JPH03282159A - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は高低２段圧縮要素を有する冷凍サイクル装置
の改良に関するものである。

［従来の技術］ 第７図は特開昭６０−１２８９９０号公報に示された高
低２段圧縮要素を有する冷凍サイクル装置を示すもので
あり、図において（１）はロータリ式の２段圧縮機、（
２）はその低段圧縮要素、（３）はその高段圧縮要素、
（３ｂ）は上記２段圧縮機（１）の吐出管、（４ａ）（
４ｂ）は低段圧縮要素（２）の吸入管および吐出管、（
５ａ）は高段圧縮要素（３）の高段吸入管、（６）は例
えば給湯用に使用される室内側の熱交換器、（７ａ）　
（７ｂ）は第１と第２の流量制御弁、（８）は気液分離
器、（８ａ）はこの気液分離器（８）内に設けられ、低
段圧縮要素（２）から吐出された過熱ガスを冷却する中
間冷却器、（８ｂ）は気液分離器（８）内で分離、蒸発
したガス冷媒を上部から引き出すガス導入管で、途中に
逆止弁（８Ｃ）が設けられその先端が上記中間冷却器（
８ａ）の出口側に接続されている。（９）は例えば蒸発
器として機能する室外側の熱交換器、（１０）はアキュ
ムレータである。

次に動作について説明する。すなわち２段圧縮機（１）
の低段圧縮要素（２）から吐出された中間圧力の過熱ガ
スは低段吐出管（４ｂ）から気液分離器（８）内の中間
冷却器（８ａ）に流入して、気液分離器（８）内の液冷
媒と熱交換することにより冷却される。

そしてこの冷却された冷媒は気液分離器（８）上部のガ
ス導入管（８ｂ）から気液分離器（８）内で分離、蒸発
したガス冷媒と合流後に高段吸入管（５ａ）から高段圧
縮要素（３）に吸入される。そして高段圧縮要素（３）
により圧縮され高圧過熱ガスとなった冷媒はその吐出管
（３ｂ）から熱交換器（６）に導入され、熱交換し凝縮
液化したのち第１流量制御装置（７ａ）で中間圧まで減
圧されて気液分離器（８）に流入する。そしてここで気
液に分離されてガス冷媒は中間冷却器（８ａ）と熱交換
しその中を通る冷媒とともにガス導入管（８ｂ）から高
段吸入管（５）に流入する。

一方散冷媒は第２流量制御装置（７ｂ）によってさらに
減圧されて低圧となり、室外側の熱交換器（９）で熱交
換することによって蒸発し、ガス化してアキュムレータ
（１０）を通り低段圧縮要素（２）に吸入される。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の冷凍サイクル装置は以上のように構成しているの
で、低段吐出ガスを冷却するための中間冷却器（８ａ）
を必要とするとともに、これを気液分離器（８）内に配
設しなければならず、そのためこの気液分離器が大形化
し、工作も複雑になるという問題点があった。

この発明の第１および第２の発明は上記の問題点を解消
するためになされたもので、従来の中間冷却器の使用を
やめて、気液分離器の小形化とその構造の簡素化を図る
ことを目的とする。

また従来の冷凍サイクル装置では、特にその起動時にお
いては高段圧縮要素からの吐出ガス温度が比較的低いた
め圧縮機内の潤滑油に溶解している多量の冷媒をガス化
するのに時間を必要とすることになり、運転状態が安定
するまで時間がかかる。また圧縮機外に持ち出される潤
滑油の量が多くなり潤滑不良状態になる。この発明の第
３の発明はこれらの問題点を合わせて解消することを目
的とする。

［ＩＩ題を解決するための手段］ この発明の第１の発明に係る冷凍サイクル装置では、第
１図に示すように低段圧縮要素（２）の吐出口と高段圧
縮要素（３）の吸入口とを、途中にガス導入管（８ｂ）
を接続した低段吐出管（４ｂ）で接続するとともに、こ
の低段吐出管から気液分離器（８）に達するその分岐管
（１２）に高段圧縮要素（３）の吸入口部の冷媒温度を
検知して上記分岐管（１２）を通る冷媒の流量を制御す
る第３流量制御装置を設けている。

また、この発明の第２の発明に係る冷凍サイクル装置で
は、第３図に示すように低段圧縮要素（２）の吐出口（
５）と高段圧縮要素（３）の吸入口（５ａ）とを低段吐
出管（４ｂ）で接続し、その途中に気液分離器（８）内
の液冷媒とガス冷媒とを供給する導入配管（１２Ａ）を
逆止弁（１３ａ）を介して接続している。

さらにこの発明の第３の発明に係る冷凍サイクル装置で
は、第６図に示すように液冷媒の導入用分岐管（１２）
に設けられ圧縮機の起動時に閉塞される電磁弁（１５）
を圧縮機内の潤滑油中に溶解している冷媒量を検知する
溶解冷媒量検知センサ（１６）で開放させるようにして
いる。

［作　用］ この発明の第１の発明における冷凍サイクル装置では、
低段吐出管内を通る冷媒に、気液分離器で分離されたガ
ス冷媒と第３流量制御装置で制御された液冷媒を流入さ
せて、低段吐出口より吐出された過熱ガス冷媒を冷却し
ながら高段吸入口に吸入させる。

またこの発明の第２の発明における冷凍サイクル装置で
は、低段吐出管の途中に気液分離器内の液冷媒が吸入ガ
ス冷媒とともに供給されるので、これにより低段吐出管
を通る過熱ガス冷媒が冷却される。

さらにこの発明の第３の発明における冷凍サイクル装置
では、圧縮機の起動時には液冷媒の導入用分岐管に設け
た電磁弁が閉塞されるので高段圧縮要素の吸入口に過熱
冷媒ガスが吸入され、潤滑油中の冷媒量が減少した所定
の状態で圧縮機が安定運転に移行する。

［実施例］ 以下この発明における第１の発明の一実施例について説
明する。すなわち第１図において第７図の従来のものと
同一個所には同一符号を付してその重複説明は省略する
ことにするが１図において（１１）は四方弁、（１２）
は低段吐出管（４ｂ）の途中から分かれ、先端を気液分
離器（８）の内底部に挿入させた液冷媒の導入用分岐管
、（１３）はその途中に介装した温度式膨張弁、（１４
）は低段吐出管（４ｂ）からの高段圧縮要素（３）の吸
入口部に設けられ、上記膨張弁（１３）に接続された該
部温度の感温筒で、これらでこの発明の第３流量制御装
置を構成している。また（１５）は上記膨張弁（１３）
の下流側に設けられ室内側熱交換器（６）が凝縮器とし
て使用される時に開放される電磁弁である。

次に室内側熱交換器（６）を凝縮器として使用する場合
の動作について説明する。低段圧縮要素（２）から吐出
された中間圧の過熱ガスは、低段吐出管（４ｂ）内で気
液分離器（８）のガス導入管（８ｂ）と分岐管（１２）
のそれぞれから流入したガス冷媒および液冷媒によって
冷却されながら高段圧縮要素（３）に吸入される。この
高段圧縮要素（３）に吸入される冷媒は上記分岐管（１
２）に温度式膨張弁（１３）を設けるとともに、これに
接続されたその感温筒（１４）を高段圧縮要素（３）の
吸入口部に有し、常時若干のスーパーヒートした状態に
制御されており、そしてこの時上記の電磁弁（１５）は
開放状態になっているので吐出管（３ｂ）から吐出され
た冷媒は四方弁（１１）から熱交換器（６）に流入して
凝縮液化し、第１流量制御装置（７ａ）によって中間圧
まで減圧された状態で気液分離器（８）に流入する。

そして気液に分離された液冷媒のほとんどは第２流量制
御装置！　（７ｂ）によって低圧とされ室外側熱交換器
（９）で蒸発し、ガス化し再び四方弁（１１）を通って
低段吸入管（４ａ）から低段圧縮要素（２）に吸入され
る。

次に室内側熱交換器（６）を蒸発器として使用する場合
の動作について説明する。この運転では上記の分岐管（
１２）に設けた電磁弁（１５）は閉じられ。

低段圧縮要素（２）から吐出された中間圧の過熱ガス冷
媒に、気液分離器（８）からガス導入管（８ｂ）によっ
てガス冷媒のみを供給させて高段圧縮要素（３）に吸入
させる。そして吐出管（３ｂ）から吐出された冷媒は四
方弁（１１）、室外側熱交換器（９）、第２流量制御装
置（７ｂ）、気液分離器（８）、第１流量制御装置（７
ａ）、室内側熱交換器（６）を順次通り再び四方弁（１
１）を通って低段圧縮要素（２）に吸入される。

この場合第２流量制御装置（７ｂ）によって高圧の冷媒
を中間圧に、第１流量制御装置（７ａ）によって中間圧
から低圧に減圧される。

なお上記実施例では、分岐管（１２）を直接気液分離器
（８）の内底部に接続して、内部の液冷媒も低段吐出管
（４ｂ）の途中に流入させた場合について説明したが、
第２図の他の実施例に示すように上記の分岐管（１２）
の先端を第１流量制御装置（７ａ）の上流側に接続して
もよい。またさらに各実施例では分岐管（１２）に温度
式膨張弁（１３）を設けたが、これはステッピングモー
タ等により駆動される電気式流量制御装置であってもよ
く、また感温筒（１４）のかわりに温度センサーと圧力
センサーを使用してもよい。

次にこの発明の第２の発明の一実施例について説明する
。すなわち第３図において第７図の従来のものと同一個
所は同一符号を付してその重複説明は省略することにす
るが１図において（１１）は四方弁、（１２Ａ）は先端
部（１２ａ）が気液分離器（８）のガス冷媒溜り（８ｄ
）に開放され、他端部（１２ｂ）が逆止弁（１３ａ）を
介して低段圧縮要素（２）の吐出口（５）と高段圧縮要
素（３）の吸入口（５ａ）とを接続する低段吐出管（４
ｂ）の途中に接続され、上記気液分離器（８）内のガス
冷媒の吸入とともに液冷媒も吸入する導入配管で、これ
には第４図で示すように気液分離器（８）内の液冷媒中
に常時浸漬される位置に貫通穴（１２ｃ）が開設されて
おり、この導入配管（１２Ａ）の存在にこの発明の特徴
を有するものである。

次に室内側熱交換器を凝縮器として使用した場合の動作
について説明する。すなわち低段圧縮要素（２）から吐
出された中間圧の過熱ガス冷媒は、低段吐出管（４ｂ）
内で気液分離器（８）の導入配管（１２Ａ）から流入し
たガス冷媒および液冷媒によって冷却されたのちに、高
段圧縮要素（３）に吸入され２段圧縮機（１）の吐出管
（３ｂ）から吐出された冷媒は四方弁（工１）から室内
側熱交換器（６）へ流入して凝縮し、第１流量制御装置
（７ａ）によって中間圧まで減圧されたのち気液分離器
（８）に流入する。

そして気液分離された液冷媒のほとんどは第２流量制御
装置（７ｂ）によって低圧どなり、室外側熱交換器（９
）がガス化し、再び四方弁（１１）を通って低段圧縮要
素（２）に吸入されることになる。

その化第５図はこの第２の発明の一実施例のモリエル線
図であり、また第３図の（ａ）ないしくｈ）は室内側熱
交換器（６）を凝縮器として使用した場合の冷凍サイク
ル上の同一動作点を示し、（ａ）は低段側吸入ポイント
、（ｂ）は低段側吐出ポイント、（ｃ）は低段側中間圧
液ポイント、（ｄ）は低段側蒸発器人口二相ポイント、
（ｅ）は高段側吸入ポイント、（ｆ）は高段側吐出ポイ
ント、（ｇ）は高段側凝縮器出口液相ポイント、（ｈ）
は高段側絞り後の二相ポイントを示す。

さらに第６図はこの発明の第３の発明に成る冷凍サイク
ル装置で、第１図の冷凍サイクル装置と同一個所には同
一符号を付してその重複説明は省略することにするが、
図中の（１５）は低段吐出管（４ｂ）の途中から分かれ
先端を気液分離器（８）の内底部に挿入させた液冷媒の
導入用分岐管（１２）に設けた電磁弁であり、この電磁
弁（１５）は第３流量制御装置の温度式膨張弁（１３）
と直列に接続され、圧縮機の起動時には閉塞状態になっ
ている。また（１６）は圧縮機内の潤滑油中に溶解して
いる冷媒量を検知し、溶解冷媒量が所定値以下の状態で
動作して上記電磁弁（１５）を開放させて圧縮機を平常
の安定運転に移行させるための溶解冷媒量検知センサで
あり、これらの存在にこの第３の発明の特徴を有するも
のである。

次に室内側熱交換器（６）を凝縮器として使用する場合
の起動動作について説明する。まず上記電磁弁（１５）
は閉塞状態で圧縮機が運転され、低段圧縮要素（２）か
ら吐出された中間圧の過熱ガスは低段吐出管（４ｂ）中
で、気液分離器（８）内からのガス導入管（８ｂ）から
流入するガス冷媒によってやや冷却された後に高段圧縮
要素（３）内に吸入される。

そしてこの高段圧縮要素（３）で圧縮された過熱ガス冷
媒は、吐出管（３ｂ）から吐出され四方弁（１１）を通
り室内側熱交換器（６）に流入して凝縮液化し、第１流
量制御装置！（７ａ）によって中間圧まで減圧された後
に気液分離器（８）内に流入する。

ここで気液分離された液冷媒のほとんどは第２流量制御
装置（７ｂ）によって低圧となり室外側熱交換器（９）
で蒸発ガス化し、再び四方弁（１１）を通って低段吸入
管（４ａ）から低段圧縮要素（２）内に吸入される。

このように電磁弁（１５）が閉塞された状態での起動時
の運転により、圧縮機内の潤滑油に溶解していた多量の
冷媒がガス化し、溶解冷媒量が所定値以下になると上記
の溶解冷媒量検知センサ（１６）が作動して上記の電磁
弁（１５）が開放され圧縮機が安定運転状態に入り、低
段圧縮要素（２）から吐出された中間圧の過熱ガスは、
低段吐出管（４ｂ）中で気液分離器（８）内からのガス
導入管（８ｂ）と液冷媒の導入用分岐管（１２）のそれ
ぞれから流入するガスおよび液冷媒によって冷却されて
高段圧縮要素（３）内に吸入され第１の発明のものと同
様に運転されることになる。

なお室内側熱交換器（６）を蒸発器として使用する場合
の起動時に際しても上記の電磁弁（１５）および溶解冷
媒量検知センサ（１６）は同様の作用をした後に圧縮機
は安定運転状態に入る。

［発明の効果］ この発明の第１および第２の発明の冷凍サイクル装置は
以上のように構成しているので、従来のように気液分離
器内に中間冷却器を配設させる必要がなくなり、したが
ってこの気液分離器の工作が簡易化されるばかりでなく
、その小形化が図れ装置が安価になるという効果を有す
るものである。

またこの発明の第３の発明の冷凍サイクル装置では圧縮
機の起動時に液冷媒の導入用分岐管を閉じた状態で運転
し、潤滑油中の冷媒量が所定値以下に減少した時点で安
定運転状態に入るようにしているので、運転状態が安定
するまでの時間が早くなり、しかも圧縮機内の潤滑油の
持ち出し量が少なくなり、これにより潤滑不良状態にな
ることがなくなるという効果が合わせて得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の発明の冷凍サイクル装置の一
実施例を示す回路図、第２図はこの第１の発明の他の実
施例を示す回路図、第３図はこの発明の第２の発明の冷
凍サイクル装置の一実施例を示す回路図、第４図はこの
冷凍サイクル装置に使用される気液分離器の内部を示す
断面図、また第５図はモリエル線図、第６図はこの発明
の第３の発明の冷凍サイクル装置の一実施例を示す回路
図、第７図は従来の高低２段圧縮要素を有する冷凍サイ
クル装置を示す回路図である。 なお図中（１）は２段圧縮機、（２）は低段圧縮要素、
（３）は高段圧縮要素、　（４ｂ）は低段吐出管、（５
）は吐出口、（５ａ）は吸入口、（６）は室内側熱交換
器、（７ａ）は第１流量制御装置、（７ｂ）は第２流量
制御装置、（８）は気液分離器、（８ｂ）はガス導入管
、（９）は室外側熱交換器、（１１）は四方弁、（１２
）は分岐管、（１２Ａ）はガス導入配管、（１２ｃ）は
貫通穴、（１３）は温度式膨張弁、（１３ａ）は逆止弁
、（１６）は溶解冷媒量検知センサである。 その他図中同−符号は同一または相当部分を示すものと
する。 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）高段圧縮要素と低段圧縮要素とからなる２段圧縮
   機、四方弁、室内側熱交換器、第１流量制御装置、気液
   分離器、第２流量制御装置、室外側熱交換器、上記四方
   弁の順に接続されるとともに、上記気液分離器からガス
   冷媒を上記高段圧縮要素の吸入側にバイパスするガス導
   入管とを設けてなる冷凍サイクル装置において、上記低
   段圧縮要素の吐出口と高段圧縮要素の吸入口とを接続し
   、途中に上記ガス導入管を接続させた低段吐出管を付設
   し、この低段吐出管から上記気段分離器に達するその分
   岐管に、上記高段圧縮要素の吸入口部の冷媒温度を検知
   して上記分岐管を通る冷媒の流量を制御する第３流量制
   御装置を設けたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. （２）高段圧縮要素と低段圧縮要素とからなる２段圧縮
   機、四方弁、室内側熱交換器、第１流量制御装置、気液
   分離器、第２流量制御装置、室外側熱交換器、上記四方
   弁の順に接続されるとともに、上記低段圧縮要素の吐出
   口と高段圧縮要素の吸入口とを低段吐出管で連通させて
   、この低段吐出管の途中に気液分離器内のガス冷媒の導
   入配管を逆止弁を介して接続し、この導入配管に上記気
   液分離器内の液冷媒を吸入ガス冷媒とともに吸入する貫
   通穴を設けたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
3. （３）低段吐出管の途中から分かれ、先端を気液分離器
   の内底部に挿入させた液冷媒の導入用分岐管に設けた第
   ３流量制御装置の温度式膨張弁と直列に電磁弁を設け、
   この電磁弁を圧縮機の起動時に閉塞させると共に、圧縮
   機内の潤滑油中に溶解している冷媒量を検知し、溶解冷
   媒量が所定値以下の状態で動作する溶解冷媒量検知セン
   サで開放させて安定運転状態に移行させるようにした特
   許請求の範囲第１項記載の冷凍サイクル装置。