JPH02133757A

JPH02133757A - 二段圧縮冷凍サイクル

Info

Publication number: JPH02133757A
Application number: JP28796088A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Nakatani; 和生中谷; Mitsuhiro Ikoma; 生駒　光博; Minoru Tagashira; 実田頭; Yuji Yoshida; 雄二吉田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-11-15
Filing date: 1988-11-15
Publication date: 1990-05-22
Anticipated expiration: 2010-04-10
Also published as: JPH0730962B2

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】産業上の利用分野本発明は、冷凍サイクルの循環冷媒を低段側圧縮機構と
高段側圧縮機構で圧縮する二段圧縮冷凍サイクルの改良
に関する。

従来の技術従来、低温冷凍装置や高温ヒートポンプのように冷凍サ
イクルの蒸発圧力と凝縮圧力との比（圧縮比）が大きい
場合には、吐出温度上昇の防止、および圧縮機効率を向
上させるために一段の圧縮機を二台直列に設けた二段圧
縮冷凍サイクルが広く使われている。この場合、低段側
圧縮機の吐出ガスは高圧の液冷媒や中間圧の二相冷媒と
直接、あるいは間接的に熱交換して冷却された後、高段
側圧縮機に吸引され、そこで高圧まで圧縮、吐出され、
サイクル内を循環する。こうすることによって高段側圧
縮機の吸入ガス温度を低下させてその吐出温度上昇を防
止するものである。また、低段側、高段側圧縮機での圧
縮比を適当に設定することによって各段の圧縮機効率の
良い条件で運転することができ、総合的にみて冷凍サイ
クル効率が向上するものである。

発明が解決しようとする課題しかしながら、上記のような従来例では、低段側圧縮機
で中間圧まで圧縮された吐出ガスが高圧の液冷媒や中間
圧の二相冷媒と直接、あるいは間接的に熱交換して冷却
された後、高段側圧縮機に吸引され、高圧まで圧縮され
て吐出されるので、圧縮機と冷凍サイクルとを接続する
吸入、吐出用の配管がそれぞれ２本必要となり、構造が
複雑になり圧縮機の振動、騒音等の原因となったり、あ
るいは装置が非常に大型になったりしていた。また、圧
縮機のオイルを低段側、高段側へ適切に分配するために
オイル分離器やオイル戻しなどが必要となり、圧縮機以
外の部品等も複雑になっていた。

本発明は、簡単な構成で二段圧縮を実現でき、かつ、簡
単な構成で一段圧縮、二段圧縮の切換えもできる二段圧
縮冷凍サイクルを提供するものである。

課題を解決するための手段本発明の二段圧縮冷凍サイクルは、密閉シェル内に少な
くとも低段側圧縮機構と高段側圧縮機構を有し、低段側
圧縮機構の吐出管を密閉シェル内に開口し、高段側圧縮
機構の吸入管を密閉シェル内に開口した二段圧縮機と凝
縮器、絞り装置、蒸発器等を接続して冷凍サイクルを構
成し、低段側圧縮機構の吸入管と蒸発器出口とを接続し
、高段側圧縮機構の吐出管を凝縮器入口に接続し、凝縮
器出口と蒸発器入口の間の配管と密閉シェルを接続した
ことを特徴とするものである。

作用上記構成により、低段側圧縮機構で圧縮され吐出した冷
媒ガスは密閉シェル内に吐出される。

方、冷凍サイクルの凝縮器出口と蒸発器入口の間の冷媒
は密閉シェル内に噴射され、低段側圧縮機構で吐出した
冷媒を冷却した後、低段側の吐出ガスと共に高段側圧縮
機構に吸入され、圧縮されて凝縮器入口に導かれる。こ
うすることによって、簡単な構成で高段側圧縮機の吸入
ガス温度を低下させて、その吐出温度−ト、竹を防止で
き、また、圧縮比を冷媒の噴射示によって低段側、高段
側で適当に設定することができるので、各段の圧縮機効
率の良い条件で運転することができ、高圧縮比にお番プ
る冷凍サイクル効率を向上させることができる。また、
密閉シェル内に駆動モータを配置した場合には、液冷媒
を密閉シェル内に噴射することによって、その潜熱で十
分に冷却することができるので、モータ効率が改善され
、またモータ巻線等を耐熱性の高い材料にする必要もな
くなる。

実施例以下、本発明の一実施例を添伺図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明の二段圧縮冷凍サイクルの一実施例であ
り、１は密閉型ロータリー圧縮機、２はほぼ円筒形をな
す密閉シェル、３は密閉シェル２の」一部に取り付けら
れたモータで密閉シェル２の中心軸子、に設けられてい
る。４および５は密閉シェル２の下部に取りイ」けられ
た低段側圧縮機構および高段側圧縮機構であり、さらに
６は低段側圧縮機構４の吸入管（以後低段吸入管）、７
は低段側圧縮機構４の吐出管（以後低段吐出管）、８は
高段側圧縮機構５の吸入管（以後高段吸入管）、９は高
段側圧縮機構５の吐出管（以後高段吐出管）であり、低
段吐出管７、高段吸入管８は密閉シェル２内に開口して
連通している。また、１０は凝縮器、１１は絞り装置、
１２は蒸発器でありそれぞれ配管接続され、凝縮器１０
の入口と高段吐出管９とを、また蒸発器１２の出口と低
段吸入管６とを接続して冷凍サイクルを構成している。

さらに凝縮器１０の出口と密閉シェル２の上部とを減圧
弁１３、配管１４を介して接続し、また、蒸発器１２出
口と配管１４とを切換弁１５を介して接続している。

このような構成において、その運転方法について説明す
る。

まず、冷凍サイクルの低圧と高圧との圧力比（圧縮比）
が大きい場合は二段圧縮で運転する。この場合、切換弁
１５は閉止する。ここにおいて凝縮器１０出口の液冷媒
の一部は減圧弁１３で冷凍サイクルの中間圧まで減圧さ
れて、配管１４を通り密閉シェル２内の上部に噴射され
る。一方、蒸発器１２より低段吸入管６に流入した低圧
の冷媒ガスは低段側圧縮機構４で圧縮され低段吐出管７
より密閉シェル２内に吐出される。また、配管１４を通
って噴射された液冷媒はモータの隙間空間、たとえば固
定子と密閉シェル２との隙間、あるいは固定子と回転子
の隙間など（図示せず）を通過してモータを冷却し、ま
た、低段吐出管７より吐出した冷媒ガスを冷却しながら
自らは完全にガス化して、低段側の吐出ガスと共に高段
吸入管８に吸入される。したがって、この時密閉ンエル
２内は中間圧に維持される。また、高段側圧縮機構５で
は冷媒ガスが中間圧から高圧まで圧縮され、高段吐出管
９より密閉シェル２の外へ出て凝縮器１０に流入し、絞
り装置］、Ｌ　　蒸発器１２と冷凍サイクルを循環して
再び低段吸入管６に流入する。

ここにおいて圧縮比が大きい場合はこのような二段圧縮
を行なうことによって低段側、高段側それぞれの圧縮比
を小さくできるので、−段圧縮に比較して圧縮機内での
洩れや再膨張が減少して体積効率が改善され、摩擦損失
の割合も減少して圧縮機効率が改善され、その結果冷凍
サイクル効率が向」―する。また、凝縮器１０出口の液
冷媒を密閉シェル２内に噴射することによってモータを
その潜熱で十分に冷却することができるので、モータ効
率が改善され、またモータ巻線等を耐熱性の高い材料に
する必要もなくなり設計」二有利になる。

次に一段圧縮で運転する場合について説明する。

この場合には減圧弁１３をほぼ閉止の状態まで絞り、切
換弁１５を開放することより蒸発器１２出口と密閉シェ
ル２が連通ずるので密閉シェル２内は低圧になり、低段
吸入管６に流入した冷媒ガスは低段側圧縮機構４では圧
縮されずに低圧のまま密閉シェル２内に吐出される。そ
して、そのまま高段吸入管８に吸入され高段圧縮機構５
で高圧まで圧縮され高段吐出管９に吐出される。このよ
うに圧縮比が小さい場合には二段圧縮運転では各段での
圧縮比が小さくなりすぎて機械損失の割合が増加し、圧
縮機効率が低下するので一段圧縮で運転するほうが有利
であり、切換弁１５の切換えという簡単な操作のみで一
段、二段圧縮の切換えが可能で冷凍装置の運転状況、た
とえば蒸発温度の高低などに応じて常に適した運転方法
を選択することが可能となる。

次に本発明の異なる実施例を第２図を用いて説明する。

第２図において第１図と同一番号の部品は同じ機能を有
するものであり、説明は省略する。

ここにおいては、凝縮器１０出口を減圧装置、ここでは
キャビラリーヂューフ゛１Ｇを介して三方弁１７と接続
し、凝縮器１１人口と三方弁１７とを接続し、さらに三
方弁１７と密閉シェル２とを配管１４を介して接続して
おり、凝縮器１１人口と密閉シェル２、またはキヤビラ
リヂューフ゛１６出口と密閉シェル２とを三方弁１７を
切り換えて接続できるようにしている。この時の二段圧
縮の場合には三方弁１７を図示の位置にする。この場合
Ｍ縮型１１出口の液冷媒はキャヒ゛ラリチューフ１６で
中間圧まで絞られて三方弁１７、配管１４を通って密閉
シェル２内に噴射され、第１図と同様に運転されるので
詳しい説明は省略する。また、−段圧縮の場合には、三
方弁１７を矢印の方向に９０°回転させることにより凝
縮器１１人口と密閉シェル２内が三方弁１７、配管１４
を介して接続されるため密閉シェル２内は高圧になる。

したがって低段吸入管６に流入した冷媒ガスは低段側圧
縮機構４で高圧まで圧縮されて密閉シェル２内に吐出さ
れる。そして、高段側圧縮機構５では圧縮されず、その
まま高段吐出管９から吐出され、凝縮器１０に流入して
冷凍サイクル内を循環する。この場合にも三方弁１４の
切換えという簡単な操作のみで一段、二段圧縮の切換え
が可能で冷凍装置の運転状況に応じて常に適した運転方
法を選択することが可能となる。

なお、ここでは凝縮器１．１出口と三方弁１７をキャヒ
゛ラリチゴーフ゛１６で接続しているが、膨張弁等でも
よく、また三方弁１７のかわりに開閉弁の組合せなどで
も同様の効果がありこれらは本発明に含まれるものであ
る。

発明の効果以上のように、本発明の二段圧縮冷凍サイクルは、簡単
な構成で二段圧縮冷凍サイクルを構成することができ、
冷凍装置などの重量や大きさを低減できる効果がある。

また、圧縮比を低段側、高段側で適当に設定することが
できるので圧縮機効率を改善でき冷凍サイクル効率が向
上する。さらに、密閉シェル内に駆動モータを配置した
場合には、液冷媒を密閉シェル内に噴射することによっ
て、その潜熱で十分に冷却することができるので、モー
タ効率が改善され、またモータ巻線等を耐熱性の高い祠
料にする必要もなくなるものである。

また、蒸発器出口と密閉シェル、または凝縮器入口と密
閉シェルを切換弁を介して接続することによって、その
切換え操作のみで圧縮比の大小に応じて一段、二段圧縮
の切換えが簡単にでき、運転状況に応じて冷凍サイクル
の効率をさらに改善できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の二段圧縮冷凍サイＩＩクルの構成図、第２図は本発明の異なる実施例の二段圧
縮冷凍サイクルの構成図である。２・・密閉シェル、４・・低段側圧縮機構、５・・高段
側圧縮機構、６・・低段吸入管、７・・低段吐出管、８
・・高段吸入管、９・・高段吐出管、１ｏ・・凝縮器、
１１・・絞り装置、１２・・蒸発器、１３・・減圧弁、
１４　・・配管、　　１５　・・切換弁、　　１６　・
・キャビラリーチューフ゛、１７・・三方弁。代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名ＶＩ−／）Ｎ寸拍ぐ〉（さや二ヅヅ寸氾図城

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも、二段圧縮機と、凝縮器と、絞り装置
と、蒸発器を接続して冷凍サイクルを構成し、前記低段
側圧縮機構の吸入管と前記蒸発器出口とを接続し、前記
高段側圧縮機構の吐出管を前記凝縮器入口に接続し、前
記凝縮器出口と前記蒸発器入口の間の配管と前記密閉シ
ェルを接続し、前記二段圧縮機は、密閉シェル内に少な
くとも低段側圧縮機構と高段側圧縮機構を有し、前記低
段側圧縮機構の吐出管を前記密閉シェル内に開口し、前
記高段側圧縮機構の吸入管を前記密閉シェル内に開口し
て構成したものであることを特徴とする二段圧縮冷凍サ
イクル。
（２）請求項１において前記蒸発器出口と前記密閉シェ
ルを切換弁を介して接続したことを特徴とする二段圧縮
冷凍サイクル。
（３）請求項１において前記凝縮器入口と前記密閉シェ
ルを切換弁を介して接続したことを特徴とする二段圧縮
冷凍サイクル。