(57)【要約】【課題】  二酸化炭素を冷媒として用いた冷媒サイクル装置において、キャピラリチューブにおける冷媒の絞り効果を確保する。【解決手段】  圧縮機１１、ガスクーラ１２、キャピラリチューブ１４、蒸発器１５等を環状に接続して成り、二酸化炭素を冷媒として用いる冷媒サイクル装置１において、キャピラリチューブ１４の一部に他の部分のより内径の小さい絞り部１４Ｂを設ける。また、絞り部１４Ｂの内径はキャピラリチューブ１４の他の部分の内径の８０％以下とする。【選択図】  図２
2006010272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、ガスクーラ、キャピラリチューブ、蒸発器等を環状に接続して成り、二酸化炭素を冷媒として用いる冷媒サイクル装置において、
前記キャピラリチューブの一部に他の部分より内径の小さい絞り部を設けたことを特徴とする冷媒サイクル装置。
【請求項２】
前記キャピラリチューブの前記絞り部の内径を、他の部分の内径の８０％以下とすることを特徴とする請求項１の冷媒サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機、ガスクーラ、キャピラリチューブ、蒸発器等を環状に接続して成り、二酸化炭素を冷媒として用いる冷媒サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種冷媒サイクル装置は、ロータリコンプレッサ（圧縮機）、ガスクーラ、減圧装置（膨張弁やキャピラリチューブ等）及び蒸発器等を順次環状に配管接続して冷媒サイクル（冷媒回路）が構成されている。そして、ロータリコンプレッサの回転圧縮要素の吸込ポートから冷媒ガスがシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり、高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経てガスクーラに吐出される。このガスクーラにて冷媒ガスは放熱した後、減圧装置で減圧されて（絞られて）蒸発器に供給される。そこで冷媒が蒸発し、そのときに周囲から吸熱することにより冷却作用を発揮するものであった。
【０００３】
また、近年では地球環境問題に対処するため、この種の冷媒サイクル装置においても、従来のフロンを用いずに自然冷媒である二酸化炭素（ＣＯ2）を冷媒として用いる冷媒サイクルの装置が開発されてきている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特公平７−１８６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、冷媒サイクル装置の減圧装置として安価なキャピラリチューブを使用することで、生産コストを著しく低減することができるが、係る二酸化炭素は他の冷媒と比べて圧力損失が少ないので、キャピラリチューブにて絞り効果を得るためには、キャピラリチューブの内径を他の冷媒を使用した際に用いるキャピラリチューブより更に小さくしなければならない。
【０００５】
しかしながら、従来のキャピラリチューブは銅などの金属材料を引き出し加工することにより形成しており、係る加工方法で形成されるキャピラリチューブの内径は０．５ｍｍ程度が限界であり、二酸化炭素を冷媒として使用した場合に充分な絞り効果を得ることができなかった。
【０００６】
本発明は、係る従来の課題を解決するために成されたものであり、二酸化炭素を冷媒として用いた冷媒サイクル装置において、キャピラリチューブによる冷媒の絞り効果を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の冷媒サイクル装置では、圧縮機、ガスクーラ、キャピラリチューブ、蒸発器等を環状に接続して成り、二酸化炭素を冷媒として用いたものであって、キャピラリチューブの一部に他の部分より内径の小さい絞り部を設けたものである。
【０００８】
請求項２の発明の冷媒サイクル装置では、上記発明においてキャピラリチューブの絞り部の内径を、他の部分の内径の８０％以下としたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、キャピラリチューブの一部に他の部分より内径の小さい絞り部を設け、例えば、絞り部の内径を他の部分の内径の８０％以下とすることで、当該絞り部により冷媒を効果的に減圧することができるようになる。これにより、キャピラリチューブの絞り効果を向上することができるようになる。
【００１０】
特に、キャピラリチューブの絞り部の内径を、０．４ｍｍ以下とすれば、二酸化炭素のように圧力損失の少ない冷媒を用いた場合であっても、所望の絞り効果を得ることができるようになる。
【００１１】
また、キャピラリチューブの絞り部の内径を、０．３６ｍｍ以下とすれば、蒸発器における冷媒の蒸発温度をより一層低下させることが可能となる。これにより、キャピラリチューブを用いた冷媒サイクル装置の汎用性を高めることができるようになる。
【００１２】
更に、従来の引き出し加工により形成されたキャピラリチューブの一部をプレス加工すると云う比較的簡単な加工で絞り部を形成することができるため、製造コストを極力抑えて、所望の絞り効果を得ることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の一実施形態を図面に基づき詳述する。図１は本発明の冷媒サイクル装置の一実施例の冷媒回路図である。図１において、１０は冷媒サイクル装置１の冷媒回路であり、圧縮機１１、ガスクーラ１２、キャピラリチューブ１４、蒸発器１５等を環状に接続することにより構成されている。また、当該冷媒回路１０は、冷媒として二酸化炭素を用いると共に、高圧側が超臨界圧力となる。
【００１４】
そして、圧縮機１１の冷媒吐出管３４はガスクーラ１２の入口に接続されている。ここで、実施例の圧縮機１１は、内部中間圧型２段圧縮式のロータリコンプレッサであり、密閉容器１１Ａ内に駆動要素としての電動要素２４と、当該電動要素２４により駆動される第１及び第２の回転圧縮要素５０、５２にて構成されている。
【００１５】
図中３０は圧縮機１１の第１の回転圧縮要素５０に冷媒を導入するための冷媒導入管であり、この冷媒導入管３０の一端は第１の回転圧縮要素５０の図示しないシリンダと連通している。この冷媒導入管３０の他端は後述する内部熱交換器４５の低圧側の出口に接続されている。
【００１６】
図中３２は、第１の回転圧縮要素５０で圧縮された冷媒を第２の回転圧縮要素５２に導入するための冷媒導入管である。尚、前記冷媒吐出管３４は第２の回転圧縮要素５２で圧縮された冷媒をガスクーラ１２に吐出させるための冷媒配管である。
【００１７】
一方、ガスクーラ１２の出口側に接続された冷媒配管３６は前記内部熱交換器４５の高圧側の入口に接続されている。前述した内部熱交換器４５は、ガスクーラ１２から出た高圧側の冷媒と蒸発器１５から出た低圧側の冷媒とを熱交換させるためのものである。
【００１８】
そして、内部熱交換器４５の高圧側から出た配管はキャピラリチューブ１４の入口に接続され、キャピラリチューブ１４を出た配管は蒸発器１５の入口に接続されている。
【００１９】
ここで、前記キャピラリチューブ１４は、図２に示す如く当該キャピラリチューブ１４の一部に他の部分より内径の小さい絞り部１４Ｂが設けられている。そして、この絞り部１４Ｂの内径はキャピラリチューブ１４の他の部分１４Ａの内径の８０％以下に設定されている。
【００２０】
係るキャピラリチューブ１４は、引き出し加工（押出加工）により形成されたキャピラリチューブ内に当該引き出し加工により形成されたキャピラリチューブの内径より小さい径（外径）の円筒状の型１００を挿入し（図３）、この状態で、当該型１００を挿入した箇所を図４に示す如く上下方向からプレスすることにより、絞り部１４Ｂを形成している。尚、図２はキャピラリチューブ１４の正面図、図３はプレス加工時におけるキャピラリチューブ１４の断面図、図４は図３のＹ−Ｙ断面を示す図である。
【００２１】
ここで、前述した引き抜き加工ではキャピラリチューブの内径を０．５ｍｍ程度とすることが限界であり、それ以上内径を小さくすることができなかった。このため、二酸化炭素のように他の冷媒と比べて圧力損失が少ない冷媒を使用した場合には、当該キャピラリチューブにおいて冷媒を充分に減圧（絞る）ことができなかった。そのため、キャピラリチューブを用いて冷媒回路を構成することが困難であった。
【００２２】
しかしながら、本発明では引き出し加工により形成されたキャピラリチューブをプレス加工することで、他の部分より８０％以上小さい内径、例えば、引き出し加工により形成されたキャピラリチューブの内径が０．５ｍｍの場合は、絞り部１４Ｂの内径を０．４ｍｍ以下とすることができるようになる。
【００２３】
この絞り部１４Ｂにより、二酸化炭素冷媒を効果的に減圧することができるようになる。これにより、圧力損失の少ない特性を持つ二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側が超臨界圧力となる場合であっても、キャピラリチューブ１４における冷媒の絞り効果を確保することができるようになる。
【００２４】
従って、本発明により二酸化炭素を冷媒とした場合であったも、減圧装置として安価なキャピラリチューブ１４を使用することが可能となるので、冷媒サイクル装置１の生産コストを著しく低減することができるようになる。
【００２５】
以上の構成で次に本発明の冷媒サイクル装置１の動作を図５のｐ−ｈ線図を用いて説明する。圧縮機１１の電動要素２４が起動されると、低圧の冷媒ガスが圧縮機１１の第１の回転圧縮要素５０に吸い込まれ（図５のＡの状態）、そこで圧縮されて中間圧となり、密閉容器１１Ａ内に吐出される。密閉容器１１Ａ内に吐出された冷媒は、冷媒導入管３２から一旦密閉容器１１Ａの外部に吐出された後、第２の回転圧縮要素５２に吸い込まれる。第２の回転圧縮要素５２に吸い込まれた中間圧の冷媒ガスはそこで圧縮され、高温高圧の冷媒ガスとなり、冷媒吐出管３４より圧縮機１１の外部に吐出される。このとき、冷媒は適切な超臨界圧力まで圧縮されている（図５のＢの状態）。
【００２６】
冷媒吐出管３４から吐出された冷媒はガスクーラ１２に流入し、そこで図示しないファンによる通風を受けて放熱した後（図５のＣ’の状態）、内部熱交換器４５に流入する。そして、ガスクーラ１２からの冷媒は蒸発器１５からの低圧側の冷媒に熱を奪われて冷却される（図５のＣの状態）。
【００２７】
これにより、ガスクーラ１２からキャピラリチューブ１４に入る冷媒の温度を下げることができ、蒸発器１５におけるエンタルピー差を拡大することができるようになる。従って、蒸発器１５における冷凍能力を更に向上させることができるようになる。
【００２８】
一方、内部熱交換器４５で冷却され、当該内部熱交換器４５の高圧側から出た冷媒は前記キャピラリチューブ１４に至る。尚、キャピラリチューブ１４の入口では冷媒ガスはまだ超臨界の状態である。冷媒はキャピラリチューブ１４における圧力低下により、気体／液体の二相混合体とされる。このとき、前述した絞り部１４Ｂにより当該キャピラリチューブ１４にて冷媒を効果的に減圧することができる。
【００２９】
そして、キャピラリチューブ１４で二相混合体とされた冷媒は（図５のＤの状態）、その状態で蒸発器１５内に流入する。そこで冷媒は蒸発し、空気から吸熱することにより冷却作用を発揮する（図５のＤ’の状態）。このとき、前述の如く内部熱交換器４５にて冷媒を冷却して蒸発器１５におけるエンタルピー差を拡大する効果により、蒸発器１５における冷凍能力の向上を図ることができるようになる。
【００３０】
その後、冷媒は蒸発器１５から流出して内部熱交換器４５に入る。ここで、蒸発器１５で蒸発し低温となり、蒸発器１５を出た冷媒は、完全に気体の状態でなく液体が混在した状態となる場合もあるが、内部熱交換器４５を通過させて、ガスクーラ１２からの高圧側冷媒と熱交換させることで、冷媒が加熱され、この時点で冷媒の過熱度が確保され完全に気体の状態になる（図５のＡの状態）。
【００３１】
これにより、圧縮機１１に液冷媒が吸い込まれて、圧縮機１１が破損するなどの不都合を未然に回避することができるようになる。
【００３２】
尚、内部熱交換器４５で加熱された冷媒は、冷媒導入管３０から圧縮機１１の第１の回転圧縮要素５０内に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【００３３】
このように、キャピラリチューブ１４に他の部分より内径の小さい絞り部１４Ｂを設けることで、圧力損失の少ない特性を持つ二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側が超臨界圧力となる場合にも、絞り部１４Ｂにて冷媒を効果的に減圧することが可能となる。
【００３４】
これにより、二酸化炭素を冷媒として使用した場合においても本発明によりキャピラリチューブ１４を用いることができるようになるので、係る冷媒サイクル装置１を安価にて構成することができるようになる。
【００３５】
尚、本実施例の冷媒サイクル装置１ではキャピラリチューブ１４の絞り部１４Ｂの内径を０．４ｍｍ以下とするものとしたが、引き出し加工により、キャピラリチューブ１４の内径を０．４ｍｍ以下に形成することが可能な場合には、部分的にその９０％以下の内径に絞る、例えば、キャピラリチューブ１４の内径が０．４ｍｍの場合には、絞り部の内径を０．３６ｍｍ以下とすることで、より一層の絞り効果を得ることができるようになる。特に、この場合には、係る絞り効果により蒸発器１５において冷媒を更に低温で蒸発させることが可能となるので、キャピラリチューブを用いた冷媒サイクル装置の汎用性をより一層向上させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の冷媒サイクル装置の一実施例の冷媒回路図である。
【図２】図１の冷媒サイクル装置のキャピラリチューブの正面図である。
【図３】図２のキャピラリチューブのプレス加工時における断面図である。
【図４】図３のＹ−Ｙ断面図である。
【図５】図１の冷媒回路のｐ−ｈ線図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  冷媒サイクル装置
１０  冷媒回路
１１  圧縮機
１２  ガスクーラ
１４  キャピラリチューブ
１４Ｂ  絞り部
１５  蒸発器
２４  電動要素
３０、３２  冷媒導入管
３４  冷媒吐出管
４５  内部熱交換器
５０  第１の回転圧縮要素
５２  第２の回転圧縮要素
１００  型
【図１】
2006010272.tif 000003
【図２】
2006010272.tif 000004
【図３】
2006010272.tif 000005
【図４】
2006010272.tif 000006
【図５】
2006010272.tif 000007