(57)【要約】【課題】従来の構成のインジェクション冷凍サイクル装置においては、気液分離器内部での液冷媒成分とガス冷媒成分が安定して十分に分離されない為に、圧縮機および冷凍サイクルの能力を低下させるという問題が存在した。【解決手段】例えば冷房運転モードでは、室外側熱交換器１０を出た冷媒は、第１の膨張弁２０ａを通り気液分離器２１に挿入された導入管２１ａを通った後に気液分離器２１に流入し、気液分離器２１の下端に設うけてある円筒管３０に内部に流出して、冷媒のガス成分は導入管２１ｂを通ってガスインジェクション管２５を経て、膨張弁２６を通過し、圧縮機２３にインジェクションされ、冷媒の液成分が導入管２１ｃを通過し第２の膨張弁２０ｂを通過して室内機２側に進む経路にすることにより、高性能なインジェクション冷凍サイクル装置を提供することが可能となる。【選択図】図１
2006284135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、減圧装置、気液分離器、蒸発器を環状に接続し、前記圧縮機と前記気液分離器とをガスインジェクション管を介して接続したインジェクション機能を有し、前記ガスインジェクション管の途中には前記圧縮機と、前記気液分離器との間の冷媒導入量を調整する膨張弁を設けて構成される冷凍サイクルにおいて、前記気液分離器は上下方向に延びる本体と、前記本体の上端部には短く挿入され、冷媒ガス成分が流出する冷媒ガス流出管と、前記本体内に冷媒を導入する冷媒導入管および冷媒液成分が流出する冷媒流出管が前記本体の上端部より長く挿入され、前記本体内の下端には前記冷媒導入管と前記冷媒流出管が挿入される中空の円筒管が設けられて構成された気液分離器を有することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記気液分離機の本体内の下端に設置された円筒管の下部にはオイルおよび冷媒液成分が流入する流通穴が設けられて構成されたことを特徴とする請求項１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、気液分離器を備え、この気液分離器で分離した後のガス成分を、運転状態に応じて圧縮機にインジェクションするようにした冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のインジェクション冷凍サイクル装置としては、圧縮機の能力と蒸発器の能力を高める等の観点から、既知の冷凍サイクルを構成する要素に冷房または暖房の両サイクルであっても冷媒が一方向に流れるようなブリッジ回路を組み込んだ気液分離器を備え、この気液分離器内に減圧機構により等エンタルピないしは断熱膨張された冷媒を導入して液成分とガス成分とに気液分離させ、その液成分を、さらに別の減圧機構に送り出す一方、ガス成分は圧縮機にインジェクションするようになっている。
【０００３】
ここで図５は、従来のインジェクション冷凍サイクル装置の全体構成図であり、この装置１では、概略的には、室内機２と室外機３とこれらの間を接続する第１、第２の接続用配管４，５とで構成されている。室内機２は、蒸発器又は凝縮器となる室内側熱交換器６と室内側熱交換器６の出入り口に各々接続された内部配管７，８とで構成され、この内部配管７，８に対して上述した第１、第２の接続用配管４，５の一端が着脱自在に連結されている。図５においては９は送風機であり、この室内送風機９は、室内機２の吹き出し口（図示せず）に取付けられる。
【０００４】
室外機３は凝縮器または蒸発器となる室外側熱交換器１０と、その出入口に各々接続された第１、第２の内部配管１１、１２とを有し、第１の内部配管１１は、前述した第１の接続用配管４の他端に着脱自在に連結され、第２の内部配管１２は、前述した第２接続用配管５の他端に着脱自在に連結されている。図５中の１３は室外側熱交換器１０に隣接して配置された電動ファンを示す。第１の内部配管１１には、ブリッジ回路１４が介そうされ、このブリッジ回路１４は第１ないし第４の４つの逆止弁１５〜１８を有し、また、その連絡配管１９には第１の減圧機構としての膨張弁２０と気液分離器２１とが取付けてある。また、第１の内部配管１１には、ブリッジ回路１４と室外側熱交換器１０との間に、第２の減圧機構としてのキャピラリーチューブ２２が介そうされている。他方、第２の内部配管１２には圧縮機２３と四方弁２４とが設けられており、冷暖房の切り替えは、この四方弁２４を切り替えることにより行われる。図中の実線で示す矢印方向は暖房運転モードでの冷媒の流れを示し、破線で示す矢印の方向は冷房運転モードでの冷媒の流れ方向を示す。圧縮機２３は、その本来の吸入ポート２３ａまたは吐出ポート２３ｂとは別途独立したインジェクションポート２３ｃを有し、このインジェクションポート２３ｃは電磁式の膨張弁２６を備えたガスインジェクション管２５を介して、気液分離器２１に連結されている。図５に図示する四方弁２４は、その冷房運転モードでの態様を破線で図示してあり、暖房運転モードでの態様を実線で示してある。
【０００５】
冷房運転モードでは、室外側熱交換器１０を出て、第１の内部配管１１に入った冷媒は、ブリッジ回路１４の第１の逆止弁１５を通り、膨張弁２０を経て気液分離器２１を通った後に第２の逆止弁１６を通って室内機２側に進む経路を通る。他方、暖房運転モードでは、室内機２側から第１の接続用配管４を通って室外機３側に入った冷媒は、ブリッジ回路１４の第３の逆止弁１７を通り膨張弁２０を経て気液分離器２１を通った後に第４の逆止弁１８を通りキャピラリーチューブ２２を経て室外側熱交換器１０に入る経路を進む。冷暖房運転中、特に大きな能力が要求されるときには、膨張弁２６が開かれてガスインジェクション管２５が開通され、このガスインジェクション管２５を通じて、気液分離器２１で分離されたガス成分が圧縮機２３にインジェクションされる。これにより圧縮機２３
はその能力が増大される。
【０００６】
従来このようなインジェクション冷凍サイクル構成については圧縮機の能力を向上させるようにした冷凍サイクル装置が特許文献１、特許文献２などに報告されている。
【特許文献１】実開平１−５８０４６号公報
【特許文献２】特開平１１−９４４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の構成では、以下のような問題がある。
【０００８】
通常の暖房運転時や冷房運転時に気液分離器２１に流入する冷媒の流速が速く、しかも気液二相の状態で導入される為に、気液分離器２３内部は攪拌された状態となり、液冷媒成分とガス冷媒成分が安定して十分に分離されない。
【０００９】
したがって、最悪の場合はガスインジェクション管２５には液成分の混ざった冷媒が圧縮機２３に流れ込み、圧縮機２３の性能を低下させ、さらには気液分離器２３での液冷媒が十分に確保されないために例えば暖房運転時における室外側熱交換器１０でのエンタルピーや冷媒循環量の減少と同時に能力も低下し、冷凍サイクル全体の性能が低下する上に、さらには、ブリッジ回路１４を組み込んでいるために装置が大きくなり複雑になってしまうという欠点があった。
【００１０】
本発明の目的は、気液分離器での冷媒の液成分とガス成分を安定して分離させ、高性能なインジェクション冷凍サイクル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的を達成するために、本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、気液分離器、蒸発器を環状に接続し、前記圧縮機と前記気液分離器とをガスインジェクション管を介して接続したインジェクション機能を有し、前記ガスインジェクション管の途中には前記圧縮機と、前記気液分離器との間の冷媒導入量を調整する膨張弁を設けて構成される冷凍サイクルにおいて、前記気液分離器は上下方向に延びる本体と、前記本体の上端部には短く挿入され、冷媒ガス成分が流出する冷媒ガス流出管と、前記本体内に冷媒を導入する冷媒導入管および冷媒液成分が流出する冷媒流出管が前記本体の上端部より長く挿入され、前記本体内の下端には前記冷媒導入管と前記冷媒流出管が挿入される中空の円筒管が設けられて構成された気液分離器を設置することにより、気液分離器での冷媒の液成分とガス成分を安定して確実に分離させ、インジェクション冷凍サイクルの性能を向上させることが可能となる。
【００１２】
さらに、本発明は、前記気液分離機の本体内の下端に設置された円筒管の下部にはオイルおよび冷媒液成分が流入する流通穴を設けることにより、気液分離器での底面に滞留するオイルを圧縮機に戻すことが可能となりオイル不足により圧縮機が破損するのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の冷凍サイクル装置によれば、気液二相の流速の速い冷媒が気液分離器内部に流入した場合でも、気液分離器内部の冷媒のガス成分と液成分を攪拌すること無く確実に分離することが可能となり、インジェクション冷凍サイクルの性能を向上させることが可能となる。
【００１４】
また、円筒管の底部に連通孔を設けることにより、気液分離器内部に貯留される冷媒の
液成分が少量であっても液成分のみを導入管へ送出することが可能となり、気液分離器内部の底部にオイルが溜まり込むことが無く、圧縮機のオイル不足による破損を防止することができる高性能なインジェクション冷凍サイクル装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
第１の発明は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、気液分離器、蒸発器を環状に接続し、前記圧縮機と前記気液分離器とをガスインジェクション管を介して接続したインジェクション機能を有し、前記ガスインジェクション管の途中には前記圧縮機と、前記気液分離器との間の冷媒導入量を調整する膨張弁を設けて構成される冷凍サイクルにおいて、前記気液分離器は上下方向に延びる本体と、前記本体の上端部には短く挿入され、冷媒ガス成分が流出する冷媒ガス流出管と、前記本体内に冷媒を導入する冷媒導入管および冷媒液成分が流出する冷媒流出管が前記本体の上端部より長く挿入され、前記本体内の下端には前記冷媒導入管と前記冷媒流出管が挿入される中空の円筒管が設けられて構成された気液分離器を設置することにより、気液分離器での冷媒の液成分とガス成分を安定して確実に分離させ、インジェクション冷凍サイクルの性能を向上させることが可能となる。
【００１６】
第２の発明は、前記気液分離機の本体内の下端に設置された円筒管の下部にはオイルおよび冷媒液成分が流入する流通穴を設けることにより、気液分離器での底面に滞留するオイルを圧縮機に戻すことが可能となりオイル不足により圧縮機が破損するのを防ぐことができる。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１を示すインジェクション冷凍サイクル装置の全体構成図である。
【００１９】
上記従来例と同一機能を示すものであれば同一番号にて以下に説明する。
【００２０】
この装置１では、概略的には、室内機２と室外機３とこれらの間を接続する第１、第２の接続用配管４，５とで構成されている。室内機２は、蒸発器又は凝縮器となる室内側熱交換器６と室内側熱交換器６の出入り口に各々接続された内部配管７，８とで構成され、この内部配管７，８に対して上述した第１、第２の接続用配管４，５の一端が着脱自在に連結されている。図１において９は送風機であり、この室内送風機９は、室内機２の吹き出し口（図示せず）に取付けられる。
【００２１】
室外機３は凝縮器または蒸発器となる室外側熱交換器１０と、その出入口に各々接続された第１、第２の内部配管１１、１２とを有し、第１の内部配管１１は、前述した第１の接続用配管４の他端に着脱自在に連結され、第２の内部配管１２は、前述した第２接続用配管５の他端に着脱自在に連結されている。図１中の１３は室外側熱交換器１０に隣接して配置された電動ファンを示す。第１の内部配管１１には、第２の減圧機構としての膨張弁２０ｂと気液分離器２１と、この気液分離器２１に挿入された導入管２１ｃが取付けてある。また、気液分離器２１と室外側熱交換器１０との間には、第２の減圧機構としての膨張弁２０ａが介そうされている。
【００２２】
他方、第２の内部配管１２には圧縮機２３と四方弁２４とが設けられており、冷暖房の切り替えは、この四方弁２４を切り換えることにより行われる。図中の実線で示す矢印方向は暖房運転モードでの冷媒の流れを示し、破線で示す矢印の方向は冷房運転モードでの冷媒の流れ方向を示す。圧縮機２３は、その本来の吸入ポート２３ａまたは吐出ポート２３ｂとは別途独立したインジェクションポート２３ｃを有し、このインジェクションポー
ト２３ｃは膨張弁２６を備えたガスインジェクション管２５を介して、気液分離器２１に連結されている。図１に図示する四方弁２４は、その冷房運転モードでの態様を破線で図示してあり、暖房運転モードでの態様を実線で示してある。
【００２３】
冷房運転モードでは、室外側熱交換器１０を出た冷媒は、第１の膨張弁２０ａを通り気液分離器２１に挿入された導入管２１ａを通った後に気液分離器２１に流入し、気液分離器２１の下端に設うけてある円筒管２８の内部に流出する。
【００２４】
冷媒のガス成分は導入管２１ｂを通ってガスインジェクション管２５を経て、膨張弁２６を通過し、圧縮機２３にインジェクションされ、冷媒の液成分が導入管２１ｃを通過し第２の膨張弁２０ｂを通過して室内機２側に進む経路を通る。
【００２５】
他方、暖房運転モードでは、室内機２側から第１の接続用配管４を通って室外機３側に入った冷媒は、第２の膨張弁２０ｂを通り導入管２１ｃを経て気液分離器２１に流入し、気液分離器２１の下端に設けてある円筒管２７に内部に流出する。冷媒のガス成分は導入管２１ｂを通ってガスインジェクション管２５を経て、膨張弁２６を通過し、圧縮機２３にインジェクションされ、一方、冷媒の液成分は円筒管２８の上部から吸い込まれ、導入管２１ａを通り第１の膨張弁２０ａを経て室外側熱交換器１０に入る経路を進む。これにより圧縮機２３はその能力が増大される。
【００２６】
図２は、図１における気液分離器２１を拡大した詳細図である。
【００２７】
気液分離器２１内部の上端には、導入管２１ｃ、２１ａが長く挿入され、導入管２１ｂが短く挿入されている。
【００２８】
また、ここでは、暖房運転モードでの気液分離器２１内部の様子を模式的に詳細に示したものであるが、室内機２側から第１の接続用配管４を通って室外機３側に入った冷媒は、気液二相のガス成分と液成分の混合した高速の冷媒が破線矢印のように導入管２１ｃを経て気液分離器２１に流入し、気液分離器２１の下端に設けてある円筒管２７に内部に一旦、衝突する。このとき、円筒管２７の内部では冷媒ガス成分である気泡２９が気液分離器２１の底面に広がることなく上方に浮遊していくが、気液分離器２１の内部の底には３０に示すように圧縮機２３から吐出された冷凍サイクル中のオイルが滞留し、その上には冷媒液成分が３１のように溜まり込んでいる。気液分離器２１内部の冷媒のガス成分のみが、短く挿入された導入管２１ｂを経てインジェクション管２５へ流出し、また冷媒液成分３１のみが円筒管２８の上部より吸い込まれ実践矢印のように導入管２１ａへ導かれて室外側熱交換器１０へ入る経路を進む。冷房運転モードにおいては暖房運転モードと逆の経路（図示しない）となる。
【００２９】
また、図３は図２に示す気液分離器２１を上方方向から見た断面図である。図に示すように、２１ａ、２１ｂは導入管であり、２７、２８は円筒管であって、中央にインジェクション管２５へ冷媒ガスを導く導入管２１ｃが配置してある。
【００３０】
よって、上記構成により気液二相の流速の速い冷媒が気液分離器内部に流入した場合でも、気液分離器内部の冷媒のガス成分と液成分を攪拌すること無く確実に分離することが可能となり、インジェクション冷凍サイクルの性能を向上させることが可能となる。
【００３１】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２を示す、図１に示す気液分離器２１を拡大した詳細図である。上記従来例および実施の形態１と、同一内容であれば省略し、同一機能を示すものであれば同一番号にて以下に説明する。
【００３２】
図４に示すように、２１ａ、２１ｂ、２１ｃは導入管であり、２７、２８は円筒管であって、円筒管２７、２８の下部には、気液分離器２１の底部に溜まり込むオイル３０や冷媒液成分３１が流入することができる連通孔２７ａ、２８ａが設けられている。よって、上記構成により、気液分離器内部に貯留される冷媒の液成分が少量であっても下方から吸い込まれるので確実に冷媒の液成分のみを導入管へ送出することが可能となり、さらにインジェクション冷凍サイクルの性能を向上させることが可能となる上に、気液分離器内部の底部にオイルが溜まり込むことが無く、圧縮機のオイル不足による破損を防止することができる。
【００３３】
なお、上記各実施例での円筒管や気液分離器の形状および円筒管に設けた連通孔の形状や大きさと個数は特に限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明にかかる冷凍サイクル装置は、気液分離器内部の冷媒のガス成分と液成分を攪拌すること無く確実に分離することが可能となるので、インジェクション冷凍サイクルを利用したヒートポンプ式空気調和機やカーエアコン等のシステムにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態１におけるインジェクション冷凍サイクル装置の全体構成図
【図２】本発明の実施の形態１における気液分離器の拡大詳細図
【図３】本発明の実施の形態１における気液分離器を上方からみた断面図
【図４】本発明の実施の形態２における気液分離器の拡大詳細図
【図５】従来のインジェクション冷凍サイクル装置の全体構成図
【符号の説明】
【００３６】
１  インジェクション冷凍サイクル装置
２  室内機
３  室外機
４  第１の接続配管
５  第２の接続配管
６  室内側熱交換器
７、８  第１の内部配管
９  室内送風機
１０  室外側熱交換器
１１、１２  第２の内部配管
１３  電動ファン
１４  ブリッジ回路
１５、１６、１７、１８  逆止弁
１９  連絡配管
２０、２０ａ、２０ｂ  膨張弁
２１  気液分離器
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ  導入管
２２  キャピラリーチューブ
２３  圧縮機
２３ａ  吸入ポート
２３ｂ  吐出ポート
２３ｃ  インジェクションポート
２４  四方弁
２５  インジェクション管
２６  膨張弁
２７、２８  円筒管
２７ａ、２８ａ  連通孔
２９  気泡
３０  オイル
３１  冷媒液成分
【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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