WO2019082773A1 - 気液分離装置 - Google Patents

気液分離装置

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WO2019082773A1
WO2019082773A1 PCT/JP2018/038733 JP2018038733W WO2019082773A1 WO 2019082773 A1 WO2019082773 A1 WO 2019082773A1 JP 2018038733 W JP2018038733 W JP 2018038733W WO 2019082773 A1 WO2019082773 A1 WO 2019082773A1
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liquid
pipe
fluid
inlet pipe
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PCT/JP2018/038733
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哲暢 鈴木
豪孝 伊藤
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臼井国際産業株式会社
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a gas-liquid separation device for separating a gas and a liquid contained in a gas-liquid two-phase fluid.
  • a gas-liquid separation device that separates gas and liquid by introducing a gas-liquid two-phase fluid tangentially into an inlet pipe and forming a swirl flow in the inlet pipe (eg, patented) Reference 1).
  • the axis of the fluid inflow pipe is orthogonal to the axis of the inlet pipe, and the gas-liquid two-phase fluid is introduced from the side of the inlet pipe.
  • the axis of the inlet pipe extends in the vertical direction
  • the inner pipe through which the gas flows is coaxially connected to the upper portion of the pipe
  • the drainage port is formed in the lower portion of the pipe.
  • the fluid inflow pipe has an axis extending in the horizontal direction and is connected to the upper circumferential surface of the inlet pipe. Therefore, all of the inlet pipe, the inner pipe, and the fluid inflow pipe were not arranged horizontally.
  • the part to which the fluid inflow pipe is connected is close to the exhaust port to which the inner pipe is connected, and is open at a position facing the circumferential surface of the inner pipe. Therefore, in the case where the inlet pipe, the inner pipe, and the fluid inflow pipe are all arranged horizontally, there is a problem that it is difficult to properly swirl the gas-liquid two-phase fluid to separate the gas and the liquid.
  • the present invention was made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a gas-liquid separation device capable of appropriately swirling a gas-liquid two-phase fluid in a horizontally extending inlet pipe. Do.
  • the present invention is a gas-liquid separation device that swirls a gas-liquid two-phase fluid flowing through piping to separate liquid and gas from the gas-liquid two-phase fluid.
  • the pipe is formed at the fluid inlet formed on the upstream circumferential surface in the flow direction of the gas-liquid two-phase fluid and at the downstream end in the flow direction of the gas-liquid two-phase fluid and the liquid flows out
  • a horizontally extending cylindrical inlet pipe having a drainage port, and one end where an opening is formed is inserted into the downstream end of the flow direction of the gas-liquid two-phase fluid of the inlet pipe, and the inlet pipe
  • an inner pipe coaxially arranged at one end, and a connection portion connected to the fluid inlet at one end, and is horizontally extended, and is connected to the inside of the inlet pipe via the fluid inlet and the inlet pipe
  • a fluid inflow pipe arranged to be capable of introducing a gas-liquid two-phase fluid from the side.
  • the gas-liquid two-phase fluid flowing from the fluid inflow pipe into the inlet pipe is less likely to be directed to the center of the inlet pipe, and this gas-liquid two-phase fluid can be introduced along the inner circumferential surface of the inlet pipe.
  • the gas-liquid two-phase fluid can be appropriately swirled in the horizontally extending inlet pipe.
  • FIG. 1 is an overall system diagram showing an exhaust gas recirculation system of an internal combustion engine to which a gas-liquid separation device of a first embodiment is applied.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a gas-liquid separation device of Example 1;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. It is an enlarged view of the B section shown in FIG.
  • FIG. 6 is an overall explanatory view showing flows of a gas-liquid two-phase fluid and separated gas and liquid in the gas-liquid separator of Example 1;
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line CC shown in FIG.
  • FIG. 5 is an explanatory view showing the flow of liquid in the gas-liquid separation device of Example 1 in an enlarged manner. It is an enlarged view of the D section shown in FIG.
  • Example 1 First, the configuration of the gas-liquid separation device in the first embodiment will be described by being divided into “system overall configuration of application example” and “detailed configuration of gas-liquid separation device”.
  • FIG. 1 is an overall system diagram showing an exhaust gas recirculation system of an internal combustion engine to which the gas-liquid separation device of the first embodiment is applied. The entire system configuration of the application example of the first embodiment will be described below based on FIG.
  • the gas-liquid separation device 20 of the first embodiment is applied to an exhaust gas recirculation system S of an internal combustion engine 1 shown in FIG.
  • the internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a diesel engine mounted on a vehicle as a drive source for traveling, and has four cylinders (not shown). An intake passage 2 and an exhaust passage 3 are connected to each cylinder.
  • An intake port 2a is formed at an end of the intake passage 2. From the side of the intake port 2a, an air cleaner 4 for intake filtration, a compressor 5a of a turbocharger 5, an intercooler 6 for cooling intake, and an intake air amount A throttle valve 7 is provided for adjusting the valve. In the exhaust passage 3, a turbine 5 b of the turbocharger 5, an exhaust purification catalyst 8 for purifying the exhaust, and an exhaust throttle valve 9 for adjusting an exhaust flow rate are provided in this order from the internal combustion engine 1 side. A muffler 10 is provided downstream of the exhaust throttle valve 9, and an exhaust port 3a is formed at the end of the muffler.
  • EGR exhaust Gas Recirculation
  • exhaust gas recirculation is a technology for taking out a part of exhaust gas after combustion in the internal combustion engine 1 and re-inhale it, and is also called exhaust gas recirculation.
  • the low pressure EGR passage 11 connects the intake passage 2 upstream of the compressor 5 a and the exhaust passage 3 downstream of the exhaust purification catalyst 8.
  • the high pressure EGR passage 12 connects the intake passage 2 downstream of the compressor 5a and the exhaust passage 3 upstream of the turbine 5b.
  • the exhaust gas that has passed through the turbine 5b is returned to the intake air of the compressor 5a.
  • the exhaust gas before being sucked into the turbine 5b is returned to the air having passed through the compressor 5a.
  • an EGR cooler 13 for cooling the exhaust introduced into the intake passage 2 and a low pressure EGR valve 14 for adjusting the flow rate of the exhaust gas recirculated to the intake passage 2 via the low pressure EGR passage 11. And are provided.
  • the high pressure EGR passage 12 is provided with a high pressure EGR valve 15 for adjusting the flow rate of the exhaust gas returned to the intake passage 2 via the high pressure EGR passage 12.
  • the gas-liquid separation device 20 (see FIG. 2) to which the swirl flow generation device of the present invention is applied is located downstream of the low pressure EGR valve 14 and upstream of the compressor 5a of the turbocharger 5. It is installed at a position (a position surrounded by an alternate long and short dash line X in FIG. 1) to collect and drain condensed water.
  • FIG. 2 and 3 are cross-sectional views showing the gas-liquid separation device of the first embodiment.
  • FIG.2 and FIG.3 the detailed structure of the gas-liquid separator of Example 1 is demonstrated.
  • the gas-liquid separation device 20 has an inlet pipe 21, an inner pipe 22, a first drainage pipe 23, a second drainage pipe 24, a water storage tank 25, and a bypass pipe 26. And a fluid inflow tube 30.
  • the inlet pipe 21 communicates with the intake port 2a and the low pressure EGR valve 14 through the fluid inflow pipe 30, and exhaust (hereinafter referred to as “gas-liquid two-phase fluid” in a state in which gas and particulate liquid (condensed water) are mixed. "Is a cylindrical tubular member introduced. The axis O 1 of the inlet pipe 21 extends in the horizontal direction. Further, in the inside of the inlet pipe 21, gas-liquid two-phase fluid flows along the axis O 1, the upstream side of the flow direction of the gas-liquid two-phase fluid (in FIG.
  • a fluid inlet 21a is formed on the circumferential surface of the first fluid outlet 21c (a drainage outlet) at an end 21b on the downstream side (left side in FIG. 2, hereinafter referred to as "fluid outlet side") of the flow direction of gas-liquid two-phase fluid ) Is formed.
  • the end face 21 d on the fluid inflow side of the inlet pipe 21 is closed.
  • the fluid inflow port 21a is an opening that is open in the tangential direction of the inlet pipe 21, and the opening center position (axis O 3 ) is formed at a position offset downward in the vertical direction from the axis O 1 (FIG. 3) reference). Further, the fluid inlet 21a, as shown in FIG. 2, a short circumferential direction of the opening size of the inlet pipe 21, an opening dimension along the axis O 1 is exhibits a flat elliptical shape longer. That is, the fluid inflow port 21a has a flat shape that takes a major axis in the same direction as the axis O1.
  • the opening area of the fluid inflow port 21 a in a cross section perpendicular to the axis O 2 of the fluid inflow pipe 30 is set to substantially the same size as the cross sectional area of the fluid inflow pipe 30.
  • the “vertical direction” is a direction perpendicular to the horizontal direction and in which gravity acts. In FIGS. 2 and 3, the vertical direction in the drawing corresponds to the “vertical direction”.
  • the axis O 2 is an axis at a general portion of the fluid inflow pipe 30.
  • the first drain port 21c is an opening through which the liquid separated from the gas-liquid two-phase fluid flows out, and is open in the radial direction of the inlet pipe 21 and downward in the vertical direction.
  • the inner pipe 22 is formed of a cylindrical tubular member having an outer dimension smaller than the inner diameter of the inlet pipe 21, and one end 22 a is inserted into the fluid outlet side end 21 b of the inlet pipe 21 and coaxial with the inlet pipe 21. Installed in the state.
  • a spacer 28 is fitted in the gap ⁇ generated between the inlet pipe 21 and the inner pipe 22.
  • the spacer 28 has a cylindrical shape surrounding the entire circumference of the inner pipe 22, and the outer peripheral surface is in airtight contact with the inner peripheral surface 21 e of the inlet pipe 21, and the inner peripheral surface is airtight to the outer peripheral surface 22 f of the inner pipe 22. It is in contact with the condition.
  • the axial end 28a of the spacer 28 inside the inlet pipe 21 is axially aligned with the most downstream portion of the peripheral edge of the first drain port 21c. That is, although the spacer 28 does not overlap the opening area of the first drainage port 21c, the spacer 28 is installed in the opening area of the first drainage port 21c without an opening in the axial direction.
  • the inner pipe 22 has an opening 22 b opened in the axial direction at one end 22 a inserted into the inlet pipe 21. Thereby, the inlet pipe 21, the inner pipe 22, and the opening 22b are coaxial.
  • the end on the fluid outflow side (left side in FIG. 2) of the inner pipe 22 communicates with the compressor 5 a of the turbocharger 5.
  • a vent 22 c penetrating the circumferential surface in the radial direction is formed at the position where the inner pipe 22 protrudes from the inlet pipe 21, a vent 22 c penetrating the circumferential surface in the radial direction is formed.
  • the second end 26 b of the bypass pipe 26 is connected to the vent 22 c.
  • a plurality of annular groove portions 22e are formed on the inner circumferential surface 22d of the inner pipe 22 .
  • a protrusion 22g is formed at a portion inserted into the inlet pipe 21, and a heating electric heat sheet 22h (heating structure) is provided at a portion protruding from the inlet pipe 21.
  • Each annular groove 22 e is an annular recess extending along the circumferential direction of the inner pipe 22, and is provided inside the inner pipe 22, that is, at a position on the fluid outflow side relative to the fluid inflow pipe 30.
  • one of the two annular grooves 22e is a portion inserted into the inlet pipe 21 and is formed inside the protrusion 22g, and the axial direction of the annular groove 22e and the protrusion 22g The positions match.
  • the other annular groove 22 e is formed in a portion projecting from the inlet pipe 21.
  • Each annular groove 22e has a first step surface 51, a second step surface 52, and a bottom surface 53, as shown in an enlarged manner in FIG.
  • the first step surface 51 is a surface located on the fluid inflow side among the surfaces forming the annular groove 22 e.
  • the inner diameter of the inner pipe 22 is enlarged stepwise toward the fluid outflow side by the first step surface 51. That is, in the inner pipe 22, the inner diameter D2 at the position inside the annular groove 22e is larger than the inner diameter D1 at the position on the fluid inflow side of the annular groove 22e.
  • this first step surface 51, the angle theta 1 which forms at the fluid inlet side of the inner pipe inner peripheral surface 221d than the first stepped surface 51 is here set to 90 °.
  • the second step surface 52 is a surface located on the fluid outflow side among the surfaces forming the annular groove 22e.
  • the second step surface 52 reduces the inner diameter of the inner pipe 22 stepwise toward the fluid outflow side. That is, in the inner pipe 22, the inner diameter D2 at the position inside the annular groove 22e is larger than the inner diameter D3 at the position on the fluid outflow side of the annular groove 22e.
  • this second step surface 52 the angle theta 2 which forms in the inside inner pipe of the fluid outflow side peripheral surface 222d than the second stepped surface 52 is here set to 90 °.
  • the height dimension H 2 of the second step surface 52 is set to the same dimension as the height dimension H 1 of the first step surface 51.
  • the bottom surface 53 is a surface that extends in the circumferential direction of the inner pipe 22 and becomes the bottom surface of the annular groove 22 e, and is located between the first step surface 51 and the second step surface 52.
  • the projecting portion 22g protrudes outward in the radial direction from the outer peripheral surface 22f of the inner pipe 22, extends in the circumferential direction of the inner pipe 22, and surrounds the entire periphery of the outer peripheral surface 22f.
  • the protrusion 22 g is formed at the upper position in the gravity direction of the first drain port 21 c formed in the inlet pipe 21.
  • the height dimension H3 of the protrusion 22g is set to be smaller than the gap dimension H4 between the inner peripheral surface 21e of the inlet pipe 21 and the outer peripheral surface 22f of the inner pipe 22. Thereby, a gap is generated between the tip end surface of the protrusion 22 g and the inner peripheral surface 21 e of the inlet pipe 21.
  • the heating electric heating sheet 22h is a flexible sheet having a heating wire that generates heat by turning on a switch (not shown), and is wound around the inner pipe 22 to cover the outer peripheral surface 22f. And the inner pipe 22 is heated because the heating wire which this heating heating sheet 22h has heat
  • the heating electric heating sheet 22 h covers the position where the other annular groove 22 e formed in the portion projecting from the inlet pipe 21 is formed, and the annular groove 22 e (first The outer peripheral surface 22f of the portion where the step surface 51) is formed is heated.
  • the first drainage pipe 23 is formed by a T-shaped pipe in which the second pipe member 23b is connected in the axial center of the first pipe member 23a so as to be orthogonal to the first pipe member 23a. The outlet end is fitted. Further, a connection opening 23c formed in a connection portion between the first pipe member 23a and the second pipe member 23b faces the first drain port 21c. Thus, in the inlet pipe 21, the second pipe member 23 b of the first drain pipe 23 communicates with the first drain port 21 c and the connection opening 23 c.
  • the inner diameter of the first drain port 21 c formed in the inlet pipe 21 is set to be equal to the inner diameter of the connection opening 23 c of the first drain pipe 23.
  • the second tube member 23b extends in the vertical direction, and has, at an intermediate portion, a reduced diameter portion 23d whose diameter gradually decreases along the flow direction of the liquid.
  • the inside diameter size of the tip end opening 23e is smaller than the inside diameter size of the connection opening 23c and the first drainage port 21c.
  • the second drainage pipe 24 is a cylindrical tubular member fixed at one end thereof to the circumferential surface on the fluid inflow side of the inlet pipe 21 and the fluid inflow pipe 30 and extending in the vertical direction. As shown in FIG. 3, one end of the second drainage pipe 24 communicates with an upstream drainage port 32 described later formed in the fluid inflow pipe 30. And this 2nd drainage pipe 24 has the diameter reduction part 24a which diameter-reduces gradually along the flow direction of a liquid in the middle part, and the opening area of tip opening 24b is larger than the opening area of the upstream side drainage port 32. It is getting smaller.
  • the water storage tank 25 has a tank main body 25 a installed below the first drainage pipe 23 and the second drainage pipe 24 in the vertical direction.
  • the first connection port 25b formed in the upper part is connected to the tip 23f of the second pipe member 23b of the first drainage pipe 23, and the second connection port 25c is the tip of the second drainage pipe 24 Connected to 24c.
  • the distal end opening 23e formed in the distal end portion 23f of the second pipe member 23b communicates with the first connection port 25b, and the distal end opening 24b formed in the distal end portion 24c of the second drainage pipe 24 forms a second connection. It communicates with the mouth 25c.
  • an air vent 25d to which the first end 26a of the bypass pipe 26 is connected is formed on the side surface of the upper portion in the vertical direction of the tank body 25a.
  • a drain opening (not shown) that can be opened and closed as appropriate is formed in the lower part of the tank body 25a in the direction of gravity.
  • the bypass pipe 26 is a pipe member open at both ends communicating the inner pipe 22 and the water storage tank 25.
  • the bypass pipe 26 has a first end 26 a connected to the vent 25 d formed in the tank body 25 a and a second end 26 b connected to the vent 22 c formed in the inner pipe 22.
  • the internal space of the tank body 25 a communicates with the inside of the inner pipe 22 via the bypass pipe 26.
  • the fluid inflow pipe 30 is constituted by a cylindrical tubular member having a smaller diameter than the inlet pipe 21.
  • the end on the fluid inflow side (right side in FIG. 3) communicates with the inlet 2a and the low pressure EGR valve 14 A connecting portion 31 is formed at the end of the outflow side (left side in FIG. 3).
  • the fluid inflow pipe 30, together with the axis O 2 extends horizontally, are arranged in a state inclined (perpendicular here) with respect to the axis O 1 of this axis O 2 is the inlet pipe 21.
  • connection portion 31 is a portion in which the outer shape of the fluid inflow pipe 30 is deformed according to the opening shape of the fluid inflow port 21a, and the tip is inserted and connected to the fluid inflow port 21a.
  • a connection opening 31 a communicating with the fluid inlet 21 a is formed at the tip of the connection portion 31.
  • the connection opening 31 a is open in the axial direction of the fluid inflow pipe 30.
  • the connecting portion 31 in the first embodiment gradually changes from an annular shape having the same cross-sectional shape as the cross section of the general portion of the fluid inflow tube 30 to a flat elliptical shape having the same opening shape as the fluid inlet 21a.
  • a second connection portion 31c whose cross-sectional shape is the same as the opening shape of the fluid inlet 21a.
  • connection portion 31 in the connection portion 31, the axis O 3 passing through the center of the connection opening 31 a is set parallel to the direction of the axis O 2 of the fluid inflow pipe 30 and the tangential direction of the inlet pipe 21. At the same time, the position of the axis O 3 is offset downward in the vertical direction with respect to the position of the axis O 1 of the inlet pipe 21.
  • connection portion 31 c of the connection portion 31 is formed with an upstream side drainage port 32 opened downward in the vertical direction.
  • the upstream side drain port 32 opens at a position above the second drain pipe 24 and communicates with the second drain pipe 24.
  • gas-liquid separation operation “gas-liquid separation operation”, “liquid collection operation”, “liquid evaporation promotion operation”, “second droplet surface holding operation” I will divide and explain.
  • FIG.5 and FIG.6 is whole explanatory drawing which shows the flow of the gas-liquid two-phase fluid in the gas-liquid separator of Example 1, and the isolate
  • FIGS. 5 and 6 the gas-liquid separation operation of the first embodiment will be described based on FIGS. 5 and 6.
  • the exhaust gas recirculation system S shown in FIG. 1 the external air taken in from the air inlet 2a and the exhaust gas taken in from the exhaust passage 3 through the low pressure EGR passage 11 are turbocharged at a speed of 1 m / s to 100 m / s. It flows into the compressor 5 a of the feeder 5. At this time, the exhaust gas contains moisture, and the exhaust gas is cooled by the EGR cooler 13 so that the moisture condenses and becomes condensed liquid as a particulate liquid, and the liquid is mixed with a gas such as air. It becomes a gas-liquid two-phase fluid.
  • the gas-liquid two-phase fluid that has flowed into the fluid inflow pipe 30 flows from the connection 31 formed at one end of the fluid inflow pipe 30 It flows into the inlet pipe 21 via 21a.
  • the axis O 2 of the fluid inflow pipe 30 extends in the horizontal direction and is orthogonal to the axis O 1 of the inlet pipe 21. Therefore, in the gas-liquid separation device 20, the gas-liquid two-phase fluid is introduced from the side of the inlet pipe 21.
  • the fluid inlet 21a is a lower than the axis O 1, aperture center is formed at a position offset from just below the axis O 1.
  • the fluid inlet tube 30, the position of the axis O 3 that passes through the center of the connection opening 31a formed at the distal end of the connecting portion 31 is offset downward in the vertical direction relative to the position of the axis O 1 of the inlet pipe 21 ing.
  • the gas-liquid two-phase fluid flowing into the inlet pipe 21 from the fluid inflow pipe 30 flows in a direction offset downward in the vertical direction with respect to the center (axis O 1 ) of the inlet pipe 21 and flows into the inner circumferential surface 21e. It will be introduced along. As a result, it becomes difficult for the gas-liquid two-phase fluid to head toward the center of the inlet pipe 21 and flows toward the end 21 b on the fluid outflow side while rotating clockwise along the inner circumferential surface 21 e. Become. Thus, the gas-liquid two-phase fluid can be appropriately swirled in the inlet pipe 21 in which the axis O 1 extends in the horizontal direction.
  • the opening area in a cross section perpendicular to the axis O 2 of the fluid inflow pipe 30 is set to substantially the same size as the cross sectional area of the fluid inflow pipe 30
  • it has a flat elliptical shape that is elongated along the axis O 1 of the inlet pipe 21. Therefore, to prevent the internal pressure of the connecting portion 31 is raised, while smoothly maintaining the flow of gas-liquid two-phase fluid, the axis O 3 that passes through the center of the connection openings 31a with respect to the axis O 1 of the inlet pipe 21 An offset amount can be secured.
  • the axis O 1 of the inlet pipe 21 does not need to be flat. It can sufficiently be shifted the axis O 3 that passes through the center of the connection openings 31a in the vertical direction.
  • the diameter of the fluid inflow pipe 30 is equal to or larger than the diameter of the inlet pipe 21, the fluid inlet 21 a has the same shape as the cross section of the fluid inflow pipe 30. It can not be sufficiently offset relative to the axis O 1 of the axis O 3 that passes through the center inlet pipe 21.
  • the opening shape of the fluid inflow port 21a is simply made similar to the opening shape of the fluid inflow pipe 30, the internal pressure of the connection portion 31 increases and the flow of the gas-liquid two-phase fluid stagnates.
  • the fluid inlet 21a by forming the fluid inlet 21a into a flat and oval shape, the opening area of the fluid inlet 21a in a cross section perpendicular to the axis O 2 of the fluid inlet tube 30 and the cross-sectional area of the fluid inlet tube 30 substantially while setting the same size, it is possible to offset the axis O 3 that passes through the center of the connection openings 31a with respect to the axis O 1 of the inlet pipe 21.
  • the fluid inflow port 21a has a flat shape with a long opening dimension along the axis O 1 of the inlet pipe 21, so that the fluid inflow port 21a is in the circumferential direction of the inlet pipe 21, that is, in the gas-liquid two-phase fluid.
  • the opening dimension in the turning direction is shortened.
  • the diffusion of the gas-liquid two-phase fluid flowing out from the fluid inlet 21a is suppressed, and the gas-liquid two-phase fluid is made to easily conform to the inner circumferential surface 21e of the inlet pipe 21 to be applied to the gas-liquid two-phase fluid. Turning force can be improved.
  • the gas-liquid two-phase fluid becomes a swirling flow in the inlet pipe 21, and the centrifugal force generated by the swirling flow causes the liquid having a larger mass than the gas to move toward the inner circumferential surface 21 e of the inlet pipe 21. It is induced.
  • the liquid induced toward the inner circumferential surface 21e of the inlet pipe 21 condenses into droplets, and is separated from the gas.
  • the liquid separated from the gas flows to the fluid downstream side by the flow of the swirling flow while adhering to the inner circumferential surface 21e, and the first outlet formed at the fluid downstream end of the inlet pipe 21 It flows into 21c, flows into the 2nd pipe member 23b via connection opening 23c of the 1st drainage pipe 23, and flows down this 2nd pipe member 23b. Thereafter, it flows from the tip end opening 23e to the tank main body 25a and is stored.
  • the first drainage port 21c is opened downward in the vertical direction, and the second pipe member 23b of the first drainage pipe 23 is extended along the vertical direction, so the liquid is the first drainage by its own weight. It flows downward from the port 21c to the second pipe member 23b.
  • the outer diameter of the inner pipe 22 is smaller than the inner diameter of the inlet pipe 21, the liquid attached to the inner circumferential surface 21 e of the inlet pipe 21 is prevented from entering the inner pipe 22. That is, the liquid separated from the gas-liquid two-phase fluid enters between the inlet pipe 21 and the inner pipe 22 and the inflow to the inner pipe 22 is prevented.
  • the inner pipe 22 is inserted into the inlet pipe 21, expansion of the pipe diameter can be suppressed, and a space necessary for installation of the gas-liquid separator 20 can be suppressed.
  • the inner pipe 22 and the water storage tank 25 communicate with each other through the bypass pipe 26. Therefore, the inside of the water storage tank 25 can be made negative pressure by the air flow flowing through the inner pipe 22, and the flow of the liquid flowing down the first drainage pipe 23 can be made smooth.
  • the gas flowing through the inlet pipe 21 flows into the inner pipe 22 from the opening 22 b opened in the axial direction.
  • the liquid separates from the gas as it goes downstream in the flow direction of the gas-liquid two-phase fluid.
  • the gas flows to the compressor 5 a of the turbocharger 5 through the inner pipe 22.
  • a spacer 28 is fitted which seals the gap ⁇ generated between the inlet pipe 21 and the inner pipe 22. Therefore, it is possible to prevent the gas from leaking out between the inlet pipe 21 and the inner pipe 22, and to allow the gas separated from the gas-liquid two-phase fluid to smoothly flow into the inner pipe 22.
  • an upstream-side drainage port 32 opened downward in the vertical direction is formed in the second connection portion 31 c of the connection portion 31. Further, the upstream drainage port 32 communicates with a second drainage pipe 24 extended along the vertical direction.
  • the liquid contained in the gas-liquid two-phase fluid can be discharged from the upstream outlet 32.
  • part of the liquid contained in the gas-liquid two-phase fluid can be collected in advance before flowing into the inlet pipe 21.
  • the content of the liquid can be reduced, and the liquid separation rate can be improved.
  • the axis O 3 that passes through the center of the connection openings 31a are offset downward in the vertical direction relative to the axis O 1 of the inlet pipe 21. Therefore, the liquid before flowing into the inlet pipe 21 can be easily discharged to the outside from the upstream side drain port 32, and the liquid contained in the gas-liquid two-phase fluid can be efficiently reduced.
  • the liquid which is formed into droplets while being directed toward the inner circumferential surface 21e of the inlet pipe 21 by the swirling flow flows into the first drain pipe 23 through the first drain port 21c by its own weight. Then, the first drain pipe 23 flows down and is collected in the water storage tank 25.
  • small droplets which can not be dropped by their own weight may remain in the inlet pipe 21 while adhering to the outer peripheral surface 22 f of the inner pipe 22.
  • part of the gas contained in the gas-liquid two-phase fluid does not flow into the inner pipe 22, but enters between the inlet pipe 21 and the inner pipe 22.
  • the gas flowing between the inlet pipe 21 and the inner pipe 22 is blocked by the spacer 28 and can not escape. Therefore, although this gas flows as a swirling flow along the inner peripheral surface 21 e of the inlet pipe 21, it collides with the spacer 28 and flows back along the outer peripheral surface 22 f of the inner pipe 22. Head toward the opening 22b.
  • the gas-liquid separation device 20 of the first embodiment it extends in the circumferential direction to the outer peripheral surface 22 f of the inner pipe 22 which is a portion inserted into the inlet pipe 21 and opposed to the first drain port 21 c.
  • a protruding portion 22g is formed.
  • the gas adheres to the outer peripheral surface 22 f of the inner pipe 22 by the gas traveling toward the opening 22 b along the outer peripheral surface 22 f of the inner pipe 22 after colliding with the spacer 28.
  • the droplet W moved and moved is blocked by the protrusion 22g.
  • the droplets W are collected by being blocked by the protruding portion 22g, and when the mass increases, the droplets W fall by their own weight and flow down from the first drain port 21c to the first drain pipe 23.
  • the gas from which the liquid is separated flows into the inner pipe 22 while maintaining the state of the swirling flow, and is supplied to the turbocharger 5 (not shown). However, if there is a liquid that can not be separated from the gas, the liquid that can not be separated may flow into the inner pipe 22 together with the gas.
  • the liquid that has flowed into the inner pipe 22 together with the gas is a droplet having a certain amount of mass, it will flow to the rotor of the compressor 5a of the turbocharger 5 or the like if it flows downstream. It may collide and give an impact.
  • the gas-liquid separation device 20 of the first embodiment a plurality of (here, two) in which the first step surface 51, the second step surface 52, and the bottom surface 53 are provided on the inner peripheral surface 22d of the inner pipe 22 Ring groove 22e is formed.
  • the liquid that has flowed into the inner pipe 22 is guided to the inner peripheral surface 22 d by the gas flowing while swirling in the inner pipe 22 and is aggregated to form droplets, and flows while being attached to the inner peripheral surface 22 d When it enters the annular groove 22e.
  • the gas flows into the annular groove 22e to generate a turbulent flow, and the first step located on the upstream side in the flow direction of the gas-liquid two-phase fluid A negative pressure region F with low pressure is generated along the surface 51. Therefore, the droplet W which has flowed into the annular groove 22 e together with the gas is pulled by the negative pressure region F and drawn toward the first step surface 51. As a result, the droplet W stays in the vicinity of the first step surface 51, that is, in the annular groove 22e.
  • the bottom surface 53 of the annular groove 22 e extends in the circumferential direction of the inner pipe 22. Therefore, the gas that has become the swirl flow circumferentially along the bottom surface 53 through the inside of the annular groove 22e. Further, the droplets W remaining in the annular groove 22 e also flow along the bottom surface 53 inside the annular groove 22 e together with the swirling gas. That is, the gas and the droplets W swirl along the bottom surface 53 in the annular groove 22 e. Then, the droplet W evaporates by continuing the swirl along the bottom surface 53.
  • the droplet W flowing into the inner pipe 22 swirls and evaporates in the annular groove portion 22e in a state where the droplet W is drawn to the first step surface 51, whereby the droplet W flows down the inner pipe 22 together with the gas. Can be prevented.
  • the liquid (droplet W) separated into droplets and separated from gas is swirled and evaporated in the annular groove 22e in a state of being drawn to the first step surface 51, and thus the droplet W is annular. It can prevent flowing to the fluid outflow side rather than slot 22e.
  • a plurality (two) of annular groove portions 22 e are formed in the inner peripheral surface 22 d of the inner pipe 22. For this reason, there is a plurality of times (twice) that the droplet W is allowed to stay in the annular groove 22e and evaporate. As a result, more liquid can be vaporized, and the vaporization rate of droplets can be improved.
  • the outer peripheral surface 22f of the inner pipe 22 in the portion protruding from the inlet pipe 21 is covered by the heating electric heat sheet 22h. Therefore, the outer peripheral surface 22f of the inner pipe 22 can be heated by turning on the heating electric heating sheet 22h to generate heat.
  • the temperature in the inner pipe 22 in the portion protruding from the inlet pipe 21 can be raised, and the evaporation of the liquid flowing into the inner pipe 22 together with the gas can be promoted.
  • the droplets flowing into the inner pipe 22 can be evaporated and vaporized, and the liquid as the droplets can be further prevented from flowing down with the gas to improve the vaporization rate of the droplets.
  • annular groove 22e having a first step surface 51 is formed in a portion of the inner peripheral surface 22d of the inner pipe 22 which protrudes from the inlet pipe 21 and is covered by the heating electric heating sheet 22h. ing. Therefore, the outer peripheral surface 22f of the portion of the inner pipe 22 in which the annular groove 22e is formed is heated by the heating electric heating sheet 22h.
  • the annular groove 22e formed in the inner pipe 22 is positioned on the fluid outflow side relative to the first step surface 51, and the inner diameter of the inner pipe 22 is stepwise reduced toward the fluid outflow side.
  • a second step surface 52 is provided.
  • gas-liquid separation device of the present invention has been described based on the first embodiment, the specific configuration is not limited to the first embodiment, and the gist of the invention according to each claim of claims. Modifications or additions to the design are acceptable unless they deviate from the above.
  • the fluid inflow port 21 a has a flat elliptical shape whose opening dimension is elongated along the axis O 1 of the inlet pipe 21.
  • the opening shape of the fluid inlet 21a is not limited to that shown in Example 1 .
  • the fluid inflow port 21 a may have the same cross-sectional shape as the fluid inflow pipe 30.
  • Example 1 the axis O 3 that passes through the center of the connecting opening 31a of the fluid inlet tube 30, an example of offset downward in the vertical direction of the axis O 1.
  • the axis O 3 that passes through the center of the connection opening 31a may be offset upward in the vertical direction of the axis O 1.
  • the first drainage pipe 23 connected to the first drainage port 21c and the second drainage pipe 24 connected to the upstream drainage port 32 are connected to the water storage tank 25.
  • the first drainage pipe 23, the second drainage pipe 24, and the water storage tank 25 may not necessarily be installed. That is, the liquid discharged from the fluid inflow pipe 30 and the inlet pipe 21 may be discharged to the outside without being stored.
  • the number of water storage tanks is not limited to one, and may be set for each drainage pipe, or only a part of drainage pipes may be connected to the water storage tank. That is, the water storage tank can be installed arbitrarily.
  • the upstream outlet 32 and the bypass pipe 26 may not necessarily be formed.
  • the spacer 28 is separated from the inlet pipe 21 and the inner pipe 22.
  • the spacer 28 may be integrally provided on the inner circumferential surface 21 e of the inlet pipe 21 or integrally provided on the outer circumferential surface 22 f of the inner pipe 22.
  • the annular groove 22e formed in the inner circumferential surface 22d of the inner pipe 22 has the first step surface 51 and the second step surface 52 .
  • the present invention is not limited to this, and only the first step surface 51 may be formed on the inner circumferential surface 22d of the inner pipe 22 to increase the inner diameter of the inner pipe 22 stepwise toward the fluid outflow side. Even in this case, a negative pressure region is generated along the first step surface 51, and the dropletized liquid is retained in the vicinity of the first step surface 51 and is swirled in the circumferential direction and evaporated. Can.
  • a plurality of the first step surfaces may be formed along the flow direction of the gas-liquid two-phase fluid. That is, the inner diameter of the inner pipe 22 may be increased a plurality of times in a step-like manner.
  • the dropletized liquid can be left to evaporate in the vicinity of each of the plurality of first step surfaces, the droplets can be evaporated in plural times, and the liquid can be separated. The evaporation rate of the droplets can be improved.
  • Example 1 setting a first stepped surface 51 formed in the inner pipe 22, the corner theta 1 which forms between the inner pipe of the fluid inflow side peripheral surface 221d than the first stepped surface 51 is 90 °
  • the angle theta 1 may be any angle that negative pressure region F can be formed along the first step surface 51. That is, the angle theta 1 is specifically may be set at an acute angle of 90 ° or less.
  • an angle ⁇ 2 formed by the second step surface 52 formed on the inner pipe 22 and the inner peripheral surface 222 d of the inner pipe on the fluid outflow side of the second step surface 52 Shows an example in which the angle is set to 90 °.
  • the angle theta 2 along the second stepped surface 52 may be any angle capable of preventing movement of the downstream side of the droplets in the annular groove 22e. That is, the angle theta 2, specifically may be set at an acute angle of 90 ° or less.
  • the axial positions of the annular groove 22e formed in the inner peripheral surface 22d of the inner pipe 22 and the projection 22g formed in the outer peripheral surface 22f of the inner pipe 22 coincide with each other.
  • An example is shown.
  • the present invention is not limited to this, and the axial positions of the annular groove 22e and the projection 22g may be shifted in the axial direction.
  • the heating electric heating sheet 22h having flexibility is used as the heating unit for heating the outer peripheral surface 22f of the inner pipe 22
  • the present invention is not limited thereto. Since it is only necessary to heat the inner pipe 22 in the portion projecting from the inlet pipe 21, for example, the inner pipe is formed into a double pipe structure, and high temperature exhaust gas is circulated between the doubled pipes to carry out piping. It may be heated. That is, as the heating means, an exhaust gas circulation structure may be used.
  • the gas-liquid separation device 20 is a downstream position of the low pressure EGR valve 14 and an upstream position of the compressor 5 a of the turbocharger 5 (in FIG. Although the example which installs in a surrounding position was shown, it does not restrict to this. Since it can be installed at a position where condensed water is generated in the exhaust gas recirculation system S, it is a downstream position of the intercooler 6 and upstream of the cylinder air supply port of the internal combustion engine 1 (circled by the dashed dotted line Y in FIG. Position).
  • the present invention is not limited to this, and the internal combustion engine 1 may be a gasoline engine.
  • the gas-liquid separation device 20 is applied to the exhaust gas recirculation system S of the internal combustion engine 1.
  • the present invention is not limited to this, and may be applied to, for example, a refrigeration cycle apparatus to separate the gas refrigerant and the liquid refrigerant. That is, the gas-liquid separation device of the present invention can be applied to a device that separates gas and liquid from gas-liquid two-phase fluid.
  • each pipe inlet pipe or the like
  • connection location the connection location, the dimension of the diameter, and the like are not limited to those described in the first embodiment, and can be set arbitrarily.

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Abstract

水平方向に延びたインレットパイプ内で、気液二相流体を適切に旋回させることができる気液分離装置を提供すること。 気液二相流体が流れる配管が、流体流入口側に形成されて径方向に開放した流体流入口（２１ａ）を有すると共に、軸線（Ｏ１）が水平方向に延びた円筒状のインレットパイプ（２１）と、流体流入口（２１ａ）に接続された接続部（３１）を一端に有し、軸線（Ｏ２）が水平方向に延びると共に、流体流入口（２１ａ）を介してインレットパイプ（２１）の側方から気液二相流体を導入する流体流入管（３０）と、を備えている。そして、接続部（３１）は、流体流入口（２１ａ）に連通する接続開口（３１ａ）の中心を通る軸線（Ｏ３）の位置が、インレットパイプ（２１）の軸線（Ｏ１）位置に対して鉛直方向にオフセットしている。

Description

気液分離装置
　本発明は、気液二相流体に含まれる気体と液体を分離する気液分離装置に関する発明である。
　従来、気液二相流体をインレットパイプ内に接線方向に導入し、このインレットパイプ内で旋回流を形成することによって、気体と液体を分離する気液分離装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この気液分離装置では、インレットパイプの軸線に対して流体流入管の軸線が直交し、インレットパイプの側方から気液二相流体を導入する構成になっている。
特開平９－２２０４２１号公報
　ところで、従来の気液分離装置にあっては、インレットパイプの軸線が鉛直方向に延びており、気体が流れるインナーパイプがパイプ上部に同軸に連結され、パイプ下部に排水口が形成されている。一方、流体流入管は、軸線が水平方向に延びると共に、インレットパイプの上部周面に接続されている。そのため、インレットパイプ、インナーパイプ、流体流入管のすべてが水平状態に配置された構成ではなかった。
　また、この従来の気液分離装置では、流体流入管が接続される部分がインナーパイプを接続した排気口に近接し、インナーパイプの周面に対向する位置で開放している。そのため、インレットパイプ、インナーパイプ、流体流入管をいずれも水平状態に配置した場合では、気液二相流体を適切に旋回させて気体と液体を分離することが難しいという問題が生じる。
　本発明は、上記問題に着目してなされたもので、水平方向に延在したインレットパイプ内で、気液二相流体を適切に旋回させることができる気液分離装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明は、配管を流れる気液二相流体を旋回させて、気液二相流体から液体と気体を分離する気液分離装置である。
　前記配管は、気液二相流体の流れ方向の上流側の周面に形成された流体流入口と、気液二相流体の流れ方向の下流側の端部に形成されると共に液体が流出する排水口と、を有し、水平方向に延びた円筒状のインレットパイプと、開口が形成された一端がインレットパイプの気液二相流体の流れ方向の下流側の端部に差し込まれ、インレットパイプと同軸に配置されたインナーパイプと、流体流入口に接続された接続部を一端に有し、水平方向に延在されると共に、流体流入口を介してインレットパイプの内部に、このインレットパイプの側方から気液二相流体を導入可能に配置された流体流入管と、を備えている。
　そして、前記接続部は、流体流入口に連通する接続開口の中心を通る軸線の位置がインレットパイプの軸線の位置に対して鉛直方向にオフセットしている。
　よって、本発明では、流体流入管からインレットパイプに流れ込む気液二相流体は、インレットパイプの中心に向かいにくくなり、この気液二相流体をインレットパイプの内周面に沿って導入できる。これにより、水平方向に延在したインレットパイプ内で、気液二相流体を適切に旋回させることができる。
実施例１の気液分離装置を適用した内燃機関の排気還流システムを示す全体システム図である。 実施例１の気液分離装置を示す断面図である。 図２に示すＡ－Ａ断面図である。 図２に示すＢ部の拡大図である。 実施例１の気液分離装置における気液二相流体及び分離した気体・液体の流れを示す全体説明図である。 図５に示すＣ－Ｃ断面図である。 実施例１の気液分離装置における液体の流れを拡大して示す説明図である。 図５に示すＤ部の拡大図である。
　以下、本発明の気液分離装置を実施するための形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
　（実施例１）
　まず、実施例１における気液分離装置の構成を、「適用例のシステム全体構成」、「気液分離装置の詳細構成」に分けて説明する。
　［適用例のシステム全体構成］
　図１は、実施例１の気液分離装置を適用した内燃機関の排気還流システムを示す全体システム図である。以下、図１に基づき、実施例１の適用例のシステム全体構成を説明する。
　実施例１の気液分離装置２０は、図１に示す内燃機関１の排気還流システムＳに適用している。ここで、図１に示した内燃機関１は、走行用駆動源として車両に搭載されるディーゼルエンジンであり、４つの気筒（不図示）を有している。各気筒には、それぞれ吸気通路２と排気通路３が接続されている。
　吸気通路２は、端部に吸気口２ａが形成され、この吸気口２ａ側から順に、吸気濾過用のエアクリーナー４、ターボ過給機５のコンプレッサ５ａ、吸気を冷却するインタークーラー６、吸入空気量を調整するためのスロットル弁７が設けられている。排気通路３には、内燃機関１側から順に、ターボ過給機５のタービン５ｂ、排気を浄化するための排気浄化触媒８、排気流量を調整するための排気絞り弁９が設けられている。なお、排気絞り弁９の下流側にはマフラー１０が設けられ、その先に排気口３ａが形成されている。
　吸気通路２と排気通路３とは、低圧ＥＧＲ通路１１及び高圧ＥＧＲ通路１２によって接続されている。ここで、「ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ　Ｇａｓ　Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）」とは、内燃機関１において燃焼後の排気の一部を取り出して再度吸気させる技術であり、排気再循環ともいう。
　低圧ＥＧＲ通路１１は、コンプレッサ５ａより上流の吸気通路２と排気浄化触媒８より下流の排気通路３とを接続している。一方、高圧ＥＧＲ通路１２は、コンプレッサ５ａより下流の吸気通路２とタービン５ｂより上流の排気通路３とを接続している。これにより、低圧ＥＧＲ通路１１では、タービン５ｂを通過した排気を、コンプレッサ５ａの吸気に戻すこととなる。また、高圧ＥＧＲ通路１２では、タービン５ｂに吸い込まれる前の排気を、コンプレッサ５ａを通過したエアに戻すこととなる。
　低圧ＥＧＲ通路１１には、吸気通路２に導かれる排気を冷却するためのＥＧＲクーラ１３と、低圧ＥＧＲ通路１１を介して吸気通路２に還流される排気の流量を調整するための低圧ＥＧＲ弁１４と、が設けられている。高圧ＥＧＲ通路１２には、高圧ＥＧＲ通路１２を介して吸気通路２に還流される排気の流量を調整するための高圧ＥＧＲ弁１５が設けられている。
　ここで、低圧ＥＧＲ通路１１では、ターボ過給機５のタービン通過排気量を低下させることなく排気の還流を可能とし、ＮＯｘ低減効果が大きい。しかしながら、ＥＧＲクーラ１３での冷却によって凝縮水の発生が懸念される。そこで、実施例１では、本発明の旋回流発生装置を適用した気液分離装置２０（図２参照）を、低圧ＥＧＲ弁１４の下流位置であって、ターボ過給機５のコンプレッサ５ａの上流位置（図１において一点鎖線Ｘで囲む位置）に設置し、凝縮水を捕集して排水する。
　［気液分離装置の詳細構成］
　図２及び図３は、実施例１の気液分離装置を示す断面図である。以下、図２及び図３に基づき、実施例１の気液分離装置の詳細構成を説明する。
　実施例１の気液分離装置２０は、図２に示すように、インレットパイプ２１と、インナーパイプ２２と、第１排水パイプ２３と、第２排水パイプ２４と、貯水タンク２５と、バイパスパイプ２６と、流体流入管３０と、を備えている。
　インレットパイプ２１は、流体流入管３０を介して吸気口２ａ及び低圧ＥＧＲ弁１４に連通し、気体と微粒子状の液体（凝縮水）が混ざり合った状態の排気（以下、「気液二相流体」という）が導入される円筒状の管状部材である。このインレットパイプ２１は、軸線Ｏ１が水平方向に延在されている。また、このインレットパイプ２１の内部では、気液二相流体が軸線Ｏ１に沿って流れ、この気液二相流体の流れ方向の上流側（図２において右側、以下「流体流入側」という）の周面に流体流入口２１ａが形成され、気液二相流体の流れ方向の下流側（図２において左側、以下「流体流出側」という）の端部２１ｂに第１排水口２１ｃ（排水口）が形成されている。なお、インレットパイプ２１の流体流入側の端面２１ｄは閉塞している。
　流体流入口２１ａは、インレットパイプ２１の接線方向に開放した開口であり、開口中心位置（軸線Ｏ３）が、軸線Ｏ１よりも鉛直方向の下方にオフセットする位置に形成されている（図３参照）。また、この流体流入口２１ａは、図２に示すように、インレットパイプ２１の周方向の開口寸法が短く、軸線Ｏ１に沿った開口寸法が長くなった扁平な楕円形状を呈している。すなわち、この流体流入口２１ａは、軸線Ｏ１と同軸方向に長軸を取る扁平形状になっている。さらに、この流体流入口２１ａは、流体流入管３０の軸線Ｏ２に垂直な断面での開口面積が、流体流入管３０の断面積とほぼ同じ大きさに設定されている。なお、「鉛直方向」とは、水平方向に直交し、重力が作用する方向である。なお、図２及び図３では、紙面上下方向が「鉛直方向」に相当する。また、軸線Ｏ２は、流体流入管３０の一般部分での軸線である。
　第１排水口２１ｃは、気液二相流体から分離された液体が流出する開口であり、インレットパイプ２１の径方向であって鉛直方向の下方に開放している。
　インナーパイプ２２は、インレットパイプ２１の内径寸法よりも小さい外形寸法を有する円筒状の管状部材によって形成され、インレットパイプ２１の流体流出側の端部２１ｂに一端２２ａが差し込まれ、インレットパイプ２１と同軸状態に設置される。
　なお、このインレットパイプ２１とインナーパイプ２２との間に生じる間隙αにはスペーサー２８が嵌合されている。スペーサー２８は、インナーパイプ２２の全周を取り囲む円筒形状を呈しており、外周面がインレットパイプ２１の内周面２１ｅに気密状態で接触し、内周面がインナーパイプ２２の外周面２２ｆに気密状態で接触している。ここで、スペーサー２８のインレットパイプ２１内側の軸方向端部２８ａは、第１排水口２１ｃの周縁部のうちの最も下流側の部分と軸方向位置が一致している。つまり、スペーサー２８は、第１排水口２１ｃの開口領域に重複しないものの、第１排水口２１ｃの開口領域に対して、軸方向に隙間を開けることなく設置されている。
　インナーパイプ２２は、インレットパイプ２１に差し込まれた一端２２ａに軸方向に開放する開口２２ｂが形成されている。これにより、インレットパイプ２１と、インナーパイプ２２と、開口２２ｂは、同軸になっている。なお、このインナーパイプ２２の流体流出側（図２において左側）の端部は、ターボ過給機５のコンプレッサ５ａに連通している。
　また、このインナーパイプ２２は、インレットパイプ２１から突出した位置に、周面を径方向に貫通する通気口２２ｃが形成されている。この通気口２２ｃには、バイパスパイプ２６の第２端部２６ｂが接続している。さらに、インナーパイプ２２の内周面２２ｄには、複数の環状溝部２２ｅ（ここでは二つ）が形成されている。一方、インナーパイプ２２の外周面２２ｆには、インレットパイプ２１に差し込まれた部分に突出部２２ｇが形成され、インレットパイプ２１から突出した部分に加熱用電熱シート２２ｈ（加熱構造）が設けられている。
　各環状溝部２２ｅは、インナーパイプ２２の周方向に沿って延びる環状のへこみであり、インナーパイプ２２の内部、すなわち流体流入管３０よりも流体流出側の位置に設けられている。また、ここでは、二つの環状溝部２２ｅのうちの一方が、インレットパイプ２１に差し込まれた部分であって、突出部２２ｇの内側に形成されていて、環状溝部２２ｅと突出部２２ｇとの軸方向位置が一致している。また、他方の環状溝部２２ｅは、インレットパイプ２１から突出した部分に形成されている。各環状溝部２２ｅは、いずれも図４に拡大して示すように、第１段差面５１と、第２段差面５２と、底面５３と、を有している。
　第１段差面５１は、環状溝部２２ｅを形成する面の中で、流体流入側に位置する面である。この第１段差面５１により、インナーパイプ２２の内径寸法は、流体流出側に向かって段状に拡大される。つまり、インナーパイプ２２は、環状溝部２２ｅの流体流入側の位置での内径寸法Ｄ１よりも、環状溝部２２ｅの内側の位置での内径寸法Ｄ２の方が大きい。また、この第１段差面５１と、第１段差面５１よりも流体流入側のインナーパイプ内周面２２１ｄとでなす角θ１は、ここでは９０°に設定されている。
　一方、第２段差面５２は、環状溝部２２ｅを形成する面の中で、流体流出側に位置する面である。この第２段差面５２により、インナーパイプ２２の内径寸法は、流体流出側に向かって段状に縮小する。つまり、インナーパイプ２２は、環状溝部２２ｅの流体流出側の位置での内径寸法Ｄ３よりも、環状溝部２２ｅの内側の位置での内径寸法Ｄ２の方が大きい。また、この第２段差面５２と、第２段差面５２よりも流体流出側のインナーパイプ内周面２２２ｄとでなす角θ２は、ここでは９０°に設定されている。さらに、第２段差面５２の高さ寸法Ｈ２は、第１段差面５１の高さ寸法Ｈ１と同一寸法に設定されている。
　底面５３は、インナーパイプ２２の周方向に延びて環状溝部２２ｅの底面となる面であり、第１段差面５１と第２段差面５２の間に位置している。
　突出部２２ｇは、インナーパイプ２２の外周面２２ｆから半径方向の外方に突出し、インナーパイプ２２の周方向に延びて、外周面２２ｆの全周を取り囲んでいる。ここで、突出部２２ｇは、インレットパイプ２１に形成された第１排水口２１ｃの重力方向の上方位置に形成されている。この突出部２２ｇの高さ寸法Ｈ３は、インレットパイプ２１の内周面２１ｅとインナーパイプ２２の外周面２２ｆとの隙間寸法Ｈ４よりも小さくなるように設定されている。これにより、突出部２２ｇの先端面とインレットパイプ２１の内周面２１ｅとの間には、隙間が生じる。
　加熱用電熱シート２２ｈは、図示しないスイッチをＯＮ操作することで発熱する電熱線を有する可撓性を有するシートであり、インナーパイプ２２に巻きつけられて、外周面２２ｆを覆っている。そして、この加熱用電熱シート２２ｈが有する電熱線が発熱することで、インナーパイプ２２が加熱される。なお、この加熱用電熱シート２２ｈは、ここではインレットパイプ２１から突出した部分に形成された他方の環状溝部２２ｅが形成された位置を覆っており、インナーパイプ２２のうち、環状溝部２２ｅ（第１段差面５１）が形成された部分の外周面２２ｆを加熱することになる。
　第１排水パイプ２３は、第１管部材２３ａの軸方向中央部に第２管部材２３ｂが直交するように接続したＴ字管によって形成され、第１管部材２３ａの内側にインレットパイプ２１の流体流出側端部が嵌着している。また、第１管部材２３ａと第２管部材２３ｂとの接続部分に形成された接続開口２３ｃが第１排水口２１ｃと対向している。これにより、インレットパイプ２１は、第１排水口２１ｃ及び接続開口２３ｃを介して、第１排水パイプ２３の第２管部材２３ｂが連通する。
　また、インレットパイプ２１に形成された第１排水口２１ｃの内径寸法は、第１排水パイプ２３の接続開口２３ｃの内径寸法と同等に設定されている。そして、第２管部材２３ｂは鉛直方向に沿って延在され、中間部に液体の流れ方向に沿って次第に縮径する縮径部２３ｄを有している。これにより、先端開口２３ｅの内径寸法が、接続開口２３ｃ及び第１排水口２１ｃの内径寸法よりも小さくなっている。
　第２排水パイプ２４は、一端がインレットパイプ２１の流体流入側の周面及び流体流入管３０に固定され、鉛直方向に沿って延在された円筒状の管状部材である。この第２排水パイプ２４の一端は、図３に示すように、流体流入管３０に形成された後述する上流側排水口３２に連通している。そして、この第２排水パイプ２４は、中間部に液体の流れ方向に沿って次第に縮径する縮径部２４ａを有し、先端開口２４ｂの開口面積が、上流側排水口３２の開口面積よりも小さくなっている。
　貯水タンク２５は、第１排水パイプ２３及び第２排水パイプ２４の鉛直方向の下方に設置されたタンク本体２５ａを有している。このタンク本体２５ａは、上部に形成された第１接続口２５ｂが第１排水パイプ２３の第２管部材２３ｂの先端部２３ｆに接続され、第２接続口２５ｃが第２排水パイプ２４の先端部２４ｃに接続されている。そして、第２管部材２３ｂの先端部２３ｆに形成された先端開口２３ｅが、第１接続口２５ｂと連通し、第２排水パイプ２４の先端部２４ｃに形成された先端開口２４ｂが、第２接続口２５ｃと連通している。また、このタンク本体２５ａの鉛直方向の上部の側面には、バイパスパイプ２６の第１端部２６ａが接続する通気口２５ｄが形成されている。なお、タンク本体２５ａの重力方向下部には、適宜開閉可能な排水開口（図示せず）が形成されている。タンク本体２５ａ内に貯留された液体が一定量に達したら、排水開口を介して貯留した液体をタンク外へ放出することができる。
　バイパスパイプ２６は、インナーパイプ２２と貯水タンク２５とを連通する両端が開放した管部材である。このバイパスパイプ２６は、第１端部２６ａがタンク本体２５ａに形成された通気口２５ｄに接続され、第２端部２６ｂがインナーパイプ２２に形成された通気口２２ｃに接続されている。そして、タンク本体２５ａの内部空間は、バイパスパイプ２６を介してインナーパイプ２２の内部に連通している。
　流体流入管３０は、インレットパイプ２１よりも径寸法の小さい円筒状の管状部材によって構成され、流体流入側（図３において右側）の端部が吸気口２ａ及び低圧ＥＧＲ弁１４に連通し、流体流出側（図３において左側）の端部に接続部３１が形成されている。また、流体流入管３０は、軸線Ｏ２が水平方向に延在すると共に、この軸線Ｏ２がインレットパイプ２１の軸線Ｏ１に対して傾斜（ここでは直交）する状態に配置されている。
　接続部３１は、流体流入管３０の外形を流体流入口２１ａの開口形状に応じて変形させ、先端が流体流入口２１ａに挿入連結された部分である。この接続部３１の先端には、流体流入口２１ａに連通する接続開口３１ａが形成されている。なお、この接続開口３１ａは、流体流入管３０の軸方向に開放している。
　また、この実施例１の接続部３１は、断面形状が流体流入管３０の一般部分の断面と同一の円環形状から、流体流入口２１ａの開口形状と同一の扁平な楕円形状へと次第に変化する第１接続部３１ｂと、断面形状が流体流入口２１ａの開口形状と同一な第２接続部３１ｃと、を有している。ここで、流体流入口２１ａの軸線Ｏ２に垂直な断面での開口面積が、流体流入管３０の断面積とほぼ同じであることから、第１接続部３１ｂ及び第２接続部３１ｃは、断面積の大きさはほぼ同一となる。
　そして、この接続部３１は、図３に示すように、接続開口３１ａの中心を通る軸線Ｏ３が、流体流入管３０の軸線Ｏ２の方向及びインレットパイプ２１の接線方向に対して平行に設定されると共に、この軸線Ｏ３の位置が、インレットパイプ２１の軸線Ｏ１の位置に対して鉛直方向の下方にオフセットされている。
　さらに、接続部３１の第２接続部３１ｃには、鉛直方向の下方に開放した上流側排水口３２が形成されている。この上流側排水口３２は、第２排水パイプ２４の上方位置で開放しており、第２排水パイプ２４に連通している。
　次に、実施例１の気液分離装置２０の作用を、「気液分離作用」、「液体の捕集作用」、「液体の蒸発促進作用」、「第２段差面の液滴保持作用」に分けて説明する。
　［気液分離作用］
　図５及び図６は、実施例１の気液分離装置における気液二相流体及び分離した気体・液体の流れを示す全体説明図である。以下、図５及び図６に基づき、実施例１の気液分離作用を説明する。
　図１に示す排気還流システムＳでは、吸気口２ａから取り入れた外気と、低圧ＥＧＲ通路１１を介して排気通路３から取り入れた排気とが、流速１ｍ／ｓ～１００ｍ／ｓの速さでターボ過給機５のコンプレッサ５ａへと流れ込む。このとき、排気には水分が含まれており、この排気をＥＧＲクーラ１３にて冷却することで水分が凝縮して凝縮水として微粒子状の液体になり、空気等の気体に液体が混ざり合った気液二相流体になる。
　実施例１の気液分離装置２０では、図５に示すように、流体流入管３０に流入した気液二相流体は、この流体流入管３０の一端に形成された接続部３１から流体流入口２１ａを介してインレットパイプ２１に流れ込む。
　ここで、流体流入管３０の軸線Ｏ２が、水平方向に延在すると共に、インレットパイプ２１の軸線Ｏ１に対して直交している。そのため、この気液分離装置２０では、インレットパイプ２１の側方から気液二相流体を導入する構成になっている。また、流体流入口２１ａは、軸線Ｏ１よりも下側であって、開口中心が軸線Ｏ１の真下からオフセットする位置に形成されている。一方、流体流入管３０は、接続部３１の先端に形成された接続開口３１ａの中心を通る軸線Ｏ３の位置が、インレットパイプ２１の軸線Ｏ１の位置に対して鉛直方向の下方にオフセットされている。
　そのため、流体流入管３０からインレットパイプ２１に流れ込む気液二相流体は、インレットパイプ２１の中心（軸線Ｏ１）よりも鉛直方向の下方にオフセットした方向に向けて流入し、内周面２１ｅに沿って導入されることになる。この結果、気液二相流体がインレットパイプ２１の中心に向かいにくくなり、内周面２１ｅに沿う時計回りの回転をしながら流体流出側の端部２１ｂに向かって流れていくことで旋回流となる。これにより、軸線Ｏ１を水平方向に延在したインレットパイプ２１内において、気液二相流体を適切に旋回させることができる。
　また、気液二相流体が流入する流体流入口２１ａは、流体流入管３０の軸線Ｏ２に垂直な断面での開口面積が、流体流入管３０の断面積とほぼ同じ大きさに設定されると共に、インレットパイプ２１の軸線Ｏ１に沿って長くなった扁平な楕円形状を呈している。そのため、接続部３１の内部圧力が上昇することを抑制して、気液二相流体の流れを円滑に維持しつつ、インレットパイプ２１の軸線Ｏ１に対する接続開口３１ａの中心を通る軸線Ｏ３のオフセット量を確保することができる。
　つまり、流体流入管３０の径寸法が、インレットパイプ２１の径寸法に対して十分に小さい場合であれば、流体流入口２１ａを扁平形状としなくても、インレットパイプ２１の軸線Ｏ１に対して、接続開口３１ａの中心を通る軸線Ｏ３を鉛直方向にずらすことが十分にできる。しかしながら、流体流入管３０の径寸法が、インレットパイプ２１の径寸法と同程度或いはそれ以上の場合には、流体流入口２１ａを流体流入管３０の断面形状と同じ形にすると、接続開口３１ａの中心を通る軸線Ｏ３をインレットパイプ２１の軸線Ｏ１に対して十分にオフセットさせることができない。一方、流体流入口２１ａの開口形状を、流体流入管３０の開口形状に対して単に相似的に小さくした場合では、接続部３１の内部圧力が上昇し、気液二相流体の流れが滞る。
　これに対し、流体流入口２１ａを扁平な楕円形状にしたことで、この流体流入口２１ａの流体流入管３０の軸線Ｏ２に垂直な断面での開口面積を、流体流入管３０の断面積とほぼ同じ大きさに設定しつつ、接続開口３１ａの中心を通る軸線Ｏ３をインレットパイプ２１の軸線Ｏ１に対してオフセットすることができる。
　しかも、流体流入口２１ａをインレットパイプ２１の軸線Ｏ１に沿った開口寸法が長い扁平形状としたことで、この流体流入口２１ａは、インレットパイプ２１の周方向、つまり、気液二相流体の旋回方向の開口寸法が短くなる。これにより、例えば、流体流入口を円形にした場合と比べて、開口面積が同じであっても流体流入口２１ａの流体旋回方向の開口寸法を短縮することができる。この結果、流体流入口２１ａから流れ出た気液二相流体の拡散を抑制し、この気液二相流体をインレットパイプ２１の内周面２１ｅに沿いやすくして、気液二相流体に付与される旋回力を向上させることができる。
　そして、気液二相流体がインレットパイプ２１内で旋回流になることで、この旋回流によって発生した遠心力によって、気体よりも質量の大きい液体は、インレットパイプ２１の内周面２１ｅに向かって誘導される。
　インレットパイプ２１の内周面２１ｅへ向かって誘導された液体は、凝集して液滴となり、気体から分離される。この気体から分離された液体は、内周面２１ｅに付着したまま、旋回流の流れによって流体下流側へと流れていき、インレットパイプ２１の流体下流側の端部に形成された第１排水口２１ｃへと流れ込み、第１排水パイプ２３の接続開口２３ｃを介して第２管部材２３ｂへと流れ込んで、この第２管部材２３ｂを流下する。その後、先端開口２３ｅからタンク本体２５ａに流れて貯留される。
　このとき、第１排水口２１ｃが鉛直方向の下方に開放すると共に、第１排水パイプ２３の第２管部材２３ｂが鉛直方向に沿って延在されているので、液体は、自重により第１排水口２１ｃから第２管部材２３ｂへと流下する。また、インレットパイプ２１の内径寸法よりも、インナーパイプ２２の外径寸法が小さくなっているため、インレットパイプ２１の内周面２１ｅに付着した液体がインナーパイプ２２内に入り込むことが防止される。つまり、気液二相流体から分離した液体は、インレットパイプ２１とインナーパイプ２２との間に入りこみ、インナーパイプ２２への流入が防止される。さらに、インレットパイプ２１にインナーパイプ２２が挿入されているので、配管径の拡大を抑制することができ、気液分離装置２０の設置に必要なスペースを抑制することができる。
　そして、この実施例１では、インナーパイプ２２と貯水タンク２５とがバイパスパイプ２６を介して連通している。そのため、インナーパイプ２２を流れる気流により、貯水タンク２５の内部を負圧にすることができ、第１排水パイプ２３を流下する液体の流れを円滑にすることができる。
　また、インレットパイプ２１を流れる気体は、軸方向に開放した開口２２ｂからインナーパイプ２２へと流れ込む。このとき、気体からは、気液二相流体の流れ方向の下流へ行くほど液体が分離していく。そして、気体は、インナーパイプ２２を介してターボ過給機５のコンプレッサ５ａへと流れていく。ここで、インレットパイプ２１の流体流出側の端部２１ｂには、インナーパイプ２２との間に生じる間隙αを封鎖するスペーサー２８が嵌合されている。そのため、インレットパイプ２１とインナーパイプ２２との間から気体が漏れ出ることを防止し、気液二相流体から分離した気体を円滑にインナーパイプ２２へと流入させることができる。
　［液体の捕集作用］
　実施例１の気液分離装置２０の流体流入管３０は、接続部３１の第２接続部３１ｃに、鉛直方向の下方に開放した上流側排水口３２が形成されている。また、この上流側排水口３２は、鉛直方向に沿って延在された第２排水パイプ２４に連通している。
　そのため、気液二相流体に含まれた液体が比較的多く、すでにある程度の大きさの液滴が生じているときには、図６に示すように、自重で鉛直方向の下方へと流下可能な液体を、インレットパイプ２１に流れ込む前に、上流側排水口３２から排出することができる。そして、上流側排水口３２に流れ込んだ液体は、この上流側排水口３２に連通した第２排水パイプ２４を介して、貯水タンク２５内へと流れて貯留される。
　また、気液二相流体の流速が遅く、気液二相流体をインレットパイプ２１内で十分な旋回流にすることができない場合であっても、この気液二相流体に含まれている液体の一部を上流側排水口３２から排出することができる。
　すなわち、この実施例１の気液分離装置２０では、気液二相流体に含まれる液体の一部をインレットパイプ２１に流れ込む前に予め捕集することができる。これにより、気液二相流体を旋回させる際、液体の含有量を低減させ、液体分離率の向上を図ることができる。
　しかも、この実施例１では、接続開口３１ａの中心を通る軸線Ｏ３がインレットパイプ２１の軸線Ｏ１に対して鉛直方向の下方にオフセットしている。そのため、インレットパイプ２１に流れ込む前の液体を上流側排水口３２から外部へと排出させやすくでき、気液二相流体に含有する液体を効率的に低減させることができる。
　また、旋回流によってインレットパイプ２１の内周面２１ｅに向かって誘導されつつ液滴化した液体は、自重により第１排水口２１ｃを通って第１排水パイプ２３へと流れ込む。そして、この第１排水パイプ２３を流下して貯水タンク２５に捕集される。しかしながら、自重で落下することができない小さい液滴は、インナーパイプ２２の外周面２２ｆに付着したまま、インレットパイプ２１内に留まることがある。
　一方、気液二相流体に含まれる気体の一部は、インナーパイプ２２の中へ流れ込まず、インレットパイプ２１とインナーパイプ２２との間に入り込む。しかし、インレットパイプ２１とインナーパイプ２２の間に流れ込んだ気体は、スペーサー２８によって流れが阻止されて抜けていくことができない。そのため、この気体は、インレットパイプ２１の内周面２１ｅに沿った旋回流となって流れるものの、スペーサー２８に衝突することで、インナーパイプ２２の外周面２２ｆに沿って逆流し、インナーパイプ２２の開口２２ｂへ向かう。
　これにより、自重によって落下できずにインナーパイプ２２の外周面２２ｆに付着した一部の液滴は、インナーパイプ２２の開口２２ｂへ向かう気体によって、開口２２ｂに向かって移動することがある。
　これに対し、実施例１の気液分離装置２０では、インレットパイプ２１に差し込まれた部分であって、第１排水口２１ｃに対向した位置のインナーパイプ２２の外周面２２ｆに、周方向に延びた突出部２２ｇが形成されている。
　そのため、図７に示すように、スペーサー２８に衝突してからインナーパイプ２２の外周面２２ｆに沿って開口２２ｂへと向かう気体によって、インナーパイプ２２の外周面２２ｆに付着した状態で開口２２ｂに向かって移動させられた液滴Ｗは、突出部２２ｇによって堰き止められる。そして、この液滴Ｗは、突出部２２ｇによって堰き止められることで集合し、質量が大きくなると自重によって落下して、第１排水口２１ｃから第１排水パイプ２３へと流下する。
　これにより、インナーパイプ２２の外周面２２ｆに付着した一部の液滴が、気体と共にインナーパイプ２２の開口２２ｂに向かっても、インナーパイプ２２内に流れ込むことを防止でき、適切に捕集して、インナーパイプ２２を流れる気体に液滴化した液体が混じることを防止できる。
　［液体の蒸発促進作用］
　実施例１の気液分離装置２０において、液体が分離された気体は、旋回流の状態を維持したままインナーパイプ２２内へ流れ込み、図示しないターボ過給機５へ供給される。しかしながら、気体から分離しきれなかった液体が存在すると、この分離しきれなかった液体は、気体と共にインナーパイプ２２内に流れ込むことがある。
　このとき、気体と共にインナーパイプ２２に流れ込んだ液体が、ある程度の質量を有する液滴となっている場合には、下流へと流れていくと、ターボ過給機５のコンプレッサ５ａの回転翼等に衝突し、衝撃を与えることがある。
　これに対し、実施例１の気液分離装置２０では、インナーパイプ２２の内周面２２ｄに、第１段差面５１と、第２段差面５２と、底面５３と、を有する複数（ここでは二つ）の環状溝部２２ｅが形成されている。
　そのため、インナーパイプ２２に流れ込んだ液体は、このインナーパイプ２２内を旋回しながら流れる気体によって内周面２２ｄへと誘導されて凝集し、液滴化した状態で内周面２２ｄに付着したまま流れたとき、環状溝部２２ｅの中に入り込む。
　このとき、環状溝部２２ｅの中では、図８に示すように、この環状溝部２２ｅに気体が流れ込むことで乱流が発生し、気液二相流体の流れ方向の上流側に位置する第１段差面５１に沿って圧力の低い負圧領域Ｆが発生する。そのため、気体と共に環状溝部２２ｅ内に流れ込んだ液滴Ｗは、負圧領域Ｆに引っ張られ、第１段差面５１に向かって引き寄せられる。これにより、液滴Ｗが第１段差面５１の近傍位置、つまり環状溝部２２ｅ内に留まることになる。
　一方、この環状溝部２２ｅの底面５３は、インナーパイプ２２の周方向に延びている。そのため、旋回流となった気体は、この環状溝部２２ｅの内部を底面５３に沿って周方向に流れる。また、環状溝部２２ｅ内に留まった液滴Ｗも、旋回流になった気体と共に環状溝部２２ｅの内部を底面５３に沿って流れる。つまり、気体及び液滴Ｗは、この環状溝部２２ｅ内を底面５３に沿って旋回する。そして、液滴Ｗは、この底面５３に沿った旋回を続けることで蒸発していく。
　そして、インナーパイプ２２に流れ込んだ液滴Ｗが、第１段差面５１に引き寄せられた状態で、環状溝部２２ｅ内で旋回して蒸発することにより、この液滴Ｗが気体と共にインナーパイプ２２を流下することを防止できる。
　このように、液滴化して気体から分離した液体（液滴Ｗ）は、第１段差面５１に引き寄せられた状態で、環状溝部２２ｅ内で旋回して蒸発するため、この液滴Ｗが環状溝部２２ｅよりも流体流出側へと流れることが防止できる。
　特に、この実施例１では、環状溝部２２ｅが、インナーパイプ２２の内周面２２ｄに複数（二つ）形成されている。このため、液滴Ｗを環状溝部２２ｅ内に留まらせて蒸発させる機会が複数回（二回）ある。これにより、より多くの液体を気化させることができ、液滴の気化率の向上を図ることができる。
　さらに、この実施例１の気液分離装置２０では、図５に示すように、インレットパイプ２１から突出した部分のインナーパイプ２２の外周面２２ｆが加熱用電熱シート２２ｈによって覆われている。そのため、この加熱用電熱シート２２ｈをＯＮ操作して発熱させることで、インナーパイプ２２の外周面２２ｆを加熱することができる。
　これにより、インレットパイプ２１から突出した部分のインナーパイプ２２内の温度を上昇させ、インナーパイプ２２に気体と共に流れ込んだ液体の蒸発を促進することができる。この結果、インナーパイプ２２内に流れ込んだ液滴を蒸発させて気化させることができ、液滴のままの液体が気体と共に流下することをさらに防止して、液滴の気化率の向上を図ることができる。
　なお、この実施例１では、インナーパイプ２２の内周面２２ｄのうち、インレットパイプ２１から突出して加熱用電熱シート２２ｈによって覆われた部分に、第１段差面５１を有する環状溝部２２ｅが形成されている。そのため、インナーパイプ２２のうち、この環状溝部２２ｅが形成された部分の外周面２２ｆが加熱用電熱シート２２ｈによって加熱される。
　これにより、環状溝部２２ｅの第１段差面５１の近傍位置に留まっている液滴の蒸発を促進することができ、インナーパイプ２２内に流れ込んだ液滴の蒸発を効率的に行うことができる。
　［第２段差面の液滴保持作用］
　実施例１では、インナーパイプ２２に形成された環状溝部２２ｅが、第１段差面５１よりも流体流出側に位置し、この流体流出側に向かってインナーパイプ２２の内径寸法を段状に小さくする第２段差面５２を有している。
　そのため、図８に示すように、環状溝部２２ｅに入り込んだ液滴Ｗが、旋回流によって流体流出側へと移動して第１段差面５１から離れても、第２段差面５２によって移動が阻止され、環状溝部２２ｅ内に留まらせることができる。すなわち、第２段差面５２により、環状溝部２２ｅよりも下流側へ液滴Ｗが流れてしまうことを防止することができる。そのため、この液滴Ｗを環状溝部２２ｅの内部に留まらせて蒸発させ、液滴Ｗのままでの液体の流下を抑制することができる。
　以上、本発明の気液分離装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加などは許容される。
　実施例１では、流体流入口２１ａを、インレットパイプ２１の軸線Ｏ１に沿って開口寸法が長くなった扁平な楕円形状とする例を示した。しかしながら、流体流入管３０の接続開口３１ａの中心を通る軸線Ｏ３が軸線Ｏ１に対して鉛直方向にオフセットすればよいので、流体流入口２１ａの開口形状は実施例１に示すものに限らない。特に、流体流入管３０の径寸法が、インレットパイプ２１の径寸法よりも十分に小さいものであるとき等では、流体流入口２１ａを流体流入管３０の断面形状と同一にしてもよい。
　また、実施例１では、流体流入管３０の接続開口３１ａの中心を通る軸線Ｏ３を、軸線Ｏ１よりも鉛直方向の下方にオフセットする例を示した。しかしながら、これに限らず、接続開口３１ａの中心を通る軸線Ｏ３を、軸線Ｏ１よりも鉛直方向の上方にオフセットしてもよい。
　また、実施例１では、第１排水口２１ｃに接続された第１排水パイプ２３及び上流側排水口３２に接続された第２排水パイプ２４を貯水タンク２５に接続した例を示したが、第１排水パイプ２３、第２排水パイプ２４、貯水タンク２５は、必ずしも設置しなくてもよい。つまり、流体流入管３０やインレットパイプ２１から排出された液体を貯留することなく外部へと排出してもよい。また、貯水タンクも数も一つに限らず、排水パイプごとに設定してもよいし、一部の排水パイプだけを貯水タンクに接続してもよい。すなわち、貯水タンクは任意に設置可能である。さらに、上流側排水口３２やバイパスパイプ２６は、必ずしも形成されていなくてよい。
　また、実施例１では、スペーサー２８をインレットパイプ２１及びインナーパイプ２２とは別体にした例を示したが、これに限らない。スペーサー２８をインレットパイプ２１の内周面２１ｅに一体に設けたり、インナーパイプ２２の外周面２２ｆに一体に設けたりしてもよい。
　また、実施例１の気液分離装置２０では、インナーパイプ２２の内周面２２ｄに形成した環状溝部２２ｅが、第１段差面５１及び第２段差面５２を有する例を示した。しかしながら、これに限らず、インナーパイプ２２の内周面２２ｄに、流体流出側に向かってインナーパイプ２２の内径寸法を段状に大きくする第１段差面５１のみを形成してもよい。この場合であっても、第１段差面５１に沿って負圧領域が発生し、この第１段差面５１の近傍位置に液滴化した液体を留まらせて周方向に旋回させ、蒸発させることができる。
　さらに、このように、第１段差面のみを形成する場合において、この第１段差面を気液二相流体の流れ方向に沿って複数形成してもよい。つまり、インナーパイプ２２の内径寸法を、階段状に複数回大きくしてもよい。この場合には、複数の第１段差面のそれぞれの近傍位置に液滴化した液体を留まらせて、蒸発させることができるため、複数回に分けて液滴を蒸発させることが可能となり、液滴の気化率を向上させることができる。
　また、実施例１では、インナーパイプ２２に形成された第１段差面５１と、この第１段差面５１よりも流体流入側のインナーパイプ内周面２２１ｄとでなす角θ１が９０°に設定する例を示した。しかし、この角θ１は、第１段差面５１に沿って負圧領域Ｆが形成できる角度であればよい。つまり、この角θ１は、具体的には９０°以下の鋭角に設定されればよい。
　さらに、実施例１の気液分離装置２０では、インナーパイプ２２に形成された第２段差面５２と、第２段差面５２よりも流体流出側のインナーパイプ内周面２２２ｄとでなす角θ２が９０°に設定されている例を示した。しかし、この角θ２は、第２段差面５２に沿って環状溝部２２ｅ内の液滴の下流側への移動を阻止できる角度であればよい。つまり、この角θ２は、具体的には９０°以下の鋭角に設定されればよい。
　さらに、この実施例１では、インナーパイプ２２の内周面２２ｄに形成された環状溝部２２ｅと、インナーパイプ２２の外周面２２ｆに形成された突出部２２ｇとの軸方向の位置が一致している例を示した。これにより、インナーパイプ２２の内周面２２ｄをへこませた位置を外方に突出させることで、環状溝部２２ｅと突出部２２ｇとを同時に形成することが可能になると共に、環状溝部２２ｅを形成したことによるインナーパイプ２２の厚みの低下を抑制することができる。しかしながら、これに限らず、環状溝部２２ｅと突出部２２ｇとの軸方向位置は、軸方向にずれていてもよい。
　さらに、この実施例１では、インナーパイプ２２の外周面２２ｆを加熱する加熱手段として、可撓性を有する加熱用電熱シート２２ｈを用いる例を示したが、これに限らない。インレットパイプ２１から突出した部分のインナーパイプ２２を加熱することができればよいので、例えば、インナーパイプを二重管構造にし、二重になった管の間に高温の排気ガスを循環させて配管を加熱してもよい。つまり、加熱手段としては、排気ガスの循環構造を用いてもよい。
　また、実施例１の気液分離装置２０は、排気還流システムＳの中でも、低圧ＥＧＲ弁１４の下流位置であって、ターボ過給機５のコンプレッサ５ａの上流位置（図１において一点鎖線Ｘで囲む位置）に設置する例を示したが、これに限らない。排気還流システムＳの中で凝縮水が発生する位置に設置することができるため、インタークーラー６の下流位置であって、内燃機関１の気筒給気口の上流側（図１において一点鎖線Ｙで囲む位置）に設置してもよい。
　さらに、実施例１では、内燃機関１が車両に搭載されるディーゼルエンジンである例を示したが、これに限らず、内燃機関１はガソリンエンジンであっても適用可能である。
　そして、実施例１では、気液分離装置２０を、内燃機関１の排気還流システムＳに適用した例を示した。しかしながら、これに限らず、例えば冷凍サイクル装置に適用し、気体冷媒と液体冷媒とを分離するようにしてもよい。つまり、本発明の気液分離装置は、気液二相流体から気体と液体を分離する装置に適用することができる。
　さらに、各配管（インレットパイプ等）の形状、接続箇所、径の寸法等についても、実施例１に示すものに限らず、任意に設定することが可能である。
関連出願の相互参照
　本出願は、２０１７年１０月２５日に日本国特許庁に出願された特願２０１７－２０６５７７に基づいて優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。 
 

Claims (9)

  1. 　配管を流れる気液二相流体を旋回させて、前記気液二相流体から液体と気体を分離する気液分離装置において、
    　前記配管は、前記気液二相流体の流れ方向の上流側の周面に形成された流体流入口と、前記気液二相流体の流れ方向の下流側の端部に形成されると共に前記液体が流出する排水口と、を有し、水平方向に延在された円筒状のインレットパイプと、
    　開口が形成された一端が前記インレットパイプの前記気液二相流体の流れ方向の下流側の端部に差し込まれ、前記インレットパイプと同軸に配置されたインナーパイプと、
    　前記流体流入口に接続された接続部を一端に有し、水平方向に延在されると共に、前記流体流入口を介して前記インレットパイプの内部に、該インレットパイプの側方から前記気液二相流体を導入可能に配置された流体流入管と、を備え、
    　前記接続部は、前記流体流入口に連通する接続開口の中心を通る軸線の位置が、前記インレットパイプの軸線の位置に対して鉛直方向にオフセットしている
    　ことを特徴とする気液分離装置。
  2. 　請求項１に記載された気液分離装置において、
    　前記接続部は、前記接続開口の中心を通る軸線の位置が、前記インレットパイプの軸線の位置よりも鉛直方向の下方にオフセットしている
    　ことを特徴とする気液分離装置。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載された気液分離装置において、
    　前記流体流入口は、前記流体流入管の軸線に垂直な断面での開口面積が前記流体流入管の断面積とほぼ同じ大きさに設定されると共に、前記インレットパイプの軸線に沿って長くなった扁平形状を呈している
    　ことを特徴とする気液分離装置。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載された気液分離装置において、
    　前記流体流入管は、前記接続部に鉛直方向の下方に開放した上流側排水口が形成されている
    　ことを特徴とする気液分離装置。
  5. 　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載された気液分離装置において、
    　前記インレットパイプには、前記排水口に連結された排水パイプと、前記排水パイプの先端部に設けられた貯水タンクと、が設けられ、
    　前記インナーパイプには、前記貯水タンクの内部と連通するバイパスパイプが設けられている
    　ことを特徴とする気液分離装置。
  6. 　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載された気液分離装置において、
    　前記インナーパイプの内周面には、前記気液二相流体の流れ方向の下流側に向かって内径寸法が大きくなった第１段差面が形成されている
    　ことを特徴とする気液分離装置。
  7. 　請求項６に記載された気液分離装置において、
    　前記インナーパイプは、前記第１段差面よりも前記気液二相流体の流れ方向の下流側の内周面に、前記気液二相流体の流れ方向の下流側に向かって内径寸法が小さくなった第２段差面が形成されている
    　ことを特徴とする気液分離装置。
  8. 　請求項１から請求項７のいずれか一項に記載された気液分離装置において、
    　前記インナーパイプは、前記インレットパイプに差し込まれた部分の外周面に、周方向に延びる突出部が形成されている
    　ことを特徴とする気液分離装置。
  9. 　請求項１から請求項８のいずれか一項に記載された気液分離装置において、
    　前記インナーパイプは、前記インレットパイプから突出した部分を加熱する加熱構造を有している
    　ことを特徴とする気液分離装置。
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