JP7204899B2 - Gas-liquid separator and refrigeration cycle equipment - Google Patents
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Description
本発明は、気液分離装置および冷凍サイクル装置に関するものである。 The present invention relates to a gas-liquid separation device and a refrigeration cycle device.
従来、一般的な空気調和装置、冷凍装置等の駆動源として使用される圧縮機では、圧縮された高圧冷媒ガスとともに圧縮機内部を潤滑する油が圧縮機外へ排出される。この結果、油切れにより圧縮機の摺動部に焼付きが生じることがある。そこで、圧縮機から吐出された油含有冷媒から油を分離して圧縮機へ返油するために、油分離器が用いられる。この油分離器では、気体状の冷媒と液体状の油とが分離される。つまり、気体と液体とが混在する気液二相流が気体と液体とに分離される。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a compressor used as a drive source for a general air conditioner, refrigeration system, etc., oil lubricating the inside of the compressor is discharged out of the compressor together with the compressed high-pressure refrigerant gas. As a result, the sliding parts of the compressor may be seized due to the lack of oil. Therefore, an oil separator is used to separate the oil from the oil-containing refrigerant discharged from the compressor and return the oil to the compressor. In this oil separator, gaseous refrigerant and liquid oil are separated. That is, a gas-liquid two-phase flow in which gas and liquid are mixed is separated into gas and liquid.
気液二相流を気体と液体とに分離する気液分離装置は、油分離器に限らず、様々な装置に用いられている。たとえば、特開２００２－３２４５６１号公報（特許文献１）には、燃料電池本体内で反応に使用された排水素ガスおよび排空気から水を分離する気液分離装置が記載されている。この気液分離装置では、受け入れダクトの内部に配置された軸の周面に複数の螺旋状の旋回翼が軸の周方向にわたって設けられている。複数の螺旋状の旋回翼によって旋回流が発生する。この旋回流の遠心力により気体と液体とが分離される。 A gas-liquid separation device that separates a gas-liquid two-phase flow into a gas and a liquid is used not only in an oil separator but also in various devices. For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2002-324561 (Patent Document 1) describes a gas-liquid separation device that separates water from exhaust hydrogen gas and exhaust air used for reaction in a fuel cell body. In this gas-liquid separation device, a plurality of helical swirl vanes are provided along the circumferential direction of the shaft arranged inside the receiving duct on the circumferential surface of the shaft. A swirl flow is generated by a plurality of spiral swirl vanes. Gas and liquid are separated by the centrifugal force of this swirling flow.
上記公報に記載された気液分離装置では、旋回翼の中心に軸が設けられているため、軸の周りでの気液二相流体の流速が低下する。このため、旋回翼の出口において軸の周りに液体が集まる。したがって、軸の周りの液体を分離することができないため、気体と液体との分離効率が低下する。 In the gas-liquid separation device described in the above publication, since the shaft is provided at the center of the swirl blade, the flow velocity of the gas-liquid two-phase fluid around the shaft decreases. This causes liquid to collect around the shaft at the outlet of the swirler. Therefore, since the liquid around the axis cannot be separated, the separation efficiency between the gas and the liquid is lowered.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、気体と液体との分離効率を向上させることができる気液分離装置および冷凍サイクル装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a gas-liquid separation device and a refrigeration cycle device capable of improving separation efficiency between gas and liquid.
本発明の気液分離装置は、気液二相流体を気体と液体とに分離するものである。気液分離装置は、容器と、流入管と、液体排出管と、気体排出管と、旋回羽根とを備えている。容器は、上下に延びる中心軸に沿って延在し、かつ中心軸を取り囲む内壁面を有する。流入管は、容器内に気液二相流体を流入させる流入口を有する。液体排出管は、気液二相流体から分離された液体を容器から排出する液体排出口を有する。気体排出管は、気液二相流体から分離された気体を容器から排出する気体排出口を有する。旋回羽根は、容器内に配置されている。流入管の流入口は、旋回羽根の上方に配置されている。液体排出管の液体排出口は、旋回羽根の下方に配置されている。気体排出管の気体排出口は、旋回羽根の下方であり、かつ液体排出口よりも上方に配置されている。旋回羽根は、各々が中心軸に沿って螺旋状に延在する複数の螺旋状板を含んでいる。複数の螺旋状板の各々は、中心軸に沿う方向から見て中心軸からずれるように配置されている。旋回羽根には、中心軸に沿って延在する中空領域が設けられており、中空領域は、上下方向において旋回羽根の上端から下端にわたって設けられている。旋回羽根は、中心軸に沿って延在する中空領域を中心軸回りに取り囲み、かつ中心軸に沿って延在する中空円筒部を含んでいる。中空円筒部の中空領域は、中心軸に沿う方向から見て中心軸に重なるように配置されている。複数の螺旋状板の各々は、中空円筒部から容器の内壁面に向けて延在している。旋回羽根は、中空円筒部を中心軸回りに取り囲み、かつ中心軸に沿って延在する周壁部を含んでいる。周壁部は、容器の径方向に、容器の内壁面との間に隙間をあけ、かつ中空円筒部との間に隙間をあけて配置されている。周壁部は、中心軸回りに複数の螺旋状板のうち隣り合う螺旋状板同士をつなぐように構成されている。 The gas-liquid separator of the present invention separates a gas-liquid two-phase fluid into gas and liquid. The gas-liquid separation device includes a container, an inflow pipe, a liquid discharge pipe, a gas discharge pipe, and a swirl vane. The container has an inner wall surface extending along and surrounding a vertically extending central axis. The inflow pipe has an inflow port for inflowing the gas-liquid two-phase fluid into the container. The liquid discharge pipe has a liquid discharge port for discharging the liquid separated from the gas-liquid two-phase fluid from the container. The gas discharge pipe has a gas discharge port for discharging the gas separated from the gas-liquid two-phase fluid from the container. A swirl vane is positioned within the container. The inlet of the inlet pipe is arranged above the swirl vane. A liquid discharge port of the liquid discharge pipe is arranged below the swirl vane. The gas discharge port of the gas discharge pipe is arranged below the swirl vane and above the liquid discharge port. The swirl vane includes a plurality of helical plates each extending helically along a central axis. Each of the plurality of spiral plates is arranged so as to deviate from the central axis when viewed from the direction along the central axis. The swirl vane is provided with a hollow area extending along the central axis, and the hollow area extends from the upper end to the lower end of the swirl vane in the vertical direction. The swirl vane includes a hollow cylindrical portion extending along the central axis surrounding a hollow region extending along the central axis about the central axis. The hollow region of the hollow cylindrical portion is arranged so as to overlap the central axis when viewed from the direction along the central axis. Each of the plurality of helical plates extends from the hollow cylinder toward the inner wall surface of the container. The swirl vane includes a peripheral wall portion surrounding the hollow cylindrical portion about the central axis and extending along the central axis. The peripheral wall portion is arranged with a gap from the inner wall surface of the container and a gap from the hollow cylindrical portion in the radial direction of the container. The peripheral wall portion is configured to connect adjacent helical plates among the plurality of helical plates around the central axis.
本発明の気液分離装置によれば、複数の螺旋状板の各々は、中心軸に沿う方向から見て中心軸からずれるように配置されている。このため、中心軸の周りでの気液二相流体の流速低下を抑制することができる。これにより、中心軸の周りに液体が集まることを防止することができる。したがって、気体と液体との分離効率を向上させることができる。 According to the gas-liquid separation device of the present invention, each of the plurality of spiral plates is arranged so as to deviate from the central axis when viewed from the direction along the central axis. Therefore, it is possible to suppress a decrease in flow velocity of the gas-liquid two-phase fluid around the central axis. Thereby, it is possible to prevent the liquid from gathering around the central axis. Therefore, the separation efficiency between gas and liquid can be improved.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下においては、同一または相当する部材および部位に同一の符号を付し、重複する説明は繰り返さない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding members and portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description will not be repeated.
実施の形態１．
まず、図１を参照して、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路図である。本実施の形態における冷凍サイクル装置１００は、たとえば空気調和装置などである。また、気液分離装置１０の一例として油分離器について説明する。
First, referring to FIG. 1, the configuration of a
図１に示されるように、本実施の形態における冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１と、四方弁２と、室外熱交換器３と、流量調整弁４と、室内熱交換器５と、気液分離装置（油分離器）１０とを主に備えている。圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、流量調整弁４、室内熱交換器５および気液分離装置１０は配管によって繋がっている。このようにして冷凍サイクル装置１００の冷媒回路が構成されている。室外機ユニット１００ａ内に、圧縮機１と、四方弁２と、室外熱交換器３と、流量調整弁４と、気液分離装置１０とが配置されている。室内機ユニット１００ｂ内に、室内熱交換器５が配置されている。室外機ユニット１００ａと、室内機ユニット１００ｂとは延長配管６ａ，６ｂで接続されている。
As shown in FIG. 1, a
圧縮機１は、吸入した冷媒を圧縮して吐出するように構成されている。圧縮機１は、室外熱交換器３または室内熱交換器５に流入する冷媒を圧縮するように構成されている。圧縮機１は、圧縮容量が一定の一定速圧縮機であってもよく、また圧縮容量が可変のインバーター圧縮機であってもよい。このインバーター圧縮機は、回転数を可変に制御可能に構成されている。
The
四方弁２は、冷媒の流れを切り替えるように構成されている。具体的には、四方弁２は、暖房運転時と冷房運転時とによって、室外熱交換器３または室内熱交換器５への冷媒の流れを切り替えるように構成されている。
The four-
室外熱交換器３は、四方弁２と、流量調整弁４とに接続されている。室外熱交換器３は、冷房運転時、圧縮機１により圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器となる。また、室外熱交換器３は、暖房運転時、流量調整弁４により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器となる。室外熱交換器３は冷媒と空気との熱交換を行うためのものである。室外熱交換器３は、たとえば冷媒が内側を流れるパイプ（伝熱管）と、パイプの外側に取り付けられたフィンとを備えている。
The
流量調整弁４は、室外熱交換器３と、室内熱交換器５とに接続されている。流量調整弁４は、冷房運転時、室外熱交換器３により凝縮された冷媒を減圧する絞り装置となる。また、流量調整弁４は、暖房運転時、室内熱交換器５により凝縮された冷媒を減圧する絞り装置となる。流量調整弁４は、たとえば、キャピラリーチューブ、電子膨張弁等である。
The
室内熱交換器５は、四方弁２と、流量調整弁４とに接続されている。室内熱交換器５は、冷房運転時、流量調整弁４により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器となる。また、室内熱交換器５は、暖房運転時、圧縮機１により圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器となる。室内熱交換器５は冷媒と空気との熱交換を行うためのものである。室内熱交換器５、たとえば冷媒が内側を流れるパイプ（伝熱管）と、パイプの外側に取り付けられたフィンとを備えている。
The
気液分離装置１０は、圧縮機１の吐出管の下流側に接続されている。気液分離装置１０は、気液二相流体を気体と液体とに分離するように構成されている。本実施の形態では、気液分離装置１０としての油分離器は、圧縮機１から吐出された油含有冷媒から油を分離するように構成されている。また、気液分離装置１０としての油分離器は、油含有冷媒から分離された油を圧縮機１に返すように、圧縮機１の吸入管の上流側に接続されている。
The gas-
続いて、図２～図８を参照して、本実施の形態に係る気液分離装置１０の構成について詳しく説明する。
Next, the configuration of the gas-
図２は、本実施の形態に係る気液分離装置１０の構成を概略的に示す断面図である。図２に示されるように、本実施の形態に係る気液分離装置１０は、容器１１と、流入管１２と、液体排出管１３と、気体排出管１４と、旋回羽根１５とを有している。本実施の形態に係る気液分離装置１０では、旋回下降流による分離方式が用いられている。また、本実施の形態に係る気液分離装置１０は、流入部１０ａと、分離部１０ｂと、助走区間１０ｃ１と、遷移部１０ｃ２と、集液部（集油部）１０ｄとを有している。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the gas-
流入部１０ａは、気液分離装置１０に気液二相流体が流入する部分である。流入部１０ａは、流入管１２によって構成されている。分離部１０ｂは、気液二相流体を気体と液体とに分離する部分である。分離部１０ｂは、容器１１の上部および旋回羽根１５により構成されている。助走区間１０ｃ１は、気体排出管１４と旋回羽根１５との間の区間である。助走区間１０ｃ１は、遷移部１０ｃ２に設けられている。遷移部１０ｃ２は、分離され気体が気体排出管１４から排出される部分である。遷移部１０ｃ２は、容器１１の中央部および気体排出管１４の上部により構成されている。集液部（集油部）１０ｄは、分離された液体を集める部分である。集液部（集油部）１０ｄは、容器１１の下部および気体排出管１４の中央部により構成されている。集液部（集油部）１０ｄに液体排出管１３が接続されている。
The
容器１１は、上下に延びる中心軸ＣＬに沿って延在している。容器１１の中心軸ＣＬは、上下方向に延びている。容器１１は、内部空間を有している。容器１１は、中心軸ＣＬを取り囲む内壁面ＩＳを有する。容器１１の内壁面ＩＳは、中心軸ＣＬに直交する断面が円形状となるように構成されている。容器１１は、分離部１０ｂと遷移部１０ｃ２との径（内径および外径）が等しくなるように構成されており、遷移部１０ｃ２よりも集液部（集油部）１０ｄの径が大きくなるように構成されている。
The
流入管１２は、図１に示される圧縮機１の吐出側に接続されている。流入管１２は、容器１１の上端に接続されている。流入管１２は、容器１１の中心軸ＣＬと同軸上に配置されている。流入管１２は、容器１１の天井部を貫通している。流入管１２は、容器１１内に気液二相流体を流入させるように構成されている。流入管１２は、容器１１内に気液二相流体を流入させる流入口１２ａを有している。本実施の形態では、流入管１２は、容器１１内に油含有冷媒を流入させるように構成されている。流入管１２の流入口１２ａは旋回羽根１５の上方に配置されている。
The
液体排出管１３は、図１に示される油戻し管２０に接続されている。液体排出管１３は、容器１１の下端に接続されている。液体排出管１３は容器１１の中心軸ＣＬと異なる位置に配置されている。液体排出管１３は、容器１１の底部を貫通している。液体排出管１３は、気液二相流体から分離された液体を容器１１から排出するように構成されている。液体排出管１３は、気液二相流体から分離された液体を容器１１から排出する液体排出口１３ａを有している。本実施の形態では、液体排出管１３は、油含有冷媒から分離された油を容器１１から排出するように構成されている。液体排出管１３の液体排出口１３ａは旋回羽根１５の下方に配置されている。
気体排出管１４は、図１に示される四方弁２に接続されている。気体排出管１４は、容器１１の下側に接続されている。気体排出管１４は、容器１１の中心軸ＣＬと同軸上に配置されている。気体排出管１４は、容器１１の底部を貫通している。気体排出管１４は、気液二相流体から分離された気体を容器１１から排出する気体排出口１４ａを有している。本実施の形態では、気体排出管１４は、油含有冷媒から油が分離された冷媒を容器１１から排出するように構成されている。気体排出口１４ａは、中心軸ＣＬに重なるように配置されている。
The
気体排出管１４の気体排出口１４ａは、旋回羽根１５の下方であり、かつ液体排出口１３ａよりも上方に配置されている。つまり、気体排出管１４の気体排出口１４ａは、上下方向において旋回羽根１５と液体排出口１３ａとの間に配置されている。気体排出口１４ａは、容器１１内に配置された気体排出管１４の先端に設けられている。気体排出口１４ａは、旋回羽根１５の真下に配置されている。気体排出口１４ａは、上下方向において旋回羽根１５との間に助走区間１０ｃ１をあけて配置されている。気体排出管１４は、容器１１の内径よりも小さい外径を有している。
A
旋回羽根１５は、気液二相流体を旋回させながら上方から下方へ流すように構成されている。旋回羽根１５は、旋回流を発生させるように構成されている。旋回羽根１５は、旋回流の旋回力によって気液二相流体から分離された液体を内壁面ＩＳに沿って周回させながら上方から下方へ流すように構成されている。旋回羽根１５は、容器１１内に配置されている。旋回羽根１５は、容器１１内部の上側に配置されている。旋回羽根１５は、流入管１２の流入口１２ａの真下に配置されている。
The
図３は、旋回羽根１５が容器１１内に配置された構成を概略的に示す斜視図である。なお、説明の便宜のため、図３では、容器１１の旋回羽根１５よりも上側および下側の部分は記載されていない。図３に示されるように、旋回羽根１５は、複数の螺旋状板１５ａを有している。
FIG. 3 is a perspective view schematically showing a configuration in which the
図４は、旋回羽根１５の構成を概略的に示す斜視図である。図３および図４に示されるように、複数の螺旋状板１５ａは、各々が中心軸ＣＬに沿って螺旋状に延在するように構成されている。複数の螺旋状板１５ａの各々は、気液二相流体に対し旋回力を発生させるように構成されている。本実施の形態では、複数の螺旋状板１５ａは、中心軸ＣＬを中心として１８０度の回転角度で螺旋状にねじれるように構成されている。中心軸ＣＬに沿って上方から下方に向けて旋回羽根１５を見たときに、複数の螺旋状板１５ａの各々の両端は、容器１１の内壁面ＩＳに接している。
FIG. 4 is a perspective view schematically showing the configuration of the
中心軸ＣＬに沿って上方から下方に向けて旋回羽根１５を見たときに、複数の螺旋状板１５ａの各々の端面は、円弧状に構成されている。複数の螺旋状板１５ａの各々は、中心軸ＣＬから容器１１の内壁面ＩＳに向けて突出するように湾曲している。
When the
本実施の形態では、旋回羽根１５は、４枚の螺旋状板１５ａを有している。なお、旋回羽根１５の螺旋状板１５ａの枚数は、４枚に限定されない。本実施の形態では、旋回羽根１５は、第１の螺旋状板１５ａ１、第２の螺旋状板１５ａ２、第３の螺旋状板１５ａ３、第４の螺旋状板１５ａ４を有している。
In this embodiment, the
第１の螺旋状板１５ａ１は、中心軸ＣＬに沿う方向から見て、容器１１の中央に配置されている。中心軸ＣＬに沿う方向から見て、第１の螺旋状板１５ａ１の両端は、容器１１の内径が最大となる位置で内壁面ＩＳに接している。容器１１の径方向における第１の螺旋状板１５ａ１の長さは、容器１１の内径の最大寸法である。
The first spiral plate 15a1 is arranged in the center of the
第２の螺旋状板１５ａ２は、中心軸ＣＬに沿う方向から見て、容器１１の中央に配置されている。中心軸ＣＬに沿う方向から見て、第２の螺旋状板１５ａ２の両端は、容器１１の内径が最大となる位置で内壁面ＩＳに接している。容器１１の径方向における第２の螺旋状板１５ａ２の長さは、容器１１の内径の最大寸法である。
The second helical plate 15a2 is arranged in the center of the
第１の螺旋状板１５ａ１と第２の螺旋状板１５ａ２とは互いに向かい合うように配置されている。第１の螺旋状板１５ａ１と第２の螺旋状板１５ａ２とは、中心軸ＣＬに沿う方向から見て、互いに反対方向に突出するように湾曲している。 The first spiral plate 15a1 and the second spiral plate 15a2 are arranged to face each other. The first helical plate 15a1 and the second helical plate 15a2 are curved so as to protrude in mutually opposite directions when viewed from the direction along the central axis CL.
第１の螺旋状板１５ａ１と第２の螺旋状板１５ａ２との間に第１流路Ｆ１が設けられている。第１流路Ｆ１は、第１の螺旋状板１５ａ１と第２の螺旋状板１５ａ２とに囲まれている。第１流路Ｆ１は、中心軸ＣＬに沿う方向から見て、略楕円状に構成されている。第１流路Ｆ１は、中心軸ＣＬに沿って螺旋状に延在している。第１流路Ｆ１は、中心軸ＣＬ回りに螺旋状にねじれるように構成されている。 A first flow path F1 is provided between the first spiral plate 15a1 and the second spiral plate 15a2. The first flow path F1 is surrounded by a first spiral plate 15a1 and a second spiral plate 15a2. The first flow path F1 has a substantially elliptical shape when viewed from the direction along the central axis CL. The first flow path F1 spirally extends along the central axis CL. The first flow path F1 is configured to spirally twist around the central axis CL.
第３の螺旋状板１５ａ３は、第１の螺旋状板１５ａ１の外側に配置されている。第３の螺旋状板１５ａ３は、第１の螺旋状板１５ａ１に対して中心軸ＣＬと反対側に配置されている。第３の螺旋状板１５ａ３は、第１の螺旋状板１５ａ１と容器１１の内壁面ＩＳとの間に配置されている。第３の螺旋状板１５ａ３は、第１の螺旋状板１５ａ１との間に隙間を空けて第１の螺旋状板１５ａ１に沿うように配置されている。
The third spiral plate 15a3 is arranged outside the first spiral plate 15a1. The third spiral plate 15a3 is arranged on the side opposite to the central axis CL with respect to the first spiral plate 15a1. The third spiral plate 15a3 is arranged between the first spiral plate 15a1 and the inner wall surface IS of the
第１の螺旋状板１５ａ１と第３の螺旋状板１５ａ３との間に第２流路Ｆ２が設けられている。第２流路Ｆ２は、第１の螺旋状板１５ａ１と第３の螺旋状板１５ａ３と第１の螺旋状板１５ａ１と第３の螺旋状板１５ａ３との間に位置する容器１１の内壁面ＩＳとに囲まれている。第２流路Ｆ２は、中心軸ＣＬに沿って螺旋状に延在している。第２流路Ｆ２は、中心軸ＣＬ回りに螺旋状にねじれるように構成されている。
A second flow path F2 is provided between the first spiral plate 15a1 and the third spiral plate 15a3. The second flow path F2 extends along the inner wall surface IS of the
第４の螺旋状板１５ａ４は、第２の螺旋状板１５ａ２の外側に配置されている。第４の螺旋状板１５ａ４は、第２の螺旋状板１５ａ２に対して中心軸ＣＬと反対側に配置されている。第４の螺旋状板１５ａ４は、第２の螺旋状板１５ａ２と容器１１の内壁面ＩＳとの間に配置されている。第４の螺旋状板１５ａ４は、第２の螺旋状板１５ａ２との間に隙間を空けて第２の螺旋状板１５ａ２に沿うように配置されている。
The fourth spiral plate 15a4 is arranged outside the second spiral plate 15a2. The fourth spiral plate 15a4 is arranged on the side opposite to the central axis CL with respect to the second spiral plate 15a2. The
第２の螺旋状板１５ａ２と第４の螺旋状板１５ａ４との間に第３流路Ｆ３が設けられている。第３流路Ｆ３は、第２の螺旋状板１５ａ２と第４の螺旋状板１５ａ４と第２の螺旋状板１５ａ２と第４の螺旋状板１５ａ４との間に位置する容器１１の内壁面ＩＳとに囲まれている。第３流路Ｆ３は、中心軸ＣＬに沿って螺旋状に延在している。第３流路Ｆ３は、中心軸ＣＬ回りに螺旋状にねじれるように構成されている。
A third flow path F3 is provided between the second spiral plate 15a2 and the fourth spiral plate 15a4. The third flow path F3 is defined by the inner wall surface IS of the
第３の螺旋状板１５ａ３と容器１１の内壁面ＩＳとの間に第４流路Ｆ４が設けられている。第４流路Ｆ４は、第３の螺旋状板１５ａ３と容器１１の内壁面ＩＳとに囲まれている第４流路Ｆ４は、中心軸ＣＬに沿って螺旋状に延在している。第４流路Ｆ４は、中心軸ＣＬ回りに螺旋状にねじれるように構成されている。
A fourth flow path F4 is provided between the third spiral plate 15a3 and the inner wall surface IS of the
第４の螺旋状板１５ａ４と容器１１の内壁面ＩＳとの間に第５流路Ｆ５が設けられている。第５流路Ｆ５は、第４の螺旋状板１５ａ４と容器１１の内壁面ＩＳとに囲まれている。第５流路Ｆ５は、中心軸ＣＬに沿って螺旋状に延在している。第５流路Ｆ５は、中心軸ＣＬ回りに螺旋状にねじれるように構成されている。
A fifth flow path F5 is provided between the fourth spiral plate 15a4 and the inner wall surface IS of the
図５は、旋回羽根１５が容器１１内に配置された構成を概略的に示す断面図である。図５は、中心軸ＣＬを通りかつ中心軸ＣＬに沿って上方から下方に向けて旋回羽根１５を見たときに第１流路Ｆ１の短手方向を通る断面である。図６は、旋回羽根１５が容器１１内に配置された構成を概略的に示し図５の断面位置に直交する断面における断面図である。図６は、中心軸ＣＬを通りかつ中心軸ＣＬに沿って上方から下方に向けて旋回羽根１５を見たときに第１流路Ｆ１の長手方向を通る断面である。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a configuration in which the
図５および図６に示されるように、旋回羽根１５には、中心軸ＣＬに沿って延在する中空領域ＨＰが設けられている。中空領域ＨＰは、上下方向において旋回羽根１５の上端から下端にわたって設けられている。中空領域ＨＰは、上下方向に旋回羽根１５を貫通している。旋回羽根１５には、中心軸ＣＬに沿って空洞が設けられている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
図７は、旋回羽根１５が容器１１内に配置された構成を概略的に示す上面図である。図７に示されるように、複数の螺旋状板１５ａの各々は、中心軸ＣＬに沿う方向から見て中心軸ＣＬからずれるように配置されている。複数の螺旋状板１５ａの各々は、中心軸ＣＬに沿う方向から見て、中心軸ＣＬに重なっていない。中心軸ＣＬに沿う方向から見て、旋回羽根１５の中央は中空である。旋回羽根１５は、中央に軸を有していない。中心軸ＣＬに沿って上方から下方に向けて旋回羽根１５を見たときに、中空領域ＨＰは円形状に構成されている。中心軸ＣＬに沿って上方から下方に向けて旋回羽根１５を見たときに、中空領域ＨＰの他の領域は旋回羽根１５で覆われている。中心軸ＣＬに沿って上方から下方に向けて旋回羽根１５を見たときに、中空領域ＨＰの他には隙間がない。
FIG. 7 is a top view schematically showing a configuration in which the
旋回羽根１５の中心ＣＰは、中心軸ＣＬに沿って上方から下方に向けて旋回羽根１５を見たときに旋回羽根１５の図心に位置している。本実施の形態では、旋回羽根１５の中心ＣＰは、容器１１の中心軸ＣＬに位置している。
The center CP of the
第１の螺旋状板１５ａ１は、中心軸ＣＬに沿って上方から下方に向けて旋回羽根１５を見たときに旋回羽根１５の中心ＣＰに対して第２の螺旋状板１５ａ２と点対称に配置されている。第３の螺旋状板１５ａ３は、中心軸ＣＬに沿って上方から下方に向けて旋回羽根１５を見たときに旋回羽根１５の中心ＣＰに対して第４の螺旋状板１５ａ４と点対称に配置されている。
The first spiral plate 15a1 and the second spiral plate 15a2 are arranged point-symmetrically with respect to the center CP of the
図８は、本実施の形態に係る旋回羽根１５の概念図である。図８に示されるように、旋回羽根１５は、断面形状１０１が螺旋状の軌跡１０２を通過したときに断面形状１０１と軌跡１０２とによって描かれた形状で構成されている。軌跡１０２の中心は、図８中のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の中心である。このｘ軸は旋回羽根１５の前後方向に対応し、このｙ軸は旋回羽根１５の左右方向に対応し、このｚ軸は旋回羽根１５の上下方向に対応する。
FIG. 8 is a conceptual diagram of the
図３および図８に示されるように、旋回羽根１５の中心軸ＣＬに直交する断面形状１０１は、いずれの断面における断面形状１０１も中心軸ＣＬを中心に回転したときに相似となる。つまり、旋回羽根１５の中心軸ＣＬに直交する断面形状１０１は、いずれの断面においても、相似形状となる。
As shown in FIGS. 3 and 8, the
断面形状１０１において、第１流路Ｆ１の面積Ｓ１は第２流路Ｆ２および第３流路Ｆ３の各々の面積Ｓ２よりも大きく、面積Ｓ２は第４流路Ｆ４および第５流路Ｆ５の各々の面積Ｓ３よりも大きい。
In the
次に、再び図１を参照して、本実施の形態における冷凍サイクル装置１００の動作について説明する。図中実線矢印により冷房運転時の冷媒流れが示され、図中破線矢印により暖房運転時の冷媒流れが示されている。
Next, with reference to FIG. 1 again, the operation of
本実施の形態の冷凍サイクル装置１００は、冷房運転と暖房運転とを選択的に行うことが可能である。冷房運転においては、圧縮機１、気液分離装置（油分離器）１０、四方弁２、室外熱交換器３、流量調整弁４、室内熱交換器５の順に冷媒が冷媒回路を循環する。冷房運転においては、室外熱交換器３は凝縮器として機能し、室内熱交換器５は蒸発器として機能する。暖房運転においては、圧縮機１、気液分離装置１０、四方弁２、室内熱交換器５、流量調整弁４、室外熱交換器３の順に冷媒が冷媒回路を循環する。暖房運転においては、室内熱交換器５は凝縮器として機能し、室外熱交換器３は蒸発器として機能する。
The
さらに、冷房運転について詳しく説明する。圧縮機１が駆動することによって、圧縮機１から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出される。この冷媒には圧縮機内部を潤滑する油が含有されている。つまり、この冷媒は油含有冷媒である。圧縮機１から吐出された高温高圧のガス状態の油含有冷媒は、気液分離装置１０に流れ込む。気液分離装置１０で油含有冷媒から油が分離される。気液分離装置１０で油が分離された冷媒は、四方弁２を介して室外熱交換器３に流れ込む。室外熱交換器３では、流れ込んだガス冷媒と、室外の空気との間で熱交換が行われる。これにより、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒になる。
Furthermore, the cooling operation will be explained in detail. When the
室外熱交換器３から送り出された高圧の液冷媒は、流量調整弁４によって、低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、室内熱交換器５に流れ込む。室内熱交換器５では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、室内の空気との間で熱交換が行われる。これにより、二相状態の冷媒は、液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒になる。この熱交換によって、室内が冷やされる。室内熱交換器５から送り出された低圧のガス冷媒は、四方弁２を介して圧縮機１に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機１から吐出される。以下、このサイクルが繰り返される。
The high-pressure liquid refrigerant sent out from the
また、暖房運転について詳しく説明する。冷房運転と同様に圧縮機１が駆動することによって、圧縮機１から高温高圧のガス状態の油含有冷媒が吐出される。圧縮機１から吐出された高温高圧のガス状態の油含有冷媒は、気液分離装置１０に流れ込む。気液分離装置１０で油含有冷媒から油が分離される。気液分離装置１０で油が分離された冷媒は、四方弁２を経由して室内熱交換器５に流れ込む。室内熱交換器５では、流れ込んだ冷媒と、室内の空気との間で熱交換が行われる。これにより、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒になる。この熱交換によって、室内が暖められる。
Also, the heating operation will be described in detail. By driving the
室内熱交換器５から送り出された高圧の液冷媒は、流量調整弁４によって、低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、室外熱交換器３に流れ込む。室外熱交換器３では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、室外の空気との間で熱交換が行われる。これにより、二相状態の冷媒は、液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒になる。室外熱交換器３から送り出された低圧のガス冷媒は、四方弁２を介して圧縮機１に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機１から吐出される。以下、このサイクルが繰り返される。
The high-pressure liquid refrigerant sent out from the
続いて、図１および図９を参照して、本実施の形態に係る気液分離装置（油分離器）１０の動作について説明する。図９は、本実施の形態に係る気液分離装置１０内での気体（冷媒）と液体（油）とが分離される様子を説明するための断面図である。図９では、油含有冷媒の流れは白抜き矢印で示され、冷媒の流れは実線矢印で示され、油の流れは破線矢印で示されている。
Next, operation of the gas-liquid separation device (oil separator) 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 9. FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining how gas (refrigerant) and liquid (oil) are separated in gas-
図１に示されるように、冷凍サイクル装置１００の冷媒回路において、圧縮機１から吐出された油含有冷媒は、気液分離装置１０により冷媒と油とに分離される。油含有冷媒は、冷媒と、圧縮機１内に封入される油（冷凍機油）とを含んでいる。気液分離装置１０により油含有冷媒から分離された冷媒は、四方弁２へ排出される。他方、気液分離装置１０により油含有冷媒から分離された油は、油戻し管２０を通って圧縮機１の吸入側へ排出される。
As shown in FIG. 1 , in the refrigerant circuit of the
図９に示されるように、気液分離装置１０内に流入管１２から気液二相流体である油含有冷媒が流入すると、旋回羽根１５の複数の螺旋状板１５ａにより発生した旋回流によって、油含有冷媒から油が分離される。油含有冷媒から分離された油は、容器１１の内壁面ＩＳへ衝突することで液膜となり、重力と旋回流とによって容器１１の内壁面ＩＳに沿って容器１１の底部へ流れる。このようにして、集油部１０ｄで油が集油される。集油された油は液体排出管１３から排出される。液体排出管１３から排出された油は、油戻し管２０を通って圧縮機１の吸入側に返される。他方、油が分離された冷媒は、気体排出管１４から排出される。気体排出管１４から排出された冷媒は四方弁２に流れ込む。
As shown in FIG. 9, when the oil-containing refrigerant, which is a gas-liquid two-phase fluid, flows into the gas-
次に、本実施の形態の作用効果について比較例と対比して説明する。
図１０を参照して、比較例の気液分離装置（油分離器）１０について説明する。図１０は、比較例の気液分離装置１０の構成を概略的に示す断面図である。図１０に示されるように、比較例の気液分離装置１０では、旋回羽根１５の構成が本実施の形態に係る旋回羽根１５と異なっている。比較例の旋回羽根１５は、軸１５ｓを有している。複数の螺旋状板１５ａの各々は、互いに交差するように軸１５ｓに接続されている。軸１５ｓは上下方向に直線状に延在している。比較例の旋回羽根１５の軸１５ｓは、中心軸ＣＬ上に位置している。比較例の旋回羽根１５では、軸１５ｓの周りの気液二相流体の流速が低下するため、旋回羽根１５の出口において軸１５ｓの周りに液体が集まる挙動が発生する。したがって、軸１５ｓの周りの液体を分離することができない。この液体は、重力によって落下して気体排出口１４ａに入る。これにより、気体と液体との分離効率が低下する。Next, the effects of this embodiment will be described in comparison with a comparative example.
A gas-liquid separation device (oil separator) 10 of a comparative example will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a gas-
本実施の形態に係る気液分離装置１０によれば、旋回羽根１５の複数の螺旋状板１５ａにより気液二相流体に旋回流が発生する。この旋回流の旋回力により、気液二相流体から液体が分離される。分離された液体は、容器１１の内壁面ＩＳに衝突後に液面として流動することで再飛散が抑制される。したがって、気体と液体との分離効率を向上させることができる。また、複数の螺旋状板１５ａは中心軸ＣＬに沿う方向から見て中心軸ＣＬからずれるように配置されている。このため、中心軸ＣＬの周りでの気液二相流体の流速低下を抑制することができる。これにより、中心軸ＣＬの周りに液体が集まることを防止することができる。したがって、気体と液体との分離効率を向上させることができる。
According to the gas-
従来のサイクロン式分離器は、気液二相流体を容器の内壁面に垂直に衝突させる。つまり、気液二相流体は上下方向に直交する水平方向に内壁面に衝突する。しかしながら、従来のサイクロン式分離器では、容器の内壁面と気体排出管との離間距離が短い場合、分離された液体が再飛散して気体とともに気体排出口に吸引されることで気体と液体との分離効率が低下する。そのため、従来のサイクロン式分離器では小型化は困難である。これに対して、本実施の形態に係る気液分離装置１０では、旋回羽根１５によって容器１１の内部で旋回流による遠心力を発生させることができる。したがって、本実施の形態に係る気液分離装置１０では、従来のサイクロン式分離器と比較して小型化することが容易となる。
A conventional cyclonic separator impinges a gas-liquid two-phase fluid perpendicularly against the inner wall surface of a vessel. That is, the gas-liquid two-phase fluid collides with the inner wall surface in the horizontal direction perpendicular to the vertical direction. However, in the conventional cyclone separator, when the distance between the inner wall surface of the container and the gas discharge pipe is short, the separated liquid re-scatters and is sucked into the gas discharge port together with the gas, resulting in the separation of the gas and the liquid. separation efficiency is reduced. Therefore, it is difficult to reduce the size of conventional cyclone separators. On the other hand, in the gas-
本実施の形態に係る気液分離装置１０としての油分離器では、油の分離効率を向上させることにより、圧縮機１への返油効率を向上させることができる。このため、油切れにより圧縮機１の摺動部に焼付きが生じることを抑制することができる。また、室外熱交換器３および室内熱交換器５に圧縮機１から排出された油が滞留することを抑制することができる。したがって、冷凍サイクル装置１００の成績係数（ＣＯＰ：Coefficient Of Performance）の低下を抑制することができる。
In the oil separator as the gas-
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００によれば、気液分離装置１０を備えているため、気体と液体との分離効率を向上させることができる。
Since the
次に、本実施の形態に係る気液分離装置１０の変形例について説明する。なお、本実施の形態に係る気液分離装置１０の変形例は、特に説明しない限り上記の本実施の形態に係る気液分離装置１０と同一の構成、動作および効果を有している。したがって、上記の本実施の形態に係る気液分離装置１０と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
Next, a modified example of the gas-
図１１～図１４を参照して、本実施の形態に係る気液分離装置１０の変形例について説明する。図１１は、本実施の形態に係る気液分離装置１０の変形例における旋回羽根１５が容器１１内に配置された構成を概略的に示す斜視図である。なお、説明の便宜のため、図１１では、容器１１の旋回羽根１５よりも上側および下側の部分は記載されていない。図１２は、本実施の形態に係る気液分離装置１０の変形例における旋回羽根１５の構成を概略的に示す斜視図である。
Modifications of the gas-
図１３は、旋回羽根１５が容器１１内に配置された構成を概略的に示す断面図である。図１３は、中心軸ＣＬを通りかつ中心軸ＣＬに沿う方向から見て第１流路Ｆ１の短手方向を通る断面である。図１４は、旋回羽根１５が容器１１内に配置された構成を概略的に示し図１３の断面位置に直交する断面における断面図である。図１４は、中心軸ＣＬを通りかつ中心軸ＣＬに沿う方向から見て第１流路Ｆ１の長手方向を通る断面である。
FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing a configuration in which the
図１１～図１４に示されるように、本実施の形態に係る気液分離装置１０の変形例は、上記の本実施の形態に係る気液分離装置１０に比べて旋回羽根１５の構成が異なっている。本実施の形態に係る気液分離装置１０の変形例では、複数の螺旋状板１５ａは、中心軸ＣＬを中心として３６０度の回転角度で螺旋状にねじれるように構成されている。
As shown in FIGS. 11 to 14, the modified example of the gas-
実施の形態２．
図１５～図２１を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。なお、本発明の実施の形態２は、特に説明しない限り、上記の本発明の実施の形態１と同一の構成、動作および効果を有している。したがって、上記の本発明の実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
図１５は、本実施の形態に係る旋回羽根１５が容器１１内に配置された構成を概略的に示す斜視図である。なお、説明の便宜のため、図１５では、容器１１の旋回羽根１５よりも上側および下側の部分は記載されていない。図１６は、本実施の形態に係る旋回羽根１５の構成を概略的に示す斜視図である。
FIG. 15 is a perspective view schematically showing a configuration in which the
図１５および図１６に示されるように、本実施の形態に係る旋回羽根１５は、複数の螺旋状板１５ａと、中空円筒部１５ｂとを含んでいる。複数の螺旋状板１５ａの各々は、中心軸ＣＬに沿って螺旋状に延在するように構成されている。複数の螺旋状板１５ａは、中心軸ＣＬ回りに均等な角度で離れて配置されている。複数の螺旋状板１５ａは、中空円筒部１５ｂを介して互いに交差するように配置されている。本実施の形態では、旋回羽根１５は、６枚の螺旋状板１５ａを有している。中心軸ＣＬに沿って上方から下方に向けて旋回羽根１５を見たときに、６枚の螺旋状板１５ａのうち２枚の螺旋状板１５ａずつは中空円筒部１５ｂを介して一直線上に配置されている。
As shown in FIGS. 15 and 16, the
中空円筒部１５ｂは、中空領域ＨＰを中心軸ＣＬ回りに取り囲むように構成されている。中空領域ＨＰは、中心軸ＣＬに沿って延在する。中空領域ＨＰは、旋回羽根１５の上端から下端にわたって直線状に配置されている。中空領域ＨＰは、内側流路Ｆ１０を構成している。中空円筒部１５ｂは、中心軸ＣＬに沿って延在するように構成されている。中空円筒部１５ｂは、円筒状に構成されている。中空円筒部１５ｂの中心軸は、容器１１の中心軸ＣＬと同軸上に配置されている。
The hollow
中空円筒部１５ｂの中空領域ＨＰは、中心軸ＣＬに沿う方向から見て中心軸ＣＬに重なるように配置されている。中空領域ＨＰは、中心軸ＣＬに沿って上方から下方に向けて旋回羽根１５を見たときに、旋回羽根１５の中心ＣＰに位置している。
The hollow region HP of the hollow
複数の螺旋状板１５ａの各々は、中空円筒部１５ｂから容器１１の内壁面ＩＳに向けて延在している。複数の螺旋状板１５ａの各々の一端（第１端）は中空円筒部１５ｂに接しており、複数の螺旋状板１５ａの各々の他端（第２端）は容器１１の内壁面ＩＳに接している。
Each of the
本実施の形態では、旋回羽根１５は、周壁部１５ｃを含んでいる。周壁部１５ｃは、中空円筒部１５ｂを中心軸ＣＬ回りに取り囲み、かつ中心軸ＣＬに沿って延在するように構成されている。周壁部１５ｃは、略円筒状に構成されている。周壁部１５ｃの中心軸は、容器１１の中心軸ＣＬと同軸上に配置されている。周壁部１５ｃは、複数の螺旋状板１５ａによって分離された複数の周壁部分を含んでいる。
In this embodiment, the
周壁部１５ｃは、容器１１の径方向に、容器１１の内壁面ＩＳとの間に隙間をあけ、かつ中空円筒部１５ｂとの間に隙間をあけて配置されている。周壁部１５ｃは、容器１１の径方向において、中空円筒部１５ｂよりも容器１１の内壁面ＩＳの近くに配置されている。周壁部１５ｃは、中心軸ＣＬ回りに複数の螺旋状板１５ａのうち隣り合う螺旋状板１５ａ同士をつなぐように構成されている。
The
図１７は、旋回羽根１５が容器１１内に配置された構成を概略的に示す断面図である。図１８は、旋回羽根１５が容器１１内に配置された構成を概略的に示し図１７の断面位置に直交する断面における断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing a configuration in which the
図１５、図１７および図１８に示されるように、中空円筒部１５ｂと周壁部１５ｃとの間に複数の中間流路Ｆ２０が設けられている。複数の中間流路Ｆ２０は、複数の螺旋状板１５ａの各々によって区切られている。複数の中間流路Ｆ２０の各々は、中心軸ＣＬ回りに並んで配置されている。複数の中間流路Ｆ２０の各々は、中心軸ＣＬに沿って螺旋状に延在している。複数の中間流路Ｆ２０の各々は、中心軸ＣＬ回りに螺旋状にねじれるように構成されている。複数の中間流路Ｆ２０の各々は互いに中心軸ＣＬに対して点対称に配置されている。
As shown in FIGS. 15, 17 and 18, a plurality of intermediate flow paths F20 are provided between the hollow
周壁部１５ｃと容器１１の内壁面ＩＳとの間に複数の外側流路Ｆ３０が設けられている。複数の外側流路Ｆ３０は、複数の螺旋状板１５ａの各々によって区切られている。複数の外側流路Ｆ３０の各々は、中心軸ＣＬ回りに並んで配置されている。複数の外側流路Ｆ３０の各々は、中心軸ＣＬに沿って螺旋状に延在している。複数の外側流路Ｆ３０の各々は、中心軸ＣＬ回りに螺旋状にねじれるように構成されている。複数の外側流路Ｆ３０の各々は互いに中心軸ＣＬに対して点対称に配置されている。
A plurality of outer flow paths F30 are provided between the
図１９は、旋回羽根１５が容器１１内に配置された構成を概略的に示す上面図である。図１９に示されるように、複数の螺旋状板１５ａは、中心軸ＣＬに沿う方向から見て中心軸ＣＬからずれるように配置されている。
19 is a top view schematically showing a configuration in which the
図１５および図１９に示されるように、中心軸ＣＬに沿う方向から見て、中空円筒部１５ｂの中空領域ＨＰの面積を第１面積Ｓ１０とし、中空円筒部１５ｂと周壁部１５ｃと複数の螺旋状板１５ａで囲まれた領域の各々の面積を第２面積Ｓ２０とし、周壁部１５ｃと容器１１の内壁面ＩＳと複数の螺旋状板１５ａで囲まれた領域の各々の面積を第３面積Ｓ３０とする。この場合、第１面積Ｓ１０は前記第２面積Ｓ２０よりも大きく、第２面積Ｓ２０は第３面積Ｓ３０よりも大きい。これらの面積は、中心軸ＣＬに直交する断面における各領域の面積と等しい。
As shown in FIGS. 15 and 19, when viewed from the direction along the central axis CL, the area of the hollow region HP of the hollow
図２０は、本実施の形態に係る旋回羽根１５の概念図である。図２０に示されるように、旋回羽根１５は、断面形状１０１が螺旋状の軌跡１０２を通過したときに断面形状１０１と軌跡１０２とによって描かれた形状で構成されている。軌跡１０２の中心は、図２０中のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の中心である。このｘ軸は旋回羽根１５の前後方向に対応し、このｙ軸は旋回羽根１５の左右方向に対応し、このｚ軸は旋回羽根１５の上下方向に対応する。
FIG. 20 is a conceptual diagram of the
図１５および図２０に示されるように、旋回羽根１５の中心軸ＣＬに直交する断面形状１０１は、いずれの断面における断面形状１０１も中心軸ＣＬを中心に回転したときに相似となる。つまり、旋回羽根１５の中心軸ＣＬに直交する断面形状１０１は、いずれの断面においても、相似形状となる。
As shown in FIGS. 15 and 20, the
図２１は、気液分離装置１０内での気体と液体とが分離される様子を説明するための概略図である。図２１では気液二相流体の流れが実線矢印で示されている。図２１に示されるように、気液二相流体が旋回羽根１５を通過するときに、内側流路Ｆ１０を流れる気液二相流体の流速よりも中間流路Ｆ２０および外側流路Ｆ３０を流れる気液二相流体の流速が低下する。旋回羽根１５の出口において、旋回羽根で発生した旋回流と、旋回羽根の内周部と外周部との流速差とによって、気液二相流体の液体が容器１１の内壁面ＩＳに飛ばされる。このようにして、気液二相流体から液体が分離される。
FIG. 21 is a schematic diagram for explaining how the gas and liquid are separated in the gas-
本実施の形態に係る気液分離装置１０によれば、中空円筒部１５ｂの中空領域ＨＰが中心軸ＣＬに沿う方向から見て中心軸ＣＬに重なるように配置されている。このため、中空円筒部１５ｂの中空領域ＨＰを通過した気液二相流体の主流の流れを乱すことなく、気体排出管１４へ流動させることができる。したがって、旋回羽根１５で気液二相流体から一度分離された液体の再飛散を低減させることができる。これにより、気体と液体との分離効率の低下を抑制することができる。
According to the gas-
本実施の形態に係る気液分離装置１０によれば、旋回羽根１５の周壁部１５ｃによって旋回羽根１５に設けられる気液二相流体の流路を区分けすることができる。したがって、気液二相流体の流路を多くすることができるため、気体と液体との分離効率を向上させることができる。
According to the gas-
本実施の形態に係る気液分離装置１０によれば、第１面積Ｓ１０は第２面積Ｓ２０よりも大きく、第２面積Ｓ２０は第３面積Ｓ３０よりも大きい。このため、気液二相流体が旋回羽根１５を通過するときに、内側流路Ｆ１０を流れる気液二相流体の流速よりも中間流路Ｆ２０を流れる気液二相流体の流速を低下させることができ、中間流路Ｆ２０を流れる気液二相流体の流速よりも外側流路Ｆ３０を流れる気液二相流体の流速を低下させることができる。
According to the gas-
次に、本実施の形態に係る気液分離装置１０の変形例について説明する。なお、本実施の形態に係る気液分離装置１０の変形例は、特に説明しない限り上記の本実施の形態に係る気液分離装置１０と同一の構成、動作および効果を有している。したがって、上記の本実施の形態に係る気液分離装置１０と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
Next, a modified example of the gas-
図２２～図２５を参照して、本実施の形態に係る気液分離装置１０の変形例について説明する。図２２は、本実施の形態に係る気液分離装置１０の変形例における旋回羽根１５が容器１１内に配置された構成を概略的に示す斜視図である。なお、説明の便宜のため、図２２では、容器１１の旋回羽根１５よりも上側および下側の部分は記載されていない。図２３は、本実施の形態に係る気液分離装置１０の変形例における旋回羽根１５の構成を概略的に示す斜視図である。
Modifications of the gas-
図２４は、旋回羽根１５が容器１１内に配置された構成を概略的に示す断面図である。図２５は、旋回羽根１５が容器１１内に配置された構成を概略的に示し図２４の断面位置に直交する断面における断面図である。
FIG. 24 is a cross-sectional view schematically showing a configuration in which the
図２２～図２５に示されるように、本実施の形態に係る気液分離装置１０の変形例は、上記の本実施の形態に係る気液分離装置１０に比べて旋回羽根１５の構成が異なっている。本実施の形態に係る気液分離装置１０の変形例では、複数の螺旋状板１５ａは、中心軸ＣＬを中心として３６０度の回転角度で螺旋状にねじれるように構成されている。
As shown in FIGS. 22 to 25, the modified example of the gas-
実施の形態３．
図２６～図２７を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。なお、本発明の実施の形態３は、特に説明しない限り、上記の本発明の実施の形態２と同一の構成、動作および効果を有している。したがって、上記の本発明の実施の形態２と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 26 and 27. FIG. The third embodiment of the present invention has the same configuration, operation and effects as those of the second embodiment of the present invention unless otherwise specified. Therefore, the same reference numerals are given to the same configurations as in the above-described second embodiment of the present invention, and the description thereof will not be repeated.
図２６は、旋回羽根１５が容器１１内に配置された構成を概略的に示す断面図である。図２６に示されるように、本実施の形態では、旋回羽根１５は、多孔質状の部材ＰＭにより構成されている。多孔質状の部材ＰＭは、内側流路Ｆ１０から中間流路Ｆ２０へ液体を移動可能に構成されており、中間流路Ｆ２０から外側流路Ｆ３０へ液体を移動可能に構成されている。多孔質状の部材ＰＭは、たとえば多孔質材料により構成されている。また、多孔質状の部材ＰＭは、たとえば多数の貫通孔が設けられた複数の板が重ねられることにより構成されていてもよい。さらに、多孔質状の部材ＰＭは、たとえば金属により構成されていてもよい。
FIG. 26 is a cross-sectional view schematically showing a configuration in which the
図２７は、気液分離装置１０内での気体と液体とが分離される様子を説明するための概略図である。図２７では気液二相流体の流れが実線矢印で示されており、液体の流れが破線矢印で示されている。
FIG. 27 is a schematic diagram for explaining how the gas and liquid are separated in the gas-
図２７に示されるように、気液二相流体が旋回羽根１５を通過するときに、内側流路Ｆ１０を流れる気液二相流体の流速よりも中間流路Ｆ２０および外側流路Ｆ３０を流れる気液二相流体の流速が低下する。また、旋回羽根１５の内周部を流れる気液二相流体の流速が早くなるため、旋回羽根１５を内周部から外周部に向けて液体が通過する。具体的には、多孔質状の部材ＰＭにより構成された中空円筒部１５ｂおよび周壁部１５ｃを通って液体が容器１１の内壁面ＩＳに向けて移動する。旋回羽根１５の出口において、旋回羽根で発生した旋回流と、旋回羽根の内周部と外周部との流速差とによって、気液二相流体の液体が容器１１の内壁面ＩＳに飛ばされる。このようにして、気液二相流体から液体が分離される。
As shown in FIG. 27, when the gas-liquid two-phase fluid passes through the
本実施の形態に係る気液分離装置１０によれば、旋回羽根１５は多孔質状の部材ＰＭにより構成されている。このため、旋回羽根１５の内周部から外周部に向けて液体を移動させることができる。これにより、容器１１の内壁面ＩＳに向けて液体を誘導することができる。したがって、気体と液体との分離効率をさらに向上させることができる。
According to the gas-
上記の各実施の形態は適宜組み合わせられ得る。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。Each of the above embodiments can be combined as appropriate.
It should be considered that the embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all changes within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims.
１ 圧縮機、２ 四方弁、３ 室外熱交換器、４ 流量調整弁、５ 室内熱交換器、１０ 気液分離装置、１１ 容器、１２ 流入管、１２ａ 流入口、１３ 液体排出管、１３ａ 液体排出口、１４ 気体排出管、１４ａ 気体排出口、１５ 旋回羽根、１５ａ 螺旋状板、１５ｂ 中空円筒部、１５ｃ 周壁部、１００ 冷凍サイクル装置、１００ａ 室外機ユニット、１００ｂ 室内機ユニット、１０１ 断面形状、１０２ 軌跡、ＣＬ 中心軸、ＣＰ 中心、ＨＰ 中空領域、ＩＳ 内壁面。
1 compressor, 2 four-way valve, 3 outdoor heat exchanger, 4 flow control valve, 5 indoor heat exchanger, 10 gas-liquid separator, 11 container, 12 inflow pipe, 12a inflow port, 13 liquid discharge pipe, 13a
Claims (4)
上下に延びる中心軸に沿って延在し、かつ前記中心軸を取り囲む内壁面を有する容器と、
前記容器内に前記気液二相流体を流入させる流入口を有する流入管と、
前記気液二相流体から分離された前記液体を前記容器から排出する液体排出口を有する液体排出管と、
前記気液二相流体から分離された前記気体を前記容器から排出する気体排出口を有する気体排出管と、
前記容器内に配置された旋回羽根とを備え、
前記流入管の前記流入口は、前記旋回羽根の上方に配置されており、
前記液体排出管の前記液体排出口は、前記旋回羽根の下方に配置されており、
前記気体排出管の前記気体排出口は、前記旋回羽根の下方であり、かつ前記液体排出口よりも上方に配置されており、
前記旋回羽根は、各々が前記中心軸に沿って螺旋状に延在する複数の螺旋状板を含み、
前記複数の螺旋状板の各々は、前記中心軸に沿う方向から見て前記中心軸からずれるように配置されており、
前記旋回羽根には、前記中心軸に沿って延在する中空領域が設けられており、前記中空領域は、上下方向において前記旋回羽根の上端から下端にわたって設けられており、
前記旋回羽根は、前記中心軸に沿って延在する前記中空領域を前記中心軸回りに取り囲み、かつ前記中心軸に沿って延在する中空円筒部を含み、
前記中空円筒部の前記中空領域は、前記中心軸に沿う方向から見て前記中心軸に重なるように配置されており、
前記複数の螺旋状板の各々は、前記中空円筒部から前記容器の前記内壁面に向けて延在しており、
前記旋回羽根は、前記中空円筒部を前記中心軸回りに取り囲み、かつ前記中心軸に沿って延在する周壁部を含み、
前記周壁部は、前記容器の径方向に、前記容器の前記内壁面との間に隙間をあけ、かつ前記中空円筒部との間に隙間をあけて配置されており、
前記周壁部は、前記中心軸回りに前記複数の螺旋状板のうち隣り合う前記螺旋状板同士をつなぐように構成されている、気液分離装置。 A gas-liquid separation device for separating a gas-liquid two-phase fluid into a gas and a liquid,
a container having an inner wall surface extending along a vertically extending central axis and surrounding the central axis;
an inflow pipe having an inflow port for inflowing the gas-liquid two-phase fluid into the container;
a liquid discharge pipe having a liquid discharge port for discharging the liquid separated from the gas-liquid two-phase fluid from the container;
a gas discharge pipe having a gas discharge port for discharging the gas separated from the gas-liquid two-phase fluid from the container;
a swirl vane disposed within the container;
The inlet of the inflow pipe is arranged above the swirl vane,
The liquid discharge port of the liquid discharge pipe is arranged below the swirl vane,
The gas discharge port of the gas discharge pipe is arranged below the swirl vane and above the liquid discharge port,
the swirl vane includes a plurality of spiral plates each spirally extending along the central axis;
Each of the plurality of helical plates is arranged so as to be displaced from the central axis when viewed in a direction along the central axis,
The swirl vane is provided with a hollow area extending along the central axis, the hollow area extending from the upper end to the lower end of the swirl vane in the vertical direction ,
the swirl vane includes a hollow cylindrical portion surrounding the hollow region extending along the central axis and extending along the central axis;
The hollow region of the hollow cylindrical portion is arranged so as to overlap the central axis when viewed from a direction along the central axis,
each of the plurality of helical plates extends from the hollow cylindrical portion toward the inner wall surface of the container;
the swirl vane includes a peripheral wall portion surrounding the hollow cylindrical portion around the central axis and extending along the central axis;
The peripheral wall portion is arranged with a gap from the inner wall surface of the container and a gap from the hollow cylindrical portion in the radial direction of the container,
The gas-liquid separation device , wherein the peripheral wall portion is configured to connect adjacent spiral plates among the plurality of spiral plates around the central axis .
前記第１面積は前記第２面積よりも大きく、
前記第２面積は前記第３面積よりも大きい、請求項１に記載の気液分離装置。 When viewed from the direction along the central axis, the area of the hollow region of the hollow cylindrical portion is defined as a first area, and the area of each of the regions surrounded by the hollow cylindrical portion, the peripheral wall portion, and the plurality of spiral plates. is a second area, and each area surrounded by the peripheral wall portion, the inner wall surface of the container, and the plurality of spiral plates is a third area,
the first area is greater than the second area;
2. The gas-liquid separator according to claim 1 , wherein said second area is larger than said third area.
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