JP2010078248A - 気液分離器及びこの気液分離器を備えた冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型化が可能で、設置上の制限の少ない気液分離器及びこの気液分離器を備えた冷凍サイクル装置を得る。
【解決手段】気液分離器50は、筒状の本体55と、冷媒流入口51と、冷媒流入口51の冷媒流れ下流側に設けられ、冷媒流入口51から流入した気液二相冷媒を遠心力によりガス状冷媒と液状冷媒とに分離するねじりリボン60と、ねじりリボン60の冷媒流れ下流側に設けられ、冷媒流れ方向上流側に向かって本体の内部に突設されたガス状冷媒流出管53を備えたミストトラップ57と、ねじりリボン60の下流側に設けられた液状冷媒流出口52と、を備える。
【選択図】図4
【解決手段】気液分離器50は、筒状の本体55と、冷媒流入口51と、冷媒流入口51の冷媒流れ下流側に設けられ、冷媒流入口51から流入した気液二相冷媒を遠心力によりガス状冷媒と液状冷媒とに分離するねじりリボン60と、ねじりリボン60の冷媒流れ下流側に設けられ、冷媒流れ方向上流側に向かって本体の内部に突設されたガス状冷媒流出管53を備えたミストトラップ57と、ねじりリボン60の下流側に設けられた液状冷媒流出口52と、を備える。
【選択図】図4
Description
本発明は、気液分離器及びこの気液分離器を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。
空気調和装置、冷凍装置、及び給湯装置等の冷凍サイクル装置には、エジェクタと気液分離器を組み込んで構成されたものがある。エジェクタと気液分離器を組み込んで構成された冷凍サイクル装置は、エジェクタの吸引作用により蒸発ガスを吸引して昇圧させることにより、圧縮機吸入圧力を上昇させることができる。これにより、圧縮機の圧縮比を低減でき、冷凍サイクル装置の運転効率を高める効果がある。このような冷凍サイクル装置に組み込まれた気液分離器としては、例えば「液相冷媒流出口54及びオイル戻し穴55を流入口52より下方側に設け、気相冷媒流出口53を液相冷媒流出口54及びオイル戻し穴55より上方側に設け、液相冷媒流出口54をオイル戻し穴55より上方側に設けるとともに、タンク本体51のうち液相冷媒流出口54及びオイル戻し穴55が設けられた大径部51aのタンク断面積S1を、タンク本体51のうち流入口52が設けられた小径部51bのタンク断面積S2に比べて大きくし、かつ、液面より上方側に遮蔽版56を設ける。」(例えば特許文献1参照)というものが提案されている。
しかしながら、従来の気液分離器(例えば特許文献1参照)は、ガス状冷媒と液状冷媒を上下方向に分離するため、つまり冷媒の流出管を上下方向に設ける必要があるため、
水平流路上には設置できない。また、ガス状冷媒と液状冷媒とを遠心分離するためには、本体内に相応の容積が必要となる。このため、従来の気液分離器は、設置上の制限が生じてしまうという問題点があった。
水平流路上には設置できない。また、ガス状冷媒と液状冷媒とを遠心分離するためには、本体内に相応の容積が必要となる。このため、従来の気液分離器は、設置上の制限が生じてしまうという問題点があった。
本発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、小型化が可能で、設置上の制限の少ない気液分離器及びこの気液分離器を備えた冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。
本発明に係る気液分離器は、筒状の本体と、該本体に設けられた冷媒流入口と、該冷媒流入口の冷媒流れ下流側に設けられ、前記冷媒流入口から流入した気液二相冷媒を遠心力によりガス状冷媒と液状冷媒とに分離する旋回流発生部材と、該旋回流発生部材の冷媒流れ下流側に設けられ、冷媒流れ方向上流側に向かって本体の内部に突設されたガス状冷媒流出管を備えたミストトラップと、前記旋回流発生部材の下流側に設けられた液状冷媒流出口と、を備えたものである。
また、本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記気液分離器を備えたものである。
本発明においては、前記冷媒流入口から流入した気液二相冷媒を旋回流発生部材によりガス状冷媒と液状冷媒とに遠心分離する。質量の小さいガス状冷媒は、本体の中心部付近を流れ、冷媒流れ方向上流側に向かって突設されたガス状冷媒流出管から流出する。一方、質量の大きい液状冷媒は、本体の内壁付近を流れ、液状冷媒流出口から流出する。このため、小さなスペースでガス状冷媒と液状冷媒とを遠心分離できるので、気液分離器を小型化することが可能となる。また、気液分離器を任意の方向に設置できるので、気液分離器の設置上の制限が少ない。
実施の形態1.
以下、本実施の形態1では、本発明に係る気液分離器を備えた冷凍サイクル装置を空気調和装置として用いた例について説明する。
以下、本実施の形態1では、本発明に係る気液分離器を備えた冷凍サイクル装置を空気調和装置として用いた例について説明する。
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の冷媒回路図である。図1に示すように、空気調和装置100は、室外ユニット17、室内ユニット18、及び室外ユニット17と室内ユニット18を接続する液延長配管14、ガス延長配管15等から構成されている。
室外ユニット17内の冷媒回路は、圧縮機1、室外空気に熱を放出するための放熱側熱交換器2、放熱側熱交換器2からエジェクタ30に流入する冷媒流量を制御する膨張弁3、及びこれらを接続するための配管等で構成されている。
圧縮機1は、吸入側配管がガス延長配管15と接続されており、吐出側配管が放熱側熱交換器2の冷媒流入口と接続されている。この放熱側熱交換器2は、冷媒流出口が膨張弁3と接続されている。また、膨張弁3は液延長配管14と接続されている。
室内ユニット18内の冷媒回路は、エジェクタ30、気液分離器50、膨張弁6、室内の空気を冷却するための負荷側第1熱交換器7、負荷側第2熱交換器8、及びこれらを接続するための配管で構成されている。
エジェクタ30は、エジェクタノズル部36が液延長配管14と接続され、エジェクタ吸引部37が負荷側第1熱交換器7の冷媒流出口と接続され、エジェクタ出口38が気液分離器50の冷媒流入口51と接続されている。気液分離器50は、冷媒流入口51がエジェクタ30のエジェクタ出口38と接続され、液状冷媒流出口52が膨張弁6を介して負荷側第1熱交換器7の冷媒流入口と接続され、ガス状冷媒流出管53が負荷側第2熱交換器8の冷媒流入口と接続されている。負荷側第1熱交換器7は、冷媒流入口が膨張弁6を介して気液分離器50の液状冷媒流出口52と接続され、冷媒流出口が気液分離器50のエジェクタ吸引部37と接続されている。負荷側第2熱交換器8は、冷媒流入口が気液分離器50のガス状冷媒流出管53と接続され、冷媒流出口がガス延長配管15と接続されている。気液分離器50のガス状冷媒流出管53から気液二相冷媒が流出する条件になった際、この負荷側第2熱交換器8によって冷媒をガス化させ、圧縮機1に液状冷媒が流入することを防止している。
エジェクタ30及び気液分離器50の詳細については後述する。
エジェクタ30及び気液分離器50の詳細については後述する。
なお、本実施の形態1では、放熱側熱交換器2、負荷側第1熱交換器7及び負荷側第2熱交換器8として、例えばプレートフィンとパイプで構成されるプレートフィンチューブ型の熱交換器を用いている。これら放熱側熱交換器2、負荷側第1熱交換器7及び負荷側第2熱交換器8のそれぞれには、熱交換器の外表面へ空気を送風する室外送風機9、室内第1送風機10及び室内第2送風機11を備えている。また、負荷側第1熱交換器7とエジェクタ4との間には、負荷側第1熱交換器7から流出した冷媒の温度を測定する第1温度検出手段12が設けられている。負荷側第2熱交換器8と圧縮機1との間には、負荷側第2熱交換器8から流出した冷媒の温度を測定する第2温度検出手段13が設けられている。例えば室外ユニットに設けられた制御手段16は、これら第1温度検出手段12及び第2温度検出手段13の測定温度を基に、圧縮機1の回転数や、膨張弁3及び膨張弁6開度等を制御する。
(エジェクタ詳細)
次に、エジェクタ30の詳細について説明する。
図2は、本発明の実施の形態1に係るエジェクタの断面模式図である。また、図3は、このエジェクタ内における冷媒の圧力変化を示す特性図である。この図3は、図2の各位置X1〜X6における冷媒の圧力変化を示している。
次に、エジェクタ30の詳細について説明する。
図2は、本発明の実施の形態1に係るエジェクタの断面模式図である。また、図3は、このエジェクタ内における冷媒の圧力変化を示す特性図である。この図3は、図2の各位置X1〜X6における冷媒の圧力変化を示している。
(エジェクタの構造)
エジェクタ30のエジェクタ本体31は、例えば略円筒状に形成されており、冷媒流入側端部(図2における左側)には、エジェクタノズル部36が挿入されている。このエジェクタノズル部36内部の冷媒流出口付近には、絞り部が形成されている。また、このエジェクタノズル部36の側面部と対向する範囲のエジェクタ本体31には、エジェクタ吸引部37が設けられている。エジェクタ本体31におけるエジェクタノズル部36の冷媒流れ下流側には、冷媒流れ上流側より、エジェクタ混合部34、エジェクタディフューザ部35及びエジェクタ出口38が形成されている。エジェクタ混合部34は冷媒流れ下流側に向かって徐々に縮径する形状となっており、エジェクタディフューザ部35はレイバン流れ上流側に向かって徐々に拡径する形状となっている。
エジェクタ30のエジェクタ本体31は、例えば略円筒状に形成されており、冷媒流入側端部(図2における左側)には、エジェクタノズル部36が挿入されている。このエジェクタノズル部36内部の冷媒流出口付近には、絞り部が形成されている。また、このエジェクタノズル部36の側面部と対向する範囲のエジェクタ本体31には、エジェクタ吸引部37が設けられている。エジェクタ本体31におけるエジェクタノズル部36の冷媒流れ下流側には、冷媒流れ上流側より、エジェクタ混合部34、エジェクタディフューザ部35及びエジェクタ出口38が形成されている。エジェクタ混合部34は冷媒流れ下流側に向かって徐々に縮径する形状となっており、エジェクタディフューザ部35はレイバン流れ上流側に向かって徐々に拡径する形状となっている。
(エジェクタ内の冷媒流れ)
放熱側熱交換器2から流出した液状冷媒は、膨張弁3を介してエジェクタノズル部36に流入する。そして、圧力P1の液状冷媒(位置X1)をエジェクタノズル部36の絞り部(位置X2)において、圧力P2まで減圧させる。このときの冷媒速度は、例えば音速である。そして、エジェクタノズル部36の冷媒流出口(位置X3)で、液状冷媒を圧力P3までさらに減圧し、エジェクタ混合部34に噴出する。このときの冷媒速度は、例えば超音速となっている。
放熱側熱交換器2から流出した液状冷媒は、膨張弁3を介してエジェクタノズル部36に流入する。そして、圧力P1の液状冷媒(位置X1)をエジェクタノズル部36の絞り部(位置X2)において、圧力P2まで減圧させる。このときの冷媒速度は、例えば音速である。そして、エジェクタノズル部36の冷媒流出口(位置X3)で、液状冷媒を圧力P3までさらに減圧し、エジェクタ混合部34に噴出する。このときの冷媒速度は、例えば超音速となっている。
一方、エジェクタノズル部36から噴出された液状冷媒によって吸引力が発生する。この吸引力によって、負荷側第1熱交換器7から流出したガス状冷媒をエジェクタ吸引部37から吸引する。そして、このガス状冷媒とエジェクタノズル部36から噴出された液状冷媒は、エジェクタ混合部34(位置X3〜X5)で混合され気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒は、圧力回復して圧力P4の状態となっている。エジェクタ混合部34から流出した気液二相冷媒は、エジェクタディフューザ部35(位置X5〜X6)でさらに昇圧され、エジェクタ出口38から流出する。
負荷側第1熱交換器7から流出したガス状冷媒をエジェクタ30で昇圧することにより、圧縮機1の吸入圧力を上昇させることができる。これにより、圧縮機1の圧縮比を低減でき、空気調和装置100の運転効率を高めることができる。
近年、例えばルームエアコンや冷蔵庫等は高性能化が進み、負荷側熱交換器を流れる冷媒と空気の温度差が小さくなっている。このため、圧縮機1の吸引圧力が低下しやすい。このような機器において、負荷側熱交換器7での温度的制約を受けずに圧縮機1の吸引圧力を上げることができるエジェクタ30は有用な装置となる。
近年、例えばルームエアコンや冷蔵庫等は高性能化が進み、負荷側熱交換器を流れる冷媒と空気の温度差が小さくなっている。このため、圧縮機1の吸引圧力が低下しやすい。このような機器において、負荷側熱交換器7での温度的制約を受けずに圧縮機1の吸引圧力を上げることができるエジェクタ30は有用な装置となる。
(空気調和装置の動作説明)
続いて、図1を用いて、本実施の形態1に係る空気調和装置100の運転動作について説明する。
続いて、図1を用いて、本実施の形態1に係る空気調和装置100の運転動作について説明する。
低温低圧のガス状冷媒が圧縮機1より圧縮され、高温高圧のガス状冷媒となって吐出される。圧縮機1から吐出された高温高圧のガス状冷媒は、放熱側熱交換器2に流入する。そして、放熱側熱交換器2で室外空気に放熱しながら凝縮液化し、高圧液状冷媒となる。放熱側熱交換器2から流出した高圧の液状冷媒は、膨張弁3に流入する。膨張弁3の開度は、第2温度検出手段13の測定温度に基づき制御される。例えば、第2温度検出手段13の測定温度に基づき気液分離器50のガス状冷媒流出管53から気液二相冷媒が流出していると判断された場合、膨張弁3の開度を小さくする。
膨張弁3で冷媒量を制御された気液二相冷媒は、液延長配管14を介してエジェクタ30に流入する。エジェクタ30へ流入した冷媒は、エジェクタノズル部36で減圧されて、エジェクタ吸引部37から流入するガス状冷媒と合流する。そして、気液二相状態となった冷媒は、エジェクタ混合部34及びエジェクタディフューザ部35により圧力P4まで昇圧され(図2及び図3)、エジェクタ出口38から流出する。
エジェクタ出口38から流出した気液二相状態の冷媒は、気液分離器50に流入し、液状冷媒とガス状冷媒とに分離される。
気液分離器50で分離された液状冷媒は膨張弁6に流入する。そして、膨張弁6で絞られて膨張(減圧)し、低温低圧の気液二相状態になる。膨張弁6の開度は、第1温度検出手段12の測定温度から算出される負荷側第1熱交換器7出口での冷媒の過熱度が所定の温度となるように制御される。膨張弁6を出た低温低圧で気液二相状態の冷媒は、負荷側第1熱交換器7に流入する。そして、室内空気から吸熱して(室内空気を冷却して)、低温低圧のガス状冷媒となる。負荷側第1熱交換器7から流出した低温低圧で気液二相状態の冷媒は、エジェクタ吸引部37からエジェクタ30に流入する。
気液分離器50で分離された液状冷媒は膨張弁6に流入する。そして、膨張弁6で絞られて膨張(減圧)し、低温低圧の気液二相状態になる。膨張弁6の開度は、第1温度検出手段12の測定温度から算出される負荷側第1熱交換器7出口での冷媒の過熱度が所定の温度となるように制御される。膨張弁6を出た低温低圧で気液二相状態の冷媒は、負荷側第1熱交換器7に流入する。そして、室内空気から吸熱して(室内空気を冷却して)、低温低圧のガス状冷媒となる。負荷側第1熱交換器7から流出した低温低圧で気液二相状態の冷媒は、エジェクタ吸引部37からエジェクタ30に流入する。
一方、気液分離器50で分離されたガス状冷媒は負荷側第2熱交換器8に流入する。そして、ガス延長配管15を介して圧縮機1に流入する。ここで、例えば室内温度が低く負荷側第1熱交換器7で十分な熱交換が行われないとき等、液リッチな気液二相冷媒がエジェクタ30から流出する場合がある。このとき、気液分離器50で液状冷媒とガス状冷媒とを分離しきれず、負荷側第2熱交換器8に気液二相冷媒が流入する場合がある。負荷側第2熱交換器8に気液二相冷媒が流入した場合、制御手段は室内第2送風機11を駆動させ、負荷側第2熱交換器8を流れる気液二相冷媒と室内空気とで熱交換を行わせる。そして、負荷側第2熱交換器8を流れる気液二相冷媒をガス状冷媒にして流出させる。なお、負荷側第2熱交換器8に気液二相冷媒が流入したか否かは、第2温度検出手段13の測定温度に基づき判断される。
(気液分離器詳細)
続いて、本実施の形態1に係る気液分離器50の詳細について説明する。
図4は本発明の実施の形態1に係る気液分離器の斜視図である。この図4に示す気液分離器は、矢印に示す方向に冷媒が流れる。なお、図4は構造の理解を容易とするため、透視図としている。
続いて、本実施の形態1に係る気液分離器50の詳細について説明する。
図4は本発明の実施の形態1に係る気液分離器の斜視図である。この図4に示す気液分離器は、矢印に示す方向に冷媒が流れる。なお、図4は構造の理解を容易とするため、透視図としている。
(気液分離器の構造)
気液分離器50の本体55は、本体55a及び本体55bから構成されている。本体55aは例えば略円筒形状をしており、上流側端部(図4における左側端部)に冷媒流入口51が形成されている。本体55bは例えば略円筒形状をしており、本体55bの内面形状と本体55aの外形形状とは、図4における縦断面視において略同一となっている。そして、本体55bの上流側端部(図4における右側端部)に、本体55aの下流側端部(図4における右側端部)が嵌入されている。なお、本体55aと本体55bは一体に形成されていてもよい。このとき、本体55aと本体55bの内径を同一内径に形成してもよい。また、本体55a及び本体55bは略円筒形状に限らず、例えば縦断面視で楕円形状の筒形状となっていてもよい。つまり、後述する気液分離器50内での冷媒流れにより液状冷媒とガス状冷媒とが分離可能であれば、本体55a及び本体55bの形状は任意である。
気液分離器50の本体55は、本体55a及び本体55bから構成されている。本体55aは例えば略円筒形状をしており、上流側端部(図4における左側端部)に冷媒流入口51が形成されている。本体55bは例えば略円筒形状をしており、本体55bの内面形状と本体55aの外形形状とは、図4における縦断面視において略同一となっている。そして、本体55bの上流側端部(図4における右側端部)に、本体55aの下流側端部(図4における右側端部)が嵌入されている。なお、本体55aと本体55bは一体に形成されていてもよい。このとき、本体55aと本体55bの内径を同一内径に形成してもよい。また、本体55a及び本体55bは略円筒形状に限らず、例えば縦断面視で楕円形状の筒形状となっていてもよい。つまり、後述する気液分離器50内での冷媒流れにより液状冷媒とガス状冷媒とが分離可能であれば、本体55a及び本体55bの形状は任意である。
本体55aの内部には、本発明の旋回流発生部材に相当するねじりリボン60が設けられている。このねじりリボン60は、略直方体形状の板状部材を捻って形成されている。本体55aの内壁面と対向する側のねじりリボン60の端部は、本体55aの内壁面と接して設けられている。
本体55bの下流側端部には、ガス状冷媒流出管53が本体55b内に突設するように設けられている。つまり、ガス状冷媒流出管53は、冷媒流れ方向上流側に向かって本体55b内に突設されている。このガス状冷媒流出管53の突設部分、及び本体55bにおけるガス状冷媒流出管53の突設された範囲が、ミストトラップ57となる。ガス状冷媒流出管53の流入側端部とねじりリボン60の下流側との間には、助走区間58となる空間が形成されている。この助走区間58により、ねじりリボン60の設置範囲を通過した冷媒の流れを整流する。
ミストトラップ57の構成部分となっている本体55bの側面部下側には、液状冷媒流出口52が形成されている。この液状冷媒流出口52には、液状冷媒流出管59が設けられている。この液状冷媒流出管59は、液状冷媒流出口52との接続部付近で折り曲げられ、本体55b(及び本体55a)と平行に設けられている。ここで、本発明における「平行」とは、厳密な意味での平行を表すものではない。本体55bと液状冷媒流出管59とが若干傾いている場合でも、本発明では「平行」と称する。
なお、液状冷媒流出口52の形成箇所は本実施の形態1に係る位置に限定されず、例えば助走区間58となっている本体55bの側面部下側に形成してもよい。つまり、液状冷媒がガス状冷媒流出管53に流入しない位置であれば、液状冷媒流出口52の形成箇所は任意である。
(気液分離器内の冷媒流れ)
エジェクタ出口38から流出した気液二相状態の冷媒は、冷媒流入口51から本体55aに流入する。この気液二相冷媒がねじりリボン60の設置範囲を通過する際、気液二相冷媒の流れは旋回流となる。この旋回流によって付与される遠心力により、質量の大きい液状冷媒は、例えば液滴となって本体55a及び本体55bの内壁面付近を流れる。そして、助走区間58やミストトラップ57において、液状冷媒は、本体55bの内壁面に押し付けられて液膜となる。この液膜は、ミストトラップ57で捕集され、液状冷媒流出口52から流出する。
一方、質量の小さいガス状冷媒は、本体55a及び本体55bの中心部付近を流れる。このガス状冷媒は、ガス状冷媒流出管53から流出する。
エジェクタ出口38から流出した気液二相状態の冷媒は、冷媒流入口51から本体55aに流入する。この気液二相冷媒がねじりリボン60の設置範囲を通過する際、気液二相冷媒の流れは旋回流となる。この旋回流によって付与される遠心力により、質量の大きい液状冷媒は、例えば液滴となって本体55a及び本体55bの内壁面付近を流れる。そして、助走区間58やミストトラップ57において、液状冷媒は、本体55bの内壁面に押し付けられて液膜となる。この液膜は、ミストトラップ57で捕集され、液状冷媒流出口52から流出する。
一方、質量の小さいガス状冷媒は、本体55a及び本体55bの中心部付近を流れる。このガス状冷媒は、ガス状冷媒流出管53から流出する。
このように構成された気液分離器50においては、ねじりリボン60により旋回流を発生させ、この旋回流によって付与される遠心力により気液二相冷媒を液状冷媒とガス状冷媒とに分離する。つまり、小さなスペースで気液二相冷媒を液状冷媒とガス状冷媒とに分離することが可能となるので、気液分離器50を小型化することが可能となる。また、この気液分離器50は任意の方向に設置できるので、設置上の制限が少ない。
また、助走区間58によりねじりリボン60の設置範囲を通過した冷媒の流れを整流するので、液状冷媒とガス状冷媒とをより確実に分離することができる。なお、この助走区間58を設けなくても液状冷媒とガス状冷媒との分離は可能である。ただし、助走区間58を設けたほうが、液状冷媒とガス状冷媒との分離がより確実となる。
また、助走区間58やミストトラップ57において、本体55bの内壁面に液状冷媒の液膜が形成されるので、より確実に分離することができる。なお、流入してくる冷媒の速度が遅いとき等、この液膜が形成されない条件においても、液状冷媒とガス状冷媒との分離は可能である。質量の大きい液状冷媒は本体55a及び55bの内壁面付近を流れ、質量の小さいガス状冷媒は本体55a及び本体55bの中心部付近を流れるからである。ただし、本体55bの内壁面に液状冷媒の液膜が形成されたほうが、液状冷媒とガス状冷媒との分離がより確実となる。また、液膜を形成することにより、液膜が有する表面張力にって、液状冷媒がガス状冷媒流出管53から吸引されることを防止する効果も得られる。
また、液状冷媒流出管59は本体55b(及び本体55a)と平行に設けられているので、気液分離器50の設置スペースをさらに小さくすることが可能になる。つまり、気液分離器50の設置上の制限がさらに少なくなる。
空気調和装置等の冷凍サイクル装置に気液分離器50を設置する際、一般的に上下方向の設置スペースが問題となる。本実施の形態1に係る気液分離器50を水平に設置することで、つまり水平流路上(水平配管中)に設置することで、コンパクトな冷凍サイクル装置を得ることができる。
実施の形態2.
実施の形態1では、旋回流発生部材としてねじりリボン60を用いた。旋回流発生部材としてその他の構成を用いても、本発明を実施することが可能である。なお、本実施の形態2において、特に記述しない項目については実施の形態1と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
実施の形態1では、旋回流発生部材としてねじりリボン60を用いた。旋回流発生部材としてその他の構成を用いても、本発明を実施することが可能である。なお、本実施の形態2において、特に記述しない項目については実施の形態1と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
図5は、本発明の実施の形態2に係る気液分離器50の模式図であり、(a)が気液分離器の縦断面模式図、(b)が(a)のA−A断面模式図である。本実施の形態2では、ねじりリボン60に換えてガイドベーン61が設けられている。また、本体55a及び本体55bが一体で形成されている。また、冷媒流入口51には、冷媒流入管56が設けられている。
ガイドベーン61は、軸62、及びこの軸62に設けられた複数の羽根部材63から構成されている。軸62は、その軸方向が本体55の軸方向と同方向となるように、本体55の略中心部に設けられている。また、軸62の外周面には、旋回流を促進させるため、螺旋溝が形成されている。
羽根部材63は、略直方体の板状部材である。これら羽根部材63は、軸62の外周面に立設されており、縦断面視(図5(b))において放射状に設けられている。また、これら羽根部材63は、本体55の軸方向から所定角度傾いて軸62の外周面に設けられている。羽根部材63は、軸62側端部の反対側端部が本体55の内壁面に接するように設けられている。
なお、ガイドベーン61は、羽根部材63を螺旋状に曲げながら軸62の外周面に立設して形成してもよい。また、軸62を設けずにガイドベーン61を構成してもよい。つまり、縦断面視において放射状となるように各羽根部材63の端部を接合し、ガイドベーン61を構成してもよい。
このように構成された気液分離器50においても、ガイドベーン61により旋回流を発生させ、この旋回流によって付与される遠心力により気液二相冷媒を液状冷媒とガス状冷媒とに分離することができる。
以上、実施の形態1及び実施の形態2では、室内空間を冷房する空気調和装置100に気液分離器50を備えた例について説明した。これに限らず、冷房同時運転可能な空気調和装置に気液分離器50を備えてもよい。熱交換器は、プレートフィンチューブ型の熱交換器に限らず、例えば二重管式熱交換器やプレート熱交換器等、水やブラインを熱交換対象とする熱交換器でもよい。また、冷凍装置や給湯装置等の他の冷凍サイクル装置に気液分離器50を備えても本発明を実施できることは言うまでもない。エジェクタを搭載していない冷凍サイクル装置においても、もちろん気液分離器50を用いることができる。
また、実施の形態1及び実施の形態2では使用冷媒について特に言及しなかったが、例えばCO2 、R404a、R410A、R32、イソブタン、又はプロパン等を冷媒として用いることができる。
1 圧縮機、2 放熱側熱交換器、3 膨張弁、6 膨張弁、7 負荷側第1熱交換器、8 負荷側第2熱交換器、9 室外送風機、10 室内第1送風機、11 室内第2送風機、12 第1温度検出手段、13 第2温度検出手段、14 液延長配管、15 ガス延長配管、16 制御手段、17 室外ユニット、18 室内ユニット、30 エジェクタ、31 エジェクタ本体、34 エジェクタ混合部、35 エジェクタディフューザ部、36 エジェクタノズル部、37 エジェクタ吸引部、38 エジェクタ出口、50 気液分離器、51 冷媒流入口、52 液状冷媒流出口、53 ガス状冷媒流出管、55(55a,55b) 本体、56 冷媒流入管、57 ミストトラップ、58 助走区間、59 液状冷媒流出管、60 ねじりリボン、61 ガイドベーン、62 軸、63 羽根部材、100 空気調和装置。
Claims (10)
- 筒状の本体と、
該本体に設けられた冷媒流入口と、
該冷媒流入口の冷媒流れ下流側に設けられ、前記冷媒流入口から流入した気液二相冷媒を遠心力によりガス状冷媒と液状冷媒とに分離する旋回流発生部材と、
該旋回流発生部材の冷媒流れ下流側に設けられ、冷媒流れ方向上流側に向かって本体の内部に突設されたガス状冷媒流出管を備えたミストトラップと、
前記旋回流発生部材の下流側に設けられた液状冷媒流出口と、
を備えたことを特徴とする気液分離器。 - 前記旋回流発生部材は、板部材が捻られたねじりリボンであることを特徴とする請求項1に記載の気液分離器。
- 前記旋回流発生部材は、ガイドベーンであることを特徴とする請求項1に記載の気液分離器。
- 前記旋回流発生部材と前記ガス状冷媒流出管との間に、
前記旋回流発生部材が設けられた範囲を通過した冷媒の流れを整流する、助走区間を形成したことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の気液分離器。 - 前記助走区間には、前記本体の内壁面に液状冷媒の液膜が形成されることを特徴とする請求項4に記載の気液分離器。
- 前記ミストトラップの前記本体の内壁面に液状冷媒の液膜が形成されることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の気液分離器。
- 前記液状冷媒流出口に接続された液状冷媒流出管を備え、
該液状冷媒流出管は、前記本体と平行に設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。 - 請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の気液分離器を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
- 前記気液分離器は、水平流路上に設置されていることを特徴とする請求項8に記載の冷凍サイクル装置。
- CO2 、R404a、R410A、R32、イソブタン、又はプロパンを冷媒として用いることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の冷凍サイクル装置。
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