JPH01318860A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、冷凍冷蔵庫、空気調和装置等を構成する冷
凍サイクル装置に関する。

（従来の技術） 従来より、冷凍冷蔵庫（冷凍サイクル装置）には、第１
１図に示されるように１ケース１シリンダタイプの圧縮
機ａに、凝縮器す、キャピラリーチューブ（減圧装置）
ｃ、冷蔵用の蒸発器ｄ。

キャピラリーチューブ（減圧装置）ｅ、先の蒸発器ｄの
作動温度とは異なる冷凍用の蒸発器ｆを順次連結してな
る冷凍サイクルを用いて、冷凍室。

冷蔵室を冷却することが行なわれている。なお、第１２
図はその冷凍サイクルのモリエル線図を示す。

ところが、こうした１台の圧縮機ａで冷凍と冷蔵を成立
させる冷凍サイクルは、複数の作動温度が異なる蒸発器
ｄ、ｆにかかわらずに、圧縮機ａに吸込まれる圧力は冷
凍側（低温側）の蒸発器ｆと一致する。このため、ＣＯ
Ｐ　（Ｃｏｅｆｆ’１ｃｌｅｎｔｏｒ　　Ｐ　ｅｒｆｏ
ｒｍａｎｃｅ）で表わされる冷凍サイクルの成績係数は
あまり良いものではなかった。

しかも、不必要に冷凍用の蒸発器ｆに合せて、冷蔵用の
蒸発器ｄの蒸発温度は下げられるために、空気中の絶対
温度が減少して庫内が乾燥し、冷蔵している商品の価値
が低下する問題もあった。

そこで、特公昭６２−６０６２８号公報に示されるよう
なものが提案されている。これは、第１３図に示される
ように高温用（冷蔵用）の蒸発器ｄと低温用（冷凍用）
の蒸発器ｆとをそれぞれ専用のキャピラリーチューブｇ
、ｈと共に並列に接続する。そして、これら蒸発器ｄ、
ｆの入口側に開閉弁ｉ、ｊを設けて、高φ低温の２系統
としたもので、蒸発温度を交互に切換えることにより効
率を上げるようにしている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、このような冷凍サイクル回路は、交互に運転
を切換えるために、蒸発器ｄ、ｆと圧縮機ａの容量、出
力がその分、大きく（ｖＪ２倍）なる問題があり、良い
ものではなかった。

この発明はこのような事情に着目してなされたもので、
その目的とするところは、作動温度が異なる複数の蒸発
器を、容量を大きくすることなしに、ぞれぞれ異なる最
適な蒸発温度で蒸発させることができる冷凍サイクル装
置を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明の冷凍サイクル装
置は、低段側圧縮機部およびその低段側圧縮機部と直列
に連通ずる高段側圧縮機部を有して構成される圧縮機を
設け、この圧縮機に冷凍サイクルを構成する冷凍サイク
ル機器を接続し、この冷凍サイクル機器のうち凝縮器お
よび蒸発器の間と前記高段側圧縮機部の吸込側との間に
第２の蒸発器を設けて、異なる圧力の冷媒を圧縮機の低
・高段側圧縮機部に吸込ませるようにする。そして、こ
れにて蒸発温度別の独立した蒸発回路を構成する。

（作用） この発明の冷凍サイ、クル装置によると、１つの冷凍サ
イクル回路中、中間圧の冷媒は第２の蒸発器を循環し、
２段圧縮された低圧の冷媒は冷凍サイクルの蒸発器を循
環していく。これにより、冷凍サイクルの蒸発器は低圧
の冷媒に応じた最適な蒸発温度で、第２の蒸発器は中間
圧の冷媒に応した最適な蒸発温度で、それぞれ独立に蒸
発していく。

（実施例） 以下、この発明を第１図および第２図に示す第１の実施
例にもとづいて説明する。第１図はこの発明を適用した
冷凍冷蔵庫の冷凍サイクル回路（冷凍サイクル装置）を
示し、１は例えばロータリコンプレッサー（圧縮機）で
ある。

ロータリコンプレッサー１は、密閉ケース２内にローク
リ式の第１の圧縮機部３（低段側圧縮機部に相当）と第
２の圧縮機部４（高段側圧縮機部に相当）とを直列に設
けた構造となっている。

具体的には、第１の圧縮機部３には、図示はしないがシ
リンダを挟むようにしてメインベアリングおよび中間仕
切板を設け、該シリンダならびにメインベアリング、中
間仕切板で囲まれる空間にローラおよびブレードを設け
た構造が用いられている。また第２の圧縮機部４は、こ
の中間仕切板に重ね合せてシリンダを設け、先の第１の
圧縮機部３のときと同様、このシリンダを挟むようにし
てサブベアリングを設け、このシリンダならびに中間仕
切板、サブベアリングで囲まれる空間にローラおよびブ
レードを設けた構造が用いられる。

そして、第１の圧縮機部３の吐出部と第２の圧縮機部４
の吸込部とか、貫通孔などで構成される連絡流路５を介
して直列に連通され、連絡流路５を通して冷媒を２段圧
縮することができるようにしている。なお、第１および
第２の圧縮機部３．４の各ローラは、図示はしないがシ
ャフトを介して電動機部（ステータおよびロータよりな
るもの）に直結されていて、電動機部の励磁により第１
および第２の圧縮機部３，４を同時に駆動できる構造と
なっている。

そして、この第１の圧縮機部３の吸込管３ａと第２の圧
縮機部４と吐出管４ａとの間に、凝縮器６、キャピラリ
ーチューブからなる第１の減圧装置７．気液分離器８．
キャピラリチューブからなる第２の減圧装置９および冷
凍（低温）用の蒸発器１０（いずれも冷凍サイクル機器
）が順次接続され、冷凍サイクルを構成している。

一方、１１は上記連絡流路５の途中部分と気液分離器８
の第２の液出口部８ａとの間（凝縮器６および蒸発″ｒ
ｉ１０間に相当）にバイパス接続されたバイパス路であ
る。そして、このバイパス路１１に、先の蒸発器１０と
は作動温度が異なる冷蔵（高温）用の蒸発器１２（第２
の蒸発器に相当）が介装され、冷凍用の蒸発器１０から
出る冷媒を第１の圧縮機部３に吸込ませ、冷蔵用の蒸発
器１２から出る冷媒を２段圧縮の途中となる第１の圧縮
機部４に吸込ませるようにしている。これにより、蒸発
温度別の独立した並列な蒸発回路を構成するようにして
いる。なお、１３は気液分離器８のガス出口部８Ｃとバ
イパス路１１の出口側とをバイパス接続してなるインジ
ェクション路である。

つぎに、このように構成された冷凍冷蔵庫の冷凍サイク
ル回路の作用について説明する。

まず、図示しない操作部を操作する。すると、電動機部
が励磁され、第１および第２の圧縮機部３．４が駆動さ
れていく。これにより、第１の圧縮機部３の吸込管３ａ
から吸込まれた冷媒は、第１の圧縮機部３で圧縮された
後、再び第２の圧縮機部４で圧縮（２段圧縮）されてい
く。またそれと同時にバイパス路１１から冷媒が吸込ま
れ、先の第１の圧縮機部３から吐出された圧縮冷媒と共
に、第２の圧縮機部４で圧縮されていく。そして、第２
の圧縮機部４の吐出管４ａから吐出された圧縮冷媒が、
１つの凝縮器６で凝縮され、第１の減圧装置７を通じて
気液分離器８に至り、ガスと液体とに分離されていく。

そして、この分離された液冷媒のうち第２の減圧装置９
で減圧されていく低圧の液冷媒は、冷凍用の蒸発器１０
へ供給され、また第１の減圧装置７を通っただけの中間
圧の液冷媒は冷蔵用の蒸発器１２へ供給されていく。し
かるに、第２図に示されるモリエル線図のように、冷凍
用の蒸発器１０は低圧の冷媒に応じた蒸発温度で蒸発し
、冷蔵用の蒸発器１２は中間圧に応じた蒸発温度で蒸発
していくことになる。そして、冷蔵用の蒸発器１２で蒸
発した中間圧の冷媒が第２の圧縮機部４に吸込まれ、冷
凍用の蒸発器１０で蒸発した低圧の冷媒が第１の圧縮機
部３に吸込まれていく。なお、気液分離器８で分離され
たガス冷媒はインジェクション路１３．バイパス路１１
を通って第２の圧縮機部４に供給される（インジェクシ
ョン）。

したがって、冷凍、冷蔵に最適な蒸発温度で、それぞれ
蒸発器１０．１２を蒸発させることができる、効率の良
い運転を実現することができる。

それ故、ＣＯＰの向上を図ることができる。しかも、従
来のように冷蔵用の蒸発器１２の蒸発温度を冷凍用の蒸
発器１０に合せて下げる必要がないので、冷蔵室内の乾
燥を防ぐことができる。そのうえ、１つの冷凍サイクル
回路中で、中間圧の冷媒は冷蔵用の蒸発器１２を循環し
、２段圧縮された低圧の冷媒は冷凍用の蒸発器１０を循
環していくので、従来の運転を交互に切換える構造とは
違って、ロークリコンプレッサー１および蒸発器１０．
１２の出力、容量を大きくしないですむ。

また、この発明は上述した第１の実施例に限定されるも
のではなく、第３図および第４図に示される第２の実施
例、第５図および第６図に示される第３の実施例、第７
図ないし第９図に示される第４の実施例、第１０図に示
される第５の実施例のようにしても、同様な効果を奏す
る。

すなわち、第２の実施例は、第１の実施例の冷凍サイク
ル回路から、気液分離器８．インジェクション路１３を
除いたものである。なお、この冷凍サイクル回路は第４
図に示されるモリエル線図のようになる。

第３の実施例は、第１の圧縮機部３に連通ずる連絡流路
５を気液分離器８のガスが溜る部分に連通接続して、気
液分離器を中間冷却器１５とした２段圧縮２膨張式の冷
凍サイクルを構成したものである。なお、第６図はその
第１の圧縮機部３から吐出された冷媒を中間冷却器１５
で冷却させるようにした冷凍サイクルのモリエル線図を
示す。

第４の実施例は、冷凍冷蔵庫以外の作動温度が異なる複
数の蒸発器をもつ冷凍サイクル装置、例えば冷蔵庫付窓
用縦型空気調和機に適用したものである。

具体的には、第７図に示すように冷凍サイクル回路とし
ては、先の第２の実施例の冷凍サイクル（第３図に図示
）において、蒸発器１０の代わりに冷蔵用の蒸発器２０
を設け、蒸発器１２の代わりに室内側熱交換器２１を設
け、凝縮器６の代わりに室外側熱交換器２２を設ける。

そして、さらに第２の圧縮機部４の吐出管４ａとバイパ
ス路１１の出口側との間と、室内側熱交換器２１および
室外側熱交換器２２との間に冷暖切換用の四方弁２３を
設けて、冷蔵室を冷却しながら冷暖房を行なえるように
している。但し、蒸発器２０は冷蔵に最適な蒸発温度で
蒸発し、室内側熱交換器２１は冷房に最適な蒸発温度（
冷房運転時）で蒸発するようになっているものである。

むろん、四方弁２３か無い冷房専用の冷凍サイクル回路
でもよい。

なお、第８図および第９図に示されている冷蔵庫付窓用
縦型空気調和機の本体構造について説明すれば、２５は
内部が仕切板２６で前後方向に仕切られた本体である。

この仕切られた本体２５内の室外側に室外側熱交換器２
２およびロータリコンプレッサー１などを設置する。そ
して、同じく室内側に吸込口２６に対向して室内側熱交
換器２１を設置する他、本体下部に室内側より開閉され
る冷蔵室２７を設け、この冷蔵室２７内に蒸発器２０を
設けている。但し、２８は吸込口２６に隣接して設けた
吹出口、２つは室内ファン２１ａおよび室外ファン２２
ａを同軸で駆動する送風モーターを示す。

第５の実施例は、第１の実施例の変形例で、これは気液
分離器８と冷蔵用の蒸発器１２との間のバイパス路部分
に冷媒ｔＥ量制御井３０を設ける。

そして、この冷媒流量制御弁３０の開度を、制御部（図
示しない）を使って、通常は冷蔵用の蒸発器１２の温度
を検知する温度センサー３１の検知結果に応じ、「０〜
１００％」の能力範囲で制御するようにしている。そし
て、吐出管４ａから吐出する冷媒の温度が高くなり過ぎ
ると、ロータリコンプレッサー１の吐出側に設けた吐出
温度検知センサー３２による制御に移って、吐出温度を
下げるようにしている。具体的には、冷媒の吐出温度（
吐出温度検知センサー３２の検知結果）に応じて、冷媒
流量制御弁３０の開度を大きくするようにしている。ま
た、この他、冷凍用の蒸発器］、０につながる気液分離
器８の液出口部８ｂの位置を、第２の液出口部８ａ（冷
蔵用の蒸発器１２につながるもの）の位置より、ｒｈＪ
高さ寸法、上方に配置して、優先的に液冷媒を冷凍用の
蒸発器１０へ導くようにもしている。

但し、上述した第２〜第５の実施例において、第１の実
施例と同じ部品には同一符号を附してその説明を省略し
た。

なお、上述した実施例では、連絡流路を介して間接的に
第２の蒸発器を第２の圧縮機部の吸込側に連通させた構
造を示したが、むろん第２の蒸発器を第２の圧縮機部の
シリンダに接続して、直接、第２の蒸発器を第２の圧縮
機部の吸込側に連通させるようにしてもよい。

また上述した実施例では、この発明を冷凍冷蔵庫、冷蔵
庫付空気調和機に適用したが、もちろん、他の作動温度
が異なる複数の熱交換器をもつ冷凍サイクル装置、例え
ば蓄熱式空気調和機、冷媒加熱式空気調和機、給湯付空
気調和機などに適用してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、作動温度が異な
る複数の蒸発器を、ぞれぞれ異なる最適な蒸発温度で蒸
発させることができる。

したがって、ＣＯＰの向上を図ることができる。

しかも、それぞれ蒸発器には異なる圧力の冷媒を循環さ
せるので、圧縮機および蒸発器の出力、容量を大きくし
ないですむ。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例の要部の冷凍サイクル
回路を示す構成図、第２図はそのモリエル線図、第３図
はこの発明の第２の実施例の要部の冷凍サイクル回路を
示す構成図、第４図はそのモリエル線図、第５図はこの
発明の第３の実施例の要部の冷凍サイクル回路を示す構
成図、第６図はそのモリエル線図、第７図はこの発明の
第４の実施例の要部の冷凍サイクル回路を示す構成図。 第８図はその冷凍サイクル回路を適用した冷蔵庫付空気
調和機の外観を示す斜視図、第９図はその断面図、第１
０図はこの発明の第５の実施例の要部の冷凍サイクル回
路を示す構成図、第１１図は従来の冷凍冷蔵庫の冷凍サ
イクル回路を示す構成図、第１２図はそのモリエル線図
、第１３図は異なる従来の冷凍冷蔵庫の冷凍サイクル回
路を示す構成図である。 １・・・ロータリコンプレッサー（圧縮機）、３・・・
第１の圧縮機部（低段側圧縮機部）、４・・・第２の圧
縮機部（高段側圧縮機部）、５・・・連絡流路、６．７
，８，９．１０・・・凝縮器、第１の減圧装置。 気液分離器、第２の減圧装置、冷凍用の蒸発器（冷凍サ
イクル機器）、１１・・・バイパス路、１２・・・冷蔵
用の蒸発器、１３・・・インジェクション路。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 １・−ロー列コンルッｒｊ　昨廁機）、３・・攪１ｎ護
磯督（祇投側瓜鴫磯督）４−’１２ｎｇ廁ｆ＃（１鏝側
圧欅櫻→、５−・道緘左吊、６７８９１０・・・ンＭ柵
、懺１／ｌ鴫１茫、荻ｔｈ鉦肩崎誌、嘱２の鼻斥］灸償
、□ソー看組の祈、横Ｉ肩　（ノン１撃１ｒ１′グ］し
１υ 第１図 エシクＩＬピ　１ 第２図 第３図 エンダ１しピ　　ｉ 第４図 第５図 工〉ダルビ　ｉ 第６図 第７図 第１１図 １汐Ｉしこ°　ｉ 第１２図 第１３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　低段側圧縮機部およびその低段側圧縮機部と直列に連
   通する高段側圧縮機部を有して構成される圧縮機と、こ
   の圧縮機に接続され冷凍サイクルを構成する冷凍サイク
   ル機器と、この冷凍サイクル機器のうち凝縮器および蒸
   発器の間と前記高段側圧縮機部の吸込側との間に連通し
   て設けられた第２の蒸発器とを具備したことを特徴とす
   る冷凍サイクル装置。