JPH024164A - 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） 本発明は、それぞれ専用の吸込ポートを有する２組の圧
縮機構およびこれら圧縮機構で圧縮された冷媒ガスを混
合し共通の吐出ポートから吐出する圧縮機を備えた冷凍
サイクル装置に関する。

（従来の技術） 近時、いわゆる２ステ一ジ式圧縮機を用いた多動サイク
ルの冷凍サイクル装置が多用される。

これは第８図に示すような冷凍サイクルを構成する。す
なわち、１は後述する２ステ一ジ式圧縮機。

２は四方弁、３は室内側熱交換器、４は第１減圧装置、
５は気液分離器、６は第２減圧装置、７は室外側熱交換
器であり、これらはヒートポンプ式の冷凍サイクルを構
成するように冷媒管Ｐを介して連通ずる一上記２ステー
ジ圧縮機１は、それぞれ専用の第１．第２の吸込ポート
８ａ、９ａを有する１段目圧縮機構８と２段目圧縮機構
９とからなる。そして１．１段目圧縮機構８で圧縮した
冷媒ガスを２段目圧縮機横９に導出し、ここでは１段目
圧縮機構８からの冷媒ガスおよび第２の吸込ポート９ａ
からの冷媒ガスを導入して圧縮するようになっている。

圧縮機１の吐出ポート１０は上記２段目圧縮機構９にの
み連通する。すなわち、この挿圧縮機１で圧縮された全
ての冷媒ガスは吐出ポート１０から上記四方弁２に向け
て導出されることになる。また、この四方弁２は上記第
１の吸込ポート８ａに連通する。１１はその一端部を上
記気液分離器５．他端部を上記圧縮機１の第２の吸込ポ
ー）９ａに接続するバイパス管Ｐａと、このバイパス管
Ｐａの中途部に設けられる開閉弁１２とからなり、気液
分離器５で分離したガス冷媒を上記圧縮機１の第２圧縮
機構９に導く吸込バイパス回路である。

暖房運転時に、冷媒ガスは図中矢印方向に導かれ、各構
成部品は所定の作用をなす。また、たとえば外気温が特
に低い場合の暖房運転開始時などに上記開閉弁１２を開
放することにより、気液分離器５で気液分離された冷媒
のガス分は図中−点鎖線矢印に示すように吸込バイパス
回路１１を介して圧縮機１の第２の吸込ポート９ａに導
かれ、２段目圧縮機構９で圧縮される。一方、蒸発器で
ある室外側熱交換器７から第１の吸込ボー）８ａに導か
れる蒸発冷媒は、そのまま第１圧縮機構８で圧縮され、
さらに第２圧縮機構９に導かれて上記吸込バイパス回路
１１からの冷媒と混合する２種の吸込圧力のサイクルが
構成されることになる。

このような２ステ一ジ圧縮機を用いたいわゆる多効サイ
クルの他に、通常の形態の圧縮機を用いるとともに、蓄
熱部分を備えて冷媒熱量の増大を図ったものがある。た
とえば、第９図に示すような冷凍サイクルを構成する。

図中１５は、全て１つの圧縮機構と吸込ポートおよび吐
出ポートを有する通常の形態の圧縮機である。１６は蓄
熱器であり、この蓄熱器１６を構成する放熱部１６ａが
上記圧縮機１５の吐出側と四方弁２との間に設けられる
。３は室内側熱交換器、１７は減圧装置。

７は室外側熱交換器である。１８は、その一端部が上記
室内側熱交換器３と減圧装置１７との間に接続され、か
つ他端部が圧縮機１５の吸込側に接続される蓄熱バイパ
ス回路であり、その中途部に開閉弁１９および上記放熱
部１６ａとともに蓄熱器１６を構成する吸熱部１６ｂが
設けられる。

しかして、暖房運転時には図中矢印方向に沿って冷媒を
循環し、かつ蓄熱器１６においては放熱部１６ａで放出
した熱を蓄熱する。暖房立上がり時など、必要に応じて
開閉弁１９を開放することにより、冷媒の一部は図中−
点鎖線矢印に示すように蓄熱バイパス回路１８に導かれ
、吸熱部１６ｂは熱を吸収して温度上昇した冷媒を圧縮
機１５にバイパスできる。

（発明が解決しようとする問題点） このように各形態の冷凍サイクル装置は所望の作用効果
をなす反面、問題も多い。すなわち、第８図に示す２ス
テ一ジ圧縮機１を用いた多効サイクルの場合には、上記
２段目圧縮機構９の中間部に吐出弁機構と吸込弁機構と
が必要となり、このことから過圧縮あるいは過吸込であ
るいわゆるワイヤードローイングになり易く、２段圧縮
効果を相殺するばかりでなく悪化傾向にある。また、１
段目機構８の吐出部が中間圧になるためシール構造が必
要となり、構造的に極めて複雑で大型化し、コストに悪
影響を与えている。

一方、第９図に示す上記蓄熱器１６を用いた冷凍サイク
ル装置では、吸熱部１６ｂが放熱部１６ａから吸熱する
ので、室外側熱交換器７からは吸熱できないこととなる
。このように全熱量を蓄熱器１６で補完するためには、
蓄熱器１６自体大容量タンクとならざるを得なくなり、
装置の大型化による配置スペースの拡大とともにコスト
に悪影響がある。

本発明は、上述したような不具合を除去し、必要に応じ
て冷媒熱量の増大化を容易に得られ、かつ構成の簡素化
を図れる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする
。

〔発明の構成〕 （問題点を解決する手段） すなわち本発明においては、圧縮機は、それぞれ専用の
吸込ポートを有する２組の圧縮機構およびこれら圧縮機
構で圧縮された冷媒ガスを混合し共通の吐出ポートから
吐出する圧縮機であり、冷凍サイクルに、上記圧縮機の
一方の吸込ポートと蒸発器とを連通ずる主冷凍サイクル
吸込回路を備え、他方の吸込ポートと少なくとも凝縮器
の導出側である高圧側とを連通し、かつその中途部に開
閉弁を有する吸込バイパス回路を備え、この吸込バイパ
ス回路と上記主冷凍サイクル吸込回路とを弁機構で連通
ずることを特徴とする冷凍サイクル装置である。

（作用） このようにして構成することにより、通常運転時には蒸
発器からの冷媒が主冷凍サイクル吸込回路から上記圧縮
機の一方の吸込ポートに導入されるとともに、この主冷
凍サイクル吸込回路の中途部から分流し弁機構を介して
吸込バイパス回路から他方の吸込ポートに導入する。必
要に応じて開閉弁を開放すると、凝縮器の導出側である
高圧側から吸込バイパス回路を介して一方の吸込ポート
へ冷媒が導かれ、蒸発器から主冷凍サイクル吸込回路を
介して他方の吸込ポートに冷媒が導かれる。このとき弁
機構は、吸込バイパス回路と上記主冷凍サイクル吸込回
路とを遮断する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図は、この実施例に用いられる圧縮機２０を示す。

これは、密閉容器２１内に、電動機部２２によって同時
駆動される第１圧縮機構２３と第２圧縮機構２４とを上
下に重ねて収容してなる。上記第１圧縮機構２３は第１
の吸込ポー）２３ｇ、第２圧縮機構２４は第２の吸込ポ
ート２４ａをそれぞれ有し、互いにサクションカップａ
、ｂが接続される。また、第１．第２圧縮機構２３．２
４で圧縮された冷媒ガスは一旦密閉容器２１内に導出さ
れ、互いに混合し、かつ密閉容器２１上端部に接続され
る吐出ポート２５から吐出する、いわゆる２シリンダ２
吸込ポートタイプのものである。

第２図に示すように、圧縮機２０の吐出側には四方弁２
．室内側熱交換器３．第１減圧装置４゜気液分離器５．
第２減圧装置６．室外側熱交換器７が順次連通し、これ
らはヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成するように冷
媒管Ｐを介して連通する。上記室外側熱交換器７は四方
弁２を介して圧縮機２０の第１の吸込ポート２３ａに連
通し、主冷凍サイクル吸込回路２６を構成する。２７は
、一端部が上記気液分離器５．他端部が上記圧縮機２０
の第２の吸込ポート２４ａに接続するバイパス管Ｐａと
、このバイパス管Ｐａの中途部に設けられる開閉弁２８
とからなる吸込バイパス回路である。なお、上記主冷凍
サイクル吸込回路２６と上記吸込バイパス回路２７とは
、同方向に向けた弁機構である逆止弁２９で開閉自在に
接続される。

しかして、暖房運転時には、冷媒ガスは図中矢印方向に
導かれ、各構成部品は所定の作用をなす。

吸込バイパス回路２７の開閉弁２８を閉成している場合
には、蒸発器である室外側熱交換器７から導出される冷
媒が主冷凍サイクル吸込回路２６から上記圧縮機２０の
第１の吸込ポート２３ａに吸込まれるとともに、この主
冷凍サイクル吸込回路２６の中途部から一部の冷媒が分
流し、逆止弁２９を介して吸込バイパス回路２７端部か
ら第２の吸込ポート２４ａに吸込まれる。すなわち圧縮
機２０においては、第１．第２圧縮機構２３゜２４で冷
媒圧縮作用がなされ、このときの圧縮機２０の吐出冷媒
循環量は、第１圧縮機構２３と第２圧縮機構２４の各シ
リンダの排除容積の和により決定される。

必要に応じて上記吸込バイパス回路２７の開閉弁２８を
開放すると、膨張過程中間部に設けられた気液分離器５
により分離されたガス冷媒が、図中−点鎖線矢印に示す
ように吸込バイパス回路２７を介して第２の吸込ポート
２４ａに導かれる。

また、気液分離器５で分離された液冷媒は蒸発器である
室外側熱交換器７に導がれ、蒸発潜熱の増加により熱量
が増大し、主冷凍サイクル吸込回路２６を介して第１の
吸込ポート２３ａに吸込まれる。このとき室外側熱交換
器・７に送られる冷媒は第２減圧装置６で減圧されてい
るので、第１圧縮機構２３の吸込圧力が第２圧縮機構２
４の吸込圧力よりも小になり、逆止弁２９は吸込バイパ
ス同機２７と上記主冷凍サイクル吸込回路２６とを遮断
し、２柾の吸込圧力のサイクルが構成される。

このことから、２ステージ多効サイクルと同一の効果が
得られ、全く同一の入力で熱量の増大を図れることとな
る。

第３図は、同一の圧縮機２０と、従来よりもコンパクト
な蓄熱器３０を用いた例である。すなわち、蓄熱器３０
を構成する放熱部３０ａが上記圧縮機２０の吐出ポート
２５と四方弁２との間に設け″られる。３１は、その一
端部が上記室内側熱交換器３と第１減圧装置４との間に
接続され、かつ他端部が圧縮機２０の第２の吸込ポート
２４ａ側である吸込バイパス回路２７に接続される蓄熱
バイパス回路３１である。その中途部に、開閉弁３２お
よび上記放熱部３０ａと相対向して蓄熱器３０に収容さ
れる吸熱部３０ｂが設けられる。他の構成は、先に第２
図で示したものと全く同一であるので、同番号を付して
新たな説明は省略する。

しかして、蓄熱バイパス回路３１の開閉弁３２を開放し
、吸込バイパス回路２７の開閉弁２８を閉成すると、冷
媒は図中破線矢印に示す方向に導かれる。すなわち、蓄
熱器３０において放熱部３０ａが放出し、かつ内部に蓄
熱した熱を吸熱部３０ｂが回収する。そして冷媒は第２
の吸込ポート２４ａから第２圧縮機構２４に導かれるこ
とになるが、このとき冷媒の蒸発温度は約２０℃となる
。特に外気温が低い場合は、室外側熱交換器７から吸熱
できないものであったが、このように２種類の蒸発温度
を得るようにしたので、室外側熱交換器７からも吸熱が
可能となった。すなわち、従来のものよりもコンパクト
な蓄熱器３ｏで同一能力を得ることができる。たとえば
先に第９図で説明したような１シリンダタイプの圧縮機
１５を備えた冷凍サイクルにおいて、上記蓄熱器１６か
ら約４．０００Ｋｃａｌの熱量を得ていたとすると、上
記実施例のものでは約３．０００Ｋｃａｌを室外側熱交
換器７から得、かつ約１．０００Ｋｃａｌを蓄熱器３０
から得ることができ、結局、蓄熱器３０は１／４にコン
パクト化する。

第４図は、同一の圧縮機２０および蓄熱バイパス回路３
１を備えたものに、新たに除霜回路３５を付加した。す
なわち上記除霜回路３５は、蓄熱器３０の放熱部３０ａ
と四方弁２との間に一端部を、かつ減圧装置１７と室外
側熱交換器７との間に他端部を接続し、その中途部には
開閉弁３６および小毛細管３７が設けられてなる。

しかして、外気温が低下し室外側熱交換器７に霜が付着
して熱交換効率が低下したら、開閉弁３６を開放して図
中矢印に示すように除霜回路３５にホットガスを導通さ
せ、室外側熱交換器７に導く。同時に、開閉弁３２を開
放して蓄熱バイパス回路３１に冷媒を導く。すなわち、
蓄熱熱量を利用した暖房運転を継続したまま室外側熱交
換器７の除霜が可能である。なお、第２図および第３図
で説明したような“吸込バイパス回路２７”を備えるこ
とは勿論である。

第５図は、同一の圧縮機２０とともに蓄熱バイパス回路
３１Ａに開閉弁３２および変形の蓄熱器４０を備えたも
のである。上記蓄熱器４０は、内部に吸熱熱交換器４１
を収容し、外部に相対向して電気ヒータなどの加熱源４
２を配置してなる。

しかして、必要に応じて開閉弁３２を開放し、図中破線
矢印に示すように蓄熱バイパス回路３１Ａに冷媒を導く
。上記加熱源４２は予め吸熱熱交換器４１を加熱し、蓄
熱状態としであるので、ここを導通する冷媒は温度上昇
して圧縮機２ｏに導かれる。したがって、先に説明した
ものと全く同一の作用効果を得られる。

第６図は、同一の圧縮機２０．蓄熱器３ｏおよび蓄熱バ
イパス回路３１Ｂを備えるとともに除霜回路３５Ａを備
えたものである。また、弁機構として開閉弁２９Ａを使
用する。上記除霜回路３５Ａは、その一端部が圧縮機２
０の吐出側に接続され、他端部が減圧装置１７と室外側
熱交換器７との間に接続されるホットガス管ｐｂと、こ
の中途部に設けられる開閉弁３６および小毛細管３７と
からなる。

しかして、蓄熱バイパス回路３１Ｂと除霜回路３５Ａは
、それぞれの開閉弁３２．３６を開放することにより、
上記実施例と同一の作用効果を奏する。

第７図は、先に第５図で説明したのと同一の蓄熱バイパ
ス回路３１Ａとともに、先に第６図で説明したのと同一
の除霜回路３５Ａを設けたものである。上記弁機構も、
同様に開閉弁２９とする。

なお、第４図ないし第７図において、上記実施例と同一
部品には同番号を付して新たな説明は省略する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、専用の吸込ポート
を有する２組の圧縮機構および共通の吐出ポートを有す
る圧縮機を用いて、上記各吸込ポートに導かれる冷媒を
必要に応じて選択するようにしたので、たとえば暖房運
転開始時など、冷媒熱量の増大化を容易に得られて運転
・効率の向上化を図れ、かつ装置の大型化や配置スペー
スの拡大など不要として構成の簡素化を得られるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示し、第１図
は圧縮機の縦断面図、第２図は冷凍サイクル構成図、第
３図ないし第７図は本発明の他の実施例を示す互いに異
なる冷凍サイクル構成図、第８図および第９図は本発明
の従来例を示す互いに異なる冷凍サイクル構成図である
。 ２３ａ・・・第１の吸込ポート、２４ａ・・・第２の吸
込ポート、２３・・・第１圧縮機構、２４・・・第２圧
縮機構、２０・・・圧縮機、２５・・・吐出ポート、７
・・・蒸発器（室外側熱交換器）、２６・・・主冷凍サ
イクル吸込回路、３・・・凝縮器（室内側熱交換器）、
２８・・・開閉弁、２７・・・吸込バイパス回路、２９
・・・弁機構（逆止弁）。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第２図 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. それぞれ専用の吸込ポートを有する２組の圧縮機構およ
   びこれら圧縮機構で圧縮された冷媒ガスを混合し共通の
   吐出ポートから吐出する圧縮機を備え冷凍サイクルを構
   成するものにおいて、上記圧縮機の一方の吸込ポートと
   蒸発器とを連通する主冷凍サイクル吸込回路と、他方の
   吸込ポートと少なくとも凝縮器の導出側である高圧側と
   を連通しその中途部に開閉弁を有する吸込バイパス回路
   と、この吸込バイパス回路と上記主冷凍サイクル吸込回
   路とを連通する弁機構とを具備したことを特徴とする冷
   凍サイクル装置。