(57)【要約】【課題】  膨張機と圧縮機とを備えた冷凍サイクル装置において、脈動の発生を抑制し、サイクルの安定運転を可能とする。【解決手段】圧縮機１０は、圧縮機構と、前記圧縮機構を収容する第１密閉容器とを備えている。膨張機１２は、膨張機構と、前記膨張機構を収容する第２密閉容器とを備えている。第１密閉容器内には、第１オイル溜りと、前記圧縮機構から吐出された冷媒または前記圧縮機構に吸入される冷媒が充満する第１冷媒空間とが形成されている。第２密閉容器内には、第２オイル溜りと、前記膨張機構の吸入孔および吐出孔と連通しない第２冷媒空間とが形成されている。圧縮機１０の第１密閉容器と膨張機１２の第２密閉容器とは、均油管１４および均圧管１５を介して接続されている。均圧管１５には、均圧管１５内を流れる冷媒に圧力損失を与える圧力損失発生部１６が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機構と前記圧縮機構を収容する第１密閉容器とを備えた圧縮機と、放熱器と、吸入孔および吐出孔が形成された膨張機構と前記膨張機構を収容する第２密閉容器とを備えた膨張機と、蒸発器と、を備えた冷凍サイクル装置であって、
前記第１密閉容器内には、オイルを貯留する第１オイル溜りと、前記圧縮機構から吐出された冷媒または前記圧縮機構に吸入される冷媒が充満する第１冷媒空間と、が形成され、
前記第２密閉容器内には、オイルを貯留する第２オイル溜りと、前記膨張機構の吸入孔および吐出孔と連通しない第２冷媒空間と、が形成され、
前記第１オイル溜りと前記第２オイル溜りとを結ぶ均油管と、
前記第１冷媒空間と前記第２冷媒空間とを結ぶ均圧管と、
前記均圧管に設けられ、前記均圧管内を流れる冷媒に圧力損失を与える圧力損失発生部と、を備えた冷凍サイクル装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、
前記圧力損失発生部は、絞り機構である冷凍サイクル装置。
【請求項３】
請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、
前記圧力損失発生部は、螺旋状に形成された管である冷凍サイクル装置。
【請求項４】
請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、
前記圧力損失発生部は、流路断面積が非連続的に増加する急拡大部または流路断面積が非連続的に減少する急縮小部である冷凍サイクル装置。
【請求項５】
請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、
前記圧力損失発生部は、オリフィスである冷凍サイクル装置。
【請求項６】
請求項５に記載の冷凍サイクル装置において、
前記オリフィスの流路断面積は、前記第１密閉容器側から前記第２密閉容器側に行くにしたがって大きくなる冷凍サイクル装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一つに記載の冷凍サイクル装置において、
前記圧力損失発生部は、複数設けられている冷凍サイクル装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一つに記載の冷凍サイクル装置において、
前記圧力損失発生部は、前記均圧管の中間位置よりも前記第２密閉容器側に設けられている冷凍サイクル装置。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一つに記載の冷凍サイクル装置において、
前記圧力損失発生部は、前記第２密閉容器内に設けられている冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一つに記載の冷凍サイクル装置において、
冷媒として二酸化炭素が充填されている冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機と膨張機とを備えた冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置において、圧縮機と分離された膨張機、すなわち、いわゆる分離型膨張機を用いた冷凍サイクル装置が知られている（例えば、非特許文献１参照）。図９に、分離型膨張機を備えた冷凍サイクル装置の一例を示す。
【０００３】
上記冷凍サイクル装置１０１は、圧縮機１０２と、放熱器１０３と、膨張機１０４と、蒸発器１０５と、が順に接続されて構成されている。本冷凍サイクル装置１０１に充填されている冷媒は、圧縮機１０２において圧縮され、低圧状態から高温高圧状態となり、放熱器１０３において空気や水等と熱交換して冷却され、低温状態となる。放熱器１０３を流出した冷媒は、膨張機１０４において膨張し、高圧状態から低温低圧状態になる。膨張機１０４を流出した冷媒は、蒸発器１０５において空気や水等と熱交換して加熱され、中温状態となり、再び圧縮機１０２において圧縮され、以後、上述の動作を繰り返す。
【０００４】
膨張機１０４には、図示しない回転軸を介して発電機（図示せず）が連結されている。膨張機１０４では、冷媒が膨張することによって上記回転軸が回転し、この回転軸の回転によって発電機が駆動される。これにより、冷媒が膨張する過程の膨張エネルギーを動力回収することができる。そのため、回収した動力を圧縮機１０２の駆動エネルギーに利用すること等により、冷凍サイクルの効率を向上させることができる。
【０００５】
ところで、この種の冷凍サイクル装置１０１では、一般的に、圧縮機１０２は、密閉容器１０２ａと、密閉容器１０２ａ内に収容された圧縮機構１０２ｂとを備えている。また、膨張機１０４は、密閉容器１０４ａと、密閉容器１０４ａ内に収容された膨張機構１０４ｂとを備えている。ここで、圧縮機構１０２ｂおよび膨張機構１０４ｂは、いずれも摺動部分を有しているため、潤滑のためのオイルが必要となる。そのため、圧縮機１０２の密閉容器１０２ａおよび膨張機１０４の密閉容器１０４ａには、それぞれオイル溜り１０２ｃ，１０４ｃが設けられている。また、圧縮機１０２の密閉容器１０２ａと膨張機１０４の密閉容器１０４ａとは、それらのオイル溜り１０２ｃ，１０４ｃの油面を一定に保つために、均油管１０７および均圧管１０８を介して互いに接続されている。
【非特許文献１】「平成１４年度成果報告書  エネルギー有効利用基盤技術先導研究開発  ＣＯ２空調機用二相流膨張機・圧縮機の開発」，新エネルギー・産業技術総合開発機構，平成１５年３月，ｐ．５−３７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記冷凍サイクル装置１０１では、膨張機１０４の吸入管１１１および吐出管１１２は、密閉容器１０４ａを貫通して膨張機構１０４ｂに直接接続されている。このため、膨張機４では、膨張機構１０４ｂに吸入される冷媒および膨張機構１０４ｂから吐出される冷媒は、密閉容器１０４ａ内を循環することはない。したがって、密閉容器１０４ａ内は、冷媒回路とは直接つながることのない密閉空間となる。
【０００７】
通常、膨張機構１０４ｂからは、冷媒と共にオイルも吐出される。しかし、吐出管１１２からオイルが吐出されると、オイル溜り１０４ｃのオイル量が減少する。圧縮機１０２の密閉容器１０２ａと膨張機１０４の密閉容器１０４ａとは均油管１０７および均圧管１０８で接続されているため、オイル溜り１０４ｃのオイル量が減少すると、減少した容積に相当する冷媒あるいはオイルが、密閉容器１０２ａから密閉容器１０４ａへ流入する。このとき、オイルの粘度は冷媒の粘度よりも１００倍以上高いため、均油管１０７内を移動するオイルの速度よりも、均圧管１０８内を移動する冷媒の速度の方が大きくなる。そのため、密閉容器１０４ａに対しては、均油管１０７から流入するオイルよりも均圧管１０８から流入する冷媒の方が、容積が大きくなる。その結果、密閉容器１０４ａから流れ出たオイルの大部分が均圧管１０８からの冷媒で補われるため、オイル溜り１０４ｃのオイルは徐々に減少していく。しかし、オイル溜り１０４ｃのオイルの減少は、やがて膨張機構１０４ｂの潤滑不良を招き、冷凍サイクル装置１０１の信頼性を低下させる原因となる。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、均油管および均圧管を介して接続された圧縮機と膨張機とを備えた冷凍サイクル装置であって、膨張機の潤滑不良による故障の発生を防止し、安定的な運転を実施できる冷凍サイクル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機構と前記圧縮機構を収容する第１密閉容器とを備えた圧縮機と、放熱器と、吸入孔および吐出孔が形成された膨張機構と前記膨張機構を収容する第２密閉容器とを備えた膨張機と、蒸発器と、を備えた冷凍サイクル装置であって、前記第１密閉容器内には、オイルを貯留する第１オイル溜りと、前記圧縮機構から吐出された冷媒または前記圧縮機構に吸入される冷媒が充満する第１冷媒空間と、が形成され、前記第２密閉容器内には、オイルを貯留する第２オイル溜りと、前記膨張機構の吸入孔および吐出孔と連通しない第２冷媒空間と、が形成され、前記第１オイル溜りと前記第２オイル溜りとを結ぶ均油管と、前記第１冷媒空間と前記第２冷媒空間とを結ぶ均圧管と、前記均圧管に設けられ、前記均圧管内を流れる冷媒に圧力損失を与える圧力損失発生部と、を備えたものである。
【００１０】
前記圧力損失発生部は、絞り機構であってもよい。
【００１１】
前記圧力損失発生部は、螺旋状に形成された管であってもよい。
【００１２】
前記圧力損失発生部は、流路断面積が非連続的に増加する急拡大部または流路断面積が非連続的に減少する急縮小部であってもよい。
【００１３】
前記圧力損失発生部は、オリフィスであってもよい。
【００１４】
前記オリフィスの流路断面積は、前記第１密閉容器側から前記第２密閉容器側に行くにしたがって大きくなっていてもよい。
【００１５】
前記圧力損失発生部は、複数設けられていてもよい。
【００１６】
前記圧力損失発生部は、前記均圧管の中間位置よりも前記第２密閉容器側に設けられていてもよい。
【００１７】
前記圧力損失発生部は、前記第２密閉容器内に設けられていてもよい。
【００１８】
前記冷凍サイクルには、冷媒として二酸化炭素が充填されていてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、第２密閉容器内に貯留されているオイルの容積が減少した際、均圧管内を第１密閉容器から第２密閉容器に向かって流れる冷媒は、圧力損失発生部によって移動を制限される。そのため、均油管内を第１密閉容器から第２密閉容器に向かって流れるオイルを、第２密閉容器に優先的に供給することができる。従って、膨張機の潤滑不良を防止することが可能になり、冷凍サイクル装置の信頼性を保つことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
《冷凍サイクル装置の全体構成》
図１は、本発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置９を示す。実施形態に係る冷凍サイクル装置９は、圧縮機１０と、放熱器１１と、膨張機１２と、蒸発器１３とを備えており、それらは冷媒配管１７,１８,１９,２０を介して順に接続され、冷媒回路を構成している。圧縮機１０と膨張機１２とは、均油管１４および均圧管１５を介して接続されている。
【００２２】
この冷媒回路には、冷媒として二酸化炭素が充填されている。この冷媒は、冷媒回路の高圧側部分（すなわち、圧縮機１０から放熱器１１を経て膨張機１２に至る部分）において超臨界状態となる。ただし、冷媒は二酸化炭素以外のものであってもよい。後述するように、圧縮機１０、膨張機１２の内部には、それぞれ第１オイル溜り１０ｂ（図２参照）、第２オイル溜り１２ｂ（図３参照）が形成されており、これら第１オイル溜り１０ｂおよび第２オイル溜り１２ｂには、オイルとしてＰＡＧが封入されている。ただし、オイルはＰＡＧ以外のものであってもよい。
【００２３】
《圧縮機の構成》
図２は圧縮機１０の縦断面図である。圧縮機１０は、第１密閉容器１０ａと、第１密閉容器１０ａ内に収容された圧縮機構１０ｄと、圧縮機構１０ｄを駆動する電動機１０ｅとを有している。圧縮機構１０ｄと電動機１０ｅとは回転軸１０ｆによって連結され、回転軸１０ｆの下側にはオイルポンプ１０ｇが設けられている。
【００２４】
本実施形態では、第１密閉容器１０ａは、上端および下端が閉塞された略円筒状に形成されており、鉛直方向長さが水平方向長さよりも長い縦長の密閉容器である。ただし、第１密閉容器１０ａは横長の密閉容器であってもよい。圧縮機１０はいわゆる高圧ドーム型の圧縮機であり、第１密閉容器１０ａの内部には、圧縮機構１０ｄから吐出される高圧の冷媒が充填される。
【００２５】
第１密閉容器１０ａの底部には、オイルが貯留された第１オイル溜り１０ｂが形成されている。オイルポンプ１０ｇは、回転軸１０ｆの回転に伴って第１オイル溜り１０ｂのオイルを汲み上げるものであり、第１オイル溜り１０ｂのオイルに浸漬されている。オイルポンプ１０gの種類は何ら限定されないが、ここではオイルポンプ１０gは、トロコイドポンプによって形成されている。
【００２６】
第１密閉容器１０aの下部の内壁にはプレート１０ｌが固定され、プレート１０ｌには軸受１０ｍが固定されている。軸受１０ｍは、回転軸１０ｆの下側部分を回転自在に支持している。回転軸１０ｆには、オイルポンプ１０ｇによって汲み上げられたオイルを圧縮機構１０ｄに導く給油路（図示せず）が設けられている。
【００２７】
電動機１０ｅは、第１密閉容器１０ａの内壁に固定された固定子１０ｎと、回転軸１０ｆに固定された回転子１０ｏとによって構成されている。電動機１０ｅは、第１密閉容器１０ａの上下方向のほぼ中央に配置されている。
【００２８】
圧縮機構１０ｄの具体的構成は何ら限定されないが、本実施形態では、圧縮機構１０ｄはスクロール式の圧縮機構によって構成されている。ただし、圧縮機構１０ｄはロータリ式等、他の形式の圧縮機構であってもよい。
【００２９】
第１密閉容器１０ａの上壁には吐出管１０ｈが接続されている。第１密閉容器１０ａの上側側面には、吸入冷媒を圧縮機構１０ｄに導く吸入管１０ｉが接続されている。第１密閉容器１０ａ内のオイルレベルより上側には孔１０ｊが形成され、孔１０ｊには均圧管１５が挿入されている。均圧管１５は、第１密閉容器１０ａ内の第１冷媒空間１０ｃに向かって開口している。第１密閉容器１０ａの孔１０ｊよりも下側には、孔１０ｋが形成されている。孔１０ｋには均油管１４が挿入されている。均油管１４は、第１オイル溜り１０ｂに向かって開口している。
【００３０】
《膨張機の構成》
図３は膨張機１２の縦断面図である。膨張機１２は、第２密閉容器１２ａと、第２密閉容器１２ａ内に収容された膨張機構１２ｆと、膨張機構１２ｆから動力が供給される発電機１２ｄとを有している。膨張機構１２ｆと発電機１２ｄとは回転軸１２ｅによって連結され、回転軸１２ｅの下側にはオイルポンプ１２ｇが設けられている。
【００３１】
膨張機１２の第２密閉容器１２aも、上端および下端が閉塞された略円筒状に形成されており、鉛直方向長さが水平方向長さよりも長い縦長の密閉容器である。ただし、第２密閉容器１２aは横長の密閉容器であってもよい。膨張機１２はいわゆる高圧ドーム型の膨張機であり、第２密閉容器１２aの内部には、均圧管１５から導入される高圧の冷媒が充填される。
【００３２】
第２密閉容器１２ａの底部には、第２オイル溜り１２ｂが形成されている。オイルポンプ１２ｇは、回転軸１２ｅの回転に伴って第２オイル溜り１２ｂのオイルを汲み上げるものであり、第２オイル溜り１２ｂのオイルに浸漬されている。本実施形態では、膨張機１２のオイルポンプ１２ｇもトロコイドポンプによって構成されている。
【００３３】
第２密閉容器１２ａの下部の内壁にはプレート１２ｍが固定され、プレート１２ｍには軸受１２ｎが固定されている。軸受１２ｎは、回転軸１２ｅの下側部分を回転自在に支持している。回転軸１２ｅには、オイルポンプ１２ｇによって汲み上げられたオイルを膨張機構１２ｆに導く給油路（図示せず）が設けられている。
【００３４】
発電機１２ｄは、第２密閉容器１２ａの内壁に固定された固定子１２ｏと、回転軸１２ｅに固定された回転子１２ｐとによって構成されている。発電機１２ｄは、第２密閉容器１２aの上下方向のほぼ中央に配置されている。
【００３５】
本実施形態では、膨張機構１２ｆはスクロール式の膨張機構によって構成されている。ただし、膨張機構１２ｆはロータリ式等の他の形式の膨張機構であってもよい。膨張機構１２ｆの具体的構成は何ら限定されるものではない。
【００３６】
第２密閉容器１２ａの上側側面には、吸入管１２ｈが接続されている。吸入管１２ｈは、第２密閉容器１２ａの側面を貫通し、膨張機構１２ｆの吸入孔１２ｑに接続されている。また、第２密閉容器１２ａの上側側面には、膨張機構１２ｆからの吐出冷媒を導く吐出管１２ｉが接続されている。吐出管１２ｉは第２密閉容器１２ａの側面を貫通し、膨張機構１２ｆの吐出孔１２ｒに接続されている。第２密閉容器１２ａ内のオイルレベルより上側には孔１２ｊが形成され、孔１２ｊには均圧管１５が挿入されている。均圧管１５は、第２密閉容器１２ａ内の第２冷媒空間１２ｃに向かって開口している。なお、この第２冷媒空間１２ｃは、膨張機構１２ｆの吸入孔１２ｑおよび吐出孔１２ｒとは連通していない。第２密閉容器１２ａの孔１２ｊよりも下側には、孔１２lが形成されている。孔１２lには均油管１４が挿入されている。均油管１４は、第２オイル溜り１２ｂに向かって開口している。
【００３７】
《均油管・均圧管の構成》
均油管１４は、圧縮機１０の第１密閉容器１０ａ内の第１オイル溜り１０ｂと膨張機１２の第２密閉容器１２ａ内の第２オイル溜り１２ｂとを連通させ、オイルの輸送を行う。本実施形態では、均油管１４は銅管によって構成されている。ただし、均油管１４の種類は特に限定されるものではない。
【００３８】
均圧管１５の一端は、圧縮機１０の第１密閉容器１０ａの孔１０ｊを貫通し、第１密閉容器１０ａ内に延びている。均圧管１５の他端は、膨張機１２の第２密閉容器１２ａの孔１２ｊに嵌め込まれている。図１に示すように、均圧管１５の中途部には、冷媒が流通すると圧力損失を発生させる圧力損失発生部１６が設けられている。言い換えると、均圧管１５は、第１密閉容器１０ａと第２密閉容器１２ａとの間に架け渡され、その間に圧力損失発生部１６を有している。
【００３９】
圧力損失発生部１６は、冷媒に対して積極的に圧力損失を発生させる部分である。例えば、圧力損失発生部１６は、当該圧力損失発生部１６の前後と比べて、より多くの圧力損失を発生させる部分である。また、例えば、圧力損失発生部１６は、流路断面積が一定の直管に比べて、より多くの圧力損失を発生させる部分である。
【００４０】
《冷凍サイクル装置の動作》
冷凍サイクル装置９（図１参照）の運転時には、圧縮機１０から吐出された冷媒は、超臨界状態となる。圧縮機１０から吐出された高温の冷媒は、放熱器１１で放熱し、温度が低下した後、膨張機１２において膨張する。膨張機１２から吐出された冷媒は、蒸発器１３で蒸発した後、圧縮機１０に吸入される。
【００４１】
この際、第１密閉容器１０ａ内の温度は、常温よりも高い温度（例えば８０℃程度。以下、単に高温という）となる一方、第２密閉容器１２ａ内の温度は、常温（例えば１５℃程度）となる。詳細は後述するが、本実施形態では、第１密閉容器１０ａと第２密閉容器１２ａとは均油管１４および均圧管１５で接続され、均圧管１５に圧力損失発生部１６が設けられているので、第１密閉容器１０ａの第１オイル溜り１０ｂのオイルレベルと第２密閉容器１２ａの第２オイル溜り１２ｂのオイルレベルとは、実質的に同じ高さ位置に保たれる。
【００４２】
《吸入管１２ｈおよび吐出管１２ｉが膨張機構１２ｆに直接接続されている理由》
前述したように、圧縮機１０の第１密閉容器１０ａと膨張機１２の第２密閉容器１２ａとは、オイル溜り１０ｂ，１２ｂのオイルレベルを一定に保つために、均油管１４および均圧管１５で接続されている。このため、仮に、膨張機１２の吸入管１２ｈを膨張機構１２ｆに直接接続せず、第２密閉容器１２ａの第２冷媒空間１２ｃに向かって開口させることとすると、冷媒が圧縮機１０、放熱器１１、膨張機１２、および蒸発器１３の順に流通せず、均油管１４または均圧管１５を通じて圧縮機１０と膨張機１２との間で短絡することになる。これは、膨張機１２の吐出管１２ｉを膨張機構１２ｆに直接接続せず、第２密閉容器１２ａの第２冷媒空間１２ｃに向かって開口させた場合も同様である。そのため、そのような短絡を防止するために、膨張機１２の吸入管１２ｈおよび吐出管１２ｉは、膨張機構１２ｆに直接接続されている。
【００４３】
このように、膨張機１２では、吸入または吐出される冷媒が第２密閉容器１２a内を循環することはないため、第２密閉容器１２aの内部は、冷媒回路とは直接つながることのない密閉空間となる。
【００４４】
《圧縮機におけるオイルの挙動》
ところで、圧縮機１０では、第１オイル溜り１０ｂのオイルは、オイルポンプ１０ｇによって汲み上げられ、圧縮機構１０ｄへ供給される。圧縮機構１０ｄに供給されたオイルは、圧縮機構１０ｄの隙間をシールするとともに、摺動面の潤滑作用を行う。圧縮機構１０ｄのシールまたは潤滑を行ったオイルの一部は、圧縮機構１０ｄから第１密閉容器１０ａ内の第１冷媒空間１０ｃに向かって、冷媒とともに吐出される。冷媒とオイルとは比重が大きく異なるため、冷媒とともに吐出されたオイルは、第１冷媒空間１０ｃを流動する際に冷媒と分離され、第１オイル溜り１０ｂに戻る。
【００４５】
《膨張機におけるオイルの挙動》
膨張機１２においても、第２オイル溜り１２ｂのオイルは、オイルポンプ１２gによって汲み上げられ、膨張機構１２ｆへ供給される。膨張機構１２ｆへ供給されたオイルは、膨張機構１２ｆの隙間をシールするとともに、摺動面の潤滑作用を行う。ところが、膨張機１２では、冷媒は、吐出管１２ｉを通じて膨張機構１２ｆから第２密閉容器１２ａの外部に直接吐出される。そのため、膨張機構１２ｆから冷媒とともに吐出されたオイルは、第２密閉容器１２ａのオイル溜り１２ｂに回収されることなく、第２密閉容器１２ａの外部に流出してしまう。
【００４６】
《圧力損失発生部の作用》
しかし、第２密閉容器１２ａの外部にオイルが流出すると、第２オイル溜り１２ｂのオイル量が減少する。ここで、第１密閉容器１０aと第２密閉容器１２aとは均油管１４および均圧管１５で接続され、前述したように第２密閉容器１２aは密閉空間であるため、第２オイル溜り１２ｂのオイル量が減少すると、減少した容積に相当する冷媒あるいはオイルが、それぞれ均圧管１５、均油管１４を通じて第１密閉容器１０aから第２密閉容器１２aへ流入する。ただし、このとき、オイルの粘度は冷媒の粘度よりも１００倍以上高いため、もしも圧力損失発生部１６がなければ、均油管１４内を流れるオイルの移動速度よりも、均圧管１５内を流れる冷媒の移動速度の方がかなり速くなる。
【００４７】
ところが、本実施形態によれば、均圧管１５に圧力損失発生部１６が設けられており、圧力損失発生部１６が冷媒の本来の移動を阻害するので、第１密閉容器１０ａから第２密閉容器１２aへ流れ込む冷媒量を制限することができる。このため、均圧管１５を通じて第１密閉容器１０ａから第２密閉容器１２ａに流れ込む冷媒量が減少する分、均油管１４を通じて第１密閉容器１０ａから第２密閉容器１２ａに流れ込むオイルの量を増加させることができる。その結果、吐出管１２ｉを通じて第２密閉容器１２ａから流出したオイルの減少分を補うように、圧縮機１０の第１オイル溜り１０ｂから膨張機１２の第２オイル溜り１２ｂにオイルを優先的に供給することができる。従って、膨張機１２の潤滑不良を防止することが可能になり、冷凍サイクル装置９の信頼性を高めることができる。
【００４８】
《圧力損失発生部の具体的構成》
圧力損失発生部１６は、冷媒の流れに伴って圧力損失を発生させ、冷媒の流通速度を遅らすものであればよく、その具体的構成は何ら限定されるものではない。以下では、圧力損失発生部１６の好適な具体例を挙げ、それらについて説明する。
【００４９】
図４に示すように、圧力損失発生部１６を開度調整自在な弁等からなる絞り機構２１で形成してもよい。なお、ここでいう「絞り機構」とは、冷媒に絞り作用を与える機構であり、具体的には、流路断面積が可変な機構である。なお、絞り機構２１の絞り具体（例えば、弁における開度）は自由に調整することができるが、その制御方法は何ら限定されない。例えば、絞り機構２１を開度調整自在な電磁弁で形成し、この電磁弁を電気制御するようにしてもよい。
【００５０】
このように圧力損失発生部１６を絞り機構２１で形成することとすれば、絞り機構２１の絞り具合（例えば、弁における開度）を調整することによって、冷媒の圧力損失の大きさを自由に調整することができる。そのため、膨張機１２に供給するオイル量に合わせて冷媒の移動量を調整することが可能となる。
【００５１】
また、弁等の絞り機構２１は均圧管１５に容易に取り付けることが可能なため、組立性の向上を図ることができる。
【００５２】
また、通常、圧縮機１０内は膨張機１２内よりも高温であるため、均圧管１５を通じて圧縮機１０から膨張機１２に冷媒が流れると、膨張機１２が加熱されてしまうおそれがある。しかし、圧力損失発生部１６を絞り機構２１で形成することとすれば、定常状態では絞り機構２１をできるだけ絞る（閉める）ことによって、均圧管１５を流れる冷媒の量を減らすことができ、均圧管１５を通じての伝熱作用を抑制することができる。
【００５３】
ところで、圧縮機１０内の高温の冷媒が均圧管１５を通じて膨張機１２に流れ込むと、膨張機１２内の低温の冷媒が加熱されることによって膨張し、膨張した一部の冷媒が、均圧管１５内を膨張機１２側から圧縮機１０側に逆に流れることがある。また、その後、冷媒が再び圧縮機１０側から膨張機１２側へと移動し、以後、そのようなパターンが繰り返される場合がある。その結果、均圧管１５内に脈動が生じる場合がある。しかし、均圧管１５に圧力損失発生部１６を設けることによって、このような脈動を抑制することができる。
【００５４】
図５に示すように、均圧管１５の一部を螺旋状に形成し、この螺旋状配管２２を圧力損失発生部１６としてもよい。さらに、螺旋状配管２２を、第１密閉容器１０ａおよび第２密閉容器１２ａの一方または両方を囲むように配置してもよい。なお、第１密閉容器１０ａを囲むように螺旋状配管２２を配置する場合には、加熱源である圧縮機構１０ｄが第１密閉容器１０ａ内の上部に配置されているので、第１密閉容器１０ａに向かって流れる冷媒が低温部から高温部に向かうように、螺旋状配管２２を第１密閉容器１０ａの下側から上側に向けて延ばすことが好ましい。一方、第２密閉容器１２ａを囲むように螺旋状配管２２を配置する場合には、冷却源である膨張機構１２ｆが第２密閉容器１２ａ内の上部に配置されているので、第２密閉容器１２ａに向かって流れる冷媒が高温部から低温部に向かうように、螺旋状配管２２を第２密閉容器１２ａの下側から上側に向けて延ばすことが好ましい。なお、螺旋状配管２２の巻き数は特に限定されないが、螺旋状配管２２内の冷媒と密閉容器１０ａ，１２ａとの間の熱交換を促進する観点からは、巻き数は多いほど好ましい。
【００５５】
以上のような構成を採用することにより、圧力損失を与えることによって冷媒の移動を抑制するだけでなく、各密閉容器１０ａ，１２ａから放熱される熱を有効に活用することができる。すなわち、第１密閉容器１０aへ移動してくる冷媒には加熱、第２密閉容器１２aへ移動してくる冷媒には冷却効果を与えることができ、本来、無駄になる熱エネルギーを活用することができ、冷凍サイクルの効率を向上させることができる。
【００５６】
なお、図５に示すように、圧力損失発生部１６は複数設けられていてもよい。
【００５７】
図６に示すように、圧力損失発生部１６は、急拡大部２３または急縮小部２４で形成されていてもよい。急拡大部２３は、流路断面積が非連続的に増加する部分であり、急縮小部２４は、流路断面積が非連続的に減少する部分である。
【００５８】
具体的には、図６に示す例では、均圧管１５の一部の容積を他の直管部分の容積よりも大小に変化させることによって、圧力損失発生部１６を形成している。なお、圧力損失を大きくする観点からは、容積の変化量は大きければ大きいほどよい。また、急拡大部２３および急縮小部２４の繰り返し回数が多いほど、大きな効果が得られる。
【００５９】
以上の構成によれば、冷媒が移動する均圧管１５の流路断面積を繰り返し変化させることにより、大きな圧力損失を得ることができる。また、前述したように、均圧管１５に脈動が生じる場合があるが、以上の構成によれば、均圧管１５内にある程度の空間が確保されるため、この空間において脈動を吸収することができる。
【００６０】
また、図７に示すように、圧力損失発生部１６は、圧縮機１０の第１密閉容器１０ａ側から膨張機１２の第２密閉容器１２ａ側に向かうにつれて流路断面積が大きくなるように形成されていてもよい。このように、第１密閉容器１０ａ側よりも第２密閉容器１２ａ側の流路断面積を大きくすることによって、冷媒移動を抑制する効果が効率的に得られる。
【００６１】
このような圧力損失発生部１６を実現するための具体的構造は何ら限定されないが、例えば、このような圧力損失発生部１６を得るために、オリフィス２５などのように、断面積が変化する部材を均圧管１５内に設置してもよい。もちろん、均圧管１５の一部をオリフィス２５としてもよい。この圧力損失発生部１６では、第１密閉容器１０ａから第２密閉容器１２ａに向かって冷媒が移動するとき、流路の断面積が増大するので、冷媒は減圧されて第２密閉容器１２ａに供給される。前述のように脈動が発生する場合があるが、第２密閉容器１２ａには圧力損失発生部１６によってすでに減圧された冷媒が供給されるため、第２密閉容器１２ａ内の冷媒の急激な膨張が防止され、脈動を効果的に抑制することができる。
【００６２】
また、圧力損失発生部１６は、均圧管１５の中間位置（均圧管１５の圧縮機側の開口端と膨張機側の開口端との間の中間位置）よりも第２密閉容器１２ａ側に設けられていてもよい（図４参照）。すなわち、圧力損失発生部１６は、その全長の１／２より第２密閉容器１２ａ側に設けられていてもよい。あるいは、図８に示すように、均圧管１５の一部は第２密閉容器１２ａ内に延長され、圧力損失発生部１６は第２密閉容器１２ａ内に設けられていてもよい。
【００６３】
前述したように、均圧管１５において脈動が発生する主要因は、第１密閉容器１０ａから流れ込んだ冷媒が第２密閉容器１２ａ内で急激に膨張することにある。すなわち、脈動の主な発生源は、第２密閉容器１２ａ内にある。しかし、上述のように圧力損失発生部１６を第２密閉容器１２ａ側もしくは第２密閉容器１２ａ内に設けることとすれば、発生源のより近傍で変動を防止でき、冷凍サイクル装置９への影響を抑制することができる。また、圧力損失発生部１６を第２密閉容器１２ａ内に設けると、第２密閉容器１２ａに接続する均圧管用の配管（なお、この場合、この配管は均圧管の一部を構成することになる）に、新たな部品を追加する必要がなくなる。そのため、第２密閉容器１２ａの組立の際に圧力損失発生部１６を形成することができ、冷凍サイクル装置９の生産性向上に貢献することが可能となる。
【００６４】
なお、本実施形態では、冷凍サイクル装置９の冷媒は、二酸化炭素であった。しかし、冷媒は二酸化炭素に限定される訳ではない。また、均圧管１５、均油管１４の種類は何ら限定されるものではない。ただし、均油管１４内には、冷媒よりも粘度の高いオイルが流通するので、オイルの流れをスムーズにする観点から、均油管１４は、圧力損失の少ない管、例えば、短く、太く、真っ直ぐな管であることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上説明したように、本発明は、圧縮機と膨張機とを備えた冷凍サイクル装置、例えば、空気調和装置、給湯機、冷凍機、冷蔵庫、除湿機等について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】実施形態に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図
【図２】実施形態に係る圧縮機の縦断面図
【図３】実施形態に係る膨張機の縦断面図
【図４】実施形態に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図
【図５】実施形態に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図
【図６】実施形態に係る圧力損失発生部の縦断面図
【図７】実施形態に係る圧力損失発生部の縦断面図
【図８】実施形態に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図
【図９】従来の冷凍サイクル装置の冷媒回路図
【符号の説明】
【００６７】
９        冷凍サイクル装置
１０      圧縮機
１０ａ    第１密閉容器
１０ｂ    第１オイル溜り
１０ｃ    第１冷媒空間
１０ｄ    圧縮機構
１１      放熱器
１２      膨張機
１２ａ    第２密閉容器
１２ｂ    第２オイル溜り
１２ｃ    第２冷媒空間
１２ｆ    膨張機構
１２ｑ    吸入孔
１２ｒ    吐出孔
１３      蒸発器
１４      均油管
１５      均圧管
１６      圧力損失発生部
２１      絞り機構
２２      螺旋状に形成された管
２３      急拡大部
２４      急縮小部
２５      オリフィス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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