JPH0490458A - 気液分離器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は無重力環境で使用される気液分離器に間するも
のである。

［従来の技術］ 第５図は例えば、新版　冷凍空調便覧　第４版、基礎編
３１７頁（社団法人　日本冷凍協会、昭和５６年５月）
に掲載されている従来の地上で使われる気液分離器（ア
キュムレータとして掲載されている）の構造を示す断面
図である。

図において、（１）は気密性の大きな空閘を有する容器
、（２）は気液二相流体の流入管、（３）は気体流出管
であり、流入管（２）と気体流出管（３）は容器（１）
を貫通して容器（１）の中心よりやや上方にその開口部
をお互いの流れが干渉しあわない形で配設されている。

（４）は容器（１）下部に開口部が位置するように配設
された液体流出管、（５）は気液二相流体、（６）は気
体、（７）は液体である。

また矢印（５′）は気液二相流体、（６′）は気体、（
７′）は液体の流れを現わす。

次に動作について説明する。流入管（２）から容器（１
）内に流入した気液二相流体（５）は重力の働きにより
、重い液体（７）は容器（１）の下部に、また軽い気体
（６）は上部に分離する。従って容器（１）上部に開口
部をもつ気体流出管（３）からは気体（６）だけを、ま
た、容器（１）下部に開口部を持つ液体流出管（４）か
らは液体（７）だけを取り出すことが出来る。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の気液分離器は以上のように構成されているので、
無重力環境では、流入管（２）からの気液二相流体（５
）は容器（１）内でその比重差による気液分離が行なわ
れず、気液二相流体（５）の流れにより容器（１）内で
気体（６）と液体（７）は散乱分布することになる。従
って気体流出管（３）からも液体流出管（４）からも同
様に気液二相流体（５）が出て行くことになり、本来の
機能が得られなくなるという問題点があった。

本発明は上記のような問題点を解消するためになされた
もので、無重力環境において何ら動力を使うことなく気
液分離が出来る気液分離器を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の気液分離器は、無重力下で液膜が偏在する形状
を有する容器、この容器に設けた気液二相流体が流入す
る気液二相流体流入管、無重力下で概ね球体状となる上
記容器内気相部中央部に開口が位置するように配設した
気体流出管、及び上記容器の液膜が厚く偏在する部分に
配設した液体流出管を備え、無重力下で上記気液二相流
体流入管から上記容器に導入した気液二相流体を気体と
液体に分離し、気体を上記気体流出管から、液体を上記
液体流出管から排出するようにしたものである。

また、気液二相流体を容器壁の接線方向から上記容器内
に導入するようにしたものである。

さらに、気液二相流体が容器中央部に向い吹き出すのを
防ぎ、上記容器壁に沿って流入するよう導くガイドを、
上記容器内の気液二相流体流入管の流入口近傍に設けた
ものである。

［作用］ 無重力環境の容器内に動きが小さな状態で気体と液体が
ある場合、液体は容器壁との壁面張力の働きにより、−
旦壁に付くと壁から離れなくなる。

即ち液体は容器内壁面側に、気体は容器の中央に集まる
が、今度は液体の表面張力の働きで液体と気体との界面
曲率半径が全て同じになるように気液が分離する。即ち
、容器内に流入した気液二相流体の液体は容器壁に付き
、気体（気相部）は容器中央に集まり分離され、しかも
気体（気相部）は概ね球体状となる。そこで球体状でな
い容器では液膜が偏在する。

ここで、本発明における例えば球と円錐を組合せた水滴
形状をしている容器に気液二相流体を流入すると、容器
の形状から容器円錐部には液が多量に集まることになり
、液膜が厚くなる。そして容器内中央に気体が概ね球体
状に集まり気液分離される。而して気相部である容器球
体部の中央部に気体流出管の開口部を、液膜が厚く偏在
する容器円錐部頂点に液体流出管の開口部を設けること
により、自然に気液分離を正常に行なうことが出来る。

また、気液二相流体を容器壁の接線方向から導入すると
、その流速により生じる遠心力の働きにより液体を壁面
に押し付けるので、気液二相流体の容器流入による気液
界面の曲率半径の乱れを小さく抑えることが出来る。

さらに、ガイド、例えば容器内の気液二相流体流入管の
流入口近傍に設けた帯リングは、気液二相流体の流入が
激しくても、その影響が気液界面、容器中央部に及ぶの
を防ぐ。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例の気液分離器の構造を示す断
面図、第２図は＄１図の■−■線断面図である。図にお
いて、（１）は無重力下て液膜が偏在する形状を有する
容器で、この場合は球と円錐を組み合わせた形の水滴状
容器、（２）は気液二相流体（４）を容器（１）内に導
く気液二相流体流入管であり、容器（１）球体部の容器
（１）中心軸に対して最大外径の位置に接線方向に配設
されている。（３）は容器（１）内で気液分離された気
体（６）を外部に排出するための気体流出管であり、概
ね球体状の気相部中央、即ち容器（１）球体部の中央に
ベルマウス状の開口が位置している。（４）は容器（１
）内で気液分離された液体（７）を外部に排出するため
の液体流出管であり、液膜が厚く偏在する、即ち液体が
多量に集まる容器（１）円錐部の頂点に配設されている
。

次に動作について説明する。この実施例における容器（
１）は水滴形状をしている。従って無重力環境の容器（
１）内に動きが小さな状態で気体（６）と液体（７）が
ある場合、液体（７）は容器（１）壁との壁面張力の働
きにより、−旦壁に付くと壁から離れなくなる。即ち、
液体（７）は容器（１）内壁面側に、気体（６）は容器
（１）の中央に集まるが、今度は液体（７）の表面張力
の働きて液体（７）と気体（６）との界面曲率半径が全
て同じになるように気液が分離する。この理由から　容
器（１）内で気体（気相部）は概ね球体状になり、また
容器（１）の形状から容器（１）円錐部には液体（７）
が多量に集まることになり、自然に気液が分離される。

そしてこの実施例における気液分離器では容器（１）球
体部中央に気体流出管（３）の開口部が、また、容器（
１）円錐部頂点に液体流出管（４）の開口部があるため
、動力を使用することなく自然に気液分離された気液を
正常に取り出すことが出来る。また気体流出管（４）の
開口部がベルマウス状になっていることは開口部先端付
近の流れを乱さないこと、それに液体（７）との接触角
を大きくして液体（７）がベルマウス部に付着しにくく
な４意味でも効果がある。しかし、実使用時においては
、気液二相流体（５）の容器（１）流入により上記気液
界面の曲率半径が乱される、概ね球状の気液界面が乱れ
、揺動することになるが、この実施例ではこの影響を小
さくするために気液二相流体（５）の流入を円形断面か
らなる容器（１）最大径壁の接線方向から行ない、その
流速により生じる遠心力の働きにより液体（７）を壁面
に押しつけるため、飛散液体も含めて乱れを小さくでき
る。

第３図は本発明の他の実施例の気液分離器の構造を示す
断面図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

図において、（８）は気液二相流体（５）が容器（１）
中央部に向は吹き出すのを防ぎ、容器（１）壁に沿って
流入するよう導くガイドで、この場合は容器（１）内、
気液二相流体（５）が流入する部分に気液二相流体流入
管（２）及び気体流出管（３）開口部と同レベルで、容
器（１）内壁から気液二相流体流入管（２）径程度の間
隔を開けて二重管状に配設した帯リング、（９）は帯リ
ング（８）を容器（１）壁に固定するための風車状の支
持板である。この実施例では、容器（１）球体部での気
液二相流体（５）の流入に伴う気液界面の乱れをより小
さくするために、上記実施例にさらにガイドとして帯リ
ング（８）を設けており、激しい流入気液二相流体（５
）の影響が気液界面、容器（１）中央部に及ばないので
、さらに優れた気液分離効果を発揮できる。なお、支持
板（９）は気液二相流体流入管（２）から容器（１）内
に流入する気液二相流体（５）の流れを妨げないように
流れに沿った形に取り付けである。

なお、上記実施例では無重力下で液膜が偏在する形状の
容器として、水滴形の場合について説明したが、円筒と
円錐との組合せから成る形状、単に円錐形、楕円体等、
種々のものが適用でき、同様な効果が得られるが、好ま
しくは気液二相流体の流入等がスムーズに運ぶ角のない
回転体がよい。

また、上記実施例において、容器（１）の円錐部に毛管
材を設置すると、流路抵抗が若干増えるものの、より優
れた気液分離効果が得られる。

さらに、ガイドとして気液二相流体が流入する付近に配
置した帯リングの場合について説明したが、例えば円弧
状の板であってもよく、形状等、これに限定するもので
はない。

［発明の効果］ 本発明は以上説明したように構成されているので、以下
に記載されたような効果を奏する。

気液分離する容器の形状を無重力下で液膜が偏在する形
状、例えば水滴状にしたことにより無重力環墳であって
も液体の壁面張力及び表面張力の効果で自然に気液が分
離される効果があり、そして気体が集まる部分、気相部
中央部と液体が最も集まりやすい液膜が厚く偏在する部
分にそれぞれ気体、液体の流出口を配設したので、動力
を使うことなく自然に気液分離された気液を取り出せる
効果がある。

また、気液二相流体を容器壁の接線方向から導入するこ
とにより、その流速により生じる遠心力の働きにより液
体を壁面に押し付けるので、気液二相流体の容器流入に
よる気液界面の曲率半径の乱れを小さく抑えることが出
来、より気液分離効果が向上する。

さらに、容器内の気液二相流体流入管の流入口近傍に帯
リング等のガイドを設けることにより、激しい流入気液
二相流体の影響が気液界面、容器中央部に及ぶのを防ぐ
のでさらに気液分離効果が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の気液分離器の構造を示す断面図、第２
図は第１図の■−■線断面図、第３図は本発明の気液分
離器の構造を示す断面図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ
線断面図、第５図は従来の気液分離器の構造を示す断面
図である。 図において、（１）は無重力下て液膜が偏在する形状の
容器、（２）は気液二相流体流入管、（３）は気体流出
管、（４）は液体流出管、（５）は気液二相流体、（６
）は気体、（７）は液体、（８）はガイドの帯リングで
ある・ なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）無重力下で液膜が偏在する形状を有する容器、こ
   の容器に設けた気液二相流体が流入する気液二相流体流
   入管、無重力下で概ね球体状となる上記容器内気相部中
   央部に開口が位置するように配設した気体流出管、及び
   上記容器の液膜が厚く偏在する部分に配設した液体流出
   管を備え、無重力下で上記気液二相流体流入管から上記
   容器に導入した気液二相流体を気体と液体に分離し、気
   体を上記気体流出管から、液体を上記液体流出管から排
   出するようにした気液分離器。
2. （２）気液二相流体を容器壁の接線方向から上記容器内
   に導入するようにした請求項１記載の気液分離器。
3. （３）気液二相流体が容器中央部に向い吹き出すのを防
   ぎ、上記容器壁に沿って流入するよう導くガイドを、上
   記容器内の気液二相流体流入管の流入口近傍に設けた請
   求項１または２記載の気液分離器。