专利名称：冷冻循环装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用二氧化碳(以下用CO2表示)作为制冷剂的冷冻循环装置。
背景技术：
在空调机、汽车空调、电气(冷冻)冰箱、冷藏库或冷冻仓库、陈列窗等中使用的是压缩机、散热器、减压器、蒸发器等连接而成的冷冻循环装置，而作为封入该冷冻循环装置内的制冷剂则采用了含有氟原子的碳化氢类。
特别是由于同时含有氟原子和氯原子的碳化氢(HCFC、氢氯氟代烃)类性能好，具有非燃性且对人体无毒，因此被广泛使用于冷冻循环装置中。
但是，HCFC(氢氯氟代烃)类具有氯原子，当向大气放出达到成层圈时会破坏臭氧层，这一点是明确的，虽然使用了不含氯原子的HFC(氢氟代烃)取而代之，具有了不破坏臭氧层的性质，但因在大气中的寿命长，加大了温室效应，在防止成为近年问题的地球温暖化方面未必是一种能满足要求的制冷剂。
为了取代含有上述原子的HCFC类和HFC类，对于将臭氧破坏系数为零且地球温暖化系数也比含有原子的碳化氢类小得多的CO2用作制冷剂的冷冻循环装置的可能性正在进行研讨。例如在日本专利特公平7-18602号公报中提出有使用CO2的冷冻循环装置的方案。
CO2的临界温度是31.1℃，临界压力是7372kPa，在采用这种物质的冷冻循环装置中可形成图4所示的跨临界循环。
图4为将CO2用作制冷剂的冷冻循环的莫里尔线图。
如图中的A-B-C-D-A所示，经过了由压缩机将气相状态的CO2制冷剂压缩的压缩程序(A-B)、由散热器(气体冷却器)将该高温高压的超临界状态的CO2制冷剂冷却的冷却程序(B-C)、由减压器减压的减压程序(C-D)和将成为气液二相状态的CO2制冷剂蒸发的蒸发器的蒸发程序(D-A)，利用蒸发潜热从空气等的外部流体中吸去热而使外部流体冷却。
图4中，从蒸发程序(D-A)中的饱和蒸发区域(气液二相区域)向加热蒸发区域(气相区域)的移行虽然与HCFC类和HFC类的场合相同，但线(B-C)与气液的临界点CC相比位于高压侧，不与饱和液线及饱和蒸发线交叉。
即，在超越临界点CC的区域(超临界区域)中不存在HCFC类和HFC类场合的那种凝缩程序，成为CO2制冷剂不液化而冷却的冷却程序。
此时，由于使用CO2制冷剂的冷冻循环装置的作动压力是低压侧压力约为3.5MPa，高压侧压力约为10MPa，因此，与使用HCFC类和HFC类的场合相比，作动压力高，高压侧压力和低压侧压力是使用HCFC类和HFC类的冷冻循环装置的约5～10倍。
由这种跨临界的高压作动的冷冻循环装置的作动压力受制冷剂充填量、要素容积和冷却程序温度多种因素的影响，一旦在作动中脱离了最佳的高压侧压力，则存在着相对低的冷冻能力以及低效率的可能性。这样，必须在冷冻循环装置停止时利用调整过的制冷剂充填量使作动中的高压侧压力与最佳的高压侧压力一致，使其成为相对高的冷冻能力以及高效率。
作为其方法，在日本专利特许第2804844号公报中揭示了高压侧回路的容积应当相对大于低压侧回路的容积，再具体地讲，高压侧回路的容积应当占整个内部容积的70％以上，在将整个内部容积作为基准的时，CO2制冷剂的制冷剂充填量应当是每1升0.55～0.70公斤的量。另外，日本专利特许第2804844号公报的文献的所有揭示内容被原封不动地加以引用，并在此一体化。
然而，为了能承受高压制冷剂的压力，如图5的概略结构图所示，使用这种冷冻循环装置的散热器和蒸发器的热交换器的制冷剂流路采用的是由小口径的多个贯通孔51a构成的扁平管51。
为了减少热交换器内和连接配管中的制冷剂的压力损失，最好是使低压侧制冷剂回路的截面积大于高压侧制冷剂回路的截面积。
又，为了能承受高压制冷剂的压力，压缩机最好是采用低压壳体型的压缩机壳体，包含压缩机的壳体空间在内的低压侧回路的容积相对地大于高压侧回路的容积。
具体地讲，高压侧回路的容积通常是占整个内部容积的70％以下。在此，所谓高压侧回路是指在构成冷冻循环装置的闭回路中当冷冻循环装置运转时使压力相对高的CO2制冷剂动作的构成要素和连接配管(具体是指压缩机吐出部～散热器～减压器等)。又，所谓低压侧回路是指使压力相对低的CO2制冷剂动作的构成要素和连接配管(具体是指减压器～蒸发器～压缩机等)。
在这种高压侧回路的容积占整个内部容积的70％以下的冷冻循环装置中，当CO2制冷剂充填量多时或与CO2制冷剂一起吐出的油量多时，有可能会使高压侧回路的压力急剧上升。
这就引起了以下的问题，即，由于低压侧回路中保持的制冷剂量向容积相对小的高压侧回路移动，会使高压侧回路中的CO2制冷剂密度增加，或者由于与CO2制冷剂一起吐出的油使容积相对小的高压侧回路的容积变得更小，因此会发生急剧的压力上升，特别是在冷冻循环装置启动时等的场合更易发生。一旦发生急剧的高压侧回路的压力上升，则为了保护冷冻循环装置的散热器、蒸发器和压缩机的耐压，高压保护机构启动，会出现压缩机停止或不能良好启动等的问题。
鉴于以往这种冷冻循环装置的上述问题，本发明的目的在于提供一种与以往相比可缓和制冷剂回路中的急剧的压力上升的冷冻循环装置。
发明内容
本发明第1技术方案的冷冻循环装置，至少由压缩机、减压器、散热器和蒸发器构成制冷剂回路，在该制冷剂回路中封入有以二氧化碳(CO2)为主成分的制冷剂，其特征在于，所述制冷剂回路的高压侧回路的内部容积占所述制冷剂回路的整个内部容积的70％以下，在所述高压侧回路的途中具有所定的容器构件。
又，本发明第2技术方案是在第1技术方案的冷冻循环装置中，所述容器构件是一种比所述制冷剂回路的配管截面积大的配管截面积的容器，内部含有制冷剂存积室和/或油分离装置。
又，本发明第3技术方案是在第2技术方案的冷冻循环装置中，所述容器构件是圆筒状的容器，并且，所述容器构件包括(1)所述圆筒状的容器上端的附近、相对于所述圆筒状容器的内周面沿接线方向设置的入口管；(2)贯通所述圆筒状容器的上端中央部、朝向所述容器内部下方设置的制冷剂出口管；(3)设置于所述容器下端的油出口管；以及(4)向设置于所述容器内的制冷剂和油提供旋转运动的旋转板。
又，本发明第4技术方案是在第1～第3任一项技术方案的冷冻循环装置中，具有利用高压侧回路的一部分和低压侧回路的一部分作为冷却所述制冷剂用的制冷剂冷却装置，所述容器构件设置于所述制冷剂冷却装置与所述减压器之间。
又，本发明第5技术方案是在第1技术方案的冷冻循环装置中，具有利用高压侧回路的一部分和低压侧回路的一部分作为冷却所述制冷剂用的制冷剂冷却装置，所述高压侧回路的一部分兼用于所述容器构件。
又，本发明第6技术方案是在第4技术方案的冷冻循环装置中，所述制冷剂冷却装置是在从所述散热器出口侧至所述减压器的入口侧间形成的散热侧制冷剂流路与从所述蒸发器出口侧至所述压缩机的吸入部间形成的蒸发侧制冷剂流路之间进行热交换的辅助热交换器。
又，本发明第7技术方案是在第1～第6任一项技术方案的冷冻循环装置中，所述冷冻循环装置运转时，所述高压侧回路中循环的油重量与二氧化碳(CO2)制冷剂重量之比为2％以下。
又，本发明第8技术方案是在第1～第7任一项技术方案的冷冻循环装置中，所述制冷剂回路的内部以每升为单位充填有0.25公斤以下量的二氧化碳(CO2)制冷剂。
又，本发明第9技术方案是在第1～第8任一项技术方案的冷冻循环装置中，所述压缩机的容积内除了压缩机构部的容积之外，在壳体内部容积的不足50％的容积中封入有油。
又，本发明第10技术方案是在第1～第9任一项技术方案的冷冻循环装置中，所述压缩机是无油型或少油型的线性压缩机。
又，本发明第11技术方案是在第1～第10任一项技术方案的冷冻循环装置中，所述散热器的结构是将扁平管上形成的水力相当直径为0.2mm～6.0mm的多个贯通孔作为制冷剂流路。
又，本发明第12技术方案是在第1～第11任一项技术方案的冷冻循环装置中，封入所述压缩机中的油是对二氧化碳(CO2)制冷剂为非溶解性油。
又，本发明第13技术方案的冷冻循环装置，至少由压缩机、减压器、散热器和蒸发器构成制冷剂回路，高压侧回路的内部容积占所述制冷剂回路的整个内部容积的70％以下，其特征在于，所述制冷剂回路的内部以每升为单位充填有0.25公斤以下量的二氧化碳(CO2)制冷剂。
又，本发明第14技术方案是在第13技术方案的冷冻循环装置中，所述冷冻循环装置运转时，在所述高压侧回路中循环的油重量与二氧化碳(CO2)制冷剂重量之比为2％以下。
又，本发明第15技术方案是在第13或第14技术方案的冷冻循环装置中，所述压缩机的容积内除了压缩机构部的容积之外，在壳体内部容积的不足50％的容积中封入有油。
又，本发明第16技术方案是在第13～第15任一项技术方案的冷冻循环装置中，所述压缩机是无油型或少油型的线性压缩机。
又，本发明第17技术方案是在第13～第16任一项技术方案的冷冻循环装置中，所述散热器的结构是将扁平管上形成的水力相当直径为0.2mm～6.0mm的多个贯通孔作为制冷剂流路。
又，本发明第18技术方案是在第13～第17任一项技术方案的冷冻循环装置中，封入所述压缩机中的油是对二氧化碳(CO2)制冷剂为非溶解性油。
采用这种结构，例如是将由小口径的多个贯通孔构成的扁平管用于散热器和蒸发器的制冷剂流路、并使用CO2制冷剂的冷冻循环装置，则可提供充填于具有缓和急剧的压力上升装置的冷冻循环装置和防止急剧的压力上升的冷冻循环装置中的CO2制冷剂与油量的适当关系。
附图的简单说明图1为本发明实施例1的冷冻循环装置的概略结构图。
图2为本发明实施例2的油分离器的概略结构图。
图3为本发明实施例4的冷冻循环装置的概略结构图。
图4为采用二氧化碳的冷冻循环的模式性莫里尔线图。
图5为构成热交换器的扁平管的概略结构图。
图6为本发明实施例5的冷冻循环装置的概略结构图。
图7为表示本发明实施例4的冷冻循环装置变形例的概略结构图。
(符号的说明)11压缩机12散热器13减压器
14蒸发器15油分离器16辅助热交换器17副减压器22制冷剂入口管23制冷剂出口管25旋转板26油出口管27防雾装置31制冷剂存积容器51扁平管51a贯通孔具体实施方式
下面参照
本发明的实施例。
(实施例1)图1表示本发明实施例1的冷冻循环装置的概略结构。
图中，11是低压壳体型的线性压缩机，12是将扁平管上形成的多个贯通孔作为制冷剂流路的散热器，13是减压器，14是将扁平管上形成的多个贯通孔作为制冷剂流路的蒸发器，通过将这些构件配管连接形成闭回路，沿图中箭头方向构成制冷剂循环的冷冻循环，将超临界状态所得到的CO2作为制冷剂封入成为散热侧的路径(压缩机11的吐出部～散热器12～减压器13入口部之间的流路)中。
还具有辅助热交换器16，该辅助热交换器16在从散热器12的出口至减压器13入口的制冷剂流路即散热侧制冷剂流路和从蒸发器14的出口至压缩机11吸入部的制冷剂流路即蒸发侧制冷剂流路中进行热交换。
在压缩机11与散热器12之间设置有油分离器15，用油分离器15分离的油从油分离器15的油出口管通过副减压器17经由与压缩机11配管连接的辅助路径18返回至压缩机11。
又，扁平管上形成的多个贯通孔的水力相当直径是0.6mm，用于承受高压制冷剂的压力。这种结构的冷冻循环装置的高压侧回路的内部容积占整个内部容积的70％以下。
本发明的容器构件与油分离器15对应。又，本发明的制冷剂冷却装置与辅助热交换器16对应。
下面说明具有这种结构的冷冻循环装置的动作。
由压缩机11压缩的CO2制冷剂(本实施例中、压力例如压缩为约10MPa)处于高温高压状态并向散热器12导入。在散热器12中，因CO2制冷剂处于超临界状态，故不是以气液二相状态向空气和水等的媒体散热。然后，在从辅助热交换器16的散热器12的出口至减压器13的入口之间的散热侧制冷剂流路中继续进行冷却。
在减压器13中进行减压(本实施例中、压力例如减压为约3.5MPa)，成为低压的气液二相状态并向蒸发器14导入。接着，CO2制冷剂在蒸发器14中从空气等吸热，然后，在从辅助热交换器16中的蒸发器14的出口至压缩机11的吸入部之间的蒸发侧制冷剂流路中成为气体状态，再吸入到压缩机11。
通过反复这种循环，进行由散热器12散热的加热作用和由蒸发器14吸热的冷却作用。
在辅助热交换器16中，由从散热器12向减压器13流出的较高温度的制冷剂和从蒸发器14向压缩机11流出的较低温度的制冷剂进行热交换。这样，由于从散热器12流出的CO2制冷剂进一步冷却，并经由减压器13减压，从而使蒸发器14的入口焓减少，蒸发器14的入口和出口处的焓差加大，吸热能力(冷却能力)增大。
在这种高压侧回路的容积较小的冷冻循环装置中，当压缩机11与散热器12之间不具有以往那种油分离器15的场合，一旦油和CO2制冷剂一起从压缩机11吐出，特别是在由小口径的多个贯通孔的制冷剂流路构成的散热器12中，与CO2制冷剂一起吐出的油使容积小的高压侧回路的容积进一步减小。
与此同时，由于低压侧回路中保持的CO2制冷剂向高压侧回路移动，发生了急剧的压力上升，特别是在冷冻循环装置启动时等的场合更易发生。一旦发生了急剧的高压侧回路的压力上升，为了保护冷冻循环装置的散热器、蒸发器和压缩机的耐压，高压保护机构动作，会出现压缩机停止或不能良好启动等的问题。
但是，在本发明的实施例1中，在图1所示的压缩机11与散热器12之间设置了油分离器15。
这种场合，与CO2制冷剂一起从压缩机11吐出的油在油分离器15中进行分离，从油分离器15的油出口管通过副减压器17，并经由与压缩机11配管连接的辅助路径18依次向低压侧回路中的压缩机11返回，可防止因吐出油而造成的急剧的高压侧回路的容积缩小。
由此，可减低急剧的高压侧回路的压力上升，可实现冷冻循环装置启动时无急剧的高压上升或高压保护机构动作现象的冷冻循环装置。
经过对油分离器15的各种结构的研讨可以得出以下结论，为了防止因吐出油而造成的急剧的高压侧回路的容积缩小，减低急剧的高压侧回路的压力上升，最好是在冷冻循环装置运转时为将高压侧回路循环的、油重量与CO2制冷剂重量之比设定在2％以下的状态。
并已确认，在可减低急剧的高压侧回路的压力上升方面，在压缩机11中，最好是在CO2制冷剂中使用非溶解性油。又，除了成为高压的压缩机构部的容积之外，最好是在低压壳体的内部容积的50％以下的容积中充填油。
其原因是通过使用非溶解性油或将油量控制在低压壳体内部容积的50％以下的量可减少溶入油中的制冷剂量，启动时可减少因溶入油中的制冷剂发泡而使高压侧回路和低压侧回路中保持的制冷剂量的平衡发生急剧变化的干扰。
经过对构成散热器12的扁平管上形成的多个贯通孔的水力相当直径研讨的结果，可以得出以下结论，当水力相当直径为0.2mm～6.0mm时，在高压侧回路的内部容积占整个内部容积的70％以下的冷冻循环装置中，可减低急剧的高压侧回路的压力上升。
将水力相当直径限定为0.2mm以上的依据是，若不足0.2mm时因孔太小，故即使是少量的油也会将孔闭塞等，出现不能减低急剧的高压侧回路的压力上升的可能性。
将水力相当直径限定为6.0mm以下的依据是，在进行能承受成为高压的CO2制冷剂压力的强度设计的场合，若大于6.0mm时会出现扁平管的壁厚变厚而使散热器大型化或者降低传热性能的其它不良现象。
并且，可以确认，在这种高压侧回路的内部容积占整个内部容积的70％以下的冷冻循环装置中，为了防止启动时急剧的压力上升，在将回路的整个内部容积作为基准时，最好是将封入回路内的CO2制冷剂量设定在每升0.25公斤以下。
在将整个内部容积作为基准时，即使是将CO2制冷剂量设定在每升0.25公斤以下，也由于高压侧回路的内部容积占整个内部容积的70％以下，因此，可使作动中的高压侧压力与最佳的高压侧压力一致，以相对高的冷冻能力且高效率进行运转。
如图1所示，在将油分离器15置于压缩机11与散热器12之间时，可在散热器12中防止油成为CO2制冷剂传热的障碍或加大压力损失，其次还具有可提高散热器的热交换效率的优点。
只要在高压侧回路的一部分设置油分离器15即可，也可置于散热器12与减压器13之间。
在此场合，由于通过散热器12和辅助热交换器16降低了返回压缩机11的油的温度，因此，可防止压缩机11的低压壳体内的温度上升，其次还具有可提高压缩机效率的优点。
(实施例2)图2为上述实施例1中的油分离器15的概略结构图。
图中，油分离器15是在圆筒状的容器21的上部设置有入口管22，入口管22被设置成相对于其内周面沿接线方向流入CO2制冷剂和油，在容器21的下端设置有油出口管26。制冷剂出口管23贯通容器21的上端中央向下方延伸。并且，在容器21内的制冷剂出口管23的外周设置有旋转板25。
下面，配合图1说明具有这种结构的油分离器的动作。从压缩机11吐出的CO2制冷剂和油从入口管22流入后与旋转板25冲撞而引起旋转运动，通过离心力将比CO2制冷剂密度大的油的液滴分离。与油分离的CO2制冷剂因是气态制冷剂，故通过延伸设置于容器内的制冷剂出口管23并从制冷剂出口管23向配管连接的散热器12流出。
另一方面，分离后的油的液滴利用重力而落下而存积于容器21的下部，并从油出口管26通过与压缩机11配管连接的辅助路径18返回至压缩机11。
设置于辅助路径18中的副减压器17既可采用当存积于油分离器15内的油量达到一定水平时能自动控制打开的方法，也可采用控制成定期打开的方法。
通过设置这种结构的油分离器，油依次向低压侧回路中的压缩机11返回，可防止因油吐出所造成的急剧的高压侧回路的容积缩小，可减低急剧的高压侧回路的压力上升。
在这种结构的油分离器中，因CO2制冷剂与油分离，容器21需要有某一程度的内容积，但通过将油分离器与高压侧回路连接，容器21暂时地保持制冷剂，起着缓和急剧的制冷剂变化的缓冲器的作用，还具有可缓和急剧的高压侧回路的压力上升的优点。
通过将这种结构的油分离器与高压侧回路连接，可实现冷冻循环装置启动时不发生急剧的压力上升和高压保护机构不作动的冷冻循环装置。
也可在容器21内的下部设置防雾装置27和金属板28等，该防雾装置27是编织成纤维状金属线的细网，其目的是补足·分离油的液滴并防止存积于容器内下部的油从制冷剂出口管23流出；该金属板28具有多个孔，用于将防雾装置27保持。
另外，本发明的制冷剂存积室与容器21的内部空间(底部存积有油时是指除该油存积部分之外的空间)对应。又，本发明的油分离机构装置与旋转板25等对应。
(实施例3)本发明的实施例3是将低压壳体型的压缩机作为图1中的压缩机11，采用的是(1)不用油的无油型、或(2)使用少量油的少油型的线性压缩机。
线性压缩机是一种由直线电机对滑动自如地支持于壳体内的缸体中的活塞往复驱动、将制冷剂压缩后吐出的压缩机。使用无油型或少油型的线性压缩机时，由于从压缩机11吐出的CO2制冷剂中无油或极少量的油，因此在图1的冷冻循环装置中可省略油分离器15、副减压器17和辅助路径18。
线性压缩机需要进行缸体与活塞接触状态的滑动动作，但不再需要以往使用回转式电机的压缩机所必须的轴承，其它构件也无需接触状态的滑动动作。
这样，通过对缸体或活塞实施表面处理具有提高耐久性、低磨擦系数化的效果，可在不使用油的情况下进行动作。又，通过采用气体式轴承使冷冻循环装置内循环的制冷剂气体以高压流入缸体与活塞之间，可在不使用油的情况下进行动作。
又，由于在缸体或活塞上形成有多孔性表面层，由多孔性表面层将油保持，故也可由极少量的油进行动作。
当然，在这种结构的冷冻循环装置中，高压侧回路的内部容积占整个内部容积的70％以下。但是，在使用无油型或少油型的线性压缩机时，由于从压缩机11吐出的是无油或极少量的油，可防止因吐出油所造成的急剧的高压侧回路的容积缩小，可减低急剧的高压侧回路的压力上升。
这样，可实现冷冻循环装置启动时无急剧的高压上升和高压保护机构不作动的冷冻循环装置。
又，可以确认，为了防止因吐出油而造成的急剧的高压侧回路的容积缩小，减低急剧的的高压侧回路的压力上升，最好是在冷冻循环装置运转时将高压侧回路循环的油重量与CO2制冷剂重量之比设定在2％以下的少油状态。
并且，构成散热器12的扁平管上形成的多个贯通孔的水力相当直径为0.2mm～6.0mm，在高压侧回路的内部容积占整个内部容积的70％以下的冷冻循环装置中，为了防止启动时急剧的压力上升，最好是将封入回路内的CO2制冷剂设定在回路的整个内部容积的每升0.25公斤以下，这些方面与实施例1的场合一样。
另外，即使是设定在回路的整个内部容积的每升0.25公斤以下，也由于高压侧回路的内部容积占整个内部容积的70％以下，因此，可使作动中的高压侧压力与最佳的高压侧压力一致，以相对高的冷冻能力且高效率进行运转。
(实施例4)图3表示本发明实施例4的冷冻循环装置的概略结构。图3中，与图1相同的构件上标有同一符号，省略其说明。
本实施例4中，在辅助热交换器16与减压器13之间具有制冷剂存积容器31。该制冷剂存积容器31是两端具有配管连接用的开口部的、单一的大致圆筒状的中空容器。
即使含有如此结构的冷冻循环装置的制冷剂存积容器31，高压侧回路的内部容积也是占整个内部容积的70％以下。
在这种制冷剂存积容器31中，不能将CO2制冷剂与油分离而使油返回压缩机，虽然不能防止因吐出油而造成的急剧的高压侧回路的容积缩小，但由于制冷剂存积容器31暂时地将制冷剂保持，起着缓和急剧的制冷剂量变化的缓冲器的作用，因此仍保留了可缓和急剧的高压侧回路的压力上升的优点。
在辅助热交换器16中，制冷剂存积容器31与从散热器的出口侧至减压器13和入口侧间形成的散热侧制冷剂流路的出口侧连接。该位置的CO2制冷剂由散热器12冷却之后，通过辅助热交换器16成为更加冷却的制冷剂，在高压侧回路中形成了密度更大的状态。
即，即使制冷剂存积容器31小型化而减小了内部容积，也因CO2制冷剂密度变大，仍可产生缓和急剧的高压侧回路的压力上升的优点。
这样，通过将制冷剂存积容器31与高压侧回路连接、特别是与高压侧回路中的CO2制冷剂密度大的位置连接，冷冻循环装置启动时，可实现无急剧的高压上升和高压保护机构不作动的冷冻循环装置。
另外，本发明的容器构件与制冷剂存积容器31对应。又，本发明的制冷剂冷却装置与辅助热交换器16对应。
本实施例中对本发明的容器构件采用制冷剂存积容器31的场合作了说明，但不限定于此例，例如图7所示，辅助热交换器160也可采用兼有制冷剂存积容器31功能的结构。
即，这种场合与图1、图3所示的辅助热交换器16和高压侧回路相比，构成辅助热交换器160的高压侧回路160a的内部容积大，因此，不仅具有与低压侧回路160b间的热交换功能，而且还具有存积制冷剂的功能。由此，可发挥与上述相同的效果。
(实施例5)图6表示本发明实施例5的冷冻循环装置的概略结构。图6中，与图1相同的构件上标有与图1相同一符号，省略其说明。
本实施例5中，在高压侧回路中不具有制冷剂存积容器，这种结构的冷冻循环装置中的高压侧回路的内部容积占整个内部容积的70％以下。
在这种冷冻循环装置中，与实施例1一样，油不能返回压缩机11，并且，也不具有暂时地将制冷剂保持、起着缓和急剧的制冷剂量变化的缓冲器作用的制冷剂存积容器，经过对避免急剧的高压侧回路压力上升措施的研讨结果得出以下结论若将封入回部内的CO2制冷剂量设定在回路的整个内部容积的每升0.25公斤以下，则可减低急剧的高压侧回路的压力上升。
即，通过使低压侧回路中保持的制冷剂量向高压侧回路移动，高压侧回路的压力开始上升。对此，在低压侧回路中，由于封入回部内CO2制冷剂量少于回路的整个内部容积的每升0.25公斤以下，因此，因低压侧回路中保持的制冷剂量减少而使低压侧回路的压力下降，通过减小吸入压缩机11的CO2制冷剂的密度可减低急剧的高压侧回路的压力上升，可实现不会产生因急剧的高压上升造成高压保护机构不作动的冷冻循环装置。
即使在整个内部容积的每升0.25公斤以下的场合，因高压侧回路的内部容积占整个内部容积的70％以下，故可使作动中的高压侧压力与最佳高压侧压力一致，可以相对高的冷冻能力且高效率进行运转。
并且，由于在压缩机11中内装有油分离机构，冷冻循环装置运转时，高压侧回路中循环的油重量与CO2制冷剂重量之比为2％以下、或者在CO2制冷剂中使用了非溶解性油、或者除了成为高压的压缩机机构部的容积之外的低压壳体内部容积的不足50％的容积中封入有油、或者由多个贯通孔的水力相当直径为0.2mm～6.0mm的扁平管构成散热器12、或者作为压缩机使用无油型或少油型的线性压缩机，则与上述实施例1和实施例3的场合一样，可进一步减低急剧的高压侧回路的压力上升。
在上述实施例1中对辅助热交换器16只设置于减压器13与蒸发器14之间的场合作了说明，但不限定于此，例如也可在油分离器15的内部通过低压侧回路的一部分使其也具有热交换功能以降低油分离器15的温度。
又，在上述实施例中对压缩机使用了壳体型的压缩机的场合作了说明，但不限定于此，总之，只要是高压侧回路的内部容积在制冷剂回路内占制冷剂回路的整个内部容积的70％以下，则无论使用什么样的压缩机均可。
又，在上述实施例中对构成1个散热器的多个贯通孔的水力相当直径为0.2mm～6.0mm范围内的任1个的场合作了说明，但不限定于此，1个散热器也可由属于上述0.2mm～6.0mm范围内的多种直径的贯通孔构成。
从上述的说明中可以看出，采用本发明，由于设置有油分离器，使用了无油型或少油型的线性压缩机，并且，最好是使冷冻循环装置运转时的高压侧回路中循环的、油重量与CO2制冷剂重量之比处于2％以下，因此可防止因吐出油所造成的急剧的高压侧回路的容积缩小，可减低急剧的高压侧回路的压力上升。
并且，由于在高压侧回路的一部分设置有油分离器和制冷剂存积容器等的制冷剂容器，因此，在制冷剂容器中将制冷剂暂时地保持，可减低急剧的高压侧回路的压力上升。
又，由于将封入回路内的CO2制冷剂控制在回路的整个内部容积的每升0.25公斤以下，因此，可缓和启动时的急剧的压力上升。
又，由于在CO2制冷剂中充填非溶解性油、或者在除了成为高压的压缩机构部的容积之外的低压壳体内部容积的不足50％中充填油，因可减少溶入油中的制冷剂量，故可减少高压侧回路和低压侧回路中保持的制冷剂量的平衡发生急剧变化的干扰。
综上所述，采用本发明，可实现在使用CO2制冷剂的冷冻循环装置启动时等不产生因急剧的高压上升造成高压保护机构不作动的冷冻循环装置。
产业上的可利用性从上述说明中可以看出，采用本发明与以往相比具有可缓和制冷剂回路中急剧的压力上升的优点。
权利要求
1.一种冷冻循环装置，至少由压缩机、减压器、散热器和蒸发器构成制冷剂回路，在该制冷剂回路中封入有以二氧化碳(CO2)为主成分的制冷剂，其特征在于，所述制冷剂回路的高压侧回路的内部容积占所述制冷剂回路的整个内部容积的70％以下，在所述高压侧回路的途中具有所定的容器构件。
2.如权利要求1所述的冷冻循环装置，其特征在于，所述容器构件是一种具有比所述制冷剂回路的配管截面积大的配管截面积的容器，内部含有制冷剂存积室和/或油分离装置。
3.如权利要求2所述的冷冻循环装置，其特征在于，所述容器构件是圆筒状的容器，并且，所述容器构件包括(1)所述圆筒状的容器上端的附近、相对于所述圆筒状容器的内周面沿接线方向设置的入口管；(2)贯通所述圆筒状容器的上端中央部、朝向所述容器内部下方设置的制冷剂出口管；(3)设置于所述容器下端的油出口管；以及(4)向设置于所述容器内的制冷剂和油提供旋转运动的旋转板。
4.如权利要求1～3任一项所述的冷冻循环装置，其特征在于，还具有利用高压侧回路的一部分和低压侧回路的一部分作为冷却所述制冷剂用的制冷剂冷却装置，所述容器构件设置于所述制冷剂冷却装置与所述减压器之间。
5.如权利要求1所述的冷冻循环装置，其特征在于，还具有利用高压侧回路的一部分和低压侧回路的一部分作为冷却所述制冷剂用的制冷剂冷却装置，所述高压侧回路的一部分兼用于所述容器构件。
6.如权利要求4所述的冷冻循环装置，其特征在于，所述制冷剂冷却装置是在从所述散热器出口侧至所述减压器的入口侧间形成的散热侧制冷剂流路与从所述蒸发器出口侧至所述压缩机的吸入部间形成的蒸发侧制冷剂流路之间进行热交换的辅助热交换器。
7.如权利要求1～6任一项所述的冷冻循环装置，其特征在于，所述冷冻循环装置运转时，所述高压侧回路中循环的油重量与二氧化碳(CO2)制冷剂重量之比为2％以下。
8.如权利要求1～7任一项所述的冷冻循环装置，其特征在于，所述制冷剂回路的内部以每升为单位充填有0.25公斤以下量的二氧化碳(CO2)制冷剂。
9.如权利要求1～8任一项所述的冷冻循环装置，其特征在于，所述压缩机的容积内除了压缩机构部的容积之外，在壳体内部容积的不足50％的容积中封入有油。
10.如权利要求1～9任一项所述的冷冻循环装置，其特征在于，所述压缩机是无油型或少油型的线性压缩机。
11.如权利要求1～10任一项所述的冷冻循环装置，其特征在于，所述散热器的结构是将扁平管上形成的水力相当直径为0.2mm～6.0mm的多个贯通孔作为制冷剂流路。
12.如权利要求1～11任一项所述的冷冻循环装置，其特征在于，封入所述压缩机中的油是对二氧化碳(CO2)制冷剂为非溶解性油。
13.一种冷冻循环装置，至少由压缩机、减压器、散热器和蒸发器构成制冷剂回路，高压侧回路的内部容积占所述制冷剂回路的整个内部容积的70％以下，其特征在于，所述制冷剂回路的内部以每升为单位充填有0.25公斤以下量的二氧化碳(CO2)制冷剂。
14.如权利要求13所述的冷冻循环装置，其特征在于，所述冷冻循环装置运转时，所述高压侧回路中循环的油重量与二氧化碳(CO2)制冷剂重量之比为2％以下。
15.如权利要求13或14所述的冷冻循环装置，其特征在于，所述压缩机的容积内除了压缩机构部的容积之外，在壳体内部容积的不足50％的容积中封入有油。
16.如权利要求13～15任一项所述的冷冻循环装置，其特征在于，所述压缩机是无油型或少油型的线性压缩机。
17.如权利要求13～16任一项所述的冷冻循环装置，其特征在于，所述散热器的结构是将扁平管上形成的水力相当直径为0.2mm～6.0mm的多个贯通孔作为制冷剂流路。
18.如权利要求13～17任一项所述的冷冻循环装置，其特征在于，封入所述压缩机中的油是对二氧化碳(CO2)制冷剂为非溶解性油。
全文摘要
一种将二氧化碳(CO
文档编号F28F1/02GK1492986SQ0280514
公开日2004年4月28日 申请日期2002年2月20日 优先权日2001年2月21日
发明者冈座典穗, 船仓正三, 西胁文俊, 吉田雄二, 药丸雄一, 一, 三, 二, 俊 申请人:松下电器产业株式会社