JPH0420751A - 冷凍サイクル - Google Patents

冷凍サイクル

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JPH0420751A
JPH0420751A JP2125168A JP12516890A JPH0420751A JP H0420751 A JPH0420751 A JP H0420751A JP 2125168 A JP2125168 A JP 2125168A JP 12516890 A JP12516890 A JP 12516890A JP H0420751 A JPH0420751 A JP H0420751A
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gas
compression mechanism
compressor
suction side
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JP2125168A
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Yasumi Irino
入野　保己
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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、特に密閉ケース内に２組の圧縮機構部を収容
する圧縮機を備えた冷凍サイクルに係り、各圧縮機構部
に対する冷媒ガスの吸込および吐出構造の改良に関する
。
（従来の技術） 冷凍サイクルを構成する圧縮機として、密閉ケース内に
２組の圧縮機構部を収容し、これらを同一の電動機部に
連結して、同時に駆動させるようにしたものがある。
たとえば、実開昭５１−６７４５２号公報や実公昭６２
−３０６９３号公報に、上記２組の圧縮機構部を有する
圧縮機を備えた冷凍サイクルが開示されている。
上記実開昭５１−６７４５２号公報においては、２段圧
縮による吐出ガス冷却の適正化を図ることを目的として
なされたものであり、上記実公昭６２−３０６９３号公
報においては２段圧縮における中間エコノマイザを簡略
化した高段側インジュクション方式の採用を目的として
なされたものである。いずれの圧縮機においても、特に
高段側の保護をなす効果を奏する。
しかしながら、冷凍サイクルに求められる圧縮機は、大
小広範囲の冷凍サイクル負荷がかかるところから、冷凍
能力を変えられる圧縮機が要求されている。その点、上
記２段圧縮専用の圧縮機では不充分である。
そこで、たとえば特開昭６３−２１２７９７号公報に開
示されるような圧縮機が発明されるに至った。これは、
圧縮容積が大小異なる２つのシリンダを備えた第１の圧
縮機構部と第２の圧縮機構部を密閉ケース内に収容して
なる圧縮機である。
それぞれの圧縮機構部の吸込側と吐出側にはガス開閉手
段が設けられるとともに、必要な冷媒管で連通されてな
る。
そして、各圧縮機構部は同時に駆動させられるが、上記
ガス開閉手段の開閉切換え作用によって、大小異なる２
つのシリンダをそれぞれ単独で圧縮作用を行う単独圧縮
運転と、並列に圧縮作用を行う並列圧縮運転および一方
のシリンダから他方のシリンダに２段に亘って圧縮作用
を行う直列圧縮運転との３種類の運転切換えが可能であ
る。
すなわち、この種の圧縮機を備えれば、能力可変幅が一
挙に拡大して、はとんど全ての範囲に亘る冷凍サイクル
負荷の要求を満足することとなる。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記圧縮機にも問題がある。
き すなわＸ、ガス開閉手段の数が多く必要であり、それに
ともなってこれらを制御するための制御手段が複雑化す
る。さらに、多くのガス開閉手段を備えることにより、
これらを接続する配管が長くなって、装置全体が大形に
なることが避けられない。
本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その
目的とするところは、２つの圧縮機構部を備えた圧縮機
による能力可変幅の拡大を保持し、かつ冷媒ガス切換え
導通手段に対する簡素化を図って、小形で高性能化を得
られる冷凍サイクルを提供しようとするものである。
Ｅ発明の構成コ （課題を解決するための手段） すなわち本発明は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器
を順次冷媒管を介して連通してなる冷凍サイクルにおい
て、上記圧縮機は、密閉ケース内に同時に駆動される第
１の圧縮機構部および第２の圧縮機構部を収容し、上記
第１の圧縮機構部の吸込側に第１の圧縮機構部がら上記
蒸発器側への冷媒ガスの逆流を阻止する逆流防止手段を
設け、この吐出側は密閉ケース内に開口し、上記第２の
圧縮機構部の吐出側に圧縮した冷媒ガスを密閉ケース内
もしくは第１の圧縮機構部吸込側の逆流防止手段より下
流位置に選択的に切換えて導く切換え手段を備えたこと
を特徴とする冷凍サイクルである。
（作　用） この種冷凍サイクルによれば、１つの逆流防止手段と、
１つの切換え手段を碕えるだけで、第１、第２の圧縮機
構部の並列圧縮運転と、直列圧縮運転との切換えが可能
である。
（実施例） 以下、本発明の一実施例を、図面を参照して説明する。
第】図は、冷凍サイクルに用いられる圧縮機Ｓを示す。
１は密閉ケースであり、この内部には、主軸２に連結さ
れる電動機部３と、圧縮機部４が収容される。上記電動
機部３は、主軸２に嵌着されるロータ５と、密閉ケース
１内周壁に嵌着され、ロータ５とは狭小の間隙を存して
設けられるステ）よ 一夕６とからなる。上記圧縮機部４８、第１の圧縮機構
部Ａと、第２の圧縮機構部Ｂとから構成される。これら
第１．第２の圧縮機構部Ａ、Ｂは、上記主軸２に沿って
互いに隣設される。
つぎに、上記第１、第２の圧縮機構部Ａ、Ｂについて説
明する。すなわち、上記主軸２には互いに反対方向に偏
心するクランク部７ａ　　７ｂが一体に設けられ、それ
ぞれにローラ８ｇ、８ｂが嵌合される。そして、これら
ローラ８ａ、８ｂをそれぞれ偏心回転自在に収容し、か
つそれぞれ吸込ボートと吐出ポートを有するシリンダ９
ａ、９ｂが設けられる。上記第１圧縮機構部Ａの吸込ボ
ートには密閉ケース１外部から密閉ケース１を貫通して
設けられる第１の吸込冷媒管１０が接続される。この吐
出ポートには吐出弁１１が開閉自在に設けられていて、
ここから吐出されるガスは主軸受１２に設けられるバル
ブカバー１３を介して密閉ケース１内に導かれる。上記
第２圧縮機構部Ｂにおける吸込ボートには、密閉ケース
１外部から密閉ケース１を貫通して設けられる第２の吸
込冷媒管１４が接続される。この吐出ポートには吐出弁
１５が開閉自在に設けられていて、ここから吐出される
ガスは副軸受１６に設けられるバルブカバー１７に一旦
充満する。上記シリンダ８ｂには密閉ケース１外部から
密閉ケース１を貫通して設けられる中間吐出冷媒管１８
が接続されていて、上記バルブカバー１７に吐出される
ガスを中間吐出冷媒管１８から密閉ケース１外部に導出
する。
なお、密閉ケース１の一端面には吐出冷媒管１９が接続
されていて、密閉ケース１内に充満するガスを密閉ケー
ス１外部に導出するようになっている。
このようにして構成される圧縮機Ｓに対してアキューム
レータ２０が隣設される。上記第１、第２の吸込冷媒管
１０．１４の端部はともに上記アキュームレータ２０内
に挿入され、それぞれここで気液分離した冷媒ガスを吸
込む。このアキュームレータ２０内に位置する上記第１
の吸込冷媒管１０の中途部には、逆流防止手段である逆
止弁２１が設けられる。すなわち逆止弁２１は、アキュ
ームレータ２０側から上記第１圧縮機構部Ａ側へのガス
の流れは阻害せず、逆に、第１圧縮機構部Ａ側からアキ
ュームレータ２０側へのガスの流れを遮断する。一方、
上記中間吐出冷媒管１８の端部は、切換え手段である電
磁三方弁２２の吸込ボートに接続される。この電磁三方
弁２２の一方の吐出ポートには、上記第１の吸込冷媒管
１０の中途部に連通ずる吸込側接続冷媒管２３が接続さ
れる。この吸込側接続冷媒管２３の第１の吸込冷媒管１
０に対する接続位置は、第１の圧縮機構部Ａの吸込ボー
トと上記逆止弁２１との間に設定しなければならない。
上記アキュームレータ２０から第１の圧縮機構部Ａに吸
込まれるガスを基準にしてみると、上記接続位置は逆止
弁２１の下流側になる。上記電磁三方弁２２の他方の吐
出ポートには、吐出側接続冷媒管２４が接続される。こ
の吐出側接続冷媒管２４の他端部は、上記密閉ケース１
内に連通ずる。このことから、第２の圧縮機構部Ｂで圧
縮され吐出されるガスは、電磁三方弁２２の切換え動作
によって、吸込側接続冷媒管２３もしくは吐出側接続冷
媒管２４のいずれかに導かれる。たとえば上記吸込側接
続冷媒管２３に導かれるガスは第１の吸込冷媒管１０に
導入されるが、上記逆止弁２１があるのでアキュームレ
ータ２０内への逆流を阻止され、第１の吸込冷媒管１０
から第１の圧縮機構部Ａに吸込まれる。また、上記吐出
側接続冷媒管２４に導かれるガスは、そのまま密閉ケー
ス１内に導入される。
このような圧縮機Ｓおよびアキュームレータ２０は、第
２図に示すような冷凍サイクルを構成する。ただし、こ
こでは圧縮機Ｓの上記密閉ケース１を省略して示し、し
たがって先に第１図で示した配管構成が簡略化される。
上記吐出冷媒管１９には凝縮器２５が接続され、さらに
冷媒管２６を介して液タンク２７、減圧装置である冷媒
制御弁２８、蒸発器２９が順次連通され、上記蒸発器２
９からアキュームレータ２０の吸込側に連通される。
なお上記電磁三方弁２２は、蒸発器２９の蒸発温度を検
知する温度センサもしくは←←→→圧縮機Ｓの吸込圧力
を検知する圧力センサ（いずれも図示しない）に電気的
に接続されていて、これらセンサの検知信号が所定値以
下のレベルであったとき動作し、中間吐出冷媒管１８と
吸込側接続冷媒管２３とを連通させる。また、センサの
検知信号が所定値以上あれば動作せず、中間吐出冷媒管
１８と吐出側接続冷媒管２４とを連通させるようになっ
ている。
つぎに、このようにして構成される冷凍サイクルの作用
について説明する。
上記電磁三方弁２２に接続されるセンサの検知信号が所
定値以上ある場合には、中間吐出冷媒管１８と吐出側接
続冷媒管２４とが連通ずることは、先に説明した通りで
ある。したがってこのときは、上記蒸発器２９で蒸発し
た冷媒ガスが上記アキュームレータ２０に導かれて気液
分離され、さらに第１の吸込冷媒管１０と第２の吸込冷
媒管１４を介して、それぞれ圧縮機Ｓ内の第１圧縮機構
部Ａと第２の圧縮機構部Ｂとに吸込まれる。第１圧縮機
構部Ａで圧縮された高圧ガスは、バルブカバー１３を介
して密閉ケース１内に吐出される。一方、第２の圧縮機
構部Ｂで圧縮された高圧ガスは、中間吐出冷媒管１８か
ら電磁三方弁２２を介して密閉ケース１内に吐出される
。この密閉ケース１内で、第１の圧縮機構部Ａと第２の
圧縮機構部Ｂとで圧縮され吐出される高圧ガスが合流し
、吐出冷媒管１９から凝縮器２５、液タンク２７、冷媒
制御弁２８、蒸発器２９を順次導かれ、それぞれの装置
において周知の冷凍サイクル作用をなす。
上記電磁三方弁２２のセンサが所定値以上を検知してい
る状態では、圧縮機Ｓにおける第１．第２の圧縮機構部
Ａ、Ｂが並列圧縮運転をなすこととなり、最大能力運転
を行うことができる。
ただし、このような運転を継続すると、蒸発器２９側に
おける熱負荷が徐々に減少してくる。そして、蒸発器２
９における冷媒の蒸発圧力が低下し、低温冷凍機器の場
合には圧縮機Ｓの吸込圧力が大気圧以下に低下すること
がある。冷凍サイクルを循環する冷媒ガス量は減少し、
圧縮機Ｓの電動機部３を冷却する能力が減少するので、
高圧縮比運転と、過熱運転とが同時に進行してしまう。
上記電磁三方弁２２に接続されるセンサは所定値以下を
検知し、これを切換え動作させて中間吐出冷媒管１８と
吸込側接続冷媒管２３とを連通させる。上記蒸発器２つ
で蒸発し上記アキュームレータ２０で気液分離された冷
媒ガスは、上記電磁三方弁２２の切換え動作により第１
の吸込側冷媒管１０には導かれず、第２の吸込側冷媒管
１４のみに導かれる。
すなわち、蒸発し気液分離された冷媒ガスは第２の吸込
側冷媒管１４から第２の圧縮機構部Ｂに吸込まれて圧縮
され、中間吐出冷媒管１８に吐出される。ここから上記
電磁三方弁２２の切換え通路に沿って吸込側接続冷媒管
２３に導かれ、さらに第１の吸込側冷媒管１０に導かれ
る。上記逆止弁２１は吸込側接続冷媒管２３からの中間
高圧ガスによって閉成され、アキュームレータ２０およ
び蒸発器２９への流れを阻止する。全ての中間高圧ガス
は、第１の吸込側冷媒管１０から第１の圧縮機構部Ａに
吸込まれて圧縮される。結局、冷媒ガスは２段圧縮され
て密閉ケース１内に吐出され、吐出冷媒管１９から先に
説明した各冷凍サイクル構成機器に導かれ、それぞれの
機器において周知の冷凍サイクル作用をなす。
このような２段圧縮運転であると、上記並列圧縮運転と
比較して冷凍能力は減少するが、圧縮比が小さくなった
分だけ運転効率の向上化を得、したがって圧縮効率が向
上する。さらに、圧縮損失熱が減少して、過熱ガスの軽
減化を図れて体積効率が上昇し、冷凍能力回復が行われ
る。
また、２段圧縮運転を行うと冷凍能力が軽減して、上記
電動機部３のモータ出力が軽減し、モータ過熱を防止で
きる。あるいは、通常の１段圧縮運転と比較して、モー
タトルク脈動を小さくすることができ、運転騒音の低下
につながる。
特に、冷媒ガスとして、フロン２２を用いた低温冷凍冷
蔵機器などの冷凍サイクルでは、冷媒ガスの蒸発温度が
一４０℃以下になると蒸発圧力が大気圧以下の真空運転
になってしまう。このような運転時に、上記２段圧縮運
転を行えば、圧縮機Ｓの過熱防止を効率よくなすととも
に圧縮効率の向上化と、軸受負荷軽減による機械効率の
向上を得られ、しかも運転騒音が低下して高効率な深温
冷凍サイクルを得られる。
なお、このような冷凍サイクルをベースとして、第３図
ないし第６図に示すような冷凍サイクルを構成してもよ
い。
第３図に示す冷凍サイクルは、液タンク２７と第１の圧
縮機構部Ａのシリンダ９ａ内とをパイパス管３０で連通
し、このバイパス管３０の中途部には電磁開閉弁３１と
補助キャピラリチューブ３２とを設けてなる液インジェ
クション回路３３を備えている。
上記圧縮機Ｓで２段圧縮運転する際に、上記電磁三方弁
２２の切換えと同期して液インジェクション回路３３の
電磁開閉弁３１を開放する。液タンク２７に収容される
液冷媒の一部は、電磁開閉弁３１と補助キャピラリチュ
ーブ３２とを介して第１の圧縮機構部Ａにおけるシリン
ダ９ａ内に直接注入される。ここでは、上記第１の圧縮
機構部Ａは高段側になっているから、高段側圧縮ガスは
液インジェクション回路３３から注入される液冷媒によ
って効率よく冷却される。したがって、圧縮機Ｓの性能
を低下させず、さらに圧縮機冷却の向上化を図れる。
第４図に示す冷凍サイクルは、液タンク２７と第１の吸
込冷媒管１０の中途部とをバイノくス管３４で連通し、
このバイパス管３４の中途部には補助キャピラリチュー
ブ３５と二方弁３６とを設けてなる液バイパス回路３７
を備えている。なお、上記バイパス管３４の第１の吸込
冷媒管１０接続部は、上記吸込側接続冷媒管２３の第１
の吸込冷媒管１０に対する接続部に合わせることとする
。
上記圧縮機Ｓで２段圧縮運転する際に、上記電磁三方弁
２２の切換えと同期して液バイパス回路３７の三方弁３
６を開放する。液タンク２７に収容される液冷媒の一部
は、補助キャピラリチューブ３５と二方弁３６を介して
吸込側接続冷媒管２３から第１の圧縮機構部Ａに導入さ
れる中間圧の冷媒ガスに混合する。したがって、上記第
１の圧縮機構部Ａに対する冷却を効果的になす。先に第
３図で示したものよりも圧縮機構造が簡単化して、圧縮
機冷却の向上化を図れる。
第５図に示す冷凍サイクルは、吸込側接続冷媒管２３の
中途部に中間放熱用熱交換器３８を設けている。
すなわち、電磁三方弁２２を通過した中間圧冷媒ガスを
、上記中間放熱用熱交換器３８に導いて中間冷却し、高
段側である第１の圧縮機構部Ａにおける過熱を防止でき
る。中間放熱用熱交換器３８の形式としては、空冷ある
いは水冷のいずれを選択してもよい。
なお上記実施例において、逆流防止手段２１として逆止
弁を設けたが、これに限定されるものではなく、第６図
に示すように、電磁開閉弁２１ａに代えてもよい。ここ
で３９は、上記アキュームレータ２０外部に設けられる
分流器である。
また、以上述べた圧縮機Ｓの電源として、商業周波数電
源は勿論のこと、正弦波インノ（−夕電源による電源周
波数可変タイプのものにも応用できる。
また、上記電磁三方弁２２の作動信号として蒸発温度セ
ンサや吸込圧力センサを挙げたが、このほか、圧縮機吐
出ガス温度検知や圧縮機の密閉ケース温度検知等のセン
サ方式によって、圧縮機過熱状態を検知する能力可変方
法も可能である。
また、フロンガスを利用する場合には、蒸発温度が極く
低温になると吸込圧力が真空状態に近くなり、冷媒管内
が大気圧力よりも低くなる。したかって、この大気圧力
と冷媒管内圧力差を利用した制御弁により、並列圧縮運
転から２段圧縮運転に切換わるようにした方法も可能で
ある。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、圧縮機の密閉ケー
ス内に第１　第２の圧縮機構部を収容し、上記第１の圧
縮機構部の吸込側に逆流防止手段を設け、この吐出側を
密閉ケース内に開口し、上記第２の圧縮機構部の吐出側
に圧縮した冷媒ガスを密閉ケース内もしくは第１の圧縮
機構部吸込側の逆流防止手段より下流位置に選択的に切
換えて導（切換え手段を備えたから、構成の簡素化を図
って、圧縮機の能力可変幅の拡大を保持し、小形で高性
能化を得られるなどの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す圧縮機とアキュームレ
ータの縦断面図、第２図は冷凍サイクル構成図、第３図
ないし第５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６図はさらに他の実施例を示す
冷凍サイクルの一部構成図である。 Ｓ・・・圧縮機、２ （冷媒制御弁）、 １・・・密閉ケース、 ２の圧縮機構部、 ２２・・・切換え手段 ５・・・凝縮器、２８・・・減圧装置 ２９・・・蒸発器、２６・・・冷媒管、Ａ・・・第１の
圧縮機構部、Ｂ・・・第２１・・・逆流防止手段（逆止
弁）、 （電磁三方弁）。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を順次冷媒管
    を介して連通してなる冷凍サイクルにおいて、上記圧縮
    機は、密閉ケース内に同時に駆動される第１の圧縮機構
    部および第２の圧縮機構部を収容し、上記第１の圧縮機
    構部の吸込側に第１の圧縮機構部から上記蒸発器側への
    冷媒ガスの逆流を阻止する逆流防止手段を設け、この吐
    出側は密閉ケース内に開口し、上記第２の圧縮機構部の
    吐出側に圧縮した冷媒ガスを密閉ケース内もしくは第１
    の圧縮機構部吸込側の逆流防止手段より下流位置に選択
    的に切換えて導く切換え手段を備えたことを特徴とする
    冷凍サイクル。
  2. （２）上記切換え手段は、冷凍サイクル負荷が所定値よ
    りも低下したときに上記第２の圧縮機構部から吐出され
    る冷媒ガスを第１の圧縮機構部の吸込側に導くよう切換
    えることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の冷凍
    サイクル。
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