(57)【要約】【課題】冷凍サイクル装置内の冷媒の流れ方向が変わった場合であっても気液分離の動作を実行でき、冷媒流量が増加した場合であっても高い気液分離効率を維持することが可能な気液分離器、及びこの気液分離器を搭載した冷凍サイクル装置を得る。【解決手段】容器１３と、容器１３の下部に設けられた第１流出入口１１ａ及び第２流出入口１２ａと、容器１３の上部に設けられた気相流出口９ａと、を備え、第１流出入口１１ａ及び第２流出入口１２ａは、側壁の接線方向となるように設けられる。【選択図】図２
2010181090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒容器と、
前記円筒容器に接続される、第１の流出入口を有する第１の流出入配管、第２の流出入口を有する第２の流出入配管及び気相流出口を有する気相流出配管とを備え、
前記第１の流出入配管の端部及び前記第２の流出入配管の端部が前記円筒容器の下部に配置され、
前記第１の流出入配管の端部の軸方向及び前記第２の流出入配管の端部の軸方向は、前記円筒容器の側壁の接線方向に沿うように設けられることを特徴とする気液分離器。
【請求項２】
前記第１の流出入口及び前記第２の流出入口は、
前記第１の流出入口及び前記第２の流出入口の一方を通って前記円筒容器に流入した流体により形成される旋回流れと、前記円筒容器から前記第１の流出入口及び前記第２の流出入口の他方へ流入する流体の流れとが、前記第１の流出入口及び前記第２の流出入口の他方において対向するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の気液分離器。
【請求項３】
前記第１の流出入配管の端部は、
前記第２の流出入配管の端部に対して、前記円筒容器の中心軸を中心に所定角度回転移動した位置に設けられ、
該所定角度は、気液分離効率に応じて定められることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の気液分離器。
【請求項４】
前記第１の流出入配管の端部は、
前記第２の流出入配管の端部に対して、前記円筒容器の中心軸を中心に１８０°回転移動した位置に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の気液分離器。
【請求項５】
前記第１の流出入配管の端部及び前記第２の流出入配管の端部は、
各々の軸方向が前記円筒容器の中心軸を含む平面に対して面対象となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の気液分離器。
【請求項６】
前記第１の流出入配管及び前記第２の流出入配管は、
前記円筒容器の側壁、前記円筒容器の底面部、又は前記円筒容器の上面部を貫通して配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の気液分離器。
【請求項７】
前記気相流出配管は、
前記円筒容器の側壁、前記円筒容器の底面部、又は前記円筒容器の上面部を貫通して配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の気液分離器。
【請求項８】
前記気相流出配管が、前記円筒容器の側壁を貫通して配置されている場合、
前記気相流出配管の端部の軸方向は、該側壁の接線方向に沿うように配置されていることを特徴とする請求項７に記載の気液分離器。
【請求項９】
前記円筒容器及び前記気相流出口が形成された配管の少なくとも一方に、液滴捕獲部が設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の気液分離器。
【請求項１０】
前記円筒容器に熱交換器を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の気液分離器。
【請求項１１】
前記熱交換器の少なくとも一部は、前記円筒容器内の液相の流体が存在する底部に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の気液分離器。
【請求項１２】
前記熱交換器は、前記円筒容器の内部に側壁から離間して設置されたことを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の気液分離器。
【請求項１３】
前記熱交換器は、前記円筒容器の側壁の外側又は底面の外側に設置されたことを特徴とする請求項１０に記載の気液分離器。
【請求項１４】
前記請求項１〜１３のいずれか一項に記載の気液分離器を搭載したことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項１５】
請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の気液分離器を搭載した冷凍サイクル装置であって、
蒸発器となる熱交換器から流出した流体が、前記円筒容器に設けた熱交換器の一端に流入し、
前記円筒容器に設けた熱交換器の他端から流出した流体が、圧縮機の吸入側に流入することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項１６】
前記冷凍サイクル装置は、２段圧縮サイクルの冷凍サイクル装置であることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１７】
前記冷凍サイクル装置の圧縮機は、低段側の圧縮機及び高段側の圧縮機が直列に配管接続された２段式の圧縮機であり、
前記気相流出口は、バイパス配管を介して、前記低段側の圧縮機と前記高段側の圧縮機とを接続する中間冷媒回路に接続され、
前記気液分離器で分離された気相流体は、前記バイパス配管を介してインジェクションされることを特徴とする請求項１６に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１８】
前記流体に自然冷媒である二酸化炭素を用いたことを特徴とする請求項１７に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気液分離器及びこの気液分離器を搭載した冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和装置等に用いられる冷凍サイクル装置には、気液二相状態の流体（冷媒）を液相流体と気相流体とに分離する気液分離器を搭載したものがある。このような冷凍サイクル装置に搭載された従来の気液分離器としては、例えば「筒状本体２０は円環状の容器側面を構成する筒体１３と上フタ１４及び下フタ１５から形成されている。容器底面（下フタ１５の内面）から遮蔽板１６が立設されることで容器内の下部空間が第１冷媒室１７及び第２冷媒室１８に区画されている。第１減圧器３に接続される第１冷媒管１０、及び第２減圧器５に接続される第２冷媒管１１は、それぞれ先端が第１冷媒室１７及び第２冷媒室１８内となるように、上フタ１４から挿入される。流量制御弁７に接続される第３冷媒管１２は上フタ１４の内面より筒上本体２０の内部に若干飛び出る位置まで挿入されている。」（例えば特許文献１参照）というものが提案されている。
また、このような冷凍サイクル装置に搭載された従来の気液分離器としては、例えば「気液分離器１４は略円筒形状の分離空間１８を有している。この分離空間１８には、エジェクタ１３から流出した気液２相状態の冷媒が流入（図中矢印ＩＮ）する流入管路１７の流入口１７ａが配置されている。流入口１７ａは分離空間１８の上下方向長さの中間よりもやや上側、かつ平面視（図３）において、分離空間１８に流入する２相冷媒流れが分離空間１８の外周接線方向となるように開口している。分離空間１８の最下部には分離した液相冷媒が流出する液流出管路１９が配置されており、この液流出管路１９は後述する旋回流れＳに向かう液流出口１９ａを有している。ガス流出管路２０のガス流出口２０ａは分離空間１８内の流入口１７ａよりも上方に位置している。」（例えば特許文献２参照）というものも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−８１８０３号公報（段落００１０、図２）
【特許文献２】特開２００５−２３３４７０号公報（段落００１９〜００２２、図２，３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば特許文献１に記載の気液分離器においては、第１冷媒管１０及び第２冷媒管１１の一方から流入した気液二相状態の冷媒は、筒状本体２０（第１冷媒室１７及び第２冷媒室１８の一方）の底面に衝突し、筒状本体２０内を上昇する。この上昇過程で液相冷媒と気相冷媒に分離される。液相冷媒は、第１冷媒室１７及び第２冷媒室１８の他方へ流入し、第１冷媒管１０及び第２冷媒管１１の他方から流出する。また、気相冷媒は、上フタ１４に挿入された第３冷媒管１２から流出する。これにより、冷房運転時と暖房運転時において冷凍サイクル装置内の冷媒の流れ方向が変わった場合であっても、同様の気液分離の動作を実行できる。
しかしながら、例えば特許文献１に記載の気液分離器は、冷媒が鉛直下向きに大きな速度ベクトルを有した状態で容器底面に衝突する。このため、気液分離器に流入する冷媒の流量が増加した場合、筒状本体２０の底面に溜まった液相冷媒が液滴となって飛散し、気液分離器の気液分離効率が低下するという問題点があった。
【０００５】
一方、例えば特許文献２に記載の気液分離器においては、流入口１７ａから流入した気液二相状態の冷媒は、分離空間１８の側壁にそって旋回しながら下降し、液相冷媒と気相冷媒に遠心分離される。分離空間１８の底面に溜まった液相冷媒は液流出口１９ａから流出する。気相冷媒はガス流出口２０ａから流出する。このため、冷媒流量が増加した場合であっても、遠心力を増加できるので、気液分離器の気液分離効率を維持することが可能である。
しかしながら、例えば特許文献２に記載の気液分離器は、冷房運転時と暖房運転時において冷凍サイクル装置内の冷媒の流れ方向が変わった場合、気液分離の動作を実行できないという問題点があった。
【０００６】
本発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、冷凍サイクル装置内の冷媒の流れ方向が変わった場合であっても気液分離の動作を実行でき、冷媒流量が増加した場合であっても高い気液分離効率を維持することが可能な気液分離器、及びこの気液分離器を搭載した冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る気液分離器は、円筒容器と、前記円筒容器に接続され、第１の流出入口を有する第１の流出入管、第２の流出入口を有する第２の流出入管及び気相流出口を有する気相流出管と、前記円筒容器の下部に配置される前記第１の流出入管及び前記第２の流出入管の端部の軸方向は、前記円筒容器の側壁の接線方向に沿うように設けられるものである。
【０００８】
また、本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記の気液分離器を搭載したものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明においては、冷凍サイクル装置内の流体の流れ方向が変わった場合であっても、高い気液分離効率を確保することができる。また、流体流量が増加した場合であっても、高い気液分離効率を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る気液分離器を用いたインジェクション可能な冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る気液分離器の縦断面模式図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図５】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷房運転時における冷媒の変遷を示す圧力−エンタルピ線図である。
【図６】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】気液分離器を搭載しない従来の冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。
【図８】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の暖房運転時における冷媒の変遷を示す圧力−エンタルピ線図である。
【図９】図４のＣ−Ｃ断面図である。
【図１０】実施の形態１に係る気液分離器を搭載した１段圧縮サイクルの冷凍サイクル装置の一例を示す冷媒回路図である。
【図１１】実施の形態１に係る気液分離器を搭載した１段圧縮サイクルの冷凍サイクル装置の別の一例を示す冷媒回路図である。
【図１２】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の別の一例を示す冷媒回路図である。
【図１３】実施の形態２に係る気液分離器の縦断面模式図である。
【図１４】実施の形態３に係る気液分離器の縦断面模式図である。
【図１５】図１４のＤ−Ｄ断面図である。
【図１６】実施の形態４に係る気液分離器の縦断面模式図である。
【図１７】図１６のＥ−Ｅ断面図である。
【図１８】実施の形態５に係る気液分離器の縦断面模式図である。
【図１９】図１８のＦ−Ｆ断面図である。
【図２０】実施の形態６に係る気液分離器の横断面模式図である。
【図２１】実施の形態７に係る気液分離器の横断面模式図である。
【図２２】実施の形態８に係る気液分離器の横断面模式図である。
【図２３】本実施の形態１に係る気液分離器を搭載した１段圧縮サイクルの冷凍サイクル装置のさらに別の一例を示す冷媒回路図である。
【図２４】実施の形態９に係る気液分離器の一例を示す縦断面模式図である。
【図２５】実施の形態９に係る気液分離器の別の一例を示す縦断面模式図である。
【図２６】実施の形態１０に係る気液分離器を搭載した２段圧縮サイクルの冷凍サイクル装置の一例を示す冷媒回路図である。
【図２７】実施の形態１０に係る気液分離器の縦断面模式図である。
【図２８】実施の形態１０に係る冷凍サイクル装置の冷房運転時における冷媒の変遷を示す圧力−エンタルピ線図である。
【図２９】実施の形態１０に係る冷凍サイクル装置の暖房運転時における冷媒の変遷を示す圧力−エンタルピ線図である。
【図３０】実施の形態１０に係る気液分離器を搭載した１段圧縮サイクルの冷凍サイクル装置の一例を示す冷媒回路図である。
【図３１】実施の形態１０に係る気液分離器の別の一例を示す縦断面模式図である。
【図３２】実施の形態１０に係る気液分離器の別の一例を示す縦断面模式図である。
【図３３】実施の形態１０に係る気液分離器の別の一例を示す縦断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る気液分離器を用いたインジェクション可能な冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。この冷凍サイクル装置１００は、空気調和機や、冷凍装置や、その他の熱交換をおこなうシステムを含む。ここでは、冷凍サイクル装置１００を空気調和機に用いる場合を例に示す。なお、この図１には、冷凍サイクル装置１００内を流れる冷媒の流れ方向を矢印で示している。ここで、黒塗りの矢印が、冷房運転時の冷媒の流れ方向を示す。白抜きの矢印が、暖房運転時の冷媒の流れ方向を示す。
【００１２】
冷凍サイクル装置１００の主回路は、圧縮機１、四方弁２、熱源側の第１熱交換器３、第１減圧器である電動膨張弁４、気液分離器５、第２減圧器である電動膨張弁６、及び利用側の第２熱交換器７が順次配管によって接続されて構成される。ここで、第１減圧器４と気液分離器５とを接続する配管を第１冷媒配管２０、第２減圧器６と気液分離器５とを接続する配管を第２冷媒配管２１とする。  
また、気液分離器５と圧縮機１のインジェクションポート１０とをバイパス配管２２で接続することにより、インジェクション回路が形成される。このバイパス配管２２には流量調整弁８が設けられている。
【００１３】
圧縮機１は、冷媒圧縮過程に冷媒をインジェクションすることが可能な圧縮機である。四方弁２は、冷凍サイクル装置１００内を流れる冷媒の方向を変更するものである。第１熱交換器３は、熱源側の熱交換器である。冷凍サイクル装置１００が空気調和装置に用いられる場合、第１熱交換器３は、例えば室外機に設置される。第１減圧器４は、冷媒の圧力を調整するものであり、本実施の形態１では電動膨張弁を用いている。なお、第１減圧器４にキャピラリチューブ等の固定した絞りを用いてもよい。気液分離器５は、気液分離器５内に流入した気液二相状態の冷媒を液相冷媒と気相冷媒に分離するものである。第２減圧器６は、冷媒の圧力を調整するものであり、本実施の形態１では電動膨張弁を用いている。なお、第２減圧器６にキャピラリチューブ等の固定した絞りを用いてもよい。第２熱交換器７は、利用側の熱交換器である。冷凍サイクル装置１００が空気調和装置に用いられる場合、第２熱交換器７は、例えば室内機に設置される。また、流量調整弁８は、バイパス配管２２を流れる冷媒の流量を調整するものである。なお、流量調整弁８のかわりに、キャピラリチューブ等の固定絞りを用いてもよい。キャピラリチューブを用いる場合は、電磁弁を直列に接続することで、電磁弁の開閉により、バイパス配管２２に冷媒を流したり、流さないようにしたりすることができる。
【００１４】
（気液分離器の構造）
図２は、本発明の実施の形態１に係る気液分離器の縦断面模式図である。また、図３及び図４は、図２のＡ−Ａ断面図である。なお、図３は、冷房運転時の気液分離器５内における気相冷媒１４及び液相冷媒１５の流れ方向を示している。図４は、暖房運転時の気液分離器５内における気相冷媒１４及び液相冷媒１５の流れ方向を示している。これら図２〜図４を用いて、本実施の形態１に係る気液分離器５の構造について説明する。
【００１５】
気液分離器５は、気相流出配管９、第１流出入配管１１、第２流出入配管１２及び容器１３等から構成されている。容器１３は、略円筒状の容器であり、その上部及び下部は絞り加工や蓋のロウ付け等により閉じられている。ここで、容器１３が円筒容器に相当する。この容器１３の上部の略中央部には、気相流出配管９が設けられている。ここで、気相流出配管９はバイパス配管２２に接続し、第１流出入配管１１は第１冷媒配管２０に接続し、第２流出入配管１２は第２冷媒配管２１に接続する。
【００１６】
図３及び図４に示すように、第１流出入配管１１及び第２流出入配管１２は、容器１３の側壁を貫通して、容器１３の下部に配置されている。このとき、第１流出入配管１１及び第２流出入配管１２は、容器１３の側壁の略接線方向となるように配置されている。つまり、第１流出入配管１１の端部に形成された第１流出入口１１ａ及び第２流出入配管１２の端部に形成された第２流出入口１２ａは、容器１３の側壁の略接線方向に向かって設けられている。ここで、第１流出入口１１ａが第１の流出入口に相当し、第２流出入口１２ａが第２の流出入口に相当する。また、第２流出入配管１２は、第１流出入配管１１に対して、容器１３の中心軸を中心に略１８０°回転移動した位置に設けられている。また、第２流出入配管１２は、容器１３の中心軸を中心に略１８０°回転移動すると、第１流出入配管１１と重なるように配置されている。なお、本実施の形態１でいう容器１３の中心軸（第２流出入配管１２の回転中心軸）とは、厳密に容器１３の中心位置を示すものではなく、概略容器１３の中心位置を示すものである。例えば、図３及び図４において、容器１３の中心軸（第２流出入配管１２の回転中心軸）が容器１３の中心位置よりも若干右側となっていてもよい。このとき、第２流出入配管１２は、図３及び図４に示す位置よりも右側に移動することとなる。
【００１７】
（運転動作）
続いて、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の運転動作について説明する。まず、冷凍サイクル装置１００の冷房運転動作について説明する。
【００１８】
図５は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷房運転時における冷媒の変遷を示す圧力−エンタルピ線図である。この図５に示すＥ，Ｂ，Ｆ，Ｇ，Ｋ，Ｈ及びＤの冷媒状態は、それぞれ図１にＥ，Ｂ，Ｆ，Ｇ，Ｋ，Ｈ及びＤで示す箇所での冷媒状態である。以下、図１〜図３及びこの図５を用いて、冷凍サイクル装置１００の冷房運転動作について説明する。
【００１９】
冷凍サイクル装置１００が冷房運転を行う場合、四方弁２は、実線で示された方向に冷媒が流れるように切り替えられる。そして、冷房運転が開始されると、低温低圧の気相冷媒が圧縮機１より圧縮され、高温高圧の気相冷媒となって吐出される。圧縮機１から吐出された高温高圧の気相冷媒は、四方弁２を通り、凝縮器となる第１熱交換器３に流入する（Ｅ点）。そして、第１熱交換器３で例えば室外空気に放熱しながら凝縮液化し、高圧の液相冷媒となる（Ｂ点）。第１熱交換器３から出た高圧の液相冷媒は第１減圧器４に流入する。そして、この高圧の液相冷媒は、第１減圧器４で減圧され、中間圧の気液二相状態の冷媒になる（Ｆ点）。第１減圧器４から出た中間圧で気液二相状態の冷媒は、第１冷媒配管２０より第１流出入配管１１を介して気液分離器５に流入する。
【００２０】
気液分離器５に流入した中間圧で気液二相状態の冷媒は、図２及び図３に示すように、容器１３の側壁に沿って旋回し、第２流出入配管１２へ向かう。このとき、旋回流により遠心力が発生するため、図２に示すように、慣性力の大きな液相冷媒１５が容器１３の側壁に多く流れる。そして、この液相冷媒１５は略中央部が凹状の面を形成するようになる。
【００２１】
図６は、図３のＢ−Ｂ断面図である。この図６は、気液二相状態で流れる液相冷媒１５及び気相冷媒１４の、第２流出入配管１２近傍での様子を説明した図である。この図６を用いて、第２流出入配管１２近傍の気液分離器５（容器１３）内における気相冷媒１４及び液相冷媒１５の鉛直方向の分布について説明する。
容器１３内を気液二相状態の冷媒が旋回するうちに、液相冷媒１５よりも密度の小さい気相冷媒１４は、気液二相状態の冷媒の上側を通過するようになる。また、気相冷媒１４よりも密度の大きい液相冷媒１５は、気液二相状態の冷媒の底側を通過するようになる。つまり、気相冷媒１４よりも密度の大きい液相冷媒１５は、第２流出入配管１２の近傍を通過するようになる。このため、容器１３の下部に設けられた第２流出入配管１２からは、第２流出入配管１２の近傍に存在する液相冷媒１５のみが流出するようになる。
【００２２】
また、第２流出入配管１２は、第１流出入配管１１に対して、容器１３の中心軸を中心に略１８０°回転移動した位置に設けられているので、第１流出入配管１１を通って容器１３に流入した気液二相状態の冷媒により形成される旋回流れと、容器１３から第２流出入配管１２へ流入する液相冷媒１５の流れとは、第２流出入配管１２の近傍において対向するようになっている。このため、気相冷媒１４が第２流出入配管１２に流入するためには、旋回流れに対向しながら流れる必要がある。したがって、気相冷媒１４が第２流出入配管１２に流入することは困難となる。したがって、第２流出入配管１２からは、液相冷媒１５のみがさらに流出しやすくなる。つまり、気液分離器５は、冷房運転時においてより高い気液分離効率を実現することができる。
【００２３】
さらに、先に説明したように、気相冷媒１４の密度は、液相冷媒１５に比べて小さい。この密度差により、気相冷媒１４は、鉛直上向きの力（浮力）を受けることとなる。このため、気相冷媒１４が第２流出入配管１２に流入するためには、旋回流れに加え、この密度差に起因する浮力にも対向して流れる必要がある。したがって、気相冷媒１４が第２流出入配管１２に流入することはさらに困難となる。したがって、第２流出入配管１２からは、液相冷媒１５のみがさらに流出しやすくなる。つまり、気液分離器５は、冷房運転時においてさらに高い気液分離効率を実現することができる。
【００２４】
このように、第１流出入配管１１を通って容器１３に流入した中間圧で気液二相状態の冷媒は、中間圧の液相冷媒１５と中間圧の気相冷媒１４とに効率良く分離される。そして、中間圧の気相冷媒１４は、気相流出配管９を通って容器１３から流出し、バイパス配管２２へ進む（Ｋ点）。また、中間圧の液相冷媒１５は、重力を受けて容器１３の底面部に溜まり、第２流出入配管１２を通って容器１３から流出し、第２冷媒配管２１へ進む（Ｇ点）。
【００２５】
再び、図１に示す冷房運転時の冷媒流れに着目すると、第２冷媒配管２１に流入した中間圧の液相冷媒１５は、第２減圧器６に流入する。そして、この中間圧の液相冷媒１５は、第２減圧器６で減圧され、低温低圧で気液二相状態の冷媒となる（Ｈ点）。第２減圧器６を出た低温低圧で気液二相状態の冷媒は、蒸発器となる第２熱交換器７に流入する。そして、第２熱交換器７で例えば室内空気から吸熱して、低温低圧の気相冷媒となる（Ｄ点）。第２熱交換器７を出た低温低圧の気相冷媒は、圧縮機１に流入し、中間圧力まで圧縮される（Ｉ点）。
【００２６】
一方、バイパス配管２２に流入した中間圧の気相冷媒１４は、流量調整弁８に流入する。そして、この中間圧の気相冷媒１４は、流量調整弁８で流量を調整され、インジェクションポート１０から圧縮機１にインジェクションされる。その後、この中間圧の気相冷媒１４（Ｋ点）と中間圧力まで圧縮された気相冷媒（Ｉ点）とは、圧縮機１で混合され（Ｊ点）、高圧まで圧縮される（Ｅ点）。その後、高温高圧の気相冷媒となって再び圧縮機１から吐出される。
【００２７】
ここで、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００と比較するため、気液分離器を搭載しない従来の冷凍サイクル装置の冷房運転動作について説明する。
図７は、気液分離器を搭載しない従来の冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。この図７にＡ’，Ｂ’，Ｃ’及びＤ’で示す箇所での冷媒状態は、それぞれ図５に示すＡ’，Ｂ’，Ｃ’及びＤ’の冷媒状態である。
【００２８】
低温低圧の気相冷媒が圧縮機１より圧縮され、高温高圧の気相冷媒となって吐出される。圧縮機１から吐出された高温高圧の気相冷媒は、四方弁２を通り、凝縮器となる第１熱交換器３に流入する（Ａ’点）。そして、第１熱交換器３で例えば室外空気に放熱しながら凝縮液化し、高圧の液相冷媒となる（Ｂ’点）。第１熱交換器３から出た高圧の液相冷媒は第１減圧器４に流入する。そして、この高圧の液相冷媒は、第１減圧器４で減圧され、低温低圧で気液二相状態の冷媒となる（Ｃ’点）。第１減圧器４を出た低温低圧で気液二相状態の冷媒は、第２熱交換器７に流入する。そして、第２熱交換器７で例えば室内空気から吸熱して、低温低圧の気相冷媒となる（Ｄ’点）。第２熱交換器７を出た低温低圧の気相冷媒は、圧縮機１に流入し、高圧まで圧縮される（Ａ’点）。その後、高温高圧の気相冷媒となって再び圧縮機１から吐出される。
【００２９】
図５からわかるように、気液分離器５を用いた本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００は、２段圧縮サイクルの冷凍サイクル装置である。この冷凍サイクル装置１００では、圧縮機１の出入口におけるエンタルピ差（ｈ４−ｈ３）を、通常の冷凍サイクル装置における圧縮機１の出入口のエンタルピ差（ｈ５−ｈ３）に比べて小さくできる。このため、圧縮機１の入力を小さくすることができる。また、これにより、圧縮機の入力を含む電気入力と冷房能力との比で表される冷房の成績係数を大きくすることができる。さらに、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００では、通常の冷凍サイクル装置に比べて圧縮機の吐出温度を小さくすることができるため、圧縮機の高信頼性、高寿命化を実現することができる。
【００３０】
次に、冷凍サイクル装置１００の暖房運転動作について説明する。
図８は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の暖房運転時における冷媒の変遷を示す圧力−エンタルピ線図である。この図８に示すＥ，Ｂ，Ｆ，Ｇ，Ｋ，Ｈ及びＤの冷媒状態は、それぞれ図１にＥ，Ｂ，Ｆ，Ｇ，Ｋ，Ｈ及びＤで示す箇所での冷媒状態である。以下、図１，図２，図４及びこの図８を用いて、冷凍サイクル装置１００の暖房運転動作について説明する。
【００３１】
冷凍サイクル装置１００が暖房運転を行う場合、四方弁２は、破線で示された方向に冷媒が流れるように切り替えられる。そして、暖房運転が開始されると、低温低圧の気相冷媒が圧縮機１より圧縮され、高温高圧の気相冷媒となって吐出される。圧縮機１から吐出された高温高圧の気相冷媒は、四方弁２を通り、凝縮器となる第２熱交換器７に流入する（Ｄ点）。そして、第２熱交換器７で例えば室内空気に放熱しながら凝縮液化し、高圧の液相冷媒となる（Ｈ点）。第２熱交換器７から出た高圧の液相冷媒は第２減圧器６に流入する。そして、この高圧の液相冷媒は、第２減圧器６で減圧され、中間圧の気液二相状態の冷媒になる（Ｇ点）。第２減圧器６から出た中間圧で気液二相状態の冷媒は、第２冷媒配管２１より第２流出入配管１２を介して気液分離器５に流入する。
【００３２】
気液分離器５に流入した中間圧で気液二相状態の冷媒は、図２及び図４に示すように、容器１３の側壁に沿って旋回し、第１流出入配管１１へ向かう。このとき、旋回流により遠心力が発生するため、図２に示すように、慣性力の大きな液相冷媒１５が容器１３の側壁に多く流れる。そして、この液相冷媒１５は略中央部が凹状の面を形成するようになる。
【００３３】
図９は、図４のＣ−Ｃ断面図である。この図９は、気液二相状態で流れる液相冷媒１５及び気相冷媒１４の、第１流出入配管１１近傍での様子を説明した図である。この図９を用いて、第１流出入配管１１近傍の気液分離器５（容器１３）内における気相冷媒１４及び液相冷媒１５の鉛直方向の分布について説明する。
容器１３内を気液二相状態の冷媒が旋回するうちに、液相冷媒１５よりも密度の小さい気相冷媒１４は、気液二相状態の冷媒の上側を通過するようになる。また、気相冷媒１４よりも密度の大きい液相冷媒１５は、気液二相状態の冷媒の底側を通過するようになる。つまり、気相冷媒１４よりも密度の大きい液相冷媒１５は、第１流出入配管１１の近傍を通過するようになる。このため、容器１３の下部に設けられた第１流出入配管１１からは、第１流出入配管１１の近傍に存在する液相冷媒１５のみが流出するようになる。
【００３４】
また、第１流出入配管１１は、第２流出入配管１２に対して、容器１３の中心軸を中心に略１８０°回転移動した位置に設けられているので、第２流出入配管１２を通って容器１３に流入した気液二相状態の冷媒により形成される旋回流れと、容器１３から第１流出入配管１１へ流入する液相冷媒１５の流れとは、第１流出入配管１１の近傍において対向するようになっている。このため、気相冷媒１４が第１流出入配管１１に流入するためには、旋回流れに対向しながら流れる必要がある。したがって、気相冷媒１４が第１流出入配管１１に流入することは困難となる。したがって、第１流出入配管１１からは、液相冷媒１５のみがさらに流出しやすくなる。つまり、気液分離器５は、暖房運転時においてより高い気液分離効率を実現することができる。
【００３５】
さらに、先に説明したように、気相冷媒１４の密度は、液相冷媒１５に比べて小さい。この密度差により、気相冷媒１４は、鉛直上向きの力（浮力）を受けることとなる。このため、気相冷媒１４が第１流出入配管１１に流入するためには、旋回流れに加え、この密度差に起因する浮力にも対向して流れる必要がある。したがって、気相冷媒１４が第１流出入配管１１に流入することはさらに困難となる。したがって、第１流出入配管１１からは、液相冷媒１５のみがさらに流出しやすくなる。つまり、気液分離器５は、暖房運転時においてさらに高い気液分離効率を実現することができる。
【００３６】
このように、第２流出入配管１２を通って容器１３に流入した中間圧で気液二相状態の冷媒は、中間圧の液相冷媒１５と中間圧の気相冷媒１４とに効率良く分離される。そして、中間圧の気相冷媒１４は、気相流出配管９を通って容器１３から流出し、バイパス配管２２へ進む（Ｋ点）。また、中間圧の液相冷媒１５は、重力を受けて容器１３の底面部に溜まり、第１流出入配管１１を通って容器１３から流出、第１冷媒配管２０へ進む（Ｆ点）。
【００３７】
再び、図１に示す暖房運転時の冷媒流れに着目すると、第１冷媒配管２０に流入した中間圧の液相冷媒１５は、第１減圧器４に流入する。そして、この中間圧の液相冷媒１５は、第１減圧器４で減圧され、低温低圧で気液二相状態の冷媒となる（Ｂ点）。第１減圧器４を出た低温低圧で気液二相状態の冷媒は、蒸発器となる第１熱交換器３に流入する。そして、第１熱交換器３で例えば室外空気から吸熱して、低温低圧の気相冷媒となる（Ｅ点）。第１熱交換器３を出た低温低圧の気相冷媒は、圧縮機１に流入し、中間圧力まで圧縮される（Ｉ点）。
【００３８】
一方、バイパス配管２２に流入した中間圧の気相冷媒１４は、流量調整弁８に流入する。そして、この中間圧の気相冷媒１４は、流量調整弁８で流量を調整され、インジェクションポート１０から圧縮機１にインジェクションされる。その後、この中間圧の気相冷媒１４（Ｋ点）と中間圧力まで圧縮された気相冷媒（Ｉ点）とは、圧縮機１で混合され（Ｊ点）、高圧まで圧縮される（Ｄ点）。その後、高温高圧の気相冷媒となって再び圧縮機１から吐出される。
【００３９】
ここで、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００と比較するため、図７に示す気液分離器を搭載しない従来の冷凍サイクル装置の暖房運転動作について説明する。なお、図７にＡ’，Ｂ’，Ｃ’及びＤ’で示す箇所での冷媒状態は、それぞれ図８に示すＡ’，Ｂ’，Ｃ’及びＤ’の冷媒状態である。
【００４０】
低温低圧の気相冷媒が圧縮機１より圧縮され、高温高圧の気相冷媒となって吐出される。圧縮機１から吐出された高温高圧の気相冷媒は、四方弁２を通り、凝縮器となる第２熱交換器７に流入する（Ｄ’点）。そして、第２熱交換器７で例えば室内空気に放熱しながら凝縮液化し、高圧の液相冷媒となる（Ｃ’点）。第２熱交換器７から出た高圧の液相冷媒は第１減圧器４に流入する。そして、この高圧の液相冷媒は、第１減圧器４で減圧され、低温低圧で気液二相状態の冷媒となる（Ｂ’点）。第１減圧器４を出た低温低圧で気液二相状態の冷媒は、第１熱交換器３に流入する。そして、第１熱交換器３で例えば室外空気から吸熱して、低温低圧の気相冷媒となる（Ａ’点）。第２熱交換器７を出た低温低圧の気相冷媒は、圧縮機１に流入し、高圧まで圧縮される（Ｄ’点）。その後、高温高圧の気相冷媒となって再び圧縮機１から吐出される。
【００４１】
図８からわかるように、気液分離器５を用いた本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００は、２段圧縮サイクルの冷凍サイクル装置である。この冷凍サイクル装置１００では、圧縮機１の出入口におけるエンタルピ差（ｈ４−ｈ３）を、通常の冷凍サイクル装置における圧縮機１の出入口のエンタルピ差（ｈ５−ｈ３）に比べて小さくできる。このため、圧縮機１の入力を小さくすることができる。また、これにより、圧縮機の入力を含む電気入力と冷房能力との比で表される暖房の成績係数を大きくすることができる。さらに、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００では、通常の冷凍サイクル装置に比べて圧縮機の吐出温度を小さくすることができるため、圧縮機の高信頼性、高寿命化を実現することができる。
【００４２】
以上のように、本実施の形態１に係る気液分離器５は、第１流出入配管１１及び第２流出入配管１２は、容器１３の下部に側壁の略接線方向となるように配置されているので、旋回流と気液の密度差とを用いて、冷房運転時と暖房運転時で冷凍サイクル装置１００を流れる冷媒の方向が変わった場合であっても、高い気液分離効率を実現することができる。また、冷媒流量が増加した場合であっても、遠心力を増加することができるため、高い気液分離効率を実現することができる。ここで、第１流出入配管１１及び第２流出入配管１２は、容器１３の下部に、旋回流を形成するように配置されていればよく、少なくとも容器１３側の端部の軸方向が側壁の略接線方向となるように配置されていればよい。
【００４３】
また、冷房運転時と暖房運転時の双方において、本実施の形態１に係る気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置１００は、従来の冷凍サイクル装置よりも圧縮機入力を小さくできる。また、冷房と暖房の成績係数を大きくすることができる。さらに、冷房運転時と暖房運転時の双方において、本実施の形態１に係る気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置１００は、従来の冷凍サイクル装置よりも圧縮機１の吐出温度を小さくすることができる。したがって、圧縮機１の高信頼性、高寿命化を実現することができる。
【００４４】
また、本実施の形態１に係る気液分離器５は、容器１３の側壁を貫通するように第１流出入配管１１及び第２流出入配管１２を配置した。このため、第１流出入配管１１及び第２流出入配管１２を容器１３の側壁の略接線方向に配置する際の組立て精度を高くすることが可能となる。さらに、これにより、第１流出入配管１１及び第２流出入配管１２から容器１３内に流入した気液二相状態の冷媒が、容器１３の側壁に衝突して剥離することが抑えられ、容器１３の側壁に沿う乱れの少ない旋回流を形成することができる。したがって、遠心分離効果が向上し、気液分離器５の気液分離効率を向上することができる。
【００４５】
また、第２流出入配管１２（第１流出入配管１１）は、第１流出入配管１１（第２流出入配管１２）に対して、容器１３の中心軸を中心に略１８０°回転移動した位置に設けられている。このため、第１流出入配管１１（第２流出入配管１２）を通って容器１３に流入した冷媒により形成される旋回流れと、容器１３から第２流出入配管１２（第１流出入配管１１）へ流入する液相冷媒１５の流れとが対向流となり、冷房時においても暖房時においても高い気液分離効率を有することができる。ここで、回転移動させる角度は、略１８０°としたが、第１流出入配管１１（第２流出入配管１２）を通って容器１３に流入した冷媒により形成される旋回流れと、容器１３から第２流出入配管１２（第１流出入配管１１）へ流入する液相冷媒１５の流れとが対向流となればよく、０°より大きく３６０°よりも小さくなる角度であればよい。
また、第２流出入配管１２（第１流出入配管１１）は、第１流出入配管１１（第２流出入配管１２）に対して、容器１３の中心軸を中心に略１８０°回転移動した位置に設けられているので、冷房運転時に容器１３に流入した気液二相状態の冷媒の流れと暖房運転時に容器１３に流入した気液二相状態の冷媒の流れとは、ほぼ等しくなる。したがって、冷房運転時と暖房運転時の双方において、気液分離器５は、ほぼ同等の高い気液分離効率を有することができる。
【００４６】
また、気相流出配管９は容器１３の上部の略中央部に配置される。このため、冷房運転時と暖房運転時の双方において、ほぼ等しい旋回流れを形成することができる。したがって、冷房運転時と暖房運転時の双方において、気液分離器５は、ほぼ同等の高い気液分離効率を有することができる。
【００４７】
なお、本実施の形態１では、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流れ方向が異なる場合に、本実施の形態１に示す気液分離器５を使用する例を示した。しかしながら、冷房運転時のみの場合や暖房運転時のみの場合のような、第１流出入配管１１又は第２流出入配管１２のいずれか一方のみから気液二相状態の冷媒が流入するような冷凍サイクル装置に本実施の形態１に係る気液分離器５を用いてもよい。このような冷凍サイクル装置においても、気液分離器５が高い気液分離効率を有することは明らかであり、冷房の成績係数又は暖房の成績係数を向上できる。
【００４８】
また、気液分離器５を搭載する冷凍サイクル装置は、２段圧縮サイクルの冷凍サイクル装置である必要はなく、例えば１段圧縮サイクルの冷凍サイクル装置でもよい。
図１０は、本実施の形態１に係る気液分離器を搭載した１段圧縮サイクルの冷凍サイクル装置の一例を示す冷媒回路図である。この図１０に示す冷凍サイクル装置１００は、冷房運転のみ気液分離器５で気液分離を行う冷凍サイクル装置である。暖房運転時は、気液分離器５が、第２熱交換器７で凝縮液化された高圧の液相冷媒を溜める容器となる。ここで、冷房運転時には、流量調整弁８の開度を調整して、気液分離器５で気液分離された気相冷媒をバイパス配管２２に流す。暖房運転時には、流量調整弁８を閉じてバイパス配管２２に冷媒を流さないようにする。１段圧縮サイクルの冷凍サイクル装置１００に搭載される圧縮機１は、インジェクションポート１０を備えていない。このため、バイパス配管２２は、圧縮機１の吸入側に接続している。また、中間圧力を設定する必要がないため、第２減圧器６を搭載していない。
【００４９】
このような冷凍サイクル装置１００においては、冷房運転において、気液分離器５で分離された液相冷媒１５のみが第２熱交換器７に流れるようになる。一方、図７に示すような従来の冷凍サイクル装置は、気液二相状態の冷媒が第２熱交換器７を流れることとなる。このため、図１０に示す冷凍サイクル装置１００は、従来の冷凍サイクル装置よりも第２熱交換器７を通過する冷媒の圧力損失を低減させることができる。したがって、図１０に示す冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１の吸入圧力が上昇し、圧縮機１の入力が低下するため、冷房の成績係数を増加することができる。
【００５０】
図１１は、本実施の形態１に係る気液分離器を搭載した１段圧縮サイクルの冷凍サイクル装置の別の一例を示す冷媒回路図である。この図１１に示す冷凍サイクル装置１００は、暖房運転のみ気液分離器５で気液分離を行う冷凍サイクル装置である。冷房運転時は、気液分離器５が、第１熱交換器３で凝縮液化された高圧の液相冷媒を溜める容器となる。ここで、暖房運転時には、流量調整弁８の開度を調整して、気液分離器５で気液分離された気相冷媒をバイパス配管２２に流す。冷房運転時には、流量調整弁８を閉じてバイパス配管２２に冷媒を流さないようにする。１段圧縮サイクルの冷凍サイクル装置１００に搭載される圧縮機１は、インジェクションポート１０を備えていない。このため、バイパス配管２２は、圧縮機１の吸入側に接続している。また、中間圧力を設定する必要がないため、第１減圧器４を搭載していない。
【００５１】
このような冷凍サイクル装置１００においては、暖房運転において、気液分離器５で分離された液相冷媒１５のみが第１熱交換器３に流れるようになる。一方、図７に示すような従来の冷凍サイクル装置は、気液二相状態の冷媒が第１熱交換器３を流れることとなる。このため、図１１に示す冷凍サイクル装置１００は、従来の冷凍サイクル装置よりも第１熱交換器３を通過する冷媒の圧力損失を低減させることができる。したがって、図１１に示す冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１の吸入圧力が上昇し、圧縮機１の入力が低下するため、暖房の成績係数を増加することができる。
【００５２】
図２３は、本実施の形態１に係る気液分離器を搭載した１段圧縮サイクルの冷凍サイクル装置のさらに別の一例を示す冷媒回路図である。この図２３に示す冷凍サイクル装置１００は、冷房運転と暖房運転の両方において、気液分離器５で気液分離を行う冷凍サイクル装置である。ここで、冷房運転時、暖房運転時ともに、流量調整弁８の開度を調整して、気液分離器５で気液分離された気相冷媒をバイパス配管２２に流すようにする。１段圧縮サイクルの冷凍サイクル装置１００に搭載される圧縮機１は、インジェクションポート１０を備えていない。このため、バイパス配管２２は、圧縮機１の吸入側に接続している。また、中間圧力を設定する必要がないため、冷房運転時には、第２減圧器６を全開にして第２減圧器６を通過する際の圧力損失を小さくし、暖房運転時には、第１減圧器４を全開にして第２減圧器６を通過する際の圧力損失を小さくする。
【００５３】
このような冷凍サイクル装置１００においては、冷房運転において、気液分離器５で分離された液相冷媒１５のみが第２熱交換器７に流れるようになる。また、暖房運転において、気液分離器５で分離された液相冷媒１５のみが第１熱交換器３に流れるようになる。一方、図７に示すような従来の冷凍サイクル装置は、冷房運転において、気液二相状態の冷媒は第１熱交換器３を流れることとなる。また、暖房運転において、気液二相状態の冷媒は第２熱交換器７を流れることとなる。このため、図２３に示す冷凍サイクル装置１００は、従来の冷凍サイクル装置よりも、冷房運転時では第２熱交換器７を通過する冷媒の圧力損失を低減させることができ、暖房運転時では第１熱交換器３を通過する冷媒の圧力損失を低減させることができる。したがって、図２３に示す冷凍サイクル装置１００は、冷房運転と暖房運転の両方で、圧縮機１の吸入圧力が上昇し、圧縮機１の入力が低下する。つまり、冷房の成績係数と、暖房の成績係数の両方を増加することができる。
【００５４】
また、本実施の形態１では圧縮機１の詳細について説明しなかったが、圧縮機１として、例えばインジェクションポート１０を備えた、レシプロ式圧縮機、ロータリー式圧縮機、又はスクロール式圧縮機等、種々の圧縮機を用いることができる。また、圧縮機１として、後述の図１２に示すような２段圧縮機１６を用いてもよい。
【００５５】
図１２は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の別の一例を示す冷媒回路図である。２段圧縮機１６は、低段側の圧縮機１７と高段側の圧縮機１８とを中間冷媒回路１９で直列に接続することにより構成されている。バイパス配管２２は、この中間冷媒回路１９に設けられたインジェクションポート１０に接続されている。このような２段圧縮機１６を用いることにより、インジェクションポート１０の穴径を大きくすることが可能となる。このため、インジェクション量を多くする必要がある場合でも、適正なインジェクション量を調整することができる。したがって、冷凍サイクル装置１００の冷房の成績係数及び暖房の成績係数をさらに向上することができる。なお、中間冷媒回路１９の流路断面形状や長さ、構造は任意である。また、中間冷媒回路１９に設けられるインジェクションポート１０は、圧縮機１の外側に設けられても、内側に設けられてもかまわない。
【００５６】
また、本実施の形態１では使用する冷媒について特に言及しなかったが、例えばＲ４１０Ａ等のフロン系冷媒を使用してもよい。自然冷媒である二酸化炭素や炭化水素などを、冷媒として使用してもよい。また、地球温暖化係数（ＧＷＰ：温室効果ガスである物質に対して地球の温暖化をもたらす程度を、二酸化炭素に係る当該程度に対する比を示す数値として国際的に認められた知見に基づき定められた係数）が低い冷媒であるテトラフルオロプロペンを冷凍サイクル冷媒として使用してもよい。なお、一般的に、高圧冷媒である二酸化炭素を用いる場合、圧縮機１での冷媒の圧縮比が大きくなる。これにより、圧縮時の冷媒漏れに伴って、圧縮機１の体積効率が低下する。このとき、圧縮機１として２段圧縮機１６を用いることにより、低段側と高段側の各圧縮機における圧縮比を小さくすることができ、体積効率を改善することが可能となる。つまり、冷凍サイクル装置１００の冷房の成績係数及び暖房の成績係数を大幅に向上することができる。
なお、本実施の形態１では、第１流出入配管１１の端部に形成された第１流出入口１１ａ及び第２流出入配管１２の端部に形成された第２流出入口１２ａは、容器１３の側壁の略接線方向に向かって設けられているとしたが、第１流出入口１１ａおよび第２流出入口１２ａは、第１流出入配管１１および第２流出入配管１２の軸方向に傾斜していてもよく、容器１３の側壁に沿って曲面となっていてもよい。
【００５７】
実施の形態２．
実施の形態１では、気相流出配管９を、容器１３の上部の略中央部に配置した。実施の形態１に示す以外の方法で気相流出配管９を容器１３に配置しても、本発明を実施することが可能である。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００５８】
図１３は、本発明の実施の形態２に係る気液分離器の縦断面模式図である。本実施の形態２に係る気液分離器５では、気相流出配管９は、容器１３の底部の略中央部を貫通するように配置されている。このとき、気相流出配管９の気相流出口９ａは、容器１３内の上方に設けられている。
【００５９】
このように構成された気液分離器５においては、気相流出配管９が、第１流出入配管１１又は第２流出入配管１２から容器１３に流入した気液二相状態の冷媒により形成される旋回流れの中心軸となる。このため、容器１３の略中央部に軸心が固定された、安定した旋回速度を有する旋回流れが形成される。したがって、旋回による遠心分離効果が向上し、気液分離器５の気液分離効率を向上させることができる。
【００６０】
なお、本実施の形態２では気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置１００を説明しなかったが、実施の形態２に示す気液分離器５を冷凍サイクル装置１００に搭載することで、実施の形態１と同様の効果が得られることは明らかである。
【００６１】
実施の形態３．
実施の形態１及び実施の形態２に示す以外の方法で第１流出入配管１１及び第２流出入配管１２を容器１３に配置しても、本発明を実施することが可能である。なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１又は実施の形態２と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００６２】
図１４は、本発明の実施の形態３に係る気液分離器の縦断面模式図である。また、図１５は、図１４のＤ−Ｄ断面図である。第１流出入配管１１及び第２流出入配管１２は、容器１３の底部を貫通するように配置されている。そして、第１流出入配管１１及び第２流出入配管１２が容器１３内で略９０°折り曲げられることにより、第１流出入配管１１の端部に形成された第１流出入口１１ａ及び第２流出入配管１２の端部に形成された第２流出入口１２ａは、容器１３の側壁の略接線方向に向かって設けられている。これにより、第１流出入配管１１又は第２流出入配管１２から容器１３内に流入した気液二相状態の冷媒は、容器１３内に旋回流を形成することができる。
【００６３】
このように構成された気液分離器５においては、第１流出入配管１１及び第２流出入配管１２が容器１３の側壁から突出しない。このため、気液分離器５の半径方向の寸法を小さくすることができる。したがって、気液分離器５の設置スペースに対して半径方向の制約がある場合であっても、気液分離器５を設置することが可能となる。
【００６４】
なお、実施の形態２で示したように、容器１３の底部の略中央部を貫通するように気相流出配管９を配置してもよい。この場合、容器１３に接続される気相流出配管９、第１流出入配管１１及び第２流出入配管１２のすべては、容器１３の底部から突設されることとなる。したがって、容器１３と各配管（気相流出配管９、第１流出入配管１１及び第２流出入配管１２）をロウ付け等により接続するときの作業性が非常によくなる。
また、本実施の形態３では気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置１００を説明しなかったが、実施の形態３に示す気液分離器５を冷凍サイクル装置１００に搭載することで、実施の形態１と同様の効果が得られることは明らかである。
【００６５】
実施の形態４．
第１流出入配管１１及び第２流出入配管１２は、容器１３の上部を貫通するように配置してもよい。なお、本実施の形態４において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態３と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００６６】
図１６は、本発明の実施の形態４に係る気液分離器の縦断面模式図である。また、図１７は、図１６のＥ−Ｅ断面図である。第１流出入配管１１及び第２流出入配管１２は、容器１３の上部を貫通するように配置されている。そして、第１流出入配管１１及び第２流出入配管１２が容器１３内の下方で略９０°折り曲げられることにより、第１流出入配管１１の端部に形成された第１流出入口１１ａ及び第２流出入配管１２の端部に形成された第２流出入口１２ａは、容器１３の側壁の略接線方向に向かって設けられている。これにより、第１流出入配管１１又は第２流出入配管１２から容器１３内に流入した気液二相状態の冷媒は、容器１３内に旋回流を形成することができる。
【００６７】
このように構成された気液分離器５においては、第１流出入配管１１及び第２流出入配管１２が容器１３の側壁から突出しない。このため、気液分離器５の半径方向の寸法を小さくすることができる。したがって、気液分離器５の設置スペースに対して半径方向の制約がある場合であっても、気液分離器５を設置することが可能となる。また、容器１３に接続される気相流出配管９、第１流出入配管１１及び第２流出入配管１２のすべては、容器１３の上部から突設されることとなる。したがって、容器１３と各配管（気相流出配管９、第１流出入配管１１及び第２流出入配管１２）をロウ付け等により接続するときの作業性が非常によくなる。また、容器１３の下部に接続する配管がなくなるため、容器１３の底部を設置用の台座に載せるようにして気液分離器５を取り付けることが可能となり、気液分離器５の取り付けが安定する。また、気液分離器５をユニット（例えば室外機等）の底部に設置することも容易となる。容器１３を有する気液分離器５がユニットの底部に設置されることで、ユニット全体の重心が低くなり、ユニット全体が安定する。
【００６８】
なお、本実施の形態４では気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置１００を説明しなかったが、実施の形態４に示す気液分離器５を冷凍サイクル装置１００に搭載することで、実施の形態１と同様の効果が得られることは明らかである。
【００６９】
実施の形態５．
気相流出配管９は、容器１３の側壁を貫通するように配置してもよい。なお、本実施の形態５において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態４と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００７０】
図１８は、本発明の実施の形態５に係る気液分離器の縦断面模式図である。また、図１９は、図１８のＦ−Ｆ断面図である。気相流出配管９は、容器１３の側壁の上部を略垂直に貫通して配置されている。このとき、気相流出配管９の気相流出口９ａは、容器１３内の上方に設けられている。
【００７１】
このように構成された気液分離器５においては、容器１３に接続される気相流出配管９、第１流出入配管１１及び第２流出入配管１２のすべては、容器１３の側壁から突設されることとなる。このため、気液分離器５の高さ方向の寸法を小さくすることができる。したがって、気液分離器５の設置スペースに対して高さ方向の制約がある場合であっても、気液分離器５を設置することが可能となる。
【００７２】
なお、本実施の形態５では気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置１００を説明しなかったが、実施の形態５に示す気液分離器５を冷凍サイクル装置１００に搭載することで、実施の形態１と同様の効果が得られることは明らかである。
【００７３】
実施の形態６．
気相流出配管９は、容器１３の側壁の接線方向に沿って配置してもよい。なお、本実施の形態６において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態５と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００７４】
図２０は、本発明の実施の形態６に係る気液分離器の横断面模式図である。この図２０は、図１８におけるＦ−Ｆ断面の位置を示している。気相流出配管９は、容器１３の側壁の上部を貫通して配置されている。また、気相流出配管９は、容器１３の側壁の接線方向に沿って配置されている。このとき、気相流出配管９の気相流出口９ａは、容器１３の側壁の略接線方向に向かって設けられている。
【００７５】
このように構成された気液分離器５においては、冷房運転時又は暖房運転時のどちらか一方において、旋回速度成分を維持した状態で、気相冷媒１４を気相流出配管９から流出させることができる。このため、容器１３内に流入した気液二相状態の冷媒の旋回流の旋回速度をより大きくすることができる。したがって、遠心力増加により、気液分離器５の気液分離効率をさらに向上することができる。また、これにより、冷房又は暖房のどちらか一方の成績係数を向上することが可能である。
【００７６】
なお、本実施の形態６では気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置１００を説明しなかったが、実施の形態６に示す気液分離器５を冷凍サイクル装置１００に搭載することで、実施の形態１と同様の効果が得られることは明らかである。
【００７７】
実施の形態７．
第１流出入配管１１及び第２流出入配管１２は、以下のように容器１３に配置してもよい。なお、本実施の形態７において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態６と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００７８】
図２１は、本発明の実施の形態７に係る気液分離器の横断面模式図である。この図２１は、図２におけるＡ−Ａ断面の位置を示している。第２流出入配管１２は、第１流出入配管１１に対して、容器１３の中心軸を中心に左回りに略９０°回転移動した位置に設けられている。換言すると、第１流出入配管１１は、第２流出入配管１２に対して、容器１３の中心軸を中心に右回りに略９０°回転移動した位置に設けられている。つまり、第１流出入配管１１の端部に形成された第１流出入口１１ａは、第２流出入配管１２の端部に形成された第２流出入口１２ａに対して、容器１３の中心軸を中心に、右回りに略９０°回転した位置に設けられている。
【００７９】
この場合、第１流出入配管１１から容器１３に流入した気液二相状態の冷媒が第２流出入配管１２の近傍に到達するまでの旋回距離（冷房運転時）は、第２流出入配管１２から容器１３に流入した気液二相状態の冷媒が第１流出入配管１１の近傍に到達するまで旋回する距離（暖房運転時）に比べて長くなる。このとき、旋回距離が長いほど、気液分離効率が向上する。より詳しくは、密度の小さな気相冷媒１４が液相冷媒１５よりも上側を流れる割合が増加する。つまり、冷房運転時における気液分離効率がさらに向上し、暖房運転時における気液分離効率が低下するようになる。
【００８０】
このように構成された気液分離器５においては、冷凍サイクル装置１００が冷房運転を行う際、圧縮機１の入力をさらに低下させることができる。したがって、冷凍サイクル装置１００の冷房の成績係数をさらに向上することができる。また、冷凍サイクル装置１００が冷房運転を行う際、圧縮機１の吐出温度をさらに低下することもできる。
【００８１】
なお、本実施の形態１では第１流出入配管１１と第２流出入配管１２との回転角度を略９０°としたが、回転移動させる角度は任意である。回転移動させる角度は、０°よりも大きく３６０°よりも小さくなる角度であればよい。回転移動させる角度に応じて、冷房運転時又は暖房運転時における気液分離器５の気液分離効率をさらに向上することが可能である。また、このとき、冷房又は暖房のどちらか一方の成績係数をさらに向上することができる。
【００８２】
実施の形態８．
また、第１流出入配管１１及び第２流出入配管１２は、以下のように容器１３に配置してもよい。なお、本実施の形態８において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態７と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００８３】
図２２は、本発明の実施の形態８に係る気液分離器の横断面模式図である。この図２２は、図２におけるＡ−Ａ断面の位置を示している。第１流出入配管１１と第２流出入配管１２とは、容器１３の中心軸を含む平面に対して面対象となるように配置されている。この場合、第１流出入配管１１及び第２流出入配管１２を同一方向から容器１３に取り付けることができる。このため、気液分離器５の製造が容易となる。また、気液分離器５を冷凍サイクル装置１００に接続する際にも、第１流出入配管１１及び第２流出入配管１２を同一方向から接続することが出来る。このため、取り回し配管を長くすることなく、気液分離器５を冷凍サイクル装置１００に設置することができる。
【００８４】
ただし、本実施の形態８に係る気液分離器５では、第１流出入配管１１から容器１３内に流入した気液二相状態の冷媒は、流出口となる第２冷媒配管の端部に向かって旋回することとなる。このため、第１流出入配管１１を通って容器１３に流入した気液二相状態の冷媒により形成される旋回流れと、容器１３から第２流出入配管１２へ流入する液相冷媒１５の流れとが、第２流出入配管１２の近傍において対向するようにならない。したがって、本実施の形態８に係る気液分離器５は、気相冷媒１４及び液相冷媒１５の密度差による効果で、気液二相状態の冷媒を気相冷媒１４及び液相冷媒１５に分離する。このため、実施の形態１に係る気液分離器５に比べて、本実施の形態８に係る気液分離器５の気液分離効率は若干低下する。
【００８５】
実施の形態９．
実施の形態９では、液滴捕獲部２３を容器１３の上部近傍に配置した。特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態８と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００８６】
図２４は、本発明の実施の形態９に係る気液分離器の一例を示す縦断面模式図である。本実施の形態９に係る気液分離器５には、容器１３の上部付近で気相流出配管９の下となる位置に、液滴捕獲部２３が略水平に配置されている。ここでは、液滴捕獲部２３としてデミスタを用いた例を示すが、液滴捕獲部２３はメッシュやパンチングメタル等の任意のものを使用できる。つまり、液滴捕獲部２３は、気相冷媒１４中に飛散した液滴冷媒を捕獲できるものであればよい。また、液滴捕獲部２３の形状、設置角度及び設置方法等は任意である。
【００８７】
このように構成された気液分離器５においては、気相冷媒１４中に液滴冷媒が飛散した場合であっても、気相冷媒１４と液滴冷媒が液滴捕獲部２３を通過する際に、液滴冷媒が液滴捕獲部２３に衝突して付着する。このため、気相冷媒１４のみが気相流出配管９から流出するようになる。また、液滴捕獲部２３に付着した液滴冷媒は、例えば容器１３の壁面等を通って重力落下して、容器１３の底に存在する液相冷媒１５と合流し、第１流出入配管１１又は第２流出入配管１２から流出するようになる。したがって、液滴捕獲部２３を容器１３内に設けたことにより、気液分離器５の気液分離効率をさらに向上させることができる。
【００８８】
また、液滴捕獲部２３は、図２５に示すように設けられていてもよい。
図２５は、本発明の実施の形態９に係る気液分離器の別の一例を示す縦断面模式図である。液滴捕獲部２３は、気相流出配管９（より詳しくは気相流出配管９の気相流出口９ａ近傍）に設けられている。このように液滴捕獲部２３を設けても、気相冷媒１４中に液滴冷媒が飛散した際、気相冷媒１４のみが気相流出配管９から流出するようになる。したがって、液滴捕獲部２３を容器１３内に設けたことにより、気液分離器５の気液分離効率をさらに向上させることができる。なお、液滴捕獲部２３を容器１３の上部付近で気相流出配管９の下となる位置と気相流出配管９との両方に設けてもかまわない。この場合、気相冷媒１４中に飛散した液滴冷媒が液滴捕獲部２３で捕獲される確率が増加するため、気液分離器５の気液分離効率をさらに向上することができる。
【００８９】
なお、本実施の形態９では気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置１００を説明しなかったが、実施の形態９に示す気液分離器５を冷凍サイクル装置１００に搭載することで、実施の形態１と同様の効果が得られることは明らかである。
【００９０】
実施の形態１０．
図２６は、本発明の実施の形態１０に係る気液分離器を用いたインジェクション可能な冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。また、図２７は、本実施の形態１０に係る気液分離器の縦断面模式図である。特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態９と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００９１】
図２６及び図２７に示すように、気液分離器５には冷凍サイクル内を通過する圧力の異なる冷媒間（内部）で熱交換を行う冷媒−冷媒熱交換器２４が設けられている。冷媒−冷媒熱交換器２４は、気液分離器５の上部から挿入されて、容器１３の底部近傍まで延びてＵ字状に曲げられ、再び容器１３の上部から戻る形状をしている。また、冷媒−冷媒熱交換器２４は、気液分離器５内に発生する旋回流れにおいて、なるべく小さな抵抗となるように、気液分離器５の側壁から離れた位置、つまり、気液分離器の中心軸近傍に配置されている。この冷媒−冷媒熱交換器２４の両端部は、四方弁２と圧縮機１とを接続する配管に接続されている。
【００９２】
（運転動作）
続いて、本実施の形態１０に係る冷凍サイクル装置１００の運転動作について説明する。まず、冷凍サイクル装置１００の冷房運転動作について説明する。
【００９３】
図２８は、本発明の実施の形態１０に係る冷凍サイクル装置の冷房運転時における冷媒の変遷を示す圧力−エンタルピ線図である。この図２８に示すＥ，Ｂ，Ｆ，Ｌ，Ｇ，Ｋ，Ｈ，Ｍ及びＤの冷媒状態は、それぞれ図２６にＥ，Ｂ，Ｆ，Ｌ，Ｇ，Ｋ，Ｈ，Ｍ及びＤで示す箇所での冷媒状態である。以下、図２６〜図２８を用いて、冷凍サイクル装置１００の冷房運転動作について説明する。なお、図２８には、気液分離器を搭載しない従来の冷凍サイクル装置（実施の形態１の図７で説明）の冷房運転時における冷媒の変遷を、Ａ’，Ｂ’，Ｃ’及びＤ’で示している。
【００９４】
冷凍サイクル装置１００が冷房運転を行う場合、四方弁２は、実線で示された方向に冷媒が流れるように切り替えられる。そして、冷房運転が開始されると、低温低圧の気相冷媒が圧縮機１より圧縮され、高温高圧の気相冷媒となって吐出される。圧縮機１から吐出された高温高圧の気相冷媒は、四方弁２を通り、凝縮器となる第１熱交換器３に流入する（Ｅ点）。そして、第１熱交換器３で例えば室外空気に放熱しながら凝縮液化し、高圧の液相冷媒となる（Ｂ点）。第１熱交換器３から出た高圧の液相冷媒は第１減圧器４に流入する。そして、この高圧の液相冷媒は、第１減圧器４で減圧され、中間圧の気液二相状態の冷媒になる（Ｆ点）。第１減圧器４から出た中間圧で気液二相状態の冷媒は、第１冷媒配管２０より第１流出入配管１１を介して気液分離器５に流入する。
【００９５】
気液分離器５に流入した中間圧で気液二相状態の冷媒は、容器１３内に設けられた冷媒−冷媒熱交換器２４を流れる低温低圧の気液二相状態または気相の冷媒と熱交換することで、エンタルピが減少する（Ｌ点）。これにより、気液分離器５内における気液二相状態の冷媒の乾き度（気液二相状態の冷媒の質量流量に占める気相冷媒の質量流量の割合）が低下して、気相冷媒１４の速度が低下する。このため、気相冷媒１４の流れによって気相冷媒１４中に飛散する液滴冷媒の量が減少し、中間圧の液相冷媒１５と中間圧の気相冷媒１４がさらに効率よく分離される。ここで、冷媒−冷媒熱交換器２４が液相の冷媒が存在する容器１３の底部近傍まで配置されているため、容器１３の底部で旋回する冷媒液と、冷媒−冷媒熱交換器２４を流れる低温低圧の気液二相状態または気相の冷媒とが効率よく熱交換され、冷媒−冷媒熱交換器２４における熱交換量が増加する。また、冷媒−冷媒熱交換器２４が容器１３の中心軸近傍、すなわち、内部であって側壁から離間した位置に配置されているため、容器１３側壁に沿う旋回流れが形成され、中間圧の液相冷媒１５と中間圧の気相冷媒１４が気液分離器５により効率よく分離される。
【００９６】
そして、中間圧の気相冷媒１４は、気相流出配管９を通って容器１３から流出し、バイパス配管２２へ進む（Ｋ点）。また、中間圧の液相冷媒１５は、重力を受けて容器１３の底面部に溜まり、第２流出入配管１２を通って容器１３から流出し、第２冷媒配管２１へ進む（Ｇ点）。
【００９７】
第２冷媒配管２１に流入した中間圧の液相冷媒１５は、第２減圧器６に流入する。そして、この中間圧の液相冷媒１５は、第２減圧器６で減圧され、低温低圧で気液二相状態の冷媒となる（Ｈ点）。第２減圧器６を出た低温低圧で気液二相状態の冷媒は、蒸発器となる第２熱交換器７に流入する。そして、第２熱交換器７で例えば室内空気から吸熱して、低温低圧の気液二相状態または気相冷媒となる（Ｍ点）。その後、低温低圧の気液二相状態または気相冷媒は、四方弁２を介した後、気液分離器５に設けられた冷媒−冷媒熱交換器２４に流入する。冷媒−冷媒熱交換器２４に流入した低温低圧の気液二相状態または気相冷媒は、容器１３内の中間温度中間圧の気液二相状態の冷媒と熱交換して、過熱度のついた低圧の気相冷媒（Ｄ点）となる。その後、冷媒−冷媒熱交換器２４を出た過熱度のついた低圧の気相冷媒は、圧縮機１に流入し、中間圧力まで圧縮される（Ｉ点）。
【００９８】
一方、バイパス配管２２に流入した中間圧の気相冷媒１４は、流量調整弁８に流入する。そして、この中間圧の気相冷媒１４は、流量調整弁８で流量を調整され、インジェクションポート１０から圧縮機１にインジェクションされる。その後、この中間圧の気相冷媒１４（Ｋ点）と中間圧力まで圧縮された気相冷媒（Ｉ点）とは、圧縮機１で混合され（Ｊ点）、高圧まで圧縮される（Ｅ点）。その後、高温高圧の気相冷媒となって再び圧縮機１から吐出される。
【００９９】
次に、冷凍サイクル装置１００の暖房運転動作について説明する。
【０１００】
図２９は、本発明の実施の形態１０に係る冷凍サイクル装置の暖房運転時における冷媒の変遷を示す圧力−エンタルピ線図である。この図２９に示すＥ，Ｂ，Ｆ，Ｌ，Ｇ，Ｋ，Ｈ，Ｍ及びＤの冷媒状態は、それぞれ図２６にＥ，Ｂ，Ｆ，Ｌ，Ｇ，Ｋ，Ｈ，Ｍ及びＤで示す箇所での冷媒状態である。以下、図２６及び図２７とこの図２９を用いて、冷凍サイクル装置１００の暖房運転動作について説明する。なお、図２９には、気液分離器を搭載しない従来の冷凍サイクル装置（実施の形態１の図７で説明）の暖房運転時における冷媒の変遷を、Ａ’，Ｂ’，Ｃ’及びＤ’で示している。
【０１０１】
冷凍サイクル装置１００が暖房運転を行う場合、四方弁２は、破線で示された方向に冷媒が流れるように切り替えられる。そして、暖房運転が開始されると、低温低圧の気相冷媒が圧縮機１より圧縮され、高温高圧の気相冷媒となって吐出される。圧縮機１から吐出された高温高圧の気相冷媒は、四方弁２を通り、凝縮器となる第２熱交換器７に流入する（Ｍ点）。そして、第２熱交換器７で例えば室内空気に放熱しながら凝縮液化し、高圧の液相冷媒となる（Ｈ点）。第２熱交換器７から出た高圧の液相冷媒は第２減圧器６に流入する。そして、この高圧の液相冷媒は、第２減圧器６で減圧され、中間圧の気液二相状態の冷媒になる（Ｇ点）。第２減圧器６から出た中間圧で気液二相状態の冷媒は、第２冷媒配管２１より第２流出入配管１２を介して気液分離器５に流入する。
【０１０２】
気液分離器５に流入した中間圧で気液二相状態の冷媒は、容器１３内に設けられた冷媒−冷媒熱交換器２４を流れる低温低圧の気液二相状態または気相の冷媒と熱交換することで、エンタルピが減少する（Ｌ点）。これにより、気液分離器５内における気液二相状態の冷媒の乾き度（気液二相状態の冷媒の質量流量に占める気相冷媒の質量流量の割合）が低下して、気相冷媒１４の速度が低下する。このため、気相冷媒１４の流れによって気相冷媒１４中に飛散する液滴冷媒の量が減少し、中間圧の液相冷媒１５と中間圧の気相冷媒１４がさらに効率よく分離される。ここで、冷媒−冷媒熱交換器２４が液相の冷媒が存在する容器１３の底部近傍まで配置されているため、容器１３の底部で旋回する冷媒液と冷媒−冷媒熱交換器２４を流れる低温低圧の気液二相状態または気相の冷媒とが効率よく熱交換され、冷媒−冷媒熱交換器２４における熱交換量が増加する。また、冷媒−冷媒熱交換器２４が容器１３の中心軸近傍、すなわち、内部であって側壁から離間した位置に配置されているため、容器１３側壁に沿う旋回流れが形成され、中間圧の液相冷媒１５と中間圧の気相冷媒１４が気液分離器５により効率よく分離される。
【０１０３】
そして、中間圧の気相冷媒１４は、気相流出配管９を通って容器１３から流出し、バイパス配管２２へ進む（Ｋ点）。また、中間圧の液相冷媒１５は、重力を受けて容器１３の底面部に溜まり、第１流出入配管１１を通って容器１３から流出し、第１冷媒配管２０へ進む（Ｆ点）。
【０１０４】
第１冷媒配管２０に流入した中間圧の液相冷媒１５は、第１減圧器４に流入する。そして、この中間圧の液相冷媒１５は、第１減圧器４で減圧され、低温低圧で気液二相状態の冷媒となる（Ｂ点）。第１減圧器４を出た低温低圧で気液二相状態の冷媒は、蒸発器となる第１熱交換器３に流入する。そして、第１熱交換器３で例えば室外空気から吸熱して、低温低圧の気液二相状態または気相冷媒となる（Ｅ点）。その後、低温低圧の気液二相状態または気相冷媒は、四方弁２を介した後、気液分離器５に設けられた冷媒−冷媒熱交換器２４に流入する。冷媒−冷媒熱交換器２４に流入した低温低圧の気液二相状態または気相冷媒は、容器１３内の中間温度中間圧の気液二相状態の冷媒と熱交換して、過熱度のついた低圧の気相冷媒（Ｄ点）となる。その後、冷媒−冷媒熱交換器２４を出た過熱度のついた低圧の気相冷媒は、圧縮機１に流入し、中間圧力まで圧縮される（Ｉ点）。
【０１０５】
一方、バイパス配管２２に流入した中間圧の気相冷媒１４は、流量調整弁８に流入する。そして、この中間圧の気相冷媒１４は、流量調整弁８で流量を調整され、インジェクションポート１０から圧縮機１にインジェクションされる。その後、この中間圧の気相冷媒１４（Ｋ点）と中間圧力まで圧縮された気相冷媒（Ｉ点）とは、圧縮機１で混合され（Ｊ点）、高圧まで圧縮される（Ｍ点）。その後、高温高圧の気相冷媒となって再び圧縮機１から吐出される。
【０１０６】
以上のように、本実施の形態１０に係る気液分離器５は、冷房運転時と暖房運転時で、さらに高い気液分離効率を実現することができる。
【０１０７】
また、冷房運転時と暖房運転時の双方において、本実施の形態１０に係る気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置１００は、２段圧縮サイクルとなり、従来の冷凍サイクル装置よりも圧縮機入力を小さくできる。また、冷房と暖房の成績係数を大きくすることができる。さらに、冷房運転時と暖房運転時の双方において、本実施の形態１０に係る気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置１００は、従来の冷凍サイクル装置よりも圧縮機１の吐出温度を小さくすることができる。したがって、圧縮機１の高信頼性、高寿命化を実現することができる。
【０１０８】
また、本実施の形態１０に係る気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置１００は、冷房運転時と暖房運転時の双方において、液相冷媒を含まない加熱度のついた気相冷媒を圧縮機１に流入させることができるため、圧縮機１の液圧縮を防止することができる。したがって、圧縮機１の高信頼性、高寿命化をさらに高めることができる。
【０１０９】
なお、本実施の形態１０では、実施の形態１で示したような、第１流出入配管１１及び第２流出入配管１２が容器１３の側壁の接線方向に設置され、気相流出配管９が容器１３の上部に設置された気液分離器５を例に説明した。しかしながら、実施の形態２〜８に示したような気液分離器５に冷媒−冷媒熱交換器２４を設けてももちろんよい。また、実施の形態９と同様に、液滴捕獲部２３を設けてもよい。
【０１１０】
また、本実施の形態１０で示した冷媒−冷媒熱交換器２４の形状や設置方法も任意である。例えば、図２７に示すように、配管を用いて冷媒−冷媒熱交換器２４を形成することで、冷媒−冷媒熱交換器２４の低コスト化をはかることができる。
また、例えば、図３１に示すように、渦巻き状にした配管を液相の冷媒が存在する容器１３の底部に配置することで冷媒−冷媒熱交換器２４を形成することができる。この場合、容器１３の底部で旋回する冷媒液と、冷媒−冷媒熱交換器２４を流れる低温低圧の気液二相状態または気相の冷媒とが効率よく熱交換され、冷媒−冷媒熱交換器２４における熱交換量が増加する。また、旋回流れを乱す影響が少ないため、気液分離器５の気液分離効率も向上する。
また、冷媒−冷媒熱交換器２４を容器１３の内側ではなく、容器１３の外側に配置してもよい。例えば、図３２に示すように、容器１３の側壁外側で、液相の冷媒が存在する容器１３の底部付近に配管を巻きつけて、ロウ付けして固定することにより、冷媒−冷媒熱交換器２４を形成することができる。この場合、冷媒−冷媒熱交換器２４を容器１３の外側に設けるようにしたので、冷媒−冷媒熱交換器２４を気液分離器５に設置する際の加工が容易になる。また、冷媒−冷媒熱交換器２４を容器１３の底部付近に設けるようにしたので、容器１３の底部で旋回する冷媒液と、冷媒−冷媒熱交換器２４を流れる低温低圧の気液二相状態または気相の冷媒とが容器１３の壁面を介して効率よく熱交換され、冷媒−冷媒熱交換器２４における熱交換量が増加する。
また、例えば、図３３に示すように、容器１３の底面外側に、配管をロウ付けして固定することにより、冷媒−冷媒熱交換器２４を形成することができる。この場合、冷媒−冷媒熱交換器２４の加工が容易となることや、冷媒−冷媒熱交換器２４における熱交換量が増加することに加えて、第１流出入配管１１と第２流出入配管１２を容器１３の側面に配置する場合であっても、これらの配管に干渉することなく、冷媒−冷媒熱交換器２４を配置することが可能となる。
【０１１１】
また、本実施の形態１０に示す気液分離器５を搭載する冷凍サイクル装置１００は、２段圧縮サイクルの冷凍サイクル装置である必要はなく、例えば１段圧縮サイクルの冷凍サイクル装置でもよい。
【０１１２】
例えば、図３０は、本実施の形態１０に係る気液分離器を搭載した１段圧縮サイクルの冷凍サイクル装置の一例を示す冷媒回路図である。この図３０に示す冷凍サイクル装置１００は、冷房運転と暖房運転の両方において、気液分離器５で気液分離を行う冷凍サイクル装置である。ここで、冷房運転時、暖房運転時ともに、流量調整弁８の開度を調整して、気液分離器５で気液分離された気相冷媒をバイパス配管２２に流すようにする。１段圧縮サイクルの冷凍サイクル装置１００に搭載される圧縮機１は、インジェクションポート１０を備えていない。このため、バイパス配管２２は、圧縮機１の吸入側に接続している。また、中間圧力を設定する必要がないため、冷房運転時には、第２減圧器６を全開にして第２減圧器６を通過する際の圧力損失を小さくし、暖房運転時には、第１減圧器４を全開にして第２減圧器６を通過する際の圧力損失を小さくする。
【０１１３】
このような冷凍サイクル装置１００においては、冷房運転において、気液分離器５で分離された液相冷媒１５のみが第２熱交換器７に流れるようになる。また、暖房運転において、気液分離器５で分離された液相冷媒１５のみが第１熱交換器３に流れるようになる。一方、図７に示すような従来の冷凍サイクル装置は、気液二相状態の冷媒が、冷房運転では第２熱交換器７を、暖房運転では第１熱交換器３を流れることとなる。このため、図３０に示す冷凍サイクル装置１００は、従来の冷凍サイクル装置よりも、冷房運転時では第２熱交換器７を通過する冷媒の圧力損失を低減させることができ、暖房運転時では第１熱交換器３を通過する冷媒の圧力損失を低減させることができる。したがって、図３０に示す冷凍サイクル装置１００は、冷房運転と暖房運転の両方で、圧縮機１の吸入圧力が上昇し、圧縮機１の入力が低下する。つまり、冷房の成績係数と、暖房の成績係数の両方を増加することができる。
【０１１４】
また、実施の形態１０に示した気液分離器５では、気液分離器５に流入した中間温度中間圧の気液二相状態の冷媒は、容器１３内に設けられた冷媒−冷媒熱交換器２４を流れる低温低圧の気液二相状態または気相の冷媒と熱交換することで、エンタルピが減少する。このため、気液分離器５内における気液二相状態の乾き度が低下して、気相冷媒１４の速度が低下する。したがって、気相冷媒１４の流れによって気相冷媒１４中に飛散する液滴冷媒の量が減少し、中間圧の液相冷媒１５と中間圧の気相冷媒１４がさらに効率よく分離される。
【０１１５】
また、本実施の形態１０に係る気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置１００は、冷房運転時と暖房運転時の双方において、液相を含まず過熱度のついた気相の冷媒を圧縮機１に流入させることができる。したがって、圧縮機１の液圧縮を防止することができ、圧縮機の高信頼性、高寿命化をさらに高めることができる。
【符号の説明】
【０１１６】
１  圧縮機、２  四方弁、３  第１熱交換器、４  第１減圧器、５  気液分離器、６  第２減圧器、７  第２熱交換器、８  流量調整弁、９  気相流出配管、９ａ  気相流出口、１０  インジェクションポート、１１  第１流出入配管、１１ａ  第１流出入口、１２  第２流出入配管、１２ａ  第２流出入口、１３  容器、１４  気相冷媒、１５  液相冷媒、１６  ２段圧縮機、１７  低段側の圧縮機、１８  高段側の圧縮機、１９  中間冷媒回路、２０  第１冷媒配管、２１  第２冷媒配管、２２  バイパス配管、２３  液滴捕獲部、２４  冷媒−冷媒熱交換器、１００  冷凍サイクル装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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