气液分离装置

摘要

本发明提供一种气液分离装置,其通过回旋气液二相流体而分离气体和液体时能够防止液滴化的液体与气体一同流动，并且能够抑制装置变大。该气液分离装置具备：入口管(21)，其用于流动气液二相流体；旋流产生条带(30)，其设置在所述入口管(21)的内部并沿所述入口管(21)的内周面(21b)回旋所述气液二相流体，在所述入口管(21)的比所述旋流产生条带(30)更靠向所述气液二相流体的流动方向的下游侧的内周面(21b)形成有第一阶梯表面(41)，所述第一阶梯表面(41)朝向下游侧以所述入口管(21)的内径尺寸变大的方式形成。

权利要求

1.一种气液分离装置，其具备：管，其用于流动气液二相流体；旋流产生机构，其设置在所述管的内部并沿所述管的内周面回旋所述气液二相流体，气液分离装置的特征在于，所述管具备：入口管，其的内部设置有所述旋流产生机构，并且在比所述旋流产生机构更靠向所述气液二相流体的流动方向的下游侧的位置形成有排气口；以及内部管，其一端插入于所述排气口，并且在比所述旋流产生机构更靠向所述气液二相流体的流动方向的下游侧的位置具有开口部，

所述入口管的内周面和所述内部管的外周面之间设置有间隙，在所述入口管的内部，具有：配置有所述旋流产生机构的第一区域；形成有锥面的第二区域；以及位置比所述第一区域更靠向所述气液二相流体的流动方向的下游侧且内径尺寸比所述第一区域大的第三区域，在所述第三区域的内周面形成有第一阶梯表面，所述第一阶梯表面朝向下游侧以比所述第三区域内径尺寸变大的方式形成；

沿所述气液二相流体的流动方向从上游侧依次形成有所述锥面和所述第一阶梯表面。

2.如权利要求1所述的气液分离装置，其特征在于，在所述入口管的比所述第一阶梯表面更靠向所述气液二相流体的流动方向的下游侧的内周面形成有第二阶梯表面，所述第二阶梯表面朝向下游侧以所述入口管的内径尺寸变小的方式形成。

3.如权利要求1所述的气液分离装置，其特征在于，所述内部管的内周面上形成有阶梯表面，其内径尺寸朝向所述气液二相流体的流动方向的下游侧变大。

4.如权利要求2所述的气液分离装置，其特征在于，所述内部管的内周面上形成有阶梯表面，其内径尺寸朝向所述气液二相流体的流动方向的下游侧变大。

5.如权利要求3所述的气液分离装置，其特征在于，所述内部管的插入所述入口管的部分的外周面形成有突起部，该突起部沿圆周方向延伸。

6.如权利要求4所述的气液分离装置，其特征在于，所述内部管的插入所述入口管的部分的外周面形成有突起部，该突起部沿圆周方向延伸。

7.如权利要求1至6的任意一项所述的气液分离装置，其特征在于，在所述入口管上设置有加热外周面的加热机构。

8.如权利要求7所述的气液分离装置，其特征在于，所述加热机构加热所述入口管的形成有所述第一阶梯表面的部分的外周面。

说明书

气液分离装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种气液分离装置，其对气液二相流体中所包含的气体和液体进行分离。

背景技术

[0002] 以往，已知有，将流动在管内的气液二相流体回旋，并通过离心力将液体引导向管的内周面并使液体液滴化(成为液滴形状)而从气体分离，将液滴化的液体向管外排出的气
液分离装置(例如，参见专利文献1，专利文献2，专利文献3)。

[0003] 在先技术文献

[0004] 专利文献

[0005] 专利文献1：日本特开平9‑220421号公报

[0006] 专利文献2：日本特开2003‑190725号公报

[0007] 专利文献3：日本特开2005‑160187号公报

发明内容

[0008] 发明所要解决的课题

[0009] 但是，在以往的装置中，为了液滴化的液体被排放到管外并收集，需要有储存液体的罐以及用于向该罐引导液体的新的管等，所以造成装置变大的问题。

[0010] 另外，当液体的收集率不充分时，液滴化的液体与气体一同流动，并且液滴碰撞在该气液分离装置的下游侧安装的装置(例如，涡轮增压器的涡轮机或内燃机)上，从而可能
会导致震动。

[0011] 本发明着眼于上述问题而提出，目的是提供一种能够抑制装置变大，并且在回旋(旋转)气液二相流体而分离气体和液体时能够防止液滴化的液体与气体一同(一起)流动
的气液分离装置。

[0012] 用于解决课题的方法

[0013] 为了达到上述目的，本发明提供气液分离装置，其具备：管，其用于流动气液二相流体；旋流产生机构，其设置在所述管的内部并沿所述管的内周面回旋所述气液二相流体。

[0014] 而且，在所述管的比所述旋流产生机构更靠向所述气液二相流体的流动方向的下游侧的内周面形成有第一阶梯表面，所述第一阶梯表面朝向下游侧以所述管的内径尺寸变
大的方式形成。

[0015] 发明效果

[0016] 因此，在本发明中，能够抑制装置变大，并且在回旋气液二相流体而分离气体和液体时能够防止液滴化的液体与气体一同流动。

附图说明

[0017] 图1是表示适用实施例1的气液分离装置的内燃机的排气循环流动系统的整体系统图。

[0018] 图2是表示实施例1的气液分离装置的截面图。

[0019] 图3是图2所示的A部的放大图。

[0020] 图4是图2所示的B部的放大图。

[0021] 图5是表示实施例1的旋流产生条带的立体图。

[0022] 图6是实施例1的旋流产生条带的侧面图。

[0023] 图7是图5的C‑C剖面图。

[0024] 图8是表示在实施例1的气液分离装置中的气液二相流体及已经分离的气体·液体的流动的说明图。

[0025] 图9是图8所示的A1部的放大图。

[0026] 图10是表示实施例2的气液分离装置的截面图。

[0027] 图11是表示在实施例2的气液分离装置中的气液二相流体及已经分离的气体·液体的流动的说明图。

[0028] 图12是放大示出了在实施例2的气液分离装置中的液体的流动。

[0029] 图13A是表示实施例1的气液分离装置的第一变形例的截面图。

[0030] 图13B是表示实施例1的气液分离装置的第二变形例的截面图。

[0031] 图13C是表示实施例1的气液分离装置的第三变形例的截面图。

[0032] 图13D是表示实施例1的气液分离装置的第四变形例的截面图。

[0033] 图14是表示实施例1的气液分离装置的第五变形例的截面图。

[0034] 图15是放大示出了表示实施例1的气液分离装置的第六变形例的主要部分的截面图。

[0035] 图16是表示实施例2的气液分离装置的第一变形例的截面图。

[0036] 图17是表示实施例2的气液分离装置的第二变形例的截面图。

具体实施方式

[0037] 以下，结合图示的实施例1及实施例2，对本发明的气液分离装置的实施方式进行说明。

[0038] (实施例1)

[0039] 首先，将实施例1中的气液分离装置的结构分为“适用例的系统的整体结构”，“气液分离装置的详细结构”，“旋流产生条带的详细结构”进行说明。

[0040] [适用例的系统的整体结构]

[0041] 图1是表示适用实施例1的气液分离装置的内燃机的排气循环流动系统的整体系统图。以下，结合图1，对实施例1的适用例的系统整体结构进行说明。

[0042] 实施例1的气液分离装置20适用于图1所示的内燃机1的排气循环流动系统S。在此，图1所示的内燃机1是作为行驶驱动源搭载于车辆的柴油发动机，具有四个气缸(未图
示)。各气缸上分别连接有进气通道2和排气通道3。

[0043] 在进气通道2的前端形成有进气口2a，并从进气口2a侧依次设置有：进气过滤用空气滤清器4；涡轮增压器5的压缩机5a；用于冷却进气的中间冷却器6；调节进气量的节流阀
7。在排气通道3中，从内燃机1侧依次设置有：涡轮增压器5的涡轮5b；净化排气的排气净化
催化剂8；以及用于调节排气流量的排气调节阀9。另外，在排气调节阀9的下游侧设置有消
音器10，并在消音器10的前端形成有排气口3a。

[0044] 进气通道2和排气通道3通过低压EGR通道11和高压EGR通道12连接。在此，“EGR(Exhaust Gas Recirculation)”是指将内燃机1中燃烧后的废气的一部分提取并再次进行
进气的技术，称为排气再循环。

[0045] 低压EGR通道11与相比压缩机5a上游的进气通道2和相比排气净化催化剂8下游的排气通道3连接。另一方面，高压EGR通道12与相比压缩机5a下游的进气通道2和相比涡轮5b
上游的排气通道3连接。

[0046] 据此，在低压EGR通道11中，经过涡轮5b的排气返回到压缩机5a的进气。另外，在高压EGR通道12中，吸入涡轮5b前的排气返回到经过压缩机5a的空气。

[0047] 而且，低压EGR通道11设置有用于冷却通向进气通道2的排气的EGR冷却器13和用于调节经由低压EGR通道11循环至进气通道2的排气的流量的低压EGR阀14。在高压EGR通道
12中设置有用于调节经由高压EGR通道12循环至进气通道2的排气的流量的高压EGR阀15。

[0048] 在此，在低压EGR通道11中，无需降低经过涡轮增压器5的涡轮5b的排气量而能够循环排气，从而减少NOx的效果较大。但是，在EGR冷却器13中的由于冷却而可能会产生冷凝
水。而且，当冷凝水积聚成一定程度大的液滴的状态下游入下游时，碰撞涡轮增压器5的压
缩机5a的螺旋桨而产生冲击。

[0049] 因此，在实施例1中，将图2所示的气液分离装置20设置在低压EGR阀14的下游位置，且在涡轮增压器5的压缩机5a的上游的位置(在图1中由点划线X包围的位置)，并蒸发变
成液滴的冷凝水。

[0050] [气液分离装置的详细结构]

[0051] 图2是表示实施例1的气液分离装置20的截面图。以下，结合图2，对实施例1的气液分离装置20的详细结构进行说明。

[0052] 如图2所示，实施例1的气液分离装置20具备：入口管21(管)；内部管22(管)；旋流产生条带30(旋流产生机构)。

[0053] 入口管21的气液二相流体的流动方向的上游侧(图2中的右侧)的端部与进气口2a及低压EGR阀14连通，并流入气体与颗粒子状的液体(冷凝水)混合状态的排气(以下称为
“气液二相流体”)。在该入口管21的内部配置有用于使气液二相流体的流动沿内周面21b旋
流(回旋)的旋流产生条带30。另外，入口管21的下游侧的端部(图2中的左侧)形成有排气口
21a，该排气口21a沿轴向开口。

[0054] 进一步，在该入口管21的内周面21b上，沿气液二相流体的流动的方向从上游侧依次形成有锥面21c和环形槽部21d。

[0055] 锥面21c是以入口管21的内径尺寸朝向气液二相流体的流动方向的下游侧逐渐增加的倾斜表面，并相比旋流产生条带30形成在靠向气液二相流体的流动方向的下游侧的位
置。据此，入口管21的内径尺寸在第一区域23A处为最小，该第一区域23A相比锥面21c更靠
向气液二相流体的流动方向的上游侧，并且形成入口管21的第二区域23B处入口管21的内
径尺寸渐渐变大，并在第三区域23C处为最大，该第三区域23C相比锥面21c更靠向气液二相
流体的流动方向的下游侧。而且，在第一区域23A处配置有旋流产生条带30，在第三区域23C
处形成有排气口21a。

[0056] 环形槽部21d是沿着入口管21的圆周方向延伸的环形凹槽，并且设置在比锥面21c更下游的位置处，即，在第三区域23C中。如图3中放大所示，环形槽部21d具有第一阶梯表面
41，第二阶梯表面42及底面43。

[0057] 第一阶梯表面41是形成在环形槽部21d的表面且位于气液二相流体的流动方向的上游侧的表面。由该第一阶梯表面41朝向气液二相流体的流动方向的下游侧的入口管21的
内径尺寸阶梯式增加。换句话说，入口管21的在环形槽部21d内侧的位置处的内径尺寸D2大
于在比环形槽部21d更靠向上游侧的位置处的内径尺寸D1。

[0058] 另外，在第一阶梯表面41与在比第一阶梯表面41更靠向上游侧的内周表面211b之间形成的角(角度)θ1在此设定为90°。

[0059] 另一方面，第二阶梯表面42是形成在环形槽部21d的表面中且位于气液二相流体的流动方向的下游侧的表面。由该第二阶梯表面42朝向气液二相流体的流动方向的下游侧
的入口管21的内径尺寸阶梯式变小。换句话说，入口管21的在环形槽部21d内侧的位置处的
内径尺寸D2大于在比环形槽部21d更靠向下游侧的位置处的内径尺寸D3。

[0060] 在此，在第二阶梯表面42与在比第二阶梯表面42更靠向下游侧的内周表面212b之间的角θ2设定为90°。此外，第二阶梯表面42的高度尺寸H2设定为与第一阶梯表面41的高度
尺寸H1相同的尺寸。

[0061] 底面43是在入口管21的圆周方向上延伸并成为环形槽部21d的底面的表面，并且位于第一阶梯表面41和第二阶梯表面42之间。

[0062] 内部管22由具有相比入口管21的第三区域23C的内径尺寸小的外径尺寸的直管部件形成，并且一端22a插入在入口管21的排气口21a，并设置为与入口管21同轴状态。在该一
端22a上，比旋流生成条带30更靠向气液二相流体的流动方向的下游侧形成有敞开的开口
部22b。另外，该内部管22的下游侧(图2中的左侧)的端部与涡轮增压器5的压缩机5a连通。

[0063] 此外，开口部22b在内部管22的轴线方向上敞开。即，入口管21，内部管22，排气口21a及开口部22b形成在同轴上。

[0064] 进一步，在内部管22的内周表面22c上形成有多个环形槽部22d(在此为两个)。

[0065] 各环形槽部22d是沿内部管22的圆周方向延伸的环状凹槽，设置在内部管22的内部，即，其位于比旋流产生条带30更靠向气液二相流体的流动方向的下游侧的位置。另外，
在此，2个环形槽部22d中的一个形成在插入入口管21的部分，另一个形成在从入口管21突
出的部分。

[0066] 如图4中的放大图所示，每个环形槽部22d具有第一阶梯表面44、第二阶梯表面45及底面46。

[0067] 第一阶梯表面44是形成在环形槽部22d的表面中且位于气液二相流体的流动方向的上游侧的表面。由该第一阶梯表面44朝向气液二相流体的流动方向的下游侧的内部管22
的内径尺寸阶梯式增加。换句话说，内部管22的在环形槽部22d内侧的位置处的内径尺寸D5
大于在比环形槽部22d更靠向上游侧的位置处的内径尺寸D4。

[0068] 另外，在该第一阶梯表面44与在比第一阶梯表面44更靠向上游侧的内周表面221c之间形成的角θ3在此设定为90°。

[0069] 另一方面，第二阶梯表面45是形成在环形槽部22d的表面中且位于气液二相流体的流动方向的下游侧的表面。由该第二阶梯表面45朝向气液二相流体的流动方向的下游侧
的内部管22的内径尺寸阶梯式变小。换句话说，内部管22的在环形槽部22d内侧的位置处的
内径尺寸D5大于在比环形槽部22d更靠向下游侧的位置处的内径尺寸D6。

[0070] 另外，在第二阶梯表面45与在比第二阶梯表面45更靠向下游侧的内周表面222c之间形成的角θ4在此设定为90°。此外，第二阶梯表面45的高度尺寸H4设定为与第一阶梯表面
44的高度尺寸H3相同的尺寸。

[0071] 底面46是在内部管22的圆周方向上延伸并成为环形槽部22d的底面的表面，并且位于第一阶梯表面44和第二阶梯表面45之间。

[0072] 而且，在入口管21的排气口21a上嵌入有，用于密封在内周面21b与内部管22之间产生的间隙α的间隔件24。间隔件24呈能够围绕内部管22的整个圆周的圆筒形状，并且间隔
件24的外周面与入口管21的内周面21b以气密状态相接触，间隔件24的内周面与内部管22
的外周面以气密状态相接触。

[0073] [旋流产生条带的详细结构]

[0074] 图5是表示实施例1的旋流产生条带的立体图,图6是旋流产生条带的侧面图。另外，图7是图5的C‑C剖面图。以下，结合图5‑图7，对实施例1的旋流产生条带的详细结构进行
说明。

[0075] 旋流产生条带30由蜷曲成螺旋状的条带状板部件形成，并配置在入口管21的第一区域23A内。该旋流产生条带30以径向尺寸RR(参见图6)与第一区域23A的内径尺寸相等地
被设置，并设置为与入口管21同轴状态，并且其周缘与入口管21的内周面21b接触。

[0076] 该旋流产生条带30在气液二相流体的流出侧的终端部31具有第一终端点31a、第二终端点31b及中心终端点31c，并且形成有第一端缘32a和第二端缘32b。

[0077] 第一终端点31a设置在旋流产生条带30的径向外侧的终端的一边。第二终端点31b设置在旋流产生条带30的径向外侧的终端的另一边。在此，第一终端点31a的轴向位置与第
二终端点31b的轴向位置相一致，并且连接第一终端点31a和第二终端点31b的终端线L与旋
流产生条带30的轴线O正交。

[0078] 而且，中央终端点31c设置在回旋流产生条带30的轴线O上，且与第一终端点31a和第二终端点31b相比设置在靠向气液二相流体的流入侧。

[0079] 第一端缘32a是，在旋流产生条带30的终端缘中，连接第一终端点31a和中心终端点31c的端缘。另外，第二端缘32b是，在旋流产生条带30的终端缘中，连接第二终端点31b和
中心终端点31c的端缘。也就是说，旋流产生条带30的终端部31中设置有由第一端缘32a，第
二端缘32b及终端线L围绕的V字状的缺口空间区域。

[0080] 另外，该旋流产生条带30的第一端缘32a及第二端缘32b上分别形成有在气液二相流体的流入侧折返的折返结构33。

[0081] 如图7所示，折返结构33具有：第一折返片33a，其将第一端缘32a及第二端缘32b的前端朝向旋流产生条带30的一边的螺旋面30a侧折返；第二折返片33b，其将第一端缘32a及
第二端缘32b的前端朝向另一边的螺旋面30b侧折返。

[0082] 该折返结构33形成在从中心终端点31c至第一终端点31a近前侧之间，以及在从中心终端点31c至第二终端点31b近前侧之间。据此，在折返结构33的径向两端部和入口管21
的内周面21b之间产生间隙β(参见图2)。

[0083] 进一步，该旋流产生条带30配置在第一区域23A，并至少终端部31的第一终端点31a及第二终端点31b插入在形成锥面21c的区域，即插入在第二区域23B内。

[0084] 另外，旋流产生条带30的气液二相流体的流入侧的起始端34具有第一起始端点34a、第二起始端点34b及中心起始端点34c。

[0085] 第一起始端点34a设置在旋流产生条带30的径向外侧的起始端的一边。第二起始端点34b设置在旋流产生条带30的径向外侧的起始端的另一边。中心起始端点34c形成在旋
流产生条带30的轴线O上，并与第一起始端点34a及第二起始端点34b在轴向的位置相一致。
也就是说，中心起始端点34c设置在连接第一起始端点34a与第二起始端点34b的起始端线
和轴线O的正交点上，并且，第一，第二起始端点34a，34b及中心起始端点34c沿旋流产生条
带30的径向并列。进一步，该旋流产生条带30的起始端34沿重力方向竖立设置。

[0086] 接着，将实施例1的气液分离装置的作用分为“第一阶梯表面的液滴蒸发作用”、“第二阶梯表面的液滴蒸发作用”、“其他的特征作用”进行说明。

[0087] [第一阶梯表面的液滴蒸发作用]

[0088] 图8是表示实施例1的气液分离装置中的气液二相流体及分离的气体·液体的流动的说明图。

[0089] 图1所示的排气循环流动系统S中，从进气口2a吸入的空气与通过低压EGR通道11从排气通道3吸入的排气以流速10m/s～100m/s的速度流入涡轮增压器5的压缩机5a。此时，
空气和排气中含有水分，并使用EGR冷却器13对该气体进行冷却而水分冷凝成为冷凝水的
颗粒状液体，成为空气等的气体中混合液体的气液二相流体。

[0090] 如图8所示，实施例1的气液分离装置20中，流入入口管21的气液二相流体经过设置有旋流产生条带30的第一区域23A时，由于沿该旋流产生条带30流动而成为沿内周面21b
流动的旋流。而且，由于该旋流赋予的离心力，质量大的液体被引导向入口管21的内周面
21b。

[0091] 然后，朝向内周面21b引导的液体凝聚成为液滴并从气体分离。而且，从该气体中分离的液体(以下简称“液滴”)以附着在内周面21b的状态，通过旋流(回旋)的流动而从第
二区域23B流向第三区域23C。

[0092] 另一方面，在第三区域23C中的入口管21的内周面21b上形成有环形槽部21b。因此，附着在内周面21b的状态由旋流的流动朝向第三区域23C流动的液滴与成为旋流的气体
共同进入环状槽部21d的内部。

[0093] 此时，如图9所示，在环状槽部21d中，在该环状槽部21d中流入气体而产生乱流，并沿位于气液二相流体的流动方向的上游侧的第一阶梯表面41产生具有低压的负压区域H。
因此，与气体共同流入环形槽部21b内的液滴W被负压区域H拉动并被拉向(吸引向)第一阶
梯表面41。据此，液滴W停留在第一阶梯表面41的附近位置，即停留在环形槽部21d内。

[0094] 另一方面，环形槽部21d的底面43在入口管21的圆周方向上延伸。因此，成为旋流的气体在环形槽部21d的内部沿底面43沿圆周方向流动。此外，停留在环形槽部21d中的液
滴W也与已成为旋流的气体一起在环形槽部21d的内部沿底面43流动。也就是说，气体和液
滴W沿着底面43在环形槽部21d中回旋。然后，液滴W通过沿着底面43继续转动而渐渐被蒸
发。

[0095] 以这种方式，通过液滴化(成为液滴)而从气体分离的液体(液滴W)在被吸引到第一阶梯表面41的状态下在环形槽部21d中回旋并被蒸发。因此，该液滴W不会朝向气液二相
流体的流动方向的下游侧流下，从而能够防止液滴W与气体一起朝向入内管22流动。此外，
在实施例1的气液分离装置20中，不需要将液滴W排出到入口管21的外部并将其收集，从而
能够抑制装置的变大(装置尺寸的增加)。

[0096] 进一步，在实施例1的气液分离装置20中，在内部管22的内周表面22c上也形成有多个(在此为两个)环形槽部22d。因此，即使当不能从气体中分离的液体或不能蒸发的液滴
与气体一起从开口部22b流入内部管22内的情况时，这些液体等也通过在内部管22内流动
的气体诱导向内周表面22c而凝聚。而且，只要以液滴化的状态下附着在内周表面22c而流
动，就能进入环形槽部22d。而且，虽然对进入环形槽部22d的液滴未图示，但与入口管21的
情况相同，被沿环形槽部22d的第一阶梯表面44产生的负压区域吸引而停留在环形槽部22d
内。而且，停留在环形槽部22d内的液滴与旋流的气体共同沿底面46沿圆周方向流动，并且
在环状槽部22d内沿低表面46回旋。而且，该液滴继续沿底面46回旋而被渐渐蒸发。其结果，
在气液分离装置20中，能够防止液体以液滴状态朝向比环状槽部22d更靠向气液二相流体
的下游侧流动。

[0097] 如上所述，在实施例1的气液分离装置20中，由于内部管22还设置有具有第一阶梯表面44的环形槽部22d，因此即使液滴化的液体与气体一起流入内部管22内，液滴也停留在
环形槽部22d的第一阶梯表面44附近位置并逐渐被蒸发。因此，不需要收集液滴化的液体，
并能够抑制装置变大。另外，由于液滴被蒸发而成为气体，因此能够防止该液滴与气体一起
流入内部管22内。

[0098] [第二阶梯表面的液滴蒸发作用]

[0099] 在实施例1的气液分离装置20中，形成在入口管21中的环形槽部21d和形成在内部管22中的环形槽部22d都具有第二阶梯表面42、45：该第二阶梯表面42、45位于比第一阶梯
表面41、44更加靠向气液二相流体的流动方向的下游侧，并且朝向下游使各管21、22的内径
尺寸以阶梯形式变小。

[0100] 因此，如图9所示，即使已经进入环形槽部21d的液滴W通过旋流向下游移动并且与第一阶梯表面41分离，但是液体W的移动被第二阶梯表面42阻挡，并能够将液滴W保留在环
形槽部21d中。即，在实施例1的气液分离装置20中，第二阶梯表面42能够防止液滴W朝向环
形槽部21d的下游流动。因此，在该气液分离装置20中，液滴W能够在环状槽部21d内停留(被
限制)并被蒸发，从而能够抑制液滴W以液体状态流动(流下)。

[0101] 此外，尽管未图示，但是在实施例1的气液分离装置20中，与第二阶梯表面42的情况相同，进入环形槽部22d的液滴通过旋流向下游侧移动并且即使从第一阶梯表面44分离，
但是移动被第二阶梯表面45阻挡，并且能够使该液滴停留在环形槽部22d内。

[0102] 因此，第二阶梯表面45能够防止液滴W流向环形槽部22d的下游侧，并且使该液滴W停留在环形槽部22d内并蒸发，从而能够抑制液体W以液滴状态流下。

[0103] [其他的特征作用]

[0104] 如图8所示，实施例1的气液分离装置20中，具有第一阶梯表面41及第二阶梯表面42的环形槽部21d形成在入口管21的内周面21b，具有第一阶梯表面44及第二阶梯表面45的
环形槽部22d形成在内部管22的内周面22c。

[0105] 即，入口管21和内部管22都形成有第一阶梯表面41、44。

[0106] 因此，在该气液分离装置20中，首先，将通过回旋气液二相流体而形成液滴化并从气体分离的液体停留在(限制在)入口管21中的环形槽部21d的第一阶梯表面41附近位置并
被蒸发。另一方面，当没有从气体中分离的液体或未完全蒸发的液滴流入内部管22时，液体
能够停留在形成于内部管22中的环形槽部22d的第一阶梯表面44附近处并被蒸发。

[0107] 如上所述，实施例1的气液分离装置20能够在入口管21和内部管22中的两个位置处蒸发液滴化的液滴，并且能够进一步防止液体以液滴状态与气体一同流动，并能够改善
液滴的蒸发速率。

[0108] 接着，对效果进行说明。

[0109] 实施例1的气液分离装置20具有以下列举的效果。

[0110] (1)气液分离装置20具备：管(入口管21)，其内部流动气液二相流体；旋流产生机构(旋流产生条带30)，其配置在管(入口管21)的内部并使所述气液二相流体沿所述管(入
口管21)的内周面21b回旋(旋流)，其特征在于：

[0111] 所述管(入口管21)构成为，比旋流产生机构(旋流产生条带30)更靠向所述气液二相流体的流动方向的下游侧的内周面21b上形成有朝向下游侧所述管(入口管21)的内径尺
寸变大的第一阶梯表面41。

[0112] 据此，能够抑制装置的变大，并且使气液二相流体回旋而气体和液体分离时能够防止已经液滴化的液体与气体一起流动。

[0113] (2)所述管(入口管21)构成为，比第一阶梯表面41更靠向所述气液二相流体的流动方向的下游侧的内周面21b上形成有朝向下游侧所述管(入口管21)的内径尺寸变小的第
二阶梯表面42。

[0114] 其结果是，除了上述(1)的效果之外，能够阻止液体化的液体流向比第一阶梯表面41的附近位置更靠向下游侧，并能够抑制液滴状态的液体的流下。

[0115] (3)所述管具备：入口管21，其内部配置有旋流产生机构(旋流产生条带30)，并且在比旋流产生机构(旋流产生条带30)更靠向所述气液二相流体的流动方向的下游侧的位
置形成有排气口21a；内部管22，其一端插入在所述排气口21a，并且在比旋流产生机构(旋
流产生条带30)更靠向所述气液二相流体的流动方向的下游侧的位置具有开口部22b。

[0116] 所述第一阶梯表面41、44构成为，形成在所述入口管21的内周面21b和所述内部管22的内周面22c的两个上。

[0117] 据此，除了上述(1)或者(2)的效果之外，能够在所述入口管21的内部和所述内部管22的内部的两处蒸发液滴，并能够防止液体以液滴状态流下。

[0118] (实施例2)

[0119] 实施例2的气液分离装置是，一端插入在入口管的内部管的外周面沿圆周方向形成有突起部，并且在该内部管的外周面设置有加热机构的例子。

[0120] 首先，对结构进行说明。

[0121] 图10是表示实施例2的气液分离装置的截面图。以下，结合图10，对实施例2的气液分离装置的结构进行说明。另外，对于与实施例1相同的结构，使用相同的符号并省略其详
细的说明。

[0122] 如图10所示，实施例2的气液分离装置50具备：气液二相流体流入的入口管21(管)；在入口管21的排气口21a插入一端51a的内部管51(管)；在入口管21的内部配置的旋
流产生条带30(旋流产生机构)。

[0123] 内部管51由具有比入口管21的第三区域23C的最小内径尺寸更小的外径尺寸的直管部件形成，并与入口管21以同轴状态设置。据此，内部管51的外周面52b与入口管21的内
周面21b之间产生间隙α。另外，插入入口管21的内部管51的一端51a上，比旋流产生条带30
更靠向气液二相流体的流动方向的下游侧的位置上形成有在内部管51的轴线方向上敞开
的开口部51b。另外，该内部管51的下游侧(图13中的左侧)的端部与未图示的涡轮增压器的
压缩机连通。

[0124] 而且，该内部管51的内周面52a形成有沿内部管51的圆周方向延伸的多个环形槽部53(在此为2个)。另外，各环形槽部53具有第一阶梯表面53a，第二阶梯表面53b及底面
53c，并具有与实施例1中的环形槽部22d相同的结构，因此在此省略其详细的说明。

[0125] 另一方面，在内部管51的外周面52b的插入入口管21的内部的部分形成有突起部54，并且从入口管21突出的部分处设置有加热用电热片55。

[0126] 突起部54是从外周面52b的表面向半径方向的外侧突出的突起，并沿内部管51的圆周方向延伸，围绕外周面52b的整个圆周。在此，突起部54形成在形成于内部管51的一端
51a处的开口部51b和嵌合在入口管21的排气口21a处的间隔件24之间。

[0127] 而且，该突起部54的高度尺寸H5设定为比入口管21的内周面21b和内部管51的外周面52b之间的间隙尺寸H6小。据此，突起部54的先端面54a和入口管21的内周面21b之间产
生间隙。

[0128] 加热用电热片55是通过操作未图示的开关开启而产生热量的设置有电热丝的柔性加热片，并缠绕在内部管51上以覆盖外周面52b。而且，由于在该加热用电热片55处设置
的电热丝产生热量，从而加热内部管51的外周面52b。

[0129] 另外，在本实施例2中，在内部管51形成的2个的环形槽部53当中的一个形成在插入在入口管21的部分的内周面52a处，另一个形成在从入口管21突出的部分的内周面52a。
因此，加热用电热片55对形成环形槽部53(第一阶梯表面53a)的部分的外周面52b实施加
热。

[0130] 下面，对作用进行说明。

[0131] 图11是表示在实施例2的气液分离装置中气液二相流体和分离的气体·液体的流动的说明图。以下，结合图11，对实施例2的作用进行说明。

[0132] 在实施例2的气液分离装置50中，如图11所示，在入口管21的内部流动的气液二相流体沿旋流产生条带30流动而成为旋流，并朝向入口管21的内周面21b引导液体而凝结成
液滴。而且，成为液滴的液体附着在内周面21b，并通过旋流的流动从第二区域23B朝向第三
区域23C流动。

[0133] 朝向第三区域23C流动的液滴流入形成在入口管21的内周面21b的环形槽部21d，与实施例1的情况相同，停留在该环形槽部21d内并继续旋流而渐渐蒸发。

[0134] 但是，在环形槽部21d中，在其内部难以蒸发全部液滴。另外，液滴化的一部分的液体没有流入环形槽部21d中，进一步向下游与气体一同流动。而且，如在图12中放大示出的
那样，比环形槽部21d更流向下游侧的液滴W进入入口管21和内部管51之间。

[0135] 在此，在入口管21和内部管51之间也流入没有流进内部管51的气体。但是，流入入口管21和内部管51之间的气体由于间隔件24阻挡其流动而不能逸出。因此，该气体虽然沿
入口管21的内周面21b成为旋流而流动，但是与间隔件24碰撞，从而沿内部管51的外周面
52b逆流，并朝向内部管51的开口部51b流动。

[0136] 据此，流向比环形槽部21d更靠下游侧并流入入口管21和内部管51之间的液滴W也通过气体的流动沿入口管21的内周面21b流动后，碰撞间隔件24之后沿内部管51的外周面
52b流向开口部51b。

[0137] 于此相比，在实施例2的气液分离装置50中，插入入口管21的部分的内部管51的外周面52b处形成有突起部54。

[0138] 因此，在与间隔件24碰撞之后沿内部管51的外周面52b朝向开口部51b的液滴W的流动被突起部54阻挡，并阻止该液滴W从开口部51b进入内部管51内。

[0139] 据此，在该气液分离装置50中，能够防止朝向比环形槽部21d更靠下游侧流动并流入入口管21和内部管51之间的液滴流入内部管51内，并能够防止液滴化的液体与在内部管
51流动的气体与混合。

[0140] 进一步，在实施例2的气液分离装置50中，如图11所示，从入口管21突出的部分的内部管51的外周面52b被加热用电热片55覆盖。因此，该气液分离装置50通过开启加热用电
热片55而产生热量，从而能够加热内部管51的外周面52b。

[0141] 据此，在气液分离装置50中，从入口管21突出的部分的内部管51内的温度上升而能够促进在内部管51与气体一同流入的液体的蒸发。其结果是，气液分离装置50能够将流
入内部管51内的液滴蒸发并气化，从而能够进一步防止液滴状的液体与气体一同流下，并
能够改善液滴的気化速率。

[0142] 另外，本实施例2的气液分离装置50在内部管51的内周面52a中，由加热用电热片55覆盖的从入口管21突出的部分上也形成具有第一阶梯表面53a的环形槽部53。即，内部管
51的形成该环形槽部53的部分的外周面52b由加热用电热片55加热。

[0143] 据此，在实施例2的气液分离装置50中，能够促进留在环形槽部53的第一阶梯表面53a的附近位置的液滴的蒸发，并能够有效地实施流入内部管51内的液滴的蒸发，能够进一
步改善液滴的除去率。

[0144] 下面，对效果进行说明。

[0145] 在实施例2的气液分离装置50中，能够得到以下举例的效果。

[0146] (4)所述内部管51的外周面52b和所述入口管21的内周面21b之间设置有间隙α，并且所述内部管51构成为，其插入所述入口管21的部分的外周面52b处形成有沿圆周方向延
伸的突起部54。

[0147] 据此，除上述(3)的效果之外，还能够防止在入口管21内没有被蒸发尽的液滴与在内部管51内流动的气体混合。

[0148] (5)所述管(内部管51)设为设置有用于加热外周面52b的加热机构(加热用电热片55)的构成。

[0149] 据此，除上述(1)～(4)中任何一个效果之外，还能够促进液体的蒸发，并能够改善液滴的气化速率。

[0150] (6)所述加热机构(加热用电热片55)构成为，在所述管(内部管51)中，加热形成在所述第一阶梯表面53a的部分的外周面52b。

[0151] 据此，除上述(5)的效果之外，还能够促进留在第一阶梯表面53a的附近位置的液滴的蒸发，并能够有效地实施液滴的蒸发。

[0152] 以上，基于实施例1和实施例2对本発明的气液分离装置进行了说明，但是具体的结构不限于这些实施例，在不脱离权利要求所要求保护的本发明的范围的情况下，允许改
变设计，添加等。

[0153] 在实施例1的气液分离装置20中示出了，如所述的那样，在入口管21和内部管22上分别各自形成具有第一阶梯表面41、44的环形槽部21d、22d的例子，但是不限于此。

[0154] 例如，如图13A所示的气液分离装置20A那样，可以是在入口管21的内周面21b上没有形成环形槽部，仅在内部管22的内周面22c处形成具有第一阶梯表面44的环形槽部22d。

[0155] 另外，如图13B所示，也可以是仅在入口管21的内周面21b形成具有第一阶梯表面41的环形槽部21d，在内部管22的内周面22c上没有形成环形槽部的气液分离装置20B。

[0156] 即，至少在入口管21或者内部管22的一方的内周面21b、22c上形成第一阶梯表面，就能够将从气液二相流体分离的液体停留在(限于)第一阶梯表面的附近位置并蒸发，并且
能够防止液滴状态的液体的流下。

[0157] 进一步，仅在入口管21的内周面21b形成具有第一阶梯表面41的环形槽部21d的情况时，如图13C所示的气液分离装置20C那样，可以不设置内部管。在此情况时，不存在插入
内部管的排气口，连接未图示的涡轮增压器的入口管21的端部相当于排气口。

[0158] 另外，在实施例1的气液分离装置20中示出了，形成于入口管21的环形槽部21d形成在比旋流产生条带30更靠向下游侧并比内部管22的开口部22b更靠向上游侧的位置的例
子。但是，如图13D所示的气液分离装置20D那样，环形槽部21d可以形成在比内部管22的开
口部22b更靠向下游侧的位置，即，围绕内部管22周围的位置。

[0159] 此时，在内部管22的开口部22b的下游侧蒸发液滴，因此蒸发途中变小的液滴即使被气体的力吹走，也能够防止进入内部管22内。

[0160] 另外，在实施例1的气液分离装置20中示出了，在入口管21的内周面21b形成的环形槽部21d具有第一阶梯表面41和第二阶梯表面42的例子。另外，示出了在内部管22的内周
面22c形成的环形槽部22d也具有第一阶梯表面44和第二阶梯表面45的例子。

[0161] 但是，不限于此，如图14所示的气液分离装置20E那样，可以在比旋流产生条带30更靠向气液二相流体的流动方向的下游侧的入口管21的内周面21b仅形成朝向下游侧内径
尺寸变大的第一阶梯表面41A。即使在这种情况时，沿着第一阶梯表面41A产生负压区域，并
在该第一阶梯表面41A的附近位置使液滴化的液体停留并沿圆周方向回旋，并且能够蒸发。

[0162] 即，至少在入口管21的内周面21b或者内部管22的内周面22c的任何一方可以仅形成第一阶梯表面。

[0163] 进一步，在入口管21或内部管22的内周面21b、22c处可以沿气液二相流体的流动方向形成多个第一阶梯表面。即，可以将入口管21等的管的内径尺寸以阶梯状方式增加几
次。

[0164] 在此情况时，由于在多个第一阶梯表面的各自的附近位置将液滴化的液体停留并能够进行蒸发，因此，能够将液滴分为多次进行蒸发，能够改善液滴的气化速率。

[0165] 而且，在实施例1中示出了，将在入口管21形成的第一阶梯表面41和比该第一阶梯表面41更靠向上游侧的内周面211b形成的角θ1设定为90°，在内部管22形成的第一阶梯表
面44和比该第一阶梯表面44更靠向上游侧的内周面221c形成的角θ3设定为90°的例子。

[0166] 但是，该角θ1和角θ3只要是能够沿第一阶梯表面41、44形成负压区域H的角度即可。即，该角θ1和角θ3可以设定为，具体如图15所示，90°以下的锐角(另外，在图15中，仅示
出了环形槽部21d，但是环形槽部22d也与环形槽部21d相同)。

[0167] 进一步，在实施例1的气液分离装置20中示出了，形成在入口管21的第二阶梯表面42和比该第二阶梯表面42更靠向下游侧的内周面212b形成的角θ2设定为90°，形成在内部
管22的第二阶梯表面45和比该第二阶梯表面45更靠向下游侧的内周面222c形成的角θ4设
定为90°的例子。

[0168] 但是，该角θ2和角θ4は只要是能够沿第二阶梯表面42、45阻止环形槽部21d、22d内的液滴朝向下游侧移动的角度即可。即，该角θ2和角θ4可以设定为，具体如图15所示，90°以
下的锐角(另外，在图15中，仅示出了环形槽部21d，但是环形槽部22d也相同)。

[0169] 进一步，在实施例2中示出了，在内部管51的内周面52a形成的环形槽部53和在内部管51的外周面52b形成的突起部54的在轴向位置偏离的例子。但是，不限于此，例如图16
所示气液分离装置20F的那样，可以将内部管51的内周面52a的凹陷的位置向外侧方向突
出，从而使环形槽部53和突起部54的轴向位置相一致。在此情况时，环形槽部53和突起部54
能够同时形成，并且能够抑制由于形成环形槽部53而使内部管51的厚度的降低。

[0170] 另外，在实施例2中示出了，将加热用电热片55设置在从入口管21突出的部分的内部管51的外周面52b的例子，但是不限于此。例如，如图17所示的气液分离装置20G那样，可
以通过加热用电热片55覆盖入口管21，并加热该入口管21的外周面21E。在此情况下，入口
管21内的温度上升，并在入口管21的内部促进包含在气液二相流体中的液体的蒸发。

[0171] 另外，也可以使入口管21的外周面21E和从入口管21突出的部分的内部管51的外周面52b都可以由加热用电热片55进行加热。

[0172] 进一步，在实施例2中示出了，作为加热内部管51的外周面52b的加热机构，使用具有可绕性的加热用电热片55的例子，但是不限于此。加热机构只要是能够加热入口管21和
内部管51等的管的外周面即可，因此，例如可以将待加热的入口管等的管设为双层管结构，
并在双层管之间循环高温气体(例如废气等)来加热管。即，加热机构可以使用循环废气的
结构的双层管结构。

[0173] 另外，示出了实施例1的气液分离装置20是设置在排气循环流动系统S中的低压EGR阀14的下游位置并且在涡轮增压器5的压缩机5a的上流位置(在图1中由单点连线X围绕
的位置)的例子，但是不限于此。由于能够设置在排气循环流动系统S中产生冷凝水的位置，
所以可以设置在冷却器6的下游位置，内燃机1的气缸空气入口的上游侧(在图1中由点划线
Y围绕的位置)。

[0174] 另外，在本实施例1中示出了，以气液二相流体的流动方向相对于重力方向成为水平状态，即气液分离装置20设置在的所谓的横向方向上的例子。但是，本发明的气液分离装
置20的设置方向不限于此，也可以根据排气循环流动系统S内的布局等适当设定安装方向
等。

[0175] 另外，在实施例1中，起始端部34沿着重力方向竖立设置，但是，该起始端部34的竖立方向不限于此，可以根据气液分离装置20的布局适当地设置。

[0176] 进一步，虽然在实施例1中示出了内燃机1是搭载于车辆的柴油发动机的例子，但是，并不限于此，即使内燃机1为汽油发动机也能够适用。

[0177] 而且，在实施例1和实施例2中，已经示出了气液分离装置20、50应用于内燃机1的排气循环流动系统S的例子。但是，不限于此，例如可以应用于制冷循环装置，并可以是分离
气态制冷剂与液态制冷剂的制冷循环装置。也就是说，本发明的气液分离装置能够应用于
从气液二相流体中分离气体和液体的装置。

[0178] (相关申请的相互参照)

[0179] 本发明基于2016年12月8日向日本特许厅申请的日本特愿2016‑238358主张优先权，其公开内容全部通过引用而并入本说明书。