(57)【要約】【課題】  冷媒サイクル装置において、蒸発器における冷凍能力の向上を図る。【解決手段】  圧縮機１１、ガスクーラ１２、減圧装置としての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、高圧側が超臨界圧力となる冷媒サイクル装置１において、ガスクーラ１２から出た冷媒と蒸発器１５から出た冷媒とを熱交換させる内部熱交換器４５を備え、サイクル中（冷媒回路１０中）の低圧部容積の割合を全容積の３０％以上５０％以下とし、且つ、内部熱交換器４５における低圧部容積の割合を、冷媒回路１０中の低圧部全体の容積に対して５％以上３０％以下とした。【選択図】  図２
2005226927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、ガスクーラ、減圧装置、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、高圧側が超臨界圧力となる冷媒サイクル装置において、
前記ガスクーラから出た冷媒と前記蒸発器から出た冷媒とを熱交換させる内部熱交換器を備え、
サイクル中の低圧部容積の割合を全容積の３０％以上５０％以下とし、且つ、前記内部熱交換器における低圧部容積の割合を、サイクル中の低圧部全体の容積に対して５％以上３０％以下としたことを特徴とする冷媒サイクル装置。
【請求項２】
前記圧縮機は、密閉容器内に設けられた第１及び第２の圧縮要素を備え、前記第１の圧縮要素で圧縮され、前記密閉容器内に吐出された中間圧力の冷媒を前記第２の圧縮要素にて圧縮し、吐出すると共に、
サイクル中の中間圧力部容積の割合を全容積の２０％以上５０％以下としたことを特徴とする請求項１の冷媒サイクル装置。
【請求項３】
前記第１の圧縮要素から前記密閉容器内に吐出された中間圧の冷媒を冷却した後、前記第２の圧縮要素に吸い込ませるための中間冷却回路を備えることを特徴とする請求項２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、減圧装置、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、高圧側が超臨界圧力とな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冷却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】
しかしながら、係る冷媒サイクル装置の冷媒として二酸化炭素を用いた場合、圧縮比が非常に高くなる関係上、高外気温時などに冷凍能力を引き出すのが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の冷媒サイクル装置は、圧縮機、ガスクーラ、減圧装置、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、高圧側が超臨界圧力となるものであって、ガスクーラから出た冷媒と蒸発器から出た冷媒とを熱交換させる内部熱交換器を備え、サイクル中の低圧部容積の割合を全容積の３０％以上５０％以下とし、且つ、内部熱交換器における低圧部容積の割合を、サイクル中の低圧部全体の容積に対して５％以上３０％以下としたものである。
【０００６】
請求項２の発明の冷媒サイクル装置では、上記発明において圧縮機は、密閉容器内に設けられた第１及び第２の圧縮要素を備え、第１の圧縮要素で圧縮され、密閉容器内に吐出された中間圧力の冷媒を第２の圧縮要素にて圧縮し、吐出すると共に、サイクル中の中間圧力部容積の割合を全容積の２０％以上５０％以下としたものである。
【０００７】
請求項３の発明の冷媒サイクル装置では、請求項２の発明において第１の圧縮要素から密閉容器内に吐出された中間圧の冷媒を冷却した後、第２の圧縮要素に吸い込ませるための中間冷却回路を備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、液冷媒を蒸発器で完全に蒸発させずに伝熱性の良い液／ガスの混相流のかたちで蒸発器から内部熱交換器に戻すことができるようになり、伝熱特性の向上と冷媒の潜熱・顕熱の有効利用によってガスクーラから減圧装置に入る高圧側の冷媒の温度を効果的に低くし、蒸発器でのエンタルピー差を極大化させて冷凍能力の向上を図ることができるようになる。
【０００９】
特に、請求項２の如き内部中間圧型の二段圧縮式の圧縮機を用いた場合には、例えば請求項３のような中間冷却回路を含むサイクル中の中間圧力部容積の割合を、全容積の２０％以上５０％以下とすることで、上記効果を最大限に発揮させ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】
【００１０】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するため、冷媒サイクル装置において、蒸発器における冷凍能力の向上を図ることを目的とする。以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。
【実施例１】
【００１１】
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。尚、本発明の冷媒サイクル装置は、自販機、空気調和機、冷蔵庫又はショーケース等に使用されるものである。
【００１２】
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、減圧装置としての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。
【００１３】
即ち、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を備え、第１の回転圧縮要素５０で圧縮され、密閉容器１１Ａ内に吐出された中間圧力の冷媒を第２の回転圧縮要素５２にて圧縮し、吐出する構成とされている。
【００１４】
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。
【００１５】
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り、圧縮機１１の外部の中間冷却回路１５０を通過するように設けられている。この中間冷却回路１５０は、第１の回転圧縮要素５０から密閉容器１１Ａ内に吐出された中間圧の冷媒を中間冷却回路１５０内に設置された熱交換器１５２にて冷却した後、第２の回転圧縮要素５２に吸い込ませるためのものである。
【００１６】
また、熱交換器１５２は、ガスクーラ１２と一体に形成されており、熱交換器１５２とガスクーラ１２の近傍には、当該熱交換器１５２及びガスクーラ１２に通風して冷媒を放熱させるためのファン２２が設置されている。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、この内部熱交換器４５の高圧側の出口に接続された冷媒配管３７はキャピラリチューブ１４を通過して、蒸発器１５の入口に接続されている。蒸発器１５を出た冷媒配管３８は内部熱交換器４５の低圧側の入口に至る。そして、内部熱交換器４５の低圧側の出口は前記冷媒導入管３０に接続されている。
【００１９】
尚、冷媒サイクル装置１は冷媒として地球環境にやさしく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である二酸化炭素を用いる。また、当該冷媒サイクル装置１の冷媒回路１０の高圧側は超臨界圧力となるものである。
【００２０】
ここで、冷媒サイクル装置１は、圧縮機１１を運転することにより、冷媒回路１０内に高圧の冷媒が流れる高圧部と、中間圧力の冷媒が流れる中間圧部と、低圧の冷媒が流れる低圧部とが生じる。
【００２１】
冷媒回路１０内の高圧部とは、第２の回転圧縮要素５２で圧縮された冷媒が高圧の状態で流れる冷媒回路１０内の冷媒吐出管３４からガスクーラ１２、内部熱交換器４５の高圧側を経てキャピラリチューブ１４の入口迄の経路である。
【００２２】
また、中間圧力部とは、第１の回転圧縮要素５０で圧縮された中間圧力の冷媒が流れる中間冷却回路１５０を含む冷媒導入管３２内である。
【００２３】
低圧部とは、キャピラリチューブ１４で減圧された冷媒が流れる冷媒回路１０内の冷媒配管３８から蒸発器１５、内部熱交換器４５の低圧側を経て冷媒導入管３０迄の経路である。
【００２４】
そして、本発明の冷媒サイクル装置１では、サイクル中（冷媒回路１０中）の低圧部容積の割合を全容積の３０％以上５０％以下とし、且つ、前記内部熱交換器４５における低圧部容積の割合を、サイクル中の低圧部全体の容積に対して５％以上３０％以下としている。
【００２５】
このように低圧部容積の割合を設定することで、通常運転時において、いかなる運転条件下であっても蒸発器１５出口の冷媒は完全に気体の状態でなく、湿り状態とすることができると共に、内部熱交換器４５の低圧側にて冷媒を完全に気体の状態として、過熱度を確保することができるようになる。これにより、液冷媒を蒸発器１５で完全に蒸発させずに伝熱性の良い液／ガスの混相流のかたち（湿り状態）で蒸発器１５から内部熱交換器４５に戻すことができるようになる。従って、伝熱特性の向上と冷媒の潜熱・顕熱を有効利用することができるようになり、ガスクーラ１２からキャピラリチューブ１４に入る高圧側の冷媒の温度を効果的に低くすることができるようになる。これにより、蒸発器１５でのエンタルピー差を極大化させて冷凍能力の向上を図ることができるようになる。
【００２６】
特に、高外気温時等の冷凍能力を引き出し難い条件下においても、冷凍能力を充分に確保することができるようになる。
【００２７】
更に、本実施例では、中間冷却回路１５０を含む冷媒回路１０中の中間圧力部容積の割合を、全容積の２０％以上５０％以下としている。
【００２８】
このように中間圧力部の容積を設定することで、第２の回転圧縮要素５２に吸い込まれる冷媒ガスを液化させること無く、充分に冷却することができるようになる。これにより、第２の回転圧縮要素５２から吐出される冷媒ガスの温度も低下することができるようになる。
【００２９】
これらにより、蒸発器１５における冷凍能力をより一層向上させることができるようになる。
【００３０】
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２を用いて説明する。図２は冷媒サイクル装置１のｐ−ｈ線図（モリエル線図）で、実線は通常の外気温時（外気温＋３２℃）におけるｐ−ｈ線図、破線は低外気温時（外気温＋５℃）におけるｐ−ｈ線図をそれぞれ示している。尚、図２において縦軸は圧力（Pressure）、横軸はエンタルピー（Enthalpy）である。
【００３１】
圧縮機１１の電動要素２４が起動されると、冷媒導入管３０から第１の回転圧縮要素５０に低圧の冷媒ガスが吸い込まれ（図２の実線（１）の状態）、圧縮されて中間圧となり、密閉容器１１Ａ内に吐出される（図２の実線（２）の状態）。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、中間冷却回路１５０に入り、熱交換器１５２を通過する。そこで、冷媒はファン２２による通風を受けて放熱する（図２の実線（３）の状態）。
【００３２】
このように、第１の回転圧縮要素５０で圧縮された中間圧の冷媒ガスを中間冷却回路１５０を通過させることで、熱交換器１５２にて効果的に冷却することができるので、密閉容器１１Ａ内の温度上昇を抑え、第２の回転圧縮要素５２における圧縮効率も向上させることができるようになる。更に、第２の回転圧縮要素５２から吐出される冷媒ガスの温度も低く抑えることができるようになる。
【００３３】
その後、冷媒は第２の回転圧縮要素５２に吸い込まれて圧縮され、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２の実線（４）の状態）。
【００３４】
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、そこでファン２２による通風を受けて放熱した後（図２の実線（５）の状態）、内部熱交換器４５の高圧側に流入する。ここで、ガスクーラ１２からの高温高圧の冷媒は蒸発器１５からの低温低圧の冷媒に熱を奪われて冷却される（図２の実線（６）の状態）。
【００３５】
この状態を図２で説明する。即ち、内部熱交換器４５が無い場合、キャピラリチューブ１４入口における冷媒のエンタルピーは（５）で示す状態となる。この場合には蒸発器１５における冷媒温度が高くなる。一方、内部熱交換器４５にて低圧側の冷媒と熱交換させた場合には、冷媒のエンタルピーはΔｈ１下がり、図２の（６）で示す状態となるため、図２の（５）のエンタルピーより蒸発器１５における冷媒温度が低くなる。
【００３６】
特に、本発明では前述の如く内部熱交換器４５の高圧側の冷媒を伝熱性の良い液／ガスの混相流のかたち（湿り状態）の低圧側の冷媒と熱交換させるため、高圧側の冷媒の温度を効果的に低くすることができるようになる。
【００３７】
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Δｈ１下げることができるので、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向上させることができるようになる。
【００３８】
一方、内部熱交換器４５で冷却され、内部熱交換器４５を出た高圧側の冷媒は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、液／ガスの混相流とされ、その状態で蒸発器１５内に流入する（図２の実線（７）の状態）。そこで冷媒は空気から吸熱することにより冷却作用を発揮する。
【００３９】
このとき、前述の如く中間冷却回路１５０にて冷媒を冷却する効果と、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。
【００４０】
その後、冷媒は蒸発器１５から流出して（図２の実線（８）の状態）、内部熱交換器４５の低圧側に流入する。ここで、蒸発器１５で低温となり、蒸発器１５を出た冷媒は、前述の如く完全に気体の状態でなく液／ガスの混相流のかたち（湿り状態）となる。しかしながら、内部熱交換器４５における低圧部容積の割合を、冷媒回路１０中の低圧部全体の容積に対して５％以上３０％以下とすることで、当該内部熱交換器４５において高圧側の冷媒と熱交換して、充分に過熱度をとることができる。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。
【００４１】
また、本実施例では圧縮機として内部中間圧型の２段圧縮式ロータリコンプレッサを使用しているので、密閉容器１１Ａ内の温度は内部高圧型のものより低くなるため、前述の如く過熱度を充分に確保した場合であっても、圧縮機１１内の電動要素２４等が過熱されて運転に悪影響を及ぼすと云った不都合も生じにくくなる。
【００４２】
他方、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。
【００４３】
尚、本発明の冷媒サイクル装置１では、図２の破線で示すように低外気温時であっても、内部熱交換器４５により圧縮機１１に吸い込まれる冷媒を加熱させて、過熱度を確保することができるようになる。即ち、蒸発器１５出口では冷媒は図２の破線（８）に示す如く液／ガスの混相流のかたちとなるが、前述の如く容積を設定することで、図２の破線（１）で示すように冷媒の過熱度をとることができるようになる。これにより、冷媒サイクル装置１の信頼性の向上を図ることができるようになる。
【００４４】
以上詳述する如く、本発明の冷媒サイクル装置１により、蒸発器１５でのエンタルピー差を極大化させて冷凍能力の向上を図ることができるようになる。また、本実施例のように内部中間圧型２段圧縮式の圧縮機１１を使用した場合には、中間冷却回路１５０にて第１の回転圧縮要素５０で圧縮された冷媒を冷却すると共に、冷媒回路１０中の中間圧力部容積の割合を全容積の２０％以上５０％以下とすることで、上述の効果を最大限に発揮させることができるようになる。
【実施例２】
【００４５】
次に、本発明の冷媒サイクル装置の他の実施例を説明する。図３はこの場合の冷媒サイクル装置１００の冷媒回路図である。尚、図３において、図１と同一の符号が付されているものは、同様若しくは類似の効果を奏するものである。
【００４６】
図３において、１１０はこの場合の冷媒回路であり、圧縮機１１１、ガスクーラ１２、減圧装置としての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。
【００４７】
ここで、本実施例で使用する圧縮機１１１は、密閉容器１１１Ａ内に駆動要素としての電動要素１２４と、当該電動要素１２４により駆動される単段の圧縮要素１３０を備えた単段圧縮式のコンプレッサであり、圧縮要素１３０の吸込側には冷媒導入管３０に一端が接続されている。また、圧縮要素１３０の吐出側には冷媒吐出管３４が接続されている。
【００４８】
即ち、ガスクーラ１２の入口には前記圧縮機１１１からの冷媒吐出管３４が接続されている。そして、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。この内部熱交換器４５も前記実施例と同様にガスクーラ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。
【００４９】
そして、この内部熱交換器４５の高圧側の出口に接続された冷媒配管３７はキャピラリチューブ１４を通過して、蒸発器１５の入口に接続されている。蒸発器１５を出た冷媒配管３８は内部熱交換器４５の低圧側に至る。そして、内部熱交換器４５の低圧側の出口は前記冷媒導入管３０に接続されている。
【００５０】
ここで、冷媒サイクル装置１００は、圧縮機１１１を運転することにより、冷媒回路１１０内に高圧の冷媒が流れる高圧部と、低圧の冷媒が流れる低圧部とが生じる。この冷媒回路１０内の高圧部は、第２の回転圧縮要素５２で圧縮された冷媒が高圧の状態で流れる冷媒回路１０内の冷媒吐出管３４からガスクーラ１２、内部熱交換器４５の高圧側を経てキャピラリチューブ１４の入口迄の経路である。
【００５１】
また、低圧部とは、キャピラリチューブ１４で減圧された冷媒が流れる冷媒回路１１０内の冷媒配管３８から蒸発器１５、内部熱交換器４５の低圧側を経て冷媒導入管３０迄の経路である。
【００５２】
そして、本発明ではサイクル（冷媒回路１１０）中の低圧部容積の割合を全容積の３０％以上５０％以下とし、且つ、前記内部熱交換器における低圧部容積の割合を、サイクル中の低圧部全体の容積に対して５％以上３０％以下としている。即ち、全容積のうち残りの５０％以上７０％以下が高圧部容積となる。
【００５３】
このように低圧部容積の割合を設定することで、通常運転時において、いかなる運転条件下であっても蒸発器１５出口の冷媒は完全に気体の状態でなく、湿り状態とすることができると共に、内部熱交換器４５の低圧側にて冷媒を完全に気体の状態として、過熱度を確保することができるようになる。これにより、液冷媒を蒸発器１５で完全に蒸発させずに伝熱性の良い液／ガスの混相流のかたち（湿り状態）で蒸発器から内部熱交換器４５に戻すことができるようになる。従って、伝熱特性の向上と冷媒の潜熱・顕熱を有効利用することができるようになり、ガスクーラ１２からキャピラリチューブ１４に入る高圧側の冷媒の温度を効果的に低くすることができるようになる。これにより、蒸発器１５でのエンタルピー差を極大化させて冷凍能力の向上を図ることができるようになる。
【００５４】
尚、冷媒サイクル装置１００は冷媒として前記実施例と同様に二酸化炭素を用いる。また、当該冷媒サイクル装置１００の冷媒回路１１０の高圧側は超臨界圧力となるものである。
【００５５】
以上の構成で本実施例の冷媒サイクル装置１００の動作を図４のｐ−ｈ線図を参照して説明する。尚、図４において縦軸は圧力（Pressure）、横軸はエンタルピー（Enthalpy）である。
【００５６】
圧縮機１１１の電動要素１２４が起動されると、冷媒導入管３０から圧縮要素１３０に低圧の冷媒ガスが吸い込まれ（図４の（１）の状態）、圧縮されて高温高圧の冷媒ガスとなり、冷媒吐出管３４より圧縮機１１１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４の（２）の状態）。
【００５７】
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、そこでファン２２による通風を受けて放熱した後（図４の（３）の状態）、内部熱交換器４５の高圧側に流入する。ここで、ガスクーラ１２からの高温高圧の冷媒は蒸発器１５からの低温低圧の冷媒に熱を奪われて冷却される（図４の（４）の状態）。
【００５８】
ここで、内部熱交換器４５の無い冷媒回路では、高圧側の冷媒と低圧側の冷媒を熱交換することができないので、高圧側の冷媒を冷却して、エンタルピー差を拡大させることができなかった。即ち、内部熱交換器４５が無い場合、キャピラリチューブ１４入口における冷媒のエンタルピーは（３）で示す状態となるため、冷媒の蒸発温度が高くなる。一方、内部熱交換器４５にて低圧側の冷媒と熱交換させた場合には、冷媒のエンタルピーはΔｈ下がり、図４の（４）で示す状態となるため、図４の（３）の場合より蒸発器１５における冷媒温度が低くなる。
【００５９】
他方、冷媒回路内の低圧部の割合が小さすぎる冷媒回路や、内部熱交換器の容量に対して蒸発器の容量が大きすぎる冷媒回路では、蒸発器出口における冷媒は常に完全に気体の状態の冷媒となるため、内部熱交換器において高圧側の冷媒との熱交換により、高圧側の冷媒を充分に冷却することができなかった。これにより、蒸発器１５における冷凍能力を充分に引き出すことができなかった。
【００６０】
しかしながら、本発明の如く内部熱交換器４５における低圧部容積の割合を、冷媒回路１１０中の低圧部全体の容積に対して５％以上３０％以下とすることで、蒸発器１５出口の冷媒は完全に気体の状態でなく、伝熱性の良い液／ガスの混相流のかたち（湿り状態）で蒸発器から内部熱交換器４５に戻すことができるようになる。従って、伝熱特性の向上と冷媒の潜熱・顕熱の有効利用によってガスクーラ１２からキャピラリチューブ１４に入る高圧側の冷媒の温度を効果的に低くすることができるようになり、蒸発器１５でのエンタルピー差を極大化させて冷凍能力の向上を図ることができるようになる。
【００６１】
そして、内部熱交換器４５で冷却され、内部熱交換器４５を出た高圧側の冷媒は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気体の状態である。冷媒はキャピラリチューブ１４における圧力低下により、液／ガスの混相流とされ、その状態で蒸発器１５内に流入する（図４の（５）の状態）。そこで冷媒は空気から吸熱することにより冷却作用を発揮する。
【００６２】
このとき、前述の如く内部熱交換器４５にて冷媒を冷却する効果により、蒸発器１５におけるエンタルピー差が拡大するので、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。
【００６３】
その後、冷媒は蒸発器１５から流出して（図４の（６）の状態）、内部熱交換器４５の低圧側に流入する。蒸発器１５で低温となり、蒸発器１５を出た冷媒は、前述の如く完全に気体の状態でなく液／ガスの混相流のかたち（湿り状態）となる。
【００６４】
ここで、前述の如く内部熱交換器４５における低圧部容積の割合を、冷媒回路１１０中の低圧部全体の容積に対して５％以上３０％以下とすることで、内部熱交換器４５の低圧側にて冷媒を完全に気体の状態として、過熱度を確保することができるようになる。
【００６５】
これにより、圧縮機１１１に液冷媒が吸い込まれて、圧縮機１１１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。
【００６６】
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１１１の圧縮要素１３０内に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【００６７】
以上詳述する如く、本発明によ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も、冷凍能力を充分に確保することができるようになる。
【００６８】
尚、上記各実施例では減圧手段としてキャピラリチューブ１４を使用するものとしたが、これに限らず、膨張弁を使用するものとしても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】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ｐ−ｈ線図である。
【図３】冷媒サイクル装置の実施例２の冷媒回路図である。
【図４】図３の冷媒サイクル装置のｐ−ｈ線図である。
【符号の説明】
【００７０】
１、１００  冷媒サイクル装置
１０、１１０  冷媒回路
１１、１１１  圧縮機
１１Ａ、１１１Ａ  密閉容器
１２  ガスクーラ
１４  キャピラリチューブ
１５  蒸発器
２２  ファン
２４、１２４  電動要素
３０、３２  冷媒導入管
３４  冷媒吐出管
３６、３７、３８  冷媒配管
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
１３０  圧縮要素
１５０  中間冷却回路
１５２  熱交換器
【図１】
2005226927.tif 000003
【図２】
2005226927.tif 000004
【図３】
2005226927.tif 000005
【図４】
2005226927.tif 000006