(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気液二相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する分離室を備えた圧力容器と、
前記圧力容器を貫通した状態で前記圧力容器に固定され、前記分離室に気液二相冷媒を導く流入管と、
前記圧力容器を貫通した状態で前記圧力容器に固定され、前記分離室内で前記液相冷媒から分離された前記気相冷媒を圧縮機に導く流出管と、
前記流入管又は前記流出管を取り囲んだ状態で前記分離室に収容され、前記流入管又は前記流出管との間に凝縮器で凝縮された液相冷媒が流れる通路を規定する外管と、
前記通路に前記液相冷媒を導く冷媒導入管と、
前記通路を流れた前記液相冷媒を前記分離室の外に導く冷媒排出管と、を含み、
前記圧力容器は、筒状の胴部と、前記胴部の開口端を閉塞した端板と、を有し、
前記外管は、前記冷媒導入管又は前記冷媒排出管のいずれか一方が固定された第１の接合部と、前記冷媒導入管又は前記冷媒排出管の他方が固定された第２の接合部と、を有し、前記第１の接合部および前記第２の接合部は、前記分離室の内部に位置されるとともに、前記外管の軸方向に離れた位置で前記外管の外周面から突出され、
前記流入管、前記外管、前記冷媒導入管および前記冷媒排出管は、前記圧力容器の前記端板を貫通した状態で前記端板に固定された気液分離器。
【請求項２】
前記外管は、前記流入管又は前記流出管と協働して凝縮された前記液相冷媒の熱を前記分離室内で分離された前記気相冷媒に伝える気液熱交換器を構成した請求項１に記載の気液分離器。
【請求項３】
前記流入管又は前記流出管は、前記外管の開口端から突出された先端部を有し、当該先端部の外径は、前記第１の接合部および前記第２の接合部を除いた前記外管の最大外径よりも小さく設定され、前記圧力容器の前記端板は、前記外管が挿入された通孔を有する請求項１に記載の気液分離器。
【請求項４】
前記外管は、前記流入管又は前記流出管の外周面に固定された第１の端部と、前記第１の端部とは前記外管の軸方向に沿う反対側で前記流入管又は前記流出管の外周面に固定された第２の端部と、を有し、前記第１の端部と前記第１の接合部との間に、前記外管と前記圧力容器の前記端板との固定部が位置され、
前記第１の端部から前記第１の接合部までの距離が、前記第２の端部から前記第２の接合部までの距離よりも大きい請求項１に記載の気液分離器。
【請求項５】
前記流出管は、前記分離室内の前記気相冷媒を吸い込む吸入口と、前記分離室の底から立ち上がるとともに前記圧力容器の上端部から前記圧力容器の外に突出された直管部と、前記吸入口と前記直管部との間を結ぶように前記分離室の底部でU字状に湾曲された湾曲部と、を含み、
前記外管は、前記流出管の前記直管部を取り囲んだ状態で前記分離室に収容され、前記流出管の前記湾曲部に液戻し孔が開口された請求項１に記載の気液分離器。
【請求項６】
前記流出管は、前記圧力容器の底を貫通して前記圧力容器の外に突出された直管部を有し、前記外管は、前記直管部を取り囲んだ状態で前記圧力容器の外に突出された下端部を有する請求項１に記載の気液分離器。
【請求項７】
前記圧力容器の前記底に接続された液戻し管をさらに備え、前記液戻し管の下流端が前記圧力容器の外で前記流出管に接続された請求項６に記載の気液分離器。
【請求項８】
前記流入管は、前記圧力容器の底を貫通して前記圧力容器の外に突出された直管部を有し、前記外管は、前記直管部を取り囲んだ状態で前記圧力容器の外に突出された下端部を有する請求項１に記載の気液分離器。
【請求項９】
前記流出管は、前記分離室の底でU字状に湾曲された湾曲部を含み、当該湾曲部に液戻し孔が開口された請求項１に記載の気液分離器。
【請求項１０】
前記通路内の液相冷媒の流れ方向と、前記流入管内の気液二相冷媒の流れ方向又は前記流出管内の気相冷媒の流れ方向とが互いに逆向きである請求項１に記載の気液分離器。
【請求項１１】
圧縮機で圧縮された冷媒が循環する循環回路と、
前記循環回路に設けられ、前記圧縮機の上流側に位置された請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の気液分離器と、
を備えた冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、気液分離器および気液分離器を搭載した冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばチリングユニットのような冷凍サイクル装置では、蒸発器と圧縮機との間に気液分離器が設けられている。気液分離器は、圧縮機に戻る冷媒中に蒸発器で蒸発しきれなかった液相冷媒や冷凍機油が混入している場合に、気液二相状態の冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する機能を有している。これにより、圧縮機に過度な液相冷媒が戻ることを抑制し、圧縮機が液圧縮を起こすことを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５４０１５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
冷凍サイクル装置では、圧縮機に吸い込まれる気相冷媒の過熱度を大きくして、運転時のエネルギー効率を高めることが望ましい。しかしながら、気相冷媒の過熱度を大きくするための専用の要素を付加した場合、冷凍サイクル装置の製造工程が煩雑化し、コストアップの要因となるといった問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、気相冷媒の過熱度を大きくしつつ、製造工程を簡素化することができる気液分離器および冷凍サイクル装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、気液分離器は、気液二相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する分離室を備えた圧力容器と、前記圧力容器を貫通した状態で前記圧力容器に固定され、前記分離室に気液二相冷媒を導く流入管と、前記圧力容器を貫通した状態で前記圧力容器に固定され、前記分離室内で前記液相冷媒から分離された前記気相冷媒を圧縮機に導く流出管と、前記流入管又は前記流出管を取り囲んだ状態で前記分離室に収容され、前記流入管又は前記流出管との間に凝縮器で凝縮された液相冷媒が流れる通路を規定する外管と、前記通路に前記液相冷媒を導く冷媒導入管と、前記通路を流れた前記液相冷媒を前記分離室の外に導く冷媒排出管と、を備えている。
前記圧力容器は、筒状の胴部と、前記胴部の開口端を閉塞した端板と、を有する。前記外管は、前記冷媒導入管又は前記冷媒排出管のいずれか一方が固定された第１の接合部と、前記冷媒導入管又は前記冷媒排出管の他方が固定された第２の接合部と、を有する。前記第１の接合部および前記第２の接合部は、前記分離室の内部に位置されるとともに、前記外管の軸方向に離れた位置で前記外管の外周面から突出されている。前記流入管、前記外管、前記冷媒導入管および前記冷媒排出管は、前記圧力容器の前記端板を貫通した状態で前記端板に固定されている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成を概略的に示す回路図である。
【図２】図１の冷凍サイクル装置で用いる気液分離器の縦方向に沿う断面図である。
【図３】図１の冷凍サイクル装置で用いる気液分離器の横方向に沿う断面図である。
【図４】第１の実施形態において、気液分離器に組み込まれた気液熱交換器の断面図である。
【図５】第１の実施形態において、冷媒の流れがカウンターフローとパラレルフローの時の冷媒の温度を示す特性図である。
【図６】第１の実施形態の変形例１に係る気液熱交換器の断面図である。
【図７】第１の実施形態の変形例２に係る気液熱交換器の断面図である。
【図８】第１の実施形態の変形例２において、連結チーズと外管の管部との接続部分の構造を示す断面図である。
【図９】第２の実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成を概略的に示す回路図である。
【図１０】図９の冷凍サイクル装置で用いる気液分離器の縦方向に沿う断面図である。
【図１１】図９の冷凍サイクル装置で用いる気液分離器の横方向に沿う断面図である。
【図１２】第３の実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成を概略的に示す回路図である。
【図１３】図１２の冷凍サイクル装置で用いる気液分離器の縦方向に沿う断面図である。
【図１４】図１２の冷凍サイクル装置で用いる気液分離器の縦方向に沿う断面図である。
【図１５】図１２の冷凍サイクル装置で用いる気液分離器の横方向に沿う断面図である。
【図１６】第４の実施形態に係る気液分離器の縦方向に沿う断面図である。
【図１７】第４の実施形態に係る気液分離器の横方向に沿う断面図である。
【図１８】第５の実施形態に係る気液分離器の縦方向に沿う断面図である。
【図１９】第５の実施形態に係る気液分離器の横方向に沿う断面図である。
【図２０】第６の実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成を概略的に示す回路図である。
【図２１】第７の実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成を概略的に示す回路図である。
【図２２】第７の実施形態において、冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）と冷媒の過熱度（ＳＨ）および過冷却度（ＳＣ）との関係を示す特性図である。
【図２３】第８の実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成を概略的に示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［第１の実施形態］
以下、第１の実施形態について、図１ないし図５を参照して説明する。
【０００９】
図１は、例えば冷水もしくは温水を生成するチリングユニットに用いる冷凍サイクル装置１の冷凍サイクル回路図である。本実施形態の冷凍サイクル装置１は、加熱モードおよび冷却モードで運転が可能である。
【００１０】
図１に示すように、冷凍サイクル装置１は、圧縮機２、四方弁３、水熱交換器４、第１の膨張装置５、空気熱交換器６および気液分離器７を主要な要素として備えている。前記複数の要素は、冷媒が循環する循環回路８を介して接続されている。
【００１１】
圧縮機２の吐出口は、四方弁３の第１ポート３ａに接続されている。四方弁３の第２ポート３ｂは、水熱交換器４の冷媒流路４ａの上流端に接続されている。水熱交換器４は、冷媒流路４ａとの間で熱交換を行なう水流路４ｂを有している。水配管９が水熱交換器４の水流路４ｂに接続されている。水配管９の上流端は、給水源に接続されている。水配管９の下流端は、例えば貯湯タンク、給湯栓あるいは空調用機器に接続されている。
【００１２】
水熱交換器４の冷媒流路４ａの下流端は、第１の膨張装置５を介して空気熱交換器６に接続されている。空気熱交換器６は、四方弁３の第３ポート３ｃに接続されている。四方弁３の第４ポート３ｄは、気液分離器７を経由して圧縮機２の吸入口に接続されている。
【００１３】
図２および図３に示すように、気液分離器７は、圧力容器１１、流入管１２および流出管１３を主要な要素として備えている。圧力容器１１は、水平な設置面Ｇの上に垂直に起立した姿勢で据え付けられている。圧力容器１１は、円筒状の胴部１５と、胴部１５の上端開口を閉塞する上蓋１６と、胴部１５の下端開口を閉塞する底板１７と、で構成されている。
【００１４】
上蓋１６は、第１の端板の一例であり、上方に向けて張り出すように球面状に湾曲された形状を有している。底板１７は、第２の端板の一例であり、下方に向けて張り出すように球面状に湾曲された形状を有している。上蓋１６および底板１７は、例えばろう付け等の手段により胴部１５に固定されている。そのため、胴部１５、上蓋１６および底板１７は、互いに協働して密閉された分離室１８を規定している。
【００１５】
図２に示すように、流入管１２は、圧力容器１１の上蓋１６を貫通して分離室１８に挿入されている。流入管１２は、圧力容器１１の中心を通る鉛直線Ｏ１に沿うように起立されている。流入管１２は、上蓋１６に開けた第１の通孔１９を貫通した状態で例えばろう付け等の手段により上蓋１６に固定されている。
【００１６】
流入管１２の上端部は、圧力容器１１の上方に突出されているとともに、循環回路８を構成する冷媒供給管２０を介して四方弁３の第４ポート３ｄに接続されている。冷媒出口２１が流入管１２の下端に形成されている。冷媒出口２１は、分離室１８の上部で圧力容器１１の内周面に向けて開口されている。
【００１７】
図２および図３に示すように、流出管１３は、Ｕ字状に折れ曲がった形状を有するとともに、圧力容器１１の分離室１８に収容されている。詳しく述べると、流出管１３は、第１の直管部２３、第２の直管部２４および湾曲部２５を一体に備えている。第１の直管部２３および第２の直管部２４は、分離室１８の内部で圧力容器１１の中心を通る鉛直線Ｏ１に沿うように起立されているとともに、鉛直線Ｏ１を間に挟んで圧力容器１１の径方向に互いに離れている。
【００１８】
そのため、第１の直管部２３および第２の直管部２４は、夫々分離室１８の底から分離室１８の上端に向けて真っ直ぐに立ち上げられている。さらに、本実施形態では、冷媒出口２１を有する流入管１２の下端部が第１の直管部２３と第２の直管部２４との間を横切っている。
【００１９】
吸入口２６が第１の直管部２３の上端に形成されている。吸入口２６は、分離室１８の上部に開口されている。
【００２０】
第２の直管部２４は、圧力容器１１の上蓋１６を貫通して圧力容器１１の上方に突出された突出部２７を有している。第２の直管部２４の突出部２７は、冷媒戻し管２８を介して圧縮機２の吸入口に接続されている。
【００２１】
湾曲部２５は、第１の直管部２３の下端と第２の直管部２４の下端との間を結ぶようにＵ字状に湾曲されている。湾曲部２５は、分離室１８の底に位置されている。湾曲部２５の頂部の周面には、分離室１８の底に開口された液戻し孔２９が形成されている。
【００２２】
図１ないし図４に示すように、気液分離器７は、気液熱交換器３１を内蔵している。第１の実施形態によると、気液熱交換器３１は、流出管１３の第２の直管部２４に一体的に組み込まれている。
【００２３】
具体的に述べると、気液熱交換器３１は、外管３２を備えている。外管３２は、第２の直管部２４を同軸状に取り囲んでいる。さらに、外管３２は、上端部３３ａおよび下端部３３ｂを有している。外管３２の上端部３３ａは、圧力容器１１の上蓋１６に開けた第２の通孔３４を貫通して圧力容器１１の上方に突出されているとともに、第２の直管部２４の突出部２７を同軸状に取り囲んでいる。外管３２の下端部３３ｂは、分離室１８の内部に位置されている。
【００２４】
外管３２の上端部３３ａに、口径が縮小された第１の絞り部３５ａが形成されている。第１の絞り部３５ａは、第１の端部の一例であり、第２の直管部２４の突出部２７の外周面に例えばろう付け等の手段により液密に固定されている。第１の実施形態によると、第２の直管部２４の突出部２７は、外管３２の上端部３３ａの開口端から外管３２の外に突出された先端部２７ａを有している。
【００２５】
継手部５２が流出管１３の先端部２７ａに形成されている。継手部５２は、流出管１３の先端部２７ａに例えばフレア加工を施すことにより構成された要素であって、先端部２７ａよりも口径が拡張されている。
【００２６】
継手部５２は、圧力容器１１の上方に向けて開口されている。流出管１３に接続される冷媒戻し管２８は、その端部が圧力容器１１の上方から継手部５２に挿入されているとともに、ろう付け等の手段により継手部５２に固定されている。
【００２７】
外管３２の下端部３３ｂに、口径が縮小された第２の絞り部３５ｂが形成されている。第２の絞り部３５ｂは、第２の端部の一例であり、第２の直管部２４の下端部の外周面に例えばろう付け等の手段により液密に固定されている。
【００２８】
この結果、突出部２７を含む第２の直管部２４の外周面と外管３２の内周面との間に密閉された通路３６が形成されている。通路３６は、突出部２７を含む第２の直管部２４の略全長に亘っている。通路３６の上端部は、圧力容器１１の上方に突出されている。
【００２９】
図２および図４に示すように、外管３２の上部に円筒状の第１の接合部３８が設けられている。同様に、外管３２の下端部３３ｂに円筒状の第２の接合部３９が設けられている。第１の接合部３８および第２の接合部３９は、夫々外管３２にバーリング加工を施すことで形成された要素であって、外管３２の外周面から突出されている。第１の接合部３８および第２の接合部３９は、外管３２の軸方向に互いに離れた位置で通路３６に通じているとともに、夫々共に圧力容器１１の分離室１８の内部に位置されている。
【００３０】
図４に示すように、外管３２の上端部３３ａから突出された第２の直管部２４の先端部２７ａの外径Ｂ１は、第１の接合部３８および第２の接合部３９を除いた外管３２の最大外径Ｂ２よりも小さい。外管３２に対応するように上蓋１６に形成された第２の通孔３４の口径Ｂ３は、外管３２の最大外径Ｂ２よりも大きい。さらに、継手部５２の外径Ｂ４は、第１の接合部３８および第２の接合部３９を除いた外管３２の最大外径Ｂ２よりも小さい。
【００３１】
外管３２の上端部３３ａは、第２の通孔３４に挿入された状態で、例えばろう付け等の手段により上蓋１６に固定されている。このため、外管３２の外周面と第２の通孔３４の開口縁との間には、ろう材が充填された第１のろう付け部４０が形成されている。
【００３２】
外管３２の第１の接合部３８に冷媒導入管４２が接続されている。冷媒導入管４２の端部は、第１の接合部３８に挿入された状態で、例えばろう付け等の手段により第１の接合部３８に固定されている。冷媒導入管４２は、外管３２と隣り合う位置で分離室１８の上部に導かれるとともに、上蓋１６に開けた第３の通孔４３を貫通して圧力容器１１の上方に突出されている。冷媒導入管４２の上端部は、循環回路８を構成する第１の配管４４を介して水熱交換器４の冷媒流路４ａに接続されている。
【００３３】
図４に示すように、冷媒導入管４２は、第３の通孔４３を貫通した状態で、例えばろう付け等の手段により上蓋１６に固定されている。冷媒導入管４２と第３の通孔４３の開口縁との間には、ろう材が充填された第２のろう付け部４５が形成されている。
【００３４】
外管３２の第２の接合部３９に冷媒排出管４７が接続されている。冷媒排出管４７の端部は、第２の接合部３９に挿入された状態で、例えばろう付け等の手段により第２の接合部３９に固定されている。冷媒排出管４７は、分離室１８の上部に導かれるとともに、上蓋１６に開けた第４の通孔４８を貫通して圧力容器１１の上方に突出されている。冷媒排出管４７の上端部は、循環回路８を構成する第２の配管４９を介して第１の膨張装置５に接続されている。
【００３５】
冷媒排出管４７は、第４の通孔４８を貫通した状態で、例えばろう付け等の手段により上蓋１６に固定されている。冷媒排出管４７と第４の通孔４８との間には、ろう材が充填された第３のろう付け部５０が形成されている。
【００３６】
したがって、第１の実施形態では、気液熱交換器３１を構成する全ての要素が圧力容器１１の上蓋１６に一括して固定されている。
【００３７】
次に、冷凍サイクル装置１を運転した時の気液分離器７および気液熱交換器３１の動作について説明する。
【００３８】
冷凍サイクル装置１が加熱モードで運転を行う場合、四方弁３は、図１に実線で示すように第１ポート３ａが第２ポート３ｂに連通し、第３ポート３ｃが第４ポート３ｄに連通するように切り替えられている。
【００３９】
加熱モードで冷凍サイクル装置１の運転が開始されると、低温・低圧の気相冷媒が圧縮機２で圧縮され、高温・高圧の気相冷媒となって循環回路８に吐出される。高温・高圧の気相冷媒は、四方弁３を経由して水熱交換器４の冷媒流路４ａに導かれ、当該冷媒流路４ａを流れる過程で水流路４ｂを流れる水と熱交換する。すなわち、水熱交換器４が凝縮器として機能する。
【００４０】
この結果、冷媒流路４ａを流れる気相冷媒が凝縮し、高圧の液相冷媒に変化する。水流路４ｂを流れる水は、気相冷媒の熱を受け入れることで加熱され、温水となって例えば空調用機器に送られる。
【００４１】
水熱交換器４を通過した高圧の液相冷媒は、第１の配管４４を経由して気液分離器７の内部の気液熱交換器３１に導かれる。具体的に述べると、高圧の液相冷媒は、第１の配管４４および冷媒導入管４２を経由して気液熱交換器３１の通路３６の上端部に導かれる。通路３６の上端部に達した高圧の液相冷媒は、当該通路３６内を下向きに流れた後、冷媒排出管４７および第２の配管４９を通じて第１の膨張装置５に導かれる。
【００４２】
高圧の液相冷媒は、第１の膨張装置５を通過する過程で減圧されて低圧の気液二相冷媒に変化する。気液二相冷媒は、蒸発器として機能する空気熱交換器６に導かれるとともに、空気熱交換器６を通過する過程で空気と熱交換する。
【００４３】
この結果、気液二相冷媒は、空気中の熱を吸収して蒸発し、低温・低圧の気相冷媒に変化する。空気熱交換器６を通過した低温・低圧の気相冷媒は、四方弁３、冷媒供給管２０を経由して流入管１２の冷媒出口２１から気液分離器７の分離室１８に流入する。分離室１８に流入する気相冷媒中に蒸発しきれなかった液相冷媒あるいは冷凍機油が混入している場合、分離室１８内で冷凍機油を含む液相冷媒が気相冷媒から分離される。
【００４４】
分離室１８の上部に溜まった低温・低圧の気相冷媒は、流出管１３の吸入口２６に吸い込まれ、当該流出管１３および冷媒戻し管２８を介して圧縮機２に戻される。
【００４５】
第１の実施形態によると、低温・低圧の気相冷媒が流れる流出管１３の第２の直管部２４は、水熱交換器４を通過した直後の高圧の液相冷媒が流れる通路３６で同軸状に取り囲まれている。通路３６を流れる高圧の液相冷媒は、流出管１３の第２の直管部２４を流れる低温・低圧の気相冷媒よりも温度が高い。
【００４６】
このため、気液分離器７から圧縮機２に戻る低温・低圧の気相冷媒は、流出管１３の第２の直管部２４を通過する過程で通路３６内を流れる液相冷媒の熱を吸収し、乾き度が向上された過熱蒸気となる。
【００４７】
したがって、圧縮機２に吸い込まれる気相冷媒の過熱度が増大し、冷凍サイクル装置１のエネルギー効率を高めることができる。
【００４８】
しかも、気液分離器７から圧縮機２に戻る気相冷媒は、分離室１８の上部の吸入口２６から流出管１３の第１の直管部２３を上から下に向けて流れた後、湾曲部２５で流れ方向が上向きに反転される。そのため、流出管１３の第２の直管部２４では、図１および図４に矢印で示すように、気相冷媒が下から上に向けて流れ、当該気相冷媒の流れ方向が通路３６内を上から下に向けて流れる液相冷媒の流れ方向に対して逆向きとなる。
【００４９】
すなわち、気液熱交換器３１では、液相冷媒の流れ方向と気相冷媒の流れ方向とが互いに逆向きとなる、いわゆるカウンターフローとなり、液相冷媒と気相冷媒との間での熱交換が効率よく行われる。
【００５０】
図５は、高温冷媒の流れ方向と低温冷媒の流れ方向が逆向きのカウンターフロー式の熱交換器と、高温冷媒の流れ方向と低温冷媒の流れ方向が同一のパラレルフロー式の熱交換器において、高温冷媒が流れる通路の入口温度と出口温度との間の温度差および低温冷媒が流れる通路の入口温度と出口温度との間の温度差を示している。
【００５１】
図５から明らかなように、カウンターフロー式の熱交換器の冷媒の入口温度と出口温度との間の温度差は、パラレルフロー式の熱交換器の冷媒の入口温度と出口温度との間の温度差よりも大きい。このため、高温冷媒が流れる通路と低温冷媒が流れる通路との間での熱交換が効率よく行われていることが分かる。
【００５２】
したがって、気液熱交換器３１をカウンターフロー式とすれば、圧力容器１１の内部の限られたスペースにおいて、通路３２内を流れる液相冷媒の熱を利用して流出管１３内を流れる気相冷媒を効率よく加熱することが可能となる。
【００５３】
一方、冷凍サイクル装置１が冷却モードで運転を行う場合、四方弁３は、図１に破線で示すように、第１ポート３ａが第３ポート３ｃに連通し、第２ポート３ｂが第４ポート３ｄに連通するように切り替えられている。
【００５４】
冷却モードで冷凍サイクル装置１の運転が開始されると、低温・低圧の気相冷媒が圧縮機２で圧縮され、高温・高圧の気相冷媒となって循環回路８に吐出される。高温・高圧の気相冷媒は、四方弁３を経由して空気熱交換器６に導かれる。空気熱交換器６に導かれた気相冷媒は、空気との熱交換により凝縮し、高圧の液相冷媒に変化する。高圧の液相冷媒は、第１の膨張装置５を通過する過程で減圧されて低圧の気液二相冷媒に変化する。
【００５５】
第１の膨張装置５を通過した気液二相冷媒は、気液分離器７の内部の気液熱交換器３１に導かれる。具体的に述べると、低圧の気液二相冷媒は、第２の配管４９および冷媒排出管４７を経由して気液熱交換器３１の通路３６の下端部に導かれる。通路３６の下端部に達した低圧の気液二相冷媒は、当該通路３６内を上向きに流れた後、冷媒導入管４２および第１の配管４４を通じて水熱交換器４の冷媒流路４ａに導かれ、当該冷媒流路４ａを流れる過程で水流路４ｂを流れる水と熱交換する。
【００５６】
この結果、冷媒流路４ａを流れる気液二相冷媒は、水流路４ｂを流れる水から熱を奪って蒸発し、低温・低圧の気相冷媒に変化する。水流路４ｂを流れる水は、気液二相冷媒の蒸発潜熱により冷やされ、冷水となって例えば空調用機器に送られる。
【００５７】
水熱交換器４を通過した低温・低圧の気相冷媒は、前記加熱モードの時と同様に、四方弁３、冷媒供給管２０を経由して流入管１２の冷媒出口２１から気液分離器７の分離室１８に流入する。分離室１８に流入する気相冷媒中に蒸発しきれなかった液相冷媒あるいは冷凍機油が混入している場合、分離室１８内で冷凍機油を含む液相冷媒が気相冷媒から分離される。
【００５８】
分離室１８の上部に溜まった低温・低圧の気相冷媒は、流出管１３の吸入口２６に吸い込まれ、当該流出管１３および冷媒戻し管２８を介して圧縮機２に戻される。
【００５９】
低温・低圧の気相冷媒が流れる流出管１３の第２の直管部２４は、第１の膨張装置５を通過した直後の低圧の気液二相冷媒が流れる通路３６で同軸状に取り囲まれている。冷凍サイクル装置１を冷却モードで運転した場合、通路３６を流れる気液二相冷媒と流出管１３の第２の直管部２４を流れる気相冷媒との間の温度差が少ない。
【００６０】
このため、気液二相冷媒から気相冷媒に伝わる熱量は微々たるものとなり、気液熱交換器３１は殆ど機能しないことになる。
【００６１】
さらに、冷凍サイクル装置１の起動直後や除霜運転時においては、冷凍機油を含む液相冷媒が分離室１８の底に滞留する。分離室１８の底に位置された流出管１３の湾曲部２５は、分離室１８に開口された液戻し孔２９を有している。
【００６２】
このため、液戻し孔２９は、分離室１８の底に溜まった液相冷媒を冷凍サイクル装置１の運転時に流出管１３内を通過する冷媒の流れに乗じて徐々に吸い込む。液戻し孔２９から吸い込まれた液相冷媒は、流出管１３の第２の直管部２４および冷媒戻し管２８を介して圧縮機２に戻される。
【００６３】
次に、気液熱交換器３１を内蔵した気液分離器７を組み立てる手順について説明する。
【００６４】
最初に、流出管１３の第２の直管部２４の外側に予め第１の接合部３８および第２の接合部３９が形成された外管３２を通す。この状態で、外管３２の第１の絞り部３５ａおよび第２の絞り部３５ｂを第２の直管部２４の外周面にろう付けにより固定する。これにより、第２の直管部２４と外管３２との間に通路３６が形成される。
【００６５】
引き続いて、外管３２の第１の接合部３８に冷媒導入管４２の端部をろう付けにより固定する。さらに、外管３２の第２の接合部３９に冷媒排出管４７の端部をろう付けにより固定する。この結果、流出管１３、外管３２、冷媒導入管４２および冷媒排出管４７の四つの要素が一つのサブアッセンブリ配管部品として組み立てられる。
【００６６】
この後、サブアッセンブリ配管部品を圧力容器１１の上蓋１６に組み付ける。具体的には、流出管１３の第２の直管部２４を取り囲んだ外管３２の上端部３３ａを上蓋１６の下方から第２の通孔３４に挿入する。同様に、冷媒導入管４２を上蓋１６の下方から第３の通孔４３に挿入するとともに、冷媒排出管４７を上蓋１６の下方から第４の通孔４８に挿入する。
【００６７】
この状態で、外管３２の上端部３３ａ、冷媒導入管４２および冷媒排出管４７を夫々上蓋１６にろう付けにより固定する。ここまでの工程により、気液熱交換器３１を構成する全ての要素が流出管１３と共に上蓋１６に固定される。
【００６８】
引き続き、流入管１２を上蓋１６の下方から第１の通孔１９に挿入し、当該流入管１２を上蓋１６にろう付けにより固定する。
【００６９】
この後、胴部１５の下端に底板１７をろう付けにより固定するとともに、流入管１２およびサブアッセンブリ配管部品が固定された上蓋１６を胴部１５の上端にろう付けにより固定する。これにより、流入管１２および気液熱交換器３１が組み込まれた流出管１３が圧力容器１１の分離室１８に収容され、気液分離器７の組み立て作業が完了する。
【００７０】
第１の実施形態では、上蓋１６にサブアッセンブリ配管部品をろう付けしてから流入管１２を上蓋１６にろう付けしたが、作業手順はこれに限定されるものではない。例えば、上蓋１６に流入管１２をろう付けした後、サブアッセンブリ配管部品を上蓋１６にろう付けしてもよい。
【００７１】
第１の実施形態によれば、外管３２の外周面から突出された第１の接合部３８および第２の接合部３９が共に圧力容器１１の分離室１８の内部に位置されている。このため、第１の接合部３８および第２の接合部３９が形成された外管３２、流出管１３の第２の直管部２４、冷媒導入管４２および冷媒排出管４７をサブアッセンブリ配管部品として組み立てた状態で、当該サブアッセンブリ配管部品を圧力容器１１の上蓋１６に固定することができる。
【００７２】
しかも、第１の接合部３８および第２の接合部３９は、サブアッセンブリ配管部品を上蓋１６に固定する以前の段階で、外管３２にバーリング加工を施すことで形成しておくことができる。
【００７３】
この結果、気液熱交換器３１を構成するサブアッセンブリ配管部品を組み立てる作業と、サブアッセンブリ配管部品を上蓋１６に固定する作業とを完全に分けることができる。よって、作業性が向上するとともに、気液熱交換器３１を内蔵した気液分離器７の製造工程を簡素化することができ、気液分離器７の製造コストを低減できる。
【００７４】
さらに、第１の実施形態では、気相冷媒を分離室１８に導く流入管１２を始めとして、流出管１３を同軸状に取り囲んだ外管３２、冷媒導入管４２および冷媒排出管４７が圧力容器１１の上蓋１６に一括して固定されている。そのため、流入管１２、外管３２、冷媒導入管４２および冷媒排出管４７を通す第１の通孔１９、第２の通孔３４、第３の通孔４３および第４の通孔４８の全てが上蓋１６に集約され、圧力容器１１の加工に要するコストを抑えることができる。
【００７５】
それとともに、第１の通孔１９、第２の通孔３４、第３の通孔４３および第４の通孔４８が全て上蓋１６に集約されているので、流入管１２および気液熱交換器３１を構成するサブアッセンブリ配管部品を一度に上蓋１６に固定することができる。よって、気液分離器７の組み立てに要する作業工数を減らすことができ、この点でも気液分離器７の製造コストの低減に寄与する。
【００７６】
加えて、第１の実施形態によると、外管３２の上端部３３ａから突出された流出管１３の先端部２７ａは、その外径Ｂ１が第１の接合部３８および第２の接合部３９を除いた外管３２の最大外径Ｂ２よりも小さい。そのため、サブアッセンブリ配管部品を上蓋１６に固定する時に、流出管１３の先端部２７ａおよび外管３２の上端部３３ａを上蓋１６の第２の通孔３４に容易に挿入することができる。よって、気液分離器７を組み立てる際の作業性を良好に維持することができる。
【００７７】
［第１の実施形態の変形例１］
図６は、第１の実施形態の変形例１を開示している。変形例１は、第１の実施形態の気液熱交換器３１の寸法関係を規定した内容であり、気液熱交換器３１の基本的な構成は、第１の実施形態と同様である。
【００７８】
図６に示すように、外管３２の第１の絞り部３５ａと流出管１３の突出部２７との間には、ろう材が充填された第４のろう付け部５４が形成されている。第４のろう付け部５４は、圧力容器１１の上蓋１６の上方に位置されている。
【００７９】
外管３２の第２の絞り部３５ｂと流出管１３の第２の直管部２４の外周面との間には、ろう材が充填された第５のろう付け部５５が形成されている。
【００８０】
さらに、外管３２の第１の接合部３８と冷媒導入管４２との間には、ろう材が充填された第６のろう付け部５６が形成されている。外管３２の第２の接合部３９と冷媒流出管４７との間には、ろう材が充填された第７のろう付け部５７が形成されている。第６のろう付け部５６および第７のろう付け部５７は、共に分離室１８内に位置されている。
【００８１】
外管３２を上蓋１６に固定する第１のろう付け部４０は、外管３２を流出管１３の突出部２７に固定する第４のろう付け部５４と、冷媒導入管４２を外管３２の第１の接合部３８に固定する第６のろう付け部５６との間に位置されている。第１のろう付け部４０と第４のろう付け部５４との間の距離Ｌ１および第１のろう付け部４０と第６のろう付け部５６との間の距離Ｌ２は、夫々ろう付け時の熱影響が互いに及ばないような値に設定することが好ましい。
【００８２】
同様に、第５のろう付け部５５と第７のろう付け部５７との間の距離Ｌ３は、ろう付け時の熱影響が極力及ばないような範囲内で最小値に設定することが好ましい。
【００８３】
これにより、先にろう付けを完了した箇所のろう材が溶け出すのを防止でき、第１のろう付け部４０、第４のろう付け部５４、第５のろう付け部５５、第６のろう付け部５６および第７のろう付け部５７の品質を十分に確保することができる。
【００８４】
本実施形態によると、第４のろう付け部５４から第６のろう付け部５６までの距離Ｌ４は、第４のろう付け部５４と第６のろう付け部５６との間に第１のろう付け部４０が存在する分だけ距離Ｌ３よりも大きくなる。
【００８５】
さらに、気液熱交換器３１の通路３６のうち距離Ｌ４に対応する箇所は、第１の接合部３８から外れた通路３６の終端に位置されている。同様に、気液熱交換器３１の通路３６のうち距離Ｌ３に対応する箇所は、第２の接合部３９から外れた通路３６の終端に位置されている。通路３６の終端では、冷媒の流れが滞る傾向にあるので、前記距離Ｌ４およびＬ３は、ろう付け時の熱影響が及ばない範囲内で可能な限り小さくすることが好ましい。
【００８６】
これにより、熱交換に寄与する通路３６の有効長を十分に確保することができ、気液熱交換器３１の熱交換効率を高めることができる。
【００８７】
なお、外管３２に第１の接合部３８および第２の接合部３９をバーリング加工するに当たっては、外管３２の第１の絞り部３５ａと第１の接合部３８との間および外管３２の第２の絞り部３５ｂと第２の接合部３９との間に夫々加工代を設ける必要がある。加工代の大きさは、距離Ｌ４および距離Ｌ３よりも優先されるために、加工代の大きさによっては、距離Ｌ４および距離Ｌ３がろう付け時の熱影響が及ばない範囲内での最小距離を上回ることがあり得る。
【００８８】
［第１の実施形態の変形例２］
図７および図８は、第１の実施形態の変形例２を開示している。変形例２は、気液熱交換器３１の外管３２の構成が第１の実施形態と相違している。それ以外の気液熱交換器３１の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００８９】
図７に示すように、外管３２は、第１の管部６１ａ、第２の管部６１ｂおよび第３の管部６１ｃに三分割されている。第１の管部６１ａは、外管３２の上端部３３ａを構成する要素であって、第１の絞り部３５ａを有している。第２の管部６１ｂは、外管３２の下端部３３ｂを構成する要素であって、第２の絞り部３５ｂを有している。第３の管部６１ｃは、第１の管部６１ａと第２の管部６１ｂとの間に介在されている。
【００９０】
第１の管部６１ａと第３の管部６１ｃの上端との間は、第１の連結チーズ６２を介して同軸状に結合されている。同様に、第２の管部６１ｂと第３の管部６１ｃの下端との間は、第２の連結チーズ６３を介して同軸状に結合されている。第１の連結チーズ６２および第２の連結チーズ６３は、互いに共通の構成を有するため、第１の連結チーズ６２の側を代表して説明する。
【００９１】
図８に示すように、第１の連結チーズ６２は、中空の円筒状の要素であり、第１の開口端６４ａおよび第２の開口端６４ｂを有している。第２の開口端６４ｂは、第１の開口端６４ａの反対側に位置されている。
【００９２】
第１の管部６１ａの下端は、第１の連結チーズ６２の第１の開口端６４ａに嵌合された状態で、第１の開口端６４ａにろう付け等の手段により固定されている。第３の管部６１ｃの上端は、第１の連結チーズ６２の第２の開口端６４ｂに嵌合された状態で、第２の開口端６４ｂにろう付け等の手段により固定されている。
【００９３】
第１の連結チーズ６２の中間部に円筒状の第１の接合部６５が設けられている。第１の接合部６５は、第１の連結チーズ６２に例えばバーリング加工を施すことで構成され、第１の連結チーズ６２の外周面から突出されている。冷媒導入管４２は、第１の接合部６５にろう付け等の手段で固定されている。
【００９４】
第２の連結チーズ６３の中間部に円筒状の第２の接合部６６が設けられている。第２の接合部６６は、第２の連結チーズ６３に例えばバーリング加工を施すことで構成され、第２の連結チーズ６３の外周面から突出されている。冷媒排出管４７は、第２の接合部６６にろう付け等の手段で固定されている。
【００９５】
変形例２によれば、外管３２が第１ないし第３の管部６１ａ，６１ｂ，６１ｃに三分割されている。このため、例えば第１ないし第３の管部６１ａ，６１ｂ，６１ｃの長さを変えることで、気液熱交換器３１の全長を圧力容器１１の大きさに合わせて自由に調整することができる。
【００９６】
そのため、気液熱交換器３１の汎用性が向上し、種々の大きさの気液分離器７への適用が可能となる。
【００９７】
［第２の実施形態］
図９ないし図１１は、第２の実施形態を開示している。第２の実施形態は、気液熱交換器３１に関する事項が第１の実施形態と相違している。それ以外の冷凍サイクル装置１および気液分離器７の構成は、基本的に第１の実施形態と同様である。そのため、第２の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
【００９８】
図１０に示すように、気液分離器７の流入管１２は、直管状に形成されている。流入管１２は、分離室１８の内部で圧力容器１１の中心を通る鉛直線Ｏ１に沿うように起立されている。冷媒出口２１が流入管１２の上端部に形成されている。冷媒出口２１は、分離室１８の上部で圧力容器１１の内周面に向けて開口されている。
【００９９】
流入管１２は、圧力容器１１の底板１７を貫通して圧力容器１１の下方に突出された突出部８１を有している。流入管１２の突出部８１は、図９に示す冷媒供給管２０を介して四方弁３の第４ポート３ｄに接続されている。
【０１００】
第２の実施形態では、気液熱交換器３１が真っ直ぐな流入管１２に一体的に組み込まれている。具体的に述べると、気液熱交換器３１の外管３２は、流入管１２を同軸状に取り囲んでいる。外管３２の上端部３３ａは、分離室１８の上部に位置されている。外管３２の上端部３３ａに形成された第１の絞り部３５ａは、流入管１２の上端部の外周面に例えばろう付け等の手段により液密に固定されている。
【０１０１】
外管３２の下端部３３ｂは、圧力容器１１の底板１７に開けた第１の通孔８２を貫通して圧力容器１１の下方に突出されているとともに、流入管１２の突出部８１を同軸状に取り囲んでいる。外管３２の下端部３３ｂは、第１の通孔８２に挿入された状態で、例えばろう付けにより底板１７に固定されている。
【０１０２】
外管３２の下端部３３ｂに形成された第２の絞り部３５ｂは、流入管１２の突出部８１の外周面に例えばろう付け等の手段により液密に固定されている。この結果、突出部８１を含む流入管１２の外周面と外管３２の内周面との間に密閉された通路８３が形成されている。通路８３は、突出部８１を含む流入管１２の略全長に亘っている。通路８３の下端部は、圧力容器１１の下方に突出されている。
【０１０３】
一方、流出管１３の第２の直管部２４は、外管３２と隣り合った位置で圧力容器１１の中心を通る鉛直線Ｏ１に沿うように起立されている。第２の直管部２４の上端部は、圧力容器１１の上蓋１６に開けた第２の通孔８４を貫通して圧力容器１１の上方に突出されている。第２の直管部２４の上端部は、第２の通孔８４に挿入された状態で、例えばろう付け等の手段により上蓋１６に固定されている。
【０１０４】
図１０および図１１に示すように、外管３２の上端部３３ａに形成された第１の接合部３８および外管３２の下端部３３ｂに形成された第２の接合部３９は、共に分離室１８に位置されている。
【０１０５】
第１の接合部３８に固定された冷媒導入管４２は、分離室１８内で圧力容器１１の中心を通る鉛直線Ｏ１に沿うように起立されている。冷媒導入管４２は、底板１７に開けた第３の通孔８５を貫通して圧力容器１１の下方に突出されている。冷媒導入管４２の下端部は、第３の通孔８５に挿入された状態で、例えばろう付け等の手段により底板１７に固定されている。さらに、冷媒導入管４２の下端部は、循環回路８を構成する第１の配管４４を介して水熱交換器４の冷媒流路４ａに接続されている。
【０１０６】
第２の接合部３９に固定された冷媒排出管４７は、分離室１８内で圧力容器１１の中心を通る鉛直線Ｏ１に沿うように起立されている。冷媒排出管４７は、底板１７に開けた第４の通孔８６を貫通して圧力容器１１の下方に突出されている。冷媒排出管４７の下端部は、第４の通孔８６に挿入された状態で、例えばろう付け等の手段により底板１７に固定されている。さらに、冷媒排出管４７の下端部は、循環回路８を構成する第２の配管４９を介して第１の膨張装置５に接続されている。
【０１０７】
第２の実施形態において、冷凍サイクル装置１を加熱モードで運転した場合、凝縮器としての水熱交換器４を通過した高圧の液相冷媒は、第１の配管４４および冷媒導入管４２を経由して気液熱交換器３１の通路８３の上端部に導かれる。通路８３の上端部に達した高圧の液相冷媒は、通路８３内を下向きに流れた後、冷媒排出管４７および第２の配管４９を通じて第１の膨張装置５に導かれる。
【０１０８】
高圧の液相冷媒は、第１の膨張装置５を通過する過程で減圧されて低圧の気液二相冷媒に変化する。気液二相冷媒は、蒸発器としての空気熱交換器６に導かれる。空気熱交換器６を通過した低温・低圧の気相冷媒は、四方弁３、冷媒供給管２０を経由して流入管１２の冷媒出口２１から気液分離器７の分離室１８に流入する。
【０１０９】
分離室１８の上部に溜まった低温・低圧の気相冷媒は、流出管１３の吸入口２６に吸い込まれ、当該流出管１３および冷媒戻し管２８を介して圧縮機２に戻される。
【０１１０】
冷凍サイクル装置１を冷却モードで運転した場合、空気熱交換器６を通過した高圧の液相冷媒は、第１の膨張装置５を通過する過程で減圧されて低圧の気液二相冷媒に変化する。低圧の気液二相冷媒は、第２の配管４９および冷媒排出管４７を経由して気液熱交換器３１の通路８３の下端部に導かれる。通路８３の下端部に達した気液二相冷媒は、通路８３内を上向きに流れた後、冷媒導入管４２および第１の配管４４を介して水熱交換器４の冷媒流路４ａに導かれる。
【０１１１】
水熱交換器４を通過した低温・低圧の気相冷媒は、前記加熱モードの時と同様に、四方弁３、冷媒供給管２０を経由して流入管１２の冷媒出口２１から気液分離器７の分離室１８に流入する。分離室１８の上部に溜まった低温・低圧の気相冷媒は、流出管１３の吸入口２６に吸い込まれ、当該流出管１３および冷媒戻し管２８を介して圧縮機２に戻される。
【０１１２】
第２の実施形態によると、気液分離器７の流入管１２が気液熱交換器３１の通路８３で取り囲まれているので、流入管１２内を流れる気相冷媒と通路８３内を流れる冷媒との間で熱交換が行われる。そのため、気液分離器７の分離室１８に流入する気相冷媒は、通路８３内を流れる冷媒の熱を吸収し、乾き度が向上された過熱蒸気となる。過熱蒸気は、流出管１３および冷媒戻し管２８を介して圧縮機２に吸い込まれる。
【０１１３】
したがって、第１の実施形態と同様に、圧縮機２に吸い込まれる気相冷媒の過熱度が増大する。
【０１１４】
さらに、第２の実施形態では、気液熱交換器３１の外管３２が圧力容器１１の底板１７を貫通しているので、気液熱交換器３１の通路８３が分離室１８の底まで達している。それとともに、外管３２は底板１７にろう付け等の手段で固定されているので、通路８３を規定する外管３２と底板１７とが熱的に接続された状態にある。
【０１１５】
このため、例えば冷凍サイクル装置１の起動直後や除霜運転時において、分離室１８の底に過渡的に滞留した液相冷媒は、通路８３内を流れる冷媒との熱交換により加熱される。よって、分離室１８の底に溜まった液相冷媒が速やかに蒸発し、冷凍サイクル装置１を早期のうちに定常的な運転状態に移行させることが可能となる。
【０１１６】
［第３の実施形態］
図１２ないし図１５は、第３の実施形態を開示している。第３の実施形態は、気液熱交換器３１を内蔵した気液分離器７の構成が第１の実施形態と相違している。それ以外の冷凍サイクル装置１の構成は、基本的に第１の実施形態と同様である。そのため、第３の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
【０１１７】
図１３に示すように、気液分離器７の流入管１２は、直管状に形成されている。流入管１２は、分離室１８の内部で圧力容器１１の中心を通る鉛直線Ｏ１に沿うように起立されている。冷媒出口２１が流入管１２の上端部に形成されている。冷媒出口２１は、分離室１８の上部で圧力容器１１の内周面に向けて開口されている。
【０１１８】
流入管１２は、圧力容器１１の底板１７に開けた第１の通孔９０を貫通して圧力容器１１の下方に突出された突出部９１を有している。流入管１２の突出部９１は、第１の通孔９０に挿入された状態で、例えばろう付け等の手段により底板１７に固定されている。さらに、突出部９１は、Ｕ字状に湾曲された第１の管継手９２を介して冷媒供給管２０に接続されている。
【０１１９】
第１の管継手９２は、その一端および他端にジョイント部９２ａ，９２ｂを有している。ジョイント部９２ａ，９２ｂは、第１の管継手９２よりも口径が拡張されているとともに、上方に向けて開口されている。本実施形態では、流入管１２の突出部９１の下端が第１の管継手９２の一方のジョイント部９２ａに上方から嵌合されているとともに、例えばろう付け等の手段でジョイント部９２ａに固定されている。
【０１２０】
図１３および図１４に示すように、気液分離器７の流出管１３は、流入管１２と同様に直管状に形成され、分離室１８の内部で圧力容器１１の中心を通る鉛直線Ｏ１に沿うように起立されている。吸入口２６が流出管１３の上端部に形成されている。吸入口２６は、分離室１８の上部で圧力容器１１の上蓋１６の内周面に向けて開口されている。
【０１２１】
流出管１３は、圧力容器１１の底板１７に開けた第２の通孔９３を貫通して圧力容器１１の下方に突出された突出部９４を有している。流出管１３の突出部９４は、Ｕ字状に湾曲された第２の管継手９５を介して冷媒戻し管２８に接続されている。
【０１２２】
第２の管継手９５は、その一端および他端にジョイント部９５ａ，９５ｂを有している。ジョイント部９５ａ，９５ｂは、第２の管継手９５よりも口径が拡張されているとともに、上方に向けて開口されている。本実施形態では、流出管１３の突出部９４の下端が第２の管継手９５の一方のジョイント部９５ａに上方から嵌合されているとともに、例えばろう付け等の手段でジョイント部９５ａに固定されている。
【０１２３】
第３の実施形態では、気液熱交換器３１が真っ直ぐな流出管１３に一体的に組み込まれている。具体的に述べると、気液熱交換器３１の外管３２は、流出管１３を同軸状に取り囲んでいる。外管３２の上端部３３ａは、分離室１８の上部に位置されている。外管３２の上端部３３ａに形成された第１の絞り部３５ａは、流出管１３の上端部の外周面に例えばろう付け等の手段で液密に固定されている。
【０１２４】
外管３２の下端部３３ｂは、底板１７の第２の通孔９３を貫通して圧力容器１１の下方に突出されている。外管３２の下端部３３ｂは、第２の通孔９３に挿入された状態で、例えばろう付け等の手段により底板１７に固定されている。
【０１２５】
さらに、外管３２の下端部３３ｂは、流出管１３の突出部９４を同軸状に取り囲んでいる。外管３２の下端部３３ｂに形成された第２の絞り部３５ｂは、流出管１３の突出部９４の外周面に例えばろう付け等の手段で液密に固定されている。
【０１２６】
この結果、突出部９４を含む流出管１３の外周面と外管３２の内周面との間に密閉された通路９６が形成されている。通路９６は、突出部９４を含む流出管１３の略全長に亘っている。通路９６の下端部は、圧力容器１１の下方に突出されている。
【０１２７】
図１３ないし図１５に示すように、外管３２の上端部３３ａに形成された第１の接合部３８および外管３２の下端部３３ｂに形成された第２の接合部３９は、共に分離室１８に位置されている。
【０１２８】
本実施形態では、冷媒導入管４２が第２の接合部３９に固定されている。冷媒導入管４２は、第２の接合部３９から下向きに延びているとともに、分離室１８内で圧力容器１１の中心を通る鉛直線Ｏ１に沿うように起立されている。冷媒導入管４２の下端部は、底板１７に開けた第３の通孔９７を貫通して圧力容器１１の下方に突出されている。冷媒導入管４２の下端部は、第３の通孔９７に挿入された状態で、例えばろう付け等の手段により底板１７に固定されている。
【０１２９】
さらに、冷媒導入管４２の下端部は、循環回路８を構成する第１の配管４４を介して水熱交換器４の冷媒流路４ａに接続されている。図１４に示すように、第１の配管４４の一端部は、圧力容器１１の下方で上向きに直角に折り曲げられている。第１の配管４４の一端部にジョイント部９８が形成されている。ジョイント部９８は、第１の配管４４よりも口径が拡張されているとともに、上方に向けて開口されている。本実施形態では、冷媒導入管４２の下端が第１の配管４４のジョイント部９８に上方から嵌合されているとともに、例えばろう付け等の手段でジョイント部９８に固定されている。
【０１３０】
冷媒排出管４７が第１の接合部３８に固定されている。冷媒排出管４７は、第１の接合部３８から下向きに延びているとともに、分離室１８内で圧力容器１１の中心を通る鉛直線Ｏ１に沿うように起立されている。冷媒排出管４７の下端部は、底板１７に開けた第４の通孔９９を貫通して圧力容器１１の下方に突出されている。冷媒排出管４７の下端部は、第４の通孔９９に挿入された状態で、例えばろう付け等の手段により底板１７に固定されている。
【０１３１】
さらに、冷媒排出管４７の下端部は、循環回路８を構成する第２の配管４９を介して第１の膨張装置５に接続されている。第２の配管４９の一端部は、圧力容器１１の下方で上向きに直角に折り曲げられている。第２の配管４９の一端部にジョイント部１００が形成されている。ジョイント部１００は、第２の配管４９よりも口径が拡張されているとともに、上方に向けて開口されている。本実施形態では、冷媒排出管４７の下端が第２の配管４９のジョイント部１００に上方から嵌合され、例えばろう付け等の手段でジョイント部１００に固定されている。
【０１３２】
図１４および図１５に示すように、圧力容器１１の底板１７の中央部に第５の通孔１０２が形成されている。第５の通孔１０２は、分離室１８の底の中で最も低い位置に開口されている。液戻し管１０３が第５の通孔１０２に接続されている。液戻し管１０３は、第５の通孔１０２に挿入された状態で、例えばろう付け等の手段により底板１７に固定されている。液戻し管１０３は、底板１７から圧力容器１１の下方に導かれるとともに、その下流端が第２の管継手９５の中間部に接続されている。言い換えると、液戻し管１０３は、圧力容器１１の外で流出管１３に接続されている。
【０１３３】
第３の実施形態において、冷凍サイクル装置１を加熱モードで運転した場合、凝縮器としての水熱交換器４を通過した高圧の液相冷媒は、第１の配管４４および冷媒導入管４２を経由して気液熱交換器３１の通路９６の下端部に導かれる。通路９６の下端部に達した高圧の液相冷媒は、図１２に矢印で示すように通路９６内を上向きに流れた後、冷媒排出管４７および第２の配管４９を通じて第１の膨張装置５に導かれる。
【０１３４】
高圧の液相冷媒は、第１の膨張装置５を通過する過程で減圧されて低圧の気液二相冷媒に変化する。気液二相冷媒は、蒸発器としての空気熱交換器６に導かれる。空気熱交換器６を通過した低温・低圧の気相冷媒は、四方弁３、冷媒供給管２０および第１の管継手９２を経由して流入管１２の冷媒出口２１から気液分離器７の分離室１８に流入する。分離室１８の上部に溜まった低温・低圧の気相冷媒は、流出管１３の吸入口２６に吸い込まれ、当該流出管１３、第２の管継手９５および冷媒戻し管２８を介して圧縮機２に戻される。
【０１３５】
冷凍サイクル装置１を冷却モードで運転した場合、凝縮器としての空気熱交換器６を通過した高圧の液相冷媒は、第１の膨張装置５を通過する過程で減圧され、低圧の気液二相冷媒に変化する。低圧の気液二相冷媒は、第２の配管４９および冷媒排出管４７を経由して気液熱交換器３１の通路９６の上端部に導かれる。通路９６の上端部に達した気液二相冷媒は、通路９６内を下向きに流れた後、冷媒導入管４２および第１の配管４４を介して蒸発器としての水熱交換器４の冷媒流路４ａに導かれる。
【０１３６】
水熱交換器４を通過した低温・低圧の気相冷媒は、前記加熱モードの時と同様に、四方弁３、冷媒供給管２０を経由して流入管１２の冷媒出口２１から気液分離器７の分離室１８に流入する。分離室１８の上部に溜まった低温・低圧の気相冷媒は、流出管１３の吸入口２６に吸い込まれ、当該流出管１３、第２の管継手９５および冷媒戻し管２８を介して圧縮機２に戻される。
【０１３７】
第３の実施形態によると、気液分離器７の流出管１３が気液熱交換器３１の通路９６で取り囲まれているので、流出管１３内を流れる気相冷媒と通路９６内を流れる冷媒との間で熱交換が行われる。そのため、分離室１８から流出管１３に吸い込まれた気相冷媒は、通路３６内を流れる冷媒の熱を吸収し、乾き度が向上された過熱蒸気となる。
【０１３８】
したがって、第１の実施形態と同様に、圧縮機２に吸い込まれる気相冷媒の過熱度が増大する。
【０１３９】
さらに、第３の実施形態では、気液熱交換器３１の外管３２が圧力容器１１の底板１７を貫通しているので、気液熱交換器３１の通路９６が分離室１８の底まで達している。それとともに、外管３２は底板１７にろう付け等の手段で固定されているので、通路９６を規定する外管３２と底板１７とが熱的に接続された状態に保たれている。
【０１４０】
このため、例えば冷凍サイクル装置１の起動直後や除霜運転時において、分離室１８の底に過渡的に滞留した液相冷媒は、通路９６内を流れる冷媒との熱交換により加熱される。よって、分離室１８の底に溜まった液相冷媒が速やかに蒸発し、冷凍サイクル装置１を早期のうちに定常的な運転状態に移行させることが可能となる。
【０１４１】
特に冷凍サイクル装置１が加熱モードで運転されている状態では、図１２に矢印で示すように、気液熱交換器３１の通路９６を通過する液相冷媒の流れ方向と流出管１３を通過する気相冷媒の流れ方向が逆向きとなる。すなわち、第１の実施形態と同様に、気液熱交換器３１の冷媒の流れがカウンターフローとなり、液相冷媒と気相冷媒との間での熱交換が効率よく行われる。
【０１４２】
第３の実施形態によると、流出管１３が圧力容器１１の中心を通る鉛直線Ｏ１に沿った直管状であるとともに、当該流出管１３が分離室１８の内部で気液熱交換器３１の外管３２で覆われている。このため、流出管１３に図２に示すような液戻し孔２９を設けることが不可能となる。
【０１４３】
この対策として、第３の実施形態では、分離室１８の底に液戻し管１０３が接続され、当該液戻し管１０３の下流端が圧力容器１１の外で流出管１３と冷媒戻し管２８との間を繋ぐ第２の管継手９５に接続されている。
【０１４４】
この構成により、冷凍サイクル装置１の起動直後や除霜運転時に分離室１８の底に溜まった液相冷媒を、液戻し管１０３を経由して第２の管継手９５に導くことができる。そのため、液戻し管１０３内の液相冷媒は、冷凍サイクル装置１の運転時に第２の管継手９５を通過する冷媒の流れに乗じて第２の管継手９５の内部に徐々に吸い込まれる。液戻し管１０３から第２の管継手９５に吸い込まれた液相冷媒は、冷媒戻し管２８を介して圧縮機２に戻される。
【０１４５】
したがって、気液分離器７の流出管１３に気液熱交換器３１を組み込んだにも拘らず、分離室１８の底に液相冷媒が残留するのを防止できる。
【０１４６】
加えて、第３の実施形態によると、気相冷媒を分離室１８に導く流入管１２、気液熱交換器３１を構成する外管３２、冷媒導入管４２、冷媒排出管４７、および液戻し管１０３の全てが圧力容器１１の底板１７に一括して固定されている。そのため、流入管１２、外管３２、冷媒導入管４２、冷媒排出管４７および液戻し管１０３を通す第１の通孔９０、第２の通孔９３、第３の通孔９７、第４の通孔９９および第５の通孔１０２が底板１７に集約され、圧力容器１１の加工に要するコストを抑えることができる。
【０１４７】
それとともに、第１の通孔９０、第２の通孔９３、第３の通孔９７、第４の通孔９９および第５の通孔１０２が全て底板１７に集約されているので、流入管１２、気液熱交換器３１を構成するサブアッセンブリ配管部品および液戻し管１０３を一度に底板１７に固定することができる。よって、気液分離器７の組み立てに要する作業工数を減らすことができ、気液分離器７の製造コストを低減できる。
【０１４８】
さらに、第３の実施形態では、流入管１２、外管３２、冷媒導入管４２および冷媒排出管４７が圧力容器１１の底板１７を貫通して圧力容器１１の下方に突出されている。流入管１２の下端は、第１の管継手９２の拡張されたジュイント部９２ａの内側に挿入された状態で当該ジョイント部９２ａにろう付けされている。外管３２の下端は、第２の管継手９５の拡張されたジョイント部９５ａの内側に挿入された状態で当該ジョイント部９５ａにろう付けされている。冷媒導入管４２の下端は、第１の配管４４の拡張されたジョイント部９８の内側に挿入された状態で当該ジョイント部９８にろう付けされている。同様に、冷媒排出管４７の下端は、第２の配管４９の拡張されたジョイント部１００の内側に挿入された状態で当該ジョイント部１００にろう付けされている。
【０１４９】
そのため、ジュイント部９２ａ，９５ａ，９８，１００を上から見下ろすような形態で全てのろう付け作業を実行することができ、ろう付け時の作業性が良好となる。それとともに、流入管１２、外管３２、冷媒導入管４２および冷媒排出管４７の夫々の下端にろう付けのための格別な加工を施す必要もなく、冷凍サイクル装置１の製造に要するコストを抑えることができる。
【０１５０】
［第４の実施形態］
図１６および図１７は、第４の実施形態を開示している。第４の実施形態に係る気液分離器７は、第１の流出管１３ａに組み込まれた第１の気液熱交換器３１ａと、第２の流出管１３ｂに組み込まれた第２の気液熱交換器３１ｂと、を有している。第１の気液熱交換器３１ａおよび第２の気液熱交換器３１ｂは、流入管１２と共に圧力容器１１の分離室１８に収容されている。
【０１５１】
第１の流出管１３ａおよび第２の流出管１３ｂは、基本的に第１の実施形態の流出管１３と同様の構成を有している。そのため、第４の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
【０１５２】
図１６および図１７に示すように、第１の流出管１３ａの第１の直管部２３および第２の流出管１３ｂの第１の直管部２３は、分離室１８内で圧力容器１１の径方向に互いに間隔を存して並ぶように分離室１８の底から立ち上がっている。
【０１５３】
同様に、第１の流出管１３ａの第２の直管部２４および第２の流出管１３ｂの直管部２４は、分離室１８内で圧力容器１１の径方向に互いに間隔を存して並ぶように分離室１８の底から立ち上がっている。第１の流出管１３ａの第２の直管部２４および第２の流出管１３ｂの直管部２４は、夫々圧力容器１１の上蓋１６を貫通して圧力容器１１の上方に突出された突出部２７を有している。
【０１５４】
さらに、第１の流出管１３ａの第２の直管部２４および第２の流出管１３ｂの第２の直管部２４は、圧力容器１１の外で一つに集合されるとともに、冷媒戻し管２８を介して圧縮機２の吸入口に接続されている。
【０１５５】
第１の気液熱交換器３１ａの外管３２は、第１の流出管１３ａの第２の直管部２４を同軸状に取り囲んでいる。外管３２の上端部３３ａは、圧力容器１１の上蓋１６を貫通して圧力容器１１の上方に突出されているとともに、第２の直管部２４の突出部２７を取り囲んでいる。第１の気液熱交換器３１ａの外管３２の上端部３３ａに形成された第１の絞り部３５ａは、第２の直管部２４の突出部２７の外周面に例えばろう付け等の手段で液密に固定されている。
【０１５６】
外管３２の下端部３３ｂに形成された第２の絞り部３５ｂは、分離室１８の下部で第２の直管部２４の下端部の外周面に例えばろう付け等の手段で固定されている。そのため、突出部２７を含む第２の直管部２４の外周面と外管３２の内周面との間に密閉された通路３６が形成されている。
【０１５７】
第２の気液熱交換器３１ｂの外管３２は、第２の流出管１３ｂの第２の直管部２４を同軸状に取り囲んでいる。外管３２の上端部３３ａは、圧力容器１１の上蓋１６を貫通して圧力容器１１の上方に突出されているとともに、第２の直管部２４の突出部２７を取り囲んでいる。第２の気液熱交換器３１ｂの外管３２の上端部３３ａに形成された第１の絞り部３５ａは、第２の直管部２４の突出部２７の外周面に例えばろう付け等の手段で液密に固定されている。
【０１５８】
外管３２の下端部３３ｂに形成された第２の絞り部３５ｂは、分離室１８の下部で第２の直管部２４の下端部の外周面に例えばろう付け等の手段で固定されている。そのため、突出部２７を含む第２の直管部２４の外周面と外管３２の内周面との間に密閉された通路３６が形成されている。
【０１５９】
第１の気液熱交換器３１ａの外管３２の上部に形成された第１の接合部３８、第２の気液熱交換器３１ｂの外管３２の上部に形成された第１の接合部３８、第１の気液熱交換器３１ａの外管３２の下端部３３ｂに形成された第２の接合部３９および第２の気液熱交換器３１ｂの外管３２の下端部３３ｂに形成された第２の接合部３９は、分離室１８の内部に位置されている。
【０１６０】
図１７に示すように、第１の気液熱交換器３１ａの第１の接合部３８には、冷媒導入管４２ａがろう付け等の手段で固定されている。同様に、第２の気液熱交換器３１ｂの第１の接合部３８には、冷媒導入管４２ｂがろう付け等の手段で固定されている。冷媒導入管４２ａ，４２ｂは、分離室１８の上方に向けて湾曲されているとともに、その上端が第１のジョイント１１０を介して一つに合流されている。第１のジョイント１１０には、第１の配管４４がろう付け等の手段で固定されている。第１の配管４４は、圧力容器１１の上蓋１６を貫通して圧力容器１１の外に導かれるとともに、水熱交換器４の冷媒流路４ａに接続されている。
【０１６１】
第１の気液熱交換器３１ａの第２の接合部３９には、冷媒排出管４７ａがろう付け等の手段で固定されている。同様に、第２の気液熱交換器３１ｂの第２の接合部３９には、冷媒排出管４７ｂがろう付け等の手段で固定されている。冷媒排出管４７ａ，４７ｂは、分離室１８の上方に向けて湾曲されているとともに、その上端が第２のジョイント１１１を介して一つに合流されている。第２のジョイント１１１には、第２の配管４９がろう付け等の手段で固定されている。第２の配管４９は、圧力容器１１の上蓋１６を貫通して圧力容器１１の外に導かれるとともに、第１の膨張装置５に接続されている。
【０１６２】
第４の実施形態によると、気液分離器７の分離室１８に第１の気液熱交換器３１ａおよび第２の気液熱交換器３１ｂが収容されているので、気液分離器７から圧縮機２に戻る気相冷媒は、二つの気液熱交換器３１ａ，３１ｂの通路３６を流れる冷媒の熱を吸収する。
【０１６３】
そのため、第１の実施形態との比較において、気相冷媒をより効率よく加熱することができ、圧縮機２に吸い込まれる気相冷媒の過熱度を高めることができる。
【０１６４】
［第５の実施形態］
図１８および図１９は、第５の実施形態を開示している。第５の実施形態は、前記第１の実施形態を発展させた内容であり、気液分離器７の基本的な構成は、第１の実施形態と同様である。
【０１６５】
第５の実施形態によると、気液熱交換器３１の外管３２が流出管１３に沿うようにＵ字状に湾曲されている。図１８に示すように、外管３２は、流出管１３の湾曲部２５を連続して覆う第１の延長部１２１と、流出管１３の第１の直管部２３を連続して覆う第２の延長部１２２と、を有している。
【０１６６】
第２の延長部１２２の上端部１２２ａは，流出管１３の第１の直管部２３の上部に達している。第２の延長部１２２の上端部１２２ａに、口径が縮小された第２の絞り部３５ｂが形成されている。第２の絞り部３５ｂは、第１の直管部２３の上部の外周面に例えばろう付け等の手段により液密に固定されている。このため、外管３２の内周面と流出管１３の外周面との間に形成された通路３６は、Ｕ字状に湾曲された流出管１３の略全長に亘って延びている。
【０１６７】
図１８および図１９に示すように、外管３２の第２の延長部１２２の上端部１２２ａの外周面に第２の接合部３９が形成されている。第２の接合部３９は、分離室１８の内部で第１の接合部３８よりも下方に位置されている。第２の接合部３９にろう付けされた冷媒排出管４７は、分離室１８の上方に向けて導かれるとともに、圧力容器１１の上蓋１６を貫通して圧力容器１１の上方に突出されている。
【０１６８】
さらに、第５の実施形態では、圧力容器１１の底板１７の中央部に通孔１２３が形成されている。通孔１２３は、分離室１８の底の中で最も低い位置に開口されている。液戻し管１２４が通孔１２３に接続されている。液戻し管１２４は、通孔１２３に挿入された状態で例えばろう付け等の手段により底板１７に固定されている。液戻し管１２４は、底板１７から圧力容器１１の下方に導かれるとともに、その下流端が流出管１３と圧縮機２とを繋ぐ冷媒戻し管２８に接続されている。
【０１６９】
第５の実施形態によると、気液熱交換器３１の外管３２がＵ字状に湾曲された流出管１３に沿うように形成されている。このため、第１の実施形態に比べて流出管１３と外管３２との間に形成される通路３６の全長が増大し、圧力容器１１を大型化することなく気液熱交換器３１の容量を確保できる。
【０１７０】
よって、流出管１３を流れる気相冷媒をより効率よく加熱することができ、圧縮機２に吸い込まれる気相冷媒の過熱度を高めることができる。
【０１７１】
第５の実施形態では、分離室１８の内部に位置された流出管１３が略全長に亘って外管３２で覆われている。このため、流出管１３の湾曲部２５に図２に示すような液戻し孔２９を設けることが不可能となる。
【０１７２】
しかるに、第５の実施形態では、分離室１８の底に液戻し管１２４が接続され、当該液戻し管１２４の下流端が圧力容器１１の外で冷媒戻し管２８に接続されている。
【０１７３】
この構成により、冷凍サイクル装置１の起動直後や除霜運転時に分離室１８の底に溜まった液相冷媒を、液戻し管１２４に導くことができる。液戻し管１２４内の液相冷媒は、冷凍サイクル装置１の運転時に冷媒戻し管２８の内部を通過する気相冷媒の流れに乗じて冷媒戻し管２８に徐々に吸い込まれ、当該冷媒戻し管２８を介して圧縮機２に戻される。
【０１７４】
したがって、気液分離器７の流出管１３に気液熱交換器３１を組み込んだにも拘らず、分離室１８の底に液相冷媒が残留するのを防止できる。
【０１７５】
［第６の実施形態］
図２０は、第６の実施形態を開示している。第６の実施形態は、液戻し管１０３の途中に流量調整手段の一例である電子制御式の膨張弁１３０を設けた点が図１２に示す第３の実施形態と相違しており、それ以外の冷凍サイクル装置１の構成は第３の実施形態と同様である。
【０１７６】
第６の実施形態によると、冷凍サイクル装置１が冷却モードで運転されている時に、冷凍サイクル装置１の運転条件あるいは運転状況によっては、水熱交換器４から気液分離器７の分離室１８に戻される冷媒温度が規定値を上回る場合があり得る。
【０１７７】
このような運転状態の時に、気液分離器７で液相冷媒から分離された気相冷媒と気液熱交換器３１の通路３６を通過する液相冷媒との間で熱交換が実行されると、圧縮機２に吸い込まれる気相冷媒の過熱度（ＳＨ）が過大となる。
【０１７８】
そこで、圧縮機２に吸い込まれる気相冷媒の過熱度（ＳＨ）が過大となった際に、膨張弁１３０を閉じる。これにより、分離室１８の底に滞留した液相冷媒が液戻し管１０３を通じて冷媒戻し管２８に流入するのを回避できる。
【０１７９】
すなわち、分離室１８の底に滞留した液相冷媒は、気液熱交換器３１の通路９６内を流れる液相冷媒との熱交換により加熱された状態にあるので、膨張弁１３０が閉じることで、分離室１８から圧縮機２に戻る液相冷媒の流量を調整することができる。
【０１８０】
この結果、冷媒戻し管２８の内部で液相冷媒から気相冷媒に伝わる熱量が減少し、圧縮機２に吸い込まれる気相冷媒の過熱度（ＳＨ）を適正値に制御することができる。
【０１８１】
加熱された液相冷媒の戻り量を調整する流量調整手段としては、電子制御式の膨張弁に特定されるものではない。例えば、複数の固定絞りと少なくとも一つの開閉弁とを組み合わせた調整回路を液戻し管１０３の途中に設けてもよい。
【０１８２】
［第７の実施形態］
図２１および図２２は、第７の実施形態を開示している。第７の実施形態は、第１の配管４４の途中に第２の膨張装置１４１およびバッファタンク１４２を設けた点が図１２に示す第３の実施形態と相違しており、それ以外の冷凍サイクル装置１の基本的な構成は、第３の実施形態と同様である。
【０１８３】
図２１に示すように、水熱交換器４の冷媒流路４ａは、第２の膨張装置１４１およびバッファタンク１４２を介して気液熱交換器３１の流路９６に接続されている。言い換えると、第２の膨張装置１４１およびバッファタンク１４２は、水熱交換器４ａと気液熱交換器３１との間に直列に介在されている。
【０１８４】
第７の実施形態によると、冷凍サイクル装置１を加熱モードで運転した場合、凝縮器としての水熱交換器４を通過した高圧の液相冷媒は、第２の膨張装置１４１を通過する過程で減圧されて中間圧の気液二相冷媒に変化する。気液二相冷媒は、バッファタンク１４２を経由して気液熱交換器３１の通路９６に導かれる。通路９６を通過した気液二相冷媒は、第１の膨張装置５に導かれる。
【０１８５】
中間圧の気液二相冷媒は、第１の膨張装置５を通過する過程で減圧されて低圧の気液二相冷媒に変化する。低圧の気液二相冷媒は、蒸発器として機能する空気熱交換器６を通過した後、四方弁３を経由して気液分離器７の分離室１８に流入する。分離室１８の上部に溜まった低温・低圧の気相冷媒は、流出管１３を介して圧縮機２に戻される。
【０１８６】
一方、冷凍サイクル装置１を冷却モードで運転した場合、凝縮器としての空気熱交換器６を通過した高圧の液相冷媒は、第１の膨張装置５を通過する過程で減圧されて中間圧の気液二相冷媒に変化する。気液二相冷媒は、気液熱交換器３１の通路９６に導かれる。通路９６を通過した気液二相冷媒は、バッファタンク１４２を経由して第２の膨張装置１４１に導かれる。
【０１８７】
中間圧の気液二相冷媒は、第２の膨張装置１４１を通過する過程で減圧されて低圧の気液二相冷媒に変化する。低圧の気液二相冷媒は、蒸発器として機能する水熱交換器４を通過した後、四方弁３を経由して気液分離器７の分離室１８に流入する。分離室１８の上部に溜まった低温・低圧の気相冷媒は、流出管１３を介して圧縮機２に戻される。
【０１８８】
第７の実施形態によると、冷凍サイクル装置１を加熱モードおよび冷却モードのいずれのモードで運転した場合でも、気液熱交換器３１の通路９６には、中間圧の気液二相冷媒が導かれ、当該気液二相冷媒と分離室１８内の気相冷媒との間で熱交換が実行される。
【０１８９】
そのため、加熱モードおよび冷却モードの双方において気液熱交換器３１を有効に機能させることができる。
【０１９０】
さらに、第７の実施形態では、バッファタンク１４２が第１の膨張装置５と第２の膨張装置１４１との間に設置されている。そのため、冷凍サイクル装置１を加熱モードおよび冷却モードのいずれかのモードで運転した時に余剰冷媒が生じた場合、当該余剰冷媒をバッファタンク１４２内に貯溜することができる。
【０１９１】
加えて、バッファタンク１４２に余剰冷媒を貯溜することで、第１の膨張装置５と第２の膨張装置１４１とで別々の対象を制御することができる。具体的に述べると、例えば、冷凍サイクル装置１を空気熱交換器６が蒸発器として機能する加熱モードで運転した状態において、第１の膨張装置５で冷凍サイクル装置１の過熱度（ＳＨ）を制御し、第２の膨張装置１４１で冷凍サイクル装置１の過冷却度（ＳＣ）を制御することができる。
【０１９２】
この結果、例えば、冷凍サイクル装置１の周囲温度あるいは負荷等の運転条件が異なる状態においても、図２２に示すように、冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）が最大となる過熱度（ＳＨ）および過冷却度（ＳＣ）で冷凍サイクル装置１を運転することが可能となる。
【０１９３】
［第８の実施形態］
図２３は、第８の実施形態を開示している。第８の実施形態は、ガス抜き管１５１およびガス抜き弁１５２を追加した点が第７の実施形態と相違しており、それ以外の冷凍サイクル装置１の基本的な構成は、第７の実施形態と同様である。
【０１９４】
図２３に示すように、ガス抜き管１５１は、気相冷媒が滞留するバッファタンク１４２の上部と冷媒供給管２０との間を接続するように配管されている。ガス抜き弁１５２は、ガス抜き管１５１の途中に設けられている。
【０１９５】
第８の実施形態によれば、ガス抜き弁１５２の開度を調整することで、バッファタンク１４２を過渡的又は定常的に気相冷媒を貯溜する中間圧レシーバとして用いることができる。
【０１９６】
第８の実施形態において、ガス抜き弁１５２は膨張弁としても良いが、それ以外に例えば単一の開閉弁あるいは開閉弁とキャピラリチューブとを組み合わせた構成としてもよい。
【０１９７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１９８】
２…圧縮機、７…気液分離器、８…循環回路、１１…圧力容器、１２…流入管、１３…流出管、１５…胴部、１６，１７…端板（上蓋、底板）、１８…分離室、３２…外管、３６，９６…通路、３８，６５…第１の接合部、３９，６６…第２の接合部、４２…冷媒導入管、４７…冷媒排出管。
【図１】
0006507071.tif 000002
【図２】
0006507071.tif 000003
【図３】
0006507071.tif 000004
【図４】
0006507071.tif 000005
【図５】
0006507071.tif 000006
【図６】
0006507071.tif 000007
【図７】
0006507071.tif 000008
【図８】
0006507071.tif 000009
【図９】
0006507071.tif 000010
【図１０】
0006507071.tif 000011
【図１１】
0006507071.tif 000012
【図１２】
0006507071.tif 000013
【図１３】
0006507071.tif 000014
【図１４】
0006507071.tif 000015
【図１５】
0006507071.tif 000016
【図１６】
0006507071.tif 000017
【図１７】
0006507071.tif 000018
【図１８】
0006507071.tif 000019
【図１９】
0006507071.tif 000020
【図２０】
0006507071.tif 000021
【図２１】
0006507071.tif 000022
【図２２】
0006507071.tif 000023
【図２３】
0006507071.tif 000024