專利名稱：冷凍循環(huán)裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及使用二氧化碳(以下用CO2表示)作為制冷劑的冷凍循環(huán)裝置。
背景技術：
在空調機、汽車空調、電氣(冷凍)冰箱、冷藏庫或冷凍倉庫、陳列窗等中使用的是壓縮機、散熱器、減壓器、蒸發(fā)器等連接而成的冷凍循環(huán)裝置，而作為封入該冷凍循環(huán)裝置內的制冷劑則采用了含有氟原子的碳化氫類。
特別是由于同時含有氟原子和氯原子的碳化氫(HCFC、氫氯氟代烴)類性能好，具有非燃性且對人體無毒，因此被廣泛使用于冷凍循環(huán)裝置中。
但是，HCFC(氫氯氟代烴)類具有氯原子，當向大氣放出達到成層圈時會破壞臭氧層，這一點是明確的，雖然使用了不含氯原子的HFC(氫氟代烴)取而代之，具有了不破壞臭氧層的性質，但因在大氣中的壽命長，加大了溫室效應，在防止成為近年問題的地球溫暖化方面未必是一種能滿足要求的制冷劑。
為了取代含有上述原子的HCFC類和HFC類，對于將臭氧破壞系數(shù)為零且地球溫暖化系數(shù)也比含有原子的碳化氫類小得多的CO2用作制冷劑的冷凍循環(huán)裝置的可能性正在進行研討。例如在日本專利特公平7-18602號公報中提出有使用CO2的冷凍循環(huán)裝置的方案。
CO2的臨界溫度是31.1℃，臨界壓力是7372kPa，在采用這種物質的冷凍循環(huán)裝置中可形成圖4所示的跨臨界循環(huán)。
圖4為將CO2用作制冷劑的冷凍循環(huán)的莫里爾線圖。
如圖中的A-B-C-D-A所示，經過了由壓縮機將氣相狀態(tài)的CO2制冷劑壓縮的壓縮程序(A-B)、由散熱器(氣體冷卻器)將該高溫高壓的超臨界狀態(tài)的CO2制冷劑冷卻的冷卻程序(B-C)、由減壓器減壓的減壓程序(C-D)和將成為氣液二相狀態(tài)的CO2制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器的蒸發(fā)程序(D-A)，利用蒸發(fā)潛熱從空氣等的外部流體中吸去熱而使外部流體冷卻。
圖4中，從蒸發(fā)程序(D-A)中的飽和蒸發(fā)區(qū)域(氣液二相區(qū)域)向加熱蒸發(fā)區(qū)域(氣相區(qū)域)的移行雖然與HCFC類和HFC類的場合相同，但線(B-C)與氣液的臨界點CC相比位于高壓側，不與飽和液線及飽和蒸發(fā)線交叉。
即，在超越臨界點CC的區(qū)域(超臨界區(qū)域)中不存在HCFC類和HFC類場合的那種凝縮程序，成為CO2制冷劑不液化而冷卻的冷卻程序。
此時，由于使用CO2制冷劑的冷凍循環(huán)裝置的作動壓力是低壓側壓力約為3.5MPa，高壓側壓力約為10MPa，因此，與使用HCFC類和HFC類的場合相比，作動壓力高，高壓側壓力和低壓側壓力是使用HCFC類和HFC類的冷凍循環(huán)裝置的約5～10倍。
由這種跨臨界的高壓作動的冷凍循環(huán)裝置的作動壓力受制冷劑充填量、要素容積和冷卻程序溫度多種因素的影響，一旦在作動中脫離了最佳的高壓側壓力，則存在著相對低的冷凍能力以及低效率的可能性。這樣，必須在冷凍循環(huán)裝置停止時利用調整過的制冷劑充填量使作動中的高壓側壓力與最佳的高壓側壓力一致，使其成為相對高的冷凍能力以及高效率。
作為其方法，在日本專利特許第2804844號公報中揭示了高壓側回路的容積應當相對大于低壓側回路的容積，再具體地講，高壓側回路的容積應當占整個內部容積的70％以上，在將整個內部容積作為基準的時，CO2制冷劑的制冷劑充填量應當是每1升0.55～0.70公斤的量。另外，日本專利特許第2804844號公報的文獻的所有揭示內容被原封不動地加以引用，并在此一體化。
然而，為了能承受高壓制冷劑的壓力，如圖5的概略結構圖所示，使用這種冷凍循環(huán)裝置的散熱器和蒸發(fā)器的熱交換器的制冷劑流路采用的是由小口徑的多個貫通孔51a構成的扁平管51。
為了減少熱交換器內和連接配管中的制冷劑的壓力損失，最好是使低壓側制冷劑回路的截面積大于高壓側制冷劑回路的截面積。
又，為了能承受高壓制冷劑的壓力，壓縮機最好是采用低壓殼體型的壓縮機殼體，包含壓縮機的殼體空間在內的低壓側回路的容積相對地大于高壓側回路的容積。
具體地講，高壓側回路的容積通常是占整個內部容積的70％以下。在此，所謂高壓側回路是指在構成冷凍循環(huán)裝置的閉回路中當冷凍循環(huán)裝置運轉時使壓力相對高的CO2制冷劑動作的構成要素和連接配管(具體是指壓縮機吐出部～散熱器～減壓器等)。又，所謂低壓側回路是指使壓力相對低的CO2制冷劑動作的構成要素和連接配管(具體是指減壓器～蒸發(fā)器～壓縮機等)。
在這種高壓側回路的容積占整個內部容積的70％以下的冷凍循環(huán)裝置中，當CO2制冷劑充填量多時或與CO2制冷劑一起吐出的油量多時，有可能會使高壓側回路的壓力急劇上升。
這就引起了以下的問題，即，由于低壓側回路中保持的制冷劑量向容積相對小的高壓側回路移動，會使高壓側回路中的CO2制冷劑密度增加，或者由于與CO2制冷劑一起吐出的油使容積相對小的高壓側回路的容積變得更小，因此會發(fā)生急劇的壓力上升，特別是在冷凍循環(huán)裝置啟動時等的場合更易發(fā)生。一旦發(fā)生急劇的高壓側回路的壓力上升，則為了保護冷凍循環(huán)裝置的散熱器、蒸發(fā)器和壓縮機的耐壓，高壓保護機構啟動，會出現(xiàn)壓縮機停止或不能良好啟動等的問題。
鑒于以往這種冷凍循環(huán)裝置的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種與以往相比可緩和制冷劑回路中的急劇的壓力上升的冷凍循環(huán)裝置。

發(fā)明內容
本發(fā)明第1技術方案的冷凍循環(huán)裝置，至少由壓縮機、減壓器、散熱器和蒸發(fā)器構成制冷劑回路，在該制冷劑回路中封入有以二氧化碳(CO2)為主成分的制冷劑，其特征在于，所述制冷劑回路的高壓側回路的內部容積占所述制冷劑回路的整個內部容積的70％以下，在所述高壓側回路的途中具有所定的容器構件。
又，本發(fā)明第2技術方案是在第1技術方案的冷凍循環(huán)裝置中，所述容器構件是一種比所述制冷劑回路的配管截面積大的配管截面積的容器，內部含有制冷劑存積室和/或油分離裝置。
又，本發(fā)明第3技術方案是在第2技術方案的冷凍循環(huán)裝置中，所述容器構件是圓筒狀的容器，并且，所述容器構件包括(1)所述圓筒狀的容器上端的附近、相對于所述圓筒狀容器的內周面沿接線方向設置的入口管；(2)貫通所述圓筒狀容器的上端中央部、朝向所述容器內部下方設置的制冷劑出口管；(3)設置于所述容器下端的油出口管；以及(4)向設置于所述容器內的制冷劑和油提供旋轉運動的旋轉板。
又，本發(fā)明第4技術方案是在第1～第3任一項技術方案的冷凍循環(huán)裝置中，具有利用高壓側回路的一部分和低壓側回路的一部分作為冷卻所述制冷劑用的制冷劑冷卻裝置，所述容器構件設置于所述制冷劑冷卻裝置與所述減壓器之間。
又，本發(fā)明第5技術方案是在第1技術方案的冷凍循環(huán)裝置中，具有利用高壓側回路的一部分和低壓側回路的一部分作為冷卻所述制冷劑用的制冷劑冷卻裝置，所述高壓側回路的一部分兼用于所述容器構件。
又，本發(fā)明第6技術方案是在第4技術方案的冷凍循環(huán)裝置中，所述制冷劑冷卻裝置是在從所述散熱器出口側至所述減壓器的入口側間形成的散熱側制冷劑流路與從所述蒸發(fā)器出口側至所述壓縮機的吸入部間形成的蒸發(fā)側制冷劑流路之間進行熱交換的輔助熱交換器。
又，本發(fā)明第7技術方案是在第1～第6任一項技術方案的冷凍循環(huán)裝置中，所述冷凍循環(huán)裝置運轉時，所述高壓側回路中循環(huán)的油重量與二氧化碳(CO2)制冷劑重量之比為2％以下。
又，本發(fā)明第8技術方案是在第1～第7任一項技術方案的冷凍循環(huán)裝置中，所述制冷劑回路的內部以每升為單位充填有0.25公斤以下量的二氧化碳(CO2)制冷劑。
又，本發(fā)明第9技術方案是在第1～第8任一項技術方案的冷凍循環(huán)裝置中，所述壓縮機的容積內除了壓縮機構部的容積之外，在殼體內部容積的不足50％的容積中封入有油。
又，本發(fā)明第10技術方案是在第1～第9任一項技術方案的冷凍循環(huán)裝置中，所述壓縮機是無油型或少油型的線性壓縮機。
又，本發(fā)明第11技術方案是在第1～第10任一項技術方案的冷凍循環(huán)裝置中，所述散熱器的結構是將扁平管上形成的水力相當直徑為0.2mm～6.0mm的多個貫通孔作為制冷劑流路。
又，本發(fā)明第12技術方案是在第1～第11任一項技術方案的冷凍循環(huán)裝置中，封入所述壓縮機中的油是對二氧化碳(CO2)制冷劑為非溶解性油。
又，本發(fā)明第13技術方案的冷凍循環(huán)裝置，至少由壓縮機、減壓器、散熱器和蒸發(fā)器構成制冷劑回路，高壓側回路的內部容積占所述制冷劑回路的整個內部容積的70％以下，其特征在于，所述制冷劑回路的內部以每升為單位充填有0.25公斤以下量的二氧化碳(CO2)制冷劑。
又，本發(fā)明第14技術方案是在第13技術方案的冷凍循環(huán)裝置中，所述冷凍循環(huán)裝置運轉時，在所述高壓側回路中循環(huán)的油重量與二氧化碳(CO2)制冷劑重量之比為2％以下。
又，本發(fā)明第15技術方案是在第13或第14技術方案的冷凍循環(huán)裝置中，所述壓縮機的容積內除了壓縮機構部的容積之外，在殼體內部容積的不足50％的容積中封入有油。
又，本發(fā)明第16技術方案是在第13～第15任一項技術方案的冷凍循環(huán)裝置中，所述壓縮機是無油型或少油型的線性壓縮機。
又，本發(fā)明第17技術方案是在第13～第16任一項技術方案的冷凍循環(huán)裝置中，所述散熱器的結構是將扁平管上形成的水力相當直徑為0.2mm～6.0mm的多個貫通孔作為制冷劑流路。
又，本發(fā)明第18技術方案是在第13～第17任一項技術方案的冷凍循環(huán)裝置中，封入所述壓縮機中的油是對二氧化碳(CO2)制冷劑為非溶解性油。
采用這種結構，例如是將由小口徑的多個貫通孔構成的扁平管用于散熱器和蒸發(fā)器的制冷劑流路、并使用CO2制冷劑的冷凍循環(huán)裝置，則可提供充填于具有緩和急劇的壓力上升裝置的冷凍循環(huán)裝置和防止急劇的壓力上升的冷凍循環(huán)裝置中的CO2制冷劑與油量的適當關系。
附圖的簡單說明圖1為本發(fā)明實施例1的冷凍循環(huán)裝置的概略結構圖。
圖2為本發(fā)明實施例2的油分離器的概略結構圖。
圖3為本發(fā)明實施例4的冷凍循環(huán)裝置的概略結構圖。
圖4為采用二氧化碳的冷凍循環(huán)的模式性莫里爾線圖。
圖5為構成熱交換器的扁平管的概略結構圖。
圖6為本發(fā)明實施例5的冷凍循環(huán)裝置的概略結構圖。
圖7為表示本發(fā)明實施例4的冷凍循環(huán)裝置變形例的概略結構圖。
(符號的說明)11壓縮機12散熱器13減壓器
14蒸發(fā)器15油分離器16輔助熱交換器17副減壓器22制冷劑入口管23制冷劑出口管25旋轉板26油出口管27防霧裝置31制冷劑存積容器51扁平管51a貫通孔具體實施方式
下面參照


本發(fā)明的實施例。
(實施例1)圖1表示本發(fā)明實施例1的冷凍循環(huán)裝置的概略結構。
圖中，11是低壓殼體型的線性壓縮機，12是將扁平管上形成的多個貫通孔作為制冷劑流路的散熱器，13是減壓器，14是將扁平管上形成的多個貫通孔作為制冷劑流路的蒸發(fā)器，通過將這些構件配管連接形成閉回路，沿圖中箭頭方向構成制冷劑循環(huán)的冷凍循環(huán)，將超臨界狀態(tài)所得到的CO2作為制冷劑封入成為散熱側的路徑(壓縮機11的吐出部～散熱器12～減壓器13入口部之間的流路)中。
還具有輔助熱交換器16，該輔助熱交換器16在從散熱器12的出口至減壓器13入口的制冷劑流路即散熱側制冷劑流路和從蒸發(fā)器14的出口至壓縮機11吸入部的制冷劑流路即蒸發(fā)側制冷劑流路中進行熱交換。
在壓縮機11與散熱器12之間設置有油分離器15，用油分離器15分離的油從油分離器15的油出口管通過副減壓器17經由與壓縮機11配管連接的輔助路徑18返回至壓縮機11。
又，扁平管上形成的多個貫通孔的水力相當直徑是0.6mm，用于承受高壓制冷劑的壓力。這種結構的冷凍循環(huán)裝置的高壓側回路的內部容積占整個內部容積的70％以下。
本發(fā)明的容器構件與油分離器15對應。又，本發(fā)明的制冷劑冷卻裝置與輔助熱交換器16對應。
下面說明具有這種結構的冷凍循環(huán)裝置的動作。
由壓縮機11壓縮的CO2制冷劑(本實施例中、壓力例如壓縮為約10MPa)處于高溫高壓狀態(tài)并向散熱器12導入。在散熱器12中，因CO2制冷劑處于超臨界狀態(tài)，故不是以氣液二相狀態(tài)向空氣和水等的媒體散熱。然后，在從輔助熱交換器16的散熱器12的出口至減壓器13的入口之間的散熱側制冷劑流路中繼續(xù)進行冷卻。
在減壓器13中進行減壓(本實施例中、壓力例如減壓為約3.5MPa)，成為低壓的氣液二相狀態(tài)并向蒸發(fā)器14導入。接著，CO2制冷劑在蒸發(fā)器14中從空氣等吸熱，然后，在從輔助熱交換器16中的蒸發(fā)器14的出口至壓縮機11的吸入部之間的蒸發(fā)側制冷劑流路中成為氣體狀態(tài)，再吸入到壓縮機11。
通過反復這種循環(huán)，進行由散熱器12散熱的加熱作用和由蒸發(fā)器14吸熱的冷卻作用。
在輔助熱交換器16中，由從散熱器12向減壓器13流出的較高溫度的制冷劑和從蒸發(fā)器14向壓縮機11流出的較低溫度的制冷劑進行熱交換。這樣，由于從散熱器12流出的CO2制冷劑進一步冷卻，并經由減壓器13減壓，從而使蒸發(fā)器14的入口焓減少，蒸發(fā)器14的入口和出口處的焓差加大，吸熱能力(冷卻能力)增大。
在這種高壓側回路的容積較小的冷凍循環(huán)裝置中，當壓縮機11與散熱器12之間不具有以往那種油分離器15的場合，一旦油和CO2制冷劑一起從壓縮機11吐出，特別是在由小口徑的多個貫通孔的制冷劑流路構成的散熱器12中，與CO2制冷劑一起吐出的油使容積小的高壓側回路的容積進一步減小。
與此同時，由于低壓側回路中保持的CO2制冷劑向高壓側回路移動，發(fā)生了急劇的壓力上升，特別是在冷凍循環(huán)裝置啟動時等的場合更易發(fā)生。一旦發(fā)生了急劇的高壓側回路的壓力上升，為了保護冷凍循環(huán)裝置的散熱器、蒸發(fā)器和壓縮機的耐壓，高壓保護機構動作，會出現(xiàn)壓縮機停止或不能良好啟動等的問題。
但是，在本發(fā)明的實施例1中，在圖1所示的壓縮機11與散熱器12之間設置了油分離器15。
這種場合，與CO2制冷劑一起從壓縮機11吐出的油在油分離器15中進行分離，從油分離器15的油出口管通過副減壓器17，并經由與壓縮機11配管連接的輔助路徑18依次向低壓側回路中的壓縮機11返回，可防止因吐出油而造成的急劇的高壓側回路的容積縮小。
由此，可減低急劇的高壓側回路的壓力上升，可實現(xiàn)冷凍循環(huán)裝置啟動時無急劇的高壓上升或高壓保護機構動作現(xiàn)象的冷凍循環(huán)裝置。
經過對油分離器15的各種結構的研討可以得出以下結論，為了防止因吐出油而造成的急劇的高壓側回路的容積縮小，減低急劇的高壓側回路的壓力上升，最好是在冷凍循環(huán)裝置運轉時為將高壓側回路循環(huán)的、油重量與CO2制冷劑重量之比設定在2％以下的狀態(tài)。
并已確認，在可減低急劇的高壓側回路的壓力上升方面，在壓縮機11中，最好是在CO2制冷劑中使用非溶解性油。又，除了成為高壓的壓縮機構部的容積之外，最好是在低壓殼體的內部容積的50％以下的容積中充填油。
其原因是通過使用非溶解性油或將油量控制在低壓殼體內部容積的50％以下的量可減少溶入油中的制冷劑量，啟動時可減少因溶入油中的制冷劑發(fā)泡而使高壓側回路和低壓側回路中保持的制冷劑量的平衡發(fā)生急劇變化的干擾。
經過對構成散熱器12的扁平管上形成的多個貫通孔的水力相當直徑研討的結果，可以得出以下結論，當水力相當直徑為0.2mm～6.0mm時，在高壓側回路的內部容積占整個內部容積的70％以下的冷凍循環(huán)裝置中，可減低急劇的高壓側回路的壓力上升。
將水力相當直徑限定為0.2mm以上的依據(jù)是，若不足0.2mm時因孔太小，故即使是少量的油也會將孔閉塞等，出現(xiàn)不能減低急劇的高壓側回路的壓力上升的可能性。
將水力相當直徑限定為6.0mm以下的依據(jù)是，在進行能承受成為高壓的CO2制冷劑壓力的強度設計的場合，若大于6.0mm時會出現(xiàn)扁平管的壁厚變厚而使散熱器大型化或者降低傳熱性能的其它不良現(xiàn)象。
并且，可以確認，在這種高壓側回路的內部容積占整個內部容積的70％以下的冷凍循環(huán)裝置中，為了防止啟動時急劇的壓力上升，在將回路的整個內部容積作為基準時，最好是將封入回路內的CO2制冷劑量設定在每升0.25公斤以下。
在將整個內部容積作為基準時，即使是將CO2制冷劑量設定在每升0.25公斤以下，也由于高壓側回路的內部容積占整個內部容積的70％以下，因此，可使作動中的高壓側壓力與最佳的高壓側壓力一致，以相對高的冷凍能力且高效率進行運轉。
如圖1所示，在將油分離器15置于壓縮機11與散熱器12之間時，可在散熱器12中防止油成為CO2制冷劑傳熱的障礙或加大壓力損失，其次還具有可提高散熱器的熱交換效率的優(yōu)點。
只要在高壓側回路的一部分設置油分離器15即可，也可置于散熱器12與減壓器13之間。
在此場合，由于通過散熱器12和輔助熱交換器16降低了返回壓縮機11的油的溫度，因此，可防止壓縮機11的低壓殼體內的溫度上升，其次還具有可提高壓縮機效率的優(yōu)點。
(實施例2)圖2為上述實施例1中的油分離器15的概略結構圖。
圖中，油分離器15是在圓筒狀的容器21的上部設置有入口管22，入口管22被設置成相對于其內周面沿接線方向流入CO2制冷劑和油，在容器21的下端設置有油出口管26。制冷劑出口管23貫通容器21的上端中央向下方延伸。并且，在容器21內的制冷劑出口管23的外周設置有旋轉板25。
下面，配合圖1說明具有這種結構的油分離器的動作。從壓縮機11吐出的CO2制冷劑和油從入口管22流入后與旋轉板25沖撞而引起旋轉運動，通過離心力將比CO2制冷劑密度大的油的液滴分離。與油分離的CO2制冷劑因是氣態(tài)制冷劑，故通過延伸設置于容器內的制冷劑出口管23并從制冷劑出口管23向配管連接的散熱器12流出。
另一方面，分離后的油的液滴利用重力而落下而存積于容器21的下部，并從油出口管26通過與壓縮機11配管連接的輔助路徑18返回至壓縮機11。
設置于輔助路徑18中的副減壓器17既可采用當存積于油分離器15內的油量達到一定水平時能自動控制打開的方法，也可采用控制成定期打開的方法。
通過設置這種結構的油分離器，油依次向低壓側回路中的壓縮機11返回，可防止因油吐出所造成的急劇的高壓側回路的容積縮小，可減低急劇的高壓側回路的壓力上升。
在這種結構的油分離器中，因CO2制冷劑與油分離，容器21需要有某一程度的內容積，但通過將油分離器與高壓側回路連接，容器21暫時地保持制冷劑，起著緩和急劇的制冷劑變化的緩沖器的作用，還具有可緩和急劇的高壓側回路的壓力上升的優(yōu)點。
通過將這種結構的油分離器與高壓側回路連接，可實現(xiàn)冷凍循環(huán)裝置啟動時不發(fā)生急劇的壓力上升和高壓保護機構不作動的冷凍循環(huán)裝置。
也可在容器21內的下部設置防霧裝置27和金屬板28等，該防霧裝置27是編織成纖維狀金屬線的細網，其目的是補足·分離油的液滴并防止存積于容器內下部的油從制冷劑出口管23流出；該金屬板28具有多個孔，用于將防霧裝置27保持。
另外，本發(fā)明的制冷劑存積室與容器21的內部空間(底部存積有油時是指除該油存積部分之外的空間)對應。又，本發(fā)明的油分離機構裝置與旋轉板25等對應。
(實施例3)本發(fā)明的實施例3是將低壓殼體型的壓縮機作為圖1中的壓縮機11，采用的是(1)不用油的無油型、或(2)使用少量油的少油型的線性壓縮機。
線性壓縮機是一種由直線電機對滑動自如地支持于殼體內的缸體中的活塞往復驅動、將制冷劑壓縮后吐出的壓縮機。使用無油型或少油型的線性壓縮機時，由于從壓縮機11吐出的CO2制冷劑中無油或極少量的油，因此在圖1的冷凍循環(huán)裝置中可省略油分離器15、副減壓器17和輔助路徑18。
線性壓縮機需要進行缸體與活塞接觸狀態(tài)的滑動動作，但不再需要以往使用回轉式電機的壓縮機所必須的軸承，其它構件也無需接觸狀態(tài)的滑動動作。
這樣，通過對缸體或活塞實施表面處理具有提高耐久性、低磨擦系數(shù)化的效果，可在不使用油的情況下進行動作。又，通過采用氣體式軸承使冷凍循環(huán)裝置內循環(huán)的制冷劑氣體以高壓流入缸體與活塞之間，可在不使用油的情況下進行動作。
又，由于在缸體或活塞上形成有多孔性表面層，由多孔性表面層將油保持，故也可由極少量的油進行動作。
當然，在這種結構的冷凍循環(huán)裝置中，高壓側回路的內部容積占整個內部容積的70％以下。但是，在使用無油型或少油型的線性壓縮機時，由于從壓縮機11吐出的是無油或極少量的油，可防止因吐出油所造成的急劇的高壓側回路的容積縮小，可減低急劇的高壓側回路的壓力上升。
這樣，可實現(xiàn)冷凍循環(huán)裝置啟動時無急劇的高壓上升和高壓保護機構不作動的冷凍循環(huán)裝置。
又，可以確認，為了防止因吐出油而造成的急劇的高壓側回路的容積縮小，減低急劇的的高壓側回路的壓力上升，最好是在冷凍循環(huán)裝置運轉時將高壓側回路循環(huán)的油重量與CO2制冷劑重量之比設定在2％以下的少油狀態(tài)。
并且，構成散熱器12的扁平管上形成的多個貫通孔的水力相當直徑為0.2mm～6.0mm，在高壓側回路的內部容積占整個內部容積的70％以下的冷凍循環(huán)裝置中，為了防止啟動時急劇的壓力上升，最好是將封入回路內的CO2制冷劑設定在回路的整個內部容積的每升0.25公斤以下，這些方面與實施例1的場合一樣。
另外，即使是設定在回路的整個內部容積的每升0.25公斤以下，也由于高壓側回路的內部容積占整個內部容積的70％以下，因此，可使作動中的高壓側壓力與最佳的高壓側壓力一致，以相對高的冷凍能力且高效率進行運轉。
(實施例4)圖3表示本發(fā)明實施例4的冷凍循環(huán)裝置的概略結構。圖3中，與圖1相同的構件上標有同一符號，省略其說明。
本實施例4中，在輔助熱交換器16與減壓器13之間具有制冷劑存積容器31。該制冷劑存積容器31是兩端具有配管連接用的開口部的、單一的大致圓筒狀的中空容器。
即使含有如此結構的冷凍循環(huán)裝置的制冷劑存積容器31，高壓側回路的內部容積也是占整個內部容積的70％以下。
在這種制冷劑存積容器31中，不能將CO2制冷劑與油分離而使油返回壓縮機，雖然不能防止因吐出油而造成的急劇的高壓側回路的容積縮小，但由于制冷劑存積容器31暫時地將制冷劑保持，起著緩和急劇的制冷劑量變化的緩沖器的作用，因此仍保留了可緩和急劇的高壓側回路的壓力上升的優(yōu)點。
在輔助熱交換器16中，制冷劑存積容器31與從散熱器的出口側至減壓器13和入口側間形成的散熱側制冷劑流路的出口側連接。該位置的CO2制冷劑由散熱器12冷卻之后，通過輔助熱交換器16成為更加冷卻的制冷劑，在高壓側回路中形成了密度更大的狀態(tài)。
即，即使制冷劑存積容器31小型化而減小了內部容積，也因CO2制冷劑密度變大，仍可產生緩和急劇的高壓側回路的壓力上升的優(yōu)點。
這樣，通過將制冷劑存積容器31與高壓側回路連接、特別是與高壓側回路中的CO2制冷劑密度大的位置連接，冷凍循環(huán)裝置啟動時，可實現(xiàn)無急劇的高壓上升和高壓保護機構不作動的冷凍循環(huán)裝置。
另外，本發(fā)明的容器構件與制冷劑存積容器31對應。又，本發(fā)明的制冷劑冷卻裝置與輔助熱交換器16對應。
本實施例中對本發(fā)明的容器構件采用制冷劑存積容器31的場合作了說明，但不限定于此例，例如圖7所示，輔助熱交換器160也可采用兼有制冷劑存積容器31功能的結構。
即，這種場合與圖1、圖3所示的輔助熱交換器16和高壓側回路相比，構成輔助熱交換器160的高壓側回路160a的內部容積大，因此，不僅具有與低壓側回路160b間的熱交換功能，而且還具有存積制冷劑的功能。由此，可發(fā)揮與上述相同的效果。
(實施例5)圖6表示本發(fā)明實施例5的冷凍循環(huán)裝置的概略結構。圖6中，與圖1相同的構件上標有與圖1相同一符號，省略其說明。
本實施例5中，在高壓側回路中不具有制冷劑存積容器，這種結構的冷凍循環(huán)裝置中的高壓側回路的內部容積占整個內部容積的70％以下。
在這種冷凍循環(huán)裝置中，與實施例1一樣，油不能返回壓縮機11，并且，也不具有暫時地將制冷劑保持、起著緩和急劇的制冷劑量變化的緩沖器作用的制冷劑存積容器，經過對避免急劇的高壓側回路壓力上升措施的研討結果得出以下結論若將封入回部內的CO2制冷劑量設定在回路的整個內部容積的每升0.25公斤以下，則可減低急劇的高壓側回路的壓力上升。
即，通過使低壓側回路中保持的制冷劑量向高壓側回路移動，高壓側回路的壓力開始上升。對此，在低壓側回路中，由于封入回部內CO2制冷劑量少于回路的整個內部容積的每升0.25公斤以下，因此，因低壓側回路中保持的制冷劑量減少而使低壓側回路的壓力下降，通過減小吸入壓縮機11的CO2制冷劑的密度可減低急劇的高壓側回路的壓力上升，可實現(xiàn)不會產生因急劇的高壓上升造成高壓保護機構不作動的冷凍循環(huán)裝置。
即使在整個內部容積的每升0.25公斤以下的場合，因高壓側回路的內部容積占整個內部容積的70％以下，故可使作動中的高壓側壓力與最佳高壓側壓力一致，可以相對高的冷凍能力且高效率進行運轉。
并且，由于在壓縮機11中內裝有油分離機構，冷凍循環(huán)裝置運轉時，高壓側回路中循環(huán)的油重量與CO2制冷劑重量之比為2％以下、或者在CO2制冷劑中使用了非溶解性油、或者除了成為高壓的壓縮機機構部的容積之外的低壓殼體內部容積的不足50％的容積中封入有油、或者由多個貫通孔的水力相當直徑為0.2mm～6.0mm的扁平管構成散熱器12、或者作為壓縮機使用無油型或少油型的線性壓縮機，則與上述實施例1和實施例3的場合一樣，可進一步減低急劇的高壓側回路的壓力上升。
在上述實施例1中對輔助熱交換器16只設置于減壓器13與蒸發(fā)器14之間的場合作了說明，但不限定于此，例如也可在油分離器15的內部通過低壓側回路的一部分使其也具有熱交換功能以降低油分離器15的溫度。
又，在上述實施例中對壓縮機使用了殼體型的壓縮機的場合作了說明，但不限定于此，總之，只要是高壓側回路的內部容積在制冷劑回路內占制冷劑回路的整個內部容積的70％以下，則無論使用什么樣的壓縮機均可。
又，在上述實施例中對構成1個散熱器的多個貫通孔的水力相當直徑為0.2mm～6.0mm范圍內的任1個的場合作了說明，但不限定于此，1個散熱器也可由屬于上述0.2mm～6.0mm范圍內的多種直徑的貫通孔構成。
從上述的說明中可以看出，采用本發(fā)明，由于設置有油分離器，使用了無油型或少油型的線性壓縮機，并且，最好是使冷凍循環(huán)裝置運轉時的高壓側回路中循環(huán)的、油重量與CO2制冷劑重量之比處于2％以下，因此可防止因吐出油所造成的急劇的高壓側回路的容積縮小，可減低急劇的高壓側回路的壓力上升。
并且，由于在高壓側回路的一部分設置有油分離器和制冷劑存積容器等的制冷劑容器，因此，在制冷劑容器中將制冷劑暫時地保持，可減低急劇的高壓側回路的壓力上升。
又，由于將封入回路內的CO2制冷劑控制在回路的整個內部容積的每升0.25公斤以下，因此，可緩和啟動時的急劇的壓力上升。
又，由于在CO2制冷劑中充填非溶解性油、或者在除了成為高壓的壓縮機構部的容積之外的低壓殼體內部容積的不足50％中充填油，因可減少溶入油中的制冷劑量，故可減少高壓側回路和低壓側回路中保持的制冷劑量的平衡發(fā)生急劇變化的干擾。
綜上所述，采用本發(fā)明，可實現(xiàn)在使用CO2制冷劑的冷凍循環(huán)裝置啟動時等不產生因急劇的高壓上升造成高壓保護機構不作動的冷凍循環(huán)裝置。
產業(yè)上的可利用性從上述說明中可以看出，采用本發(fā)明與以往相比具有可緩和制冷劑回路中急劇的壓力上升的優(yōu)點。
權利要求
1.一種冷凍循環(huán)裝置，至少由壓縮機、減壓器、散熱器和蒸發(fā)器構成制冷劑回路，在該制冷劑回路中封入有以二氧化碳(CO2)為主成分的制冷劑，其特征在于，所述制冷劑回路的高壓側回路的內部容積占所述制冷劑回路的整個內部容積的70％以下，在所述高壓側回路的途中具有所定的容器構件。
2.如權利要求1所述的冷凍循環(huán)裝置，其特征在于，所述容器構件是一種具有比所述制冷劑回路的配管截面積大的配管截面積的容器，內部含有制冷劑存積室和/或油分離裝置。
3.如權利要求2所述的冷凍循環(huán)裝置，其特征在于，所述容器構件是圓筒狀的容器，并且，所述容器構件包括(1)所述圓筒狀的容器上端的附近、相對于所述圓筒狀容器的內周面沿接線方向設置的入口管；(2)貫通所述圓筒狀容器的上端中央部、朝向所述容器內部下方設置的制冷劑出口管；(3)設置于所述容器下端的油出口管；以及(4)向設置于所述容器內的制冷劑和油提供旋轉運動的旋轉板。
4.如權利要求1～3任一項所述的冷凍循環(huán)裝置，其特征在于，還具有利用高壓側回路的一部分和低壓側回路的一部分作為冷卻所述制冷劑用的制冷劑冷卻裝置，所述容器構件設置于所述制冷劑冷卻裝置與所述減壓器之間。
5.如權利要求1所述的冷凍循環(huán)裝置，其特征在于，還具有利用高壓側回路的一部分和低壓側回路的一部分作為冷卻所述制冷劑用的制冷劑冷卻裝置，所述高壓側回路的一部分兼用于所述容器構件。
6.如權利要求4所述的冷凍循環(huán)裝置，其特征在于，所述制冷劑冷卻裝置是在從所述散熱器出口側至所述減壓器的入口側間形成的散熱側制冷劑流路與從所述蒸發(fā)器出口側至所述壓縮機的吸入部間形成的蒸發(fā)側制冷劑流路之間進行熱交換的輔助熱交換器。
7.如權利要求1～6任一項所述的冷凍循環(huán)裝置，其特征在于，所述冷凍循環(huán)裝置運轉時，所述高壓側回路中循環(huán)的油重量與二氧化碳(CO2)制冷劑重量之比為2％以下。
8.如權利要求1～7任一項所述的冷凍循環(huán)裝置，其特征在于，所述制冷劑回路的內部以每升為單位充填有0.25公斤以下量的二氧化碳(CO2)制冷劑。
9.如權利要求1～8任一項所述的冷凍循環(huán)裝置，其特征在于，所述壓縮機的容積內除了壓縮機構部的容積之外，在殼體內部容積的不足50％的容積中封入有油。
10.如權利要求1～9任一項所述的冷凍循環(huán)裝置，其特征在于，所述壓縮機是無油型或少油型的線性壓縮機。
11.如權利要求1～10任一項所述的冷凍循環(huán)裝置，其特征在于，所述散熱器的結構是將扁平管上形成的水力相當直徑為0.2mm～6.0mm的多個貫通孔作為制冷劑流路。
12.如權利要求1～11任一項所述的冷凍循環(huán)裝置，其特征在于，封入所述壓縮機中的油是對二氧化碳(CO2)制冷劑為非溶解性油。
13.一種冷凍循環(huán)裝置，至少由壓縮機、減壓器、散熱器和蒸發(fā)器構成制冷劑回路，高壓側回路的內部容積占所述制冷劑回路的整個內部容積的70％以下，其特征在于，所述制冷劑回路的內部以每升為單位充填有0.25公斤以下量的二氧化碳(CO2)制冷劑。
14.如權利要求13所述的冷凍循環(huán)裝置，其特征在于，所述冷凍循環(huán)裝置運轉時，所述高壓側回路中循環(huán)的油重量與二氧化碳(CO2)制冷劑重量之比為2％以下。
15.如權利要求13或14所述的冷凍循環(huán)裝置，其特征在于，所述壓縮機的容積內除了壓縮機構部的容積之外，在殼體內部容積的不足50％的容積中封入有油。
16.如權利要求13～15任一項所述的冷凍循環(huán)裝置，其特征在于，所述壓縮機是無油型或少油型的線性壓縮機。
17.如權利要求13～16任一項所述的冷凍循環(huán)裝置，其特征在于，所述散熱器的結構是將扁平管上形成的水力相當直徑為0.2mm～6.0mm的多個貫通孔作為制冷劑流路。
18.如權利要求13～17任一項所述的冷凍循環(huán)裝置，其特征在于，封入所述壓縮機中的油是對二氧化碳(CO2)制冷劑為非溶解性油。
全文摘要
一種將二氧化碳(CO
文檔編號F28F1/02GK1492986SQ0280514
公開日2004年4月28日 申請日期2002年2月20日 優(yōu)先權日2001年2月21日
發(fā)明者岡座典穗, 船倉正三, 西脅文俊, 吉田雄二, 藥丸雄一, 一, 三, 二, 俊 申請人:松下電器產業(yè)株式會社