CN108697958A - 气液分离装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够提高附着在回旋流生成条带上的液体的分离性能，并且抑制所需的设置空间的气液分离装置。具备：配置回旋流生成条带(30)，并且形成有使分离气体流出的排气口(21a)、以及使分离液体流出的排水口(21b)的入口管(21)；以及外径尺寸比入口管小，一端插入至排气口(21a)并在回旋流生成条带(30)的下游侧开口的内管(22)。此外，回旋流生成条带(30)的终端部(31)设置有将设定在径向外侧的一方的第一终端点(31a)、设定在径向外侧的另一方的第二终端点(31b)以及设定在轴线(O)上且比第一、第二终端点(31a、31b)更靠气液二相流体的流入侧的中心终端点31c连结的第一、第二端缘(32a、31b)。

Description

气液分离装置
技术领域
本发明涉及利用回旋流生成条带(swirling flow generating ribbon)来使流动于配管内的气液二相流体回旋，并利用离心力而将液体向配管的内周面引导的气液分离装置。
背景技术
以往，在已知的气液分离装置中，利用将板部件拧成螺旋状而形成的回旋流生成条带来使流动于配管内的气液二相流体回旋，并利用离心力而将液体向配管的内周面引导(例如，参见专利文献1)。此外，在已知的气液分离装置中，将配管的下游部插入至大口径的别的管中而形成双层管结构，从而使分离的气体和液体分别流出(例如，参见专利文献2、专利文献3)。
在这种气液分离装置中，附着在回旋流生成条带上的液体(水滴)以附着在条带表面的状态流向配管的内周面。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-62416号公报
专利文献1：日本特开2003-190725号公报
专利文献1：日本特开2005-160187号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，在现有的装置中，回旋流生成条带的终端部(气液二相流体的流出侧的端部)具有沿着条带径向的直线状的端缘。因此，附着在回旋流生成条带的轴心附近的液体在条带终端部不会流向配管的内周面而再次飞散至气体中，从而发生液体的分离性能下降的问题。
此外，在将配管的下游部插入至大口径的别的管中而形成双层管结构中，从而设置空间变大而难以设置于例如内燃机的排气管等的狭小空间内。
本发明是鉴于上述问题而创作的，其目的在于，提供一种能够提高附着在回旋流生成条带上的液体的分离性能，并且抑制所需的设置空间的气液分离装置。
用于解决问题的方法
为了实现上述的目的，本发明提供一种利用将板部件拧成螺旋状而形成并配置在配管的内部的回旋流生成条带来使流动于配管中的气液二相流体回旋，并利用离心力将液体向配管的内周面引导的气液分离装置。
所述配管具备有入口管及内管。
所述入口管的内部配置回旋流生成条带，并且在比回旋流生成条带更靠气液二相流体的流动方向的下游侧的位置形成有使气体流出的排气口、以及使液体流出的排水口。
所述内管的一端插入至排气口，所述内管具有比入口管的内径尺寸小的外径尺寸，并且具有在比回旋流生成条带更靠气液二相流体的流动方向的下游侧的位置处开口的开口部。
所述回旋流生成条带在气液二相流体的流出侧的终端部具有设定在回旋流生成条带的径向外侧的终端的一方的第一终端点、设定在回旋流生成条带的径向外侧的终端的另一方的第二终端点、以及设定在回旋流生成条带的轴线上且比第一终端点及第二终端点更靠气液二相流体的流入侧的中心终端点，并且形成有连结第一终端点和中心终端点的第一端缘、以及连结第二终端点和中心终端点的第二端缘。
发明的效果
根据本发明，提高附着在回旋流生成条带上的液体的分离性能，并且能够抑制所需的设置空间。
附图说明
图1为示出应用了实施例1的气液分离装置的内燃机的排气环流系统的整体系统图。
图2为示出实施例1的气液分离装置的截面图。
图3为示出实施例1的回旋流生成条带的立体图。
图4为实施例1的回旋流生成条带的侧视图。
图5为图3中的A-A截面图。
图6为示出实施例1的气液分离装置中的气液二相流体及分离后的气体/液体的流动的整体说明图。
图7为示出在实施例1的气液分离装置中，附着在回旋流生成条带的液体的在条带终端部处的流动的说明图。
图8为示出实施例2的气液分离装置的截面图。
图9为图8所示的B部的放大图。
图10为图8中的C-C截面图。
图11为示出实施例2的气液分离装置中的气液二相流体及分离后的气体/液体的流动的整体说明图。
图12为放大而示出实施例2的气液分离装置中的液体的流动的说明图。
图13为图11所示的B1部的放大图。
图14A为示出实施例1的气液分离装置的第一变形例的截面图。
图14B为示出实施例1的气液分离装置的第二变形例的截面图。
图14C为示出实施例1的气液分离装置的第三变形例的截面图。
图15A为示出实施例1的气液分离装置的第四变形例的截面图。
图15B为示出实施例1的气液分离装置的第五变形例的截面图。
图15C为图15B中的D-D截面图。
图16为示出放大了实施例2的气液分离装置的第一变形例的重要部分的截面图。
图17为示出实施例2的气液分离装置的第二变形例的重要部分的截面图。
图18为示出实施例2的气液分离装置的第三变形例的重要部分的截面图。
具体实施方式
以下，基于附图所示的实施例1及实施例2而对本发明的气液分离装置的实施方式进行说明。
(实施例1)
首先，将实施例1中的气液分离装置20的结构分成[应用例的系统整体结构]、[气液分离装置的详细结构]、[回旋流生成条带的详细结构]而进行说明。
[应用例的系统整体结构]
图1为示出应用了实施例1的气液分离装置的内燃机的排气环流系统的整体系统图。以下，基于图1而对实施例1的应用例的系统整体结构进行说明。
实施例1的气液分离装置20应用在图1所示的内燃机1的排气环流系统S中。在此，图1所示的内燃机1为作为行驶用驱动源而搭载于车辆上的柴油发动机(Diesel engine)，并具有四个气缸(未图示)。各气缸连接有吸气通道2和排气通道3。
吸气通道2在端部形成有吸气口2a，从该吸气口2a侧依次设置有吸气过滤用空气滤清器(Air cleaner)4、涡轮增压机5的空气压缩机(Compressor)5a、用于冷却吸气的冷热气自动调节机(intercooler)6、用于调整吸入空气量的节流阀(throttle valve)7。在排气通道3中从内燃机1侧依次设置有涡轮增压机5的涡轮机(turbine)5b、用于净化排气的排气净化触媒8、用于调整排气流量的排气节流阀9。另外，排气节流阀9的下游侧设置有消音器(muffler)10，并其前端形成有排气口3a。
吸气通道2和排气通道3由低压EGR通道11及高压EGR通道12连接。在此，“EGR(Exhaust Gas Recirculation)”是指，在内燃机1中将燃烧后的排气的一部提取而使其再次吸气的技术，还可称之为排气再循环。
低压EGR通道11连接比空气压缩机5a上游的吸气通道2和比排气净化触媒8下游的排气通道3。另一方面，高压EGR通道12连接比空气压缩机5a下游的吸气通道2和比涡轮机5b上游的排气通道3。
据此，在低压EGR通道11中，将通过了涡轮机5b的排气回送至空气压缩机5a的吸气中。此外，在高压EGR通道12中，将吸入于涡轮机5b之前的排气回送至通过了空气压缩机5a的吸气中。
而且，在低压EGR通道11中设置有用于冷却导入于吸气通道2的排气的EGR冷却器(Cooler)13、以及用于调整通过低压EGR通道11而环流至吸气通道2内的排气的流量的低压EGR阀14。在高压EGR通道12中设置有用于调整通过高压EGR通道12而环流至吸气通道2内的排气的流量的高压EGR阀15。
在此，在低压EGR通道11中，不降低涡轮增压机5的涡轮机5b的通过排气量的前提下实现排气的环流，从而NOx的低减效果大。但是，由于EGR冷却器13中的冷却而产生冷凝水。而且，如果冷凝水以成为某种程度的大小的状态流向下游的话，则存在有冲撞涡轮增压机5的空气压缩机5a的旋转叶片等而施加冲击的情况。
于是，在实施例1中，将图2所示的气液分离装置20设置在低压EGR阀14的下游位置且涡轮增压机5的空气压缩机5a的上游位置(图1中用一点划线X围住的位置)而捕获冷凝水并进行排水。
[气液分离装置的详细结构]
图2为示出实施例1的气液分离装置的截面图。以下，基于图2而对实施例1的气液分离装置20的详细结构进行说明。
如图2所示，实施例1的气液分离装置20具备有：入口管(Inlet pipe)21、内管(Inner pipe)22、排水管23、储水罐24、迂回管(Bypass pipe)25、以及回旋流生成条带30。
入口管21的气液二相流体的流动方向的上游侧的端部(图2中右侧)与吸气口2a及低压EGR阀14连通，从而气体和微粒子状的液体(冷凝水)相混合的状态的排气(下称“气液二相流体”)流入于入口管21内。该入口管21的内部配置有使气液二相流体的流动沿着内周面21c回旋的回旋流生成条带30。进而，该入口管21的气液二相流体的流动方向的下游侧的端部(图2中左侧)形成有：成为回旋流的气体流出的排气口21a、以及从气液二相流体中分离的液体流出的排水口21b。在此，排气口21a朝入口管21的轴线方向开口，排水口21b朝入口管21的半径方向且重力方向的下方开口。
另外，“重力方向”是指，图2中的向下方向且重力作用的方向。
进而，该入口管21的内周面21c形成有内径尺寸沿着气液二相流体的流动方向逐渐变大的锥面(Taper)21d。即，入口管21的内径尺寸设定成在第一区域26A最小，在第二区域26B逐渐变大，在第三区域26C最大。第一区域26A为比锥面21d位于气液二相流体的流动方向的上游侧的区域；第二区域26B为形成有锥面21d的区域；第三区域26C为比锥面21d位于气液二相流体的流动方向的下游侧的区域。而且，在第一区域26A配置有回旋流生成条带30，在第三区域26C形成有排气口21a及排水口21b。
另外，气液二相流体所含的液体在该气液二相流体回旋时产生的离心力(回旋力)的作用下能够流入于排水口21b。因此，在实施例1中，排水口21b虽然朝重力方向的下方开口，但并不限于此，将该排水口21b朝任意方向开口也可。
内管22由外径尺寸小于入口管21的第三区域26C的内径尺寸的直管部件形成，其一端22a插入于入口管21的排气口21a内而与入口管21成同轴状态。该一端22a形成有在比回旋流生成条带30更靠气液二相流体的流动方向的下游侧开口的开口部22b。此外，该内管22的下游侧(图2中左侧)的端部与涡轮增压机5的空气压缩机5a连通。
另外，开口部22b朝内管22的轴线方向开口。即，入口管21、内管22、排气口21a以及开口部22b成为同轴。
进而，在该内管22的从入口管21突出的位置的侧面开口有用于连接迂回管25的第二端部25b的通气口22c，并且该通气口22c朝入口管21的半径方向且重力方向的下方开口。但，该通气口22c为用于通过迂回管25来使储水罐24成为负压的开口部，因此朝重力方向以外的方向开口也可。
而且，入口管21的排气口21a嵌合有用于封闭内周面21c和内管22之间所产生的间隙α的环状(Ring)部件27。环状部件27呈环绕内管22的整周的圆筒形状，外周面以气密状态接触在入口管21的内周面21c，内周面以气密状态接触在内管22的外周面。
进而，该环状部件27的位于入口管21的内侧的端部的轴向位置与排水口21b的周缘中的最下游侧的部分的轴向位置一致。也就是说，环状部件27配置成：与排水口21b的开口区域不重叠，但对排水口21b的开口区域在轴向上没有间隙。
排水管23由与第一管部件23a的轴向中央部正交连接第二管部件23b而成的T形管形成，入口管21穿过第一管部件23a内。而且，形成在第一管部件23a和第二管部件23b的连接部分的连接开口部23c正对着排水口21b。据此，排水管23的第二管部件23b通过排水口21b及连接开口部23c与入口管21连通。而且，在入口管21的内部从气液二相流体中分离的液体从排水口21b通过连接开口部23c而流入至第二管部件23b内。
在此，排水口21b的内径尺寸设定成与排水管23的连接开口部23c的内径尺寸相等。而且，第二管部件23b相对于入口管21的轴向朝重力方向的下方延伸，并具有内径尺寸沿着液体的流动方向逐渐变小的缩径部23d。据此，前端开口部23e的内径尺寸与连接开口部23c及排水口21b的内径尺寸相比变小。
另外，第一管部件23a及第二管部件23b均不限于圆管，角管(方管)等也可。此外，第二管部件23b不具有缩径部23d也可，并且前端开口部23e的内径尺寸不一定比连接开口部23c及排水口21b的内径尺寸小。
储水罐24具有设置在排水管23的第二管部件23b的下方的罐本体24a。形成在该罐本体24a的上部的连接口24b连接在第二管部件23b的前端部23f，该连接口24b与前端开口部23e连通。而且，流入至第二管部件23b内的液体从前端开口部23e通过连接口24b而向下流，从而储藏于罐本体24a内。
此外，该罐本体24a的上部的侧面形成有与迂回管25的第一端部25a连接的通气口24c。
另外，罐本体24a的下部形成有能够适当开闭的排水开口部(未图示)。储藏在罐本体24a内的液体达到一定量时，能够通过排水开口部来向罐外部排放液体。此外，通气口24a的形成位置并不限于罐本体24a的上部，只要是罐本体24a内的空气被抽吸的位置的话，能够形成于任意位置。
迂回管25为两端开口的管部件。该迂回管25的第一端部25a与形成在罐本体24a的通气口24c连接，第二端部25b与形成在内管22的通气口22c。因此，罐本体24a的上部的空间通过该迂回管25而与内管22的内部连通。
[回旋流生成条带的详细结构]
图3为示出实施例1的回旋流生成条带的立体图；图4为回旋流生成条带的侧视图。此外，图5为图3中的A-A截面图。以下，基于图3至图5而对实施例1的回旋流生成条带30的详细结构进行说明。
回旋流生成条带30由拧成螺旋状的带状板部件而形成，并配置在入口管21的第一区域26A内。该回旋流生成条带30的径向尺寸R(参见图4)设定成与第一区域26A的内径尺寸相等，并且回旋流生成条带30设置成与入口管21同轴状态的同时，其周缘与入口管21的内周面21c接触。
该回旋流生成条带30在气液二相流体的流出侧的终端部31具有第一终端点31a、第二终端点31b、以及中心终端点31c，并形成有第一端缘32a及第二端缘32b。
第一终端点31a设定在回旋流生成条带30的径向外侧的终端的一方。第二终端点31b设定在回旋流生成条带30的径向外侧的终端的另一方。在此，第一终端点31a的轴向位置和第二终端点31b的轴向位置一致，连结第一终端点31a和第二终端点31b的终端线L与回旋流生成条带30的轴线O正交。
而且，中心终端点31c设定在回旋流生成条带30的轴线O上且比第一终端点31a及第二终端点31b更靠气液二相流体的流入侧。
第一端缘32a为在回旋流生成条带30的终端缘中连结第一终端点31a和中心终端点31c的端缘。此外，第二端缘32b为在回旋流生成条带30的终端缘中连结第二终端点31b和中心终端点31c的端缘。也就是说，回旋流生成条带30的终端部31设置有由第一端缘32a、第二端缘32b以及终端线L围成的V字状的空间区域。
此外，回旋流生成条带30的第一端缘32a及第二端缘32b的各自上形成有朝气液二相流体的流入侧折返的折返结构33。
如图5所示，折返结构33具有将第一端缘32a及第二端缘32b的前端朝回旋流生成条带30的一方的螺旋面31a侧折返的第一折返片33a、以及将第一端缘32a及第二端缘32b的前端朝相反侧的螺旋面31b侧折返的第二折返片33b。
该折返结构33形成在从中心终端点31c至第一终端点31a跟前侧之间和从中心终端点31c至第二终端点31b跟前侧之间。据此，折返结构33的径向的两端部和入口管21的内周面21c之间产生有间隙β(参见图2)。
进而，该回旋流生成条带30虽然配置在第一区域26A内，但是终端部31的至少第一终端点31a及第二终端点31b插入至形成有锥面21的内周面21c的区域内、即第二区域26A内。
另外，回旋流生成条带30的气液二相流体的流入侧的起始端部34具有第一起始端点34a、第二起始端点34b、以及中心起始端点34c。
第一起始端点34a设定在回旋流生成条带30的径向外侧的起始端的一方。第二起始端点34b设定在回旋流生成条带30的径向外侧的起始端的另一方。中心起始端点34c位于回旋流生成条带30的轴线O上并轴向位置与第一起始端点34a及第二起始端点34b一致。即，中心起始端点34c设定在连结第一起始端点34a和第二起始端点34b的起始端线和轴线O的交点上，第一、第二起始端点34a、34b及中心起始端点34c沿着径向排列。进而，该回旋流生成条带30的起始端部34沿着重力方向竖立设置。
接着，对实施例1的气液分离装置20中的气液分离作用进行说明。
图6为示出实施例1的气液分离装置中的气液二相流体及分离后的气体/液体的流动的整体说明图；图7为示出液体在条带终端部处的流动的说明图。
在图1所示的排气环流系统S中，从吸气口2a引入的外部气体和通过低压EGR通道从排气通道3引入的排气以流速为10m/s至100m/s速度流入于涡轮增压机5的空气压缩机5a。此时，外部气体、排气中含有水分，在EGR冷却器13中对该气体进行冷却，据此水分冷凝而成冷凝水，并成为微粒子状的液体，从而成为空气等的气体中混合有液体的气液二相流体。
在实施例1的气液分离装置20中，如图6所示，流入至入口管21内的气液二相流体通过设置有回旋流生成条带30的第一区域26A时，沿着该回旋流生成条带30流动而成为回旋流。而且，由于该回旋流所生成的离心力而质量较大的液体引导至入口管21的内周面21c。
此外，回旋流生成条带30的螺旋面30a、30b相对于气液二相流体的流动方向具有角度。因此，气液二相流体中所含的液体冲撞于该螺旋面30a、30b而凝聚，据此能够促进液滴化。
而且，引导至内周面21c的液体凝聚成液滴，从而从气体中分离。从该气体中分离的液体以附着在内周面21c的状态利用回旋流的流动而从第二区域26B流向第三区域26C。
而且，流入至第三区域26C的液体因自重而流入于形成在该第三区域26C的排水口21b，并通过排水管23的连接开口部23c而流向第二管部件23b，从而在该第二管部件23b内向下流。之后，从前端开口部23e流动至罐本体24a内而被储藏。
此时，排水口21b朝重力方向的下方开口并且排水管23的第二管部件23b沿着重力方向延伸，因此流入至第三区域26C的液体因自重而从排水口21b流入并在第二管部件23b内向下流。此外，与入口管21的第三区域26C的内径尺寸相比，内管22的外径尺寸小，因此能够防止附着在入口管21的内周面21c的液体进入内管22内的情况。也就是说，流入至第三区域26C的液体进入入口管21和内管22之间，从而防止流入内管21内的情况。进而，能够抑制配管直径的扩大而抑制气液分离装置20的设置所需的空间。
进而，在实施例1中，环状部件27的位于入口管21的内侧的端部的轴向位置与排水口21b的周缘中的最下游侧的部分的轴向位置一致。据此环状部件27和排水口21b的开口区域之间不会产生轴向间隙。因此，即便是被推动至与环状部件27接触的位置的液体也能够从排水口21b顺利流出。
而且，在实施例1中，内管22和储水罐24是通过迂回管25而连通。
因此，流动于内管22中的气流能够使储水罐24的内部成为负压，从而能够使在排水管23中向下流的液体的流动顺畅。
此外，流动于入口管21中的气体从朝轴向开口的开口部22b流入于内管22内。此时，越靠近气液二相流体的流动方向的下游，从气体中越有效分离出液体。而且，气体通过内管22而流入于涡轮增压机5的空气压缩机5a。
在此，入口管21的排气口21a嵌合有用于封闭与内管22之间产生的间隙α的环状部件27。因此，能够防止从入口管21的排气口21a漏气的情况，并能够使从气液二相流体中分离的气体顺利地流入内管22内。
进而，附着在回旋流生成条带30的螺旋面30a、30b而成为液滴的液体以附着在该螺旋面30a、30b的状态通过回旋流的流动来朝回旋流生成条带30的径向的外侧流动而引导至内周面21c。
此时，成为液滴的液体被推向气液二相流体的流动方向的下游侧的同时，朝向回旋流生成条带30的径向的外侧流动。
而且，在该回旋流生成条带30的终端部31中，如图7的箭头所示，以附着在该螺旋面30a、30b的状态被推动至第一端缘32a或者第二端缘32b的液体沿着该第一端缘32a或者第二端缘32b朝向回旋流生成条带30的径向的外侧流动而引导至入口管21的内周面21c。
即，在第一端缘32a中，位于回旋流生成条带30的径向外侧的第一终端点31a与位于回旋流生成条带30的轴线O上的中心终端点31c相比位于气液二相流体的流动方向的下游侧。此外，在第二端缘32b中，位于回旋流生成条带30的径向外侧的第二终端点31b与位于回旋流生成条带30的轴线O上的中心终端点31c相比位于气液二相流体的流动方向的下游侧。
对此，附着在回旋流生成条带30的螺旋面30a、30b的液体在回旋流的作用下一边向气液二相流体的流动方向的下游侧推进，一边朝向回旋流生成条带30的径向的外侧流动。
因此，第一、第二端缘32a、32b的延伸方向与以附着在回旋流生成条带30的状态被回旋流推动的液体的流动方向(移动方向)几乎一致。据此，在回旋流生成条带30的终端部31中，附着在螺旋面30a、30b的液体维持附着在第一、第二端缘32a、32b的状态引导至入口管21的内周面21c。据此，即便是附着在回旋流生成条带30的轴线O附近的液体也能够防止从终端部31再度飞散至气体中的情况，从而提高液体的分离性能，并且提高液体的捕获率。
此外，在液体的分离中不存在使用隔板(baffle)、过滤器等的情况，因此不会阻碍气体的流动，从而能够抑制通风阻力。
此外，在实施例1中，第一端缘32a及第二端缘32b均形成有朝气液二相流体的流入侧折返的折返结构33。
因此，在该折返结构33的作用下，以附着在螺旋面30a、30b的状态被推动至第一端缘32a或者第二端缘32b的液体朝向气液二相流体的流动方向的下游侧的情况被阻止。也就是说，液体沿着第一端缘32a和第一折返片33a之间的间隙、或者、第二端缘32b和第二折返片33b之间的间隙而流向回旋流生成条带30的径向的外侧。
据此，能够一边防止液体从第一、第二端缘32a、32b脱离的情况，一边将该液体向入口管21的内周面21c引导，从而进一步提高液体的分离性能。
而且，在实施例1中，折返结构33具有朝回旋流生成条带30的一方的螺旋面30a侧折返的第一折返片33a、以及朝相反侧的螺旋面30b侧折返的第二折返片33b。
因此，液体附着在回旋流生成条带30的螺旋面30a、30b的任何一方也能够防止从第一、第二端缘32a、32b脱离的情况。
此外，该折返结构33形成在从中心终端点31c至第一终端点31a的跟前侧之间和从中心终端点31c至第二终端点31b的跟前侧之间，从而折返结构33的径向的两端部和入口管21的内周面21c之间产生有间隙β。
因此，在折返结构33的径向的两端部处，由于折返结构33而朝向气液二相流体的流动方向的下游侧的情况被阻止的液体能够通过间隙β向气液二相流体的流动方向的下游侧流出。
据此，能够一边防止液体滞留在第一端缘32a和第一折返片33a之间的间隙、或者、第二端缘32b和第二折返片33b之间的间隙的情况，一边将液体迅速向入口管21的内周面21c引导。
而且，在实施例1中，入口管21的内周面21c具有第二区域26B，该第二区域26B形成有内径尺寸沿着气液二相流体的流动方向逐渐变大的锥面21d，在回旋流生成条带30的至少第一终端点31a及第二终端点31b插入至作为形成有锥面31d的区域的第二区域26B。
因此，沿着第一、第二端缘32a、32b流至第一终端点31a、第二终端点31b的液体流出至锥面21d上。据此，能够将沿着第一、第二端缘32a、32b引导至内周面21c的液体顺利地朝向排水口21b排出，从而能够促进液体的引导/分离。
接着，对效果进行说明。
在实施例1的气液分离装置20中，能够获得下面所列举的效果。
(1)一种气液分离装置20，其利用将板部件拧成螺旋状而形成并配置在配管的内部的回旋流生成条带30来使流动于所述配管中的气液二相流体回旋，并利用离心力将液体向所述配管的内周面21c引导，其特征在于，
所述配管具备有：入口管21，其内部配置所述回旋流生成条带30，并且比所述回旋流生成条带30更靠所述气液二相流体的流动方向的下游侧的位置形成有使从所述气液二相流体中分离的气体流出的排气口21a以及使从所述气液二相流体中分离的液体流出的排水口21b；及内管22，其一端插入至所述排气口，并具有比所述入口管21的内径尺寸小的外径尺寸，并且具有在比所述回旋流生成条带30更靠所述气液二相流体的流动方向的下游侧的位置处开口的开口部22b，
所述回旋流生成条带30在所述气液二相流体的流出侧的终端部31具有设定在所述回旋流生成条带30的径向外侧的端部的一方的第一终端点31a、设定在所述回旋流生成条带30的径向外侧的端部的另一方的第二终端点31b、以及设定在所述回旋流生成条带30的轴线O上且比所述第一终端点31a及所述第二终端点31b更靠所述气液二相流体的流入侧的中心终端点31c，并且形成有连结所述第一终端点31a和所述中心终端点31c的第一端缘32a、以及连结所述第二终端点31b和所述中心终端点31c的第二端缘32b。
据此，能够提高附着在回旋流生成条带30上的液体的分离性能，并且抑制所需的设置空间。
(2)所述回旋流生成条带30在所述第一端缘32a及所述第二端缘32b形成有朝所述气液二相流体的流入侧折返的折返结构33。
据此，除了上述(1)的效果之外，还能够防止液体从第一端缘32a或第二端缘32b脱离的情况并将液体向入口管21的内周面21c引导，从而进而提高液体的分离性能。
(3)所述折返结构33形成在从所述中心终端点31c至所述第一终端点31a的跟前侧之间和从所述中心终端点31c至所述第二终端点31b的跟前侧之间。
据此，除了上述(2)的效果之外，还能够防止液体滞留在第一端缘32a和第一折返片33a之间的间隙、第二端缘32b和第二折返片33b之间的间隙的情况，并将液体向入口管21的内周面21c引导。
(4)所述入口管21的内周面21c形成有内径尺寸沿着所述气液二相流体的流动方向逐渐变大的锥面21d，
所述回旋流生成条带30的至少所述第一终端点31a及所述第二终端点31b插入至形成有锥面31d的区域(第二区域26B)。
据此，除了上述(1)至(3)的任一效果之外，还能够将沿着第一、第二端缘32a、32b向内周面21c引导的液体顺利地朝向排水口21b排出，从而能够促进液体的引导/分离。
(5)所述入口管21设置有与所述排水口21b连接的排水管23、以及设置在所述排水管23的前端部23f的储水罐24，
所述内管22设置有用于与所述储水罐24的内部连通的迂回管25。
据此，除了上述(1)至(4)的任一效果之外，在流动于内管22内的气流的作用下储水罐24的内部成为负压，从而能够使在排水管23内向下流的液体的流动顺畅。
(实施例2)
实施例2的气液分离装置为入口管具有上游排水口及管用冷却结构，内管具有环状沟部和突出部及加热机构，回旋流生成条带具有条带用冷却结构的例子。
首先，对结构进行说明。
图8为示出实施例2的气液分离装置的截面图。以下，基于图8而对实施例2的气液分离装置40进行说明。
如图8所示，实施例2的气液分离装置40具备有：入口管41、内管42、第一排水管43、储水罐44、第二排水管48、以及回旋流生成条带50。
入口管41的上游侧(图8中右侧)的端部与未图示的吸气口及低压EGR阀连通而气液二相流体流入，并且内部配置有回旋流生成条带50。而且，比该回旋流生成条带50更靠气液二相流体的流动方向的下游侧形成有排气口41a及第一排水口41b，比回旋流生成条带50更靠气液二相流体的流动方向的上游侧位置形成有第二排水口41e(上游排水口)
排气口41a为使成为回旋流的气体流出的开口部，并朝入口管41的轴线方向开口。第一排水口41b为使从气液二相流体中分离的液体流出的开口部，并朝入口管41的半径方向且重力方向的下方开口。第二排水口41e为使成为回旋流之前的气液二相流体中所含的液体流出的开口部，并朝入口管41的半径方向且重力方向的下方开口。
而且，排气口41a内插入有内管42的一端42a。另外，在排气口41a和内管42之间所产生的间隙α中以气密状态嵌合有环状部件47，从而防止气液二相流体从该间隙α泄漏的情况。
此外，入口管41和第一排水管43通过第一排水口41b而连通，入口管41和第二排水管48通过第二排水口41e而连通。
即，第一排水管43由与第一管部件43a的轴向中央部正交连接第二管部件43b而成的T形管形成，入口管41穿过第一管部件43a内。而且，形成在第一管部件43a和第二管部件43b的连接部分的连接开口部43c正对着第一排水口41b。据此，入口管41通过第一排水口41b及连接开口部43c与第一排水管43的第二管部件43b连通。
此外，第二排水管48由与第一管部件48a的轴向中央部正交连接第二管部件48b而成的T形管形成，入口管41穿过第一管部件48a内。而且，形成在第一管部件48a和第二管部件48b的连接部分的连接开口部48c正对着第二排水口41e。据此，入口管41通过第二排水口41e及连接开口部48c与第二排水管48的第二管部件48b连通。
而且，第一排水管43的第二管部件43b的前端部43f与形成在储水罐44的第一连接口44b连接，第二排水管48的第二管部件48b的前端部48f与形成在储水罐44的第二连接口44d连接。
而且，形成在第二管部件43b的前端部43f的前端开口部43e与第一连接口44b连通。此外，形成在第二管部件48b的前端部48f的前端开口部48e与第二连接口44d连通。
据此，从第一排水口41b流入至第一排水管43内的液体从前端开口部43e通过第一连接口44b而向下流，从而储藏于储水罐44的罐本体44a内。此外，从第二排水口41e流入至第二排水管48内的液体从前端开口部48e通过第二连接口44d而向下流，从而储藏于储水罐44的罐本体44a内。
进而，实施例2的入口管41具有用于冷却内周面41c的管用冷却结构60。该管用冷却结构60具备有冷却水循环用配管61、第一冷却水管62、以及第二冷却水管63。
冷却水循环用配管61为内径尺寸比入口管41大的中空的圆筒管。入口管41穿过该冷却水循环用配管61而成为入口管41的一部分的周围被冷却水循环用配管61包覆的双层管结构。据此，入口管41和冷却水循环用配管61之间形成包覆入口管41的外侧的空间即管用冷却水循环空间61a。
另外，该冷却水循环用配管61从外侧包覆着第一排水口41b和第二排水口41e之间且在轴向上包含配置有回旋流生成条带50的范围的部分。
第一冷却水管62为流向管用冷却水循环空间61a的冷却水(冷却介质)流动的配管，一端62a连接于形成在冷却水循环用配管61的第一开口部61b，另一端(未图示)连接于未图示的汽车空调的制冷循环系统(refrigerating cycle)的膨胀阀(expansion valve)和蒸发器(evaporator)之间。在此，第一开口部61b为将管用冷却水循环空间61a朝半径方向开口的开口部，并对冷却水循环用配管61的周面凿出圆形孔而形成。如图8所示，该第一开口部61b形成在比回旋流生成条带50更靠气液二相流体的流动方向的上游侧的位置且重力方向的上部。
第二冷却水管63为从管用冷却水循环空间61a排出的冷却水(冷却介质)流动的配管，一端63a连接于形成在冷却水循环用配管61的第二开口部61c，另一端(未图示)连接于未图示的汽车空调的制冷循环系统的蒸发器和空气压缩机之间。在此，第二开口部61c为将管用冷却水循环空间61a朝半径方向开口的开口部，并对冷却水循环用配管61的周面凿出圆形孔而形成。如图8所示，该第二开口部61c形成在比回旋流生成条带50更靠气液二相流体的流动方向的下游侧的位置且重力方向的下部。
另外，形成第一开口部61b及第二开口部61c的位置并不限于图8所示的位置，形成在任意位置也可。也就是说，将第一开口部61b形成在比回旋流生成条带50更靠气液二相流体的流动方向的下游侧的位置，将第二开口部61c形成在比回旋流生成条带50更靠气液二相流体的流动方向的上游侧的位置也可。此外，冷却水是在水压的施加下进行循环，因此第一、第二开口部61b、61c的开口方向不沿着重力方向也可。
内管42为一端42a插入至入口管41的排气口41a内的直管部件。该内管42的一端42a形成有在比回旋流生成条带50更靠气液二相流体的流动方向的下游侧开口的开口部42b，并使成为回旋流而液体分离后的气体流入。
而且，该内管42的内周面42d形成有多个(在此为两个)环状沟部42e。
各环状沟部42e为沿着内管42的周方向延伸的环状的凹槽，并形成在内管42的内部。此外，在此，两个环状沟部42e中的一方形成在插入至入口管41的部分，另一方形成在从入口管41突出的部分。
如图9放大示出那样，各环状沟部42e具有第一台阶面421e、第二台阶面422e，以及底面423e。
第一台阶面421e为形成环状沟部42e的面中位于气液二相流体的流动方向的上游侧的面。由于该第一台阶面421e，内管42的内径尺寸朝向气液二相流体的流动方向的下游侧以台阶状变大。也就是说，在内管42中，环状沟部42e的内侧的位置的内径尺寸D2大于环状沟部42e的上游侧的位置的内径尺寸D1。
此外，在此，该第一台阶面421e和比第一台阶面421e更靠上游侧的内管42的内周面421d所成的角度θ1设定成90°。
另一方面，第二台阶面422e为形成环状沟部42e的面中位于气液二相流体的流动方向的下游侧的面。由于该第二台阶面422e，内管22的内径尺寸朝向气液二相流体的流动方向的下游侧以台阶状变小。也就是说，在内管42中，环状沟部42e的内侧的位置的内径尺寸D2大于环状沟部42e的下游侧的位置的内径尺寸D3。
此外，在此，该第二台阶面422e和比第二台阶面422e更靠下游侧的内管42的内周面422d所成的角度θ2设定成90°。进而，第二台阶面422e的高度尺寸H2设定成与第一台阶面421e的高度尺寸H1相同的尺寸。
底面423e为沿着内管42的周方向延伸而成为环状沟部42e的底面的面，并位于第一台阶面421e和第二台阶面422e之间。
另一方面，内管42的外周面42f形成有突出部42g的同时设置有加热用电热片42h(加热机构)，该突出部42g形成在内管42的插入至入口管41的内部的部分的外周面42f，该加热用电热片42h设置在内管42的从入口管41突出的部分的外周面42f。
突出部42g为从外周面42f的表面朝半径方向突出的突起，并沿着内管42的周方向延伸而环绕外周面42f的整周。在此，突出部42g位于形成在入口管41的第一排水口41b的重力方向的上方位置。
而且，该突出部42g的高度尺寸H3设定成比入口管41的内周面41c和内管42的外周面42f之间的间隙尺寸H4小。据此，突出部42g的前端面和入口管41的内周面41c之间产生间隙。
加热用电热片42h为设置有“ON”操作未图示的开关而发热的电热线且具有可挠性的片材(sheet)，并卷绕在内管42而包覆外周面42f。而且，设置在该加热用电热片42h的电热线发热而加热内管42的外周面42f。
此外，在实施例2中，形成在内管42的两个环状沟部42e中的一方形成在插入至入口管41内的部分的内周面42d，另一方形成在从入口管41突出的部分的内周面42d。因此，加热用电热片42h对形成有环状沟部42e(第一台阶面421e)的部分的外周面42f进行加热。
而且，实施例2的回旋流生成条带50的基本结构与实施例1的回旋流生成条带30相同，因此在此对与实施例1不同的结构进行说明。
即，实施例2的回旋流生成条带50具有对成为条带的表面的一方的螺旋面50a及另一方的螺旋面50b进行冷却的条带用冷却结构70。而且，该条带用冷却结构70具备有条带用冷却水循环空间71、第三冷却水管72、以及第四冷却水管73。
在此，如图10所示，形成回旋流生成条带50的板部件为由具有一方的螺旋面50a的第一板部件50c和具有另一方的螺旋面50b的第二板部件50d构成的双层结构，并在第一板部件50c和第二板部件50d之间形成有条带用冷却水循环空间71。即，条带用冷却水循环空间71为形成在回旋流生成条带50的内部的空间。
而且，该条带用冷却水循环空间71内设置有沿着回旋流生成条带50的轴线O的隔壁71c，并且该条带用冷却水循环空间71被该隔壁71c划分成第一空间71a和第二空间71b。另外，隔壁71c和用于封闭回旋流生成条带50的终端部51的终端面51的之间设置有间隙71d，第一、第二空间71a、71b通过该间隙71d而连通。
第三冷却水管72为向条带用冷却水循环空间71流入的冷却水流动的配管，并一端72a与形成在用于封闭回旋流生成条带50的始端部54的始端面54d的第三开口部54e连接，另一端72b朝半径方向贯通入口管41而与管用冷却水循环空间61a连通。在此，第三开口部54e为将条带用冷却水循环空间71的第一空间71a朝轴向开口的开口部，并对始端面54d凿出长方形孔而形成。此外，第三冷却水管72的另一端72b在正对于形成在冷却水循环用配管61的第一开口部61b的位置处贯通入口管41。
第四冷却水管73为从条带用冷却水循环空间71排出的冷却水流动的配管，并一端73a与形成在用于封闭回旋流生成条带50的始端部54的始端面54d的第四开口部54f连接，另一端73b朝半径方向贯通入口管41而与管用冷却水循环空间61a连通。在此，第四开口部54f为将条带用冷却水循环空间71的第二空间71a开口的开口部，并对始端面54d凿出长方形孔而形成。此外，第四冷却水管73的另一端73b在比形成在冷却水循环用配管61的第一开口部61b更靠气液二相流体的流动方向的下游侧的位置且重力方向的下部的位置处贯通入口管41。
接着，将实施例2的气液分离装置40的作用分成“液体的捕获作用”、“液体的凝聚促进作用”、“液体的蒸发促进作用”而进行说明。
[液体的捕获作用]
图11为示出实施例2的气液分离装置中的气液二相流体及分离后的气体/液体的流动的整体说明图。以下，基于图11而对实施例2的液体的捕获作用进行说明。
在实施例2的气液分离装置40中，与实施例1相同地，流动于入口管41中的气液二相流体沿着回旋流生成条带50流动而成为回旋流，由于回旋而生成离心力，从而液体引导至入口管41的内周面41c。而且，引导至入口管41的内周面41c的液体凝聚成液滴，从而从气体分离出液体。而且，液体分离后的气体从开口部42b流入内管42内。另一方面，从气体中分离的液体因自重而从形成在入口管41的第一排水口41b流向第一排水管43，并在该第一排水管43内向下流而储藏于储水罐44内。
在此，在气液二相流体中所含的液体较多的情况下，即使不进行回旋气液二相流体而从气体中分离出液体的动作，也存在有含有已经成为某种程度大小的液滴的液体的情况。
对此，在实施例2的气液分离装置40中，除了第一排水口41b外，入口管41还具有形成在比回旋流生成条带50更靠气液二相流体的流动方向的上游侧的第二排水口41e。
因此，在气液二相流体中所含的液体中的能够自主流下的液体在沿着回旋流生成条带50流动之前因自重而能够从第二排水口41e向入口管41的外部流出。该能够自主流下的液体为气液二相流体回旋之前已经成为某种程度大小的液滴而因自重能够向重力方流下的液体。而且，通过连接在该第二排水口41e的第二排水管48来流向储水罐44而储藏。
如此，在实施例2的气液分离装置40中，比回旋流生成条带50更靠气液二相流体的流动方向的上游侧的位置形成有第二排水口41e，据此将气液二相流体中所含的液体中的能够自主流下的液体在使气液二相流体回旋之前事先捕获。
因此，在使气液二相流体回旋时，能够使液体的含有量降低而谋求液体的分离率。
此外，在实施例2的气液分离装置40中，如果被回旋流引导至入口管41的内周面41c并成为液滴化的液体流动至第三区域26C的话，因自重而通过第一排水口41b流入第一排水管43内。而且，在该第一排水管43内向下流而捕获于储水罐44内。
但是，存在有在自重作用下无法落下的小的液体以附着在内管42的外周面42f的状态停留在入口管41内的情况。
另一方面，气液二相流体中所含的气体的一部分不会流入内管42内，而流入于入口管41和内管42之间。但是，流入至入口管41和内管42之间的气体的流动被环状部件47阻挡而无法排出到外部。因此，该气体成为沿着入口管41的内周面41c的回旋流而流动，但通过与环状部件47冲撞而沿着内管42的外周面42f逆向流动，从而流向内管42的开口部42b。
据此，在自重作用下无法落下并附着在内管42的外周面42f的一部分的液滴因流向内管42的开口部42b的气体的作用下朝向开口部42b移动。
对此，在实施例2的气液分离装置40中，插入至入口管41内的部分且正对着第一排水口41b的位置的内管42的外周面42f形成沿着周方向延伸的突出部42g。
因此，如图12所示，在与环状部件47冲撞之后沿着内管42的外周面42f流向内管42的开口部42b的气体的作用下，以附着在内管42的外周面42f的状态朝向开口部42b移动的液滴W被突出部42g拦截。而且，如果该液滴W被突出部42g拦截而集合并质量变大的话，因自重落下而从第一排水口41向第一排水管43流下。
据此，附着在内管42的外周面42f的一部分的液滴即使与气体一同朝向内管42的开口部42b，也能够防止流入于内管42内的情况，并能够适切地捕获而防止流动于内管42内的气体中混合有液滴化的液体的情况。
[液体的凝聚促进作用]
流动于入口管41的气液二相流体以规定的流速沿着回旋流生成条带50流动而成为回旋流。但是，在气液二相流体的流速低的情况下，回旋流的流速也变慢而所生生的离心力变弱。在这种情况下，存在有液体难以引导至入口管41的内周面41c而液体的凝聚未被促进，从而无法充分进行从气体中分离液体的情况。
对此，在实施例2的气液分离装置40中，具有管用冷却结构60，并且入口管41穿过冷却水循环用配管61，从而入口管41和冷却水循环用配管61之间形成管用冷却水循环空间61a。而且，该管用冷却水循环空间61a连接有与未图示的汽车空调的制冷循环系统连接的第一、第二冷却水管62、63。
因此，如果制冷循环系统中循环有冷却水的话，从膨胀阀排出而成为低温低压的雾状的冷却水的一部分通过第一冷却水管62流入于管用冷却水循环空间61a内。
流入至管用冷却水循环空间61a内的冷却水沿着入口管41的轴向流动，并从第二开口部61c流出而通过第二冷却水管63返回至制冷循环系统中。
在此，成为低温低压的雾状的冷却水流动在管用冷却水循环空间61a的期间吸走周围的热而气化。因此，对入口管41及冷却水循环用配管61进行冷却。
另一方面，入口管41内流动有气液二相流体。因此，如果该气液二相流体接触于入口管21的内周面41c的话，气液二相流体的热被传递至入口管41，从而热被吸走而冷却。据此，气液二相流体的温度下降而能够促进该气液二相流体中所含的液体的液滴化。此外，液滴化被促进而所生生的液滴的重量变重，从而即使由回旋流所生成的离心力弱也能够将液体引导至入口管41的内周面41c。结果，能够提高从气液二相流体分离液体的分离率。
进而，在实施例2的气液分离装置40中，具有条带用冷却结构70。也就是说，配置在入口管41的内部的回旋流生成条带50由第一板部件50c和第二板部件50d构成为双层结构，从而该第一、第二板部件50c、50d之间形成有条带用冷却水循环空间71。而且，该条带用冷却水循环空间71通过第三、第四冷却水管72、73与管用冷却水循环空间61a连通。
因此，当在未图示的汽车空调的制冷循环系统内循环有冷却水时，流入至管用冷却水循环空间61a内的冷却水的一部分通过第三冷却水管72流入于条带用冷却水循环空间71的第一空间71a。流入至该第一空间71a的冷却水从回旋流生成条带50的始端部54流向终端部51，并通过隔壁71c断头而形成的间隙流入于第二空间71b，并在该第二空间71b内从终端部51流向始端部54。而且，流动至始端部54的冷却水从形成在该始端部54的第四开口部54f通过第四冷却水管73排出至管用冷却水循环空间61a。
另外，在此，第三冷却水管72的另一端72b在正对着形成在冷却水循环用配管61的第一开口部61b的位置处贯通入口管41，第四冷却水管73的另一端73b在比形成在冷却水循环用配管61的第一开口部61b更靠气液二相流体的流动方向的下游侧的位置处贯通入口管41。因此，从管用冷却水循环空间61a流入的冷却水能够从第一空间71a顺畅地流动至第二空间71b。
而且，流入至条带用冷却水循环空间71的冷却水在流动在条带用冷却水循环空间71的期间吸走周围的热而气化，因此对回旋流生成条带50成为条带表面的螺旋面50a、50b进行冷却。据此，如果流动于入口管41的气液二相流体与回旋流生成条带50的螺旋面50a、50b接触的话，该气液二相流体的热被传递而冷却。因此，能够促进该气液二相流体中所含的液体的液滴化，从而能够提高从气液二相流体分离液体的分离率。
[液体的蒸发促进作用]
在实施例2的气液分离装置40中，气液二相流体成为回旋流，从而液体引导至入口管41的内周面41c而从气体中分离，并通过第一排水口41b排出。另一方面，液体分离后的气体维持回旋流的状态流入于内管42内，并提供至未图示的涡轮增压机5。
但是，如果气体中存在有未被彻底分离的液体的话，则存在有该未被彻底分离的液体与气体一同流入于内管42内的情况。
此时，在与气体一同流入至内管42内的液体成为具有某种程度的质量的液滴的情况下，如果该液滴流向下游的话，则存在有冲撞于涡轮增压机5的空气压缩机5a的旋转叶片等而施加冲击的情况。
对此，在实施例2的气液分离装置40中，内管42的内周面42d形成有多个(在此为两个)具有第一台阶面421e、第二台阶面422e、以及底面423e的环状沟部42e。
因此，如果流入至内管42内的液体通过在该内管42内一边回旋一边流动的气体引导至内周面42d而凝聚，并以液滴化的状态附着在内周面42d而流动的话，则流入于环状沟部42e中。
此时，如图13所示，在环状沟部42e内，由于气体流入该环状沟部42e内而产生乱流，从而沿着位于气液二相流体的流动方向的上游侧的第一台阶面421e产生压力低的负压区域H。
因此，与气体一同流入至环状沟部42e内的液滴W被拉向负压区域H，从而朝向第一台阶面421e靠拢。据此，液滴W停留于第一台阶面421e的附近位置，也就是说停留于环状沟部42e内。
另一方面，该环状沟部42e的底面423e沿着内管42的周方向延伸。因此，成为回旋流的气体在该环状沟部42e的内部沿着底面423e而周方向流动。此外，停留在环状沟部42e内的液滴W也与成为回旋流的气体一同在环状沟部42e的内部沿着底面423e流动。也就是说，气体及液滴W在该环状沟部42e的内部沿着底面423e回旋。而且，液滴W继续进行沿着该底面423e的回旋而蒸发。
而且，流入至内管42的液体(液滴W)以靠拢在第一台阶面421e的状态在环状沟部42e内回旋而蒸发，据此能够防止该液滴W与气体一同在内管42内向下游流动的情况。
尤其是，在实施例2中，环状沟部42e在内管42内形成有多个(两个)，因此使液滴W停留在环状沟部42e内而蒸发的机会有多次(两次)。据此，能够使更多的液体气化，从而能够谋求液滴的气化率的提高。
进而，在实施例2的气液分离装置40中，如图11所示，从入口管41突出的部分的内管42的外周面42f被加热用电热片42h包覆。因此，对该加热用电热片42h进行“ON”操作而使其发热，据此能够对内管42的外周面42f进行加热。
据此，能够使从入口管41突出的部分的内管42内的温度上升，从而促进与气体一同流入至内管2内的液体的蒸发。其结果，能够使流入至内管42内的液滴蒸发而气化，从而能够谋求液滴的气化率的提高。
另外，在实施例2中，内管42的内周面42d中的、从入口管41突出而被加热用电热片42h包覆的部分形成有具有第一台阶面421e的环状沟部42e。因此，内管42中的形成有该环状沟部42e的部分的外周面42f被加热用电热片42h加热。
据此，能够促进停留在环状沟部42e的第一台阶面421e的附近位置的液滴的蒸发，从而有效地进行流入至内管42内的液滴的蒸发。
接着，对效果进行说明。
在实施例2的气液分离装置40中，能够获得下面所列举的效果。
(6)所述入口管41在比所述回旋流生成条带50更靠所述气液二相流体的流动方向的上游侧的位置形成有使液体流出的上游排水口(第二排水口41e)。
据此，除了上述(1)至(5)的任一效果之外，还能够使气液二相流体回旋之前捕获因自重而能够自主流下的液体，从而能够谋求液体的分离率的提高。
(7)所述入口管41具有至少冷却配置有所述回旋流生成条带50的部分的管用冷却结构60。
据此，除了上述(1)至(6)的任一效果之外，还能够使流动于入口管41内的气液二相流体的温度降低而促进液体的凝聚，从而能够谋求液体的分离率的提高。
(8)所述回旋流生成条带50具有冷却条带表面(螺旋面50a、50b)的条带用冷却结构70。
据此，除了上述(1)至(7)的任一效果之外，还能够使流动于入口管41内的气液二相流体的温度降低而促进液体的凝聚，从而能够谋求液体的分离率的提高。
(9)所述内管42的内周面42d形成有朝向下游侧内径尺寸变大的第一台阶面421e。
据此，除了上述(1)至(8)的任一效果之外，即使液体流入至内管42内，也能够防止液滴化的液体与气体一同流动的情况。
(10)在所述内管42的内周面42d中，比所述第一台阶面422e更靠所述气液二相流体的流动方向的下游侧的位置形成有朝向下游侧内径尺寸变小的第二台阶面422e。
据此，除了上述(9)的效果之外，还能够阻止液滴化的液体向比第一台阶面421e的附近位置更下游侧移动的情况，从而抑制液滴状态的液体的流下。
(11)所述内管42在插入至所述入口管41内的部分的外周面42f形成有沿着周方向延伸的突出部42g。
据此，除了上述(1)至(10)的任一效果之外，还能够防止在入口管41内未被彻底排水的液滴与流动于内管42内的气体混合的情况。
(12)所述内管42具有用于加热从所述入口管41突出的部分的加热机构(加热用电热片42h)。
据此，除了上述(1)至(11)的任一效果之外，还能够促进液体的蒸发，从而谋求液滴的气化率的提高。
以上，基于实施例1及实施例2对本发明的气液分离装置进行说明，但具体结构并不限于这些实施例，只要是不脱离专利的申请范围内的各权利要求所涉及的发明的主旨，则允许进行设计的变更、追加等。
在实施例1中，示出回旋流生成条带30的终端部31的第一端缘32a及第二端缘32b形成有折返结构33的例子。但是，并不限于此，例如，如图14A所示，不形成有折返结构也可。
在此情况下，第一、第二端缘32a、32b的延伸方向与以附着在回旋流生成条带30的状态被回旋流推动的液体的流动方向几乎一致，因此在回旋流生成条带30的终端部31，也能够以附着在螺旋面30a、30b的状态引导至入口管21的内周面21c。
进而，在实施例1中，示出入口管21的内周面21c形成有锥面21d，并将回旋流生成条带30的至少第一、第二终端点31a、31b插入至形成有该锥面31d的第二区域26B的例子。但是，如图14B或者14C所示，不形成有锥面21d也可。
在此情况下，从气液二相流体分离的液体也能够因回旋流的流动而流入于排水口21b。
进而，如图15A所示，将配置在第一区域26A内的回旋流生成条带30延长至使终端部31插入到入口管21的第三区域26C，从而使终端部31靠近内管42的开口部22也可。
此外，如图15B所示，将回旋流生成条带30的第一、第二终端点31a、31b插入至形成有锥面21d的第二区域26B，并且将设置在该回旋流生成条带30的第一、第二端缘32a、32b的折返结构33的径向的两端部沿着入口管21的内周面21c延长也可。也就是说，在折返结构33的径向的两端部设置插入至入口管21的第三区域26C内的延长部35也可。该延长部35由第一、第二折返片33a、33b形成为截面V字状(参见图15C)。
此时，将延长部35延长至使其前端35a比内管22的开口部22b更下游位置，据此能够将流入至折返结构33的第一折返片33a和第二折返片33b之间的液体向内周面21c引导，以使液体不让飞散到内管22内。
此外，折返结构33的延长部35和入口管21的内周面21c之间维持间隙β，据此能够将沿着折返结构33流动的液体顺利地引导至内周面21c。
此外，在实施例1中，回旋流生成条带30的始端部34沿着重力方向竖立设置。但是，例如将回旋流生成条带30设置成相对于重力方向使始端部34成为水平也可。
在此情况下，在入口管21的内部引导至内周面21c的液体因自重而容易朝管下侧流动，从而能够有效地抑制从气体分离的液体再次飞散的情况。
此外，在实施例1中，示出排水管23连接有储水罐24而将从气液二相流体中分离的液体储藏的例子，但不设置排水管23、储水罐24也可。在入口管21内分离的液体从排出口21b排出而不储藏也可。
进而，实施例2所示出的连接在第二排水口41e(上游排水口)的第二排水管48也可以不用设置。
此外，在实施例1中，示出第一端缘32a及第二端缘32b均形成为直线状而回旋流生成条带30的终端部31形成V字状的空间区域的例子，但并不限于此。相对于第一终端点31a及第二终端点31b，只要是将中心终端点31c设定在气液二相流体的流入侧即可，因此第一、第二端缘32a、32b弯曲而回旋流生成条带30的终端部31成为U字状也可。
进而，第一终端点31a的轴向位置和第二终端点31b的轴向位置不一定一致，任何一方设定在比另一方更靠气液二相流体的流入侧也可。此外，在此时，终端线L不与回旋流生成条带30的轴线O正交也可。而且，只要是将中心终端点31c设定在比第一终端点31a及第二终端点31b更靠气液二相流体的流入侧即可，因此将中心终端点31c设定在从回旋流生成条带30的轴线O错开的位置(轴线O附近的位置)也可。
即，回旋流生成条带30的形状并不限于实施例1所示的形状。只要具有分别设定在回旋流生成条带30的径向外侧的终端的第一、第二终端点31a、31b、设定在比这些更靠气液二相流体的流入侧的中心终端点31c、以及作为连结这些的端缘的第一、第二端缘32a、32b的话，各终端点、始端点的设定位置、各端缘的形状等能够任意设定。
而且，在实施例2的气液分离装置40中，示出具备有用于冷却入口管41的管用冷却结构60和用于冷却回旋流生成条带50的条带用冷却结构70的双方的例子，但并不限于此。仅具有任何一方的冷却结构也能够冷却气液二相流体而促进该气液二相流体所含的液体的凝聚。
进而，在实施例2中，示出在管用冷却结构60及条带用冷却结构70中，将汽车空调的冷却介质作为冷却水来使用的例子，但使用例如发动机冷却液(LLC：Long LifeCoolant)也可。
此外，在实施例2的气液分离装置40中，示出形成在内管42的内周面42d的环状沟部42e具有第一台阶面421e及第二台阶面422e的例子。
但是，并不限于此，如图16所示，内管42的内周面42d仅形成有朝向下游侧内径尺寸变大的第一台阶面424e也可。
在此情况下，也能够沿着第一台阶面424e产生负压区域，并使液滴化的液体停留于该第一台阶面424e的附近位置并沿着周方向回旋而蒸发。
进而，如此，在仅形成第一台阶面的情况下，将该第一台阶面沿着气液二相流体的流动方向形成多个也可。也就是说，将内管42的内径尺寸设定成以台阶状多次变大也可。
在此情况下，能够使液滴化的液体停留于多个第一台阶面的各自的附近位置而蒸发，因此能够使液滴分成多次蒸发而提高液滴的气化率。
此外，在实施例2中，示出形成在内管42的第一台阶面421e和比该第一台阶面421e更靠上游侧的内周面421d所成的角度θ1设定成90°的例子。
但是，只要是该角度θ1为能够沿着第一台阶面421e形成负压区域H的角度即可。也就是说，如图17所示，具体地，只要是该角度θ1设定成90°以下的锐角即可。
进而，在实施例1的气液分离装置40中，示出形成在内管42的第二台阶面422e和比该第二台阶面422e更靠下游侧的内周面422d所成的角度θ2设定成90°的例子。
但是，只要是该角度θ2为能够沿着第二台阶面422e阻止环状沟部42e内的液滴向下游侧移动的角度即可。也就是说，如图17所示，具体地，只要是该角度θ2设定成90°以下的锐角即可。
进而，在实施例2中，示出形成在内管42的内周面42d的环状沟部42e和形成在内管42的外周面42f的突出部42g的轴向上的位置错开的例子。但是，并不限于此，例如，如图18所示的气液分离装置40B那样，将内管42的内周面42d的凹陷位置朝外侧突出而使环状沟部42e和突出部42g的轴向位置一致也可。
在此情况下，能够将环状沟部42e和突出部42g同时形成，并且能够抑制因环状沟部42e的形成而内管42的壁厚变薄的情况。
进而，在实施例2中，示出作为用于加热内管42的外周面42f的加热机构，使用具有可挠性的加热用电热片42h的例子，但并不限于此。只要是能够加热从入口管41突出的部分的内管42的即可，因此例如将内管42设置成双层结构，并将高温的排出气体循环于成为双层的管之间而加热配管也可。也就是说，作为加热机构，使用排出气体的循环结构也可。
此外，在实施例1中，示出气液分离装置20在排气环流系统S中设置于低压EGR阀14的下游位置且涡轮增压机5的空气压缩机5a的上游位置(图1中用一点划线X围住的位置)的例子，但并不限于此。在排气环流系统S中能够设置在产生冷凝水的位置，因此设置在冷热气自动调节机6的下游位置且内燃机1的气缸供气口的上游侧(图1中用一点划线Y围住的位置)也可。
此外，在实施例1中，如气液二相流体的流动方向相对于重力方向成为水平的那样、所谓的横向设置气液分离装置20的例子。但是，气液分离装置20的设置方向并不限于此，根据在排气环流系统S内的布局(layout)等的因素，适当设定设置方向也可。
另外，在实施例1中，示出将始端部34沿着重力方向竖立设置的例子，但该始端部34的竖立设置方向也并不限于此，根据气液分离装置20的布局而适当设定。
进而，在实施例1中，示出内燃机1为搭载于车辆上的柴油发动机的例子，但并不限于此，内燃机1为汽油(gasoline)发动机也可应用。
而且，在实施例1及实施例2中，示出将气液分离装置20、40应用在内燃机1的排气环流系统S中的例子。但是，并不限于此，例如应用于制冷循环装置中而分离气体冷却介质和液体冷却介质也可。也就是说，本发明的气液分离装置能够应用于从气液二相流体分离出气体和液体的装置中。
进而，关于各配管(入口管等)的形状、连接处、口径的尺寸等也不限于实施例1及实施例2所示的情况，也能够任意设定。
相关申请的相互参照
本申请主张基于2015年12月17日向日本国特许厅提交的日本特愿2015-246468号的优先权，该日本专利申请的全部公开内容通过参照完全并入本说明书中。

Claims (12)

1.一种气液分离装置，其利用将板部件拧成螺旋状而形成并配置在配管的内部的回旋流生成条带来使流动于所述配管中的气液二相流体回旋，并利用离心力将液体向所述配管的内周面引导，其特征在于，
所述配管具备有：入口管，其内部配置所述回旋流生成条带，并且比所述回旋流生成条带更靠所述气液二相流体的流动方向的下游侧的位置形成有使气体流出的排气口以及液体流出的排水口；以及内管，其一端插入至所述排气口，并具有比所述入口管的内径尺寸小的外径尺寸，并且具有在比所述回旋流生成条带更靠所述气液二相流体的流动方向的下游侧的位置处开口的开口部，
所述回旋流生成条带在所述气液二相流体的流出侧的终端部具有设定在所述回旋流生成条带的径向外侧的终端的一方的第一终端点、设定在所述回旋流生成条带的径向外侧的终端的另一方的第二终端点、以及设定在所述回旋流生成条带的轴线上且比所述第一终端点及所述第二终端点更靠所述气液二相流体的流入侧的中心终端点，并且形成有连结所述第一终端点和所述中心终端点的第一端缘、以及连结所述第二终端点和所述中心终端点的第二端缘。
2.如权利要求1所述的气液分离装置，其特征在于：
所述回旋流生成条带在所述第一端缘及所述第二端缘形成有朝所述气液二相流体的流入侧折返的折返结构。
3.如权利要求2所述的气液分离装置，其特征在于：
所述折返结构形成在从所述中心终端点至所述第一终端点的跟前侧之间和从所述中心终端点至所述第二终端点的跟前侧之间。
4.如权利要求1至3中任一项所述的气液分离装置，其特征在于：
所述入口管的内周面形成有内径尺寸沿着所述气液二相流体的流动方向逐渐变大的锥面，
所述回旋流生成条带的至少所述第一终端点及所述第二终端点插入至形成有锥面的区域。
5.如权利要求1至4中任一项所述的气液分离装置，其特征在于：
所述入口管设置有与所述排水口连接的排水管、以及设置在所述排水管的前端部的储水罐，
所述内管设置有用于与所述储水罐的内部连通的迂回管。
6.如权利要求1至5中任一项所述的气液分离装置，其特征在于：
所述入口管在比所述回旋流生成条带更靠所述气液二相流体的流动方向的上游侧的位置形成有使液体流出的上游排水口。
7.如权利要求1至6中任一项所述的气液分离装置，其特征在于：
所述入口管具有至少冷却配置有所述回旋流生成条带的部分的管用冷却结构。
8.如权利要求1至7中任一项所述的气液分离装置，其特征在于：
所述回旋流生成条带具有冷却条带表面的条带用冷却结构。
9.如权利要求1至8中任一项所述的气液分离装置，其特征在于：
所述内管的内周面形成有朝向下游侧内径尺寸变大的第一台阶面。
10.如权利要求9所述的气液分离装置，其特征在于：
在所述内管的内周面中，比所述第一台阶面更靠所述气液二相流体的流动方向的下游侧的位置形成有朝向下游侧内径尺寸变小的第二台阶面。
11.如权利要求1至10中任一项所述的气液分离装置，其特征在于：
所述内管在插入至所述入口管内的部分的外周面形成有沿着周方向延伸的突出部。
12.如权利要求1至11中任一项所述的气液分离装置，其特征在于：
所述内管具有用于加热从所述入口管突出的部分的加热机构。
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