JP2016114308A - 中間圧レシーバおよび冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、容器の内部に飽和液となった蓄えられた液相冷媒を、フラッシュを生じさせることなく膨張装置に導くことができる中間圧レシーバを得ることにある。【解決手段】中間圧レシーバ(5)は、円筒状の容器(15)、冷媒流入管(17又は18)、冷媒流出管(17又は18)および気相流出管(16)を備えている。冷媒流入管(17又は18)は、気液二相冷媒を容器(15)に導く要素であり、容器(15)の底に接続されている。冷媒流出管(17又は18)は、容器(15)に蓄えられた液相冷媒を膨張装置(10, 11)に導く要素であり、容器(15)の底に接続されている。気相流出管(16)は、容器(15)内で気液二相冷媒から分離された気相冷媒が流入する要素であり、容器(15)に接続されている。容器(15)は、膨張装置(10, 11)よりも高い位置に保持されている。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、気液分離機能を有する中間圧レシーバおよび中間圧レシーバを搭載した冷凍サイクル装置に関する。

凝縮器と蒸発器との間で冷媒を循環させる経路に、気液分離機能を有する中間圧レシーバを設置した冷凍サイクル装置が知られている。

この種の冷凍サイクル装置によると、凝縮器で凝縮された高圧の液相冷媒は、第１の膨張装置で減圧されて中間圧の気液二相冷媒に相変化する。第１の膨張装置を通過した気液二相冷媒は、第１の冷媒流通管を介して中間圧レシーバに流入し、当該中間圧レシーバ内で気相冷媒と液相冷媒とに分離される。気相冷媒は、気相流出管から圧縮機に戻される。

一方、中間圧レシーバに蓄えられた液相冷媒は、第２の冷媒流通管を介して第２の膨張装置に導かれ、第２の膨張装置で減圧されて低温・低圧の気液二相冷媒に相変化する。低温・低圧の気液二相冷媒は、蒸発器を通過する過程で低温・低圧の気相冷媒に相変化するとともに、四方弁を経て圧縮機に戻される。

中間圧の気液二相冷媒が流入する中間圧レシーバは、円筒状の容器を備えており、当該容器の底部に第１の冷媒流通管および第２の冷媒流通管が接続されている。従来の中間圧レシーバでは、第１の冷媒流通管の下流端部および第２の冷媒流通管の上流端部が容器の周壁の接線方向に沿って延びている。さらに、第１の冷媒流通管から容器内に流入した気液二相冷媒により生じる旋回流に対し、第２の冷媒流通管の上流端部が向かい合うように第２の冷媒流通管の向きが規定されている。

これにより、気液二相冷媒に含まれる気相冷媒が第２の冷媒流通管の上流端部に流入し難くなり、中間圧レシーバの内部で気液分離が効率よく行われる。

特許第５１４３０４０号公報

従来の中間圧レシーバによると、容器内の液相冷媒は、容器の底部から第２の冷媒流通管を通じてそのまま上方に流出する。そのため、容器内の液相冷媒の液面と第２の膨張装置との位置関係によっては、容器の底部に開口された第２の冷媒流通管の内部に液ヘッド分の圧力を十分に作用させることが困難となる。

この結果、第２の冷媒流通管の内部を流れる液相冷媒に圧力降下が生じ、液相冷媒の一部が気化して第２の膨張装置に導かれる液相冷媒中に気泡が発生するのを否めない。

本発明の目的は、容器の内部に飽和液となった蓄えられた液相冷媒を、フラッシュを生じさせることなく膨張装置に導くことができる中間圧レシーバおよび冷凍サイクル装置を得ることにある。

実施形態によれば、中間圧レシーバは、円筒状の容器、冷媒流入管、冷媒流出管および気相流出管を備えている。前記冷媒流入管は、気液二相冷媒を前記容器に導く要素であり、前記容器の底に接続されている。前記冷媒流出管は、前記容器に蓄えられた液相冷媒を膨張装置に導く要素であり、前記容器の前記底に接続されている。前記気相流出管は、前記容器内で気液二相冷媒から分離された気相冷媒が流入する要素であり、前記容器に接続されている。前記容器は、前記膨張装置よりも高い位置に保持されている。

第１の実施形態に係る冷凍サイクル装置の回路図である。 第１の実施形態で用いる中間圧レシーバの断面図である。 図２のＦ３−Ｆ３線に沿う断面図である。 第２の実施形態に係る冷凍サイクル装置の回路図である。 第２の実施形態で用いる中間圧レシーバの断面図である。 図５のＦ６−Ｆ６線に沿う断面図である。 第３の実施形態で用いる中間圧レシーバの断面図である。 図７のＦ８−Ｆ８線に沿う断面図である。 第４の実施形態で用いる中間圧レシーバの断面図である。 （Ａ）は、第１の冷媒流通管の上端部の断面図である。（Ｂ）は、図１０（Ａ）のＦ１０Ｂ−Ｆ１０Ｂに沿う断面図である。（Ｃ）は、図１０（Ａ）の矢印Ｆ１０Ｃの方向から見た側面図である。 第５の実施形態で用いる中間圧レシーバの断面図である。 （Ａ）は、第１の冷媒流通管の先端部の断面図である。（Ｂ）は、第１の冷媒流通管の先端部を曲げた状態を示す断面図である。 第６の実施形態で用いる中間圧レシーバの断面図である。 第７の実施形態において、冷却モードで冷凍サイクル装置を運転した時の中間圧レシーバの断面図である。 第７の実施形態において、加熱モードで冷凍サイクル装置を運転した時の中間圧レシーバの断面図である。 第８の実施形態において、冷却モードで冷凍サイクル装置を運転した時の中間圧レシーバの断面図である。 第８の実施形態において、加熱モードで冷凍サイクル装置を運転した時の中間圧レシーバの断面図である。 第１の冷媒流通管、第２の冷媒流通管および邪魔板の位置関係を示す中間圧レシーバの断面図である。 第９の実施形態に係る冷凍サイクル装置の回路図である。 第９の実施形態で用いる中間圧レシーバの断面図である。

［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３を参照して説明する。

図１は、例えば冷水もしくは温水を生成する空冷ヒートポンプチリングユニット温水循環加湿器等に用いられる冷凍サイクル装置１の回路図である。本実施形態の冷凍サイクル装置１は、冷却モードおよび加熱モードで運転が可能である。

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、第１の熱交換器としての空気熱交換器４、中間圧レシーバ５、第２の熱交換器としての水熱交換器６およびアキュームレータ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。

具体的に述べると、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、空気熱交換器４に接続されている。空気熱交換器４は、膨張弁又はキャピラリーチューブのような第１の膨張装置１０を介して中間圧レシーバ５の底部に接続されている。中間圧レシーバ５の底部は、膨張弁又はキャピラリーチューブのような第２の膨張装置１１を介して水熱交換器６の冷媒流路の上流端に接続されている。

水熱交換器６は、冷媒流路との間で熱交換を行なう水流路を有している。水流路の上流端は、給水源に接続されている。水流路の下流端は、例えば貯湯タンク、給湯栓又は空調用機器に接続されている。水熱交換器６の下流端は、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、アキュームレータ７を介して圧縮機２の吸入口に接続されている。

さらに、中間圧レシーバ５の上部は、膨張弁又はキャピラリーチューブのようなバイパス用膨張装置１２を介してバイパス配管１３に接続されている。バイパス配管１３は、四方弁３の第４ポート３ｄとアキュームレータ７との間を結ぶ循環回路８の吸入回路８ａに接続されている。

本実施形態では、循環回路８のうち中間圧レシーバ５と第１の膨張装置１０とを接続する箇所が第１の冷媒配管１４ａで構成され、中間圧レシーバ５と第２の膨張装置１１との間を接続する箇所が第２の冷媒配管１４ｂで構成されている。さらに、中間圧レシーバ５とバイパス用膨張装置１２とを接続する箇所が第３の冷媒配管１４ｃで構成されている。

中間圧レシーバ５は、第１の膨張装置１０を通過した中間圧の気液二相冷媒を中間圧の気相冷媒と中間圧の液相冷媒とに分離する機能を兼ね備えている。図２および図３に示すように、中間圧レシーバ５は、円筒状の容器１５、気相流出管１６、第１の冷媒流通管１７および第２の冷媒流通管１８を主要な要素として備えている。

容器１５は、中空円筒状の容器本体２０と、容器本体２０の下端開口部を閉塞する底板２１と、容器本体２０の上端開口部を閉塞する上蓋２２と、で構成されている。本実施形態によると、容器本体２０は、容器１５の周壁１５ａを構成している。底板２１は、円盤状の中間部２１ａと、中間部２１ａの周縁から上向きに張り出す外周部２１ｂと、を含んでいる。同様に、上蓋２２は、比較的フラットな円盤状の中間部２２ａと、中間部２２ａの周縁から下向きに張り出す外周部２２ｂと、を含んでいる。底板２１の外周部２１ｂおよび上蓋２２の外周部２２ｂは、共に円弧状に湾曲されている。

このため、底板２１および上蓋２２は、夫々椀形の形状を有している。底板２１および上蓋２２を椀形とすることで、容器１５を薄肉化しつつ容器１５の強度を確保することができる。

底板２１の外周部２１ｂの上縁部は、容器本体２０の下端部に嵌合されるとともに、例えば溶接等の手段により容器本体２０に固定されている。上蓋２２の外周部２２ｂの下縁部は、容器本体２０の上端部に嵌合されるとともに、例えば溶接等の手段により容器本体２０に固定されている。このため、容器本体２０、底板２１および上蓋２２は、互いに協働して液相冷媒を蓄える分離室２３を規定している。さらに、容器１５は、分離室２３の中心を通って鉛直方向に延びる中心線Ｏ１を有している。

本実施形態によると、容器１５は、脚２４ａ，２４ｂを介して水平な設置面Ｇの上に据え付けられている。脚２４ａ，２４ｂは、容器１５の底部から設置面Ｇを指向するように下向きに延びている。そのため、容器１５は、設置面Ｇよりも高い位置で起立した姿勢に保持されている。

図２に示すように、気相流出管１６は、真っ直ぐな直管で構成されているとともに、容器１５の中心線Ｏ１と同軸状に配置されている。気相流出管１６の下端部１６ａは、上蓋２２の中間部２２ａに接続されている。本実施形態では、気相流出管１６の下端部１６ａは、上蓋２２の中間部２２ａを貫通するとともに、当該中間部２２ａに溶接等の手段により固定されている。

冷媒入口２６が気相流出管１６の下端部１６ａに形成されている。冷媒入口２６は、分離室２３に蓄えられた液相冷媒の液面Ｌよりも上方に位置するように分離室２３の上端部に開口されている。気相流出管１６の上端部１６ｂは、容器１５の上方に突出されているとともに、第３の冷媒配管１４ｃを介してバイパス用膨張装置１２に接続されている。

図２に示すように、第１の冷媒流通管１７および第２の冷媒流通管１８は、夫々真っ直ぐな直管で構成されている。第１の冷媒流通管１７は、容器１５の中心線Ｏ１に沿って起立している。第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａは、底板２１の中間部２１ａに接続されている。本実施形態では、第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａは、容器１５の下方から底板２１の中間部２１ａを貫通するとともに、当該中間部２１ａに溶接等の手段により固定されている。

第１の冷媒流通口２７が第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａに形成されている。第１の冷媒流通口２７は、分離室２３の底部に開口されているとともに、分離室２３内で容器１５の上蓋２２と向かい合っている。

第２の冷媒流通管１８は、容器１５の中心線Ｏ１に沿って起立している。第２の冷媒流通管１８の上端部１８ａは、底板２１の中間部２１ａに接続されている。本実施形態では、第２の冷媒流通管１８の上端部１８ａは、容器１５の下方から底板２１の中間部２１ａを貫通するとともに、当該中間部２１ａに溶接等の手段により固定されている。

第２の冷媒流通口２８が第２の冷媒流通管１８の上端部１８ａに形成されている。第２の冷媒流通口２８は、分離室２３の底部に開口されているとともに、分離室２３内で容器１５の上蓋２２と向かい合っている。

図３に示すように、第１の冷媒流通口２７および第２の冷媒流通口２８は、容器１５の中心線Ｏ１と直交して容器１５の径方向に延びる基準線Ｘ１の上に位置されているとともに、当該基準線Ｘ１の上で中心線Ｏ１を間に挟んで互いに並んでいる。

言い換えると、第１の冷媒流通管１７の第１の冷媒流通口２７および第２の冷媒流通管１８の第２の冷媒流通口２８は、中心線Ｏ１に対し線対称に配置されている。そのため、第１の冷媒流通口２７および第２の冷媒流通口２８は、分離室２３の底部で容器１５の径方向に互いに離れている。

第１の冷媒流通管１７および第２の冷媒流通管１８は、容器１５の底から設置面Ｇに向けて突出されている。さらに、第１の冷媒流通口２７および第２の冷媒流通口２８は、分離室２３に蓄えられた液相冷媒の液面Ｌよりも下方に位置されている。そのため、第１の冷媒流通管１７の内部および第２の冷媒流通管１８の内部には、液ヘッド分の圧力が作用するようになっている。

第１の冷媒流通管１７の下端部１７ｂは、第１の冷媒配管１４ａを介して第１の膨張装置１０に接続されている。同様に、第２の冷媒流通管１８の下端部１８ｂは、第２の冷媒配管１４ｂを介して第２の膨張装置１１に接続されている。

本実施形態によると、中間圧レシーバ５の容器１５は、脚２４ａ，２４ｂの長さに対応した分だけ設置面Ｇよりも高い位置に据え付けられている。そのため、容器１５は、冷凍サイクル装置１の中で第１の冷媒配管１４ａ、第１の膨張装置１０、第２の冷媒配管１４ｂおよび第２の膨張装置１１よりも高い位置に保持されている。

次に、冷凍サイクル装置１を冷却モードで運転した時の動作について説明する。

冷却モードでは、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。

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、高圧の過熱度の大きな気相冷媒となって循環回路８に吐出される。圧縮機２から吐出された高温・高圧の気相冷媒は、四方弁３を経由して凝縮器として機能する空気熱交換器４に導かれる。空気熱交換器４に導かれた気相冷媒は、空気と熱交換することにより凝縮し、高圧の液相冷媒に相変化する。

空気熱交換器４を通過した高圧の液相冷媒は、第１の膨張装置１０で減圧され、中間圧の気液二相冷媒に相変化する。第１の膨張装置１０を通過した気液二相冷媒は、第１の冷媒配管１４ａおよび第１の冷媒流通管１７を介して中間圧レシーバ５の分離室２３の底部に流入する。

具体的に述べると、図２に示すように、気泡ｂを含む気液二相冷媒は、第１の冷媒流通管１７の第１の冷媒流通口２７から分離室２３の底部に流入する。気液二相冷媒が分離室２３に流入すると、気泡ｂを含む気相冷媒は液相冷媒よりも密度が低いために、浮力を受けて上昇する。この結果、気相冷媒よりも密度が高い液相冷媒が飽和液となって分離室２３の底部に溜まり、液相冷媒よりも密度が小さい気相冷媒が分離室２３の上部に溜まる。

このため、冷却モードでは、第１の冷媒流通管１７が中間圧の気液二相冷媒を分離室２３に流入させる冷媒流入管として機能する。第１の冷媒流通管１７から分離室２３に流入した中間圧の気液二相冷媒は、分離室２３内で中間圧の気相冷媒と中間圧の液相冷媒とに分離される。

分離室２３の上部に溜まった中間圧の気相冷媒は、気相流出管１６を通って分離室２３から流出するとともに、第３の冷媒配管１４ｃを経てバイパス用膨張装置１２に導かれる。中間圧の気相冷媒は、バイパス用膨張装置１２で減圧され、低温・低圧の気相冷媒に相変化する。バイパス用膨張装置１２を通過した低温・低圧の気相冷媒は、バイパス配管１３および循環回路８の吸入回路８ａを通じてアキュームレータ７に流入する。

一方、分離室２３の底部に蓄えられた液相冷媒は、重力を受けて第２の冷媒流通管１８の第２の冷媒流通口２８に流入する。すなわち、第２の冷媒流通口２８は、分離室２３に蓄えられた液相冷媒の液面Ｌよりも下方で分離室２３の底部に開口されているので、第２の冷媒流通管１８の内部に液ヘッド分の圧力が作用する。

この結果、分離室２３に蓄えられた中間圧の液相冷媒は、そのまま第２の冷媒流通口２８から第２の冷媒流通管１８を通じて容器１５の下方に流出する。したがって、冷却モードでは、第２の冷媒流通管１８が冷媒流出管として機能する。

分離室２３から流出した中間圧の液相冷媒は、第２の冷媒流通管１８から第２の冷媒配管１４ｂを経て第２の膨張装置１１に導かれる。中間圧の液相冷媒は、第２の膨張装置１１で減圧され、低温・低圧の気液二相冷媒に相変化する。第２の膨張装置１１を通過した低温・低圧の気液二相冷媒は、水熱交換器６の冷媒流路に導かれ、当該冷媒流路を通過する過程で水流路を流れる水と熱交換する。言い換えると、水熱交換器６が蒸発器として機能する。

この結果、冷媒流路を流れる気液二相冷媒は、蒸発して水流路内の水から熱を受け入れ、蒸発潜熱によって低温・低圧の気相冷媒に相変化する。水流路内の水は、潜熱を奪われることにより冷やされ、冷水となって例えば空調用機器に供給される。

水熱交換器６を通過した低温・低圧の気相冷媒は、四方弁３を通じて循環回路８の吸入回路８ａに流入し、当該吸入回路８ａでバイパス配管１３から戻される低温・低圧の気相冷媒と合流した後、アキュームレータ７を経て圧縮機２の吸込口に吸い込まれる。圧縮機２に吸い込まれた低温・低圧の気相冷媒は、再び高温の過熱度の大きな気相冷媒となって圧縮機２から循環回路８に吐出される。

本実施形態によると、第２の冷媒流通管１８の第２の冷媒流通口２８は、中間圧レシーバ５の分離室２３に蓄えられた液相冷媒の液面Ｌよりも下方に位置している。このため、液相冷媒は、第２の冷媒流通管１８の内部に作用する液ヘッド分の圧力、ならびに中間圧力と吸入圧力との圧力差により第２の冷媒流通口２８からそのまま下方に流出する。

この際、中間圧レシーバ５の分離室２３は、第２の冷媒流通管１８の下流に位置された第２の膨張装置１１よりも高い位置に設置されているので、分離室２３から第２の膨張装置１１に至る経路を流れる冷媒に生じる圧力損失よりも、第２の冷媒流通管１８の内部に作用する液ヘッド分の圧力を高くすることができる。

特に、第２の冷媒流通管１８から第２の膨張装置１１までの配管長を極力短くしたり、あるいは配管径を太くして内部流速を低くすれば、分離室２３から第２の膨張装置１１に至る経路の圧力損失が抑制され、液相冷媒に過大な圧力降下が生じるのを回避することができる。

この結果、分離室２３に飽和液となった蓄えられた液相冷媒を、フラッシュを生じさせることなく第２の膨張装置１１に導くことが可能となり、冷凍サイクル装置１の冷却能力の低下あるいは制御性の悪化を防止できる。

一方、加熱モードでは、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。

加熱モードで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、高圧の過熱度の大きな気相冷媒となって循環回路８に吐出される。圧縮機２から吐出された高温・高圧の気相冷媒は、四方弁３を経由して水熱交換器６の冷媒流路に導かれ、当該冷媒流路を流れる過程で水流路を流れる水と熱交換する。すなわち、加熱モードでは、水熱交換器６が凝縮器として機能する。

この結果、冷媒流路を流れる気相冷媒は、水流路を流れる水と熱交換することにより凝縮し、高圧の液相冷媒に相変化する。水流路内の水は、気相冷媒の熱を受けることにより加熱され、温水となって例えば空調用機器に供給される。

水熱交換器６を通過した液相冷媒は、第２の膨張装置１１で減圧され、中間圧の気液二相冷媒に相変化する。第２の膨張装置１１を通過した中間圧の気液二相冷媒は、第２の冷媒配管１４ｂおよび第２の冷媒流通管１８を介して中間圧レシーバ５の分離室２３の底部に流入する。

具体的に述べると、気泡ｂを含む気液二相冷媒は、第２の冷媒流通管１８の第２の冷媒流通口２８から分離室２３の底部に流入する。気液二相冷媒が分離室２３に流入すると、前記冷却モードの時と同様に、気相冷媒よりも密度が高い液相冷媒が飽和液となって分離室２３の底部に溜まり、液相冷媒よりも密度が小さい気相冷媒が分離室２３の上部に溜まる。したがって、加熱モードでは、第２の冷媒流通管１８が中間圧の気液二相冷媒を分離室２３に導く冷媒流入管として機能する。

分離室２３の上部に溜まった中間圧の気相冷媒は、気相流出管１６から第３の冷媒配管１４ｃを経てバイパス用膨張装置１２に導かれるとともに、バイパス用膨張装置１２で減圧されて低温・低圧の気相冷媒に相変化する。バイパス用膨張装置１２を通過した低温・低圧の気相冷媒は、バイパス配管１３および循環回路８の吸入回路８ａを通じてアキュームレータ７に流入する。

分離室２３の底部に蓄えられた液相冷媒は、重力を受けて第１の冷媒流通管１７の第１の冷媒流通口２７に流入する。すなわち、第１の冷媒流通口２７は、分離室２３内の液相冷媒の液面Ｌよりも下方で分離室２３の底部に開口されているので、第１の冷媒流通管１７の内部に液ヘッド分の圧力が作用する。

この結果、分離室２３に蓄えられた中間圧の液相冷媒は、そのまま第１の冷媒流通口２７から第１の冷媒流通管１７を通じて容器１５の下方に流出する。したがって、加熱モードでは、第１の冷媒流通管１７が冷媒流出管として機能する。

分離室２３から流出した中間圧の液相冷媒は、第１の冷媒流通管１７から第１の冷媒配管１４ａを経て第１の膨張装置１０に導かれる。中間圧の液相冷媒は、第１の膨張装置１０で減圧され、低温・低圧の気液二相冷媒に相変化する。第１の膨張装置１０を通過した低温・低圧の気液二相冷媒は、空気熱交換器４で熱交換することにより蒸発し、低温・低圧の気相冷媒に相変化する。言い換えると、空気熱交換器４が蒸発器として機能する。

空気熱交換器４を通過した低温・低圧の気相冷媒は、四方弁３を通じて循環回路８の吸入回路８ａに流入し、当該吸入回路８ａでバイパス配管１３から戻される低温・低圧の気相冷媒と合流した後、アキュームレータ７を経て圧縮機２の吸込口に吸い込まれる。圧縮機２に吸い込まれた低温・低圧の気液二相冷媒は、再び高温の過熱度の大きな気相冷媒となって圧縮機２から循環回路８に吐出される。

本実施形態によると、第１の冷媒流通管１７の第１の冷媒流通口２７は、中間圧レシーバ５の分離室２３に蓄えられた液相冷媒の液面Ｌよりも下方に位置するので、液相冷媒は、第１の冷媒流通管１７の内部に作用する液ヘッド分の圧力、ならびに中間圧力と吸入圧力との圧力差により第１の冷媒流通口２７からそのまま下方に流出する。

この際、中間圧レシーバ５の分離室２３は、第１の冷媒流通管１７の下流に位置された第１の膨張装置１０よりも高い位置に設置されているので、分離室２３から第１の膨張装置１０に至る経路を流れる冷媒に生じる圧力損失よりも、第１の冷媒流通管１７の内部に作用する液ヘッド分の圧力を高くすることができる。

特に、第１の冷媒流通管１７から第１の膨張装置１０までの配管長を極力短くしたり、あるいは配管径を太くして内部流速を低くすれば、分離室２３から第１の膨張装置１０に至る経路の圧力損失が抑制され、液相冷媒に過大な圧力降下が生じるのを回避することができる。したがって、加熱モードにおいても分離室２３に蓄えられた液相冷媒を、フラッシュを生じさせることなく第１の膨張装置１０に導くことができる。

第１の実施形態において、第１の冷媒流通管１７および第２の冷媒流通管１８の形状は直管に限らず、例えば第１の冷媒流通管１７の下端部１７ｂおよび第２の冷媒流通管１８の下端部１８ｂを横向きに折り曲げるようにしてもよい。

さらに、中間圧レシーバ５の容器１５を第１の膨張装置１０および第２の膨張装置１１よりも高い位置に設置する手段は、脚２４ａ，２４ｂに特定されるものではない。例えば、中間圧レシーバ５の容器１５を設置面Ｇから起立した壁にブラケットを用いて固定することで、中間圧レシーバ５の設置位置を高めてもよい。

［第２の実施形態］
図４ないし図６は、第２の実施形態を開示している。

第２の実施形態は、中間圧レシーバ５の気相流出管３１に関する事項が第１の実施形態と相違している。それ以外の中間圧レシーバ５を含む冷凍サイクル装置１の構成は、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については同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

図５および図６に示すように、気相流出管３１は、真っ直ぐな直管部３１ａを有している。気相流出管３１の直管部３１ａは、容器１５の中心線Ｏ１の上で容器１５の底板２１に接続されている。

具体的に述べると、気相流出管３１の直管部３１ａは、容器１５の下方から中心線Ｏ１に沿って底板２１の中間部２１ａを貫通しており、当該直管部３１ａの軸方向に沿う中間部が底板２１の中間部２１ａに溶接等の手段により固定されている。このため、気相流出管３１は、直管部３１ａの上半分の領域が容器１５の分離室２３に収容されているとともに、分離室２３に蓄えられた液相冷媒の液面Ｌを貫通している。

図５に示すように、冷媒入口３２が直管部３１ａの上端部３１ｂに形成されている。冷媒入口３２は、上蓋２２の中間部２２ａに近接した位置で分離室２３に開口されており、分離室２３に蓄えられた液相冷媒の液面Ｌよりも上方に位置されている。

さらに、直管部３１ａの下半分の領域は、第１の冷媒流通管１７と第２の冷媒流通管１８との間を通って容器１５の下方に突出されている。直管部３１ａの下端部３１ｃは、第３の冷媒配管１４ｃを介してバイパス用膨張装置１２に接続されている。

本実施形態によると、第１の冷媒流通管１７、第２の冷媒流通管１８および気相流出管３１の全てが容器１５の底板２１の中間部２１ａを貫通して容器１５の下方に突出されているとともに、容器１５の径方向に延びる基準線Ｘ１の上に一列に配列されている。

このため、中間圧レシーバ５を組み立てる際に、第１の冷媒流通管１７、第２の冷媒流通管１８および気相流出管３１は、共通の底板２１に固定すればよく、中間圧レシーバ５の組み立て作業を容易に行うことができる。

特に、第１の冷媒流通管１７、第２の冷媒流通管１８および気相流出管３１は、全て真っ直ぐな直管で構成されているので、容器１５の底板２１に対し容器１５の外から第１の冷媒流通管１７、第２の冷媒流通管１８および気相流出管３１を差し込んで固定することができる。

よって、組み立てが完了した容器１５に、第１の冷媒流通管１７、第２の冷媒流通管１８および気相流出管３１を個々に接続することができ、容器１５の製造工程を簡略化することができる。

しかも、第１の冷媒流通管１７、第２の冷媒流通管１８および気相流出管３１の全てが容器１５の底板２１に接続されているので、容器１５の上蓋２２の上に配管用のスペースを確保する必要はない。この結果、中間圧レシーバ５を設置するためのスペースをコンパクトにすることができる。

さらに、容器１５の上から配管用のスペースを排除できるので、例えば中間圧レシーバ５を設置すべき箇所の高さ寸法が制限されていても、配管用のスペースの分だけ容器１５の設置位置を高くすることができる。

このため、冷却モードでの運転時においては、分離室２３の下流に位置された第２の冷媒流通管１８および第２の冷媒配管１４ｂに作用する液ヘッド分の圧力を十分に確保できる。よって、分離室２３に蓄えられた液相冷媒を、フラッシュを生じさせることなく第２の膨張装置１１に導くことができる。

同様に、加熱モードでの運転時においては、分離室２３の下流側に位置された第１の冷媒流通管１７および第１の冷媒配管１４ａに作用する液ヘッド分の圧力を十分に確保できる。したがって、分離室２３に蓄えられた液相冷媒を、フラッシュを生じさせることなく第１の膨張装置１０に導くことができる。

［第３の実施形態］
図７および図８は、第３の実施形態を開示している。

第３の実施形態は、第１の冷媒流通管１７および第２の冷媒流通管１８に関する事項が第１の実施形態と相違している。それ以外の中間圧レシーバ５を含む冷凍サイクル装置１の構成は、第２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２の実施形態と同一の構成については同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

図７および図８に示すように、分離室２３の底部に導入された第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａは、容器１５の径方向に延びた基準線Ｘ１の上で容器１５の中心線Ｏ１から遠ざかる方向に円弧状に曲げられている。

具体的に述べると、第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａは、分離室２３の底部で容器本体２０の周壁１５ａの下端部を指向するように湾曲された第１の湾曲部４１を含んでいる。第１の冷媒流通管１７の中心を通る鉛直線Ｐ１に対する第１の湾曲部４１の曲げ角度θ１は、例えば３０°以上、９０°以下とすることが望ましい。第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａを湾曲させたことで、第１の冷媒流通管１７の第１の冷媒流通口２７は、底板２１の中間部２１ａに対し斜め上向きに開口されている。

分離室２３の底部に導入された第２の冷媒流通管１８の上端部１８ａは、容器１５の径方向に延びた基準線Ｘ１の上で容器１５の中心線Ｏ１から遠ざかる方向に円弧状に曲げられている。

具体的に述べると、第２の冷媒流通管１８の上端部１８ａは、分離室２３の底部で容器本体２０の周壁１５ａの下端部を指向するように湾曲された第２の湾曲部４２を含んでいる。第２の冷媒流通管１８の中心を通る鉛直線Ｐ２に対する第２の湾曲部４２の曲げ角度θ２は、例えば３０°以上、９０°以下とすることが望ましい。第２の冷媒流通管１８の上端部１８ａを湾曲させたことで、第２の冷媒流通管１８の第２の冷媒流通口２８は、底板２１の中間部２１ａに対し斜め上向きに開口されている。

したがって、第１の冷媒流通管１７の第１の湾曲部４１と第２の冷媒流通管１８の第２の湾曲部４２とは、分離室２３の底部で互いに遠ざかるように逆方向に曲げられている。

本実施形態によると、冷凍サイクル装置１を冷却モードで運転した時、気泡ｂを含む気液二相冷媒は、第１の冷媒流通管１７の第１の冷媒流通口２７から分離室２３の底部に流入する。第１の冷媒流通口２７は、第１の湾曲部４１の存在により分離室２３の底部で容器本体２０の周壁１５ａの下端部を指向するように斜め上向きに開口されているので、気液二相冷媒は、第１の冷媒流通口２７から周壁１５ａの下端部の内面に向けて噴出する。

このため、気液二相冷媒は、周壁１５ａの内面に沿うようにして分離室２３に流入することになり、当該気液二相冷媒が分離室２３内で容器１５の上蓋２２に向けて鉛直方向に一気に吹き上がるのを回避できる。よって、液相冷媒の液滴が分離室２３の上部に到達するのを防止できるとともに、液滴が分離室２３の上部に開口された気相流出管３１の冷媒入口３２に流入し難くなる。

一方、冷凍サイクル装置１を加熱モードで運転した時、気泡ｂを含む気液二相冷媒は、第２の冷媒流通管１８の第２の冷媒流通口２８から分離室２３の底部に流入する。第２の冷媒流入口２８は、第２の湾曲部４２の存在により分離室２３の底部で容器本体２０の周壁１５ａの下端部を指向するように斜め上向きに開口されているので、気液二相冷媒は、第２の冷媒流通口２８から周壁１５ａの下端部の内面に向けて噴出する。

このため、気液二相冷媒は、周壁１５ａの内面に沿うようにして分離室２３に流入することになり、当該気液二相冷媒が分離室２３内で容器１５の上蓋２２に向けて鉛直方向に一気に吹き上がるのを回避できる。よって、液相冷媒の液滴が分離室２３の上部に到達するのを防止できるとともに、液滴が分離室２３の上部に開口された気相流出管３１の冷媒入口３２に流入し難くなる。

ところで、本実施形態では、容器１５の底板２１を椀状に形成したことに伴い、第１の冷媒流通管１７および第２の冷媒流通管１８が底板２１の中間部２１ａを貫通している。このため、第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａおよび第２の冷媒流通管１８の上端部１８ａが容器１５の中心線Ｏ１に接近した位置で分離室２３の底部に導入されている。

このような構成において、第１の冷媒流通管１７の第１の冷媒流通口２７および第２の冷媒流通管１８の第２の冷媒流通口２８を容器１５の鉛直方向に沿うように上向きに開口させると、第１の冷媒流通口２７および第２の冷媒流通口２８が容器１５の周壁１５ａの内面から離れる。そのため、気液二相冷媒が容器１５の周壁１５ａの内面に沿って流通し難くなる。

しかるに、本実施形態では、第１の冷媒流通口２７および第２の冷媒流通口２８は、共に分離室２３の底部で周壁１５ａの内面を指向するように斜め上向きに開口されている。加えて、第１の湾曲部４１および第２の湾曲部４２を設けたことで、第１の冷媒流通口２７および第２の冷媒流通口２８が周壁１５ａに近づいている。

このため、気液二相冷媒は、第１の冷媒流通口２７又は第２の冷媒流通口２８から周壁１５ａの内面に沿うようにして流れ、この流れの過程で気泡ｂを含む密度の低い気相冷媒が液相冷媒から分離される。

よって、第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａおよび第２の冷媒流通管１８の上端部１８ａを曲げるだけのシンプルな構成で気液分離効率を高めることができる。

第３の実施形態において、第１の湾曲部４１の曲げ角度θ１および第２の湾曲部４２の曲げ角度θ２は、互いに同じでもよいし相違していてもよい。

［第４の実施形態］
図９および図１０は、第４の実施形態を開示している。

第４の実施形態は、第１の冷媒流通管１７および第２の冷媒流通管１８に関する事項が第３の実施形態と相違している。それ以外の中間圧レシーバ５を含む冷凍サイクル装置１の構成は、第３の実施形態と同様である。そのため、第４の実施形態において、第３の実施形態と同一の構成については同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

図９および図１０に示すように、第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａは、容器１５の鉛直方向に沿うよう分離室２３の底部に導入されている。ガイド片５１が第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａに一体に形成されている。ガイド片５１は、第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａの周壁に機械加工により切り込み５２を形成し、当該切り込み５２により囲まれた箇所を第１の冷媒流通管１７の内側に押し込むことで構成されている。

詳しく述べると、図１０（Ｃ）に示すように、切り込み５２は、一対の直線部５２ａ，５２ｂと、湾曲部５２ｃとで規定されている。直線部５２ａ，５２ｂは、第１の冷媒流通管１７の軸方向に延びているとともに、第１の冷媒流通管１７の周方向に互いに間隔を存して並んでいる。湾曲部５２ｃは、直線部５２ａ，５２ｂの下端の間に跨るとともに、下向きの円弧を描くように湾曲されている。

図１０（Ａ）に矢印Ａ示すように、第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａの周壁のうち、切り込み５２で囲まれた領域を押圧すると、当該領域が直線部５２ａ，５２ｂの上端の間を結ぶ真っ直ぐな折り曲げ線５３を支点として第１の冷媒流通管１７の内側に入り込む。これにより、第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａにガイド片５１が形成される。

ガイド片５１は、第１の冷媒流通管１７の中心を通る鉛直線Ｐ１に対して傾いている。鉛直線Ｐ１に対するガイド片５１の傾斜角度θ３は、例えば３０°以上、９０°以下とすることが望ましい。したがって、ガイド片５１は、第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａの内側で容器本体２０の周壁１５ａの下端部を指向するように斜め上向きに延びている。

ガイド片５１のうち切り込み５２の湾曲部５２ｃに対応する先端縁５１ａは、円弧状に湾曲された形状を有している。そのため、図１０（Ｂ）に示すように、ガイド片５１の先端縁５１ａは、第１の冷媒流通管１７の内周面に沿っており、ガイド片５１の先端縁５１ａと第１の冷媒流通管１７の内周面との間に生じる隙間ｇが極力小さく抑えられている。

さらに、第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａの切り込み５２は、上端部１７ａの周壁に第１の冷媒流通口２７を規定している。第１の冷媒流通口２７は、ガイド片５１の下に位置されるとともに、底板２１の外周部２１ｂを指向するように分離室２３の底部に開口されている。

図９に示すように、第２の冷媒流通管１８の上端部１８ａは、容器１５の鉛直方向に沿うよう分離室２３の底部に導入されている。第２の冷媒流通管１８の上端部１８ａには、第１の冷媒流通管１７と同様のガイド片５１と、ガイド片５１の下に位置された第２の冷媒流通口２８と、が形成されている。第２の冷媒流通口２８は、分離室２３の底部で第１の冷媒流通口２７とは逆方向に開口されている。

本実施形態によると、冷凍サイクル装置１を冷却モードで運転した時、第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａに達した気泡ｂを含む気液二相冷媒の多くは、傾斜されたガイド片５１により容器本体２０の周壁１５ａの下端部の方向に案内されるとともに、第１の冷媒流通口２７から周壁１５ａの下端部の内面に向けて噴出する。

冷凍サイクル装置１を加熱モードで運転した時、第２の冷媒流通管１８の上端部１８ａに達した気泡ｂを含む気液二相冷媒の多くは、傾斜されたガイド片５１により容器本体２０の周壁１５ａの下端部の方向に案内されるとともに、第２の冷媒流通口２８から周壁１５ａの下端部の内面に向けて噴出する。

この結果、冷却モードおよび加熱モードのいずれにおいても、気液二相冷媒は、容器１５の周壁１５ａの内面に沿うようにして分離室２３に流入することになり、気液二相冷媒が分離室２３内で容器１５の上蓋２２に向けて鉛直方向に一気に吹き上がるのを防止できる。

さらに、本実施形態によると、気液二相冷媒の流れ方向を案内するガイド片５１は、第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａおよび第２の冷媒流通管１８の上端部１８ａの内側に位置されている。そのため、第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａおよび第２の冷媒流通管１８の上端部１８ａは、共に直管の形状を維持し、容器１５の底板２１に対し容器１５の外から第１の冷媒流通管１７および第２の冷媒流通管１８を差し込んで固定することができる。

よって、組み立てが完了した容器１５に、第１の冷媒流通管１７、第２の冷媒流通管１８および気相流出管３１を個々に接続することが可能となり、容器１５の製造工程を簡略化することができる。

第４の実施形態において、第１の冷媒流通管１７のガイド片５１の曲げ角度θ３および第２の冷媒流通管１８のガイド片５１の曲げ角度θ３は、互いに同じでもよいし相違していてもよい。

［第５の実施形態］
図１１および図１２は、第５の実施形態を開示している。

第５の実施形態は、第１の冷媒流通管１７および第２の冷媒流通管１８に関する事項が第４の実施形態と相違している。それ以外の中間圧レシーバ５を含む冷凍サイクル装置１の構成は、第４の実施形態と同様である。そのため、第５の実施形態において、第４の実施形態と同一の構成については同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

図１１に示すように、第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａは、容器１５の鉛直方向に沿うよう分離室２３の底部に導入されている。第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａに、底板２１の外周部２１ｂを指向するように開口された第１の冷媒流通口２７が形成されている。第１の冷媒流通口２７は、第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａを機械加工により斜めに切り落とし、その尖った先端部を第１の冷媒流通管１７の管径の範囲内で円弧状に湾曲させることで構成されている。

具体的に述べると、図１２（Ａ）に示すように、第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａに、先細り状に尖った尖鋭部６１が形成されている。尖鋭部６１は、第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａを第１の冷媒流通管１７の中心を通る鉛直線Ｐ１に対し斜めにカットすることで構成されている。

尖鋭部６１は、楕円形状の開口端６２と、当該開口端６２と向かい合う先端壁部６３と、を有している。本実施形態では、図１２（Ｂ）に矢印Ｂで示すように、第１の冷媒流通管１７の先端壁部６３を第１の冷媒流通管１７の管径Ｄの範囲内で開口端６２の方向に押圧することで、先端壁部６３を円弧状に湾曲させている。湾曲された先端壁部６３は、第１の冷媒流通管１７と同軸の鉛直線Ｐ１と交差するガイド部６４を構成している。鉛直線Ｐ１に対するガイド部６４の傾斜角度θ４は、例えば３０°以上、９０°以下とすることが望ましい。ガイド部６４は、第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａで容器本体２０の周壁１５ａの下端部を指向するように斜め上向きに延びている。

この結果、第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａが管径Ｄの範囲内で底板２１の外周部２１ｂを指向するように変形し、前記開口端６２が分離室２３の底部に開口された第１の冷媒流通口２７として機能するようになっている。

図１１に示すように、第２の冷媒流通管１８の上端部１８ａは、容器１５の鉛直方向に沿うよう分離室２３の底部に導入されている。第２の冷媒流通管１８の上端部１８ａには、第１の冷媒流通管１７と同様のガイド部６４および第２の冷媒流通口２８が形成されている。第２の冷媒流通口２８は、分離室２３の底部で第１の冷媒流通口２７とは逆方向に開口されている。

本実施形態によると、冷凍サイクル装置１を冷却モードで運転した時、第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａに達した気泡ｂを含む気液二相冷媒の多くは、傾斜されたガイド部６４により容器本体２０の周壁１５ａの下端部の方向に案内されるとともに、第１の冷媒流通口２７から周壁１５ａの下端部の内面に向けて噴出する。

冷凍サイクル装置１を加熱モードで運転した時、第２の冷媒流通管１８の上端部１８ａに達した気泡ｂを含む気液二相冷媒の多くは、傾斜されたガイド部６４により容器本体２０の周壁１５ａの下端部の方向に案内されるとともに、第２の冷媒流通口２８から周壁１５ａの下端部の内面に向けて噴出する。

この結果、冷却モードおよび加熱モードのいずれにおいても、気液二相冷媒は、容器１５の周壁１５ａの内面に沿うようにして分離室２３に流入することになり、気液二相冷媒が分離室２３内で容器１５の上蓋２２に向けて鉛直方向に一気に吹き上がるのを防止できる。

さらに、本実施形態によると、気液二相冷媒の流れ方向を案内するガイド部６４は、第１の冷媒流通管１７および第２の冷媒流通管１８の管径Ｄの範囲内に位置されている。そのため、第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａおよび第２の冷媒流通管１８の上端部１８ａは、共に直管の形状を維持することができ、容器１５の底板２１に対し容器１５の外から第１の冷媒流通管１７および第２の冷媒流通管１８を差し込んで固定することができる。

よって、組み立てが完了した容器１５に、第１の冷媒流通管１７、第２の冷媒流通管１８および気相流出管３１を個々に接続することができ、容器１５の製造工程を簡略化することができる。

第５の実施形態において、第１の冷媒流通管１７のガイド部６４の曲げ角度θ４および第２の冷媒流通管１８のガイド部６４の曲げ角度θ４は、互いに同じでもよいし相違していてもよい。

［第６の実施形態］
図１３は、第６の実施形態を開示している。

第６の実施形態は、第３の実施形態をさらに発展させた内容であって、中間圧レシーバ５を含む冷凍サイクル装置１の構成は、第３の実施形態と同様である。そのため、第６の実施形態において、第３の実施形態と同一の構成には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

図１３は、中間圧レシーバ５の容器１５を径方向に沿って破断した時の第１の冷媒流通管１７の第１の湾曲部４１と第２の冷媒流通管１８の第２の湾曲部４２との位置関係を平面的に示している。図１３において、直線Ｙ１は、基準線Ｘ１に対する第１の冷媒流通口２７の開口方向を示し、直線Ｙ２は、基準線Ｘ１に対する第２の冷媒流通口２８の開口方向を示している。

図１３に示すように、第１の冷媒流通口２７は、直線Ｙ１が第１の冷媒流通管１７に隣接した位置で基準線Ｘ１と直交する容器１５の接線Ｚ１と交差する方向を指向するように開口されている。本実施形態では、直線Ｙ１と基準線Ｘ１とで規定される角度θ５は、例えば６０°〜８０°に設定されている。

第２の冷媒流通口２８は、直線Ｙ２が第２の冷媒流通管１８に隣接した位置で基準線Ｘ１と直交する容器１５の接線Ｚ２と交差する方向を指向するように開口されている。本実施形態では、直線Ｙ２と基準線Ｘ１とで規定される角度θ６は、例えば６０°〜８０°に設定されている。

さらに、第１の冷媒流通口２７および第２の冷媒流通口２８は、容器１５の内部で互いに逆方向を指向するように開口されている。言い換えると、第１の冷媒流通口２７は、容器１５の中心線Ｏ１を中心として容器１５の周方向に１８０°回動させた時に、丁度第２の冷媒流通口２８と重なり合うような位置関係を有している。

本実施形態によると、第１の冷媒流通口２７の開口方向を示す直線Ｙ１が基準線Ｘ１と直交する容器１５の接線Ｚ１と交差しているので、冷却モードの時に第１の冷媒流通口２７から分離室２３の底部に流入する気液二相冷媒は、分離室２３内で容器本体２０の内面に沿って旋回するように流れる。

しかも、第１の冷媒流通口２７は、容器本体２０の周壁１５ａの下端部を指向するように斜め上向きに開口されているので、気泡ｂを含む気液二相冷媒は、分離室２３内で旋回しながら上昇する。このため、液相冷媒に比べて密度が低い気相冷媒が積極的に分離室２３の上部に導かれる。

冷却モードの時に分離室２３の底部に蓄えられた液相冷媒が流入する第２の冷媒流通口２８は、分離室２３内で第１の冷媒流入口２７に対し逆向きに開口されている。そのため、分離室２３に蓄えられた液相冷媒は、分離室２３内で旋回する気液二相冷媒の流れに対向しながら第２の冷媒流通口２８に流入する。したがって、気泡ｂを含む気相冷媒が第２の冷媒流通口２８に流入し難くなる。

一方、第２の冷媒流通口２８の開口方向を示す直線Ｙ２にしても、基準線Ｘ１と直交する容器１５の接線Ｚ２と交差しているので、加熱モードの時に第２の冷媒流通口２８から分離室２３の底部に流入する気液二相冷媒は、分離室２３内で容器本体２０の内面に沿って旋回するように流れる。

しかも、第２の冷媒流通口２８は、容器本体２０の周壁１５ａの下端部を指向するように斜め上向きに開口されているので、気泡ｂを含む気液二相冷媒は、分離室２３内で旋回しながら上昇する。このため、液相冷媒に比べて密度が低い気相冷媒が積極的に分離室２３の上部に導かれる。

加熱モードの時に分離室２３の底部に蓄えられた液相冷媒が流入する第１の冷媒流通口２７は、分離室２３内で第２の冷媒流入口２８に対し逆向きに開口されている。そのため、分離室２３に蓄えられた液相冷媒は、分離室２３内で旋回する気液二相冷媒の流れに対向しながら第１の冷媒流通口２７に流入する。

したがって、冷却モードおよび加熱モードのいずれにおいても、気泡ｂを含む気相冷媒が第１の冷媒流通口２７又は第２の冷媒流通口２８に流入し難くなり、第１の膨張装置１０又は第２の膨張装置１１に対しフラッシュを生じさせない状態で液相冷媒を導くことができる。

さらに、本実施形態によると、気液二相冷媒は、周壁１５ａの内面に沿う旋回流となって分離室２３に流入するので、当該気液二相冷媒が分離室２３内で容器１５の上蓋２２に向けて鉛直方向に一気に吹き上がるのを防止できる。

よって、第３の実施形態と同様に、液相冷媒の液滴が分離室２３の上部に到達するのを防止でき、液滴が分離室２３の上部に開口された気相流出管３１の冷媒入口３２に流入し難くなる。

本実施形態において、分離室２３内のスワールを強化する必要がある場合は、第１の冷媒流通口２７の開口方向を規定する角度θ５および第２の冷媒流通口２８の開口方向を規定する角度θ６の値を大きくすればよい。

さらに、第１の冷媒流通口２７の開口方向を規定する角度θ５と第２の冷媒流通口２８の開口方向を規定する角度θ６とは、互いに同一であることが理想的であるが、相違していてもよい。その理由は、冷凍サイクル装置１を冷却モードで運転した時と加熱モードで運転した時とでは、分離室２３に蓄えられる余剰冷媒量の相違により分離室２３内の液相冷媒の液面Ｌの位置が異なり、冷媒の流出抵抗、流入抵抗および気液分離効率を考慮した場合の角度θ５およびθ６の最適な値が冷凍サイクル装置１を適用する製品によって異なるためである。

なお、本実施形態は、第４の実施形態または第５の実施形態に係る中間圧レシーバにも同様に適用することができる。

［第７の実施形態］
図１４および図１５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の冷媒流通管１７および第２の冷媒流通管１８に関する事項が第３の実施形態と相違しており、それ以外の中間圧レシーバ５を含む冷凍サイクル装置１の構成は、第３の実施形態と同様である。そのため、第７の実施形態において、第３の実施形態と同一の構成には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

冷却モードおよび加熱モードに切り替えが可能で、かつ凝縮器と蒸発器の内容積が大きく異なる冷凍サイクル装置１に中間圧レシーバ５を付設した場合、冷却モードと加熱モードとで中間圧レシーバ５の分離室２３に貯溜される余剰の液相冷媒の量が大きく相違する。

本実施形態では、冷却モードの時に分離室２３に貯溜される液相冷媒の量が、加熱モードの時に分離室２３に貯溜される液相冷媒の量よりも少ない場合を例に掲げて説明する。図１４は、冷却モードの時に分離室２３に貯溜された液相冷媒の液面Ｌ１の位置を示し、図１５は、加熱モードの時に分離室２３に貯溜された液相冷媒の液面Ｌ２の位置を示している。

図１４および図１５に示すように、本実施形態では、第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａが、第２の冷媒流通管１８の上端部１８ａよりも上方に位置されている。言い換えると、第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａと第２の冷媒流通管１８の上端部１８ａとが容器１５の高さ方向に互いにずれている。これにより、第１の冷媒流通管１７の第１の冷媒流通口２７が第２の冷媒流通口２８よりも高い位置で分離室２３に開口されている。

冷凍サイクル装置１を冷却モードで運転した時、図１４に示すように第１の冷媒流通管１７の第１の冷媒流通口２７は、分離室２３に貯溜された液相冷媒の液面Ｌ１に近い位置で液相冷媒の中に開口されている。そのため、気相冷媒中に含まれる気泡ｂは、速やかに液面Ｌ１に到達し、液相冷媒の液面Ｌ１の低下により気泡ｂに加わる浮力が小さい状況下においても、気相冷媒を液相冷媒から確実に分離することができる。

さらに、冷媒の流入側となる第１の冷媒流通口２７は、冷媒の流出側となる第２の冷媒流通口２８よりも高い位置で分離室２３に開口されているので、第１の冷媒流通口２７から分離室２３に流入する気液二相冷媒に含まれる気泡ｂが第２の冷媒流通口２８の付近に到達し難くなる。

この結果、冷却モードの時に、気泡ｂを含む気相冷媒が第２の冷媒流通口２８に流入するのを防止でき、第２の膨張装置１１に対しフラッシュを生じさせない状態で液相冷媒を導くことができる。

冷凍サイクル装置１を加熱モードで運転した時は、図１５に示すように分離室２３に貯溜された液相冷媒の液面Ｌ２が上昇する。そのため、加熱モードの時に冷媒の流出側となる第１の冷媒流通口２７が、冷媒の流入側となる第２の冷媒流通口２８よりも高い位置で分離室２３に開口されていても、分離室２３に貯溜された液相冷媒を第１の膨張装置１０に確実に導くことができる。

一方、加熱モードでは、冷媒の流出側となる第１の冷媒流通口２７よりも低い位置で気泡ｂを含む気液二相冷媒が分離室２３に流入する。しかるに、前記第３の実施形態の図８に示すように、冷媒の流入側となる第２の冷媒流通口２８は、基準線Ｘ１の上で容器本体２０の周壁１５ａの内面に向けて開口されているので、第２の冷媒流通口２８から分離室２３に導かれた気液二相冷媒は、旋回流を生じることなく周壁１５ａの内面に沿うように上昇する。それとともに、液相冷媒の液面Ｌ２の上昇に伴って気泡ｂを含む気相冷媒に浮力が強く働き、気泡ｂの多くは液面Ｌ２に向けて上昇する。

加えて、冷媒の流出側となる第１の冷媒流通口２７と冷媒の流入側となる第２の冷媒流通口２８とは、基準線Ｘ１の上で互いに逆向きに開口されているので、第２の冷媒流通口２８から分離室２３に導かれた気相冷媒に浮力が強く働くことと相まって、第１の冷媒流通口２７の付近に気相冷媒が到達するのを回避できる。

よって、冷却モードおよび加熱モードのいずれにおいても、気泡ｂを含む気相冷媒が第１の冷媒流通口２７又は第２の冷媒流通口２８に流入し難くなり、第１の膨張装置１０又は第２の膨張装置１１に対しフラッシュを生じさせない状態で液相冷媒を導くことができる。

なお、加熱モードで冷凍サイクル装置１を運転した時に、液相冷媒の液面の位置が図１４に示すように低くなる場合は、気液二相冷媒が第１の冷媒流通管１７から分離室２３に流入するように循環回路８の回路構成を変更すればよい。

なお、本実施形態は、第４の実施形態または第５の実施形態に係る中間圧レシーバにも同様に適用することができる。

［第８の実施形態］
図１６ないし図１８は、第８の実施形態を開示している。

第８の実施形態は、分離室２３の底部に邪魔板７１を設置した点が第７の実施形態と相違している。それ以外の中間圧レシーバ５を含む冷凍サイクル装置１の構成は、第７の実施形態と同様である。そのため、第８の実施形態において、第７の実施形態と同一の構成には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

図１６ないし図１８に示すように、邪魔板７１は、単なるフラットな板であって、その周縁の複数個所を容器１５の底板２１に溶接することで容器１５と一体化されている。邪魔板７１は、気相流出管３１と第２の冷媒流出管１８との間で底板２１の内面から起立されている。

図１８に示すように、邪魔板７１は、分離室２３の底部を第１の領域７２ａと第２の領域７２ｂとに区分けしている。冷却モードの時に気液二相冷媒を分離室２３に導く第１の冷媒流通管１７は、第１の領域７２ａに位置されている。加熱モードの時に気液二相冷媒を分離室２３に導く第２の冷媒流通管１８は、第２の領域７２ｂに位置されている。そのため、邪魔板７１は、第１の冷媒流通管１７と第２の冷媒流通管１８との間で分離室２３の底から立ち上がっていると言い換えることができる。

図１８に示すように、邪魔板７１の周縁と底板２１の内面との間には、部分的に隙間が形成されている。隙間は、分離室２３の第１の領域７２ａと第２の領域７２ｂとの間で液相冷媒の自由な流れを許容する通路７３を構成している。

さらに、邪魔板７１の上縁７１ａは、第１の冷媒流通管１７の上端部１７ａよりも距離ｄだけ下方に位置されているとともに、第２の冷媒流通管１８の上端部１８ａよりも上方に位置されている。

本実施形態によると、加熱モードで冷凍サイクル装置１を運転すると、図１７に示すように、気液二相冷媒が第２の冷媒流通管１８の第２の冷媒流通口２８から分離室２３の底部に流入する。この際、気泡ｂを含む密度が低い気相冷媒は、前記第７の実施形態と同様に、旋回流を生じることなく周壁１５ａの内面に沿うように上昇する。それとともに、気相冷媒に浮力が強く働き、気相冷媒の多くが液面Ｌ２に向けて上昇する。

加えて、本実施形態では、第２の冷媒流通管１８と隣り合うように底板２１から起立した邪魔板７１が配置され、当該邪魔板７１の上縁７１ａが分離室２３の底部で第２の冷媒流通管１８の上端部１８ａよりも上方に位置されている。

このため、加熱モードの時に、第２の冷媒流通管１８の第２の冷媒流通口２８から分離室２３の底部に流入した気液二相冷媒に含まれる気泡ｂが第１の冷媒流通管１７の方向に移動しようとしても、気泡ｂの移動が邪魔板７１の上部によって制限される。よって、第１の冷媒流通口２７の付近に気相冷媒が到達するのを防止できる。

一方、冷凍サイクル装置１が冷却モードで運転を開始した直後では、図１６に示すように、分離室２３に貯溜された液相冷媒の液面Ｌ１が邪魔板７１の上縁７１ａよりも低い位置にある。

この際、邪魔板７１によって分離室２３の底部が第１の領域７２ａと第２の領域７２ｂとに完全に仕切られていると、液相冷媒の液面Ｌ１が邪魔板７１の上縁７１ａを超えるまでは、流出側となる第２の冷媒流通管１８の第２の冷媒流通口２８に液相冷媒を導くことができない。

これに対し、本実施形態では、邪魔板７１の周縁と底板２１の内面との間に液相冷媒の流通を許容する通路７３が確保されている。このため、液相冷媒は、第１の領域７２ａと第２の領域７２ｂとの間を自由に往来することができ、液相冷媒の液面Ｌ１が邪魔板７１の上縁７１ａより低い状態でも、流出側となる第２の冷媒流通口２８に液相冷媒を導くことができる。

なお、加熱モードの時に冷媒流出側となる第１の冷媒流通口２７に気泡ｂが移動するのを妨げる邪魔板７１は、前記第１の実施形態ないし第７の実施形態に係る中間圧レシーバ５にも同様に適用することができる。

［第９の実施形態］
図１９および図２０は、第９の実施形態に係る冷凍サイクル装置１を開示している。

本実施形態は、中間圧レシーバ５の内部に内部熱交換器１００を収容した点が第３の実施形態と相違している。これ以外の中間圧レシーバ５を含む冷凍サイクル装置１の基本的な構成は、第３の実施形態と同様である。そのため、第９の実施形態において、第３の実施形態と同一の構成については同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

図２０に示すように、内部熱交換器１００は、例えばコイル状に巻回された冷媒管１０１を有している。冷媒管１０１は、容器１５の内部に同軸状に収容されているとともに、容器１５の内面から離れた状態で分離室２３の底部に設置されている。

そのため、本実施形態では、冷媒管１０１の下半分の領域が分離室２３に蓄えられた液相冷媒中に浸漬し、冷媒管１０１の上半分の領域が液相冷媒の液面Ｌを貫通して気相冷媒の雰囲気中に露出している。

図１９に示すように、冷媒管１０１の上流端は、バイパス用膨張装置１２および第３の冷媒配管１４ｃを介して中間圧レシーバ５の気相流出管３１に接続されている。さらに、冷媒管１０１の下流端は、バイパス配管１３、循環回路８の吸入回路８ａおよびアキュームレータ７を介して圧縮機２に接続されている。

本実施形態によると、冷却モードでは、凝縮器としての空気熱交換器４を通過した高圧の液相冷媒は、第１の膨張装置１０で減圧されて中間圧の気液二相冷媒に相変化した後、中間圧レシーバ５に導かれる。

中間圧レシーバ５で気相冷媒と分離された中間圧の液相冷媒は、第２の膨張装置１１を経て蒸発器としての水熱交換器６に導かれる。

中間圧レシーバ５で液相冷媒と分離された中間圧の気相冷媒は、バイパス用膨張装置１２で減圧されて若干の過熱度を有した低温・低圧の気相冷媒に相変化する。バイパス用膨張装置１２を通過した低温・低圧の気相冷媒は、中間圧レシーバ５の内部に設置された内部熱交換器１００の冷媒管１０１を流通し、この流れの過程で容器１５に蓄えられた中温・中圧の飽和液相冷媒との間で熱交換が行われる。

この結果、容器１５に蓄えられた液相冷媒は、過冷却度を増加された状態で第２の冷媒流通管１８から第２の膨張装置１１に流入する。そのため、第２の膨張装置１１に対し気相冷媒を伴うことなく液相冷媒のみを導くことが可能となる。

一方、加熱モードでは、凝縮器としての水熱交換器６を通過した高圧の液相冷媒は、第２の膨張装置１１で減圧されて中間圧の気液二相冷媒に相変化した後、中間圧レシーバ５に導かれる。

中間圧レシーバ５で気相冷媒と分離された中間圧の液相冷媒は、第１の膨張装置１０を経て蒸発器としての空気交換器４に導かれる。

中間圧レシーバ５で液相冷媒と分離された中間圧の気相冷媒は、バイパス用膨張装置１２で減圧されて若干の過熱度を有した低温・低圧の気相冷媒に相変化する。バイパス用膨張装置１２を通過した低温・低圧の気相冷媒は、中間圧レシーバ５の内部に設置された内部熱交換器１００の冷媒管１０１を流通し、この流れの過程で容器１５に蓄えられた中温・中圧の飽和液相冷媒との間で熱交換が行われる。

この結果、容器１５に蓄えられた液相冷媒は、過冷却度を増加された状態で第１の冷媒流通管１７から第１の膨張装置１０に流入する。そのため、第１の膨張装置１０に対し気相冷媒を伴うことなく液相冷媒のみを導くことができる。

よって、冷却モードおよび加熱モードのいずれにおいても、第１の膨張装置１０又は第２の膨張装置１１に対しフラッシュを生じさせない状態で液相冷媒を導くことができる。

しかも、内部熱交換器１００の冷媒管１０１は、容器１５内の底部でコイル状に巻回されているので、容器１５内の液相冷媒との接触面積を十分に確保することができる。

それとともに、冷媒管１０１は、容器１５の内面から離れているので、冷媒管１０１内を流れる低温・低圧の気相冷媒の熱が容器１５に逃げるのを防止できる。よって、低温・低圧の気相冷媒と中温・中圧の飽和液相冷媒との間での熱交換を効率よく行うことができる。

加えて、内部熱交換器１００の冷媒管１０１は、圧縮機２に接続された吸入回路８ａとは別の要素であるため、冷媒管１０１として例えば吸入回路８ａよりも小径な気相流出管３１と口径が同等の配管を使用することができる。このため、容器１５の内部に冷媒管１０１を配管する広いスペースを確保する必要はなく、容器１５の内部に内部熱交換器１００を収容したにも拘らず、中間圧レシーバ５の大型化を抑制することができる。

さらに、バイパス配管１３に接続される冷媒管１０１をコイル状に巻回したことに伴いバイパス配管１３の圧力損失が増加したとしても、冷媒管１０１に流入する気相冷媒の温度が容器１５の内部に蓄えられた飽和液相冷媒の温度に若干近づく程度にとどまる。そのため、低温・低圧の気相冷媒と中温・中圧の飽和液相冷媒との間での交換熱量が若干低下するものの、冷凍サイクル装置１の成績係数に悪影響が生じることはない。

本実施形態では、冷媒管１０１がコイル状に巻回されているので、冷媒管１０１の複数のループ部は、予め規定されたピッチ角で傾斜している。そのため、中間圧レシーバ５の分離室２３に流入した気液二相冷媒が分離室２３内で旋回しながら上昇する場合には、冷媒管１０１のループ部を気液二相冷媒の旋回方向に対し逆向きに傾斜させることが望ましい。

このようにすれば、気液二相冷媒が冷媒管１０１に逆らいながら上昇するので、気液二相冷媒が冷媒管１０１に万遍なく接触する。このため、低温・低圧の気相冷媒と中温・中圧の飽和液相冷媒との間での熱交換をより一層効率よく行うことができる。

さらに、バイパス配管１３から吸入回路８ａに合流する気相冷媒の過熱度が大きくなる。このため、圧縮機２に吸い込まれる気相冷媒の過熱度を通常の５〜１０Ｋ程に制御する場合に、蒸発器６の出口で確保すべき過熱度を理想的な０Ｋ付近にすることができ、冷凍サイクル装置１を冷却モードで運転した時のＣＯＰを高めることができる。

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。

１…冷凍サイクル装置、４…空気熱交換器、５…中間圧レシーバ、６…水熱交換器、８…循環回路、１５…容器、１６，３１…気相流出管、１７…第１の冷媒流通管、１８…第２の冷媒流通管

Claims (13)

1. 凝縮器と蒸発器との間に設けられ、気液二相冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離する円筒状の容器と、
   前記容器の底に接続され、前記気液二相冷媒を前記容器に導く冷媒流入管と、
   前記容器の前記底に接続され、前記容器に蓄えられた前記液相冷媒が流入するとともに当該液相冷媒を膨張装置に導く冷媒流出管と、
   前記容器に接続され、前記容器内で前記気液二相冷媒から分離された前記気相冷媒が流入する気相流出管と、を含み、
   前記容器が前記膨張装置よりも高い位置に保持された中間圧レシーバ。
2. 前記冷媒流入管および前記冷媒流出管は、夫々真っ直ぐな端部を有し、前記冷媒流入管の前記端部および前記冷媒流出管の前記端部が前記容器の前記底に接続された請求項１に記載の中間圧レシーバ。
3. 前記冷媒流出管の前記端部は、前記容器内に開口された冷媒流通口を有し、当該冷媒流通口が前記容器に蓄えられた前記液相冷媒の液面よりも下方に位置された請求項２に記載の中間圧レシーバ。
4. 前記気相流出管は、真っ直ぐな直管部を有し、当該直管部が前記容器の前記底に接続された請求項２又は請求項３に記載の中間圧レシーバ。
5. 前記容器の前記底は、比較的フラットな中間部と、当該中間部の周縁部から立ち上がる円弧状に湾曲された外周部と、を含み、前記冷媒流入管、前記冷媒流出管および前記気相流出管の前記直管部が前記底の前記中間部を貫通して配置された請求項４に記載の中間圧レシーバ。
6. 前記冷媒流入管の前記端部および前記冷媒流出管の前記端部は、前記容器の径方向に互いに離間して配置された請求項２又は請求項３に記載の中間圧レシーバ。
7. 前記容器は、前記底から立ち上がる円筒状の周壁を有し、前記冷媒流入管の前記端部および前記冷媒流出管の前記端部は、夫々前記容器内で前記周壁の内面を指向するように互いに逆向きに開口された冷媒流通口を有し、前記冷媒流通口は、前記冷媒流入管の前記端部および前記冷媒流出管の前記端部に夫々機械加工を施すことにより形成された請求項２に記載の中間圧レシーバ。
8. 前記冷媒流通口は、前記容器の前記底に対し斜め上向きに開口された請求項７に記載の中間圧レシーバ。
9. 前記容器は、前記底から立ち上がる円筒状の周壁を有し、前記冷媒流入管の前記端部および前記冷媒流出管の前記端部は、夫々前記周壁の内面を指向するように互いに逆向きに曲げられた湾曲部を含み、当該湾曲部は、前記容器の前記底に対し斜め上向きに開口された冷媒流通口を有する請求項２に記載の中間圧レシーバ。
10. 前記冷媒流入管の前記端部および前記冷媒流出管の前記端部は、前記容器の中心を通って前記容器の径方向に延びた基準線の上に位置され、前記冷媒流入管の前記冷媒流通口および前冷媒流出管の前記冷媒流通口は、前記基準線と直交するように前記容器の前記周壁に接する接線に対し交差する方向を向くように開口された請求項９に記載の中間圧レシーバ。
11. 前記冷媒流入管の前記端部と前記冷媒流出管の前記端部とが前記容器の高さ方向に互いにずれている請求項６ないし請求項１０のいずれか一項に記載の中間圧レシーバ。
12. 前記冷媒流入管の前記端部と前記冷媒流出管の前記端部との間で前記容器の前記底から立ち上がる邪魔板をさらに備え、前記邪魔板と前記容器との間、又は前記邪魔板に前記液相冷媒の流れを許容する通路が設けられ、前記邪魔板の上縁が前記冷媒流入管の前記端部よりも下方に位置された請求項１１に記載の中間圧レシーバ。
13. 冷媒が循環する循環回路と、
    前記循環回路に設けられた請求項１ないし請求項１２のいずれか一項に記載の中間圧レシーバと、
    を備えた冷凍サイクル装置。

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