气液体分离器及油冷式压缩机的制作方法

本发明涉及气液体分离器及油冷式压缩机。

背景技术：

专利文献1在公开了作为气液体分离器的一例的油分离器。该油分离器具备将油冷式压缩机的喷出空气所含的油分借助离心力一次分离的容器、将一次分离后的喷出空气所含的油分捕捉来二次分离的油分离元件。

专利文献1:日本特开2011-41920号公报。

若提高容器的油的一次分离的效率，则能够减少需要由油分离元件捕捉的油量，延长油分离元件的使用寿命，也能够减少油分离元件的堵塞等不良情况发生的可能。

但是，专利文献1的油分离器中，关于容器的油分的一次分离的效率提高未特别考虑。

技术实现要素：

本发明的目的在于，在具备借助离心力将气体所含的液体一次分离的容器、从一次分离后的气体捕捉液体来二次分离的液体分离元件的气液体分离器中，提高一次分离的效率。此外，本发明的目的在于，提供具备这样的气液体分离器(油分离器)的油冷式压缩机。

本发明的第1方案提供气液体分离器，前述气液体分离器具备容器、筒部、整流部、封闭部、壳、液体分离元件、连接流路、导出口，前述容器为有底的筒状，从导入口导入含有液体的气体，前述筒部两端开口，配置于由前述容器和间隔板部划分的第1空间，从前述间隔板部向下延伸，被从前述容器的前述侧壁离开地设置，前述整流部从前述筒部向前述侧壁突出，并且俯视时沿前述侧壁延伸，与前述侧壁、前述筒部及前述间隔板部一同划分从前述导入口导入的前述气体流动的引导流路，前述引导流路在与前述导入口所处一侧相反的一侧具有向前述第1空间敞开的出口，前述封闭部将前述引导流路的前述导入口所处一侧封闭，前述壳设置于前述间隔板部的上方，与前述间隔板部一同划分第2空间，前述液体分离元件配置于前述第2空间，前述连接流路将前述筒部内与前述第2空间流体连接，前述导出口使通过前述液体分离元件的前述气体向外部流出。

被从导入口导入第1空间的气体呈沿容器的侧壁的回旋流而流向下方。气体所含的液体由于离心力分离而附着于侧壁，沿侧壁落下而回收至容器下方(一次分离)。到达容器下方后，气体在筒部内上升，经由连接流路流入第2空间。流入第2空间的气体从外侧向内侧通过液体分离元件，气体所含的液体被液体分离元件捕捉，由此被从气体分离(二次分离)。二次分离后的气体被从导出口导出。

从导入口向第1空间导入的初期阶段的气体穿过由侧壁、筒部、间隔板部及整流部划分的引导流路、即具有比容器的横截面处的截面积充分小的截面积的流路，所以能够避免由于流路截面积急剧扩大而引起的空气流的速度下降。换言之，与未设置有整流部的情况相比，从导入口向第1空间流入的初期阶段的回旋流的流速变快。此外，通过穿过由侧壁、筒部、间隔板部及整流部划分的引导流路，引导回旋流的方向。由于这些要因，即回旋流的流速提高、回旋流的方向的导引，能够提高基于一次分离的液体的分离的效率。由于一次分离的效率提高，能够减少通过基于液体分离元件的二次分离应分离的液体的量。结果，能够延长液体分离元件的使用寿命，也能够减少液体分离元件的堵塞等不良情况发生的可能。

优选的是，前述引导流路的与前述气体流动的方向正交的方向的截面积比前述筒部内的与前述气体流动的方向正交的方向的截面积小，前述筒部内的与前述气体流动的方向正交的方向的截面积比前述容器的横截面的截面积小。

根据该结构，在筒内部未设置有液体分离元件的方式的气液体分离器中，筒部内的与气体流动的方向正交的方向的截面积相对地变大，所以抑制在筒部内上升的气体的流动(上升流)的流速的增加。上升流的流速保持较低，由此，气体所含的液体容易由于重力向容器下方落下，一次分离的效率进一步提高。

也可以是，气液体分离器还具备安全阀，前述安全阀与比前述液体分离元件靠上游侧的空间流体连通，该连通的位置处的气体的压力不足阈值的话为闭阀状态，该压力为阈值以上时开阀来将前述连接流路大气开放。

如前所述，回旋流穿过由整流部划分的流路截面积被限定的引导流路，由此提高一次分离的效率。进而，通过设置在筒内部未设置液体分离元件的方式的气液体分离器，上升流的流速被较低地保持。因此，与连接流路流体连通的安全阀、即比液体分离元件靠上游地连接的安全阀开阀时，能够有效地减少被与气体一同向大气中排出的液体的量。

安全阀在液体流动的路径上被比液体分离元件靠上游地设置。因此，能够避免安全阀的开阀时比液体分离元件靠下游的压力急剧下降而通过液体分离元件的气体的流速急剧上升。通过液体分离元件的气体的流速的急剧上升会成为基于液体分离元件的液体分离的效率下降、与此相随的液体的流出、液体分离元件自身的故障等不良情况的原因。通过避免通过液体分离元件的气体的流速的急剧上升，能够防止这些的不良情况。

前述引导流路的与前述气体流动的方向正交的方向的截面积也可以从前述导入口至前述出口恒定。此外，前述引导流路的与前述气体流动的方向正交的方向的截面积也可以从前述导入口向前述出口逐渐增加。引导流路的截面积向出口逐渐增加，由此，在引导流路流动的回旋流的流速在导入口侧相对地变高，能够在引导流路的导入口侧更有效地借助离心力从气体分离液体。结果，能够更切实地减少筒体内的上升流所含的液体、即供基于液体分离元件的二次分离的气体、安全阀的开阀时被向大气中排出的气体所含的液体的量。

优选的是，前述整流部为，前述引导流路的前述出口从前述导入口观察设置成位于前述筒部的背后。

根据该结构，即整流部在回旋流的流动方向上具有充分的长度的结构，能够切实地实现前述引导流路的回旋流的流速提高、由回旋流的方向的导引引起的一次分离的效率提高。

优选的是，前述整流部为，内边缘与前述筒部连接，外边缘在前述外边缘与前述侧壁之间具有间隙。

根据该结构，一次分离时在引导流路内被分离而附着于侧壁的液体穿过整流部的外边缘与侧壁之间的间隙来向容器下方移动而被回收。即，能够避免引导流路内通过一次分离被分离的液体残留。

前述整流部也可以从前述筒部向前述侧壁向下倾斜。

根据该结构，一次分离时附着于整流部的液体由于重力流向整流部的外边缘与侧壁之间的间隙，经由该间隙向容器下方移动而被回收。即，能够更切实地避免引导流路内通过一次分离分离的液体的残留。

本发明的第2方案提供油冷式压缩机，前述油冷式压缩机具备油冷式的压缩机主体、油分离器、安全阀，前述油分离器从被前述压缩机主体压缩的气体将油分离，前述安全阀能够使前述油分离器内大气开放，前述油分离器具备容器、筒部、整流部、封闭部、壳、油分离元件、连接流路、导出口，前述容器为有底的筒状，被从导入口导入被前述压缩机主体压缩的含有油的气体，前述筒部两端开口，配置于由前述容器与前述间隔板部划分的第1空间，从前述间隔板部向下方延伸，设置成从前述容器的前述侧壁离开，前述整流部从前述筒部向前述侧壁突出，并且俯视时沿前述侧壁延伸，与前述侧壁、前述筒部及前述间隔板部一同划分被从前述导入口导入的前述气体流动的引导流路，前述引导流路在与前述导入口所处一侧相反的一侧具有向前述第1空间敞开的出口，前述封闭部将前述引导流路的前述导入口所处一侧封闭，前述壳设置于前述间隔板部的上方，与前述间隔板部一同划分第2空间，前述油分离元件配置于前述第2空间，前述连接流路将前述筒部内与前述第2空间流体连接，前述导出口使通过前述油分离元件的前述气体向外部流出，前述安全阀与前述油分离元件的上游侧流体连通，该连通的位置的气体的压力不足阈值的话呈闭阀状态，该压力为阈值以上时开阀，使前述连接流路大气开放。

发明效果

根据本发明，本发明在具备借助离心力从气体将液体一次分离的容器、从一次分离后的气体将液体进一步二次分离的液体分离元件的气液体分离器中能够提高一次分离的效率。

附图说明

图1是具备本发明的实施方式的油分离器(气液体分离器)的压缩机的系统图。

图2是油分离器的纵剖视图。

图3是图2的局部iii的放大图。

图4是沿图2的线iv-iv的剖视图。

具体实施方式

图1表示具备本发明的实施方式的油分离器(气液体分离器)1的油冷式压缩机2。油冷式压缩机2具备油冷式的压缩机(在本实施方式中为螺杆压缩机)即压缩机主体3。

压缩机主体3将从吸入口3a吸入的空气压缩来从喷出口3b喷出。用于润滑及冷却的液体状的油被经由供油流路4、5向压缩机主体3供给。因此，被从喷出口3a喷出的压缩的空气含有油。喷出口3a与喷出流路6的一端流体连接，喷出流路6的另一端与油分离器1的导入口21c流体连接。

被从压缩机主体3的喷出口3a喷出的被压缩的空气经由喷出流路6被从导入口21c导入油分离器1内。导入油分离器1内的空气经由容器21内的基于离心力的一次分离、之后油分离元件35处的基于捕捉的二次分离，被从导出口41a导出。导出口41a与供给流路7的一端流体连接。供给流路7的另一端与无图示的需求设备(例如空压机器)流体连接。被从油分离器1的导出口41a导出的油分离后的空气经由供给流路7被向需求设备送出。在供给流路7设置有保压止回阀8和空气冷却器(热交换器)9。

在油分离器1一次分离的油暂时存积于油存积空间24。油存积空间24经由供油流路4与压缩机主体3流体连接。油存积空间24的油由于压缩机主体3与油分离器1的差压穿过供油流路4返回压缩机主体3。在供油流路4设置有油冷却器(热交换器)10、用于异物除去等的油过滤器11。此外，设置有绕过油冷却器10的旁路流路12。借助三通阀13，能够切换成来自油存积空间24的油穿过油冷却器10的状态和不穿过油冷却器10而穿过旁路流路12的状态。通过该切换，控制被向压缩机主体3供给的油的温度。

在油分离器1二次分离的油暂时存积于油存积空间40。油存积空间40经由供油流路5与压缩机主体3流体连接。油存积空间40的油由于压缩机主体3与油分离器1的差压穿过供油流路5返回压缩机主体3。在供油流路5设置有止回阀14。

以下，进一步参照图2至图4来说明油分离器1的构造。

油分离器1具备容器21。本实施方式的容器21为整体细长的一端开口的圆筒状，具备圆形的底壁21a、从底壁21a延伸的圆筒状的侧壁21b。侧壁21b的上端开口被间隔板部22关闭。在侧壁21b的上部侧(较接近间隔板部22的位置)设置有被压缩机主体3压缩的空气的导入口21c(如前所述地连接有喷出流路6)。

借助容器21的侧壁21b、容器21的底壁21a及间隔板部22，划分被密闭的空间即第1空间23。第1空间23的下部、即容器21的底壁21a附近的空间构成油存积空间24。

在第1空间23配置有两端开口的圆筒体(筒部)25。圆筒体25为，上端固定于间隔板部22，朝向容器21的底壁21a向下延伸。圆筒体25的下端相对于容器21的底壁21a充分离来而位于上方。如图4中最清楚地表示，圆筒体25配置成相对于容器21的侧壁21b离开且同轴。在圆筒体25与侧壁21b之间设置有空间26。在圆筒体25的内部不配置部件、要素(例如后述的油分离元件35那样的要素)。

第1空间23更具体地在圆筒体25与容器21的侧壁21b之间的空间26配置有整流板(整流部)27。本实施方式的整流板27为俯视时弯曲成大致圆弧状的带板状。整流板27的内边缘27a的俯视时的曲率设定成与圆筒体25的俯视时的曲率大致相同。此外，整流板27的外边缘27b的俯视时的曲率设定成与容器21的侧壁21b的俯视时的曲率大致相同。整流板27的内边缘27a固定于圆筒体25，整流板27的内边缘27a与圆筒体25之间没有间隙。另一方面，整流板27的外边缘27b位于与容器21的侧壁21b相邻的位置。即，整流板27从圆筒体25向侧壁21b突出。本实施方式的整流板27从圆筒体25向侧壁21b沿大致水平方向突出，整流板27的上表面相对于水平面实质上不具有倾斜。在整流板27的外边缘27b与容器21的侧壁21b之间设置有微小的间隙28。

如图4所示，俯视时，整流板27在沿侧壁21b从导入口21c导入空气的方向上(参照箭头f)延伸。由容器21的侧壁21b的内表面、间隔板部22的下表面及整流板27的上表面划分俯视时部分圆环状的引导流路29。

引导流路29的一端侧、即整流板27的导入口21c侧的端部27c侧相对于导入口21c在与导入空气的方向(参照箭头f)相反的一侧的位置被封闭板(封闭部)30封闭。封闭板30与圆筒体25的外表面、侧壁21b的内表面、间隔板部22的下表面及整流板27的上表面接触。引导流路29的另一端侧、即在与整流板27的导入口21c相反的一侧的端部27cb，导流路29具有向第1空间23敞开的出口29a。如图4所示，在本实施方式中，封闭板30在俯视时沿圆筒体25的切线方向延伸。如该图中双点划线所示，也可以是，封闭板30俯视时沿圆筒体25的径方向延伸。

若参照图4，本实施方式的整流板27的导入口21c侧的端部27c与出口29a侧的端部27d的位置设定成，俯视时它们的端部27c、27d绕圆筒体25与侧壁21b的共通的中心或轴线ax所成的角度θ1为180度。

与引导流路29的空气流动的方向正交的方向的截面积(图3中由附图标记a1概念性地表示)设定成比容器21的横截面的截面积(图3中由附图标记a3概念性地表示)充分小。此外，引导流路29的截面积a1设定成比圆筒体25内的空气流动的方向的截面积(图3中由附图标记a2概念性地表示)充分小。进而，圆筒体25内的截面积a2设定成比容器21的截面积a3小。即，截面积a1、a2、a3有以下的关系。

a1＜a2＜a3

壳31固定于间隔板部22的上部。借助壳31与间隔板部22，划分被密闭的空间即第2空间32。在间隔板部22设置有贯通孔(连接流路)22a，经由该贯通孔22a的圆筒体25的内部与第2空间32流体连通。

在第2空间32配置有油分离元件(液体分离元件)35。本实施方式的油分离元件35整体为两端开口的细长的圆筒状，在其周面与壳31之间设置有间隙36。油分离元件35的上下端部分别被上端板部37与下端板部38封堵。上端板部37与下端板部38借助插通于油分离元件35的杆39连结。下端板部38的上表面的油分离元件35的内侧的部分构成油存积空间40。此外，在下端板部38在油分离元件35的内侧的部分形成有凹部41。在本实施方式中，两端开口的圆管即导出管42的下端密嵌于该凹部41。此外，在凹部41设置有前述导出口41a(如前所述地连接有供给流路7)。

在间隔板部22，设置有一端与贯通孔22a流体连接的放气端口22b。放气端口22b的另一端与安全阀45流体连接。安全阀45根据放气端口22b的压力、即检测贯通孔22a(连接流路)的压力的压力传感器46检测的压力开闭。具体地，安全阀45若压力传感器46检测的压力不足阈值则维持闭阀状态，在压力传感器46检测的压力为阈值以上时开阀，使贯通孔22a(连接流路)大气开放。

接着，说明油分离器1的功能。

被从导入口21c导入容器21内的第1空间23的空气呈沿容器21的侧壁21b的回旋流流向下方。空气所含的油由于离心力分离而附着于侧壁21b，沿侧壁21b落下而被回收至容器21的下方的油存积空间24(一次分离)。到达容器21的下方后，空气上升，从圆筒体25的下端进入圆筒体25内。空气在圆筒体25内上升，经由贯通孔22a流入壳31内的第2空间。流入第2空间32的气体在间隙36上升后，从外侧向内侧通过油分离元件35。该通过时空气所含的油被油分离元件35捕捉，由此被从空气分离(二次分离)。被油分离元件35捕捉的油被回收至油存积空间40。从外侧向内侧通过油分离元件35的空气从导出管42的上端进入导出管42内，进而经由凹部41被从导出口41a向供给流路7送出。

从导入口21c向第1空间23导入的初期阶段的空气穿过由侧壁21b、间隔板部22及整流板27划分的引导流路29、即具有比容器21的横截面处的截面积a2充分小的截面积a1的流路。因此，能够避免由于从导入口21c向第1空间23导入时流路截面积急剧扩大而引起的空气流的速度下降。换言之，与不设置整流板27的情况比较，从导入口21c向第1空间23流入的初期阶段的回旋流的流速变快。此外，通过穿过具备被限定的截面积a1的引导流路29，导引回旋流的朝向。由于这些要因，即回旋流的流速提高和回旋流的朝向的导引，能够提高一次分离的油分离的效率。由于一次分离的效率提高，能够减少应通过基于油分离元件35的二次分离分离的油的量。结果，能够延长油分离元件35的使用寿命，也能够减少油分离元件35的堵塞等不良情况发生的可能。

如前所述，在整流板27的外边缘27b与容器21的侧壁21b的内表面之间设置有间隙28。因此，一次分离时在引导流路29内被分离而附着于侧壁21b油穿过该间隙28向容器21的下方移动而被油存积空间24回收。即，通过设置间隙28，能够避免在引导流路29内通过一次分离而分离的油残留。

如前所述，圆筒体25内的截面积a2设定成比容器21的截面积a3小但比截面积a1充分大。因此，在圆筒体25内上升的空气的流动(上升流)的流速与在引导流路29内的空气的流动的流速比较较大地下降。此外，由于是在筒内部未设置液体分离元件的方式的气液体分离器，所以也抑制进入圆筒体25内的空气的流动的流速的增加，上升流的流速被保持为较低。上升流的流速较低，由此空气所含的油由于重力容易向容器21的下方落下，一次分离的效率进一步提高。

安全阀45开阀时，油分离器1内、具体为比油分离元件35靠上游的空气被向大气排出。但是，回旋流穿过具有如前所述限定的截面积a1的引导流路29，由此提高一次分离的效率。因此，在将比油分离元件35靠上游地连接的安全阀45开阀时能够有效地减少与空气一同向大气中排出的油的量。

安全阀45被比油分离元件35靠上游地设置，所以能够避免安全阀45的开阀时比油分离元件35靠下游的压力急剧下降而通过油分离元件35的空气的流速急剧上升。通过油分离元件35的空气的流速的急剧上升为基于油分离元件35的油分离的效率下降、与此相伴的油的流出、油分离元件35自身的故障等不良情况的原因。通过避免安全阀45开阀时通过油分离元件35的空气流速的急剧上升，能够防止这些不良情况。

在本实施方式中，引导流路29的截面积a1从导入口21c至出口29a恒定。也可以使引导流路29的截面积a1从导入口21c向出口29a逐渐增加。通过使引导流路29的截面积a1向出口29a逐渐增加，在引导流路29流动的回旋流的流速在导入口21c侧相对变高，在引导流路29的导入口21c侧能够更有效地借助离心力从空气将油分离。结果，能够更切实地减少圆筒体25内的上升流所含的油、即供基于油分离元件35的二次分离的空气、安全阀45的开阀时被向大气中排出的空气所含的油的量。

若参照图4，则如前所述，在本实施方式中，整流板27设定成，俯视时的导入口21c侧的端部27c与出口29a侧的端部27d的位置为，它们的端部27c、27d所成的角度θ1为180度。优选地，整流板27的端部27d、即引导流路29的出口29a的位置至少设定于从导入口21c观察隐藏于圆筒体25的背后的位置p(将该情况的端部27c、27d所成角度用附图标记θ2示意地表示)。借助将整流板27的端部27d设定于该位置的结构、即整流板27在回旋流的流动方向上具有足够的长度的结构，能够更切实地实现引导流路29的回旋流的流速提高、基于回旋流的方向的导引的一次分离的效率提高。

若参照图3，则如前所述，本实施方式的整流板27从圆筒体25向侧壁21b沿大致水平方向突出。如图3中由双点划线(附图标记δ)所示，整流板27也可以构成为从圆筒体25向侧壁21b向下倾斜，即整流板27的外边缘27b位于比内边缘27a靠下方的位置。该结构的情况下，一次分离时附着于整流板27的上表面的油由于重力流向整流板27的外边缘27b与侧壁21b之间的间隙28，通过该间隙28向油存积空间24下降。即，借助该结构，能够更切实地避免通过一次分离分离的油残留于引导流路29内。另外，间隙28的距离希望在2mm以上5mm以下的范围设定。不足2mm那样的微小的间隙，液体(例如油)难以通过所以容易残留于引导流路29内，超过5mm那样的间隙气体的泄漏量变多所以产生引导流路29的流速下降的问题因而不优选。若考虑引导流路29内的液体的残留的消除与流速下降的避免的平衡，则更希望间隙28的距离在2mm以上4mm以下的范围设定。上述希望的范围内设定的间隙28至少设置于引导流路29内的液体容易残留的位置即可，在不产生液体的残留的问题的位置也可以省略间隙28的设置。

以上对本发明的具体的实施方式、其变形例进行了说明，但本发明不限于上述方式，能够在该发明的范围内进行各种改变来实施。

附图标记说明

1油分离器(气液体分离器)

2油冷式压缩机

3压缩机主体

3a吸入口

3b喷出口

4、5供油流路

6喷出流路

7供给流路

8保压止回阀

9空气冷却器

10油冷却器

11油过滤器

12旁路流路

13三通阀

14止回阀

21容器

21a底壁

21b侧壁

21c导入口

23第1空间

24油存积空间

22间隔板部

22a贯通孔(连接流路)

22b放气端口

25圆筒体(筒部)

26空间

27整流板(整流部)

27a内边缘

27b外边缘

27c、27d端部

28间隙

29引导流路

29c出口

30封闭板(封闭部)

31壳

32第2空间

35油分离元件(液体分离元件)

36间隙

37上端板部

38下端板部

39杆

40油存积空间

41凹部

41a导出口

42导出管

45安全阀

46压力传感器。