JPH1194403A - 冷凍サイクル装置の気液分離器 - Google Patents
冷凍サイクル装置の気液分離器Info
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- JPH1194403A JPH1194403A JP9273984A JP27398497A JPH1194403A JP H1194403 A JPH1194403 A JP H1194403A JP 9273984 A JP9273984 A JP 9273984A JP 27398497 A JP27398497 A JP 27398497A JP H1194403 A JPH1194403 A JP H1194403A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
- F25B2400/23—Separators
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- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
Abstract
行う冷凍サイクル装置の冷媒としてHFC系冷媒を採用
する場合に必要となる冷媒の乾燥を、別途ドライヤ装置
を付設することなく、これを行うことのできる冷凍サイ
クル装置の気液分離器を提供する。 【解決手段】 運転状態に応じて、圧縮機にインジェク
ションするガス成分を分離する冷凍サイクル装置の気液
分離器において、前記気液分離器の中の一部の領域に、
冷媒に含まれる水分を吸収する乾燥剤を充填した水分除
去層を設けた。
Description
状態に応じて圧縮機にインジェクションするようにした
冷凍サイクル装置の気液分離器に関する。
機の能力を高める等の観点から、例えば実開平1ー58
046号公報に見られるように、ガスインジェクション
により圧縮機の能力を向上させるようにした冷凍サイク
ル装置が提案されている。一方、近年冷凍サイクル装置
に用いる冷媒としては、環境破壊を防止すること等を考
慮してHFC系冷媒の採用が検討されている。そして、
このHFC系冷媒を採用するときには、これと相溶性の
あるエステル系オイルを潤滑油として利用するのが望ま
しいとされている。
ンジェクション機能を有する冷凍サイクル装置は、冷凍
サイクル中に気液分離器やインジェクション管等を加え
る必要がある。一方、HFC系冷媒を利用する場合に用
いられるエステル系オイルは、水分が含まれることによ
って加水分解を起こし、劣化してしまうという問題を有
する。従って、エステル系冷媒の水分による劣化を防止
するには、冷凍サイクル中に、例えばドライヤ装置等の
水分を除去するための装置を配設することが必要とな
る。 以上のことより、冷媒としてHFC系冷媒を用
い、ガスインジェクション機能付きの冷凍サイクル装置
にあっては、通常の冷凍サイクル装置に比べて、少なく
とも気液分離器やガスインジェクション管、更にはドラ
イヤ装置等を付加する必要がある。しかしこのような装
置の付加は、昨今の空気調和装置の小型化の要請に逆行
したものとならざるを得ない。特に、一般的にルームエ
アコンと呼ばれる家庭用の空気調和装置では、特に、部
品点数の削減およびこれに伴う装置の小型化が強く要請
される。
えてガスインジェクションを行う冷凍サイクル装置の冷
媒としてHFC系冷媒を採用する場合に必要となる冷媒
の乾燥を、別途ドライヤ装置を付設することなく、これ
を行うことのできる冷凍サイクル装置の気液分離器を提
供することにある。
冷凍サイクル装置の気液分離器は、運転状態に応じて、
圧縮機にインジェクションするガス成分を分離する冷凍
サイクル装置の気液分離器において、前記気液分離器の
中の一部の領域に、冷媒に含まれる水分を吸収する乾燥
剤を充填した水分除去層を設けたことを特徴とする。請
求項2記載の本発明の冷凍サイクル装置の気液分離器
は、上下方向に延びる本体と、前記本体の上端部に形成
されたガス成分出口と、前記本体の下端部に形成された
液体成分出口と、前記本体内に冷媒を導入する冷媒導入
管と、乾燥剤を充填した水分除去層とを有し、前記水分
除去層を、前記ガス成分出口と前記冷媒導入管の開口と
の間に設けたことを特徴とする。請求項3記載の本発明
の冷凍サイクル装置の気液分離器は、請求項2に記載の
冷凍サイクル装置の気液分離器において、前記冷媒導入
管を前記本体の下端部から挿入したことを特徴とする。
請求項4記載の本発明の冷凍サイクル装置の気液分離器
は、請求項3に記載の冷凍サイクル装置の気液分離器に
おいて、前記冷媒導入管の開口位置を前記液体成分出口
の開口位置よりも高くしたことを特徴とする。請求項5
記載の本発明の冷凍サイクル装置の気液分離器は、上下
方向に延びる本体と、前記本体の上端部に形成されたガ
ス成分出口と、前記本体の下端部に形成された液体成分
出口と、前記本体内に冷媒を導入する冷媒導入管と、乾
燥剤を充填した水分除去層とを有し、前記水分除去層
を、前記冷媒導入管と前記液体成分出口との間に設けた
ことを特徴とする。請求項6記載の本発明の冷凍サイク
ル装置の気液分離器は、請求項2又は請求項5に記載の
冷凍サイクル装置の気液分離器において、前記冷媒導入
管を前記本体の中間部から挿入し、前記冷媒導入管の開
口が前記本体の側壁内面に向けられていることを特徴と
する。請求項7記載の本発明の冷凍サイクル装置の気液
分離器は、請求項2又は請求項5に記載の冷凍サイクル
装置の気液分離器において、前記冷媒導入管の開口を前
記水分除去層に向けたことを特徴とする。請求項8記載
の本発明の冷凍サイクル装置の気液分離器は、請求項5
に記載の冷凍サイクル装置の気液分離器において、前記
冷媒導入管を前記本体の上端部から挿入したことを特徴
とする。請求項9記載の本発明の冷凍サイクル装置の気
液分離器は、請求項8に記載の冷凍サイクル装置の気液
分離器において、前記冷媒導入管の開口位置を前記ガス
成分出口の開口位置よりも低くしたことを特徴とする。
請求項10記載の本発明の冷凍サイクル装置の気液分離
器は、請求項1から請求項9のいずれかに記載の冷凍サ
イクル装置の気液分離器において、冷媒としてHFC系
冷媒を用いたことを特徴とする。
る気液分離器は、ガスインジェクションを行う冷凍サイ
クルの要素として必須の気液分離器の中の一部を利用し
て、乾燥剤を充填した水分除去層を設けたことから、別
途ドライヤ装置を設ける必要がない。したがって、HF
C系冷媒の採用したときに、これに相溶性のあるエステ
ル系オイルの劣化を装置の部品点数を増加させることな
く達成することができる。またさらには、気液分離器の
中では、乾燥剤のバッフル作用による気液分離を期待す
ることができることから、気液分離器本来の機能を高め
ることができるという効果を有する。
器は、水分除去層をガス成分出口と冷媒導入管の開口と
の間に設けたものである。このように、ガスインジェク
ションを行う冷凍サイクルの要素として必須の気液分離
器の中の一部を利用して、乾燥剤を充填した水分除去層
を設けたことから、別途ドライヤ装置を設ける必要がな
い。したがって、HFC系冷媒の採用したときに、これ
に相溶性のあるエステル系オイルの劣化を装置の部品点
数を増加させることなく達成することができる。またさ
らには、水分除去層をガス成分出口と冷媒導入管の開口
との間に設けたことから、この水分除去層による整流作
用によってガス分離が一層促進されるとともにガスイン
ジェクションの脈動も減少することができる。
形態において、冷媒導入管を本体の下端部から挿入した
ものである。従って、液体成分出口に接続される配管と
冷媒導入管とを本体下部において同一方向に隣接して設
けることになり加工工数を削減することができる。
の形態において、冷媒導入管の開口位置を液体成分出口
の開口位置よりも高くしたものである。このように冷媒
導入管の開口位置を高く設定することによって冷媒導入
に伴って液体成分を乱すことを防止することができる。
器は、水分除去層を冷媒導入管と液体成分出口との間に
設けたものである。このように、ガスインジェクション
を行う冷凍サイクルの要素として必須の気液分離器の中
の一部を利用して、乾燥剤を充填した水分除去層を設け
たことから、別途ドライヤ装置を設ける必要がない。し
たがって、HFC系冷媒の採用したときに、これに相溶
性のあるエステル系オイルの劣化を装置の部品点数を増
加させることなく達成することができる。またさらに
は、水分除去層を冷媒導入管と前記液体成分出口との間
に設けたことから、液体成分の状態で水分除去層を通過
するとともに、ガスインジェクションを行わない通常運
転状態でも冷媒は水分除去層を通過し、水分吸収能力を
高めることができる。
5の実施の形態に記載の冷凍サイクル装置の気液分離器
において、冷媒導入管を前記本体の中間部から挿入し、
冷媒導入管の開口を本体の側壁内面に向けたものであ
る。このように冷媒導入管の開口を本体の側壁内面に向
けることによって、導入された冷媒は、側壁内面と衝突
するため、液体成分とガス成分との分離が一層促進され
ることになる。従って、気液分離機能を高めることがで
きる。
5の実施の形態において、冷媒導入管の開口を水分除去
層に向けたものである。このように冷媒導入管の開口を
水分除去層に向けることにより、気液分離領域に存在す
る液体成分を乱すことがない。従って、気液分離機能を
高めることができる。
形態において、冷媒導入管を本体の上端部から挿入した
ものである。従って、ガス成分出口に接続される配管と
冷媒導入管とを本体上部において同一方向に隣接して設
けることになり加工工数を削減することができる。
の形態において、冷媒導入管の開口位置をガス成分出口
の開口位置よりも低くしたものである。このように冷媒
導入管の開口位置を低く設定することによって、十分に
気液分離されていない冷媒がガス成分出口から流出する
ことを防止することができる。
第9の実施の形態において、冷媒としてHFC系冷媒を
用いたものである。冷媒としてHFC系冷媒を用いた場
合には、特に水分の除去機能が要求されるため、上記の
ような水分除去層を設ける効果が高い。
する。図1は、本発明による冷凍サイクル装置の一例と
しての空気調和装置の全体構成図であり、図2はこの空
気調和装置に組み込まれた気液分離器の拡大縦断面図で
ある。この空気調和装置1は、概略的には、室内機2
と、室外機3と、これらの間を接続する第1、第2の接
続用配管4、5とで構成されている。室内機2は、蒸発
器又は凝縮器となる室内側熱交換器6と、室内側熱交換
器6の出入口に夫々接続された内部配管7、8とで構成
され、この内部配管7、8に対して上述した第1、第2
の接続用配管4、5の一端が着脱自在に連結されてい
る。同図において9は室内送風機であり、この室内送風
機9は、室内機2の吹き出し口(図示せず)に取付られ
る。
側熱交換器10と、その出入口に夫々接続された第1、
第2の内部配管11、12とを有し、第1の内部配管1
1は、前述した第1の接続用配管4の他端に着脱自在に
連結され、第2の内部配管12は、前述した第2の接続
用配管5の他端に着脱自在に連結されている。同図中、
13は、室外側熱交換機10に隣接して配置された電動
ファンを示す。第1の内部配管11には、ブリッジ回路
14が介装され、このブリッジ回路14は第1ないし第
4の4つの逆止弁15〜18を有し、また、その連絡配
管19には第1の減圧機構としてのメイン膨張弁20と
気液分離器21とが取付けられている。また、第1の内
部配管11には、ブリッジ回路14と室外側熱交換器1
0との間に、第2の減圧機構としてのキャピラリーチュ
ーブ22が介装されている。
と四方弁24とが設けられており、冷暖房の切り替え
は、この四方弁24を切り替えることによって行われ
る。図中、実線で示す矢印の方向は暖房運転モードでの
冷媒の流れ方向を示し、破線で示す矢印の方向は冷房運
転モードでの冷媒の流れ方向を示す。圧縮機23は、そ
の本来の吸込ポート23a又は吐出ポート23bとは別
途独立したインジェクションポート23cを有し、この
インジェクションポート23cは、電磁式の開閉弁26
を備えたガスインジェクション管25を介して、気液分
離器21に連結されている。ここに、この空気調和装置
1は、冷媒としてHFC系冷媒が採用され、また潤滑油
としてポリオールエステル油が採用されている。
転モードでの態様を破線で図示してあり、暖房運転モー
ドでの態様を実線で示してある。冷房運転モードでは、
室外側熱交換器10を出て第1の内部配管11に入った
冷媒は、ブリッジ回路14の第1の逆止弁15を通りメ
イン膨張弁20を経て気液分離器21を通った後に第2
の逆止弁16を通って室内機2側に進む経路を通る。他
方、暖房運転モードでは、室内機2側から第1の接続用
配管4を通って室外機3側に入った冷媒は、ブリッジ回
路14の第3の逆止弁17を通りメイン膨張弁20を経
て気液分離器21を通った後に第4の逆止弁18を通り
キャピラリーチューブ22を経て室外側熱交換器10に
入る経路を進む。暖房運転中、特に大きな能力が要求さ
れるときには、開閉弁26が開かれてガスインジェクシ
ョン管25が開通され、このガスインジェクション管2
5を通じて、気液分離器21で分離されたガス成分が圧
縮機23にインジェクションされる。これにより圧縮機
23はその能力が増大される。
下方向に延びる比較的細長い円筒状の本体30を備えて
いる。この本体30は、上端にガス成分出口31を有
し、下端に液体成分出口32を有する。また本体30
は、その長手方向中央部分に冷媒導入管33を有する。
この冷媒導入管33及び液体成分出口32は、上述した
連絡配管19に接続されている。冷媒導入管33の開口
33aは本体30の側壁に向けられている。すなわち、
冷媒は、冷媒導入管33の開口33aを通じて、本体3
0の側壁に向けて吐出される。他方、ガス成分出口31
は、上述したガスインジェクション管25に接続されて
いる。
も上方領域に水分除去層34が形成され、冷媒導入管3
3よりも下方領域が気液分離領域35とされている。す
なわち、本体30の中には、冷媒導入管33よりも上方
の領域に、上下に離間して一対の区画板36、37が設
けられ、これら区画板36、37は、夫々、かしめ等に
よって本体30に固定されている。区画板36、37に
は、図3に示すように、多数の連通孔38が形成されて
いる。下方の第1の区画板36の上にはスプリング39
を介して押さえ板40が取付けられ、この押さえ板40
には、区画板36、37と同様に、多数の連通孔(図示
せず)が形成されている。押さえ板40と上方の第2の
区画板37とで挟まれた空間には乾燥剤41が充填され
て、上述した要素により水分除去層34が形成されてい
る。乾燥剤41としては、水分を吸収する能力を備えた
モレキュラシーブなどの比較的大きな粒子の乾燥剤を採
用するのがよい。このような乾燥剤41は、バネ付勢さ
れた押さえ板40によって本体30の中に保持される。
房運転モードにおけるガスインジェクション運転時につ
いて説明する。メイン膨張弁20を通過した気液2相の
冷媒は、冷媒導入管33を通って気液分離器21内に導
入される。このとき、本体30の内壁面との衝突及び気
液分離領域35での液体粒子同士の凝集などにより、液
体成分とガス成分との分離が促進される。気液分離され
た後の冷媒の液体成分は、液体成分出口32を通じて気
液分離器21から流出する。一方、ガス成分は、乾燥剤
41を通過し、このガス成分の中に混入した水分が除去
された後に、ガス成分出口31を通じて気液分離器21
から流出する。この冷媒ガスは、インジェクションポー
ト23cから圧縮機23の中に入る。このように、ガス
インジェクション運転モードを利用して冷媒の乾燥を行
うことができる。また、ガス成分出口31の近傍に配置
した乾燥剤41を通過することによる整流作用によって
ガス分離が一層促進されるとともに、ガスインジェクシ
ョンの脈動を減少することになる。このように、気液分
離器21は、その本来的な機能である気液分離が促進さ
れる他に乾燥剤41によるガス成分の乾燥も合わせて行
われることになり、単体の装置で、気液分離と、HFC
系冷媒の中に混入した水分の除去とを合わせて行うこと
ができ、この2つの機能を別々の装置で構成する場合に
比べて、省スペース化を図ることができる。
6実施例による気液分離器の拡大縦断面図である。これ
らの他の実施例の説明において、上述した第1実施例と
同一の要素については同一の参照符号を付すことにより
その説明を省略し、以下に、これら他の実施例の各々の
特徴部分について説明する。
のであり、この第2実施例にあっては、冷媒導入管33
の開口33aが上方に向けて曲げられて、その開口33
aが水分除去層34に向けて開放されている。このよう
に構成した第2実施例によれば、気液分離器21の本体
30において、冷媒の液体成分が存在する気液分離領域
35を回避するようにして冷媒導入管33から冷媒を導
入することができるため、冷媒導入に伴って液体成分を
乱すことを防止することができ、よって気液分離器21
本来の気液分離性能を向上させることができる。
のであり、この第3実施例にあっては、冷媒導入管33
が本体30の下端に液体成分出口32に隣接して配置さ
れており、冷媒導入管33は、本体30の軸線に沿って
上方に真っ直ぐ延びており、その開口33aが水分除去
領域34に向けて開放されている。なお、冷媒導入管3
3の開口33aは、液体成分出口32の開口位置よりも
高い位置に設けている。このように構成した第2実施例
によれば、冷媒の液体成分を流出させる連絡配管19と
冷媒導入管33とを同一方向に隣接して設けることによ
り加工工数を削減できる。また、冷媒導入管33の開口
33aを、液体成分出口32の開口位置よりも高い位置
に設けることにより、冷媒導入に伴う液体成分の乱れを
防止することができる。
のであり、この第4実施例にあっては、本体30の下方
領域つまり液体成分出口32に隣接した領域に水分除去
層34が配設されている。この第4実施例においては、
気液分離器21の中の液体成分の中に乾燥剤41を存在
させているので、乾燥剤41の水分吸収能力を最大限活
用することができる。また、ガスインジェクションを行
わない通常運転時にも、冷媒は水分除去層34を必ず通
過することになるので水分除去効果は高い。
のであり、この第5実施例にあっては、図6に示す第4
実施例と同様に、本体30の下方領域つまり液体成分出
口32に隣接した領域に乾燥剤41が配設されている。
また、本体30の長手方向中央部分に配置された冷媒導
入管33の開口33aは下方に向けて曲げられて、水分
除去層34に向けて開放されている。この第5実施例に
おいては、本体内部に導入した冷媒を、直接、区画板3
6、押さえ板40、乾燥剤41に衝突させて、液体成分
の凝集を促進し、これにより気液分離性能を向上させる
ことができる。
のであり、この第6実施例にあっては、図6に示す第4
実施例と同様に、本体30の下方領域つまり液体成分出
口32に隣接した領域に乾燥剤41が配設されている。
また、冷媒導入管33が本体30の上端にガス成分出口
31に隣接して配置されており、冷媒導入管33は、本
体30の軸線に沿って下方に真っ直ぐ延びており、その
開口33aが乾燥剤41に向けて下方に開放されてい
る。なお、冷媒導入管33の開口33aは、ガス成分出
口31の開口位置よりも低い位置に設けている。このよ
うに構成した第6実施例によれば、冷媒のガス成分を流
出させる連絡配管19と冷媒導入管33とを同一方向に
隣接して設けることにより加工工数を削減できる。ま
た、冷媒導入管33の開口33aを、ガス成分出口31
の開口位置よりも低い位置に設けることにより、気液分
離が十分にされていない冷媒をガス成分出口から吐出す
ることを防止することができる。
ション機能を備えた冷凍サイクル装置においては、この
装置に付設される気液分離器の内部空間の一部を乾燥剤
収納空間として利用したことから、装置の占めるスペー
スを増大することなく、HFC系冷媒の中に混入した水
分の除去による潤滑剤の劣化防止を図ることができると
共に、乾燥剤による整流作用によっても気液分離を促進
することができる。
体構成図
施例の気液分離器の拡大縦断面図
Claims (10)
- 【請求項1】 運転状態に応じて、圧縮機にインジェク
ションするガス成分を分離する冷凍サイクル装置の気液
分離器において、前記気液分離器の中の一部の領域に、
冷媒に含まれる水分を吸収する乾燥剤を充填した水分除
去層を設けたことを特徴とする冷凍サイクル装置の気液
分離器。 - 【請求項2】 上下方向に延びる本体と、前記本体の上
端部に形成されたガス成分出口と、前記本体の下端部に
形成された液体成分出口と、前記本体内に冷媒を導入す
る冷媒導入管と、乾燥剤を充填した水分除去層とを有
し、前記水分除去層を、前記ガス成分出口と前記冷媒導
入管の開口との間に設けたことを特徴とする冷凍サイク
ル装置の気液分離器。 - 【請求項3】 前記冷媒導入管を前記本体の下端部から
挿入したことを特徴とする請求項2に記載の冷凍サイク
ル装置の気液分離器。 - 【請求項4】 前記冷媒導入管の開口位置を前記液体成
分出口の開口位置よりも高くしたことを特徴とする請求
項3に記載の冷凍サイクル装置の気液分離器。 - 【請求項5】 上下方向に延びる本体と、前記本体の上
端部に形成されたガス成分出口と、前記本体の下端部に
形成された液体成分出口と、前記本体内に冷媒を導入す
る冷媒導入管と、乾燥剤を充填した水分除去層とを有
し、前記水分除去層を、前記冷媒導入管と前記液体成分
出口との間に設けたことを特徴とする冷凍サイクル装置
の気液分離器。 - 【請求項6】 前記冷媒導入管を前記本体の中間部から
挿入し、前記冷媒導入管の開口が前記本体の側壁内面に
向けられていることを特徴とする請求項2又は請求項5
に記載の冷凍サイクル装置の気液分離器。 - 【請求項7】 前記冷媒導入管の開口を前記水分除去層
に向けたことを特徴とする請求項2又は請求項5に記載
の冷凍サイクル装置の気液分離器。 - 【請求項8】 前記冷媒導入管を前記本体の上端部から
挿入したことを特徴とする請求項5に記載の冷凍サイク
ル装置の気液分離器。 - 【請求項9】 前記冷媒導入管の開口位置を前記ガス成
分出口の開口位置よりも低くしたことを特徴とする請求
項8に記載の冷凍サイクル装置の気液分離器。 - 【請求項10】 冷媒としてHFC系冷媒を用いたこと
を特徴とする請求項1から請求項9のいずれかに記載の
冷凍サイクル装置の気液分離器。
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JP27398497A JP3583595B2 (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | 冷凍サイクル装置の気液分離器 |
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