JP5393623B2 - Gas-liquid separator and refrigeration cycle apparatus equipped with the same - Google Patents
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Description
本発明は、二相冷媒を気体冷媒及び液冷媒に分離する気液分離器及びそれを搭載した冷凍サイクル装置に関する。 The present invention relates to a gas-liquid separator that separates a two-phase refrigerant into a gas refrigerant and a liquid refrigerant, and a refrigeration cycle apparatus equipped with the gas-liquid separator.
従来の気液分離器として、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、ブリッジ回路、膨張弁、気液分離器及び室内熱交換器を順次配管によって接続した冷凍サイクルにおいて、分離したガス冷媒を圧縮機の吸入配管に戻すものがある（例えば、特許文献１参照）。 As a conventional gas-liquid separator, compressed gas refrigerant is compressed in a refrigeration cycle in which a compressor, a four-way valve, an outdoor heat exchanger, a bridge circuit, an expansion valve, a gas-liquid separator, and an indoor heat exchanger are sequentially connected by piping. Some return to the suction pipe of the machine (for example, see Patent Document 1).
この特許文献１に記載された気液分離器では、冷房運転及び暖房運転それぞれの場合において、冷凍サイクルを流れる冷媒の方向を切り替えるために四方弁が使用され、冷房運転及び暖房運転において冷媒が流れる方向が変わっても、気液分離器に流れる冷媒の方向を冷房運転及び暖房運転の双方で一定とするためにブリッジ回路が使用されている。また、特許文献１に記載された気液分離器は、流入配管が接続された第１容器と、液冷媒の流出配管が下部に、ガス冷媒の流出配管が上部に接続された第２容器とを備えている。そして、第１容器の上部及び第２容器の上部には、ガス冷媒を通過させるための配管が設けられ、そして、第１容器の下部及び第２容器の下部には、液冷媒を通過させるための配管が設けられている。これによって、気液二相冷媒が流入する第１容器で、液冷媒の液面が波立ったり、又は泡立ったりしても、第２容器内においては液冷媒の液面の波立ち及び泡立ちが抑制されるようにして、液冷媒がガス冷媒と共に流出するのを防止しようとしている。
In the gas-liquid separator described in
しかしながら、特許文献１に記載された気液分離器においては、第１容器において、流入した気液二相状態の冷媒速度を低下させて気液分離するか、又は、泡立った状態の気液二相の冷媒から気泡状態の冷媒蒸気を浮上させて気液分離するため、流入配管の径に比べて第１容器の直径をかなり大きくする必要があり、気液分離器が大型化するという問題点があった。
However, in the gas-liquid separator described in
本発明は、上記のような課題に対応したものであり、高い気液分離効率を有しつつ小型化された気液分離器及びそれを搭載した冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。 The present invention addresses the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a gas-liquid separator that has a high gas-liquid separation efficiency and is miniaturized, and a refrigeration cycle apparatus equipped with the gas-liquid separator.
本発明の気液分離器は、第１配管と、第２配管と、前記第１配管の上部と前記第２配管の上部とを接続する上部配管と、前記第１配管の下部と前記第２配管の下部とを接続する下部配管と、前記第１配管の途中に接続され、気液二相状態の流体を前記第１配管内に流入させる流体流入配管と、前記上部配管に接続され、気相流体を流出させる気相流体流出配管と、前記下部配管に接続され、液相流体を流出させる液相流体流出配管と、を備え、前記第１配管、前記第２配管、前記上部配管及び前記下部配管によってループ状配管を形成したものである。 The gas-liquid separator of the present invention includes a first pipe, a second pipe, an upper pipe connecting an upper part of the first pipe and an upper part of the second pipe, a lower part of the first pipe, and the second pipe. A lower pipe that connects a lower part of the pipe, a fluid inflow pipe that is connected in the middle of the first pipe, and allows a gas-liquid two-phase fluid to flow into the first pipe, and the upper pipe; A gas phase fluid outflow pipe for flowing out a phase fluid; and a liquid phase fluid outflow pipe connected to the lower pipe and for flowing out the liquid phase fluid, the first pipe, the second pipe, the upper pipe, and the A loop pipe is formed by the lower pipe.
本発明によれば、高い気液分離効率によって気液二相状態の冷媒を分離することができ、しかも、この気液分離器は容器を持たない冷媒配管のみから構成されているため、製造コストを大幅に低減することができ、さらに、気液分離器の小型化及び薄型化を実現することができる。 According to the present invention, the gas-liquid two-phase refrigerant can be separated with high gas-liquid separation efficiency, and the gas-liquid separator is composed only of the refrigerant pipe having no container. The gas-liquid separator can be reduced in size and thickness.
実施の形態１．
（冷凍サイクル装置の全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置の構成図である。
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置は、少なくとも、圧縮機１、四方弁２、熱源側の第１熱交換器３、膨張弁４、気液分離器５、利用側の第２熱交換器６を備えており、圧縮機１、四方弁２、第１熱交換器３、膨張弁４、気液分離器５、第２熱交換器６、四方弁２、そして、圧縮機１の順で冷媒配管によって接続され、冷凍サイクル回路（冷媒回路）の主回路を構成している。また、気液分離器５において後述する気体冷媒流出配管１６から、第２熱交換器６と四方弁２とを接続する冷媒配管に接続するバイパス回路１０が構成されている。このバイパス回路１０には、電磁弁７、逆止弁８及びキャピラリーチューブ９が備えられている。なお、図１においては、気体冷媒流出配管１６から、電磁弁７、逆止弁８、そしてキャピラリーチューブ９の順で接続されているが、この接続順序に限定されるものではなく、いずれの順序でもよい。
(Overall configuration of refrigeration cycle equipment)
FIG. 1 is a configuration diagram of a refrigeration cycle apparatus equipped with a gas-
The refrigeration cycle apparatus according to the present embodiment includes at least a
圧縮機１は、吸入した気体冷媒を圧縮し、高温高圧の気体冷媒を吐出する。
The
四方弁２は、圧縮機１から吐出された気体冷媒の流路を切り替える機能を有する。本実施の形態に係る冷凍サイクル装置が冷房運転を実施する場合、四方弁２は、圧縮機１から吐出された気体冷媒が第１熱交換器３に流入するように流路を切り替える。一方、暖房運転を実施する場合、四方弁２は、圧縮機１から吐出された気体冷媒が第２熱交換器６に流入するように流路を切り替える。
The four-
第１熱交換器３は、外気等と内部を流通する冷媒との熱交換を実施し、外気等を送り込むためのファンをその近傍に備えている。本実施の形態に係る冷凍サイクル装置が冷房運転を実施する場合、第１熱交換器３は、圧縮機１から吐出された高温高圧の気体冷媒と、ファンによって送られてくる外気等との熱交換を実施し、その気体冷媒を凝縮させる。一方、暖房運転を実施する場合、第１熱交換器３は、膨張弁４から送られてくる低温低圧冷媒と、ファンによって送られてくる外気等との熱交換を実施し、その低圧冷媒を蒸発させる。
The
膨張弁４は、流入してきた液冷媒を膨張させて減圧し、低温低圧の気液二相冷媒として流出する。
The
気液分離器５は、流入してきた気液二相冷媒を液冷媒及び気体冷媒に分離する。この気液分離器５の構成及び動作の詳細については、後述する。
The gas-
第２熱交換器６は、室内空気等と内部を流通する冷媒との熱交換を実施し、室内空気等を送り込むためのファンをその近傍に備えている。本実施の形態に係る冷凍サイクル装置が冷房運転を実施する場合、第２熱交換器６は、気液分離器５によって気液二相冷媒から分離された低温低圧の液冷媒と、ファンによって送られてくる室内空気等との熱交換を実施し、その低温低圧の液冷媒を蒸発させる。一方、暖房運転を実施する場合、第２熱交換器６は、圧縮機１から吐出された高温高圧の気体冷媒と、ファンによって送られてくる外気等との熱交換を実施し、その気体冷媒を凝縮させる。
The second heat exchanger 6 is provided with a fan for performing heat exchange between room air and the like and refrigerant flowing through the inside, and for sending room air and the like in the vicinity thereof. When the refrigeration cycle apparatus according to the present embodiment performs the cooling operation, the second heat exchanger 6 is supplied by a low-temperature and low-pressure liquid refrigerant separated from the gas-liquid two-phase refrigerant by the gas-
電磁弁７は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置によって冷房運転が実施される場合、開状態とし、気液分離器５によって気液二相冷媒から分離された気体冷媒をバイパス回路１０に流通させる。また、電磁弁７は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置によって暖房運転が実施される場合、閉状態とし、冷媒がバイパス回路１０に流通しないようにする。
When the cooling operation is performed by the refrigeration cycle apparatus according to the present embodiment, the
逆止弁８は、バイパス回路１０において冷媒を一方向のみに流通させるものであり、具体的には、気液分離器５から圧縮機１への方向に冷媒を流通させる。
The
キャピラリーチューブ９は、銅製等の毛細管であり、バイパス回路１０に流通させる気体冷媒の流量を調整する。
なお、流用を調整する手段として膨張弁を用いてもよい。
The capillary tube 9 is a capillary tube made of copper or the like, and adjusts the flow rate of the gaseous refrigerant to be circulated through the
An expansion valve may be used as means for adjusting diversion.
なお、膨張弁４は、本発明における「膨張手段」に相当する。
The
（気液分離器５の構成）
図２は、本発明の実施の形態１に係る気液分離器５の構造図である。
図２で示されるように、本実施の形態に係る気液分離器５は、略垂直方向に配置された第１の冷媒流路としての第１縦配管１１、同様に略垂直方向に配置された第２の冷媒流路としての第２縦配管１２、第１縦配管１１の上端部と第２縦配管１２の上端部とを接続する連結部としての上部配管１３、及び、第１縦配管１１の下端部と第２縦配管１２の下端部を接続する連結部としての下部配管１４を備えている。さらに、気液分離器５は、第１縦配管１１と直交するように接続された第１縦配管１１内への冷媒流入路としての冷媒流入配管１５、第２縦配管１２と上部配管１３との合流部から上方に延設された気体冷媒の流出路としての気体冷媒流出配管１６、及び、第２縦配管１２と下部配管１４との合流部から下方に延設された液冷媒の流出路としての液冷媒流出配管１７を備えている。上記の第１縦配管１１、第２縦配管１２、上部配管１３及び下部配管１４によってループ状配管３０が形成されている。
(Configuration of gas-liquid separator 5)
FIG. 2 is a structural diagram of the gas-
As shown in FIG. 2, the gas-
上部配管１３は、後述するように、第１縦配管１１内を上昇する気体冷媒２０ａを、第２縦配管１２内を上昇する気体冷媒２０ｃと合流させる冷媒配管である。また、上部配管１３は、第１縦配管１１の上端部と、その第１縦配管１１の上端部より上方に位置する第２縦配管１２の上端部との間に、ループ状配管３０の外側に向かって円弧状となるように形成されている。
As will be described later, the
下部配管１４は、後述するように、第１縦配管１１内を下降する液冷媒２１ｂを、第２縦配管１２及び液冷媒流出配管１７へ送り込む冷媒配管である。また、下部配管１４は、第１縦配管１１の下端部と、その第１縦配管１１の下端部より下方に位置する第２縦配管１２の下端部との間に、ループ状配管３０の外側に向かって円弧状となるように形成されている。
As will be described later, the
冷媒流入配管１５は、ループ状配管３０の最上点と最下点との間において、垂直方向にＨ１：Ｈ２の比となる位置において、第１縦配管１１と直交するように接続されている。この冷媒流入配管１５と第１縦配管１１との接続部は、衝突部３０ａを形成している。また、距離Ｈ１は、気液二相冷媒の気液分離において十分な高さであればよく、Ｈ１：Ｈ２の比は限定されるものではないが、例えば、２：１〜３：１程度に設定すればよい。
The
なお、第１縦配管１１及び第２縦配管１２は、それぞれ本発明における「第１配管」及び「第２配管」に相当する。また、冷媒流入配管１５、気体冷媒流出配管１６及び液冷媒流出配管１７は、それぞれ本発明における「流体流入配管」、「気相流体流出配管」及び「液相流体流出配管」に相当する。
The first
（冷凍サイクル装置の冷房動作及び気液分離器５の気液分離動作）
図３は、本発明の実施の形態１に係る気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置、及び、気液分離器を搭載していない冷凍サイクル装置におけるエンタルピーと圧力との関係を示すモリエル線図であり、図４は、気液分離器を搭載しない冷凍サイクル装置の構成図の例である。図３において、実線は気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置、そして、破線は気液分離器を搭載していない図４で示される冷凍サイクル装置のエンタルピーと圧力との関係を示している。また、図３における点Ａ〜点Ｆが示す冷媒状態は、図１で示される本実施の形態に係る冷凍サイクル装置における点Ａ〜点Ｆにおける冷媒の各状態に対応している。さらに、図３における点Ａ〜点Ｃ及び点Ｄ’が示す冷媒状態は、図４で示される冷凍サイクル装置における点Ａ〜点Ｃ及び点Ｄ’における冷媒の各状態に対応している。なお、ここでは、冷凍サイクル装置として空気調和機を例とし、熱源側の第１熱交換器３が室外熱交換器、そして、利用側の第２熱交換器６が室内熱交換器として機能するものとする。
(Cooling operation of the refrigeration cycle apparatus and gas-liquid separation operation of the gas-liquid separator 5)
FIG. 3 is a Mollier line showing the relationship between enthalpy and pressure in a refrigeration cycle apparatus equipped with the gas-
まず、図４で示される気液分離器を搭載していない冷凍サイクル装置が冷房運転を実施する場合の動作について、図３及び図４を参照しながら説明する。
図４で示される気液分離器を搭載していない冷凍サイクル装置において、まず、圧縮機１によって圧縮され吐出された高温高圧の気体冷媒は、四方弁２を経由して、第１熱交換器３へ流入する（点Ａ）。この第１熱交換器３へ流入した気体冷媒は、外気と熱交換が実施されて凝縮し、液冷媒となって、第１熱交換器３から流出する。第１熱交換器３から流出した液冷媒（点Ｂ）は、膨張弁４へ流れ込み、この膨張弁４によって膨張及び減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒（点Ｃ）は、第２熱交換器６へ流入し、室内空気と熱交換が実施されて蒸発し、低温低圧の気体冷媒となって第２熱交換器６から流出する。この第２熱交換器６から流出した気体冷媒（点Ｄ’）は、四方弁２を経由して圧縮機１に流入し、再び圧縮される。
First, the operation when the refrigeration cycle apparatus not equipped with the gas-liquid separator shown in FIG. 4 performs the cooling operation will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
In the refrigeration cycle apparatus that does not include the gas-liquid separator shown in FIG. 4, first, the high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant compressed and discharged by the
以上のように、図４で示される気液分離器を搭載していない冷凍サイクル装置においては、膨張弁４を通過した後の気液二相冷媒（点Ｃ）が、第２熱交換器６へ流入するため、冷媒が第２熱交換器６を通過する際の圧力損失が大きくなる（図３において（ＰＣ−ＰＤ’）に相当する）。
As described above, in the refrigeration cycle apparatus that does not include the gas-liquid separator shown in FIG. 4, the gas-liquid two-phase refrigerant (point C) after passing through the
次に、図１で示される本実施の形態に係る気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置が冷房運転を実施する場合の動作について、図１〜図３を参照しながら説明する。
まず、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置は、電磁弁７を開状態にして、バイパス回路１０に冷媒が流通するようにする。圧縮機１によって圧縮され吐出された高温高圧の気体冷媒は、四方弁２を経由して、第１熱交換器３へ流入する（点Ａ）。第１熱交換器３へ流入した気体冷媒は、外気と熱交換が実施されて凝縮し、液冷媒となって、第１熱交換器３から流出する。第１熱交換器３から流出した液冷媒（点Ｂ）は、膨張弁４へ流れ込み、この膨張弁４によって膨張及び減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒（点Ｃ）は、気液分離器５へ流入する。
Next, the operation when the refrigeration cycle apparatus equipped with the gas-
First, the refrigeration cycle apparatus according to the present embodiment opens the
ここで、気液分離器５による気液二相冷媒の気液分離動作について詳述する。上記のように気液二相冷媒（点Ｃ）は、図２における気液二相冷媒１９として、気液分離器５における冷媒流入配管１５から流入する。この冷媒流入配管１５から流入した気液二相冷媒１９は、第１縦配管１１を横切って、衝突部３０ａにおける第１縦配管１１の壁面に衝突する。この衝突によって、気液二相冷媒１９は、慣性の大きい液冷媒２１ａが第１縦配管１１に付着することによって気液分離される。このとき、第１縦配管１１は容器ではなく、断面積の小さい冷媒配管であるので、衝突による泡立ちがほとんど発生することがない。
なお、冷媒流入配管１５は、第１縦配管１１に対して直交となるように接続されるものとしているが、これに限定されるものではない。ただし、冷媒流入配管１５を第１縦配管１１に対して直交となるように接続することによって、衝突部３０ａにおける第１縦配管１１の壁面への衝突のエネルギーが大きくなり、気液二相冷媒の気液分離効率が向上する。
また、第１縦配管１１を内面溝付管にしてもよい。こうすることで、溝の表面張力によって、衝突により発生する泡立ちが抑制される効果がある。
Here, the gas-liquid separation operation of the gas-liquid two-phase refrigerant by the gas-
In addition, although the refrigerant | coolant inflow piping 15 shall be connected so that it may become orthogonal with respect to the 1st
Further, the first
気液二相冷媒１９から分離した液冷媒２１ａは、重力を受けて、液冷媒２１ｂとして第１縦配管１１及び下部配管１４を下方に向かって進む。その後、液冷媒２１ｂは、第１縦配管１１の下部、下部配管１４、及び第２縦配管１２の下部において溜まり、液冷媒流出配管１７から気液分離器５の外部へ流出する。
The
また、気液二相冷媒１９から分離した気体冷媒２０ａは、液冷媒２１ｂが第１縦配管１１の下部に溜まることによって第１縦配管１１を上方に向かって進み、上部配管１３を経由し、さらに、第２縦配管１２を上昇してきた後述する気体冷媒２０ｃと合流し、気体冷媒２０ｄとなって気体冷媒流出配管１６から気液分離器５の外部へ流出する。
In addition, the
また、気液二相冷媒１９が衝突部３０ａで気液分離された液冷媒２１ａが、液冷媒２１ｂとして重力落下する際、同様に分離された気体冷媒２０ａの一部である気体冷媒２０ｂを巻き込む場合がある。このとき、巻き込まれた気体冷媒２０ｂは、下部配管１４を経由して第２縦配管１２へ流入し、この第２縦配管１２内で浮力を受けて、第２縦配管１２内の液冷媒２１ｂの液面から分離して、気体冷媒２０ｃとして第２縦配管１２を上方に向かって進み、上部配管１３を流れてきた気体冷媒２０ａと合流し、気体冷媒２０ｄとなって気体冷媒流出配管１６から気液分離器５の外部へ流出する。
Further, when the
また、気体冷媒２０ａが第１縦配管１１を上昇する際、この気体冷媒２０ａが液冷媒２１ａの一部である液冷媒２１ｃを引っ張り上げるため、この液冷媒２１ｃが第１縦配管１１を上昇するようになる。しかし、冷媒流入配管１５の径の中心からループ状配管３０の最上点までの距離Ｈ１を大きくとることによって、液冷媒２１ｃは、重力落下するので、気体冷媒流出配管１６から気体冷媒２０ｄと共に気液分離器５から流出することはない。
Further, when the
また、液冷媒２１ｃが上部配管１３に到達した場合であっても、液冷媒２１ｃの密度が、上部配管１３を流通する気体冷媒２０ａよりも大きいため、液冷媒２１ｃは、上部配管１３の底を流れるようになり、第２縦配管１２へ到達したとき、液冷媒２１ｄとして第２縦配管１２を重力落下し、液冷媒流出配管１７から流出する。このとき、液冷媒２１ｄは、第２縦配管１２を上昇する気体冷媒２０ｃに逆らって落下する必要があるが、第２縦配管１２を上昇する気体冷媒２０ｃと、第１縦配管１１を上昇する気体冷媒２０ａとを比較すると、第１縦配管１１を上昇する気体冷媒２０ａの方が、その冷媒量が大きく、そして流速も速く、かつ、第２縦配管１２を上昇する気体冷媒２０ｃの速度は十分遅いため、液冷媒２１ｄは、第２縦配管１２を重力落下する。
Even when the liquid refrigerant 21c reaches the
本実施の形態に係る気液分離器５は、冷凍サイクル装置の中で、以上のように作用し、高い気液分離効率で気液二相冷媒を気体冷媒と液冷媒とに分離することができる。
The gas-
そして、液冷媒流出配管１７から気液分離器５の外部へ流出した液冷媒２１ｂ（点Ｅ）は、第２熱交換器６へ流入する。第２熱交換器６へ流入した液冷媒は、室内空気と熱交換が実施されて蒸発し、気体冷媒となって、第２熱交換器６から流出する。一方、気体冷媒流出配管１６から気液分離器５の外部へ流出した気体冷媒２０ｄ（点Ｆ）は、バイパス回路１０における電磁弁７、逆止弁８及びキャピラリーチューブ９を経由した後、第２熱交換器６を通過した気体冷媒と合流し（点Ｄ）、四方弁２を経由して、圧縮機１へ流入し、再び圧縮される。
Then, the liquid refrigerant 21 b (point E) that has flowed out of the gas-
以上のように、図１で示される本実施の形態に係る気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置においては、第２熱交換器６に液冷媒のみを通過させるため、第２熱交換器６を通過する際の圧力損失を低下させることができる（図３において（ＰＣ−ＰＤ）に相当する）ため、圧縮機１の吸入圧力が、圧力ＰＤ’から圧力ＰＤに上昇し、圧縮機１が吸入圧力から吐出圧力まで圧縮するのに必要な仕事量を減少させることができる。これによって、第２熱交換器６の蒸発能力と圧縮機１の入力との比で示される成績係数を向上することができる。
As described above, in the refrigeration cycle apparatus equipped with the gas-
（冷凍サイクル装置の暖房動作）
次に、図１で示される本実施の形態に係る気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置が暖房運転を実施する場合の動作について説明する。
まず、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置は、電磁弁７を閉状態にして、バイパス回路１０に冷媒が流通しないようにする。圧縮機１によって圧縮され吐出された高温高圧の気体冷媒は、四方弁２を経由して、第２熱交換器６へ流入する。第２熱交換器６へ流入した気体冷媒は、室内空気と熱交換が実施されて凝縮し、液冷媒となって、第２熱交換器６から流出する。第２熱交換器６から流出した液冷媒は、液冷媒流出配管１７から気液分離器５へ流入する。気液分離器５へ流入した液冷媒は、液体状態のまま、冷媒流入配管１５から流出する。気液分離器５を流出した液冷媒は、膨張弁４へ流れ込み、この膨張弁４によって膨張及び減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒は、第１熱交換器３へ流入する。第１熱交換器３へ流入した気液二相冷媒は、外気と熱交換が実施されて蒸発し、気体冷媒となって、第１熱交換器３から流出する。第１熱交換器３を流出した気体冷媒は、四方弁２を経由して、圧縮機１へ流入し、再び圧縮される。
(Heating operation of refrigeration cycle equipment)
Next, the operation when the refrigeration cycle apparatus equipped with the gas-
First, the refrigeration cycle apparatus according to the present embodiment closes the
また、図４で示される気液分離器を搭載していない冷凍サイクル装置が暖房運転を実施する場合は、気液分離器５の通過がない点を除いて、図１で示される本実施の形態に係る気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置の動作と同様である。
When the refrigeration cycle apparatus not equipped with the gas-liquid separator shown in FIG. 4 performs the heating operation, the present embodiment shown in FIG. 1 is performed except that the gas-
（実施の形態１の効果）
以上のように、本実施の形態に係る気液分離器５は、冷凍サイクル装置の運転時に、高い気液分離効率によって気液二相状態の冷媒を分離することができ、しかも、この気液分離器５は容器を持たない冷媒配管のみから構成されているため、製造コストを大幅に低減することができ、気液分離器５内に封入する冷媒量を削減でき、さらに、気液分離器５の小型化及び薄型化を実現することができる。また、これによって、気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置全体を小型化することができる。
(Effect of Embodiment 1)
As described above, the gas-
また、本実施の形態の気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置においては、冷房運転が実施される場合、第２熱交換器６に液冷媒のみを通過させるため、第２熱交換器６を通過する際の圧力損失を低下させることができるため、圧縮機１における圧縮時の必要な仕事量を減少させることができ、第２熱交換器６の蒸発能力と圧縮機１の入力との比で示される成績係数を向上することができる。
Further, in the refrigeration cycle apparatus equipped with the gas-
また、本実施の形態の気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置においては、暖房運転が実施される場合、気液分離器５が大きな容器を持たない冷媒配管によって構成されているため、気液分離器５に溜まる液冷媒を大幅に削減することができ、その分、コストも削減することができる。特に、地球温暖化係数の大きな冷媒を用いる場合、冷媒量を大幅に削減できるので、上記の効果は大きい。また、炭化水素冷媒など可燃性のある冷媒の使用量も大幅に削減できる。ちなみに、前述した特許文献１に記載された図４で示される気液分離器を、本実施の形態に係る図１で示される冷凍サイクル装置に搭載して暖房運転を実施する場合、容器全体に液冷媒が溜まることになるため、冷媒が大量に必要となるとともに、コストが大幅に増加する。
Further, in the refrigeration cycle apparatus equipped with the gas-
また、特許文献１の図４で示される気液分離器では、同文献の図３で示されるブリッジ回路を設けて、冷房運転と暖房運転とで運転が切り替わった場合であっても、気液分離器に流れ込む冷媒の流入方向を同一にする必要があり、ブリッジ回路の追加に伴うコストアップ及び装置全体の大型化を伴う。それに対し、本実施の形態に係る気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置は、ブリッジ回路を必要とせず、冷凍サイクル装置の構成の簡素化、低コスト化及び冷媒量の削減を実現することができる。ただし、特許文献１に記載された図３で示されるものと同様に、本実施の形態においても、図５で示されるように、ブリッジ回路３１を設けることによって、冷房運転及び暖房運転のいずれにおいても、冷媒流入配管１５を介して気液分離器５に流入するようにして、気液二相冷媒を気液分離するように構成してもよい。このとき、バイパス回路１０は、気液分離器５の気体冷媒流出配管１６から、四方弁２と圧縮機１の吸入側との間の冷媒配管に接続するものする。この場合、冷凍サイクル装置が冷房運転を実施している場合、冷媒が蒸発器として動作する第２熱交換器６を通過する際の圧力損失を低下させることができ、第２熱交換器６の蒸発能力と圧縮機１の入力との比で示される成績係数を向上することができる。一方、冷凍サイクル装置が暖房運転を実施している場合、蒸発器として動作する第１熱交換器３を冷媒が通過する際の圧力損失を低下させることができ、第１熱交換器３の蒸発能力と圧縮機１の入力との比で示される成績係数を向上することができる。
Further, in the gas-liquid separator shown in FIG. 4 of
また、図２で示される気液分離器５の各冷媒配管をいくつか適宜まとめて一体に形成すると、製造コスト及び製造効率を向上させることができる。例えば、上部配管１３、第１縦配管１１及び下部配管１４を一体の冷媒配管で形成し、そして、気体冷媒流出配管１６、第２縦配管１２及び液冷媒流出配管１７を一体の冷媒配管で形成して両者の冷媒配管を接合することによってループ状配管３０を形成し、さらに、第１縦配管１１に冷媒流入配管１５を接合するものとする。このようにすることで、部品点数を削減すると共に、接合箇所を削減することができ、製造コスト及び製造効率を向上させることができる。
Moreover, if several refrigerant | coolant piping of the gas-
また、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置を循環する冷媒として、特に限定するものではないが、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２又はＲ１６１等のフロン系冷媒の他、自然冷媒である二酸化炭素又は炭化水素等を利用することができる。この他、地球温暖化係数が低い冷媒であるテトラフルオロプロペンを冷媒として用いてもよい。特に、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置は、充填する冷媒量を削減することができるため、可燃性を有する炭化水素、又は、テトラフルオロプロペンを冷媒として使用しても、冷媒漏洩時の漏洩量を抑制することができる。 Further, the refrigerant circulating in the refrigeration cycle apparatus according to the present embodiment is not particularly limited, but uses carbon dioxide or hydrocarbon, which is a natural refrigerant, in addition to a fluorocarbon refrigerant such as R410A, R32 or R161. can do. In addition, tetrafluoropropene, which is a refrigerant having a low global warming potential, may be used as the refrigerant. In particular, since the refrigeration cycle apparatus according to the present embodiment can reduce the amount of refrigerant to be filled, even when flammable hydrocarbons or tetrafluoropropene is used as a refrigerant, leakage at the time of refrigerant leakage The amount can be suppressed.
なお、図６で示されるように、内部熱交換器６０を用いる回路に気液分離器５を用いてもよい。図６において、冷房運転の場合、第１熱交換器３で凝縮した冷媒の一部を内部熱交換器用バイパス回路６２に分岐する。内部熱交換器用膨張弁６１で膨張及び減圧された低温冷媒は、内部熱交換器６０で膨張弁４に流れ込む冷媒と熱交換が実施される。これによって、膨張弁４に流れ込む冷媒は過冷却され、膨張弁４で膨張及び減圧された冷媒の乾き度はより小さくなる。乾き度が小さくなるので、気液分離器５に流入する気液二相冷媒の流速は、より遅くなり衝突部３０ａでの泡立ちが、より抑制されて気液分離効率が大きくなる効果がある。また、流速が遅くなるので流速を一定とする場合では気液分離器５の配管径を、より小さくできるので低コスト化効果がある。また、気液分離効率が大きくなるので、第２熱交換器６に流入する気液二相冷媒の乾き度が小さくなり、乾き度が０に近くなってほぼ液単相流となる。一般的に、熱交換器を構成する伝熱管は複数の流路に並列分岐されているので、単相流になると第２熱交換器６を構成する各伝熱管への冷媒分配が良好になり、図６では蒸発器となる第２熱交換器６の性能向上が図れる。
As shown in FIG. 6, the gas-
また、図７で示されるように、内部熱交換器６０を用いる回路に気液分離器５を用いても良い。図７において、暖房運転の場合、第２熱交換器６で凝縮した冷媒の一部を内部熱交換器用バイパス回路６２に分岐する。内部熱交換器用膨張弁６１で膨張及び減圧された低温冷媒は、内部熱交換器６０で膨張弁４に流れ込む冷媒と熱交換が実施される。これによって、膨張弁４に流れ込む冷媒は過冷却され、膨張弁４で膨張及び減圧された冷媒の乾き度はより小さくなる。乾き度が小さくなるので、気液分離器５に流入する気液二相冷媒の流速は、より遅くなり衝突部３０ａでの泡立ちが、より抑制されて気液分離効率が大きくなる効果がある。また、流速が遅くなるので流速を一定とする場合では気液分離器５の配管径を、より小さくできるので低コスト化効果がある。また、気液分離効率が大きくなるので、第１熱交換器３に流入する気液二相冷媒の乾き度が小さくなり、乾き度が０に近くなってほぼ液単相流となる。前述のように、単相流になると第１熱交換器３を構成する各伝熱管への冷媒分配が良好になり、図７では蒸発器となる第１熱交換器３の性能向上が図れる。
Further, as shown in FIG. 7, the gas-
なお、図１で示される冷凍サイクル装置のように、冷房運転時にのみ、気液分離器５によって膨張弁４から流出した気液二相冷媒を気液分離するものとしているが、これに限定されるものではなく、膨張弁４及び気液分離器５の接続順序を逆とし、かつ、バイパス回路１０を第１熱交換器３と四方弁２とを接続する冷媒配管に接続するものとし、暖房運転時に、気液分離器５によって膨張弁４から流出した気液二相冷媒を気液分離するものとしてもよい。この場合においても、上記の同様の効果を得ることができる。また、この場合、バイパス回路１０を四方弁２と圧縮機１の吸入側との間に接続すれば、冷房運転時のみに気液二相冷媒を気液分離する場合と、暖房運転時のみに気液二相冷媒を気液分離する場合とにおいて、上記のようにバイパス回路１０の接続先を切り替える必要はない。
As in the refrigeration cycle apparatus shown in FIG. 1, the gas-liquid two-phase refrigerant flowing out of the
また、気液分離器５から圧縮機１の吸入側を接続するバイパス回路１０において、電磁弁７、逆止弁８及びキャピラリーチューブ９を備える構成としたが、これに限定されるものではなく、これらに代えて流量調整弁を備える構成としてもよい。
The
また、上部配管１３は、第１縦配管１１の上端部と、その第１縦配管１１の上端部より上方に位置する第２縦配管１２の上端部との間に、ループ状配管３０の外側に向かって円弧状となるように形成されるものとし、下部配管１４は、第１縦配管１１の下端部と、その第１縦配管１１の下端部より下方に位置する第２縦配管１２の下端部との間に、ループ状配管３０の外側に向かって円弧状となるように形成されるとしたが、これに限定されるものではない。例えば、円弧形状ではなく、直角形状となるように形成するものとしてもよい。
Further, the
また、図２で示されるように、第１縦配管１１及び第２縦配管１２を含め、気液分離器５が略垂直方向となるように配置されるものとしているが、これに限定されるものではなく、ループ状配管３０によって形成される平面が、垂直方向から水平方向にならない程度に、水平面から所定の角度をもって配置されるものとしてもよい。このような配置によっても、上記と同様の効果を得ることができ、また、冷凍サイクル装置内において気液分離器５の配置の自由度を向上させることができる。
In addition, as shown in FIG. 2, the gas-
また、気液分離器５の各流路の断面積は、特に限定されるものではない。ただし、同一径の冷媒配管によって気液分離器５が構成される場合、冷媒配管の種類を統一化できるため、部品管理がしやすくなる。
Moreover, the cross-sectional area of each flow path of the gas-
また、図２で示されるように、冷媒流入配管１５は、その長手方向がループ状配管３０で形成される平面と略平行となるように設置されているが、これに限定されるものではなく、ループ状配管３０で形成される平面と平行である必要はない。これによって、冷媒流入配管１５の接続方向を自由に設定できるので、本実施の形態に係る気液分離器５の冷凍サイクル装置内における配置の自由度が向上する。また、冷媒流入配管１５の長手方向が、ループ状配管３０で形成される平面と平行とすることで、気液分離器５全体を薄型化することができる。
As shown in FIG. 2, the
また、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置として空気調和機を例に説明したが、これに限定されるものではなく、ヒートポンプ式給湯装置、又は冷蔵庫等、その他の冷凍サイクル装置に適用するものとしてもよい。さらに、本実施の形態に係る気液分離器５は、冷凍サイクル装置に搭載するものとしたが、これに限定されるものではなく、冷媒ではなくその他の流体の気液分離に適用するものとしてもよい。
Moreover, although the air conditioner was demonstrated to the example as a refrigeration cycle apparatus which concerns on this Embodiment, it is not limited to this, As what is applied to other refrigeration cycle apparatuses, such as a heat pump type hot-water supply apparatus or a refrigerator Also good. Furthermore, the gas-
実施の形態２．
本実施の形態に係る気液分離器５について、実施の形態１に係る気液分離器５の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。なお、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の構成は、図１で示される実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成と同様である。
The gas-
（気液分離器５の構成）
図８は、本発明の実施の形態２に係る気液分離器５の構造図である。
図８で示されるように、本実施の形態に係る気液分離器５は、略垂直方向に配置された第１の冷媒流路としての第１縦配管１１、同様に略垂直方向に配置された第２の冷媒流路としての第２縦配管１２、第１縦配管１１の上端部と第２縦配管１２の上端部とを接続する連結部としての上部配管１３、及び、第１縦配管１１の下端部と第２縦配管１２の下端部とを接続する連結部としての下部配管１４を備えている。さらに、気液分離器５は、第１縦配管１１と直交するように接続された第１縦配管１１内への冷媒流入路としての冷媒流入配管１５、第１縦配管１１と上部配管１３との合流部から上方に延設された気体冷媒の流出路としての気体冷媒流出配管１６、及び、第２縦配管１２と下部配管１４との合流部から下方に延設された液冷媒の流出路としての液冷媒流出配管１７を備えている。上記の第１縦配管１１、第２縦配管１２、上部配管１３及び下部配管１４によってループ状配管３０が形成されている。
(Configuration of gas-liquid separator 5)
FIG. 8 is a structural diagram of the gas-
As shown in FIG. 8, the gas-
上部配管１３は、後述するように、第２縦配管１２を上昇する気体冷媒２０ｃを、第１縦配管１１内を上昇する気体冷媒２０ａと合流させる冷媒配管である。また、上部配管１３は、第２縦配管１２の上端部と、その第２縦配管１２の上端部より上方に位置する第１縦配管１１の上端部との間に、ループ状配管３０の外側に向かって円弧状となるように形成されている。
As will be described later, the
下部配管１４は、後述するように、第１縦配管１１内を下降する液冷媒２１ｂを、第２縦配管１２及び液冷媒流出配管１７へ送り込む冷媒配管である。また、下部配管１４は、第１縦配管１１の下端部と、その第１縦配管１１の下端部より下方に位置する第２縦配管１２の下端部との間に、ループ状配管３０の外側に向かって円弧状となるように形成されている。
As will be described later, the
（気液分離器５の気液分離動作）
以下、図８で示される本実施の形態に係る気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置が運転を実施する場合において、膨張弁４によって膨張及び減圧された低温低圧の気液二相冷媒が、気液分離器５によって気液分離される動作について説明する。
(Gas-liquid separation operation of the gas-liquid separator 5)
Hereinafter, when the refrigeration cycle apparatus equipped with the gas-
膨張弁４を流出した気液二相冷媒は、図８における気液二相冷媒１９として、気液分離器５における冷媒流入配管１５から流入する。この冷媒流入配管１５から流入した気液二相冷媒１９は、第１縦配管１１を横切って、衝突部３０ａにおける第１縦配管１１の壁面に衝突する。この衝突によって、気液二相冷媒１９は、慣性の大きい液冷媒２１ａが第１縦配管１１に付着することによって気液分離される。このとき、第１縦配管１１は容器ではなく、断面積の小さい冷媒配管であるので、衝突による泡立ちがほとんど発生することがない。
なお、冷媒流入配管１５は、第１縦配管に対して直交となるように接続されるものとしているが、これに限定されるものではない。ただし、冷媒流入配管１５を第１縦配管に対して直交となるように接続することによって、衝突部３０ａにおける第１縦配管１１の壁面への衝突のエネルギーが大きくなり、気液二相冷媒の気液分離効率が向上する。
The gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the
In addition, although the refrigerant | coolant inflow piping 15 shall be connected so that it may become orthogonal with respect to 1st vertical piping, it is not limited to this. However, by connecting the
気液二相冷媒１９から分離した液冷媒２１ａは、重力を受けて、液冷媒２１ｂとして第１縦配管１１及び下部配管１４を下方に向かって進む。その後、液冷媒２１ｂは、第１縦配管１１の下部、下部配管１４、及び第２縦配管１２の下部において溜まり、液冷媒流出配管１７から気液分離器５の外部へ流出する。
The
また、気液二相冷媒１９から分離した気体冷媒２０ａは、液冷媒２１ｂが第１縦配管１１の下部に溜まることによって第１縦配管１１を上方に向かって進み、第２縦配管１２及び上部配管１３を上昇してきた後述する気体冷媒２０ｃと合流し、気体冷媒２０ｄとなって気体冷媒流出配管１６から気液分離器５の外部へ流出する。
Further, the
また、気液二相冷媒１９が衝突部３０ａで気液分離された液冷媒２１ａが、液冷媒２１ｂとして重力落下する際、同様に分離された気体冷媒２０ａの一部である気体冷媒２０ｂを巻き込む場合がある。このとき、巻き込まれた気体冷媒２０ｂは、下部配管１４を経由して第２縦配管１２へ流入し、この第２縦配管１２内で浮力を受けて、第２縦配管１２内の液冷媒２１ｂの液面から分離して、気体冷媒２０ｃとして第２縦配管１２を上方に向かって進み、さらに、上部配管１３を経由して、第１縦配管１１を上昇してきた気体冷媒２０ａと合流し、気体冷媒２０ｄとなって気体冷媒流出配管１６から気液分離器５の外部へ流出する。
Further, when the
また、気体冷媒２０ａが第１縦配管１１を上昇する際、この気体冷媒２０ａが液冷媒２１ａの一部である液冷媒２１ｃを引っ張り上げるため、この液冷媒２１ｃが第１縦配管１１を上昇するようになる。しかし、冷媒流入配管１５の径の中心からループ状配管３０の最上点までの距離Ｈ１を大きくとることによって、液冷媒２１ｃは、重力落下するので、気体冷媒流出配管１６から気体冷媒２０ｄと共に気液分離器５から流出することはない。
Further, when the
また、液冷媒２１ｃが、上部配管１３に接続される第１縦配管１１の上端部に到達した場合であっても、液冷媒２１ｃの密度が、上部配管１３を流通する気体冷媒２０ｃよりも大きいため、液冷媒２１ｃは、上部配管１３の底を流れるようになり、上部配管１３に接続される第１縦配管１１の上端部に到達してから、液冷媒２１ｄとして上部配管１３及び第２縦配管１２を重力落下し、液冷媒流出配管１７から流出する。このとき、液冷媒２１ｄは、第２縦配管１２を上昇する気体冷媒２０ｃに逆らって落下する必要があるが、第２縦配管１２を上昇する気体冷媒２０ｃと、第１縦配管１１を上昇する気体冷媒２０ａとを比較すると、第１縦配管１１を上昇する気体冷媒２０ａの方が、その冷媒量が大きく、そして流速も速く、かつ、第２縦配管１２を上昇する気体冷媒２０ｃの速度は十分遅いため、液冷媒２１ｄは、第２縦配管１２を重力落下する。
Even if the liquid refrigerant 21 c reaches the upper end of the first
本実施の形態に係る気液分離器５は、冷凍サイクル装置の中で、以上のように作用し、実施の形態１に係る気液分離器５と同様に、高い気液分離効率で気液二相冷媒を気体冷媒と液冷媒とに分離することができる。
The gas-
（実施の形態２の効果）
以上のような構成及び動作をする本実施の形態に係る気液分離器５、及びそれを搭載した冷凍サイクル装置においても、実施の形態１に係る気液分離器５、及びそれを搭載した冷凍サイクル装置と同様の効果を得ることができる。
(Effect of Embodiment 2)
Even in the gas-
実施の形態３．
本実施の形態に係る気液分離器５について、実施の形態１に係る気液分離器５の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。なお、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の構成は、図１で示される実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成と同様である。
The gas-
（気液分離器５の構成）
図９は、本発明の実施の形態３に係る気液分離器５の構成図である。
図９で示されるように、本実施の形態に係る気液分離器５は、略垂直方向に配置された第１の冷媒流路としての第１縦配管１１、同様に略垂直方向に配置された第２の冷媒流路としての第２縦配管１２、第１縦配管１１の上端部と第２縦配管１２の上端部とを接続する連結部としての上部配管１３、及び、第１縦配管１１の下端部と第２縦配管１２の下端部を接続する連結部としての下部配管１４を備えている。上記の第１縦配管１１、第２縦配管１２、上部配管１３及び下部配管１４によってループ状配管３０が形成されている。また、気液分離器５は、第１縦配管１１と直交するように接続された第１縦配管１１内への冷媒流入路としての冷媒流入配管１５を備えている。
(Configuration of gas-liquid separator 5)
FIG. 9 is a configuration diagram of the gas-
As shown in FIG. 9, the gas-
上部配管１３は、後述するように、第１縦配管１１内を上昇する気体冷媒２０ａを、第２縦配管１２内を上昇する気体冷媒２０ｃと合流させる冷媒配管である。また、上部配管１３は、第１縦配管１１の上端部と、その第１縦配管１１の上端部より上方に位置する第２縦配管１２の上端部との間に、ループ状配管３０の外側に向かって円弧状となるように形成されている。
As will be described later, the
下部配管１４は、後述するように、第１縦配管１１内を下降する液冷媒２１ｂを、第２縦配管１２の下端部へ送り込む冷媒配管である。また、下部配管１４は、第１縦配管１１の下端部と、その第１縦配管１１の下端部より下方に位置する第２縦配管１２の下端部との間に、ループ状配管３０の外側に向かって円弧状となるように形成されている。
The
冷媒流入配管１５は、ループ状配管３０の最上点と最下点との間において、垂直方向にＨ１：Ｈ２の比となる位置において、第１縦配管１１と直交するように接続されている。この冷媒流入配管１５と第１縦配管１１との接続部は、衝突部３０ａを形成している。また、距離Ｈ１は、気液二相冷媒の気液分離において十分な高さであればよく、Ｈ１：Ｈ２の比は限定されるものではないが、例えば、２：１〜３：１程度に設定すればよい。
The
なお、下部配管１４及びループ状配管３０は、それぞれ本発明における「第１下部配管」及び「第１ループ状配管」に相当する。
The
本実施の形態に係る気液分離器５は、さらに、略垂直方向に配置された第３の冷媒流路としての第３縦配管１２０、第２縦配管１２の上端部と第３縦配管１２０の上端部を接続する連結部としての上部配管１３０、及び、第２縦配管１２の下端部と第３縦配管１２０の下端部とを接続する連結部としての下部配管１４０を備えている。さらに、気液分離器５は、第３縦配管１２０と上部配管１３０との合流部から上方に延設された気体冷媒の流出路としての気体冷媒流出配管１６０、及び、第３縦配管１２０と下部配管１４０との合流部から下方に延設された液冷媒の流出路としての液冷媒流出配管１７０を備えている。上記の第２縦配管１２、第３縦配管１２０、上部配管１３０及び下部配管１４０によってループ状配管３００が形成されている。
The gas-
上部配管１３０は、後述するように、第１縦配管１１内及び上部配管１３内を上昇する気体冷媒２０ａ、及び、第２縦配管１２内を上昇する気体冷媒２０ｃを、第３縦配管１２０内を上昇する気体冷媒２０ｆと合流させる冷媒配管である。
As will be described later, the
下部配管１４０は、後述するように、第２縦配管１２内を下降する液冷媒２１ｅを、第３縦配管１２０及び液冷媒流出配管１７０へ送り込む冷媒配管である。また、下部配管１４０は、第２縦配管１２の下端部と、その第２縦配管１２の下端部より下方に位置する第３縦配管１２０の下端部との間に、ループ状配管３００の外側に向かって円弧状となるように形成されている。
As will be described later, the
また、前述した下部配管１４は、ループ状配管３００の最上点と最下点との間において、垂直方向にＨ１’：Ｈ２’の比となる位置において、第２縦配管１２と直交するように接続されている。この下部配管１４と第２縦配管１２との接続部は、衝突部３０ｂを形成している。また、距離Ｈ１’は、液冷媒２１ｂ及びそれに巻き込まれた気体冷媒２０ｂの気液分離において十分な高さであればよく、Ｈ１’：Ｈ２’の比は限定されるものではないが、例えば、２：１〜４：１程度に設定すればよい。
In addition, the
なお、第３縦配管１２０、下部配管１４０及びループ状配管３００は、それぞれ本発明における「第３配管」、「第２下部配管」及び「第２ループ状配管」に相当する。
The third
（気液分離器５の気液分離動作）
以下、図９で示される本実施の形態に係る気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置が運転を実施する場合において、膨張弁４によって膨張及び減圧された低温低圧の気液二相冷媒が、気液分離器５によって気液分離される動作について説明する。
(Gas-liquid separation operation of the gas-liquid separator 5)
Hereinafter, when the refrigeration cycle apparatus equipped with the gas-
膨張弁４を流出した気液二相冷媒は、図９における気液二相冷媒１９として、気液分離器５における冷媒流入配管１５から流入する。この冷媒流入配管１５から流入した気液二相冷媒１９は、第１縦配管１１を横切って、衝突部３０ａにおける第１縦配管１１の壁面に衝突する。この衝突によって、気液二相冷媒１９は、慣性の大きい液冷媒２１ａが第１縦配管１１に付着することによって気液分離される。このとき、第１縦配管１１は容器ではなく、断面積の小さい冷媒配管であるので、衝突による泡立ちがほとんど発生することがない。
なお、冷媒流入配管１５は、第１縦配管に対して直交となるように接続されるものとしているが、これに限定されるものではない。ただし、冷媒流入配管１５を第１縦配管に対して直交となるように接続することによって、衝突部３０ａにおける第１縦配管１１の壁面への衝突のエネルギーが大きくなり、気液二相冷媒の気液分離効率が向上する。
The gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the
In addition, although the refrigerant | coolant inflow piping 15 shall be connected so that it may become orthogonal with respect to 1st vertical piping, it is not limited to this. However, by connecting the
気液二相冷媒１９から分離した液冷媒２１ａは、重力を受けて、液冷媒２１ｂとして第１縦配管１１及び下部配管１４を下方に向かって進み、第２縦配管１２へ流入する。
The
また、気液二相冷媒１９から分離した気体冷媒２０ａは、液冷媒２１ｂが第１縦配管１１の下部に溜まることによって第１縦配管１１を上方に向かって進み、上部配管１３を経由し、第２縦配管１２を上昇してきた後述する気体冷媒２０ｃと第２縦配管１２の上端部で合流し、さらに、第３縦配管１２０を上昇してきた後述する気体冷媒２０ｆと第３縦配管１２０の上端部で合流し、気体冷媒２０ｄとなって気体冷媒流出配管１６０から気液分離器５の外部へ流出する。
In addition, the
また、気液二相冷媒１９が衝突部３０ａで気液分離された液冷媒２１ａが、液冷媒２１ｂとして重力落下する際、同様に分離された気体冷媒２０ａの一部である気体冷媒２０ｂを巻き込む場合がある。このとき、巻き込まれた気体冷媒２０ｂは、液冷媒２１ｂと共に、第２縦配管１２へ流入する。
Further, when the
また、気体冷媒２０ｂを巻き込んだ液冷媒２１ｂは、第２縦配管１２を横切って、衝突部３０ｂにおける第２縦配管１２の壁面に衝突する。この衝突によって、液冷媒２１ｂに巻き込まれた気体冷媒２０ｂの大部分は、第２縦配管１２内で浮力を受けて上昇し、液冷媒２１ｂは、重力を受けて、液冷媒２１ｅとして第２縦配管１２及び下部配管１４０を下方に向かって進む。その後、液冷媒２１ｅは、第２縦配管１２の下部、下部配管１４０、及び第３縦配管１２０の下部において溜まり、液冷媒流出配管１７０から気液分離器５の外部へ流出する。
Further, the liquid refrigerant 21b including the gaseous refrigerant 20b crosses the second
また、気体冷媒２０ｂを巻き込んだ液冷媒２１ｂから分離した気体冷媒２０ｂの大部分は、前述のように、第２縦配管１２内で浮力を受けて、第２縦配管１２内の液冷媒２１ｂの液面から分離して、気体冷媒２０ｃとして第２縦配管１２を上方に向かって進み、上部配管１３を流れてきた気体冷媒２０ａと合流し、さらに、第３縦配管１２０を上昇してきた後述する気体冷媒２０ｆと第３縦配管１２０の上端部で合流し、気体冷媒２０ｄとなって気体冷媒流出配管１６０から気液分離器５の外部へ流出する。さらに、液冷媒２１ｂにおける気体冷媒２０ｂの一部は、気体冷媒２０ｅとして液冷媒２１ｅに巻き込まれ、この巻き込まれた気体冷媒２０ｅは、下部配管１４０を経由して第３縦配管１２０へ流入し、この第３縦配管１２０内で浮力を受けて、第３縦配管１２０内の液冷媒２１ｅの液面から分離して、気体冷媒２０ｆとして第３縦配管１２０を上方に向かって進み、上部配管１３０を流れてきた気体冷媒２０ａと気体冷媒２０ｃとが合流した冷媒に更に合流し、気体冷媒２０ｄとなって気体冷媒流出配管１６０から気液分離器５の外部へ流出する。
Further, most of the
また、気体冷媒２０ａが第１縦配管１１を上昇する際、この気体冷媒２０ａが液冷媒２１ａの一部である液冷媒２１ｃを引っ張り上げるため、この液冷媒２１ｃが第１縦配管１１を上昇するようになる。しかし、冷媒流入配管１５の径の中心からループ状配管３０の最上点までの距離Ｈ１を大きくとることによって、液冷媒２１ｃは、重力落下するので、気体冷媒流出配管１６０から気体冷媒２０ｄと共に気液分離器５から流出することはない。
Further, when the
また、液冷媒２１ｃが上部配管１３に到達した場合であっても、液冷媒２１ｃの密度が、上部配管１３を流通する気体冷媒２０ａよりも大きいため、液冷媒２１ｃは、上部配管１３の底を流れるようになり、第２縦配管１２へ到達したとき、液冷媒２１ｄとして第２縦配管１２を重力落下し、液冷媒２１ｅの一部となって液冷媒流出配管１７０から流出する。このとき、液冷媒２１ｄは、第２縦配管１２を上昇する気体冷媒２０ｃに逆らって落下する必要があるが、第２縦配管１２を上昇する気体冷媒２０ｃと、第１縦配管１１を上昇する気体冷媒２０ａとを比較すると、第１縦配管１１を上昇する気体冷媒２０ａの方が、その冷媒量が大きく、そして流速も速く、かつ、第２縦配管１２を上昇する気体冷媒２０ｃの速度は十分遅いため、液冷媒２１ｄは、第２縦配管１２を重力落下する。
Even when the liquid refrigerant 21c reaches the
また、液冷媒２１ｃが上部配管１３に到達し、さらに、第２縦配管１２を重力落下せず、上部配管１３０に到達した場合であっても、液冷媒２１ｃの密度が、上部配管１３０を流通する気体冷媒２０ａ及び気体冷媒２０ｃよりも大きいため、液冷媒２１ｃは、上部配管１３０の底を流れるようになり、第３縦配管１２０へ到達したとき、液冷媒２１ｆとして第３縦配管１２０を重力落下し、液冷媒２１ｅの一部となって液冷媒流出配管１７０から流出する。このとき、液冷媒２１ｆは、第３縦配管１２０を上昇する気体冷媒２０ｆに逆らって落下する必要があるが、第３縦配管１２０を上昇する気体冷媒２０ｆと、上部配管１３０を流通する気体冷媒２０ａ及び気体冷媒２０ｃが合流した冷媒とを比較すると、上部配管１３０を流通する気体冷媒２０ａ及び気体冷媒２０ｃが合流した冷媒の方が、その冷媒量が大きく、そして流速も速く、かつ、第３縦配管１２０を上昇する気体冷媒２０ｆの速度は十分遅いため、液冷媒２１ｆは、第３縦配管１２０を重力落下する。
Further, even when the liquid refrigerant 21c reaches the
本実施の形態に係る気液分離器５は、冷凍サイクル装置の中で、以上のように作用し、衝突部を多段にすることによって、実施の形態１及び実施の形態２に係る気液分離器５よりもさらに高い気液分離効率で気液二相冷媒を気体冷媒と液冷媒とに分離することができる。
The gas-
（実施の形態３の効果）
以上のように、本実施の形態に係る気液分離器５は、冷凍サイクル装置の運転時に、実施の形態１及び実施の形態２に係る気液分離器５よりもさらに高い気液分離効率によって気液二相状態の冷媒を分離することができ、しかも、この気液分離器５は容器を持たない冷媒配管のみから構成されているため、製造コストを大幅に低減することができ、封入する冷媒量を削減でき、さらに、気液分離器５の小型化及び薄型化を実現することができる。また、これによって、気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置全体を小型化することができる。
(Effect of Embodiment 3)
As described above, the gas-
その他、本実施の形態に係る気液分離器５、及びそれを搭載した冷凍サイクル装置においても、実施の形態１に係る気液分離器５、及びそれを搭載した冷凍サイクル装置と同様の効果を得ることができる。
In addition, the gas-
実施の形態４．
本実施の形態に係る気液分離器５について、実施の形態３に係る気液分離器５の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。なお、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の構成は、図１で示される実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成と同様である。
The gas-
（気液分離器５の構成）
図１０は、本発明の実施の形態４に係る気液分離器５の構造図である。
図１０で示されるように、本実施の形態に係る気液分離器５は、略垂直方向に配置された第１の冷媒流路としての第１縦配管１１、同様に略垂直方向に配置された第２の冷媒流路としての第２縦配管１２、第１縦配管１１の上端部と第２縦配管１２の上端部とを接続する連結部としての上部配管１３、及び、第１縦配管１１の下端部と第２縦配管１２の下端部を接続する連結部としての下部配管１４を備えている。上記の第１縦配管１１、第２縦配管１２、上部配管１３及び下部配管１４によってループ状配管３０が形成されている。また、気液分離器５は、第１縦配管１１と直交するように接続された第１縦配管１１内への冷媒流入路としての冷媒流入配管１５を備えている。
(Configuration of gas-liquid separator 5)
FIG. 10 is a structural diagram of the gas-
As shown in FIG. 10, the gas-
上部配管１３は、後述するように、第１縦配管１１内を上昇する気体冷媒２０ａを、第２縦配管１２内を上昇する気体冷媒２０ｃ及び第３縦配管１２０内を上昇する気体冷媒２０ｆが合流した冷媒と合流させる冷媒配管である。
As will be described later, the
本実施の形態に係る気液分離器５は、さらに、略垂直方向に配置された第３の冷媒流路としての第３縦配管１２０、第２縦配管１２の上端部と第３縦配管１２０の上端部を接続する連結部としての上部配管１３０、及び、第２縦配管１２の下端部と第３縦配管１２０の下端部とを接続する連結部としての下部配管１４０を備えている。さらに、気液分離器５は、第１縦配管１１と上部配管１３との合流部から上方に延設された気体冷媒の流出路としての気体冷媒流出配管１６０、及び、第３縦配管１２０と下部配管１４０との合流部から下方に延設された液冷媒の流出路としての液冷媒流出配管１７０を備えている。上記の第２縦配管１２、第３縦配管１２０、上部配管１３０及び下部配管１４０によってループ状配管３００が形成されている。
The gas-
上部配管１３０は、後述するように、第２縦配管１２内を上昇する気体冷媒２０ｃを、第３縦配管１２０内を上昇する気体冷媒２０ｆと合流させる冷媒配管である。また、上部配管１３０は、第３縦配管１２０の上端部と、その第３縦配管１２０の上端部より上方に位置する第２縦配管１２の上端部との間に、ループ状配管３００の外側に向かって円弧状となるように形成されている。
The
（気液分離器５の気液分離動作）
以下、図１０で示される本実施の形態に係る気液分離器５を搭載した冷凍サイクル装置が運転を実施する場合において、膨張弁４によって膨張及び減圧された低温低圧の気液二相冷媒が、気液分離器５によって気液分離される動作ついて説明する。
(Gas-liquid separation operation of the gas-liquid separator 5)
Hereinafter, when the refrigeration cycle apparatus equipped with the gas-
膨張弁４を流出した気液二相冷媒は、図１０における気液二相冷媒１９として、気液分離器５における冷媒流入配管１５から流入する。この冷媒流入配管１５から流入した気液二相冷媒１９は、第１縦配管１１を横切って、衝突部３０ａにおける第１縦配管１１の壁面に衝突する。この衝突によって、気液二相冷媒１９は、慣性の大きい液冷媒２１ａが第１縦配管１１に付着することによって気液分離される。このとき、第１縦配管１１は容器ではなく、断面積の小さい冷媒配管であるので、衝突による泡立ちがほとんど発生することがない。
なお、冷媒流入配管１５は、第１縦配管に対して直交となるように接続されるものとしているが、これに限定されるものではない。ただし、冷媒流入配管１５を第１縦配管に対して直交となるように接続することによって、衝突部３０ａにおける第１縦配管１１の壁面への衝突のエネルギーが大きくなり、気液二相冷媒の気液分離効率が向上する。
The gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the
In addition, although the refrigerant | coolant inflow piping 15 shall be connected so that it may become orthogonal with respect to 1st vertical piping, it is not limited to this. However, by connecting the
気液二相冷媒１９から分離した液冷媒２１ａは、重力を受けて、液冷媒２１ｂとして第１縦配管１１及び下部配管１４を下方に向かって進み、第２縦配管１２へ流入する。
The
また、気液二相冷媒１９から分離した気体冷媒２０ａは、液冷媒２１ｂが第１縦配管１１の下部に溜まることによって第１縦配管１１を上方に向かって進み、第２縦配管１２を上昇してきた後述する気体冷媒２０ｃ、及び、第３縦配管１２０を上昇してきた後述する気体冷媒２０ｆが合流した冷媒と第１縦配管１１の上端部で合流し、気体冷媒２０ｄとなって気体冷媒流出配管１６０から気液分離器５の外部へ流出する。
Further, the
また、気液二相冷媒１９が衝突部３０ａで気液分離された液冷媒２１ａが、液冷媒２１ｂとして重力落下する際、同様に分離された気体冷媒２０ａの一部である気体冷媒２０ｂを巻き込む場合がある。このとき、巻き込まれた気体冷媒２０ｂは、液冷媒２１ｂと共に、第２縦配管１２へ流入する。
Further, when the
また、気体冷媒２０ｂを巻き込んだ液冷媒２１ｂは、第２縦配管１２を横切って、衝突部３０ｂにおける第２縦配管１２の壁面に衝突する。この衝突によって、液冷媒２１ｂに巻き込まれた気体冷媒２０ｂの大部分は、第２縦配管１２内で浮力を受けて上昇し、液冷媒２１ｂは、重力を受けて、液冷媒２１ｅとして第２縦配管１２及び下部配管１４０を下方に向かって進む。その後、液冷媒２１ｅは、第２縦配管１２の下部、下部配管１４０、及び第３縦配管１２０の下部において溜まり、液冷媒流出配管１７０から気液分離器５の外部へ流出する。
Further, the liquid refrigerant 21b including the gaseous refrigerant 20b crosses the second
また、気体冷媒２０ｂを巻き込んだ液冷媒２１ｂから分離した気体冷媒２０ｂの大部分は、前述のように、第２縦配管１２内で浮力を受けて、第２縦配管１２内の液冷媒２１ｂの液面から分離して、気体冷媒２０ｃとして第２縦配管１２を上方に向かって進み、上部配管１３０を流れてきた後述する気体冷媒２０ｆと合流し、さらに、第１縦配管１１を上昇してきた気体冷媒２０ａと第１縦配管１１の上端部で合流し、気体冷媒２０ｄとなって気体冷媒流出配管１６０から気液分離器５の外部へ流出する。さらに、液冷媒２１ｂにおける気体冷媒２０ｂの一部は、気体冷媒２０ｅとして液冷媒２１ｅに巻き込まれ、この巻き込まれた気体冷媒２０ｅは、下部配管１４０を経由して第３縦配管１２０へ流入し、この第３縦配管１２０内で浮力を受けて、第３縦配管１２０内の液冷媒２１ｅの液面から分離して、気体冷媒２０ｆとして第３縦配管１２０を上方に向かって進み、上部配管１３０を経由して、第２縦配管１２を上昇してきた気体冷媒２０ｃと合流し、さらに、第１縦配管１１を上昇してきた気体冷媒２０ａと合流し気体冷媒２０ｄとなって気体冷媒流出配管１６０から気液分離器５の外部へ流出する。
Further, most of the
また、気体冷媒２０ａが第１縦配管１１を上昇する際、この気体冷媒２０ａが液冷媒２１ａの一部である液冷媒２１ｃを引っ張り上げるため、この液冷媒２１ｃが第１縦配管１１を上昇するようになる。しかし、冷媒流入配管１５の径の中心からループ状配管３０の最上点までの距離Ｈ１を大きくとることによって、液冷媒２１ｃは、重力落下するので、気体冷媒流出配管１６０から気体冷媒２０ｄと共に気液分離器５から流出することはない。
Further, when the
また、液冷媒２１ｃが、上部配管１３に接続される第１縦配管１１の上端部に到達した場合であっても、液冷媒２１ｃの密度が、上部配管１３を流通する気体冷媒２０ｃ及び気体冷媒２０ｆの混合冷媒よりも大きいため、液冷媒２１ｃは、上部配管１３の底を流れるようになり、第２縦配管１２へ到達したとき、液冷媒２１ｄとして第２縦配管１２を重力落下し、液冷媒２１ｅの一部となって液冷媒流出配管１７０から流出する。このとき、液冷媒２１ｄは、第２縦配管１２を上昇する気体冷媒２０ｃに逆らって落下する必要があるが、第２縦配管１２を上昇する気体冷媒２０ｃと、第１縦配管１１を上昇する気体冷媒２０ａとを比較すると、第１縦配管１１を上昇する気体冷媒２０ａの方が、その冷媒量が大きく、そして流速も速く、かつ、第２縦配管１２を上昇する気体冷媒２０ｃの速度は十分遅いため、液冷媒２１ｄは、第２縦配管１２を重力落下する。
Further, even when the liquid refrigerant 21c reaches the upper end of the first
また、液冷媒２１ｃが上部配管１３に到達し、さらに、第２縦配管１２を重力落下せず、上部配管１３０に到達した場合であっても、液冷媒２１ｃの密度が、上部配管１３０を流通する気体冷媒２０ｆよりも大きいため、液冷媒２１ｃは、上部配管１３０の底を流れるようになり、第３縦配管１２０へ到達したとき、液冷媒２１ｆとして第３縦配管１２０を重力落下し、液冷媒２１ｅの一部となって液冷媒流出配管１７０から流出する。このとき、液冷媒２１ｆは、第３縦配管１２０を上昇する気体冷媒２０ｆに逆らって落下する必要があるが、第３縦配管１２０を上昇する気体冷媒２０ｆと、第１縦配管１１を流通する気体冷媒２０ａとを比較すると、第１縦配管１１を上昇する気体冷媒２０ａの方が、その冷媒量が大きく、そして流速も速く、かつ、第３縦配管１２０を上昇する気体冷媒２０ｆの速度は十分遅いため、液冷媒２１ｆは、第３縦配管１２０を重力落下する。
Further, even when the liquid refrigerant 21c reaches the
本実施の形態に係る気液分離器５は、冷凍サイクル装置の中で、以上のように作用し、実施の形態３に係る気液分離器５と同様に、衝突部を多段にすることによって、実施の形態１及び実施の形態２に係る気液分離器５よりもさらに高い気液分離効率で気液二相冷媒を気体冷媒と液冷媒とに分離することができる。
The gas-
（実施の形態４の効果）
以上のような構成及び動作をする本実施の形態に係る気液分離器５、及びそれを搭載した冷凍サイクル装置においても、実施の形態３に係る気液分離器５、及びそれを搭載した冷凍サイクル装置と同様の効果を得ることができる。
(Effect of Embodiment 4)
Also in the gas-
実施の形態５．
本実施の形態に係る気液分離器５について、実施の形態１に係る気液分離器５の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。なお、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の構成は、図１で示される実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成と同様である。
The gas-
（気液分離器５の構成）
図１１は、本発明の実施の形態５に係る気液分離器５の構造図である。
図１１で示されるように、本実施の形態に係る気液分離器５は、図２で示される実施の形態１に係る気液分離器５における衝突部３０ａの上方部にメッシュ４０を備えたものである。これによって、気液二相冷媒１９が衝突部３０ａの第１縦配管１１の壁面に衝突する時に発生する泡立ちを抑制することができる。
(Configuration of gas-liquid separator 5)
FIG. 11 is a structural diagram of the gas-
As shown in FIG. 11, the gas-
（実施の形態５の効果）
以上の構成及び動作のように、衝突部３０ａにおける泡立ちが抑制されることによって、気体冷媒２０ａが第１縦配管１１を上昇する際、気体冷媒２０ａが液冷媒２１ａの一部である液冷媒２１ｃを引っ張り上げにくくし、また、気体冷媒２０ｂが液冷媒２１ｂに巻き込まれにくくすることができる。これによって、さらに高い気液分離効率で気液二相冷媒を気体冷媒と液冷媒とに分離することができる。
(Effect of Embodiment 5)
When the
なお、メッシュ４０は、図１２で示されるように、図９で示される実施の形態３に係る気液分離器５における衝突部３０ａの上方部、又は、実施の形態２又は実施の形態４に係る気液分離器５における衝突部３０ａの上方部に備えられるものとしてもよい。この場合でも、上記と同様の効果を得ることができる。
As shown in FIG. 12, the
実施の形態６．
本実施の形態に係る気液分離器５について、実施の形態１に係る気液分離器５の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。なお、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の構成は、図１で示される実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成と同様である。
Embodiment 6 FIG.
The gas-
（気液分離器５の構成）
図１３は、本発明の実施の形態６に係る気液分離器５の構造図である。
図１３で示されるように、本実施の形態に係る気液分離器５は、図２で示される実施の形態１に係る気液分離器５の衝突部３０ａにおける冷媒流入配管１５の接続口の対向部に相当する第１縦配管１１の壁面部にメッシュ４０を備えたものである。これによって、気液二相冷媒１９が衝突部３０ａの第１縦配管１１の壁面に衝突する時に発生する泡立ちを抑制することができる。
(Configuration of gas-liquid separator 5)
FIG. 13 is a structural diagram of the gas-
As shown in FIG. 13, the gas-
（実施の形態６の効果）
以上の構成及び動作のように、衝突部３０ａにおける泡立ちが抑制されることによって、気体冷媒２０ａが第１縦配管１１を上昇する際、気体冷媒２０ａが液冷媒２１ａの一部である液冷媒２１ｃを引っ張り上げにくくし、また、気体冷媒２０ｂが液冷媒２１ｂに巻き込まれにくくすることができる。これによって、さらに高い気液分離効率で気液二相冷媒を気体冷媒と液冷媒とに分離することができる。
(Effect of Embodiment 6)
When the
なお、メッシュ４０は、図１４で示されるように、図９で示される実施の形態３に係る気液分離器５の衝突部３０ａにおける冷媒流入配管１５の接続口の対向部に相当する第１縦配管１１の壁面部、又は、実施の形態２又は実施の形態４に係る気液分離器５の衝突部３０ａにおける冷媒流入配管１５の接続口の対向部に相当する第１縦配管１１の壁面部に備えられるものとしてもよい。この場合でも、上記と同様の効果を得ることができる。
As shown in FIG. 14, the
実施の形態７．
本実施の形態に係る気液分離器５について、実施の形態１に係る気液分離器５の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。なお、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の構成は、図１で示される実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成と同様である。
The gas-
（気液分離器５の構成）
図１５は、本発明の実施の形態７に係る気液分離器５の構造図である。
図１５で示されるように、本実施の形態に係る気液分離器５は、図２で示される実施の形態１に係る気液分離器５の衝突部３０ａにおける冷媒流入配管１５の出口部にメッシュ４０を備えたものである。これによって、気液二相冷媒１９が衝突部３０ａの第１縦配管１１の壁面に衝突する時に発生する泡立ちを抑制することができる。
(Configuration of gas-liquid separator 5)
FIG. 15 is a structural diagram of the gas-
As shown in FIG. 15, the gas-
（実施の形態７の効果）
以上の構成及び動作のように、衝突部３０ａにおける泡立ちが抑制されることによって、気体冷媒２０ａが第１縦配管１１を上昇する際、気体冷媒２０ａが液冷媒２１ａの一部である液冷媒２１ｃを引っ張り上げにくくし、また、気体冷媒２０ｂが液冷媒２１ｂに巻き込まれにくくすることができる。これによって、さらに高い気液分離効率で気液二相冷媒を気体冷媒と液冷媒とに分離することができる。
(Effect of Embodiment 7)
When the
なお、メッシュ４０は、図１６で示されるように、図９で示される実施の形態３に係る気液分離器５の衝突部３０ａにおける冷媒流入配管１５の出口部、又は、実施の形態２又は実施の形態４に係る気液分離器５の衝突部３０ａにおける冷媒流入配管１５の出口部に備えられるものとしてもよい。この場合でも、上記と同様の効果を得ることができる。
As shown in FIG. 16, the
実施の形態８．
本実施の形態に係る気液分離器５について、実施の形態１に係る気液分離器５の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。なお、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の構成は、図１で示される実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成と同様である。
The gas-
（気液分離器５の構成）
図１７は、本発明の実施の形態８に係る気液分離器５の構造図である。
図１７で示されるように、本実施の形態に係る気液分離器５は、図２で示される実施の形態１に係る気液分離器５における衝突部３０ａの下方部にメッシュ４０を備えたものである。
(Configuration of gas-liquid separator 5)
FIG. 17 is a structural diagram of the gas-
As shown in FIG. 17, the gas-
（実施の形態８の効果）
以上の構成によって、気液二相冷媒１９が衝突部３０ａの第１縦配管１１の壁面に衝突するとき、気体冷媒２０ｂが液冷媒２１ｂに巻き込まれにくくすることができる。これによって、さらに高い気液分離効率で気液二相冷媒を気体冷媒と液冷媒とに分離することができる。
(Effect of Embodiment 8)
With the above configuration, when the gas-liquid two-
なお、メッシュ４０は、図１８で示されるように、図９で示される実施の形態３に係る気液分離器５における衝突部３０ａの下方部、又は、実施の形態２又は実施の形態４に係る気液分離器５における衝突部３０ａの下方部に備えられるものとしてもよい。この場合でも、上記と同様の効果を得ることができる。
As shown in FIG. 18, the
実施の形態９．
本実施の形態に係る気液分離器５について、実施の形態１に係る気液分離器５の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。なお、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の構成は、図１で示される実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成と同様である。
Embodiment 9 FIG.
The gas-
（気液分離器５の構成）
図１９は、本発明の実施の形態９に係る気液分離器５の構造図である。
図１９で示されるように、本実施の形態に係る気液分離器５は、図２で示される実施の形態１に係る気液分離器５における衝突部３０ａに多孔体５０を備えたものである。これによって、気液二相冷媒１９が衝突部３０ａの第１縦配管１１の壁面に衝突する時に発生する泡立ちを抑制することができる。
(Configuration of gas-liquid separator 5)
FIG. 19 is a structural diagram of the gas-
As shown in FIG. 19, the gas-
（実施の形態９の効果）
以上の構成及び動作のように、衝突部３０ａにおける泡立ちが抑制されることによって、気体冷媒２０ａが第１縦配管１１を上昇する際、気体冷媒２０ａが液冷媒２１ａの一部である液冷媒２１ｃを引っ張り上げにくくし、また、気体冷媒２０ｂが液冷媒２１ｂに巻き込まれにくくすることができる。これによって、さらに高い気液分離効率で気液二相冷媒を気体冷媒と液冷媒とに分離することができる。
(Effect of Embodiment 9)
When the
なお、多孔体５０は、図２０で示されるように、図９で示される実施の形態３に係る気液分離器５における衝突部３０ａ、又は、実施の形態２又は実施の形態４に係る気液分離器５における衝突部３０ａに備えられるものとしてもよい。この場合でも、上記と同様の効果を得ることができる。
As shown in FIG. 20, the
実施の形態１０．
本実施の形態に係る気液分離器５について、実施の形態１に係る気液分離器５の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。なお、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の構成は、図１で示される実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成と同様である。
The gas-
（気液分離器５の構成）
図２１は、本発明の実施の形態１０に係る気液分離器５の構造図である。
図２１で示されるように、本実施の形態に係る気液分離器５は、図２で示される実施の形態１に係る気液分離器５における第２縦配管１２に代えて、第１縦配管１１よりも直径が小さい第２縦配管１２ａを備えたものである。衝突部３０ａ、下部配管１４及び第２縦配管１２ａを冷媒が流れるに従ってその中に含まれる気体冷媒の量は減少するので、第２縦配管１２ａを流れる気体冷媒２０ｃの流速は、第１縦配管１１を流れる気体冷媒２０ａよりも遅くなる。
(Configuration of gas-liquid separator 5)
FIG. 21 is a structural diagram of the gas-
As shown in FIG. 21, the gas-
なお、第２縦配管１２ａは、本発明における「第２配管」に相当する。
The second
（実施の形態１０の効果）
以上の構成及び動作のように、第２縦配管１２ａの配管直径を小さくしても、第２縦配管１２ａの上部から重力落下する液冷媒２１ｄは、第２縦配管１２ａを上昇する気体冷媒２０ｃによって落下が妨げられることはない。また、これによって、第２縦配管１２ａの配管直径を小さくできるので、製造に関わる材料費を削減することができる。
(Effect of Embodiment 10)
Even if the pipe diameter of the second
なお、図２２で示されるように、図９で示される実施の形態３に係る気液分離器５において、第２縦配管１２及び第３縦配管１２０に代えて、第１縦配管１１よりも直径が小さい第２縦配管１２ａ、及び、その第２縦配管１２ａよりも直径が小さい第３縦配管１２０ａを備えるものとしてもよい。また、実施の形態２、実施の形態４、及び実施の形態５〜実施の形態９に係る気液分離器５においても同様の構成としてもよい。これらの場合でも、上記と同様の効果を得ることができる。
As shown in FIG. 22, in the gas-
なお、第３縦配管１２０ａは、本発明における「第３配管」に相当する。
The third
１ 圧縮機、２ 四方弁、３ 第１熱交換器、４ 膨張弁、５ 気液分離器、６ 第２熱交換器、７ 電磁弁、８ 逆止弁、９ キャピラリーチューブ、１０ バイパス回路、１１ 第１縦配管、１２、１２ａ 第２縦配管、１３ 上部配管、１４ 下部配管、１５ 冷媒流入配管、１６ 気体冷媒流出配管、１７ 液冷媒流出配管、１９ 気液二相冷媒、２０ａ〜２０ｆ 気体冷媒、２１ａ〜２１ｆ 液冷媒、３０ ループ状配管、３０ａ、３０ｂ 衝突部、３１ ブリッジ回路、４０ メッシュ、５０ 多孔体、６０ 内部熱交換器、６１ 内部熱交換器用膨張弁、６２ 内部熱交換器用バイパス回路、１２０、１２０ａ 第３縦配管、１３０ 上部配管、１４０ 下部配管、１６０ 気体冷媒流出配管、１７０ 液冷媒流出配管、３００ ループ状配管。
DESCRIPTION OF
Claims (22)
第２配管と、
前記第１配管の上部と前記第２配管の上部とを接続する上部配管と、
前記第１配管の下部と前記第２配管の下部とを接続する下部配管と、
前記第１配管の途中に接続され、気液二相状態の流体を前記第１配管内に流入させる流体流入配管と、
前記上部配管に接続され、気相流体を流出させる気相流体流出配管と、
前記下部配管に接続され、液相流体を流出させる液相流体流出配管と、
を備え、
前記第１配管、前記第２配管、前記上部配管及び前記下部配管によってループ状配管を形成した
ことを特徴とする気液分離器。 A first pipe;
A second pipe;
An upper pipe connecting the upper part of the first pipe and the upper part of the second pipe;
A lower pipe connecting the lower part of the first pipe and the lower part of the second pipe;
A fluid inflow pipe that is connected in the middle of the first pipe and allows a gas-liquid two-phase fluid to flow into the first pipe;
A gas-phase fluid outflow pipe connected to the upper pipe and allowing the gas-phase fluid to flow out;
A liquid-phase fluid outflow pipe connected to the lower pipe and allowing the liquid-phase fluid to flow out;
With
A loop-like pipe is formed by the first pipe, the second pipe, the upper pipe, and the lower pipe.
ことを特徴とする請求項１記載の気液分離器。 The gas-liquid separator according to claim 1, wherein the distance between the uppermost point of the loop-shaped pipe and the fluid inflow pipe is larger than the distance between the fluid inflow pipe and the lowermost point of the loop-shaped pipe. .
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の気液分離器。 The gas-liquid separator according to claim 1 or 2, wherein a diameter of the second pipe is smaller than a diameter of the first pipe.
第２配管と、
第３配管と、
前記第１配管の上部、前記第２配管の上部、及び前記第３配管の上部を接続する上部配管と、
前記第１配管の下部と前記第２配管の下部とを接続する第１下部配管と、
前記第２配管の下部と前記第３配管の下部とを接続し、前記第１下部配管よりも下方に位置する第２下部配管と、
前記第１配管の途中に接続され、気液二相状態の流体を前記第１配管内に流入させる流体流入配管と、
前記上部配管に接続され、気相流体を流出させる気相流体流出配管と、
前記第２下部配管に接続され、液相流体を流出させる液相流体流出配管と、
を備え、
前記第１配管、前記第２配管、前記上部配管及び前記第１下部配管によって第１ループ状配管を形成し、
前記第２配管、前記第３配管、前記上部配管及び前記第２下部配管によって第２ループ状配管を形成した
ことを特徴とする気液分離器。 A first pipe;
A second pipe;
A third pipe;
An upper pipe connecting the upper part of the first pipe, the upper part of the second pipe, and the upper part of the third pipe;
A first lower pipe connecting the lower part of the first pipe and the lower part of the second pipe;
A second lower pipe that connects the lower part of the second pipe and the lower part of the third pipe and is located below the first lower pipe;
A fluid inflow pipe that is connected in the middle of the first pipe and allows a gas-liquid two-phase fluid to flow into the first pipe;
A gas-phase fluid outflow pipe connected to the upper pipe and allowing the gas-phase fluid to flow out;
A liquid-phase fluid outflow pipe connected to the second lower pipe and allowing the liquid-phase fluid to flow out;
With
Forming a first loop pipe by the first pipe, the second pipe, the upper pipe and the first lower pipe;
A gas-liquid separator, wherein the second pipe, the third pipe, the upper pipe, and the second lower pipe form a second loop pipe.
ことを特徴とする請求項４記載の気液分離器。 The distance between the uppermost point of the first loop-shaped pipe and the fluid inflow pipe is larger than the distance between the fluid inflow pipe and the lowermost point of the first loop-shaped pipe. Gas-liquid separator.
前記第３配管の直径が、前記第２配管の直径よりも小さい
ことを特徴とする請求項４又は請求項５記載の気液分離器。 A diameter of the second pipe is smaller than a diameter of the first pipe;
The gas-liquid separator according to claim 4 or 5, wherein a diameter of the third pipe is smaller than a diameter of the second pipe.
ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の気液分離器。 The gas-liquid separator according to any one of claims 1 to 6, wherein the fluid inflow pipe is connected so as to be substantially orthogonal to the first pipe.
ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の気液分離器。 The gas-liquid separator according to any one of claims 1 to 7, wherein a longitudinal direction of the fluid inflow pipe is substantially parallel to a plane formed by the loop pipe.
ことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の気液分離器。 The upper pipe in the loop pipe is located above the lower pipe, and is arranged at a predetermined angle from a horizontal plane so that a plane formed by the loop pipe does not become horizontal. The gas-liquid separator in any one of Claims 1-8.
ことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の気液分離器。 The gas-liquid separator according to any one of claims 1 to 9, further comprising a mesh installed at an upper portion in a connection portion between the fluid inflow pipe and the first pipe.
ことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の気液分離器。 The mesh installed in the opposing part of the connection port of the said fluid inflow piping in the connection part of the said fluid inflow piping and the said 1st piping was provided. The claim in any one of Claims 1-9 characterized by the above-mentioned. Gas-liquid separator.
ことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の気液分離器。 The gas-liquid separation according to any one of claims 1 to 9, further comprising a mesh installed at an outlet of the fluid inlet pipe in a connection portion between the fluid inlet pipe and the first pipe. vessel.
ことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の気液分離器。 The gas-liquid separator according to any one of claims 1 to 9, further comprising a mesh installed at a lower portion in a connection portion between the fluid inflow pipe and the first pipe.
ことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の気液分離器。 The gas-liquid separator according to any one of claims 1 to 9, further comprising a porous body installed in a connection portion between the fluid inflow pipe and the first pipe.
ことを特徴とする請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の気液分離器。 The gas-liquid separator according to any one of claims 1 to 14, wherein the fluid is a refrigerant.
ことを特徴とする請求項１５記載の気液分離器。 The gas-liquid separator according to claim 15, wherein the refrigerant is a natural refrigerant, a hydrocarbon, or tetrafluoropropene.
ことを特徴とする冷凍サイクル装置。 A refrigeration cycle apparatus comprising the gas-liquid separator according to claim 15 or 16.
前記気液分離器の前記気相流体流出配管と、前記圧縮機の吸入側とを接続するバイパス回路と、
を備え、
前記膨張手段は、前記熱源側熱交換器に接続され、
前記気液分離器の前記流体流入配管は、前記膨張手段に接続され、
前記気液分離器の前記液相流体流出配管は、前記利用側熱交換器に接続された
ことを特徴とする請求項１７記載の冷凍サイクル装置。 A refrigerant circuit comprising a compressor, a four-way valve, a heat source side heat exchanger, an expansion means, and a use side heat exchanger, which are connected by refrigerant piping;
A bypass circuit connecting the gas-phase fluid outflow pipe of the gas-liquid separator and the suction side of the compressor;
With
The expansion means is connected to the heat source side heat exchanger,
The fluid inlet pipe of the gas-liquid separator is connected to the expansion means;
The refrigeration cycle apparatus according to claim 17, wherein the liquid-phase fluid outflow pipe of the gas-liquid separator is connected to the user-side heat exchanger.
前記気液分離器の前記気相流体流出配管と、前記圧縮機の吸入側とを接続するバイパス回路と、
を備え、
前記膨張手段は、前記利用側熱交換器に接続され、
前記気液分離器の前記流体流入配管は、前記膨張手段に接続され、
前記気液分離器の前記液相流体流出配管は、前記熱源側熱交換器に接続された
ことを特徴とする請求項１７記載の冷凍サイクル装置。 A refrigerant circuit comprising a compressor, a four-way valve, a heat source side heat exchanger, an expansion means, and a use side heat exchanger, which are connected by refrigerant piping;
A bypass circuit connecting the gas-phase fluid outflow pipe of the gas-liquid separator and the suction side of the compressor;
With
The expansion means is connected to the use side heat exchanger,
The fluid inlet pipe of the gas-liquid separator is connected to the expansion means;
The refrigeration cycle apparatus according to claim 17, wherein the liquid-phase fluid outflow pipe of the gas-liquid separator is connected to the heat source side heat exchanger.
前記気液分離器の前記気相流体流出配管と、前記圧縮機の吸入側とを接続するバイパス回路と、
４つの逆止弁から構成され、前記熱源側熱交換器、前記利用側熱交換器、前記膨張手段、及び前記気液分離器の前記液相流体流出配管にそれぞれ接続されたブリッジ回路と、
を備え、
前記気液分離器の前記流体流入配管は、前記膨張手段に接続された
ことを特徴とする請求項１７記載の冷凍サイクル装置。 A refrigerant circuit comprising a compressor, a four-way valve, a heat source side heat exchanger, an expansion means, and a use side heat exchanger, which are connected by refrigerant piping;
A bypass circuit connecting the gas-phase fluid outflow pipe of the gas-liquid separator and the suction side of the compressor;
A bridge circuit composed of four check valves, each connected to the heat source side heat exchanger, the utilization side heat exchanger, the expansion means, and the liquid phase fluid outflow pipe of the gas-liquid separator;
With
The refrigeration cycle apparatus according to claim 17, wherein the fluid inflow pipe of the gas-liquid separator is connected to the expansion means.
前記第１逆止弁は、前記気液分離器の前記液相流体流出配管と前記熱源側熱交換器との間に設置され、冷媒が前記熱源側熱交換器から前記液相流体流出配管への方向には流れないようにし、
前記第２逆止弁は、前記気液分離器の前記液相流体流出配管と前記利用側熱交換器との間に設置され、冷媒が前記利用側熱交換器から前記液相流体流出配管への方向には流れないようにし、
前記第３逆止弁は、前記熱源側熱交換器と前記膨張手段との間に設置され、冷媒が前記膨張手段から前記熱源側熱交換器への方向には流れないようにし、
前記第４逆止弁は、前記利用側熱交換器と前記膨張手段との間に設置され、冷媒が前記膨張手段から前記利用側熱交換器への方向には流れないようにする
ことを特徴とする請求項２０記載の冷凍サイクル装置。 The bridge circuit is constituted by a first check valve to a fourth check valve,
The first check valve is installed between the liquid phase fluid outflow pipe of the gas-liquid separator and the heat source side heat exchanger, and the refrigerant flows from the heat source side heat exchanger to the liquid phase fluid outflow pipe. So that it does not flow in the direction of
The second check valve is installed between the liquid-phase fluid outflow pipe of the gas-liquid separator and the use-side heat exchanger, and refrigerant flows from the use-side heat exchanger to the liquid-phase fluid outflow pipe. So that it does not flow in the direction of
The third check valve is installed between the heat source side heat exchanger and the expansion means so that refrigerant does not flow in the direction from the expansion means to the heat source side heat exchanger,
The fourth check valve is installed between the use side heat exchanger and the expansion means, and prevents refrigerant from flowing in the direction from the expansion means to the use side heat exchanger. The refrigeration cycle apparatus according to claim 20.
該逆止弁は、冷媒が前記圧縮機の吸入側から前記気液分離器の前記気相流体流出配管への方向には流れないようにする
ことを特徴とする請求項１８〜請求項２１のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。 The bypass circuit includes a solenoid valve, a check valve and a capillary tube,
The check valve prevents the refrigerant from flowing in the direction from the suction side of the compressor to the gas-phase fluid outflow pipe of the gas-liquid separator. The refrigeration cycle apparatus according to any one of the above.
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