(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を放熱させる放熱器と、
前記放熱器で放熱させた冷媒を断熱膨張させる膨張弁と、
前記膨張弁により断熱膨張させた冷媒を蒸発させる蒸発器と
を備え、前記圧縮機、放熱器、膨張弁及び蒸発器を順次接続してこれらの間で冷媒を循環させる冷媒サイクル装置において、
対象熱交換器となる前記放熱器及び前記蒸発器の少なくとも一方の上流側に配設され、前記対象熱交換器に向けて流れる冷媒及び冷凍機油をそれぞれに分離して、分離した冷媒を前記対象熱交換器の入口側に供給する一方、分離した冷凍機油を前記対象熱交換器の出口側に供給する分離分配手段を備えて成り、
前記分離分配手段は、
螺旋状に形成され、かつ周壁の径外部位に貫通孔を有した第１内管と、該第１内管の外周を囲繞する第１外管とを有してなり、前記第１内管の内部に混合流体となる前記冷媒及び冷凍機油を送流させ、遠心力を利用して比重の大きな流体を前記貫通孔から前記第１外管に移動させて分離する第１分離部と、
直線状に形成され、かつ前記第１内管に連通する第２内管と、前記第１外管に連通するとともに、前記第２内管の一部の外周を囲繞し、かつ下端部が閉塞域となる第２外管と、前記第２外管に連通し、かつ前記第２外管の閉塞域近傍で分岐した分岐配管とを有してなり、前記第２外管を送流する流体のうち、比重の大きな流体を閉塞域に滞留させるとともに、比重の小さい流体を分岐配管に送流させて分離する第２分離部と
を備えてなることを特徴とする冷媒サイクル装置。
【請求項２】
前記分離分配手段は、前記蒸発器の上流側に配設した場合には、前記蒸発器に向けて流れる液体冷媒、気体冷媒及び冷凍機油をそれぞれに分離して、分離した液体冷媒を前記蒸発器の入口側に供給する一方、分離した気体冷媒及び冷凍機油を前記蒸発器の出口側に供給することを特徴とする請求項１に記載の冷媒サイクル装置。
【請求項３】
前記放熱器で放熱させた冷媒と、前記蒸発器で蒸発させた冷媒とを熱交換させる内部熱交換器を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷媒サイクル装置。
【請求項４】
前記冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の冷媒サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒サイクル装置に関し、より詳細には、圧縮機、放熱器、膨張弁及び蒸発器を順次接続してこれらの間で冷媒を循環させる冷媒サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動販売機、冷蔵庫、冷凍／冷蔵ショーケース、あるいは飲料ディスペンサ等における断熱筐体の内部雰囲気を冷却するための冷却ユニットに適用される冷媒サイクル装置として、次のようなものが知られている。
【０００３】
冷媒サイクル装置は、圧縮機、放熱器、膨張弁及び蒸発器を主に備えて構成されている。圧縮機は、冷媒を圧縮して高温高圧の状態にするものである。放熱器は、圧縮機で高温高圧の状態にされた冷媒を放熱させて液化させるものである。膨張弁は、放熱器で液化させた冷媒を断熱膨張させるものである。蒸発器は、断熱筐体の内部に配設されており、断熱筐体が複数ある場合には断熱筐体ごとに配設されている。この蒸発器は、膨張弁で断熱膨張された冷媒を蒸発させるものである。これら圧縮機、放熱器、膨張弁及び蒸発器を順次接続することにより形成された循環経路で冷媒を相変化させながら循環させるようにしている。これにより、蒸発器の周辺領域は、冷媒が蒸発することにより熱を吸収するために冷却される。その結果、断熱筐体の内部雰囲気が冷却されることになる。ここに、冷媒は、地球環境等の観点から二酸化炭素が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−５４４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、冷媒サイクル装置の冷媒として二酸化炭素を使用すると、当該二酸化炭素の臨界温度が約３１℃と低いことから、従前の冷媒（例えばＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒）を使用したときと比較してはるかに圧力が高くなる。このため、圧縮機の内部における摩擦、冷媒漏れを防止する冷凍機油には粘度の高いものが使用されている。しかしながら、圧縮機では、その内部に冷凍機油を完全に封止することが困難であり、運転時に圧縮機から冷凍機油が冷媒とともに吐出されてしまう。
【０００６】
このように圧縮機から冷凍機油が吐出されてしまうと、放熱器及び蒸発器において吐出された冷凍機油が滞留してしまうため、当該放熱器及び蒸発器での熱交換効率の低下を招来することになる。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みて、圧縮機への冷凍機油の戻り量を確保しながら、熱交換効率の低下を抑制する冷媒サイクル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る冷媒サイクル装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を放熱させる放熱器と、前記放熱器で放熱させた冷媒を断熱膨張させる膨張弁と、前記膨張弁により断熱膨張させた冷媒を蒸発させる蒸発器とを備え、前記圧縮機、放熱器、膨張弁及び蒸発器を順次接続してこれらの間で冷媒を循環させる冷媒サイクル装置において、対象熱交換器となる前記放熱器及び前記蒸発器の少なくとも一方の上流側に配設され、前記対象熱交換器に向けて流れる冷媒及び冷凍機油をそれぞれに分離して、分離した冷媒を前記対象熱交換器の入口側に供給する一方、分離した冷凍機油を前記対象熱交換器の出口側に供給する分離分配手段を備えて成り、前記分離分配手段は、螺旋状に形成され、かつ周壁の径外部位に貫通孔を有した第１内管と、該第１内管の外周を囲繞する第１外管とを有してなり、前記第１内管の内部に混合流体となる前記冷媒及び冷凍機油を送流させ、遠心力を利用して比重の大きな流体を前記貫通孔から前記第１外管に移動させて分離する第１分離部と、直線状に形成され、かつ前記第１内管に連通する第２内管と、前記第１外管に連通するとともに、前記第２内管の一部の外周を囲繞し、かつ下端部が閉塞域となる第２外管と、前記第２外管に連通し、かつ前記第２外管の閉塞域近傍で分岐した分岐配管とを有してなり、前記第２外管を送流する流体のうち、比重の大きな流体を閉塞域に滞留させるとともに、比重の小さい流体を分岐配管に送流させて分離する第２分離部とを備えてなることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項２に係る冷媒サイクル装置は、上述した請求項１において、前記分離分配手段は、前記蒸発器の上流側に配設した場合には、前記蒸発器に向けて流れる液体冷媒、気体冷媒及び冷凍機油をそれぞれに分離して、分離した液体冷媒を前記蒸発器の入口側に供給する一方、分離した気体冷媒及び冷凍機油を前記蒸発器の出口側に供給することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項３に係る冷媒サイクル装置は、上述した請求項１又は請求項２において、前記放熱器で放熱させた冷媒と、前記蒸発器で蒸発させた冷媒とを熱交換させる内部熱交換器を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項４に係る冷媒サイクル装置は、上述した請求項１〜３のいずれか一つにおいて、前記冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の冷媒サイクル装置によれば、対象熱交換器となる放熱器及び蒸発器の少なくとも一方の上流側に配設された分離分配手段により、対象熱交換器に向けて流れる冷媒及び冷凍機油をそれぞれに分離して、分離した冷媒を対象熱交換器の入口側に供給する一方、分離した冷凍機油を対象熱交換器の出口側に供給するので、圧縮機への冷凍機油の戻り量を確保することができるとともに、対象熱交換器に冷凍機油が滞留する虞れがない。従って、熱交換効率の低下を抑制することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る冷媒サイクル装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態における冷媒サイクル装置を概念的に示した概念図である。この図１において、冷媒サイクル装置は、主として、圧縮機１、ガスクーラー（放熱器）２、電子膨張弁３及び蒸発器４を備えて構成してある。この冷媒サイクル装置において、冷媒としては、不燃性、安全性、不腐食性を有し、さらにオゾン層への影響が少ない二酸化炭素を用いている。
【００１７】
圧縮機１は、蒸発器４からの冷媒（二酸化炭素）を圧縮して高温高圧の状態にするものである。この圧縮機１は、２回に分けて圧縮動作を行う二段式圧縮機である。より詳細に説明すると、圧縮機１は、１回目の圧縮動作を行う第１圧縮機１ａと、２回目の圧縮動作を行う第２圧縮機１ｂとを有し、これらの間に中間熱交換器１０を設けてある。
【００１８】
この中間熱交換器１０は、第１圧縮機１ａによる１回目の圧縮動作により圧縮された冷媒を冷却、すなわち放熱させて該冷媒を第２圧縮機１ｂに戻すものである。ここに、中間熱交換器１０は、例えばステンレス等の金属製の配管とアルミフィンとで構成したフィンチューブタイプのものを使用している。
【００１９】
このように圧縮機１は、中間熱交換器１０を介して２回の圧縮動作を実行することで、低消費電力で冷媒を所望の高温高圧の状態に圧縮することが可能になる。尚、本実施の形態では、第１圧縮機１ａでの１回目の圧縮によって冷媒を約４．９ＭＰａに圧縮し、第２圧縮機１ｂでの２回目の圧縮によって冷媒を約９．８ＭＰａに圧縮する。
【００２０】
ここに、圧縮機１としては、レシプロ圧縮機、ロータリー圧縮機、スクロール圧縮機、あるいはこれらの圧縮能力を調整可能なインバータ圧縮機等を適用することができる。そして、冷媒サイクル装置を配設する対象、環境、あるいは装置全体に要するコスト等に見合う圧縮機を適宜適用すれば良い。
【００２１】
ガスクーラー２は、圧縮機１で高温高圧の状態に圧縮された冷媒を、放熱させて冷媒を液化するものである。本実施の形態におけるガスクーラー２は、例えば銅等の金属製の配管とアルミフィンとで構成したフィンチューブタイプのものを使用している。
【００２２】
このガスクーラー２の近傍には、風量調整用の送風ファン２１が設置してある。この送風ファン２１は、ファンモータ２２によって駆動する。
【００２３】
電子膨張弁３は、ガスクーラー２で放熱させた冷媒を断熱膨張させる、すなわち該冷媒を減圧して低温低圧の状態に調整するものである。
【００２４】
蒸発器４ａ，４ｂ，４ｃ（以下、適宜蒸発器４と称する）は、電子膨張弁３で低温低圧の状態に断熱膨張させた冷媒を蒸発させるものである。この冷媒が蒸発することにより、蒸発器４の周辺領域は、熱が奪われることになり、冷却される。本実施の形態における蒸発器４は、銅管とアルミフィンとで構成したフィンチューブタイプのものを使用してある。
【００２５】
この蒸発器４の近傍には、風量調整用の送風ファン４１が設けてある。送風ファン４１は、ファンモータ４２によって駆動する。
【００２６】
上記蒸発器４は、例えば自動販売機、冷蔵庫、冷凍／冷蔵ショーケース、あるいは飲料ディスペンサ等における断熱筐体の内部に配設してある。特に、本実施の形態では、例えば自動販売機において、複数（例えば３つ）の商品収容庫をそれぞれ独立して冷却するために、各商品収容庫の内部に配設してある。
【００２７】
このような蒸発器４は、電子膨張弁３からの経路の分岐点において３方に分岐したそれぞれの経路に接続してある。また、それぞれの経路には、電磁弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃが設けてある。そして、電磁弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃを選択的に開成させることで、対応する蒸発器４ａ，４ｂ，４ｃに電子膨張弁３からの冷媒が送出されることになる。一方、各蒸発器４ａ，４ｂ，４ｃの出口側の経路は、互いに集合して圧縮機１の第１圧縮機１ａに接続してある。
【００２８】
また、電子膨張弁３から各蒸発器４に至る各経路であって、各電磁弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃと各蒸発器４ａ，４ｂ，４ｃとの間には、減圧手段１３ａ，１３ｂ，１３ｃが設けてある。減圧手段１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、電磁弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃと蒸発器４ａ，４ｂ，４ｃとの間の経路中に圧力抵抗を付与する絞りとして作用する。本実施の形態における減圧手段１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、各経路中に設けたオリフィスとして形成してある。
【００２９】
上述した圧縮機１、ガスクーラー２、電子膨張弁３及び蒸発器４、並びにこれらを接続する経路等により、冷媒を循環させるための冷媒循環路が形成してある。そして、この冷媒循環路には、内部熱交換器１４及び蒸発手段１５が設けてある。
【００３０】
内部熱交換器１４は、ガスクーラー２からの高圧の冷媒と、蒸発器４からの低圧の冷媒とを熱交換させるものである。より詳細に説明すると、内部熱交換器１４の内部には、ガスクーラー２で放熱させた冷媒が流れる冷媒管路と、蒸発器４で蒸発させた冷媒が流れる冷媒管路とが、互いに熱交換可能な距離を有して非接触向流する態様で配設してある。
【００３１】
蒸発手段１５は、圧縮機１とガスクーラー２との間に配設してある。図には明示しないが、蒸発手段１５は、排水が導かれる蒸発皿と、該蒸発皿の内方に配置した蒸発パイプと、吸水性の蒸発シートとを有している。蒸発パイプは、圧縮機１の出口側からガスクーラー２の入口側の間の経路に接続してあって、圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒を通過させるものである。これにより、蒸発皿に導かれた排水は、蒸発パイプを通過する高温高圧の冷媒によって加熱され、蒸発シートに吸収されて蒸発することになる。
【００３２】
また、上記冷媒循環路には、気液油分離装置（分離分配手段）３０が設けてあり、より詳細には、電子膨張弁３の下流側であって各蒸発器４ａ，４ｂ，４ｃの上流側、すなわち、電子膨張弁３と３方に分岐する分岐点との間に設けてある。
【００３３】
図２及び図３は、それぞれ図１における気液油分離装置を示したものであり、図２は平面図であり、図３は側面図である。これら図２及び図３において、気液油分離装置３０は、分離室（装置本体）３１と、入口ノズル３２と、出口ノズル３３と、気体油出口ノズル３４とを備えて構成してある。分離室３１は、上面が閉塞された有底の円筒状筐体である。
【００３４】
入口ノズル３２は、分離室３１の上部において、一端（出口側）が分離室３１の内部に進入する態様で配設してある。より詳細に説明すると、入口ノズル３２は、図２に示すように、分離室３１の上部において、該分離室３１の中心軸から離隔した位置にあり、水平方向に配設してある。この入口ノズル３２は、他端（入口側）が電子膨張弁３の出口側に接続してあり、電子膨張弁３からの冷媒及び冷凍機油を分離室３１の内部に導入するためのものである。
【００３５】
出口ノズル３３は、分離室３１の下部において、一端（入口側）が分離室３１の内部に進入する態様で配設してある。より詳細に説明すると、出口ノズル３３は、図２に示すように、一端（入口側）が分離室３１の中央領域に位置する態様で、分離室３１の中心軸から径外方向に延びるよう配設してある。この出口ノズル３３の他端（出口側）は、冷媒循環路の分岐点の上流側に接続してある。
【００３６】
気体油出口ノズル３４は、一端（入口側）が分離室３１の内部に進入した態様で配設してある。より詳細に説明すると、気体油出口ノズル３４は、分離室３１の中心軸に沿って上下方向に延在する態様で配設してあり、一端（入口側）は、入口ノズル３２よりも上方に位置している。気体油出口ノズル３４の他端（出口側）は、蒸発器４の出口側経路に接続してある。また、気体油出口ノズル３４には、分離室３１の底部から僅かに高い位置、すなわち出口ノズル３３よりも下方となる位置に油吸込孔３５が形成してある。
【００３７】
以下において、上述したような構成を有する冷媒サイクル装置の動作について説明する。尚、説明の便宜上、電磁弁１２ａのみが開成状態で、他の電磁弁１２ｂ，１２ｃが閉成状態にあるものとして説明する。
【００３８】
冷媒循環路における冷媒は、圧縮機１で２回に分けて圧縮される。より詳細に説明すると、冷媒は、第１圧縮機１ａで圧縮（約４．９ＭＰａに圧縮）され、その後、中間熱交換器１０に送出される。中間熱交換器１０に送出された冷媒は、該中間熱交換器１０で放熱して冷却される。中間熱交換器１０で冷却された冷媒は、再び第２圧縮機１ｂに送出され、該第２圧縮機１ｂで圧縮（約９．８ＭＰａに圧縮）され、高温高圧の状態になる。このとき、第２圧縮機１ｂからは冷媒とともに冷凍機油が吐出される。
【００３９】
高温高圧の状態の冷媒（含冷凍機油）は、蒸発手段１５に送出されて予冷され、ガスクーラー２に送出される。ガスクーラー２に送出された冷媒（含冷凍機油）は、放熱して冷却される。ガスクーラー２で冷却された冷媒（含冷凍機油）は、内部熱交換器１４を通じて電子膨張弁３に送出され、該電子膨張弁３で減圧されて断熱膨張し、低温低圧の状態になる。このとき、冷媒（含冷凍機油）は、液体冷媒と気体冷媒とが混在した状態である。
【００４０】
電子膨張弁３で断熱膨張されて低温低圧の状態の冷媒、すなわち液体冷媒及び気体冷媒と、冷凍機油とは、それぞれ気液油分離装置３０に送出され、次のように液体冷媒、気体冷媒及び冷凍機油に分離される。
【００４１】
電子膨張弁３で断熱膨張された冷媒（含冷凍機油）は、入口ノズル３２を通じて分離室３１の内部に導入される。上述したように、入口ノズル３２は、出口側が分離室３１の中心軸から離隔した位置にあって水平方向に沿って配設されているため、該入口ノズル３２の出口から吐出された冷媒（含冷凍機油）は、図４中の矢印で示したように、分離室３１の内周壁に沿って旋回しながら下方に向けて流れる。このように冷媒（含冷凍機油）が、分離室３１の内周壁に沿って旋回しながら下方に向けて流れることにより、遠心力が作用する。遠心力が作用すると、冷媒（含冷凍機油）は、気体冷媒、液体冷媒及び冷凍機油に分離され、その結果、図５に示すように、最も密度が大きい冷凍機油が分離室３１の底部に滞留し、その上部に液体冷媒が滞留し、気体冷媒は、液体冷媒の上部域に存在することになる。
【００４２】
そして、気体冷媒は、気体油出口ノズル３４の入口３４ａから進入し、該気体油出口ノズル３４を通じて、蒸発器４の出口側経路に導出される。また、最も底部に滞留する冷凍機油は、油吸込孔３５から気体油出口ノズル３４内に進入し、気体油出口ノズル３４を通じて、気体冷媒とともに蒸発器４の出口側経路に導出される。
【００４３】
一方、冷凍機油の上部に滞留する液体冷媒は、分離室３１の中央領域に位置する出口ノズル３３の入口３３ａから進入し、該出口ノズル３３を通じて、分岐点の上流側に導出される。ここで、出口ノズル３３の入口３３ａは、分離室３１の中央領域に位置しているため、分離室３１の内部で滞留している冷凍機油と液体冷媒との撹拌を防止して、液体冷媒のみを導出させることができる。
【００４４】
分岐点の上流側に導出された冷媒（液体冷媒）は、開成状態にある電磁弁１２ａを経て、減圧手段１３ａを介して蒸発器４ａに送出される。蒸発器４ａに送出された冷媒は、該蒸発器４ａの周辺領域から熱を与えられて蒸発する。換言すると、蒸発器４ａの周辺領域は、冷媒が蒸発することにより熱を奪われて冷却されて冷気が生成する。生成した冷気は、送風ファン４１の作用により、商品収容庫内を循環し、該商品収容庫内を冷却する。
【００４５】
蒸発器４ａで蒸発した冷媒は、気液油分離装置３０で分離された気体冷媒及び冷凍機油と合流した後、内部熱交換器１４を通過して圧縮機１（第１圧縮機１ａ）に送出され、該圧縮機１で圧縮されて上記サイクルを繰り返すことになる。
【００４６】
以上説明したような冷媒サイクル装置においては、電子膨張弁３で断熱膨張させ、蒸発器４に向かって流れる冷媒（含冷凍機油）を気液油分離装置３０で液体冷媒、気体冷媒及び冷凍機油のそれぞれに分離し、分離した液体冷媒を分岐点の上流側、つまり蒸発器４の入口側に供給する一方、分離した気体冷媒及び冷凍機油を蒸発器４の出口側経路、つまり蒸発器４の出口側に供給するので、圧縮機１への冷凍機油の戻り量を確保することができるとともに、蒸発器４に冷凍機油が滞留する虞れがない。従って、熱交換効率の低下を抑制することができる。
【００４７】
また、上記冷媒サイクル装置によれば、気液油分離装置３０で分離した気体冷媒を蒸発器４の出口側に供給するので、蒸発器４に気体冷媒を流入させる虞れがなく、これによっても蒸発器４における熱交換効率の低下を抑制することができる。
【００４８】
さらに、上記冷媒サイクル装置によれば、気液油分離装置３０で分離した冷凍機油を蒸発器４の出口側に供給するので、つまり、冷媒循環路において循環する冷媒が低圧状態になる個所から同じく循環する冷媒が低圧状態になる個所へ冷凍機油を供給するので、冷凍機油を減圧させる減圧機構等を必要とせず、製造コストの低減化を図ることができる。
【００４９】
またさらに、上記冷媒サイクル装置によれば、圧縮機の出口側で冷媒及び冷凍機油を分離して、分離した冷凍機油を圧縮機の入口側に供給するような従来構造に比して、熱交換を行うのに有用な少量の冷媒を冷媒循環路に循環させることなく冷凍機油とともに圧縮機１の入口側に戻してしまう虞れがなく、エネルギーロスが生じることを抑制することができる。
【００５０】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。以下において、本発明の変形例について述べる。
【００５１】
上述した実施の形態では、気液油分離装置３０を電子膨張弁３と蒸発器４との間の経路上に配設したが、本発明はこれに限定されず、図６に示すように、圧縮機１とガスクーラー２との間の経路上、より詳細には、蒸発手段１５とガスクーラー２との間の経路上に気液油分離装置３０を配設しても良い。このような場合、気液油分離装置を構成する入口ノズル３２の一端（入口側）は蒸発手段１５の出口側に接続してあり、出口ノズル３３の他端（出口側）は、ガスクーラー２の入口側に接続してある。また、気体油出口ノズル３４の他端（出口側）は、ガスクーラー２と内部熱交換器１４との間の経路、すなわちガスクーラー２の出口側経路に接続してある。
【００５２】
気液油分離装置３０を上述した個所に配設した場合、この気液油分離装置３０に至る冷媒は、高温高圧の状態であるから気体冷媒のみであり、入口ノズル３２から分離室３１に導入されるのは気体冷媒及び冷凍機油である。従って、該入口ノズル３２の出口から吐出された気体冷媒及び冷凍機油は、分離室３１の内周壁に沿って旋回しながら下方に向けて流れ、遠心力が作用することにより、気体冷媒及び冷凍機油のそれぞれに分離される結果、最も密度が大きい冷凍機油が分離室３１の底部に滞留し、その上部域に気体冷媒が存在することになる。
【００５３】
そして、最も底部に滞留する冷凍機油は、油吸込孔３５から気体油出口ノズル３４内に進入し、気体油出口ノズル３４を通じてガスクーラー２の出口側経路に導出される一方、冷凍機油の上部域にある気体冷媒は、分離室３１の中央領域に位置する出口ノズル３３の入口３３ａから進入し、該出口ノズル３３を通じて、ガスクーラー２の入口側に導出される。
【００５４】
従って、気液油分離装置３０を圧縮機１とガスクーラー２との間の経路上に配設した冷媒サイクル装置によれば、圧縮機１で圧縮され、ガスクーラー２に向かって流れる冷媒（含冷凍機油）を気液油分離装置３０で気体冷媒及び冷凍機油のそれぞれに分離し、分離した気体冷媒をガスクーラー２の入口側に供給する一方、分離した冷凍機油をガスクーラー２の出口側に供給するので、圧縮機１への冷凍機油の戻り量を確保することができるとともに、ガスクーラー２に冷凍機油が滞留する虞れがない。従って、熱交換効率の低下を抑制することができる。
【００５５】
また、気液油分離装置３０で分離した冷凍機油をガスクーラー２の出口側に供給するので、つまり、冷媒循環路において循環する冷媒が高圧状態になる個所から同じく循環する冷媒が高圧状態になる個所へ冷凍機油を供給するので、冷凍機油の圧力を調整する機構等を必要とせず、製造コストの低減化を図ることができる。
【００５６】
さらに、上記冷媒サイクル装置によれば、圧縮機の出口側で冷媒及び冷凍機油を分離して、分離した冷凍機油を圧縮機の入口側に供給するような従来構造に比して、熱交換を行うのに有用な少量の冷媒を冷媒循環路に循環させることなく冷凍機油とともに圧縮機１の入口側に戻してしまう虞れがなく、エネルギーロスが生じることを抑制することができる。
【００５７】
以上の説明では、電子膨張弁３と分岐点（蒸発器４）との間の経路上、あるいは圧縮機１とガスクーラー２との間の経路上に気液油分離装置３０を配設する場合について説明したが、本発明では、電子膨張弁３と分岐点（蒸発器４）との間の経路上、並びに圧縮機１とガスクーラー２との間の経路上に気液油分離装置３０を配設しても構わない。
【００５８】
一方、上述の実施の形態及びその変形例では、分離分配手段の一例として気液油分離装置３０を示したが、本発明では、分離分配手段として、気液油分離装置３０の代わりに図７〜９に示すような気液油分離装置４０を用いても構わない。次に、かかる気液油分離装置４０の構成等について説明する。尚、以下の説明では、説明の便宜上、上述の実施の形態のように電子膨張弁３と分岐点（蒸発器４）との間の経路上に気液油分離装置４０が配設されたものとして説明する。
【００５９】
気液油分離装置４０は、電子膨張弁３で断熱膨張された冷媒（含冷凍機油）を、液体冷媒と気体冷媒とに分離し、さらに冷凍機油を含む液体冷媒をさらに液体冷媒と冷凍機油とに分離するものである。そして、分離した気体冷媒を冷凍機油とともに蒸発器４の出口側に供給する一方、液体冷媒を蒸発器４の入口側に供給するものである。
【００６０】
図７に示すように気液油分離装置４０は、気液分離部（第１分離部）４０Ａ及び液油分離部（第２分離部）４０Ｂを備えている。気液分離部４０Ａは、内管４０１と外管４０２とを有している。内管４０１は、管部材で形成されており、上下方向に沿って延在する軸線の回りに螺旋状に形成してある。そして、内管４０１は、始端側４０１ａを電子膨張弁３の出口側に接続してある。また、内管４０１の管壁（周壁）には、貫通孔４０１ｃが設けてある。この貫通孔４０１ｃは、螺旋状に形成した曲線部分の曲率半径方向の外側の位置（以下、径外部位という）に設けてあることが好ましい。
【００６１】
外管４０２は、管部材からなり、始端側４０２ａで内管４０１の貫通孔４０１ｃを設けた部位を囲繞しつつ始端を閉塞して内管４０１とともに２重配管構造をなしている。この外管４０２は、内管４０１と共に螺旋状に形成してある。
【００６２】
液油分離部４０Ｂは、気液分離部４０Ａの下流側に連続した２重配管構造を成したまま、外管４０２に内挿した内管４０１の終端側４０１ｂ及び外管４０２の終端側４０２ｂに構成してある。図８に示すように、外管４０２の終端側４０２ｂには、方向転換部及び貯留部４０２ｅが設けてある。方向転換部は、外管４０２を上下方向（特に鉛直方向）に沿って配置した下端部から所定高さの上方の位置に外管４０２から側方に向けて分岐する分岐配管４０２ｄからなる。この分岐配管４０２ｄは、分岐点（蒸発器４の入口側）に接続してある。また、貯留部４０２ｅは、外管４０２の下端部を閉塞して、分岐配管４０２ｄの下方に設けた閉塞域からなる。
【００６３】
一方、外管４０２に内挿されている内管４０１の終端側４０１ｂは、貯留部４０２ｅを通過して、その閉塞した下端部から外管４０２の外側に引き出して分離して設けてある。図８に示すように貯留部４０２ｅを通過する内管４０１の内壁には、貫通孔４０１ｄが設けてある。また、外管４０２の外側に引き出された内管４０１の終端側４０１ｂは、蒸発器４の出口側経路に接続してある。
【００６４】
上記気液油分離装置４０では、電子膨張弁３からの冷媒（含冷凍機油）が気液分離部４０Ａの内管４０１に導入される。
【００６５】
気液分離部４０Ａの螺旋状の部位を通過する冷媒（含冷凍機油）には遠心力が作用する。この遠心力は、気体冷媒に比べて比重の大きい液体冷媒を内管４０１の曲率半径外側方向に偏らせる。そして、液体冷媒は、内管４０１の径外部位に設けた貫通孔４０１ｃを介して外管４０２に移送される。これに対して比重の小さい気体冷媒は、内管４０１に留まることになる。この結果、混合冷媒が分離し、気体冷媒が内管４０１の内部を送流する一方、液体冷媒が外管４０２を送流することになる。液体冷媒には、圧縮機１において機械的摩擦を緩和するための冷凍機油を含む。この液体冷媒及び冷凍機油は、液油分離部４０Ｂに送られることになる。
【００６６】
液油分離部４０Ｂでは、図９に示すように、鉛直方向に沿って配置した外管４０２に対して側方に向けて分岐する分岐配管４０２ｄが設けてあるため、比較的比重の小さい液体冷媒が分岐配管４０２ｄに送流される一方、比較的比重の大きい冷凍機油が慣性力及び重力の作用によって外管４０２の下端部に滞留し、貯留部４０２ｅに貯留することになる。この貯留部４０２ｅには、貫通孔４０１ｄを設けた内管４０１が通過しており、この内管４０１には上述のごとく気体冷媒が送流されている。このため、貯留部４０２ｅに貯留した冷凍機油は、貫通孔４０１ｄから内管４０１の内部に移動して気体冷媒とともに内管４０１の内部に送流されることになる。
【００６７】
このように気液油分離装置４０では、気液分離部４０Ａにおいて、内管４０１を螺旋状に形成しているので、内管４０１の内部を送流する混合冷媒に遠心力を作用させることができる。
【００６８】
液体冷媒と気体冷媒とを分離させる構成として内管４０１と外管４０２とを用いた２重配管を採用し、この２重配管部を螺旋状に形成し、内管４０１に貫通孔４０１ｃを設けた構造としているので、液体冷媒が外管４０２の内部に移動して送流する一方、気体冷媒が内管４０１の内部に残って送流するようになる。これにより、液体冷媒と気体冷媒とを分離することができる。
【００６９】
気体冷媒と液体冷媒とがそれぞれ内管４０１と外管４０２とに分離して送流されているので、気体冷媒と液体冷媒（及び冷凍機油）とを液油分離部４０Ｂに移送するのが容易である。
【００７０】
他方、液油分離部４０Ｂでは、鉛直方向に沿って配置した外管４０２に対して側方に向けて分岐する分岐配管４０２ｄを設け、かつ分岐配管４０２ｄの下方に外管４０２の下端を閉塞した貯留部４０２ｅを設けてあるので、比較的比重の小さい液体冷媒が分岐配管４０２ｄに送流されつつ、比較的比重の大きい冷凍機油が外管４０２の下端部に滞留して貯留部４０２ｅに貯留するので、液体冷媒と冷凍機油とに分離することができる。
【００７１】
貯留部４０２ｅを通過する内管４０１の周壁に貫通孔４０１ｄを設けてあるので、分離した冷凍機油を内管４０１の内部に移動させて、内管４０１の内部を送流する気体冷媒と冷凍機油とを一緒に蒸発器４の出口側に送流させることができる。
【００７２】
以上のような気液油分離装置４０を有する冷媒サイクル装置によっても、電子膨張弁３で断熱膨張させ、蒸発器４に向かって流れる冷媒（含冷凍機油）を気液油分離装置４０で液体冷媒、気体冷媒及び冷凍機油のそれぞれに分離し、分離した液体冷媒を分岐点の上流側、つまり蒸発器４の入口側に供給する一方、分離した気体冷媒及び冷凍機油を蒸発器４の出口側経路、つまり蒸発器４の出口側に供給するので、圧縮機１への冷凍機油の戻り量を確保することができるとともに、蒸発器４に冷凍機油が滞留する虞れがない。従って、熱交換効率の低下を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上のように、本発明は、例えば断熱筐体の内部雰囲気を冷却するための冷媒サイクル装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態における冷媒サイクル装置を概念的に示した概念図である。
【図２】図１における気液油分離装置を示した平面図である。
【図３】図１における気液油分離装置を示した側面図である。
【図４】図１における気液油分離装置の作用を示した平面図である。
【図５】図１における気液油分離装置の作用を示した側面図である。
【図６】本発明の実施の形態における冷媒サイクル装置の変形例を概念的に示した概念図である。
【図７】気液油分離装置の変形例を示す構成図である。
【図８】図７における液油分離部を示す断面図である。
【図９】図７における液油分離部の作用を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１        圧縮機
２        ガスクーラー
３        電子膨張弁
４        蒸発器
３０      気液油分離装置
３１      分離室
３２      入口ノズル
３３      出口ノズル
３４      気体油出口ノズル
【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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