である。このことは、ガス状冷媒の 入口が油分離器の底部内に延びることによって達成され、そこで圧送されたガス 状冷媒の熱（入口外面の温度は８０℃ないし１５０℃の範囲内にある）を液体冷 媒が蒸発するため利用することができるようになる。

オイルシールは液体冷媒が油分離器の泡立室から冷媒の浄化された油を収集する ようになった油収集器に入ってくるのを防止し、浄化された油を連続的にオイル 収集器から排出し、また加熱された油から分離された機械的不純物は定期的に油 収集器から排出される。

ガス状冷媒入口の出口端に設けられたスリーブは冷媒流の流れ方向を変更するた めのまたそれらを液体冷媒層の下方に差向けるためのものである。スリーブ底部 の孔は分離器の蒸気空間内の圧力とガス状冷媒入口の圧力とを平衡して、液体冷 媒が冷凍ユニットの停止したとき前記入口に侵入するのを防止するようになって いる。

本発明の好ましい実施例において、スリーブの側部孔は接線方向の溝付ノズルに 連通するようになっており、該ノズルは油分離器内の液体冷媒流を回転させるの に適している。液体冷媒が回転すると、液体冷媒の濃度と同じ３０％の低い濃度 を有する油は油分離器ハウジングの周辺に向って移動しオイルシールを通って油 収集器に降下する。

油分離器が油排出口と連通する浮子型液面調整器を備え、また調整器の蒸気空間 とハウジングの蒸気空間との間を連通ずる等圧管を備えていることはまったく便 利である。使用される調整器は構造がきわめて簡単であって油収集器からの油の 自動引出しに役立ち、そして冷凍ユニットのいかなる運転状態においても油分離 器の高効率を維持する。等圧管は調整器の蒸気空間と油分離器の蒸気空間との間 の圧力平衡に役立つ。

図面の簡単な説明 本発明の他の目的および利点を下記の実施例の詳細な説明から、また添付の図面 から明らかにするが、図面の中で、 第１図は本発明による油分離器の路線図的縦断面図、第２図は第１図の■−■線 に沿う断面図である。

発明を実施するための最良の形態 本発明の油分離器は垂直な円筒形ハウジング（第１図）を備え、該ハウジングの 底部には油収集器２が設けられ、その中にはハウジング１に密封された環状隔壁 が設けられている。ハウジング１は液体冷媒、たとえばアンモニアを通す入口４ を、またガス状冷媒の入口５および出口６を備えている。入口５はハウジング１ の内部に油収集器２を通って下方から隔壁３と同軸に延び、環状間隙７が入口５ と隔壁３との間に残されている。入口５の出口端はハウジング１内の液体アンモ ニアの液面の上方に設けられかつ端部孔９および接線方向溝付きノズル１１（第 ２図）に通じる側部孔１０を有する案内スリーブを備えている。入口５および隔 壁３（第１図）はオイルシールを形成する。油分離器はまた管１３を通して油収 集器２と連通ずる浮子型油面調節器１２を有する。

油調節器１２は本質的に針弁を備えた浮子１５を有する室１４である。油は出口 １６を通って排出される。油面調節器およびハウジング１の蒸気空間はハウジン グ１に設けられた等圧管１７を通って連通する。排出されるガス状冷媒の出口６ はハウジング１の頂部に設けられている。油トラツプが出口６の前方ハウジング １の頂部に設けられ、前記トラップは実際には円錐形有孔隔壁１８である。多孔 隔壁１９が冷媒を満たしたハウジング１の内部に設けられ、前記隔壁１９は油〜 アンモニア液混合物の乱流を層流化するのに適している。油収集器２は機械的不 純物の定期的排出口２０を備えてている。

油分離器は下記のように作用する。

捕捉された油粒子を含むガス状冷媒は、圧縮機を出ると、油分離器の下方から入 口５を通って供給され案内スリーブ８に達し、そこでガス状冷媒流の流れ方向は 変化する。さらにガス状冷媒の流れは接線方向溝付きノズル１１から２５ないし ３５ｍ／ｈの範囲の高速度で放出されたハウジング１に充満する液体冷媒を旋回 させる。同時にガス状冷媒に含まれる油蒸気は凝縮され、液体冷媒内に残る。液 体冷媒が旋回するとき、液体冷媒の密度と同じ３０％の低い密度を有する油は、 油分離器ハウジング１の外周に向って移動し、かつその壁を底部まで下降する。

油を放出したガス状冷媒は隔壁１８および出口６を通って、（図示しない）冷凍 ユニットの凝縮器に供給される。

冷媒が満たされた油分離器の底部に収集された油は、１２０ないし１５０℃の温 度を有する入口面５の外面と環状隔壁３の内面とによって形成された環状間隙７ を通る。環状隔壁７に通されるとき油は冷媒とともに加熱され、８ないし１２ｃ ｍ／ｈの速度で流れ油収集器２に入る。

さらに、油の流れ方向が変えられそこで油は管１３に沿って油面調整器１２の浮 子室１４に供給されついで出口１６を通って冷媒ユニットの油供給管装置に排出 される。

同時に、加熱された油の流れ方向の前記変化に続いて機械的不純物の油収集器へ の沈澱が生じ、前記不純物は定期的に油収集器２から出口２０を通って排出され る。しかして、油のトラップ、沈澱、液体冷媒からの分離および排出の全サイク ルは自動的に実施される。

分離された油は下記のように排出される。

油分離器内の液体アンモニアの柱および油の柱は、油面調整器と油収集器の間の 浦の柱の高さによって、高さに関して平衡している。油分離器内の柱状の油の高 さが高くなると、液体アンモニアの柱の高さは減少し、それらの総和は油の柱の 平衡した高さをこえる。そのとき油は浮子室に押込まれ、浮子１５は少し上がり リンクを介して針弁が上がるように作用し、油面調整器１２の出口孔を開かせ、 その結果油は出口１６を通って冷凍ユニットの油供給方式に排出する。

工業上の用途 本発明はアンモニア、各種のフロン、二酸化炭素および冷媒としての空気を使用 する圧縮冷凍機械に適用することができる。

さらに、本発明は、発生した低温を使用するエンジニアリングの種々の方面、な らびに化学工業および極低温技術に用途を見出すことができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．液体冷媒の入口（４）およびガス状冷媒の入口（５）ならびに出口（６）を 有する垂直円筒形ハウジング（１）を備えるとともに、該ハウジング（１）の頂 部に前記出口（６）の前方にオイルトラッブが設けられた油分離器において、垂 直環状隔壁（３）および油排出器（１３）を有する油収集器（２）がハウジング （１）の底部に設けられ、ガス状冷媒の入口（５）が下方からハウジング（１） 内に延びかつオイルシールが形成するように隔壁（３）と同軸に配置され、ハウ ジング（１）の液体冷媒の液面の上方に設けられた前記ガス状冷媒入口の出口端 が端部孔（９）および多数の側部孔（１０）を有する案内スリーブを備えている ことを特徴とする油分離器。
2. ２．スリーブ（８）の側部孔（１０）が接線方向の溝付きノズル（１１）に通じ ていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の油分離器。
3. ３．油排出孔（１３）と連通し、かつ油面調整器（１２）の蒸気空間とハウジン グ（１）の蒸気空間との間を連通する等圧管（１４）を有する浮子型油面調整器 を備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の油分離器。