(57)【要約】【課題】冷媒が充填された冷媒回路に接続される気液分離器において、冷媒として二酸化炭素冷媒を用いる場合の分離性能を向上させる。【解決手段】容器本体（34）に、容器本体（34）内に冷媒を流入させる流入管（28）と、容器本体（34）からガス冷媒を流出させるガス流出管（27）と、容器本体（34）から液冷媒を流出させる液流出管（29）とが接続された気液分離器（35）に対して、流入管（28）から容器本体（34）内へ流入した冷媒の流れを旋回させて冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離させる分離手段（23）と、分離手段（23）からガス流出管（27）へ向かう冷媒が通過して、通過する冷媒中の液冷媒を捕捉する液捕捉手段（12）と、分離手段（23）によって分離されて容器本体（34）の底部に溜まった液冷媒の乱れを抑制する乱れ抑制手段（13）とを設ける。【選択図】図２
2009008349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒として二酸化炭素が充填された冷媒回路（10）に接続される気液分離器であって、
気液二相冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離するための容器本体（34）と、
上記容器本体（34）内に冷媒を流入させる流入管（28）と、
上記容器本体（34）からガス冷媒を流出させるガス流出管（27）と、
上記容器本体（34）から液冷媒を流出させる液流出管（29）と、
上記流入管（28）から上記容器本体（34）内へ流入した冷媒の流れを旋回させて該冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離させる分離手段（23）と、
上記分離手段（23）から上記ガス流出管（27）へ向かう冷媒が通過して、通過する冷媒中の液冷媒を捕捉する液捕捉手段（12）と、
上記分離手段（23）によって分離されて容器本体（34）の底部に溜まった液冷媒の乱れを抑制する乱れ抑制手段（13）とを備えていることを特徴とする気液分離器。
【請求項２】
請求項１において、
上記液捕捉手段（12）は、空隙率が９０％以上のデミスタによって構成されていることを特徴とする気液分離器。
【請求項３】
請求項１において、
上記容器本体（34）は、円筒状に形成される一方、
上記液捕捉手段（12）は、デミスタによって構成されており、該デミスタの厚みが上記容器本体（34）の内径よりも小さくなっていることを特徴とする気液分離器。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１つにおいて、
上記乱れ抑制手段（13）は、冷媒が流通する流通孔（19a）が形成されて、上記容器本体（34）内を流入管（28）が開口する空間と液流出管（29）が開口する空間とに区画するように設けられた板状部材（19）によって構成されており、
上記板状部材（19）は、上記流通孔（19a）の占める面積の割合が５０％以下に形成されていることを特徴とする気液分離器。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１つにおいて、
上記容器本体（34）は、円筒状に形成される一方、
上記乱れ抑制手段（13）を構成する部材は、上記流入管（28）の出口までの距離が上記容器本体（34）の内径よりも長くなる位置に設けられていることを特徴とする気液分離器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒が充填された冷媒回路に接続される気液分離器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、冷媒が充填された冷媒回路に接続される気液分離器が知られている。気液分離器は、冷媒回路を流通する気液二相冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離するためのものである。この種の気液分離器は、特許文献１に開示されている。
【０００３】
具体的に、特許文献１の気液分離器は、タンク本体を備えている。タンク本体には、流入口、気相冷媒流出口、液相冷媒流出口及びオイル戻し穴が形成されている。流入口は、流入した冷媒が旋回するように内壁の接線方向に向けて開口している。また、タンク本体には、タンク本体内を旋回する冷媒を減速させる減速ブレードが形成された遮蔽版が設けられている。
【０００４】
この気液分離器では、液冷媒とガス冷媒との密度差によって液冷媒とガス冷媒とが分離されるように、流入した気液二相冷媒を旋回させている。また、気液二相冷媒を旋回させると、タンク本体の底部に溜まる液冷媒にガス冷媒の気泡が生じて、液冷媒に混じってガス冷媒が流出するので、底部の液冷媒に気泡が生じないように遮蔽版を設けている。
【特許文献１】特開２００３−２６９８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の気液分離器は、フロン冷媒が充填された冷媒回路に使用される場合には、液冷媒とガス冷媒とが十分に分離されるが、二酸化炭素冷媒が充填された冷媒回路に使用される場合には液冷媒とガス冷媒とが十分に分離されない。
【０００６】
具体的に、１７．５℃で飽和状態（気液平衡状態）となっている場合において、フロン冷媒の一種であるＲ４１０Ａについての液冷媒とガス冷媒の密度比は２１である一方、二酸化炭素についての液冷媒とガス冷媒の密度比は４．５である。すわなち、二酸化炭素の上記密度比は、フロン冷媒に比べて格段に小さい。このため、気液二相冷媒を旋回させても、液冷媒と密度がガス冷媒とに作用する遠心力の差が比較的小さいので、ガス冷媒から分離される液冷媒の量が、二酸化炭素冷媒の場合はフロン冷媒に比べて少なくなる。このため、従来の気液分離器では、二酸化炭素冷媒の場合に液冷媒とガス冷媒とが十分に分離されない。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするこころは、冷媒が充填された冷媒回路に接続される気液分離器において、冷媒として二酸化炭素冷媒を用いる場合の分離性能を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、冷媒として二酸化炭素が充填された冷媒回路（10）に接続される気液分離器（35）を対象とする。そして、この気液分離器（35）は、気液二相冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離するための容器本体（34）と、上記容器本体（34）内に冷媒を流入させる流入管（28）と、上記容器本体（34）からガス冷媒を流出させるガス流出管（27）と、
上記容器本体（34）から液冷媒を流出させる液流出管（29）と、上記流入管（28）から上記容器本体（34）内へ流入した冷媒の流れを旋回させて該冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離させる分離手段（23）と、上記分離手段（23）から上記ガス流出管（27）へ向かう冷媒が通過して、通過する冷媒中の液冷媒を捕捉する液捕捉手段（12）と、上記分離手段（23）によって分離されて容器本体（34）の底部に溜まった液冷媒の乱れを抑制する乱れ抑制手段（13）とを備えている。
【０００９】
第１の発明では、容器本体（34）に流入した冷媒が、分離手段（23）によって容器本体（34）内を旋回する。気液二相冷媒が旋回すると、遠心力の作用によって液冷媒の多くが、ガス冷媒から分離される。ガス冷媒から分離された液冷媒は、容器本体（34）の底部に向かって移動して、該底部に貯留される。
【００１０】
一方、旋回流ではガス冷媒から分離されなかった液冷媒を含む冷媒は、ガス流出管（27）へ向かって流れ、液捕捉手段（12）を通過する。その際、冷媒中の液冷媒が、液捕捉手段（12）によって捕捉される。この第１の発明では、冷媒が二酸化炭素冷媒であるため、旋回流だけではガス冷媒から分離されない液冷媒の量が比較的多くなるが、ガス流出管（27）へ向かう冷媒中の液冷媒が、液捕捉手段（12）で捕捉される。捕捉された液冷媒は、容器本体（34）の底部に貯留される。
【００１１】
また、この第１の発明では、容器本体（34）の底部に溜まる液冷媒の乱れを抑制する乱れ抑制手段（13）が設けられている。このため、底部に溜まる液冷媒にガス冷媒の気泡が生じることが抑制される。そして、ガス冷媒が液流出管（29）から流出することが抑制される。
【００１２】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記液捕捉手段（12）が、空隙率が９０％以上のデミスタによって構成されている。
【００１３】
第２の発明では、液捕捉手段（12）として、空隙率が９０％以上のデミスタを用いている。ところで、デミスタでは、一般に空隙率が小さい方が隙間が小さくなるので、通過する液冷媒を多く捕捉することが可能である。しかし、隙間が小さい場合には、捕捉した液冷媒が落下しにくくなるので、液冷媒同士が結合した液滴が、デミスタにおけるガス冷媒の通路の多くの部分を塞ぐ状態になる。このため、そのデミスタにおいてガス冷媒の通路を塞ぐ液冷媒が、ガス冷媒の流れによって引きちぎられて、ガス冷媒と共にガス流出管（27）から流出する場合がある。この第２の発明では、液冷媒がデミスタにおけるガス冷媒の通路の多くの部分を塞ぐ前に落下するように、空隙率が９０％以上のデミスタを用いている。
【００１４】
第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記容器本体（34）が、円筒状に形成される一方、上記液捕捉手段（12）は、デミスタによって構成されており、該デミスタの厚みが上記容器本体（34）の内径よりも小さくなっている。
【００１５】
第３の発明では、液捕捉手段（12）を構成するデミスタの厚みを、上記容器本体（34）の内径よりも小さくしている。ところで、デミスタの厚みを大きくする方が、デミスタに衝突することなく通過する液冷媒の量が少なくなるので、デミスタによって多くの液冷媒を捕捉することが可能である。しかし、デミスタの厚みを容器本体（34）の内径に等しくした場合と、デミスタの厚みを容器本体（34）の内径より小さくした場合とを実験によって比較すると、デミスタによって分離される液冷媒の量にほとんど差がないという結果になった。つまり、ある一定以上の厚さを超えるとデミスタの厚みを大きくしても、気液分離器（35）の分離性能が向上しないことが判明した。このため、分離性能が向上しないのにデミスタの厚みを大きくすると、デミスタを通過する際の冷媒の圧力損失が大きくなるだけであるため、この第３の発明では、デミスタの厚みを上記容器本体（34）の内径よりも小さくしている。
【００１６】
第４の発明は、上記第１乃至第３の何れか１つの発明において、上記乱れ抑制手段（13）が、冷媒が流通する流通孔（19a）が形成されて、上記容器本体（34）内を流入管（28）が開口する空間と液流出管（29）が開口する空間とに区画するように設けられた板状部材（19）によって構成されており、上記板状部材（19）は、上記流通孔（19a）の占める面積の割合が５０％以下に形成されている。
【００１７】
第４の発明では、乱れ抑制手段（13）として、流通孔（19a）が形成された板状部材（19）を用いている。板状部材（19）では、流通孔（19a）の占める面積の割合が５０％以下になっている。
【００１８】
第５の発明は、上記第１乃至第４の何れか１つの発明において、上記容器本体（34）が、円筒状に形成される一方、上記乱れ抑制手段（13）を構成する部材は、上記流入管（28）の出口までの距離が上記容器本体（34）の内径よりも長くなる位置に設けられている。
【００１９】
第５の発明では、流入管（28）の出口までの距離が容器本体（34）の内径よりも大きくなるように、乱れ抑制手段（13）を構成する部材を設けている。つまり、流入管（28）の出口と乱れ抑制手段（13）を構成する部材との間に容器本体（34）の内径以上の距離を確保している。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、液捕捉手段（12）によって液冷媒がガス流出管（27）から流出することを抑制されると共に、乱れ抑制手段（13）によってガス冷媒が液流出管（29）から流出することが抑制される。つまり、乱れ抑制手段（13）と液捕捉手段（12）との両方を設けることで、十分なガス分離効率と、十分な液分離効率とが得られるようになる。従って、気液分離器（35）の分離性能を向上させることができる。
【００２１】
なお、ガス分離効率とは、気液分離器（35）に流入する気液二相冷媒のガス冷媒のうち、液冷媒から分離して、気液分離器（35）のガス流出管（27）から流出するガス冷媒の割合をいう。液分離効率とは、気液分離器（35）に流入する気液二相冷媒の液冷媒のうち、ガス冷媒から分離して、気液分離器（35）の液流出管（29）から流出する液冷媒の割合をいう。
【００２２】
また、上記第２の発明では、液冷媒がデミスタにおけるガス冷媒の通路の多くの部分を塞ぐ前に落下するように、空隙率が９０％以上のデミスタを用いている。このため、液冷媒がデミスタにおけるガス冷媒の通路の多くの部分を塞ぐ状態にはならない。このため、液捕捉手段（12）によって捕捉された液冷媒のほとんどが、落下して容器本体（34）に溜まり液流出管（29）から流出するので、液分離性能を向上させることができる。
【００２３】
また、上記第３の発明では、ある一定以上の厚さを超えるとデミスタの厚みを大きくしても気液分離器（35）の分離性能が向上せず、デミスタを通過する冷媒の圧力損失が増大するだけであるため、デミスタの厚みを上記容器本体（34）の内径よりも小さくしている。このため、ガス分離効率の高い気液分離器（35）を内部での冷媒の圧力損失を増大させることなく構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
本実施形態は、本発明に係る気液分離器（35）を備える冷凍装置（20）である。本実施形態の冷凍装置（20）は、空気調和装置として構成されている。冷凍装置（20）は、図１に示すように、１台の室外ユニット（64）と３台の室内ユニット（63a,63b,63c）とを備えている。なお、室内ユニット（63）の台数は、単なる例示である。冷凍装置（20）は、冷房運転と暖房運転とを選択することができるように構成されている。
【００２６】
本実施形態の冷凍装置（20）は、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ２）が充填された冷媒回路（10）を備えている。冷媒回路（10）では、冷媒（ＣＯ２）を循環させて蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。この冷凍サイクルでは、冷凍サイクルの高圧が二酸化炭素の臨界圧力よりも高い値に設定される。
【００２７】
冷媒回路（10）は、利用側回路である３つの室内回路（11a,11b,11c）と、熱源側回路である１つの室外回路（14）とを備えている。これらの室内回路（11a,11b,11c）は、第１連絡管（15）及び第２連絡管（16）によって室外回路（14）に対して互いに並列に接続されている。
【００２８】
《室外回路の構成》
室外回路（14）は、室外ユニット（64）に収容されている。室外回路（14）には、圧縮・膨張ユニット（26）、室外熱交換器（44）、気液分離器（35）、内部熱交換器（45）、四路切換弁（25）、及びブリッジ回路（24）が設けられている。室外ユニット（64）には、室外熱交換器（44）に室外空気を送るための室外ファンが設けられている（図示省略）。
【００２９】
圧縮・膨張ユニット（26）は、縦長で円筒形の密閉容器であるケーシング（21）を備えている。ケーシング（21）内では、圧縮機（30）と膨張機（31）と電動機（32）とが収容されている。ケーシング（21）内では、圧縮機（30）、電動機（32）、及び膨張機（31）が１本の駆動軸によって互いに連結されている。
【００３０】
圧縮機（30）及び膨張機（31）は、何れも容積型の流体機械（揺動ピストン型のロータリ流体機械、ローリングピストン型のロータリ流体機械、スクロール流体機械など）によって構成されている。圧縮機（30）は、吸入した冷媒（ＣＯ２）をその臨界圧力以上にまで圧縮する。膨張機（31）は、流入した冷媒（ＣＯ２）を膨張させて動力（膨張動力）を回収する。圧縮機（30）は、膨張機（31）で回収された動力と、電動機（32）へ通電して得られる動力との両方によって駆動される。電動機（32）には、図外のインバータから交流電力が供給される。圧縮機（30）は、電動機（32）へ供給される交流の周波数を変更することで、その容量が可変に構成されている。圧縮機（30）と膨張機（31）とは、常に同じ回転速度で回転する。
【００３１】
熱源側熱交換器である室外熱交換器（44）は、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器として構成されている。室外熱交換器（44）へは、室外ファンによって室外空気が供給される。室外熱交換器（44）では、室外空気と冷媒との間で熱交換が行われる。室外熱交換器（44）は、一端が四路切換弁（25）の第３のポートに接続され、他端がブリッジ回路（24）に接続されている。
【００３２】
気液分離器（35）は、図２に示すように、容器本体（34）と流入管（28）とガス流出管（27）と液流出管（29）とを備えている。容器本体（34）は、縦長で円筒状の密閉容器によって構成されている。容器本体（34）は、流入管（28）を介して膨張機（31）に接続されている。容器本体（34）は、ガス流出管（27）を介してブリッジ回路（24）に接続されている。容器本体（34）は、液流出管（29）を介して圧縮機（30）の吸入側に接続されている。
【００３３】
流入管（28）は、容器本体（34）の側面の上寄りの位置に接続されている。流入管（28）は、出口が容器本体（34）のガス相部分に開口するように接続されている。また、流入管（28）は、図３に示すように、容器本体（34）の接線方向に沿うように接続されている。容器本体（34）内では、流入管（28）から流入した気液二相冷媒が容器本体（34）の内周面に沿うように流れることで、後述する液捕捉手段（12）と乱れ抑制手段（13）との間に、気液二相冷媒の旋回流が形成される。液捕捉手段（12）と乱れ抑制手段（13）との間では、流入管（28）から容器本体（34）内へ流入した気液二相冷媒が旋回流によって液冷媒とガス冷媒とに分離される。気液分離器（35）では、流入管（28）を容器本体（34）の接線方向に接続する構造が、分離手段（23）を構成している。
【００３４】
ガス流出管（27）は、容器本体（34）の頂部を貫通している。ガス流出管（27）は、入口が容器本体（34）のガス相部分に開口するように接続されている。ガス流出管（27）は、後述する液捕捉手段（12）の上方に開口している。
【００３５】
一方、液流出管（29）は、容器本体（34）の下寄りの位置を貫通している。液流出管（29）は、容器本体（34）内で下方に折れ曲がって、出口が容器本体（34）の底面に対面している。液流出管（29）は、入口が容器本体（34）の液相部分に開口するように接続されている。
【００３６】
この実施形態の気液分離器（35）には、液捕捉手段（12）と乱れ抑制手段（13）とが設けられている。液捕捉手段（12）は、流入管（28）の出口とガス流出管（27）の入口との間に配置されている。乱れ抑制手段（13）は、流入管（28）の出口と液流出管（29）の入口との間に配置されている。
【００３７】
液捕捉手段（12）は、ワイヤメッシュ型のデミスタによって構成されている。液捕捉手段（12）には、空隙率が９５％のデミスタが用いられている。液捕捉手段（12）は、円柱状に形成され、直径が容器本体（34）の内径と等しくなっている。液捕捉手段（12）の厚みは、容器本体（34）の内径よりも小さくなっている。液捕捉手段（12）は、外周が全周に亘って液捕捉手段（12）の内周に当接するように設けられている。
【００３８】
乱れ抑制手段（13）は、鋼製の板状部材（19）を３枚備えている。各板状部材（19）は、冷媒が流通する円形の流通孔（19a）が複数形成されたパンチングプレートとして構成されている。各板状部材（19）では、流通孔（19a）の合計面積が全面積の５０％になるように流通孔（19a）が形成されている。各板状部材（19）は、円板状に形成され、直径が容器本体（34）の内径と等しくなっている。３枚の板状部材（19）は、それぞれが容器本体（34）の内部空間を上下に区画するように等間隔に配置されている。乱れ抑制手段（13）は、最も上側の板状部材（19）の上面と流入管（28）の下端との距離が容器本体（34）の内径より大きくなるように設けられている。
【００３９】
また、室外回路（14）では、ガス流出管（27）と圧縮機（30）の吸入側との間には、ガス配管（37）が設けられている。ガス配管（37）には、開度可変の電子膨張弁によって構成されたガス調節弁（36）が設けられている。また、液流出管（29）とブリッジ回路（24）との間には、液配管（38）が設けられている。
【００４０】
内部熱交換器（45）は、ガス配管（37）と液配管（38）とに跨って設けられている。内部熱交換器（45）は、液配管（38）の途中に設置された第１流路（46）と、ガス配管（37）の途中に設置された第２流路（47）とを備えている。内部熱交換器（45）では、第１流路（46）と第２流路（47）とが互いに隣接する状態で配置され、第１流路（46）の冷媒と第２流路（47）の冷媒とが熱交換を行うように構成されている。
【００４１】
ブリッジ回路（24）は、４つの逆止弁（CV-1〜CV-4）をブリッジ状に接続したものである。このブリッジ回路（24）における第１逆止弁（CV-1）及び第４逆止弁（CV-4）の流入側には、液配管（38）が接続されている。第２逆止弁（CV-2）及び第３逆止弁（CV-3）の流出側は、膨張機（31）の流入側に接続されている。第１逆止弁（CV-1）の流出側及び第２逆止弁（CV-2）の流入側は、第１閉鎖弁（17）に接続されている。第３逆止弁（CV-3）の流入側及び第４逆止弁（CV-4）の流出側は、室外熱交換器（44）に接続されている。
【００４２】
四路切換弁（25）の第１のポートは、圧縮機（30）の吸入側に接続されている。第２のポートは、第２閉鎖弁（18）に接続されている。第３のポートは、室外熱交換器（44）に接続されている。第４のポートは、圧縮機（30）の吐出側に接続されている。四路切換弁（25）は、第１のポートと第２のポートとが連通して第３のポートと第４のポートとが連通する状態（図１に実線で示す第１状態）と、第１のポートと第３のポートとが連通して第２のポートと第４のポートとが連通する状態（図１に破線で示す第２状態）とが切り換え自在に構成されている。
【００４３】
《室内回路の構成》
各室内回路（11a,11b,11c）は、各室内ユニット（63a,63b,63c）に１つずつ収容されている。各室内回路（11）には、そのガス側端から液側端へ向かって順に、利用側熱交換器である室内熱交換器（41a,41b,41c）と、利用側調節弁である室内膨張弁（53a,53b,53c）とが設けられている。各室内ユニット（63）には、各室内熱交換器（41）に室内空気を送るための室内ファンが設けられている（図示省略）。
【００４４】
室内熱交換器（41）は、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器によって構成されている。室内熱交換器（41）へは、室内ファンによって室内空気が供給される。室内熱交換器（41）では、室内空気と冷媒との間で熱交換が行われる。また、室内膨張弁（53）は、開度可変の電子膨張弁によって構成されている。
【００４５】
−運転動作−
上記冷凍装置（20）の運転動作について説明する。この冷凍装置（20）は、冷房運転と暖房運転との切り換えが四路切換弁（33）によって行われる。
【００４６】
《冷房運転》
冷房運転時には、四路切換弁（25）が図１に実線で示す第１状態に設定される。各室内ユニット（61）では、室内膨張弁（51）の開度が個別に調節される。また、ガス調節弁（36）は、開度が適宜調節される。この状態で圧縮機（30）を駆動すると、冷媒回路（10）で冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。その際、室外熱交換器（44）が放熱器として機能し、各室内熱交換器（41）が蒸発器として機能する。
【００４７】
具体的に、圧縮機（30）からは、臨界圧力よりも高圧となった冷媒が吐出される。この高圧の冷媒は、室外熱交換器（44）において室外空気へ放熱して冷却される。室外熱交換器（44）で放熱した冷媒は、膨張機（31）に流入して減圧され、気液分離器（35）の容器本体（34）に流入する。
【００４８】
容器本体（34）内では、上述したように、分離手段（23）によって気液二相流体の旋回流が形成される。気液二相流体の旋回流は、液捕捉手段（12）と乱れ抑制手段（13）との間に形成される。旋回流では、高密度の液冷媒と低密度のガス冷媒とに作用する遠心力が異なるので、ガス冷媒の多くが旋回流の内側へ集まり、液冷媒の多くが旋回流の外側に集まる。そして、外側の液冷媒が、容器本体（34）の内周面に付着して、ガス冷媒から分離される。容器本体（34）の内周面に付着した液冷媒は、内周面を伝って下方へ流れ、容器本体（34）の底部に貯留される。
【００４９】
一方、分離手段（23）によってガス冷媒から分離されなかった液冷媒を含む気液二相冷媒は、ガス流出管（27）へ向かって上方へ流れ、液捕捉手段（12）を通過する。その際、気液二相冷媒に含まれている液冷媒の液滴が、液捕捉手段（12）に付着して捕捉される。捕捉された液冷媒の液滴は、他の液滴と結合してある程度の大きさになると、下方へ流れて落下する。この実施形態では、液捕捉手段（12）の空隙率が比較的大きいので、液冷媒がデミスタの隙間を塞ぐ前に落下する。落下した液滴は、液捕捉手段（12）へ向かう気液二相冷媒の流れに逆らって降下して、容器本体（34）の底部に貯留される。
【００５０】
この実施形態では、冷媒が二酸化炭素であるため、旋回流だけではガス冷媒から分離されない液冷媒の量が比較的多くなるが、旋回流においてガス冷媒から分離されなかった液冷媒が、液捕捉手段（12）でガス冷媒から分離される。液捕捉手段（12）を通過したほとんど液冷媒を含まないガス冷媒は、ガス流出管（27）から流出し、ガス調節弁（36）で減圧された後に内部熱交換器（45）の第２流路（47）に流入する。
【００５１】
また、容器本体（34）内では、乱れ抑制手段（13）によって気液二相冷媒の旋回流によって容器本体（34）の底部に溜まる液冷媒が乱されることが抑制される。具体的に、板状部材（19）の流通孔（19a）には、旋回する気液二相冷媒の一部が流通する。気液二相冷媒の流速は、板状部材（19）を１枚通過するたびに低減される。このため、乱れ抑制手段（13）の上側から下側へ至るまでに、気液二相冷媒の流速は、３枚の板状部材（19）を通過することで大幅に低減されるので、最も下側の板状部材（19）の下方では気液二相冷媒の流速が小さくなる。従って、容器本体（34）の底部の液冷媒が気液二相冷媒によって乱されることが抑制されるので、液冷媒にガス冷媒の気泡が生じることが抑制される。液流出管（29）からは、ガス冷媒の気泡をほとんど含まない液冷媒が流出する。液流出管（29）から流出した液冷媒は、内部熱交換器（45）の第１流路（46）に流入する。
【００５２】
内部熱交換器（45）では、第１流路（46）の冷媒と第２流路（47）の冷媒との間で熱交換が行われ、第１流路（46）の冷媒が冷却されて過冷却状態になり、第２流路（47）の冷媒が加熱されて過熱状態になる。第１流路（46）を通過した液冷媒は、第１連絡管（15）を経て各室内回路（11）へ分配される。
【００５３】
各室内回路（11）では、分配された液冷媒が室内膨張弁（51）で減圧された後に室内熱交換器（41）へ流入する。室内熱交換器（41）では、低圧の冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。一方、室内空気は冷却されて室内へ供給される。室内熱交換器（41）で蒸発した冷媒は、第２連絡管（16）で合流して室外回路（14）へ流入し、第２流路（47）で過熱状態になった冷媒と合流して、圧縮機（30）へ吸入される。圧縮機（30）に吸入された冷媒は、再び圧縮されて吐出される。
【００５４】
《暖房運転》
暖房運転時には、四路切換弁（25）が図１に破線で示す第２状態に設定される。各室内ユニット（61）では、膨張弁（51）の開度が個別に調節される。また、ガス調節弁（36）は、全開状態に保持される。この状態で圧縮機（30）を駆動すると、冷媒回路（10）で冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。その際、各室内熱交換器（41）が放熱器として機能し、室外熱交換器（44）が蒸発器として機能する。
【００５５】
具体的に、圧縮機（30）からは、臨界圧力よりも高圧となった冷媒が吐出される。この高圧の冷媒は、第２連絡管（16）を経て各室内回路（11）へ分配される。各室内回路（11）では、分配された冷媒が、室内熱交換器（41）で室内空気へ放熱して冷却される。一方、室内空気は加熱されて室内へ供給される。室内熱交換器（41）で冷却された冷媒は、第１連絡管（15）で合流して室外回路（14）へ流入する。
【００５６】
室外回路（14）へ流入した冷媒は、膨張機（31）に流入して減圧される。膨張機（31）で減圧された冷媒は、上述したように、気液分離器（35）で液冷媒とガス冷媒とに分離される。気液分離器（35）内の液冷媒は、液流出管（29）から流出して室外熱交換器（44）へ流入する。室外熱交換器（44）では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（44）で蒸発した冷媒は、気液分離器（35）のガス流出管（27）から流出したガス冷媒と合流した後に圧縮機（30）へ吸入され、再び圧縮されて吐出される。
【００５７】
−実施形態の効果−
この実施形態では、液捕捉手段（12）によって液冷媒がガス流出管（27）から流出することを抑制されると共に、乱れ抑制手段（13）によってガス冷媒が液流出管（29）から流出することが抑制される。つまり、乱れ抑制手段（13）と液捕捉手段（12）との両方を設けることで、十分なガス分離効率と、十分な液分離効率とが得られるようになる。従って、気液分離器（35）の分離性能を向上させることができる。
【００５８】
ここで、本実施形態の気液分離器（35）と従来の気液分離器とを比較するために行った実験結果を、図４に示す。タイプ１は、乱れ抑制手段（13）と液捕捉手段（12）とを両方とも有しない気液分離器である。タイプ２は、乱れ抑制手段（13）のみを有する気液分離器である。なお、この実験では、気液分離器（35）に流入する冷媒は、圧力が５．４ＭＰａ、エンタルピが３１１ｋＷ／ｋｇであった。
【００５９】
まず、タイプ１の気液分離器とタイプ２の気液分離器と比較すると、乱れ抑制手段（13）を設けることで、液分離効率及びガス分離効率が向上していることが分かる。また、タイプ２の気液分離器と本実施形態の気液分離器（35）と比較すると、液捕捉手段（12）を設けることで、ガス分離効率が向上していることが分かる。本実施形態の気液分離器（35）では、乱れ抑制手段（13）と液捕捉手段（12）との両方を設けることで、冷媒が二酸化炭素であっても、液分離効率とガス分離効率とが共に９９％に達していることが分かる。本実施形態の気液分離器（35）は、従来のタイプ２の気液分離器に比べてガス分離効率が１２％向上している。
【００６０】
また、この実施形態では、液冷媒がデミスタにおけるガス冷媒の通路の多くの部分を塞ぐ前に落下するように、空隙率が９５％のデミスタを用いている。このため、液冷媒がデミスタにおけるガス冷媒の通路の多くの部分を塞ぐ状態にはならない。このため、液捕捉手段（12）によって捕捉された液冷媒のほとんどが、落下して容器本体（34）に溜まり液流出管（29）から流出するので、液分離性能を向上させることができる。
【００６１】
ここで、本実施形態の気液分離器（35）と、デミスタの空隙率が本実施形態に比べて低い気液分離器とを比較するために行った実験結果を、図４に示す。タイプ３は、液捕捉手段（12）として空隙率が８５％のデミスタを用いた気液分離器である。図４の示す結果によれば、デミスタにおける空隙率が大きい本実施形態の方が、空隙率が小さいタイプ３に比べてガス分離効率が高いことが分かる。
【００６２】
また、この実施形態では、ある一定以上の厚さを超えると液捕捉手段（12）の厚みを大きくしても気液分離器（35）の分離性能が向上せず、液捕捉手段（12）を通過する冷媒の圧力損失が増大するだけであるため、液捕捉手段（12）の厚みを上記容器本体（34）の内径よりも小さくしている。このため、液分離効率の高い気液分離器（35）を内部での冷媒の圧力損失を増大させることなく構成することができる。
【００６３】
−実施形態の変形例−
実施形態の変形例について説明する。この変形例では、図５に示すように、圧縮・膨張ユニット（26）に、低段側圧縮機（30a）と高段側圧縮機（30b）との２つの圧縮機が設けられている。低段側圧縮機（30a）と高段側圧縮機（30b）とは互いに直列に接続されている。また、ガス配管（37）は、高段側圧縮機（30b）の吸入側に接続されている。
【００６４】
この変形例の圧縮・膨張ユニット（26）では、低段側圧縮機（30a）に流入した冷媒が、低段側圧縮機（30a）で圧縮されて吐出される。低段側圧縮機（30a）から吐出された中間圧の冷媒は、気液分離器（35）から流出する中間圧のガス冷媒と合流し、高段側圧縮機（30b）に吸入される。高段側圧縮機（30b）では、中間圧の冷媒が高圧になるように圧縮される。この変形例では、気液分離器（35）が、２段圧縮冷凍サイクルの中間圧の冷媒の気液分離に用いられている。
【００６５】
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００６６】
上記実施形態について、液捕捉手段（12）に、空隙率が９０％のデミスタを用いてもよい。なお、デミスタの空隙率は、９０％以上であればよい。
【００６７】
また、上記実施形態について、乱れ抑制手段（13）を構成する板状部材（19）における流通孔（19a）の合計面積が、板状部材（19）の全面積の５０％以下の値（例えば４０％）であってよい。また、板状部材（19）の枚数が、１枚であっても２枚であってもよく、４枚以上であってもよい。  
【００６８】
また、上記実施形態については、冷凍装置（20）が空調機以外の冷凍装置（例えば、冷蔵庫、冷凍庫）であってもよい。
【００６９】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上説明したように、本発明は、冷媒が充填された冷媒回路に接続される気液分離器について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】実施形態に係る空調機の概略構成図である。
【図２】実施形態に係る気液分離器の縦断面図である。
【図３】実施形態に係る気液分離器の横断面図である。
【図４】実施形態に係る気液分離器と他のタイプの気液分離器とのガス分離効率及び液分離効率を表す図表である。
【図５】実施形態の変形例に係る空調機の概略構成図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０    冷媒回路
１２    液捕捉手段
１３    乱れ抑制手段
１９    板状部材
１９ａ  流通孔
２３    分離手段
２７    ガス流出管
２８    流入管
２９    液流出管
３４    容器本体
３５    気液分離器
【図１】
2009008349.tif 000003
【図２】
2009008349.tif 000004
【図３】
2009008349.tif 000005
【図４】
2009008349.tif 000006
【図５】
2009008349.tif 000007