特許 7197404 気液分離器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-19

(45)【発行日】2022-12-27

(54)【発明の名称】気液分離器

(51)【国際特許分類】

   F25B 43/00 20060101AFI20221220BHJP

【ＦＩ】

F25B43/00 W

F25B43/00 D

F25B43/00 L

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2019037830

(22)【出願日】2019-03-01

(65)【公開番号】P2019168215

(43)【公開日】2019-10-03

【審査請求日】2022-02-25

(31)【優先権主張番号】P 2018056679

(32)【優先日】2018-03-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】320014857

【氏名又は名称】ハイリマレリジャパン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】特許業務法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】尾崎 達也

【審査官】笹木 俊男

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５５－１２６１７２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭６３－１９１５３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１７－２０７３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５３５３７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２５Ｂ ４３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

気液分離器であって、
流入した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して貯留するタンク部と、
前記タンク部内に流入した冷媒の異物を除去するフィルタ部と、
前記タンク部の上部に設けられて前記タンク部からの冷媒の出入口を形成する配管接続部と、
前記配管接続部に接続されて前記タンク部内に挿入され、前記フィルタ部を通過した液相冷媒を前記気液分離器外に流出させるための第１出口管と、
前記配管接続部に接続されて前記タンク部内に挿入され、前記タンク部内の気相冷媒を前記気液分離器外に流出させるための第２出口管と、
前記第２出口管の外周に設けられ前記第２出口管の外周との間に流路を形成する外管部と、
前記外管部の下端を閉塞する閉塞部と、
前記第１出口管及び前記外管部を支持する支持部と、を備え、
前記フィルタ部は前記支持部に設けられる
ことを特徴とする気液分離器。

【請求項2】

請求項１に記載された気液分離器であって、
前記第１出口管は、前記支持部を貫通して前記支持部に支持される、
ことを特徴とする気液分離器。

【請求項3】

請求項１または２に記載された気液分離器であって、
前記支持部は、
略円板状の本体部と、
前記本体部の端面から前記第１出口管の軸方向に突出するように形成され、前記第１出口管の外周をシールする筒部と、を有する、
ことを特徴とする気液分離器。

【請求項4】

請求項３に記載された気液分離器であって、
前記筒部は、前記本体部の中心からオフセットされた位置に設けられ、
前記支持部は、前記タンク部の内周面との間をシールするシール部をさらに備える、
ことを特徴とする気液分離器。

【請求項5】

請求項４に記載された気液分離器であって、
前記シール部は、前記本体部の外周部から前記タンク部の内周面に沿って延びるように形成される、
ことを特徴とする気液分離器。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか１つに記載された気液分離器であって、
前記外管部は、前記支持部と一体に形成される、
ことを特徴とする気液分離器。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１つに記載された気液分離器であって、
前記第２出口管の一端は、前記配管接続部に接続され、
前記第２出口管の他端は、前記外管部に形成された規制部に当接し、
前記閉塞部が前記タンク部の底部に当接することで、前記第２出口管及び前記外管部の軸方向の移動が規制される、
ことを特徴とする気液分離器。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか１つに記載された気液分離器であって、
前記閉塞部には、
下方側の端面から突出するように形成され、前記タンク部の底部と接触する突起部と、
前記閉塞部を貫通する貫通孔と、が設けられる、
ことを特徴とする気液分離器。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか１つに記載された気液分離器であって、
前記フィルタ部は、複数のフィルタを有し、
前記複数のフィルタは、前記支持部の円周方向に並んで設けられる、
ことを特徴とする気液分離器。

【請求項10】

請求項１から９のいずれか１つに記載された気液分離器であって、
前記フィルタ部は、複数のフィルタを有し、
前記複数のフィルタは、前記支持部に同心円状に設けられる、
ことを特徴とする気液分離器。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれか１つに記載された気液分離器であって、
前記フィルタ部は、複数のフィルタを有し、
前記複数のフィルタは同一形状である、
ことを特徴とする気液分離器。

【請求項12】

請求項１から１１のいずれか１つに記載された気液分離器であって、
前記フィルタ部は、複数のフィルタを有し、
前記複数のフィルタは、前記第１出口管と前記第２出口管とを結ぶ直線に対し対称に配置される、
ことを特徴とする気液分離器。

【請求項13】

請求項１から１２のいずれか１つに記載された気液分離器であって、
前記支持部の中央には、乾燥剤を載置するための載置部が設けられ、
前記フィルタ部は、前記載置部の外周に設けられる、
ことを特徴とする気液分離器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、気液分離器に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、蒸発器からの低温低圧の気液混在状態の冷媒が流入口を介してタンク内に導入され、導入された冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離する気液分離器が開示されている。特許文献１の気液分離器では、流出管を通じて圧縮機に吸入される気相冷媒に異物が混入することを防止するため、流出管にフィルタが設けられている。

【0003】

特許文献２には、冷房モードと暖房モードとに切り換え可能な空調ループが開示されている。この空調ループには、外部熱交換器から導かれる冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離させ、空調ループの動作モードに応じて第１の出口又は第２の出口から冷媒を出す気液分離器が設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－２６１９２号公報

【文献】特表２０１３－５３５３７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の気液分離器において、特許文献２に記載の気液分離器のような液相冷媒を流出させるための出口管を設けることが考えられる。しかしながら、このような構成では、液相冷媒を流出させるための出口管にも異物を除去するためのフィルタを設ける必要があり、部品点数が増加してしまう。

【0006】

本発明は、気相冷媒を流出させるための出口管と、液相冷媒を流出させるための出口管と、を備えた気液分離器において、部品点数の増加を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のある態様によれば、気液分離器は、流入した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して貯留するタンク部と、タンク部内に流入した冷媒の異物を除去するフィルタ部と、タンク部の上部に設けられてタンク部からの冷媒の出入口を形成する配管接続部と、配管接続部に接続されてタンク部内に挿入され、フィルタ部を通過した液相冷媒を気液分離器外に流出させるための第１出口管と、配管接続部に接続されてタンク部内に挿入され、タンク部内の気相冷媒を気液分離器外に流出させるための第２出口管と、第２出口管の外周に設けられ第２出口管の外周との間に流路を形成する外管部と、外管部の下端を閉塞する閉塞部と、第１出口管及び外管部を支持する支持部と、を備え、フィルタ部は支持部に設けられることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

上記態様では、支持部に設けられたフィルタ部によって、タンク部内に流入した冷媒の異物を除去できる。これにより、タンク部内の液相冷媒を気液分離器外に流出させるための第１出口管を設けた場合に、第１出口管のためのフィルタを別途設ける必要がない。したがって、部品点数の増加を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る気液分離器が適用される空調装置の構成図である。

【図2】図２は、冷房運転時における空調装置の冷媒の流れを説明する図である。

【図3】図３は、暖房運転時における空調装置の冷媒の流れを説明する図である。

【図4A】図４Ａは、気液分離器の上面図である。

【図4B】図４Ｂは、気液分離器の正面図である。

【図5】図５は、図４ＡのＶ－Ｖ線における断面図である。

【図6】図６は、図４ＡのＶＩ－ＶＩ線における断面図である。

【図7A】図７Ａは、支持部の上面図である。

【図7B】図７Ｂは、変形例に係る支持部の上面図である。

【図7C】図７Ｃは、変形例に係る支持部の上面図である。

【図7D】図７Ｄは、変形例に係る支持部の上面図である。

【図7E】図７Ｅは、変形例に係る支持部の上面図である。

【図7F】図７Ｆは、変形例に係る支持部の上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図１から図７Ｆを参照して、本発明の実施形態に係る気液分離器４０について説明する。

【0011】

まず、図１から図３を参照して、気液分離器４０が適用される空調装置１００について説明する。

【0012】

図１に示すように、空調装置１００は、冷媒が循環する冷凍サイクル２と、温水が循環する温水サイクル６と、空調に利用される空気が通過するＨＶＡＣ（Ｈｅａｔｉｎｇ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）ユニット５と、空調装置１００の動作を制御する制御部としてのコントローラ１０と、を備える。空調装置１００は、冷暖房可能なヒートポンプシステムである。空調装置１００は、車両（図示せず）に搭載されて車室（図示せず）内の空調を行う。例えば、冷媒にはＨＦＯ－１２３４ｙｆが用いられ、温水には不凍液が用いられる。

【0013】

冷凍サイクル２は、圧縮機としてのコンプレッサ２１と、温水－冷媒熱交換器としての水冷コンデンサ２２と、室外熱交換器２３と、気液分離器４０と、内部熱交換器３０と、蒸発器としてのエバポレータ２５と、膨張弁としての温度式膨張弁２６と、絞り機構としての固定絞り２７と、固定絞り２７をバイパスする冷媒が流れるバイパス路２０ａと、バイパス路２０ａを開閉する流路切換弁としての第２流路切換弁２９と、これらを冷媒が循環可能となるように接続する冷媒流路２０と、を備える。冷媒流路２０には、開閉弁としての第１流路切換弁２８が設けられる。

【0014】

コンプレッサ２１は、ガス状冷媒（気相冷媒）を吸入し圧縮する。これにより、ガス状冷媒は高温高圧になる。

【0015】

水冷コンデンサ２２は、暖房運転時に、コンプレッサ２１を通過した後の冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。水冷コンデンサ２２は、コンプレッサ２１によって高温高圧となった冷媒と温水サイクル６を循環する温水との間で熱交換を行い、冷媒の熱を温水に伝達する。水冷コンデンサ２２にて凝縮した冷媒は、固定絞り２７へと流れる。

【0016】

水冷コンデンサ２２は、コンプレッサ２１にて圧縮された冷媒の熱を用いて、温水サイクル６を循環する温水を介して、車室内に導かれて空調に用いられる空気を加熱する。ここでは、水冷コンデンサ２２と温水サイクル６とが、車室内に導かれる空気を加熱する加熱器に相当する。これに代えて、温水サイクル６を設けずに、コンプレッサ２１にて圧縮された冷媒がヒータコア６２に直接導かれるようにしてもよい。この場合、ヒータコア６２が加熱器に相当する。

【0017】

室外熱交換器２３は、例えば車両のエンジンルーム（電気自動車においてはモータルーム）内に配置され、冷媒と外気との間で熱交換を行う。室外熱交換器２３は、冷房運転時には凝縮器として機能し、暖房運転時には蒸発器として機能する。室外熱交換器２３には、車両の走行や室外ファン４の回転によって、外気が導入される。

【0018】

気液分離器４０は、室外熱交換器２３の下流に位置し、室外熱交換器２３から流入した冷媒を、ガス状冷媒（気相冷媒）と液状冷媒（液相冷媒）とに気液分離する。

【0019】

気液分離器４０は、タンク部４１と、配管接続部４２と、を有する。

【0020】

タンク部４１は、流入した冷媒を重力によってガス状冷媒と液状冷媒とに分離して貯留する。タンク部４１は、その中心軸が鉛直になるように設けられる。タンク部４１内では、下側に液状冷媒が溜まり、液状冷媒の上側の空間にガス状冷媒が溜まる。

【0021】

配管接続部４２は、タンク部４１の上部に設けられて、タンク部４１からの冷媒の出入口を形成する。配管接続部４２には、第１流路切換弁２８が設けられる。配管接続部４２には、気液分離器４０に接続されるすべての配管が集約される。よって、第１流路切換弁２８を外部に設ける場合に必要な配管を省略することができるとともに、気液分離器４０と他の構成要素とを接続する配管を簡素化することができる。

【0022】

気液分離器４０は、暖房運転時には、室外熱交換器２３から流入するガス状冷媒をコンプレッサ２１に導く。気液分離器４０からコンプレッサ２１へは、分離したガス状冷媒のみが流れる。気液分離器４０は、冷房運転時には、室外熱交換器２３から流入する液状冷媒を貯留し、液状冷媒の一部を内部熱交換器３０と温度式膨張弁２６とを介してエバポレータ２５に導く。気液分離器４０から温度式膨張弁２６へは、分離された液状冷媒のみが流れる。図１から図３では、概念図のため省略しているが、ガス状冷媒をコンプレッサ２１に導く通路は、回路内に含まれるオイルの戻りが可能なように構成されている。

【0023】

気液分離器４０と温度式膨張弁２６との間には、差圧弁３１が設けられる。差圧弁３１は、内部熱交換器３０の上流に設けられる。差圧弁３１は、差圧弁３１の上流側の圧力が設定圧力を超えると開く。この設定圧力は、暖房運転時には差圧弁３１が開かず、冷房運転時にのみ差圧弁３１が開くような圧力に予め設定される。差圧弁３１が設けられることによって、暖房運転時に気液分離器４０から温度式膨張弁２６を介してエバポレータ２５に冷媒が流れることを防止できる。よって、エバポレータ２５が凍結することや、冷媒流路２０内を流れる潤滑用オイルがエバポレータ２５に貯留されることが防止される。なお、差圧弁３１を、内部熱交換器３０と温度式膨張弁２６との間に設けてもよい。

【0024】

エバポレータ２５は、ＨＶＡＣユニット５内に配置される。エバポレータ２５は、冷凍サイクル２の運転モードが冷房モードである場合に、車室に導かれる空気の熱を冷媒に吸収させて冷媒を蒸発させる。エバポレータ２５にて蒸発した冷媒は、内部熱交換器３０を介して気液分離器４０へと流れる。

【0025】

温度式膨張弁２６は、内部熱交換器３０とエバポレータ２５との間に配置され、室外熱交換器２３から気液分離器４０及び内部熱交換器３０を介して導かれた液状冷媒を減圧膨張させる。温度式膨張弁２６は、エバポレータ２５を通過した冷媒の温度、即ちガス状冷媒の過熱度に応じて開度を自動的に調節する。

【0026】

エバポレータ２５の負荷が増加した場合には、ガス状冷媒の過熱度が増加する。そうすると温度式膨張弁２６の開度が大きくなって過熱度を調節する様に冷媒量が増加する。一方、エバポレータ２５の負荷が減少した場合には、ガス状冷媒の過熱度が減少する。そうすると温度式膨張弁２６の開度が小さくなって過熱度を調節する様に冷媒量が減少する。このように、温度式膨張弁２６は、エバポレータ２５を通過したガス状冷媒の温度をフィードバックして、ガス状冷媒が適切な過熱度となるように開度を調節する。

【0027】

内部熱交換器３０は、温度式膨張弁２６の上流の冷媒とエバポレータ２５の下流の冷媒との間で、温度差を利用して熱交換させる。

【0028】

固定絞り２７は、水冷コンデンサ２２と室外熱交換器２３との間に配置され、コンプレッサ２１にて圧縮されて水冷コンデンサ２２にて凝縮した冷媒を減圧膨張させる。固定絞り２７には、例えば、オリフィスやキャピラリーチューブが用いられる。固定絞り２７の絞り量は、予め使用頻度の高い特定の運転条件に対応するように設定される。

【0029】

固定絞り２７に代えて、例えば、少なくとも全開と所定の絞り状態とを有し、段階的に又は無段階に開度を調節できる電磁絞り弁（図示せず）を可変絞り（絞り機構）として用いてもよい。この場合、バイパス路２０ａ及び第２流路切換弁２９を設ける必要はない。電磁絞り弁は、冷房運転時には、冷媒の流れを絞らないように調節され、暖房運転時には、冷媒の流れを絞るように調節される。

【0030】

第１流路切換弁２８は、開閉によって冷媒の流れを切り換える。第１流路切換弁２８は、コントローラ１０によって制御されるソレノイドを有する電磁弁である。第１流路切換弁２８は、気液分離器４０に一体に設ける。これにより、配管を簡素にできるとともに、空調装置１００全体の構成を簡素にできる。

【0031】

冷房運転時には、第１流路切換弁２８が閉じられる。これにより、気液分離器４０内で分離された液状冷媒が、内部熱交換器３０，温度式膨張弁２６，及びエバポレータ２５を通過してコンプレッサ２１に導かれる。一方、暖房運転時には、第１流路切換弁２８が開かれる。これにより、気液分離器４０内で分離されたガス状冷媒が、第１流路切換弁２８を通過してコンプレッサ２１に導かれる。よって、暖房運転時には、冷媒は、内部熱交換器３０，温度式膨張弁２６，及びエバポレータ２５をバイパスして流れる。

【0032】

第２流路切換弁２９は、開閉によって冷媒の流れを切り換える。第２流路切換弁２９は、コントローラ１０によって制御されるソレノイドを有する電磁弁である。

【0033】

冷房運転時には、第２流路切換弁２９が開かれる。これにより、コンプレッサ２１によって圧縮された冷媒は、水冷コンデンサ２２を通過した後、固定絞り２７をバイパスして室外熱交換器２３へ流入する。一方、暖房運転時には、第２流路切換弁２９が閉じられる。これにより、コンプレッサ２１によって圧縮された冷媒は、水冷コンデンサ２２及び固定絞り２７を通過して室外熱交換器２３へ流入する。

【0034】

温水サイクル６は、ポンプとしてのウォータポンプ６１と、ヒータコア６２と、補助加熱器としての温水ヒータ６３と、水冷コンデンサ２２と、これらを温水が循環可能となるように接続する温水流路６０と、を備える。

【0035】

ウォータポンプ６１は、温水流路６０内の温水を循環させる。

【0036】

ヒータコア６２は、ＨＶＡＣユニット５内に配置され、暖房運転時に、ヒータコア６２を通過する空気と温水との熱交換によって、空調に用いられる空気を加熱する。

【0037】

温水ヒータ６３は、車室に導かれる空気の加熱を補助する。温水ヒータ６３は、内部にヒータ（図示せず）を有し、外部動力を用いて温水を加熱する。ヒータには、例えば、シーズヒータやＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータが用いられる。

【0038】

温水ヒータ６３に代えて、例えば、車室に導かれる空気を直接加熱する空気式ヒータ（図示せず）、又は車両の内燃機関としてのエンジン（図示せず）の排熱を使用して車室に導かれる空気を加熱する温水式熱交換器（図示せず）を用いてもよい。また、温水ヒータ６３、空気式ヒータ、及び温水式熱交換器のいずれか一つを単体で用いてもよく、これらを任意に組み合わせて用いてもよい。

【0039】

ＨＶＡＣユニット５は、空調に利用する空気を冷却又は加熱する。ＨＶＡＣユニット５は、ブロワ５２と、エアミックスドア５３と、これらを空調に利用する空気が通過可能となるように囲うケース５１と、を備える。ＨＶＡＣユニット５内には、エバポレータ２５とヒータコア６２とが配置される。ブロワ５２から送風された空気は、エバポレータ２５内を流れる冷媒との間、及びヒータコア６２内を流れる温水との間で熱交換を行う。

【0040】

ブロワ５２は、ＨＶＡＣユニット５内に空気を送風する送風機である。

【0041】

エアミックスドア５３は、ＨＶＡＣユニット５内に配置されたヒータコア６２を通過する空気の量を調整する。エアミックスドア５３は、ヒータコア６２のブロワ５２側に設置される。エアミックスドア５３は、暖房運転時にヒータコア６２側を開き、冷房運転時にヒータコア６２側を閉じる。エアミックスドア５３の開度によって、空気とヒータコア６２内の温水との間の熱交換量が調節される。

【0042】

空調装置１００には、冷媒温度検出器としての室外熱交換器出口温センサ１２と、蒸発器温度検出器としてのエバポレータ温度センサ１３と、外気温度検出器としての外気温センサ１５と、が設置されている。

【0043】

室外熱交換器出口温センサ１２は、室外熱交換器２３の出口に設けられて冷媒流路２０内の冷媒の温度を検出する。室外熱交換器出口温センサ１２は、室外熱交換器２３を通過した冷媒の温度を検出する。

【0044】

外気温センサ１５は、室外熱交換器２３に取り込まれて通過する前の外気の温度を検出する。

【0045】

エバポレータ温度センサ１３は、ＨＶＡＣユニット５内におけるエバポレータ２５の空気流れ下流側に設置され、エバポレータ２５を通過した空気の温度を検出する。なお、エバポレータ温度センサ１３は、エバポレータ２５に直接設置されてもよい。

【0046】

コントローラ１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などによって構成されるマイクロコンピュータである。コントローラ１０を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。コントローラ１０は、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵによって読み出すことで、空調装置１００に各種機能を発揮させる。

【0047】

コントローラ１０は、冷凍サイクル２の制御を実行するようにプログラムされている。コントローラ１０には、室外熱交換器出口温センサ１２と、エバポレータ温度センサ１３と、外気温センサ１５と、からの信号が入力される。なお、コントローラ１０には、図示しない他のセンサからの信号が入力されてもよい。

【0048】

コントローラ１０は、入力された信号に基づいて、冷凍サイクル２の制御を実行する。即ち、コントローラ１０は、図１に破線で示すように、コンプレッサ２１の出力を設定するとともに、第１流路切換弁２８及び第２流路切換弁２９の開閉制御を実行する。また、コントローラ１０は、図示しない出力信号を送信することで、温水サイクル６及びＨＶＡＣユニット５の制御を実行する。

【0049】

次に、図２及び図３を参照して、空調装置１００の各空調運転モードについて説明する。

【0050】

＜冷房運転＞
冷房運転時には、冷凍サイクル２は、冷房モードに切り換えられる。冷房モードでは、冷凍サイクル２内の冷媒は、図２に太実線で示すように循環する。

【0051】

コントローラ１０は、第１流路切換弁２８を閉じた状態にするとともに、第２流路切換弁２９を開いた状態にする。

【0052】

コンプレッサ２１で圧縮されて高温高圧になった冷媒は、水冷コンデンサ２２及び第２流路切換弁２９を通って、室外熱交換器２３へと流れる。このとき、温水サイクル６内の温水は循環していないので、水冷コンデンサ２２では、殆ど熱交換は行われない。また、冷媒は、固定絞り２７をバイパスしてバイパス路２０ａを通過する。固定絞り２７に代えて電磁絞り弁（図示せず）を設ける場合には、電磁絞り弁は、冷媒の流れを絞らないように調節される。

【0053】

室外熱交換器２３へ流れた冷媒は、室外熱交換器２３に導入される外気と熱交換を行い冷却された後、気液分離器４０にて気液分離される。気液分離器４０の下流側に接続される温度式膨張弁２６には、気液分離器４０に貯留された液状冷媒の一部が内部熱交換器３０を介して流通する。

【0054】

その後、液状冷媒は、温度式膨張弁２６で減圧膨張してエバポレータ２５へ流通し、エバポレータ２５を通過する際に空調に利用する空気の熱を吸収することで蒸発する。エバポレータ２５にて蒸発したガス状冷媒は、内部熱交換器３０を通過し再びコンプレッサ２１へと流れる。

【0055】

即ち、冷房モードでは、水冷コンデンサ２２は、コンプレッサ２１が吐出した高圧冷媒は、水冷コンデンサ２２を通過して室外熱交換器２３に流入する。そして、室外熱交換器２３から導出された冷媒は気液分離器４０に流入し、気液分離器４０においてガス状冷媒と液状冷媒に分離される。さらに、温度式膨張弁２６は、気液分離器４０から導かれる液状冷媒を減圧膨張させ、エバポレータ２５は、温度式膨張弁２６にて減圧膨張した低圧冷媒と車室へ導かれる空気とを熱交換させて冷媒を蒸発される。このようにして蒸発したガス状冷媒は、コンプレッサ２１に吸入され、再び圧縮されてコンプレッサ２１から吐出される。

【0056】

ここで、気液分離器４０から内部熱交換器３０に流通する液状冷媒は、高圧の流体であり、気液分離器４０にて気液分離されることで、過冷却度がほぼ０℃の略飽和液状態となっている。一方、エバポレータ２５から内部熱交換器３０に流通するガス状冷媒は、温度式膨張弁２６を通過する際に減圧膨張して低温の流体になっている。そのため、液状冷媒は、内部熱交換器３０を流通する際に低温のガス状冷媒との間で熱交換を行い、ガス状冷媒により過度に冷却されて飽和液状態から過冷却度をもった過冷却状態となる。また、ガス状冷媒は、内部熱交換器３０を流通する際に、液状冷媒によって加熱されることで過熱度を持った加熱状態となる。

【0057】

エバポレータ２５にて冷媒によって冷却された空気は、ＨＶＡＣユニット５の下流に流されて冷房風として用いられる。

【0058】

＜暖房運転＞
暖房運転時には、冷凍サイクル２は、ヒートポンプ暖房モードに切り換えられる。暖房運転時には、いわゆる外気吸熱ヒートポンプ運転が実行される。ヒートポンプ暖房モードでは、冷凍サイクル２内の冷媒及び温水サイクル６内の温水は、図３に太実線で示すように循環する。

【0059】

コントローラ１０は、第１流路切換弁２８を開いた状態にするとともに、第２流路切換弁２９を閉じた状態にする。

【0060】

コンプレッサ２１で圧縮され高温になった冷媒は、水冷コンデンサ２２へと流れる。水冷コンデンサ２２へ流れた冷媒は、水冷コンデンサ２２の内部で温水を加熱し、固定絞り２７を通って減圧膨張することで低温となって、室外熱交換器２３へと流れる。

【0061】

室外熱交換器２３へ流れた冷媒は、室外熱交換器２３に導入される外気との間で熱交換した後、気液分離器４０へと流れて気液分離される。そして、気液分離器４０で気液分離された冷媒のうちガス状冷媒が、第１流路切換弁２８を通って再びコンプレッサ２１へと流れる。このように、ヒートポンプ暖房モードでは、気液分離器４０には液状冷媒が貯留されて、ガス状冷媒がコンプレッサ２１に導かれる。

【0062】

即ち、ヒートポンプ暖房モードでは、水冷コンデンサ２２は、コンプレッサ２１が吐出した高圧冷媒と車室へ導かれる空気とを温水サイクル６を介して熱交換させる。そして、固定絞り２７は、水冷コンデンサ２２から導出された冷媒を減圧膨張させ、室外熱交換器２３には、固定絞り２７にて減圧膨張した冷媒が流入する。気液分離器４０は、室外熱交換器２３から導出された低圧冷媒をガス状冷媒と液状冷媒とに分離させる。このようにして分離されたガス状冷媒は、コンプレッサ２１に吸引され、再び圧縮されてコンプレッサ２１から吐出される。

【0063】

一方、水冷コンデンサ２２で冷媒によって加熱された温水は、循環してヒータコア６２に流れ、ヒータコア６２の周囲の空気を加熱する。加熱された空気は、ＨＶＡＣユニット５の下流側に流されることで、暖房風として用いられる。

【0064】

なお、水冷コンデンサ２２で冷媒が充分に温水を加熱できない場合には、外気吸熱ヒートポンプ運転と併用して又は独立して温水ヒータ６３を運転させることによって温水を加熱してもよい。

【0065】

次に、図４Ａ、図４Ｂ、図５、図６、及び図７Ａ～Ｆを参照して、気液分離器４０の具体的な構成について説明する。

【0066】

図５及び図６に示すように、気液分離器４０は、タンク部４１と、配管接続部４２と、タンク部４１内に流入した冷媒を液状冷媒とガス状冷媒とに分離する分離部材４６と、タンク部４１内の液状冷媒を気液分離器４０外に流出させるための第１出口管４３と、タンク部４１内のガス状冷媒を気液分離器４０外に流出させるための第２出口管４４と、第２出口管４４の外周に設けられ第２出口管４４の外周との間に流路４７を形成する外管部４５ｇと、第１出口管４３が貫通し外管部４５ｇを支持する支持部４５ａと、支持部４５ａに設けられタンク部４１内に流入した冷媒の異物を除去するフィルタ部としてのフィルタ４８と、を備える。

【0067】

タンク部４１は、有底円筒形状に形成される。タンク部４１の開口部には配管接続部４２が溶着される。これにより、タンク部４１の内部には、冷媒を貯留する空間Ｓが形成される。

【0068】

図４Ａに示すように、配管接続部４２は、コンプレッサ２１の吸入側に連通する配管が接続される第１ポート４２ａと、連通部４２ｆを通じて第１ポート４２ａと連通するとともに内部熱交換器３０に連通する配管が接続される第２ポート４２ｂと、内部熱交換器３０に液状冷媒を供給するための配管が接続される第３ポート４２ｃと、室外熱交換器２３を通過した冷媒が導かれる配管が接続される第４ポート４２ｄと、を備える。第１ポート４２ａは、配管接続部４２の側面に設けられる。第２ポート４２ｂ、第３ポート４２ｃ、及び第４ポート４２ｄは、配管接続部４２の上面に設けられる。

【0069】

図５及び図６に示すように、分離部材４６は、有底筒状に形成され、底部が上方に位置するようにタンク部４１内の上部に設けられる。室外熱交換器２３から第４ポート４２ｄを通じて気液分離器４０内に流入した冷媒は、分離部材４６に衝突することで、液状冷媒とガス状冷媒とに分離される。

【0070】

第１出口管４３は、樹脂製あるいは金属製のパイプによって構成される。第１出口管４３は、配管接続部４２に形成された流路４２ｅ及び第３ポート４２ｃを通じて内部熱交換器３０に連通する（図６参照）。第１出口管４３は、圧入あるいは溶着等によって配管接続部４２に固定され、配管接続部４２の流路４２ｅに接続される。第１出口管４３の下端は、常時、空間Ｓ内に貯留される液状冷媒の液位より下方に位置するように設けられる。

【0071】

第２出口管４４は、樹脂製あるいは金属製のパイプによって構成される。第２出口管４４は、配管接続部４２に形成された流路４２ｇ及び連通部４２ｆを通じて第１ポート４２ａ及び第２ポート４２ｂに連通する。第２出口管４４は、圧入あるいは溶着等によって配管接続部４２に固定され、配管接続部４２の流路４２ｇに接続される。連通部４２ｆと流路４２ｇとの間には、第１流路切換弁２８が設けられる。第１流路切換弁２８の開閉に伴って連通部４２ｆと流路４２ｇとは連通または遮断する。

【0072】

外管部４５ｇは、第２出口管４４の外径よりも大きな内径を有するパイプ状に形成される。外管部４５ｇは、第２出口管４４の外周に設けられ、外管部４５ｇと第２出口管４４の外周との間に円環状の流路４７が形成される。外管部４５ｇの上端は空間Ｓの上部に開口し、下端は閉塞部４５ｄによって閉塞される。これにより、空間Ｓ内のガス状冷媒は、図５及び図６に矢印で示すように、外管部４５ｇの上部の開口から流路４７を通じて吸入され、第２出口管４４の下端で折り返して第２出口管４４内に流入する。

【0073】

閉塞部４５ｄには、空間Ｓと外管部４５ｇの内部とを連通する貫通孔４５ｅが形成される。液状冷媒とともに空間Ｓの下部に溜まったオイルは、貫通孔４５ｅ及び第２出口管４４を通じて、ガス状冷媒とともにコンプレッサ２１に吸入され、冷媒流路２０内の各機器を潤滑する。

【0074】

閉塞部４５ｄは、タンク部４１の底面側に突出する突起部４５ｈを備える。突起部４５ｈは、貫通孔４５ｅがタンク部４１の底面によって閉塞されることを防止する。言い換えると、突起部４５ｈは、閉塞部４５ｄとタンク部４１の底面との間にオイルの流れを確保するための隙間を形成する。なお、突起部４５ｈに代えて、例えば、閉塞部４５ｄのタンク部４１の底面と対向する端面に、貫通孔４５ｅと空間Ｓとを連通する溝を設けてもよい。

【0075】

外管部４５ｇの下端側には、第２出口管４４の軸方向の移動を規制する規制部４５ｆが設けられる。第２出口管４４が規制部４５ｆに当接し、さらに、閉塞部４５ｄがタンク部４１の底部に当接することにより、第２出口管４４及び外管部４５ｇの軸方向の移動が規制される。また、規制部４５ｆは、第２出口管４４の下端が閉塞部４５ｄに当接し、ガス状冷媒の流れが妨げられることを防止する。

【0076】

支持部４５ａは、略円板状の本体部４５ｂと、本体部４５ｂの端面から第１出口管４３の軸方向に突出するように形成され、第１出口管４３の外周を支持する筒部４５ｉと、を有する。本体部４５ｂには、タンク部４１内に流入した冷媒やオイルに含まれる異物を除去するフィルタ４８が複数設けられる。

【0077】

支持部４５ａは、タンク部４１の内周面との間をシールするシール部４５ｃをさらに備える。シール部４５ｃは、本体部４５ｂの外周部からタンク部４１の内周面に沿って延びる円環状に形成される。このように、シール部４５ｃをタンク部４１の内周面に沿って延びるように形成することで、軸方向におけるシールの距離を長くすることができる。したがって、本体部４５ｂの外周面とタンク部４１の内周面との間のシール性が向上する。これにより、液状冷媒がシール部４５ｃとタンク部４１の内周面との間を通過することなく、フィルタ４８を確実に通過するので、第１出口管４３を通じて流出する液状冷媒や貫通孔４５ｅを通じてガス状冷媒とともに第２出口管４４から流出するオイルに含まれる異物を確実に除去することができる。また、シール部４５ｃをタンク部４１の内周面に沿って延びるように形成することで、支持部４５ａと一体に形成された外管部４５ｇをガタつくことなく支持できる。

【0078】

筒部４５ｉは、本体部４５ｂの中心からオフセットされた位置に設けられる。第１出口管４３が筒部４５ｉ及び本体部４５ｂを貫通するように挿入されることで、第１出口管４３は、筒部４５ｉ及び本体部４５ｂによって支持される。筒部４５ｉの内周面は、第１出口管４３の外周面との間でシールを構成する。このように、筒部４５ｉの内周面と第１出口管４３の外周面との間でシールを構成することで、軸方向におけるシールの距離を長くすることができる。つまり、第１出口管４３と支持部４５ａとの間のシール性が向上する。

【0079】

図７Ａに示すように、支持部４５ａ（本体部４５ｂ）の中央には、乾燥剤７０を載置するための載置部４５ｊが設けられる。載置部４５ｊには、乾燥剤７０が接着などによって固定される。

【0080】

複数のフィルタ４８は、支持部４５ａの外周側、具体的には、支持部４５ａにおける載置部４５ｊより外周部分に、円周方向に沿って設けられる。

【0081】

分離部材４６によって分離された液相冷媒は、タンク部４１の内周面に沿って、本体部４５ｂの外縁側に降下する。このため、載置部４５ｊを本体部４５ｂの中央に設け、フィルタ４８を載置部４５ｊの外周に設けることにより、乾燥剤７０の載置場所を確保しつつ、フィルタ４８の濾過効率を良好なものとすることができる。なお、乾燥剤７０の載置場所が不要な場合には、載置部４５ｊにもフィルタ４８を設けてもよい。

【0082】

また、複数のフィルタ４８は、第１出口管４３と第２出口管４４とを結ぶ直線に対し対称に配置される。これにより、フィルタ４８を通過する冷媒の流れを均一にすることができる。

【0083】

なお、図７Ｂや図７Ｃに示すように、載置部４５ｊと本体部４５ｂの外縁部分とを接続するリブ４５ｋを設けるようにしてもよい。これにより、支持部４５ａの強度が向上する。

【0084】

さらに、図７Ｄ、図７Ｅ、及び図７Ｆに示すように、フィルタ４８の形状を円形や四角形といった同一形状とし、これらを支持部４５ａに同心円状に設けられるようにしてもよい。フィルタ４８をこのような単純な形状とすることで、フィルタ４８の生産性を向上することができる。

【0085】

次に、気液分離器４０の組み立てについて説明する。

【0086】

まず、第１出口管４３を配管接続部４２の流路４２ｅに接続するように固定するとともに、第２出口管４４を配管接続部４２の流路４２ｇに接続するように固定する。さらに、分離部材４６を第１出口管４３及び第２出口管４４に固定する。

【0087】

次に、第１出口管４３を筒部４５ｉに挿入するとともに、第２出口管４４を外管部４５ｇ内に挿入する。そして、タンク部４１内にこれらの組立体を挿入する。このとき、筒部４５ｉが本体部４５ｂの中心からオフセットされた位置に設けられているので、上記組立体をタンク部４１内に挿入することで、第２出口管４４と外管部４５ｇとの相対位置が位置決めされる。これにより、第２出口管４４と外管部４５ｇとの間に形成される流路４７の形状（第２出口管４４と外管部４５ｇとの間隔）を一定のものとすることができる。

【0088】

また、外管部４５ｇの下端側には、第２出口管４４の軸方向の移動を規制する規制部４５ｆが設けられている。これにより、第２出口管４４が規制部４５ｆに当接し、さらに、外管部４５ｇの閉塞部４５ｄ（突起部４５ｈ）がタンク部４１の底部に当接することにより、第２出口管４４及び外管部４５ｇの軸方向の移動が規制される。よって、外管部４５ｇ及び支持部４５ａが軸方向にガタつくことを防止できる。

【0089】

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

【0090】

気液分離器４０は、流入した冷媒をガス状冷媒と液状冷媒とに分離して貯留するタンク部４１と、タンク部４１内に流入した冷媒の異物を除去するフィルタ４８と、タンク部４１の上部に設けられてタンク部４１からの冷媒の出入口を形成する配管接続部４２と、配管接続部４２に接続されてタンク部４１内に挿入され、フィルタ４８を通過した液状冷媒を気液分離器４０外に流出させるための第１出口管４３と、配管接続部４２に接続されてタンク部４１内に挿入され、タンク部４１内のガス状冷媒を気液分離器４０外に流出させるための第２出口管４４と、第２出口管４４の外周に設けられ第２出口管４４の外周との間に流路４７を形成する外管部４５ｇと、外管部４５ｇの下端を閉塞する閉塞部４５ｄと、第１出口管４３及び外管部４５ｇを支持する支持部４５ａと、を備え、フィルタ４８は支持部４５ａに設けられる。

【0091】

この構成では、支持部４５ａに設けられたフィルタ４８によって、タンク部４１内に流入した冷媒やオイルの異物を除去できる。これにより、タンク部４１内の液状冷媒を気液分離器４０外に流出させるためのフィルタを別途第１出口管４３に設ける必要がない。したがって、部品点数の増加を抑制できる。

【0092】

気液分離器４０では、第１出口管４３は、支持部４５ａを貫通して支持部４５ａに支持される。

【0093】

この構成では、第１出口管４３が支持部４５ａに支持されるので、第１出口管４３のガタつきを防止できる。

【0094】

気液分離器４０では、支持部４５ａは、略円板状の本体部４５ｂと、本体部４５ｂの端面から第１出口管４３の軸方向に突出するように形成され、第１出口管４３の外周をシールする筒部４５ｉと、を有する。

【0095】

筒部４５ｉが第１出口管４３の外周面をシールすることにより、第１出口管４３と支持部４５ａとの間のシール性が向上する。これにより、液状冷媒がフィルタ４８を確実に通過するので、第１出口管４３を通じて流出する液状冷媒やオイルの異物を確実に除去することができる。

【0096】

気液分離器４０では、筒部４５ｉは、本体部４５ｂの中心からオフセットされた位置に設けられ、支持部４５ａは、タンク部４１の内周面との間をシールするシール部４５ｃをさらに備える。

【0097】

第１出口管４３を筒部４５ｉに挿入し、第２出口管４４を外管部４５ｇ内に挿入した状態でタンク部４１内にこれらを挿入したときに、筒部４５ｉとシール部４５ｃによって、第２出口管４４及び外管部４５ｇの相対位置が位置決めされる。これにより、第２出口管４４と外管部４５ｇとの間に形成される流路４７の形状（第２出口管４４と外管部４５ｇとの間隔）を一定のものとすることができる。

【0098】

気液分離器４０では、シール部４５ｃは、本体部４５ｂの外周部からタンク部４１の内周面に沿って延びるように形成される。

【0099】

シール部４５ｃをタンク部４１の内周面に沿って延びるように形成することで、支持部４５ａの外周面とタンク部４１の内周面との間のシール性が向上する。これにより、液状冷媒とオイルがフィルタ４８を確実に通過するので、第１出口管４３を通じて流出する液状冷媒やオイルの異物を確実に除去することができる。

【0100】

気液分離器４０では、外管部４５ｇは、支持部４５ａと一体に形成される。

【0101】

外管部４５ｇと支持部４５ａとが一体に形成されることにより、部品点数を少なくできる。

【0102】

気液分離器４０では、第２出口管４４の一端は、配管接続部４２に接続され、第２出口管４４の他端は、外管部４５ｇに形成された規制部４５ｆに当接し、閉塞部４５ｄがタンク部４１の底部に当接することで、第２出口管４４及び外管部４５ｇの軸方向の移動が規制される。

【0103】

第２出口管４４が規制部４５ｆに当接し、さらに、閉塞部４５ｄがタンク部４１の底部に当接することにより、第２出口管４４及び外管部４５ｇの軸方向の移動を規制することができる。また、規制部４５ｆを設けることにより、第２出口管４４の下端が閉塞部４５ｄに当接し、ガス状冷媒の流れが妨げられることを防止できる。

【0104】

気液分離器４０では、閉塞部４５ｄには、下方側の端面から突出するように形成され、タンク部４１の底部と接触する突起部４５ｈと、閉塞部４５ｄを貫通する貫通孔４５ｅと、が設けられる。

【0105】

この構成では、突起部４５ｈが設けられるので、タンク部４１の底面によって貫通孔４５ｅが閉塞されることを防止できる。これにより、貫通孔４５ｅからオイルが吸入されることを妨げられるおそれがない。

【0106】

気液分離器４０では、複数のフィルタ４８は、支持部４５ａの円周方向に並んで設けられる。

【0107】

分離部材４６によって分離された液相冷媒は、タンク部４１の内周面に沿って降下する。したがって、複数のフィルタ４８を支持部４５ａの円周方向に並んで設けられことにより、フィルタ４８の濾過効率を良好なものとすることができる。

【0108】

気液分離器４０では、複数のフィルタ４８は、支持部４５ａに同心円状に設けられる。

【0109】

分離部材４６によって分離された液相冷媒は、タンク部４１の内周面に沿って降下する。したがって、複数のフィルタ４８を支持部４５ａの円周方向に並んで設けられことにより、フィルタ４８の濾過効率を良好なものとすることができる。

【0110】

気液分離器４０では、複数のフィルタ４８は、同一形状である。

【0111】

この構成では、フィルタ４８の生産性を向上することができる。

【0112】

気液分離器４０では、複数のフィルタ４８は、第１出口管４３と第２出口管４４とを結ぶ直線に対し対称に配置される。

【0113】

この構成では、フィルタ４８を通過する冷媒の流れを均一にすることができる。

【0114】

気液分離器４０では、支持部４５ａの中央には、乾燥剤７０を載置するための載置部４５ｊが設けられ、フィルタ４８は、載置部４５ｊの外周に設けられる。

【0115】

分離部材４６によって分離された液相冷媒は、タンク部４１の内周面に沿って降下する。このため、フィルタ４８を載置部４５ｊの外周に設けることにより、乾燥剤７０の載置場所を確保しつつ、フィルタ４８の濾過効率を良好なものとすることができる。

【0116】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【符号の説明】

【0117】

１００ 空調装置
２０ 冷媒流路
２１ コンプレッサ（圧縮機）
２２ 水冷コンデンサ（温水－冷媒熱交換器）
２３ 室外熱交換器
２５ エバポレータ（蒸発器）
２６ 温度式膨張弁（膨張弁）
２８ 第１流路切換弁（開閉弁）
４０ 気液分離器
４１ タンク部
４２ 配管接続部
４３ 第１出口管
４４ 第２出口管
４５ａ 支持部
４５ｂ 本体部
４５ｃ シール部
４５ｄ 閉塞部
４５ｅ 貫通孔
４５ｆ 規制部
４５ｇ 外管部
４５ｉ 筒部
４５ｊ 載置部
４５ｋ リブ
４６ 分離部材
４７ 流路
４８ フィルタ（フィルタ部）
７０ 乾燥剤

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】

【図7F】