专利名称：气液分离装置及具备气液分离装置的冷冻装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如冷冻循环及蒸汽循环等的热机的气液分离装置及油分离器，详细 而言，涉及实现更进一步的高性能化及小型化的技术。
背景技术：
例如，作为在冷冻循环中使用的气液分离装置及油分离器，使用了下述的气液分 离装置及油分离器，即，使用依靠重力积存液体或者油的罐，或者依靠旋回流的离心力使液 体或者油附着于外壁后依靠重力回收液体或油。在这样的结构的气液分开装置及油分离器中，基本上是依靠重力及离心力等的体 积力分离密度大的液相的构造。因此，因为使用罐及旋回流发生装置，所以成为大型的装置，而且，在气液分离装 置的设置位置及方向方面自由度少。进而，没有表示效率良好地分离气液的组件。因此，以前申请人为了解决上述的课题，申请了下述的发明专利，该发明的目的在 于通过在槽内依靠表面张力的作用使液相附着于槽地流动，使气液分离装置更高性能化及 小型化。下面，参照附图对申请专利的发明的内容进行说明。图13是表示申请了专利的气液分离装置的剖视图，图14是图13的C-C剖视图。图中，31是气液分离装置，32是构成上述气液分离装置31的外廓的外廓容器，该 外廓容器32是直径为50mm左右的圆筒状的筒体。而且，内部具有入口分隔体33、带槽体 34等。35是气相出口管，36表示二相流入口管，37表示液相出口管。而且，气相出口管 35、液相出口管37如图所示设置于圆筒状的筒体的端部。而且，二相流入口管36以小型化为目标，被设置在设置了气相出口管35的一侧的 圆筒状的筒体上端部附近的侧部。该二相流入口管36在向圆筒状的筒体的内面吹付气液二相流的制冷剂并使之在 圆筒的内面旋回的同时能够到达狭小空间38。到达了狭小空间38的气液二流相的液相利用表面张力在带槽体34内流动并积存 于液相积存室39，而气相积存于气相分离室40。构造为积存在液相积存室39中的液相和积存在气相分离室40中的气相分别从液 相出口管37、气相出口管35被导入到规定的部位。专利文献1 日本专利申请2008-38034号
发明内容
发明所要解决的课题但是，在上述现有的结构中存在下述的课题。即，存在的课题是，在作为将气液二相流入口管36设置于外廓容器32的侧部的气液分离装置31的情况下，为了吹出的二相流的气液以在狭小空间38和气液二相流入口管 36间(距离H尺寸)保持吹出的状态的聚集的方式在内壁中旋回地移动下去，没有使用带 槽体34整体而是局部，该带槽体34没有有效地被利用，不能进行效率良好的气液分离。这是为了要将气液分离装置制作得小而使上述的H尺寸变小的结果所产生的课题。为了解决课题的手段本发明为了解决上述课题，第一方面为，在气液分离室内设置朝向液相出口管的 带槽体，在该气液分离室的上游以入口分隔体制作狭小空间，同时，在该入口分隔体的上游 侧设置二相流入口管，将从该二相流入口管引导的气液二相流向该狭小空间、气液分离室 引导，并分离成气相和液相，气相导入到气相出口管，液相导入到液相出口管，同时，所述二 相流入口管设置于构成气液分离装置的筒状外廓容器的上方侧部，在与该二相流入口管相 向的部分上设置了将所述外廓容器的内径缩小的壁部件。根据这样的结构，从二相流入口管向气液分离装置吹出的气液二相流将气势良好 地与壁部件冲撞。即，吹出的气液二相流从入口管出来后立刻碰到壁部件，被气势良好地弹回，反复 冲撞。而且，最后向外廓容器的内周整体分散，并朝向狭小空间。由此，即使是以往的H尺寸，也能够使用带槽体的槽整体，将气液二相流高效率地 分离为气液。与此同时，能够实现气液分离装置的小型化。本发明为了解决上述课题，第二方面为，在筒状外廓容器的上游侧端部制作小外 廓容器作为壁部件，在该小外廓容器侧部设置了二相流入口管。根据这样的结构，从二相流入口管向气液分离装置内吹出的气液二相流与和二相 流入口管相向的部分冲撞，向内壁最大限度地扩展，并朝向狭小空间。由此，除了能得到上 述的效果以外，还能够与外廓容器一体地制作壁部件，因此，可以不准备特别的零部件等， 在成本等方面是有利的。本发明为了解决上述课题，第三方面为，在筒状外廓容器的上游侧端部制作小外 廓容器作为壁部件，在该小外廓容器侧部设置二相流入口管，同时，贯通该小外廓容器将气 相出口管向筒状外廓容器之外导出。根据这样的结构，能够与外廓容器一体地制作壁部件，因此，可以不准备特别的部 件等，在成本等方面是有利的。进而，由气相出口管减小小外廓容器内的容积，不会降低吹出的气液的速度，能够 使气液二相流分散化，因此，成为效率良好的气液分离装置。另外，与外廓容器相比较，将 小外廓容器的内径减小，但是其比例不是固定的，根据接受吹出的制冷剂的部分的形状、压 力、及制冷剂流量等，上述比例也可以进行变更。本发明为了解决上述课题，第四方面为，将具有设定成所述外廓容器内径的大致 1/2以下的孔及通孔的圆筒部件嵌合在筒状外廓容器的上游侧上端部作为壁部件，同时，利 用所述圆筒部件的侧部的通孔通过二相流入口管，并通过中央的孔设置了气相出口管。根据这样的结构，通过将具有通孔的圆筒部件嵌合于以往具有的外廓容器内，能 够不用实施特别的加工而得到效率良好的气液分离装置。本发明做成了将解决了这样的课题的气液分离装置设置于冷冻循环的减压器的下游的冷冻装置。通过将本发明的气液分离装置组装到冷冻装置中，能够得到具备不受设置位置、安装时的方向制约的效率良好的气液分离装置的冷冻装置。如以往的那样，能够不会受到气液分离装置的组装时的制约或处理上的制约地将 从二相流入口管吹出的气液二相流大致均勻地送入到狭小空间。因此，能够不会使机械大型化地得到效率良好的气液分离装置，进而得到组装了 该气液分离装置的冷冻装置。
图1是表示具备本发明的第一实施方式的气液分离装置的剖视图；图2是图1所示的气液分离装置的A-A剖视图；图3是图2所示的带槽体的展开立体图；图4是表示具备本发明的第二实施方式的气液分离装置的剖视图；图5是表示具备本发明的第三实施方式的气液分离装置的剖视图；图6是表示具备本发明的第四实施方式的气液分离装置的剖视图；图7是表示具备本发明的第五实施方式的气液分离装置的剖视图；图8是表示具备本发明的第六实施方式的气液分离装置的剖视图；图9是表示具备本发明的第七实施方式的气液分离装置的剖视图；图10是表示具备本发明的第八实施方式的气液分离装置的剖视图；图11是将具备本发明的气液分离装置用于冷冻循环的情况下的第一冷冻循环的 构成图；图12是将具备本发明的气液分离装置用于和图11不同的冷冻循环的第二冷冻循 环构成图；图13是表示以往的气液分离装置的剖视图；图14是图13的C-C剖视图。符号说明1 气液分离装置2:外廓容器3 筒体 3a 上盖体 3b 下盖体4 槽5 带槽体6 气液分离室7:液相出口管8:气相出口管9: 二相流入口管10:入口分隔体11:出口分隔体12:狭小空间13 小外廓容器
14 液相积存室15 壁部件16 缩管部17:曲部18:圆筒部件 18a:孔 18b 通孔19 承受板20 压缩机21 第一汽缸22:第二汽缸23 制冷剂输出管24 冷凝器25 冷凝器用送风机26 第一减压器27 第二减压器28 蒸发器29 蒸发器用送风机30 旁通管
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，本发明不被本实施方式限定。[实施方式1]图1是表示具备本发明第一实施方式的气液分离装置的剖视图，图2是图1所示 的气液分离装置的A-A剖视图，图3是图2所示的带槽体的展开立体图。图中，1是组装于冷冻循环中等的气液分离装置，2是构成气液分离装置1的外廓 容器，该外廓容器2由筒体3和上盖体3a、下盖体3b等构成。而且，在上述外廓容器2内设 置了具有朝向液相出口管7的槽4的带槽体5，在带槽体5的上游设置了入口分隔体10，构 成了气液分离室6。带槽体5，如图3所示，将薄板折弯，构成槽4，并使之成为圆形，如图2 所示插入在外廓容器2内。13是筒状的小外廓容器，如图所示，被安装于上述的外廓容器2的上盖体3a上。在该小外廓容器13的侧部安装了上述的二相流入口管9。另外，气相出口管8以 贯通该小外廓容器13的中心的形式安装。另外，该气相出口管8安装于上述的入口分隔体10，将积存于气液分离室6的气相 向外廓容器2外导出。14是液相积存室，上述的液相出口管7起到将积存在此的液相导出至外廓容器2 外的作用。另外，上述小外廓容器13和外廓容器2的直径的不同是，例如在将外廓容器2的 直径设为30mm的情况下，将小外廓容器13设为其一半的15mm。另外，这时的二相流入口管 9的外径为6_ 7_。
另外，因为本气液分离装置1所具有的气液分离作用等与上面提到的专利文献日 本申请2008 38034号相同，所以省略说明。 图中，特征的部分是，上述二相流入口管9和狭小空间之间的距离H尺寸与以往在 图13中说明的H尺寸大致相等。根据本发明，在入口分隔体10下方构成气液分离室6，在此构造中，将气相出口管 8设置于该入口分隔体10的中心是合理的。如果替换为二相流入口管9，则不能将气相出 口管8做成直管。因此，结果是将二相流入口管9如图所示设置于小外廓容器13侧部。因此，在本发明中，将二相流入口管9设置于小外廓容器13的侧部。另外，从二相 流入口管9吹出的二相流气液在具有气势的过程中与相向的壁面冲撞，使得进入狭小空间 12的气液均勻化。具体而言，在和二相流入口管9相向的部分中为了减小至二相流入口管9的距离， 设置直径比外廓容器2小的小外廓容器13，在该小外廓容器13侧部设置了二相流入口管 9。另外，使小外廓容器的内径比外廓容器小，但是其比例不是固定的，根据接受吹出的制冷 剂的部分的形状、压力、及制冷剂流量等，上述比例也可以进行变更。如果是具有这样的结构的气液分离装置，则从二相流入口管9吹出至气液分离装 置内的气液二相流，因为与图13相比直至冲撞的距离缩短，所以将相应地气势良好地与壁 部件冲撞。即，吹出的气液二相流从入口管9出来后立刻与壁部件冲撞，被气势良好地弹回， 且反复冲撞。而且，最后向外廓容器的内周整体上分散，并朝向狭小空间。由此，即使是以往的H尺寸，也能够使用带槽体5的槽4整体，因此，气液二相流能 够效率良好地分离为气相和液相。与此同时，能够实现气液分离装置1的小型化。关于实施方式2 7图4是表示具备本发明的第二实施方式的气液分离装置的剖视图，图5是表示具 备本发明的第三实施方式的气液分离装置的剖视图，图6是表示具备本发明的第四实施方 式的气液分离装置的剖视图，图7是表示具备本发明的第五实施方式的气液分离装置的剖 视图，图8是表示具备本发明的第六实施方式的气液分离装置的剖视图，图9是表示具备本 发明的第七实施方式的气液分离装置的剖视图。首先，在图4中，该实施方式2的特征在于，外廓容器2的制作方法与在实施方式1中说明的制作 小外廓容器13的壁部件15的制作方法不同。即，特征在于，图4所示的外廓容器2在筒体3的上部具有上盖体3a，在下部具有 下盖体3b，但是下盖体3b不是平板状的，而是具有缩管部16及曲部17的碗状。当然，在上 述缩管部16中安装了液相出口管7。 另外，壁部件15是，将筒体3制作得比实施方式1的长，与上盖体3a —致地嵌合 圆筒部件18，将嵌合了该圆筒部件18的部分作为与小外廓容器13相当的壁部件15。气相 出口管8贯通该圆筒部件18所具有的孔18a，二相流入口管9利用通孔18b，如图所示安装 于筒体3的侧部。这时，预先使H尺寸及孔18a的直径与实施方式1的外廓容器2、小外廓容器13、二相流入口管9等的尺寸及直径相一致。根据这样的结构，通过将具有通孔18b的圆筒部件18嵌合于以往具有的外廓容器2内，即使不特别地制作小外廓容器13，也能够得到效率良好的气液分离装置。接下来，在图5中，该实施方式3的特征在于，与实施方式1、2不同，由上盖体3a制作小外廓容器13，进而将该小外轮廓容器13与外廓容器2制作成一体，其它与实施方式1、2相同地制作。接下来，在图6中，该实施方式4的特征在于，将实施方式3的气相出口管8和入口分隔体10由一体 物制作，其它与实施方式1、2相同地制作。接下来，在图7中，该实施方式5的特征在于，将实施方式4的小外廓容器13的形状制作成气液容易 流动的形状，其它与实施方式1、2相同地制作。接下来，在图8中，该实施方式6的特征在于，由上盖体3a制作实施方式3的小外廓容器13，其它与 实施方式1、2相同地制作。接下来，在图9中，该实施方式7的特征在于，将实施方式1的下盖体3b制作成与实施方式2同样的 碗状而不是平板，其它与实施方式1、2相同地制作。在实施方式8中，图10是表示具备本发明的实施方式8的气液分离装置1的剖视图。图10所示的气液分离装置1与上述说明的实施方式不同，不在外廓容器2上设置 壁部件15。此气液分离装置1不是通过使二相流的气液与壁部件15冲撞是使之均勻的，而是 在入口分隔体10的上部设置承受板19，由该承受板19暂时接受吹出至外廓容器2内的二 相流的气液，使溢出的气液进入到入口分隔体10内而分散。S卩，气液变得聚集而到达上述承受板19的二相流的气液暂时由此承受板19接收， 并积存于由该承受板19制作的气液积存室，溢出于该气液积存室的气液流向入口分隔体 10侧。由此，上述的二相流的气液均勻地分散并进入到狭小空间12内。换言之，如上所述，在本实施方式中也能够得到与以上所说明的壁部件15同样的作用。关于实施方式9，图11是将具备本发明的气液分离装置用于冷冻循环的情况下的冷冻循环的构成 图。根据图11，对将上述的气液分离装置1用于冷冻循环的情况下的第一冷冻循环的 构成进行说明。在图11所示的冷冻循环构成图中，为了说明本实施方式，标注了必要的基本要素。即，压缩机20具有第一汽缸21和第二汽缸22，由压缩机吸入的低温低压的气相制 冷剂通过第一汽缸21和第二汽缸22分两级压缩，成为高温高压气相制冷剂，经制冷剂输出管23，由冷凝器24向由冷凝器用送风机25输送的空气中放热，成为高压液制冷剂。液制冷剂由第一减压器26减压，成为二相流，从二相流入口管9流入到气液分离装置1，液相制冷 剂从液相出口管7出来后，进入到第二减压器27，从由蒸发器用送风机29输送的空气中夺 取热，成为低温低压的气相制冷剂，并被吸入到压缩机20。另一方面，因为由气液分离装置1分离的气相制冷剂从气相出口管8被吸入到第二汽缸22，所以，由气液分离装置1分离的不有助于蒸发的气相制冷剂不需要由第一汽缸 21进行压缩，能够节省压缩动力，能够进行高效率的运转。关于实施方式10，图12是将具备本发明的气液分离装置用于和图11不同的冷冻循环的第二冷冻循环构成图。图12是将上述的气液分离装置1用于冷冻循环的情况下的第二冷冻循环构成图。 在图12所示的冷冻循环构成图中，为了说明本实施方式，标注了必要的基本构成要素。S卩，压缩机20仅具有第一汽缸21，由压缩机吸入的低温低压的气相制冷剂由第一 汽缸21压缩，成为高温高压气相制冷剂，经制冷剂输出管23，由冷凝器24向由冷凝器用送 风机25输送的空气中放热，成为高压液制冷剂。液制冷剂由第一减压器26减压，成为二相 流，从二相流入口管9流入到气液分离装置1，液相制冷剂从液相出口管7进入蒸发器28， 从由蒸发器用送风机29输送的空气中夺取热，成为低温低压的气相制冷剂，并被吸入到压 缩机20。另一方面，因为由气液分离装置1分离的气相制冷剂从气相出口管8经蒸发器旁 通管30被吸入到压缩机20。在不使用气液分离装置1的情况下，因为由减压器26减压的二相流的气相制冷剂 也流入到蒸发器28，所以，特别是在由蒸发器用送风机29输送的空气温度低的情况下，蒸 发压力降低，气相制冷剂的密度减小，体积流量增大，因此，在蒸发器28中的压力损失大， 蒸发器28的出口压力、即压缩机吸入压力降低，所以，压缩动力增大，不能进行高效率的运转。与此相对，如本实施例所示，因为设置气液分离装置1，将被分离的气相制冷剂从 气相出口管8经蒸发器旁通管30吸入到压缩机20，由此，不有助于蒸发的气相制冷剂不会 流入到蒸发器28，所以，能够抑制蒸发器28中的压力损失，能够节省压缩动力，能够进行高 效率的运转。以往，作为在冷冻循环中使用的气液分离装置1，使用了依靠重力积存液体的罐， 或者使用依靠旋回流的离心力使液相附着于外壁后依靠重力回收液体的气液分离装置1， 但是，在这样的结构的气液分离装置1中，因为基本上是依靠重力及离心力等的体积力分 离密度大的液相的构造，所以，在气液分离装置1的设置位置及方向方面自由度少，而且， 因为使用罐及旋回流发生装置，所以，成为大型的装置，但是，通过使用本发明的气液分离 装置1，能够实现小型且发挥设置方向及方向的自由度大的效果，同时能够进行高效率的运 转。另外，不用说，在将气液分离装置1组装到由图11、图12说明的冷冻循环中时，预 先按照二相流入口管9位于上方的方式以安装工具(未图示)等固定于机器主体上为好。本发明因为具有如以上说明的结构，所以能够得到如下所述的效果。
S卩，因为在气液分离室中设置朝向液相出口管的带槽体，在该气液分离室的上游 以入口分隔体制作狭小空间，同时，在该入口分隔体的上游侧设置二相流入口管，将已从该 二相流入口管导入的气液二相流向该狭小空间、气液分离室引导，并分离成气相和液相，气 相导入到气相出口管，液相导入到液相出口管，同时，上述二相流入口管设置于构成气液分 离装置的筒状外廓容器的侧部，在与该二相流入口管相向的部分中设置了将上述外廓容器 的内径缩小的壁部件，所以，从二相流入口管向气液分离装置吹出的气液二相流将气势良 好地与壁部件冲撞。S卩，吹出的气液二相流从入口管出来后立刻与壁部件冲撞，被气势良好地弹回，反 复冲撞。而且，最后向外廓容器的内周整体分散，并朝向狭小空间。
由此，即使是以往的H尺寸，也能够使用带槽体的槽整体，将气液二相流高效率地 分离为气液。与此同时，能够实现气液分离装置的小型化。另外，因为在筒状外廓容器的上游侧端部制作小外廓容器并作为壁部件，在该小 外廓容器侧部设置了二相流入口管，所以，从二相流入口管向气液分离装置内吹出的气液 二相流与和二相流入口管相向的部分冲撞，向内壁最大限度地扩展，并朝向狭小空间。由 此，除了能得到上述的效果以外，还能够与外廓容器一体地制作壁部件，因此，可以不准备 特别的零部件等，在成本等方面是有利的。另外，因为在筒状外廓容器的上游侧端部制作小外廓容器并作为壁部件，在该小 外廓容器侧部设置二相流入口管，同时，贯通该小外廓容器将气相出口管向筒状外廓容器 之外导出，所以，能够与外廓容器一体地制作壁部件，因此，可以不准备特别的零部件等，在 成本等方面是有利的。此外，由于能够由气相出口管减小小外廓容器内的容积，使从二相流入口管吹出 的气液二相流容易分散化，所以，成为效率良好的气液分离装置。另外，因为在筒状外廓容器的上游侧上端部嵌合了具有被设定在该外廓容器的内 径的1/2以下的孔及通孔的圆筒部件而作为壁部件，同时，利用上述圆筒部件的侧部的通 孔穿插二相流入口管并通过中央的孔穿插气相出口管，所以，通过将具有通孔的圆筒部件 嵌合于以往的外廓容器内，能够不用实施特别的加工得到效率良好的气液分离装置。另外，因为做成了具备将上述说明的气液分离装置设置于冷冻循环的减压器的下 游的气液分离装置的冷冻装置，所以，能够得到具备不受安装时的方向等制约的效率良好 的气液分离装置的冷冻装置。
权利要求
一种气液分离装置，其特征在于，在气液分离室内设置朝向液相出口管的带槽体，在该气液分离室的上游以入口分隔体制作狭小空间，同时，在该入口分隔体的上游侧设置二相流入口管，将从该二相流入口管引导的气液二相流向该狭小空间、气液分离室引导，并分离成气相和液相，气相导入到气相出口管，液相导入到液相出口管，同时，所述二相流入口管设置于构成气液分离装置的筒状外廓容器的上方侧部，在与该二相流入口管相向的部分上设置了将所述外廓容器的内径缩小的壁部件。
2.如权利要求1所述的气液分离装置，其特征在于，在筒状外廓容器的上游侧端部制作小外廓容器作为壁部件，在该小外廓容器侧部设置 了二相流入口管。
3.如权利要求1所述的气液分离装置，其特征在于，在筒状外廓容器的上游侧端部制作小外廓容器作为壁部件，在该小外廓容器侧部设置 二相流入口管，同时，贯通该小外廓容器将气相出口管向筒状外廓容器之外导出。
4.如权利要求1所述的气液分离装置，其特征在于，将具有设定成所述外廓容器内径的大致1/2以下的孔及通孔的圆筒部件嵌合在筒状 外廓容器的上游侧上端部作为壁部件，同时，利用所述圆筒部件的侧部的通孔通过二相流 入口管，并通过中央的孔设置了气相出口管。
5.一种具备气液分离装置的冷冻装置，其特征在于，将权利要求1 4中任一项所述的气液分离装置设置于冷冻循环的减压器的下游。
全文摘要
一种气液分离装置，其使利用在狭小空间中的表面张力效果将气液二相分离为气相和液相的气液分离装置进一步高性能化、小型化，并使向冷冻循环中的组装容易。气液分离装置的特征在于，在气液分离室内设置朝向液相出口管的带槽体，在该气液分离室的上游以入口分隔体制作狭小空间，同时，在该入口分隔体的上游侧设置二相流入口管，将从该二相流入口管引导的气液二相流向该狭小空间、气液分离室引导，并分离成气相和液相，气相导入到气相出口管，液相导入到液相出口管，同时，所述二相流入口管设置于构成气液分离装置的筒状外廓容器的上方侧部，在与该二相流入口管相向的部分上设置了将所述外廓容器的内径缩小的壁部件。
文档编号F25B43/00GK101806521SQ201010121240
公开日2010年8月18日 申请日期2010年2月11日 优先权日2009年2月12日
发明者小森彻矢, 岩田博, 度会和孝, 松本隆雄 申请人:日冷工业株式会社