JP2017058101A - Gas-liquid separator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インジェクション式冷凍サイクル（ガスインジェクションサイクル）用の気液分離器に関する。 The present invention relates to a gas-liquid separator for an injection refrigeration cycle (gas injection cycle).
例えば、特許文献１に記載の気液分離器では、円筒状の本体内で冷媒を旋回させて当該冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに遠心分離するとともに、整流部材にて旋回流を整流して液相冷媒の乱れを防止している。 For example, in the gas-liquid separator described in Patent Document 1, the refrigerant is swirled in a cylindrical main body to centrifuge the refrigerant into a liquid-phase refrigerant and a gas-phase refrigerant, and the swirl flow is rectified by a rectifying member. This prevents the liquid phase refrigerant from being disturbed.
インジェクション式冷凍サイクルは、（ａ）中間圧に減圧された気液二相冷媒のうち気相冷媒を圧縮途中の圧縮装置に噴射供給することにより、圧縮装置の消費動力を低減するとともに、（ｂ）より多くの液相冷媒、つまり乾き度の小さい冷媒を蒸発器に供給することにより、蒸発器でより多くの冷凍能力を発揮させるものである。 The injection refrigeration cycle (a) reduces the power consumption of the compression device by injecting and supplying the gas-phase refrigerant of the gas-liquid two-phase refrigerant decompressed to an intermediate pressure to the compression device in the middle of compression, and (b ) By supplying more liquid-phase refrigerant, that is, refrigerant having a low dryness to the evaporator, the evaporator can exhibit more refrigeration capacity.
このため、インジェクション式冷凍サイクルでは、中間圧に減圧されて気液二相状態となった冷媒を気液分離器にて液相冷媒と気相冷媒とに分離している。この際、タンク部内で旋回流を発生させて気液二相冷媒を遠心分離する分離手法を採用することが望ましい。 For this reason, in the injection refrigeration cycle, the refrigerant that has been decompressed to an intermediate pressure and is in a gas-liquid two-phase state is separated into a liquid-phase refrigerant and a gas-phase refrigerant by a gas-liquid separator. At this time, it is desirable to employ a separation method in which a swirling flow is generated in the tank portion and the gas-liquid two-phase refrigerant is centrifuged.
しかし、旋回流を発生させると、液面がすり鉢状となり、旋回流（渦）の中心側液面が大きく低下するおそれがある。液面が大きく低下すると、タンク部の下方に設けられた液相冷媒の流出口から気相冷媒が流出してしまう。 However, when a swirl flow is generated, the liquid level becomes a mortar shape, and the liquid level on the center side of the swirl flow (vortex) may be greatly reduced. When the liquid level greatly decreases, the gas phase refrigerant flows out from the liquid refrigerant outlet provided below the tank portion.
本発明は、旋回流を利用して冷媒を遠心分離するインジェクション式冷凍サイクル用の気液分離器において、液相冷媒の流出口から気相冷媒が流出してしまうことを抑制することを目的とする。 An object of the present invention is to suppress a gas-phase refrigerant from flowing out from an outlet of a liquid-phase refrigerant in a gas-liquid separator for an injection refrigeration cycle that uses a swirling flow to centrifuge the refrigerant. To do.
本願では、冷媒を圧縮する圧縮装置（９）、圧縮された高圧の冷媒を冷却する放熱器（３）、減圧された低圧の液相冷媒を蒸発させる蒸発器（７）、高圧の冷媒を低圧の冷媒より高い中間圧力まで減圧する第１減圧器（５Ａ）、及び中間圧力の冷媒を低圧まで減圧する第２減圧器（５Ｂ）を備えるインジェクション式冷凍サイクルに用いられる気液分離器において、中間圧力の冷媒が蓄えられるタンク部（１２）と、タンク部（１２）内のうち鉛直方向下端側の部位に設けられた第１流出パイプ（１３）であって、当該部位から鉛直方向上方側に延出し、その上端に鉛直方向上方側に向けて開口した第１流出口（１３Ａ）が設けられた第１流出パイプ（１３）と、タンク部（１２）内のうち第１流出口（１３Ａ）より鉛直方向上方側で開口した第２流出口（１４Ａ）が設けられた第２流出パイプ（１４）と、中間圧力の冷媒をタンク部（１２）内に導入する導入パイプ（１５）であって、タンク部（１２）内で開口した流入口（１５Ａ）が、鉛直方向において第１流出口（１３Ａ）と第２流出口（１４Ａ）との間に位置し、かつ、水平方向に向けて開口している導入パイプ（１５）と、タンク部（１２）内の鉛直方向下端側から鉛直方向上方側に延出する旋回抑制板（１６）であって、第１流出口（１３Ａ）の直上に配設された旋回抑制板（１６）とを備える。 In the present application, a compressor (9) that compresses a refrigerant, a radiator (3) that cools the compressed high-pressure refrigerant, an evaporator (7) that evaporates the decompressed low-pressure liquid-phase refrigerant, In the gas-liquid separator used for the injection refrigeration cycle, the first pressure reducer (5A) for reducing the pressure to an intermediate pressure higher than that of the refrigerant, and the second pressure reducer (5B) for reducing the pressure of the intermediate pressure refrigerant to a low pressure, A tank part (12) in which a refrigerant of pressure is stored, and a first outflow pipe (13) provided in a part on the lower end side in the vertical direction in the tank part (12), and vertically upward from the part. A first outflow pipe (13) provided with a first outflow port (13A) extending toward the upper side in the vertical direction at the upper end thereof, and the first outflow port (13A) in the tank portion (12) Open more vertically upward A second outlet pipe (14) provided with a second outlet (14A), and an introduction pipe (15) for introducing an intermediate-pressure refrigerant into the tank section (12), and in the tank section (12) The inlet pipe (15) in which the opened inlet (15A) is located between the first outlet (13A) and the second outlet (14A) in the vertical direction and opens in the horizontal direction. And a turning restraining plate (16) extending from the lower end in the vertical direction in the tank portion (12) to the upper side in the vertical direction, and a turning restraining plate disposed immediately above the first outlet (13A) ( 16).
これにより、本願発明では、旋回抑制板（１６）により遠心分離された液相冷媒が旋回してしまうことが抑制される。
ところで、タンク部（１２）内において、少なくとも旋回抑制板（１６）が位置する空間は、旋回抑制板（１６）により恰も複数の空間に仕切られた状態となる。旋回抑制板（１６）より鉛直方向上方の空間は、旋回抑制板（１６）により仕切られていない状態となる。
Thereby, in this invention, it is suppressed that the liquid phase refrigerant centrifuged by the rotation suppression board (16) will rotate.
By the way, in the tank part (12), the space where at least the turning restraining plate (16) is located is in a state where the heel is partitioned into a plurality of spaces by the turning restraining plate (16). The space vertically above the turning suppression plate (16) is not partitioned by the turning suppression plate (16).
このため仮に、旋回抑制板（１６）により仕切られた複数の空間のうちいずれか空間のみに第１流出口（１３Ａ）が開口し、他の空間には第１流出口（１３Ａ）が直接的に開口していない場合には、旋回抑制板（１６）にて液相冷媒の旋回を効果的に抑制できないおそれがある。 For this reason, the first outflow port (13A) is opened only in any one of the plurality of spaces partitioned by the turning suppression plate (16), and the first outflow port (13A) is directly in the other spaces. If it is not open, the swirl suppression plate (16) may not be able to effectively suppress the swirling of the liquid phase refrigerant.
すなわち、上記場合では、第１流出口（１３Ａ）が開口している空間（以下、直接連通空間という。）は、第１流出口（１３Ａ）と直接的に連通した構成となり、かつ、当該他の空間（以下、間接連通空間という。）は、第１流出口（１３Ａ）と間接的に連通している構成となる。 That is, in the above case, the space in which the first outlet (13A) is open (hereinafter referred to as the direct communication space) is configured to communicate directly with the first outlet (13A), and the other The space (hereinafter referred to as an indirect communication space) is configured to communicate indirectly with the first outlet (13A).
このため、直接連通空間から第１流出口（１３Ａ）に向けて流通する冷媒の流速は、間接連通空間から第１流出口（１３Ａ）に向けて流通する冷媒の流速より速くなる。そして、第１流出口（１３Ａ）に向けて流通する冷媒に流速差が発生するので、新たな旋回流が誘発されるおそれが高く、液相冷媒の旋回を効果的に抑制することが難しい。 For this reason, the flow velocity of the refrigerant flowing from the direct communication space toward the first outlet (13A) is faster than the flow velocity of the refrigerant flowing from the indirect communication space toward the first outlet (13A). And since a flow velocity difference arises in the refrigerant | coolant which circulates toward a 1st outflow port (13A), there exists a high possibility that a new swirling flow will be induced and it is difficult to suppress the swirling of a liquid phase refrigerant effectively.
これに対して、本願に係る旋回抑制板（１６）は、第１流出口（１３Ａ）の直上に配設されているので、旋回抑制板（１６）により仕切られた複数の空間は、いずれも第１流出口（１３Ａ）と直接的に連通した構成となる。 On the other hand, since the turning suppression plate (16) according to the present application is disposed immediately above the first outlet (13A), the plurality of spaces partitioned by the turning suppression plate (16) are all It becomes the structure which communicated directly with the 1st outflow port (13A).
したがって、第１流出口（１３Ａ）に向けて流通する冷媒に流速差が大きくなることを抑制できるので、新たな旋回流が誘発されるおそれが低く、液相冷媒の旋回を確実に抑制することが可能となる。 Therefore, since it is possible to suppress an increase in the flow velocity difference in the refrigerant flowing toward the first outlet (13A), there is a low possibility that a new swirling flow is induced, and the swirling of the liquid-phase refrigerant is reliably suppressed. Is possible.
因みに、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的構成等との対応関係を示す一例であり、本発明は上記括弧内の符号に示された具体的構成等に限定されるもではない。 Incidentally, the reference numerals in the above parentheses are examples showing the correspondence with the specific configurations described in the embodiments described later, and the present invention is limited to the specific configurations indicated by the reference numerals in the parentheses. It is not.
以下に説明する「発明の実施形態」は実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的手段や構造等に限定されるものではない。 The “embodiment of the invention” described below shows an example of the embodiment. In other words, the invention specific items described in the claims are not limited to the specific means and structures shown in the following embodiments.
本実施形態は、サーバ室の冷房を行う空調装置用のインジェクション式冷凍サイクルに本発明に係る気液分離器を適用したものである。サーバ室には、ＩＣＴ機器や非常用電源装置（バッテリー）等の電気機器が設置されている。 In this embodiment, the gas-liquid separator according to the present invention is applied to an injection refrigeration cycle for an air conditioner that cools a server room. In the server room, electrical devices such as an ICT device and an emergency power supply (battery) are installed.
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、少なくとも符号を付して説明した部材又は部位は、「複数」や「２つ以上」等の断りをした場合を除き、少なくとも１つ設けられている。各図に付された方向を示す矢印等は、各図相互の関係を理解し易くするために記載したものである。本発明は、各図に付された方向に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that at least one member or part described with at least a reference numeral is provided, except for cases where “plural”, “two or more” and the like are omitted. The arrows and the like indicating the directions given to the drawings are described for easy understanding of the relationship between the drawings. The present invention is not limited to the directions given in the drawings.
（第１実施形態）
１．インジェクション式冷凍サイクルの構成（図１参照）
本実施形態に係るインジェクション式冷凍サイクル１は、放熱器３、第１減圧器５Ａ、第２減圧器５Ｂ、蒸発器７、第１圧縮機９Ａ、第２圧縮機９Ｂ、及び気液分離器１１等を備えている。
(First embodiment)
1. Structure of injection refrigeration cycle (see Fig. 1)
The injection refrigeration cycle 1 according to this embodiment includes a radiator 3, a
放熱器３は、第１圧縮機９Ａ及び第２圧縮機９Ｂのうち少なくとも一方から吐出された高圧の冷媒（以下、高圧冷媒ともいう。）を冷却する。なお、本実施形態に係る放熱器３は、室外空気と高圧冷媒とを熱交換して当該高圧冷媒を冷却する。
The radiator 3 cools a high-pressure refrigerant (hereinafter also referred to as a high-pressure refrigerant) discharged from at least one of the
第１送風機３Ａは、放熱器３に冷却用空気（室外空気）を送風する。なお、本実施形態では、高圧冷媒の圧力は冷媒の臨界圧力より低い。このため、気相状態の高圧冷媒は、放熱器３にて冷却されて凝縮（液化）する。 The first blower 3 </ b> A blows cooling air (outdoor air) to the radiator 3. In the present embodiment, the pressure of the high-pressure refrigerant is lower than the critical pressure of the refrigerant. For this reason, the high-pressure refrigerant in the gas phase is cooled by the radiator 3 and condensed (liquefied).
第１減圧器５Ａは、放熱器３から流出した高圧冷媒を減圧・膨張させる。第１減圧器５Ａにて減圧された冷媒（以下、中間圧冷媒という。）は、気液分離器１１にて液相冷媒と気相冷媒とに分離される。
The
中間圧冷媒の圧力（以下、中間圧力ともいう。）は、高圧冷媒の圧力よりも低く、かつ、蒸発器７に流入する冷媒（以下、低圧冷媒ともいう。）の圧力よりも高い圧力である。なお、中間圧力は、インジェクション式冷凍サイクル１の負荷、つまり、室外空気の温度（放熱器３の能熱能力）及び蒸発器７で必要とされる冷凍能力等によって適宜変動制御される。 The pressure of the intermediate pressure refrigerant (hereinafter also referred to as intermediate pressure) is lower than the pressure of the high pressure refrigerant and higher than the pressure of the refrigerant flowing into the evaporator 7 (hereinafter also referred to as low pressure refrigerant). . The intermediate pressure is appropriately controlled in accordance with the load of the injection refrigeration cycle 1, that is, the temperature of the outdoor air (heat capacity of the radiator 3), the refrigeration capacity required by the evaporator 7, and the like.
気液分離器１１は、気相冷媒と液相冷媒との密度差を利用して冷媒を分離する。このため、気液分離器１１の下方側に液相冷媒が溜まり、かつ、気液分離器１１の上方側に気相冷媒が溜まる。なお、気液分離器１１の詳細構造は後述する。
The gas-
因みに、放熱器３から流出する冷媒の過冷却度は、過冷却器等を備えている場合等を除き、通常、小さい。このため、第１減圧器５Ａにて減圧された冷媒は、気液二相状態となる。
Incidentally, the degree of supercooling of the refrigerant flowing out of the radiator 3 is usually small except when a supercooler or the like is provided. For this reason, the refrigerant decompressed by the
第２減圧器５Ｂは、気液分離器１１にて分離された液相冷媒を減圧・膨張させて蒸発器７に供給する。蒸発器７は、第２減圧器５Ｂにて減圧された低圧の液相冷媒、つまり低圧冷媒を蒸発させる。
The second decompressor 5 </ b> B decompresses and expands the liquid-phase refrigerant separated by the gas-
具体的には、第２送風機７Ａは、蒸発器７に室内空気を送風する。蒸発器７では、第２減圧器５Ｂにて減圧された冷媒を室内に供給される空気にて加熱することにより、主に液相冷媒を蒸発（気化）させて当該空気を冷却する。 Specifically, the second blower 7 </ b> A blows room air to the evaporator 7. In the evaporator 7, the refrigerant decompressed by the second decompressor 5 </ b> B is heated with air supplied to the room, thereby mainly evaporating (vaporizing) the liquid-phase refrigerant and cooling the air.
第１圧縮機９Ａは、蒸発器７側から流出した冷媒を吸引して圧縮するとともに、圧縮された冷媒を放熱器３側に吐出する。第２圧縮機９Ｂは、気液分離器１１から気相冷媒を吸引して圧縮するとともに、圧縮された冷媒を第１圧縮機９Ａの吐出側に吐出する。つまり、第１圧縮機９Ａ及び第２圧縮機９Ｂにより、冷媒を圧縮する圧縮装置９が構成されている。
The
第１アキュムレータ１０Ａは、蒸発器７から流出する冷媒から気相冷媒を分離抽出して気相冷媒を第１圧縮機９Ａの吸入側に供給する。第２アキュムレータ１０Ｂは、気液分離器１１から第２圧縮機９Ｂに供給される冷媒から気相冷媒を分離抽出して気相冷媒を第２圧縮機９Ｂの吸入側に供給する。
The
なお、インジェクション式冷凍サイクルは、以下のように作動する。
すなわち、蒸発器７にて液相の低圧冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。これにより、室内空気が冷却される。蒸発した気相冷媒は、第１圧縮機９Ａにて圧縮されて室外空気より温度が高い高圧冷媒となる。
The injection refrigeration cycle operates as follows.
In other words, the low-pressure refrigerant in the liquid phase absorbs heat from the room air and evaporates in the evaporator 7. Thereby, indoor air is cooled. The evaporated gas-phase refrigerant is compressed by the
圧縮装置９から放熱器３に供給される気相の高圧冷媒は、放熱器３にて室外空気にて冷却されて凝縮（液化）する。放熱器３から流出した液相の高圧冷媒は第１減圧器５Ａにて中間圧力まで減圧される。
The high-pressure refrigerant in the gas phase supplied from the
このため、気液分離器１１に流入する冷媒は気液二相状態の中間圧力冷媒となる。気液分離器１１では、流入した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する。分離された気相冷媒は第２圧縮機９Ｂに供給される。分離された液相冷媒は第２減圧器５Ｂに供給される。
For this reason, the refrigerant flowing into the gas-
気液分離器１１は、インジェクション式冷凍サイクル１内を循環する冷媒量（以下、循環冷媒量という。）の変動を吸収するバッファ機能を有する。つまり、必要とする冷凍能力が減少して循環冷媒量が低下すると、余剰冷媒は、気液分離器１１内に液相冷媒として蓄えられる。必要とする冷凍能力が増大して循環冷媒量が不足すると、気液分離器１１に蓄えられていた冷媒が圧縮装置９に供給される。
The gas-
第２減圧器５Ｂに供給された冷媒は、蒸発温度相当の圧力（蒸発圧力）まで減圧された後、蒸発器７に供給される。なお、蒸発温度は蒸発器７の温度であるので、蒸発圧力（低圧）を低下させれば蒸発器７の温度を低下させることができる。
The refrigerant supplied to the
２．気液分離器の構成
気液分離器１１は、図２Ａに示すように、タンク部１２、第１流出パイプ１３、第２流出パイプ１４、導入パイプ１５及び旋回抑制板１６等を備えて構成される。タンク部１２は、第１減圧器５Ａから供給される中間圧力の冷媒が蓄えられる。本実施形態に係るタンク部１２は、長手方向が鉛直方向と一致する円筒状の圧力容器にて構成されている。
2. Configuration of Gas-Liquid Separator As shown in FIG. 2A, the gas-
第１流出パイプ１３は、タンク部１２内のうち鉛直方向下端側の部位に設けられ、当該部位から鉛直方向上方側に延出したパイプである。第１流出パイプ１３の上端には、鉛直方向上方側に向けて開口した第１流出口１３Ａが設けられている。
The
第１流出口１３Ａ（第１流出パイプ１３）は第２減圧器５Ｂに連通する。つまり、第１流出口１３Ａは液相冷媒を流出させるための流出口である。なお、本実施形態に係る第１流出口１３Ａは、タンク部１２内最下端部から直上にずれた位置で開口している。
The
第２流出パイプ１４は、図２Ｂに示すように、第２流出口１４Ａが設けられたパイプでる。第２流出口１４Ａは、タンク部１２内のうち第１流出口１３Ａより鉛直方向上方側で開口した流出口である。
As shown in FIG. 2B, the
第２流出パイプ１４は、タンク部１２内のうち鉛直方向上端側から鉛直方向下方側に延びる部位１４Ｂ、及び当該部位１４Ｂの下端側から鉛直方向上端側に延びる部位１４Ｃを備えて略Ｕ字状に構成されている。
The
そして、鉛直方向上端側に延びる部位１４Ｃの上端に第２流出口１４Ａが設けられている。第２流出口１４Ａは、その開口方向が鉛直方向と一致した状態で鉛直方向上方側に向けて開口している。
And the
第２流出口１４Ａは（第２流出パイプ１４）は第２圧縮機９Ｂに連通する。つまり、第２流出口１４Ａは気相冷媒を流出させるための流出口である。なお、「開口方向」とは、開口の外縁を含む仮想平面についての法線方向をいう。
The
導入パイプ１５は、第１減圧器５Ａにて中間圧力に減圧された冷媒をタンク部１２内に導入するパイプである。導入パイプ１５の流入口１５Ａは、タンク部１２内において水平方向に向けて開口している。
The
流入口１５Ａは、鉛直方向において第１流出口１３Ａと第２流出口１４Ａとの間に位置し、かつ、タンク部１２の内筒面に向けて開口している。具体的には、導入パイプ１５は、タンク部１２内のうち鉛直方向上端側から鉛直方向下方側に延びる部位１５Ｂ、及び当該部位１５Ｂの下端側から水平方向に延びる部位１５Ｃを備えて略Ｌ字状に構成されている。
The
流入口１５Ａは、水平方向に延びる部位１５Ｃの先端に設けられている。流入口１５Ａは、図２Ｃに示すように、仮想線Ｌ１と流入口１５Ａの開口方向を示す仮想線Ｌ２とのなす角θが約６０度となるように設定されている。仮想線Ｌ１とは、鉛直方向上端側から鉛直方向下方側に延びる部位１５Ｂの中心及びタンク部１２の中心を通る仮想線である。
15 A of inflow ports are provided in the front-end | tip of the site |
このため、流入口１５Ａからタンク部１２内に流入した気液二相状態の冷媒は、タンク部１２の内周面１２Ａに衝突した後、当該内周面１２Ａに沿うように旋回する。したがって、タンク部１２内に流入して旋回する気液二相の冷媒は遠心分離される。
For this reason, the gas-liquid two-phase refrigerant flowing into the
旋回抑制板１６は、タンク部１２内で旋回流が発生することを抑制するための部材である。当該旋回抑制板１６は、図３Ａに示すように、タンク部１２内の鉛直方向下端側から鉛直方向上方側に延出するとともに、鉛直方向と平行な板面を有する板状の部材である。
The
そして、旋回抑制板１６は、第１流出口１３Ａの直上に配設されている。具体的には、旋回抑制板１６のうち第１流出口１３Ａと直接的に対向する端部１６Ａ（以下、対向端１６Ａという。）が、第１流出パイプ１３を鉛直方向上方側に延長した領域、つまり図３Ｂの二点鎖線Ｌｏに囲まれた領域内に位置する。
And the
なお、本実施形態に係る対向端１６Ａは、第１流出パイプ１３を鉛直方向上方側に延長した領域を２等分する部位に位置する。換言すれば、対向端１６Ａは、第１流出口１３Ａを２等分する仮想線が鉛直方向上方側にずれた位置に一致する。
In addition, 16 A of opposing ends which concern on this embodiment are located in the site | part which bisects the area | region which extended the
旋回抑制板１６の最下端１６Ｂ側には、図３Ａに示すように、当該下端１６Ｂから鉛直方向上方側に窪んだ凹部１６Ｃが設けられている。そして、第１流出パイプ１３は、凹部１６Ｃに嵌り込んでいる。
As shown in FIG. 3A, a
すなわち、凹部１６Ｃは、旋回抑制板１６の最下端１６Ｂ側に設けられた矩形状の切欠部である。そして、凹部１６Ｃの底部、つまり当該凹部１６Ｃの上端が第１流出口１３Ａの直上に位置する対向端１６Ａとなる。
That is, the
第１流出口１３Ａの開口方向は鉛直方向に対して傾いている。具体的には、第１流出口１３Ａの開口方向を示す仮想線Ｌ１は鉛直方向に対して略４５度傾いている。なお、本実施形態では、開口方向を示す仮想線Ｌ１は、旋回抑制板１６の板面と略平行である。
The opening direction of the
旋回抑制板１６は、タンク部１２の下端側を閉塞する下蓋１２Ｂに溶接固定され、タンク部１２の円筒部１２Ｃには固定されていない。そして、円筒部１２Ｃの内周面１２Ａと旋回抑制板１６との間には空隙部１２Ｄが設けられている。
The turning
３．本実施形態に係る気液分離器の特徴
中間圧力が変動すると、気液分離器１１内に貯留している液相冷媒の液面位置が変動する。特に、中間圧力が低下すると、気液分離器１１内に貯留している液相冷媒が沸騰し、液相冷媒に旋回流が発生する可能性がある。
3. Characteristics of Gas-Liquid Separator According to this Embodiment When the intermediate pressure varies, the liquid level position of the liquid-phase refrigerant stored in the gas-
このため仮に、旋回抑制板１６が設けられていない場合には、第１流出口１３Ａを中心とする渦状の旋回流が発生し、液面が第１流出口１３Ａより低くなってしまう可能性がある。
For this reason, if the
これに対して、本実施形態に係る気液分離器１１は旋回抑制板１６が設けられているので、旋回流の発生を抑制でき、気相冷媒が第１流出口１３Ａから流出してしまうことを抑制できる。
On the other hand, since the gas-
本実施形態では、タンク部１２内に旋回抑制板１６が配置されているので、旋回抑制板１６が位置する空間は、旋回抑制板１６により恰も複数の空間に仕切られた状態となる。旋回抑制板１６より鉛直方向上方の空間は、旋回抑制板１６により仕切られていない状態となる。
In this embodiment, since the turning
このため仮に、旋回抑制板１６により仕切られた複数の空間のうちいずれか空間のみに第１流出口１３Ａが開口し、他の空間には第１流出口１３Ａが開口していない場合には、液相冷媒の旋回を効果的に抑制できないおそれがある。
For this reason, if the
すなわち、第１流出口１３Ａが開口している空間（以下、直接連通空間という。）は、第１流出口１３Ａと直接的に連通した構成となる。当該他の空間（以下、間接連通空間という。）は、第１流出口１３Ａと間接的に連通している構成となる。
That is, the space where the
このため、直接連通空間から第１流出口１３Ａに向けて流通する冷媒の流速は、間接連通空間から第１流出口１３Ａに向けて流通する冷媒の流速より速くなる。そして、第１流出口１３Ａに向けて流通する冷媒に流速差が発生するので、新たな旋回流が誘発されるおそれが高く、液相冷媒の旋回を効果的に抑制することが難しい。
For this reason, the flow rate of the refrigerant flowing from the direct communication space toward the
これに対して、本実施形態に係る旋回抑制板１６は、第１流出口１３Ａの直上に配設されているので、旋回抑制板１６により仕切られた複数の空間は、いずれも第１流出口１３Ａと直接的に連通した構成となる。
On the other hand, since the turning
したがって、第１流出口１３Ａに向けて流通する冷媒に流速差が発生し難いので、新たな旋回流が誘発されるおそれが低く、液相冷媒の旋回を確実に抑制することが可能となる。
Therefore, since it is difficult for a flow rate difference to occur in the refrigerant flowing toward the
本実施形態では、第１流出口１３Ａの開口方向は鉛直方向に対して傾いている。これにより、仮に、液面が第１流出口１３Ａまで低下した場合であっても、一気に大量の気相冷媒が第２減圧器５Ｂ側に流出してしまうことを抑制できる。
In the present embodiment, the opening direction of the
すなわち、仮に、第１流出口１３Ａの開口方向を示す仮想線Ｌ１が鉛直方向と平行である場合、液面が第１流出口１３Ａまで低下すると、第１流出口１３Ａ全体が一気に気相冷媒中に晒された状態となるので、気相冷媒が一気に第１流出パイプ１３に流入する可能性がある。
That is, if the imaginary line L1 indicating the opening direction of the
これに対して、本実施形態では、第１流出口１３Ａの開口方向は鉛直方向に対して傾いているので、液面が低下した場合であっても、第１流出口１３Ａ全体が一気に気相冷媒中に晒された状態とならず、第１流出口１３Ａのうち気相冷媒中に晒された部分が徐々に増加していく。したがって、仮に、液面が第１流出口１３Ａまで低下した場合であっても、一気に大量の気相冷媒が第２減圧器５Ｂ側に流出してしまうことを抑制できる。
On the other hand, in this embodiment, since the opening direction of the
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、旋回抑制板１６に凹部１６Ｃが設けられていたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、対向端１６Ａを旋回抑制板１６の下端とし、対向端１６Ａより鉛直方向下方側の部位を廃止してもよい。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, the
上述の実施形態では、第１流出口１３Ａの開口方向が鉛直方向に対して傾いていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、第１流出口１３Ａの開口方向を示す仮想線Ｌ１が鉛直方向と平行である場合、又は仮想線Ｌ１が旋回抑制板１６の板面に対して交差する方向と平行である場合等であってもよい。
In the above-described embodiment, the opening direction of the
上述の実施形態では、第２流出口１４Ａは鉛直方向上方側に向けて開口していたが、本発明に係る第２流出口１４Ａは、第１流出口１３Ａより鉛直方向上方側で開口していれば十分である。つまり、例えば、第２流出口１４Ａが鉛直方向下方側又は水平方向に向けて開口していてもよい。
In the above-described embodiment, the
上述の実施形態では、旋回抑制板１６は鉛直方向と平行な板面を有する板状であったが、本発明はこれに限定されるものではない。
すなわち、例えば、（１）旋回抑制板１６の板面が鉛直方向に対して傾いた板状である場合、（２）旋回抑制板１６が波状に湾曲した板状である場合、旋回抑制板１６に複数の貫通穴又は凹部（ディンプル）が設けられた板状である場合、（３）旋回抑制板１６の対向端１６Ａが水平方向に対して傾いる場合、又は（４）旋回抑制板１６の幅寸法が図２等に示す旋回抑制板１６より小さい場合、つまり円筒部１２Ｃの内周面１２Ａと旋回抑制板１６との空隙部１２Ｄが図３Ｂの二点鎖線Ｌｏの近傍まで到達するような旋回抑制板１６等であってもよい。
In the above-described embodiment, the turning
That is, for example, (1) When the plate surface of the turning
上述の実施形態では、サーバ室の冷房を行う空調装置用のインジェクション式冷凍サイクルに本発明に係る気液分離器を適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他のインジェクション式冷凍サイクル、又は高圧冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力を越えるインジェクション式冷凍サイクルにも適用できる。 In the above-described embodiment, the gas-liquid separator according to the present invention is applied to the injection refrigeration cycle for the air conditioner that cools the server room. However, the present invention is not limited to this, and other injection types are used. The present invention can also be applied to a refrigeration cycle or an injection refrigeration cycle in which the pressure of a high-pressure refrigerant exceeds the critical pressure of the refrigerant.
また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。 Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment as long as it matches the gist of the invention described in the claims.
１… インジェクション式冷凍サイクル ３… 放熱器 ３Ａ… 第１送風機
５Ａ… 第１減圧器 ５Ｂ… 第２減圧器 ７… 蒸発器 ７Ａ… 第２送風機
９Ａ… 第１圧縮機 ９Ｂ… 第２圧縮機 ９… 圧縮装置
１０Ａ… 第１アキュムレータ １０Ｂ… 第２アキュムレータ
１１… 気液分離器 １２… タンク部 １２Ａ… 内周面 １２Ｂ… 下蓋
１２Ｃ… 円筒部 １２Ｄ… 空隙部 １３… 第１流出パイプ
１３Ａ… 第１流出口 １４… 第２流出パイプ １４Ａ… 第２流出口
１５… 導入パイプ １５Ａ… 流入口 １６… 旋回抑制板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Injection type refrigeration cycle 3 ...
Claims (5)
前記中間圧力の冷媒が蓄えられるタンク部と、
前記タンク部内のうち鉛直方向下端側の部位に設けられた第１流出パイプであって、当該部位から鉛直方向上方側に延出し、その上端に鉛直方向上方側に向けて開口した第１流出口が設けられた第１流出パイプと、
前記タンク部内のうち前記第１流出口より鉛直方向上方側で開口した第２流出口が設けられた第２流出パイプと、
前記中間圧力の冷媒を前記タンク部内に導入する導入パイプであって、前記タンク部内で開口した流入口が、鉛直方向において前記第１流出口と前記第２流出口との間に位置し、かつ、水平方向に向けて開口している導入パイプと、
前記タンク部内の鉛直方向下端側から鉛直方向上方側に延出する旋回抑制板であって、前記第１流出口の直上に配設された旋回抑制板と
を備えることを特徴とする気液分離器。 A compressor that compresses the refrigerant; a radiator that cools the compressed high-pressure refrigerant; an evaporator that evaporates the decompressed low-pressure liquid-phase refrigerant; and a decompressor that depressurizes the high-pressure refrigerant to an intermediate pressure higher than the low-pressure refrigerant. In a gas-liquid separator used in an injection refrigeration cycle, comprising: 1 decompressor, and a second decompressor that decompresses the intermediate pressure refrigerant to the low pressure;
A tank section in which the intermediate pressure refrigerant is stored;
A first outflow pipe provided in a portion on the lower end side in the vertical direction in the tank portion, the first outflow port extending from the portion to the upper side in the vertical direction and opening at the upper end toward the upper side in the vertical direction A first spill pipe provided with
A second outflow pipe provided with a second outlet opening in the tank portion on the upper side in the vertical direction from the first outlet;
An introduction pipe for introducing the intermediate-pressure refrigerant into the tank part, wherein an inlet opening in the tank part is located between the first outlet and the second outlet in the vertical direction; and An introduction pipe that opens horizontally,
A gas-liquid separation comprising: a swirl suppression plate extending from the lower end in the vertical direction in the tank portion to the upper side in the vertical direction, the swirl suppression plate disposed immediately above the first outlet. vessel.
前記第１流出パイプは、前記凹部に嵌り込んでいることを特徴とする請求項１に記載の気液分離器。 On the lower end side of the swivel suppression plate, a concave portion that is recessed from the lower end to the upper side in the vertical direction is provided,
The gas-liquid separator according to claim 1, wherein the first outflow pipe is fitted in the recess.
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