JP2000320933A - 気液分離器およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 気液分離器内部へ流入する気液二相冷媒が内
壁面と衝突することにより圧力損失が増大したり、衝突
により液が噴霧化して気液分離効率を低下させたり、液
を溜める機能のために気液分離器の容積が大きくなり実
装スペースを広く取らなければならなかったりしたこ
と。 【解決手段】 気液分離器１０は、密閉容器から成る気
液分離部２の横方向一端側に、気液二相状態の流体をほ
ぼ水平方向に流入させる向きで流入口１を配置し、流入
口１に対しほぼ水平方向に位置する気液分離部２の他端
側には液流出口４を設けるとともに、気液分離部２内に
おける、ガス６の流速を１０ｍ／秒以下とし、かつ、液
５の流速を０．２ｍ／秒以下とする流速設定手段１０ａ
を備えた構成にされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、主に、冷凍サイ
クル中における気液二相流体をガスと液とに分離する気
液分離器、および、その製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１９は例えば特開平９−２５０８４８
号公報に開示された気液分離器を用いた冷媒回路図であ
る。図１９において、１は気液二相冷媒の流入口、２は
気液分離部、３はガス流出口、４は液流出口であり、こ
れらによって気液分離器１０全体が構成されている。気
液分離器１０内部にはバッフル手段１１が内蔵され、ガ
ス流出口３と気液分離部２の接続口は突起部１７を介し
て接続されている。また、１２は冷媒の圧縮機、１３は
凝縮器、１４は絞り装置、１５は蒸発器であり、これら
と気液分離器１０が順次配管接続されて、冷媒回路が構
成される。尚、液流出口４は毛細管１６を介して圧縮機
１２の吸込側と接続される。

【０００３】次に動作について説明する。流入口１から
気液分離器１０内へ流入した一部蒸発の液冷媒とガス冷
媒は、気液分離部２の上部内壁に向かって吹き出され、
液冷媒の大部分は壁面に沿って流れ落ち、気液分離部２
の下部に溜まる。また、液冷媒の一部は、ガス冷媒とと
もに気液分離部２の液面上方を流れるが、バッフル手段
１１によって気液分離部２の内周へ導かれ気液分離部２
の下部に流れ落ちるようになっている。

【０００４】かかる気液分離器１０において、気液分離
部２内部の液面が上昇して気液分離部２の上面付近まで
達した場合でも突起部１７は大径であるので、突起部１
７におけるガス冷媒速度はガス流出口３におけるガス冷
媒速度よりも小さい。そのため、液冷媒がガス流出口３
に吸い上げられることは防止される。

【０００５】一方、他の気液分離器として、特開平９−
１７８２７６号公報開示のものが知られている。図２０
はこの公報に開示された気液分離器の構成図である。図
２０において、１は流入口、２は気液分離部、１８はガ
ス流出管である。前記の気液分離部２は、水平面に対し
てα度傾斜させて設置される。

【０００６】次に動作について説明する。流入口１から
気液分離部２へ流入したガス冷媒は気液分離部２内部で
Ｕ字に曲げられたガス流出管１８から流出する。この気
液分離部２では、圧縮機から持ち出された冷凍機油が溜
められる構成であり、ガス冷媒がガス流出管１８から流
出する際には、ガス流出管１８のＵ字部下方の孔１９か
ら、気液分離部２の下部に溜まる冷凍機油を吸引し、冷
凍機油とガス冷媒がガス流出管１８から流出する。

【０００７】他方、別の気液分離器として、特開平１０
−３００２８７号公報開示のものが知られている。図２
１および図２２は前記公報に記載された気液分離器であ
り、図２１は側断面図、図２２は気液分離器を上方から
見た平断面図である。図２１において、１は冷媒の流入
口、２は流入口１が接線方向に接続された気液分離部、
３はガス流出口、４は液流出口である。また、気液分離
部２の内部には、気液分離を助ける分離材２０が内蔵さ
れている。この分離材２０は気液分離部２に対して所定
の角度に傾斜して設置されている。

【０００８】次に動作について説明する。流入口１から
流入する油の液適を含むガス冷媒は、気液分離部２の側
面に沿って螺旋上に旋回するように気液分離部２内に流
れ込む。気液分離部２内部では、下部に油が溜まり、上
部からは分離材２０を通ったガス冷媒がガス流出口３か
ら流出する。ガス冷媒が分離材２０を通過する際には、
ガス冷媒中に浮遊する油の液滴が捕獲され、分離材２０
の傾斜に沿って気液分離部２の下方に速やかに流れる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、特開平９−
２５０８４８号公報開示の気液分離器では、流入口１か
ら流入した気液二相状態の流体は、気液分離部２の内壁
に向かって吹き出されるので、流体が壁面に衝突する際
に圧力損失が大きくなる。また、気液二相流体が壁面に
衝突する際に噴霧状の液滴を生じやすく、この微細な液
滴がガス中を浮遊しながらガス流出口３から流出するこ
とによって、気液分離性能を低下させる要因となってい
た。また、気液分離部２に液を溜める機能を持たせてい
るため、気液分離部２の内容積が大きくなり、例えば冷
凍機に実装する場合はスペースを大きくとってしまうと
いう課題もあった。

【００１０】また、特開平９−１７８２７６号公報開示
の気液分離器では、前記の課題に加え、Ｕ字に曲げられ
たガス流出管１８を気液分離部２に内挿しなければなら
ないので、製造上、ガス流出管１８の曲げ工程や、ガス
流出管１８を気液分離部２に内挿してから気液分離部２
となる容器を溶接して成形する工程などを必要とし、製
造コストがかかるという課題があった。

【００１１】更に、特開平１０−３００２８７号公報開
示の気液分離器は鉛直方向に縦長の構造となるため、例
えば冷凍機へ実装する場合は鉛直方向の設置スペースが
必要となり、冷凍機自体を鉛直方向に薄型化できないと
いう課題があった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前述した種々の課題を解
消するために、この発明の第１の発明に係る気液分離器
は、密閉容器から成っていて当該容器内で気液二相状態
の流体をガスと液に分離させる気液分離部と、気液分離
部内に気液二相状態の流体を流入させる流入口と、気液
分離部内で分離されたガスを気液分離部から流出させる
ガス流出口と、気液分離部内で分離された液を気液分離
部から流出させる液流出口とを備えた気液分離器におい
て、気液分離部の横方向一端側に、気液二相状態の流体
をほぼ水平方向に流入させる向きで流入口を配置し、流
入口に対しほぼ水平方向に位置する気液分離部の他端側
には、液流出口を設けるとともに、気液分離部内におけ
る、ガスの流速を１０ｍ／秒以下とし、かつ、液の流速
を０．２ｍ／秒以下とする流速設定手段を備えた構成に
したものである。

【００１３】また、この発明の第２の発明に係る気液分
離器は、前記の構成において、気液分離部内におけるガ
ス流出口の流体流れ方向上流側または下流側の少なくと
も一方に、気液界面に生じる波を抑制する波抑制手段を
設けたものである。

【００１４】そして、この発明の第３の発明に係る気液
分離器は、前記の各構成において、ガス流出口もしくは
液流出口の少なくとも一方を気液分離部に複数口設けた
ものである。

【００１５】更に、この発明の第４の発明に係る気液分
離器は、前記の各構成において、ガス流出口に、ガス流
出口からの液の流出を防ぐ液流出防止手段を設けたもの
である。

【００１６】また、この発明の第５の発明に係る気液分
離器は、前記の各構成において、液流出口が流入口より
も下方位置となるように、気液分離部を傾けて配置した
ものである。

【００１７】そして、この発明の第６の発明に係る気液
分離器は、前記の各構成において、ガス流出口から分岐
接続されるとともに流体の絞り手段および加熱手段を有
するガスバイパス配管と、ガスバイパス配管における加
熱手段の流体流れ方向下流側にガスバイパス配管内を流
れるガスの温度を検知するガス温度検知手段とを設けた
ものである。

【００１８】更に、この発明の第７の発明に係る気液分
離器の製造方法は、請求項第１項に記載の気液分離器を
製造するにあたり、横置きした配管の一端開口を流入口
とし、配管の他端開口の上下ほぼ中央部を横からプレス
して圧潰することにより、当該圧潰部の上方にガス流出
口を形成し圧潰部下方に液流出口を形成して、気液分離
部を構成したものである。

【００１９】また、この発明の第８の発明に係る気液分
離器の製造方法は、請求項第１項に記載の気液分離器を
製造するにあたり、気液二相状態の流体を流通させる中
抜き部が形成された中板と、中板の両側に重ねて配備さ
れて中抜き部を密閉するとともに流入口、ガス流出口、
液流出口が形成される２枚の側板を用い、中板および２
枚の側板を重ねて一体に固着して、気液分離部を構成し
たものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳しく説明する。 発明の実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態の一
例に係る気液分離器を示す側断面図であり、従来の気液
分離器と同様の部分は同一の符号で示す。図２は気液分
離器の気液分離部で見られる気液二相流の流動様式、図
３はＡＩＣｈＥ Ｊｏｕｒｎａｌ（Ｖｏｌ ２４，Ｎｏ
５）に掲載された論文「Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｇａｓ−
Ｌｉｑｕｉｄ Ｆｌｏｗ ｉｎ Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ
Ｐｉｐｅｓ：Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｔｈｅ Ｆｌｏｗ
Ｐａｔｔｅｒｎ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ」中に記載され
ている気液二相流のガスの見かけ流速（ガスの容積流量
を気液分離部２の配管内断面積で除した値）を横軸にと
り、液の見かけ流速（液の容積流量を気液分離部２の配
管内断面積で除した値）を縦軸にとった気液二相流の流
動様式線図である。

【００２１】図１において、１は気液二相流体の流入
口、２は密閉容器から成る気液分離部、３はガス流出
口、４は液流出口である。気液分離部２はその長手方向
を水平面と平行にして設置され、ガス流出口３は気液分
離部２の上面から分岐し、液流出口４は気液分離部２の
下面から分岐する構造によって、気液分離器１０全体が
構成される。気液分離部２の管内径Ｄは、ガスの見かけ
流速が１０ｍ／秒以下で液の見かけ流速が０．２ｍ／秒
以下となるように設定されていて、かかる設定構成が流
速設定手段１０ａを成している。また、気液分離部２の
横方向一端側には気液二相状態の流体を水平方向に流入
させる向きで流入口１が配置され、この流入口１に対し
水平方向に位置する気液分離部２の他端側には液流出口
４が設けられている。因みに、流入口１と気液分離部２
の位置は、流入口１から流入する気液二相流体の流入方
向と、気液分離部２内での流体流れ方向とが同じ向きと
なる位置に設定されている。尚、流入口１からガス流出
口３および液流出口４までの距離は、流入する気液二相
流体の速度に応じて変更する方が分離効率がよくなる。
因みに、図５に示すように、流入口１からガス流出口３
および液流出口４までの距離が短い場合は気液の分離効
率が低下するため、流入口１からガス流出口３および液
流出口４までの距離は１０ｍｍ以上とるのが望ましい。

【００２２】また、図４はこの気液分離器１０を冷凍サ
イクルに実装した場合の冷媒回路図である。図４におい
て、１２は圧縮機、１３ａは第１の凝縮器、１０は気液
分離器、１３ｂは第２の凝縮器、１４ａ〜１４ｄは第１
〜第４の絞り装置、１５は蒸発器であり、これらによっ
て冷凍サイクルが構成される。２１は、気液分離器１０
と第２の絞り装置１４ｂの間から分岐し、第４の絞り装
置１４ｄおよび冷媒熱交換器２０を介して冷凍サイクル
の低圧部に至るバイパス回路である。また、２２は気液
分離器１０の底部と第２の絞り装置１４ｂをつなぐ配管
に設けられた温度検出手段、２３は気液分離器１０の底
部と第２の絞り装置１４ｂをつなぐ配管に設けられた圧
力検出手段、２４は気液分離器１０の底部と第２の絞り
装置１４ｂをつなぐ配管内の冷媒とバイパス回路２１内
の冷媒との間で熱交換を行う冷媒熱交換器である。

【００２３】ここで、気液分離器１０の動作について図
１を用いて説明する。まず、気液二相状態の流体が流入
口１から気液分離部２へ流入する。気液分離部２の管内
径Ｄは、ガスの見かけ流速が１０ｍ／秒以下で液の見か
け流速が０．２ｍ／秒以下となるように設定されている
ので、図３に示した流動様式線図から、気液分離部２内
での流動様式は成層流となる。従って、液とガスの流れ
が減速し、重力にしたがって、液は気液分離部２の下部
に沿って流れ、ガスは気液分離部２の上部に沿って流れ
るようになる。ここで、流入口１から流入する気液二相
流体の流入方向と、気液分離部２内での流体流れ方向が
同じ向きであるため、気液分離部２に流入した気液二相
流体を壁面に衝突させることなく気液に分離することが
可能となる。

【００２４】更に、気液分離器１０を組み入れた冷凍サ
イクルの動作を図４により説明する。圧縮機１２から吐
出された高温・高圧のガス冷媒は、第１の凝縮器１３ａ
で所定の乾き度まで凝縮されて気液二相状態となり、気
液分離器１０へ流入する。気液分離器１０へ流入した気
液二相冷媒は、未凝縮のガス冷媒と凝縮液とに分離され
る。未凝縮のガス冷媒は、第２の凝縮器１３ｂで凝縮・
液化し、第１の絞り装置１４ａを介して中間圧部に流入
する。気液分離部１０で分離された液冷媒は、冷媒熱交
換器２４および第２の絞り装置１４ｂで流量調節された
後、中間圧部に流入し、第１の絞り装置１４ａから中間
圧部へ流入した液冷媒と合流する。合流した液冷媒は、
第３の絞り装置１４ｃにより低圧の気液二相冷媒となっ
て蒸発器１５へ流れ込んで蒸発・気化し、圧縮機１２へ
戻る。

【００２５】気液分離器１０で分離された液冷媒は、冷
媒熱交換器２４で過冷却された後、一部はバイパス回路
２１へ流れ、第４の絞り装置１４ｄで低温・低圧の気液
二相状態となり冷媒熱交換器２４へ至る。冷媒熱交換器
２４において、バイパス回路２１を流れる低温の気液二
相冷媒は、気液分離器１０からの液冷媒より熱を奪って
蒸発・気化し冷凍サイクルの低圧部である圧縮機１２の
吸込側に流れる。気液分離器１０からの液冷媒に未凝縮
のガス冷媒が混入した場合には、冷媒熱交換器２４にお
いてバイパス回路２１内を流れる気液二相冷媒に奪われ
た熱は気液分離器１０からの液冷媒中に混入したガス冷
媒を凝縮させるために使用されるので、冷媒熱交換器２
４を流出する液冷媒は飽和状態に近い。そこで、温度検
出手段２２と圧力検出手段２３により冷媒熱交換器２４
出口における冷媒の温度と圧力を検出し、冷媒熱交換器
２４を通過後の液冷媒が飽和状態であれば、気液分離器
１０からの液冷媒に未凝縮のガス冷媒が混入したものと
判断して、第２の絞り装置１４ｂで流量を低下させるよ
うに制御する。かかる制御により、気液分離部２に流入
した液を気液分離部２に滞留させることなく流出させる
ことができる。

【００２６】従って、この実施の形態の気液分離器１０
によれば、ガスの見かけ流速が１０ｍ／秒以下で液の見
かけ流速が０．２ｍ／秒以下となるように気液分離部２
の管内径Ｄが選定されるとともに、流入口１からの冷媒
流入方向と気液分離部２内での冷媒流れ方向が同一にさ
れているので、気液分離部２内部での流体の壁面への衝
突をなくし、圧力損失を小さくすることができる。ま
た、気液分離部２には液が滞留することがなく、気液分
離器１０に液を溜める機能を持たせなくてもよいので、
気液分離器１０の空間容積をコンパクトにすることが可
能であり、かつ、軽量化することができる。尚、図３に
示す流動様式線図は、流体の密度、粘度、流路の管径、
重力などの影響により気液二相流の流動様式の遷移境界
が変化するので、ガスの見かけ流速および液の見かけ流
速の目標値は流体の物性値や管の形状に応じて修正する
ことが望ましい。

【００２７】発明の実施の形態２．図６はこの発明の実
施の形態２を示す図である。図中、実施の形態１と同様
の部分には同一の記号を付して説明を省略する。図６に
おいて、７は仕切板から成り気液界面に生じる波を抑制
する波抑制手段である。ここで、波抑制手段７，７は、
気液分離部２内においてガス流出口３の流体流れ方向上
流側および下流側の双方に設置されている。

【００２８】次に動作について説明する。気液二相状態
の流体が流入口１から気液分離部２へ流入する。気液分
離部２では液とガスの流れが減速し、重力にしたがっ
て、液は気液分離部２の下部に沿って流れ、ガスは気液
分離部２の上部に沿って流れるようになる。このとき、
流量が非定常的に変動したり、もしくは、流速が速くな
った場合には、気液分離部２内部において気液界面が波
立つようになる。ところが、波抑制手段７を設置したこ
とによって、発生した波が波抑制手段７に衝突し壁面を
流れ落ちて静められ、ガス流出口３への液の進入が防止
される。

【００２９】従って、ガス流出口３の前後に波抑制手段
７，７を設置したことによって、ガス流出口３の近傍で
気液界面が波立つことが抑えられる。これにより、特
に、ガス流出口３からの液の流出を防ぎ、ガスの分離効
率を向上することができる。

【００３０】発明の実施の形態３．図７はこの発明の実
施の形態３を示す図である。図中、実施の形態１と同様
の部分には同一の記号を付して説明を省略する。図７に
おいて、４ａ，４ｂは気液分離部２の底部に複数口設け
られた液流出口である。

【００３１】次に動作について説明する。まず、気液二
相状態の流体が流入口１から気液分離部２へ流入する。
気液分離部２では、液とガスの流れが減速し、重力にし
たがって、液は気液分離部２の下部に沿って流れ、ガス
は気液分離部２の上部に沿って流れるようになる。ここ
で、流入口１から流入する気液二相流体の速度が速くな
った場合、気液分離部２内部において気液界面が波立つ
ようになるが、手前の液流出口４ａによってまず一部の
液が合流液流出口４ｃへ排出される。これにより、気液
分離部２内部の気液界面の高さ位置が低くなる。液流出
口４ａから流出しなかった液は気液分離部２を流れ、液
流出口４ｂから合流液流出口４ｃへ排出される。

【００３２】従って、流入口１から気液分離部２に流入
する気液二相流体の流量が増えても、ガス流出口３近傍
における液面を低く抑えることができ、液がガス流出口
３に届きにくくなる。これにより、ガス流出口３から流
出する液冷媒を低減できるので、広い流量範囲において
安価に、かつ、効率的に気液を分離することができる。

【００３３】尚、図示はしないが、複数のガス流出口３
を気液分離部２の上部に設けることもできる。かかる構
成の場合は、気液分離部２内でガス量が多いときに複数
口のガス流出口３からガスが抜かれて気液分離部２内の
流速が抑えられるので、気液界面のせん断力によってガ
ス中に霧状の液滴が飛散することを抑えることができ
る。

【００３４】発明の実施の形態４．図８はこの発明の実
施の形態４を示す図である。図中、実施の形態１と同様
の部分には同一の記号を付して説明を省略する。ガス流
出口３は、気液分離部２との接続部付近においてその管
内径Ｄ１が気液分離部２の管内径Ｄ以上に設定されてい
る。

【００３５】次に動作について説明する。気液二相状態
の流体が流入口１から気液分離部２へ流入する。気液分
離部２では液とガスの流れが減速し、重力にしたがっ
て、液は気液分離部２の下部に沿って流れ、ガスは気液
分離部２の上部に沿って流れるようになる。ここで、ガ
ス流出口３の接続部近傍の管内径Ｄ１は、気液分離部２
の管内径Ｄ以上であるため、気液分離部２からガス流出
口３に流入するガスの速度は気液分離部２内よりも遅く
なり、ガス中を浮遊する液滴は重力によってガス流出口
３の入口付近で下降する。そこで、ガス流出口３から流
出する液量が低下する。

【００３６】従って、ガス流出口３の接続部近傍の管内
径Ｄ１を気液分離部２の管内径Ｄ以上とした液流出防止
手段８ａを採用することによって、ガス流出口３から流
出しようとする液滴を重力で降下させることができる。
これにより、ガス流出口３から液が流出することを防ぐ
ことができ、簡易構成で安価にガスの分離効率を向上さ
せることができる。

【００３７】尚、図９に示すように、気液分離部２の接
続口近傍のガス流出口３内に、液滴を捕獲する網状の液
流出防止手段８を設置し、液滴を捕獲するようにしても
同様の効果を有する。

【００３８】発明の実施の形態５．図１０はこの発明の
実施の形態５を示す図である。図中、実施の形態１と同
様の部分には同一の記号を付して説明を省略する。図１
０に示すように、液流出口４が流入口１よりも下方位置
となるように、気液分離部２は角度θぶん傾斜配置され
ている。

【００３９】次に動作について説明する。気液二相状態
の流体が流入口１から気液分離部２へ流入する。気液分
離部２では、液とガスの流れが減速し、重力にしたがっ
て、液は気液分離部２の下部に沿って流れ、ガスは気液
分離部２の上部に沿って流れるようになる。ここで、液
は気液分離部２の傾斜にしたがって液流出口４へ流れや
すくなり、しかも液流出口４付近での液面の高さが高く
なるので、ガスが液に同伴して液流出口４から流出する
ことを防ぐことができる。

【００４０】従って、気液分離部２を上記のように傾斜
させたことによって、特に、液流出口４からガスが流出
することを防ぐことができるので、安価に効率よく液を
分離することが可能となる。

【００４１】発明の実施の形態６．図１１および図１２
はこの発明の実施の形態６を示す図であり、図１１は構
成図、図１２は正面図である。図中、実施の形態１と同
様の部分には同一の記号を付して説明を省略する。

【００４２】引続き、気液分離器の製造方法について説
明する。配管径が均等な配管の一端側を配管上下中央部
でプレスして圧潰部３０とし、ガス流出口３を上部に液
流出口４を下部に成型する。一方、配管の他端側は所要
の配管径になるまで絞るか、あるいはプレス加工を施し
て、流入口１を形成する。このとき、流入口１とガス流
出口３および液流出口４の間には、気液分離部２となる
空間を空けるようにする。このように製造した気液分離
器１０は、ガス流出口３が上で液流出口４が下になるよ
うに設置されるので、コンパクトな形状で気液を分離す
ることが可能となる。

【００４３】従って、１本の配管をプレス加工すること
によって、気液分離器を成型することができるため、安
価で、かつ、コンパクトな気液分離器を製造することが
可能となる。

【００４４】発明の実施の形態７．図１３および図１４
はこの発明の実施の形態７を示す図であり、図１３は気
液分離器の分解構成図、図１４は気液分離器の組立図を
示す。図中、９ａは前部の側板、９ｂは中板、９ｃは後
部の側板である。

【００４５】この実施の形態による気液分離器の製造方
法について説明する。側板９ａ、中板９ｂ、側板９ｃ
は、板金プレスによって所定の大きさ・形状に切断され
る。このとき、側板９ａには流入口１、ガス流出口３、
および液流出口４が打抜かれる。また、中板９ｂには気
液二相流の流路となる中空の中抜き部９ｄが打抜かれ
る。このように板金プレス加工して得られた側板９ａ、
中板９ｂ、および側板９ｃは、それら３枚を１組として
重ねられ、炉中のろう付けにより一体化して固着され気
液分離器１０となる。

【００４６】従って、側板９ａ、中板９ｂ、側板９ｃの
３枚の板を炉中のろう付けにより一体化して気液分離器
１０を製造することによって、製造が容易となり、か
つ、厚みの薄い気液分離器１０を得ることができる。
尚、図１５に示すように中板９ｂの中抜き部９ｄの上部
に突起２５，２５を垂設し、図１６に示すように気液分
離器１０を組み立てた際に、ガス流出口３の両側を突起
２５，２５で囲うようにすると、中抜き部９ｄ内で液面
が波立ったときでも、突起２５，２５に波があたること
で、ガス流出口３から液が流出することを抑えることが
可能であり、気液分離効率が向上する。尚、流入口１、
ガス流出口３、液流出口４の全てを前側の側板９ａに設
けたが、これらの一部または全てを後側の側板９ｃに設
けても構わない。

【００４７】発明の実施の形態８．図１７はこの発明の
実施の形態８を示す図である。図中、実施の形態１と同
様の部分には同一の記号を付して説明を省略する。図１
７において、２６はガス流出口３から分岐し、毛細管な
どから成る絞り手段２７や熱交換器などから成る加熱手
段２８を介してガスを流出させるガスバイパス配管、２
９はガスバイパス配管２６における加熱手段２８下流側
のガス温度を検出するガス温度検知手段である。

【００４８】また、図１８はこの気液分離器１０を冷凍
サイクルに実装した場合の冷媒回路図である。図１８に
おいて、１２は圧縮機、１３ａは第１の凝縮器、１０は
気液分離器、１３ｂは第２の凝縮器、１４ａ〜１４ｃは
第１〜第３の絞り装置、１５は蒸発器であり、これらに
よって冷凍サイクルが構成される。上記したガスバイパ
ス配管２６の出口は、冷凍サイクル中の低圧部、例えば
蒸発器１５出側の配管と接続される。

【００４９】次に動作について説明する。圧縮機１２か
ら吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第１の凝縮器１
３ａで所定の乾き度まで凝縮されて気液二相状態とな
り、気液分離器１０へ流入する。気液分離器１０へ流入
した気液二相冷媒は、未凝縮のガス冷媒と凝縮液とに分
離される。未凝縮のガス冷媒は、第２の凝縮器１３ｂで
凝縮・液化し、第１の絞り装置１４ａを介して中間圧部
に流入する。気液分離部１０で分離された液冷媒は、冷
媒熱交換器２４および第２の絞り装置１４ｂで流量調節
された後、中間圧部に流入し、第１の絞り装置１４ａか
ら流入した液冷媒と合流する。合流した液冷媒は、第３
の絞り装置１４ｃにより低圧の気液二相冷媒となって蒸
発器１５へ流れ込んで蒸発・気化し、圧縮機１２へ戻
る。また、気液分離部２で分離された未凝縮のガス冷媒
の一部は、ガスバイパス配管２６を流れ、絞り手段２７
で低圧になるまで絞られた後、加熱手段２８を介して蒸
発器１５出口のガス冷媒と合流する。

【００５０】ガス流出口３から流出するガス冷媒に液冷
媒が混入した場合、ガスバイパス配管２６を流れる冷媒
は、絞り手段２７で絞られた際に、低温・低圧の気液二
相冷媒となり、加熱手段２８で加熱された後にも低温の
飽和に近い状態となる。このため、ガス温度検知手段２
９で検知したガス温度が冷凍サイクルでバランスする飽
和温度の値に近い場合には、第２の絞り装置４ｂを開く
操作を行い、液流出口４から流出させる液流量を増大さ
せる。これにより、気液分離部２内部の液面の高さを低
く抑えて、ガス流出口３から液冷媒が流出することを防
ぐことができる。

【００５１】従って、絞り手段２７、加熱手段２８を介
してガスを流出させるようにガス流出口３から分岐した
ガスバイパス配管２６と、加熱手段２８下流側のガスの
温度を検出するガス温度検知手段２９を備えた構成とす
ることによって、ガス流出口３から流出する液冷媒の有
無を検知し、ガス流出口３から液冷媒が流出することを
防止し、ガスの分離効率を向上させることができる。
尚、この実施の形態では、加熱手段２８における熱源と
して、気液分離部２中を流れる冷媒を用いた例を示した
がそれに限らず、熱源はヒータなど何でもよい。また、
ガス温度検知手段の設置位置は加熱手段２８の出口とし
たが、加熱量との関係で、加熱手段２８の途中のガスバ
イパス配管の温度を検知しても構わない。

【００５２】

【発明の効果】以上詳述した通り、第１の発明に係る気
液分離器は、気液分離部の横方向一端側に、気液二相状
態の流体をほぼ水平方向に流入させる向きで流入口を配
置し、流入口に対しほぼ水平方向に位置する気液分離部
の他端側には、液流出口を設けるとともに、気液分離部
内における、ガスの流速を１０ｍ／秒以下とし、かつ、
液の流速を０．２ｍ／秒以下とする流速設定手段を備え
ているので、気液分離部内で流体が例えば壁面へ衝突す
ることを防ぐことができて、圧力損失を小さくできる。
また、気液分離部には大量の液を滞留させる機能を持た
せなくてもよいので、気液分離器の空間容積をコンパク
トにすることが可能で、かつ、軽量化することができ
る。

【００５３】また、第２の発明に係る気液分離器では、
気液分離部内におけるガス流出口の流体流れ方向上流側
または下流側の少なくとも一方に、気液界面に生じる波
を抑制する波抑制手段を設けたことによって、ガス流出
口近傍における気液界面の波立ちを抑えることができ
る。これにより、特に、ガス流出口からの液の流出を防
ぎ、ガスの分離効率を向上させることができる。

【００５４】そして、第３の発明に係る気液分離器で
は、流入口から気液分離部に流入する気液二相状態の流
体の流量が変動しても、ガス流出口での液面を低く抑
え、かつ、気液界面のせん断力によってガス中に霧状の
液滴が飛散することを抑えることが可能となり、特に、
ガス流出口から流出する液の量を低減できるので、広い
流量範囲において安価に、かつ、効率的に気液を分離す
ることができる。

【００５５】更に、第４の発明に係る気液分離器では、
ガス流出口からの液の流出を防ぐ液流出防止手段をガス
流出口に設けたことによって、ガス流出口からの液の流
出を防ぐことができるので、簡易な構成で、かつ、安価
にガスの分離効率を向上させることができる。

【００５６】また、第５の発明に係る気液分離器では、
液流出口が流入口よりも下方位置となるように気液分離
部を傾けて配置したことによって、特に、液流出口から
のガスの流出を防ぐことができる。従って、安価に、か
つ、効率よく液を分離することが可能となる。

【００５７】また、第６の発明に係る気液分離器では、
ガス流出口から分岐接続されたガスバイパス配管におけ
る加熱手段の流体流れ方向下流側に、ガスバイパス配管
内を流れるガスの温度を検知するガス温度検知手段を設
けたことによって、ガス温度検知手段で検知したガス温
度に基づいてガス流出口から流出する液の有無を検知
し、それに応じてガス流出口からの液の流出を防止でき
るので、ガスの分離効率を向上させることが可能であ
る。

【００５８】そして、第７の発明に係る製造方法によれ
ば、横置きした配管の他端開口の上下ほぼ中央部を横か
らプレスして圧潰し、当該圧潰部の上方にガス流出口を
形成し圧潰部下方に液流出口を形成することによって、
気液分離部を構成するようにしたため、安価で、かつ、
コンパクトな気液分離器を製造することが可能となる。

【００５９】更に、第８の発明に係る製造方法によれ
ば、側板、中板、側板といった、少なくとも３枚の板を
重ねて一体に固着することによって、気液分離器を製造
するようにしたので、製造が容易で、かつ、薄手の気液
分離器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１を示す気液分離器の
構成図である。

【図２】 気液分離部内の流動様式を示すパターン図で
ある。

【図３】 ガス流速と液流速との関係による流動様式を
示す図である。

【図４】 この発明に係る気液分離器を組み入れた冷凍
サイクルの冷媒回路図である。

【図５】 気液分離部入口からの距離に対するガス流出
口からの流出液量の関係を示す図である。

【図６】 この発明の実施の形態２を示す気液分離器の
構成図である。

【図７】 この発明の実施の形態３を示す気液分離器の
構成図である。

【図８】 この発明の実施の形態４を示す気液分離器の
構成図である。

【図９】 液流出防止手段として網を用いた場合の気液
分離器の構成図である。

【図１０】 この発明の実施の形態５を示す気液分離器
の構成図である。

【図１１】 この発明の実施の形態６を示す気液分離器
の構成図である。

【図１２】 この発明の実施の形態６を示す気液分離器
の正面図である。

【図１３】 この発明の実施の形態７を示す気液分離器
の分解図である。

【図１４】 この発明の実施の形態７を示す気液分離器
の組立図である。

【図１５】 この発明の実施の形態７の中板を示す構成
図である。

【図１６】 この発明の実施の形態７を示す気液分離器
の組立図である。

【図１７】 この発明の実施の形態８を示す気液分離器
の構成図である。

【図１８】 この発明に係る気液分離器を組み入れた冷
凍サイクルの冷媒回路図である。

【図１９】 従来例を示す気液分離器を組み入れた冷凍
サイクルの冷媒回路図である。

【図２０】 他の従来例を示す気液分離器の構成図であ
る。

【図２１】 図２０に示した気液分離器の正面図であ
る。

【図２２】 別の従来例を示す気液分離器の側面図であ
る。

【符号の説明】

１ 流入口、２ 気液分離部、３ ガス流出口、４ 液
流出口、４ａ 液流出口、４ｂ 液流出口、５ 液、６
ガス、７ 波抑制手段、８ 液流出防止手段、８ａ
液流出防止手段、９ａ 側板、９ｂ 中板、９ｃ 側
板、９ｄ 中抜き部、１０ 気液分離器、１０ａ 流速
設定手段、２６ ガスバイパス配管、２７絞り手段、２
８ 加熱手段、２９ ガス温度検知手段、３０ 圧潰
部、θ 角度。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嶋本 大祐 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 隅田 嘉裕 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 4D011 AA02 AB10 AC03 AC04 AC06 AD03 AD06

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉容器から成っていて当該容器内で気
   液二相状態の流体をガスと液に分離させる気液分離部
   と、前記気液分離部内に気液二相状態の流体を流入させ
   る流入口と、前記気液分離部内で分離されたガスを前記
   気液分離部から流出させるガス流出口と、前記気液分離
   部内で分離された液を前記気液分離部から流出させる液
   流出口とを備えた気液分離器において、前記気液分離部
   の横方向一端側に、気液二相状態の流体をほぼ水平方向
   に流入させる向きで前記流入口を配置し、前記流入口に
   対しほぼ水平方向に位置する前記気液分離部の他端側に
   は、前記液流出口を設けるとともに、前記気液分離部内
   における、ガスの流速を１０ｍ／秒以下とし、かつ、液
   の流速を０．２ｍ／秒以下とする流速設定手段を備えて
   いることを特徴とする気液分離器。
2. 【請求項２】 気液分離部内におけるガス流出口の流体
   流れ方向上流側または下流側の少なくとも一方に、気液
   界面に生じる波を抑制する波抑制手段を設けたことを特
   徴とする請求項１記載の気液分離器。
3. 【請求項３】 ガス流出口もしくは液流出口の少なくと
   も一方を気液分離部に複数口設けたことを特徴とする請
   求項第１項または第２項に記載の気液分離器。
4. 【請求項４】 ガス流出口に、前記ガス流出口からの液
   の流出を防ぐ液流出防止手段を設けたことを特徴とする
   請求項第１項ないし第３項のいずれかに記載の気液分離
   器。
5. 【請求項５】 液流出口が流入口よりも下方位置となる
   ように、気液分離部を傾けて配置したことを特徴とする
   請求項第１項ないし第４項のいずれかに記載の気液分離
   器。
6. 【請求項６】 ガス流出口から分岐接続されるとともに
   流体の絞り手段および加熱手段を有するガスバイパス配
   管と、前記ガスバイパス配管における前記加熱手段の流
   体流れ方向下流側に前記ガスバイパス配管内を流れるガ
   スの温度を検知するガス温度検知手段とを設けたことを
   特徴とする請求項第１項ないし第５項のいずれかに記載
   の気液分離器。
7. 【請求項７】 請求項第１項に記載の気液分離器を製造
   するにあたり、横置きした配管の一端開口を流入口と
   し、前記配管の他端開口の上下ほぼ中央部を横からプレ
   スして圧潰することにより、当該圧潰部の上方にガス流
   出口を形成し圧潰部下方に液流出口を形成して、気液分
   離部を構成したことを特徴とする気液分離器の製造方
   法。
8. 【請求項８】 請求項第１項に記載の気液分離器を製造
   するにあたり、気液二相状態の流体を流通させる中抜き
   部が形成された中板と、前記中板の両側に重ねて配備さ
   れて前記中抜き部を密閉するとともに流入口、ガス流出
   口、液流出口が形成される２枚の側板を用い、前記中板
   および前記２枚の側板を重ねて一体に固着して、気液分
   離部を構成したことを特徴とする気液分離器の製造方
   法。