KR20080089478A - 기액분리기 및 이 기액분리기를 구비한 냉동장치 - Google Patents

기액분리기 및 이 기액분리기를 구비한 냉동장치 Download PDF

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슈우지 후지모토
다카히로 야마구치
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다이킨 고교 가부시키가이샤
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Abstract

냉동장치는, 기액분리기(18)를 가지며, 2단 압축 2단 팽창 냉동주기를 행하는 냉매회로를 구비한다. 냉매회로에서는, 실외열교환기로부터 중간 팽창밸브를 흐른 중간압의 기액 2상 냉매를 기액분리기(18)의 유입관(20)을 통해 용기 본체(16)로 도입하여, 액냉매와 가스냉매로 분리한다. 액냉매는 액 유출관(30)으로부터 유출되어 주 팽창밸브를 통해 냉동열교환기를 흘러 저단측 압축기로 흡입된다. 가스냉매는 가스 유출관(40)으로부터 유출되어 고단측 압축기의 흡입측으로 공급되어, 저단측 압축기의 토출냉매와 함께 고단측 압축기로 흡입된다. 유입관(20)에는, 기액 2상 냉매 중의 가스냉매로 이루어지는 기포(80)를 세분화하는 망사부재(50)가 배치된다.

Description

기액분리기 및 이 기액분리기를 구비한 냉동장치{GAS-LIQUID SEPARATOR AND REFRIGERATION DEVICE WITH THE GAS-LIQUID SEPARATOR}
본 발명은, 기액 2상 유체를 액유체와 가스유체로 분리하는 기액분리기 및 이 기액분리기를 갖는 냉매회로를 구비한 냉동장치에 관한 것이다.
종래, 냉동장치에는, 2단 압축 2단 팽창 냉동주기를 행하는 냉매회로를 구비한 것이 있다. 그리고, 이 냉동장치는, 기액 2상 유체를 액유체와 가스유체로 분리하는 기액분리기를 갖는 것이 있다(예를 들어, 특허문헌1;일본 특허공개 2001-235245호 공보).
상기 특허문헌1에 기재된 냉동장치는, 난방운전 시에 2단 압축 2단 팽창 냉동주기를 행하는 냉매회로를 구비한 공기조화장치이다. 상기 냉매회로에는, 기액 2상 냉매를 가스냉매와 액냉매로 분리하는 기액분리기가 배치된다. 2단 압축 2단 팽창 냉동주기의 난방운전에서 고단측 압축기로부터 토출된 냉매는, 실내열교환기에서 응축하여 실내공기를 가열한다. 응축된 냉매는, 중간팽창밸브를 통과하여 중간압의 기액 2상 상태가 되고 이 기액분리기로 도입되어 가스냉매와 액냉매로 분리된다. 이 액냉매는, 기액분리기로부터 유출되어, 실외팽창밸브에서 저압까지 감압되고 팽창된 후에 실외열교환기에서 증발한다. 증발된 냉매는, 저단측 압축기로 흡입되고 압축되어 중간압의 토출냉매가 된다. 그리고, 이 중간압의 토출냉매에 기액분리기의 가스냉매가 합류하고 고단측 압축기로 흡입되어 고압까지 압축된다.
상기 기액분리기는 구체적으로, 도 8에 나타낸 바와 같이, 원통형의 용기 본체(a)를 갖는다. 이 용기 본체(a)의 정상부에는, 유입관(b)과 액 유출관(c) 및 가스 유출관(d)이 관통하여 접속된다. 상기 용기 본체(a) 내부에서는, 하부의 액냉매 저류부(e)와 상부의 가스냉매 저류부(f)가 분리된다. 그리고, 상기 액 유출관(c)의 개구단은 상기 액냉매 저류부(e)에 위치하며, 상기 가스유출관(d)의 개구단은 가스냉매 저류부(f)에 위치하고, 상기 유입관(b)의 개구단은 액 유출관(c)의 개구단과 가스유출관(d) 개구단과의 사이에 위치한다.
또, 상기 기액분리기로는 도 9에 나타낸 것이 있다. 상기 기액분리기는, 세로로 긴 용기 본체(a) 정상부에 가스유출관(d)이 관통하여 접속된다. 상기 용기 본체(a)의 보디부 상부에는 유입관이 관통하여 접속된다. 또한, 상기 용기 본체(a)의 보디부 하부에는 액 유출관이 관통하여 접속된다.
[발명의 개시]
[발명이 해결하고자 하는 과제]
그런데, 상기 특허문헌1에 기재된 기액분리기에서는, 유입관(b)을 흐르는 냉매가 기액 2상 냉매이기 때문에, 가스냉매로 이루어지는 큰 기포와 액냉매 덩어리가 불규칙하게 흐르는 슬러그류가 발생하는 경우가 있다. 이 슬러그류가 유입관(b)에서 용기 본체(a)로 도입되면, 액냉매 저류부(e) 액면의 흐트러짐이나 이 흐트러짐에 따른 액 냉매의 비산이 발생하여, 가스 유출관(d)에서 유출되는 가스냉매에 액냉매가 혼입된다는 문제가 있다. 또한, 상기 액냉매 저류부(e)에 기포가 혼입되어 액 유출관(c)에서 유출되는 액냉매에 가스냉매가 혼입된다는 문제가 있다.
또, 도 9에 나타낸 기액분리기에서는, 용기 본체(a)가 세로로 길며, 유입관(b)의 개구단과 대향하는 용기 본체(a) 내벽이 근접해 있다. 그 결과, 슬러그류의 큰 기포가 흘러 유속이 일시적으로 빨라질 경우는, 유입관(b)으로부터 유입된 기액 2상 냉매가, 도 9의 화살표로 나타낸 바와 같이 용기 본체(a)의 내벽에 충돌하여 비산한다. 이로써, 비산된 냉매가 가스유출관(d)으로부터 직접 유출한다는 문제가 있다. 그리고, 상기 비산된 냉매가 액냉매 저류부(e)로 낙하하여 액면의 흐트러짐이 발생하거나 기포가 혼입한다는 문제가 있다.
이상과 같이 종래의 기액분리기에서는, 유입관을 흐르는 기액 2상 냉매가 슬러그류가 되면, 기액 2상 냉매의 분리성능이 저하되어 분리기로서의 신뢰성이 저하된다는 문제가 있다. 또, 냉동장치에 있어서, 기액 2상 냉매의 유동상태에 의해 기액분리기의 분리성능이 변동하면, 증발기의 증발능력 변동이나, 응축기의 응축능력 변동이 발생한다. 그 결과, 상기 냉동장치가 안정된 운전을 행할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은, 이러한 점에 감안하여 이루어진 것으로, 기액 2상 유체를 가스유체와 액유체로 분리하는 기액분리기에서의 분리성능을 향상시킴과 더불어, 이 기액분리기를 구비한 냉동장치에서의 운전 안정화를 도모하는 것을 목적으로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
제 1 발명은, 기액 2상 유체를 액유체와 가스유체로 분리하는 용기 본체(16)와, 이 용기 본체(16)에 기액 2상 유체를 유입시키기 위한 유입관(20)과, 상기 용기 본체(16) 내의 액유체를 상기 용기 본체(16)로부터 유출시키기 위한 액 유출관(30)과, 상기 용기 본체(16) 내의 가스유체를 상기 용기 본체(16)로부터 유출시키기 위한 가스 유출관(40)을 구비한 기액분리기를 대상으로 한다. 그리고 상기 유입관(20)에는, 기액 2상 유체 중의 기포를 세분화하는 세분화 수단(50)이 배치된다.
이 제 1 발명에서는, 상기 유입관(20)에 세분화 수단(50)을 배치하므로, 상기 유입관(20)을 흐르는 기액 2상 유체가 슬러그류가 되는 경우라도, 가스유체로 이루어지는 기포를 세분화함으로써 이 기액 2상 유체가 균일화된다. 따라서, 상기 기액 2상 유체가 규칙적으로 안정된 유동상태에서 용기 본체(16)로 도입된다.
한편, 상기 용기 본체(16) 내에서는, 기액 2상 유체가 액 유체와 가스유체로 분리되어, 하부에 액 유체 저류부(23)가 형성되고 상부에 가스유체 저류부(24)가 형성된다. 이 용기 본체(16)로 규칙적인 유동상태의 기액 2상 유체가 도입되므로, 액 유체 저류부(23) 액면의 흐트러짐과, 이 흐트러짐에 의한 액 유체의 비산, 및 액 유체 저류부(23) 내로의 기포 혼입이 저감된다.
제 2 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 세분화 수단(50)이 망사부재(50)로 구성된다.
이 제 2 발명에서는, 상기 세분화 수단(50)을 망사부재(50)로 구성시키므로, 기포를 확실하게 세분화함과 더불어, 기액 2상 유체가 세분화 수단(50)에 의해 받는 저항이 비교적 작아진다.
제 3 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 유입관(20)의 개구단(21)과 상기 가스 유출관(40)의 개구단(41)이, 용기 본체(16)의 상부에 배치됨과 더불어, 용기 본체(16)의 서로 대향하는 쪽으로 마주 하도록 배치되는 한편, 상기 액 유출관(30)의 개구단(31)은, 용기 본체(16)의 하부에 배치된다.
이 제 3 발명에서는, 상기 유입관(20)의 개구단(21)과 상기 가스 유출관(40)의 개구단(41)이, 용기 본체(16)의 상부에 용기 본체(16)의 서로 대향하는 쪽으로 마주 하도록 배치된다. 따라서, 상기 유입관(20)의 개구단(21)이, 용기 본체(16) 하부의 액유체 저류부(23)에 침지되는 일이 없다. 그 결과, 상기 액유체 저류부(23)에 기액 2상 유체가 직접 도입되어 이 액유체 저류부(23)에 기포가 혼입되거나, 이 액유체 저류부(23)의 액면이 흐트러지는 것이 방지된다.
또한, 상기 유입관(20)의 개구단(21)과 이 개구단(21)이 대향하는 용기 본체(16) 내벽이 근접하는 것이 방지됨으로써, 유입관(20)으로부터 유입된 기액 2상 유체가 용기 본체(16) 내벽에 충돌하여 비산하는 것이 저감된다. 또, 상기 가스유출관(40)의 개구단(41)은, 용기 본체(16) 내에서 상기 유입관(20) 개구단(21)과 소정 간격을 두고 배치됨으로써, 상기 유입관(20)으로부터 용기 본체(16)로 유입되는 기액 2상 유체가, 가스유출관(40)의 개구단(41)으로부터 직접 유출되는 일도 없다. 그리고, 액 유출관(30)의 개구단(31)은 용기 본체(16) 내 하부의 액유체 저류부(23)에 배치된다.
제 9 발명은, 기액 2상 유체를 액유체와 가스유체로 분리하는 용기 본체(16)와, 이 용기 본체(16)에 기액 2상 유체를 유입시키기 위한 유입관(20)과, 상기 용기 본체(16) 내의 액유체를 상기 용기 본체(16)로부터 유출시키기 위한 액 유출관(30)과, 상기 용기 본체(16) 내의 가스유체를 상기 용기 본체(16)로부터 유출시키기 위한 가스 유출관(40)을 구비한 기액분리기를 대상으로 한다. 그리고, 상기 용기 본체(16)는, 수평방향의 긴 쪽 길이가 수직방향 길이보다 길게 형성된다. 한편, 상기 유입관(20)의 개구단(21)과 상기 가스 유출관(40)의 개구단(41)은, 용기 본체(16)의 상부에 배치됨과 더불어, 용기 본체(16) 길이방향의 서로 대향하는 쪽으로 마주하도록 배치된다. 또, 상기 액 유출관(30)의 개구단(31)은, 용기 본체(16) 하부에 배치된다.
이 제 9 발명은, 상기 유입관(20)의 개구단(21)과 상기 가스 유출관(40)의 개구단(41)은, 용기 본체(16)의 상부에 배치됨과 더불어, 용기 본체(16) 길이방향의 서로 대향하는 쪽으로 마주하도록 배치된다. 따라서, 상기 유입관(20)의 개구단(21)과 이 개구단(21)이 대향하는 용기 본체(16) 내벽과의 거리가 길어진다. 이로써, 유입관(20)으로부터 유입되는 기액 2상 유체가, 용기 본체(16)의 내벽에 충돌하여 비산하는 일이 확실하게 방지된다. 그 결과, 용기 본체(16) 내 하부의 액유체 저류부(23) 액면의 흐트러짐이나 기포의 혼입이 방지됨과 더불어, 충돌에 의해 비산된 유체가 가스유출관(40)으로부터 유출되는 것이 방지된다.
또, 가스 유출관(40)의 개구단(41)이 상기 유입관(20) 개구단(21)과 확실하게 격리됨으로써, 상기 유입관(20)으로부터 용기 본체(16)로 유입되는 기액 2상 유체가, 가스유출관(40)의 개구단(41)으로부터 직접 유출되는 것도 방지된다.
제 4 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 용기 본체(16)는, 이 용기 본체(16)의 하면(16d)이 상기 액 유출관(30) 개구단(31)에 대응하는 위치를 향하여 하방으로 경사지도록 설치된다.
또, 제 10 발명은 제 9 발명에 있어서, 상기 용기 본체(16)는, 이 용기 본체(16) 하면(16d)이 상기 액 유출관(30)의 개구단(31)에 대응하는 위치를 향하여 하방으로 경사지도록 설치된다.
이 제 4 및 제 10 발명에 있어서, 용기 본체(16)의 하면(16d)이란, 용기 본체(16) 아래쪽에 위치하는 면을 의미하며, 평탄한 일면만이 아닌, 용기 본체(16)의 다른 면과 연속적으로 형성되는 곡면 등도 포함한다. 이 제 4 및 제 10 발명에서는, 용기 본체(16) 내의 액유체가 소량일 경우라도, 액 유출관(30)의 개구단(31) 주변에 확실하게 액유체를 저류하여 액유체를 액 유출관(30)으로부터 유출시킨다.
제 5 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 유입관(20)이, 용기 본체(16) 내에 수평방향으로 도입되는 한편, 개구단(21)이 경사진 아래쪽을 향하여 개구된다.
제 11 발명은 제 9 발명에 있어서, 상기 유입관(20)이, 용기 본체(16) 내에 수평방향으로 도입되는 한편, 개구단(21)이 경사진 아래쪽을 향하여 개구된다.
이 제 5 및 제 11 발명에서는, 상기 유입관(20)의 개구단(21)이 경사진 아래쪽을 향하여 개구되므로, 기액 2상 유체가, 용기 본체(16)의 내벽에 충돌하여 비산하는 일이 없다. 또, 기액 2상 유체가, 용기 본체(16)의 액유체 액면에 대하여 수직으로 낙하되기보다 완만하게 낙하하므로 액유체 저류부(23)의 액면 흐트러짐이나 기포의 혼입이 저감된다.
제 6 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 유입관(20)이, 수평방향으로 이어지도록 설치된다.
제 12 발명은 제 9 발명에 있어서, 상기 유입관(20)이 수평방향으로 이어지도록 설치된다.
이 제 6 및 제 12 발명에서는, 상기 유입관(20)이 수평방향으로 이어지도록 설치되므로, 기액 2상 유체가 슬러그류가 되는 경우라도, 이 슬러그류의 가스유체로 이루어지는 큰 기포 덩어리가 부서지기 쉬워진다.
제 7 발명은 제 3 발명에 있어서, 상기 가스 유출관(40)의 개구단(41)이 상기 유입관(20) 개구단(21)의 위쪽에 배치된다.
제 13 발명은 제 9 발명에 있어서, 상기 가스 유출관(40)의 개구단(41)이 상기 유입관(20) 개구단(21)의 위쪽에 배치된다.
이 제 7 및 제 13 발명에서는, 가스 유출관(40)의 개구단(41)이 상기 유입관(20) 개구단(21)의 위쪽에 배치되므로, 유입관(20)으로부터 유입된 기액 2상 유체가 낙하하여, 상기 가스 유출관(40)의 개구단(41)으로부터 직접 유출되는 일이 없다.
제 8 발명은 제 1 발명에 기재된 기액분리기(18)를 갖는 냉매회로(10)를 구비한 냉동장치이다. 또 제 14 발명은 제 9 발명에 기재된 기액분리기(18)를 갖는 냉매회로(10)를 구비한 냉동장치이다.
이 제 8 및 제 14 발명에서 상기 냉매회로(10)는, 제 1 팽창기구(17)와 증발기(13), 저단측 압축기(11), 고단측 압축기(12), 응축기(14), 및 제 2 팽창기구(15)가 차례로 접속되어 2단 압축 2단 팽창 냉동주기를 행하도록 구성된다. 그리고, 상기 응축기(14)를 흐른 후에 상기 제 2 팽창기구(15)에서 감압된 중간압의 기액 2상 냉매가 상기 기액분리기(18)의 용기 본체(16)로 유입하도록, 상기 기액분리기(18)의 유입관(20)이 상기 제 2 팽창기구(15)의 하류 쪽에 접속된다. 또한, 상기 기액분리기(18)에서 분리된 액냉매가 상기 제 1 팽창기구(17)로 공급되도록, 상기 기액분리기(18)의 액 유출관(30)이 상기 제 1 팽창기구(17) 상류 쪽에 접속된다. 더불어, 상기 기액분리기(18)에서 분리된 가스냉매가 고단측 압축기(12)의 흡입측으로 공급되도록 상기 기액분리기(18)의 가스 유출관(40)이 고단측 압축기(12)의 흡입측에 접속된다.
이 제 8 및 제 14 발명에서는, 제 1 또는 제 9 발명에 기재된 기액분리기(18)를 가진 냉매회로(10)가 2단 압축 2단 팽창 냉동주기를 행하므로, 상기 제 2 팽창기구(15)에서 중간압으로 감압된 기액 2상 냉매를 상기 기액분리기(18)에서 액냉매와 가스냉매로 확실하게 분리한다. 그 결과, 고단측 압축기(12)의 흡입측으로 공급되는 가스냉매에 액냉매가 혼입되는 것이 방지됨과 더불어, 제 1 팽창기구(17)를 통해 증발기(13)로 공급되는 액냉매에 가스냉매가 혼입되는 것이 방지된다. 이로써, 증발기(13)에서의 증발능력의 안정화와, 응축기(14)에서의 응축능력 안정화가 도모되어 운전의 안정화를 도모할 수 있다.
[발명의 효과]
상기 제 1 발명에 의하면, 상기 유입관(20)에 세분화 수단(50)을 배치하므로, 상기 유입관(20)을 흐르는 기액 2상 유체가 슬러그류로 되는 경우에도, 가스유체로 이루어지는 큰 기포를 세분화하여 이 기액 2상 유체를 균일화할 수 있다. 그 결과, 이 기액 2상 유체를 규칙적으로 안정된 유동상태에서 용기 본체(16)로 도입할 수 있다.
또, 상기 용기 본체(16) 내에서는, 기액 2상 유체가 액유체와 가스유체로 분리되어, 하부에 액유체 저류부(23)가 형성되고, 상부에 가스유체 저류부(24)가 형성된다. 이 용기 본체(16)로 기액 2상 유체가 규칙적인 유동상태로 도입되므로, 액유체 저류부(23)의 액면 흐트러짐과, 이 흐트러짐에 의한 액유체의 비산, 및 액유체 저류부(23)의 기포 혼입을 저감할 수 있다. 이로써, 액유체 저류부(23)로부터 액 유출관(30)으로 흐르는 액유체에 가스유체가 혼입되는 것을 방지할 수 있음과 더불어, 가스유체 저류부(24)로부터 가스유출관(40)으로 흐르는 가스유체에 액유체가 혼입되는 것을 방지할 수 있으므로, 기액분리 성능을 향상시킬 수 있다.
또, 상기 제 2 발명에 의하면, 상기 세분화 수단(50)을 망사부재(50)로 구성하므로, 기포를 확실하게 세분화할 수 있음과 더불어, 기액 2상 유체가 세분화 수단(50)에 의해 받는 저항을 비교적 작게 할 수 있다. 이로써, 용기 본체(16)에 유입되는 기액 2상 유체는 보다 규칙적으로 안정된 유동상태가 된다.
또한, 상기 제 3 발명에 의하면, 상기 유입관(20) 개구단(21)과 상기 가스유출관(40) 개구단(41)을, 용기 본체(16)의 상부에 있어서 용기 본체(16)의 서로 대향하는 쪽을 향해 마주 하도록 배치하므로, 상기 유입관(20)의 개구단(21)으로부터 용기 본체(16) 하부의 액유체 저류부(23)에 기액 2상 유체가 직접 도입되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 상기 유입관(20)의 개구단(21)으로부터 유입되는 기액 2상 유체가 용기 본체(16) 내벽에 충돌하여 비산하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 이 액유체 저류부(23)에 기포가 혼입되거나, 이 액유체 저류부(23)의 액면이 흐트러지는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
또, 상기 가스유출관(40) 개구단(41)은, 용기 본체(16) 내에서 상기 유입관(20) 개구단(21)과 소정 간격을 두고 배치할 수 있으므로, 상기 유입관(20)으로부터 용기 본체(16)에 유입하는 기액 2상 유체가, 가스유출관(40) 개구단(41)으로부터 직접 유출되는 것을 방지할 수 있다. 이와 같이 하여, 액유체 저류부(23)에서 액 유출관(30)으로 흐르는 액유체에 가스유체가 혼입되는 것을 확실하게 방지할 수 있음과 더불어, 가스유체 저류부(24)로부터 가스 유출관으로 흐르는 가스유체에 액유체가 혼입되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 상기 제 9 발명에 의하면, 상기 유입관(20) 개구단(21)과 상기 가스유출관(40) 개구단(41)을, 용기 본체(16) 상부에 배치함과 더불어, 용기 본체(16) 길이방향의 서로 대향하는 쪽으로 마주하도록 배치하므로, 상기 유입관(20) 개구단(21)과 이 개구단(21)이 대향하는 용기 본체(16) 내벽과의 거리를 길게 할 수 있다. 따라서, 상기 유입관(20)에서 유입되는 기액 2상 유체가 용기 본체(16)의 내벽에 충돌하여 비산하는 것을 확실하게 방지할 수 있는 점에서, 용기 본체(16) 내 하부의 액유체 저류부(23) 액면의 흐트러짐이나 기포의 혼입을 방지할 수 있다. 또한, 충돌에 의해 비산된 유체가 가스유출관(40)으로부터 유출되는 것을 방지할 수 있다.
또, 상기 가스유출관(40) 개구단(41)을, 상기 유입관(20) 개구단(21)과 확실하게 격리시켜 배치할 수 있다. 따라서, 상기 유입관(20)으로부터 용기 본체(16)로 유입하는 기액 2상 유체가, 가스유출관(40) 개구단(41)으로부터 직접 유출되는 것을 방지할 수 있다. 이와 같이 하여, 액유체 저류부(23)로부터 액 유출관(30)으로 흐르는 액유체에 가스유체가 혼입되는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 그리고, 가스유체 저류부(24)로부터 가스 유출관(40)으로 흐르는 가스유체에 액유체가 혼입되는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 그 결과, 기액분리 성능을 향상시킬 수 있다.
또한 상기 제 4 및 제 10 발명에 의하면, 용기 본체(16)의 하면(16d)을 상기 액 유출관(30) 개구단(31)에 대응하는 위치에 경사지게 하므로, 용기 본체(16) 내의 액유체가 소량이라도, 액 유출관(30)의 개구단(31) 주변에 확실하게 액유체를 저류시킬 수 있다. 이로써, 액 유출관(30)으로부터 확실하게 액유체를 유출시킬 수 있음과 더불어, 이 액유체를 유출시킬 때, 가스유체가 혼입되는 것을 방지할 수 있다.
또, 상기 제 5 및 제 11 발명에 의하면, 상기 유입관(20)을 용기 본체(16)에 수평방향으로 도입하여, 개구단(21)을 경사진 아래쪽을 향하여 개구시키므로, 기액 2상 유체가 용기 본체(16)의 내벽에 충돌하여 비산하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기액 2상 유체가 용기 본체(16) 액유체의 액면에 대하여 수직으로 낙하되기보다 완만하게 낙하시킬 수 있으므로, 액유체 저류부(23)의 액면 흐트러짐이나 기포의 혼입을 저감할 수 있다.
또, 상기 제 6 및 제 12 발명에 의하면, 상기 유입관(20)을 수평방향으로 이어지도록 설치하므로, 기액 2상 유체가 슬러그류로 되는 경우라도 이 슬러그류의 가스유체로 이루어지는 커다란 기포 덩어리가 부서지기 쉬워진다. 그 결과, 슬러그류의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 상기 제 7 및 제 13 발명에 의하면, 상기 가스유출관(40)의 개구단(41)을, 상기 유입관(20) 개구단(21) 위쪽에 배치하므로, 유입관(20)으로부터 유입된 기액 2상 유체가 낙하하여 상기 가스 유출관(40)의 개구단(41)으로부터 직접 유출되는 것을 방지할 수 있다.
또, 상기 제 8 및 제 14 발명에 의하면, 제 1 또는 제 9 발명에 기재된 기액분리기(18)를 가진 냉매회로(10)가 2단 압축 2단 팽창 냉동주기를 행하도록 하므로, 상기 제 2 팽창기구(15)에서 중간압으로 감압된 기액 2상 냉매를 상기 기액분리기(18)에서 액냉매와 가스냉매로 확실하게 분리할 수 있다. 그 결과, 고단측 압축기(12)의 흡입측으로 공급되는 가스냉매에 액냉매가 혼입되는 것을 방지할 수 있음과 더불어, 제 1 팽창기구(17)를 통해 증발기(13)로 공급되는 액냉매에 가스냉매가 혼입되는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 증발기(13)에서의 증발능력 안정화와, 응축기(14)에서의 응축능력이 안정화되어 운전의 안정화를 도모할 수 있는 점에서, 장치로서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은, 제 1 실시형태에 관한 냉동장치의 냉매회로 배관계통도이다.
도 2는, 제 1 실시형태에 관한 기액분리기의 종단면도이다.
도 3은, 제 1 실시형태의 제 1 변형예에 관한 기액분리기의 종단면도이다.
도 4는, 제 1 실시형태의 제 2 변형예에 관한 기액분리기의 종단면도이다.
도 5는, 제 2 실시형태에 관한 기액분리기의 종단면도이다.
도 6은, 제 2 실시형태의 제 1 변형예에 관한 기액분리기의 종단면도이다.
도 7은, 제 2 실시형태의 제 2 변형예에 관한 기액분리기의 종단면도이다.
도 8은, 종래 기액분리기의 종단면도이다.
도 9는, 종래 기액분리기의 종단면도이다.
[부호의 설명]
1 : 냉동장치 10 : 냉매회로
11 : 저단측 압축기 12 : 고단측 압축기
13 : 냉동열교환기(증발기) 14 : 실외열교환기(응축기)
15 : 주 팽창밸브(제 2 팽창기구) 16 : 용기 본체
16d : 하측부분(하면) 17 : 중간 팽창밸브(제 1 팽창기구)
18 : 기액분리기 20 : 유입관
21, 31, 41 : 개구단 30 : 액 유출관
40 : 가스 유출관 50 : 망사부재(세분화 수단)
이하 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
(제 1 실시형태)
도 1에 나타낸 바와 같이 본 실시형태의 냉동장치(1)는, 저장고 내의 냉동운전을 행하는 것이다. 이 냉동장치(1)는, 2단 압축 2단 팽창 냉동주기를 행하는 냉 매회로(10)를 구비한다.
<냉매회로의 구성>
상기 냉매회로(10)는, 저단측 압축기(11)와 고단측 압축기(12), 냉동열교환기(13), 실외열교환기(14), 주 팽창밸브(17), 중간 팽창밸브(15), 및 본 발명의 특징인 기액분리기(18)를 구비한다.
상기 저단측 압축기(11)의 토출측은 고단측 압축기(12)의 흡입측에 접속된다. 상기 저단측 압축기(11)와 고단측 압축기(12)는, 예를 들어 스크롤형 압축기로 구성된다.
상기 냉동열교환기(13)는 저장고 내에 설치되며, 냉매가 증발하여 저장고 내의 냉각을 행하는 증발기에 구성된다. 이 냉동열교환기(13)는, 출구측이 저단측 압축기(11)의 흡입측에 접속된다. 이 냉동열교환기(13)는, 예를 들어 핀-튜브형 열교환기로 구성된다. 또, 상기 냉동열교환기(13)의 입구측은, 주 팽창밸브(17)의 출구측에 접속된다. 상기 주 팽창밸브(17)는, 개방도 조정 가능한 전자팽창밸브이며 제 1 팽창기구에 구성된다.
상기 실외열교환기(14)는 실외에 설치되며, 냉매가 응축되는 응축기에 구성된다. 이 실외열교환기(14)는, 입구측이 고단측 압축기(12)의 토출측에 접속된다. 또, 상기 실외열교환기(14)는, 예를 들어 핀-튜브형 열교환기로 구성된다. 또한, 상기 실외열교환기(14)의 출구측은 중간 팽창밸브(15)의 입구측에 접속된다. 이 중간 팽창밸브(15)는, 개방도 조정 가능한 전자팽창밸브이며 제 2 팽창기구에 구성된다.
상기 기액분리기(18)는, 용기 본체(16)와 유입관(20), 액 유출관(30) 및 가스 유출관(40)을 구비한다. 이 용기 본체(16)는, 유입관(20)을 거쳐서 중간 팽창밸브(15)의 하류측인 출구측에 접속되며, 액 유출관(30)을 거쳐서 주 팽창밸브(17)의 상류측인 입구측에 접속되고, 가스유출관(40)을 거쳐서 고단측 압축기(12)의 흡입측에 접속된다. 이와 같이 하여, 이 중간 팽창밸브(15)의 출구측은, 상기 기액분리기(18)를 거쳐서 주 팽창밸브(17)의 상류측인 입구측과 상기 고단측 압축기(12)의 흡입측에 접속된다.
<기액분리기의 구성>
다음으로, 상기 기액분리기(18)의 구성을 도 2에 기초하여 보다 상세히 설명한다.
상기 기액분리기(18)의 용기 본체(16)는, 축 방향으로 긴 원통형으로 형성되며, 이 축방향이 수직방향으로 되도록 배치된다. 상기 용기 본체(16)는, 원통의 측면인 보디부에, 제 1 관통공(16a)과 제 2 관통공(16b) 및 제 3 관통공(16c)을 구비한다. 상기 제 1 관통공(16a)은 용기 본체(16)의 보디부 상부에 배치되며, 상기 제 2 관통공(16b)은 용기 본체(16) 보디부의 상기 제 1 관통공(16a)과 대향하는 쪽이며 상기 제 1 관통공(16a)보다 높은 위치에 배치되고, 상기 제 3 관통공(16c)은 용기 본체(16)의 보디부 하부에 배치된다. 또, 상기 용기 본체(16)의 내부는, 하부에 액 냉매 저류부(23)가 형성되는 한편, 그 위쪽에 가스냉매 저류부(24)가 형성된다.
상기 유입관(20)은, 전체에 걸쳐 수평방향으로 이어지도록 배치된다. 또, 상기 유입관(20)은, 상기 용기 본체(16)의 제 1 관통공(16a)을 관통하여 용기 본체(16) 내로 도입되며, 상기 용기 본체(16)의 보디부에 대하여 거의 수직으로 배치된다. 그리고, 상기 유입관(20)의 개구단(21)은, 용기 본체(16)에 있어서 이 용기 본체(16)의 수평방향 중심보다 제 1 관통공(16a)을 갖는 보디부 쪽으로 배치된다. 또, 상기 유입관(20)의 개구단(21)은, 수직방향에 대하여 약 45도 각도를 이루고 경사진 아래쪽으로 개구된다.
상기 유입관(20)에는, 본 발명의 특징인 망사부재(50)가 배치된다. 구체적으로, 상기 유입관(20)에서는, 용기 본체(16) 제 1 관통공(16a)의 관통부가 용기 본체(16)에 납땜되고, 이 관통부 가까이에 상기 망사부재(50)가 배치된다. 이 망사부재(50)는, 중공의 원추형으로 형성되며, 이 원추 저면이 개구되는 한편, 이 원추 측면이 금속 선 재료를 엮은 망사재로 구성된다. 그리고, 망사부재(50)의 원추 정점이 개구단(21)측이 되도록 배치된다. 즉, 유입관(20)에서는, 중간팽창밸브(15)를 흐른 냉매가, 망사부재(50)의 저면 개구를 통해 원추 정점을 향하여 흐르며, 이 때 측면의 망사부재를 통과하도록 구성된다.
상기 가스 유출관(40)은, 상기 용기 본체(16)의 제 2 관통공(16b)을 관통하여 용기 본체(16) 내로 도입되며, 상기 용기 본체(16)의 보디부에 대하여 거의 수직으로 배치된다. 또, 상기 가스 유출관(40)의 개구단(41)은, 용기 본체(16)에 있어서 이 용기 본체(16)의 수평방향 중심보다 제 2 관통공(16b)을 갖는 보디부 쪽에 배치된다.
이와 같이 하여, 상기 유입관(20)의 개구단(21)과 가스 유출관(40)의 개구 단(41)은, 용기 본체(16)의 상부인 가스냉매 저류부(24)에 배치되며, 또 용기 본체(16)의 서로 대향하는 쪽으로 마주하도록 배치된다. 또, 가스 유출관(40)의 개구단(41)은, 상기 유입관(20) 개구단(21)의 위쪽에 배치된다.
상기 액 유출관(30)은, 용기 본체(16)의 제 3 관통공(16c)을 관통하여 용기 본체(16) 보디부에 대하여 거의 수직으로 배치된다. 그리고, 상기 액 유출관(30)의 개구단(31)은, 용기 본체(16) 하부의 액냉매 저류부(23)에 배치된다.
-운전동작-
다음으로, 상기 냉동장치(1)의 운전동작에 대하여 설명한다.
상기 냉동장치(1)를 기동시키면, 냉매회로(10)에서는 각 압축기(11, 12)의 운전이 개시되고, 각 팽창밸브(15, 17)의 개방도가 적절히 설정되어 냉매가 도 1의 화살표 방향으로 순환한다.
고단측 압축기(12)로부터 토출된 고압의 냉매는, 실외열교환기(14)를 흘러 실외공기에 방열하고 응축된다. 응축된 냉매는, 중간 팽창밸브(15)를 흘러 중간압까지 감압되어 기액 2상 상태의 냉매가 된다.
상기 기액 2상 상태의 냉매는, 기액분리기(18)의 유입관(20)을 흘러 망사부재(50)를 통과한다. 이 때, 이 기액 2상 상태의 냉매 중의 기포는 세분화된다. 즉, 도 2에 나타낸 바와 같이, 유입관(20) 중의 기액 2상 냉매가 슬러그류가 되어 가스냉매의 커다란 덩어리로 된 기포(80)가 흐르는 경우이다. 이 경우에도, 기포(80)가 망사부재(50)를 통과하고 세분화되어 미소한 기포(81)가 된다. 그 결과, 기액 2상 냉매는, 액냉매 중에 미소한 기포(81)가 분산된 균일화된 상태가 된다.
그리고, 이 망사부재(50)가 개구단(21) 근방에 배치되므로, 기액 2상 냉매는 균일화된 상태를 유지한 채로 용기 본체(16) 내부로 도입된다. 특히, 상기 기액 2상 냉매는, 수직방향을 향하여 45도 하방으로 개구된 개구단(21)으로부터 액냉매 저류부(23)를 향하여 완만하게 낙하하도록 하여 용기 본체(16) 내부로 도입된다.
이와 같이 하여 기액 2상 냉매는, 안정된 유동상태에서 용기 본체(16) 내로 도입되므로, 액냉매 저류부(23)가 거품 기포의 발생이나, 이 액냉매 저류부(23) 액면이 흐트러져 액냉매가 비산되거나 하는 것이 저감된다. 그리고, 용기 본체(16) 내로 도입된 기액 2상 냉매는, 액냉매와 가스냉매로 분리되며, 이 가스냉매는 용기 본체(16) 상부의 가스냉매 저류부(24)에 저류되고, 상기 액냉매는 용기 본체(16) 하부의 액냉매 저류부(23)에 저류된다.
용기 본체(16)의 액냉매는, 상기 액 유출관(30)을 흘러 주 팽창밸브(17)를 통과하고 저압까지 감압되어 팽창된다. 팽창된 냉매는, 냉동열교환기(13)를 흐를 때 저장고 내 공기로부터 흡열하여 저장고 내 공기를 냉각시킨다.
증발된 냉매는, 저단측 압축기(11)에 흡입되고, 중간압까지 압축되어 토출된다. 그리고, 이 중간압의 토출냉매에, 상기 기액분리기(18)의 용기 본체(16) 내 가스냉매가 가스 유출관(40)을 통해 공급되어 고단측 압축기(11)에 흡입된다.
-제 1 실시형태의 효과-
상기 냉동장치(1)에서는, 기액분리기(18)의 유입관(20)에 망사부재(50)를 배치하기 때문에, 유입관(20)을 흐르는 기액 2상 냉매 중의 가스냉매로부터 이루어지는 기포(80)를 확실하게 세분화할 수 있으므로, 이 기액 2상 냉매를 균일화된 상태 로 할 수 있다. 이로써, 기액 2상 냉매는, 규칙적으로 안정된 유동상태에서 용기 본체(16)로 도입되므로, 액냉매 저류부(23)의 액면 흐트러짐과, 이 흐트러짐에 의한 액냉매 비산, 액냉매 저류부(23)의 거품발생 등에 의한 기포 혼입을 저감할 수 있다.
또한, 상기 유입관(20)은, 전체에 걸쳐 수평방향으로 이어지도록 설치되므로, 기액 2상 냉매 중의 가스냉매로 이루어지는 커다란 기포 덩어리가 부서지기 쉬워져, 망사부재(50)를 통과하기 전부터 커다란 기포(80)의 발생을 억제할 수 있다.
또, 상기 기액분리기(18)에서는, 상기 유입관(20)의 개구단(21)과 가스 유출관(40)의 개구단(41)이, 용기 본체(16)의 상부인 가스냉매 저류부(24)에 배치되며, 또 용기 본체(16)의 서로 대향하는 쪽으로 마주하도록 배치된다. 그 결과, 상기 유입관(20) 개구단(21)으로부터 액냉매 저류부(23)로 기액 2상 냉매가 직접 도입되는 것을 방지할 수 있음과 더불어, 상기 유입관(20) 개구단(21)으로부터 유입되는 기액 2상 냉매가 용기 본체(16) 내벽에 충돌하여 비산하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 이 액냉매 저류부(23)에 기포가 혼입하거나, 이 액냉매 저류부(23)의 액면이 흐트러지거나 하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 유입관(20)의 개구단(21)은, 약 45도로 굴곡되어 경사진 하방을 향해 개구되므로, 기액 2상 냉매가 용기 본체(16) 보디부에 충돌하는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 또, 기액 2상 냉매가 용기 본체(16) 내의 액냉매 저류부(23) 액면에 대하여 수직으로 낙하하기 보다 완만하게 낙하하므로 액냉매 저류부(23)의 액면 흐트러짐이나 거품발생을 저감할 수 있다.
그리고, 가스 유출관(40)의 개구단(41)은, 용기 본체(16)에서 상기 유입관(20) 개구단(21)과 서로 대향하는 쪽에 배치되며, 또 상기 유입관(20) 개구단(21) 위쪽에 배치된다. 따라서, 상기 유입관(20)으로부터 용기 본체(16)로 유입된 기액 2상 냉매가 상기 가스 유출관(40)으로부터 직접 유출되는 것을 방지할 수 있다.
또, 상기 액 유출관(30)의 개구단(31)을, 용기 본체(16) 하부의 액냉매 저류부(23)에 배치하므로, 액 유출관(30)으로부터 액냉매가 유출할 때, 가스냉매가 혼입하는 것을 방지할 수 있다.
이상과 같이, 기액분리기(18)의 각 배관(20, 30, 40)을 배치함으로써, 액냉매 저류부(23)로부터 액 유출관(30)으로 흐르는 액냉매에 가스냉매가 혼입하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 가스냉매 저류부(24)로부터 가스 유출관(40)으로 흐르는 가스냉매에 액냉매가 혼입하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 기액분리 성능을 향상시킬 수 있다.
또, 상기 냉동장치(1)에 있어서, 냉매회로(10) 기액분리기(18)의 기액분리 성능이 향상되므로, 냉동열교환기(13)의 증발능력과, 실외열교환기(14)의 응축능력이 안정화되는 점에서, 운전의 안정화를 도모할 수 있다. 그 결과, 냉동장치(1)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
<제 1 실시형태의 제 1 변형예>
본 변형예는, 상기 제 1 실시형태의 기액분리기(18) 유입관(20)을 1개의 배관으로 구성하는 대신, 도 3에 나타낸 바와 같이, 유입관(20)을 주 배관부(20a)와 망사 배관부(20b) 및 납땜 배관부(20c)로 구성한 것이다.
구체적으로, 상기 납땜 배관부(20c)는, 용기 본체(16)의 제 1 관통공(16a)에 납땜된다. 상기 망사 배관부(20b)는 관 지름이 납땜 배관부(20c) 및 주 배관부(20a) 관 지름보다 크게 형성되며, 제 1 실시형태와 마찬가지로 원추형으로 형성된 망사부재(50)가 배치된다. 그리고, 상기 주 배관부(20a)는, 망사 배관부(20b)를 거쳐서 상기 납땜 배관부(20c)와 접속된다.
즉, 상기 주 배관부(20a)와 망사 배관부(20b) 및 납땜 배관부(20c)가 차례로 접속된다.
본 실시형태에서는, 유입관(20)을 3개의 배관부(20a, 20b, 20c)로 구성시킴으로써, 망사부재(50)의 보수관리나 교환을 용이하게 할 수 있다. 또, 망사 배관부(20b)에서는 기액 2상 상태의 냉매가 흐를 때 망사부재(50)가 저항이 되나, 약간 큰 지름으로 형성함으로써 저항을 저감할 수 있다.
그 밖의 구성, 작용 및 효과는 제 1 실시형태와 마찬가지이다.
<제 1 실시형태의 제 2 변형예>
본 변형예는, 상기 제 1 실시형태 기액분리기(18)의 용기 본체(16)를 원통형으로 형성하는 것 대신, 도 4에 나타낸 바와 같이, 용기 본체(16)의 하면(16d)을 액 유출관(30) 개구단(31)에 대응하는 위치를 향해 하방으로 경사지게 한 것이다.
본 변형예에서는, 용기 본체(16)의 하면(16d)이 상기 액 유출관(30) 개구단(31)에 대응하는 위치를 향하여 하방으로 경사지게 하므로, 용기 본체(16) 내의 액냉매가 소량이라도, 액 유출관(30)의 개구단(31) 주변에 확실하게 액냉매를 저류 시킬 수 있다. 그 결과, 상기 액 유출관(30)으로부터 확실하게 액냉매를 유출시킬 수 있다. 또, 상기 액 유출관(30)의 개구단(31)이, 가스냉매 저류부(24)에 노출되는 일이 없는 점에서, 액 유출관(30)으로부터 가스냉매가 유출되는 것을 방지할 수 있다.
그 밖의 구성, 작용 및 효과는 제 1 실시형태와 마찬가지이다.
(제 2 실시형태)
본 실시형태는 상기 제 1 실시형태와 마찬가지로, 2단 압축 2단 팽창 냉동주기를 행하는 냉매회로를 구비하며, 저장고 내의 냉동운전을 행하는 냉동장치이고, 상기 제 1 실시형태와 냉매회로에서의 기액분리기(18)의 구성만이 다르다.
본 실시형태의 기액분리기(18)는 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 용기 본체(16)가 수평방향의 길이가 수직방향의 길이보다 길게 형성된다. 또, 상기 기액분리기(18)의 유입관(20)에는 세분화수단인 망사부재(50)가 배치된다.
구체적으로, 상기 기액분리기(18)의 용기 본체(16)는, 상기 제 1 실시형태의 원통형 용기 본체(16)를, 이 원통의 축방향이 수평방향으로 되도록 옆으로 설치된다. 그 결과, 상기 용기 본체(16)는, 수평방향의 길이가 수직방향의 길이보다 길게 형성된다.
또, 상기 용기 본체(16) 원통의 2개 저면 중 한쪽에는, 상부에 제 1 관통공(16a)이, 하부에 제 3 관통공(16c)이 각각 형성된다. 그리고, 상기 유입관(20)과 액 유출관(30)은 각각, 상기 제 1 관통공(16a)과 제 3 관통공(16c)을 용기 본체(16) 저면에 대하여 거의 수직으로 관통하여 용기 본체(16)에 접속된다.
한편, 상기 용기 본체(16)의 저면 중 다른 한쪽에는, 제 1 관통공(16a)에 대응하는 위치의 상부에 제 2 관통공(16b)이 형성되며, 이 제 2 관통공(16b)에 가스 유출관(40)이 관통하여 접속된다. 또, 상기 유입관(20) 개구단(21)과 상기 액 유출관(30)의 개구단(31)은, 용기 본체(16)의 수평방향 중심보다 제 1 관통공(16a)과 제 3 관통공(16c)을 갖는 저면 쪽으로 배치된다. 또한, 상기 가스 유출관(40)의 개구단(41)은, 용기 본체(16)의 수평방향 중심보다 제 2 관통공(16b)을 갖는 저면 쪽으로 배치된다.
이와 같이 하여, 상기 액 유출관(20)의 개구단(21)과 가스 유출관(40)의 개구단(41)은, 용기 본체(16) 상부의 가스냉매 저류부(24)에 배치되며, 또 용기 본체(16) 길이방향의 서로 대향하는 쪽으로 마주하도록 배치된다. 또, 가스 유출관(40)의 개구단(41)은, 상기 유입관(20)의 개구단(21) 상방에 배치된다. 한편, 액 유출관(30)의 개구단(31)은, 용기 본체(16) 하부의 액냉매 저류부(24)에 배치된다.
본 변형예에서는, 상기 제 1 실시형태와 마찬가지 형상의 용기 본체(16)를 이용하나, 용기 본체(16)의 수평방향이 길이방향으로 되도록 설치하므로 다음과 같은 효과를 발휘한다.
우선, 상기 유입관(20)의 개구단(21)과, 이 개구단(21)이 대향하는 상기 용기 본체(16)의 내벽(제 2 관통공(16b)을 갖는 저면)과의 거리를 길게 할 수 있다. 따라서, 상기 유입관(20)을 흐르는 기액 2상 냉매가 슬러그류가 되어 일시적으로 유속이 빨라질 경우라도, 상기 유입관(20)으로부터 유입된 기액 2상 냉매가 용기 본체(16) 내벽에 충돌하는 것을 방지할 수 있다.
이로써, 이 충돌에 의해 생기는 기액 2상 냉매의 비산을 방지할 수 있으므로, 비산된 냉매가 가스 유출관(40)으로부터 유출되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 비산된 냉매가 액냉매 저류부(23)로 낙하하여 생기는 액면의 흐트러짐, 이 액면 흐트러짐에 의해 발생하는 액냉매의 비산, 및 액냉매 저류부(23)로의 기포 혼입을 확실하게 방지할 수 있다.
또, 상기 유입관(20) 개구단(21)과 가스 유출관(40)의 개구단(41)을 확실하게 격리시켜 배치시킬 수 있으므로, 이 유입관(20)으로부터 유입된 기액 2상 냉매가 가스유출관(40)으로부터 직접 유출되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
이와 같이 하여 상기 기액분리기(18)에서는, 가스 유출관(40)에서 유출되는 가스냉매에 액냉매가 혼입되는 것을 방지할 수 있음과 더불어, 액 유출관(30)에서 유출되는 액냉매에 가스냉매가 혼입되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 상기 기액분리기(18)의 기액분리 성능을 향상시킬 수 있다.
여기서, 본 실시형태에서는, 용기 본체(16)의 길이방향을 수평방향으로 함으로써, 유입관(20)으로부터 유입된 기액 2상 냉매가 용기 본체(16) 내벽에 충돌하는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 유입관(20) 개구단(21)이 경사진 하방을 향해 개구되도록 하여, 유입관(20)으로부터 유입된 기액 2상 냉매가 용기 본체(16) 내벽에 충돌하는 것을 보다 확실하게 방지하도록 해도 된다.
그 밖의 구성, 작용 및 효과는 제 1 실시형태와 마찬가지이다.
-제 2 실시형태의 제 1 변형예-
본 변형예는 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 제 2 실시형태의 기액분리기(18) 유입관(20)에 망사부재(50)를 배치한 것이다.
본 변형예에서는, 상기 망사부재(50)를 배치함으로써, 유입관(20)으로부터 용기 본체(16) 내로 도입되는 기액 2상 냉매가 균일화되어, 이 기액 2상 냉매의 유동상태가 규칙적이며 안정된다. 그 결과, 액냉매 저류부(23)의 액면 흐트러짐이나, 이 액면 흐트러짐에 의한 가스냉매 저류부(24)로의 액냉매 비산이나, 액냉매 저류부(23)의 거품 등에 의한 기포 혼입 등이 방지된다. 이로써, 상기 기액분리기(18)의 기액분리 성능이 보다 향상된다.
그 밖의 구성, 작용 및 효과는 제 2 실시형태와 마찬가지이다.
-제 2 실시형태의 제 2 변형예-
본 변형예는 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 제 2 실시형태 기액분리기(18)의 용기 본체(16)를, 가스유출관(40)이 관통한 저면에서 액 유출관(30)이 관통한 저면의 방향을 향해 하방으로 경사지게 하여 설치시킨 것이다. 이로써, 상기 용기 본체(16)의 원통 측면에서의 하측부분(16d)이 상기 액 유출관(30)의 개구단(31)에 대응하는 위치를 향해 하방으로 경사지고, 상기 측면에서의 하측부분(16d)이 용기 본체(16)의 하면에 구성된다. 또, 본 변형예에서는, 용기 본체(16)만이 경사지게 배치되고, 각 배관(20, 30, 40)은 수평방향으로 용기 본체(16)에 배치된다.
본 변형예에서는, 용기 본체(16) 내의 액냉매가 소량이라도, 액 유출관(30)의 개구단(31) 주변에 확실하게 액냉매를 저류시킬 수 있으므로, 액 유출관(30)으 로부터 확실하게 액냉매를 유출시킬 수 있다. 또, 액 유출관(30)의 개구단(31)이 가스냉매 저류부(24)에 노출되는 것을 방지할 수 있으므로, 액 유출관(30)으로부터 가스냉매가 유출되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 본 변형예에서는 용기 본체(16) 전체를 경사지게 함으로써, 용기 본체(16) 원통 측면의 하측부분(16d)이, 상기 액 유출관(30)의 개구단(31)에 대응하는 위치를 향해 하방으로 경사지게 하였으나, 제 1 실시형태의 제 2 변형예와 마찬가지로, 용기 본체(16)의 하측부분(16d)만이, 상기 액 유출관(30)의 개구단(31)에 대응하는 위치를 향해 하방으로 경사지는 형상으로 해도 된다. 또, 각 배관(20, 30, 40)을, 용기 본체(16) 저면에 대하여 거의 수직이 되도록 도입하여, 용기 본체(16)와 같은 방향으로 경사지도록 배치해도 된다.
그 밖의 구성, 작용 및 효과는 제 2 실시형태와 마찬가지이다.
(그 밖의 실시형태)
상기 실시형태에 대해서는 다음과 같은 구성으로 해도 된다.
상기 각 실시형태의 냉동장치(1)는, 저장고 내의 냉동운전을 행하는 냉동장치로 하였으나, 기액분리기를 갖고 2단 압축 2단 팽창 냉동주기를 행하는 냉매회로를 구비한 냉동장치이면 된다. 즉, 냉동장치(1)는, 예를 들어 실내의 냉방운전 또는 난방운전을 행하는 냉동장치라도 되며, 또 냉난방운전 전환 가능한 냉동장치나, 일단 압축 일단 팽창 운전과 2단 압축 2단 팽창 운전이 전환 가능한 냉동장치라도 된다. 또, 냉매회로의 압축기(11, 12)나 열교환기(13, 14)의 구성도 특별히 한정되지 않는다.
또, 상기 제 1 실시형태에서는, 기액분리기(18)의 유입관(20)에 배치한 망사부재(50)를 원추형으로 형성했으나, 망사부재(50)의 형상 등은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 망사부재(50)는, 판상의 망사부재를 1매 또는 복수 매 겹쳐 유입관(20) 내에 배치하는 등 하여도 된다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 기액분리기(18)의 용기 본체(16)를 원통형으로 하였으나, 용기 본체(16)의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 직방체형이라도 된다.
여기서, 이상의 실시형태는, 본질적으로 바람직한 예시이며, 본 발명, 그 적용물, 혹은 그 용도범위의 제한을 의도하는 것은 아니다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 기액분리기 및 이 기액분리기를 갖는 냉매회로를 구비한 냉동장치에 유용하다.

Claims (14)

  1. 기액 2상 유체를 액유체와 가스유체로 분리하는 용기 본체(16)와,
    이 용기 본체(16)에 기액 2상 유체를 유입시키기 위한 유입관(20)과,
    상기 용기 본체(16) 내의 액유체를 상기 용기 본체(16)로부터 유출시키기 위한 액 유출관(30)과,
    상기 용기 본체(16) 내의 가스유체를 상기 용기 본체(16)로부터 유출시키기 위한 가스 유출관(40)을 구비한 기액분리기에 있어서,
    상기 유입관(20)에는, 기액 2상 유체 중의 기포를 세분화하는 세분화 수단(50)이 배치되는 것을 특징으로 하는 기액분리기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 세분화 수단(50)은, 망사부재(50)로 구성되는 것을 특징으로 하는 기액분리기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유입관(20)의 개구단(21)과 상기 가스 유출관(40)의 개구단(41)은, 용기 본체(16)의 상부에 배치됨과 더불어, 용기 본체(16)의 서로 대향하는 쪽으로 마주 하도록 배치되는 한편,
    상기 액 유출관(30)의 개구단(31)은, 용기 본체(16)의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 기액분리기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 용기 본체(16)는, 이 용기 본체(16)의 하면(16d)이 상기 액 유출관(30) 개구단(31)에 대응하는 위치를 향하여 아래쪽으로 경사지도록 설치되는 것을 특징으로 하는 기액분리기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 유입관(20)은, 용기 본체(16) 내에 수평방향으로 도입되는 한편, 개구단(21)이 경사진 아래쪽을 향하여 개구되는 것을 특징으로 하는 기액분리기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 유입관(20)은, 수평방향으로 이어지도록 설치되는 것을 특징으로 하는 기액분리기.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 가스 유출관(40)의 개구단(41)은, 상기 유입관(20) 개구단(21)의 위쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 기액분리기.
  8. 청구항 1 기재의 기액분리기(18)를 갖는 냉매회로(10)를 구비한 냉동장치에 있어서,
    상기 냉매회로(10)는, 제 1 팽창기구(17)와 증발기(13), 저단측 압축기(11), 고단측 압축기(12), 응축기(14), 및 제 2 팽창기구(15)가 차례로 접속되어 2단 압축 2단 팽창 냉동주기를 행하도록 구성되며,
    상기 응축기(14)를 흐른 후에 상기 제 2 팽창기구(15)에서 감압된 중간압의 기액 2상 냉매가 상기 기액분리기(18)의 용기 본체(16)로 유입하도록, 상기 기액분리기(18)의 유입관(20)이 상기 제 2 팽창기구(15) 하류 쪽에 접속되고,
    상기 기액분리기(18)에서 분리된 액냉매가 상기 제 1 팽창기구(17)에 공급되도록, 상기 기액분리기(18)의 액 유출관(30)이 상기 제 1 팽창기구(17)의 상류 쪽에 접속되는 한편,
    상기 기액분리기(18)에서 분리된 가스냉매가 고단측 압축기(12)의 흡입측에 공급되도록 상기 기액분리기(18)의 가스 유출관(40)이 고단측 압축기(12)의 흡입측에 접속되는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
  9. 기액 2상 유체를 액유체와 가스유체로 분리하는 용기 본체(16)와,
    이 용기 본체(16)에 기액 2상 유체를 유입시키기 위한 유입관(20)과,
    상기 용기 본체(16) 내의 액유체를 상기 용기 본체(16)로부터 유출시키기 위한 액 유출관(30)과,
    상기 용기 본체(16) 내의 가스유체를 상기 용기 본체(16)로부터 유출시키기 위한 가스 유출관(40)을 구비한 기액분리기에 있어서,
    상기 용기 본체(16)는, 수평방향의 긴 쪽 방향의 길이가 수직방향 길이보다 길게 형성되는 한편,
    상기 유입관(20)의 개구단(21)과 상기 가스 유출관(40)의 개구단(41)은, 용기 본체(16)의 상부에 배치됨과 더불어, 용기 본체(16)의 길이방향의 서로 대향하는 쪽으로 마주하도록 배치되며,
    상기 액 유출관(30)의 개구단(31)은, 용기 본체(16)의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 기액분리기.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 용기 본체(16)는, 이 용기 본체(16)의 하면(16d)이 상기 액 유출관(30)의 개구단(31)에 대응하는 위치를 향하여 하방으로 경사지도록 설치되는 것을 특징으로 하는 기액분리기.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 유입관(20)은, 용기 본체(16) 내에 수평방향으로 도입되는 한편, 개구단(21)이 경사진 아래쪽을 향하여 개구되는 것을 특징으로 하는 기액분리기.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 유입관(20)은 수평방향으로 이어지도록 설치되는 것을 특징으로 하는 기액분리기.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 가스 유출관(40)의 개구단(41)은, 상기 유입관(20)의 개구단(21)의 위쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 기액분리기.
  14. 청구항 9에 기재된 기액분리기(18)를 갖는 냉매회로(10)를 구비한 냉동장치에 있어서,
    상기 냉매회로(10)는, 제 1 팽창기구(17)와 증발기(13), 저단측 압축기(11), 고단측 압축기(12), 응축기(14), 및 제 2 팽창기구(15)가 차례로 접속되어 2단 압축 2단 팽창 냉동주기를 행하도록 구성되며,
    상기 응축기(14)를 흐른 후에 상기 제 2 팽창기구(15)에서 감압된 중간압의 기액 2상 냉매가 상기 기액분리기(18)의 용기 본체(16)에 유입하도록, 상기 기액분리기(18)의 유입관(20)이 상기 제 2 팽창기구(15) 하류 쪽에 접속되고,
    상기 기액분리기(18)에서 분리된 액냉매가 상기 제 1 팽창기구(17)에 공급되도록, 상기 기액분리기(18)의 액 유출관(30)이 상기 제 1 팽창기구(17)의 상류 쪽에 접속되는 한편,
    상기 기액분리기(18)에서 분리된 가스냉매가 고단측 압축기(12)의 흡입측에 공급되도록 상기 기액분리기(18)의 가스 유출관(40)이 고단측 압축기(12)의 흡입측에 접속되는 것을 특징으로 하는 냉동장치.
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