JPH06281298A - 冷媒分離器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 密閉容器１の縦内周面近傍からその縦内周面
の接線方向へ向けて噴出する状態で湿り蒸気冷媒Ｒｍｗ
を容器内へ導入する冷媒導入路２を設け、容器内から乾
き蒸気冷媒Ｒｄｄ又は低湿蒸気冷媒Ｒｄｗを導出する乾
き側冷媒導出路３を、容器底部よりも上部で容器内の縦
中心部に開口させ、容器内から高湿蒸気冷媒Ｒｗｗ又は
液冷媒Ｒｗｃを導出する湿り側冷媒導出路４を容器底部
に開口させてある冷媒分離器。また、乾き側冷媒導出路
３の開口部３ａを下向きの拡径開口とする拡径部材ｆで
形成し、その拡径部材ｆの口縁よりも上部に冷媒導入路
２の噴出口部２ａを配置してある冷媒分離器。 【効果】 湿り蒸気冷媒を乾き側成分と湿り側成分とに
効率良く分離できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヒートポンプの冷媒回
路中において湿り蒸気冷媒（換言すれば気液二相冷媒）
を、乾き蒸気冷媒又は低湿蒸気冷媒の乾き側成分と、高
湿蒸気冷媒又は液冷媒の湿り側成分とに分離する冷媒分
離器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、湿り蒸気冷媒に対する冷媒分離器
としては、図７に示すように、湿り蒸気冷媒Ｒｍｗの導
入路２を容器１内における貯留液冷媒Ｒｗｃの上部の容
器内空間部Ａで開口させるとともに、分離後の蒸気冷媒
Ｒｄｗの導出路３を同じく貯留液冷媒Ｒｗｃの上部の容
器内空間部Ａに開口させ、そして、液冷媒Ｒｗｃの導出
路４を容器底部に開口させたものがある。

【０００３】つまり、導入路２からの導入湿り蒸気冷媒
Ｒｍｗ中における液分を容器１内で貯留液冷媒Ｒｗｃと
して分離滞留させ、そして、液分を分離した容器内空間
部Ａにおける蒸気冷媒を、液分分離後の低湿化蒸気冷媒
Ｒｄｗとして導出路３から取り出すようにしたものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来分
離器では、導出路３から取り出し得る低湿化蒸気冷媒Ｒ
ｄｗの湿り度がいまだ高く、導入湿り蒸気冷媒Ｒｍｗに
比べ十分に湿り度を低くした蒸気冷媒（換言すれば乾き
度の高い蒸気冷媒）を分離導出する点で分離効果の低い
ものであった。

【０００５】本発明の目的は、合理的な分離形態により
湿り蒸気冷媒から湿り度の低い蒸気冷媒を効率良く分離
できる冷媒分離器を提供する点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による冷媒分離器
の第１特徴構成は、密閉容器の縦内周面近傍からその縦
内周面の接線方向へ向けて噴出する状態で湿り蒸気冷媒
を容器内へ導入する冷媒導入路を設け、容器内から乾き
蒸気冷媒又は低湿蒸気冷媒を導出する乾き側冷媒導出路
を、容器底部よりも上部で容器内の縦中心部に開口さ
せ、容器内から高湿蒸気冷媒又は液冷媒を導出する湿り
側冷媒導出路を容器底部に開口させてあることにある。

【０００７】又、本発明による冷媒分離器の第２特徴構
成は、前記乾き側冷媒導出路の開口部を下向きの拡径開
口とする拡径部材で形成し、その拡径部材の口縁よりも
上部に前記冷媒導入路の噴出口部を配置してあることに
ある。

【０００８】

【作用】すなわち、上記の第１特徴構成においては、分
離対象の湿り蒸気冷媒を冷媒導入路から密閉容器内へ導
入するにあたり、その湿り蒸気冷媒を容器の縦内周面近
傍からその縦内周面の接線方向へ向けて噴出する状態で
導入することにより、その導入噴出力をもって容器内に
その縦中心部を旋回中心とする蒸気冷媒の旋回流が形成
される。

【０００９】そして、この旋回に伴う遠心分離作用によ
り、導入湿り蒸気冷媒中において比重の大きい高湿蒸気
分や液分が旋回流の外側、すなわち、容器の内周面側へ
分離されるとともに自重により下降し、又、これとは相
対的に導入湿り蒸気冷媒中において比重の小さい乾き蒸
気分や低湿蒸気分が容器内の縦中心部側へ分離され、こ
れにより、容器底部に開口させた湿り側冷媒導出路から
高湿蒸気冷媒又は液冷媒が導出され、一方、容器底部よ
りも上部で容器内の縦中心部に開口させた乾き側冷媒導
出路から乾き蒸気冷媒又は低湿蒸気冷媒が導出される。

【００１０】上記の第２特徴構成においては、乾き側冷
媒導出路の開口部を下向きの拡径開口とする拡径部材で
形成するとともに、その拡径部材の口縁よりも上部に冷
媒導入路の噴出口部を配置することにより、その噴出口
部から前述の如く容器内旋回流を形成するように湿り蒸
気冷媒が噴出導入されることに対し、拡径部材と容器縦
内周面との間の容器内環状路が旋回流形成の案内路とな
る。

【００１１】そして、この案内により容器内における蒸
気冷媒の旋回流がより安定的に形成されて旋回に伴う遠
心分離作用が促進され、これにより、高湿蒸気分や液分
が更に効果的に分離された乾き蒸気冷媒又は低湿蒸気冷
媒が下向きの拡径開口部から乾き側冷媒導出路へ導出さ
れる。

【００１２】

【発明の効果】つまり、本発明の第１特徴構成によれ
ば、旋回流形成による遠心分離作用により、導入湿り蒸
気冷媒を乾き蒸気冷媒又は低湿蒸気冷媒の乾き側成分
と、高湿蒸気冷媒又は液冷媒の湿り側成分とに分離する
から、先述の図７に示す従来の分離器に比べ分離効果を
向上でき、導入湿り蒸気冷媒からより湿り度の低い乾き
側成分を効率良く分離できる。

【００１３】しかも、先述の図７に示す従来の分離器で
は、導入湿り蒸気冷媒を低湿の蒸気冷媒と高湿の蒸気冷
媒との二種の蒸気冷媒に分離するといったことはできな
いのに対し、本発明の第１特徴構成によれば、導入湿り
蒸気冷媒を低湿化した蒸気冷媒と液冷媒とに分離する場
合に使用できるとともに、使用形態によっては、導入湿
り蒸気冷媒を低湿の蒸気冷媒と高湿の蒸気冷媒との二種
の蒸気冷媒に分離する場合にも使用でき、これにより、
機能面でより高い有用性をもつ。

【００１４】又、本発明の第２特徴構成を採用すれば、
導入湿り蒸気冷媒から分離し得る乾き側成分の湿り度を
更に低いものとすることができる。

【００１５】

【実施例】次に実施例を説明する。

【００１６】図１及び図２は、湿り蒸気冷媒Ｒｍｗを、
乾き蒸気冷媒Ｒｄｄ又は低湿蒸気冷媒Ｒｄｗの乾き側成
分Ｒｄと、高湿蒸気冷媒Ｒｗｗ又は液冷媒Ｒｗｃの湿り
側成分Ｒｗとに分離する冷媒分離器を示し、上端部及び
下端部の夫々を半球状蓋材で閉塞した縦円筒状の密閉容
器１に対し、分離対象の湿り蒸気冷媒Ｒｍｗを容器内へ
導入する冷媒導入路２、容器内から乾き蒸気冷媒Ｒｄｄ
又は低湿蒸気冷媒Ｒｄｗの乾き側成分Ｒｄを導出する乾
き側導出路３、及び、容器内から高湿蒸気冷媒Ｒｗｗ又
は液冷媒Ｒｗｃの湿り側成分Ｒｗを導出する湿り側冷媒
導出路４を接続してある。

【００１７】乾き側導出路３は、容器上端部で容器壁に
対し管路貫通させて容器内で開口させてあり、その容器
内開口部３ａは半球状のフード状体ｆにより下向きの拡
径開口として、容器内の上部側で容器縦中心に対し同芯
状に配置してある。

【００１８】これに対し冷媒導入路２は、容器１の上端
寄り周部で容器壁に対し管路貫通させ、そして、容器内
において管端部をほぼ水平姿勢で容器１の縦内周面に対
し沿わせる状態に屈曲させてあり、これにより、その容
器内開口部２ａからの湿り蒸気冷媒導入形態として、分
離対象の湿り蒸気冷媒Ｒｍｗを容器１の縦内周面近傍か
らその縦内周面の接線方向へ向けて噴出する状態で容器
内へ導入するようにしてある。

【００１９】又、冷媒導入路２の上記噴出開口部２ａ
は、乾き側導出路３における拡径開口部３ａの口縁（す
なわち、前記フード状体ｆの口縁）よりも上部に位置さ
せてあり、これにより、フード状体ｆと容器１の縦内周
面との間に形成される容器内環状路ｓが、噴出開口部２
ａからの噴出導入冷媒蒸気流に対する環状の案内路とな
るようにしてある。

【００２０】そして、湿り側冷媒導出路４は、容器下端
部（すなわち、容器底部を形成する下側半球状蓋材の下
頂部）に接続し、その容器下端部で容器内に対し開口さ
せてある。

【００２１】上記の構造において、分離対象の湿り蒸気
冷媒Ｒｍｗが冷媒導入路２から容器内へ導入されると、
前述の如き容器縦内周面の接線方向へ向けての噴出と、
容器内環状路ｓによる案内とにより、容器内にその縦中
心部を旋回中心とする蒸気冷媒の旋回流が安定的に形成
される。

【００２２】そして、この旋回に伴う遠心分離作用によ
り、導入湿り蒸気冷媒Ｒｍｗ中における湿り側成分Ｒ
ｗ、すなわち、比重の大きい高湿蒸気分や液分が旋回流
の外側へ分離されるとともに自重により下降（液分が生
じる場合、分離された液分は容器内面に沿って流下）
し、又、これとは相対的に導入湿り蒸気冷媒Ｒｍｗ中に
おける乾き側成分Ｒｄ、すなわち、比重の小さい乾き蒸
気分や低湿蒸気分が容器内の縦中心部側へ分離され、こ
れにより、容器下端部に開口させた湿り側冷媒導出路４
からは高湿蒸気冷媒Ｒｗｗ又は液冷媒Ｒｗｃの湿り側成
分Ｒｗが分離送出され、一方、容器内上部の中心部で下
向きの拡径開口部３ａから乾き側冷媒導出路３へは、乾
き蒸気冷媒Ｒｄｄ又は低湿蒸気冷媒Ｒｄｗの乾き側成分
Ｒｄが分離送出される。

【００２３】図３は本例の冷媒分離器Ｂにより、未凝縮
の高圧乾き蒸気冷媒ＨＲｄｄ又は高圧低湿蒸気冷媒ＨＲ
ｄｗと、凝縮済の液冷媒Ｒｗｃ又は高湿蒸気冷媒Ｒｗｗ
とを、高圧湿り蒸気冷媒ＨＲｍｗから分離する例を示
し、室外ユニットＹＯにおいて、圧縮機Ｃから吐出され
る高圧乾き蒸気冷媒ＨＲｄｄの一部を室外側凝縮器ＮＯ
ｃで凝縮させ、その室外側凝縮器ＮＯｃから送出される
凝縮液冷媒Ｒｗｃと、圧縮機Ｃからの高圧乾き蒸気冷媒
ＨＲｄｄの残部とを冷媒混合器Ｍで混合し、混合後の高
圧湿り蒸気冷媒ＨＲｍｗを高圧側冷媒管ＨＰを介して室
内ユニットＹＩに給送する。

【００２４】室内ユニットＹＩでは、高圧側冷媒管ＨＰ
から供給される高圧湿り蒸気冷媒ＨＲｍｗを冷媒分離器
Ｂへその冷媒導入路２から導入し、冷媒分離器Ｂの乾き
側冷媒導出路３から分離送出される高圧乾き蒸気冷媒Ｈ
Ｒｄｄ又は高圧低湿蒸気冷媒ＨＲｄｗを室内側凝縮器Ｎ
Ｉｃで凝縮させる。

【００２５】又、冷媒分離器Ｂの湿り側冷媒導出路４か
ら分離送出される液冷媒Ｒｗｃ又は高圧の高湿蒸気冷媒
ＨＲｗｗと、室内側凝縮器ＮＩｃから送出される凝縮液
冷媒Ｒｗｃとを合流させて膨張弁Ｖｅに導き、この膨張
弁Ｖｅを通過した後の低圧高湿蒸気冷媒ＬＲｗｗ又は液
冷媒Ｒｗｃを室内側蒸発器ＮＩｅで蒸発させる。

【００２６】そして、室内側蒸発器ＮＩｅから送出され
る蒸発後の低圧乾き蒸気冷媒ＬＲｄｄを低圧側冷媒管Ｌ
Ｐを介し室外ユニットＹＯへ返送して圧縮機Ｃに戻す。

【００２７】すなわち、室外側凝縮器ＮＯｃにおいて凝
縮済の液冷媒Ｒｗｃと、未凝縮の高圧乾き蒸気冷媒ＨＲ
ｄｄとを混合湿り蒸気（気液二相冷媒）の状態で高圧側
冷媒管ＨＰを介し室外ユニットＹＯから室内ユニットＹ
Ｉへ送り、これに対し、室内ユニットＹＩにおいて高圧
側冷媒管ＨＰからの給送冷媒ＨＲｍｗを冷媒分離器Ｂに
より、室内側凝縮器ＮＩｃでの凝縮対象とする高圧乾き
蒸気冷媒ＨＲｄｄ又は高圧低湿蒸気冷媒ＨＲｄｗと、凝
縮済の液冷媒Ｒｗｃ又は高圧高湿蒸気冷媒ＨＲｗｗとに
再分離するという形態を採用することで、室外ユニット
ＹＯと室内ユニットＹＩとの間に渡らせる冷媒管を高圧
側冷媒管ＨＰと低圧側冷媒管ＬＰとの二本だけで済ませ
られるようにしてある。

【００２８】図４は本例の冷媒分離器Ｂにより、蒸発器
で蒸発した低圧乾き蒸気冷媒ＬＲｄｄ又は低圧低湿蒸気
冷媒ＬＲｄｗと、未蒸発の液冷媒Ｒｗｃ又は低圧高湿蒸
気冷媒Ｒｗｗとを、低圧湿り蒸気冷媒ＬＲｍｗから分離
する例を示し、室外ユニットＹＯにおいて圧縮機Ｃから
吐出される高圧乾き蒸気冷媒ＨＲｄｄを高圧側冷媒管Ｈ
Ｐを介し室内ユニットＹＩに給送する。

【００２９】室内ユニットＹＩでは、高圧側冷媒管ＨＰ
から供給される高圧乾き蒸気冷媒ＨＲｄｄを室内側凝縮
器ＮＩｃで凝縮させ、その室内側凝縮器ＮＩｃから送出
される凝縮液冷媒Ｒｗｃを膨張弁Ｖｅに導き、膨張弁Ｖ
ｅを通過した後の低圧高湿蒸気冷媒ＬＲｗｗ又は液冷媒
Ｒｗｃの一部を室内側蒸発器ＮＩｅで蒸発させる。

【００３０】又、膨張弁Ｖｅを通過した後の低圧高湿蒸
気冷媒ＬＲｗｗ又は液冷媒Ｒｗｃの残部と、室内側蒸発
器ＮＩｅから送出される蒸発後の低圧乾き蒸気冷媒ＬＲ
ｄｄとを冷媒混合器Ｍで混合し、混合後の低圧湿り蒸気
冷媒ＬＲｍｗを低圧側冷媒管ＬＰを介し室外ユニットＹ
Ｏへ返送する。

【００３１】室外ユニットＹＯでは、低圧側冷媒管ＬＰ
から戻る低圧湿り蒸気冷媒ＬＲｍｗを冷媒分離器Ｂへそ
の冷媒導入路２から導入し、冷媒分離器Ｂの湿り側冷媒
導出路４から分離導出される液冷媒Ｒｗｃ又は低圧高湿
蒸気冷媒ＬＲｗｗを室外側蒸発器ＮＯｅで蒸発させ、そ
して、室外側蒸発器ＮＯｅから送出される蒸発後の低圧
乾き蒸気冷媒ＬＲｄｄと、冷媒分離器Ｂの乾き側冷媒導
出路３から分離送出される低圧乾き蒸気冷媒ＬＲｄｄ又
は低圧低湿蒸気冷媒ＬＲｄｗとを、合流させて圧縮機Ｃ
に戻す。

【００３２】すなわち、室内側蒸発器ＮＩｃにおいて蒸
発済の低圧乾き蒸気冷媒ＬＲｄｄと、未蒸発の低圧高湿
蒸気冷媒ＬＲｗｗ又は液冷媒Ｒｗｃとを混合湿り蒸気
（気液二相冷媒）の状態で低圧側冷媒管ＬＰを介し室内
ユニットＹＩから室外ユニットＹＯへ送り、これに対
し、室外ユニットＹＯにおいて低圧側冷媒管ＬＰからの
給送冷媒ＬＲｍｗを冷媒分離器Ｂにより、室外側蒸発器
ＮＯｅでの蒸発対象とする液冷媒Ｒｗｃ又は低圧高湿蒸
気冷媒ＬＲｗｗと、蒸発済の低圧乾き蒸気冷媒ＬＲｄｄ
又は低圧低湿蒸気冷媒ＬＲｄｗとに再分離するという形
態を採用することで、これも室外ユニットＹＯと室内ユ
ニットＹＩとの間に渡らせる冷媒管を高圧側冷媒管ＨＰ
と低圧側冷媒管ＬＰとの二本だけで済ませられるように
してある。

【００３３】〔別実施例〕次に別実施例を列記する。

【００３４】（１）図５に示すように、乾き側冷媒導出
路３の容器内開口部３ａに、導出乾き側成分Ｒｄ（乾き
蒸気冷媒Ｒｄｄや低湿蒸気冷媒Ｒｄｗ）からミスト状液
分を分離するための網構成等のエリミネータＥを補助的
に付加装備してもよい。

【００３５】（２）乾き側冷媒導出路３における容器内
開口部３ａの形状は、下向きに拡径開口に限定されるも
のではなく種々の構成変更が可能であり、例えば、単な
る管端開口を容器底部よりも上部で容器内の縦中心部に
位置させる構成を採用してもよい。

【００３６】（３）また、乾き側冷媒導出路３の容器内
開口部３ａを拡径部材ｆにより下向きの拡径開口に形成
するにあたり、図６に示すように、拡径部材ｆをその上
下中間部で最大径となって下縁開口側で少し小径に絞ら
れた逆チューリップ状に形成する構成を採用してもよ
い。

【００３７】つまり、容器内に蒸気冷媒の旋回流を極力
強く形成するには、拡径部材ｆを大径にして、拡径部材
ｆと容器１の縦内周面との間に形成される容器内環状路
ｓを狭い流路にするのが有効であるが、拡径部材ｆの下
縁開口径をあまり大きくすると、その下縁開口３ａが容
器１の縦内周面近くまで及ぶこととなって、高湿蒸気冷
媒Ｒｗｗを吸入してしまう可能性が生じる。これに対
し、上記の如く拡径部材ｆを逆チューリップ状に形成す
れば、上下中間部の最大径部分で容器内環状路ｓを狭い
流路にして強い旋回流が形成されるようにしながらも、
下縁開口部３ａを小径に絞ることにより、その下縁開口
部３ａを容器内縦中心部に対し限定的に位置させる形態
として、高湿蒸気冷媒Ｒｗｗの吸入を効果的に防止でき
る。

【００３８】（４）容器１の縦内周面近傍からその縦内
周面の接線方向へ向けて噴出する状態で湿り蒸気冷媒Ｒ
ｍｗを容器内に導入する冷媒導入路２における噴出口部
２ａの具体的形状・構造は種々の構成変更が可能であ
る。

【００３９】（５）本発明による冷媒分離器は前述の図
３や図４に示す如き例の他にも種々の形態で使用でき、
冷媒分離器の装備対象とする冷媒回路構成は不問であ
る。

【００４０】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするため符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】冷媒分離器の縦断面図

【図２】冷媒分離器の平面視断面図

【図３】冷媒分離器の装備例を示す冷媒回路図

【図４】冷媒分離器の他の装備例を示す冷媒回路図

【図５】別実施例を示す冷媒分離器の縦断面図

【図６】他の別実施例を示す冷媒分離器の構造図

【図７】従来の冷媒分離器の構造図

【符号の説明】

１ 容器 ２ 冷媒導入路 ２ａ 噴出口部 ３ 乾き側冷媒導出路 ３ａ 開口部 ４ 湿り側冷媒導出路 ｆ 拡径部材 Ｒｍｗ 湿り蒸気冷媒 Ｒｄｄ 乾き蒸気冷媒 Ｒｄｗ 低湿蒸気冷媒 Ｒｗｗ 高湿蒸気冷媒 Ｒｗｃ 液冷媒

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉容器（１）の縦内周面近傍からその
   縦内周面の接線方向へ向けて噴出する状態で湿り蒸気冷
   媒（Ｒｍｗ）を容器内へ導入する冷媒導入路（２）を設
   け、容器内から乾き蒸気冷媒（Ｒｄｄ）又は低湿蒸気冷
   媒（Ｒｄｗ）を導出する乾き側冷媒導出路（３）を、容
   器底部よりも上部で容器内の縦中心部に開口させ、容器
   内から高湿蒸気冷媒（Ｒｗｗ）又は液冷媒（Ｒｗｃ）を
   導出する湿り側冷媒導出路（４）を容器底部に開口させ
   てある冷媒分離器。
2. 【請求項２】 前記乾き側冷媒導出路（３）の開口部
   （３ａ）を下向きの拡径開口とする拡径部材（ｆ）で形
   成し、その拡径部材（ｆ）の口縁よりも上部に前記冷媒
   導入路（２）の噴出口部（２ａ）を配置してある請求項
   １記載の冷媒分離器。