JP3847493B2 - Two-stage compression refrigeration system - Google Patents
Two-stage compression refrigeration system Download PDFInfo
- Publication number
- JP3847493B2 JP3847493B2 JP24751599A JP24751599A JP3847493B2 JP 3847493 B2 JP3847493 B2 JP 3847493B2 JP 24751599 A JP24751599 A JP 24751599A JP 24751599 A JP24751599 A JP 24751599A JP 3847493 B2 JP3847493 B2 JP 3847493B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stage compression
- compression element
- low
- stage
- intermediate pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
- F25B2400/13—Economisers
Landscapes
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、2つの圧縮要素を持つ二段圧縮機を備えた二段圧縮冷凍冷蔵装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
冷凍機器分野において、低温熱源および高温熱源確保の一環として、高圧縮比運転に適した多段圧縮機を用いた二段圧縮冷凍装置が提案されている。従来の二段圧縮冷凍装置として、例えば特開平5−133368号公報に示されているものがある。
【0003】
以下、図面を参照しながら上記従来の二段圧縮冷凍装置の一例について説明する。
【0004】
図11は従来の二段圧縮機を使用した二段圧縮冷凍サイクルの配管系統図である。
【0005】
図11において、1は二段圧縮機で、2は凝縮器、3は第1膨張弁、4は気液分離機、5は第2膨張弁、6は蒸発器、7はアキュムレータであり、これらが順次配管により接続されている。8は密閉容器であり、密閉容器8内の上部空間にはモーター9、その下部には二段圧縮機構10が配置され、その外周部および底部が油溜11として構成されている。二段圧縮機構10は、上部の高段圧縮要素12と下部の低段圧縮要素13と両圧縮要素(12,13)の間に配置された平板形状の中板14とからなる。15は第1偏心部15aと第2偏心部15bを持つクランクシャフトであり、モーター9のローター9aに固定されている。16、17はクランクシャフト15の第1偏心部15aと第2偏心部15bに装着された第1ピストンおよび第2ピストンである。高段圧縮要素12の気筒容積は、低段圧縮要素13の気筒容積の約45〜65%に設定されている。低段圧縮要素13の吐出側と高段圧縮要素12の吸入側とは連通路18を介して連通している。19は冷媒インジェクション通路であり、連通路18と気液分離機4の下流側とを連通している。
【0006】
以上のように構成された二段圧縮冷凍装置について、以下その動作を説明する。
【0007】
モーター3によってクランクシャフト15が回転すると、低段圧縮要素13はアキュームレータ7から冷媒ガスを吸入して圧縮し、連通路18に吐出する。低段圧縮要素13から連通路18に吐出された冷媒ガスは、冷媒インジェクション通路19からの冷媒ガスと混合して、高段圧縮要素12の吸入側から吸入され、再び圧縮される。高段圧縮要素12で圧縮された冷媒ガスは、密閉容器8内に一旦吐出された後に、配管を介して凝縮器2に送られる。凝縮器2で冷媒ガスは放熱して凝縮されて液冷媒になった後、第1膨張弁3により減圧される。そして、気液分離器4に流入し、一部はそこで蒸発する。これにより、気液分離器4内底部には液冷媒が貯溜され、気液分離器4内上部には一段膨張した飽和ガス冷媒が溜まる。そして、気液分離器4内からは液冷媒のみが第2膨張弁5方向に流出し、そこで減圧されて蒸発器6に流入して蒸発する。このときに周囲から熱を奪うことによって蒸発器6は冷却作用を発揮する。そして、蒸発器6を出た低温ガス冷媒はアキュームレータ7を経て二段圧縮機1に帰還し、再び低段圧縮要素13に吸入される。
【0008】
一方、気液分離器4内上部の飽和ガス冷媒は、冷媒インジェクション通路19を経て連通路18に流入する。そこで、低段圧縮要素13から吐出された冷媒ガスの温度を下げるため、高段圧縮要素12が吸入する冷媒ガスの温度を下げることができ、効率を向上することができる。また、高段圧縮要素12の吐出ガスの温度も低くなるため、圧縮機の過熱を防止でき、潤滑油の粘度低下による潤滑不良や潤滑油の劣化を防止できる。
【0009】
このように二段圧縮冷凍サイクルを使用した方が、一段圧縮冷凍サイクルを使用する場合よりも冷凍サイクルの効率が向上し、圧縮機の信頼性が向上する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、二段圧縮冷凍サイクルを、例えば冷凍冷蔵庫等の冷凍と冷蔵等の2つ以上の温度帯を必要とする装置に適用する場合には、最も温度の低い冷凍室の庫内温度が−18℃〜−22℃程度に設定されるため、蒸発器6の蒸発温度はそれより低い約−30℃前後にする必要があった。一方、蒸発温度が高いほど圧縮機の効率は高くなるため、できるだけ蒸発温度を高く設計する必要があるが、前記した冷凍室の庫内温度の制限から蒸発温度はある値以下に制限される。このため、庫内温度が3℃〜7℃程度である冷蔵室の冷却にも、−30℃前後の蒸発器6で冷却した低温の冷気を使用しなければならず、蒸発温度が低いため冷却システムの効率が悪くなることに加えて、冷蔵室庫内の温度制御の精度が悪くなると共に庫内各部の温度が不均一になるという欠点があった。
【0011】
本発明は従来の課題を解決するもので、冷凍冷蔵装置の冷凍室と冷蔵室の各庫内温度に適した蒸発温度を持つ2つの蒸発器と二段圧縮機を備えることにより、各庫内の温度制御の精度を高めると共に庫内各部の温度の均一化が図れ、更に高効率で消費電力が少なく、また信頼性の高い二段圧縮冷凍冷蔵装置を提供することを目的とする。
【0012】
また、上記従来の構成は、蒸発器6のみで冷却作用を得る必要があるために、気液分離器4から分流する冷媒循環量は冷媒インジェクション通路19側よりも第2膨張弁5側の方が多くなる。そのため、二段圧縮機1の高段圧縮要素12の気筒容積は低段圧縮要素13の気筒容積の約45〜65%に設定されている。この二段圧縮機1を、冷凍冷蔵装置の冷凍室と冷蔵室の各庫内温度に適した2つの蒸発器を持つ冷凍サイクルに適用する場合には、高段圧縮要素12の気筒容積が低段圧縮要素13の気筒容積よりかなり小さいために、冷蔵室用の蒸発器の冷凍能力が小さくなり、冷凍室と冷蔵室を適正に冷却することができない可能性があるという欠点があった。
【0013】
本発明の他の目的は、冷凍冷蔵装置の冷凍室と冷蔵室の各庫内温度に適した蒸発温度を持つ2つの蒸発器と二段圧縮機を備え、かつ高段圧縮要素の気筒容積と低段圧縮要素の気筒容積の比率を適正にすることにより、冷凍冷蔵装置の冷凍室と冷蔵室などの異なる温度帯の庫内のどちらか一方が冷凍能力不足になったり、冷凍能力過剰になること無く、各庫内を適正に冷却でき、かつ高効率で消費電力の少ない二段圧縮冷凍冷蔵装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明は、密閉容器内にモーターと、ピストンがシリンダー内を往復運動する低段圧縮要素及び高段圧縮要素を備えた往復動式の二段圧縮機と、前記高段圧縮要素の吐出側と配管接続した凝縮器と、前記凝縮器の出口側と配管接続した中間圧用膨張装置と、前記低段圧縮要素の吐出側ならびに前記高段圧縮要素の吸入側と共に連通する中間圧用吸入パイプと、前記中間圧用膨張装置と前記中間圧用吸入パイプとの間に配管接続された中間圧用蒸発器と、前記凝縮器の出口側あるいは前記中間圧用膨張装置の出口側と配管接続した低圧用膨張装置と、前記低圧用膨張装置と前記二段圧縮機の低段圧縮要素の吸入側との間に配管接続された低圧用蒸発器とからなり、前記低段圧縮要素の吐出側と前記高段圧縮要素の吸入側とが前記密閉容器内に連通した構成としたのである。
【0015】
これにより、冷凍冷蔵装置の2つの蒸発器はそれぞれ、冷凍室と冷蔵室等の各庫内温度に適した蒸発温度にすることができ、各庫内の温度制御の精度が高くなると共に庫内各部の温度の均一化が図れる。また、特に中間圧用蒸発器の蒸発温度を高く設定できるため圧縮機の効率が向上すると共に、各庫内を必要以上に温度の低い冷気で冷却することが無いため冷凍サイクル全体の効率が向上する。更に、密閉容器内が中間圧力になっているため、低段圧縮要素ならびに高段圧縮要素のそれぞれの圧縮室内と密閉容器内との圧力差が小さく、各圧縮要素と密閉容器内の間での冷媒ガスの漏れ量を少なくすることができ、二段圧縮機の冷凍能力、ならびに効率を向上することができる。
【0016】
また、本発明は、密閉容器内にモーターと、ピストンがシリンダー内を往復運動する低段圧縮要素及び高段圧縮要素を備えた往復動式の二段圧縮機と、前記高段圧縮要素の吐出側と配管接続した凝縮器と、前記凝縮器の出口側と配管接続した中間圧用膨張装置と、前記低段圧縮要素の吐出側ならびに前記高段圧縮要素の吸入側と共に連通する中間圧用吸入パイプと、前記中間圧用膨張装置と前記中間圧用吸入パイプとの間に配管接続された中間圧用蒸発器と、前記凝縮器の出口側あるいは前記中間圧用膨張装置の出口側と配管接続した低圧用膨張装置と、前記低圧用膨張装置と前記二段圧縮機の低段圧縮要素の吸入側との間に配管接続された低圧用蒸発器とからなり、前記低段圧縮要素の吸入側が前記密閉容器内に連通した構成としたのである。
【0017】
これにより、冷凍冷蔵装置の2つの蒸発器はそれぞれ、冷凍室と冷蔵室等の各庫内温度に適した蒸発温度にすることができ、各庫内の温度制御の精度が高くなると共に庫内各部の温度の均一化が図れる。また、特に中間圧用蒸発器の蒸発温度を高く設定できるため圧縮機の効率が向上すると共に、各庫内を必要以上に温度の低い冷気で冷却することが無いため冷凍サイクル全体の効率が向上する。更に、密閉容器内が低圧になっており、低圧用蒸発器から戻ってくる温度の低い冷媒ガスで密閉容器内の各圧縮要素やモータを冷却できるので、各圧縮要素の過熱を防止でき信頼性が向上すると共に、モータの温度低下によりモータ効率を向上することができる。
【0020】
また、本発明は、低段圧縮要素の気筒容積VLと高段圧縮要素の気筒容積VHの比VH/VLが0.5〜1.3の範囲に設定された構成としたのである。
【0021】
これにより、冷凍冷蔵装置の2つの蒸発器はそれぞれ、冷凍室と冷蔵室等の各庫内温度に適した蒸発温度にすることができ、各庫内の温度制御の精度が高くなると共に庫内各部の温度の均一化が図れる。また、特に中間圧用蒸発器の蒸発温度を高く設定できるため圧縮機の効率が向上すると共に、各庫内を必要以上に温度の低い冷気で冷却することが無いため冷凍サイクル全体の効率が向上する。更に、高段圧縮要素の気筒容積と低段圧縮要素の気筒容積の比率を適正にすることにより、冷凍冷蔵装置の冷凍室と冷蔵室などの異なる温度帯の庫内のどちらか一方が冷凍能力不足になったり、冷凍能力過剰になること無く、各庫内を適正に冷却でき、かつ高効率で消費電力を少なくすることができる。また、高圧、低圧、中間圧の各圧力に応じた気筒容積の比率にすることにより、モータの最大トルクとトルク変動を小さくすることができ、モータ効率の向上と振動低減ができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、密閉容器内にモーターと、ピストンがシリンダー内を往復運動する低段圧縮要素及び高段圧縮要素を備えた往復動式の二段圧縮機と、前記高段圧縮要素の吐出側と配管接続した凝縮器と、前記凝縮器の出口側と配管接続した中間圧用膨張装置と、前記低段圧縮要素の吐出側ならびに前記高段圧縮要素の吸入側と共に連通する中間圧用吸入パイプと、前記中間圧用膨張装置と前記中間圧用吸入パイプとの間に配管接続された中間圧用蒸発器と、前記凝縮器の出口側あるいは前記中間圧用膨張装置の出口側と配管接続した低圧用膨張装置と、前記低圧用膨張装置と前記二段圧縮機の低段圧縮要素の吸入側との間に配管接続された低圧用蒸発器とからなり、前記低段圧縮要素の吐出側と前記高段圧縮要素の吸入側とが前記密閉容器内に連通した構成としたものであり、冷凍冷蔵装置の2つの蒸発器は、蒸発圧力がそれぞれ低圧と中間圧になるため、冷凍室と冷蔵室等の各庫内温度に適した蒸発器温度にそれぞれすることができ、各庫内の温度制御の精度が高くなると共に庫内各部の温度の均一化が図れる。また、特に中間圧用蒸発器の蒸発温度を高く設定できることから、圧縮機の効率が向上すると共に、各庫内を必要以上に温度の低い冷気で冷却することが無いため冷凍サイクル全体の効率が向上する。更に、低段圧縮要素の吐出側と高段圧縮要素の吸入側とが密閉容器内に連通しているため、密閉容器内が中間圧力になり、低段圧縮要素ならびに高段圧縮要素のそれぞれの圧縮室内と密閉容器内との圧力差が小さく、各圧縮要素と密閉容器内の間での冷媒ガスの漏れ量を少なくすることができ、二段圧縮機の冷凍能力、ならびに効率を向上することができるという作用を有する。
【0025】
請求項2に記載の発明は、密閉容器内にモーターと、ピストンがシリンダー内を往復運動する低段圧縮要素及び高段圧縮要素を備えた往復動式の二段圧縮機と、前記高段圧縮要素の吐出側と配管接続した凝縮器と、前記凝縮器の出口側と配管接続した中間圧用膨張装置と、前記低段圧縮要素の吐出側ならびに前記高段圧縮要素の吸入側と共に連通する中間圧用吸入パイプと、前記中間圧用膨張装置と前記中間圧用吸入パイプとの間に配管接続された中間圧用蒸発器と、前記凝縮器の出口側あるいは前記中間圧用膨張装置の出口側と配管接続した低圧用膨張装置と、前記低圧用膨張装置と前記二段圧縮機の低段圧縮要素の吸入側との間に配管接続された低圧用蒸発器とからなり、前記低段圧縮要素の吸入側が前記密閉容器内に連通した構成としたものであり、冷凍冷蔵装置の2つの蒸発器は、蒸発圧力がそれぞれ低圧と中間圧になるため、冷凍室と冷蔵室等の各庫内温度に適した蒸発器温度にそれぞれすることができ、各庫内の温度制御の精度が高くなると共に庫内各部の温度の均一化が図れる。また、特に中間圧用蒸発器の蒸発温度を高く設定できることから、圧縮機の効率が向上すると共に、各庫内を必要以上に温度の低い冷気で冷却することが無いため冷凍サイクル全体の効率が向上する。更に、低段圧縮要素の吸入側が密閉容器内に連通しているため、密閉容器内が低圧になり、低圧用蒸発器から戻ってくる温度の低い冷媒ガスで密閉容器内の各圧縮要素やモータを冷却できるので、各圧縮要素の過熱を防止でき信頼性が向上すると共に、モータの温度低下によりモータ効率を向上することができるという作用を有する。
【0027】
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の発明に、さらに、低段圧縮要素の気筒容積VLと高段圧縮要素の気筒容積VHの比VH/VLが0.5〜1.3の範囲に設定するように構成されたものであり、請求項1あるいは請求項2あるいは請求項3に記載の発明の作用に加えて、高段圧縮要素の気筒容積と低段圧縮要素の気筒容積の比率を適正にすることにより、冷凍冷蔵装置の冷凍室と冷蔵室などの異なる温度帯の庫内のどちらか一方が冷凍能力不足になったり、冷凍能力過剰になること無く、各庫内を適正に冷却でき、かつ高効率で消費電力を少なくするという作用を有する。また、高圧、低圧、中間圧の各圧力に応じた気筒容積の比率にすることにより、モータの最大トルクとトルク変動を小さくすることができ、モータ効率の向上と振動低減ができる。
【0029】
【実施例】
以下、本発明による二段圧縮冷凍冷蔵装置の実施例について、図面を参照しながら説明する。尚、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【0030】
(実施例1)
図1は本発明の実施例1による二段圧縮冷凍冷蔵装置の冷媒回路図を示す。図2は同実施例の二段圧縮冷凍冷蔵装置に使用する二段圧縮機の平面断面図を示す。図3は同実施例の二段圧縮冷凍冷蔵装置に使用する二段圧縮機の縦断面図を示す。図4は同実施例の二段圧縮冷凍冷蔵装置における冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図である。
【0031】
図1、図2、図3、図4において、20は、密閉容器21内にモーター22と低段圧縮要素23と高段圧縮要素24とを備えた二段圧縮機である。25は高段圧縮要素24の吐出側と配管接続した凝縮器であり、26は凝縮器25の出口側と配管接続した中間圧用膨張装置である。27は低段圧縮要素23の吐出側ならびに高段圧縮要素24の吸入側と共に連通する中間圧用吸入パイプであり、28は中間圧用膨張装置26と中間圧用吸入パイプ27との間に配管接続された中間圧用蒸発器である。29は凝縮器25の出口側と配管接続した低圧用膨張装置であり、30は低圧用膨張装置29と二段圧縮機20の低段圧縮要素23の吸入側との間に配管接続された低圧用蒸発器である。低段圧縮要素23の吐出側と高段圧縮要素24の吸入側は密閉容器21内に連通している。
【0032】
低段圧縮要素23は、シリンダー31、ピストン32、コンロッド33、吸入マフラー34、吐出マフラー35等からなり、高段圧縮要素24も同様にシリンダー36、ピストン37、コンロッド38、吸入マフラー39、吐出マフラー40等からなる。モーター22は、クランクシャフト41に固定されたローター42、ステーター43により構成されている。クランクシャフト41は偏心部41aを有し、偏心部41aとピストン32、37はそれぞれコンロッド33、38により連結されている。42は密閉容器21に固定され、吸入マフラー34と低圧用蒸発器30を連通する低圧用吸入パイプである。43は密閉容器21に固定された吐出パイプであり、一端が吐出管44を介して吐出マフラー40に連通し、他端が配管を介して凝縮器25に連通している。45は潤滑油で、密閉容器21の下部に貯溜している。
【0033】
以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作を説明する。
【0034】
モーター22によってクランクシャフト41が回転すると、コンロッド33、38によりピストン32、37はそれぞれシリンダー31、36内を往復運動する。そして、低段圧縮要素23は、低圧用蒸発器30から低圧用吸入パイプ42、吸入マフラー34を介してシリンダー31内に冷媒ガスを吸入した後、中間圧まで圧縮して吐出マフラー35を介して密閉容器21内に吐出する。吐出マフラー35から吐出された冷媒ガスは、中間圧用吸入パイプ27から密閉容器21内に流入する冷媒ガスと混合して、高段圧縮要素24の吸入マフラー39からシリンダー36内に吸入され、再び圧縮される。高段圧縮要素24で圧縮された冷媒ガスは、吐出マフラー40、吐出管44、吐出パイプ43を通って凝縮器25に送られる。凝縮器25で冷媒ガスは放熱して凝縮されて液冷媒になった後、2つの流路に分かれる。一方は、中間圧用膨張装置26に流れて減圧され、中間圧用蒸発器28に流入して蒸発する。このときに周囲から熱を奪うことによって中間圧用蒸発器28は冷却作用を発揮する。そして、中間圧用蒸発器28を出た冷媒ガスは中間圧用吸入パイプ27を経て二段圧縮機1に帰還する。
【0035】
凝縮器25からの他方の液冷媒は、低圧用膨張装置29に流れて減圧され、低圧用蒸発器30に流入して蒸発する。このときに周囲から熱を奪うことによって低圧用蒸発器28は冷却作用を発揮する。そして、低圧用蒸発器30を出た冷媒ガスは低圧用吸入パイプ42を経て二段圧縮機1に帰還し、再び低段圧縮要素23に吸入される。
【0036】
また、潤滑油45はクランクシャフト41の下端部から遠心力によって吸い上げられ、クランクシャフト41の各摺動部を潤滑した後、偏心部41aの上端部から遠心力によって飛散して、ピストン32、37とシリンダー31、36の摺動部やコンロッド33、38の摺動部を潤滑する。
【0037】
本実施例の冷凍サイクルは図4に示されるように、中間圧用蒸発器28内の冷媒は中間圧に、低圧用蒸発器30内の冷媒は低圧になる。この冷凍サイクルを冷凍冷蔵装置に適用する場合、中間圧用蒸発器28を冷蔵用に使用し、低圧用蒸発器30を冷凍用に使用する。そのため、冷凍室と冷蔵室等の各庫内温度に適した蒸発器温度にそれぞれすることができる。例えば、冷蔵室の温度を3℃〜7℃、冷凍室の温度を−18℃〜−22℃に設定する場合には、中間圧用蒸発器28の蒸発温度を0℃〜−10℃程度に、低圧用蒸発器30の蒸発温度を−25℃〜−35℃程度に設定することができ、各庫内の温度と蒸発温度の差が小さいため、各庫内の温度制御の精度が高くなると共に庫内各部の温度の均一化が図れる。また、特に中間圧用蒸発器28の蒸発温度を高く設定できることから、二段圧縮機20の効率が向上すると共に、各庫内を必要以上に温度の低い冷気で冷却することが無いため冷凍サイクル全体の効率が向上する。
【0038】
更に、低段圧縮要素23の吐出側と高段圧縮要素24の吸入側とが密閉容器20内に連通しているため、密閉容器20内が中間圧力になり、低段圧縮要素23ならびに高段圧縮要素24のそれぞれのシリンダー31、36内と密閉容器21内との圧力差が小さく、各圧縮要素と密閉容器21内の間での冷媒ガスの漏れ量を少なくすることができ、二段圧縮機20の冷凍能力、ならびに効率を向上することができる。
【0039】
以上のように本実施例の二段圧縮冷凍冷蔵装置は、密閉容器21内にモーター22と低段圧縮要素23と高段圧縮要素24とを備えた二段圧縮機20と、高段圧縮要素24の吐出側と配管接続した凝縮器25と、凝縮器25の出口側と配管接続した中間圧用膨張装置26と、低段圧縮要素23の吐出側ならびに高段圧縮要素24の吸入側と共に連通する中間圧用吸入パイプ27と、中間圧用膨張装置26と中間圧用吸入パイプ27との間に配管接続された中間圧用蒸発器28と、凝縮器25の出口側あるいは中間圧用膨張装置26の出口側と配管接続した低圧用膨張装置29と、低圧用膨張装置29と二段圧縮機20の低段圧縮要素23の吸入側との間に配管接続された低圧用蒸発器30とからなり、低段圧縮要素23の吐出側と高段圧縮要素24の吸入側とが密閉容器21内に連通した構成となっているので、各庫内の温度制御の精度を高めると共に庫内各部の温度の均一化が図れ、更に高効率で消費電力が少ない二段圧縮冷凍冷蔵装置とすることができる。
【0040】
(実施例2)
図5は本発明の実施例2による二段圧縮冷凍冷蔵装置の冷媒回路図を示す。図6は同実施例の二段圧縮冷凍冷蔵装置に使用する二段圧縮機の平面断面図を示す。
【0041】
以下、図面を参照しながら説明するが、実施例1と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。 図5、図6において、46は、低段圧縮要素47と高段圧縮要素48とを備えた二段圧縮機である。49は低段圧縮要素47の吐出側ならびに高段圧縮要素48の吸入側と共に連通する中間圧用吸入パイプである。50は密閉容器21に固定された低圧用吸入パイプであり、低圧用蒸発器30と密閉容器21内を連通している。また、低段圧縮要素47の吸入側は吸入マフラー51から密閉容器21内に連通している。52は高段圧縮要素48の吸入マフラーであり、中間圧用吸入パイプ49と連通している。53は吐出マフラー54と吸入マフラー52を連通する連通管である。
【0042】
以上のように構成された二段圧縮冷凍冷蔵装置について、以下その動作を説明する。
【0043】
二段圧縮機46の内部構成以外は実施例1と同じなので、本冷凍サイクルによる効果は実施例1とほぼ同様に得られる。すなわち、各庫内の温度制御の精度を高めると共に庫内各部の温度の均一化が図れ、更に高効率で消費電力を少なくすることができる。
【0044】
本実施例では、低段圧縮要素47の吸入側が密閉容器21内に連通しているため、密閉容器21内が低圧になり、低圧用蒸発器30から戻ってくる温度の低い冷媒ガスで密閉容器21内の低段圧縮要素47、高段圧縮要素48やモータ22を冷却できるので、各圧縮要素47、48の過熱を防止でき信頼性が向上すると共に、モータ22の温度低下によりモータ効率を向上することができる。
【0045】
以上のように本実施例の二段圧縮冷凍冷蔵装置は、密閉容器21内にモーター22と低段圧縮要素47と高段圧縮要素48とを備えた二段圧縮機46と、高段圧縮要素48の吐出側と配管接続した凝縮器28と、凝縮器28の出口側と配管接続した中間圧用膨張装置26と、低段圧縮要素47の吐出側ならびに高段圧縮要素48の吸入側と共に連通する中間圧用吸入パイプ49と、中間圧用膨張装置26と中間圧用吸入パイプ49との間に配管接続された中間圧用蒸発器28と、凝縮器25の出口側あるいは中間圧用膨張装置26の出口側と配管接続した低圧用膨張装置29と、低圧用膨張装置29と二段圧縮機46の低段圧縮要素47の吸入側との間に配管接続された低圧用蒸発器30とからなり、低段圧縮要素47の吸入側が密閉容器21内に連通した構成となっているので、各庫内の温度制御の精度を高めると共に庫内各部の温度の均一化が図れ、更に高効率で消費電力を少なくすることができ、更に二段圧縮機46の信頼性を向上させ、モータ効率を向上することができる。
【0046】
(実施例3)
図7は本発明の実施例3による二段圧縮冷凍冷蔵装置の冷媒回路図を示す。図8は同実施例の二段圧縮冷凍冷蔵装置に使用する二段圧縮機の平面断面図を示す。
【0047】
以下、図面を参照しながら説明するが、実施例1と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。図8、図9において、55は、低段圧縮要素56と高段圧縮要素57とを備えた二段圧縮機である。58は低段圧縮要素56の吐出側ならびに高段圧縮要素57の吸入側と共に連通する中間圧用吸入パイプである。59は高段圧縮要素57の吸入マフラーであり、中間圧用吸入パイプ58と連通している。60は吐出マフラー61と吸入マフラー59を連通する連通管である。62は密閉容器21に固定された吐出パイプであり、一端が密閉容器21内に連通し、他端が配管を介して凝縮器25に連通している。また、高段圧縮要素57の吐出側は吐出マフラー63から密閉容器21内に連通している。
【0048】
以上のように構成された二段圧縮冷凍冷蔵装置について、以下その動作を説明する。
【0049】
二段圧縮機55の内部構成以外は実施例1と同じなので、本冷凍サイクルによる効果は実施例1とほぼ同様に得られる。すなわち、各庫内の温度制御の精度を高めると共に庫内各部の温度の均一化が図れ、更に高効率で消費電力を少なくすることができる。
【0050】
本実施例では、高段圧縮要素57の吐出側が密閉容器21内に連通しているため、密閉容器21内が高圧になり、密閉容器21内の圧力がシリンダー31、36内の圧力よりも高くなる。そのため、クランクシャフト41の偏心部41aからシリンダー31、36部に飛散した潤滑油45は、圧力差によりシリンダー31、36とピストン32、37のそれぞれの隙間に流入して、ピストン32、37とシリンダー31、36等の摺動部の潤滑性が向上して信頼性を向上することができる。
【0051】
以上のように本実施例の二段圧縮冷凍冷蔵装置は、密閉容器21内にモーター22と低段圧縮要素56と高段圧縮要素57とを備えた二段圧縮機55と、高段圧縮要素57の吐出側と配管接続した凝縮器25と、凝縮器25の出口側と配管接続した中間圧用膨張装置26と、低段圧縮要素56の吐出側ならびに高段圧縮要素57の吸入側と共に連通する中間圧用吸入パイプ58と、中間圧用膨張装置26と中間圧用吸入パイプ58との間に配管接続された中間圧用蒸発器28と、凝縮器25の出口側あるいは中間圧用膨張装置26の出口側と配管接続した低圧用膨張装置29と、低圧用膨張装置29と二段圧縮機55の低段圧縮要素56の吸入側との間に配管接続された低圧用蒸発器30とからなり、高段圧縮要素57の吐出側が密閉容器21内に連通した構成となっているので、各庫内の温度制御の精度を高めると共に庫内各部の温度の均一化が図れ、更に高効率で消費電力を少なくすることができ、更に圧力差により密閉容器21内から低段圧縮要素56ならびに高段圧縮要素57それぞれのシリンダー31、36内への潤滑油45の供給が十分にでき、ピストン32、37とシリンダー31、36等の摺動部の潤滑性が向上して信頼性を向上することができる。
【0052】
(実施例4)
図9は本発明の実施例4による二段圧縮冷凍冷蔵装置に使用する二段圧縮機の縦断面図を示す。
【0053】
以下、図面を参照しながら説明するが、実施例1あるいは実施例2あるいは実施例3と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。 図9において、64は、低段圧縮要素65と高段圧縮要素66とを備えた二段圧縮機である。低段圧縮要素65は、シリンダー66、ピストン67、コンロッド68、吸入マフラー34、吐出マフラー35等からなり、高段圧縮要素66も同様にシリンダー69、ピストン70、コンロッド71、吸入マフラー39、吐出マフラー40等からなる。低段圧縮要素65の気筒容積VLと高段圧縮要素66の気筒容積VHの比VH/VLは0.5〜1.3の範囲に設定されている。
【0054】
以上のように構成された二段圧縮冷凍冷蔵装置について、以下その動作を説明する。
【0055】
二段圧縮機64の気筒容積の比VH/VL以外は実施例1あるいは実施例2あるいは実施例3と同じなので、本冷凍サイクルによる効果は実施例1あるいは実施例2あるいは実施例3とほぼ同様に得られる。すなわち、各庫内の温度制御の精度を高めると共に庫内各部の温度の均一化が図れ、更に高効率で消費電力が少なく、また信頼性を高くすることができる。
【0056】
本実施例では、低段圧縮要素65の気筒容積VLと高段圧縮要素69の気筒容積VHの比VH/VLは0.5〜1.3の範囲に設定しており、その効果を以下に説明する。
【0057】
一般に冷凍冷蔵庫は、冷凍室の庫内容積に対する冷蔵室の庫内容積の比率は、1.5〜4.0程度になり冷蔵室の方が大きいが、冷凍室の方をより低温にすることから必要な冷凍能力はこの比率より小さくなる。そのため、冷凍室の必要冷凍能力に対する冷蔵室の必要冷凍能力の比は、0.5〜1.1程度になる。
【0058】
例えば、パーシャル室等を含めた冷蔵室の温度を−5℃〜7℃、冷凍室の温度を−22℃〜−18℃に設定する場合には、中間圧用蒸発器28の蒸発温度を−20℃〜0℃程度に、低圧用蒸発器30の蒸発温度を−35℃〜−25℃程度に設定する。これらの蒸発温度のときに、冷凍室と冷蔵室との冷凍能力の比率を前記した0.5〜1.1にする場合には、発明者の検討によれば、低段圧縮要素65の気筒容積VLと高段圧縮要素69の気筒容積VHの比VH/VLは0.5〜1.3にすれば良いことが計算と実験から分かっている。
【0059】
VH/VLの値が小さ過ぎると、高段圧縮側の冷媒循環量が減少し、中間圧用蒸発器28の冷凍能力が小さくなって、冷蔵室の庫内温度が上昇する等の悪影響が現れる。一方、VH/VLの値が大き過ぎると、低段圧縮側の冷媒循環量が減少し、低圧用蒸発器30の冷凍能力が小さくなって、冷凍室の庫内温度が上昇する等の悪影響が現れる。
【0060】
従って、高段圧縮要素66の気筒容積と低段圧縮要素64の気筒容積の比率を適正にすることにより、冷凍冷蔵装置の冷凍室と冷蔵室などの異なる温度帯の庫内のどちらか一方が冷凍能力不足になったり、冷凍能力過剰になること無く、各庫内を適正に冷却でき、かつ高効率で消費電力を少なくすることができる。
【0061】
更に、圧縮機運転中において、高圧と中間圧の差圧が中間圧と低圧の差圧より大きい場合は、高段圧縮要素66の気筒容積を低段圧縮要素64の気筒容積より小さくすることにより、高段圧縮要素66の圧縮に必要なトルクと低段圧縮要素64の圧縮に必要なトルクの差が小さくなり、モータ22の最大トルクとトルク変動を小さくすることができ、モータ効率の向上と振動低減ができる。この場合、各気筒容積の調整はピストン67、70の外径の変更により行う。また、逆に高圧と中間圧の差圧が中間圧と低圧の差圧より小さい場合は、高段圧縮要素66の気筒容積を低段圧縮要素64の気筒容積より大きくすることにより、同様の効果が得られる。
【0062】
以上のように本実施例の二段圧縮冷凍冷蔵装置は、低段圧縮要素65の気筒容積VLと高段圧縮要素66の気筒容積VHの比VH/VLが0.5〜1.3の範囲に設定された構成となっているので、実施例1あるいは実施例2あるいは実施例3の効果に加えて、冷凍冷蔵装置の冷凍室と冷蔵室などの異なる温度帯の庫内のどちらか一方が冷凍能力不足になったり、冷凍能力過剰になること無く、各庫内を適正に冷却でき、かつ高効率で消費電力を少なくすることができる。また、高圧、低圧、中間圧の各圧力に応じた気筒容積の比率にすることにより、モータ22の最大トルクとトルク変動を小さくすることができ、モータ効率の向上と振動低減ができる。
【0063】
(実施例5)
図10は本発明の実施例5による二段圧縮冷凍冷蔵装置に使用する二段圧縮機の平面断面図を示す。
【0064】
以下、図面を参照しながら説明するが、実施例1と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。 図10において、72は、低段圧縮要素23と高段圧縮要素73とを備えた二段圧縮機である。74は低段圧縮要素23の吐出側ならびに高段圧縮要素73の吸入側と共に連通する中間圧用吸入パイプである。75は高段圧縮要素73の吸入マフラーである。中間圧用吸入パイプ74の密閉容器21内への開口部が高段側圧縮要素73の吸入マフラー75にわずかな隙間を介して連通している。
【0065】
以上のように構成された二段圧縮冷凍冷蔵装置について、以下その動作を説明する。
【0066】
二段圧縮機46の内部構成以外は実施例1と同じなので、本冷凍サイクルによる効果は実施例1とほぼ同様に得られる。すなわち、各庫内の温度制御の精度を高めると共に庫内各部の温度の均一化が図れ、更に高効率で消費電力を少なくすることができる。
【0067】
本実施例では、中間圧用吸入パイプ74の密閉容器21内への開口部が高段側圧縮要素73の吸入マフラー75にわずかな隙間を介して連通しているため、中間圧用蒸発器28から中間圧用吸入パイプ74を通って密閉容器21内に戻ってきた冷媒ガスは、わずかな隙間を介して高段圧縮要素73の吸入側にある吸入マフラー75に吸入される。そのため、冷媒ガスは、低段圧縮要素23や高段圧縮要素73やモータ22からの受熱の影響が小さく、温度上昇が小さく抑えられる。従って、吸入される冷媒ガスの密度が大きくなり、冷媒循環量が多くなると共に効率を向上することができる。
【0068】
更に、中間圧用吸入パイプ74と高段圧縮要素73の吸入側が直接接続される場合に比べて、わずかな隙間があるために高段圧縮要素73からの圧力脈動は密閉容器21内に拡散し、中間圧用吸入パイプ74に伝わり難く、騒音の発生を防止できる。
【0069】
以上のように本実施例の二段圧縮冷凍冷蔵装置は、中間圧用吸入パイプ74の密閉容器21内への開口部が高段側圧縮要素73の吸入側にわずかな隙間を介して連通する構成となっているので、実施例1の効果に加えて、中間圧用蒸発器28から中間圧用吸入パイプ74を通って密閉容器21内に戻ってきた冷媒ガスは、わずかな隙間を介して高段圧縮要素73の吸入側に吸入されるため、各圧縮要素やモータ22からの受熱の影響が小さく、温度上昇が小さく抑えられる。そのため、吸入される冷媒ガスの密度が大きくなり、冷媒循環量が多くなると共に効率を向上することができる。更に、高段圧縮要素からの圧力脈動は密閉容器内に拡散し、中間圧用吸入パイプに伝わり難く、騒音の発生を防止できる。
【0070】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1に記載の発明は、密閉容器内にモーターと、ピストンがシリンダー内を往復運動する低段圧縮要素及び高段圧縮要素を備えた往復動式の二段圧縮機と、前記高段圧縮要素の吐出側と配管接続した凝縮器と、前記凝縮器の出口側と配管接続した中間圧用膨張装置と、前記低段圧縮要素の吐出側ならびに前記高段圧縮要素の吸入側と共に連通する中間圧用吸入パイプと、前記中間圧用膨張装置と前記中間圧用吸入パイプとの間に配管接続された中間圧用蒸発器と、前記凝縮器の出口側あるいは中間圧用膨張装置の出口側と配管接続した低圧用膨張装置と、前記低圧用膨張装置と前記二段圧縮機の前記低段圧縮要素の吸入側との間に配管接続された低圧用蒸発器とからなり、前記低段圧縮要素の吐出側と前記高段圧縮要素の吸入側とが密閉容器内に連通した構成となっているので、冷凍冷蔵装置の2つの蒸発器はそれぞれ、冷凍室と冷蔵室等の各庫内温度に適した蒸発温度にすることができ、各庫内の温度制御の精度が高くなると共に庫内各部の温度の均一化が図れる。また、特に中間圧用蒸発器の蒸発温度を高く設定できるため圧縮機の効率が向上すると共に、各庫内を必要以上に温度の低い冷気で冷却することが無いため冷凍サイクル全体の効率が向上する。更に、密閉容器内が中間圧力になっているため、低段圧縮要素ならびに高段圧縮要素のそれぞれの圧縮室内と密閉容器内との圧力差が小さく、各圧縮要素と密閉容器内の間での冷媒ガスの漏れ量を少なくすることができ、二段圧縮機の冷凍能力、ならびに効率を向上することができる。
【0071】
また、請求項2に記載の発明は、密閉容器内にモーターと、ピストンがシリンダー内を往復運動する低段圧縮要素及び高段圧縮要素を備えた往復動式の二段圧縮機と、前記高段圧縮要素の吐出側と配管接続した凝縮器と、前記凝縮器の出口側と配管接続した中間圧用膨張装置と、前記低段圧縮要素の吐出側ならびに前記高段圧縮要素の吸入側と共に連通する中間圧用吸入パイプと、前記中間圧用膨張装置と前記中間圧用吸入パイプとの間に配管接続された中間圧用蒸発器と、前記凝縮器の出口側あるいは前記中間圧用膨張装置の出口側と配管接続した低圧用膨張装置と、前記低圧用膨張装置と前記二段圧縮機の前記低段圧縮要素の吸入側との間に配管接続された低圧用蒸発器とからなり、前記低段圧縮要素の吸入側が前記密閉容器内に連通した構成となっているので、冷凍冷蔵装置の2つの蒸発器は、蒸発圧力がそれぞれ低圧と中間圧になるため、冷凍室と冷蔵室等の各庫内温度に適した蒸発器温度にそれぞれすることができ、各庫内の温度制御の精度が高くなると共に庫内各部の温度の均一化が図れる。また、特に中間圧用蒸発器の蒸発温度を高く設定できることから、圧縮機の効率が向上すると共に、各庫内を必要以上に温度の低い冷気で冷却することが無いため冷凍サイクル全体の効率が向上する。更に、低段圧縮要素の吸入側が密閉容器内に連通しているため、密閉容器内が低圧になり、低圧用蒸発器から戻ってくる温度の低い冷媒ガスで密閉容器内の各圧縮要素やモータを冷却できるので、各圧縮要素の過熱を防止でき信頼性が向上すると共に、モータの温度低下によりモータ効率を向上することができる。
【0073】
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の発明に加えて、低段圧縮要素の気筒容積VLと高段圧縮要素の気筒容積VHの比VH/VLが0.5〜1.3の範囲に設定された構成となっているので、更に、冷凍冷蔵装置の冷凍室と冷蔵室などの異なる温度帯の庫内のどちらか一方が冷凍能力不足になったり、冷凍能力過剰になること無く、各庫内を適正に冷却でき、かつ高効率で消費電力を少なくすることができる。また、高圧、低圧、中間圧の各圧力に応じた気筒容積の比率にすることにより、モータの最大トルクとトルク変動を小さくすることができ、モータ効率の向上と振動低減ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による二段圧縮冷凍冷蔵装置の実施例1の冷媒回路図
【図2】同実施例の二段圧縮冷凍冷蔵装置に使用する二段圧縮機の平面断面図
【図3】同実施例の二段圧縮冷凍冷蔵装置に使用する二段圧縮機の縦断面図
【図4】同実施例の二段圧縮冷凍冷蔵装置における冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図
【図5】本発明による二段圧縮冷凍冷蔵装置の実施例2の冷媒回路図
【図6】同実施例の二段圧縮冷凍冷蔵装置に使用する二段圧縮機の平面断面図
【図7】本発明による二段圧縮冷凍冷蔵装置の実施例3の冷媒回路図
【図8】同実施例の二段圧縮冷凍冷蔵装置に使用する二段圧縮機の平面断面図
【図9】本発明による二段圧縮冷凍冷蔵装置の実施例4における二段圧縮機の縦断面図
【図10】本発明による二段圧縮冷凍冷蔵装置の実施例5における二段圧縮機の平面断面図
【図11】従来の二段圧縮機を使用した二段圧縮冷凍サイクルの配管系統図
【符号の説明】
20 二段圧縮機
21 密閉容器
22 モータ
23 低段圧縮要素
24 高段圧縮要素
25 凝縮器
26 中間圧用膨張装置
27 中間圧用吸入パイプ
28 中間圧用蒸発器
29 低圧用膨張装置
30 低圧用蒸発器
46 二段圧縮機
47 低段圧縮要素
48 高段圧縮要素
49 中間圧用吸入パイプ
55 二段圧縮機
56 低段圧縮要素
57 高段圧縮要素
58 中間圧用吸入パイプ
64 二段圧縮機
65 低段圧縮要素
66 高段圧縮要素
72 二段圧縮機
73 高段圧縮要素
74 中間圧用吸入パイプ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a two-stage compression refrigeration apparatus provided with a two-stage compressor having two compression elements.
[0002]
[Prior art]
In the field of refrigeration equipment, as a part of securing a low temperature heat source and a high temperature heat source, a two-stage compression refrigeration apparatus using a multistage compressor suitable for high compression ratio operation has been proposed. An example of a conventional two-stage compression refrigeration apparatus is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-133368.
[0003]
Hereinafter, an example of the conventional two-stage compression refrigeration apparatus will be described with reference to the drawings.
[0004]
FIG. 11 is a piping system diagram of a two-stage compression refrigeration cycle using a conventional two-stage compressor.
[0005]
In FIG. 11, 1 is a two-stage compressor, 2 is a condenser, 3 is a first expansion valve, 4 is a gas-liquid separator, 5 is a second expansion valve, 6 is an evaporator, and 7 is an accumulator. Are sequentially connected by piping. Reference numeral 8 denotes a sealed container. A motor 9 is disposed in the upper space of the sealed container 8, a two-
[0006]
The operation of the two-stage compression refrigeration apparatus configured as described above will be described below.
[0007]
When the
[0008]
On the other hand, the saturated gas refrigerant in the upper part of the gas-
[0009]
Thus, using the two-stage compression refrigeration cycle improves the efficiency of the refrigeration cycle and improves the reliability of the compressor as compared with the case of using the one-stage compression refrigeration cycle.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional configuration, when the two-stage compression refrigeration cycle is applied to an apparatus that requires two or more temperature zones, such as freezing and refrigeration, for example, a refrigerator-freezer, the freezer compartment having the lowest temperature is stored. Since the internal temperature is set to about −18 ° C. to −22 ° C., the evaporation temperature of the
[0011]
The present invention solves the conventional problems, and includes two evaporators and two-stage compressors each having an evaporation temperature suitable for the freezer temperature and the freezer temperature of the freezer. It is an object of the present invention to provide a highly reliable, two-stage compression refrigeration system that can improve the temperature control accuracy and make the temperature of each part in the cabinet uniform, and that is more efficient, consumes less power, and is highly reliable.
[0012]
In addition, since the above-described conventional configuration needs to obtain a cooling action only by the
[0013]
Another object of the present invention is to provide two evaporators and two-stage compressors each having an evaporation temperature suitable for the internal temperature of the freezer and refrigerator compartment of the refrigerator-freezer, and the cylinder volume of the high-stage compression element, By optimizing the ratio of the cylinder volume of the low-stage compression element, either the freezer compartment of the freezer / refrigerator or the refrigerator in a different temperature zone, such as the refrigerator compartment, has insufficient freezing capacity or excessive freezing capacity. It is an object of the present invention to provide a two-stage compression refrigeration apparatus that can cool each interior properly and that is highly efficient and consumes less power.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the present invention includes a motor in a sealed container. A low-stage compression element and a high-stage compression element in which the piston reciprocates in the cylinder. With Reciprocating A two-stage compressor, a condenser piped to the discharge side of the high-stage compression element, an intermediate pressure expansion device piped to the outlet side of the condenser, the discharge side of the low-stage compression element and the high stage An intermediate pressure suction pipe communicating with the suction side of the compression element; an intermediate pressure evaporator connected between the intermediate pressure expansion device and the intermediate pressure suction pipe; and an outlet side of the condenser or the intermediate pressure expansion A low-pressure expansion device connected by piping to the outlet side of the device, and a low-pressure evaporator connected by piping between the low-pressure expansion device and the suction side of the low-stage compression element of the two-stage compressor, The discharge side of the low-stage compression element and the suction side of the high-stage compression element communicate with each other in the sealed container.
[0015]
Thereby, each of the two evaporators of the freezing and refrigeration apparatus can be set to an evaporation temperature suitable for the internal temperature of each of the freezing room and the freezing room, etc. The temperature of each part can be made uniform. In addition, the efficiency of the compressor is improved because the evaporation temperature of the intermediate pressure evaporator can be set high, and the efficiency of the entire refrigeration cycle is improved because the interior of each cabinet is not cooled with cold air having a temperature lower than necessary. . Furthermore, since the inside of the sealed container is at an intermediate pressure, the pressure difference between the compression chamber of each of the low-stage compression element and the high-stage compression element and the inside of the sealed container is small. The leakage amount of the refrigerant gas can be reduced, and the refrigerating capacity and efficiency of the two-stage compressor can be improved.
[0016]
Also, the present invention provides a motor and a motor in a sealed container A low-stage compression element and a high-stage compression element in which the piston reciprocates in the cylinder. With Reciprocating A two-stage compressor, a condenser piped to the discharge side of the high-stage compression element, an intermediate pressure expansion device piped to the outlet side of the condenser, the discharge side of the low-stage compression element and the high stage An intermediate pressure suction pipe communicating with the suction side of the compression element; an intermediate pressure evaporator connected between the intermediate pressure expansion device and the intermediate pressure suction pipe; and an outlet side of the condenser or the intermediate pressure expansion A low-pressure expansion device connected by piping to the outlet side of the device, and a low-pressure evaporator connected by piping between the low-pressure expansion device and the suction side of the low-stage compression element of the two-stage compressor, The suction side of the low-stage compression element is configured to communicate with the closed container.
[0017]
Thereby, each of the two evaporators of the freezing and refrigeration apparatus can be set to an evaporation temperature suitable for the internal temperature of each of the freezing room and the freezing room, etc. The temperature of each part can be made uniform. In addition, the efficiency of the compressor is improved because the evaporation temperature of the intermediate pressure evaporator can be set high, and the efficiency of the entire refrigeration cycle is improved because the interior of each cabinet is not cooled with cold air having a temperature lower than necessary. . In addition, since the inside of the sealed container is at a low pressure, each compression element and motor in the sealed container can be cooled with a low-temperature refrigerant gas returned from the low-pressure evaporator, so that the overheating of each compression element can be prevented and reliability is improved. As a result, the motor efficiency can be improved by reducing the temperature of the motor.
[0020]
In the present invention, the ratio VH / VL of the cylinder volume VL of the low-stage compression element and the cylinder volume VH of the high-stage compression element is set in the range of 0.5 to 1.3.
[0021]
Thereby, each of the two evaporators of the freezing and refrigeration apparatus can be set to an evaporation temperature suitable for the internal temperature of each of the freezing room and the freezing room, etc. The temperature of each part can be made uniform. In addition, the efficiency of the compressor is improved because the evaporation temperature of the intermediate pressure evaporator can be set high, and the efficiency of the entire refrigeration cycle is improved because the interior of each cabinet is not cooled with cold air having a temperature lower than necessary. . Furthermore, by optimizing the ratio of the cylinder volume of the high-stage compression element and the cylinder volume of the low-stage compression element, one of the refrigerators in different temperature zones such as the freezer compartment and the refrigerator compartment of the freezer / refrigerator can be refrigerating capacity. Each chamber can be appropriately cooled without being insufficient or having an excessive refrigeration capacity, and power consumption can be reduced with high efficiency. Further, by setting the ratio of the cylinder volume corresponding to each of the high pressure, low pressure, and intermediate pressure, the maximum torque and torque fluctuation of the motor can be reduced, and the motor efficiency can be improved and the vibration can be reduced.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to the first aspect of the present invention, a motor is provided in a sealed container. A low-stage compression element and a high-stage compression element in which the piston reciprocates in the cylinder. With Reciprocating A two-stage compressor, a condenser piped to the discharge side of the high-stage compression element, an intermediate pressure expansion device piped to the outlet side of the condenser, the discharge side of the low-stage compression element and the high stage An intermediate pressure suction pipe communicating with the suction side of the compression element; an intermediate pressure evaporator connected between the intermediate pressure expansion device and the intermediate pressure suction pipe; and an outlet side of the condenser or the intermediate pressure expansion A low-pressure expansion device connected by piping to the outlet side of the device, and a low-pressure evaporator connected by piping between the low-pressure expansion device and the suction side of the low-stage compression element of the two-stage compressor, The discharge side of the low-stage compression element and the suction side of the high-stage compression element are configured to communicate with each other in the sealed container, and the two evaporators of the refrigeration apparatus have low and intermediate pressures, respectively. Freezer and refrigerated rooms, etc. Can be respectively to the evaporator temperature suitable for each of the internal temperature, thereby is uniform temperature of the internal each part with the accuracy of temperature control in each compartment is increased. In addition, since the evaporation temperature of the intermediate pressure evaporator can be set high, the efficiency of the compressor is improved, and the efficiency of the entire refrigeration cycle is improved because each chamber is not cooled with cold air having a lower temperature than necessary. To do. Furthermore, since the discharge side of the low-stage compression element and the suction side of the high-stage compression element communicate with each other in the sealed container, the inside of the sealed container becomes an intermediate pressure, and each of the low-stage compression element and the high-stage compression element The pressure difference between the compression chamber and the airtight container is small, the amount of refrigerant gas leakage between each compression element and the airtight container can be reduced, and the refrigerating capacity and efficiency of the two-stage compressor are improved. Has the effect of being able to
[0025]
The invention according to
[0027]
[0029]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the two-stage compression refrigeration apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, about the same structure as the past, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.
[0030]
Example 1
1 is a refrigerant circuit diagram of a two-stage compression refrigeration refrigerator according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 shows a plan sectional view of a two-stage compressor used in the two-stage compression refrigeration apparatus of the same embodiment. FIG. 3 shows a longitudinal sectional view of a two-stage compressor used in the two-stage compression refrigeration apparatus of the same embodiment. FIG. 4 is a pressure-enthalpy diagram of the refrigeration cycle in the two-stage compression refrigeration refrigerator of the same example.
[0031]
1, 2, 3, and 4,
[0032]
The low-
[0033]
The operation of the hermetic compressor configured as described above will be described below.
[0034]
When the
[0035]
The other liquid refrigerant from the
[0036]
Further, the lubricating
[0037]
In the refrigeration cycle of the present embodiment, as shown in FIG. 4, the refrigerant in the
[0038]
Furthermore, since the discharge side of the low-
[0039]
As described above, the two-stage compression refrigeration apparatus of the present embodiment includes the two-
[0040]
(Example 2)
FIG. 5 shows a refrigerant circuit diagram of a two-stage compression refrigeration refrigerator according to
[0041]
The following description will be made with reference to the drawings. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. 5 and 6, 46 is a two-stage compressor including a low-
[0042]
The operation of the two-stage compression refrigeration apparatus configured as described above will be described below.
[0043]
Since the second embodiment is the same as the first embodiment except for the internal configuration of the two-
[0044]
In the present embodiment, since the suction side of the low-
[0045]
As described above, the two-stage compression refrigeration apparatus of the present embodiment includes the two-
[0046]
Example 3
FIG. 7 shows a refrigerant circuit diagram of a two-stage compression refrigeration refrigerator according to
[0047]
The following description will be made with reference to the drawings. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. 8 and 9, 55 is a two-stage compressor including a low-
[0048]
The operation of the two-stage compression refrigeration apparatus configured as described above will be described below.
[0049]
Since the second embodiment is the same as the first embodiment except for the internal configuration of the two-
[0050]
In this embodiment, since the discharge side of the high-
[0051]
As described above, the two-stage compression refrigeration apparatus of the present embodiment includes the two-
[0052]
Example 4
FIG. 9: shows the longitudinal cross-sectional view of the two-stage compressor used for the two-stage compression refrigerating / refrigeration apparatus by Example 4 of this invention.
[0053]
The following description will be made with reference to the drawings. The same components as those in the first embodiment, the second embodiment, or the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In FIG. 9, 64 is a two-stage compressor including a low-
[0054]
The operation of the two-stage compression refrigeration apparatus configured as described above will be described below.
[0055]
Except for the cylinder volume ratio VH / VL of the two-
[0056]
In this embodiment, the ratio VH / VL of the cylinder volume VL of the low-
[0057]
Generally, in the refrigerator-freezer, the ratio of the refrigerator compartment volume to the freezer compartment volume is about 1.5 to 4.0, and the refrigerator compartment is larger, but the refrigerator compartment should be cooler. Therefore, the required refrigeration capacity is smaller than this ratio. Therefore, the ratio of the required freezing capacity of the refrigerator compartment to the required freezing capacity of the freezer room is about 0.5 to 1.1.
[0058]
For example, when the temperature of the refrigerator compartment including the partial chamber is set to −5 ° C. to 7 ° C. and the temperature of the freezer compartment is set to −22 ° C. to −18 ° C., the evaporation temperature of the
[0059]
If the value of VH / VL is too small, the amount of refrigerant circulating on the high-stage compression side decreases, the refrigerating capacity of the
[0060]
Accordingly, by making the ratio of the cylinder volume of the high-
[0061]
Further, during the operation of the compressor, when the differential pressure between the high pressure and the intermediate pressure is larger than the differential pressure between the intermediate pressure and the low pressure, the cylinder volume of the high
[0062]
As described above, in the two-stage compression refrigeration apparatus of the present embodiment, the ratio VH / VL of the cylinder volume VL of the low-
[0063]
(Example 5)
FIG. 10 is a plan sectional view of a two-stage compressor used in a two-stage compression refrigeration refrigerator according to
[0064]
The following description will be made with reference to the drawings. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In FIG. 10, 72 is a two-stage compressor including a low-
[0065]
The operation of the two-stage compression refrigeration apparatus configured as described above will be described below.
[0066]
Since the second embodiment is the same as the first embodiment except for the internal configuration of the two-
[0067]
In the present embodiment, the opening portion of the intermediate
[0068]
Furthermore, compared with the case where the
[0069]
As described above, in the two-stage compression refrigeration apparatus of the present embodiment, the opening of the intermediate
[0070]
【The invention's effect】
As described above, the invention according to claim 1 includes a motor in the sealed container. A low-stage compression element and a high-stage compression element in which the piston reciprocates in the cylinder. With Reciprocating A two-stage compressor, a condenser piped to the discharge side of the high-stage compression element, an intermediate pressure expansion device piped to the outlet side of the condenser, the discharge side of the low-stage compression element and the high stage An intermediate pressure suction pipe communicating with the suction side of the compression element; an intermediate pressure evaporator connected between the intermediate pressure expansion device and the intermediate pressure suction pipe; and an outlet side of the condenser or an intermediate pressure expansion device A low-pressure expansion device connected by piping to the outlet side of the low-pressure evaporator, and a low-pressure evaporator connected by piping between the low-pressure expansion device and the suction side of the low-stage compression element of the two-stage compressor, Since the discharge side of the low-stage compression element and the suction side of the high-stage compression element are in communication with each other in the hermetic container, the two evaporators of the refrigeration apparatus are each a freezer compartment and a refrigerator compartment. Evaporation temperature suitable for the internal temperature Can, thereby the uniformity of the temperature in the internal each part with the accuracy of temperature control in each compartment is increased. In addition, the efficiency of the compressor is improved because the evaporation temperature of the intermediate pressure evaporator can be set high, and the efficiency of the entire refrigeration cycle is improved because the interior of each cabinet is not cooled with cold air having a temperature lower than necessary. . Furthermore, since the inside of the sealed container is at an intermediate pressure, the pressure difference between the compression chamber of each of the low-stage compression element and the high-stage compression element and the inside of the sealed container is small. The leakage amount of the refrigerant gas can be reduced, and the refrigerating capacity and efficiency of the two-stage compressor can be improved.
[0071]
Moreover, the invention according to
[0073]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of a first embodiment of a two-stage compression refrigeration refrigerator according to the present invention.
FIG. 2 is a plan sectional view of a two-stage compressor used in the two-stage compression refrigeration apparatus of the same embodiment.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a two-stage compressor used in the two-stage compression refrigeration apparatus of the same embodiment.
FIG. 4 is a pressure-enthalpy diagram of a refrigeration cycle in the two-stage compression refrigeration apparatus of the same example.
FIG. 5 is a refrigerant circuit diagram of a second embodiment of a two-stage compression refrigeration refrigerator according to the present invention.
FIG. 6 is a plan sectional view of a two-stage compressor used in the two-stage compression refrigeration apparatus of the same embodiment.
FIG. 7 is a refrigerant circuit diagram of
FIG. 8 is a plan sectional view of a two-stage compressor used in the two-stage compression refrigeration apparatus of the same embodiment.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a two-stage compressor in
FIG. 10 is a plan sectional view of a two-stage compressor in
FIG. 11 is a piping system diagram of a two-stage compression refrigeration cycle using a conventional two-stage compressor.
[Explanation of symbols]
20 Two-stage compressor
21 Airtight container
22 Motor
23 Low-stage compression element
24 High compression elements
25 Condenser
26 Intermediate pressure expansion device
27 Suction pipe for intermediate pressure
28 Evaporator for intermediate pressure
29 Low pressure expansion device
30 Low pressure evaporator
46 Two-stage compressor
47 Low stage compression element
48 High compression element
49 Suction pipe for intermediate pressure
55 Two-stage compressor
56 Low stage compression element
57 High-stage compression element
58 Intermediate pressure suction pipe
64 Two-stage compressor
65 Low stage compression element
66 High-stage compression element
72 Two-stage compressor
73 High compression element
74 Suction pipe for intermediate pressure
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24751599A JP3847493B2 (en) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | Two-stage compression refrigeration system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24751599A JP3847493B2 (en) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | Two-stage compression refrigeration system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001074325A JP2001074325A (en) | 2001-03-23 |
JP3847493B2 true JP3847493B2 (en) | 2006-11-22 |
Family
ID=17164641
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24751599A Expired - Fee Related JP3847493B2 (en) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | Two-stage compression refrigeration system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3847493B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3953029B2 (en) * | 2001-06-26 | 2007-08-01 | ダイキン工業株式会社 | Refrigeration equipment |
JP2007232263A (en) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Daikin Ind Ltd | Refrigeration unit |
US9188369B2 (en) | 2012-04-02 | 2015-11-17 | Whirlpool Corporation | Fin-coil design for a dual suction air conditioning unit |
US9121641B2 (en) | 2012-04-02 | 2015-09-01 | Whirlpool Corporation | Retrofittable thermal storage for air conditioning systems |
CN112964003B (en) * | 2021-01-23 | 2022-11-01 | 上海朗旦科技集团有限公司 | Control method of refrigerator using micro moving-magnet type series two-stage linear compressor |
-
1999
- 1999-09-01 JP JP24751599A patent/JP3847493B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001074325A (en) | 2001-03-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6189335B1 (en) | Multi-stage compressing refrigeration device and refrigerator using the device | |
AU2009323588B2 (en) | Refrigerating apparatus | |
US6581408B1 (en) | Multi-stage compression refrigerating device | |
US6568198B1 (en) | Multi-stage compression refrigerating device | |
WO2020067195A1 (en) | Multistage compression system | |
JP3847493B2 (en) | Two-stage compression refrigeration system | |
JP6370593B2 (en) | Oil-cooled multistage screw compressor and oil draining method thereof | |
WO2020067196A1 (en) | Multistage compression system | |
JP6791234B2 (en) | Multi-stage compression system | |
JP6791233B2 (en) | Multi-stage compression system | |
EP1865274A1 (en) | Vapor-compression refrigeration circuit and automotive air-conditioning system using the refrigeration circuit | |
JP6702401B1 (en) | Multi-stage compression system | |
JP6702400B1 (en) | Multi-stage compression system | |
JP2006029761A (en) | Refrigerator | |
JP4240715B2 (en) | Refrigeration equipment | |
WO2020067197A1 (en) | Multistage compression system | |
JP3872249B2 (en) | Hermetic compressor | |
KR20150088037A (en) | Closed type rotary compressor | |
JP2002039635A (en) | Air conditioner | |
JPH11223397A (en) | Freezer refrigerator | |
JP2001124423A (en) | Multi-stage compression refrigerating device | |
JPH11230070A (en) | Compressor | |
KR19990014403A (en) | Compressor for air conditioner or freezer | |
KR200437948Y1 (en) | A Refrigerant Pipe's Structure Of A Compressor For Refrigerator | |
JP2006090288A (en) | Two-stage compressor and refrigerator using it |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050217 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20050622 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20051115 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20051124 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060221 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060424 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060725 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060823 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090901 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090901 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090901 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100901 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100901 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110901 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |