JP6459235B2 - Gas-liquid separator - Google Patents
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Description
本発明は、冷凍サイクル装置などで使用される気液二相冷媒(気液混合冷媒)を気相冷媒(気体冷媒)と液相冷媒(液体冷媒)とに分離する気液分離器に関する。 The present invention relates to a gas-liquid separator that separates a gas-liquid two-phase refrigerant (gas-liquid mixed refrigerant) used in a refrigeration cycle apparatus into a gas-phase refrigerant (gas refrigerant) and a liquid-phase refrigerant (liquid refrigerant).
自動販売機や冷凍/冷蔵ショーケース、飲料ディスペンサなどに設けられる断熱筐体の内部雰囲気を冷却するための冷凍サイクル装置は、圧縮機、放熱器、蒸発器、エジェクタおよび気液分離器などを備えて構成されている。 A refrigeration cycle device for cooling the internal atmosphere of a heat-insulated housing provided in vending machines, refrigerated / refrigerated showcases, beverage dispensers, etc., includes a compressor, radiator, evaporator, ejector, gas-liquid separator, etc. Configured.
圧縮機は、供給された冷媒を圧縮するものである。放熱器は、圧縮機で圧縮された高圧冷媒を放熱させるものである。蒸発器は、商品収容庫などの断熱筐体の内部に配設されており、供給された冷媒を蒸発させるものである。 The compressor compresses the supplied refrigerant. The radiator radiates heat from the high-pressure refrigerant compressed by the compressor. An evaporator is arrange | positioned inside heat insulation housing | casings, such as goods storage, and evaporates the supplied refrigerant | coolant.
エジェクタは、放熱器から供給された高圧の冷媒(高圧冷媒)を減圧させることによるエネルギーを利用して、蒸発器で蒸発した低圧の冷媒(低圧冷媒)を吸引し、吸引した低圧冷媒を高圧冷媒と混合させ、低圧冷媒を昇圧させた後に吐出するものである。気液分離器は、エジェクタから供給された気液二相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、気相冷媒を圧縮機に送出する一方、液相冷媒を蒸発器に送出するものである。 The ejector uses the energy generated by depressurizing the high-pressure refrigerant (high-pressure refrigerant) supplied from the radiator to suck the low-pressure refrigerant (low-pressure refrigerant) evaporated in the evaporator, and the sucked low-pressure refrigerant is used as the high-pressure refrigerant. And the low-pressure refrigerant is discharged after being pressurized. The gas-liquid separator separates the gas-liquid two-phase refrigerant supplied from the ejector into a gas-phase refrigerant and a liquid-phase refrigerant, and sends the gas-phase refrigerant to the compressor, while sending the liquid-phase refrigerant to the evaporator. It is.
そして、圧縮機、放熱器、エジェクタおよび気液分離器が冷媒管路で順次環状に接続され、エジェクタの低圧冷媒の吸入口と気液分離器の液相冷媒の送出口との間に蒸発器が設けられることにより、冷媒循環回路が構成され、この冷媒循環回路に冷媒を循環させるようにしている。これにより、蒸発器の周辺領域は、冷媒が蒸発することで熱を吸収することにより冷却され、断熱筐体の内部雰囲気が冷却される(例えば、特許文献1参照)。 A compressor, a radiator, an ejector, and a gas-liquid separator are sequentially connected in an annular manner through a refrigerant pipe, and an evaporator is provided between the low-pressure refrigerant inlet of the ejector and the liquid-phase refrigerant outlet of the gas-liquid separator. Is provided to constitute a refrigerant circulation circuit, and the refrigerant is circulated through the refrigerant circulation circuit. Thereby, the peripheral region of the evaporator is cooled by absorbing heat by evaporating the refrigerant, and the internal atmosphere of the heat insulating housing is cooled (for example, see Patent Document 1).
このような構成の冷凍サイクル装置に備えられている気液分離器で、気液二相冷媒の中の液滴を凝縮させて気相冷媒と液相冷媒に分離する方式には、主に、重力分離方式、表面張力分離方式、遠心分離方式と3つの方式がある。 In the method of condensing droplets in the gas-liquid two-phase refrigerant and separating them into the gas-phase refrigerant and the liquid-phase refrigerant in the gas-liquid separator provided in the refrigeration cycle apparatus having such a configuration, mainly, There are three methods: gravity separation method, surface tension separation method, and centrifugal separation method.
例えば、重力分離方式による気液分離器は、密閉容器の上部側に気液二相冷媒入口管を、下部側に密閉容器の内部上方に向けて伸びる気相冷媒出口管をそれぞれ接続するとともに、気液二相冷媒入口管の気液二相冷媒流出口と気相冷媒出口管の気相冷媒流入口とを、それぞれ密閉容器の内部上方において開口させるとともに、密閉容器内の上部で、気液二相冷媒流出口と気相冷媒流入口の間にバッフル板を設け、このバッフル板の下部には、密閉容器内壁に外周が近接する傘形状板を固着させるようにしている。 For example, a gas-liquid separator using a gravity separation system has a gas-liquid two-phase refrigerant inlet pipe connected to the upper side of the sealed container and a gas-phase refrigerant outlet pipe extending toward the upper part of the sealed container on the lower side, respectively. A gas-liquid two-phase refrigerant outlet of the gas-liquid two-phase refrigerant inlet pipe and a gas-phase refrigerant inlet of the gas-phase refrigerant outlet pipe are opened above the inside of the sealed container, respectively. A baffle plate is provided between the two-phase refrigerant outlet and the gas-phase refrigerant inlet, and an umbrella-shaped plate whose outer periphery is close to the inner wall of the sealed container is fixed to the lower portion of the baffle plate.
そして、密閉容器内壁に外周が近接する傘形状板をバッフル板下部に固着させることにより、密閉容器の上部側に接続している気液二相冷媒入口管の気液二相冷媒流出口から密閉容器内に流入した気液二相冷媒を傘形状板で密閉容器壁面に当てることで、気液二相冷媒の中の液滴を密閉容器壁面に付着させて落下させ、気液二相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離するようにしている(例えば、特許文献2参照)。 Then, an umbrella-shaped plate whose outer periphery is close to the inner wall of the sealed container is fixed to the lower part of the baffle plate, thereby sealing from the gas-liquid two-phase refrigerant outlet of the gas-liquid two-phase refrigerant inlet pipe connected to the upper side of the sealed container. By applying the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the container to the wall surface of the sealed container with an umbrella-shaped plate, droplets in the gas-liquid two-phase refrigerant adhere to the wall surface of the sealed container and fall, It is made to isolate | separate into a gaseous-phase refrigerant | coolant and a liquid-phase refrigerant | coolant (for example, refer patent document 2).
また、重力分離方式と表面張力分離方式とを組み合わせた気液分離器では、気液二相冷媒が流入する冷媒流入配管に管の向きが途中で曲げられている流入配管曲がり部を設け、また、冷媒流入配管の途中に冷媒流入配管の内径よりも小さな外径を持つ気相冷媒流出管を流入配管曲がり部の管壁を貫通して接続して設けて冷媒流入配管と気相冷媒流出管の中心軸を略一致させ、さらに、冷媒流入配管内側にある気相冷媒流出管の端部である気相冷媒流入口を流入配管曲がり部から所定の距離位置となるように気相冷媒流出管を配設し、そして、気液分離後に液相冷媒が流出する液相冷媒流出管を冷媒流入配管と同一の管で構成するようにしている。 In addition, in a gas-liquid separator that combines the gravity separation method and the surface tension separation method, the refrigerant inflow piping into which the gas-liquid two-phase refrigerant flows is provided with a bent portion of the inflow piping in which the direction of the tube is bent halfway. In the middle of the refrigerant inflow pipe, a gas phase refrigerant outflow pipe having an outer diameter smaller than the inner diameter of the refrigerant inflow pipe is connected through the pipe wall of the inflow pipe bent portion, and the refrigerant inflow pipe and the gas phase refrigerant outflow pipe are provided. The gas-phase refrigerant outflow pipe is arranged so that the center axis of the gas-phase refrigerant is substantially coincided and the gas-phase refrigerant inflow port, which is the end of the gas-phase refrigerant outflow pipe inside the refrigerant inflow pipe, is located at a predetermined distance from the bent part of the inflow pipe. The liquid-phase refrigerant outflow pipe from which the liquid-phase refrigerant flows out after gas-liquid separation is constituted by the same pipe as the refrigerant inflow pipe.
このように気液分離器を構成することにより、気相冷媒流出管の端部付近において気液二相冷媒が環状流になっている場合、冷媒流入配管と気相冷媒流出管の中心軸は略一致しているため、気液二相冷媒の中から気相冷媒を分離して取り出すことができる。一方、気相冷媒流出管の端部付近において気液二相冷媒が環状流になっていない場合でも、流れ方向に進む慣性力が大きな液相冷媒は液相冷媒流出管方向に流れていき、気相冷媒は気相冷媒流出管を通過するため、気相冷媒を分離して取り出すことができるようになる(例えば、特許文献3参照)。 By configuring the gas-liquid separator in this way, when the gas-liquid two-phase refrigerant is in an annular flow near the end of the gas-phase refrigerant outflow pipe, the central axes of the refrigerant inflow pipe and the gas-phase refrigerant outflow pipe are Since they substantially coincide, the gas-phase refrigerant can be separated and taken out from the gas-liquid two-phase refrigerant. On the other hand, even when the gas-liquid two-phase refrigerant is not in an annular flow near the end of the gas-phase refrigerant outflow pipe, the liquid phase refrigerant with a large inertial force going in the flow direction flows in the liquid phase refrigerant outflow pipe direction, Since the gas-phase refrigerant passes through the gas-phase refrigerant outflow pipe, the gas-phase refrigerant can be separated and taken out (see, for example, Patent Document 3).
さらに、遠心分離方式による気液分離器は、液相冷媒を溜めることができる貯液室と、側周面が円周面で攪拌促進部を設けている貯液室に気液二相冷媒を供給する冷媒入口と、貯液室の上部に開口し、貯液室の気相冷媒を排出する冷媒出口と、貯液室の冷媒入口より下方に配置され、冷媒入口から供給される気液二相冷媒を旋回方向に流す旋回溝を有して気液二相冷媒が外面側を流れて所定の冷媒流れを形成する整流部材と、を備えている。 Furthermore, the gas-liquid separator using the centrifugal separation system stores the gas-liquid two-phase refrigerant in the liquid storage chamber in which the liquid phase refrigerant can be stored, and in the liquid storage chamber in which the side peripheral surface is a circumferential surface and the stirring promoting portion is provided. A refrigerant inlet to be supplied, a refrigerant outlet that opens to the top of the liquid storage chamber and discharges the gas-phase refrigerant in the liquid storage chamber, and a gas-liquid two that is disposed below the refrigerant inlet of the liquid storage chamber and is supplied from the refrigerant inlet A rectifying member having a swirling groove for flowing the phase refrigerant in the swirling direction, and the gas-liquid two-phase refrigerant flowing on the outer surface side to form a predetermined refrigerant flow.
そして、冷媒入口より貯液室に供給された気液二相冷媒は、整流部材の外面側の旋回溝に沿って流れる。旋回溝を流れる気液二相冷媒は旋回方向に流れて貯液室へと落下する。旋回溝から落下する気液二相冷媒は、旋回方向の流れ力と気液二相冷媒の自重の合力によって、貯液室の円周内壁面に沿った旋回流となって貯液室を流下し、液相冷媒が気液二相冷媒から分離して貯液室の下方に溜まる(例えば、特許文献4参照)。 And the gas-liquid two-phase refrigerant | coolant supplied to the liquid storage chamber from the refrigerant | coolant inlet flows along the turning groove | channel on the outer surface side of a rectification | straightening member. The gas-liquid two-phase refrigerant flowing in the swirling groove flows in the swirling direction and falls into the liquid storage chamber. The gas-liquid two-phase refrigerant falling from the swirling groove flows down the storage chamber as a swirling flow along the circumferential inner wall surface of the storage chamber by the resultant force of the swirling flow force and the self-weight of the gas-liquid two-phase refrigerant. Then, the liquid-phase refrigerant is separated from the gas-liquid two-phase refrigerant and accumulated below the liquid storage chamber (see, for example, Patent Document 4).
しかしながら、重力分離方式による気液分離器は、液滴捕捉部材の面積に限りがあり、多量の気液二相冷媒が流入してきた場合に気液分離効率が悪くなるという課題がある。 However, the gas-liquid separator based on the gravity separation method has a problem that the area of the droplet trapping member is limited, and the gas-liquid separation efficiency deteriorates when a large amount of gas-liquid two-phase refrigerant flows in.
また、表面張力分離方式による気液分離器は、小型化に適する反面、構造が複雑となり、コスト増加および圧力損失が増加するという課題がある。 Further, the gas-liquid separator based on the surface tension separation method is suitable for downsizing, but has a problem that the structure becomes complicated, and the cost and pressure loss increase.
さらに、遠心分離方式による気液分離器は、大型化、大口径化が求められるが、コスト増加および大型化、大口径化に伴う配置スペースに制約が生じることとなる。 Furthermore, a gas-liquid separator using a centrifugal separation system is required to be large and have a large diameter. However, the cost is increased and the arrangement space associated with the large diameter and the large diameter is limited.
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、気液二相冷媒の旋回流の遠心力により分離した液滴が、速い流速の旋回流によって乱された液相冷媒液面から液滴が再飛散して気液分離した後の気相冷媒を流出する気相冷媒流出管の気相冷媒流出口へと混入することを防止し、気相冷媒と液相冷媒に気液分離した後の気相冷媒への液滴の混入を防いで気液分離効率の低下を防止することができる気液分離器を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and a liquid phase refrigerant in which droplets separated by a centrifugal force of a swirling flow of a gas-liquid two-phase refrigerant are disturbed by a swirling flow having a high flow velocity. Prevents liquid droplets from re-spraying from the liquid surface and entering the gas-phase refrigerant outlet of the gas-phase refrigerant outflow pipe that flows out the gas-phase refrigerant after gas-liquid separation. It is an object of the present invention to provide a gas-liquid separator that can prevent the droplets from being mixed into the gas-phase refrigerant after the gas-liquid separation and prevent the gas-liquid separation efficiency from being lowered.
上記の目的を達成するために、本発明の請求項1に係る気液分離器は、円筒型の容器本体と、前記容器本体の中心部に位置して容器本体内の上部に気相冷媒流出口を有する気相冷媒流出管と、前記容器本体の底部側に位置する液相冷媒流出管とを有し、前記容器本体に供給された気液二相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離したうえで気液二相冷媒から分離された気相冷媒を、前記気相媒流出管を介して流出する一方、気液二相冷媒から分離された液相冷媒を、前記液相冷媒流出管を介して流出する気液分離器であって、前記容器本体内に供給された前記気液二相冷媒に旋回流を発生させる旋回流発生手段と、前記旋回流発生手段で発生させた旋回流を抑制する旋回流抑制手段と、を備えた気液分離器において、前記旋回流抑制手段は、前記容器本体の底部側に位置して周縁が前記容器本体の胴部内壁面と離隔する態様で配設された円板状の底板とこの底板に固着された複数の旋回流抑制板とからなり、旋回流抑制板は前記底板に当接する底辺が前記底板の中心部近傍から底板の周縁に向かうように延在し、当該底辺と角を介して相対する対辺が容器本体の胴部内壁面と離隔する態様で当該胴部内壁面に沿って上下方向に延在し、斜辺が前記底辺における底板の中心部近傍の端部と前記対辺の上端とを結ぶ態様で延在し、前記気液二相冷媒から分離された前記液相冷媒の液面に近くなるほど大きい面積となる態様の三角形に形成されてなることを特徴とする In order to achieve the above object, a gas-liquid separator according to claim 1 of the present invention includes a cylindrical container body and a gas-phase refrigerant flow at the upper part of the container body located at the center of the container body. A gas-phase refrigerant outflow pipe having an outlet; and a liquid-phase refrigerant outflow pipe located on the bottom side of the container body, and the gas-liquid two-phase refrigerant supplied to the container body is converted into a gas-phase refrigerant and a liquid-phase refrigerant. The gas-phase refrigerant separated from the gas-liquid two-phase refrigerant flows out through the gas-phase medium outlet pipe, while the liquid-phase refrigerant separated from the gas-liquid two-phase refrigerant is discharged from the liquid-phase refrigerant. A gas-liquid separator that flows out through an outflow pipe, the swirling flow generating means for generating a swirling flow in the gas-liquid two-phase refrigerant supplied into the container body, and the swirling flow generating means A gas-liquid separator including a swirling flow suppressing means for suppressing swirling flow, A disc-shaped bottom plate located on the bottom side of the vessel body and arranged in a manner in which the periphery is separated from the inner wall surface of the body of the container body, and a plurality of swirl flow suppression plates fixed to the bottom plate. The flow suppressing plate extends so that the bottom side that contacts the bottom plate extends from the vicinity of the center of the bottom plate toward the periphery of the bottom plate, and the opposite side that faces the bottom side through the corner is separated from the inner wall surface of the body portion of the container body Extending in the vertical direction along the inner wall surface of the trunk portion, and the hypotenuse extends in a form connecting the end portion of the bottom plate near the center of the bottom plate and the upper end of the opposite side, and is separated from the gas-liquid two-phase refrigerant It is formed in a triangular shape having a larger area as it gets closer to the liquid level of the liquid-phase refrigerant.
請求項1の発明によれば、円筒型の容器本体と、前記容器本体の中心部に位置して容器本体内の上部に気相冷媒流出口を有する気相冷媒流出管と、前記容器本体の底部側に位置する液相冷媒流出管とを有し、前記容器本体に供給された気液二相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離したうえで気液二相冷媒から分離された気相冷媒を、前記気相冷媒流出管を介して流出する一方、気液二相冷媒から分離された液相冷媒を、前記液相冷媒流出管を介して流出する気液分離器であって、前記容器本体内に供給された前記気液二相冷媒に旋回流を発生させる旋回流発生手段と、前記旋回流発生手段で発生させた旋回流を抑制する旋回流抑制手段と、を備えた気液分離器において、前記旋回流抑制手段は、前記容器本体の底部側に位置して周縁が前記容器本体の胴部内壁面と離隔する態様で配設された円板状の底板とこの底板に固着された複数の旋回流抑制板とからなり、旋回流抑制板は前記底板に当接する底辺が前記底板の中心部近傍から底板の周縁に向かうように延在し、当該底辺と角を介して相対する対辺が容器本体の胴部内壁面と離隔する態様で当該胴部内壁面に沿って上下方向に延在し、斜辺が前記底辺における底板の中心部近傍の端部と前記対辺の上端とを結ぶ態様で延在し、前記気液二相冷媒から分離された前記液相冷媒の液面に近くなるほど大きい面積となる態様の三角形に形成されてなり、前記旋回流抑制板を、前記気液二相冷媒から分離された前記液相冷媒の液面に近くなるほど大きい面積となる三角形に形成したことにより、気液分離器内の旋回流によって遠心力が大きく働く範囲と、反対に旋回流を抑制する範囲とを両立させることができ、気液二相冷媒の旋回流の遠心力により分離した液滴が、速い流速の旋回流によって乱された液相冷媒液面から液滴が再飛散して気液分離した後の気相冷媒を流出する気相冷媒流出管の気相冷媒流出口へと混入することを防止し、気相冷媒と液相冷媒に気液分離した後の気相冷媒への液滴の混入を防いで気液分離効率の低下を防止することができる気液分離器を提供することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, a cylindrical container main body, a gas-phase refrigerant outflow pipe located at the center of the container main body and having a gas-phase refrigerant outlet at the top of the container main body, and the container main body A liquid-phase refrigerant outflow pipe located on the bottom side, and separated from the gas-liquid two-phase refrigerant after separating the gas-liquid two-phase refrigerant supplied to the container body into a gas-phase refrigerant and a liquid-phase refrigerant A gas-liquid separator that flows out the gas-phase refrigerant through the gas-phase refrigerant outflow pipe while outflowing the liquid-phase refrigerant separated from the gas-liquid two-phase refrigerant through the liquid-phase refrigerant outflow pipe. A swirling flow generating means for generating a swirling flow in the gas-liquid two-phase refrigerant supplied into the container body, and a swirling flow suppressing means for suppressing the swirling flow generated by the swirling flow generating means. In the gas-liquid separator, the swirl flow suppressing means is located on the bottom side of the container body and has a peripheral edge with the container. A disc-shaped bottom plate disposed in a manner separated from the inner wall surface of the body portion of the main body and a plurality of swirl flow suppression plates fixed to the bottom plate, and the swirl flow suppression plate has a bottom side that abuts against the bottom plate as the bottom plate Extending from the vicinity of the center of the container toward the periphery of the bottom plate, and extending vertically along the inner wall surface of the container body in such a manner that the opposite side opposite the base and the corner is separated from the inner wall surface of the container body And the hypotenuse extends in a mode connecting an end portion of the bottom side near the center of the bottom plate and the upper end of the opposite side, and becomes larger as it approaches the liquid level of the liquid-phase refrigerant separated from the gas-liquid two-phase refrigerant. By forming the swirl flow suppression plate into a triangle having a larger area as it approaches the liquid surface of the liquid-phase refrigerant separated from the gas-liquid two-phase refrigerant, Centrifugal force is large due to the swirling flow in the gas-liquid separator The liquid phase in which the droplets separated by the centrifugal force of the swirl flow of the gas-liquid two-phase refrigerant are disturbed by the swirl flow at a high flow rate The liquid phase refrigerant and liquid phase refrigerant are prevented from being mixed into the gas phase refrigerant outlet of the gas phase refrigerant outlet pipe from which the liquid droplets are re-sprayed from the refrigerant liquid surface and separated after gas-liquid separation. Thus, it is possible to provide a gas-liquid separator that can prevent the droplets from being mixed into the gas-phase refrigerant after the gas-liquid separation and prevent the gas-liquid separation efficiency from being lowered.
以下、図面を参照しながら、本発明に係る気液分離器の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of a gas-liquid separator according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
この実施の形態の気液分離器は、冷凍サイクル装置などで使用されている気液二相冷媒(気液混合冷媒)の中の液滴を凝縮させて気相冷媒(気体冷媒)と液相冷媒(液体冷媒)とに分離する装置である。
(実施の形態1)
図1は、本発明に係る気液分離器の実施の形態1の概略構成を示し、(a)は断面側面図、(b)は旋回流抑制板(旋回流抑制手段)を示す断面平面図である。
The gas-liquid separator according to this embodiment condenses droplets in a gas-liquid two-phase refrigerant (gas-liquid mixed refrigerant) used in a refrigeration cycle apparatus and the like, thereby vapor-phase refrigerant (gas refrigerant) and liquid phase It is an apparatus that separates into refrigerant (liquid refrigerant).
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a schematic configuration of Embodiment 1 of a gas-liquid separator according to the present invention, (a) is a sectional side view, and (b) is a sectional plan view showing a swirl flow restraining plate (swirling flow restraining means). It is.
図1に示すように、気液分離器1には、頂部2a、底部2c、および、頂部2aと底部2cの間を連結する中空胴部2bからなる円筒型の容器本体2、容器本体2中空胴部2bの上部側壁を接線方向に中空胴部2b側壁面を貫通して取付けられ、中空胴部2bの側壁接線方向から容器本体2内に気液二相冷媒を流入させて旋回流を発生させる気液二相冷媒流入口3aを有する気液二相冷媒流入管3(旋回流発生手段)、底部2cを貫通して容器本体2内上部から気液二相冷媒から分離された気相冷媒を流出させるための気相冷媒流出口4aを有する気相冷媒流出管4、気液二相冷媒から分離された液相冷媒を流出させるための液相冷媒流出管5が設けられている。
As shown in FIG. 1, the gas-liquid separator 1 includes a
また、気液二相冷媒流入口3aから流入して中空胴部2b内を旋回する流れとなった気液二相冷媒の旋回流を抑制する旋回流抑制板(旋回流抑制手段)6が底板6aに複数(例えば、3枚)備えられている。この旋回流抑制板6は、気液二相冷媒から分離された液相冷媒の液面に近くなるほど大きい面積とし、例えば、図2に示しているように、底面に近くなるほど面積が大きくなる三角形に形成されている。このようにして使用される旋回流抑制板6および底板6aは、例えば、ステンレス鋼等の耐浸食性鋼板を形成したものである。そして、旋回流抑制板6を底板6aに取り付けるには、ろう付けや溶接等を用いて固着したり、ねじ止めにより固定する等の方法がある。なお、旋回流抑制板6の枚数や形状(三角形)は、図1や図2に示されている枚数や形状に限定されるものではない。
Further, a swirl flow restraining plate (swirl flow restraining means) 6 for restraining the swirling flow of the gas-liquid two-phase refrigerant that has entered the gas-liquid two-phase
そして、上述した実施の形態1である気液分離器1で、気液二相冷媒を気相冷媒と液相冷媒に分離させる動作を説明すると、気液二相冷媒は、容器本体2中空胴部2bの上部側壁を接線方向に中空胴部2b側壁面を貫通して取付けられ、中空胴部2bの側壁接線方向から容器本体2内に気液二相冷媒を流入させて旋回流を発生させる気液二相冷媒流入管3の気液二相冷媒流入口3aから円筒型の容器本体2内上部を周方向に流入する。容器本体2内上部を周方向に流入した気液二相冷媒は、円筒型の容器本体2の中空胴部2b内壁面に沿うように流れて旋回流となる(図1(b)矢印を参照)。円筒型の容器本体2の中空胴部2b内壁面を周方向に旋回流となって流れる気液二相冷媒は、液相冷媒の液面に近くなるほど大きい面積を有する旋回流抑制板6によって流速を抑制(低下)されながら下方に流れていく。
The operation of separating the gas-liquid two-phase refrigerant into the gas-phase refrigerant and the liquid-phase refrigerant in the gas-liquid separator 1 according to the first embodiment described above will be described. The upper side wall of the
このようにして、円筒型の容器本体2の中空胴部2b内壁面を周方向に旋回しながら流れる気液二相冷媒は、旋回流の遠心力により、気体と液体の密度の差から、内側に密度が小さい気相冷媒、外側に密度が大きい液滴(液相冷媒)に分離される。気液二相冷媒が気相冷媒と液相冷媒とに分離されると、重力により、密度の小さい気相冷媒は上昇し、密度の大きい液滴は容器本体2の中空胴部2b内壁面を下方に流下する。
In this way, the gas-liquid two-phase refrigerant that flows while swirling in the circumferential direction on the inner wall surface of the
そして、容器本体2内を上昇した気相冷媒は、容器本体2の頂部2aに達すると、気相冷媒流出口4aに流入して気相冷媒流出管4から圧縮機に送出される。また、容器本体2の中空胴部2b内壁面を下方に流下した液滴(液相冷媒)は容器本体2の底部2cの液溜領域に降下して溜まる。この底部2cの液溜領域に溜まった液相冷媒は液相冷媒流出管5から蒸発器に送出される。
Then, when the gas-phase refrigerant rising in the
上述したように、液相冷媒の液面に近くなるほど旋回流を抑制する旋回流抑制板6の面積を大きい形状にしたことにより、気液分離器1内の旋回流によって遠心力が大きく働く範囲と、反対に旋回流を抑制する範囲とを、旋回流抑制板6を設けることで両立させることができる(徐々に変化させることができる)ので、速い流速の旋回流によって生じる液相冷媒液面の乱れを抑制することができ、よって液相冷媒液面からの液滴の再飛散を防ぐことができる。
As described above, the area of the swirl
このように、旋回流抑制板6により旋回流の流速が抑制されながら下方に流れていくことで、気液二相冷媒の旋回流の遠心力により分離した液滴が、速い流速の旋回流によって乱された液相冷媒液面から液滴が再飛散して気液分離した後の気相冷媒を流出する気相冷媒流出管4の気相冷媒流出口4aへと混入することを防止し、気相冷媒と液相冷媒に気液分離した後の気相冷媒への液滴の混入を防いで気液分離効率の低下を防止することができる気液分離器1を提供することができる。
In this way, the droplets separated by the centrifugal force of the swirling flow of the gas-liquid two-phase refrigerant are caused by the swirling flow having a high flow velocity by flowing downward while the swirling
次に、旋回流抑制板6による旋回流の抑制に働く流量を検討した。図3を流路モデルとして、旋回流抑制板6にぶつかる流量と素通し(スルー)の流量から流れの抑制に働く流量を検討した。この時、気液二相冷媒は旋回流抑制板6を通過しないものとした(旋回流抑制板6はメッシュ等の気液二相冷媒が通過する部材ではないものとした)。
Next, the flow rate that acts to suppress the swirling flow by the swirling
検討時に仮定した条件は、旋回流抑制板6にぶつからない(素通し)流量は、流れの抑制には寄与しない。旋回流抑制板6にぶつかる流量のうち、旋回流抑制板6の壁面側に流れる流量は全て流れ抑制に働く流量とした(せき止められて渦になり流れの向きが様々に変化するため)。残りの旋回流抑制板6にぶつからない流量は、素通し(スルー)流量へ合流する角度によって流れ抑制に働く流量が変化すると仮定した。
The condition assumed at the time of examination is that the flow rate that does not collide with the swirl flow suppressing plate 6 (through) does not contribute to the flow suppression. Of the flow rate hitting the swirl
例えば、旋回流抑制板6の配設角度θ=90度の場合(図4参照)、流入する気液二相冷媒が垂直に旋回流抑制板6にぶつかるため、ぶつかった流量の半分が旋回流抑制板6壁面側と素通し側に分かれる。このうち旋回流抑制板6壁面側に流れる流量は全て流れ抑制に働く流量となる。素通し側に流れる流量は、垂直に合流するので流れを横方向に乱すことになるが、完全に流れを抑制するまでにはならない。旋回流抑制板6を気液分離後の液相冷媒液面に近くなるほど大きい形状(大きい面積)としたことにより、気液分離器1内の上位置では旋回流の流れ抑制に働く流量が小さいので旋回流の流速は遅くならずに速いままである。よって旋回流による遠心力は大きくなる。反対に気液分離器1内の下位置では旋回流の流れ抑制に働く流量が大きくなるので、旋回流の流速は遅くなり、よって遠心力は小さくなる。よって旋回流抑制板6を設けることにより、遠心力により気液二相冷媒の中の液滴を凝縮させて気相冷媒と液相冷媒とに分離する範囲と、旋回流を抑制して分離後の液相冷媒液面の乱れを抑える範囲とを両立することができる。この結果、液相冷媒液面の乱れを抑制でき、液滴の再飛散を防ぐことができる。
For example, when the arrangement angle θ of the swirl
また、例えば、旋回流抑制板6の配設角度を変更した場合(図5参照)、流入する気液二相冷媒のうち旋回流抑制板6にぶつかる長さが同じ場合でも、旋回流抑制板6の角度を変えると流れ抑制に働く流量は変化する。配設角度θを90度よりも大きくするほど、旋回流抑制板6にぶつかる流量のうち旋回流抑制板6壁面側に流れる流量が大きくなり、よって流れ抑制に働く流量が大きくなる。また、素通し側に合流する流量についても、流れの逆向き成分を含むことになり、この逆向き成分が流れ抑制に働く流量となる。よって、より流れ抑制に働く流量が大きくなることが分かる。旋回流が速くθ=90度では液滴が再飛散する場合には、旋回流抑制板6の配設角度θ=90度よりも大きくして流れ抑制に働く流量を大きくし、液相冷媒液面の乱れを抑制する。このように旋回流方向に対する旋回流抑制板6の配設角度を大きくするほど、旋回流の流れ抑制に働く流量を大きくすることができる。
(実施の形態2)
図6は、本発明に係る気液分離器の実施の形態2の概略構成を示し、(a)は断面側面図、(b)は旋回流抑制手段を示す断面平面図である。また、図7は、図6に示した旋回流発生手段を下面側から見た図を示し、(a)は図6のA−A矢視図、(b)は図7(a)のB−B断面矢視図、(c)は図7(a)のC−C断面矢視図である。なお、実施の形態1と同一構成に関しては同一符号を用いる。
Further, for example, when the arrangement angle of the swirl
(Embodiment 2)
6 shows a schematic configuration of a gas-liquid separator according to a second embodiment of the present invention, in which (a) is a cross-sectional side view and (b) is a cross-sectional plan view showing swirl flow suppressing means. 7 shows a view of the swirling flow generating means shown in FIG. 6 as viewed from the lower surface side, (a) is a view taken along arrow AA in FIG. 6, and (b) is B in FIG. 7 (a). -B cross-sectional arrow view, (c) is CC cross-sectional arrow view of Fig.7 (a). The same reference numerals are used for the same configurations as those in the first embodiment.
実施の形態1の気液分離器1では、旋回流発生手段を、容器本体2中空胴部2bの上部側壁を接線方向に中空胴部2b側壁面を貫通して取付けられ、中空胴部2bの側壁接線方向から容器本体2内に気液二相冷媒を流入させて旋回流を発生させる気液二相冷媒流入口3aを有する気液二相冷媒流入管3から構成しているが、実施の形態2の気液分離器10では、旋回流発生手段として、円周方向に開口11bを有する窪み11aを複数設けたバッフル11を容器本体2内に設け、窪み11aの開口11bから気液二相冷媒を斜め下方向に流下させて旋回流を発生させるようにしている。
In the gas-liquid separator 1 of the first embodiment, the swirl flow generating means is attached to the upper side wall of the
詳述すると、図6(a)に示しているように、容器本体2内で気液二相冷媒流入管3の気液二相冷媒流入口3aと、気相冷媒流出管4の気相冷媒流出口4aとの間にバッフル11を設けている。また、バッフル11の上部には、流入する気液二相冷媒から異物を除去するメッシュ12を設けている。このバッフル11は図7に示しているように、円周方向に開口11bを有する窪み11aを複数(例えば、円周4等分)設けている。そして、気液二相冷媒流入管3の気液二相冷媒流入口3aから容器本体2内に供給された気液二相冷媒は、バッフル11の窪み11aの開口11bから斜め下方向に流下することで旋回流となる。
More specifically, as shown in FIG. 6A, the gas-liquid two-phase
このように、実施の形態2の気液分離器10の構成によっても、旋回流発生手段は、円周方向に開口11bを有する窪み11aを複数設けたバッフル11を容器本体2内に設け、窪み11aの開口11bから気液二相冷媒を斜め下方向に流下させて旋回流を発生させることにより、容器本体2内に気液二相冷媒の旋回流を容易に発生させることが可能となる。
As described above, even in the configuration of the gas-
以上説明したように本発明によれば、円筒型の容器本体2に供給された気液二相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離器1において、容器本体2内に供給された気液二相冷媒に旋回流を発生させる旋回流発生手段と、旋回流発生手段で発生させた旋回流を抑制する旋回流抑制板6と、を備えたことにより、気液二相冷媒の旋回流の遠心力により分離した液滴が、速い流速の旋回流によって乱された液相冷媒液面から液滴が再飛散して気液分離した後の気相冷媒を流出する気相冷媒流出管4の気相冷媒流出口4aへと混入することを防止し、気相冷媒と液相冷媒に気液分離した後の気相冷媒への液滴の混入を防いで気液分離効率の低下を防止することができる気液分離器1を提供することが可能となる。
As described above, according to the present invention, in the gas-liquid separator 1 that separates the gas-liquid two-phase refrigerant supplied to the cylindrical container
また、旋回流抑制板6は、気液二相冷媒から分離された液相冷媒の液面に近くなるほど大きい面積としたことにより、気液分離器1内の旋回流によって遠心力が大きく働く範囲と、反対に旋回流を抑制する範囲とを、旋回流抑制板6を設けることで両立させることができ、気液二相冷媒の旋回流の遠心力により分離した液滴が、速い流速の旋回流によって乱された液相冷媒液面から液滴が再飛散して気液分離した後の気相冷媒を流出する気相冷媒流出管4の気相冷媒流出口4aへと混入することを防止することが可能となる。
Further, the swirl
また、気液二相冷媒の旋回流に対して旋回流抑制板6を所定の角度(例えば、120度以上)を設けて配設したことにより、旋回流方向に対する旋回流抑制板6の配設角度を大きくするほど旋回流の流れ抑制に働く流量を大きくすることができ、気液二相冷媒の旋回流の遠心力により分離した液滴が、速い流速の旋回流によって乱された液相冷媒液面から液滴が再飛散して気液分離した後の気相冷媒を流出する気相冷媒流出管4の気相冷媒流出口4aへと混入することを防止することが可能となる。
Further, the swirl
また、旋回流発生手段は、容器本体2中空胴部2bの上部側壁を接線方向に中空胴部2b側壁面を貫通して取付けられ、中空胴部2bの側壁接線方向から容器本体2内に気液二相冷媒を流入させて旋回流を発生させる気液二相冷媒流入口3aを有する気液二相冷媒流入管3から構成することにより、容器本体2内に気液二相冷媒の旋回流を容易に発生させることが可能となる。
Further, the swirl flow generating means is attached to the upper side wall of the
また、旋回流発生手段は、円周方向に開口11bを有する窪み11aを複数設けたバッフル11を容器本体2内に設け、窪み11aの開口11bから気液二相冷媒を流下させて旋回流を発生させることにより、容器本体2内に気液二相冷媒の旋回流を容易に発生させることが可能となる。
Further, the swirl flow generating means is provided with a
1 気液分離器
2 容器本体
2a 頂部
2b 中空胴部(胴部)
2c 底部
3 気液二相冷媒流入管(旋回流発生手段)
3a 気液二相冷媒流入口(旋回流発生手段)
4 気相冷媒流出管
4a 気相冷媒流出口
5 液相冷媒流出管
6 旋回流抑制板(旋回流抑制手段)
10 気液分離器
11 バッフル(旋回流発生手段)
11a 窪み
11b 開口
12 メッシュ
1 Gas-
2c Bottom 3 Gas-liquid two-phase refrigerant inlet pipe (swirl flow generating means)
3a Gas-liquid two-phase refrigerant inlet (swirl flow generating means)
4 Gas Phase
10 Gas-
11a hollow 11b opening 12 mesh
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