JP2012093051A - ヒートポンプ用気液分離器及びインジェクション式ヒートポンプシステム - Google Patents

Abstract

【課題】車両等の限られた狭い空間に設置することが要求されるカーエアコン等としてインジェクション式ヒートポンプシステムの採用を可能とする。
【解決手段】容器６と、容器蓋８と、導入口１１から容器６内に導入される冷媒流量を調整する導入側電動弁１０Ａと、第１導出口１２に接続された第１導出通路１６と、第１導出通路１６及び第１導出口１２を介して導出される冷媒流量を調整する導出側電動弁１０Ｂと、容器６内から冷媒をインジェクションするための第２導出口１３と、両端部がそれぞれ容器蓋８の下面に開口せしめられた連通路４５と、連通路４５の一端部に接続された取出通路４６と、容器６内の冷媒を冷却すべく、その始端部が連通路４５の他端部に接続され、その中間部分が容器６の下部を通り、その終端部が第２導出口１３に接続された熱交換用通路４７と、熱交換用通路４７を通過する冷媒流量を調整するインジェクション用電動弁１０Ｄとを備える。
【選択図】図１５

Description

本発明は、絞り装置として機能する電動弁が一体的に取り付けられた気液分離器及びインジェクション式ヒートポンプシステムに係り、特に、寒冷地向けのカーエアコン等に採用されるインジェクション式ヒートポンプ用として好適な気液分離器及びインジェクション式ヒートポンプシステムに関する。

住宅用の一般的なヒートポンプ（システム）では、圧縮機、室外及び室内に設けられた２つの熱交換器、絞り装置（例えば流量調整用電動弁）、及び冷媒流路を冷房運転時と暖房運転時とで逆転させるための四方弁、等を備えている。このシステムにおいて、室外に設けられた熱交換器は、冷房運転時にはコンデンサとして機能するとともに、暖房運転時にはエバポレータとして機能し、室内に設けられた熱交換器は、冷房運転時にはエバポレータとして機能するとともに、暖房運転時にはコンデンサとして機能するようにされている。

ところが、このようなヒートポンプを車両（カーエアコン）に適用すると、暖房運転時において車室の窓ガラスが曇ってしまうという懸念がある。そこで、上記のようなヒートポンプにサブコンデンサとして第２室内熱交換器を追加し、冷媒流路の切り換えを行なわずに車室内の冷暖房を行なうシステムが提案されている（下記非特許文献１、特許文献１等を参照）。

一方、寒冷地における暖房性能の低下を解消すべく、前記第２室内熱交換器（サブコンデンサ）下流の暖房用絞りを２段絞りとし、それら二つの絞り装置間に気液分離器を配在し、暖房運転時に気液分離器内の液冷媒を膨張させて室外熱交換器（エバポレータ）に供給するとともに、該気液分離器内のガス冷媒あるいは液冷媒（液ガス混合冷媒）を圧縮機の取入口にインジェクション（噴射・吐出）供給するようにしたシステム（ガスインジェクション式及び液インジェクション式ヒートポンプシステム）も知られている（下記特許文献２、３を参照）。

上記特許文献３においては、前記気液分離器から取り出された液冷媒を、インジェクション用の冷媒で冷却して、さらに熱効率の向上を図る技術も開示されている。

「カーエアコン 熱マネジメント・エコ技術」Ｐ１７６〜１８０：監修：藤原健一、編著：カーエアコン研究会、発行所：学校法人東京電機大学東京電機大学出版局、２００９年９月２０日第１版１刷

特開平７−１９５４号公報 特開平３−２９４７５０号公報 特開平１１−３５１６８９号公報

しかしながら、前記した如くのインジェクション式ヒートポンプシステムは、気液分離器の前後に２以上の、全開可能な可変絞り装置（例えば電動弁）を設ける必要があるため、一般的なヒートポンプシステムに比して、絞り装置分に加えてジョイント・配管類の部品点数も多くなるため、全体の占有スペースが大きくなり、車両等の限られた狭い空間に設置することが難しいものとなっていた。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、車両等の限られた狭い空間にインジェクション式ヒートポンプシステムを設置することを可能とするヒートポンプ用気液分離器及びインジェクション式ヒートポンプシステムを提供することにある。

前記目的を達成すべく、本発明に係るヒートポンプ用気液分離器の第１態様は、冷媒が導入される容器構成体と、該容器構成体に設けられ、前記容器構成体内に冷媒を導入するための導入口と、前記容器構成体に設けられ、前記導入口から前記容器構成体内に導入される冷媒流量を調整する導入側電動弁と、前記容器構成体に設けられ、前記容器構成体内から冷媒を導出するための第１導出口と、前記容器構成体内から液冷媒を取り出すべく前記第１導出口に接続された第１導出通路と、前記容器構成体に設けられ、前記第１導出通路及び第１導出口を介して導出される冷媒流量を調整する導出側電動弁と、前記容器構成体に設けられ、前記容器構成体内から冷媒をインジェクションするための第２導出口と、を備える。

第２態様は、第１態様の構成に加え、さらに前記容器構成体に設けられ、前記第２導出口を介して導出される冷媒流量を調整するインジェクション用電動弁を備えていることを特徴としている。

第３態様は、第２態様の構成に加え、さらに前記容器構成体内から液冷媒を取り出すべく前記第２導出口に接続された第２導出通路を備えていることを特徴としている。

第４態様は、第２態様の構成に加え、さらに前記容器構成体内から液冷媒を取り出す取出通路と、前記取出通路及び前記第２導出口に接続されると共に、その中間部分が前記容器構成体の下部を通るようにされた熱交換用通路とを備え、前記インジェクション用電動弁は、前記熱交換用通路を通過する冷媒流量を調整することにより、該熱交換用通路の外壁に接触する前記容器構成体内の冷媒を過冷却することを特徴としている。

また、各態様において、前記容器構造体は、上面が開口した容器と、該容器の上面開口を塞ぐ容器蓋とにより成り、前記導入口、前記第１及び第２導出口、前記各電動弁は、前記容器蓋に設けられたことを特徴としている。

また本発明に係るインジェクション式ヒートポンプシステムは、上記各態様の気液分離器が室内側熱交換器と圧縮機との間に配在されたことを特徴としている。

本発明に係るヒートポンプ用気液分離器では、絞り装置として機能する少なくとも二つの電動弁が一体に設けられているので、それを用いたインジェクション式ヒートポンプシステムでは、それらが別体である従来のものに比してジョイントや配管類を相当省くことができるとともに、システムをコンパクトにまとめることができ、そのため、車両等の限られた狭い空間にも設置することが可能となる。

また、前記容器構造体を、上面が開口した容器と、該容器の上面開口を塞ぐ容器蓋とにより成す構成とするときは、当該容器構成体に対する前記導入口、前記第１導出口及び第２導出口等の形成、あるいは前記各電動弁の取付が容易である。

また本発明に係るインジェクション式ヒートポンプシステムでは、上記のようなヒートポンプ用気液分離器を備えているので、当該ヒートポンプシステムの構成が小型化、簡略化される。

本発明に係るヒートポンプ用気液分離器の第１実施例を示す平面図。 第１実施例の正面図。 図１のＣ−Ｏ−Ｂ断面図。 図１のＡ−Ｏ断面図。 第１実施例に使用されている電動弁の構造及び取付構造の説明に供される部分拡大断面図。 第１実施例のヒートポンプ用気液分離器が用いられたインジェクション式ヒートポンプシステム（カーエアコン）の概略構成図。 本発明に係るヒートポンプ用気液分離器の第２実施例の平面図。 図８は、図７のＡ−Ｏ断面図。 第２実施例の気液分離器が用いられたインジェクション式ヒートポンプシステムの概略構成図。 本発明に係るヒートポンプ用気液分離器の第３実施例の主要部（第２実施例との相違部分）を示す断面図。 第３実施例の気液分離器が用いられたインジェクション式ヒートポンプシステムの概略構成図。 本発明に係るヒートポンプ用気液分離器の第４実施例を示す平面図。 第４実施例の正面図。 図１２のＡ−Ｂ断面図。 図１２のＣ−Ｄ断面図。 第４実施例に使用されている電動弁の構造及び取付構造の説明に供される部分拡大断面図。 第４実施例のヒートポンプ用気液分離器が用いられたインジェクション式ヒートポンプシステムの概略構成図。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１、図２は、それぞれ本発明に係るヒートポンプ用気液分離器の第１実施例を示す平面図、正面図、図３は、図１のＣ−Ｏ（中心線）−Ｂ断面図、図４は、図１のＡ−Ｏ断面図、図５は、第１実施例に使用されている電動弁の構造及び取付構造の説明に供される部分拡大断面図である。なお、図２、図３、図５は、後述する第２、第３実施例と共通図である。

図示第１実施例のヒートポンプ用気液分離器１は、冷媒が導入される容器構成体として、上面が開口した有底円筒状の容器６と、この容器６の上面開口を塞ぐ容器蓋８とを備えている。容器６と容器蓋８はアルミ製とされ、それらは溶接等により接合固定されている。容器蓋８は、段付き短円柱状部８ｄとこの短円柱状部８ｄから半径方向外方に相互に１２０度の角度間隔をあけて突出する３つの突出部８ａ、８ｂ、８ｃを有している。

容器蓋８における突出部８ａから短円柱状部８ｄにかけては、容器６内に冷媒を導入するための横孔１１ａと縦孔１１bからなる横倒しＬ形状の導入口１１が形成され、容器蓋８における突出部８ｂから短円柱状部８ｄにかけては、容器６内から冷媒を導出するための横孔１２ａと縦孔１２bからなる横倒しＬ形状の第１導出口１２が形成され、容器蓋８における突出部８ｃから短円柱状部８ｄにかけては、容器６内から冷媒をインジェクション（後述する圧縮機の取入口に吐出供給）するための横孔１３ａと縦孔１３bからなる横倒しＬ形状の第２導出口１３が形成されている。上記導入口１１、第１導出口１２、及び第２導出口１３は、その一端側（内端側）が容器蓋６における短円柱状部８ｄの下面に開口せしめられ、その他端側（外端側）が容器蓋８（突出部８ａ、８ｂ、８ｃ）の外側面に開口せしめられている。

また、前記第１導出口１２の内端部には、容器６の下部に溜まる液冷媒を取り出すべくアルミ製パイプからなる第１導出通路１６が溶接等により接合されている。なお、図２中の符号５９は、図示されない冷媒配管の先端を第１導出口１２に挿入し、該先端に設けられたフランジをボルトで取り付けるための取付用雌ねじを示している。

そして、容器蓋８の短円柱状部８ｄにおける突出部８ａ側には、前記導入口１１から容器６内に導入される冷媒流量を調整するための導入側電動弁１０Ａが縦向き（中心線Ｑが鉛直）に取付固定され、また、容器蓋８の短円柱状部８ｄにおける突出部８ｂ側には、前記第１導出通路１６及び第１導出口１２を介して導出される冷媒流量を調整するための導出側電動弁１０Ｂが縦向き（中心線Ｑが鉛直）に取付固定されている。

導入側電動弁１０Ａは、後述する第２室内熱交換器からの冷媒を減圧（凝縮圧力と蒸発圧力との間の中間圧力に調整）する絞り装置として機能し、また、導出側電動弁１０Ｂは、後述する室外熱交換器へ送られる冷媒を絞るための絞り装置として機能する。なお、本第１実施例では、突出部８ｃ（第２導出口１３）側には、電動弁は取り付けられていない。

上記導入側電動弁１０Ａと導出側電動弁１０Ｂとは、基本的には同一構造（それ自体はよく知られている）であり、また、容器蓋８への取付構造も同じであるので、以下においては、導出側電動弁１０Ｂを代表して説明し、導入側電動弁１０Ａの説明は省略する。

導出側電動弁１０Ｂは、図５に示される如くに、下方開口の円筒状のキャン４０と、このキャン４０の内周に所定の間隙αをあけて配在されたロータ３０と、キャン４０に外嵌されたステータ５０と、弁体２４がその下端部に設けられた弁軸２５と、キャン２４の下端部が溶接接合された受け部材１９と、該受け部材１９に一体的に固定された、弁座（弁口）２３を有する弁座部材２１と、ロータ３０と弁軸２５との間に配在され、ロータ３０の回転を利用して弁体２４を前記弁座２３に接離させる駆動機構としてのねじ送り機構２８とを備え、それら各部材が予め組み付けられてサブアッシー状態となっており、このサブアッシー状態でその要部（弁座２３、弁体２４等）が気液分離器１の容器蓋８内にねじ込まれて取付けられるようになっている。

以下、各部を詳細に説明する。

前記ステータ５０は、ヨーク５１、ボビン５２、コイル５３、及びモールドカバー５６等からなり、このステータ５０とロータ３０とでステッピングモータが構成される。

前記受け部材１９は、ＳＵＳで段付き円筒状に形成され、その上部外周端縁に形成された段丘部（段差部分）１９ａにキャン４０の下端部が溶接されている（溶接部４２）。また、受け部材１９の上部に形成された嵌合凹部４３にはガイドブッシュ２６の大径下部２６ａが圧入固定され、受け部材１９の下部に形成され嵌合凹部４４には、弁座部材２１の上部が圧入等により固定されている。受け部材１９の下部外周には雄ねじ部１９ｅが形成され、前記蓋部材８には、前記導出口１２の上部に連なって前記雄ねじ部１９ｅが螺合する雌ねじ部８ｉが形成されており、電動弁１０Ｂは、上記雄ねじ部１９ｅを雌ねじ部８ｉにねじ込むことにより取付固定されている。なお、電動弁１０Ｂの取付固定は、上記ねじ込み方式に限られることはなく、圧入、かしめ等でもよいことは勿論である。

弁座部材２１の下部は、前記第１導出口１２の縦孔１２bに挿入されており、弁座部材２１には、その内部に設けられた弁室２０と前記第１導出口１２とを連通させるための横孔２１ｃが形成され、弁座２３の下流側に縦孔２１ｄが形成されている。

前記ロータ３０と弁軸２５との間には、ロータ３０の回転を利用して弁体２４を弁座２３に接離させるねじ送り機構２８が設けられている。このねじ送り機構２８は、筒状のガイドブッシュ２６の外周に形成された固定ねじ部（雄ねじ部）２６ｅと、下方開口の筒状の弁軸ホルダ３２の内周に形成されて前記固定ねじ部２６ｅに螺合せしめられた移動ねじ部（雌ねじ部）３２ｉとで構成されている。

前記筒状のガイドブッシュ２６の内周には弁軸２５（の下部大径部２５ａ）が摺動自在に内挿されている。

前記弁軸ホルダ３２は、弁軸２５及びガイドブッシュ２６の外周に配在され、この弁軸ホルダ３２とロータ３０とは支持リング３６を介して結合されるとともに、支持リング３６に弁軸ホルダ３２の上部突部がかしめ固定され、これにより、ロータ３０、支持リング３６及び弁軸ホルダ３２が一体的に連結されている。

前記ガイドブッシュ２６には、ストッパ機構の一方を構成する下ストッパ体（固定ストッパ）２７が固着され、弁軸ホルダ３２にはストッパ機構の他方を構成する上ストッパ体（移動ストッパ）３７が固着されている。

また、前記ガイドブッシュ２６の上部小径部２６ｂが弁軸ホルダ３２の上部に内挿されるとともに、弁軸ホルダ３２の天井部３２ａ中央に形成された挿通穴に、弁軸２５の上部小径部２５ｂが挿通せしめられている。弁軸２５の上部小径部２５ｂの上端部には、前記ロータ３０及び弁軸ホルダ３２の回転上昇に伴って弁軸２５を上昇させるためのプッシュナット３３が固着（圧入固定）されている。

さらに、前記弁軸２５は、該弁軸２５の上部小径部２５ｂに外挿され、かつ、弁軸ホルダ３２の天井部３２ａと弁軸２５における下部大径部２５ａの上端段丘面との間に縮装された弁締め切り兼緩衝用の圧縮コイルばね３４によって、常時下方（閉弁方向）に付勢されている。なお、圧縮コイルばね３４は、その上端部がワッシャ等のばね受け部材を介して弁軸ホルダ３２の天井部３２ａ下面に係止されている。また、弁軸ホルダ３２の天井部３２ａ上には、コイルばねからなる復帰ばね３５が配在されている。

符号７及び９はそれぞれОリングであり、受け部材１９と容器蓋８との間、及び容器蓋８と弁座部材２１との間の気密性を保つためのものである。

このような構成とされた電動弁１０Bにあっては、ステータコイル５３を第１の態様で通電励磁（パルス供給）することにより、受け部材１９に固定されたガイドブッシュ２６に対し、ロータ３０及び弁軸ホルダ３２が一方向に回転せしめられ、ねじ送り機構１８のねじ送りにより、例えば弁軸ホルダ３２が下方に移動して弁体２４が弁座２３に着座して閉弁し、このため、第１導出口１２は閉じられる。一方、この閉弁状態からステータコイル５３を第２の態様で通電励磁（パルス供給）すると、ガイドブッシュ２６に対し、ロータ３０及び弁軸ホルダ３２が前記と逆方向に回転せしめられ、ねじ送り機構１８のねじ送りにより、今度は弁軸ホルダ３２が上方に移動し、弁体２４が弁座２３から離れて開弁し、冷媒が第１導出口１２を通過する。

したがって、電動弁１０Ｂにあっては、ロータ３０の回転量により第１導出口１２の実効通路断面積、すなわち冷媒の通過流量を調整することができ、ロータ３０の回転量は供給パルス数により制御されるため、冷媒通過流量を高精度に調整することができる。また、電動弁１０Ａについても同様である。

次に、上記第１実施例の気液分離器１が用いられたインジェクション式ヒートポンプシステム（カーエアコン）を図６を参照しながら説明する。

図６に示されるインジェクション式ヒートポンプシステム１０１は、気液分離器１の他に、二段圧縮機１１０、第１室内熱交換器１１１、第２室内熱交換器１１２、室外熱交換器１１５、アキュムレータ１１６、冷房用絞り１１７、三方弁１１８、１１９等を備える。該システム１０１では、暖房運転時には、冷媒が図の実線矢印で示される如くに流され、第１室内熱交換器１１１は使用されない。

この暖房運転時には、第２室内熱交換器（サブコンデンサ）１１２から気液分離器１内へ導入される凝縮冷媒を導入側電動弁１０Ａにより適当に絞って減圧するとともに、気液分離器１から室外熱交換器１１５に導出される液冷媒を導出側電動弁１０Ｂにより適当に絞るようにされる。そのため、気液分離器１内（容器６内）の冷媒は、凝縮圧力と蒸発圧力との間の中間圧力になるとともに、液ガス混合冷媒となる。この液ガス混合冷媒は、気液分離器１内で下側が液、上側がガスに分離される（それらの大凡の境界を図３、図４、図６において仮想線Ｓで示す）。

本システム１０１では、気液分離器１内の上部に溜まる中間圧ガス冷媒は、成り行きで第２導出口１３から接続導管を介して二段圧縮機１１０における一段目の吐出口と二段目の吸入口との間に設けられた取入口にインジェクションされる。

このように、暖房運転時に中間圧ガスインジェクションを行なうことにより、特に寒冷時における暖房能力が格段に向上する。

なお、冷房運転時には、三方弁１１８、１１９が切り換えられて冷媒が破線矢印で示される如くに第１室内熱交換器（コンデンサ）１１１にも導かれる。この冷房運転時には、導入側電動弁１０Ａ及び導出側電動弁１０Ｂを全開として圧損を最小限とし、前記中間圧ガスインジェクションは行なわないようにしてもよい。

前記したように、本第１実施例の気液分離器１では、絞り装置として機能する導入側電動弁１０Ａと導出側電動弁１０Ｂが一体に設けられているので、本第１実施例の気液分離器１を用いたインジェクション式ヒートポンプシステム１０１では、それらが別体である従来のものに比してジョイントや配管類を相当省くことができるとともに、システムをコンパクトにまとめることができ、そのため、車両等の限られた狭い空間にも設置することが可能となる。

また、電動弁１０Ａ、１０Ｂは、各構成部材が予め組み付けられてサブアッシー状態となっており、このサブアッシー状態で気液分離器１の容器蓋８にねじ込んで取付固定するようにされるので、電動弁の取り付けを容易に行なうことができる。

図７は、本発明に係るヒートポンプ用気液分離器の第２実施例の平面図、図８は、図７のＡ−Ｏ断面図、図９は、第２実施例の気液分離器２が用いられたインジェクション式ヒートポンプシステム１０２の概略構成図（第１実施例の図６に相当する図）である。なお、図７は後述する第３実施例と共通図である。

本第２実施例の気液分離器２が第１実施例の気液分離器１と異なるのは、容器蓋８の突出部８ｃ（第２導出口１３）側に、第２導出口１３から圧縮機１１０の取入口に向けてガスインジェクションされる冷媒流量を調整するインジェクション用電動弁１０Ｃが縦向きに取付固定されている点である。このインジェクション用電動弁１０Ｃは、前記した導入側電動弁１０Ａ及び導出側電動弁１０Ｂと同一構造であり、また、容器蓋８への取付構造も同じである。

このように、ガスインジェクションされる冷媒流量を調整するインジェクション用電動弁１０Ｃを設けることにより、外気温等に応じてガスインジェクション量を調整することが可能となり、第１実施例のものに比して環境対応能力等が向上する。

図１０は、本発明に係るヒートポンプ用気液分離器の第３実施例の主要部（第２実施例との相違部分）を示す断面図（第２実施例の図８に相当する図）、図１１は、第３実施例の気液分離器３が用いられたインジェクション式ヒートポンプシステム１０３の概略構成図（第２実施例の図９に相当する図）である。

本第３実施例の気液分離器３が第１及び第２実施例の気液分離器１、２と異なるのは、第１及び第２実施例の気液分離器１、２がガスインジェクション式の構造であったのに対し、本第３実施例の気液分離器３は液（液ガス混合冷媒）インジェクション式の構造をとる点である。具体的には、第２導出口１３の内端部には、容器６の下部に溜まる液冷媒を取り出すべくアルミ製パイプからなる第２導出通路１７が溶接等により接合されている。

かかる構成の気液分離器３が用いられたインジェクション式ヒートポンプシステム１０３においては、暖房運転時には、第１及び第２実施例のものと同様に、第２室内熱交換器（サブコンデンサ）１１２から気液分離器１内へ導入される凝縮冷媒を導入側電動弁１０Ａにより適当に絞って減圧するとともに、気液分離器１から室外熱交換器１１５に導出される液冷媒を導出側電動弁１０Ｂで適当に絞り、気液分離器１内（容器６内）の冷媒を、凝縮圧力と蒸発圧力との間の中間圧力にするとともに、液ガス混合冷媒とし、気液分離器１内の下部に溜まる液（液ガス混合）冷媒を、インジェクション用電動弁１０Ｃで適当に絞りながら第２導出通路１７、第２導出口１３及び接続導管を介して二段圧縮機１１０における一段目の吐出口と二段目の吸入口との間に設けられた取入口にインジェクションするようにされる。

このように、暖房運転時に液インジェクションを行なうことによっても、特に寒冷時における暖房能力が格段に向上する。

図１２、図１３は、本発明に係るヒートポンプ用気液分離器の第４実施例の平面図、正面図、図１４は、図１２のＡ−Ｂ断面図、図１５は、図１２のＣ−Ｄ断面図、図１６は、第４実施例に使用されている電動弁の構造及び取付構造の説明に供される部分拡大断面図、図１７は、第４実施例の気液分離器４が用いられたインジェクション式ヒートポンプシステム１０４の概略構成図（第３実施例の図１１に相当する図）である。図１７においては、図を見やすくするために、電動弁１０Ｄは電動弁１０Ａ及び１０Ｂと同様に縦向きに描かれている。

本第４実施例の気液分離器４において、第１、第２、第３実施例の気液分離器１、２、３の各部に対応する部分には共通の符号を付してそれらの重複説明を省略し、以下においては相違点を重点的に説明する。

本実施例の気液分離器４では、容器蓋８’は、段付き短円柱状部８ｄとこの短円柱状部８ｄから半径方向外方に相互に１８０度の角度間隔をあけて突出する２つの突出部８ａ’、８ｂ’とこれらの突出部８ａ’、８ｂ’の中間部位に設けられた突出部８ｃ’を有している。

容器蓋８における突出部８ａ’から短円柱状部８ｄにかけては、容器６内に冷媒を導入するための横倒しＬ形状の導入口１１が形成され、容器蓋８’における突出部８ｂ’から短円柱状部８ｄにかけては、容器６内から冷媒を導出するための横倒しＬ形状の第１導出口１２が形成され、容器蓋８’における突出部８ｃ’から短円柱状部８ｄにかけては、容器６内から冷媒をインジェクション吐出（後述する圧縮機の取入口に噴射供給）するための横倒しＬ形状の第２導出口１３が形成されている。上記導入口１１、第１導出口１２、及び第２導出口１３は、その一端側（内端側）が容器蓋６における短円柱状部８ｄの下面に開口せしめられ、その他端側（外端側）が容器蓋８（突出部８ａ’、８ｂ’、８ｃ’）の外側面に開口せしめられている。

また、前記第１導出口１２の内端部には、容器６の下部に溜まる液冷媒を取り出すべくアルミ製パイプからなる第１導出通路１６が溶接等により接合されている。

そして、容器蓋８’の短円柱状部８ｄにおける突出部８ａ’側には、前記導入口１１から容器６内に導入される冷媒流量を調整するための導入側電動弁１０Ａが縦向き（中心線Ｑが鉛直）に取付固定され、また、容器蓋８’の短円柱状部８ｄにおける突出部８ｂ’側には、前記第１導出通路１６及び第１導出口１２を介して導出される冷媒流量を調整するための導出側電動弁１０Ｂが縦向き（中心線Ｑが鉛直）に取付固定されている。

導入側電動弁１０Ａ及び導出側電動弁１０Ｂは、第１〜第３実施例のものと同様に絞り装置として機能する。

また、容器蓋８’の短円柱状部８ｄにおける正面側（突出部８ｃ’の反対側）には、図１６を参照すればよくわかるように、両端部がそれぞれ短円柱状部８ｄの下面に開口する、二つの縦孔４５ａ、４５ｂと横孔４５ｃからなる横倒しコ字状の連通路４５が設けられている。この連通路４５の一端部（縦孔４５ａ）には、容器６の下部に溜まる液冷媒を取り出すべくアルミ製パイプからなる取出通路４６が溶接等により接合され、連通路４５の他端部には、容器６の下部に溜まっている液冷媒を冷却すべく、Ｕ字状のアルミ製パイプからなる熱交換用通路４７の始端部が溶接等により接合されている。Ｕ字状の熱交換用通路４７の終端部は、前記第２導出口１３に溶接等により接合され、熱交換用通路４７の中間部分は容器６の下部を通るようになっている。

そして、前記熱交換用通路４７を通過する冷媒流量を調整すべく、容器蓋８の正面側には、インジェクション用電動弁１０Ｄが横向き（中心線Ｑが水平）に取付け固定されている。このインジェクション用電動弁１０Ｄは、前述した電動弁１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃと構造及びねじ込みによる取付構造は同じで、その取付姿勢が異なるだけである。インジェクション用電動弁１０Ｄの弁座部材２１は連通路４５の横孔４５ｃに挿入されており、弁体部２４を昇降させることにより、取出通路４６から連通路４５を介して熱交換用通路４７に送られる冷媒流量が調整されるようになっている。

かかる構成の気液分離器４が用いられたインジェクション式ヒートポンプシステム１０４においては、図１７に示されるように、暖房運転時には、第１〜第３実施例のものと同様に、第２室内熱交換器（サブコンデンサ）１１２から気液分離器１内へ導入される凝縮冷媒を導入側電動弁１０Ａにより適当に絞って減圧するとともに、気液分離器１から室外熱交換器１１５に導出される液冷媒を導出側電動弁１０Ｂで適当に絞り、気液分離器１内（容器６内）の冷媒を、凝縮圧力と蒸発圧力との間の中間圧力にするとともに、液ガス混合冷媒とする。

さらに、気液分離器１内の下部に溜まる液（液ガス混合）冷媒を、取出通路４６及び連通路４５を介して熱交換用通路４７に送る際にインジェクション用電動弁１０Ｄで絞って冷却ガスとなし、この熱交換用通路４７を流れるガス冷媒で容器６内に溜まる液冷媒を過冷却するとともに、そのガス冷媒を第２導出口１３及び接続導管を介して二段圧縮機１１０における一段目の吐出口と二段目の吸入口との間に設けられた取入口にインジェクションするようにされる。

このようにされることにより、室外熱交換器１１５に送られる冷媒が過冷却されるので、熱効率を一層向上させることができる。

また、容器６内に溜まる冷媒の過冷却を当該気液分離器４内で行なうようにされているので、過冷却を気液分離器外で行なう場合に比してヒートポンプシステムの小型化をより一層図ることができる。

なお、上記第１〜第３実施例において、電動弁１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを縦向きで配置している主理由は、キャン４０内での冷媒の滞留を避けるためである。

また、第４実施例においては、容器蓋８に横向き穴開けが必要となる部分（連通路４５の横孔４５ｃ部分）が存在する。この場合、電動弁１０Ｄを縦向きで配置しようとすると、その横向き穴開け部分の端部を盲蓋で塞ぐ必要があるが、第４実施例のように電動弁１０Ｄを横向きに配置してその弁座部材２１を横孔４５ｃに挿入することにより、盲蓋が不要となる。

第４実施例において熱交換用通路４７としてＵ字状のパイプが用いられているが、Ｕ字状パイプに代えて、冷媒との接触面積を大きくとれる螺旋状のチューブ等を採用してもよい。

さらに、上記実施例の気液分離器１、２、３、４は、第２熱交換器（サブコンデンサ）を備えたインジェクション式ヒートポンプシステムに適用されているが、第２熱交換器（サブコンデンサ）を備えないヒートポンプシステムに適用してもよく、また、冷媒流路を冷房運転時と暖房運転時とで逆転させる通常のヒートポンプシステムで使用してもよい。

さらに、前述の各実施例においては、各ヒートポンプ用気液分離器１、２、３、４の容器構成体は、上面が開口した有底円筒状の容器６と、この容器６の上面開口を塞ぐ容器蓋８、８’とを備えているものとして説明した。このような構成により、各電動弁の取付、あるいは容器構成体の内外に連通する導入口、第１及び第２導出口の形成を、複雑な構成を取ることなく簡単に行うことができ、当該気液分離器１、２、３、４の構成が簡略化される。

しかし、例えば容器６の上部を肉厚に形成すれば、この肉厚に形成された部分（肉厚状部）に導入口や第１及び第２導出口を形成したり、各電動弁を取り付けることも可能であり、この場合、容器蓋８、８’にはこれらの形成や取付が不要であるから、該容器蓋８、８’は厚肉に形成する必要がない。容器６を例えばアルミ製とすれば、このような肉厚状部を形成することは、鍛造等により容易に行うことができる。

１、２、３、４ ヒートポンプ用気液分離器
６ 容器
８ 容器蓋
１０Ａ 導入側電動弁
１０Ｂ 導出側電動弁
１０Ｃ インジェクション用電動弁
１０Ｄ インジェクション用電動弁
１１ 導入口
１２ 第１導出口
１３ 第２導出口
１６ 第１導出通路
１７ 第２導出通路
１９ 受け部材
２１ 弁座部材
３０ ロータ
４０ キャン
４５ 連通路
４６ 取出通路
４７ 熱交換用通路
５０ ステータ
１０１〜１０４ インジェクション式ヒートポンプシステム
１１０ 二段圧縮機
１１２ 第２室内熱交換器
１１５ 室外熱交換器

Claims (13)

1. 冷媒が導入される容器構成体と、該容器構成体に設けられ、前記容器構成体内に冷媒を導入するための導入口と、前記容器構成体に設けられ、前記導入口から前記容器構成体内に導入される冷媒流量を調整する導入側電動弁と、前記容器構成体に設けられ、前記容器構成体内から冷媒を導出するための第１導出口と、前記容器構成体内から液冷媒を取り出すべく前記第１導出口に接続された第１導出通路と、前記容器構成体に設けられ、前記第１導出通路及び第１導出口を介して導出される冷媒流量を調整する導出側電動弁と、前記容器構成体に設けられ、前記容器構成体内から冷媒をインジェクションするための第２導出口と、を備えたヒートポンプ用気液分離器。
2. 前記容器構造体は、上面が開口した容器と、該容器の上面開口を塞ぐ容器蓋とにより成り、
   前記導入口、前記導入側電動弁、前記第１導出口、前記導出側電動弁及び前記第２導出口は、前記容器蓋に設けられたことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ用気液分離器。
3. 前記容器構成体に設けられ、前記第２導出口を介して導出される冷媒流量を調整するインジェクション用電動弁を備えていることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ用気液分離器。
4. 前記容器構造体は、上面が開口した容器と、該容器の上面開口を塞ぐ容器蓋とにより成り、
   前記導入口、前記導入側電動弁、前記第１導出口、前記導出側電動弁、前記第２導出口及び前記インジェクション用電動弁は、前記容器蓋に設けられたことを特徴とする請求項３に記載のヒートポンプ用気液分離器。
5. 前記容器構成体内から液冷媒を取り出すべく前記第２導出口に接続された第２導出通路を備えていることを特徴とする請求項３又は４に記載のヒートポンプ用気液分離器。
6. 前記容器構成体内から液冷媒を取り出す取出通路と、
   前記取出通路及び前記第２導出口に接続されると共に、その中間部分が前記容器構成体の下部を通るようにされた熱交換用通路とを備え、
   前記インジェクション用電動弁は、前記熱交換用通路を通過する冷媒流量を調整することにより、該熱交換用通路の外壁に接触する前記容器構成体内の冷媒を過冷却することを特徴とする請求項３又は４に記載のヒートポンプ用気液分離器。
7. 前記導入口、第１導出口、及び第２導出口のうちの少なくとも一つは、前記容器構造体の側面に開口せしめられていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の電動弁。
8. 前記導入側電動弁及び／又は導出側電動弁は、前記容器構造体に縦向きで配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のヒートポンプ用気液分離器。
9. 前記導入側電動弁、導出側電動弁、及びインジェクション用電動弁の少なくとも一つは、それぞれ前記容器構造体に縦向きで配置されていることを特徴とする請求項３から７のいずれかに記載のヒートポンプ用気液分離器。
10. 前記取出通路及び前記熱交換用通路は、前記容器構造体に設けられた二つの縦孔及び横孔からなる連通路の、該縦孔に接続され、
    前記インジェクション電動弁は、前記横孔に弁座が位置するように横向きで配置されていることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載のヒートポンプ用気液分離器。
11. 前記電動弁は、弁座、弁体、該弁体を回転駆動するロータ、該ロータの回転により前記弁体を前記弁座に対して接離させる昇降機構、及び前記ロータを付勢するステータがサブアッシー状態とされており、
    前記容器構造体に対する前記電動弁の取付は、該電動弁の要部が前記容器構造体に挿入され、該容器構造体に固定されることにより成されることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のヒートポンプ用気液分離器。
12. 請求項１から１１のいずれかに記載のヒートポンプ用気液分離器が室内側熱交換器と圧縮機との間に配在されていることを特徴とするインジェクション式ヒートポンプシステム。
13. 前記ヒートポンプ用気液分離器の導入口と前記室内側熱交換器の出口とが接続され、前記ヒートポンプ用気液分離器の第１導出口と室外側熱交換器の入口とが接続され、前記ヒートポンプ用気液分離器の第２導出口と圧縮機の取入口とが接続されていることを特徴とする請求項１２に記載のインジェクション式ヒートポンプシステム。

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