[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

WO2007055386A1 - 気液分離器および気液分離器を備えた冷凍装置 - Google Patents

気液分離器および気液分離器を備えた冷凍装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2007055386A1
WO2007055386A1 PCT/JP2006/322682 JP2006322682W WO2007055386A1 WO 2007055386 A1 WO2007055386 A1 WO 2007055386A1 JP 2006322682 W JP2006322682 W JP 2006322682W WO 2007055386 A1 WO2007055386 A1 WO 2007055386A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
liquid
phase
inlet
liquid separator
Prior art date
Application number
PCT/JP2006/322682
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kazutaka Watarai
Hiroshi Iwata
Saneaki Nakao
Tetsuya Komori
Naoki Shikazono
Original Assignee
Nichirei Industries Co., Ltd.
The University Of Tokyo
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nichirei Industries Co., Ltd., The University Of Tokyo filed Critical Nichirei Industries Co., Ltd.
Priority to CN200680042497.7A priority Critical patent/CN101310154B/zh
Priority to JP2007544237A priority patent/JP4268994B2/ja
Publication of WO2007055386A1 publication Critical patent/WO2007055386A1/ja

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/0011—Heating features
    • B01D1/0017—Use of electrical or wave energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D19/00—Degasification of liquids
    • B01D19/0005—Degasification of liquids with one or more auxiliary substances
    • B01D19/001—Degasification of liquids with one or more auxiliary substances by bubbling steam through the liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D19/00—Degasification of liquids
    • B01D19/0042—Degasification of liquids modifying the liquid flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D19/00—Degasification of liquids
    • B01D19/0063—Regulation, control including valves and floats
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/02—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by utilising gravity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/04—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by utilising inertia
    • B01D45/08—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by utilising inertia by impingement against baffle separators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0003—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation by using heat-exchange surfaces for indirect contact between gases or vapours and the cooling medium
    • B01D5/0006—Coils or serpentines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0033—Other features
    • B01D5/0039—Recuperation of heat, e.g. use of heat pump(s), compression
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0057—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes
    • B01D5/006—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes with evaporation or distillation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0057—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes
    • B01D5/0069—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes with degasification or deaeration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/13—Economisers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/23—Separators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/01—Geometry problems, e.g. for reducing size

Definitions

  • the present invention relates to a gas-liquid separator of a heat engine such as a refrigeration cycle or a steam cycle, and more specifically, to a technique for achieving higher performance, smaller size, and higher reliability.
  • a gas-liquid separator used in a refrigeration cycle a tank that collects liquid by gravity is used, or a liquid phase is attached to an outer wall by centrifugal force of swirling flow, and the liquid is collected by gravity.
  • a liquid separator or the like is used.
  • a certain force No means for efficiently separating gas and liquid has been disclosed. In other words, the gas and liquid were mixed and supplied to the discharge path 2 (originally the main gas phase).
  • a gas-liquid separator having a large structure basically has a structure in which a liquid phase having a high density is separated by a body force such as gravity or centrifugal force. For this reason, there are few degrees of freedom in the installation position and direction of the gas-liquid separator, and since the tank and swirl flow generator are used, it is a large-sized device. Furthermore, no means for efficiently separating the gas and liquid has been shown. Therefore, first, the inventors have used the basic surface tension effect to solve the above-mentioned problems, and thereby the basic configuration of the invention aimed at improving the performance and miniaturization of the gas-liquid separator. And filed a patent for detailed structure.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 11-3722
  • Patent Document 2 Patent Publication No. 2003-114293
  • Patent Document 3 Patent Publication 2002-204905
  • Patent Document 4 # 112004-382493
  • the present invention further develops the previously filed Japanese Patent Application No. 2004-382493, and uses the surface tension effect to improve the performance and miniaturization of the gas-liquid separator.
  • a gas-liquid separator for heat engines such as various refrigeration cycles and steam cycles that are used in various operating conditions
  • the gas-liquid of high-performance specifications that is inexpensive and highly reliable
  • the gas-liquid separator is used as an air conditioner, refrigerator, freezer, dehumidifier. , Showcase, vending It is intended to propose the adoption of the machine and refrigeration equipment such as car air-conditioner and the like.
  • the present invention (1) can introduce an outer body (outer body 10-1) constituting the outer shell and a gas-liquid two-phase flow.
  • the gas-liquid separation chamber 1 1) and the gas-liquid separation chamber (gas-liquid separation chamber 11) are connected in fluid communication with the gas-phase separation pipe (gas-phase outlet pipe 6— 1) and a liquid-phase outlet pipe (liquid-phase outlet pipe 7 1) through which the separated liquid phase is guided, in fluid communication with the gas-liquid separation chamber (gas-liquid separation chamber 1 1).
  • a separator gas-liquid separation device
  • the gas-liquid separation chamber gas-liquid separation chamber 11
  • the inlet pipe inlet pipe 5-1
  • a space (narrow space 12-1) and a space provided downstream of the inlet space (narrow space 12-1), and the flow path cross-sectional area is larger than that of the inlet space (narrow space 12-1) Expansion space (rapid expansion section 3-1), and Gas-liquid two-phase flow of inlet space (narrow space 12-1) is directly guided to the liquid phase outlet pipe (liquid phase outlet pipe 7-1).
  • the mass flow rate of the gas-liquid two-phase flow flowing into the gas-liquid separator is G
  • the two-phase flow Where p is the density of the surface, ⁇ is the surface tension, b is the groove width, and S1 is the cross-sectional area of the channel that flows into the groove (groove 2-1) from the inlet space (narrow space 12-1).
  • the present invention (2) includes an outer body (outer body 10-1) constituting an outer shell, an inlet pipe (inlet pipe 5-1) capable of entering (introducing) a gas-liquid two-phase flow, and the inlet pipe ( A gas-liquid separation chamber (gas-liquid separation chamber 1 1) that separates the gas-liquid two-phase flow into a gas phase and a liquid phase, in fluid communication with the inlet pipe 5-1), and the gas-liquid separation chamber (gas A gas phase outlet pipe (gas phase outlet pipe 6-1) through which the separated gas phase is guided, which is in fluid communication with the liquid separation chamber 1 1), and the gas-liquid separation chamber (gas-liquid separation chamber 1-1) And a liquid-phase outlet pipe (liquid-phase outlet pipe 7-1) through which the separated liquid phase is guided, which is in fluid communication with the gas-liquid separator.
  • the separation chamber includes an inlet space (narrow space 12-1) for introducing a gas-liquid two-phase flow from the inlet pipe (inlet pipe 5-1), and the inlet space ( Narrow space 12— Installed downstream of 1)
  • An enlarged space (abrupt expansion part 3-1) having a flow passage cross-sectional area larger than that of the inlet space (narrow space 12-1), and the inlet space (narrow space 12-1)
  • a gas-liquid separator (gas body 4 1) having a trough and a grooved part (grooved body 4 1) on the liquid phase outlet pipe (liquid phase outlet pipe 7-1) to which a gas-liquid two-phase flow of force is directly guided.
  • the grooved portion is a grooved body (grooved body 41) having a grooved surface, which is a separate body from the outer body (outer body 10-1). It is a gas-liquid separator (gas-liquid separator).
  • a grooved body having a grooved surface (grooved body 4-1) is formed by bending a thin plate, where the groove width is b and the groove depth is h.
  • the gas-liquid separator (gas-liquid separator) of the invention (2).
  • the surface of the groove (groove 2-1) is subjected to a hydrophilic treatment! V in the inventions (1) to (3).
  • Gas-liquid separator
  • the gas-liquid separator (gas-liquid separator) is installed in the outer body (outer body 10-1)! And the outer body (outer body 10).
  • Stepped portion (stepped portion) that engages with the groove (groove 2-1) tip of the grooved portion (grooved body 4 1) to form the inlet space (narrow space 12-1) in cooperation with 1) 15-1) is further provided with an inlet partition (entrance partition 16-1), and the groove (groove 2-1) tip force of the inlet partition (entrance partition 16-1) is also increased.
  • the side length is Ll
  • the groove (groove 2-1) tip force is the downstream step (step 15-1) length is L2
  • the gas-liquid separator (gas-liquid separator) is installed in the outer body (outer body 10-1)! And the outer body (outer body 10).
  • Stepped portion that engages with the groove (groove 2-1) tip of the grooved portion (grooved body 4 1) to form the inlet space (narrow space 12-1) in cooperation with 1) Renew the entrance partition (entrance partition 16-1) with 15-1).
  • the distance between the outer periphery on the upstream side of the inlet partition (entrance partition 16-1) and the outer body (outer body 10-1) is H1, and the distance between the outer edge of the groove tip and the outer shell body. Is H2,
  • the inner surface of the inlet pipe (inlet pipe 5-1) is provided with an inner surface spiral groove (inner surface spiral groove 35-1). This is just one gas-liquid separator (gas-liquid separator).
  • the present invention (8) includes the above-described inventions (1) to (7) provided with an expanded portion (expanded portion 38-1) in which the outlet side end of the inlet tube (inlet tube 5-1) is widened toward the end. ) Is a gas-liquid separator (gas-liquid separator).
  • the present invention is the gas-liquid separation of any one of the inventions (5) to (8), wherein the upstream end of the inlet partition (entrance partition 16-1) is a cone. (Gas-liquid separator).
  • the present invention (10) includes a groove formed on the inner surface of the inflow chamber (outer body 10-1) on the upstream side of the groove (groove 2-1).
  • a groove is formed on the inner surface of the inflow chamber (outer body 10-1) upstream of the groove (groove 2-1).
  • liquid phase outlet pipes 7-1 a plurality of liquid phase outlet pipes (liquid phase outlet pipes 7-1) are provided! This is one gas-liquid separator (gas-liquid separator).
  • the present invention (13) is characterized in that the gas-liquid separator (gas-liquid separator) according to any one of the inventions (1) to (12) is incorporated in a refrigeration cycle such as an air conditioner.
  • a refrigeration cycle such as an air conditioner.
  • This is a refrigeration apparatus equipped with a gas-liquid separator (gas-liquid separator).
  • the present invention (14) includes an outer body (outer body A10-2, etc.) constituting an outer shell, an inlet pipe (inlet pipe 5-2) capable of introducing a gas-liquid two-phase flow, and the inlet pipe.
  • a gas-liquid separation chamber gas-liquid separation chamber 1 2) that separates the gas-liquid two-phase flow into a gas phase and a liquid phase, in fluid communication with the inlet pipe 5-2, and the gas-liquid separation chamber ( Gas-liquid separation chamber 1 2)
  • the gas phase outlet pipe (gas phase outlet pipe 6-2) through which the gas phase is guided and the gas-liquid separation chamber (gas-liquid separation chamber 12) in fluid communication with the separated liquid phase are introduced.
  • a gas-liquid separator having a phase outlet pipe (liquid phase outlet pipe 7-2), wherein the gas-liquid separation chamber (gas-liquid separation chamber 12) is the inlet pipe (inlet pipe).
  • Expanded space (rapidly expanded section 3-2) with a larger cross-sectional area than the space (narrow space 12-2) and the gas-liquid two-phase flow from the inlet space (narrow space 12-2) are directly guided
  • the gas-liquid separator gas-liquid separator having the liquid-phase outlet pipe (liquid-phase outlet pipe 7-2) and a directional grooved portion (grooved body 4 2)
  • the two-phase flow inflow direction from the reference position to the gas-liquid separator (gas-liquid separator) is the positive direction, and the opposite direction to the flow direction is the negative direction.
  • the distance to the gas-phase inflow end position of the phase outlet pipe 6-2) is L and the diameter of the groove imaginary circle is Dt
  • the present invention includes an outer body (outer body A10-2, etc.) constituting an outer shell, an inlet pipe (inlet pipe 5-2) capable of introducing a gas-liquid two-phase flow, and the inlet pipe (inlet pipe). 5—2), which is in fluid communication with the gas-liquid two-phase flow, separates the gas-liquid two-phase flow into a gas phase and a liquid phase (gas-liquid separation chamber 12), and the gas-liquid separation chamber (gas-liquid separation).
  • the gas phase outlet pipe (gas phase outlet pipe 6-2), which is in fluid communication with the chamber 1 2), is introduced, and the gas-liquid separation chamber (gas-liquid separation chamber 12) and fluid A gas-liquid separator (gas-liquid separator) having a liquid-phase outlet pipe (liquid-phase outlet pipe 7-2) through which the separated liquid phase is guided, communicated so as to be conductive;
  • the gas-liquid separation chamber 1 2) includes an inlet space (narrow space 12-2) for introducing a gas-liquid two-phase flow from the inlet pipe (inlet pipe 5-2), and the inlet space (narrow space 12— 2) a space provided downstream of Space and expansion space flow passage cross-sectional area than the (narrow space 12 2) is expanded (expanding rapidly section 3 2), gas-liquid two-phase flow from the inlet space (narrow space 12-2) In the gas-liquid separator (gas-liquid separator), which has the grooved part (grooved body 4 2) on the liquid-phase outlet pipe (liquid-phase outlet pipe 7-2), which is directly guided!
  • the gas-liquid separator (gas-liquid separator) is installed in the outer body (outer body A10-2, etc.) and cooperates with the outer body (outer body A10-2, etc.). It further has an inlet cutting body (inlet partition body 16-2) that forms the inlet space (narrow space 12-2), and the gas phase outlet pipe (gas phase outlet pipe 6-2) has an inner diameter portion.
  • the inlet partition (entrance partition 16-2) at the upper part of the gas-phase inlet end also has a positional force of H and the distance between the gas-phase inlet end inner diameter of the gas-phase outlet pipe (gas-phase outlet pipe 6-2) and the gas-phase outlet pipe When the inner diameter of the phase outlet pipe 6-2) is di,
  • the present invention (16) includes an outer body (outer body A10-2, etc.) constituting an outer shell, an inlet pipe (inlet pipe 5-2) capable of introducing a gas-liquid two-phase flow, and the inlet pipe (inlet pipe). 5—2), which is in fluid communication with the gas-liquid two-phase flow, separates the gas-liquid two-phase flow into a gas phase and a liquid phase (gas-liquid separation chamber 12), and the gas-liquid separation chamber (gas-liquid separation).
  • the gas phase outlet pipe (gas phase outlet pipe 6-2), which is in fluid communication with the chamber 1 2), is introduced, and the gas-liquid separation chamber (gas-liquid separation chamber 12) and fluid A gas-liquid separator (gas-liquid separator) having a liquid-phase outlet pipe (liquid-phase outlet pipe 7-2) through which the separated liquid phase is guided, communicated so as to be conductive;
  • the gas-liquid separation chamber 1 2) includes an inlet space (narrow space 12-2) for introducing a gas-liquid two-phase flow from the inlet pipe (inlet pipe 5-2), and the inlet space (narrow space 12— 2) a space provided downstream of Expanded space (rapidly expanded section 3-2) with a larger cross-sectional area than the space (narrow space 12-2) and the gas-liquid two-phase flow from the inlet space (narrow space 12-2) are directly guided In the gas-liquid separator (gas-liquid separator) having the fluted groove (grooved body 4 2) on the liquid-phase outlet pipe (liquid-phase outlet pipe 7-2)!
  • the gas-liquid separator (gas-liquid separator) is installed in the outer body (outer body A10-2, etc.) and cooperates with the outer body (outer body A10-2, etc.). It further has an inlet cutting body (inlet partition body 16-2) that forms the inlet space (narrow space 12-2), and is provided on the side facing the gas-liquid separation chamber (gas-liquid separation chamber 12). Inlet partition (entrance partition 16-2) on the bottom, open hollow ( A gas-liquid separator (gas-liquid separator) is provided with a hollow portion 22).
  • the present invention (17) includes an outer body (outer body A10-2, etc.) constituting the outer shell, an inlet pipe (inlet pipe 5-2) capable of introducing a gas-liquid two-phase flow, and the inlet pipe.
  • a gas-liquid separation chamber gas-liquid separation chamber 1 2) that separates the gas-liquid two-phase flow into a gas phase and a liquid phase, in fluid communication with the inlet pipe 5-2, and the gas-liquid separation chamber ( Gas phase outlet pipe (gas phase outlet pipe) that is connected to the gas-liquid separation chamber 1 2) so as to be in fluid communication with the separated gas phase.
  • the gas-liquid separator (gas-liquid separator) having the gas-liquid separation chamber (gas-liquid separation chamber 12) introduces a gas-liquid two-phase flow from the inlet pipe (inlet pipe 5-2).
  • Gas-liquid separator gas-liquid separator having a grooved part (grooved body 4 2) in 1), and the gas-liquid separator (gas-liquid separator) is The gas and liquid phases flow downstream of the gas-liquid separation chamber (gas-liquid separation chamber 1 2).
  • the outlet partition body exit partition body 8-2) that penetrates the gas phase outlet pipe (gas phase outlet pipe 6-2) and is joined to the gas phase outlet pipe (gas phase outlet pipe 6-2). Is a gas-liquid separator (gas-liquid separator).
  • the present invention includes an outer body (outer body A10-2 etc.) constituting the outer shell, an inlet pipe (inlet pipe 5-2) capable of inflowing (introducing) a gas-liquid two-phase flow, A gas-liquid separation chamber (gas-liquid separation chamber 12) that separates the gas-liquid two-phase flow into a gas phase and a liquid phase, in fluid communication with the inlet pipe (inlet pipe 5-2); A gas-phase outlet pipe (gas-phase outlet pipe 6-2) through which the separated gas phase is guided, which is in fluid communication with the separation chamber (gas-liquid separation chamber 12), and the gas-liquid separation chamber (gas-liquid separation).
  • a gas-liquid separator having a liquid-phase outlet pipe (liquid-phase outlet pipe 7-2) through which the separated liquid phase is guided, in fluid communication with the separation chamber 1 2).
  • the gas-liquid separation chamber includes an inlet space (narrow space 12-2) for introducing a gas-liquid two-phase flow from the inlet pipe (inlet pipe 5-2), and It is a space provided downstream of the entrance space (narrow space 12-2).
  • a gas-phase outlet pipe (gas-phase outlet pipe 6-2) that separates the gas-phase and liquid-phase flow paths downstream of (gas-liquid separation chamber 1 2) passes through the gas-phase outlet pipe (gas-phase outlet pipe). And an outlet partition (exit partition 8-2) joined to the pipe 6-2), and the grooved portion is connected to the outer body (outer body A10-2, etc.).
  • a separate grooved body with a grooved surface (grooved body 4 2), an outer body (outer body A10-2 etc.), an inlet partition body (entrance partition body 16-2) and an outlet partition body ( Slotted with outlet divider 8—2)
  • the present invention (19) includes an outer body (outer body A10-2, etc.) constituting an outer shell, an inlet pipe (inlet pipe 5-2) capable of introducing (introducing) a gas-liquid two-phase flow, and the inlet pipe.
  • a gas-liquid separation chamber gas-liquid separation chamber 12) that separates the gas-liquid two-phase flow into a gas phase and a liquid phase, in fluid communication with the inlet pipe 5-2, and the gas-liquid separation chamber ( A gas-phase outlet pipe (gas-phase outlet pipe 6-2), which is connected to the gas-liquid separation chamber 1 2) so as to be in fluid communication with the separated gas phase, and the gas-liquid separation chamber (gas-liquid separation chamber 1
  • a gas-liquid separator (gas-liquid separator) having a liquid-phase outlet pipe (liquid-phase outlet pipe 7-2) through which the separated liquid phase is guided, which is in fluid communication with 2).
  • the liquid separation chamber includes an inlet space (narrow space 12-2) for introducing a gas-liquid two-phase flow from the inlet pipe (inlet pipe 5-2), and the inlet space ( A space provided downstream of the narrow space 12-2), An expanded space (rapidly expanded section 3-2) with a larger cross-sectional area than the inlet space (narrow space 12-2) and a gas-liquid two-phase flow directly from the inlet space (narrow space 12-2)
  • a gas-liquid separator gas-liquid separator having a directed grooved part (grooved body 4 2) on the liquid-phase outlet pipe (liquid-phase outlet pipe 7-2), Grooved part 1S Grooved body with grooved surface (grooved), separate from the outer body (outer body A10-2, etc.
  • the gas-liquid separator has a grooved body (grooved body 4 2) on the inner diameter side of the grooved body (grooved body 4 2).
  • the present invention (20) is characterized in that the gas-liquid separator (gas-liquid separator) of any one of the inventions (14) to (19) is incorporated in a refrigeration cycle such as an air conditioner.
  • a refrigeration cycle such as an air conditioner.
  • This is a refrigeration apparatus equipped with a gas-liquid separator (gas-liquid separator).
  • a two-phase inlet pipe (inlet pipe 5-2) of the gas-liquid separator (gas-liquid separator) of any one of the inventions (14) to (19) Connect the outlet pipe of the decompressor in the cycle and connect the liquid-phase outlet pipe (liquid-phase outlet pipe 7-2) of the gas-liquid separator (gas-liquid separator) to the evaporator, while the gas-liquid separator (
  • the gas-liquid separator is a refrigeration system in which a gas-phase outlet pipe (gas-phase outlet pipe 6-2) is connected to a suction pipe of a compressor via a bypass passage and a resistance adjuster.
  • the two-phase inlet pipe (inlet pipe 5-2) of the gas-liquid separator (gas-liquid separator) according to any one of the inventions (14) to (19) is refrigerated.
  • Connect the compressor discharge pipe in the cycle connect the liquid-phase outlet pipe (liquid-phase outlet pipe 7-2) of the gas-liquid separator (gas-liquid separator) to the compressor suction pipe via the flow rate adjustment throttle,
  • the present invention (23) is for a condenser in which a compressor, a condenser, a decompressor, a gas-liquid separator (gas-liquid separation device), and an evaporator are connected in order to form a refrigeration cycle, and air is sent to the condenser.
  • It has a blower and an evaporator blower that sends air to the evaporator, and the liquid-phase outlet pipe (liquid-phase outlet pipe 7-1) of the gas-liquid separator (gas-liquid separator) is connected to the evaporator, and the gas-phase outlet pipe (In the refrigeration cycle in which the gas-phase outlet pipe 6-1) is connected to the suction and suction sides of the compressor via a bypass pipe, a part of the heat transfer pipe of the evaporator is used as a bypass pipe. It is a refrigeration cycle.
  • the present invention (24) is for a condenser in which a compressor, a condenser, a decompressor, a gas-liquid separator (gas-liquid separator) and an evaporator are connected in order to form a refrigeration cycle, and air is sent to the condenser. It has an evaporator blower that sends air to the blower and the evaporator, and the liquid phase outlet pipe (liquid phase outlet) of the gas-liquid separator In the refrigeration cycle where the mouth pipe 7-1) is connected to the evaporator and the gas phase outlet pipe (gas phase outlet pipe 6-1) is connected to the suction side of the compressor via the bypass pipe, the bypass pipe is connected to the evaporator fan. It is the refrigerating cycle characterized by having arrange
  • Preferred embodiment 1 1 is provided with a grooved portion directed to the liquid-phase outlet pipe in a part of the gas-liquid separation chamber, and forms a narrow space with an outer body and an inlet partition upstream of the gas-liquid separation chamber. After the gas-liquid two-phase flow guided by the pipe passes through the narrow space, the gas-liquid two-phase flow is guided to a gas-liquid separation chamber having a sudden expansion portion, and the gas-liquid two-phase flow is separated into a gas phase and a liquid phase, An outlet partition for separating the gas phase and the liquid phase flow path is provided downstream of the gas-liquid separation chamber so that the liquid phase is led to the liquid phase outlet pipe through the grooved portion, and the gas phase is separated from the gas-liquid separation chamber.
  • the gas-liquid separation mechanism is guided to the gas phase outlet pipe, the Weber number is We, the mass flow rate of the gas-liquid two-phase flow flowing into the gas-liquid separation device is G, the density of the two-phase flow is p, and the surface
  • the tension is ⁇
  • the groove width is b
  • the channel cross-sectional area in the groove flowing into the groove from the narrow space is S1
  • Preferred embodiment 2-1 is provided with a grooved portion toward a liquid-phase outlet pipe in a part of the gas-liquid separation chamber, and forms a narrow space with an outer body and an inlet partition upstream of the gas-liquid separation chamber. After the gas-liquid two-phase flow guided from the inlet pipe passes through the narrow space, the gas-liquid two-phase flow is guided to a gas-liquid separation chamber having a sudden expansion portion, and the gas-liquid two-phase flow is separated into a gas phase and a liquid phase.
  • An outlet partition for separating the gas phase and the liquid phase flow path is provided downstream of the gas-liquid separation chamber, the liquid phase is guided to the liquid phase outlet pipe through the grooved portion, and the gas phase is separated from the gas-liquid separation chamber.
  • the gas-liquid separation mechanism is guided from the gas phase to the gas phase outlet pipe, and the grooved body having the grooved surface is separated from the outer body constituting the outer wall of the gas-liquid separation device. It is a liquid separator.
  • Preferred embodiment 3-1 is the gas-liquid separator according to preferred embodiment 1-1 or 2-1, characterized in that the surface of the groove is a hydrophilic treated surface.
  • Preferred embodiment 4-1 is the gas-liquid separation device of preferred embodiment 2-1, wherein a grooved body having a grooved surface is formed by bending a thin plate, the groove width is b, and the groove depth is h.
  • the gas-liquid separator is characterized in that b Z h ⁇ 0.6.
  • Preferred embodiment 5-1 is the gas-liquid separator according to preferred embodiments 1-1 to 2-1, in which the upstream length of the groove tip force of the inlet partition is L1, and the groove tip force is the downstream step.
  • the length of the part is L2
  • Preferred embodiment 6-1 is the gas-liquid separator according to preferred embodiments 1-1 to 2-1, wherein the distance between the outer periphery on the upstream side of the inlet partition and the outer shell is HI, When the distance from the outer shell is H2, [Equation 16]
  • Preferred embodiment 7-1 is the gas-liquid separator of preferred embodiments 1-1 to 1-2, characterized in that an inner surface spiral groove is provided on the inner surface of the inlet pipe. is there.
  • Preferred embodiment 8-1 is the gas-liquid separator according to preferred embodiments 1-1 to 1-2, and is characterized in that it has a widened portion that widens the outlet side end of the inlet pipe. It is a gas-liquid separator.
  • Preferred embodiment 9-1 is the gas-liquid separator according to preferred embodiments 1-1 to 1-2, characterized in that the upstream end of the inlet partition is a cone. is there.
  • Preferred embodiment 10-1 is the gas-liquid separation device of preferred embodiments 11 to 12, wherein an introduction groove having a depth smaller than the groove depth of the groove is formed on the inner surface of the outer body of the inflow chamber on the upstream side of the groove.
  • Preferred embodiment 11 1 is the gas-liquid separation device according to preferred embodiments 11 to 12, wherein a porous body having a thickness smaller than the groove depth of the groove is formed on the inner surface of the inflow chamber on the upstream side of the groove.
  • Preferred embodiment 12-1 is the gas-liquid separator of preferred embodiments 1-1 to 1-2, and is a liquid phase outlet pipe A gas-liquid separation device characterized in that a plurality of gas-liquid separators are provided.
  • Preferred embodiment 13-1 is that a compressor, a condenser, a decompressor, a gas-liquid separator and an evaporator are sequentially connected to form a refrigeration cycle, and air is supplied to a condenser blower and an evaporator that send air to the condenser.
  • the vapor phase outlet pipe is connected to the evaporator via the bypass pipe and the gas phase outlet pipe is connected to the suction side of the compressor via the evaporator
  • This is a refrigeration site characterized in that a part of the heat transfer tube is used as a bypass tube.
  • Preferred embodiment 14 1 is configured such that a compressor, a condenser, a decompressor, a gas-liquid separator, and an evaporator are sequentially connected to form a refrigeration cycle, and air is sent to a condenser blower and an evaporator that send air to the condenser.
  • the refrigeration cycle which has a blower for the evaporator to be sent, the liquid phase outlet pipe of the gas-liquid separator is connected to the evaporator, and the gas phase outlet pipe is connected to the suction side of the compressor via the bypass pipe, the bypass pipe is evaporated. It is a refrigeration cycle characterized by being placed in an air stream sent by a mechanical blower.
  • Preferred embodiment 15-1 is a refrigeration apparatus equipped with a gas-liquid separation device, wherein the gas-liquid separation device of preferred embodiment 1 is incorporated in a refrigeration cycle such as an air conditioner.
  • Preferred embodiment 16-1 is that the gas-liquid separation device of preferred embodiment 2 is an air conditioner.
  • Preferred embodiment 1 2 is provided with a grooved portion directed to the liquid-phase outlet pipe in a part of the gas-liquid separation chamber, and forms a narrow space with an outer body and an inlet partition upstream of the gas-liquid separation chamber and the inlet After the gas-liquid two-phase flow guided by the pipe passes through the narrow space, the gas-liquid two-phase flow is guided to a gas-liquid separation chamber having a sudden expansion portion, and the gas-liquid two-phase flow is separated into a gas phase and a liquid phase, An outlet partition for separating the gas phase and the liquid phase flow path is provided downstream of the gas-liquid separation chamber so that the liquid phase is led to the liquid phase outlet pipe through the grooved portion, and the gas phase is separated from the gas-liquid separation chamber.
  • the gas-liquid separation mechanism is guided to the gas-phase outlet pipe, and the position of the abrupt expansion is used as a reference.
  • the reference position force The two-phase flow inflow direction to the gas-liquid separator is the plus direction, and is opposite to the flow direction. The direction is negative, the reference position force is L, the distance to the gas-phase inflow end position of the gas-phase outlet pipe is L, and the diameter of the groove apex virtual circle is D.
  • This is a gas-liquid separator characterized by the above.
  • a grooved portion directed to the liquid-phase outlet pipe is provided in a part of the gas-liquid separation chamber, and a narrow space is formed with an outer body and an inlet partition upstream of the gas-liquid separation chamber. After the gas-liquid two-phase flow guided from the inlet pipe passes through the narrow space, the gas-liquid two-phase flow is guided to a gas-liquid separation chamber having a sudden expansion portion, and the gas-liquid two-phase flow is separated into a gas phase and a liquid phase.
  • An outlet partition for separating the gas phase and the liquid phase flow path is provided downstream of the gas-liquid separation chamber, the liquid phase is guided to the liquid phase outlet pipe through the grooved portion, and the gas phase is separated from the gas-liquid separation chamber.
  • the gas-liquid separation mechanism is designed to lead from the gas phase outlet pipe to the gas phase outlet pipe, and the position of the inlet partition at the upper part of the gas phase inlet end of the gas outlet section inner diameter is the distance between the gas inlet end diameter of the gas outlet pipe Is H and the inner diameter of the gas-phase outlet pipe is di.
  • This is a gas-liquid separator characterized by the above.
  • a grooved portion directed to the liquid-phase outlet pipe is provided in a part of the gas-liquid separation chamber, and a narrow space is formed with an outer body and an inlet partition upstream of the gas-liquid separation chamber. After the gas-liquid two-phase flow guided from the inlet pipe passes through the narrow space, the gas-liquid two-phase flow is guided to a gas-liquid separation chamber having a sudden expansion portion, and the gas-liquid two-phase flow is separated into a gas phase and a liquid phase.
  • An outlet partition for separating the gas phase and the liquid phase flow path is provided downstream of the gas-liquid separation chamber, the liquid phase is guided to the liquid phase outlet pipe through the grooved portion, and the gas phase is separated from the gas-liquid separation chamber.
  • the gas-liquid separator is configured to be guided from the gas phase to the gas-phase outlet pipe, and is provided with a hollow portion in which the lower surface of the inlet partition on the side facing the gas-liquid separation chamber is opened. It is.
  • Preferred embodiment 42 is provided with a grooved portion directed to the liquid-phase outlet pipe in a part of the gas-liquid separation chamber, and forms a narrow space with an outer body and an inlet partition upstream of the gas-liquid separation chamber. After the gas-liquid two-phase flow guided by the pipe passes through the narrow space, the gas-liquid two-phase flow is guided to a gas-liquid separation chamber having a sudden expansion portion, and the gas-liquid two-phase flow is separated into a gas phase and a liquid phase, An outlet partition for separating the gas phase and the liquid phase flow path is provided downstream of the gas-liquid separation chamber so that the liquid phase is led to the liquid phase outlet pipe through the grooved portion, and the gas phase is separated from the gas-liquid separation chamber.
  • Gas-liquid separator designed to lead to the gas phase outlet pipe
  • the gas phase outlet pipe is passed through the outlet partition body, and the outlet partition body is joined to the gas phase outlet pipe to maximize the volume of the liquid phase buffer with a limited liquid reservoir height.
  • It is a gas-liquid separator characterized by securing a liquid storage volume close to.
  • a grooved portion directed to the liquid-phase outlet pipe is provided in a part of the gas-liquid separation chamber, and a narrow space is formed with an outer body and an inlet partition upstream of the gas-liquid separation chamber. After the gas-liquid two-phase flow guided from the inlet pipe passes through the narrow space, the gas-liquid two-phase flow is guided to a gas-liquid separation chamber having a sudden expansion portion, and the gas-liquid two-phase flow is separated into a gas phase and a liquid phase.
  • An outlet partition for separating the gas phase and the liquid phase flow path is provided downstream of the gas-liquid separation chamber, the liquid phase is guided to the liquid phase outlet pipe through the grooved portion, and the gas phase is separated from the gas-liquid separation chamber.
  • the gas-liquid separation mechanism is guided from the gas phase to the gas phase outlet pipe, and the lower part of the grooved body is formed by an outlet partition joined to the gas phase outlet pipe so that the position of the grooved body is fixed at an appropriate position. Fix the position and press the inlet partition against the grooved body with the outer body to ensure that the inlet partition is in close contact with the grooved body.
  • the gas-liquid separator is characterized in that the position of the inlet partition is fixed.
  • a grooved portion directed to the liquid-phase outlet pipe is provided in a part of the gas-liquid separation chamber, and a narrow space is formed with an outer body and an inlet partition upstream of the gas-liquid separation chamber. After the gas-liquid two-phase flow guided from the inlet pipe passes through the narrow space, the gas-liquid two-phase flow is guided to a gas-liquid separation chamber having a sudden expansion portion, and the gas-liquid two-phase flow is separated into a gas phase and a liquid phase.
  • An outlet partition for separating the gas phase and the liquid phase flow path is provided downstream of the gas-liquid separation chamber, the liquid phase is guided to the liquid phase outlet pipe through the grooved portion, and the gas phase is separated from the gas-liquid separation chamber.
  • the gas-liquid separation mechanism is designed to lead from the gas phase to the gas-phase outlet pipe, and the inner diameter support body is provided on the inner diameter side of the grooved body to prevent the grooved body from jumping inside the groove apex virtual circle.
  • the outlet pipe of the decompressor in the refrigeration cycle is connected to the two-phase inlet pipe of the gas-liquid separator of the preferred embodiments 1-2 to 6-2, and the gas-liquid separator
  • the refrigeration apparatus is characterized in that a liquid phase outlet pipe is connected to an evaporator, while a gas phase outlet pipe of a gas-liquid separator is connected to a suction pipe of a compressor through a bypass and a resistance adjuster.
  • the compressor discharge pipe in the refrigeration cycle is connected to the two-phase inlet pipe of the gas-liquid separator of preferred embodiments 1-2 to 6-2, and the liquid in the gas-liquid separator is
  • the phase outlet pipe is connected to the compressor suction pipe through the flow rate regulating throttle, while the gas-phase separator gas-phase outlet pipe is connected to the refrigeration cycle.
  • It is a refrigeration apparatus characterized by being connected to a pipe line leading to a condenser.
  • Preferred embodiments 1-1 to 8-2 can also be expressed as follows.
  • the invention of 1 provides a gas-liquid separation device having an appropriate specification for the required operating conditions and refrigerant flow rate, the number of Webers is We, and the gas-liquid flowing into the gas-liquid separation device
  • G mass flow rate of the two-phase flow
  • p density of the two-phase flow
  • p surface tension
  • ⁇ surface tension
  • ⁇ surface tension
  • ⁇ surface tension
  • ⁇ surface tension
  • ⁇ surface tension
  • ⁇ the groove width
  • the cross-sectional area of the channel in the groove flowing into the groove from the narrow space S1
  • the invention of Preferred Embodiment 2-1 is different from the outer body that forms the outer shell of the gas-liquid separation device. It is composed.
  • the surface of the groove is subjected to a hydrophilic treatment in order to improve the gas-liquid separation performance.
  • the invention of Preferred Embodiment 4-1 is the gas-liquid separation device of Preferred Embodiment 2-1, wherein a grooved body having a grooved surface is formed by bending a thin plate in order to improve the gas-liquid separation performance.
  • a grooved body having a grooved surface is formed by bending a thin plate in order to improve the gas-liquid separation performance.
  • the invention of Preferred Embodiment 5-1 is the gas-liquid separation device of Preferred Embodiment 1 1 or 2-1, and has a length upstream from the groove tip of the inlet partition to improve the gas-liquid separation performance. Is Ll, and the groove tip force is L2
  • the invention of Preferred Embodiment 6-1 is the gas-liquid separation device of Preferred Embodiment 1 1 or 2-1.
  • the groove tip force is also the distance between the outer shell and H2
  • the invention of Preferred Embodiment 7-1 is the gas-liquid separation device of Preferred Embodiment 1 1 or 2-1, wherein an inner surface spiral groove is provided on the inner surface of the inlet pipe in order to improve the gas-liquid separation performance. It is.
  • the invention of Preferred Embodiment 8-1 is the gas-liquid separation device of Preferred Embodiment 1-1 or 2-1 in which the outlet side end of the inlet pipe is widened to improve the gas-liquid separation performance. It has a spreading part.
  • Preferred embodiment 91 The invention of 1 is the gas-liquid separation device of preferred embodiment 1 1 or 2-1, wherein the upstream end of the inlet partition is conical for improving the gas-liquid separation performance. It is.
  • the invention of preferred embodiment 10-1 is the gas-liquid separation device of preferred embodiment 1 1 or 2-1, in order to improve the gas-liquid separation performance, on the inner surface of the outer body of the inflow chamber upstream of the groove.
  • the introduction groove is provided shallower than the groove depth of the groove.
  • Preferred embodiment 11-1 is the gas-liquid separation device of preferred embodiment 1-1 or 2-1, in order to improve the gas-liquid separation performance, the inner surface of the outer body of the inflow chamber upstream of the groove And a porous body having a thickness smaller than the groove depth.
  • the invention of the preferred embodiment 12-1 is the gas-liquid separation device of the preferred embodiment 1-1 or 2-1, in which a plurality of liquid phase outlet pipes are provided in order to add a function as a refrigerant flow divider. It is a thing.
  • Preferred embodiment 13-1 of the invention uses part of the heat transfer tube of the evaporator as a binos tube so as not to waste the liquid flowing into the bypass tube even when the liquid overflows from the groove. is there.
  • Preferred embodiment 14 1 of the invention is that the bypass pipe is disposed in the air flow sent by the evaporator blower so as not to waste the liquid flowing into the bypass pipe even when the liquid overflows from the groove! It is.
  • the invention of Preferred Embodiment 15-1 incorporates the gas-liquid separation device of Preferred Embodiment 11 in the refrigeration cycle for high-efficiency operation of the refrigeration cycle of an air conditioner or the like.
  • Preferred embodiment 16-1 of the invention is for high efficiency operation of a refrigeration cycle such as an air conditioner, Preferred embodiment 2-1
  • the gas-liquid separator described in 2-1 is incorporated in a refrigeration cycle.
  • the invention of 1 or 2 provides a gas-liquid separator having an appropriate specification for the required operating conditions and refrigerant flow rate, and the reference position force gas-liquid separation is based on the position of the rapidly expanding portion.
  • the two-phase flow inflow direction to the vessel is a positive direction, the opposite direction to the flow is a negative direction, the distance from the reference position to the gas-phase inflow end position of the gas-phase outlet pipe is L, When the diameter is Dt, the gas-phase inlet end position of the gas-phase outlet pipe is
  • Preferred embodiments 2-2 provide a gas-liquid separator having an appropriate specification for the required operating conditions and refrigerant flow rate, and an inlet at the upper portion of the gas-phase inflow end of the gas-phase outlet pipe inner diameter portion. Partition body force When the distance of the gas-phase inflow end of the gas-phase outlet pipe inner diameter portion is H and the gas-phase outlet pipe inner diameter is di,
  • the invention of the preferred embodiment 3-2 provides a gas-liquid separator having an appropriate specification with respect to the required operating conditions and refrigerant flow rate, and the reference position force gas-liquid is based on the position of the rapidly expanding portion.
  • a gas-liquid separator having an appropriate specification with respect to the required operating conditions and refrigerant flow rate, and the reference position force gas-liquid is based on the position of the rapidly expanding portion.
  • a hollow portion is provided in which the lower surface of the entrance partition facing the gas-liquid separation chamber is opened.
  • outlet partition is formed into a substantially flat plate shape, and is connected to the gas phase outlet pipe through the gas phase outlet pipe. As a volumetric buffer, the maximum reservoir volume is secured.
  • Preferred embodiment 5-2 provides a highly reliable gas-liquid separator, and an outlet partition joined to a gas-phase outlet pipe so as to fix the grooved body position to an appropriate position.
  • the lower part of the grooved body is fixed by the body, and the inlet partition is securely attached to the grooved body.
  • the entrance partition is pressed against the grooved body by the outer body, and the position of the entrance partition is fixed.
  • the preferred embodiment 6-2 provides a highly reliable gas-liquid separator, in which a grooved body formed by bending a thin plate is connected to a gas-liquid separation chamber inside the virtual vertices of the grooves. A pop-out prevention body that prevents pop-out is provided.
  • Preferred embodiment 7-2 of the invention is that the high-efficiency operation of the refrigeration cycle is achieved by the two-phase inlet pipe of the gas-liquid separator of preferred embodiments 1 to 62 to the outlet pipe of the decompressor in the refrigeration cycle.
  • the gas-liquid separator outlet was connected to the evaporator, while the gas-liquid separator outlet was connected to the compressor suction pipe via the bypass path and resistance adjuster. Is.
  • the invention of Preferred Embodiment 8-2 is a compressor in the two-phase inlet pipe of the gas-liquid separator of Preferred Embodiment 1-2 to 6-2 for high-efficiency and reliable operation of the refrigeration cycle. Connect the discharge pipe and connect the liquid-phase outlet pipe of the gas-liquid separator to the suction pipe of the compressor through the flow adjustment throttle, while the gas-phase outlet pipe of the gas-liquid separator serves as the condenser of the refrigeration cycle. It is connected to the pipeline that leads to.
  • the invention's effect is connected to the pipeline that leads to.
  • the Weber number is We
  • the mass flow rate of the gas-liquid two-phase flow flowing into the gas-liquid separator is G
  • the gas-liquid separation effect using the surface tension effect it is possible to stably ensure the gas-liquid separation effect using the surface tension effect and provide an efficient gas-liquid separation device. That is, if the mass flow rate G of the gas-liquid two-phase flow is too large for the channel cross-sectional area S1 in the groove, which is the channel cross-sectional area immediately after flowing into the groove from the narrow space, it adheres to the groove surface due to the surface tension effect The resulting liquid is torn off by the shear force of the gas phase flow, resulting in a spray flow in which the liquid phase mist is mixed in the gas phase, and the liquid is mixed in the gas phase, so that a sufficient gas-liquid separation effect cannot be obtained. Therefore, by satisfying the above relationship, the gas-liquid separation effect using the surface tension effect can be stably secured, and an efficient gas-liquid separation device can be provided.
  • the outline of the gas-liquid separator is By constructing a grooved body that has a groove separately from the outer body to be constructed, the gas-liquid separation device can be used with the appropriate gas-phase cross-sectional area Sg and liquid-phase cross-sectional area S1 depending on the applicable model.
  • the gas-liquid separation device can be used with the appropriate gas-phase cross-sectional area Sg and liquid-phase cross-sectional area S1 depending on the applicable model.
  • an inexpensive gas-liquid separator can be provided.
  • the grooved body 4 having the groove 2 as a separate body, it is possible to provide an inexpensive gas-liquid separation device that can be easily processed into any groove shape.
  • the surface of the groove is subjected to a hydrophilic treatment, whereby the droplet adhering to the surface of the groove is subjected to the action of the hydrophilic treatment.
  • the grooved body having the grooved surface is formed by bending a thin plate, the groove width is b, and the groove depth is h.
  • the upstream length from the groove tip of the inlet partition is L1
  • the groove tip force is the length of the downstream stepped portion. Is L2
  • the distance between the upstream outer periphery of the inlet partition and the outer shell is HI, When the distance is H2,
  • the gas-liquid two-phase flow introduced into the groove is converted into the outer shell side of the groove, that is, the trough of the groove. Therefore, it is possible to provide a gas-liquid separator that can suppress the liquid phase component released from the groove portion to an allowable value or less and ensure good gas-liquid separation performance.
  • the gas-liquid separation device of the present invention (7) and preferred embodiment 7-1 by providing the inner surface spiral groove on the inner surface of the inlet pipe, the two-phase flow spreads out at the outlet of the inlet pipe and becomes the outer contour. To the body. Therefore, since the liquid phase component can be directed to flow into the groove bottom, good gas-liquid separation performance can be secured.
  • a two-phase flow is provided at the outlet of the inlet pipe by providing a widened portion that widens the outlet side end of the inlet pipe. Spreads into the outer body. Therefore, the liquid phase component flows along the outer shell, and the liquid phase component can be directed to flow into the groove bottom, so that good gas-liquid separation performance can be secured.
  • the two-phase flow that has flowed out of the inlet pipe spreads smoothly by using the upstream end of the inlet partition as a cone. It becomes a flow and reaches the outer body. Therefore, the liquid phase component flows along the outer shell, and the liquid phase component can be directed to flow into the groove bottom, so that good gas-liquid separation performance can be secured.
  • the introduction groove having a depth smaller than the groove depth is provided on the inner surface of the outer body of the inflow chamber on the upstream side of the groove.
  • Good gas-liquid separation performance because the liquid phase component can be directed to flow into the groove bottom by receiving the flow toward the outer body, capturing the droplet in the introduction groove and flowing it in the groove direction. Can be secured.
  • the gas-liquid separator of the present invention (11) and preferred embodiment 111 by providing a porous body having a thickness smaller than the groove depth of the groove on the inner surface of the outer body of the inflow chamber upstream of the groove. Good gas-liquid separation because the liquid phase component can be directed to the bottom of the groove by receiving the flow directed toward the outer body, trapping the droplet in the porous body, and flowing it in the direction of the groove Performance can be ensured.
  • the gas-liquid separator of the present invention (12) and preferred embodiment 12-1 by providing a plurality of liquid-phase outlet pipes, the gas-liquid separator can also serve as a flow divider.
  • the two-phase flow that flows in from the inlet pipe is separated into a gas phase and a liquid phase, and the gas phase outlet pipe force and the evaporator bypass pipe are separated. Flows to the side. Therefore, since the refrigerant flowing into the plurality of liquid phase outlet pipes is a liquid phase single phase, it is easy to evenly divide the refrigerant, and the gas-liquid separation device can also serve as a flow divider.
  • the reference position force is based on the position of the sudden expansion portion as a reference, the two-phase flow inflow direction is a plus direction, and the direction opposite to the flow direction is minus.
  • the reference position force is L
  • the distance to the gas-phase inflow end position of the gas-phase outlet pipe is L
  • the diameter of the imaginary circle at the groove apex is Dt.
  • the flow velocity immediately before the inlet of the gas-phase outlet pipe can be made lower than the inlet flow velocity of the gas-phase outlet pipe, and the fine droplet mist existing near the inlet of the gas-phase outlet pipe is transferred to the gas-phase outlet pipe.
  • a gas-liquid separator that is difficult to be sucked and trapped and that has high efficiency can be provided.
  • the gas-liquid separator of the present invention (16) and the preferred embodiment 3-2 by providing the inlet partition with a hollow portion whose lower surface is opened, the rapidly expanding portion potential force of the gas-phase outlet pipe In order to make the gas-phase inflow end position minus L, that is, in order to make the gas-phase inflow end position of the gas-phase outlet pipe higher than the sudden-expansion part position, It is possible to provide an efficient gas-liquid separator in which the fine droplet mist that is entrained when the phase component flows into the gas-liquid separation chamber is hardly sucked into the gas-phase outlet pipe.
  • the outlet partition body is formed into a substantially flat plate shape, and is limited by passing through the gas-phase outlet pipe and joining to the gas-phase outlet pipe.
  • the maximum reservoir volume can be secured under the height of the reservoir.
  • the groove is formed by the outlet partition joined to the gas-phase outlet pipe so as to fix the grooved body position at an appropriate position.
  • the bottom part of the attached body is fixed, and the inlet partition is pressed against the grooved body by the outer body so that the inlet partition is firmly attached to the grooved body.
  • the grooved body formed by bending a thin plate prevents the gas-liquid separation chamber inside the groove apex virtual circle from jumping out.
  • the grooved body jumps to the gas-liquid separation chamber even if some shocking external force acts on the gas-liquid separator.
  • the present invention According to the refrigerating apparatus including the gas-liquid separator of the present invention (20) and preferred embodiment 7-2, the present invention
  • the present invention According to the refrigeration apparatus provided with the gas-liquid separator of the present invention (21) and preferred embodiment 8-2, the present invention
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a gas-liquid separator according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the gas-liquid separator shown in FIG.
  • FIG. 3 is a detailed enlarged sectional view of the groove of FIG.
  • a grooved body 4-1 having a groove 2-1 facing the liquid phase outlet pipe 7-1 is provided in the outer body 10-1, and is upstream of the grooved body 4-1.
  • the entrance partition 16-1 is provided, and the rapid expansion part 3-1, where the cross-sectional area of the flow path rapidly increases in the wake of the entrance partition, is provided to constitute the gas-liquid separation chamber 11.
  • Part of entrance partition body 1 6-1 is provided with stepped part 15-1, and stepped part 15-1 is substantially in contact with groove top part 30-1 of groove 2-1 so that the central axis of grooved body 4-1 And the central axis of the entrance partition 16-1 roughly match.
  • the above-mentioned rough contact includes the case where the entrance partition and the groove top part are slightly separated due to dimensional tolerances in the process and are close to each other even if the contact is designed. means.
  • the inlet pipe 5-1 force also flows into the inflow chamber 48-1, and further flows into the narrow space 12-1, which is made up of the inlet partition 16-1 and the outer body 10-1.
  • — 1 increases channel cross-sectional area. Gas-liquid two-phase flow is tended to supply gas-liquid two-phase flow in the narrow space 12- 1 created by the entrance partition 16-1 along the groove 2-1 in the downstream flow 2-1 Flows into the groove along the groove.
  • the groove width shown in Fig. 3 is b, and the liquid surface radius of curvature is! :
  • the liquid density is p
  • the liquid surface tension is ⁇
  • the gravitational acceleration is g
  • Equations 1 1 and 3-1 described above are necessary conditions for the liquid to flow in the groove without overflowing the groove due to the action of surface tension, and to perform gas-liquid separation.
  • conditions concerning the flow rate of the two-phase flow are necessary. That is, if the mass flow rate G of the gas-liquid two-phase flow is too large for the in-groove channel cross-sectional area S1 in the channel cross-section immediately after flowing into the groove from the narrow space (BB cross section shown in FIG. 1)
  • the flow breaking force is superior to the surface tension, and the liquid attached to the groove surface is torn off by the shearing force of the gas phase flow due to the surface tension effect, and liquid phase mist is mixed in the gas phase. It becomes a spray flow, and liquid is mixed in the gas phase, so that a sufficient gas-liquid separation effect cannot be obtained.
  • Equation 5-1 Fd ⁇ Fa Equation 4-1 Therefore, it is sufficient to satisfy Equation 5-1 to eliminate the generation of mist and prevent transition to the spray flow.
  • Equation 5— 1 is expressed in the form of the following equation using dimensionless velocity U and membrane Reynolds number Ref.
  • Ref 2. — R ⁇ 8 ⁇ 1
  • 1 Liquid viscosity coefficient
  • Jg Gas velocity
  • ⁇ Surface tension
  • pg Gas density
  • pi Liquid density
  • vl Liquid velocity
  • ⁇ Liquid film thickness
  • G1 Liquid mass flow rate
  • Lw Wetting spot length.
  • Equation 6-1 a plurality of specific refrigeration cycle operating conditions shown in Table 1 and a plurality of gas-liquid separator specifications shown in Table 2 are shown.
  • Figure 5 shows the result of calculating the dimensionless velocity U and the membrane Reynolds number Ref shown in Equations 7-1 and 8-1 for the example, and the spray flow generation limit shown in Equation 6-1 is calculated. The results are also shown in FIG. [table 1]
  • FIG. 5 The plot symbols shown in Fig. 5 correspond to the cases where the gas-liquid separators with specifications a to e shown in Table 2 are used under the operating conditions shown in Table 1.
  • the operating conditions for the gas-liquid separator of each specification are in the order of (1) (2) (3) (4) from the left.
  • Spray flow transition limitless dimensionless velocity Ulim has a gradient with respect to the membrane Reynolds number Ref.
  • specifications a and b have a dimensionless velocity U below the spray flow transition limit.
  • Specifications c, d It can be seen that e exceeds the spray flow transition limitless dimensionless speed Ulim depending on the operating conditions.
  • the following invention was performed as specific means for directly grasping the refrigerant flow rate that does not cause the spray flow. That is, in order to directly grasp the refrigerant flow rate that does not cause the spray flow, The relationship between the refrigerant flow rate and the dimensionless speed u was examined. In this physical model, the momentum of the refrigerant and the surface tension are related, so the Weber number We was selected as the physical quantity related to the refrigerant flow rate. Weber number We is a dimensionless number defined by the momentum of the refrigerant, that is, the ratio of inertial force and surface tension. The two-phase flow density is p, the flow velocity is u, the surface tension is ⁇ , and the liquid surface curvature radius is r. Then, the following equation is obtained.
  • the radius of curvature r of the liquid level can be obtained relatively easily in the case where the top of the plate 13-1 constituting the groove has a corner as shown in FIG. 3, but as shown in FIG.
  • a groove is formed by bending a thin plate (details of Fig. 19 will be described in detail in the embodiment 5-1 described later) Since the top of the plate forming the groove has a curvature, the radius of curvature of the liquid surface It is a very complicated calculation to find r.
  • the radius of curvature! Of the liquid surface can be approximately considered to be 1Z2 of the groove width b. Therefore, Equation 9-1 becomes the following equation.
  • the groove width b is defined by the arc length obtained by dividing the circumference of the groove vertex virtual circle 9-1 by the number of grooves!
  • the flow velocity u of the two-phase flow is defined as G for the flow rate of the two-phase flow, v for the specific volume of the two-phase flow, and S1 for the cross-sectional area in the groove, which is the cross-sectional area immediately after flowing into the groove.
  • Equation 11-1 is a groove determined from the flow rate G of the two-phase flow and the shape of the gas-liquid separator as shown in Equation 12-1. It can be expressed in terms of internal channel cross-sectional area Sl, groove width b, and physical properties.
  • Figure 6 shows the dimensionless velocity U for each operating condition calculated from Equation 7-1, the ratio UZUlim to the spray flow transition limit dimensionless velocity Ulim, plotted against the Weber number We. By plotting UZUlim against We, it can be seen that UZUlim is almost on one line when each gas-liquid separator is used in each operating condition.
  • the plot symbols in Fig. 6 also correspond to the symbols in Table 2. Therefore, the limit that does not exceed the spray flow, that is, the dimensionless velocity U of each point is less than the spray flow transition limit dimensionless velocity Ulim / J, or UZUlim, from Fig. 6.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a gas-liquid separator according to a second embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the gas-liquid separator shown in FIG.
  • the gas-liquid separation device of the present embodiment is provided with a grooved body 41 having a groove 2-1 separately from the outer body in the outer body 11, and the apex of the groove.
  • the inside of the virtual circle 91 is the channel cross-sectional area Sg through which gas flows, and the inside of the groove outside the groove virtual circle 91 is the channel cross-sectional area S1 through which liquid flows. Just as you did.
  • Fig. 7 shows the first refrigeration cycle configuration diagram when the gas-liquid separator described above is used in a refrigeration cycle.
  • the refrigeration cycle configuration diagram shown in Fig. 7 shows the basic components necessary to explain the application example. That is, the compressor 17-1 has a first cylinder 18-1 and a second cylinder 19-1, and the low-temperature and low-pressure gas-phase refrigerant sucked in by the compressor is the first cylinder 18-1 and the second cylinder 19-1.
  • Cylinder 19-1 is compressed in two stages to become a high-temperature and high-pressure gas-phase refrigerant, passes through refrigerant discharge pipe 20-1, and is dissipated to the air sent from condenser blower 22-1 by condenser 21-1, and low-temperature and high-pressure liquid is discharged. Becomes a refrigerant.
  • the liquid refrigerant is depressurized by the first pressure reducer 23-1 to form a two-phase flow, and the gas-liquid separator 33 enters the inlet pipe 5-1.
  • the liquid phase refrigerant is further depressurized from the liquid phase outlet pipe 7-1 by the second pressure reducer 24-1 and enters the evaporator 25-1 from the air sent by the evaporator blower 26-1. Deprived of heat! ⁇ Low-temperature, low-pressure gas-phase refrigerant, sucked into compressor 17-1.
  • the gas-phase refrigerant separated by the gas-liquid separator 33-1 is sucked into the second cylinder 19-1 from the gas-phase outlet pipe 6-1 and is therefore separated by the gas-liquid separator 33-1.
  • the gas-phase refrigerant that does not contribute to evaporation does not need to be compressed by the first cylinder 18-1, reducing the compression power and enabling highly efficient operation.
  • the state of the refrigerant flowing into the gas-liquid separator can be shown by the Mollier diagram shown in FIG.
  • the refrigerant that has flowed in is reduced to the intermediate pressure Pm by the first pressure reducer 23-1, and becomes a refrigerant in which the gas and liquid phases are mixed at the dryness Xm at point b and flows into the gas-liquid separator 33-1.
  • FIG. 9 is a configuration diagram of a second refrigeration cycle when the gas-liquid separator described above is used in a refrigeration cycle. That is, the compressor 17-1 has a first cylinder 18-1, and the low-temperature and low-pressure gas-phase refrigerant sucked by the compressor is compressed by the first cylinder 18-1 to become a high-temperature and high-pressure gas-phase refrigerant. After passing through the refrigerant discharge pipe 20-1, the condenser 21-1 radiates heat to the air sent from the condenser blower 22-1, and becomes a low-temperature high-pressure liquid refrigerant.
  • the liquid refrigerant is depressurized by the first pressure reducer 23-1 to form a two-phase flow, flows from the inlet pipe 5-1 into the gas-liquid separator 33-1, and the liquid refrigerant flows from the liquid phase outlet pipe 7-1. It takes heat from the air sent into the evaporator 25-1 and sent from the evaporator blower 26-1 to become a low-temperature and low-pressure gas-phase refrigerant and sucked into the compressor 17-1. On the other hand, the gas-phase refrigerant separated by the gas-liquid separator is sucked into the compressor 17-1 from the gas-phase outlet pipe 6-1 through the evaporator bypass pipe 27-1.
  • the two-phase gas refrigerant decompressed by the decompressor 23-1 also flows into the evaporator.
  • the air temperature sent is low, the evaporation pressure decreases, the density of the gas-phase refrigerant decreases, and the volumetric flow rate increases, so the pressure loss at the evaporator 25-1 is large and the outlet of the evaporator 25-1 Since the pressure, that is, the compressor suction pressure decreases, the compression power increases and high-efficiency operation becomes impossible.
  • a gas-liquid separator 33-1 is provided, and the separated gas-phase refrigerant is sent from the gas-phase outlet pipe 6-1 to the evaporator binos pipe 27-1 through the compressor 17-1. Sucking Therefore, the gas-phase refrigerant does not contribute to evaporation, and does not flow into the evaporator 25-1. Therefore, the pressure loss in the evaporator 25-1 can be suppressed, the compression power can be reduced, and high efficiency. Driving can be made possible.
  • the refrigeration cycle shown in Fig. 9 is decompressed to the evaporation pressure by the decompressor 23-1, and set to the evaporation temperature to be used.
  • the state of this refrigeration cycle can be expressed by the Mollier diagram shown in Fig. 10.
  • (A) is a low-temperature refrigeration cycle that targets an evaporation temperature of about 20 ° C
  • (B) is an evaporation temperature of 0 °. This is an example of a medium temperature refrigeration cycle targeted up to about C.
  • point a is the refrigerant inlet at the pressure reducer inlet
  • point b is the refrigerant state at the gas-liquid separator inlet
  • each refrigerant dryness at the gas-liquid separator inlet is XI and X2 take different values as the subcooling amounts Scl and Sc2 at the inlet of the pressure reducer and the evaporation pressures Psl and Ps2 change.
  • the state of the refrigerant flowing into the gas-liquid separator varies depending on how the gas-liquid separator is used, and it is necessary to provide an appropriate gas-liquid separator corresponding to each condition accordingly. is there.
  • the requirement to provide an appropriate gas-liquid separator for each condition, as described above, has an appropriate channel cross-sectional area for the refrigerant flow rate, and prevents liquid from overflowing from the groove. This is to hold the liquid in the groove by the action of surface tension, and to satisfy the relations of Formula 13-1, Formula 3-1, and Formula 11.
  • the gas-phase cross-sectional area Sg and the liquid-phase cross-sectional area S1 are expressed by Equation 13-1 , Satisfy the relationship of Equation 3—1 and Equation 1 1.
  • Equation 13-1 Satisfy the relationship of Equation 3—1 and Equation 1 1.
  • the ratio of the two-phase flow liquid flowing into the groove of the gas-liquid separator is small, a grooved body 41 having a shallow groove 2-1 shown in FIG. If the ratio of the two-phase liquid flowing into the groove of the gas-liquid separator is many V, the grooved body 4-1 having the depth and groove 2-1 shown in FIG. 12 is used. Therefore, as shown in Fig.
  • a grooved body 4-1 which is a separate body from the outer body 1-1 and has a groove 2-1, it is appropriate depending on how the gas-liquid separator is used or the applicable model.
  • a gas-liquid separator By preparing only a plurality of grooved bodies 41 with a gas phase cross-sectional area Sg and liquid phase cross-sectional area SI, by selecting appropriate grooved bodies for common parts including the outer body, A gas-liquid separator can be provided. Further, by making the grooved body 4-1 having the groove 2-1 as a separate body, it is possible to provide an inexpensive gas-liquid separator that can be easily processed into any groove shape.
  • “Third Embodiment” A gas-liquid separator according to a third embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 13 described above. FIG.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a gas-liquid separation device according to a third embodiment.
  • FIG. 13 is a detailed cross-sectional view of the groove in the BB cross-sectional view of the gas-liquid separator shown in FIG.
  • the third embodiment is characterized in that the surface of the groove 2-1 is a hydrophilic treated surface 43-1, and the other configurations and operations are the same as those in the first embodiment. is there.
  • the two-phase flow that flows into the B-B cross section of the gas-liquid separator shown in Fig. 1 contains many droplet mists 40-1 in the gas phase, and these droplet mists 40-1 are the grooves 2— It adheres to the surface of 1 and is trapped in the groove.
  • the surface of the groove 2-1 is the hydrophilic treatment surface 43-1
  • the droplet 41-1 attached to the groove surface of the groove 2-1 is the effect of the hydrophilic treatment.
  • the processing method of the hydrophilic treatment surface 43-1 may be, for example, fine unevenness processing by mechanical means such as shot blasting or chemical treatment, or application of a hydrophilic material.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a gas-liquid separator according to a fourth embodiment.
  • FIG. 15 is a CC cross-sectional view of the gas-liquid separator shown in FIG.
  • the gas-liquid separation device of the present embodiment is such that the grooved body 41 having the groove 2-1 is formed in a flat plate shape, and the outer body 1-1 is formed in a box shape accordingly, as shown in FIG. 14 and FIG. In the outer body 1-1, a grooved body 41 having a groove 2-1 is provided separately from the outer body.
  • the distance H from the groove top 30-1 of the grooved body 4-1 to the inner surface of the second outer body 11 2 that hits the upper cover of the second outer body 10-1 is two-phase. It is determined using the void fraction j8 of the flow.
  • the void ratio is the ratio of the gas phase cross-sectional area to the total cross-sectional area of the flow path.
  • FIG. 16 is a sectional view showing a gas-liquid separator according to a 5-1th embodiment.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line AA of the gas-liquid separator shown in FIG.
  • a grooved body 41 having a groove 2-1 is formed by bending a thin plate, and the AA cross section is shown in FIG.
  • the grooved body 4-1 made by bending a thin plate is manufactured as a grooved body 4-1 by bending a thin plate shown in Fig. 18, rolled up, and inserted into the outer body 10-1 as shown in Fig. 17. ing.
  • Equation 13-1 shown as a condition that does not cause a spray flow, the gas phase mass flow rate G can be increased without causing a spray flow by increasing the cross-sectional area S1 in the groove. Therefore, if the thickness t of the flesh portion 13-1 composing the groove surface shown in Fig. 2 is large, the cross-sectional area S1 of the groove in the groove becomes small.
  • the thickness of the flesh portion 13-1 It is necessary to increase the force to reduce t or the depth h of the groove, and this makes it difficult to perform groove processing by cutting, sintering, or the like. Therefore, it is possible to construct an inexpensive deep groove by bending the thin plate to form the grooved body 4-1, and further rounding the grooved body 4-1, which is the bent thin plate shown in FIG. As shown in the figure, by inserting it into the outer body 10-1, the groove cross-sectional area S1 can be secured, and the deep groove can be easily realized at low cost.
  • the two-phase flow flowing from the inlet pipe 5-1 is the inlet partition 16- Passes through the narrow space 12-1 created by 1 and the outer shell 10-1 and flows into the groove 2-1 as shown by the arrow in FIG.
  • the two-phase flow flowing into the groove flows into both sides of the inner groove 2-li and the outer groove 2-lo shown in FIG.
  • the liquid phase of the two-phase flow that has flowed into the inner groove 2-li flows and adheres to the groove due to the effect of surface tension, and the gas phase flows to the gas phase flow path Sg side inside the groove apex virtual circle 91. Only In the two-phase flow that flows into the outer groove 2-lo, the gas phase component continues to flow on the outer groove 2-lo and reaches the liquid-phase outlet pipe 7-1. There is a problem that the gas-liquid separation is not possible due to contamination.
  • the gas phase and the liquid phase flow in a two-phase state.
  • the liquid phase adheres to the corner 28-1 in the outer groove 2-1 ⁇ due to the surface tension,
  • the gas phase flow path is narrowed and the gas phase can be considered to flow in a circle 29-1 inscribed in the outer groove 2-lo.
  • the diameter dg of the inscribed circle 29-1 decreases, and the gas phase flow velocity flowing through that part is the gas phase main flow path, that is, the gas flowing in the flow path inside the groove apex virtual circle 91.
  • the inscribed circular channel cross-sectional area with respect to the gas phase main channel cross-sectional area is also small, so that the gas phase flow rate flowing through the inscribed circular channel with respect to the gas phase main channel is sufficiently small.
  • width b and groove depth h there was a relationship between width b and groove depth h. Therefore, the ratio of the gas-phase flow rate Ggo flowing through all the outer grooves 2-10 to the gas-phase main channel, that is, the gas-phase flow rate Ggi flowing through the inner channel of the groove apex virtual circle 91 Ggo / Ggi was calculated based on the following concept.
  • the pressure loss ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ in a circular flow path is expressed by the following equation when the fluid density is the pipe friction coefficient, the flow path diameter is D, the flow path length is L, the pipe flow velocity is V, and the gravitational acceleration is g. .
  • the pipe friction coefficient is calculated using the famous Blasius equation, the flow velocity is V, the flow path diameter is D, If the viscosity coefficient is V, the following equation is obtained.
  • the ratio of the gas phase flow rate flowing through the inscribed circle dg to the gas phase flow rate flowing through the gas phase main channel Dg is Sg
  • the gas phase main channel cross-sectional area is Sg
  • the flow rate ratio of all inscribed circular channels to the gas phase main channel is as follows.
  • Equation 1 D _ 1 Equation 16—1 is determined by the geometry of the gas-liquid separator.
  • the results of calculating the flow ratio for the example of the separator specification are shown in Fig. 20.
  • the operating conditions in which the gas-liquid separator is used are the conditions shown in Table 1. According to Table 1, Most, J, the small void fraction j8 is 0.732, and if the groove design is made so that Sg / (Sg + Sl) ⁇ 0.732 in Equation 31, the liquid phase will be grooved even if operated under different conditions.
  • the arc width divided by the number of grooves is defined, and the groove width b is obtained by changing the number of grooves.
  • the flow ratio Ggo / Ggi is shown in Fig. 20 against bZh obtained from the above.
  • FIG. 21 is a sectional view showing a gas-liquid separator according to a 6-1th embodiment.
  • the gas-liquid separator shown in Fig. 21 has the same configuration and operation as the gas-liquid separator shown in Fig. 1, and has a groove 2 facing the liquid-phase outlet pipe 7-1 in the outer body 10-1.
  • a grooved body 4-1 having 1 is provided, and an inlet partition 16-1 is provided upstream of the grooved body 4-1.
  • a rapidly expanding section 3-1 that expands is provided, and the gas-liquid separation chamber 1-1 is configured.
  • a part of the entrance partition 16-1 is provided with a stepped portion 15-1, and the stepped portion 15-1 is substantially in contact with the groove top of the groove 2-1, so that the central axis of the grooved body 4 1 and the entrance partition 16 are provided.
  • the configuration is such that the central axes of 1 are approximately the same.
  • the entrance partition 16-1 has a function to prevent the two-phase flow from flowing directly into the gas-liquid separation chamber 11 1, so that the central axis of the grooved body 4-1 and the center of the entrance partition 16-1 Prevent shaft misalignment
  • a step 15-1 is provided on a part of the entrance partition 16-1 and V.
  • the gas-liquid two-phase flow enters from the inlet pipe 5-1 and flows into the narrow space 12-1 formed by the inlet partition 16-1 and the outer body 10-1, and the gas-liquid two-phase flow in the narrow space 12-1
  • the gas-liquid two-phase flow flows into the groove along the groove.
  • the gas-liquid separation performance basically depends on the characteristics of the groove described above! /, But in addition to the characteristics of the groove, the inflow conditions to the groove of the gas-liquid two-phase flow also ensure the gas-liquid separation performance. This is an important requirement.
  • the first inflow condition is related to the dimensions of the entrance partition 16-1.
  • the inlet partition 16-1 also fulfills the function of allowing the gas-liquid two-phase flow to flow into the groove along the groove. Therefore, for this purpose, the groove tip force of the inlet partition 16-1 shown in Fig. 21 is also the upstream length Ll, and the length L2 of the step 15-1 downstream from the groove tip is the gas-liquid separation. It has important implications for performance.
  • Equation 1 8 1.6 ⁇ L 1 / L 2 ⁇ 1 0
  • the reason why the liquid mixing ratio increases in L1ZL2 1.6 is as follows.
  • the first point when L1 / L2 is small is when L1 is small.
  • the liquid phase component of the two-phase flow supplied to the groove is captured in the groove by the physical model of the flow shown in FIG. This is because the gas flows into the gas phase flow path portion outside the groove before being removed.
  • L1ZL2 is small
  • the second point is that L2 is large This is the case.
  • the groove top 30-1 touches the step 15-1 of the inlet partition to form a corner, where the corner adhering liquid 34-1 accumulates and flows and rapidly expands. This is because the liquid flows into the gas-phase flow path at part 3-1.
  • the concept of the allowable value of 0.3% is based on the following reason.
  • the separated gas-phase refrigerant is sent from the gas-phase outlet pipe 6-1 to the evaporator bypass pipe 27-1 to the compressor.
  • the liquid refrigerant mixed in the gas-phase outlet pipe 6-1 returns to the compressor without absorbing heat from the outside air, and accordingly, the heat absorption capacity for the compressor power is reduced and the refrigeration cycle efficiency is reduced. Will drop.
  • the allowable value of the liquid mixing ratio is 0.3. It is reasonable to consider it to be less than%.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view showing a gas-liquid separator according to a 7-1th embodiment.
  • the gas-liquid separator shown in Fig. 25 has the same configuration and operation as the gas-liquid separator shown in Fig. 1, and is contained in the outer body 10-1.
  • a grooved body 4 1 having a groove 2-1 facing the liquid phase outlet pipe 7-1 is provided, and an inlet partition 16-1 is provided upstream of the grooved body 41.
  • the gas-liquid separation chamber 11 is configured with a rapidly expanding part 3-1, where the cross-sectional area of the channel rapidly increases in the wake.
  • a part of the entrance partition 16-1 is provided with a stepped portion 15-1, and the stepped portion 15-1 is substantially in contact with the groove top of the groove 2-1, so that the central axis and the entrance of the grooved body 4-1. It is configured so that the center axis of the partition 16-1 is approximately the same.
  • the entrance partition 16-1 has a function to prevent the two-phase flow from directly flowing into the gas-liquid separation chamber 11 1, and therefore the inside of the grooved body 4 1
  • a step 15-1 is provided at a part of the entrance partition 16-1 for alignment to prevent the center axis of the mandrel and the entrance partition 16-1 from shifting.
  • the gas-liquid two-phase flow enters the inlet pipe 5-1 and enters the narrow space 12-1 formed by the inlet partition 16-1 and the outer body 10-1.
  • the gas-liquid two-phase flow flows into the groove along the groove because it tends to supply the phase flow along the rapidly expanding portion 3-1 along the groove 2-1 in the wake.
  • Gas-liquid separation performance basically depends on the groove characteristics described above
  • the inflow conditions of the gas-liquid two-phase flow into the groove are also important for ensuring gas-liquid separation performance. It is a requirement.
  • the second inflow condition is related to the size of the entrance partition 16-1 and the outer body. That is, the relative relationship between the distance H1 between the entrance partition 16-1 and the outer shell 10-1 inner wall, and the distance H2 from the groove top to the outer wall 10 1 is
  • FIG. 26 is a cross-sectional view showing a gas-liquid separator according to an eighth embodiment.
  • the gas-liquid separator shown in FIG. 26 has an inner spiral groove on the inner surface of the inlet pipe 5-1, and the other components and operations are the same as those of the gas-liquid separator shown in FIG. — 1 is provided with a grooved body 4 1 having a groove 2-1 toward the liquid phase outlet pipe 7-1, and an inlet partition 16-1 is provided upstream of the grooved body 4-1.
  • the gas-liquid separation chamber 11 is configured by providing a rapid expansion part 3-1 in which the flow path cross-sectional area rapidly increases in the downstream of the entrance partition.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view showing a gas-liquid separator according to a ninth embodiment.
  • the gas-liquid separator shown in Fig. 27 is provided with a widened portion 38-1, which widens the outlet side end of the inlet pipe 5-1, and the other components are the same as those shown in Fig. 21.
  • a grooved body 4-1 having a groove 2-1 facing the liquid phase outlet pipe 7-1 is provided in the outer body 10-1, and upstream of the grooved body 4-1 is provided.
  • An entrance partition 16-1 is installed, and a gas flow separation chamber 11 is constructed by installing a rapid expansion section 3-1, where the cross-sectional area of the flow path rapidly increases in the downstream of the entrance partition.
  • the two-phase flow that has flowed into the inlet pipe 5-1 is provided with a widened portion 38-1 at its outlet end, and the two-phase flow has a property of flowing along the inner surface of the widened portion 38-1. Therefore, the two-phase flow spreads at the outlet of the inlet pipe 5-1 and becomes the flow 36-1 and reaches the outer body 10-1. Therefore, the liquid phase component becomes a flow 37-1 along the outer shell, and the liquid phase component can be directed to flow into the groove bottom portion 141, so that good gas-liquid separation performance can be secured.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view showing a gas-liquid separation device according to a 10th embodiment.
  • the gas-liquid separator shown in FIG. 28 is provided with a cone 39-1 at the upstream end of the entrance partition, and the other configuration and operation are the same as those of the gas-liquid separator shown in FIG.
  • the body 10-1 is provided with a grooved body 4 1 having a groove 2-1 toward the liquid phase outlet pipe 7-1, and an inlet partition body 16-1 is provided upstream of the grooved body 4-1.
  • the gas-liquid separation chamber 1-1 is configured by providing a rapid expansion part 3-1, where the flow path cross-sectional area rapidly expands in the downstream of the inlet partition.
  • the two-phase flow that has flowed out of the inlet pipe 5-1 is provided with an inlet partition 16-1 having a circular cone 39-1 at the tip downstream of the two-phase flow that has flowed out of the inlet pipe 5-1.
  • the flow spreads smoothly and becomes the flow 36-1 to the outer body 10-1. Therefore, the liquid phase component becomes a flow 37-1 along the outer shell, and the liquid phase component can be directed to flow into the groove bottom 14-1, so that good gas-liquid separation performance can be secured.
  • FIG. 29 is a cross-sectional view showing a gas-liquid separator according to an eleventh embodiment.
  • FIG. 30 is a cross-sectional view of the gas-liquid separator shown in FIG. 29 taken along the line DD.
  • the gas-liquid separator shown in Fig. 29 has an inlet grooved body 45- having an inlet groove 44-1 that is shallower than the groove depth of the groove 2-1 on the inner surface of the outer chamber 48-1 of the inlet chamber 48-1 upstream of the groove 2-1.
  • the configuration and operation of the gas-liquid separator shown in Fig. 21 are the same.
  • phase flow collides with the inlet partition and becomes a countercurrent flow 46-1 to the outer shell.
  • flow 46-1 heading to the outer body directly collides with the outer body, a fine droplet mist is generated in the inflow chamber 48-1, and the two-phase flow flowing into the groove 2-1 has a lot of droplet mist components. It becomes difficult to orient the liquid phase component to flow into the groove bottom portion 141, and the gas-liquid separation performance deteriorates.
  • the introduction grooved body 45-1 having the introduction groove 44-1 the flow toward the outer body 4 6-1 is received, the droplet is captured in the introduction groove 44-1, and the groove 2-1 Since the liquid phase component can be directed to flow into the groove bottom portion 141 by flowing in the direction, it is possible to ensure good gas-liquid separation performance.
  • FIG. 31 is a cross-sectional view showing a gas-liquid separator according to a twelfth embodiment.
  • 32 is a cross-sectional view of the gas-liquid separator shown in FIG.
  • the gas-liquid separator shown in Fig. 31 is provided with a porous body 47-1 that is thinner than the groove depth of groove 2-1 on the inner surface of the outer wall of inflow chamber 48-1 upstream of groove 2-1.
  • the configuration and operation of the gas-liquid separator shown in FIG. 21 are the same.
  • the two-phase flow that flows out from the inlet pipe 5-1 collides with the inlet partition and becomes a directional flow 46-1 to the outer body.
  • the porous body 47-1 can be constituted by rolling a wire netting sheet as shown in FIG.
  • FIG. 34 is a sectional view showing a gas-liquid separator according to a thirteenth embodiment.
  • the outer body 10-1 is provided with a grooved body 4-1 with two liquid phase outlet pipes 7-la, 7-lb having a counter force groove 2-1 and a grooved body.
  • An inlet partition 16-1 is provided upstream of the 4-1 and a gas-liquid separation chamber 11 is formed by providing a rapidly expanding section 3-1 where the cross-sectional area of the channel rapidly increases in the downstream of the inlet partition. ing.
  • Part of entrance partition 1 6-1 is provided with stepped part 15-1, and stepped part 15-1 is almost in contact with the groove top of groove 2-1, so that the central axis of grooved body 4-1 and entrance partition
  • the central axis of the body 16-1 is roughly the same
  • the matching configuration is as follows.
  • the gas-liquid two-phase flow enters the inflow chamber 48-1 from the inlet pipe 5-1 and flows into the narrow space 12-1 made up of the inlet partition 16-1 and the outer body 10-1.
  • Part 3-1 expands the cross-sectional area of the flow path.
  • the gas-liquid two-phase flow is tended to be supplied along the narrowly-spaced portion 2-1 in the narrow space 12- 1 formed by the entrance partition 16-1 and along the groove 2-1 in the downstream flow.
  • FIG. 35 is a general multi-pass evaporator refrigeration cycle configuration diagram.
  • Evaporator 25-1 is, for example, a cross-fin and tube evaporator.
  • a diverter 52-1 is installed, and two paths, path A49-1 and path B50-1, are provided. Branches into the flow of refrigerant. In this case, since the refrigerant at the branching point 51-1 is after being decompressed by the decompressor 23-1, the refrigerant has a two-phase flow in which the gas phase and the liquid phase are mixed.
  • FIG. 36 is a configuration diagram of a refrigeration cycle when the gas-liquid separator according to the thirteenth embodiment is applied to a refrigeration cycle.
  • the gas-liquid separation device according to the 13th embodiment In response to the above-described problems, it becomes easy to evenly distribute the refrigerant by using the gas-liquid separation device according to the 13th embodiment.
  • the gas-liquid separation device 33-1 by providing the gas-liquid separation device 33-1, the two-phase flow flowing from the inlet pipe 5-1 is separated into the gas phase and the liquid phase, and the gas phase is separated from the gas phase outlet pipe 6-1 to the evaporator bypass pipe. Since the refrigerant flowing into the liquid phase outlet pipe 7-la, 7-lb is a single-phase liquid phase, it is easy to evenly divide the refrigerant, and the gas-liquid separator is divided. Can also serve as a vessel.
  • the vapor-phase refrigerant separated as described in FIG. 9 is sucked into the compressor 17-1 from the vapor-phase outlet pipe 6-1 through the evaporator binos pipe 271, and then evaporated.
  • the gas-phase refrigerant that does not contribute does not flow into the evaporator 25-1, so that the pressure loss in the evaporator 25-1 can be suppressed, the compression power can be reduced, and high-efficiency operation can be achieved.
  • the case of 2-pass branching was described, but it is effective to provide multiple liquid-phase outlet pipes according to the number of branches. Needless to say.
  • FIG. 37 is a third refrigeration cycle configuration diagram showing an application example of the gas-liquid separation device as the 14th embodiment. That is, the compressor 17-1 has a first cylinder 18-1, and the low-temperature and low-pressure gas-phase refrigerant sucked by the compressor is compressed by the first cylinder 18-1 to become a high-temperature and high-pressure gas-phase refrigerant. After passing through 20-1, the condenser 21-1 radiates heat to the air sent from the condenser blower 22-1, and becomes a low-temperature high-pressure liquid refrigerant.
  • the liquid refrigerant is depressurized by the first pressure reducer 23-1 to form a two-phase flow, flows from the inlet pipe 5-1 into the gas-liquid separator 33-1, and the liquid refrigerant evaporates from the liquid phase outlet pipe 7-1. It takes heat from the air sent from the evaporator 25-1 into the evaporator 25-1 and becomes low-temperature and low-pressure gas-phase refrigerant and is sucked into the compressor 17-1. On the other hand, the gas-phase refrigerant separated by the gas-liquid separator is sucked into the compressor 17-1 from the gas-phase outlet pipe 6-1 through the evaporator bypass pipe 27-1.
  • the evaporator 25-1 uses, for example, a cross fin and tube evaporator. By using a part of the heat transfer pipe of the evaporator 25-1 as the bypass pipe 27-1, the evaporator 25-1 can also be steamed.
  • the air blower for generator 26-1 can absorb heat from the aerodynamic force.
  • the gas-liquid separator 33-1 should be designed appropriately based on Equation 3-1 so that liquid does not overflow from the groove, taking into consideration the various operating condition ranges of the refrigeration cycle! However, the actual operating conditions of the refrigeration cycle often exceed the expected range. In such a case, the liquid overflows from the groove, and the gas-phase separation pipe 33-1 gas-phase outlet pipe 6 — It can be assumed that liquid refrigerant is also mixed into 1. Therefore, by using a part of the heat transfer pipe of the evaporator 25-1 as the bypass pipe 27-1, the bypass pipe can absorb heat from the air sent by the evaporator blower 26-1, even if it is in the bypass pipe. Even if liquid refrigerant is mixed, it is possible to contribute to heat absorption without wasting liquid refrigerant, and to enable highly efficient operation.
  • FIG. 38 is a fourth refrigeration cycle configuration diagram showing an application example of the gas-liquid separation device as the 15th embodiment. That is, the compressor 17-1 has a first cylinder 18-1, and the low-temperature and low-pressure gas-phase refrigerant sucked by the compressor is compressed by the first cylinder 18-1 to become a high-temperature and high-pressure gas-phase refrigerant. After passing through 20-1, the condenser 21-1 radiates heat to the air sent from the condenser blower 22-1, and becomes a low-temperature high-pressure liquid refrigerant.
  • the liquid refrigerant is depressurized by the first decompressor 23-1 to form a two-phase flow, and gas-liquid separation is performed from the inlet pipe 5-1.
  • the refrigerant enters the device 33-1, and the liquid refrigerant enters the evaporator 25-1 through the liquid outlet pipe 7-1, removes heat from the air sent by the evaporator fan 26-1, and becomes a low-temperature and low-pressure gas-phase refrigerant.
  • Compressor 1 7 Suction into 1.
  • the gas-phase refrigerant separated by the gas-liquid separator is sucked into the compressor 17-1 from the gas-phase outlet pipe 6-1 through the evaporator bypass pipe 27-1.
  • the aerodynamic force sent by the evaporator blower 26-1 can absorb the heat even in the bypass pipe.
  • liquid refrigerant is mixed into the bypass pipe, it can contribute to heat absorption without wasting the liquid refrigerant, enabling highly efficient operation.
  • FIG. 39 is a cross-sectional view showing a gas-liquid separator according to a first embodiment.
  • 40 is a cross-sectional view taken along the line AA of the gas-liquid separator shown in FIG. 41 is an exploded perspective view of the grooved body 4-2 formed by bending a thin plate
  • FIG. 42 is an enlarged plan view of the inlet partition body 16-2 of FIG. 39
  • FIG. 43 is an enlarged sectional view of the groove.
  • An upstream partition 16-2 is provided upstream, and a rapidly expanding section 3-2 in which the cross-sectional area of the flow path suddenly expands in the wake of the upstream partition constitutes a gas-liquid separation chamber 12.
  • the grooved body 4-2 is formed by bending the thin plate shown in FIG. 41 to form a groove 2-2, which is rolled and inserted into the outer body A10-2 as shown in FIG.
  • the lower part of the grooved body 4-2 in the height direction is defined by the outlet partition body 8-2 joined to the gas phase outlet pipe 6-2.
  • the outlet pipe 6-2 is joined to the lower contraction part 13-2 of the outer body A10-2.
  • the entrance partition 16-2 is provided with a flange 14-2, and a slit is provided in the flange 14-2 to allow a two-phase flow to flow. 15-2 is provided.
  • the entrance partition 16-2 is placed on the grooved body 4-2, and the outer periphery 17-2 of the entrance partition 16-2 is pressed by the outer body B11-2.
  • the outer body A10-2 and the outer body Bl1-2 are joined by the outer body joint portion 18-2 so that 2 and the grooved body 4-2 are in close contact with each other.
  • the gas-liquid two-phase flow enters the inflow chamber 19-2 from the inlet pipe 5-2, and further flows into the narrow space 12-2 formed by the inlet partition 16-2 and the outer shell A10-2. Rapid enlargement at 3-2 Road cross-sectional area increases. In the narrow space 12-2 created by the entrance partition 16-2 and the outer shell A10-2, there is a tendency to supply gas-liquid two-phase flow along the rapidly expanding part 3-2 wake 2-2 Therefore, the gas-liquid two-phase flow flows into the groove along the groove.
  • the groove width shown in Fig. 43 is b, and the liquid surface radius of curvature is! : When the liquid density is p, the liquid surface tension is ⁇ , and the gravitational acceleration is g, the groove is
  • the void fraction of the two-phase flow is the ratio of the gas-phase channel cross-sectional area to the total channel cross-sectional area, for example, using the famous Smith formula, gas-liquid separation Degree of dryness flowing into the groove of the vessel; a function of C and gas-liquid density ratio P / P , expressed by the function shown in Equation 2-2
  • the reference position force The two-phase flow inflow direction to the gas-liquid separator is the positive direction, and the opposite direction to the flow direction is the negative direction.
  • the amount of liquid flowing into the gas-phase outlet pipe 6-2 when the distance L from the position to the position of the gas-phase inflow end 21-2 of the gas-phase outlet pipe 6-2 was varied was measured experimentally. The results are shown in Fig. 45.
  • the vertical axis is the ratio glZGl of the liquid volume gl flowing into the gas-phase outlet pipe 6-2 to the total liquid volume G1 flowing into the gas-liquid separator
  • the horizontal axis is the diameter of the groove apex virtual circle 9-2.
  • D t and the reference position force are also the ratio LZ Dt of the distance L to the position of the gas-phase inlet end 21-2 of the gas-phase outlet pipe 6-2.
  • LZ Dt the ratio of the distance L to the position of the gas-phase inlet end 21-2 of the gas-phase outlet pipe 6-2.
  • the ratio of liquid mixing into the gas-phase outlet pipe 6-2 can be kept below the permissible value by setting L / Dt 0.6-Equation 4-2, the upper limit value of L is defined, and good gas-liquid Separation performance is obtained.
  • LZDt was selected as the dimensionless number on the horizontal axis is as follows. When the diameter Dt of the groove apex virtual circle 9-2 increases, the groove apex force also increases the horizontal distance to the grooved tube, so that it is difficult for fine droplet mist to be sucked into the gas-phase outlet tube 6-2. This is because Dt is considered to be correlated.
  • FIG. 46 is a cross-sectional view showing the gas-liquid separator according to the second and second embodiments.
  • the position of the gas-phase inlet end 21-2 of the gas-phase outlet pipe 6-2 is the hollow portion of the inlet partition 16-2.
  • glZGl tends to increase when L of dimensionless distance LZDt becomes negative.
  • the area of the virtual cylindrical surface 23-2 becomes smaller, the flow velocity of the gas phase passing through the virtual cylindrical surface becomes larger, and the fine droplet mist in the vicinity of the gas phase inflow end 21 2 becomes the gas phase outlet pipe 6-2. It becomes easy to be sucked into. For this reason, glZGl increases when L of dimensionless distance LZDt becomes too negative. Therefore, the area of the virtual cylindrical surface 23-2 needs to be larger than the cross-sectional area of the gas-phase outlet pipe 6-2, and when the inner diameter of the gas-phase outlet pipe 6-2 is di, It is necessary to satisfy the relationship.
  • Equation 5-2 the lower limit value on the negative side of L is given by H which satisfies Equation 5-2.
  • Equation 5-2 provides good gas-liquid separator performance.
  • FIGS. 39 and 45 A gas-liquid separator according to the third and second embodiments will be described with reference to FIGS. 39 and 45 described above.
  • Fig. 45 there is a small area of glZGl in the minus area of the dimensionless distance LZDt, and in order to configure the dimensionless distance LZDt in the minus area, the gas phase outlet pipe 6 is based on the position of the rapidly expanding part 3-2.
  • Gas phase inflow end of 2 21 2nd place This means that the position is higher than the position of the abrupt expansion part 3-2.
  • the bottom of the inlet partition on the side facing the gas-liquid separation chamber 12 of the inlet partition 16-2 is opened. It is necessary to provide part 22-2.
  • the entrance partition 16-2 provided with the hollow part 22-2 is processed by pressing or the like.
  • a hollow part 22-2 with the lower surface of the inlet partition facing the gas-liquid separation chamber 1 2 of the entrance partition 16-2 open, a minus area of the dimensionless distance LZ Dt can be constructed, and glZGl It can be minimized and good gas-liquid separator performance can be obtained.
  • the outlet partition 8-2 is formed into a substantially flat plate shape, passed through the gas-phase outlet pipe 6-2, and joined to the gas-phase outlet pipe, so that the liquid phase can be kept at a limited liquid reservoir height.
  • a volumetric buffer it is possible to secure a volume of the liquid reservoir close to the maximum.
  • FIG. 47 is a cross-sectional view showing a problem in assembling the gas-liquid separator. Assembling issues for the gas-liquid separator shown in Fig. 39 to achieve the desired gas-liquid separation performance are as shown in Fig. 47. It is important to assemble in a state where there is no gap 24-2 between the body 4 2. That is, as shown in FIG. 47, there is a gap 24-2 between the collar 14-2 and the grooved body 4-2. If present, most of the two-phase flow that flows from the narrow space 12-2 to the slit 15-2 of the flange 14-2 will flow into the groove, but the liquid phase
  • the gas-liquid separation performance required for the gas-liquid separator is the ratio of the liquid volume gl flowing into the gas-phase outlet pipe 6-2 with respect to the total liquid volume G1, glZGl is 0.5% or less. Therefore, the required performance cannot be maintained if the liquid phase component flows directly toward the center of the gas-liquid separation chamber 12.
  • the components that make up the gas-liquid separator have dimensional tolerances and positioning tolerances during assembly, so an assembly structure is required that does not generate a gap 24-2.
  • a first invention example for solving the above problems will be described as a 5-2 embodiment with reference to FIG.
  • the outer body is divided into two parts, the outer body A10-2 and the outer body B11-2.
  • the outer body A10-2 is provided with an expanded section 26-2, and the expanded section 26-2 has an entrance partition 16-2.
  • the collar part 14-2 and the outer body Bl 1-2 are configured to be fitted.
  • a gas phase outlet pipe 6-2 is joined to the lower contraction pipe section 13-2 of the outer body A10-2, and an outlet partition body 8 2 is joined to the gas phase outlet pipe 6-2, so that the lower part of the grooved body is located.
  • Their joint positions are positioned and joined at the time of the joint caulking so that they are fixed in place.
  • the lower part of the grooved body is fixed by the outlet partition body, and the outer body body B11-2 is used so that the inlet partition body 16-2 is in close contact with the grooved body 4-2.
  • the outer periphery 17-2 of the inlet partition 16-2 is pressed against the grooved body to fix the position of the inlet partition, and the outer body B11-2 is joined to the expanded section 26-2 of the outer body A10-2. It is what. Therefore, in order to ensure that the flange 14-2 of the inlet partition 16-2 is in close contact with the grooved body 4-2, the outer partition Bl1-2 is used to connect the inlet partition 16-2 to the grooved body 4—.
  • FIG. 48 is a half sectional view showing the 6-2 embodiment, in which the outer body C27-2 is a full body. There is a bead 28-2 with the wall surface of the outer body C27-2 squeezed inward on the entire circumference of the outer body C27-2. The rest of the configuration and operation are the same as in FIG.
  • the thread is laid up as follows. In the outer body C27-2, first, only the lower contraction tube portion 13-2 is squeezed, and the upper contraction tube portion 29-2 is not contracted.
  • the gas-phase outlet pipe 6-2 is joined to the outlet partition 8-2, and the gas-phase outlet pipe 6-2 to which the outlet partition 8-1 is joined is contracted at the top!
  • the upper force of the body C27-2 is also passed through the lower contraction section 13-2 of the outer body C27-2, and then the gas phase outlet pipe 6-2 is joined to the lower contraction section 13-2 of the outer body C27-2
  • these joining positions are positioned and joined at the time of joining processing.
  • the grooved body 4-2 is inserted from the upper part of the outer body C27-2, the inlet partition 16-2 is inserted thereon, and the inlet partition 16-2 is inserted.
  • the inlet partition 16-2 is in close contact with the grooved body 4-2.
  • the upper contracted tube portion 29-2 is processed by drawing the upper portion of the outer body C27-2, the inlet tube 5-2 is joined to the upper contracted tube portion 29-2, and the gas-liquid separator is assembled. Two-phase flow because the inlet partition 16-2 is pressed against the grooved body 4-2 when bead machining is performed directly on the outer periphery of the flange 17-2 of the inlet partition 16-2.
  • FIG. 49 is a half sectional view showing the seventh embodiment, and shows a case where the outer body C27-2 is a body, and is partially notched inwardly on the wall surface of the outer body C27-2.
  • Other configurations and operations are the same as in FIG.
  • the difference from the 6-2 embodiment shown in FIG. 48 is that a notch 30 2 is provided in place of the bead 28-2 in FIG. Is the same.
  • the inlet partition 16-2 is notched so as to press the grooved body 4-2.
  • the two-phase flow flows from the narrow space 12-2 into the groove 2-2, it is between the inlet partition 16-2 and the grooved body 4-2. Therefore, it is possible to provide an efficient gas-liquid separator in which the liquid phase component does not directly flow into the gas-liquid separation chamber 12.
  • FIG. 50 is a half sectional view showing the eighth to eighth embodiments
  • FIG. 51 is a sectional view showing problems in the gas-liquid separator reliability.
  • the grooved body 4-2 is covered with a free length that is longer than the inner circumference of the outer body A10-2, as shown in FIG. As shown, it is inserted in the outer body A10-2. Therefore, when the grooved body 4-2 is inserted into the outer body A10-2, the inner circumference of the outer body A10-2 is shorter than B, so the grooved body 4-2 is compressed in the B direction.
  • FIG. 50 A first invention example for the problem shown in FIG. 51 will be described with reference to FIG. 50 as an eighth-second embodiment.
  • a cylindrical ring-shaped inner diameter support A 31-2 is inserted into the inner periphery of the inlet partition 16-2, and the lower part of the inner diameter support A31-2 is inserted into the grooved body 4-2 groove apex virtual circle 9-2. 2 is configured to prevent a part of the grooved body 42 from jumping out to the inside of the groove apex virtual circle 92, and other configurations and operations are the same as those in FIG.
  • the inlet partition 16-2 and the cylindrical ring-shaped inner diameter support A3 are difficult because it is difficult to process the inlet cutting body 16-2 and the cylindrical ring-shaped inner diameter support A31-2 together with a press carriage. 1 and 2 are separated and a cylindrical ring-shaped inner diameter support A31-2 is inserted into the inner periphery of the inlet partition 16-2 and joined.
  • the grooved body 4-2 does not jump out to the inside of the groove apex virtual circle 92, and is highly reliable and can perform good gas-liquid separation.
  • FIG. 53 is a sectional view of the inner diameter support B33-2 used in the ninth to second embodiments.
  • the inner diameter support B32-2 of the inner diameter support B32-2 shown in Fig. 53 is sandwiched below the inlet partition 16-2, and the lower part of the inner diameter support B32-2 is grooved. Inserted into the inside of the groove apex virtual circle 9-2 of 2 to prevent a part of the grooved body 4-2 from jumping out of the groove apex virtual circle 9 2 inside.
  • Other configurations and operations Is the same as FIG.
  • the grooved body 4-2 does not jump out of the inside of the groove apex virtual circle 92, and a reliable and good gas-liquid separation can be achieved.
  • FIG. 54 is a cross-sectional view showing the tenth embodiment
  • FIG. 55 is a plan view of the inner diameter support C34-2 used in the tenth embodiment.
  • the inner diameter support C34-2 is shown in FIG.
  • the inner diameter support C34-2 is joined to the gas phase outlet pipe 6-2, and is inserted into the inside of the groove circle virtual circle 9 2 of the grooved body 4-2, and the grooved body 4 2 Is prevented from jumping out inside the groove apex virtual circle 92, and the rest of the configuration and operation are the same as in FIG.
  • the grooved body 4-2 does not jump out of the inside of the groove apex virtual circle 9 and can perform good gas-liquid separation with high reliability.
  • FIG. 56 is a sectional view showing the 11th-2nd embodiment
  • FIG. 57 is a sectional view of the inner diameter support D37-2 used in the 10th-2nd embodiment, which also functions as the outlet partition 8. ing.
  • the outer periphery of the inner diameter support D37-2 has a stepped portion 38-2. As shown in Fig. 56, the stepped portion 38-2 is inserted into the groove apex virtual circle 92 inside the grooved body 4-2.
  • the grooved body 4 2 is configured to prevent a part of the grooved body 4 2 from jumping inside the groove apex virtual circle 9 2, and the other configurations and operations are the same as those in FIG.
  • the grooved body 4-2 does not protrude inside the groove apex virtual circle 92, and a reliable and good gas-liquid separation can be performed.
  • Each invention example for the problem shown in Fig. 51 has been described separately as an example in which the inner diameter support is provided on the two-phase inlet side of the groove, the middle of the groove, and the outlet side of the groove. You can use them in combination according to your needs.
  • FIG. 58 is a first refrigeration cycle configuration diagram when the above-described gas-liquid separator is used in a refrigeration cycle as a twelfth embodiment. . That is, the low-temperature and low-pressure gas-phase refrigerant sucked in by the compressor 39-2 is compressed by the compressor 39-2 to become a high-temperature and high-pressure gas-phase refrigerant, passes through the refrigerant discharge pipe 40-2, and is used for the condenser in the condenser 41-2. It dissipates heat to the air sent from the blower 422 and becomes a low-temperature high-pressure liquid refrigerant.
  • the liquid refrigerant is decompressed by the decompressor 43-2 to become a two-phase flow, flows into the gas-liquid separator 44-2 from the inlet pipe 5-2, and the liquid refrigerant flows from the liquid phase outlet pipe 7-2 to the evaporator 45.
  • -2 Takes heat from the air sent by the evaporator blower 46-2 and turns it into a low-temperature and low-pressure gas-phase refrigerant that is sucked into the compressor 39-2.
  • the gas-phase refrigerant separated by the gas-liquid separator is sucked into the compressor 39-2 from the gas-phase outlet pipe 6-2 through the evaporator bypass pipe 47-2 and the resistance adjusting body 48-2.
  • the length of the refrigerant flow pipe of the evaporator is long and the length of the evaporator bypass pipe is short. Therefore, a resistance adjusting body 48-2 is provided to balance the pressure loss between the two.
  • the two-phase gas-phase refrigerant decompressed by the decompressor 43-2 also flows into the evaporator.
  • the air temperature is low, the evaporation pressure decreases, the density of the gas-phase refrigerant decreases, and the volumetric flow rate increases. Therefore, the pressure loss in the evaporator 45-2 increases, and the outlet pressure of the evaporator 45-2 increases. That is, since the compressor suction pressure decreases, the compression power increases and high-efficiency operation becomes impossible.
  • a compact gas-liquid separator 44-2 is provided, and the separated gas-phase refrigerant is sent from the gas-phase outlet pipe 6-2 to the evaporator bypass pipe 47-2.
  • 39-2 does not contribute to evaporation by being sucked into the gas, and the gas-phase refrigerant does not flow into the evaporator 45-2. Therefore, the pressure loss in the evaporator 45-2 can be suppressed, and the compression power is saved. Can be operated with high efficiency.
  • FIG. 59 shows a thirteenth embodiment as a thirteenth embodiment in which the above-described gas-liquid separator is used in a refrigeration cycle.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a second refrigeration cycle.
  • Fig. 59 shows an example of a separate type air conditioner. 49-2 and indoor unit 50-2, and shows the cycle during cooling operation!
  • the high-temperature and high-pressure gas-phase refrigerant compressed by the compressor 39-2 contains refrigeration oil. If the amount of refrigeration oil mixed in the gas-phase refrigerant discharged from the compressor increases, the pressure in the refrigeration cycle refrigerant flow path Loss increases and the evaporative heat transfer coefficient and condensing heat transfer coefficient of the refrigerant decrease, causing a decrease in refrigeration cycle efficiency.
  • the compressor when the compressor is started up, the refrigerating machine oil that is sealed in the compressor forms, and a large amount of the refrigerating machine oil is mixed into the gas phase refrigerant and discharged from the compressor, and flows out into the refrigerating cycle.
  • a connecting pipe that connects the indoor unit and the outdoor unit is provided. If this connecting pipe is long, the refrigeration oil that has flowed into the refrigeration cycle does not return to the compressor for a long time, Depending on the operating conditions, there was a problem that the compressor's reliability was hindered due to insufficient refrigeration oil in the compressor.
  • a compact gas-liquid separator 44-2 is provided in the refrigerant discharge pipe of the compressor 39-2 to ensure the refrigeration cycle efficiency and the reliability of the compressor. Is. That is, the low-temperature and low-pressure gas-phase refrigerant sucked in by the compressor 39-2 is compressed by the compressor 39-2 to become a high-temperature and high-pressure gas-phase refrigerant, passes through the refrigerant discharge pipe 40-2, and enters the gas-liquid separator 442. It enters the gas-liquid separator from pipe 5-2. Refrigerating machine oil is mixed in the high-temperature and high-pressure gas-phase refrigerant compressed by the compressor 39-2.
  • the refrigerating machine oil is separated as a liquid phase and the gas-phase refrigerant is separated as a gas phase. It is taken out from the liquid phase outlet pipe 7-2 and the gas phase outlet pipe 6-2.
  • the refrigerating machine oil exiting the liquid phase outlet pipe 7 passes through the liquid receiver 52-2 and the flow rate adjusting throttle 53-2, and is sucked into the compressor suction pipe 54-2, and the refrigerating machine oil returns to the compressor.
  • the reason why the flow regulating throttle 53-2 is provided is that under normal operating conditions, the amount of refrigerating machine oil mixed with the high-temperature and high-pressure gas-phase refrigerant discharged from the compressor 39 2 is less than that of the gas-phase refrigerant.
  • the refrigeration oil separated by the gas-liquid separator 44-2 is gradually returned to the compressor 39-2 by the flow rate adjusting throttle 53-2.
  • the reason why the liquid receiver 52-2 is provided is that the refrigeration oil enclosed in the compressor is formed when the compressor is started, and a large amount of refrigeration oil is mixed in the gas-phase refrigerant and the compressor power is also discharged. Since this is a temporary phenomenon, the refrigeration oil separated by the gas-liquid separator 442 is temporarily stored in the liquid receiver 522, and the refrigeration oil is gradually added to the compressor 39-2 by the flow adjustment throttle 53-2. Return It is. Note that the liquid receiver is not necessarily required when the volume of the liquid reservoir 36-2 of the gas-liquid separator is large.
  • the gas-phase refrigerant separated in the gas-liquid separator 44-2 passes through the four-way valve from the gas-phase outlet pipe 6-2, and is sent from the condenser blower 42-2 to the condenser 41-2. Dissipates heat and becomes a low-temperature, high-pressure liquid refrigerant.
  • the liquid refrigerant is depressurized by the decompressor 43-2 to become a low-temperature and low-pressure two-phase flow, deprived of heat from the air that enters the evaporator 45-2 and sent by the evaporator fan 46-2, and becomes a low-temperature and low-pressure gas-phase refrigerant And sucked into compressor 39-2.
  • the refrigeration oil is separated as a liquid phase in the gas-liquid separator 44-2, and from the liquid phase outlet pipe 7-2 through the liquid receiver 52-2 and the flow rate adjusting throttle 53-2, the compressor suction pipe 54-2 Since the refrigeration oil returns to the compressor, the refrigeration oil can be prevented from flowing into the refrigeration cycle, enabling highly efficient refrigeration cycle operation. It is possible to prevent this from happening and a highly reliable operation is possible.
  • the present invention guides the liquid phase to the groove by passing the gas-liquid two-phase flow through the narrow space, and efficiently captures the liquid phase in the groove by the surface tension effect, regardless of the mounting position or the mounting angle. Since the gas-liquid separation is performed efficiently, it is possible to provide a refrigeration cycle that can follow the small size of the refrigeration equipment, and of course, greatly improve the cooling performance and reliability of the refrigeration equipment. It can contribute and can be used for refrigeration equipment such as air conditioners, refrigerators, freezers, dehumidifiers, showcases, vending machines and car air conditioners.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a gas-liquid separation device according to first, second, and first to third embodiments.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the gas-liquid separator shown in FIG.
  • FIG. 3 is a detailed enlarged cross-sectional view of a groove portion of the gas-liquid separator shown in FIG.
  • FIG. 4 is a model diagram showing a spray flow generation mechanism.
  • FIG. 5 A graph showing the positioning of the dimensionless velocity U of the gas-liquid separation device taken as an example with respect to the spray flow transition limitless dimensionless velocity Ulim according to Ishii's theory.
  • FIG. 6 Weber in the present invention for directly grasping the amount of refrigerant that does not cause spray flow It is a graph which shows the relationship of UZUlim with number We.
  • FIG. 8 is a Mollier diagram showing the operating state of the first refrigeration cycle shown in FIG. 7.
  • FIG. 10 is a Mollier diagram showing the operating state of the second refrigeration cycle shown in FIG. 9. [11] A cross-sectional view of a grooved body having a shallow groove.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the gas-liquid separator shown in FIG.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the gas-liquid separator shown in FIG. 14 taken along the line CC.
  • FIG. 16 A sectional view of the gas-liquid separator according to the 5-1th embodiment.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of the gas-liquid separator shown in FIG. 16 taken along the line AA.
  • FIG. 18 A perspective view of a grooved body of the gas-liquid separator according to the 5-1th embodiment.
  • FIG. 19 is a detailed cross-sectional view of the groove shown in FIG.
  • FIG. 20 is a graph showing the relationship of the flow ratio Ggo / Ggi to bZh in the present invention. 21] A sectional view of the gas-liquid separator according to the sixth embodiment.
  • FIG. 23 is a graph showing the relationship of the liquid mixing ratio with respect to L1ZL2 in the present invention. ⁇ 24] A cross-sectional view showing a corner adhesion liquid model that is formed when the groove top portion 30 contacts the step portion 15 of the inlet partition.
  • FIG. 25 A sectional view of a gas-liquid separator according to a seventh embodiment.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view of the gas-liquid separator according to the eighth embodiment.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view of the gas-liquid separator according to the ninth to first embodiments.
  • FIG. 28 is a sectional view of the gas-liquid separator according to the 10th-1 embodiment.
  • FIG. 29 is a sectional view of the gas-liquid separator according to the 11th embodiment.
  • FIG. 30 is a cross-sectional view of the gas-liquid separator shown in FIG. 29 taken along the line DD.
  • FIG. 31 is a sectional view of the gas-liquid separator according to the twelfth embodiment.
  • FIG. 32 is a cross-sectional view of the gas-liquid separator shown in FIG. 31 taken along the line DD.
  • ⁇ 33 A sectional view of a porous body used in the twelfth embodiment.
  • ⁇ 34 A sectional view of a gas-liquid separator according to a thirteenth embodiment.
  • ⁇ 36 A configuration diagram of a refrigeration cycle when the gas-liquid separator according to the thirteenth embodiment is applied to a refrigeration cycle.
  • FIG. 37 is a third refrigeration cycle configuration diagram showing an application example of the gas-liquid separation device as the 141st embodiment.
  • FIG. 38 is a fourth refrigeration cycle configuration diagram showing an application example of the gas-liquid separation device as the 15th embodiment.
  • FIG. 39 is a cross-sectional view of the gas-liquid separator of the first embodiment, the third-2, the fourth 2nd and the fifth-2 embodiment.
  • FIG. 40 is a cross-sectional view taken along line AA of the gas-liquid separator shown in FIG.
  • FIG. 41 is a developed perspective view of the grooved body shown in FIG.
  • FIG. 42 is an enlarged plan view of the entrance partition 16 of FIG. 39.
  • FIG. 43 is an enlarged sectional view of the groove.
  • ⁇ 44 A sectional view showing the background of the description of the gas-liquid separator of the first and second embodiments.
  • FIG. 45 is a graph showing the relationship of glZGl to LZDt in the present invention.
  • FIG. 46 is a cross-sectional view showing a gas-liquid separator according to a 2-2 embodiment.
  • FIG. 47 is a cross-sectional view showing a problem in assembling the gas-liquid separator.
  • ⁇ 50 It is a half cross-sectional view showing an eighth embodiment.
  • FIG. 51 is a cross-sectional view showing a reliability problem in the gas-liquid separator.
  • FIG. 52 is a cross-sectional view showing the ninth to second embodiments.
  • FIG. 53 is a sectional view of the inner diameter support B used in the ninth to second embodiments.
  • FIG. 54 is a cross-sectional view showing a 10-2nd embodiment.
  • FIG. 55 is a plan view of an inner diameter support C used in the 10th-2nd embodiment.
  • FIG. 56 is a sectional view showing an 11th embodiment.
  • FIG. 57 is a cross-sectional view of an inner diameter support D used in the 112th embodiment.
  • FIG. 58 is a first refrigeration cycle configuration diagram when a gas-liquid separator is used in a refrigeration cycle as an twelfth embodiment.
  • FIG. 59 is a second refrigeration cycle configuration diagram when a gas-liquid separator is used in a refrigeration cycle as a thirteenth embodiment.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Degasification And Air Bubble Elimination (AREA)
  • Separating Particles In Gases By Inertia (AREA)

Abstract

【課題】　表面張力効果により気液分離装置のより一層の高性能化、小形化が図れる気液分離装置を提供することを目的とする。【解決手段】　気液二相流を気相と液相に分離させる気液分離装置において、気液二相流の入口管後流に入り口仕切り体をもって作られる狭小空間を構成し、入り口仕切り体の一部は溝付き面の溝頂部に概略接し、入り口仕切り体の後流に急拡大部を設け、気液二相流を該狭小空間を通した後で気液分離室に導き、溝付き面で液相は表面張力の効果により溝内に保持され溝内を流れ続け、気相は液相より分離し溝外に出て行く気液分離機構を持ち、良好な気液分離を行える二相流質量流量Ｇと溝内流路断面積Ｓｌおよび溝幅ｂの関係、溝幅ｂと溝深さｈの比ｂ／ｈおよび溝に沿って二相流を溝に導く方向付けを行う流入条件を与えた。

Description

明 細 書
気液分離器および気液分離器を備えた冷凍装置
技術分野
[0001] 本発明は、例えば冷凍サイクルや蒸気サイクル等の熱機関の気液分離器に関し、詳 細には、より一層の高性能化並びに小形ィ匕および高信頼性を図る技術に関する。 背景技術
[0002] 例えば、冷凍サイクルで使用される気液分離器としては、重力によって液を溜めるタ ンクを用いたり、旋回流の遠心力によって液相を外壁に付着させ、重力によって液を 回収する気液分離器等が用いられている。 また、上記気液分離を重力場のみなら ず微少重力あるいは無重力環境でも気液分離が出来るよう濡れ性の良 、面と悪 ヽ 面を作り、気液を分離することが出来るようにした提案もある力 このものに於いては 気液を効率良く分離する手段は開示されていなかった。換言すると気液が混合され た状態で排出路 2(本来なら気相主体)に供給されてしまっていた。
[0003] カゝかる構成の気液分離器では、基本的に重力や遠心力などの体積力によって密度 の大きい液相を分離する構造となっている。このため、気液分離器の設置位置や向 きに自由度が少ない上、タンクや旋回流発生装置を用いるため大形の装置となって いる。更には気液を効率良く分離する手段が示されていないものであった。 そこで、 先に、発明者らは前記した課題を解決すベぐ表面張力効果を用いることで、気液分 離器をより高性能化並びに小形ィ匕することを目的とする発明の基本的構成および詳 細構造の特許を出願した。
特許文献 1 :特許公開平 11— 3722号公報
特許文献 2：特許公開 2003 - 114293号公報
特許文献 3：特許公開 2002— 204905号公報
特許文献 4： #112004- 382493
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 従来の気液分離器では、密度の大きな液相を重力や遠心力などの体積力で分離す る構造となっているため、体積力が支配的となるように設置方向と重力方向とをマツ チングさせる必要があり、また、旋回流れや曲がり流れのような加速度を伴う流れを発 生させるなどの工夫が必要であった。
[0005] これらは、重力方向に距離を確保したタンクが必要である、あるいは旋回流れを用い る場合は旋回羽根が必要である。また、曲がり流れを発生させるために仕切り板によ つて流れの向きを変える必要がある。このため、装置が大形なものとなり、小形化が困 難であった。また、濡れ性を利用する気液分離器にあっては液体を濡れ性の良い所 に、気体を濡れ性の悪!ヽ所に効率良く供給する手段は開示されて!ヽなかった。
[0006] 上記した気液分離器を小形ィ匕しょうとする場合には、遠心力や重力等の体積力に対 して粘性力や表面張力等の影響が無視できなくなるため、装置自体の気液分離特 性が低下してしまうという問題があった。 また、前記課題を解決するために、先に発 明者らが出願した表面張力効果を用いることで、気液分離器をより高性能化並びに 小形化することを目的とする発明の特許では、求められる運転条件および冷媒流量 に対し適切な仕様の気液分離装置を提供する具体的手段は開示されていなかった ことに加え、安価で信頼性の高!ヽ高性能な仕様の気液分離器を提供する具体的手 段は開示されていなかった。
[0007] 本発明は、先に出願した特願 2004— 382493を更に発展させ、表面張力効果を 用いることで気液分離器をより高性能化並びに小形化することを目的とする気液分 離器にあって、様々な運転条件で使用される各種冷凍サイクルや蒸気サイクル等の 熱機関の気液分離器として、求められる運転条件および冷媒流量に対し適切な仕様 の気液分離装置を提供し、また、求められる運転条件に対し安価で効率の良い気液 分離性能を確保できる気液分離装置を提供することを目的とすることに加え、安価で 信頼性の高い高性能な仕様の気液分離器を提供する具体的手段として、各部品間 の相対的位置関係および安価な組み立て方法を提供することを目的とし、さらに、そ の気液分離器を空気調和機、冷蔵庫、冷凍庫、除湿機、ショーケース、自動販売機 およびカーエアコン等の冷凍装置等への採用を提案するものである。
課題を解決するための手段
[0008] 本発明（1)は、外郭を構成する外郭体 (外郭体 10— 1)と、 気液二相流を導入可能 な入口管 (入口管 5— 1)と、 前記入口管 (入口管 5— 1)と流体導通可能に連絡した 、前記気液二相流を気相と液相に分離する気液分離室 (気液分離室 1 1)と、 前 記気液分離室 (気液分離室 1 1)と流体導通可能に連絡した、前記分離した気相が 導かれる気相出口管 (気相出口管 6— 1)と、 前記気液分離室 (気液分離室 1 1)と 流体導通可能に連絡した、前記分離した液相が導かれる液相出口管 (液相出口管 7 1)とを有する気液分離器 (気液分離装置)であって、 前記気液分離室 (気液分離 室 1 1)は、 前記入口管 (入口管 5— 1)からの気液二相流を導入するための入口 空間 (狭小空間 12— 1)と、 前記入口空間 (狭小空間 12— 1)の下流に設けられた 空間であって、前記入口空間 (狭小空間 12— 1)よりも流路断面積が拡大した拡大空 間 (急拡大部 3— 1)と、 前記入口空間 (狭小空間 12— 1)力 の気液二相流が直接 導かれる、前記液相出口管 (液相出口管 7— 1)に向力ゝぅ溝付き部 (溝付き体 4 1)と を有する気液分離器 (気液分離装置）にお 、て、 ウェーバー数を We、気液分離器 (気液分離装置）に流入する気液二相流の質量流量を G、二相流の密度を p、表面 張力を σ、溝幅を b、該入口空間 (狭小空間 12— 1)から溝 (溝 2— 1)に流入する溝 内流路断面積を S1としたとき、
Figure imgf000005_0001
としたことを特徴とする気液分離器 (気液分離装置)である。
本発明（2)は、外郭を構成する外郭体 (外郭体 10— 1)と、 気液二相流を入流 (導 入)可能な入口管 (入口管 5— 1)と、 前記入口管 (入口管 5— 1)と流体導通可能に 連絡した、前記気液二相流を気相と液相に分離する気液分離室 (気液分離室 1 1) と、 前記気液分離室 (気液分離室 1 1)と流体導通可能に連絡した、前記分離した 気相が導かれる気相出口管 (気相出口管 6— 1)と、 前記気液分離室 (気液分離室 1 - 1)と流体導通可能に連絡した、前記分離した液相が導かれる液相出口管 (液相 出口管 7— 1)とを有する気液分離器 (気液分離装置)であって、 前記気液分離室（ 気液分離室 1 1)は、 前記入口管 (入口管 5— 1)からの気液二相流を導入するた めの入口空間（狭小空間 12— 1)と、 前記入口空間（狭小空間 12— 1)の下流に設 けられた空間であって、前記入口空間 (狭小空間 12— 1)よりも流路断面積が拡大し た拡大空間 (急拡大部 3— 1)と、 前記入口空間 (狭小空間 12— 1)力 の気液二相 流が直接導かれる、前記液相出口管 (液相出口管 7— 1)に向力ゝぅ溝付き部 (溝付き 体 4 1)とを有する気液分離器 (気液分離装置）において、 前記溝付き部が、前記 外郭体 (外郭体 10— 1)と別体である、溝付き面をもつ溝付き体 (溝付き体 4 1)であ ることを特徴とする気液分離器 (気液分離装置)である。
[0010] 本発明（3)は、溝付き面をもつ溝付き体 (溝付き体 4—1)が、薄板を折り曲げて構成 されたものであり、溝幅を b、溝深さを hとしたとき
[数 8]
b / h ≤ 0 . 6
とした、前記発明（2)の気液分離器 (気液分離装置)である。
[0011] 本発明（4)は、溝 (溝 2— 1)の表面が親水性処理されて!、る、前記発明（1)〜（3)の V、ずれか一つの気液分離器 (気液分離装置)である。
[0012] 本発明（5)は、前記気液分離器 (気液分離装置)は、 前記外郭体 (外郭体 10— 1) 内に設置されて!、ると共に、前記外郭体 (外郭体 10— 1)と協同して前記入口空間（ 狭小空間 12— 1)を形成する、前記溝付き部 (溝付き体 4 1)の溝 (溝 2— 1)先端と 係合する段差部 (段差部 15— 1)を備えた入口仕切り体 (入り口仕切体 16— 1)を更 に有しており、 前記入口仕切り体 (入り口仕切体 16— 1)の溝 (溝 2—1)先端力も上 流側の長さを Ll、溝 (溝 2— 1)先端力 下流側の段差部 (段差部 15— 1)の長さを L 2としたとき、
[数 9]
1 . 6≤L 1 / L 2≤1 0
とした、前記発明（ 1)〜 (4)の 、ずれか一つの気液分離器 (気液分離装置)である。
[0013] 本発明（6)は、前記気液分離器 (気液分離装置)は、 前記外郭体 (外郭体 10— 1) 内に設置されて!、ると共に、前記外郭体 (外郭体 10— 1)と協同して前記入口空間（ 狭小空間 12— 1)を形成する、前記溝付き部 (溝付き体 4 1)の溝 (溝 2— 1)先端と 係合する段差部 (段差部 15— 1)を備えた入口仕切り体 (入り口仕切体 16— 1)を更 に有しており、 前記入口仕切り体 (入り口仕切体 16— 1)の上流側外周と外郭体 (外 郭体 10— 1)との距離を Hl、溝先端カゝら外殻体との距離を H2としたとき、
[数 10]
H 1 < H 2
とした、前記発明（ 1)〜 (5)の 、ずれか一つの気液分離器 (気液分離装置)である。
[0014] 本発明（7)は、前記入口管 (入口管 5— 1)の内面に内面螺旋溝（内面螺旋溝 35— 1 )が設けられて 、る、前記発明（ 1)〜 (6)の 、ずれか一つの気液分離器 (気液分離装 置)である。
[0015] 本発明（8)は、前記入口管 (入口管 5— 1)の出口側端を末広がりに広げた広がり部（ 広がり部 38— 1)を設けた、前記発明（1)〜（7)のいずれか一つの気液分離器 (気液 分離装置)である。
[0016] 本発明（9)は、前記入口仕切り体 (入り口仕切体 16— 1)の上流部先端を円錐体とし た、前記発明（5)〜 (8)の 、ずれか一つの気液分離器 (気液分離装置)である。
[0017] 本発明（10)は、溝 (溝 2—1)の上流側の流入室の外郭体 (外郭体 10—1)内面に溝
(溝 2— 1)の溝深さより深さの浅い導入溝 (導入溝 44— 1)が設けられている、前記発 明（ 1)〜 (9)の 、ずれか一つの気液分離器 (気液分離装置)である。
[0018] 本発明（11)は、溝 (溝 2—1)の上流側の流入室の外郭体 (外郭体 10—1)内面に溝
(溝 2— 1)の溝深さより厚さの薄い多孔質体 (多孔質体 47— 1)が設けられている、前 記発明（ 1)〜（9)の 、ずれか一つの気液分離器 (気液分離装置)である。
[0019] 本発明（12)は、液相出口管 (液相出口管 7— 1)が複数設けられている、前記発明（ 1)〜（ 11)の！、ずれか一つの気液分離器 (気液分離装置)である。
[0020] 本発明（13)は、前記発明（1)〜（12)のいずれか一つの気液分離器 (気液分離装 置)を空気調和機等の冷凍サイクル中に組み込んだことを特徴とする気液分離器 (気 液分離装置)を備えた冷凍装置である。
[0021] 本発明（14)は、外郭を構成する外郭体 (外郭体 A10— 2等）と、 気液二相流を導 入可能な入口管 (入口管 5— 2)と、 前記入口管 (入口管 5— 2)と流体導通可能に 連絡した、前記気液二相流を気相と液相に分離する気液分離室 (気液分離室 1 2) と、 前記気液分離室 (気液分離室 1 2)と流体導通可能に連絡した、前記分離した 気相が導かれる気相出口管 (気相出口管 6— 2)と、 前記気液分離室 (気液分離室 1 2)と流体導通可能に連絡した、前記分離した液相が導かれる液相出口管 (液相 出口管 7— 2)とを有する気液分離器 (気液分離器)であって、 前記気液分離室 (気 液分離室 1 2)は、 前記入口管 (入口管 5— 2)からの気液二相流を導入するため の入口空間（狭小空間 12— 2)と、 前記入口空間（狭小空間 12— 2)の下流に設け られた空間であって、前記入口空間 (狭小空間 12— 2)よりも流路断面積が拡大した 拡大空間（急拡大部 3— 2)と、 前記入口空間（狭小空間 12— 2)からの気液二相流 が直接導かれる、前記液相出口管 (液相出口管 7— 2)に向力ゝぅ溝付き部 (溝付き体 4 2)とを有する気液分離器 (気液分離器)にお 、て、 前記入口空間 (狭小空間 12 2)よりも拡大した位置を基準とし、その基準位置から気液分離器 (気液分離器)へ の二相流流入方向をプラス方向、その流れ方向と逆方向をマイナス方向とし、その基 準位置力 気相出口管 (気相出口管 6— 2)の気相流入端位置までの距離を Lとし、 溝頂点仮想円の径を Dtとしたとき、気相出口管 (気相出口管 6— 2)の気相流入端位 置を
[数 11]
L Z D tく 0 . 6
としたことを特徴とする気液分離器 (気液分離器)である。
本発明（15)は、外郭を構成する外郭体 (外郭体 A10— 2等）と、 気液二相流を導 入可能な入口管 (入口管 5— 2)と、 前記入口管 (入口管 5— 2)と流体導通可能に 連絡した、前記気液二相流を気相と液相に分離する気液分離室 (気液分離室 1 2) と、 前記気液分離室 (気液分離室 1 2)と流体導通可能に連絡した、前記分離した 気相が導かれる気相出口管 (気相出口管 6— 2)と、 前記気液分離室 (気液分離室 1 2)と流体導通可能に連絡した、前記分離した液相が導かれる液相出口管 (液相 出口管 7— 2)とを有する気液分離器 (気液分離器)であって、 前記気液分離室 (気 液分離室 1 2)は、 前記入口管 (入口管 5— 2)からの気液二相流を導入するため の入口空間（狭小空間 12— 2)と、 前記入口空間（狭小空間 12— 2)の下流に設け られた空間であって、前記入口空間 (狭小空間 12— 2)よりも流路断面積が拡大した 拡大空間（急拡大部 3— 2)と、 前記入口空間（狭小空間 12— 2)からの気液二相流 が直接導かれる、前記液相出口管 (液相出口管 7— 2)に向力ゝぅ溝付き部 (溝付き体 4 2)とを有する気液分離器 (気液分離器)にお！ヽて、 前記気液分離器 (気液分離 器)は、 前記外郭体 (外郭体 A10— 2等）内に設置されていると共に、前記外郭体（ 外郭体 A10— 2等)と協同して前記入口空間 (狭小空間 12— 2)を形成する、入口仕 切り体 (入り口仕切り体 16— 2)を更に有しており、 前記気相出口管 (気相出口管 6 - 2)内径部の気相流入端上部の入口仕切り体 (入り口仕切り体 16— 2)位置力も気 相出口管 (気相出口管 6— 2)の気相流入端内径部の距離を H、気相出口管 (気相 出口管 6— 2)の内径を diとしたとき、
[数 12]
d i / H < 4
としたことを特徴とする気液分離器 (気液分離器)である。
本発明（16)は、外郭を構成する外郭体 (外郭体 A10— 2等）と、 気液二相流を導 入可能な入口管 (入口管 5— 2)と、 前記入口管 (入口管 5— 2)と流体導通可能に 連絡した、前記気液二相流を気相と液相に分離する気液分離室 (気液分離室 1 2) と、 前記気液分離室 (気液分離室 1 2)と流体導通可能に連絡した、前記分離した 気相が導かれる気相出口管 (気相出口管 6— 2)と、 前記気液分離室 (気液分離室 1 2)と流体導通可能に連絡した、前記分離した液相が導かれる液相出口管 (液相 出口管 7— 2)とを有する気液分離器 (気液分離器)であって、 前記気液分離室 (気 液分離室 1 2)は、 前記入口管 (入口管 5— 2)からの気液二相流を導入するため の入口空間（狭小空間 12— 2)と、 前記入口空間（狭小空間 12— 2)の下流に設け られた空間であって、前記入口空間 (狭小空間 12— 2)よりも流路断面積が拡大した 拡大空間（急拡大部 3— 2)と、 前記入口空間（狭小空間 12— 2)からの気液二相流 が直接導かれる、前記液相出口管 (液相出口管 7— 2)に向力ゝぅ溝付き部 (溝付き体 4 2)とを有する気液分離器 (気液分離器)にお！ヽて、 前記気液分離器 (気液分離 器)は、 前記外郭体 (外郭体 A10— 2等）内に設置されていると共に、前記外郭体（ 外郭体 A10— 2等)と協同して前記入口空間 (狭小空間 12— 2)を形成する、入口仕 切り体 (入り口仕切り体 16— 2)を更に有しており、 気液分離室 (気液分離室 1 2) に対向する側の入口仕切り体 (入り口仕切り体 16— 2)下面に、開放された中空部（ 中空部 22)が設けられて 、ることを特徴とする気液分離器 (気液分離器)である。
[0024] 本発明（17)は、外郭を構成する外郭体 (外郭体 A10— 2等）と、 気液二相流を導 入可能な入口管 (入口管 5— 2)と、 前記入口管 (入口管 5— 2)と流体導通可能に 連絡した、前記気液二相流を気相と液相に分離する気液分離室 (気液分離室 1 2) と、 前記気液分離室 (気液分離室 1 2)と流体導通可能に連絡した、前記分離した 気相が導かれる気相出口管 (気相出口管
6— 2)と、 前記気液分離室 (気液分離室 1 2)と流体導通可能に連絡した、前記 分離した液相が導かれる液相出口管 (液相出口管 7— 2)とを有する気液分離器 (気 液分離器)であって、 前記気液分離室 (気液分離室 1 2)は、 前記入口管 (入口 管 5— 2)からの気液二相流を導入するための入口空間（狭小空間 12— 2)と、 前記 入口空間（狭小空間 12— 2)の下流に設けられた空間であって、前記入口空間（狭 小空間 12— 2)よりも流路断面積が拡大した拡大空間 (急拡大部 3— 2)と、 前記入 口空間（狭小空間 12— 2)力もの気液二相流が直接導かれる、前記液相出口管 (液 相出口管 7— 2)に向力ゝぅ溝付き部 (溝付き体 4 2)とを有する気液分離器 (気液分離 器)にお 1、て、 前記気液分離器 (気液分離器)は、 気液分離室 (気液分離室 1 2 )の下流に気相と液相の流路を分離する、気相出口管 (気相出口管 6— 2)を貫通し て当該気相出口管 (気相出口管 6— 2)に接合された、出口仕切り体（出口仕切り体 8 - 2)を有して ヽることを特徴とする気液分離器 (気液分離器)である。
[0025] 本発明（18)は、外郭を構成する外郭体 (外郭体 A10— 2等）と、 気液二相流を入 流 (導入)可能な入口管 (入口管 5— 2)と、 前記入口管 (入口管 5— 2)と流体導通 可能に連絡した、前記気液二相流を気相と液相に分離する気液分離室 (気液分離 室 1 2)と、 前記気液分離室 (気液分離室 1 2)と流体導通可能に連絡した、前 記分離した気相が導かれる気相出口管 (気相出口管 6— 2)と、 前記気液分離室（ 気液分離室 1 2)と流体導通可能に連絡した、前記分離した液相が導かれる液相 出口管 (液相出口管 7— 2)とを有する気液分離器 (気液分離器)であって、 前記気 液分離室 (気液分離室 1 2)は、 前記入口管 (入口管 5— 2)からの気液二相流を 導入するための入口空間（狭小空間 12— 2)と、 前記入口空間（狭小空間 12— 2) の下流に設けられた空間であって、前記入口空間 (狭小空間 12— 2)よりも流路断面 積が拡大した拡大空間 (急拡大部 3— 2)と、 前記入口空間 (狭小空間 12— 2)から の気液二相流が直接導かれる、前記液相出口管 (液相出口管 7— 2)に向力ゝぅ溝付き 部 (溝付き体 4 2)とを有する気液分離器 (気液分離器)にお！ヽて、 前記気液分離 器 (気液分離器)は、 前記外郭体 (外郭体 A10— 2等）内に設置されていると共に、 前記外郭体 (外郭体 A10— 2等)と協同して前記入口空間 (狭小空間 12— 2)を形成 する、入口仕切り体 (入り口仕切り体 16— 2)と、 前記外郭体 (外郭体 A10— 2等）内 に設置されていると共に、気液分離室 (気液分離室 1 2)の下流に気相と液相の流 路を分離する、気相出口管 (気相出口管 6— 2)が貫通して当該気相出口管 (気相出 口管 6— 2)に接合された、出口仕切り体（出口仕切り体 8— 2)とを更に有して ヽると 共に、 前記溝付き部が、前記外郭体 (外郭体 A10— 2等)と別体である、溝付き面 をもつ溝付き体 (溝付き体 4 2)であり、 外郭体 (外郭体 A10— 2等)と入口仕切り 体 (入り口仕切り体 16— 2)及び出口仕切り体（出口仕切り体 8— 2)とで溝付き体を挟 み込むことにより、溝付き体 (溝付き体 4— 2)が所定位置に固定されていることを特徴 とする気液分離器 (気液分離器)である。
本発明（19)は、外郭を構成する外郭体 (外郭体 A10— 2等）と、 気液二相流を入 流 (導入)可能な入口管 (入口管 5— 2)と、 前記入口管 (入口管 5— 2)と流体導通 可能に連絡した、前記気液二相流を気相と液相に分離する気液分離室 (気液分離 室 1 2)と、 前記気液分離室 (気液分離室 1 2)と流体導通可能に連絡した、前 記分離した気相が導かれる気相出口管 (気相出口管 6— 2)と、 前記気液分離室（ 気液分離室 1 2)と流体導通可能に連絡した、前記分離した液相が導かれる液相 出口管 (液相出口管 7— 2)とを有する気液分離器 (気液分離器)であって、 前記気 液分離室 (気液分離室 1 2)は、 前記入口管 (入口管 5— 2)からの気液二相流を 導入するための入口空間（狭小空間 12— 2)と、 前記入口空間（狭小空間 12— 2) の下流に設けられた空間であって、前記入口空間 (狭小空間 12— 2)よりも流路断面 積が拡大した拡大空間 (急拡大部 3— 2)と、 前記入口空間 (狭小空間 12— 2)から の気液二相流が直接導かれる、前記液相出口管 (液相出口管 7— 2)に向力ゝぅ溝付き 部 (溝付き体 4 2)とを有する気液分離器 (気液分離器)にお ヽて、 前記溝付き部 1S 前記外郭体 (外郭体 A10— 2等)と別体である、溝付き面をもつ溝付き体 (溝付き 体 4— 2)であると共に、 前記気液分離器 (気液分離器)は、 溝付き体 (溝付き体 4 2)の内径側に溝付き体 (溝付き体 4 2)が溝頂点仮想円の内側に飛び出すこと を防止する内径支持体（内径支持体 D37— 2)を更に備えたことを特徴とする気液分 離器 (気液分離器)である。
[0027] 本発明（20)は、前記発明（14)〜（19)のいずれか一つの気液分離器 (気液分離器 )を空気調和機等の冷凍サイクル中に組み込んだことを特徴とする気液分離器 (気液 分離器)を備えた冷凍装置である。
[0028] 本発明（21)は、前記発明（14)〜（19)のいずれか一つの気液分離器 (気液分離器 )の二相流入口管 (入口管 5— 2)に、冷凍サイクル中の減圧器の出口管を接続し、気 液分離器 (気液分離器)の液相出口管 (液相出口管 7— 2)を蒸発器に接続し、一方 、気液分離器 (気液分離器)の気相出口管 (気相出口管 6— 2)をバイパス路および 抵抗調整体を介して圧縮機の吸込み管に接続したことを特徴とする冷凍装置である
[0029] 本発明（22)は、前記発明（14)〜（19)のいずれか一つの気液分離器 (気液分離器 )の二相流入口管 (入口管 5— 2)に、冷凍サイクル中の圧縮機吐出管を接続し、気 液分離器 (気液分離器)の液相出口管 (液相出口管 7— 2)を流量調整絞りを介して 圧縮機吸込み管に接続し、一方、気液分離器 (気液分離器)の気相出口管 (気相出 口管 6— 2)を冷凍サイクルの凝縮器に至る管路に接続したことを特徴とする冷凍装 置である。
[0030] 本発明（23)は、圧縮機、凝縮器、減圧器、気液分離器 (気液分離装置)および蒸発 器を順次接続し冷凍サイクルを構成し、凝縮器に空気を送る凝縮器用送風機および 蒸発器に空気を送る蒸発器用送風機を持ち、 気液分離器 (気液分離装置)の液相 出口管 (液相出口管 7— 1)を蒸発器に接続し、気相出口管 (気相出口管 6— 1)をバ ィパス管を経て圧縮機の吸 、込み側に接続した冷凍サイクルにお 、て、蒸発器の伝 熱管の一部をバイパス管として使用したことを特徴とする冷凍サイクルである。
[0031] 本発明（24)は、圧縮機、凝縮器、減圧器、気液分離器 (気液分離装置)および蒸発 器を順次接続し冷凍サイクルを構成し、凝縮器に空気を送る凝縮器用送風機および 蒸発器に空気を送る蒸発器用送風機を持ち、気液分離装置の液相出口管 (液相出 口管 7— 1)を蒸発器に接続し、気相出口管 (気相出口管 6— 1)をバイパス管を経て 圧縮機の吸い込み側に接続した冷凍サイクルにおいて、バイパス管を蒸発器用送風 機で送られる空気流中に配置したことを特徴とする冷凍サイクルである。
[0032] 好適態様 1 1は、気液分離室の一部に液相出口管に向かう溝付き部を設け、その 気液分離室の上流に外郭体と入口仕切り体をもって狭小空間を作ると共に入口管よ り導かれた気液二相流を該狭小空間を通した後で急拡大部をもって構成される気液 分離室に導き、上記気液二相流を気相と液相に分離し、その気液分離室の下流に 気相と液相の流路を分離する出口仕切り体を設け、液相は溝付き部を通して液相出 口管に導くようにし、気相は気液分離室から気相出口管に導くようにした気液分離機 構とすると共に、ウェーバー数を We、気液分離装置に流入する気液二相流の質量 流量を G、二相流の密度を p、表面張力を σ、溝幅を b、該狭小空間から溝に流入 する溝内流路断面積を S1としたとき、
[数 13]
Figure imgf000013_0001
としたことを特徴とする気液分離装置である。
[0033] 好適態様 2— 1は、気液分離室の一部に液相出口管に向かう溝付き部を設け、その 気液分離室の上流に外郭体と入口仕切り体をもって狭小空間を作ると共に入口管よ り導かれた気液二相流を該狭小空間を通した後で急拡大部をもって構成される気液 分離室に導き、上記気液二相流を気相と液相に分離し、その気液分離室の下流に 気相と液相の流路を分離する出口仕切り体を設け、液相は溝付き部を通して液相出 口管に導くようにし、気相は気液分離室から気相出口管に導くようにした気液分離機 構とすると共に、溝付き面をもつ溝付き体を気液分離装置の外郭を構成する外郭体 と別体としたことを特徴とする気液分離装置である。
[0034] 好適態様 3—1は、好適態様 1—1または 2—1の気液分離装置であって、溝の表面 を親水性処理面としたことを特徴とする気液分離装置である。
[0035] 好適態様 4—1は、好適態様 2—1の気液分離装置であって、溝付き面をもつ溝付き 体を薄板を折り曲げて構成し、溝幅を b、溝深さを hとしたとき b Z h < 0 . 6 としたことを特徴とする気液分離装置である。
[0036] 好適態様 5—1は、好適態様 1—1から 2—1の気液分離装置であって、入口仕切り体 の溝先端力 上流側の長さを L1、溝先端力 下流側の段差部の長さを L2としたとき
[数 15]
1 . 6≤ L 1 / L 2≤ 1 0
としたことを特徴とする気液分離装置である。
[0037] 好適態様 6—1は、好適態様 1—1から 2—1の気液分離装置であって、入口仕切り体 の上流側外周と外殻体との距離を HI、溝先端カゝら外殻体との距離を H2としたとき、 [数 16]
H 1 < H 2
としたことを特徴とする気液分離装置である。
[0038] 好適態様 7—1は、好適態様 1—1から 1—2の気液分離装置であって、入口管の内 面に内面螺旋溝を設けたことを特徴とする気液分離装置である。
[0039] 好適態様 8—1は、好適態様 1—1から 1—2の気液分離装置であって、入口管の出 口側端を末広がりに広げた広がり部を設けたことを特徴とする気液分離装置である。
[0040] 好適態様 9—1は、好適態様 1—1から 1—2の気液分離装置であって、入口仕切り体 の上流部先端を円錐体としたことを特徴とする気液分離装置である。
[0041] 好適態様 10— 1は、好適態様 1 1から 1 2の気液分離装置であって、溝の上流側 の流入室の外郭体内面に溝の溝深さより深さの浅い導入溝を設けたことを特徴とす る気液分離装置である。
[0042] 好適態様 11 1は、好適態様 1 1から 1 2の気液分離装置であって、溝の上流側 の流入室の外郭体内面に溝の溝深さより厚さの薄い多孔質体を設けたことを特徴と する気液分離装置である。
[0043] 好適態様 12— 1は、好適態様 1—1から 1—2の気液分離装置であって、液相出口管 を複数設けたことを特徴とする気液分離装置である。
[0044] 好適態様 13— 1は、圧縮機、凝縮器、減圧器、気液分離装置および蒸発器を順次 接続し冷凍サイクルを構成し、凝縮器に空気を送る凝縮器用送風機および蒸発器に 空気を送る蒸発器用送風機を持ち、 気液分離装置の液相出口管を蒸発器に接続 し、気相出口管をバイパス管を経て圧縮機の吸い込み側に接続した冷凍サイクルに おいて、蒸発器の伝熱管の一部をバイパス管として使用したことを特徴とする冷凍サ イタルである。
[0045] 好適態様 14 1は、圧縮機、凝縮器、減圧器、気液分離装置および蒸発器を順次 接続し冷凍サイクルを構成し、凝縮器に空気を送る凝縮器用送風機および蒸発器に 空気を送る蒸発器用送風機を持ち、 気液分離装置の液相出口管を蒸発器に接続 し、気相出口管をバイパス管を経て圧縮機の吸い込み側に接続した冷凍サイクルに おいて、バイパス管を蒸発器用送風機で送られる空気流中に配置したことを特徴と する冷凍サイクルである。
[0046] 好適態様 15— 1は、好適態様 1の気液分離装置を空気調和機等の冷凍サイクル中 に組み込んだことを特徴とする気液分離装置を備えた冷凍装置である。
[0047] 好適態様 16— 1は、好適態様 2の気液分離装置を空気調和機
等の冷凍サイクル中に組み込んだことを特徴とする気液分離装置を備えた冷凍装置 である。
[0048] 好適態様 1 2は、気液分離室の一部に液相出口管に向かう溝付き部を設け、その 気液分離室の上流に外郭体と入口仕切り体をもって狭小空間を作ると共に入口管よ り導かれた気液二相流を該狭小空間を通した後で急拡大部をもって構成される気液 分離室に導き、上記気液二相流を気相と液相に分離し、その気液分離室の下流に 気相と液相の流路を分離する出口仕切り体を設け、液相は溝付き部を通して液相出 口管に導くようにし、気相は気液分離室から気相出口管に導くようにした気液分離機 構とすると共に、急拡大部位置を基準とし,その基準位置力 気液分離器への二相 流流入方向をプラス方向、その流れ方向と逆方向をマイナス方向とし、その基準位 置力も気相出口管の気相流入端位置までの距離を Lとし、溝頂点仮想円の径を D したとき、気相出口管の気相流入端位置を [数 17]
L / Dt< 0 . 6
としたことを特徴とする気液分離器である。
[0049] 好適態様 2— 2は、気液分離室の一部に液相出口管に向かう溝付き部を設け、その 気液分離室の上流に外郭体と入口仕切り体をもって狭小空間を作ると共に入口管よ り導かれた気液二相流を該狭小空間を通した後で急拡大部をもって構成される気液 分離室に導き、上記気液二相流を気相と液相に分離し、その気液分離室の下流に 気相と液相の流路を分離する出口仕切り体を設け、液相は溝付き部を通して液相出 口管に導くようにし、気相は気液分離室から気相出口管に導くようにした気液分離機 構とすると共に、気相出口管内径部の気相流入端上部の入り口仕切り体位置力 気 相出口管の気相流入端内径部の距離を H、気相出口管の内径を diとしたとき、 [数 18]
d i / H < 4
としたことを特徴とする気液分離器である。
[0050] 好適態様 3— 2は、気液分離室の一部に液相出口管に向かう溝付き部を設け、その 気液分離室の上流に外郭体と入口仕切り体をもって狭小空間を作ると共に入口管よ り導かれた気液二相流を該狭小空間を通した後で急拡大部をもって構成される気液 分離室に導き、上記気液二相流を気相と液相に分離し、その気液分離室の下流に 気相と液相の流路を分離する出口仕切り体を設け、液相は溝付き部を通して液相出 口管に導くようにし、気相は気液分離室から気相出口管に導くようにした気液分離機 構とすると共に、気液分離室に対向する側の入口仕切り体下面が開放された中空部 を設けたことを特徴とする気液分離器である。
[0051] 好適態様 4 2は、気液分離室の一部に液相出口管に向かう溝付き部を設け、その 気液分離室の上流に外郭体と入口仕切り体をもって狭小空間を作ると共に入口管よ り導かれた気液二相流を該狭小空間を通した後で急拡大部をもって構成される気液 分離室に導き、上記気液二相流を気相と液相に分離し、その気液分離室の下流に 気相と液相の流路を分離する出口仕切り体を設け、液相は溝付き部を通して液相出 口管に導くようにし、気相は気液分離室から気相出口管に導くようにした気液分離機 構とすると共に、気相出口管を出口仕切り体に通し、出口仕切り体を気相出口管に 接合することにより、限られた液溜め高さのもとで液相の容積的なバッファとして最大 に近い液溜め容積を確保したことを特徴とする気液分離器である。
[0052] 好適態様 5— 2は、気液分離室の一部に液相出口管に向かう溝付き部を設け、その 気液分離室の上流に外郭体と入口仕切り体をもって狭小空間を作ると共に入口管よ り導かれた気液二相流を該狭小空間を通した後で急拡大部をもって構成される気液 分離室に導き、上記気液二相流を気相と液相に分離し、その気液分離室の下流に 気相と液相の流路を分離する出口仕切り体を設け、液相は溝付き部を通して液相出 口管に導くようにし、気相は気液分離室から気相出口管に導くようにした気液分離機 構とすると共に、溝付き体位置を適切な位置に固定するように気相出口管に接合さ れた出口仕切り体により溝付き体の下部位置を固定し、入口仕切り体が確実に溝付 き体に密着するように、外郭体により入口仕切り体を溝付き体に押し付け、入口仕切 り体位置を固定したことを特徴とする気液分離器である。
[0053] 好適態様 6— 2は、気液分離室の一部に液相出口管に向かう溝付き部を設け、その 気液分離室の上流に外郭体と入口仕切り体をもって狭小空間を作ると共に入口管よ り導かれた気液二相流を該狭小空間を通した後で急拡大部をもって構成される気液 分離室に導き、上記気液二相流を気相と液相に分離し、その気液分離室の下流に 気相と液相の流路を分離する出口仕切り体を設け、液相は溝付き部を通して液相出 口管に導くようにし、気相は気液分離室から気相出口管に導くようにした気液分離機 構とすると共に、溝付き体の内径側に溝付き体が溝頂点仮想円の内側に飛び出すこ とを防止する内径支持体を設けたことを特徴とする気液分離器である。
[0054] 好適態様 7— 2は、好適態様 1—2から 6— 2の気液分離器の二相流入口管に、冷凍 サイクル中の減圧器の出口管を接続し、気液分離器の液相出口管を蒸発器に接続 し、一方、気液分離器の気相出口管をバイパス路および抵抗調整体を介して圧縮機 の吸込み管に接続したことを特徴とする冷凍装置である。
[0055] 好適態様 8— 2は、好適態様 1—2から 6— 2の気液分離器の二相流入口管に、冷凍 サイクル中の圧縮機吐出管を接続し、気液分離器の液相出口管を流量調整絞りを 介して圧縮機吸込み管に接続し、一方、気液分離器の気相出口管を冷凍サイクルの 凝縮器に至る管路に接続したことを特徴とする冷凍装置である。
[0056] 好適態様 1—1から 8— 2は、以下のようにも表現できる。
[0057] 好適態様 1 1の発明は、求められる運転条件および冷媒流量に対し適切な仕様の 気液分離装置を提供するものであり、ウェーバー数を We、気液分離装置に流入す る気液二相流の質量流量を G、二相流の密度を p、表面張力を σ、溝幅を b、該狭 小空間から溝に流入する溝内流路断面積を S1としたとき、
[数 19]
Figure imgf000018_0001
としたものである。
[0058] 好適態様 2—1の発明は、安価で加工性の良い溝を提供するために、溝付き面をも つ溝付き体を気液分離装置の外郭を構成する外郭体と別体で構成したものである。
[0059] 好適態様 3— 1の発明は、気液分離性能向上のために、溝の表面に親水性処理を 行うようにしたものである。
[0060] 好適態様 4— 1の発明は、好適態様 2— 1の気液分離装置であって、気液分離性能 向上のために、溝付き面をもつ溝付き体を薄板を折り曲げて構成し、溝幅を b、溝深 さを hとしたとさとさ、
[数 20] b / h ≤ 0 . 6
としたものである。
[0061] 好適態様 5— 1の発明は、好適態様 1 1または 2— 1の気液分離装置であって、気 液分離性能向上のために、入口仕切り体の溝先端から上流側の長さを Ll、溝先端 力も下流側の段差部の長さを L2としたとき、
[数 21]
1 . 6≤L 1 / L 2≤ 1 0 としたものである。
[0062] 好適態様 6— 1の発明は、好適態様 1 1または 2— 1の気液分離装置であって、気 液分離性能向上のために、入口仕切り体の上流側外周と外殻体との距離を Hl、溝 先端力も外殻体との距離を H2としたとき、
[数 22]
H 1 < H 2
としたものである。
[0063] 好適態様 7— 1の発明は、好適態様 1 1または 2— 1の気液分離装置であって、気 液分離性能向上のために、入口管の内面に内面螺旋溝を設けたものである。
[0064] 好適態様 8— 1の発明は、好適態様 1 - 1または 2— 1の気液分離装置であって、気 液分離性能向上のために、入口管の出口側端を末広がりに広げた広がり部を設けた ものである。
[0065] 好適態様 9 1の発明は、好適態様 1 1または 2— 1の気液分離装置であって、気 液分離性能向上のために、入口仕切り体の上流部先端を円錐体としたものである。
[0066] 好適態様 10— 1の発明は、好適態様 1 1または 2— 1の気液分離装置であって、気 液分離性能向上のために、溝の上流側の流入室の外郭体内面に溝の溝深さより深 さの浅 、導入溝を設けたものである。
[0067] 好適態様 11— 1の発明は、好適態様 1—1または 2—1の気液分離装置であって、気 液分離性能向上のために、溝の上流側の流入室の外郭体内面に溝の溝深さより厚 さの薄 、多孔質体を設けたものである。
[0068] 好適態様 12— 1の発明は、好適態様 1—1または 2—1の気液分離装置であって、冷 媒分流器としての機能を付加するために、液相出口管を複数設けたものである。
[0069] 好適態様 13— 1の発明は、溝から液が溢れた場合でも、バイパス管に流れる液を無 駄にしないために、蒸発器の伝熱管の一部をバイノス管として使用したものである。
[0070] 好適態様 14 1の発明は、溝から液が溢れた場合でも、バイパス管に流れる液を無 駄にしな!/ヽために、バイパス管を蒸発器用送風機で送られる空気流中に配置したも のである。
[0071] 好適態様 15— 1の発明は、空気調和機等の冷凍サイクルの高効率運転のために、 好適態様 1 1に記載の気液分離装置を冷凍サイクル中に組み込んだものである。
[0072] 好適態様 16— 1の発明は、空気調和機等の冷凍サイクルの高効率運転のために、 好適態様 2— 1に記載の気液分離装置を冷凍サイクル中に組み込んだものである。
[0073] 好適態様 1 2の発明は、求められる運転条件および冷媒流量に対し適切な仕様の 気液分離器を提供するものであり、急拡大部位置を基準とし、その基準位置力 気 液分離器への二相流流入方向をプラス方向、流れと逆方向をマイナス方向とし、そ の基準位置カゝら気相出口管の気相流入端位置までの距離を Lとし、溝頂点仮想円の 径を Dtとしたとき、気相出口管の気相流入端位置を
[数 23]
LZ Dtぐ 0. 6
としたものである。
[0074] 好適態様 2— 2の発明は、求められる運転条件および冷媒流量に対し適切な仕様の 気液分離器を提供するものであり、気相出口管内径部の気相流入端上部の入り口 仕切り体位置力 気相出口管内径部の気相流入端の距離を H、気相出口管の内径 を diとしたとき、
[数 24]
d i Z Hく 4
としたものである。
[0075] 好適態様 3— 2の発明は、求められる運転条件および冷媒流量に対し適切な仕様の 気液分離器を提供するものであり、急拡大部位置を基準とし、その基準位置力 気 液分離器への二相流流入方向をプラス方向、流れと逆方向をマイナス方向とし、急 拡大部位置力 気相出口管の気相流入端位置をマイナス Lとすることを可能にする ために、気液分離室に対向する入り口仕切り体下面が開放された中空部を設けたも のである。
[0076] 好適態様 4 2の発明は、出口仕切り体を概略平板状にし、気相出口管に通し気相 出口管に接合することにより、限られた液溜め高さのもとで液相の容積的なバッファと して最大に近い液溜めの容積を確保したものである。
[0077] 好適態様 5— 2の発明は、信頼性の高い気液分離器を提供するものであり、溝付き 体位置を適切な位置に固定するように気相出口管に接合された出口仕切り体により 溝付き体の下部位置を固定し、入口仕切り体が確実に溝付き体に密着するように、 外郭体により入口仕切り体を溝付き体に押し付け入口仕切り体位置を固定したもの である。
[0078] 好適態様 6— 2の発明は、信頼性の高い気液分離器を提供するものであり、薄板を 折り曲げて構成した溝付き体が溝頂点仮想円の内側の気液分離室への飛び出しを 防止する飛び出し防止体を設けたものである。
[0079] 好適態様 7— 2の発明は、冷凍サイクルの高効率運転のために、好適態様 1 2から 6 2の気液分離器の二相流入口管に冷凍サイクル中の減圧器の出口管を接続し、 気液分離器の液相出口管を蒸発器に接続し、一方、気液分離器の気相出口管をバ ィパス路および抵抗調整体を介して圧縮機の吸込み管に接続したものである。
[0080] 好適態様 8— 2の発明は、冷凍サイクルの高効率、高信頼性運転のために、好適態 様 1― 2から 6 - 2の気液分離器の二相流入口管に圧縮機吐出管を接続し、気液分 離器の液相出口管を流量調整絞りを介して圧縮機の吸込み管に接続し、一方、気 液分離器の気相出口管を冷凍サイクルの凝縮器に至る管路に接続したものである。 発明の効果
[0081] 本発明（1)及び好適態様 1 1の気液分離装置によれば、ウェーバー数を We、気液 分離装置に流入する気液二相流の質量流量を G、二相流の密度を p、表面張力を σ、溝幅を b、該狭小空間から溝に流入する溝内流路断面積を SIとしたとき、
[数 25]
Figure imgf000021_0001
とすることにより、表面張力効果を用いた気液分離効果を安定的に確保し、効率の良 い気液分離装置を提供できる。 すなわち、該狭小空間から溝に流入直後の流路断 面積である溝内流路断面積 S1に対して、気液二相流の質量流量 Gが大きすぎると、 表面張力効果により溝面に付着した液が気相流のせん断力により引きちぎられ、気 相中に液相ミストが混入した噴霧流となり気相中に液が混じり十分な気液分離効果 が得られない。 したがって、上記の関係を満たすことにより表面張力効果を用いた 気液分離効果を安定的に確保し、効率の良い気液分離装置を提供できる。
[0082] 本発明（2)及び好適態様 2— 1の気液分離装置によれば、気液分離装置の外郭を 構成する外郭体と別体で溝を有する溝付き体を構成することにより、気液分離装置 の使 、方ある 、は適用機種に応じて適切な気相断面積 Sg、液相断面積 S1をもつ溝 付き体 4のみを複数準備することにより、外郭体をはじめとする共通部品に対して適 切な溝付き体を選ぶことにより、安価な気液分離装置を提供できる。また、溝 2を有す る溝付き体 4を別体で作ることにより、いかなる溝形状でも加工しやすく安価な気液分 離装置を提供できる。
[0083] 本発明（4)及び好適態様 3—1の気液分離装置によれば、溝の表面に親水性処理を 行うことにより、溝の面に付着した液滴を親水性処理の作用により直ちに液膜ィ匕し、 溝底に集まった液相と合流させることにより、液相を安定的に溝に捕捉でき、良好な 気液分離が可能になる。
[0084] 本発明（3)及び好適態様 4—1の気液分離装置によれば、溝付き面を有する溝付き 体を薄板を折り曲げて構成し、溝幅を b、溝深さを hとしたとき
[数 26] b / h ≤ 0 . 6
とすることにより、気相主流路に対して外側の溝流路を流れる気相流量を許容できる 程度に十分に小さくする気液分離器を提供できる。
[0085] 本発明（5)及び好適態様 5— 1の気液分離装置によれば、入口仕切り体の溝先端か ら上流側の長さを L1、溝先端力 下流側の段差部の長さを L2としたとき、
[数 27]
1 . 6≤L 1 / L 2≤ 1 0
とすることにより、気相出口管に混入する液相成分を許容値以下に抑え、良好な気 液分離性能を確保できる気液分離器を提供できる。
[0086] 本発明（6)及び好適態様 6— 1の気液分離装置によれば、入口仕切り体の上流側外 周と外殻体との距離を HI、溝先端カゝら外殻体との距離を H2としたとき、
[数 28]
H 1 < H 2
とすること〖こより、溝内に導入される気液二相流を溝の外殻体側、すなわち溝の谷部 へ導入できるので、溝部から離脱する液相成分を許容値以下に抑え、良好な気液分 離性能を確保できる気液分離器を提供できる。
[0087] 本発明（7)及び好適態様 7—1の気液分離装置によれば、入口管の内面に内面螺 旋溝を設けることにより、入口管の出口で二相流は広がり流れとなり外郭体にいたる 。そのため、液相成分を溝底部に流入させる方向付けを行うことができるため良好な 気液分離性能を確保できる。
[0088] 本発明（8)及び好適態様 8— 1の気液分離装置によれば、入口管の出口側端を末 広がりに広げた広がり部を設けることにより、入口管の出口では二相流は広がり流れ となり外郭体にいたる。そのため、液相成分は外郭体に沿う流れとなり、液相成分を 溝底部に流入させる方向付けを行うことが出来るため良好な気液分離性能を確保で きる。
[0089] 本発明（9)及び好適態様 9 1の気液分離装置によれば、入口仕切り体の上流部先 端を円錐体とすることにより、入口管を流出した二相流はスムーズに広がり流れとなり 外郭体にいたる。そのため、液相成分は外郭体に沿う流れとなり、液相成分を溝底部 に流入させる方向付けを行うことができるため良好な気液分離性能を確保できる。
[0090] 本発明（10)及び好適態様 10— 1の気液分離装置によれば、溝の上流側の流入室 の外郭体内面に溝の溝深さより深さの浅い導入溝を設けることにより、外郭体に向か う流れを受け止め、導入溝内に液滴を捕捉し溝の方向に流すことにより液相成分を 溝底部に流入させる方向付けを行うことが出来るため良好な気液分離性能を確保で きる。
[0091] 本発明（11)及び好適態様 11 1の気液分離装置によれば、溝の上流側の流入室 の外郭体内面に溝の溝深さより厚さの薄い多孔質体を設けることにより、外郭体に向 力う流れを受け止め、多孔質体内に液滴を捕捉し溝の方向に流すことにより液相成 分を溝底部に流入させる方向付けを行うことが出来るため良好な気液分離性能を確 保できる。
[0092] 本発明（12)及び好適態様 12— 1の気液分離装置によれば、液相出口管を複数設 けることにより、気液分離装置は分流器も兼ねることができる。すなわち、入口管から 流入した二相流は気相と液相に分離され、気相は気相出口管力も蒸発器バイパス管 側に流れる。したがって、複数の液相出口管に流入する冷媒は液相単相であるため 、冷媒を均等に分流することが容易になり、気液分離装置は分流器も兼ねることがで きる。
[0093] 本発明（23)及び好適態様 13— 1の気液分離装置によれば、蒸発器の伝熱管の一 部をバイパス管として使用することにより、たとえバイパス管に液冷媒が混入しても液 冷媒は空気から吸熱し蒸発するので、液冷媒を無駄にすることなく高効率な運転を 可能にできる。
[0094] 本発明（24)及び好適態様 14— 1の気液分離装置によれば、バイパス管を蒸発器用 送風機で送られる空気流中に配置することにより、たとえバイパス管に液冷媒が混入 しても液冷媒は空気から吸熱し蒸発するので、液冷媒を無駄にすることなく高効率な 運転を可能にできる。
[0095] 本発明（13)及び好適態様 15— 1の気液分離装置を備えた冷凍装置によれば、本 発明（1)及び好適態様 1 1の効果が得られる他、蒸発器での圧力損失を抑えること が出来、圧縮動力が節減でき高効率な運転を可能に出来る冷凍装置が得られる。
[0096] 本発明（13)及び好適態様 16— 1の気液分離装置を備えた冷凍装置によれば、本 発明（2)及び好適態様 2— 1の効果が得られる他、蒸発器での圧力損失を抑えること が出来、圧縮動力が節減でき高効率な運転を可能に出来る冷凍装置が得られる。
[0097] 本発明（14)及び好適態様 1 2の気液分離器によれば、急拡大部位置を基準とし その基準位置力 二相流流入方向をプラス方向、その流れ方向と逆方向をマイナス 方向とし、その基準位置力 気相出口管の気相流入端位置までの距離を Lとし、溝 頂点仮想円の径を Dtとしたとき、気相出口管の気相流入端位置を
[数 29]
L/ Dt< 0 . 6
とすることにより、急拡大部から気相成分が気液分離室に流入するとき伴流される微 細液滴ミストが気相出口管に吸い込まれ難ぐ効率の良い気液分離器を提供できる。
[0098] 本発明（15)及び好適態様 2— 2の気液分離器によれば、気相出口管内径部の気相 流入端上部の入り口仕切り体位置カゝら気相出口管内径部の気相流入端の距離を H 、気相出口管内径を diとしたとき、 [数 30]
d i Z Hく 4
とすることにより、気相出口管の入口直前における流速を気相出口管入口流速よりも 低下させることができ、気相出口管の入口近傍に存在する微細液滴ミストが気相出 口管に吸 、込まれ難く、効率の良 、気液分離器を提供できる。
[0099] 本発明（16)及び好適態様 3— 2の気液分離器によれば、入り口仕切り体をその下面 が開放された中空部を設けることにより、急拡大部位置力 気相出口管の気相流入 端位置をマイナス Lとすることを可能にするため、すなわち、気相出口管の気相流入 端位置を急拡大部位置より上方にすることを可能にするため、急拡大部力 気相成 分が気液分離室に流入するとき伴流される微細液滴ミストが気相出口管に吸い込ま れ難ぐ効率の良い気液分離器を提供できる。
[0100] 本発明（17)及び好適態様 4 2の気液分離器によれば、出口仕切り体を概略平板 状にし、気相出口管に通し気相出口管に接合することにより、限られた液溜め高さの もとで液相の容積的なバッファとして最大に近い液溜め容積を確保できる。
[0101] 本発明（18)及び好適態様 5— 2の気液分離器によれば、溝付き体位置を適切な位 置に固定するように気相出口管に接合された出口仕切り体により溝付き体の下部位 置を固定し、入口仕切り体が確実に溝付き体に密着するように、外郭体により入口仕 切り体を溝付き体に押し付け入口仕切り体位置を固定することにより、二相流が狭小 空間から溝に流入するとき、入口仕切り体と溝付き体の間に隙間が無いため、液相 成分が直接気液分離室に流入することなぐ効率の良い気液分離器を提供できる。
[0102] 本発明（19)及び好適態様 6— 2の気液分離器によれば、薄板を折り曲げて構成した 溝付き体が溝頂点仮想円の内側の気液分離室への飛び出しを防止する内径支持 体を設けることにより、気液分離器に何らかの衝撃的外力が作用しても、溝付き体が 気液分離室へ飛び
出すことを防止でき、信頼性の高!ヽ気液分離器を提供できる。
[0103] 本発明（20)及び好適態様 7— 2の気液分離器を備えた冷凍装置によれば、本発明
( 14)〜（ 19)及び好適態様 1 2〜6— 2の効果が得られる他、蒸発器での圧力損 失を抑えることが出来、圧縮動力が節減でき高効率な運転を可能に出来る冷凍装置 が得られる。
[0104] 本発明（21)及び好適態様 8— 2の気液分離器を備えた冷凍装置によれば、本発明
( 14)〜（ 19)及び好適態様 1 2〜6— 2の効果が得られる他、冷凍サイクルへの冷 凍機油の流出を防止できるので、高効率および高信頼性運転を可能に出来る冷凍 装置が得られる。
発明を実施するための最良の形態
[0105] 以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に 説明する。
[0106] 「第 1 1の実施の形態」 図 1は第 1 1の実施の形態の気液分離装置を示す断面 図である。図 2は図 1に示す気液分離装置の A— A断面図である。また図 3は図 2の 溝部詳細拡大断面図である。図 1に示すように外郭体 10— 1内に液相出口管 7— 1 に向力う溝 2—1を有する溝付き体 4—1が設けられており、溝付き体 4—1の上流に は入り口仕切り体 16— 1が設けられ、入り口仕切り体の後流で流路断面積が急激に 拡大する急拡大部 3— 1を設け、気液分離室 1 1を構成している。入り口仕切り体 1 6— 1の一部は段差部 15— 1が設けられ、段差部 15— 1が溝 2 - 1の溝頂部 30 - 1 に概略接することにより溝付き体 4—1の中心軸と入り口仕切り体 16— 1の中心軸が 概略一致する構成としている。なお、上記した概略接しとは、設計上では接するよう に設計しても、実際には加工上の寸法公差により入り口仕切り体と溝頂部がわずか に離れ、近接状態にある場合を含めたことを意味する。 気液二相流は入口管 5— 1 力も流入室 48— 1に流入し、さらに入り口仕切り体 16— 1と外郭体 10— 1をもって作 られる狭小空間 12— 1に流入し、急拡大部 3— 1で流路断面積が拡大する。入り口 仕切り体 16— 1をもって作られる狭小空間 12— 1で気液二相流を急拡大部 3— 1後 流の溝 2— 1に沿って供給する傾向付けをするので、気液二相流は溝に沿って溝に 流入する。
[0107] ここで、図 3に示す溝幅を b、液面曲率半径を！:、液密度を p、液表面張力を σおよび 重力加速度を gとしたとき、溝は
[数 31] ポンド数 = P g b 〔 / r ) < 1 式 1—1 となるように設計されているため、重力よりも表面張力が支配的となり、液相は表面張 力の作用により溝内に保持され流れる。 また、急拡大部 3— 1で急に流路断面積が 拡大するため流速が低下し、二相流はその条件に応じたボイド率 j8の流れとなり、気 相は液相より分離し溝外に出て行く。二相流のボイド率とは全流路断面積に占める 気相流路断面積の割合であり、例えば有名な Smithの式を用いれば、気液分離装 置の溝に流入する乾き度％と気液密度比 P / p の関数で式 2— 1に示す関数で表
G L
すことができることが知られて!/ヽる。
[数 32] β 式 2— 1
Figure imgf000027_0001
[0108] 溝頂点仮想円 9 1の内側の気相流路断面積を Sg、溝頂点仮想円 9 1の外側の 液相流路断面積を S1としたとき、
[数 33]
S g/ (S g + S I ) ≤β 式 3—1 の関係を満たすように Sgと SIを設計しておくことにより、液は溝力も溢れることなく溝 内を流れ続け、気相は溝頂点仮想円 9 1の内側の流路断面積 Sgの部分を流れる ため、二相流は気液に分離される。 溝 2— 1で気液分離された後、分離された気相 と液相が混じり合わないように出口仕切り体 8— 1で気相と液相の流路が分けられ、 気相出口管 6— 1から気相力 液相出口管 7— 1から液相が流出する。
[0109] 以上に述べた式 1 1および式 3— 1が表面張力の作用により液が溝から溢れること なく溝内を流れ、気液分離を行うための必要条件であるが、確実に二相流を気液分 離するためには二相流の流量に関する条件が必要である。すなわち、該狭小空間か ら溝に流入直後の流路断面（図 1に示す B— B断面）における溝内流路断面積 S1に 対して、気液二相流の質量流量 Gが大きすぎると、非常に速い流速となり、流れのせ ん断力が表面張力に勝り、表面張力効果により溝面に付着した液が気相流のせん 断力により引きちぎられ、気相中に液相ミストが混入した噴霧流となり、気相中に液が 混じり十分な気液分離効果が得られな ヽ。
このような高速気相流のせん断力による噴霧流発生限界は Ishii (M.Ishii and M.A.G rolmes, Inception Criteria
for Droplet Entrainment in Two-Phase Concurrent Film Flow, AIChE Journal Vol.21,No.2, March, 1975)の研究がよく知られている。
すなわち、図 4においてガス流によるせん断力で液が引きちぎられる力 Fdが液面を 保持しょうとする表面張力 F aを上回ったとき、ミストが発生し噴霧流になる。
[数 34]
Fd≥Fa 式 4—1 したがって、ミストの発生をなくし、噴霧流に遷移するのを防止するには式 5— 1を満 足すればよい。
[数 35]
F dく Fひ ■ ■ …… 式 5—1 式 5— 1は無次元速度 Uと膜レイノルズ数 Refにより次式の形で表現される。
[数 36]
U ≤ 0.0734- Ref 3 式 6— 1
[数 37]
. . I g ί_Ρβ .
U = '■■■· 式7 - 1
[数 38] o r _4- p l-vl - d — 4-Gl _ -.
Ref 二 . = — r Λ 8― 1 ここに 1:液粘性係数、 Jg:ガスの速度、 σ :表面張力、 p g:ガス密度、 p i:液密 度、 vl:液速度、 δ：液膜厚さ、 G1:液質量流量、 Lw:濡れぶち長さである。
すなわち、式 6— 1の関係を満たすことにより噴霧流の発生を防止でき、その例として 、表 1に示す具体的な複数の冷凍サイクル運転条件例と表 2に示す複数の気液分離 装置仕様例に対して式 7—1、式 8—1で示される無次元速度 U、膜レイノルズ数 Ref を計算した結果を図 5に示し、また、式 6—1で示される噴霧流発生限界を計算した 結果も図 5に示した。 [表 1]
冷凍サイクル運転条件例
Figure imgf000029_0001
注 （1 )と (2)の室内外温度条件は同じであるがサブクールが異なるため乾き度、ボイド率が異なる
[表 2] 表 2 気液分離装置仕様例
Figure imgf000029_0002
図 5に示したプロット記号は、表 2に示した aから eの各仕様の気液分離装置を表 1に 示す各運転条件で使用した場合に対応している。 図 5において、各仕様の気液分 離装置に対する運転条件は左から（1) (2) (3) (4)の順となっている。噴霧流遷移限 界無次元速度 Ulimは膜レイノルズ数 Refに対して勾配をもっており、この例では仕様 a, bでは噴霧流遷移限界以下の無次元速度 Uを確保できている力 仕様 c, d, eで は運転条件によっては噴霧流遷移限界無次元速度 Ulimを超えることが分かる。
[0111] 図 5に示したように各気液分離装置を各運転条件で使用した場合の噴霧流遷移限 界無次元速度 Ulimに対する位置づけは把握できる。しかし、各点は膜レイノルズ数 R efに対する無次元速度 Uの分布を示すが、この図から各仕様の気液分離装置に流 すことが出来る冷媒流量を直接把握することは出来ない。
[0112] そこで、噴霧流を起こさない冷媒流量を直接把握するための具体的手段として以下 の発明を行った。すなわち、噴霧流を起こさない冷媒流量を直接把握するために、 冷媒流量と無次元速度 uの関係を検討した。この物理モデルでは冷媒の運動量と表 面張力が関係しているため、冷媒流量が関係する物理量として、ウェーバー数 Weを 選んだ。ウェーバー数 Weは冷媒の運動量すなわち慣性力と表面張力の比で定義さ れる無次元数であり、二相流の密度を p、流速を u、表面張力を σ、液面の曲率半径 を rとしたとき次式となる。
[数 39]
We=puz/(a/r) .·.，·.. 式 9—1
ここで、液面の曲率半径 rは図 3に示すように溝を構成する板 13— 1の頂部が角を 持って 、る場合は比較的に容易に求められるが、図 19に示すように薄板を折り曲げ て溝を構成する場合には（図 19の詳細は後述の第 5—1の実施形態にて詳述する） 溝を構成する板の頂部は曲率を持っため、液面の曲率半径 rを求めるには非常に煩 雑な計算になる。 ここで、図 3および図 19を見ると液面の曲率半径!:は近似的に溝 幅 bの 1Z2と考えることができる。したがって式 9—1は次式となる。なお、溝幅 bは溝 頂点仮想円 9— 1の円周を溝数で除した円弧長さで定義して!/ヽる。
[数 40]
We=pu2/(2 σ/b) -- 式 1 0— 1
ここで、二相流の流速 uは、二相流の流量を G,二相流の比容積を v、溝に流入直 後の流路断面積である溝内流路断面積を S1としたとき次式となる。
[数 41]
u = (v-G)/Sl - 式 1 1— 1
式 11—1を式 10— 1に代入し、 =lZvの関係を考慮すると、ウェーバー数 We は式 12— 1に示すように二相流の流量 Gと気液分離器の形状より求められる溝内流 路断面積 Sl、溝幅 bおよび物性値で表現できる。
[数 42]
式 1 2 _1
Figure imgf000030_0001
そこで、図 5の場合と同様に、表 2に示す aから eの各仕様の気液分離器を表 1に示す 各運転条件で使用した場合の無次元速度 Uを式 7— 1より計算し、噴霧流遷移限界 無次元速度 Ulimに対する比 UZUlimを求め、ウェーバー数 Weに対してプロットした 結果を図 6に示す。 Weに対して UZUlimをプロットすることにより、各気液分離装置 を各運転条件で使用した場合の UZUlimはほぼ一つの線上に乗っていることが分 かる。なお、図 6中のプロット記号も表 2の記号に対応している。 したがって、噴霧流 を越さない限界、すなわち、各点の無次元速度 Uが噴霧流遷移限界無次元速度 Uli mより/ J、さい UZUlimく 1 とするには図 6より
[数 43] 式 1 3 1
Figure imgf000031_0001
を満足すればょ 、ことを明かにした。
[0114] 「第 2—1の実施の形態」 先に説明した、図 1および図 2を用いて第 2—1の実施の形 態の気液分離装置を説明する。 図 1は、第 2— 1の実施の形態の気液分離装置を 示す断面図である。図 2は、図 1に示す気液分離装置の A— A断面図である。本実施 形態の気液分離装置は、図 1および図 2に示すように外郭体 1 1内に外郭体と別体 で溝 2— 1を有する溝付き体 4 1が設けられており、溝頂点仮想円 9 1の内側がガ スが流れる流路断面積 Sgであり、溝頂点仮想円 9 1の外側の溝内が液が流れる流 路断面積 S1であり、その構成および作用は先に説明したとおりである。
[0115] 本発明の気液分離装置を実際の冷凍サイクルに適用する場合、色々な使い方があり 、適用対象となる冷凍サイクルそれぞれの条件に適切な気液分離装置を提供する必 要がある。具体的な適用例として、上記した気液分離装置を冷凍サイクルに使用した 場合の第一の冷凍サイクル構成図を図 7に示す。図 7に示した冷凍サイクル構成図 には適用例を説明するために必要な基本的構成要素を示している。すなわち、圧縮 機 17— 1は第一のシリンダ 18— 1と第二のシリンダ 19— 1を有し、圧縮機で吸い込ん だ低温低圧の気相冷媒は第一のシリンダ 18— 1と第二のシリンダ 19— 1で二段に圧 縮され高温高圧気相冷媒となり冷媒吐出管 20— 1を経て、凝縮器 21— 1で凝縮器 用送風機 22— 1より送られる空気に放熱し、低温高圧液冷媒となる。その液冷媒は 第一の減圧器 23— 1で減圧され二相流となり、入り口管 5—1から気液分離装置 33 - 1に流入し、液相冷媒は液相出口管 7— 1から第二の減圧器 24— 1でさらに減圧さ れ、蒸発器 25— 1に入り蒸発器用送風機 26— 1で送られる空気から熱を奪! ヽ低温 低圧の気相冷媒となり、圧縮機 17— 1に吸い込まれる。一方、気液分離装置 33— 1 で分離された気相冷媒は気相出口管 6— 1から第二のシリンダ 19 - 1に吸 、込まれ るため、気液分離装置 33— 1で分離された蒸発に寄与しない気相冷媒は第一のシリ ンダ 18— 1で圧縮する必要が無ぐ圧縮動力が節減でき、高効率な運転を可能にで きる。
[0116] 図 7に示した冷凍サイクルにおいて、気液分離装置に流入する冷媒の状態は図 8に 示すモリエル線図で示すことができ、点 aの状態で第一の減圧器 23— 1に流入した 冷媒は第一の減圧器 23— 1で中間圧力 Pmまで減圧され、点 bの乾き度 Xmで気相と 液相が混合した状態の冷媒となり気液分離器 33— 1に流入する。
[0117] 図 9は上記した気液分離装置を冷凍サイクルに使用した場合の第二の冷凍サイクル 構成図である。すなわち、圧縮機 17— 1は第一のシリンダ 18— 1を有し、圧縮機で吸 い込んだ低温低圧の気相冷媒は第一のシリンダ 18— 1で圧縮され高温高圧気相冷 媒となり冷媒吐出管 20— 1を経て、凝縮器 21— 1で凝縮器用送風機 22— 1から送ら れる空気に放熱し、低温高圧液冷媒となる。その液冷媒は第一の減圧器 23— 1で減 圧され二相流となり、入り口管 5—1から気液分離装置 33— 1に流入し、液相冷媒は 液相出口管 7— 1から蒸発器 25— 1に入り蒸発器用送風機 26— 1で送られる空気か ら熱を奪い低温低圧の気相冷媒となり、圧縮機 17— 1に吸い込まれる。一方、気液 分離装置で分離された気相冷媒は気相出口管 6— 1から蒸発器バイパス管 27— 1を 経て圧縮機 17— 1に吸 、込まれる。
[0118] 気液分離装置 33— 1を用いない場合には、減圧器 23— 1で減圧された二相流の気 相冷媒も蒸発器に流入するため、特に、蒸発器用送風機 26— 1で送られる空気温 度が低い場合には蒸発圧力が低下し、気相冷媒の密度は小さくなり体積流量が大き くなるため、蒸発器 25— 1での圧力損失が大きく蒸発器 25— 1の出口圧力、即ち、 圧縮機吸込み圧力が低下するため、圧縮動力が増大し、高効率な運転ができなくな る。 それに対して、図 9で示したように気液分離装置 33— 1を設け、分離された気相 冷媒を気相出口管 6— 1から蒸発器バイノス管 27 - 1を経て圧縮機 17 - 1に吸 、込 ませることにより、蒸発に寄与しな 、気相冷媒は蒸発器 25— 1に流入しな 、ため蒸 発器 25— 1での圧力損失を抑えることができ、圧縮動力が節減でき、高効率な運転 を可能にできる。
[0119] 図 9に示した冷凍サイクルは、減圧器 23— 1により蒸発圧力まで減圧され、使用対象 となる蒸発温度に設定される。すなわち、この冷凍サイクルの状態は図 10に示すモリ エル線図で表現でき、例えば (A)は蒸発温度が 20°C程度まで対象とする低温冷 凍サイクル、 (B)は蒸発温度が 0°C程度まで対象とする中温冷凍サイクルの例であり 、それぞれにおいて、点 aは減圧器入口、点 bは気液分離装置入口の冷媒状態であ り、気液分離装置入口のそれぞれの冷媒乾き度 XI, X2は減圧器入口のサブクール 量 Scl, Sc2及び蒸発圧力 Psl、 Ps2が変わることにより異なった値となる。
[0120] 以上に述べたように、気液分離装置の使い方により、気液分離装置に流入する冷媒 の状態が異なり、それに対応してそれぞれの条件に適切な気液分離装置を提供する 必要がある。 それぞれの条件に対して適切な気液分離装置を提供する要件は先に 述べたように、冷媒流量に対して適切な流路断面積をもち、かつ、液が溝から溢れな いようにし、表面張力の作用により溝内に液を保持することであり、式 13— 1、式 3— 1および式 1 1の関係を満たすことである。
[0121] 気液分離装置の使い方あるいは適用機種により適切な気液分離装置を提供するた めには溝の断面形状を変えることにより気相断面積 Sg、液相断面積 S1が式 13— 1、 式 3— 1および式 1 1の関係を満たすようにする。例えば、気液分離装置の溝に流 入する二相流の液の割合が少な 、条件の場合には図 11に示す浅!、溝 2— 1を有す る溝付き体 4 1が用いられ、気液分離装置の溝に流入する二相流の液の割合が多 V、条件の場合には図 12に示す深 、溝 2— 1を有する溝付き体 4— 1が用いられる。し たがって、図 1に示すように外郭体 1—1と別体で溝 2—1を有する溝付き体 4—1を設 けることにより、気液分離装置の使い方あるいは適用機種に応じて適切な気相断面 積 Sg、液相断面積 SIをもつ溝付き体 4 1のみを複数準備することにより、外郭体を はじめとする共通部品に対して適切な溝付き体を選ぶことにより、安価な気液分離装 置を提供できる。また、溝 2—1を有する溝付き体 4—1を別体で作ることにより、いか なる溝形状でも加工しやすく安価な気液分離装置を提供できる。 [0122] 「第 3—1の実施の形態」 先に説明した図 1および図 13を用いて第 3—1の実施の形 態の気液分離装置を説明する。図 1は第 3— 1の実施の形態の気液分離装置を示す 断面図である。図 13は図 1に示す気液分離装置の B— B断面図における溝部詳細 断面図である。第 3— 1の実施の形態では溝 2— 1の表面を親水性処理面 43— 1とし ていることが特徴であり、その他の構成および作用は第 1 1の実施の形態の場合と 同じである。 図 1に示す気液分離装置の B— B断面図に流入した二相流は気相中 に多くの液滴ミスト 40— 1を含んでおり、それらの液滴ミスト 40— 1は溝 2— 1の表面 に付着し溝に捕捉される。しかし、溝面に付着した液滴 41— 1がそのままの状態で留 まっていると、図 4に示した噴霧流発生メカニズムの原理により、高速ガス流によるせ ん断力で液滴が引きちぎられ噴霧流となりやすい。したがって、第 3—1の実施の形 態では溝 2— 1の表面を親水性処理面 43— 1とし、溝 2— 1の溝面に付着した液滴 4 1— 1を親水性処理の作用により直ちに液膜ィ匕し、溝底に集まった液相 42— 1と合流 させることにより、液相を安定的に溝に補足でき良好な気液分離が可能になる。親水 性処理面 43— 1の加工方法はたとえば、ショットブラスト等による機械的手段または 化学的処理により微細凹凸加工、あるいは親水性材料の塗布でも良い。
[0123] 「第 4 1の実施の形態」 図 14は第 4 1の実施の形態の気液分離装置を示す断面 図である。図 15は図 14に示す気液分離装置の C C断面図である。本実施形態の 気液分離装置は溝 2— 1を有する溝付き体 4 1を平板状にし、それに応じて外郭体 1—1を箱状にしたものであり、図 14および図 15に示すよう外郭体 1—1内に外郭体 と別体で溝 2— 1を有する溝付き体 4 1が設けられ
ており、その作用及び効果は図 1に示した第 2—1の実施の形態と同じである。
[0124] また、図 15において、溝付き体 4—1の溝頂部 30— 1から第 2の外郭体 10— 1の上 蓋に当たる第 2の外郭体 11 2の内面までの距離 Hは二相流のボイド率 j8を用いて 決められる。すなわち、ボイド率とは全流路断面積に占める気相断面積の割合であり 、気相断面積を Sg、液相断面積を SIとしたとき、
[数 44]
S g / ( S g + S ϊ ) ≤β となるように Hを決めることにより第 2—1の実施の形態の場合と同様に液相は溝内に 保持され、液溢れが生じない。
[0125] 「第 5— 1の実施の形態」 図 16は第 5— 1の実施の形態の気液分離装置を示す断面 図である。図 17は図 16に示す気液分離装置の A— A断面図である。図 16に示す第 5— 1の実施の形態の気液分離装置では溝 2— 1をもつ溝付き体 4 1を薄板を折り 曲げて構成したものであり、その A— A断面は図 17に示すようになつている。薄板を 折り曲げて構成した溝付き体 4— 1は図 18に示した薄板を折り曲げた溝付き体 4 - 1 を製作し、それを丸め、図 17に示すように外郭体 10— 1に挿入している。
[0126] 一般的に、図 11、図 12に示したような浅い溝は切肖 ij、焼結加工等により加工が可能 であるが、溝深さが深くなるとそれらによる加工方法で深い溝を実現することは難しく 、また、たとえ可能になっても加工費が高くなる。 さらに噴霧流を起さない条件として 示した式 13— 1において、溝内流路断面積 S1を大きくすることにより、噴霧流を起こ すことなく気相質量流量 Gを大きく出来る。したがって図 2に示す溝面を構成する肉 部 13— 1の厚さ tが厚いと溝内流路断面積 S1は小さくなるため、 S1を大ききとるために は肉部 13— 1の厚さ tを薄くする力または溝深さ hを深くすることが必要になり、この点 からも切削、焼結加工等による溝加工が難しくなる。 したがって、薄板を折り曲げて 溝付き体 4—1を構成することにより安価な深溝を構成でき、さら〖こ、図 18に示した薄 板を折り曲げた溝付き体 4— 1を丸め、図 17に示すように外郭体 10—1に挿入するこ とにより溝内流路断面積 S1を確保し、かつ深溝を安価で容易に実現できる。
[0127] しかし、薄板を折り曲げて溝付き体 4 1を構成する方法は深溝を安価で容易に実現 できる一方で、解決しなければならない課題があり、以下にその課題を解決する具体 的発明について述べる。
[0128] 溝付き体 4—1を丸め、外郭体 10—1に挿入した気液分離装置では、図 16に示すよ うに、入口管 5— 1から流入した二相流は入り口仕切り体 16— 1と外郭体 10— 1をも つて作られる狭小空間 12— 1を通り図 16に矢印で示すように溝 2 - 1に流入する。こ のとき、溝に流入した二相流は図 17に示す内側の溝 2— liと外側の溝 2— loの両側 に流入する。内側の溝 2— liに流入した二相流の液相は表面張力の作用により溝内 に付着して流れ、気相は溝頂点仮想円 9 1の内側の気相流路 Sg側に流れる。しか し、外側の溝 2— loに流入した二相流は気相成分もそのまま外側の溝 2— lo側を流 れ続け、液相出口管 7— 1に至るため、液相側に気相成分が混入し良好な気液分離 を出来な 、と 、う課題が考えられる。
上記した課題を解決する具体的発明を図 19を用いて説明する。外側の溝 2— loに は気相と液相が二相流の状態で流れ、液相は表面張力の作用により外側の溝 2— 1 ◦内のコーナ部 28— 1に付着して流れると考えることができ、その結果気相流路は狭 まり、気相は外側の溝 2—loに内接する円 29— 1内を流れると考えることができる。 溝数を多くしていくと、内接する円 29— 1の径 dgは小さくなり、その部分を流れる気相 流速は気相主流路すなわち、溝頂点仮想円 9 1の内側の流路を流れる気相流速 に対し小さぐさらに、気相主流路断面積に対する全内接円流路断面積も小さいた め、気相主流路に対する全内接円流路を流れる気相流量が十分に小さくなる溝幅 b と溝深さ hの関係が存在すると考えた。 そこで、すべての外側の溝 2—10全体を流 れる気相流量 Ggoが気相主流路すなわち、溝頂点仮想円 9 1の内側の流路を流れ る気相流量 Ggiに対してどの程度の割合になるのかを把握するため、 Ggo/Ggiを以 下の考え方で計算した。一般に、円形流路における圧力損失 Δ Ρは流体密度を 、管摩擦係数をえ、流路径を D,流路長さを L,管内流速を Vおよび重力加速度を g としたとき次式で示される。
[数 45]
溝頂点仮想円 9 1の内側の流路と溝 2— loに内接する円 29— 1内を流れる流路 の入口の圧力と出口の圧力はそれぞれ等しいため、内接する円 29— 1の径を dg、そ の流速を vgとし、溝頂点仮想円 9—1の内側の流路径を Dg,その流速を Vgおよび流 路長さを L、気相密度を p gとすると次式が得られる。
[数 46] e dg 2g Dg 2g
ここで、管摩擦係数えは有名なブラジウスの式を用いると流速を V、流路径を D、動 粘性係数を Vとすると次式となる。
[数 47]
V - d Λ 1 4
λ = 0.3164/ ( ~ ^―] 流路 dgと Dgの両者の流路の p gと Lも等しいため、次式が得られる。
[数 48]
1.75 w 1.75
dg1.25一 Dg1 25 故に
[数 49]
Vg f 0714
Vg ~V Dg 式 15— 1 したがって、気相主流路 Dgを流れる気相流量に対する全内接円 dgを流れる気相 流量の比は気相主流路断面積を Sg,全内接円流路断面積を sgとすると、気相主流 路に対する全内接円流路の流量比は次式となる。
[数 50]
Ggo 一 p g- vg-sg 一 vg . 一 sg— dg Λ0-714 sg
~G& p g-Vg- Sg Vi" ' Sg I Dg I " ~Sg" 式 1 D _ 1 式 16— 1は気液分離装置の幾何学的形状により決まるため、表 3に示す具体的気液 分離装置仕様例に対して流量比を計算した結果を図 20に示す。計算において、本 気液分離装置が使用される運転条件は表 1の条件とした。表 1によると各運転条件の 中で最も, J、さなボイド率 j8は 0.732であり、式 3 1の Sg/ (Sg + Sl)≤0.732になる ように溝設計を行えば ヽずれの条件で運転しても液相が溝から溢れることなく流れる ため、本計算では、余裕を見て、 Sg/ (Sg + Sl) =0.70となるように hを求めた。また 、溝幅 bは溝頂点仮想円 9 1の円周を溝数で除した円弧長さで定義し、溝幅 bは溝 数を変えることにより求められる。上記より求められる bZhに対して流量比 Ggo/Ggiを 図 20に示した。 なお、溝の折り曲げ加工を行う場合、折り曲げ部は鋭角に折り曲げ ることは難しく、実際には図 19に示すように折り曲げ半径 rcが必要であり、本計算で は折り曲げ半径 rc =板厚 tとして計算した
[表 3] 表 3 流量比計算気液分離装置仕様例
Figure imgf000038_0001
[0131] 図 20より明かなように、 bZhに対して流量比 Ggo/Ggiをプロットすることにより、気液 分離装置仕様例 A, B, Cいずれもほぼ同一線上に乗っていることがわかる。理想的 には液相側に混入する気相は 0%であることが望ましいが、工業的には広い運転条 件を考慮すると 1から 2%程度の混入は許容する必要があり、 Ggo/G が 2%以下に なるのは図 20より b/hが 0. 6以下の場合であることが分かる。したがって、液相側に 混入する気相成分を 2%以下に抑えるためには
[数 51]
b / h ≤ 0. 6 ■ ■ ■■ ■ ■■■ 式 1フ一 1
を満足すればょ 、ことを明かにした。
[0132] 「第 6— 1の実施の形態」 図 21は第 6— 1の実施の形態の気液分離装置を示す断面 図である。 図 21に示す気液分離装置は図 1に示した気液分離装置とその構成、作 用は同じであり、外郭体 10— 1内に液相出口管 7—1に向力う溝 2—1を有する溝付 き体 4—1が設けられており、溝付き体 4—1の上流には入り口仕切り体 16— 1が設け られ、入り口仕切り体の後流で流路断面積が急激に拡大する急拡大部 3— 1を設け 気液分離室 1—1を構成している。入り口仕切り体 16— 1の一部は段差部 15— 1が 設けられ、段差部 15— 1が溝 2— 1の溝頂部に概略接することにより溝付き体 4 1の 中心軸と入り口仕切り体 16— 1の中心軸が概略一致する構成としている。すなわち、 入り口仕切り体 16— 1は二相流が気液分離室 1 1に直接流入しないようにする機 能を持っため、溝付き体 4—1の中心軸と入り口仕切り体 16— 1の中心軸のずれを防 ぐための位置あわせのために入り口仕切り体 16— 1の一部に段差部 15— 1を設けて V、る。 気液二相流は入口管 5— 1から流入し、入り口仕切り体 16— 1と外郭体 10— 1をもって作られる狭小空間 12— 1に流入し、狭小空間 12— 1で気液二相流を急拡 大部 3— 1後流の溝 2— 1に沿って供給する傾向付けをするので、気液二相流は溝 に沿って溝に流入する。 気液分離性能は基本的には先に述べた溝の特性に依存 して!/、るが、溝の特性以外に気液二相流の溝への流入条件も気液分離性能を確保 する上で重要な要件である。その第一の流入条件は入り口仕切り体 16— 1の寸法に 関する条件である。 入り口仕切り体 16— 1は気液二相流を溝に沿って溝に流入さ せる機能も果たすことが気液分離性能を確保する上で重要な要件である。したがつ て、そのためには、図 21に示す入口仕切り体 16— 1の溝先端力も上流側の長さ Ll、 溝先端から下流側の段差部 15— 1の長さ L2寸法が気液分離性能に重要な意味を 持つ。
[0133] 一般的に、図 22に示すように流れの中に置かれた板をよぎる流れの物理モデルを考 えたとき、板 31— 1の厚さが薄い場合には、流線 32— 1は板の後流側で板の中心部 方向に回り込みやすい性質があり、 L1寸法が小さいと溝に供給された二相流の液相 成分が溝内に捕捉される前に溝の外の気相流路部に流れ込み、良好な気液分離が 出来ない可能性を予測した。そこで、 Ll、 L2寸法を種々変え、気相出口管 6—1中 に混入する液量を実験により計測し、二相流全液量に対する液混合割合を求めた。 図 23に液混合割合を L1ZL2に対してプロットした結果を示す。理想的には液混合 割合が 0であることが望ま 、が工業的には若干の許容値が必要であり、液混合割 合を。. 003すなわち。. 3%許容すると、図 23より
[数 52]
1 . 6≤L 1 / L 2≤1 0 式 1 8— 1 を満たすことにより、良好な気液分離性能を確保できることが分力ゝる。
[0134] なお、 L1ZL2く 1. 6で液混合割合が大きくなつている理由は以下による。 L1/L 2が小さな場合の第一点は L1が小さな場合でありこの場合には図 22に示した流れの 物理モデルにより溝に供給された二相流の液相成分が溝内に捕捉される前に溝の 外の気相流路部に流れ込むためである。 L1ZL2が小さな場合の第二点は L2が大 きな場合である。この場合には、図 24に示すように溝頂部 30— 1が入口仕切り体の 段差部 15— 1に接することによりコーナー部ができ、そこにコーナー付着液 34— 1が 蓄積し流れ、急拡大部 3— 1でその液が気相流路部に流れ込むためである。この場 合、 L2が大きいとコーナー付着液 34— 1の量が増えるため、 L2が大きいほど、すな わち L1ZL2が小さいほど液混合割合が大きくなる。一方、 L1ZL2が大きくなると液 混合割合が若干増大する傾向が見られるが、その理由は L1が大きくなると、二相流 中の液滴ミストが入口仕切り体 16— 1の表面に付着する量が増え、入口仕切り体 16 1の表面に蓄積された液相が急拡大部で気相流路 Sg中に流入しやすくなるため である。 以上より、良好な気液分離を行うためには、ある程度の長さを持つ L1寸法 が必要であり、一方、 L1寸法が長すぎても良くないことが分力る。
[0135] また、許容値 0. 3%の考え方は以下の理由による。気液分離装置を図 9に示した冷 凍サイクルに適用する場合を例にとると、分離された気相冷媒を気相出口管 6— 1か ら蒸発器バイパス管 27— 1を経て圧縮機 17— 1に吸い込ませると、気相出口管 6—1 中に混入する液相冷媒は外気から吸熱することなぐ圧縮機に戻ってしまい、その分 圧縮機動力に対する吸熱能力が低下し冷凍サイクル効率が低下することになる。最 近では冷凍サイクル効率を向上させるためにあらゆる努力が行われており、効率向 上効果が 0. 5%程度の手段も取り入れていることを考えると、液混合割合の許容値 は 0. 3%以下と考えるのが妥当である。
[0136] 「第 7— 1の実施の形態」 図 25は第 7— 1の実施の形態の気液分離装置を示す断面 図である。 図 25に示す気液分離装置は図 1に示した気液分離装置とその構成、作 用は同じであり、外郭体 10— 1内に
液相出口管 7— 1に向力う溝 2— 1を有する溝付き体 4 1が設けられており、溝付き 体 4 1の上流には入り口仕切り体 16— 1が設けられ、入り口仕切り体の後流で流路 断面積が急激に拡大する急拡大部 3— 1を設け気液分離室 1 1を構成している。入 り口仕切り体 16— 1の一部は段差部 15— 1が設けられ、段差部 15— 1が溝 2—1の 溝頂部に概略接することにより溝付き体 4—1の中心軸と入り口仕切り体 16— 1の中 心軸が概略一致する構成としている。すなわち、入り口仕切り体 16— 1は二相流が 気液分離室 1 1に直接流入しな 、ようにする機能を持っため、溝付き体 4 1の中 心軸と入り口仕切り体 16— 1の中心軸のずれを防ぐための位置あわせのために入り 口仕切り体 16— 1の一部に段差部 15— 1を設けている。 気液二相流は入口管 5— 1カゝら流入し、入り口仕切り体 16— 1と外郭体 10— 1をもって作られる狭小空間 12— 1に流入し、狭小空間 12— 1で気液二相流を急拡大部 3— 1後流の溝 2— 1に沿って 供給する傾向付けをするので、気液二相流は溝に沿って溝に流入する。 気液分離 性能は基本的には先に述べた溝の特性に依存している力 溝の特性以外に気液二 相流の溝への流入条件も気液分離性能を確保する上で重要な要件である。その第 二の流入条件は入り口仕切り体 16— 1と外郭体までの寸法に関する条件である。即 ち，入り口仕切り体 16— 1と外殻体 10—1内壁との距離 HI、溝頂部から外殻体 10 1内壁との距離 H2の相対関係が、
[数 53]
H 1 < H 2 式 1 9— 1 を満たすようにすることで、先に図 24で示したようなコーナー付着液 34— 1の蓄積を 防ぐことができ，急拡大部 3— 1でその液が気相流路部に流れ込むことを防止するこ とができる。溝や溝付き体の加工精度や，仕切り体の位置決め精度のばらつきを考 慮した上で、 HIを H2よりも小さくしておくことが肝要である。
「第 8— 1の実施の形態」 図 26は第 8— 1の実施の形態の気液分離装置を示す断面 図である。 図 26に示す気液分離装置は入口管 5—1の内面に内面螺旋溝を設けて おり、その他は図 21に示した気液分離装置とその構成、作用は同じであり、外郭体 1 0— 1内に液相出口管 7— 1に向かう溝 2— 1を有する溝付き体 4 1が設けられてお り、溝付き体 4—1の上流には入り口仕切り体 16— 1が設けられ、入り口仕切り体の後 流で流路断面積が急激に拡大する急拡大部 3— 1を設け気液分離室 1 1を構成し て 、る。入口管 5— 1に流入した二相流は管内面に設けられた螺旋溝 35— 1の作用 により入口管 5— 1内で旋回流となり、二相流の液相成分は遠心力の作用により入口 管 5—1の内壁に沿い旋回しながら流れる。したがって、入口管 5—1の出口では液 相成分は広がり流れ 36— 1となり外郭体 10— 1にいたる。そのため、液相成分は外 郭体に沿う流れ 37— 1となり、液相成分を溝底部 14— 1に流入させる方向付けを行う ことができるため良好な気液分離性能を確保できる。 [0138] 「第 9 1の実施の形態」 図 27は第 9 1の実施の形態の気液分離装置を示す断面 図である。 図 27に示す気液分離装置は入口管 5— 1の出口側端を末広がりに広げ た広がり部 38— 1を設けており、その他は図 21に示した気液分離装置とその構成、 作用は同じであり、外郭体 10—1内に液相出口管 7—1に向力う溝 2—1を有する溝 付き体 4—1が設けられており、溝付き体 4—1の上流には入り口仕切り体 16— 1が設 けられ、入り口仕切り体の後流で流路断面積が急激に拡大する急拡大部 3— 1を設 け気液分離室 1 1を構成して 、る。入口管 5— 1に流入した二相流はその出口側端 に末広がりに広げた広がり部 38— 1を設けてあり、また、二相流は広がり部 38— 1の 内面に沿い流れる性質があるため、入口管 5— 1の出口では二相流は広がり流れ 36 —1となり外郭体 10— 1にいたる。そのため、液相成分は外郭体に沿う流れ 37— 1と なり、液相成分を溝底部 14 1に流入させる方向付けを行うことが出来るため良好な 気液分離性能を確保できる。
[0139] 「第 10— 1の実施の形態」 図 28は第 10— 1の実施の形態の気液分離装置を示す 断面図である。 図 28に示す気液分離装置は、入り口仕切り体上流部先端に円錐 体 39— 1を設けており、その他は図 21に示した気液分離装置とその構成、作用は同 じであり、外郭体 10— 1内に液相出口管 7— 1に向かう溝 2— 1を有する溝付き体 4 1が設けられており、溝付き体 4—1の上流には入り口仕切り体 16— 1が設けられ、入 り口仕切り体の後流で流路断面積が急激に拡大する急拡大部 3— 1を設け気液分離 室 1—1を構成している。入口管 5—1から流出した二相流は、その下流に先端に円 錐体 39— 1を設けた入り口仕切り体 16— 1を設けているため、入口管 5—1を流出し た二相流はスムーズに広がり流れ 36— 1となり外郭体 10— 1にいたる。そのため、液 相成分は外郭体に沿う流れ 37— 1となり、液相成分を溝底部 14— 1に流入させる方 向付けを行うことが出来るため良好な気液分離性能を確保できる。
[0140] 「第 11 1の実施の形態」 図 29は第 11 1の実施の形態の気液分離装置を示す 断面図である。図 30は図 29に示す気液分離装置の D— D断面図である。図 29に示 す気液分離装置は溝 2— 1の上流側の流入室 48— 1の外郭体内面に溝 2— 1の溝 深さより浅い導入溝 44— 1を持つ導入溝付き体 45— 1を設けており、その他は図 21 に示した気液分離装置とその構成、作用は同じである。入口管 5—1から流出した二 相流は、入口仕切り体に衝突し外郭体に向力 流れ 46— 1となる。外郭体に向かう流 れ 46— 1が直接外郭体に衝突すると、流入室 48— 1内は微細液滴ミストが発生し、 溝 2— 1に流入する二相流は液滴ミスト成分が多く、液相成分を溝底部 14 1に流入 させる方向付けを行うことが出来にくくなり、気液分離性能が低下する。 したがって、 導入溝 44— 1を持つ導入溝付き体 45— 1を設けることにより、外郭体に向かう流れ 4 6— 1を受け止め、導入溝 44 - 1内に液滴を捕捉し溝 2— 1の方向に流すことにより 液相成分を溝底部 14 1に流入させる方向付けを行うことが出来るため良好な気液 分離性能を確保できる。
[0141] 「第 12— 1の実施の形態」 図 31は第 12—1の実施の形態の気液分離装置を示す 断面図である。図 32は図 31に示す気液分離装置の D— D断面図である。図 31に示 す気液分離装置は溝 2— 1の上流側の流入室 48— 1の外郭体内面に溝 2— 1の溝 深さより厚さの薄い多孔質体 47— 1を設けており、その他は図 21に示した気液分離 装置とその構成、作用は同じである。入口管 5—1から流出した二相流は、入口仕切 り体に衝突し外郭体に向力 流れ 46— 1となる。外郭体に向力 流れ 46— 1が直接 外郭体に衝突すると、流入室 48— 1内は微細液滴ミストが発生し、溝 2—1に流入す る二相流は液滴ミスト成分が多ぐ液相成分を溝底部 14 1に流入させる方向付け を行うことが出来にくくなり、気液分離性能が低下する。 したがって、多孔質体 47— 1を設けることにより、外郭体に向力う流れ 46— 1を受け止め、多孔質体 47— 1内に 液滴を捕捉し溝 2— 1の方向に流すことにより液相成分を溝底部 14—1に流入させる 方向付けを行うことが出来るため良好な気液分離性能を確保できる。多孔質体 47— 1は例えば図 33に示すように金網シートを丸めることにより構成できる。
[0142] 「第 13— 1の実施の形態」 図 34は第 13— 1の実施の形態の気液分離装置を示す 断面図である。図 34に示すように外郭体 10— 1内に二つの液相出口管 7— la, 7— lbに向力 溝 2—1を有する溝付き体 4—1が設けられており、溝付き体 4—1の上流 には入り口仕切り体 16— 1が設けられ、入り口仕切り体の後流で流路断面積が急激 に拡大する急拡大部 3— 1を設け気液分離室 1 1を構成している。入り口仕切り体 1 6— 1の一部は段差部 15— 1が設けられ、段差部 15— 1が溝 2— 1の溝頂部に概略 接することにより溝付き体 4—1の中心軸と入り口仕切り体 16— 1の中心軸が概略一 致する構成として 、る。 気液二相流は入口管 5— 1から流入室 48— 1に流入し、入 り口仕切り体 16— 1と外郭体 10— 1をもって作られる狭小空間 12— 1に流入し、急拡 大部 3— 1で流路断面積が拡大する。入り口仕切り体 16— 1をもって作られる狭小空 間 12— 1で気液二相流を急拡大部 3— 1後流の溝 2— 1に沿って供給する傾向付け をするので、気液二相流は溝に沿って溝に流入する。溝 2— 1で気液分離された後、 分離された気相と液相が混じり合わないように出口仕切り体 8— 1で気相と液相の流 路が分けられ、気相出口管 6— 1から気相力 液相出口管 7— la, 7— lbから液相が 流出する。
[0143] 図 35は一般的な多パス蒸発器冷凍サイクル構成図である。蒸発器 25— 1は例えば クロスフィンアンドチューブ蒸発器であり、蒸発器伝熱管内の圧力損失を低減するた めに分流器 52—1を設け、パス A49— 1,パス B50— 1の 2パスに分岐して冷媒を流 している。この場合、分岐点 51— 1における冷媒は減圧器 23— 1で減圧された後で あるため冷媒は気相と液相が混入している二相流になっている。したがって、分岐点 では重力の影響を強く受け、パス A49— 1,パス B50— 1の 2パスに冷媒を均等に分 流することが難しぐ分岐点 51への流入姿勢、各パスへの分岐姿勢及び各パスの抵 抗設定等の調整を試行錯誤的に行うため、多大な時間を必要としている。
[0144] 図 36は第 13— 1の実施の形態の気液分離装置を冷凍サイクルに適用した場合の冷 凍サイクル構成図である。上記課題に対して、第 13— 1の実施の形態の気液分離装 置を使用することにより冷媒を均等に分流することが容易になる。すなわち、気液分 離装置 33— 1を設けることにより、入口管 5—1から流入した二相流は気相と液相に 分離され気相は気相出口管 6— 1から蒸発器バイパス管 27— 1に流れるため、液相 出口管 7— la, 7— lbに流入する冷媒は液相単相であるため、冷媒を均等に分流す ることが容易になり、気液分離器は分流器も兼ねることができる。さらにこの場合、図 9 でも説明したように分離された気相冷媒を気相出口管 6— 1から蒸発器バイノス管 2 7 1を経て圧縮機 17— 1に吸 、込ませることにより、蒸発に寄与しな 、気相冷媒は 蒸発器 25 - 1に流入しな 、ため蒸発器 25 - 1での圧力損失を抑えることができ、圧 縮動力が節減でき、高効率な運転を可能にできる。なお、本実施例では 2パスの分 岐の場合について述べたが、分岐数に応じて複数の液相出口管を設けることが有効 なことは言うまでもない。
[0145] 「第 14— 1の実施の形態」 図 37は第 14— 1の実施の形態として、気液分離装置の 適用例を示す第三の冷凍サイクル構成図である。すなわち、圧縮機 17—1は第一の シリンダ 18— 1を有し、圧縮機で吸い込んだ低温低圧の気相冷媒は第一のシリンダ 18— 1で圧縮され高温高圧気相冷媒となり冷媒吐出管 20— 1を経て、凝縮器 21— 1 で凝縮器用送風機 22— 1から送られる空気に放熱し、低温高圧液冷媒となる。その 液冷媒は第一の減圧器 23— 1で減圧され二相流となり、入り口管 5— 1から気液分離 装置 33 - 1に流入し、液相冷媒は液相出口管 7— 1から蒸発器 25 - 1に入り蒸発器 用送風機 26— 1で送られる空気から熱を奪い低温低圧の気相冷媒となり、圧縮機 1 7— 1に吸い込まれる。一方、気液分離装置で分離された気相冷媒は気相出口管 6 —1から蒸発器バイパス管 27— 1を経て圧縮機 17— 1に吸い込まれる。ここで、蒸発 器 25— 1は例えばクロスフィンアンドチューブ蒸発器を使用しており、その蒸発器 25 - 1の伝熱管の一部をバイパス管 27— 1として使用することにより、バイパス管でも蒸 発器用送風機 26 - 1で送られる空気力ゝら熱を吸熱できる構成として ヽる。
[0146] 気液分離装置 33— 1は冷凍サイクルの様々な運転条件範囲を考慮して、溝から液 が溢れな 、ように式 3— 1に基づき適切な設計をして!/、る。しかし、冷凍サイクルが実 際に市場で運転される条件は予想の範囲を超えることが多ぐそのような場合には液 が溝から溢れ、気液分離装置 33— 1の気相側出口管 6— 1にも液冷媒が混入す ることが想定できる。したがって、蒸発器 25— 1の伝熱管の一部をバイパス管 27— 1 として使用することにより、バイパス管でも蒸発器用送風機 26— 1で送られる空気か ら熱を吸熱でき、たとえ、バイパス管に液冷媒が混入しても、液冷媒を無駄にすること なぐ吸熱に寄与でき高効率な運転を可能にできる。
[0147] 「第 15— 1の実施の形態」 図 38は第 15— 1の実施の形態として、気液分離装置の 適用例を示す第四の冷凍サイクル構成図である。すなわち、圧縮機 17—1は第一の シリンダ 18— 1を有し、圧縮機で吸い込んだ低温低圧の気相冷媒は第一のシリンダ 18— 1で圧縮され高温高圧気相冷媒となり冷媒吐出管 20— 1を経て、凝縮器 21— 1 で凝縮器用送風機 22— 1から送られる空気に放熱し、低温高圧液冷媒となる。その 液冷媒は第一の減圧器 23— 1で減圧され二相流となり、入り口管 5— 1から気液分離 装置 33 - 1に流入し、液相冷媒は液相出口管 7— 1から蒸発器 25 - 1に入り蒸発器 用送風機 26— 1で送られる空気から熱を奪い低温低圧の気相冷媒となり、圧縮機 1 7— 1に吸い込まれる。一方、気液分離装置で分離された気相冷媒は気相出口管 6 —1から蒸発器バイパス管 27— 1を経て圧縮機 17— 1に吸い込まれる。ここで、バイ パス管 27— 1を蒸発器用送風機 26— 1で送られる空気流 53— 1中に配置することに より、バイパス管でも蒸発器用送風機 26— 1で送られる空気力も熱を吸熱でき、たと え、バイパス管に液冷媒が混入しても、液冷媒を無駄にすることなぐ吸熱に寄与で き高効率な運転を可能にできる。
[0148] 「第 1 2の実施の形態」 図 39は第 1 2の実施の形態の気液分離器を示す断面図 である。図 40は図 39に示す気液分離器の A— A断面図である。図 41は薄板を折り 曲げて構成した溝付き体 4— 2の展開斜視図であり、また図 42は図 39の入口仕切り 体 16— 2の平面拡大図であり、図 43は溝の拡大断面図である。図 39に示すように外 郭体 A10— 2内に液相出口管 7— 2に向力 溝 2— 2を有する溝付き体 4 - 2が設けら れており、溝付き体 4— 2の上流には入り口仕切り体 16— 2が設けられ、入り口仕切り 体の後流で流路断面積が急激に拡大する急拡大部 3— 2を設け、気液分離室 1 2 を構成している。溝付き体 4— 2は図 41に示す薄板を折り曲げ溝 2— 2を構成し、これ をまるめて図 40に示すように外郭体 A10— 2内に挿入して ヽる。溝付き体 4— 2の下 流には気相出口管 6— 2に接合された出口仕切り体 8— 2により溝付き体 4— 2の高さ 方向の下部位置を規定するように、気相出口管 6— 2が外郭体 A10— 2の下縮管部 13— 2に接合されている。
[0149] 入り口仕切り体 16— 2には図 42の平面拡大図に示すように、つば部 14— 2が設けら れ、つば部 14— 2には二相流が流れることが出来るようにスリット 15— 2が設けられて いる。図 39に示すように、入り口仕切り体 16— 2は溝付き体 4— 2の上に置かれ、外 郭体 B11—2によりつば部外周 17— 2を押し付けた状態で、入り口仕切り体 16— 2と 溝付き体 4 - 2が密着するように外郭体 A10— 2と外郭体 Bl 1 - 2は外郭体接合部 1 8— 2で接合されている。
[0150] 気液二相流は入口管 5— 2から流入室 19— 2に流入し、さらに入り口仕切り体 16— 2 と外郭体 A10— 2とをもって作られる狭小空間 12— 2に流入し、急拡大部 3— 2で流 路断面積が拡大する。入り口仕切り体 16— 2と外郭体 A10— 2とをもって作られる狭 小空間 12— 2で気液二相流を急拡大部 3— 2後流の溝 2— 2に沿って供給する傾向 付けをするので、気液二相流は溝に沿って溝に流入する。ここで、図 43に示す溝幅 を b、液面曲率半径を！:、液密度を p、液表面張力を σおよび重力加速度を gとしたと き、溝は
[数 54] ボンド数 =ρ g （び/「）< 1 式 1—2 となるように設計されているため、重力よりも表面張力が支配的となり、液相は表面張 力の作用により溝内に保持され流れる。 また、急拡大部 3— 2で急に流路断面積が 拡大するため流速が低下し、二相流はその条件に応じたボイド率 j8の流れとなり、気 相は液相より分離し溝外に出て行く。二相流のボイド率とは全流路断面積に占める 気相流路断面積の割合であり、例えば有名な Smithの式を用いれば、気液分離器 の溝に流入する乾き度; Cと気液密度比 P / P の関数で式 2— 2に示す関数で表す
G L
ことができることが知られて!/ヽる。
[数 55] β - 式 2— 2
Figure imgf000047_0001
[0151] 溝頂点仮想円 9 2の内側の気相流路断面積を Sg、溝頂点仮想円 9 2の外側の 液相流路断面積を S1としたとき、
[数 56]
S g / (S g + S I ) ≤β 式 3—2 の関係を満たすように Sgと SIを設計しておくことにより、液は溝力も溢れることなく溝 内を流れ続け、気相は溝頂点仮想円 9 2の内側の流路断面積 Sgの部分を流れる ため、二相流は気液に分離される。溝 2— 2で気液分離された後、分離された気相と 液相が混じり合わないように出口仕切り体 8— 2で気相と液相の流路が分けられ、気 相出口管 6— 2から気相力 液相出口管 7— 2から液相が流出する。
[0152] 以上に述べた原理により気液分離がおこなわれる力 溝に流入する二相流には微細 な液滴ミストも含まれて ヽるため、溝壁面に捕捉されな 、微細な液滴ミストは気相が 溝 2— 2から出るときに気液分離室 1 2に流出し、気相と一緒に気相出口管から液 滴が流出する。特に二相流が狭小空間 12— 2を出て、溝に流入した直後は急拡大 部 3— 2で流路断面積が拡大するため、急拡大部 3— 2における気相のベクトル 20— 2は気相出口管 6— 2の方向を向く傾向が強ぐ図 44に示したように気相出口管 6— 2の気相流入端 21— 2の位置によっては、溝 2— 2に捕捉されな 、微細な液滴ミスト は気相と一緒に気相出口管 6— 2から流出することが考えられた。
そこで、図 44に示すように急拡大部 3の位置を基準としその基準位置力 気液分離 器への二相流流入方向をプラス方向、その流れ方向と逆方向をマイナス方向とし、 その基準位置から気相出口管 6— 2の気相流入端 21— 2の位置までの距離 Lを変化 させた場合の気相出口管 6— 2に流入する液量を実験により計測した。その結果を図 45〖こ示す。図 45において、縦軸は気液分離器に流入する全液量 G1に対する気相 出口管 6— 2に流入する液量 glの比 glZGlであり、横軸は溝頂点仮想円 9— 2の径 D tと基準位置力も気相出口管 6— 2の気相流入端 21— 2の位置までの距離 Lの比 LZ Dtである。図 45より、無次元距離 LZDtのマイナス領域に glZGlの最小値があるこ とが判る。これは、微細な液滴ミストといえどもある程度の重力の影響を受けるため、 気相出口管 6— 2の気相流入端 21— 2の位置が上方になるほど気相出口管 6— 2に 液滴ミストが吸い込まれ難くなるためである。 理想的には気相出口管への液混合割 合が 0であることが望ましいが工業的には若干の許容値が必要であり、気相出口管 への液混合割合 glZGlを 0. 5%許容すると、図 45より
[数 57]
L/Dtく 0. 6 - 式 4— 2 にすることにより気相出口管 6— 2への液混合割合を許容値以下に抑えることができ 、 Lの上限値が規定され、良好な気液分離性能が得られる。なお、図 45において、 横軸の無次元数として LZDtを選んだ理由は以下による。溝頂点仮想円 9— 2の径 Dtが大きくなると、溝頂点力も溝付き管までの水平方向距離が離れるため、微細な 液滴ミストが気相出口管 6— 2に吸い込まれ難くなり、 Lと Dtは相関があると考えたた めである。 [0154] 「第 2— 2の実施の形態」 図 46および先の図 45を用いて第 2— 2の実施の形態の気 液分離器を説明する。図 46は第 2— 2の実施の形態の気液分離器を示す断面図で あり、気相出口管 6— 2の気相流入端 21— 2の位置が入り口仕切り体 16— 2の中空 部 22 - 2の天井面に近 、場合があり、それ以外の構成および作用は図 39の実施形 態の場合と同じである。図 45において、無次元距離 LZDtの Lがマイナス側になり過 ぎると glZGlは大きくなる傾向が示されている。 Lの下限値を規定する現象は先に述 ベた Lの上限値を規定する現象とは別であり、以下に図 46を用い、 Lの下限値に対 する説明を行う。 気相出口管 6— 2の気相流入端 21— 2の位置が入り口仕切り体 1 6 2の中空部 22— 2の天井面に近づくと、気相出口管 6— 2に流入する気相の流れ は、図 46に気相出口管 6— 2の内径 diの上部に破線で示した高さ Hの仮想円筒面 2 3— 2を通り気相出口管 6— 2に流入する。したがって、 Hが小さくなると、仮想円筒面 23— 2の面積は小さくなり仮想円筒面を通る気相の流速が大きくなり気相流入端 21 2近傍の微細液滴ミストが気相出口管 6— 2に吸い込まれやすくなる。そのため、無 次元距離 LZDtの Lがマイナス側になり過ぎると glZGlは大きくなる。したがって、仮 想円筒面 23— 2の面積は気相出口管 6— 2の流路断面積より大き 、ことが必要であ り、気相出口管 6— 2の内径を diとしたとき、次の関係を満足する必要がある。
[数 58]
7Γ d i X H > 7T d i 2/ 4
この式を整理変形すると、 Lのマイナス側の下限値は式 5— 2を満足する Hにより与 えられる。
[数 59]
d i ZHく 4 - '… 式 5— 2 したがって、式 5— 2を満足することにより良好な気液分離器性能が得られる。
[0155] 「第 3— 2の実施の形態」 先に説明した、図 39および図 45を用いて第 3— 2の実施 の形態の気液分離器を説明する。 図 45において、無次元距離 LZDtのマイナス領 域に glZGlの小さな領域があり、無次元距離 LZDtをマイナス領域に構成するため には、急拡大部 3— 2の位置を基準とし気相出口管 6— 2の気相流入端 21 2の位 置を急拡大部 3— 2の位置より上にすることを意味し、そのためには入り口仕切り体 1 6— 2の気液分離室 1 2に対向する側の入口仕切り体下面が開放された中空部 22 —2を設けることが必要である。中空部 22— 2を設けた入り口仕切り体 16— 2はプレ ス加工等により加工される。入り口仕切り体 16— 2の気液分離室 1 2に対向する側 の入口仕切り体下面が開放された中空部 22— 2を設けることにより、無次元距離 LZ Dtのマイナス領域を構成でき、 glZGlを最小にでき、良好な気液分離器性能が得ら れる。
[0156] 「第 4— 2の実施の形態」 先に説明した、図 39を用いて第 4— 2の実施の形態の気 液分離器を説明する。気液分離器を実際に冷凍サイクルに組込み使用する場合を 想定すると、気液分離器に流入する二相流の冷媒流量あるいは気相成分と液相成 分の混合割合は、気温および室温の変化に伴いある程度変動する。従って、それら の変動に対応するためには分離された気相および液相の容積的なバッファが必要に なる。本発明の図 1では気相側の容積的なバッファとしては気液分離室 1—2がその 機能を果たしているが、液相の容積的なバッファは十分に考慮されていな力つた。そ こで本発明における、限られた気液分離器の大きさの中で、十分な大きさの液相の 容積的なバッファを確保する手段を図 39により説明する。
[0157] 図 39に示しように気液二相流は溝 2— 2で気液分離された後、分離された気相と液 相が混じり合わないように出口仕切り体 8— 2で気相と液相の流路が分けられ、気相 出口管 6— 2から気相力 液相出口管 7— 2から液相が流出する。ここで、出口仕切り 体 8— 2を概略平板状にし、気相出口管 6— 2に通し、気相出口管に接合することに より、限られた液溜め高さのもとで液相の容積的なバッファとして最大に近い液溜め 3 6— 2の容積を確保できる。
[0158] 「第 5— 2の実施の形態」 先に説明した、図 39および図 47を用いて第 5— 2の実施 の形態の気液分離器を説明する。 図 47は気液分離器組み立て上の課題を示す断 面図である。図 39に示した気液分離器が目的とする気液分離性能を発揮するため の組み立て上の課題は、図 47に示したように入り口仕切り体 16— 2のつば部 14— 2 と溝付き体 4 2の間に隙間 24— 2が出来な 、状態で組み立てることが重要である。 すなわち、図 47に示したように、つば部 14— 2と溝付き体 4— 2の間に隙間 24— 2が 存在すると、狭小空間 12— 2からつば部 14— 2のスリット 15- 2に流入した二相流の 大部分は溝に流入するが、液相
成分を含む二相流の一部 25 - 2は隙間 24— 2から直接気液分離室 1— 2の中央方 向に流入する。気液分離器に要求されて 、る気液分離性能は図 45に示したように、 全液量 G1に対する気相出口管 6— 2に流入する液量 glの比 glZGlが 0. 5%以下で あるため、液相成分が直接気液分離室 1 2の中央方向に流入すると要求される性 能は維持できなくなる。 気液分離器を構成する部品には寸法公差があり、また組み 立て時の位置決め公差もあるため、隙間 24— 2が発生しな 、組み立て構造が必要 である。
[0159] 上記課題を解決するための第一の発明例を第 5— 2の実施形態として図 39により説 明する。外郭体を外郭体 A10— 2と外郭体 B11— 2の二つに分けて構成し、外郭体 A10— 2には拡管部 26— 2を設け、拡管部 26— 2に入り口仕切り体 16— 2のつば部 14 - 2と外郭体 Bl 1 - 2を嵌め込めるように構成して 、る。 外郭体 A10— 2の下縮 管部 13— 2には気相出口管 6— 2が接合され、気相出口管 6— 2には出口仕切り体 8 2が接合され、溝付き体下部位置を適切な位置に固定するようにそれらの接合位 置は接合カ卩ェ時に位置決めされて接合されている。以上に述べた構成で出口仕切 り体により溝付き体の下部位置を固定し、さらに、入口仕切り体 16— 2が確実に溝付 き体 4— 2に密着するように、外郭体 B11— 2により入口仕切り体 16— 2のつば部外 周 17— 2を溝付き体に押し付け、入口仕切り体位置を固定し、外郭体 A10— 2の拡 管部 26— 2に外郭体 B11—2を接合したものである。 したがって、入口仕切り体 16 - 2のつば部 14— 2が確実に溝付き体 4 - 2に密着するように、外郭体 Bl 1— 2によ り入口仕切り体 16— 2を溝付き体 4— 2に押し付け入口仕切り体位置を固定すること により、二相流が狭小空間 12— 2から溝 2— 2に流入するとき、入口仕切り体 16— 2と 溝付き体 4— 2の間に隙間が無!、ため、液相成分が気液分離室 1— 2に直接流入す ることなぐ効率の良い気液分離器を提供できる。
[0160] 「第 6— 2の実施の形態」 図 47に示した気液分離器組み立て上の課題を解決する ための第二の発明例を第 6— 2の実施の形態として図 48により説明する。図 48は第 6— 2の実施形態を示す半断面図であり、外郭体 C27— 2がー体となっている場合で あり、外郭体 C27— 2の壁面を内側に絞ったビード 28— 2が外郭体 C27— 2の全周 に設けられており、それ以外の構成および作用は図 39と同じである。図 48に示した 第 6— 2の実施形態では、以下のように糸且み立てられる。外郭体 C27— 2は最初に下 縮管部 13— 2のみを絞り、上縮管部 29— 2は縮管しない状態としておく。気相出口 管 6— 2には出口仕切り体 8— 2が接合され、出口仕切り体 8— 2が接合された気相出 口管 6— 2は、上部が縮管されて!、な 、外郭体 C27— 2の上部力も外郭体 C27— 2 の下縮管部 13— 2に通され、その後に外郭体 C27— 2の下縮管部 13— 2に気相出 口管 6— 2が接合され、溝付き体 4 2の下部位置を適切な位置に固定するようにそ れらの接合位置は接合加工時に位置決めされて接合されている。次に、上部が縮管 されて 、な 、外郭体 C27— 2の上部から溝付き体 4 - 2を挿入し、その上に入口仕切 り体 16— 2を挿入し、入口仕切り体 16— 2のつば外周部 17— 2の直上部をビードカロ ェし、入口仕切り体 16— 2を溝付き体 4— 2に密着させる。最後に、外郭体 C27— 2 の上部を絞り加工により上縮管部 29— 2を加工し、上縮管部 29— 2に入口管 5— 2 が接合され、気液分離器が組み立てられる。入口仕切り体 16— 2のつば外周部 17 - 2の直上部をビード加工するとき入口仕切り体 16— 2が溝付き体 4— 2を押し付け るようにビードカ卩ェしているため、二相流が狭小空間 12— 2から溝 2— 2に流入すると き、入口仕切り体 16— 2と溝付き体 4— 2の間に隙間が無いため、液相成分が気液 分離室 1― 2に直接流入することなく、効率の良 、気液分離器を提供できる。
「第 7— 2の実施の形態」 図 47に示した気液分離器組み立て上の課題を解決する ための第三の発明例を第 7— 2の実施形態として図 49により説明する。図 49は第 7 —2の実施形態を示す半断面図であり、外郭体 C27— 2がー体となっている場合で あり、外郭体 C27— 2の壁面に内側に向け部分的にノッチ 30— 2が外郭体 C27— 2 に複数設けられており、それ以外の構成および作用は図 39と同じである。また、図 4 8に示した第 6— 2の実施形態との相違点は図 48のビード 28— 2に変えてノッチ 30 2を設けている点であり、その他の組み立て方は図 48の場合と同じである。従って 、入口仕切り体 16— 2のつば外周部 17— 2の直上部をノッチ加工するとき入口仕切 り体 16— 2が溝付き体 4 - 2を押し付けるようにノッチカ卩ェして 、るため、二相流が狭 小空間 12— 2から溝 2— 2に流入するとき、入口仕切り体 16— 2と溝付き体 4 - 2の間 に隙間が無いため、液相成分が気液分離室 1 2に直接流入することなぐ効率の良 い気液分離器を提供できる。
[0162] 「第 8— 2の実施の形態」 図 50および図 51を用いて第 8— 2の実施の形態の気液分 離器を説明する。図 50は第 8— 2の実施形態を示す半断面図であり、図 51は気液分 離器信頼性上の課題を示す断面図である。溝付き体 4— 2は図 41に示したようにそ の展開長 Bが外郭体 A10— 2の内径周長より長い自由長でカ卩ェされており、これをま るめて図 50に示すように外郭体 A10— 2内に挿入している。したがって、溝付き体 4 - 2が外郭体 A10— 2内に挿入されたとき、外郭体 A10— 2の内径周長は上記 Bより 短 、ため、溝付き体 4— 2は B方向に圧縮され各溝の弾性力の反力により外郭体 A1 0— 2の内面に密着している。し力し、単に外郭体 A10— 2の内面に密着しているだ けでは、気液分離器に何らかの衝撃力等が作用したとき、図 51に示したように溝付き 体 4 2の一部が溝頂点仮想円 9 2の内側に飛び出す可能性があり、信頼性上の 課題がある。 すなわち、図 51に示したように溝付き体 4— 2が溝頂点仮想円 9— 2の 内側に飛び出すと狭小空間 12— 2から溝 2— 2に流入すべき二相流が溝付き体の裏 側に流れ、適切に気液分離できな 、と 、う課題がある。
[0163] 上記図 51に示した課題に対する第一の発明例を第 8— 2の実施形態として図 50に より説明する。図 50では入口仕切り体 16— 2の内周に円筒リング状の内径支持体 A 31 - 2を挿入し、内径支持体 A31 - 2の下部を溝付き体 4 - 2の溝頂点仮想円 9— 2 の内側に挿入し、溝付き体 4 2の一部が溝頂点仮想円 9 2の内側に飛び出すこと を防止する構成としており、それ以外の構成および作用は図 39と同じである。入口仕 切り体 16— 2と円筒リング状の内径支持体 A31— 2を一体でプレスカ卩ェ等により安価 に加工することは難しいため、入口仕切り体 16— 2と円筒リング状の内径支持体 A3 1— 2を別体としてカ卩ェし、入口仕切り体 16— 2の内周に円筒リング状の内径支持体 A31—2を挿入し、結合している。内径支持体 A31—2を設けることにより、溝付き体 4- 2は溝頂点仮想円 9 2の内側に飛び出すことは無く、信頼性の高!、良好な気液 分離がおこなえる。
[0164] 「第 9— 2の実施の形態」 上記図 51に示した課題に対する第二の発明例を第 9— 2 の実施の形態として図 52および図 53により説明する。図 52は第 9— 2の実施の形態 を示す断面図であり、図 53は第 9— 2の実施の形態で使用する内径支持体 B33— 2 の断面図である。図 52では入口仕切り体 16— 2の下に図 53に示す内径支持体 B32 - 2の内径支持体 Bつば部 33— 2を挟みこみ、内径支持体 B32— 2の下部を溝付き 体 4 - 2の溝頂点仮想円 9— 2の内側に挿入し、溝付き体 4 - 2の一部が溝頂点仮想 円 9 2の内側に飛び出すことを防止する構成としており、それ以外の構成および作 用は図 39と同じである。内径支持体 B32— 2を設けることにより、溝付き体 4— 2は溝 頂点仮想円 9 2の内側に飛び出すことは無ぐ信頼性の高い良好な気液分離がお こなえる。
[0165] 「第 10— 2の実施の形態」 上記図 51に示した課題に対する第三の発明例を第 10 —2の実施の形態として図 54および図 55により説明する。図 54は第 10— 2の実施 の形態を示す断面図であり、図 55は第 10— 2の実施の形態で使用する内径支持体 C34— 2の平面図であり、内径支持体 C34— 2には気液分離室内でその上下方向 に気相が流動できる複数の切り欠き部 35— 2が設けられて 、る。内径支持体 C34— 2は、図 54に示すように気相出口管 6— 2に接合され、溝付き体 4— 2の溝頂点仮想 円 9 2の内側中に挿入され、溝付き体 4 2の一部が溝頂点仮想円 9 2の内側に 飛び出すことを防止する構成としており、それ以外の構成および作用は図 39と同じ である。内径支持体 C34— 2を設けることにより、溝付き体 4— 2は溝頂点仮想円 9の 内側に飛び出すことは無ぐ信頼性の高い良好な気液分離がおこなえる。
[0166] 「第 11— 2の実施の形態」 上記図 51に示した課題に対する第四の発明例を第 11 —2の実施の形態として図 56および図 57により説明する。図 56は第 11— 2の実施 形態を示す断面図であり、図 57は第 10— 2の実施形態で使用する内径支持体 D37 —2の断面図であり、出口仕切り体 8の機能を兼ねている。内径支持体 D37— 2の外 周には段差部 38 - 2をもち、図 56に示すように段差部 38 - 2が溝付き体 4— 2の溝 頂点仮想円 9 2の内側中に挿入され、溝付き体 4 2の一部が溝頂点仮想円 9 2 の内側に飛び出すことを防止する構成としており、それ以外の構成および作用は図 3 9と同じである。内径支持体 D37— 2を設けることにより、溝付き体 4— 2は溝頂点仮 想円 9 2の内側に飛び出すことは無ぐ信頼性の高い良好な気液分離がおこなえ る。 [0167] 上記図 51に示した課題に対するそれぞれの発明例は、内径支持体を溝の二相流入 口側、溝の中間、溝の出口側に設けた例としてそれぞれ別々に説明したが、必要に 応じてそれらを組み合わせて使用しても良 、ことは言うまでもな!/、。
[0168] 「第 12— 2の実施の形態」 図 58は第 12— 2の実施の形態として、上記した気液分 離器を冷凍サイクルに使用した場合の第一の冷凍サイクル構成図である。すなわち 、圧縮機 39— 2で吸 ヽ込んだ低温低圧の気相冷媒は圧縮機 39— 2で圧縮され高温 高圧気相冷媒となり冷媒吐出管 40— 2を経て、凝縮器 41— 2で凝縮器用送風機 42 2から送られる空気に放熱し、低温高圧液冷媒となる。その液冷媒は減圧器 43— 2で減圧され二相流となり、入り口管 5— 2から気液分離器 44— 2に流入し、液相冷 媒は液相出口管 7— 2から蒸発器 45 - 2に入り蒸発器用送風機 46 - 2で送られる空 気から熱を奪い低温低圧の気相冷媒となり、圧縮機 39— 2に吸い込まれる。一方、 気液分離器で分離された気相冷媒は気相出口管 6— 2から蒸発器バイパス管 47— 2 、抵抗調整体 48— 2を経て圧縮機 39— 2に吸い込まれる。一般に蒸発器の冷媒流 路管長さは長ぐ蒸発器バイパス管長さは短いため、両者の圧力損失のバランスを取 るために抵抗調整体 48 - 2が設けられて ヽる。
[0169] 気液分離器 44 2を用いない場合には、減圧器 43— 2で減圧された二相流の気相 冷媒も蒸発器に流入するため、特に、蒸発器用送風機 46— 2で送られる空気温度が 低い場合には蒸発圧力が低下し、気相冷媒の密度は小さくなり体積流量が大きくな るため、蒸発器 45— 2での圧力損失が大きぐ蒸発器 45— 2の出口圧力、即ち、圧 縮機吸込み圧力が低下するため、圧縮動力が増大し、高効率な運転ができなくなる 。 それに対して、図 58で示したようにコンパクトな気液分離器 44— 2を設け、分離さ れた気相冷媒を気相出口管 6— 2から蒸発器バイパス管 47— 2を経て圧縮機 39— 2 に吸 、込ませることにより、蒸発に寄与しな 、気相冷媒は蒸発器 45— 2に流入しな いため蒸発器 45— 2での圧力損失を抑えることができ、圧縮動力が節減でき、高効 率な運転を可能にできる。
[0170] 「第 13— 2の実施の形態」 図 59は第 13— 2の実施の形態として、上記した気液分 離器を冷凍サイクルに使用した場合の第
二の冷凍サイクル構成図である。図 59はセパレート型エアコンの例であり、室外ュ- ット 49 - 2と室内ユニット 50— 2より構成され、冷房運転時のサイクルを示して!/、る。 圧縮機 39— 2で圧縮された高温高圧気相冷媒には冷凍機油が混入しており、圧縮 機から吐出された気相冷媒に混入する冷凍機油量が多くなると、冷凍サイクル冷媒 流路の圧力損失が増加し、また冷媒の蒸発熱伝達率および凝縮熱伝達率が低下し 、冷凍サイクル効率の低下の原因になる。さらに、圧縮機起動時には圧縮機内に封 入されて!ヽる冷凍機油がフォーミングし、大量の冷凍機油が気相冷媒に混入し圧縮 機から吐出され、冷凍サイクルに流出する。特にセパレート型エアコンの場合には、 室内ユニットと室外ユニットを接続する接続配管が設けられており、この接続配管が 長い場合には、冷凍サイクルに流出した冷凍機油は長時間圧縮機に戻らず、運転 条件によっては圧縮機内の冷凍機油が不足し、圧縮機の信頼性に支障をきたす問 題があった。
そこで、図 59は上記課題を解決するために、圧縮機 39— 2の冷媒吐出管にコンパク トな気液分離器 44 - 2を設け、冷凍サイクル効率の確保および圧縮機の信頼性確保 を図るものである。すなわち、圧縮機 39— 2で吸い込んだ低温低圧の気相冷媒は圧 縮機 39— 2で圧縮され高温高圧気相冷媒となり冷媒吐出管 40— 2を経て、気液分 離器 44 2の入口管 5— 2から気液分離器に流入する。圧縮機 39— 2で圧縮された 高温高圧気相冷媒には冷凍機油が混入しており、気液分離器 44 2内で冷凍機油 は液相として、気相冷媒は気相として分離され、それぞれ液相出口管 7— 2および気 相出口管 6— 2から取り出される。液相出口管 7を出た冷凍機油は液レシーバ 52— 2 、流量調整絞り 53— 2をへて、圧縮機吸込み管 54— 2に吸い込まれ、冷凍機油は圧 縮機に戻る。流量調整絞り 53— 2を設けている理由は、通常の運転条件では圧縮機 39 2から吐出される高温高圧気相冷媒に混入して 、る冷凍機油は気相冷媒に比 ベて少ないため、気液分離器 44— 2で分離した冷凍機油を流量調整絞り 53— 2で 徐々に圧縮機 39— 2に冷凍機油を戻すためである。また、液レシーバ 52— 2を設け ている理由は、圧縮機起動時に圧縮機内に封入されている冷凍機油がフォーミング し、大量の冷凍機油が気相冷媒に混入し圧縮機力も吐出されるが、これは一時的な 現象であるため、気液分離器 44 2で分離した冷凍機油を一時的に液レシーバ 52 2に溜め込み、流量調整絞り 53— 2で徐々に圧縮機 39— 2に冷凍機油を戻すた めである。なお、気液分離器の液溜め 36— 2の容積が大きな場合には必ずしも液レ シーバは必要としない。
[0172] 一方、気液分離器 44— 2内で分離された気相冷媒は気相出口管 6— 2から四方弁を 経て、凝縮器 41—2で凝縮器用送風機 42— 2から送られる空気に放熱し、低温高圧 液冷媒となる。その液冷媒は減圧器 43— 2で減圧され低温低圧の二相流となり、蒸 発器 45— 2に入り蒸発器用送風機 46— 2で送られる空気から熱を奪 ヽ低温低圧の 気相冷媒となり、圧縮機 39— 2に吸い込まれる。したがって、気液分離器 44— 2内で 冷凍機油は液相として分離され、液相出口管 7— 2から液レシーバ 52— 2、流量調整 絞り 53— 2を経て、圧縮機吸込み管 54— 2に吸い込まれ、冷凍機油は圧縮機に戻る ため、冷凍機油が冷凍サイクルに流出するのを防止でき、高効率な冷凍サイクル運 転が可能になり、また、起動時にも冷凍機油が冷凍サイクルに流出するのを防止でき 、信頼性の高い運転が可能になる。
産業上の利用可能性
[0173] 本発明は気液二相流を狭小空間に通すことで、液相を溝に導き、表面張力効果によ り液相を溝に効率良く捕捉し、取付位置や取付角度に関係なく気液分離を効率良く 行うようにしたものであるから、冷凍装置の小形ィ匕に追従出来る冷凍サイクルの提供 を可能とすることは勿論、冷凍装置の冷却性能改善および信頼性の改善に大幅に 貢献出来るものであり、空気調和機、冷蔵庫、冷凍庫、除湿機、ショーケース、自動 販売機およびカーエアコン等の冷凍装置に利用可能である。
図面の簡単な説明
[0174] [図 1]第 1 1、第 2— 1および第 3— 1の実施の形態の気液分離装置の断面図である
[図 2]図 1に示す気液分離装置の A— A線断面図である。
[図 3]図 2に示す気液分離装置の溝部詳細拡大断面図である。
[図 4]噴霧流発生メカニズムを示すモデル図である。
[図 5]Ishiiの理論による噴霧流遷移限界無次元速度 Ulimに対し、例として取り上げた 気液分離装置の無次元速度 Uの位置づけを示すグラフである。
[図 6]噴霧流を起こさない冷媒量を直接把握するための、本発明におけるウェーバー 数 Weに対する UZUlimの関係を示すグラフである。
圆 7]気液分離装置の適用例を示す第一の冷凍サイクル構成図である。
[図 8]図 7に示す第一の冷凍サイクルの動作状態を示すモリエル線図である。
圆 9]気液分離装置の適用例を示す第二の冷凍サイクル構成図である
[図 10]図 9に示す第二の冷凍サイクルの動作状態を示すモリエル線図である。 圆 11]浅い溝を持つ溝付き体の断面図である。
圆 12]深い溝を持つ溝付き体の断面図である。
[図 13]図 1に示す気液分離装置の B— B線断面図である。
圆 14]第 4—1の実施の形態の気液分離装置の断面図である。
[図 15]図 14に示す気液分離装置の C-C断面図である。
圆 16]第 5—1の実施の形態の気液分離装置の断面図である。
[図 17]図 16に示す気液分離装置の A-A断面図である。
圆 18]第 5—1の実施の形態の気液分離装置の溝付き体斜視図である。
[図 19]図 17に示す溝部詳細断面図である。
[図 20]本発明における bZhに対する流量比 Ggo/Ggiの関係を示すグラフである。 圆 21]第 6—1の実施の形態の気液分離装置の断面図である。
[図 22]流れの中に置かれた板をよぎる流れの物理モデルである。
[図 23]本発明における L1ZL2に対する液混合割合の関係を示すグラフである。 圆 24]溝頂部 30が入口仕切り体の段差部 15に接することによりできるコーナー付着 液モデルを示す断面図である。
圆 25]第 7— 1の実施の形態の気液分離装置の断面図である。
圆 26]第 8—1の実施の形態の気液分離装置の断面図である。
圆 27]第 9—1の実施の形態の気液分離装置の断面図である。
圆 28]第 10— 1の実施の形態の気液分離装置の断面図である。
[図 29]第 11 1の実施の形態の気液分離装置の断面図である。
[図 30]図 29に示す気液分離装置の D— D断面図である。
圆 31]第 12— 1の実施の形態の気液分離装置の断面図である。
[図 32]図 31に示す気液分離装置の D— D断面図である。 圆 33]第 12— 1の実施の形態に使用される多孔質体の断面図である。
圆 34]第 13— 1の実施の形態の気液分離装置の断面図である。
圆 35]—般的な多パス蒸発器冷凍サイクル構成図である。
圆 36]第 13— 1の実施の形態の気液分離装置を冷凍サイクルに適用した場合の冷 凍サイクル構成図である。
[図 37]第 14 1の実施の形態として、気液分離装置の適用例を示す第三の冷凍サイ クル構成図である。
[図 38]第 15— 1の実施の形態として、気液分離装置の適用例を示す第四の冷凍サイ クル構成図である。
[図 39]第 1 2の実施の形態、第 3— 2、第 4 2および第 5— 2の実施の形態の気液 分離器の断面図である。
[図 40]図 39に示す気液分離器の A— A線断面図である。
圆 41]図 40に示す溝付き体の展開斜視図である。
[図 42]図 39の入口仕切り体 16の平面拡大図である。
圆 43]溝の拡大断面図である。
圆 44]第 1—2の実施形態の気液分離器の説明の背景を示す断面図である。
[図 45]本発明における LZDtに対する glZGlの関係を示すグラフである。
圆 46]第 2— 2の実施の形態の気液分離器を示す断面図である。
圆 47]気液分離器組み立て上の課題を示す断面図である。
圆 48]第 6— 2の実施形態を示す半断面図である。
圆 49]第 7— 2の実施形態を示す半断面図である。
圆 50]第 8— 2の実施形態を示す半断面図である。
圆 51]気液分離器信頼性上の課題を示す断面図である。
圆 52]第 9— 2の実施形態を示す断面図である。
圆 53]第 9— 2の実施形態で使用する内径支持体 Bの断面図である。
圆 54]第 10— 2の実施形態を示す断面図である。
圆 55]第 10— 2の実施形態で使用する内径支持体 Cの平面図である。
[図 56]第 11 2の実施形態を示す断面図である。 [図 57]第 11 2の実施形態で使用する内径支持体 Dの断面図である。
[図 58]第 12— 2の実施の形態として、気液分離器を冷凍サイクルに使用した場合の 第一の冷凍サイクル構成図である。
[図 59]第 13— 2の実施の形態として、気液分離器を冷凍サイクルに使用した場合の 第二の冷凍サイクル構成図である。
符号の説明
[0175] く第 1 1の実施の形態〜第 15— 1の実施の形態〉 1 1…気液分離室 2— 1···溝
3 1···急拡大部 4—1···溝付き体 5 1···入口管 6—1…気相出口管 7—1 …液相出口管 8—1…出口仕切り体 9— 1···溝頂点仮想円 10— 1···外郭体 11
— 1···第 2の外郭体 12— 1···狭小空間 13— 1…溝を構成する板 14—1···溝底 部 15— 1…段差部 16— 1···入り口仕切体 17— 1···圧縮機 18— 1…第一のシ リンダ 19— 1···第二のシリンダ 20— 1···冷媒吐出管 21— 1···凝縮器 22-1··· 凝縮器用送風機 23— 1···第一の減圧器 24— 1···第二の減圧器 25— 1···蒸発 器 26— 1···蒸発器用送風機 27— 1···蒸発器バイパス管 28— 1···コーナ部 29
— 1···外側の溝 2οに内接する円 30—1···溝頂部 31— 1···流れの中に置かれた 板 32— 1···流線 33— 1···気液分離装置 34— 1···コーナー付着液 35— 1···内 面螺旋溝 36— 1···広がり流れ 37— 1···外郭体に沿う流れ 38— 1…広がり部 3 9—1…円錐体 40— 1···液滴ミスト 41— 1···溝面に付着した液滴 42— 1···溝底 に集まった液相 43 1···親水性処理面 44 1···導入溝 45 1···導入溝付き体
46— 1…外郭体に向力う流れ 47— 1···多孔質体 48— 1…流入室 49 1···パ ス Α 50—1〜パス 51— 1…分岐点 52—1…分流器 53— 1…蒸発器用送風 機で送られる空気流
[0176] く第 1 2の実施の形態〜第 13— 2の実施の形態〉 1 2…気液分離室 2— 2···溝
3— 2···急拡大部 4 2···溝付き体 5— 2···入口管 6— 2…気相出口管 7— 2 …液相出口管 8— 2···出口仕切り体 9— 2···溝頂点仮想円 10— 2···外郭体 A 11 2···外郭体 B 12— 2···狭小空間 13— 2···下縮管部 14 2···つば部 15 —2…スリット 16— 2…入り口仕切り体 17— 2···つば部外周 18— 2···外郭体接 合部 19 2···流入室 20— 2···急拡大部気相ベクトル 21— 2···気相流入端 22 2···中空部 23— 2···仮想円筒面 24— 2· "隙間 25— 2···二相流の一部 26 —2…拡管部 27— 2···外郭体 C 28— 2···ビード 29— 2···上縮管部 30— 2…ノ ツチ 31— 2···内径支持体 A 32— 2···内径支持体 B 33— 2···内径支持体 Bつば 部 34— 2···内径支持体 C 35— 2…切り欠き部 36— 2…液溜め 37— 2···内径 支持体 D 38— 2…段差部 39-2···圧縮機 40— 2···冷媒吐出管 41— 2···凝縮 器 42— 2···凝縮器用送風機 43— 2···減圧器 44— 2···気液分離器 45— 2··· 蒸発器 46— 2···蒸発器用送風機 47— 2···バイパス管 48— 2···抵抗調整体 4 2…室外ユニット 50— 2…室内ユニット 51— 2…接続配管 52— 2…液レシ一 バ 53 2···流量調整絞り 54 2···圧縮機吸込み管

Claims

請求の範囲
[1] 外郭を構成する外郭体と、 気液二相流を導入可能な入口管と、 前記入口管と流 体導通可能に連絡した、前記気液二相流を気相と液相に分離する気液分離室と、 前記気液分離室と流体導通可能に連絡した、前記分離した気相が導かれる気相出 口管と、 前記気液分離室と流体導通可能に連絡した、前記分離した液相が導かれ る液相出口管とを有する気液分離器であって、 前記気液分離室は、 前記入口管 からの気液二相流を導入するための入口空間と、 前記入口空間の下流に設けられ た空間であって、前記入口空間よりも流路断面積が拡大した拡大空間と、 前記入 口空間からの気液二相流が直接導かれる、前記液相出口管に向力う溝付き部とを有 する気液分離器において、 ウェーバー数を We、気液分離器に流入する気液二相 流の質量流量を G、二相流の密度を p、表面張力を σ、溝幅を b、該入口空間から 溝に流入する溝内流路断面積を S1としたとき、
Figure imgf000062_0001
としたことを特徴とする気液分離器。
[2] 外郭を構成する外郭体と、 気液二相流を入流可能な入口管と、 前記入口管と流 体導通可能に連絡した、前記気液二相流を気相と液相に分離する気液分離室と、 前記気液分離室と流体導通可能に連絡した、前記分離した気相が導かれる気相出 口管と、 前記気液分離室と流体導通可能に連絡した、前記分離した液相が導かれ る液相出口管とを有する気液分離器であって、 前記気液分離室は、 前記入口管 からの気液二相流を導入するための入口空間と、 前記入口空間の下流に設けられ た空間であって、前記入口空間よりも流路断面積が拡大した拡大空間と、 前記入 口空間からの気液二相流が直接導かれる、前記液相出口管に向力う溝付き部とを有 する気液分離器において、 前記溝付き部が、前記外郭体と別体である、溝付き面を もつ溝付き体であることを特徴とする気液分離器。
[3] 溝付き面をもつ溝付き体が、薄板を折り曲げて構成されたものであり、溝幅を b、溝深 さを hとしたとさ [数 2]
b / h ≤ 0 . 6
とした、請求項 2記載の気液分離器。
[4] 溝の表面が親水性処理されている、請求項 1〜3のいずれか一項記載の気液分離
[5] 前記気液分離器は、 前記外郭体内に設置されていると共に、前記外郭体と協同し て前記入口空間を形成する、前記溝付き部の溝先端と係合する段差部を備えた入 口仕切り体を更に有しており、 前記入口仕切り体の溝先端から上流側の長さを Ll、 溝先端力も下流側の段差部の長さを L2としたとき、
[数 3]
1 . 6≤L 1 / L 2≤1 0
とした、請求項 1〜4のいずれか一項記載の気液分離器。
[6] 前記気液分離器は、 前記外郭体内に設置されていると共に、前記外郭体と協同し て前記入口空間を形成する、前記溝付き部の溝先端と係合する段差部を備えた入 口仕切り体を更に有しており、 前記入口仕切り体の上流側外周と外郭体との距離を Hl、溝先端力 外殻体との距離を H2としたとき、
画
H 1 < H 2
とした、請求項 1〜5のいずれか一項記載の気液分離器。
[7] 前記入口管の内面に内面螺旋溝が設けられている、請求項 1〜6のいずれか一項記 載の気液分離器。
[8] 前記入口管の出口側端を末広がりに広げた広がり部を設けた、請求項 1〜7のいず れか一項記載の気液分離器。
[9] 前記入口仕切り体の上流部先端を円錐体とした、請求項 5〜8のいずれか一項記載 の気液分離器。
[10] 溝の上流側の流入室の外郭体内面に溝の溝深さより深さの浅い導入溝が設けられ て 、る、請求項 1〜9の！、ずれか一項記載の気液分離器。
[11] 溝の上流側の流入室の外郭体内面に溝の溝深さより厚さの薄い多孔質体が設けら れて 、る、請求項 1〜9の！、ずれか一項記載の気液分離器。
[12] 液相出口管が複数設けられている、請求項 1〜11のいずれか一項記載の気液分離
[13] 請求項 1〜12のいずれか一項記載の気液分離器を空気調和機等の冷凍サイクル中 に組み込んだことを特徴とする気液分離器を備えた冷凍装置。
[14] 外郭を構成する外郭体と、 気液二相流を導入可能な入口管と、 前記入口管と流 体導通可能に連絡した、前記気液二相流を気相と液相に分離する気液分離室と、 前記気液分離室と流体導通可能に連絡した、前記分離した気相が導かれる気相出 口管と、 前記気液分離室と流体導通可能に連絡した、前記分離した液相が導かれ る液相出口管とを有する気液分離器であって、 前記気液分離室は、 前記入口管 からの気液二相流を導入するための入口空間と、 前記入口空間の下流に設けられ た空間であって、前記入口空間よりも流路断面積が拡大した拡大空間と、 前記入 口空間からの気液二相流が直接導かれる、前記液相出口管に向力う溝付き部とを有 する気液分離器にぉ 、て、 前記入口空間よりも拡大した位置を基準とし、その基準 位置から気液分離器への二相流流入方向をプラス方向、その流れ方向と逆方向を マイナス方向とし、その基準位置カゝら気相出口管の気相流入端位置までの距離を L とし、溝頂点仮想円の径を Dtとしたとき、気相出口管の気相流入端位置を
[数 5]
L / Dt< 0 . 6
としたことを特徴とする気液分離器。
[15] 外郭を構成する外郭体と、 気液二相流を導入可能な入口管と、 前記入口管と流 体導通可能に連絡した、前記気液二相流を気相と液相に分離する気液分離室と、 前記気液分離室と流体導通可能に連絡した、前記分離した気相が導かれる気相出 口管と、 前記気液分離室と流体導通可能に連絡した、前記分離した液相が導かれ る液相出口管とを有する気液分離器であって、 前記気液分離室は、 前記入口管 からの気液二相流を導入するための入口空間と、 前記入口空間の下流に設けられ た空間であって、前記入口空間よりも流路断面積が拡大した拡大空間と、 前記入 口空間からの気液二相流が直接導かれる、前記液相出口管に向力う溝付き部とを有 する気液分離器において、 前記気液分離器は、 前記外郭体内に設置されている と共に、前記外郭体と協同して前記入口空間を形成する、入口仕切り体を更に有し ており、 前記気相出口管内径部の気相流入端上部の入口仕切り体位置から気相 出口管の気相流入端内径部の距離を H、気相出口管の内径を diとしたとき、
[数 6]
d i/ H < 4
としたことを特徴とする気液分離器。
[16] 外郭を構成する外郭体と、 気液二相流を導入可能な入口管と、 前記入口管と流 体導通可能に連絡した、前記気液二相流を気相と液相に分離する気液分離室と、 前記気液分離室と流体導通可能に連絡した、前記分離した気相が導かれる気相出 口管と、 前記気液分離室と流体導通可能に連絡した、前記分離した液相が導かれ る液相出口管とを有する気液分離器であって、 前記気液分離室は、 前記入口管 からの気液二相流を導入するための入口空間と、 前記入口空間の下流に設けられ た空間であって、前記入口空間よりも流路断面積が拡大した拡大空間と、 前記入 口空間からの気液二相流が直接導かれる、前記液相出口管に向力う溝付き部とを有 する気液分離器において、 前記気液分離器は、 前記外郭体内に設置されている と共に、前記外郭体と協同して前記入口空間を形成する、入口仕切り体を更に有し ており、 気液分離室に対向する側の入口仕切り体下面に、開放された中空部が設 けられて!/ヽることを特徴とする気液分離器。
[17] 外郭を構成する外郭体と、 気液二相流を導入可能な入口管と、 前記入口管と流 体導通可能に連絡した、前記気液二相流を気相と液相に分離する気液分離室と、 前記気液分離室と流体導通可能に連絡した、前記分離した気相が導かれる気相出 口管と、 前記気液分離室と流体導通可能に連絡した、前記分離した液相が導かれ る液相出口管とを有する気液分離器であって、 前記気液分離室は、 前記入口管 からの気液二相流を導入するための入口空間と、 前記入口空間の下流に設けられ た空間であって、前記入口空間よりも流路断面積が拡大した拡大空間と、 前記入 口空間からの気液二相流が直接導かれる、前記液相出口管に向力う溝付き部と を 有する気液分離器において、 前記気液分離器は、 気液分離室の下流に気相と液 相の流路を分離する、気相出口管を貫通して当該気相出口管に接合された、出口 仕切り体を有して!/ヽることを特徴とする気液分離器。
[18] 外郭を構成する外郭体と、 気液二相流を入流可能な入口管と、 前記入口管と流 体導通可能に連絡した、前記気液二相流を気相と液相に分離する気液分離室と、 前記気液分離室と流体導通可能に連絡した、前記分離した気相が導かれる気相出 口管と、 前記気液分離室と流体導通可能に連絡した、前記分離した液相が導かれ る液相出口管とを有する気液分離器であって、 前記気液分離室は、 前記入口管 からの気液二相流を導入するための入口空間と、 前記入口空間の下流に設けられ た空間であって、前記入口空間よりも流路断面積が拡大した拡大空間と、 前記入 口空間からの気液二相流が直接導かれる、前記液相出口管に向力う溝付き部とを有 する気液分離器において、 前記気液分離器は、 前記外郭体内に設置されている と共に、前記外郭体と協同して前記入口空間を形成する、入口仕切り体と、 前記外 郭体内に設置されていると共に、気液分離室の下流に気相と液相の流路を分離する 、気相出口管が貫通して当該気相出口管に接合された、出口仕切り体とを更に有し ていると共に、 前記溝付き部が、前記外郭体と別体である、溝付き面をもつ溝付き 体であり、 外郭体と入口仕切り体及び出口仕切り体とで溝付き体を挟み込むことに より、溝付き体が所定位置に固定されていることを特徴とする気液分離器。
[19] 外郭を構成する外郭体と、 気液二相流を入流可能な入口管と、 前記入口管と流 体導通可能に連絡した、前記気液二相流を気相と液相に分離する気液分離室と、 前記気液分離室と流体導通可能に連絡した、前記分離した気相が導かれる気相出 口管と、 前記気液分離室と流体導通可能に連絡した、前記分離した液相が導かれ る液相出口管とを有する気液分離器であって、 前記気液分離室は、 前記入口管 からの気液二相流を導入するための入口空間と、 前記入口空間の下流に設けられ た空間であって、前記入口空間よりも流路断面積が拡大した拡大空間と、 前記入 口空間からの気液二相流が直接導かれる、前記液相出口管に向力う溝付き部とを有 する気液分離器において、 前記溝付き部が、前記外郭体と別体である、溝付き面を もつ溝付き体であると共に、 前記気液分離器は、 溝付き体の内径側に溝付き体が 溝頂点仮想円の内側に飛び出すことを防止する内径支持体を更に備えたことを特徴 とする気液分離器。
[20] 請求項 14〜19の 、ずれか一項記載の気液分離器を空気調和機等の冷凍サイクル 中に組み込んだことを特徴とする気液分離器を備えた冷凍装置。
[21] 請求項 14〜 19のいずれか一項記載の気液分離器の二相流入口管に、冷凍サイク ル中の減圧器の出口管を接続し、気液分離器の液相出口管を蒸発器に接続し、一 方、気液分離器の気相出口管をバイパス路および抵抗調整体を介して圧縮機の吸 込み管に接続したことを特徴とする冷凍装置。
[22] 請求項 14〜 19のいずれか一項記載の気液分離器の二相流入口管に、冷凍サイク ル中の圧縮機吐出管を接続し、気液分離器の液相出口管を流量調整絞りを介して 圧縮機吸込み管に接続し、一方、気液分離器の気相出口管を冷凍サイクルの凝縮 器に至る管路に接続したことを特徴とする冷凍装置。
[23] 圧縮機、凝縮器、減圧器、気液分離器および蒸発器を順次接続し冷凍サイクルを構 成し、凝縮器に空気を送る凝縮器用送風機および蒸発器に空気を送る蒸発器用送 風機を持ち、 気液分離器の液相出口管を蒸発器に接続し、気相出口管をバイパス 管を経て圧縮機の吸い込み側に接続した冷凍サイクルにおいて、蒸発器の伝熱管 の一部をバイパス管として使用したことを特徴とする冷凍サイクル。
[24] 圧縮機、凝縮器、減圧器、気液分離器および蒸発器を順次接続し冷凍サイクルを構 成し、凝縮器に空気を送る凝縮器用送風機および蒸発器に空気を送る蒸発器用送 風機を持ち、 気液分離装置の液相出口管を蒸発器に接続し、気相出口管をバイパ ス管を経て圧縮機の吸い込み側に接続した冷凍サイクルにおいて、バイパス管を蒸 発器用送風機で送られる空気流中に配置したことを特徴とする冷凍サイクル。
PCT/JP2006/322682 2005-11-14 2006-11-14 気液分離器および気液分離器を備えた冷凍装置 WO2007055386A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200680042497.7A CN101310154B (zh) 2005-11-14 2006-11-14 气液分离器及具有气液分离器的冷冻装置
JP2007544237A JP4268994B2 (ja) 2005-11-14 2006-11-14 気液分離器および気液分離器を備えた冷凍装置

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005-356892 2005-11-14
JP2005356892 2005-11-14
JP2006-201276 2006-06-27
JP2006201276 2006-06-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007055386A1 true WO2007055386A1 (ja) 2007-05-18

Family

ID=38023377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2006/322682 WO2007055386A1 (ja) 2005-11-14 2006-11-14 気液分離器および気液分離器を備えた冷凍装置

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP4268994B2 (ja)
CN (1) CN101310154B (ja)
WO (1) WO2007055386A1 (ja)

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009174836A (ja) * 2008-01-23 2009-08-06 Nichirei Kogyo Kk 気液分離装置および気液分離装置を備えた冷凍装置。
JP2010139094A (ja) * 2008-12-09 2010-06-24 Sanden Corp 冷凍回路用レシーバタンク及びこのレシーバタンクを備えた冷凍回路
JP2010185644A (ja) * 2009-02-12 2010-08-26 Nichirei Kogyo Kk 気液分離装置及び気液分離装置を備えた冷凍装置
WO2011040286A1 (ja) * 2009-09-30 2011-04-07 ダイキン工業株式会社 ガス冷媒分離器、ガス冷媒分離兼冷媒分流器、膨張弁及び冷凍装置
JP2011106809A (ja) * 2009-09-30 2011-06-02 Daikin Industries Ltd ガス冷媒分離器、ガス冷媒分離兼冷媒分流器、膨張弁及び冷凍装置
WO2012026496A1 (ja) * 2010-08-25 2012-03-01 三菱電機株式会社 アキュムレータを付設する冷媒圧縮機及び蒸気圧縮式冷凍サイクル装置
JP2012068012A (ja) * 2010-08-27 2012-04-05 Nichirei Kogyo Kk 空気調和機等の冷凍装置
CN102452925A (zh) * 2010-11-03 2012-05-16 中国石油化工股份有限公司 用于分离醋酸和水的方法
WO2012108149A1 (ja) 2011-02-08 2012-08-16 パナソニック株式会社 気液分離器および冷凍サイクル装置
WO2013004298A1 (en) * 2011-07-05 2013-01-10 Carrier Corporation Refrigeration circuit, gas-liquid separator and heating and cooling system
CN102992993A (zh) * 2011-09-17 2013-03-27 天华化工机械及自动化研究设计院有限公司 一种增设热泵的“醋酸+水”共沸精馏节能降耗方法
WO2013076971A1 (ja) * 2011-11-22 2013-05-30 パナソニック株式会社 気液分離器および冷凍サイクル装置
JP2013117372A (ja) * 2013-03-15 2013-06-13 Nichirei Kogyo Kk 気液分離装置および気液分離装置を備えた冷凍装置。
CN103285689A (zh) * 2009-04-17 2013-09-11 清华大学 制冷型气液分离气体进样方法
JP2014112021A (ja) * 2012-12-05 2014-06-19 Nichirei Kogyo Kk 気液分離器および気液分離器を備えた冷凍装置
CN105042956A (zh) * 2015-06-08 2015-11-11 大连冷冻机股份有限公司 自带过滤功能的氨低压循环桶
WO2019064427A1 (ja) * 2017-09-28 2019-04-04 三菱電機株式会社 油分離器およびそれを備えた空気調和機
JPWO2019021431A1 (ja) * 2017-07-27 2020-03-19 三菱電機株式会社 冷凍サイクル装置
CN112714853A (zh) * 2018-09-28 2021-04-27 三菱电机株式会社 制冷循环装置的室外机、制冷循环装置以及空调装置

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012057924A (ja) * 2010-09-13 2012-03-22 Nichirei Kogyo Kk 気液分離装置及び気液分離装置を備えた冷凍装置
CN102452926B (zh) * 2010-11-03 2014-06-04 中国石油化工股份有限公司 分离醋酸和水的方法
CN102451572B (zh) * 2010-11-03 2014-07-02 中国石油化工股份有限公司 醋酸脱水塔精馏分离醋酸和水的方法
CN102452924B (zh) * 2010-11-03 2014-04-30 中国石油化工股份有限公司 醋酸脱水塔分离醋酸和水的方法
CN103673430B (zh) * 2012-09-17 2015-12-16 珠海格力电器股份有限公司 补气用混合器、压缩机及空调系统
JP7146207B2 (ja) * 2017-03-17 2022-10-04 日冷工業株式会社 気液分離装置および気液分離装置を備えた冷凍装置
CN106861339A (zh) * 2017-03-22 2017-06-20 溧阳市英创机电技术有限公司 一种多相流分离设备
CN106895616B (zh) * 2017-03-22 2022-10-04 江苏中关村科技产业园节能环保研究有限公司 一种具有表面张力式槽体的气液分离器
CN107975987B (zh) * 2017-11-21 2020-05-22 中国科学院合肥物质科学研究院 一种线性可调式低温设备气液分离器
JP2019100695A (ja) * 2017-12-04 2019-06-24 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 冷凍サイクル装置及び冷凍サイクル装置の駆動方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5929661U (ja) * 1982-08-17 1984-02-24 松下冷機株式会社 ヒ−トポンプ式空気調和機
JPH0658653A (ja) * 1992-08-04 1994-03-04 Daikin Ind Ltd 気液分離器
JP3057393B2 (ja) * 1992-01-20 2000-06-26 株式会社クボタ 副燃焼室式ディーゼルエンジンの燃焼室
JP2000234825A (ja) * 1999-02-15 2000-08-29 Daikin Ind Ltd ガス抜き分流器及び空気調和機
JP2002061966A (ja) * 2000-08-17 2002-02-28 Mitsubishi Electric Corp 空気調和機

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4295530B2 (ja) * 2003-03-04 2009-07-15 東芝キヤリア株式会社 空気調和装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5929661U (ja) * 1982-08-17 1984-02-24 松下冷機株式会社 ヒ−トポンプ式空気調和機
JP3057393B2 (ja) * 1992-01-20 2000-06-26 株式会社クボタ 副燃焼室式ディーゼルエンジンの燃焼室
JPH0658653A (ja) * 1992-08-04 1994-03-04 Daikin Ind Ltd 気液分離器
JP2000234825A (ja) * 1999-02-15 2000-08-29 Daikin Ind Ltd ガス抜き分流器及び空気調和機
JP2002061966A (ja) * 2000-08-17 2002-02-28 Mitsubishi Electric Corp 空気調和機

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KASONO N., KOGASA Y., IWATA H.: "Hyomen Choryoku o Riyo shita Micro Kieki Bunri", THE JAPAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS, 2005 NENDO NENJI TAIKAI KOEN RONBUNSHU (3), 19 September 2005 (2005-09-19), pages 243 - 244 *
SUEHISA Y. ET AL.: "Heiban Groove Johatsuki no Kenkyu", DAI 42 KAI NATIONAL HEAT TRANSFER SYMPOSIUM KOEN RONBUNSHU, 2005, pages 543 - 544 *

Cited By (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101493275B (zh) * 2008-01-23 2013-04-17 日冷工业株式会社 气液分离装置及具有气液分离装置的冷冻装置
JP2009174836A (ja) * 2008-01-23 2009-08-06 Nichirei Kogyo Kk 気液分離装置および気液分離装置を備えた冷凍装置。
JP2010139094A (ja) * 2008-12-09 2010-06-24 Sanden Corp 冷凍回路用レシーバタンク及びこのレシーバタンクを備えた冷凍回路
JP2010185644A (ja) * 2009-02-12 2010-08-26 Nichirei Kogyo Kk 気液分離装置及び気液分離装置を備えた冷凍装置
CN103285689A (zh) * 2009-04-17 2013-09-11 清华大学 制冷型气液分离气体进样方法
WO2011040286A1 (ja) * 2009-09-30 2011-04-07 ダイキン工業株式会社 ガス冷媒分離器、ガス冷媒分離兼冷媒分流器、膨張弁及び冷凍装置
JP2011094946A (ja) * 2009-09-30 2011-05-12 Daikin Industries Ltd ガス冷媒分離器、ガス冷媒分離兼冷媒分流器、膨張弁及び冷凍装置
JP2011106809A (ja) * 2009-09-30 2011-06-02 Daikin Industries Ltd ガス冷媒分離器、ガス冷媒分離兼冷媒分流器、膨張弁及び冷凍装置
JP2011106810A (ja) * 2009-09-30 2011-06-02 Daikin Industries Ltd ガス冷媒分離器、ガス冷媒分離兼冷媒分流器、膨張弁及び冷凍装置
WO2012026496A1 (ja) * 2010-08-25 2012-03-01 三菱電機株式会社 アキュムレータを付設する冷媒圧縮機及び蒸気圧縮式冷凍サイクル装置
JP5518200B2 (ja) * 2010-08-25 2014-06-11 三菱電機株式会社 アキュムレータを付設する冷媒圧縮機及び蒸気圧縮式冷凍サイクル装置
JP2012068012A (ja) * 2010-08-27 2012-04-05 Nichirei Kogyo Kk 空気調和機等の冷凍装置
CN102452925A (zh) * 2010-11-03 2012-05-16 中国石油化工股份有限公司 用于分离醋酸和水的方法
CN102452925B (zh) * 2010-11-03 2014-04-02 中国石油化工股份有限公司 用于分离醋酸和水的方法
WO2012108149A1 (ja) 2011-02-08 2012-08-16 パナソニック株式会社 気液分離器および冷凍サイクル装置
WO2013004298A1 (en) * 2011-07-05 2013-01-10 Carrier Corporation Refrigeration circuit, gas-liquid separator and heating and cooling system
US9500395B2 (en) 2011-07-05 2016-11-22 Carrier Corporation Refrigeration circuit, gas-liquid separator and heating and cooling system
CN102992993A (zh) * 2011-09-17 2013-03-27 天华化工机械及自动化研究设计院有限公司 一种增设热泵的“醋酸+水”共沸精馏节能降耗方法
CN102992993B (zh) * 2011-09-17 2014-08-27 天华化工机械及自动化研究设计院有限公司 一种增设热泵的“醋酸+水”共沸精馏节能降耗方法
WO2013076971A1 (ja) * 2011-11-22 2013-05-30 パナソニック株式会社 気液分離器および冷凍サイクル装置
JP2014112021A (ja) * 2012-12-05 2014-06-19 Nichirei Kogyo Kk 気液分離器および気液分離器を備えた冷凍装置
JP2013117372A (ja) * 2013-03-15 2013-06-13 Nichirei Kogyo Kk 気液分離装置および気液分離装置を備えた冷凍装置。
CN105042956A (zh) * 2015-06-08 2015-11-11 大连冷冻机股份有限公司 自带过滤功能的氨低压循环桶
JPWO2019021431A1 (ja) * 2017-07-27 2020-03-19 三菱電機株式会社 冷凍サイクル装置
WO2019064427A1 (ja) * 2017-09-28 2019-04-04 三菱電機株式会社 油分離器およびそれを備えた空気調和機
JPWO2019064427A1 (ja) * 2017-09-28 2020-10-22 三菱電機株式会社 油分離器およびそれを備えた空気調和機
CN112714853A (zh) * 2018-09-28 2021-04-27 三菱电机株式会社 制冷循环装置的室外机、制冷循环装置以及空调装置
CN112714853B (zh) * 2018-09-28 2022-11-29 三菱电机株式会社 制冷循环装置的室外机、制冷循环装置以及空调装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN101310154A (zh) 2008-11-19
JPWO2007055386A1 (ja) 2009-04-30
JP4268994B2 (ja) 2009-05-27
CN101310154B (zh) 2012-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2007055386A1 (ja) 気液分離器および気液分離器を備えた冷凍装置
CN101067532B (zh) 密闭容器及油分离器、气液分离器、空调装置
JP4356214B2 (ja) 油分離器および室外機
WO2006109617A1 (ja) エジェクタ式冷凍サイクル用ユニット
JP5887518B2 (ja) 気液分離器および冷凍サイクル装置
EP2886978B1 (en) Distributor unit and evaporator having the same
CN106871507B (zh) 在制冷剂循环系统中分离制冷剂-油混合物中的油及冷却油和冷却和/或液化制冷剂的设备
JP2011247473A (ja) 気液分離器および冷凍サイクル装置
CN105452675A (zh) 喷射器
JP2010096483A (ja) 気液分離装置および気液分離装置を備えた冷凍装置。
EP2205909B1 (en) Air conditioner
JP4294680B2 (ja) 冷媒分配器および冷媒分配器を備えた空気調和機
EP1681522B1 (en) Gas liquid separator
JP5498715B2 (ja) 気液分離装置及び気液分離装置を備えた冷凍装置
CN103245144B (zh) 节能器及冷冻机
JP2012068012A (ja) 空気調和機等の冷凍装置
EP2787314A1 (en) Double-pipe heat exchanger and air conditioner using same
EP1801521A2 (en) Pressure reduce module with oil seperator
JP2013117372A (ja) 気液分離装置および気液分離装置を備えた冷凍装置。
JP5072523B2 (ja) 気液分離器及び空気調和器
JP2006170589A (ja) 気液分離装置および気液分離装置を備えた冷凍装置。
JP2000199658A (ja) 冷却装置の気液分離器
JPH07294179A (ja) 熱交換装置
JP2002061966A (ja) 空気調和機
JP2003050060A (ja) 空気調和機の冷媒回路

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200680042497.7

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2007544237

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 06823384

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1