(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気調和装置に備えられる室外熱交換器と室内熱交換器との間に設けられ、前記空気調和装置が冷房運転しているときに前記室外熱交換器から流出される気液二相冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離する気液分離装置であって、
内部に液相冷媒と気相冷媒が貯留される円柱状の分離空間が形成された容器と、
前記分離空間内の液相冷媒中に開口するとともに、前記気液二相冷媒が前記液相冷媒中で前記分離空間の軸周りに旋回流を形成するように、前記気液二相冷媒を前記分離空間に放出する気液二相冷媒供給配管と、
前記分離空間内の液相冷媒中であって、前記気液二相冷媒供給配管の開口位置より上方位置にて前記旋回流に対向するように開口し、液相冷媒を前記分離空間から排出する液相冷媒排出配管と、
前記分離空間内の気相冷媒中に開口するとともに、気相冷媒を前記分離空間から排出する気相冷媒排出配管と、
を備える、気液分離装置。
【請求項２】
請求項１に記載の気液分離装置において、
前記容器は、前記分離空間の側周面に対面する内周面を持つ筒状部を有し、
前記気液二相冷媒供給配管は、前記気液二相冷媒が前記内周面の周方向に沿って前記分離空間に放出されるように、前記分離空間内の液相冷媒中に開口している、気液分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置に設けられる気液分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和装置には、気液二相冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離する気液分離装置が備えられる。空気調和装置に備えられる気液分離装置として、代表的には、アキュムレータを挙げることができる。アキュムレータは、空気調和装置に備えられる蒸発器から流出された気液二相冷媒を、液相冷媒と気相冷媒とに分離する。分離された気相冷媒のみが、空気調和装置に備えられる圧縮機に戻される。
【０００３】
気液分離装置の分離効率を向上させるための様々な工夫が提案されている。例えば、特許文献１及び特許文献２は、気相冷媒中に混入した微小の冷媒液滴を捕捉する捕捉部材が設けられている気液分離装置を開示する。また、特許文献２に記載の気液分離装置は、円筒容器を備え、円筒容器内に気液二相冷媒を放出させるとともに、放出させた気液二相冷媒が気相冷媒中で旋回流を形成するように構成される。旋回流の形成によって、気液二相冷媒が気相冷媒と液相冷媒とに遠心分離される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７４８３６号公報
【特許文献２】特開２０１２−２４１９６３号公報
【発明の概要】
【０００５】
（発明が解決しようとする課題）
特許文献１及び特許文献２に開示の気液分離装置は、気流中に存在する微小な冷媒液滴を捕捉部材に衝突させることによって液相冷媒を捕捉するように構成されるが、微小な冷媒液滴が捕捉部材に衝突する際の衝突エネルギー（振動エネルギー）により、液相冷媒が気化する虞がある。また、特許文献２に示すように気相冷媒中に気液二相冷媒を旋回流として放出した場合、気液二相冷媒中の液相冷媒が拡散して気化する虞がある。また、気相冷媒中に形成された旋回流によって、気液分離装置に貯留されている液相冷媒の液面がかき乱されて、液相冷媒と気相冷媒が衝突し、その際の衝突エネルギー（振動エネルギー）により、液相冷媒が気化する虞もある。このように、上記した特許文献１及び特許文献２に開示の気液分離装置を含め、従来の気液分離装置は、気液二相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離することに適した構成を有するが、液相冷媒の気化の進行を抑えるようには構成されていない。
【０００６】
ところで、近年開発されている空気調和装置には、レシーバ（正確には、冷房インジェクション用レシーバ）と呼ばれる気液分離装置が設けられている。このレシーバは、空気調和装置に備えられる室外熱交換器と室内熱交換器との間に設けられる。レシーバは、空気調和装置の冷房運転時に、室外熱交換器から流出される気液二相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する。レシーバにて分離された液相冷媒は室内熱交換器に流入され、室内熱交換器内にて蒸発される。斯かる蒸発作用により冷房がなされる。一方、レシーバにて分離された気相冷媒は、その後の工程で不必要であるため、室内熱交換器を通ることなく圧縮機の吸入口に戻される。こうして不必要な気相冷媒を室内熱交換器を通さずに圧縮機に戻すことにより、冷房運転時における効率を高めることができる。
【０００７】
このようなレシーバには、気液二相冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離する機能を有することに加え、液相冷媒の気化の進行を抑えることが、求められる。液相冷媒の気化が進行すると、室内熱交換器に送り込む液相冷媒の量が減少して、冷房能力が低下することになるからである。しかしながら、上述したように、従来の気液分離装置は液相冷媒の気化の進行を抑制する機能を有していないため、そのような気液分離装置をレシーバに用いた場合、液相冷媒の気化が進行して冷房能力が低下するという問題を生じる。
【０００８】
そこで、本発明は、液相冷媒の気化の進行を抑制しつつ、気液二相冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離することができる気液分離装置を提供することを、目的とする。
【０００９】
（課題を解決するための手段）
本発明は、空気調和装置（１）に備えられる室外熱交換器（４）と室内熱交換器（３Ａ，３Ｂ）との間に設けられ、空気調和装置が冷房運転しているときに室外熱交換器から流出される気液二相冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離する気液分離装置（７）であって、内部に液相冷媒と気相冷媒が貯留される円柱状の分離空間（７１ａ）が形成された容器（７１）と、分離空間内の液相冷媒中に開口するとともに、気液二相冷媒が液相冷媒中で分離空間の軸周りに旋回流を形成するように、気液二相冷媒を分離空間に放出する気液二相冷媒供給配管（７２）と、分離空間内の液相冷媒中であって、気液二相冷媒供給配管の開口位置より上方位置にて旋回流に対向するように開口し、液相冷媒を分離空間から排出する液相冷媒排出配管（７３）と、分離空間内の気相冷媒中に開口するとともに、気相冷媒を分離空間から排出する気相冷媒排出配管（７４）と、を備える、気液分離装置を提供する。
【００１０】
本発明によれば、空気調和装置が冷房運転しているときに室外熱交換器から流出された気液二相冷媒は、気液二相冷媒供給配管から、気液分離装置の容器内に形成された分離空間に放出される。分離空間に放出された気液二相冷媒は、分離空間内で旋回流を形成する。旋回流の形成によって、気液二相冷媒が液相冷媒と気相冷媒とに分離される。
【００１１】
また、気液二相冷媒供給配管は、分離空間内の液相冷媒中に開口しているので、室外熱交換器から流出した気液二相冷媒は気液二相冷媒供給配管を介して分離空間内の液相冷媒中に放出される。気液二相冷媒が液相冷媒中に放出されるため、気液二相冷媒が気相冷媒中に放出される場合と比較して、液相冷媒の拡散が抑えられる。よって、液相冷媒が拡散することに起因した、液相冷媒の気化の進行が抑制される。
【００１２】
また、気液二相冷媒が液相冷媒中で旋回流を形成するため、上記特許文献２に示すように気液二相冷媒が気相冷媒中で旋回流を形成する場合と比較して、液相冷媒の液面の乱れが小さい。このため液相冷媒の液面の乱れが抑えられる。また、旋回流の形成によって、気液二相冷媒の進行方向が一方向にされる。そのため、気液二相冷媒の進行方向がランダムである場合と比較して、液相冷媒の液面の乱れが抑えられる。よって、液相冷媒の液面の乱れに起因した、液相冷媒の気化の進行が抑制される。
【００１３】
このように、本発明に係る気液分離装置によれば、液相冷媒の気化の進行を抑制しつつ、気液二相冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離することができる。
【００１４】
また、気液分離装置に備えられる容器は、分離空間の側周面に対面する内周面（７１１ａ）を持つ筒状部（７１１）を有し、気液二相冷媒供給配管は、気液二相冷媒が筒状部の内周面の周方向に沿って分離空間に放出されるように、分離空間内の液相冷媒中に開口しているのがよい。これによれば、気液二相冷媒を容器の筒状部の内周面の周方向に沿って分離空間に放出させることによって、分離空間内の液相冷媒中に旋回流を容易に形成させることができる。
【００１５】
また、液相冷媒排出配管は、旋回流の旋回方向に対向するように、分離空間内の液相冷媒中に開口している。これによれば、旋回流の形成により分離された液相冷媒を、速やかに液相冷媒排出配管に送り込むことができる。
【００１６】
また、分離空間の軸方向における、気液二相冷媒供給配管の分離空間内での開口位置と液相冷媒排出配管の分離空間内での開口位置が異なるように、気液二相冷媒供給配管及び液相冷媒排出配管が分離空間内に配設されている。これによれば、分離空間内における気液二相冷媒供給配管の開口位置と液相冷媒排出配管の開口位置が、分離空間の軸方向においてずれていることにより、分離空間内で分離空間の軸周りに旋回している気液二相冷媒の滞留時間を増加させることができる。これにより、気液二相冷媒の分離効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係る気液分離装置が適用される空気調和装置の構成を示す図である。
【図２】レシーバの構造を示す模式的な斜視図である。
【図３】レシーバを平面方向から見た場合における模式的な内部透視図である
【図４】図２の矢印Ａ方向から見たレシーバの内部構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る気液分離装置が適用される空気調和装置１の構成を示す図である。空気調和装置１は、圧縮機２と、室内熱交換器３Ａ，３Ｂと、室外熱交換器４と、暖房用膨張弁５Ａおよび冷房用膨張弁５Ｂと、四方弁６と、レシーバ７と、サブ熱交換器８と、アキュムレータ９とを備える。
【００１９】
圧縮機２は、本実施形態では、ガスエンジンにより駆動される。圧縮機２には、吐出配管接続口２ａ、吸入配管接続口２ｂ、暖房インジェクション配管接続口２ｃ、及び、冷房インジェクション配管接続口２ｄが、形成されている。圧縮機２は、吸入配管接続口２ｂから低圧の気相冷媒を吸入し、吸入した低圧の気相冷媒を圧縮するとともに、圧縮された高圧の気相冷媒を吐出配管接続口２ａから吐出する。暖房インジェクション配管接続口２ｃには、後述する暖房インジェクション配管１０ｉが接続される。冷房インジェクション配管接続口２ｄには、後述する冷房インジェクション配管１０ｈが接続される。
【００２０】
圧縮機２の吐出配管接続口２ａは、吐出配管である第一配管１０ａを介して四方弁６に接続される。四方弁６は、４つの接続口（第一接続口６ａ、第二接続口６ｂ、第三接続口６ｃ、第四接続口６ｄ）を有する。四方弁６は、第一接続口６ａが第二接続口６ｂに連通し且つ第三接続口６ｃが第四接続口６ｄに連通する暖房接続状態と、第一接続口６ａが第三接続口６ｃに連通し且つ第二接続口６ｂが第四接続口６ｄに連通する冷房接続状態とに、その接続状態を選択的に切り換えることができるように構成される。上述の第一配管１０ａは、四方弁６の第一接続口６ａに接続される。第二接続口６ｂには第二配管１０ｂの一方端が接続される。第三接続口６ｃには第三配管１０ｃの一方端が接続され、第四接続口６ｄには第四配管１０ｄの一方端が接続される。
【００２１】
第二配管１０ｂの他方端側は分岐し、一方の分岐管に室内熱交換器３Ａが接続され、他方の分岐管に室内熱交換器３Ｂが接続される。各分岐管にはそれぞれ流量制御弁１１Ａ，１１Ｂが設けられている。なお、室内熱交換器の数は１つでも良いし３つ以上でも良い。また、第三配管１０ｃの他方端に室外熱交換器４が接続される。室内熱交換器３Ａ，３Ｂと室外熱交換器４とは中間配管１０ｅで接続される。室内熱交換器３Ａ，３Ｂは、第二配管１０ｂまたは中間配管１０ｅから内部に冷媒を流入するとともに、流入した冷媒と室内空気とを熱交換させる。室外熱交換器４は、中間配管１０ｅまたは第三配管１０ｃから内部に冷媒を流入するとともに、流入した冷媒と外気とを熱交換させる。
【００２２】
中間配管１０ｅは、室内熱交換器３Ａ，３Ｂから室外熱交換器４に向かう方向からみて、図１の点Ｃで分岐し点Ｄで合流する暖房用中間配管１０ｆと冷房用中間配管１０ｇとを有する。暖房用中間配管１０ｆには、暖房用逆止弁１２および暖房用膨張弁５Ａが介装される。暖房用逆止弁１２は、点Ｃから点Ｄに向かう暖房用中間配管１０ｆ内の冷媒の流れを許容しその反対方向に向かう流れを遮断する。暖房用膨張弁５Ａはそこを通る冷媒を膨張させる。
【００２３】
冷房用中間配管１０ｇには、冷房用逆止弁１３、減圧弁１４、レシーバ７、冷房用膨張弁５Ｂが介装される。冷房用逆止弁１３は、点Ｄから点Ｃに向かう冷房用中間配管１０ｇ内の冷媒の流れを許容しその反対方向に向かう流れを遮断する。減圧弁１４は、冷房用中間配管１０ｇを流れる冷媒を減圧する。レシーバ７は、室外熱交換器４から流出して冷房用中間配管１０ｇを流れる気液二相冷媒を気液分離する。レシーバ７にて気液分離された気相冷媒は、後述する冷房インジェクション配管１０ｈを流れる。一方、レシーバ７にて気液分離された液相冷媒は、中間配管１０ｅを経由して室内熱交換器３Ａ，３Ｂに流入する。このレシーバ７が、本発明の気液分離装置に相当する。冷房用膨張弁５Ｂは、レシーバ７にて気液分離された液相冷媒を膨張させる。
【００２４】
また、暖房用中間配管１０ｆの途中の部分であって暖房用膨張弁５Ａが介装されている部分と暖房用逆止弁１２が介装されている部分との間の部分に暖房インジェクション配管１０ｉの一方端が連通する。暖房インジェクション配管１０ｉの他方端は、上述したように圧縮機２の暖房インジェクション配管接続口２ｃに接続される。暖房インジェクション配管１０ｉの途中には、サブ熱交換器８が設けられる。サブ熱交換器８には、暖房インジェクション配管１０ｉを流れる冷媒が流入する。また、暖房インジェクション配管１０ｉには、サブ熱交換器８の上流側に暖房インジェクション開閉弁１５が設けられている。
【００２５】
また、レシーバ７に、冷房インジェクション配管１０ｈの一方端が接続される。冷房インジェクション配管１０ｈの他方端は、上述したように圧縮機２の冷房インジェクション配管接続口２ｄに接続される。冷房インジェクション配管１０ｈの途中には、冷房インジェクション開閉弁１６が設けられている。
【００２６】
一方端が四方弁６の第四接続口６ｄに接続された第四配管１０ｄの他方端は、アキュムレータ９に接続される。アキュムレータ９は、そこに流入した冷媒を気液分離する。アキュムレータ９には、吸入配管１０ｊの一方端が連通する。吸入配管１０ｊの他方端は、圧縮機２の吸入配管接続口２ｂに接続される。アキュムレータ９で気液分離された冷媒のうちのガス冷媒は、吸入配管１０ｊを流れて圧縮機２に供給される。
【００２７】
次に、本実施形態に係る空気調和装置１の空調運転（暖房運転、冷房運転）について説明する。まず、暖房運転について説明する。暖房運転時には四方弁６が暖房接続状態にされる。暖房運転時に圧縮機２が作動すると、圧縮機２で圧縮された高圧の気相冷媒が第一配管１０ａに吐出される。第一配管１０ａに吐出された高圧の気相冷媒は、四方弁６の第一接続口６ａから四方弁６に入り、第一接続口６ａに連通した第二接続口６ｂを経由して、第二配管１０ｂに送られる。そして、第二配管１０ｂから室内熱交換器３Ａ，３Ｂに流入する。室内熱交換器３Ａ，３Ｂに流入した高圧の気相冷媒は、室内熱交換器３Ａ，３Ｂ内を流通する間に室内空気に熱を吐き出して凝縮する。このとき高圧の気相冷媒から吐き出された熱によって室内空気が暖められて、室内暖房される。
【００２８】
室内空気に熱を吐き出して凝縮した冷媒は、一部液化して室内熱交換器３Ａ，３Ｂから流出し、中間配管１０ｅを流れ、さらに点Ｃで示す位置から暖房用中間配管１０ｆに流入する。そして、暖房用膨張弁５Ａで膨張することにより蒸発しやすいように低圧化された後に室外熱交換器４に流入する。室外熱交換器４に流入した冷媒は、室外熱交換器４内を流通する間に外気の熱を奪って蒸発する。
【００２９】
外気の熱を奪って蒸発した冷媒は、一部気化して室外熱交換器４から流出し、第三配管１０ｃを流れる。そして、四方弁６の第三接続口６ｃから四方弁６に入り、第三接続口６ｃに連通した第四接続口６ｄを経由して、第四配管１０ｄに送られ、さらに第四配管１０ｄからアキュムレータ９に流入する。アキュムレータ９では、冷媒が液相冷媒と低圧の気相冷媒とに分離される。そして、低圧の気相冷媒のみが吸入配管１０ｊを流れて圧縮機２に帰還する。
【００３０】
次に、冷房運転について説明する。冷房運転時には四方弁６が冷房接続状態にされる。冷房運転時に圧縮機２が作動すると、圧縮機２で圧縮された高圧の気相冷媒が第一配管１０ａに吐出される。第一配管１０ａに吐出された高圧の気相冷媒は、四方弁６の第一接続口６ａから四方弁６に入り、第一接続口６ａに連通した第三接続口６ｃを経由して、第三配管１０ｃに送られる。そして、第三配管１０ｃから室外熱交換器４に流入する。室外熱交換器４に流入した高圧の気相冷媒は、室外熱交換器４内を流通する間に外気に熱を吐き出して凝縮する。
【００３１】
外気に熱を吐き出して凝縮した冷媒は、一部液化して気液二相冷媒にされる。この気液二相冷媒が室外熱交換器４から流出し、中間配管１０ｅを流れ、点Ｄで示す位置から冷房用中間配管１０ｇに流入し、減圧弁１４で減圧された後にレシーバ７に流入する。レシーバ７で気液二相冷媒が気相冷媒と液相冷媒とに分離される。分離された冷媒のうち液相冷媒のみが冷房用中間配管１０ｇをさらに流れる。そして、冷房用膨張弁５Ｂで膨張することにより蒸発しやすいように低圧化された後に、中間配管１０ｅを経て室内熱交換器３Ａ，３Ｂに流入する。室内熱交換器３Ａ，３Ｂに流入した液相冷媒は、室内熱交換器３Ａ，３Ｂ内を流通する間に室内空気の熱を奪って蒸発する。このとき、冷媒が室内空気の熱を奪うことによって室内空気が冷やされて、室内冷房される。
【００３２】
室内空気の熱を奪って蒸発した冷媒は、一部気化して室内熱交換器３Ａ，３Ｂから流出し、第二配管１０ｂを流れる。そして、四方弁６の第二接続口６ｂから四方弁６に入り、第二接続口６ｂに連通した第四接続口６ｄを経由して、第四配管１０ｄに送られ、さらに第四配管１０ｄからアキュムレータ９に流入する。アキュムレータ９では、冷媒が液相冷媒と低圧の気相冷媒とに分離される。そして、低圧の気相冷媒のみが吸入配管１０ｊを流れて圧縮機２に帰還する。
【００３３】
このように、暖房時には、室内熱交換器３Ａ，３Ｂが冷媒の凝縮器として機能し室外熱交換器４が冷媒の蒸発器として機能する。一方、冷房時には、室外熱交換器４が冷媒の凝縮器として機能し室内熱交換器３Ａ、３Ｂが冷媒の蒸発器として機能する。
【００３４】
また、暖房運転時には、室内熱交換器３Ａ，３Ｂから流出した冷媒の一部が、暖房インジェクション配管１０ｉに流入し、さらに、暖房インジェクション配管１０ｉに設けられたサブ熱交換器８に流入する。サブ熱交換器８に流入した冷媒は、圧縮機２を駆動するためのガスエンジンを冷却した冷却水と熱交換される。このサブ熱交換器８によって、暖房インジェクション配管１０ｉを流れる冷媒のうち液相冷媒が蒸発される。サブ熱交換器８にて蒸発された冷媒は、暖房インジェクション配管１０ｉを通って圧縮機２の暖房インジェクション配管接続口２ｃから圧縮機２に戻される。このように、暖房時に暖房インジェクション配管１０ｉに冷媒を流すことによって、効率的な暖房運転を実現することができる。
【００３５】
また、上述したように、冷房運転時には、室外熱交換器４から流出した気液二相冷媒が、室外熱交換器４と室内熱交換器３Ａ，３Ｂとの間の中間配管１０ｅ（冷房用中間配管１０ｇ）に設けられているレシーバ７に供給される。レシーバ７では、供給された気液二相冷媒が液相冷媒と気相冷媒とに分離される。分離された液相冷媒は、上述したように室内熱交換器３Ａ，３Ｂに流入する。一方、分離された気相冷媒は、冷房インジェクション配管１０ｈを流れて、圧縮機２の冷房インジェクション配管接続口２ｄから圧縮機２に戻される。このように、冷房時には、室内熱交換器３Ａ，３Ｂに送り込む必要のない（すなわち蒸発に寄与しない）気相冷媒を、室内熱交換器３Ａ，３Ｂに流すことなく冷房インジェクション配管１０ｈを経由して圧縮機２に戻すことにより、効率的な冷房運転を実現することができる。
【００３６】
図２は、本発明の気液分離装置に相当するレシーバ７の構造を示す模式的な斜視図である。図２に示すように、このレシーバ７は、容器７１と、気液二相冷媒供給配管７２と、液相冷媒排出配管７３と、気相冷媒排出配管７４とを備える。
【００３７】
容器７１は、筒状部７１１と、上蓋部７１２と、底蓋部７１３とを有する。筒状部７１１は円筒形状に形成される。上蓋部７１２は椀状をなし、筒状部７１１の一方の端面を塞ぐように筒状部７１１に取り付けられる。底蓋部７１３も椀状をなし、筒状部７１１の他方の端面を塞ぐように筒状部７１１に取り付けられる。そして、上蓋部７１２が上方に位置し底蓋部７１３が下方に位置するように、容器７１が空気調和装置１の所定の位置（例えば室外機の内部）に配設される。このような容器７１の内部には、筒状部７１１、上蓋部７１２、及び底蓋部７１３に囲まれた円柱状の分離空間７１ａが形成される。分離空間７１ａ内には、分離された液相冷媒と気相冷媒が貯留される。
【００３８】
また、上蓋部７１２に、３個の孔（第一孔７５ａ、第二孔７５ｂ、第三孔７５ｃ）が形成されている。第一孔７５ａに気液二相冷媒供給配管７２が挿通される。従って、気液二相冷媒供給配管７２の一方の端部は容器７１の分離空間７１ａ内に開口する。気液二相冷媒供給配管７２の他方の端部は、中間配管１０ｅ（冷房用中間配管１０ｇ）を介して室外熱交換器４に接続される。空気調和機１の冷房運転時に室外熱交換器４から流出した気液二相冷媒は、中間配管１０ｅを経由して気液二相冷媒供給配管７２に流入し、この気液二相冷媒供給配管７２から容器７１内の分離空間７１ａに放出される。
【００３９】
また、第二孔７５ｂに液相冷媒排出配管７３が挿通される。従って、液相冷媒排出配管７３の一方の端部は分離空間７１ａ内に開口する。液相冷媒排出配管７３の他方の端部は、中間配管１０ｅ（冷房用中間配管１９ｇ）を介して室内熱交換器３Ａ，３Ｂに接続される。レシーバ７で分離された液相冷媒は、液相冷媒排出配管７３に流入し、中間配管１０ｅ（冷房用中間配管１０ｇ）を経由して、室内熱交換器３Ａ，３Ｂに流入する。
【００４０】
また、第三孔７５ｃに、気相冷媒排出配管７４が挿通される。従って、気相冷媒排出配管７４の一方の端部は分離空間７１ａ内に開口する。気相冷媒排出配管７４の他方の端部は冷房インジェクション配管１０ｈを介して圧縮機２の冷房インジェクション配管接続口２ｄに接続される。レシーバ７で分離された気相冷媒は、気相冷媒排出配管７４に流入し、冷房インジェクション配管１０ｈを経由して、圧縮機２に戻される。
【００４１】
図３は、レシーバ７を平面方向から見た場合における模式的な内部透視図である。また、図４は、図２の矢印Ａ方向から見たレシーバ７の内部構造を示す図である。図４においては、気相冷媒排出配管７４は省略されている。図２、図３、図４に示すように、気液二相冷媒供給配管７２のうち、分離空間７１ａ内に進入している部分は、第一部分７２ａと第二部分７２ｂとからなる。第一部分７２ａは、第一孔７５ａから分離空間７１ａの軸方向に沿って下方に向かって延設される。第二部分７２ｂは、第一部分７２ａの下方端から、分離空間７１ａの周方向に沿って延設される。第二部分７２ｂの先端が、分離空間７１ａ内にて開口している。
【００４２】
また、液相冷媒排出配管７３のうち、分離空間７１ａ内に進入している部分は、第一部分７３ａと第二部分７３ｂとからなる。第一部分７３ａは、第二孔７５ｂから分離空間７１ａの軸方向に沿って下方に向かって延設される。第二部分７３ｂは、第一部分７３ａの下方端から、分離空間７１ａの周方向に沿って延設される。第二部分７３ｂの先端が、分離空間７１ａ内にてに開口している。また、図３からよくわかるように、気液二相冷媒供給配管７２の第二部分７２ｂと、液相冷媒排出配管７３の第二部分７３ｂとは、それぞれ、分離空間７１ａの周方向における反対の方向に向かって延びている。
【００４３】
また、気相冷媒排出配管７４のうち、分離空間７１ａ内に進入している部分は、第三孔７５ｃから分離空間７１ａの軸方向に沿って下方に向かって延設される。そして、その先端が、下方に向かって開口している。
【００４４】
図３に良く示すように、容器７１の筒状部７１１は、円柱状の分離空間７１ａの側周面に対面する内周面７１１ａを持つ。そして、気液二相冷媒供給配管７２の第二部分７２ｂは、その先端の開口から内周面７１１ａの周方向、すなわち分離空間７１ａの周方向に沿って気液二相冷媒を放出するように、内周面７１１ａの周方向に沿って配設されている。つまり、気液二相冷媒供給配管７２は、気液二相冷媒が筒状部７１１の内周面７１１ａの周方向に沿って放出されるように、分離空間７１ａに開口している。
【００４５】
また、図２及び図４に良く示すように、気液二相冷媒供給配管７２の第二部分７２ｂの先端の開口位置は、液相冷媒排出配管７３の第二部分７３ｂの先端の開口位置よりも、下方である。つまり、分離空間７１ａの軸方向（高さ方向）における気液二相冷媒供給配管７２の分離空間７１ａ内での開口位置と液相冷媒排出配管７３の分離空間７１ａ内での開口位置が、異なるように、気液二相冷媒供給配管７２及び液相冷媒排出配管７３が分離空間７１ａ内に配設されている。また、液相冷媒排出配管７３の第二部分７３ｂの先端の開口位置は、気相冷媒排出配管７４の分離空間７１ａ内における開口位置よりも、下方である。
【００４６】
また、上述したように、レシーバ７の分離空間７１ａ内に、液相冷媒と気相冷媒が貯留されている。図２及び図４には、分離空間７１ａ内に貯留されている液相冷媒の液面Ｈが示されている。ここで、本実施形態においては、気液二相冷媒供給配管７２及び液相冷媒排出配管７３は、分離空間７１ａに貯留されている液相冷媒中に開口する。つまり、気液二相冷媒供給配管７２の第二部分７２ｂの先端の開口部、及び、液相冷媒排出配管７３の第二部分７３ｂの先端の開口部は、分離空間７１ａ内の液相冷媒の液面Ｈよりも下方に位置している。一方、気相冷媒排出配管７４は、分離空間７１ａ内の気相冷媒中に開口する。
【００４７】
このような構成のレシーバ７を持つ空気調和装置１が冷房運転しているときには、上述したように、室外熱交換器４から流出した気液二相冷媒が、冷房用中間配管１０ｇを経由してレシーバ７に導入される。このとき、室外熱交換器４を流出して冷房用中間配管１０ｇを流れた気液二相冷媒は、冷房用中間配管１０ｇに接続されている気液二相冷媒供給配管７２に入り、この気液二相冷媒供給配管７２の第二部分７２ｂの先端の開口から、容器７１の分離空間７１ａ内に放出される。また、上記したように気液二相冷媒供給配管７２の第二部分７２ｂは分離空間７１ａの周方向に延びており、その先端は、気液二相冷媒が筒状部７１１の内周面７１１ａの周方向に沿って分離空間７１ａに放出されるように開口している。よって、気液二相冷媒供給配管７２の第二部分７２ｂの先端の開口から放出された気液二相冷媒は、分離空間７１ａ内で、容器７１の筒状部７１１の内周面７１１ａの周方向に沿った方向に進行する。このため、気液二相冷媒供給配管７２から分離空間７１ａに放出された気液二相冷媒が、分離空間７１ａ内でその軸周りに旋回する。つまり、分離空間７１ａ内に放出された気液二相冷媒は、分離空間７１ａ内で、分離空間７１ａの軸周りに旋回流を形成する。
【００４８】
また、上記したように、気液二相冷媒供給配管７２は、分離空間７１ａ内の液相冷媒中に開口している。従って、気液二相冷媒供給配管７２から分離空間７１ａに放出された気液二相冷媒は、分離空間７１ａ内の液相冷媒中で、分離空間７１ａの軸周りに旋回流を形成する。つまり、気液二相冷媒供給配管７２は、分離空間７１ａ内の液相冷媒中に開口するとともに、気液二相冷媒が分離空間７１ａ内の液相冷媒中で分離空間７１ａの軸周りに旋回流を形成するように、気液二相冷媒を分離空間７１ａに放出する。
【００４９】
気液二相冷媒が分離空間７１ａ内の液相冷媒中で旋回流を形成することによって、比重の大きい液相冷媒が旋回流の外側に移動し、比重の小さい気相冷媒が旋回流の内側に移動する。このようにして、気液二相冷媒が液相冷媒と気相冷媒とに分離される。分離された気相冷媒は、旋回流の中心付近に集まる。中心付近に集められた気相冷媒は上昇して分離空間７１ａの気相冷媒中に開口している気相冷媒排出配管７４内に進入し、さらに、冷房インジェクション配管１０ｈを通って圧縮機２に戻される。一方、分離された液相冷媒は、分離空間７１ａの液相冷媒中に開口している液相冷媒排出配管７３に進入し、さらに、中間配管１０ｅを通って室内熱交換器３Ａ，３Ｂに流入する。
【００５０】
このように、本実施形態に係るレシーバ７によれば、気液二相冷媒供給配管７２からの気液二相冷媒が分離空間７１ａの液相冷媒中に放出される。ここで、気液二相冷媒が気体中に放出された場合、気液二相冷媒中の液相冷媒は、急に気体中に放出されることによって拡散し、斯かる拡散によって液相冷媒の気化が進行する。これに対し、本実施形態においては、上述のように気液二相冷媒が液相冷媒中に放出されるため、気液二相冷媒が気相冷媒中に放出される場合と比較して、気液二相冷媒中の液相冷媒の拡散が抑えられる。よって、液相冷媒の拡散による気化の進行が抑制される。
【００５１】
また、本実施形態に係るレシーバ７によれば、気液二相冷媒供給配管７２から放出された気液二相冷媒が液相冷媒中で旋回流を形成する。この旋回流の形成によって、図４に良く示すように、液相冷媒の液面Ｈのうち中心部分の液面が低下し、外周部分の液面が上昇する。また、この旋回流の形成によって液相冷媒の液面が若干乱れるものの、液相中に形成される旋回流は気相中に形成される旋回流に比べて液面に及ぼす影響が小さいため、液相冷媒の液面の乱れは小さい。液面の乱れが大きい場合、気体と液体との衝突エネルギーが大きいので、その大きな衝突エネルギーによって液相冷媒の気化が促進される。これに対し、本実施形態によれば、上述のように旋回流を液相冷媒中に形成させることによって液相冷媒の液面の乱れが小さくされる。従って、液面の乱れが大きいことによる液相冷媒の気化の進行が抑制される。
【００５２】
また、液相冷媒中に放出される気液二相冷媒の運動方向がランダムである場合、液面が大きく乱れるとともに、液相冷媒が激しく容器７１の内周面７１１ａに衝突する。液相冷媒が激しく容器７１の内周面７１１ａに衝突した場合、その衝突エネルギーによって液相冷媒の気化が促進される。これに対し、本実施形態によれば、気液二相冷媒が液相冷媒中で旋回流を形成してその運動方向が一定の方向にされるので、液面の乱れが小さくされるとともに、液相冷媒が容器７１の内周面７１１ａに衝突する確率も低下する。よって、液面の乱れが大きいことによる液相冷媒の気化の進行がより抑制されるとともに、液相冷媒の容器７１の内周面７１１ａへの衝突に起因する液相冷媒の気化の進行も抑制される。
【００５３】
このように、本実施形態に係るレシーバ７（気液分離装置）によれば、液相冷媒の気化の進行を抑制しつつ、気液二相冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離することができる。このため、より多くの液相冷媒を室内熱交換器３Ａ，３Ｂに送り込むことができ、これにより、冷房運転時における効率を高めることができる。
【００５４】
また、上述したように、気液二相冷媒供給配管７２の第二部分７２ｂと、液相冷媒排出配管７３の第二部分７３ｂとは、それぞれ、分離空間７１ａの周方向における反対の方向に向かって延びている。従って、気液二相冷媒供給配管７２の第二部分７２ｂの先端の開口面と、液相冷媒排出配管７３の第二部分７３ｂの先端の開口面とは、それぞれ、反対の方向を向いている。このため、液相冷媒排出配管７３は、分離空間７１ａ内にて、気液二相冷媒の旋回流の旋回方向に対向するように、液相冷媒中に開口していることになる。このように液相冷媒排出配管７３が旋回流の旋回方向に対向して開口している場合、旋回流が液相冷媒排出配管７３の開口に吸入されやすい。よって、旋回流の形成により分離された液相冷媒を、速やかに液相冷媒排出配管７３に送り込むことができる。
【００５５】
また、本実施形態では、気液二相冷媒供給配管７２の第二部分７２ｂの先端の開口位置が、液相冷媒排出配管７３の第二部分７３ｂの先端の開口位置よりも、下方に位置している。すなわち、分離空間７１ａの軸方向における気液二相冷媒供給配管７２の分離空間７１ａ内での開口位置と液相冷媒排出配管７３の分離空間７１ａ内での開口位置が異なるように、気液二相冷媒供給配管７２及び液相冷媒排出配管７３が分離空間７１ａ内に配設されている。このため、分離空間７１ａ内で旋回流を形成している気液二相冷媒の滞留時間を増加させることができる。旋回流を形成している気液二相冷媒の滞留時間の増加によって、遠心分離を十分に行うことができ、その結果、気液二相冷媒の分離効率を高めることができる。
【００５６】
また、本実施形態において、３本の配管（気液二相冷媒供給配管７２、液相冷媒排出配管７３、気相冷媒排出配管７４）が全て、容器７１の上蓋部７１２に形成されている孔（第一孔７５ａ、第二孔７５ｂ、第三孔７５ｃ）を経由して、容器７１の分離空間７１ａ内に進入している。このため、容器７１と各配管とを接続するために、上蓋部７１２のみに孔を設ければよい。よって、レシーバ７の作製工数を低減することができる。
【００５７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるべきものではない。例えば、上記実施形態においては、容器７１内の分離空間７１ａにおける気液二相冷媒供給配管７２の開口位置が液相冷媒排出配管７３の開口位置よりも下方である例が示されている。しかしながら、分離空間７１ａ内における気液二相冷媒供給配管７２の開口位置と液相冷媒排出配管７３の開口位置は、上下方向において同じ位置でもよいし、或いは、気液二相冷媒供給配管７２の開口位置が液相冷媒排出配管７３の開口位置よりも上方であってもよい。また、本実施形態では、圧縮機２がガスエンジにより駆動される例を示したが、電気モータ等によって圧縮機２が駆動されてもよい。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、変形可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１…空気調和装置、２…圧縮機、３Ａ，３Ｂ…室内熱交換器、４…室外熱交換器、６…四方弁、７…レシーバ（気液分離装置）、７１…容器、７１ａ…分離空間、７１１…筒状部、７１１ａ…内周面、７１２…上蓋部、７１３…底蓋部、７２…気液二相冷媒供給配管、７２ａ…第一部分、７２ｂ…第二部分、７３…液相冷媒排出配管、７３ａ…第一部分、７３ｂ…第二部分、７４…気相冷媒排出配管、７５ａ…第一孔、７５ｂ…第二孔、７５ｃ…第三孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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