JP2003083247A

JP2003083247A - 圧縮機および冷凍サイクル装置

Info

Publication number: JP2003083247A
Application number: JP2001280557A
Authority: JP
Inventors: Miya Sasaki; 美弥佐々木; Kanji Sakata; 寛二坂田; Masatoshi Yoshida; 政敏吉田
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2003-03-19

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、過給効果による能力向上を得られ、
気液分離機能を付加して液圧縮の防止を図り高い信頼性
を保持でき、振動低減と低騒音化の推進を図れる２段圧
縮の圧縮機と、この圧縮機を搭載し冷凍サイクル内での
２つの蒸発器への安定した流量の分流ができ効率向上を
得る冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】第１の蒸発温度で蒸発する第１の蒸発器４
と、第１の蒸発温度より低い第２の蒸発温度で蒸発する
第２の蒸発器７を有する冷凍サイクルに組み込まれる圧
縮機１として、密閉ケース１０内に収容され、１段目圧
縮をなす第１の圧縮部１２Ａおよび２段目圧縮をなす第
２の圧縮部１２Ｂと、これら第１の圧縮部と第２の圧縮
部の吸込み経路の少なくともいずれか一方に、冷媒ガス
を一時的に貯留するボリューム４０を具備した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば冷凍冷蔵
庫などに用いられる、互いに異なる蒸発温度で蒸発する
２つの蒸発器を有する冷凍サイクルに組み込まれる２段
圧縮の圧縮機と、この圧縮機を備えた冷凍サイクル装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば冷凍冷蔵庫などでは、互いに異
なる蒸発温度で蒸発する２つの蒸発器を有する冷凍サイ
クルが構成されているが、この冷凍サイクルに組み込ま
れる２段圧縮（２ステージ）圧縮機として、いわゆるレ
シプロ式圧縮機が多用されている。

【０００３】通常の１段圧縮（１ステージ）で、かつレ
シプロ式圧縮機の場合は、圧縮機の密閉ケース内に蒸発
器の圧力に相当する冷媒ガスが充満しているため、密閉
ケース自体が空間容器部を兼用している。そして、この
ような空間容器部を備えることにより、気液分離機能を
持たせることができる。

【０００４】ところが、上記２段圧縮のレシプロ式圧縮
機においては、密閉ケース内部に導入するガスの圧力に
よって異なるが、サイクルからの吸込み管と、いずれか
一方の圧縮部が直接配管で繋げられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そのため、２段圧縮の
圧縮機の場合は、以下のような欠点がある。

【０００６】１．吸込み脈動がサイクルに伝播するた
め、振動や騒音が大きい。

【０００７】２．吸込み脈動がパイプに伝わるため、吸
込み流量が確保できない。

【０００８】３．液圧縮する。

【０００９】４．サイクル内の２つの蒸発器への分流が
不安定になる。

【００１０】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、過給効果による能力向
上を得られ、気液分離機能を付加して液圧縮の防止を図
り高い信頼性を保持でき、振動低減と低騒音化の推進を
図れる２段圧縮の圧縮機と、この圧縮機を搭載した冷凍
サイクル内での２つの蒸発器への安定した流量の分流が
でき、それぞれの効率向上を得る冷凍サイクル装置を提
供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を満足するた
め本発明の圧縮機は、第１の蒸発温度で蒸発する第１の
蒸発器と、上記第１の蒸発温度より低い第２の蒸発温度
で蒸発する第２の蒸発器を有する冷凍サイクルに組み込
まれる圧縮機として、冷媒ガスを充満させる密閉ケース
と、この密閉ケース内に収容され、冷媒ガスを吸込んで
１段目圧縮をなす第１の圧縮部および、１段目圧縮され
たガスを導入して２段目圧縮をなし吐出する第２の圧縮
部と、これら第１の圧縮部と第２の圧縮部の吸込み経路
の少なくともいずれか一方に設けられ、冷媒ガスを一時
的に貯留する空間容器部を具備した。

【００１２】さらに、上記圧縮機は、密閉ケース内に低
温側蒸発器である上記第２の蒸発器に相当する圧力の冷
媒ガスを充満させ、上記空間容器部は、高温側蒸発器で
ある上記第１の蒸発器と圧縮機との間に設けられる。

【００１３】さらに、上記圧縮機は、密閉ケース内に高
温側蒸発器である上記第１の蒸発器に相当する圧力の冷
媒ガスを充満させ、上記空間容器部は、低温側蒸発器で
ある上記第２の蒸発器と圧縮機との間に設けられる。

【００１４】さらに、上記圧縮機は、密閉ケース内に上
記凝縮器に相当する圧力の冷媒ガスを充満させ、上記空
間容器部は、第１の蒸発器および第２の蒸発器の、少な
くともいずれか一方の蒸発器と圧縮機との間に設けられ
る。

【００１５】さらに、上記空間容器部に接続される冷媒
導入側配管と冷媒導出側配管は、空間容器部内における
互いの開口端が位置をずらして設けられる。さらに、上
記空間容器部の内部において、冷媒導入側配管と冷媒導
出側配管の開口端相互間に、フィルター部材が介設され
る。

【００１６】さらに、上記空間容器部の容積は、上記第
１の圧縮部と第２の圧縮部における各圧縮室の排除容積
以上に設定される。さらに、上記空間容器部は、マフラ
ー機能を有する。さらに、上記空間容器部の全長を、２
０ｍｍ以上に設定した。さらに、上記空間容器部と上記
各圧縮部との接続配管の全長を、３０ｃｍ以上に設定し
た。

【００１７】上記の目的を満足するため本発明の冷凍サ
イクル装置は、上述の圧縮機と、凝縮器と、第１の減圧
膨張装置と、第１の蒸発器と、気液分離器と、第２の減
圧膨張装置と、第２の蒸発器とを連通して構成される冷
凍サイクルであり、冷媒ガスとして、Ｒ６００ａ（イソ
ブタン）、あるいはＲ１３４ａを用いた。

【００１８】以上の課題を解決する手段を採用すること
により、過給効果による能力向上を得られ、気液分離機
能を付加して液圧縮の防止を図り高い信頼性を保持し、
振動低減と低騒音化の推進を図れる２段圧縮の圧縮機
と、この圧縮機を搭載した冷凍サイクル装置での２つの
蒸発器への安定した流量の分流ができ、それぞれの効率
向上を得る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづいて説明する。

【００２０】図１は、冷凍サイクル装置を構成する冷凍
サイクル回路を示している。

【００２１】図中１は、後述する２段圧縮（２ステー
ジ）をなすレシプロ式圧縮機（以下、単に、圧縮機と呼
ぶ）であり、この圧縮機の吐出部１ａと吸込み部１ｂと
に亘って冷媒管Ｐが接続されている。

【００２２】上記冷媒管Ｐには、圧縮機１の吐出部１ａ
から吸込み部１ｂ側にかけて順に、凝縮器２と、第１の
キャピラリーチューブ（減圧膨張装置）３と、第１の蒸
発器４と、気液分離器５と、第２のキャピラリーチュー
ブ（減圧膨張装置）６と、第２の蒸発器７が接続され、
閉サイクル構成の冷凍サイクルをなしている。

【００２３】上記第１，第２のキャピラリーチューブ
３，６の絞り量の設定と、上記第１，第２の蒸発器４，
７の熱交換容量の設定および設置位置の設定から、第１
の蒸発器４では冷媒を第１の蒸発温度で蒸発させ、第２
の蒸発器７では冷媒を第２の蒸発温度で蒸発させるよう
になっている。

【００２４】第１の蒸発器４での第１の蒸発温度は、第
２の蒸発器７での第２の蒸発温度よりも高温であり、第
１の蒸発温度に対して第２の蒸発温度は低温である。こ
のことから、第１の蒸発器４を高温側蒸発器、第２の蒸
発器７を低温側蒸発器と呼ぶこともできる。

【００２５】上記気液分離器５は、その上端部に上記第
１の蒸発器４と連通する冷媒管Ｐの開口端が接続され、
底部には第２のキャピラリーチューブ６と連通する冷媒
管Ｐの開口端が接続される。

【００２６】また、気液分離器５の上端部にはバイパス
管である冷媒管Ｐの一端部が接続されており、この冷媒
管Ｐの他端部は上記圧縮機１に対して別途設けられる吸
込み部１ｃに後述するようにして接続される。

【００２７】作用として、圧縮機１から吐出される冷媒
ガスは、凝縮器２に導かれて凝縮液化し、第１のキャピ
ラリーチューブ３で１次減圧されたあと、高温側蒸発器
である第１の蒸発器４において一部が蒸発する。

【００２８】そして、気液分離器５で気液分離され、分
離したガス分はバイパス管である冷媒管Ｐを介して圧縮
機１の吸込み部１ｃに導かれる。分離した液分は第２の
キャピラリーチューブ６に導かれて２次減圧をなしたあ
と、低温側蒸発器である第２の蒸発器７において蒸発
し、圧縮機１の吸込み部１ｂに吸込まれる。

【００２９】図２は、変形例としての冷凍サイクル回路
を示している。図１に示す構成部品と同構成部品につい
ては、同番号を付して新たな説明を省略する。

【００３０】２段圧縮（２ステージ）のレシプロ式圧縮
機（以下、単に、圧縮機と呼ぶ）の吐出部１ａと吸込み
部１ｂとに亘って冷媒管Ｐが接続される。圧縮機１の吐
出部１ａから先の冷媒管Ｐに凝縮器２が接続され、この
凝縮器２の冷媒導出側において２方向に分岐されてい
る。

【００３１】分岐した一方の冷媒管Ｐには、第１のキャ
ピラリーチューブ（減圧膨張装置）３と、第１の蒸発器
４が接続され、さらに圧縮機１の吸込み部１ｃに接続さ
れる。

【００３２】分岐した他方の冷媒管Ｐには、第１のキャ
ピラリーチューブ３よりも絞り量の大きい第２のキャピ
ラリーチューブ（減圧膨張装置）６と、第２の蒸発器７
が接続され、圧縮機１の他方の吸込み部１ｂに接続され
る。このようにして、閉サイクル構成の冷凍サイクルを
なしている。

【００３３】作用として、圧縮機１から吐出される冷媒
ガスは、凝縮器２に導かれて凝縮液化し第１のキャピラ
リーチューブ３と第２のキャピラリーチューブ６に分流
される。

【００３４】それぞれのキャピラリーチューブ３，６を
通過して減圧されたあと、それぞれが第１の蒸発器４
と、第２の蒸発器７に導かれて蒸発し、圧縮機１の吸込
み部１ｂに吸込まれる。

【００３５】なお、上述の図１に示す冷凍サイクルにお
いて、あるいは図２に示す冷凍サイクルにおいて、空間
容器部（以下、ボリュームと呼ぶ）は省略しているが、
以下の圧縮機１の詳細な説明中に存在する。図３は、上
記圧縮機１を縦断面にした正面図を示し、図４は、図３
に示す圧縮機１を一点鎖線（ａ−ａ線）に沿って横断面
した平面図を示している。

【００３６】ここでは、圧縮機１において、低温側蒸発
器である第２の蒸発器７の圧力に相当するガスが充満す
る条件下で、かつ高温側蒸発器である第１の蒸発器４と
圧縮機１との間にボリューム４０を備えた例である。

【００３７】圧縮機１において、図中１０は縦型の密閉
ケースであり、この密閉ケース１０内の上下方向ほぼ中
間部にはフレーム１１が適宜な手段を介して取付け固定
されている。上記フレーム１１の上部側には圧縮機構部
１２が載設され、下部側には電動機部１３が設けられ
る。

【００３８】上記圧縮機構部１２は、ここでは、いわゆ
るレシプロ式圧縮機構が採用される。さらに圧縮機構部
１２は、図の左側に位置する第１の圧縮部１２Ａと、図
の右側に位置する第２の圧縮部１２Ｂとを備えている。

【００３９】なお説明すると、上記フレーム１１の中心
部に沿って枢支用孔１１ａが設けられ、回転軸１４が回
転自在に嵌め込まれている。この回転軸１４の上端部に
は、フレーム１１上面に載る鍔部１４ａが一体に設けら
れ、さらに鍔部１４ａの上部には、回転軸１４の中心軸
とは所定量偏心する中心軸をもった偏心軸部１４ｂが一
体に設けられる。

【００４０】このことから、回転軸１４が回転駆動され
ると、鍔部１４ａはフレーム１１上面で摺接状態で回転
し、かつ上記偏心軸部１４ｂは回転軸１４中心の周囲に
偏心回転することになる。

【００４１】上記第１の圧縮部１２Ａと上記第２の圧縮
部１２Ｂは、互いに、フレーム１１上面に載設されてい
る。互いの圧縮部１２Ａ，１２Ｂは、上記偏心軸部１４
ｂを間にしてほぼ１８０°対向する位置に配置されてい
て、互いに同一形状寸法の同一構成をなしている。

【００４２】第１の圧縮部１２Ａと、第２の圧縮部１２
Ｂとも、フレーム１１上面に載設されるシリンダ１５
ａ，１５ｂを備えていて、これらシリンダ１５ａ，１５
ｂの軸方向は水平である。

【００４３】各シリンダ１５ａ，１５ｂの内部は、ピス
トン１６ａ，１６ｂが往復動自在に収容される圧縮室１
７ａ，１７ｂとなっている。ここでは、各圧縮部１２
Ａ，１２Ｂの圧縮室１７ａ，１７ｂの排除容積が、互い
に同一に設定されている。

【００４４】それぞれのピストン１６ａ，１６ｂには、
コンロッド１８ａ，１８ｂの一端が接続されていて、こ
のコンロッド１８ａ，１８ｂを介してピストン１６ａ，
１６ｂは上記偏心軸部１４ｂに連結される。

【００４５】上記コンロッド１８ａ，１８ｂの一端は球
部ｋをなし、ピストン１６ａ，１６ｂ内部には球受け部
ｍが設けられていて、互いに掛合され、ボールジョイン
ト式の接続がなされている。なお、球部ｋと球受け部ｍ
は、コンロッド１８ａ，１８ｂとピストン１６ａ，１６
ｂに対して互いに逆の構成であってもよい。

【００４６】上記コンロッド１８ａ，１８ｂの他端は、
上記偏心軸部１４ｂに回転自在に嵌め合う大端部１９
ａ，１９ｂである。すなわち、各コンロッド１８ａ，１
８ｂの大端部１９ａ，１９ｂは偏心軸部１４ｂに対して
二重嵌め合い構造をなしている。ここでは、第２の圧縮
部１２Ｂ側の大端部１９ｂが内側大端であり、第１の圧
縮部１２Ａを構成する大端部１９ａが外側大端である。

【００４７】一方、各シリンダ１５ａ，１５ｂの開口端
は、弁板２０ａ，２０ｂによって閉塞され、かつバルブ
カバー２１ａ，２１ｂで覆われる。図４のみに示すよう
に、弁板２０ａ，２０ｂの圧縮室１７ａ，１７ｂと対向
する部位には、吸込み口２２ａ，２２ｂと、吐出口２３
ａ，２３ｂが設けられていて、それぞれ概略的に示す吸
込み弁と吐出弁によって開閉される。

【００４８】上記バルブカバー２１ａ，２１ｂには、内
部を二分する仕切り部が一体に設けられ、その一方空間
は上記吸込み口２２ａ，２２ｂに対向する吸込み室２４
ａ，２４ｂをなし、他方空間は吐出口２３ａ，２３ｂに
対向する吐出室２５ａ，２５ｂとなっている。

【００４９】第１の圧縮部１２Ａにおけるシリンダ１５
ａと弁板２０ａには、密閉ケース１０内とバルブカバー
２１ａの吸込み室２４ａに対して開口する吸込み案内孔
２６ａが設けられる。さらに、密閉ケース１０内と吐出
室２５ａに対して開口する吐出案内孔２７ａが設けられ
る。

【００５０】上記第２の圧縮部１２Ｂにおけるシリンダ
１５ｂと弁板２０ｂには、密閉ケース１０内と吸込み室
２４ｂに対して開口する吸込み案内孔２６ｂと、密閉ケ
ース１０内と吐出室２５ｂに対して開口する吐出案内孔
２７ｂが設けられる。

【００５１】また、圧縮機構部１２の一側面に沿って、
矩形状密閉容器からなる中間ボリューム３０が配置され
る。この中間ボリューム３０の一側面には、２本の接続
パイプ３１ａ，３１ｂが突設されている。一方の接続パ
イプ３１ａ端部は、第１の圧縮部１２Ａの吐出案内孔２
７ａに挿入され、密に接続される。したがって、中間ボ
リューム３０内とバルブカバー２１ａ内の吐出室２５ａ
とが連通される。

【００５２】他方の接続パイプ３１ｂ端部は、第２の圧
縮部１２Ｂの吸込み案内孔２６ｂに挿入され、密に接続
される。したがって、中間ボリューム３０内とバルブカ
バー２１ｂの吸込み室２４ｂとが連通される。

【００５３】先に説明したように、高温側蒸発器である
第１の蒸発器４と圧縮機１との間に上記ボリューム４０
を備えている。すなわち、ボリューム４０の上端部には
冷媒管Ｐが接続され、下端部は連絡配管３２を介して圧
縮機１の吸込み部１ｃに接続される。この連絡配管３２
は、密閉ケース１０を貫通して内部に延在され、中間ボ
リューム３０に合流する。

【００５４】一方、上記密閉ケース１０の側部には、吸
込み部１ｂを構成する冷媒管Ｐが貫通していて、この開
口端は密閉ケース１０内部に位置する。上記第１の圧縮
部１２Ａの吸込み案内孔２６ａは密閉ケース１０内に開
口するところから、吸込み部１ｂをなす冷媒管Ｐとは密
閉ケース１０内を介して連通する。

【００５５】第２の圧縮部１２Ｂの吐出案内孔２７ｂに
は、ケース内吐出管３３の一端部が挿入され、密に接続
される。このケース内吐出管３３は、密閉ケース１０内
を半周以上迂回曲成し、より小さい曲率で曲成してから
密閉ケース１０を貫通し外部に突出する。このケース内
吐出管３３のケース外部への突出部は、先に説明した圧
縮機１の吐出部１ａである。

【００５６】このようにして構成される圧縮機構部１２
に対して、上記電動機部１３は、上記回転軸１４のフレ
ーム１１から下方に突出する部位に嵌着されるロータ３
５と、このロータ３５の周面と狭小の間隙を存する内周
面を備え、上記フレーム１１から適宜な手段で垂設固定
されるステータ３６とからなる。

【００５７】つぎに、上記圧縮機１の圧縮運転と、それ
にともなう冷凍サイクル作用について説明する。

【００５８】電動機部１３に通電して回転軸１４を回転
駆動すると、偏心軸部１４ｂが一体に偏心回転する。こ
の偏心回転に応じて、第１の圧縮部１２Ａと、第２の圧
縮部１２Ｂのピストン１６ａ，１６ｂが、同一方向に往
復運動する。

【００５９】これら第１、第２の圧縮部１２Ａ，１２Ｂ
がほぼ１８０°対向する位置に配置されているところか
ら、各ピストン１６ａ，１６ｂはそれぞれの圧縮室１７
ａ，１７ｂにおいて互いに逆の行程をなす。

【００６０】たとえば、図３および図４に示すように、
第１の圧縮部１２Ａにおいて圧縮室１７ａに冷媒ガスを
吸込む吸込み行程をなすとき、第２の圧縮部１２Ｂにお
いては圧縮して高圧化したガスを吐出する吐出行程をな
す。

【００６１】密閉ケース１０内には、吸込み部１ｂから
第２の蒸発器７で蒸発して低圧化した冷媒ガス、すなわ
ち第２の蒸発温度で蒸発したガスが導かれ充満してい
る。このガスは、第１の圧縮部１２Ａの吸込み案内孔２
６ａからバルブカバー２１ａ内の吸込み室２４ａに導か
れ、さらにピストン１６ａの移動（往動）にともなって
シリンダ１５ａ内の圧縮室１７ａに吸込まれる。

【００６２】ピストン１６ａが逆方向に移動（復動）す
ることで１段目圧縮され、所定の圧力である中間圧に上
昇したところで、バルブカバー２１ａ内の吐出室２５ａ
に吐出される。この中間圧になった冷媒ガスは接続パイ
プ３１ａを介して中間ボリューム３０内に導かれ、ここ
で充満してから接続パイプ３１ｂを介して第２の圧縮部
１２Ｂの吸込み室２４ｂに導かれる。

【００６３】さらに、第２の圧縮部１２Ｂの吸込み室２
４ｂから、ピストン１６ｂの移動にともなって圧縮室１
７ｂに吸込まれ、２段目圧縮される。所定の高圧まで上
昇したところで吐出室２５ｂへ吐出され、さらにケース
内吐出管３３を介して密閉ケース１０の吐出部１ａから
外部冷媒管Ｐへ導出される。

【００６４】なお、上記中間ボリューム３０は必ず必要
とするものではなく、連絡配管３２と接続パイプ３１ａ
を合流させたものでも代用できる。ただし、接続パイプ
３１ａと連絡配管３２の合流部に中間ボリューム３０を
備えると、第１の圧縮部１２Ａの吐出脈動や、第２の圧
縮部１２Ｂの吸込み脈動を干渉させることができ、騒音
防止やサイクルへの脈動を防止して効率の向上を図れ
る。

【００６５】そして、第１の蒸発器４に連通する連絡配
管３２にボリューム４０を接続することにより、第１の
蒸発器４からの液冷媒が直接第２の圧縮部１２Ｂに吸引
されることを防ぎ、液圧縮防止を得て信頼性の向上を得
る。

【００６６】また、ボリューム４０の存在により、第１
の圧縮部１２Ａにおけるガスの吐出脈動や、第２の圧縮
部１２Ｂの吸込み脈動を干渉させ、サイクル側への脈動
の影響を抑えられる。

【００６７】中間ボリューム３０と第２の圧縮部１２Ｂ
の吸込み案内孔２６ｂを連通する接続パイプ３１ｂの長
さを適切にすると過給効果を得ることができ、第２の圧
縮部１２Ｂの体積効率が向上する。

【００６８】つぎに、内部構成とボリューム接続構成の
異なる圧縮機１Ａについて、図５および図６にもとづい
て詳述する。図５は、上記圧縮機１Ａを縦断面にした正
面図を示し、図６は、上記圧縮機１Ａを一点鎖線（ａ−
ａ線）に沿って横断面にした平面図を示している。いず
れも、主要部のみ番号を付して、他の部位は省略する。
省略部位については、図３およびび図４を参照するこ
と。

【００６９】高温側蒸発器である第１の蒸発器４と低温
側蒸発器である第２の蒸発器７を備えた冷凍サイクルで
あり、密閉ケース１０内に第１の蒸発器４の圧力に相当
するガスが充満する条件下で、かつ第２の蒸発器７と圧
縮機と１Ａの間にボリューム４５を備えた例である。

【００７０】第１の蒸発器４と圧縮機１Ａとは冷媒管Ｐ
で接続しており、この冷媒管Ｐの開口端は直接密閉ケー
ス１０内に開放され、吸込み部１ｃをなす。また、第１
の圧縮部１２Ａの吐出案内孔２７ａに短尺の接続パイプ
３１ａが接続され、この開口端は密閉ケース１０内に開
放される。第２の圧縮部１２Ｂにおける吸込み案内孔２
６ｂは、そのまま密閉ケース１０内に開放されている。

【００７１】第２の蒸発器７と冷媒管Ｐを介して接続さ
れるボリューム４５は、ケース内吸込み管４２を介して
第１の圧縮部１２Ａの吸込み案内孔２６ａに接続され
る。このケース内吸込み管４２は密閉ケース１０内の余
裕スペースにおいて適宜巻回形成されている。

【００７２】また、第２の圧縮部１２Ｂにおける吐出案
内孔２７ｂにはケース内吐出管３３が接続されていて、
このケース内吐出管３３も密閉ケース１０内で適宜巻回
形成されたあと、密閉ケース１０をシールを保った状態
で貫通し、上記凝縮器２に接続される吐出部１ａを介し
て冷媒管Ｐと連通する。

【００７３】このようにして構成される圧縮機１Ａにお
いては、第２の蒸発器７で蒸発した冷媒を導入する冷媒
管Ｐにボリューム４５を設けることにより、第２の蒸発
器７で蒸発せずに残った液冷媒が直接第１の圧縮部１２
Ａへ吸引されることを防止でき、よって液圧縮防止と信
頼性の向上を得る。

【００７４】また、ボリューム４５と第１の圧縮部１２
Ａの吸込み案内孔２６ａとを連通するケース内吸込み管
４２を密閉ケース１０内において適宜巻回形成して配管
長を適切に設定することにより、過給効果を得ることが
でき、第１の圧縮部１２Ａの体積効率を向上させられ
る。

【００７５】さらに、第１の圧縮部１２Ａにおける吐出
案内孔２７ａや、第２の圧縮部１２Ｂの吸込み案内孔２
６ｂに、マフラもしくはボリュームを設けることによ
り、運転騒音の低減を得られる。

【００７６】つぎに、内部構成とボリューム接続構成の
異なる圧縮機１Ｂについて、図７および図８にもとづい
て詳述する。図７は、上記圧縮機１Ｂを縦断面にした正
面図を示し、図８は、上記圧縮機１Ｂを一点鎖線（ａ−
ａ線）に沿って横断面にした平面図を示している。いず
れも、主要部のみ番号を付して、他の部位は省略する。
省略部位については、図３およびび図４を参照するこ
と。

【００７７】高温側蒸発器である第１の蒸発器４と低温
側蒸発器である第２の蒸発器７を備え冷凍サイクルであ
り、ここでは凝縮器２の圧力に相当するガスが充満する
条件の圧縮機１Ｂを適用している。

【００７８】そして、第１の蒸発器４と圧縮機１Ｂとの
間に、第１のボリューム５０Ａを備えるとともに、第２
の蒸発器７と圧縮機１Ｂとの間に、第２のボリューム５
０Ｂを備えた例である。

【００７９】第２の蒸発器７と冷媒管Ｐを介して接続さ
れる第２のボリューム５０Ｂは、ケース内吸込み管４２
を介して第１の圧縮部１２Ａの吸込み案内孔２６ａに接
続される。このケース内吸込み管４２は密閉ケース１０
内の余裕スペースにおいて適宜巻回形成されている。

【００８０】また、第１の圧縮部１２Ａの吐出案内孔２
７ａから接続パイプ３１ａを介して中間ボリューム３０
に連通する。

【００８１】一方、第１のボリューム５０Ａの上端部に
は第１の蒸発器４を介して冷媒管Ｐが接続され、下端部
は連絡配管３２を介して圧縮機１の吸込み部１ｃに接続
される。この連絡配管３２は、密閉ケース１０を貫通し
て内部に延在され、中間ボリューム３０と接続する。

【００８２】第２の圧縮部１２Ｂの吐出案内孔２７ｂ
は、直接、密閉ケース１０内に開放されている。

【００８３】ここでも、上記中間ボリューム３０は必ず
必要とするものではなく、連絡配管３２と接続パイプ３
１ａを合流させたものでも代用できる。ただし、上記中
間ボリューム３０を備えることにより、第１の圧縮部１
２Ａにおける吐出脈動や、第２の圧縮部１２Ｂにおける
吸込み脈動を干渉させることができ、騒音防止やサイク
ルへの脈動を防止できる。

【００８４】上記第２の圧縮部１２Ｂの吐出案内孔２７
ｂが密閉ケース１０内に開放し、かつ凝縮器２に連通す
る冷媒管Ｐの開口端が密閉ケース１０内に位置している
ところから、密閉ケース１０内は凝縮器２の圧力に相当
する条件下にある。

【００８５】第２の蒸発器７と連通する冷媒管Ｐに第２
のボリューム５０Ｂを接続することにより、第２の蒸発
器７から液冷媒が直接第１の圧縮部１２Ａに吸引される
のを防止でき、液圧縮防止による信頼性の向上を得られ
る。

【００８６】上記第２のボリューム５０Ｂは、第１の圧
縮部１２Ａにおける吸込み脈動を干渉させ、サイクル側
への脈動の影響を抑えることができる。さらに、第２の
ボリューム５０Ｂと第１の圧縮部１２Ａの吸込み案内孔
２６ａを接続するケース内吸込み管４２の長さを適切に
選択すると、過給効果を得ることができ、第１の圧縮部
の１２Ａ体積効率の向上を図れる。

【００８７】第１の蒸発器４と連通する配管Ｐに第１の
ボリューム５０Ａを備えることにより、第１の蒸発器４
から液冷媒が直接第２の圧縮部１２Ｂに吸引されるのを
防止でき、液圧縮防止をなし信頼性の向上を図れる。そ
して、第２の圧縮部１２Ｂにおけるガスの吸込み脈動を
干渉させ、サイクル側への脈動の影響を抑える。

【００８８】上記第１のボリューム５０Ａと第２の圧縮
部１２Ｂとを接続する連絡配管３２の長さを適切に選択
すると、過給効果を得ることができ、第２の圧縮部１２
Ｂの体積効率を向上させることができる。

【００８９】なお、ここで第１のボリューム５０Ａと第
２のボリューム５０Ｂを備えたが、これに限定されるも
のではなく、いずれか一方のボリュームのみ備えるよう
にしてもよい。

【００９０】実際のボリューム構成として、以下に述べ
るようなものであってよい。たとえば、図９に示すよう
なボリューム６０は、密閉容器であるうえに、ボリュー
ム６０の上面部から内部に導入側の配管Ｐａが貫通して
接続され、ボリューム６０内部から底面部へ導出側の配
管Ｐｂが貫通して接続される。

【００９１】それぞれの配管Ｐａ，Ｐｂの先端部は、互
いに位置をずらせ、かつ適宜傾けて取り付けられてい
て、それぞれの開口端ｄ，ｄは全く対向しないように構
成される。

【００９２】したがって、導入側配管Ｐａからボリュー
ム６０内部に液冷媒が導入されてきても、確実に一旦は
ボリューム６０の底部に溜まる。液冷媒が直接、導出側
配管Ｐｂに吸込まれることがなく、気液分離効果が得ら
れ、各圧縮部における液圧縮を防止するため信頼性が向
上する。

【００９３】図１０に示すようなボリューム６０Ａであ
ってもよい。すなわち、先に図９で説明したボリューム
６０のように、導入側配管Ｐａと導出側配管Ｐｂを備え
たことを前提として、これら導入側配管Ｐａと導出側配
管Ｐｂの開口端ｄ，ｄ相互間にフィルタ６１を介設した
ものである。

【００９４】したがって、上記フィルタ６１の存在によ
りサイクル内部にあるごみが直接各圧縮部１２Ａ，１２
Ｂの圧縮室１７ａ，１７ｂに吸込まれるのを防止でき
る。さらに、圧縮機を製作する過程でのごみが圧縮室１
７ａ，１７ｂへ侵入することを防止でき、信頼性が向上
する。

【００９５】上述した全てのボリューム４０，４５，５
０Ａ，５０Ｂ，６０，６０Ａは、その容積として、各圧
縮室１７ａ，１７ｂの排除容積以上に設定すると、脈動
緩和に有効となるためサイクルの効率向上に繋げられ
る。また、上述した全てのボリューム４０，４５，５０
Ａ，５０Ｂ，６０，６０Ａに、膨張形マフラ機能を持た
せるようにしてもよい。すなわち、ボリューム、たとえ
ば４０におけるガス吸込み時の音速は、冷媒によって異
なるが、Ｒ１３４ａの場合は１５０ｍ／ｓ前後であり、
Ｒ６００ａの場合は２００ｍ／ｓ前後である。

【００９６】これに対して、ボリューム４０の全長を２
０ｍｍとすると、初期周波数は約４ＫＨｚ以上の消音が
可能となる。さらに、ボリューム６０の全長を２０ｍｍ
以上とすれば、さらに初期周波数を下げることができ
る。

【００９７】たとえば、図９に示すように、ボリューム
６０の全長Ｌに対して、導入側配管Ｐａのボリューム６
０内部での長さをＬ／４とし、導出側配管Ｐｂのボリュ
ーム６０内部での長さをＬ／２とすると、減衰周波数帯
を広げることができる。そのため、有効な周波数の消音
が可能となる。

【００９８】たとえばボリューム６０と圧縮機１とを接
続する配管の長さを３０ｃｍ以上に設定すると、Ｒ１３
４ａ冷媒と、Ｒ６００ａ冷媒の場合の吸込み音速は前記
のとおりであり、５０Ｓ^−１程度から過給効果を得るこ
とができるため、高速運転することなく能力を増大させ
信頼性が向上する。

【００９９】作動冷媒として、先に説明したＲ３４０ａ
やＲ６００ａが有効である。なお、Ｒ２９０（プロペ
ン）では音速が２５０ｍ／ｓ程度になってしまうため、
使用し難い。混合冷媒であれば、Ｒ４０４Ｃや、Ｒ４０
７Ｃであっても、音速が２００ｍ／ｓ以下となるため、
有効である。

【０１００】なお、特にＲ６００ａを用いた場合、冷蔵
庫用として使うときにＲ１３４ａと比較して比体積が約
１．８倍となるため、各圧縮室の排除容積を１．８倍大
きくする必要がある。

【０１０１】いわゆる省エネ運転を考慮すると、圧縮室
の排除容積を小さく抑える方がよいが、最大能力を得る
ためには運転回転数を増加して対応することになる。た
だし、大きい排除容積を高回転で運転すると効率や信頼
性が低下してしまう。

【０１０２】そこで、過給効果を用いると、排除容積を
小さく抑えて高速回転も抑えることが可能になり、信頼
性が向上するとともに通常の運転でも連続的に運転でき
るため、省エネ効果を発揮することとなる。

【０１０３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、過
給効果による能力向上を得られ、気液分離機能を付加し
て液圧縮の防止を図り高い信頼性を保持でき、振動低減
と低騒音化の推進を図れる２段圧縮の圧縮機と、この圧
縮機を搭載して冷凍サイクル内での２つの蒸発器への安
定した流量の分流ができ効率向上を得る冷凍サイクル装
置を提供を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す、冷凍サイクル装
置の冷凍サイクル構成図。

【図２】同実施の形態を示す、変形例の冷凍サイクル構
成図。

【図３】同実施の形態を示す、圧縮機の縦断正面図。

【図４】同実施の形態を示す、図３のａ−ａ線に沿う、
圧縮機の横断平面図。

【図５】他の実施の形態を示す、圧縮機の縦断正面図。

【図６】同実施の形態を示す、図５のａ−ａ線に沿う、
圧縮機の横断平面図。

【図７】さらに他の実施の形態を示す、圧縮機の縦断正
面図。

【図８】同実施の形態を示す、図７のａ−ａ線に沿う、
圧縮機の横断平面図。

【図９】さらに他の実施の形態を示す、ボリュームの縦
断正面図。

【図１０】さらに他の実施の形態を示す、ボリュームの
縦断正面。

【符号の説明】

４…第１の蒸発器、７…第２の蒸発器、１０…密閉ケース、１２Ａ…第１の圧縮部、１２Ｂ…第２の圧縮部、４０，４５，５０Ａ，５０Ｂ，６０，６０Ａ…ボリュー
ム（空間容器部）、３０…中間ボリューム、Ｐａ…冷媒導入側配管、Ｐｂ…冷媒導出側配管、６１…フィルター部材、１７ａ，１７ｂ…圧縮室、２…凝縮器、５…気液分離器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２５Ｂ 5/00 Ｆ２５Ｂ 5/00 Ｚ (72)発明者吉田政敏静岡県富士市蓼原336番地東芝キヤリア株式会社内Ｆターム(参考） 3H003 AA02 AB03 AC03 BA05 BB08 CD01 CD05 3H076 AA04 AA12 BB01 BB21 CC07 CC24 CC91 CC99

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の蒸発温度で蒸発する第１の蒸発器
と、上記第１の蒸発温度より低い第２の蒸発温度で蒸発
する第２の蒸発器を有する冷凍サイクルに組み込まれる
圧縮機として、冷媒ガスを充満させる密閉ケースと、この密閉ケース内に収容され、冷媒ガスを吸込んで１段
目圧縮をなす第１の圧縮部および、１段目圧縮されたガ
スを導入して２段目圧縮をなし吐出する第２の圧縮部
と、これら第１の圧縮部と第２の圧縮部の吸込み経路の少な
くともいずれか一方に設けられ、冷媒ガスを一時的に貯
留する空間容器部を具備したことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】上記圧縮機は、密閉ケース内に低温側蒸発
器である上記第２の蒸発器に相当する圧力の冷媒ガスを
充満させ、上記空間容器部は、高温側蒸発器である上記第１の蒸発
器と圧縮機との間に設けられることを特徴とする請求項
１記載の圧縮機。
【請求項３】上記圧縮機は、密閉ケース内に高温側蒸発
器である上記第１の蒸発器に相当する圧力の冷媒ガスを
充満させ、上記空間容器部は、低温側蒸発器である上記第２の蒸発
器と圧縮機との間に設けられることを特徴とする請求項
１記載の圧縮機。
【請求項４】上記圧縮機は、密閉ケース内に上記凝縮器
に相当する圧力の冷媒ガスを充満させ、上記空間容器部は、第１の蒸発器および第２の蒸発器
の、少なくともいずれか一方の蒸発器と圧縮機との間に
設けられることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項５】上記空間容器部に接続される冷媒導入側配
管と冷媒導出側配管は、空間容器部内における互いの開
口端が対向しないよう位置をずらして設けられることを
特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の
圧縮機。
【請求項６】上記空間容器部の内部において、冷媒導入
側配管と導出側配管の開口端相互間に、フィルター部材
が介設されることを特徴とする請求項５記載の圧縮機。
【請求項７】上記空間容器部の容積は、上記第１の圧縮
部と第２の圧縮部における各圧縮室の排除容積以上に設
定されることを特徴とする請求項１ないし請求項６のい
ずれかに記載の圧縮機。
【請求項８】上記空間容器部は、マフラー機能を有する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに
記載の圧縮機。
【請求項９】上記空間容器部の全長を、２０ｍｍ以上に
設定したことを特徴とする請求項１ないし請求項８のい
ずれかに記載の圧縮機。
【請求項１０】上記空間容器部と上記各圧縮部との接続
配管の全長を、３０ｃｍ以上に設定したことを特徴とす
る請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項１１】請求項１に記載の圧縮機と、凝縮器と、
第１の減圧膨張装置と、第１の蒸発器と、気液分離器
と、第２の減圧膨張装置と、第２の蒸発器とを連通して
構成される冷凍サイクルであり、冷媒ガスとして、Ｒ６
００ａ（イソブタン）、あるいはＲ１３４ａを用いたこ
とを特徴とする冷凍サイクル装置。