JP2008039205A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒の循環方向が切換可能な冷凍装置において、気液分離器の構成を簡素化しながら、利用側熱交換器の冷却動作時と加熱動作時の双方でガスインジェクション動作を行えるようにする。
【解決手段】気液分離器（20）の容器本体（21）には、そのガス貯留部（21a）にガスインジェクション配管（22）と、２本の流入管（24,25）が接続され、その液貯留部（21b）には各流入管（24,25）から分岐する２本の流出管（26,27）が接続される。各流出管（26,27）には、液貯留部（21b）から各流入管（24,25）への冷媒の流れのみを許容する逆止弁（28,29）がそれぞれ設けられる。また、各流入管（24）は、一方の流入管が室外熱交換器（12）と繋がり、他方の流入管（25）が室内熱交換器（13）と繋がっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷媒の循環方向が切換可能な冷凍サイクルを行う冷凍装置に関し、特に冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する気液分離器を備えた冷凍装置に係るものである。

従来より、冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷凍装置は、室内の冷房や暖房を行う空気調和装置等に広く適用されている。

特許文献１には、この種の冷凍装置として、冷房運転と暖房運転とが切換可能な空気調和装置が開示されている。

図７に示すように、この空気調和装置（60）は、冷媒が充填される冷媒回路（61）を備えている。冷媒回路（61）には、圧縮機（62）と室外熱交換器（63）と室内熱交換器（64）と膨張弁（65）と四路切換弁（66）とが設けられている。また、冷媒回路（10）には、冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離するための気液分離器（70）が設けられている。この気液分離器（70）は、４つの逆止弁（71,72,73,74）が設けられたブリッジ回路と、分離後のガス冷媒を圧縮機（62）の吸入側に送るためのガスインジェクション配管（75）を備えている。

この空気調和装置（60）では、四路切換弁（66）の設定が切り換えられることで、冷媒の循環方向が可逆となっており、以下に説明するような冷房運転と暖房運転とが可能となっている。

冷房運転では、四路切換弁（66）が図７の実線で示す状態に設定される。圧縮機（62）の吐出冷媒は、室外熱交換器（63）で凝縮（放熱）し、ブリッジ回路の第１逆止弁（71）及び膨張弁（65）を通過する。膨張弁（65）で減圧して気液二相状態となった冷媒は、気液分離器（70）に送られる。この気液分離器（70）では、冷媒がガス冷媒と液冷媒とに分離する。気液分離器（70）内の液冷媒は、第３逆止弁（73）を通過してから室内熱交換器（64）で蒸発する。つまり、室内熱交換器（64）では、冷媒で室内空気を冷却する冷却動作が行われ、室内の冷房がなされる。室内熱交換器（64）を流出した冷媒は、圧縮機（62）に吸入される。また、上述の気液分離器（70）では、分離後のガス冷媒がガスインジェクション配管（75）を介して圧縮機（62）の吸入側に送られる。つまり、この空気調和装置（60）の冷房運転では、ガス冷媒を圧縮機（62）へ吸入させる、いわゆるガスインジェクション動作が行われる。

一方、暖房運転では、四路切換弁（66）が図７の破線に示す状態に設定される。圧縮機（62）の吐出冷媒は、室内熱交換器（64）で凝縮（放熱）する。つまり、室内熱交換器（64）では、冷媒で室内を加熱する加熱動作が行われ、室内の暖房がなされる。室内熱交換器（64）を流出した冷媒は、第２逆止弁（72）及び膨張弁（65）を通過する。膨張弁（65）で減圧して気液二相状態となった冷媒は、気液分離器（70）内に送られる。気液分離器（70）では、冷媒がガス冷媒と液冷媒とに分離する。気液分離器（70）内の液冷媒は、第４逆止弁（74）を通過してから室外熱交換器（63）で蒸発する。室外熱交換器（63）を流出した冷媒は、圧縮機（62）に吸入される。また、この空気調和装置（60）の暖房運転では、上述の冷房運転と同様、気液分離器（70）内のガス冷媒を圧縮機（62）の吸入側に導入させる、ガスインジェクション動作が行われる。
特開平１１−９４４０３号公報

特許文献１に開示されているような空気調和装置では、利用側熱交換器となる室内熱交換器の冷却動作時と加熱動作時の双方において、上述したガスインジェクション動作を行えるように、気液分離器にブリッジ回路を設けるようにしている。しかしながら、この構成では、ブリッジ回路に４つの逆止弁を設ける必要があり、部品点数が増大すると共に冷媒回路の構成が複雑となる。また、このように４つの逆止弁を設けると、冷媒の循環方向の切換に伴う逆止弁の弁体の動きに伴い、ブリッジ回路の周辺における騒音が大きくなる虞もある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷媒の循環方向が切換可能な冷凍装置において、気液分離器の構成を簡素化しながら、利用側熱交換器の冷却動作時と加熱動作時の双方でガスインジェクション動作を行えるようにすることである。

第１の発明は、圧縮機（11）と熱源側熱交換器（12）と利用側熱交換器（13）と気液分離器（20）とが設けられる冷媒回路（10）を備え、該冷媒回路（10）では、冷媒の循環方向が切り換わることにより、上記利用側熱交換器（13）で冷却動作と加熱動作とが可能となっている冷凍装置を前提としている。そして、この冷凍装置の気液分離器（20）は、冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する容器本体（21）と、一端が容器本体（21）のガス貯留部（21a）と接続し他端が上記圧縮機（11）の吸入側と繋がるガスインジェクション配管（22）と、上記容器本体（21）を熱源側熱交換器（12）と繋ぐための第１配管部材（41）と、上記容器本体（21）を利用側熱交換器（13）と繋ぐための第２配管部材（42）とを備え、
上記第１及び第２配管部材（41,42）は、一端が上記容器本体（21）のガス貯留部（21a）とそれぞれ接続する流入管（24,25）と、該各流入管（24,25）からそれぞれ分岐して上記容器本体（21）の液貯留部（21b）と接続する流出管（26,27）と、該流出管（26,27）に設けられて液貯留部（21b）から流入管（24,25）側への冷媒の流れのみを許容する逆止弁（28,29）をそれぞれ有することを特徴とするものである。

第１の発明では、冷凍装置に蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる冷媒回路（10）が設けられる。冷媒回路（10）では、冷媒の循環方向が切り換わることで、利用側熱交換器（13）で冷却動作又は加熱動作が行われる。また、冷媒回路（10）には気液分離器（20）が設けられ、利用側熱交換器（13）の冷却動作時と加熱動作時の双方において、以下のようにしてガスインジェクション動作を行えるようにしている。

利用側熱交換器（13）で冷却動作を行う冷凍サイクルでは、まず圧縮機（11）の吐出冷媒が熱源側熱交換器（12）で放熱（凝縮）する。熱源側熱交換器（12）で凝縮した冷媒は、第１配管部材（41）の第１の流入管（24）を流れ、気液分離器（20）の容器本体（21）内に流入する。容器本体（21）では、気液二相状態の冷媒がガス冷媒と液冷媒とに分離する。ガス冷媒は容器本体（21）内のガス貯留部（21a）に溜まり込み、液冷媒は容器本体（21）内の液貯留部（21b）に溜まり込む。なお、上記第１の流入管（24）には、第１の流出管（26）が分岐して接続されているが、第１の流出管（26）には、第１の流入管（24）側から容器本体（21）への冷媒の流れを禁止する第１の逆止弁（28）が設けられている。このため、第１の流入管（24）を流れる冷媒が、第１の流出管（26）を介して液貯留部（21b）内に流入してしまうことはない。

容器本体（21）の液貯留部（21b）に貯まった液冷媒は、第２の配管部材（42）の第２の流出管（27）を流れて第２の逆止弁（29）を通過した後、第２の流入管（25）を介して利用側熱交換器（13）に送られる。利用側熱交換器（13）では、例えば室内空気から吸熱した冷媒が蒸発し、上記冷却動作が行われる。利用側熱交換器（13）で蒸発した冷媒は、圧縮機（11）に吸入される。

容器本体（21）のガス貯留部（21a）内に溜まったガス冷媒は、ガスインジェクション配管（22）を介して圧縮機（11）に吸入される。その結果、利用側熱交換器（13）の冷却動作時において、ガスインジェクション動作が行われる。このようにガス貯留部（21a）に貯まったガス冷媒は、ガスインジェクション配管（22）側に吸入されるので、このガス冷媒が、第２の流入管（25）へ流入することもほとんどない。

一方、利用側熱交換器（13）で加熱動作を行う冷凍サイクルでは、まず圧縮機（11）の吐出冷媒が利用側熱交換器（13）へ送られる。利用側熱交換器（13）では、例えば冷媒が室内空気へ放熱し、上記加熱動作が行われる。利用側熱交換器（13）で放熱した冷媒は、第２の流入管（25）を流れ、気液分離器（20）の容器本体（21）内に流入する。容器本体（21）では、気液二相状態の冷媒がガス冷媒と液冷媒とに分離する。ガス冷媒は容器本体（21）内のガス貯留部（21a）に溜まり込み、液冷媒は容器本体（21）内の液貯留部（21b）に溜まり込む。なお、上記第２の流入管（25）には、第２の流出管（27）が分岐して接続されているが、第２の流出管（27）には、第２の流入管（25）側から容器本体（21）への冷媒の流れを禁止する第２の逆止弁（29）が設けられている。このため、第２の流入管（25）を流れる冷媒が、第２の流出管（27）を介して液貯留部（21b）内に流入してしまうことはない。

容器本体（21）の液貯留部（21b）に貯まった液冷媒は、第１の流出管（26）を流れて第１の逆止弁（28）を通過した後、第１の流入管（24）を介して熱源側熱交換器（12）に送られる。この冷媒は、熱源側熱交換器（12）で蒸発した後、圧縮機（11）に吸入される。

容器本体（21）のガス貯留部（21a）内に溜まったガス冷媒は、ガスインジェクション配管（22）を介して圧縮機（11）に吸入される。その結果、利用側熱交換器（13）の加熱動作時において、ガスインジェクション動作が行われる。このようにガス貯留部（21a）に貯まったガス冷媒は、ガスインジェクション配管（22）側に吸入されるので、このガス冷媒が、第１の流入管（24）に流入することもほとんどない。

第２の発明は、第１の発明の冷凍装置において、上記容器本体（21）と各流入管（24,25）の接続位置が、各流入管（24,25）からの各流出管（26,27）との分岐位置よりも高い位置にあることを特徴とするものである。

第２の発明では、各流入管（24,45）からの各流出管（26,27）の分岐位置よりも、気液分離器（20）と各流入管（24,25）の接続位置の方が高く設定される。このようにすると、例えば上述の冷却動作時において、液貯留部（21b）から第２の流出管（27）を介して第２の流入管（25）に流出した液冷媒が、第２の流入管（25）における分岐位置から容器本体（21）の接続位置までの間の配管内に溜まり込むことになる。その結果、第２の流入管（25）内には、ガス貯留部（21a）との接続位置から第２流出管（27）との分岐位置までの間の配管内に液冷媒による液シールが形成される。このため、ガス貯留部（21a）内のガス冷媒が第２の流入管（25）を介して利用側熱交換器（13）側へ送り込まれるのを回避できる。

同様に、上述の加熱動作時の第１の流入管（24）では、ガス貯留部（21a）との接続位置から第１流出管（26）との分岐位置までの間の配管内に液冷媒による液シールが形成される。このため、ガス貯留部（21a）内のガス冷媒が第１の流入管（24）を介して利用側熱交換器（13）側へ送り込まれるのを回避できる。

第３の発明は、第１又は第２の発明の冷凍装置において、上記ガスインジェクション配管（22）には、気液分離器（20）から圧縮機（11）の吸入側へ向かう冷媒を減圧するための絞り機構（23）が設けられていることを特徴とするものである。

第３の発明では、ガスインジェクション配管（22）に絞り機構（23）が設けられる。絞り機構（23）は、上述のガスインジェクション動作時において、ガス貯留部（21a）からガスインジェクション配管（22）を介して圧縮機（11）に吸入させる冷媒の量を規制する。その結果、容器本体（21）内に溜まった冷媒が過剰にガスインジェクション配管（22）側へ吸引されてしまうことを回避でき、液貯留部（21b）に貯まった冷媒を確実に各流出管（26,27）側へ送ることができる。

第４の発明は、第１又は第２の発明の冷凍装置において、上記熱源側熱交換器（12）と上記気液分離器（20）の間に第１膨張弁（15）が設けられ、上記利用側熱交換器（13）と上記気液分離器（20）の間に第２膨張弁（16）が設けられていることを特徴とするものである。

第４の発明では、各熱交換器（12,13）と気液分離器（20）の間にそれぞれ膨張弁（15,16）が設けられる。このため、冷却動作時においては、熱源側熱交換器（12）で放熱した後の冷媒を第１膨張弁（15）で減圧して気液二相状態とし、この冷媒を気液分離器（20）でガス冷媒と液冷媒とに分離することができる。

また、加熱動作時においては、利用側熱交換器（13）で放熱した後の冷媒を第２膨張弁（16）で減圧して気液に相状態とし、この冷媒を気液分離器（20）でガス冷媒と液冷媒とに分離することができる。

第５の発明は、第４の発明において、上記利用側熱交換器（13）の冷却動作時には、上記第１膨張弁（15）で冷媒を減圧する一方、上記第２膨張弁（16）が全開状態となり、上記利用側熱交換器（13）の加熱動作時には、上記第１膨張弁（15）が全開状態となり、上記第２膨張弁（16）で冷媒を減圧することを特徴とするものである。

第５の発明では、冷却動作時において、熱源側熱交換器（12）で放熱した後の冷媒が第１膨張弁（15）により所定圧力まで減圧されて気液二相状態となる。この冷媒は、容器本体（21）内でガス冷媒と液冷媒とに分離される。液貯留部（21b）に貯まった液冷媒は、全開状態の第２膨張弁（16）をそのまま通過して利用側熱交換器（13）で蒸発する。

一方、加熱動作時においては、利用側熱交換器（13）で放熱した後の冷媒が第２膨張弁（16）により所定圧力まで減圧されて気液二相状態となる。この冷媒は、容器本体（21）内でガス冷媒と液冷媒とに分離される。液貯留部（21b）に貯まった液冷媒は、全開状態の第１膨張弁（15）をそのまま通過して熱源側熱交換器（12）で蒸発する。

本発明では、容器本体（21）に２本の流入管（24,25）と２本の流出管（26,27）とを接続し、流出管（26,27）にそれぞれ逆止弁（28,29）を設けて気液分離器（20）を構成し、利用側熱交換器（13）の冷却動作と加熱動作との双方でガスインジェクション動作を行えるようにしている。即ち、従来の気液分離器では、ブリッジ回路に４つの逆止弁を設けていたのに対し、本発明によれば、２つの逆止弁（28,29）を設けるだけで、冷却動作と加熱動作のそれぞれについてガスインジェクション動作を行うことができる。従って、本発明によれば、従来のものよりも逆止弁を２つ減らすことができ、気液分離器（20）の簡素化を図ることができる。また、このように逆止弁の個数を削減すると、逆止弁の弁体の動きに伴う騒音の低減を図ることもできる。

また、上記第２の発明では、容器本体（21）と各流入管（24,25）の接続位置を、各流入管（24,25）と各流出管（26,27）の分岐位置よりも高く設定している。このため、本発明によれば、流入管（24,25）における上記分岐位置から上記接続位置までの間の配管内に液冷媒を溜めて液シールを形成することができるので、ガス貯留部（21a）のガス冷媒が、流入管（24,25）を介して利用側熱交換器（13）や熱源側熱交換器（12）へ流れてしまうのを防止できる。即ち、本発明によれば、容器本体（21）内で分離した液冷媒だけを確実に利用側熱交換器（13）や熱源側熱交換器（12）へ送ることができるので、ガスインジェクションの効果を充分に発揮させることができる。

また、上記第３の発明では、ガスインジェクション配管（22）に絞り機構（23）を設け、ガス貯留部（21a）からガスインジェクション配管（22）へ吸引される冷媒量を規制するようにしている。このため、容器本体（21）内の冷媒がガスインジェクション配管（22）側へ過剰に吸引されることを防止でき、利用側熱交換器（13）や熱源側熱交換器（12）へ確実に液冷媒を送り込むことができる。

更に、上記第４の発明では、熱源側熱交換器（12）と気液分離器（20）の間に第１膨張弁（15）を設けている。このため、利用側熱交換器（13）の冷却動作時において、熱源側熱交換器（12）で放熱した冷媒を第１膨張弁（15）で減圧することで、この冷媒を確実に気液二相状態とすることができる。従って、この冷却動作時において、気液分離器（20）で冷媒を確実にガス冷媒と液冷媒とに分離することができる。また、第４の発明では、利用側熱交換器（13）と気液分離器（20）の間に第２膨張弁（16）を設けている。このため、利用側熱交換器（13）の加熱動作時において、利用側熱交換器（13）で放熱した冷媒を第２膨張弁（16）で減圧することで、この冷媒を確実に気液二相状態とすることができる。従って、この加熱動作時においても、気液分離器（20）で冷媒を確実にガス冷媒と液冷媒とに分離することができる。

特に、上記第５の発明では、冷却動作時に第２膨張弁（16）を全開状態としている。このため、この冷却動作時において、気液分離器（20）で分離した液冷媒を確実に利用側熱交換器（13）へ送ることができる。また、第５の発明では、加熱動作時に第１膨張弁（15）を全開状態としている。このため、この加熱動作時において、気液分離器（20）で分離した液冷媒を確実に熱源側熱交換器（12）へ送ることができる。

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。

本発明の実施形態に係る冷凍装置は、室内の空調を行う空気調和装置（1）を構成するものである。この空気調和装置（1）は、室内の冷房と暖房とを切り換えて行うように構成されている。

図１に示すように、空気調和装置（1）は、冷媒が充填される冷媒回路（10）を備えている。冷媒回路（10）では、冷媒が循環することで蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。この冷媒回路（10）には、圧縮機（11）と室外熱交換器（12）と室内熱交換器（13）とが設けられている。

上記圧縮機（11）は、例えばスクロール型の圧縮機で構成されている。圧縮機（11）には、吐出管（11a）と吸入管（11b）とが接続されている。上記室外熱交換器（12）は、室外空間に配置されている。室外熱交換器（12）は、例えばフィンアンドチューブ式の熱交換器で構成されている。室外熱交換器（12）、本発明の熱源側熱交換器を構成し、その内部を流れる冷媒と室外空気とを熱交換させる。上記室内熱交換器（13）は、室内空間に配置されている。室内熱交換器（13）は、例えばフィンアンドチューブ式の熱交換器で構成されている。室内熱交換器（13）は、本発明の利用側熱交換器を構成し、その内部を流れる冷媒と室内空気とを熱交換させる。

また、冷媒回路（10）には、四路切換弁（14）が設けられている。四路切換弁（14）は、第１から第４までの４つのポートを備えている。四路切換弁（14）では、第１ポートが室外熱交換器（12）と繋がり、第２ポートが圧縮機（11）の吸入管（11b）と繋がり、第３ポートが圧縮機（11）の吐出管（11a）と繋がり、第４ポートが室内熱交換器（13）と繋がっている。四路切換弁（14）は、第１ポートと第３ポートとを連通させると同時に第２ポートと第４ポートとを連通させる第１状態（図１の実線の状態）と、第１ポートと第２ポートとを連通させると同時に第３ポートと第４ポートとを連通させる第２状態（図１の破線の状態）とに切換可能となっている。四路切換弁（14）は、冷媒回路（10）の冷媒の循環方向を切り換えるための冷媒流路切換手段を構成している。

更に、冷媒回路（10）には、第１膨張弁（15）と第２膨張弁（16）と気液分離器（20）とが設けられている。第１膨張弁（15）は、上記室外熱交換器（12）と気液分離器（20）の間の配管に設けられている。第１膨張弁（15）は、室外熱交換器（12）で凝縮（放熱）した冷媒を減圧する第１の減圧手段を構成している。第２膨張弁（16）は、室内熱交換器（13）と気液分離器（20）の間の配管に設けられている。第２膨張弁（16）は、室内熱交換器（13）で凝縮（放熱）した冷媒を減圧する第２の減圧手段を構成している。これら第１膨張弁（15）及び第２膨張弁（16）は、それぞれ開度が調節可能な電子膨張弁で構成されている。

図１及び図２に示すように、上記気液分離器（20）は、円筒状の密閉型の容器本体（21）とガスインジェクション配管（22）とを備えている。容器本体（21）は、その内部空間において、気液二相状態の冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離させるように構成されている。そして、容器本体（21）には、その上部側にガス冷媒が溜まり込むガス貯留部（21a）が形成され、その下部側に液冷媒が溜まり込む液貯留部（21b）が形成されている。

上記ガスインジェクション配管（22）は、その一端が容器本体（21）のガス貯留部（21a）と接続している。一方、ガスインジェクション配管（22）の他端は、圧縮機（11）の吸入管（11b）と繋がっている。ガスインジェクション配管（22）は、ガス貯留部（21a）に貯まったガス冷媒を圧縮機（11）の吸入側に送るためのものである。ガスインジェクション配管（22）には、流量調整弁（23）が設けられている。この流量調整弁（23）は、ガスインジェクション配管（22）を流れる冷媒に抵抗を付与する、本発明の絞り機構を構成している。

上記気液分離器（20）は、上記容器本体（21）を熱源側熱交換器（12）と繋ぐための第１配管部材（41）と、上記容器本体（21）を利用側熱交換器（13）と繋ぐための第２配管部材42（）とを備えている。第１配管部材（41）及び第２配管部材（42）は、流入管（24,25）と、これらの流入管（24,25）に対応する流出管（26,27）とをそれぞれ備えている。具体的には、気液分離器（20）は、一端が容器本体（21）のガス貯留部（21a）とそれぞれ接続する第１流入管（24）及び第２流入管（25）を備えている。第１流入管（24）の他端は、上記室外熱交換器（12）と繋がっている。第２流入管（25）の他端は、上記室内熱交換器（13）と繋がっている。また、気液分離器（20）は、一端が容器本体（21）の液貯留部（21b）とそれぞれ接続する第１流出管（26）及び第２流出管（27）とを備えている。第１流出管（26）の他端は、第１流入管（24）から分岐するように接続されている。第２流出管（27）の他端は、第２流入管（25）から分岐するように接続されている。

また、第１流出管（26）には、第１逆止弁（28）が設けられ、第２流出管（27）には、第２逆止弁（29）が設けられている。第１逆止弁（28）は、容器本体（21）の液貯留部（21b）から第１流入管（24）側への冷媒の流れのみを許容し、その逆方向の冷媒の流れを禁止するように構成されている。第２逆止弁（29）は、容器本体（21）の液貯留部（21b）から第２流入管（25）側への冷媒の流れのみを許容し、その逆方向の冷媒の流れを禁止するように構成されている。

図２に示すように、第１流入管（24）と第２流入管（25）とは、容器本体（21）との接続位置が同じ高さに設定されている。また、第１流入管（24）から分岐する第１流出管（26）の分岐位置と、第２流入管（25）から分岐する第２流出管（27）の分岐位置とは、同じ高さに設定されてる。そして、上記容器本体（21）と各流入管（24,25）との接続位置は、上記各流入管（24,25）からの各流出管（26,27）の分岐位置よりも高い位置となっている。

−運転動作−
次に、本発明に係る実施形態の空気調和装置（1）の運転動作について説明する。空気調和装置（1）の冷媒回路（10）では、上記四路切換弁（14）の設定に応じて、冷媒の循環方向が切り換わる。その結果、この空気調和装置（1）では、室内熱交換器（13）で冷却動作を行う冷房運転と、室内熱交換器（13）で加熱動作を行う暖房運転とが切換可能となっている。

〈冷房運転〉
冷房運転では、四路切換弁（14）が図３に示す状態に設定される。また、冷房運転では、第１膨張弁（15）の開度が適宜調節され、第２膨張弁（16）が全開状態となる。更に、冷房運転では、ガスインジェクション配管（22）の流量調整弁（23）の開度が適宜調節される。

圧縮機（11）で圧縮された冷媒は、吐出管（11a）より吐出され、室外熱交換器（12）を流れる。室外熱交換器（12）では、高圧のガス冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器（12）で凝縮した後の高圧の液冷媒は、第１膨張弁（15）で低圧まで減圧されて気液二相状態となり、気液分離器（20）へ送られる。

図４に示すように、気液分離器（20）では、気液二相状態の冷媒が、第１流入管（24）を介して容器本体（21）内へ流入する。容器本体（21）内では、冷媒がガス冷媒と液冷媒とに分離される。容器本体（21）の液貯留部（21b）に貯まった液冷媒は、第２流出管（27）より容器本体（21）の外部へ排出される。

第２流出管（27）内の液冷媒は、第２流入管（25）を介して室内熱交換器（13）側へ送り込まれる。ここで、第２流入管（25）では、第２流出管（27）が分岐する分岐位置から容器本体（21）の接続位置までの間の配管内に、液冷媒の一部が入り込むことになる（図４参照）。そして、この配管内に貯まり込む液冷媒の液面の高さが容器本体（21）の液貯留部（21b）の液面高さとほぼ等しくなる。その結果、第２流入管（25）内には、いわゆる液シールが形成されることになるので、容器本体（21）内に溜まったガス冷媒が、第２流入管（25）を介して室内熱交換器（13）側へ送られるのが阻止される。

第２流入管（25）を流れる低圧の液冷媒は、全開状態の第２膨張弁（16）をそのまま通過して、室内熱交換器（13）を流れる。室内熱交換器（13）では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。その結果、室内熱交換器（13）を流れる冷媒で空気が冷却される、冷却動作が行われ、室内の冷房がなされる。室内熱交換器（13）で蒸発した冷媒は、圧縮機（11）の吸入側に送られる。

一方、上記容器本体（21）のガス貯留部（21a）に溜まり込んだガス冷媒は、ガスインジェクション配管（22）に吸引され、流量調整弁（23）を通過して圧縮機（11）の吸入側に送られる。圧縮機（11）の吸入管（11b）では、室内熱交換器（13）で蒸発したガス冷媒と、ガスインジェクション配管（22）を介して気液分離器（20）から導入されたガス冷媒とが合流する。合流後の冷媒は、圧縮機（11）に吸入され、高温高圧ガスとなるまで圧縮される。

〈暖房運転〉
暖房運転では、四路切換弁（14）が図５に示す状態に設定される。また、暖房運転では、第１膨張弁（15）が全開状態となり、第２膨張弁（16）の開度が適宜調節される。更に、暖房運転では、ガスインジェクション配管（22）の流量調整弁（23）の開度が適宜調節される。

圧縮機（11）で圧縮された冷媒は、吐出管（11a）より吐出され、室内熱交換器（13）を流れる。室内熱交換器（13）では、高圧のガス冷媒が室内空気へ放熱して凝縮する。その結果、室内熱交換器（13）を流れる冷媒で空気が加熱される、加熱動作が行われ、室内の暖房がなされる。室内熱交換器（13）で凝縮した後の高圧の液冷媒は、第２膨張弁（16）で低圧まで減圧されて気液二相状態となり、気液分離器（20）へ送られる。

図６に示すように、気液分離器（20）では、気液二相状態の冷媒が、第２流入管（25）を介して容器本体（21）内へ流入する。容器本体（21）内では、冷媒がガス冷媒と液冷媒とに分離される。容器本体（21）の液貯留部（21b）に貯まった液冷媒は、第１流出管（26）より容器本体（21）の外部へ排出される。

第１流出管（26）内の液冷媒は、第１流入管（24）を介して室外熱交換器（12）側へ送り込まれる。ここで、第１流入管（24）では、第１流出管（26）が分岐する分岐位置から容器本体（21）の接続位置までの間の配管内に、液冷媒の一部が入り込むことになる（図６参照）。そして、この配管内に貯まり込む液冷媒の液面の高さが容器本体（21）の液貯留部（21b）の液面高さとほぼ等しくなる。その結果、第１流入管（24）内には、いわゆる液シールが形成されることになるので、容器本体（21）内に溜まったガス冷媒が、第１流入管（24）を介して第２流出管（27）に入り込んでしまうのが阻止される。

第１流入管（24）を流れる低圧の液冷媒は、全開状態の第１膨張弁（15）をそのまま通過して、室外熱交換器（12）を流れる。室外熱交換器（12）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（12）で蒸発した冷媒は、圧縮機（11）の吸入側に送られる。

一方、上記容器本体（21）のガス貯留部（21a）に溜まり込んだガス冷媒は、ガスインジェクション配管（22）に吸引され、流量調整弁（23）を通過して圧縮機（11）の吸入側に送られる。圧縮機（11）の吸入管（11b）では、室外熱交換器（12）で蒸発したガス冷媒と、ガスインジェクション配管（22）を介して気液分離器（20）から導入されたガス冷媒とが合流する。合流後の冷媒は、圧縮機（11）に吸入され、高温高圧ガスとなるまで圧縮される。

−実施形態の効果−
上記実施形態では、気液分離器（20）の容器本体（21）に２本の流入管（24,25）と２本の流出管（26,27）とを接続し、上述した冷房運転と暖房運転との双方でガスインジェクション動作を行えるようにしている。即ち、従来の気液分離器では、ブリッジ回路に４つの逆止弁を設けていたのに対し、上記実施形態の気液分離器では、２つの逆止弁（28,29）を設けるだけで、冷房運転と暖房運転のそれぞれについてガスインジェクション動作を行うことができる。従って、上記実施形態によれば、従来のものよりも逆止弁を２つ削減することができ、気液分離器（20）の簡素化を図ることができる。また、このように逆止弁の個数を削減すると、逆止弁の弁体の動きに伴う騒音の低減を図ることもできる。

また、上記実施形態では、例えば図４や図６に示すように、各流入管（24,25）と容器本体（21）の接続位置を、各流入管（24,25）と各流出管（26,27）の分岐位置よりも高く設定している。このため、流入管（24,25）における上記分岐位置から上記接続位置までの間の配管内に液冷媒を溜めて液シールを形成することができるので、ガス貯留部（21a）のガス冷媒が、流入管（24,25）を介して室内熱交換器（13）や室外熱交換器（12）へ流れてしまうのを防止できる。即ち、上記実施形態によれば、容器本体（21）内で分離した液冷媒だけを確実に室内熱交換器（13）や室外熱交換器（12）へ送ることができるので、ガスインジェクションの効果を充分に発揮させることができる。

また、上記実施形態では、ガスインジェクション配管（22）に流量調整弁（23）を設けるようにしている。このため、この流量調整弁（23）の開度を絞ることにより、ガス貯留部（21a）からガスインジェクション配管（22）内に吸引される冷媒量を規制することができる。従って、容器本体（21）内の冷媒が過剰にガスインジェクション配管（22）側に送られることにより、室内熱交換器（13）や室外熱交換器（12）へ送られる液冷媒量が減少してしまうのを未然に回避できる。

更に、上記実施形態によれば、冷房運転時において第２膨張弁（16）を全開状態とすることで、液貯留部（21b）から室内熱交換器（13）までの間の抵抗を削減し、液冷媒を確実に室内熱交換器（13）側へ送り込むことができる。また、暖房運転時において第１膨張弁（15）を全開状態とすることで、液貯留部（21b）から室外熱交換器（12）までの間の抵抗を削減し、液冷媒を確実に室外熱交換器（12）側へ送り込むことができる。

《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。

上記実施形態では、ガスインジェクション配管（22）に絞り機構としての流量調整弁（23）を設けるようにしている。しかしながら、流量調整弁に代わってキャピラリーチューブ等の他の絞り機構を設けるようにしても良い。また、気液分離器からの液冷媒が流れる低圧側の冷媒経路の圧力損失が小さい場合は、ガスインジェクション配管（22）に絞り機構を設けないようにしても良い。

上記実施形態では、第１膨張弁（15）や第２膨張弁（16）で冷媒を減圧し、低圧の冷媒を気液分離器（20）に送るようにしている。しかしながら、気液分離器（20）に中間圧の冷媒を送り、分離後の中間圧のガス冷媒をガスインジェクション配管（22）を介して圧縮機（11）の圧縮途中に吸入させるようにしても良い。

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。

以上説明したように、本発明は、冷媒の循環方向が切換可能な冷凍サイクルを行うと共に、冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する気液分離器を備えた冷凍装置に関し有用である。

図１は、実施形態に係る冷凍装置の概略構成図である。 図２は、実施形態に係る気液分離器の縦断面図である。 図３は、実施形態に係る冷凍装置の冷房運転時の冷媒の流れ付した概略構成図である。 図４は、実施形態に係る気液分離器の冷房運転時の冷媒の流れを付した縦断面図である。 図５は、実施形態に係る冷凍装置の暖房運転時の冷媒の流れ付した概略構成図である。 図６は、実施形態に係る気液分離器の暖房運転時の冷媒の流れを縦断面図である。 従来技術に係る冷凍装置の概略構成図である。

符号の説明

1 空気調和装置（冷凍装置）
10 冷媒回路
11 圧縮機
12 室外熱交換器（熱源側熱交換器）
13 室内熱交換器（利用側熱交換器）
15 第１膨張弁
16 第２膨張弁
20 気液分離器
21 中空容器
21a ガス貯留部
21b 液貯留部
22 ガスインジェクション配管
23 流量調整弁（絞り機構）
24 第１流入管
25 第２流入管
26 第１流出管
27 第２流出管
28 第１逆止弁
29 第２逆止弁

Claims (5)

1. 圧縮機（11）と熱源側熱交換器（12）と利用側熱交換器（13）と気液分離器（20）とが設けられる冷媒回路（10）を備え、該冷媒回路（10）では、冷媒の循環方向が切り換わることにより、上記利用側熱交換器（13）で冷却動作と加熱動作とが可能となっている冷凍装置であって、
   上記気液分離器（20）は、冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する容器本体（21）と、一端が容器本体（21）のガス貯留部（21a）と接続し他端が上記圧縮機（11）の吸入側と繋がるガスインジェクション配管（22）と、上記容器本体（21）を熱源側熱交換器（12）と繋ぐための第１配管部材（41）と、上記容器本体（21）を利用側熱交換器（13）と繋ぐための第２配管部材（42）とを備え、
   上記第１及び第２配管部材（41,42）は、一端が上記容器本体（21）のガス貯留部（21a）とそれぞれ接続する流入管（24,25）と、該各流入管（24,25）からそれぞれ分岐して上記容器本体（21）の液貯留部（21b）と接続する流出管（26,27）と、該流出管（26,27）に設けられて液貯留部（21b）から流入管（24,25）側への冷媒の流れのみを許容する逆止弁（28,29）をそれぞれ有することを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１において、
   上記容器本体（21）と各流入管（24,25）の接続位置が、各流入管（24,25）からの各流出管（26,27）の分岐位置よりも高い位置にあることを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項１又は２において、
   上記ガスインジェクション配管（22）には、気液分離器（20）から圧縮機（11）の吸入側へ向かう冷媒を減圧するための絞り機構（23）が設けられていることを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項１又は２において、
   上記熱源側熱交換器（12）と上記気液分離器（20）の間に第１膨張弁（15）が設けられ、
   上記利用側熱交換器（13）と上記気液分離器（20）の間に第２膨張弁（16）が設けられていることを特徴とする冷凍装置。
5. 請求項４において、
   上記利用側熱交換器（13）の冷却動作時には、上記第１膨張弁（15）で冷媒を減圧する一方、上記第２膨張弁（16）が全開状態となり、
   上記利用側熱交換器（13）の加熱動作時には、上記第１膨張弁（15）が全開状態となり、上記第２膨張弁（16）で冷媒を減圧することを特徴とする冷凍装置。

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