JPH05322383A - 気液分離器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷凍装置に使用される気液分離器の気液分離
効率を向上させる。 【構成】 円筒状の容器１中央部接線方向に流体入口管
５を、容器１上端に気体出口７を、そして容器１下端に
液体出口管８を夫々具備する一方、容器１内壁には、前
記流体入口管５取付け高さより僅か上方に位置して、下
方に傾斜したじゃま板６を周設する。そして前記気体出
口管７を、容器１上端を上下に貫通する管体９より形成
し、該管体９の下部に気体流出口１１を設けると共に、
該管体９の下端に、下方に頂部を有する円錐状のツバ１
０を固着し、該ツバ１０の下端に細孔１２を開設する構
成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気液分離器に関し、特
に複数の非共沸混合冷媒を用いた冷凍装置に好適な気液
分離器の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】非共沸混合冷媒を用いた冷凍装置におい
て気液分離器は不可欠なものであり、例えば、図３に示
す３種類の混合冷媒を用いた冷凍装置では、気液分離器
（Ａ），（Ａ）が２個設けられている。そして、最初に
圧縮機（Ｂ）から吐出された３種類の混合冷媒を、凝縮
器（Ｃ）あるいはカスケードコンデンサ（Ｄ）を経るご
とに、気液分離器（Ａ）によって分離し、最後に最も低
沸点の冷媒だけを蒸発器（Ｅ）に流して、超低温冷熱を
生成可能としている。

【０００３】こうした冷凍装置に設けられる気液分離器
は、とりわけ、気液分離効率が追求され、気液分離効率
のよさが、冷凍装置の能力を左右する。殊に、上記の如
き冷凍装置において、気液分離器に入ってくる流体の液
ガス混合割合は、液体７に対し気体３の割合であり、こ
れだけ液体含有率の多い流体を気液に分離するには、同
様の分離装置として知られる油分離器等と異なり、その
液封能力に極めて大きなものが要求される。ちなみに、
油分離器の場合は、液体は、気体９に対して１の割合で
ある。

【０００４】ところで、従来の気液分離器は、実開昭６
４−２５６７９号公報に記載されるように、遠心力を利
用して、気液分離をはかるものが一般的である。即ち、
気液分離器の本体容器が円筒状もしくは円錐状に形成さ
れ、その接線方向から流体をとり入れ、この流体を容器
内壁に沿って回転させ、その回転によって液体を容器内
壁に付着させ、気体を旋回流の中心に浮遊させて分離を
はかる方式である。

【０００５】通常、分離された液体は容器下端の液体出
口管から排出され、気体は、容器上部に開口部を有する
気体出口管から排出されるようになっている。各出口管
は、通常の管体であり、例えば前記公報には気体出口管
として、容器内に立設された、筒状の管体（内筒）が示
されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来の気液分離器において気液分離するとき、気体出
口管からは、未だ多くの液体が気体と共に排出されてお
り、気液分離効率が充分でないという問題があった。殊
に、流体中の液体量が少なくなると、充分に液封でき
ず、このため、気液分離効率が極端に悪化するという問
題があった。これを防ぐには、気液分離器そのものを充
分大きなものとすることが考えられるが、前記冷凍装置
に取り付ける場合、気液分離器はコンパクトさが要求さ
れ、大きくすることは、ほとんど不可能であった。

【０００７】本発明はかかる実状に鑑みて、コンパクト
であり、かつ充分な分離効率を備えた気液分離器を提供
することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】即ち、上記目的に適合す
る本発明の特徴は、円筒状の容器（１）中央部接線方向
に流体入口管（５）を、容器（１）上端に気体出口
（７）を、そして容器（１）下端に液体出口管（８）を
夫々、取付け、容器（１）内壁に、前記流体入口管
（５）取着高さより僅か上方に位置して、下方に傾斜し
たじゃま板（６）を周設すると共に、前記気体出口管
（７）を、容器（１）上端を上下に貫通する管体（９）
により形成し、該管体（９）の下部に気体流出口（１
１）を設け、さらに該管体（９）の下端に、下方に頂部
を有する円錐状のツバ（１０）を固着し、該ツバ（１
０）の下端に細孔（１２）を開設して気液分離器を構成
したことである。

【０００９】

【作用】上記本発明気液分離器においては、流体入口管
（５）を通じて流入される流体が、じゃま板（６）を介
して下方に付勢され、同時に容器（１）内壁に沿って回
転して、下方への旋回流となり、この旋回の間に、流体
中の液体が遠心力により容器（１）内壁に付着し、容器
（１）下端の流体出口管（８）を経て容器（１）外に送
られる。そして、一方、流体中の気体は、この旋回中心
の負圧により、旋回中心に集められ、容器（１）内を上
昇し、一部はじゃま板（６）に当接し、さらに残りのほ
とんどは気体出口管（７）下端の円錐状ツバ（１０）に
当接して、その上昇速度が抑えられ、円錐状ツバ（１
０）を回り込んで、気体流出口（１１）から気体出口管
（７）に入り、容器（１）外へと上昇する。この間、気
体に残るわずかの液体は、気体がじゃま板（６）や、円
錐状ツバ（１０）に当接するとき、これらに付着して分
離され、さらに気体出口管（７）上昇中にも、該出口管
（７）内壁に付着して分離される。なお、円錐状ツバ
（１０）内壁や、気体出口管（７）内壁に付着した液滴
は、円錐状ツバ（１０）内部に集められた後、下端の細
孔（１２）を介して、容器（１）下端の液体出口管
（８）へと落下し、効率的に回収される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづき説明
する。図１は、本発明に係る気液分離器の一実施例を示
し、図１（イ）はその平面図、図１（ロ）はその側部断
面図である。これらの図において、（１）は気液分離器
の本体をなす容器であり、上部（２）、中央部（３）、
下部（４）よりなる。中央部（３）は円筒形状に形成さ
れていて、その外部には接線方向に沿って流体入口管
（５）が設けられ、内部には、この流体入口管（５）開
口部分よりわずか上方位置、好ましくは、上部（２）と
の境界位置あたりに、下方に傾斜したじゃま板（６）が
周設されている。また、上部（２）には、その上端に、
気体出口管（７）が固着され、下部（４）にはその下端
に液体出口管（８）が設けられている。

【００１１】ところで、上部（２）上端に設けられる気
体出口管（７）は、本発明の場合、上部（２）上端を貫
通して設けられており、その詳しい構造は、図２に示す
通りである。即ち、図２において、（９）は管体、（１
０）は該管体（９）下端に固着された円錐状のツバであ
り、該ツバ（１０）は、管体（９）下部を取り囲むよう
に、その頂部を下にして管体（９）下端に固着されてい
る。そして、管体（９）の下部側部に、所要大きさの気
体流出口（１１）が開設され、円錐状ツバ（１０）の下
端に、細孔（１２）が穿設されている。なお、前記容器
（１）に対しては、管体（９）の上部だけがわずかに容
器（１）上端より突出し、円錐状のツバ（１０）を含む
他の大部分が、容器（１）内に位置する如く固定され
る。このとき、円錐状ツバ（１０）の下端に位置する前
記細孔（１２）と、容器（１）下部（４）の液体出口管
（５）開口部分とが同一垂直線上に位置するように配設
されることが望ましい。

【００１２】次に以上の構成になる気液分離器の作用に
ついて説明する。流体入口管（５）を経て、容器（１）
中央部（３）に、その接線方向から流入した気液交合状
態の流体は、容器（１）内においてじゃま板（６）に当
接しつつ、中央部（３）内壁に沿って回転し、この結
果、容器（１）内には下方への旋回流が生じる。そし
て、この旋回流によって生ずる遠心力の作用により、旋
回流中に含まれる液体が、周囲の内壁に押し付けられ、
内壁に沿って下方へと流れ、下端の液体出口管（８）よ
り排出される。

【００１３】さらに、一方では、上記旋回流により、旋
回中心部分に負圧が生じ、前記流体中、気体が、この負
圧のために、旋回中心部分を上昇する。この上昇する気
体について、わずかながらも、まだ液体が含まれている
ことは、前記した通りである。しかし、この気体は、こ
の後、容器（１）内を中央部（３）、上部（２）へと上
昇するにつれ、まず、その一部がじゃま板（６）に当接
し、次にそのほとんどが円錐状ツバ（１０）に当接する
等して、極端にその上昇速度を低下させる。そして、こ
の速度低下により、気体は、円錐状ツバ（１０）部分を
充分回り込んで、管体（９）の気体流出口（７）に至
り、管体（９）を上昇して、容器（１）外へと流出して
行く。

【００１４】こうして時間をかけて気体を上昇させる結
果、気体に含まれていた残りの液体は、そのほとんど
が、じゃま板（６）、円錐状ツバ（１０）さらには管体
（９）の内壁等に付着し、気体が容器（１）外に出たと
きは、ほとんど液体の含まれていなものとなる。なお、
容器（１）内において、上記の如く分離した液体は、じ
ゃま板（６）や円錐状ツバ（１０）下面に付着したもの
であれば、これらの傾斜に沿い、自と落下し、また、円
錐状ツバ（１０）上面や管体（９）内部に付着したもの
であれば、円錐状ツバ（１０）の内側に一旦集められた
後、細孔（１２）を通じて、直接液体出口管（８）へと
落下する。

【００１５】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、円筒状
の容器（１）の中央部接線方向に流体入口管（５）を、
容器（１）上端に気体出口（７）を、そして容器（１）
下端に液体出口管（８）を夫々取着すると共に、容器
（１）内壁には、前記流体入口管（５）取付け高さより
僅か上方に位置して、下方に傾斜したじゃま板（６）を
周設し、さらに、前記気体出口管（７）を、容器（１）
上端を上下に貫通する管体（９）と、該管体（９）下端
に固着された、下方に頂部を有する円錐状のツバ（１
０）とで構成し、管体（９）の下部に気体流出口（１
１）を開設する一方、前記円錐状のヅハ（１０）の下端
に細孔（１２）が開設して、気液分離器を構成したもの
であるから、気液混合した流体を旋回させて気液に分離
した後、容器（１）内を上昇する気体中に含まれる僅か
ながらの液体も、じゃま板（６）や円錐状ツバ（１０）
に付着させてほとんど完全に分離することができる。し
かも、こうして最後に分離した液体の一部は、円錐状ツ
バ（１０）の内部に貯溜した後、細孔（１２）を通じて
直接液体出口管（８）に落下させることができるため、
最後まで極めて効率的に、気液分離を遂行することがで
きる。従って、かかる気液分離器をコンパクトに構成し
ても、その気液分離効率は、充分、大きなものとなり、
前記混合冷媒を用いた冷凍装置に適用して、顕著な効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明気液分離器の説明図である。

【図２】本発明気液分離器の気体出口管部分の斜視図で
ある。

【図３】気液分離器を備えた冷凍装置の配管構成図であ
る。

【符号の説明】

（１） 容器 （５） 流体入口管 （６） じゃま板 （７） 気体出口管 （８） 液体出口管 （１０）円錐状ツバ （１２）細孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非共沸混合冷媒を使用する冷凍装置等に
   使用される気液分離器であって、円筒状の容器（１）中
   央部接線方向に流体入口管（５）を、容器（１）上端に
   気体出口（７）を、そして容器（１）下端に液体出口管
   （８）を夫々具備する一方、容器（１）内壁には、前記
   流体入口管（５）取付け高さより僅か上方に位置して、
   下方に傾斜したじゃま板（６）を周設してなり、前記気
   体出口管（７）は、容器（１）上端を上下に貫通する管
   体（９）より形成され、該管体（９）は、その下部に気
   体流出口（１１）を有していると共に、その下端に、下
   方に頂部を有する円錐状のツバ（１０）が固着され、該
   ツバ（１０）の下端に細孔（１２）が開設されているこ
   とを特徴とする気液分離器。