JPH08159035A - 気液分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、冷凍冷蔵装置の気液分離装置に関
するもので、気液分離装置内での冷媒ガスの受熱を低減
し、冷凍冷蔵装置の効率の向上を目的とする。 【構成】 容器９内を入口管１５が連通する上部室１０
と下部室１１に分割し、入口管１５と対向し支点１２を
軸に回転自在な羽板１３と、一端が羽板１３に固定され
他端が容器９に固定されたバネ１４と、上部室１０に連
通し支点１２に対して入口管１５の反対側に設けられた
出口管１６とから構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷凍冷蔵装置の気液分離
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、高効率化は冷凍冷蔵装置において
重要な問題となっており、気液分離装置においても液冷
媒の圧縮機への吸入を防止する本来の機能は損なわず
に、効率向上に寄与する必要がある。

【０００３】従来の気液分離装置については、実開昭５
４−１７３３１２号公報に示されるものがある。

【０００４】以下図面を参照しながら、上述した従来の
気液分離装置の一例について説明する。

【０００５】図５に従来の構成を示す。図５は従来の気
液分離装置を示す断面図である。図５において、１は気
液を分離するアキュームレーター、２は圧縮機、３はア
キュームレーター１への冷媒の導入管、４はアキューム
レーター１内の導入管３の側面に設けた網状開口部、５
はアキュームレーター１内に設けた冷媒の排出管、６は
その頂部開口端、７は挿入孔を中央に有する液冷媒の上
昇阻止板である。また、８はアキュームレーター１底部
に貯留された液冷媒である。

【０００６】以上のように構成された気液分離装置につ
いて、以下その動作を説明する。圧縮機２、凝縮器、減
圧器、蒸発器などで構成される外部冷凍回路（図示せ
ず）より、導入管３を経てアキュームレーター１に流入
した冷媒ガスは、網状開口部４で方向を変え、アキュー
ムレーター１内壁面に沿って下方に降下し、アキューム
レーター１底部から排出管５に沿って上昇し、上昇阻止
板７に衝突する。冷媒ガスはアキュームレーター１内を
旋回した後、排出管５の開口端６より流出するが、液冷
媒がアキュームレーター１内に吸入された場合には、そ
の大部分は冷媒ガスが旋回する間に分離されアキューム
レーター１底部に貯留する。

【０００７】また、液冷媒８が冷媒ガスにより巻き上げ
られて排出管５に沿って上昇した場合には、液冷媒は上
昇阻止板７に衝突することで、開口端６からの流出は阻
止される。従って、アキュームレーター１から圧縮機２
への液冷媒の吸入を防止でき、液圧縮等を防止できるの
で信頼性が向上する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、アキュームレーター１内での流路断面積の
拡大による速度低下や、アキュームレーター１の複雑な
形状により冷媒ガスが接触する表面積が大きいことで、
常に冷媒ガスはアキュームレーター１内で加熱され、温
度が上昇し、密度が低下するため、圧縮機の効率が低下
するといった問題点があった。

【０００９】本発明は従来の課題を解決するもので、冷
媒ガスの受熱による損失を低減し、圧縮機の体積効率の
向上を実現する気液分離装置とすることを目的とする。

【００１０】また、上記従来の構成では、液冷媒が冷媒
ガスと共にアキュームレーター１内に流入してくると、
網状開口部４から排出管５の開口端６への冷媒ガスの流
れもあるため、冷媒ガスと共にアキュームレーター１内
に流入してきた液冷媒の一部は、冷媒ガスの流れに伴い
短絡的に流れ、直接排出管から流出するという問題点が
あった。

【００１１】本発明は従来の課題を解決するもので、ア
キュームレーターの入口管から出口管に短絡して液冷媒
が流れることを防止し、圧縮機への液冷媒の流出を防止
し、高信頼性を実現する気液分離装置とすることを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の気液分離装置は、容器内を入口管が連通する上
部室と下部室に分割し、入口管と対向し支点を軸に回転
自在な羽板と、一端が羽板に固定され他端が容器に固定
されたバネと、上部室に連通し支点に対して入口管の反
対側に設けられた出口管とから構成される。

【００１３】また、下部室の重力方向上方でかつ支点の
重力方向下方に設けられた仕切板とから構成される。

【００１４】また、仕切板に取付けられ、液冷媒より比
重の軽い材料で形成され、複数の連通孔を有する可動板
とから構成される。

【００１５】

【作用】本発明は上記した構成によって、圧縮機運転中
に容器内に冷媒ガスのみが流入する場合、冷媒ガスは上
部室のみを通過し圧縮機へ送られるため、冷媒ガスが容
器の熱により加熱されることを低減できるので、圧縮機
の体積効率が向上する。また、容器内に液冷媒が流入し
た場合には、羽板が冷媒ガスよりはるかに大きい液冷媒
の質量流量により回転するため、液冷媒と冷媒ガスは下
部室へ導かれるので、下部室にて液冷媒を分離でき、圧
縮機へ液冷媒が流出することを防止できる。

【００１６】また、下部室へ流れこんだ液冷媒は、羽板
及び仕切板により入口管と出口管を短絡して流れること
を防止できるため、容器内に流入した液冷媒が入口管と
出口管を短絡して流れ、圧縮機へ流出することを防止で
きる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例について図面を
参照しながら説明する。尚、従来と同一構成について
は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

【００１８】図１は本発明の第１の実施例による気液分
離装置の断面図、図２は同実施例の羽板の動作を示す断
面図である。

【００１９】図１、図２において、９は容器、１０は上
部室、１１は下部室、１２は支点、１３は羽板、１４は
バネである。羽板１３は支点１２を軸に回転自在かつバ
ネ１４により略水平に保持され、このとき容器９内を上
部室１０と下部室１１に分割している。なお、図中の破
線矢印は冷媒ガスの流れを示している。

【００２０】１５は容器９の上部室１０に上方より流入
する入口管であり、開口端１５ａが羽板１３対向してい
る。１６は出口管であり、開口部１６ａは略水平に支持
されたときの羽板１４の直上かつ支点１３に関し入口管
開口部１５ａの反対側の容器９の上部室１０側壁面に位
置している。

【００２１】以上のように構成された気液分離装置につ
いて、以下その動作を説明する。圧縮機運転中は冷媒ガ
スは冷凍回路の蒸発器（図示せず）より、入口管１５を
経て容器９に流入する。蒸発器における冷媒の蒸発温度
は外気温より低いため、常に外気温にさらされている容
器９の温度は、流入する冷媒ガスの温度より高くなる。
ただし、液冷媒が容器９に流入し、容器９内で貯留さ
れ、蒸発した場合には、容器９は蒸発温度まで低下する
のでこの限りではない。

【００２２】また、圧縮機運転中は容器９内は低圧なの
で、圧縮機が停止した時には冷凍回路の高圧部から熱い
冷媒ガスや潤滑油が流入する。このため、圧縮機起動時
には容器９の温度は室温と同じ、もしくは室温より高く
なり、容器９は冷媒ガスより温度は高い。

【００２３】従って、入口管１５から容器９に流入する
冷媒ガスの温度よりも、容器９の温度が高いため、冷媒
ガスは容器９内で加熱される。

【００２４】圧縮機２（図示せず）運転中に入口管１５
より容器９に冷媒ガスだけが流入する場合、羽板１３の
入口管側１３ａに加わる力、即ち質量流量は小さいた
め、バネ１４の不勢力により羽板１３はほぼ水平に保持
されるため、容器９内を上部室１０と下部室１１に分割
したままとなる。そのため、冷媒ガスは入口管１５より
流入し、容器９の上部室１０を通って直接出口管１６か
ら圧縮機２へ流れる。

【００２５】従って、容器９内に冷媒ガスだけが流入す
る場合、冷媒ガスは入口管１５から上部室１０のみを通
過し出口管１６へ流れるため、冷媒ガスが容器９から加
熱されることを低減でき、温度が低く密度が高い冷媒ガ
スが圧縮機２に吸入されるため圧縮機の効率が向上す
る。

【００２６】一方、液冷媒が流入した場合、羽板１３の
入口管側１３ａに液冷媒が衝突し、液冷媒の質量流量は
冷媒ガスの質量流量より大きいため、バネ１４の不勢力
に打ち勝ち、羽板１３の入口管側１３ａが押し下げられ
る。このため、液冷媒と冷媒ガスは下部室１１へ導かれ
る。液冷媒は下部室１１で速度が落ちるため、自重によ
り冷媒ガスと分離され、下部室１１底部に蓄積される。

【００２７】また、羽板１３の入口管側１３ａの支点１
２に関して反対側の出口管側１３ｂは出口管開口部１６
ａより上方に移動し、下部室１１と出口管開口部１６ａ
は連通するので、冷媒ガスは下部室１１から出口管１６
を経て圧縮機２へ流れる。

【００２８】以上のように本実施例の気液分離装置は、
容器９内を入口管１５が連通する上部室１０と下部室１
１に分割し、入口管１５と対向し支点１２を軸に回転自
在な羽板１３と、一端が羽板１３に固定され他端が容器
９に固定されたバネ１４と、上部室１０に連通し支点１
２に対して入口管１５の反対側に設けられた出口管１６
とから構成されるので、冷媒ガスが容器９内で加熱され
ることを低減でき、圧縮機の体積効率が向上する。

【００２９】また、上部室１０の流路の断面積及び断面
形状を変えて流路表面積を小さくすることにより、冷媒
ガスの上部室１０からの受熱をさらに低減できる。さら
に、上部室１０の壁面及び羽板１３をＰＢＴなどの熱伝
達率の低い材質で形成することで、冷媒ガスの上部室１
０からの受熱をさらに低減でき、かつ、下部室１１に貯
留した液冷媒９の蒸発により下部室１１内の温度が飽和
温度まで低下しても、上部室１０内を流れる冷媒ガスの
熱が奪われ冷媒ガスの凝縮が起きることはない。

【００３０】次に、本発明の第２の実施例について図面
を参照しながら説明する。尚、第１の実施例と同一構成
については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

【００３１】図３は本発明の第２の実施例による気液分
離装置の断面図である。図３において、１７は仕切板で
あり、仕切板１７の上端１７ａは支点１２の重力方向下
方近傍にあり、仕切板１７は下部室１１の上部の空間を
支点１２の下方の略垂直面で分割している。なお、図中
の破線矢印は冷媒ガスの流れを示している。

【００３２】以上のように構成された気液分離装置につ
いて、以下その動作を説明する。液冷媒が流入し下部室
１１を冷媒ガスが流れる際、羽板１３の出口管側１３ｂ
は容器９の内壁に当接し、入口管１５から流入した液冷
媒が短絡的に出口管１６に流出することはない。また、
下部室１１の上部空間は仕切板１７によって入口管側空
間１１ａと出口管側空間１１ｂに分割されている。その
ため、容器９内に流入した液冷媒及び冷媒ガスはまず入
口管側空間１１ａを通り、容器９下部に至る。

【００３３】そして、冷媒ガスは仕切板１７の下端１７
ｂで流れの方向を変えるが、液冷媒は冷媒ガスより比重
が重いため分離され下部室１１底部に貯留される。その
後、冷媒ガスは出口管側空間１１ｂ内を上昇し出口管１
６より流出する。

【００３４】従って、入口管から流入した液冷媒及び冷
媒ガスは、必ず容器９下部まで一旦流れるため、入口管
１５から出口管１６へ短絡して流れることを防止できる
ため、液冷媒が出口管１６を介して圧縮機へ流出するこ
とを防止できる。

【００３５】以上のように本実施例の気液分離装置は、
下部室１１の重力方向上方でかつ支点１２の重力方向下
方に設けられた仕切板１７とから構成されるので、入口
管から流入した液冷媒及び冷媒ガスは、必ず容器９下部
まで一旦流れるため、入口管１５から出口管１６へ短絡
して流れることを防止でき、短絡した流れによる液冷媒
の圧縮機への流出を防止できる。

【００３６】次に、本発明の第３の実施例について図面
を参照しながら説明する。なお、第１、第２の実施例と
同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省
略する。

【００３７】図４は本発明の第３の実施例の気液分離装
置の断面図である。図４において、２０は仕切板２１に
上下に摺動可能に取り付けられ、液冷媒より比重の小さ
い材料で形成された可動板であり、重力方向上下方向に
可動である。１８は可動板２０に設けられた連通孔であ
り、入口管側空間１１ａと出口管側空間１１ｂを連絡し
ている。

【００３８】以上のように構成された気液分離装置につ
いて、以下その動作を説明する。容器９に液冷媒が流入
し、下部室１１底部に液冷媒９が貯留した場合、液冷媒
より比重の軽い可動板２０は、液面の変化に伴い上下に
移動する。従って、入口管側空間１１ａと出口管側空間
１１ｂとの間の冷媒ガスの流路である連通孔１８は、常
に液面より一定の高さに保持され、液面が上昇しても入
口管側空間１１ａと出口管側空間１１ｂの間の流路が閉
塞されることはない。

【００３９】従って、入口管側空間１１ａより流入した
冷媒ガス及び液冷媒が容器内下部に溜まった液冷媒を出
口管側空間１１ｂに吹き上げることを防止でき、液冷媒
が出口管１６を介して圧縮機へ流出することを防止でき
る。

【００４０】以上のように本実施例の気液分離装置は、
仕切板２１に外嵌または内嵌され、液冷媒より比重の軽
い材料で形成され、複数の連通孔１８を有する可動板２
０とから構成されるので、入口管側空間１１ａより流入
した冷媒ガス及び液冷媒が容器９内下部に溜まった液冷
媒を出口管側空間１１ｂに吹き上げることを防止でき、
液冷媒が出口管１６を介して圧縮機へ流出することを防
止できる。

【００４１】なお、本実施例では液冷媒より比重の軽い
材料にて形成された可動板２０を用いたがフロート機構
を用いても同様の効果が得られる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の気液分離装
置は、容器内を入口管が連通する上部室と下部室に分割
し、入口管と対向し支点を軸に回転自在な羽板と、一端
が羽板に固定され他端が容器に固定されたバネと、上部
室に連通し支点に対して入口管の反対側に設けられた出
口管とから構成されるので、冷媒ガスが容器内で加熱さ
れることを低減でき、圧縮機の体積効率が向上する。

【００４３】また、下部室上部を支点下方で分割する仕
切板とから構成されるので、必ず容器下部まで一旦流れ
るため、入口管から出口管へ短絡して流れることを防止
でき、短絡した流れによる液冷媒の圧縮機への流出を防
止できる。

【００４４】また、仕切板に取付けられ、液冷媒より比
重の軽い材料で形成され、複数の連通孔を有する可動板
とから構成されるので、下部室の仕切板より入口管側の
空間より流入した冷媒ガス及び液冷媒が、容器内下部に
溜まった液冷媒を下部室の出口管側の空間に吹き上げる
ことを防止でき、液冷媒が出口管を介して圧縮機へ流出
することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による気液分離装置の第１の実施例の断
面図

【図２】同実施例の羽板の動作を示す断面図

【図３】本発明による気液分離装置の第２の実施例の断
面図

【図４】本発明による気液分離装置の第３の実施例の断
面図

【図５】従来の気液分離器の断面図

【符号の説明】

９ 容器 １０ 上部室 １１ 下部室 １２ 支点 １３ 羽板 １４ バネ １５ 入口管 １６ 出口管 １７ 仕切板 １８ 連通孔 ２０ 可動板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器内を入口管が連通する上部室と下部
   室に分割し、前記入口管に対向し支点を軸に回転自在な
   羽板と、一端が前記羽板に固定され他端が前記容器に固
   定されたバネと、前記上部室に連通し、前記支点に対し
   て前記入口管の反対側に設けられた出口管とからなる気
   液分離装置。
2. 【請求項２】 下部室の重力方向上方でかつ支点の重力
   方向下方に設けられた仕切板とからなる請求項１記載の
   気液分離装置。
3. 【請求項３】 仕切板に取付けられ、液冷媒より比重の
   軽い材料で形成され、複数の連通孔を有する可動板とか
   らなる請求項２記載の気液分離装置。