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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