JPH0210063A - 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）では、第８
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、キャピラリチューブ（減圧装置）Ｃ１
冷蔵冷凍用の蒸発器ｄを順次連結してなる冷凍サイクル
を用いて、蒸発器ｄで発生する冷気をダンパー（図示し
ない）の切換えなどで冷凍室、冷蔵室に送ることが行な
われている。なお、第９図はその冷凍サイクルのモリエ
ル線図を示す。

（発明が解決しようとする課題） ところが、こうした１つ蒸発器ａで冷凍と冷蔵を成立さ
せる冷凍サイクルは、冷凍の蒸発温度に合せて運転する
ので、冷蔵に適した蒸発温度（冷凍より高温）があるの
にかかわらず、蒸発器ｄの蒸発温度が下げられてしまう
。このため、かなりＥ　Ｅ　Ｒ（Ｅ　ｎｅｒｇｙ　Ｅ　
ｒｆｉｃｉｅｎｃｙ　Ｒａｔｔｏ　；エネルギー消費効
率）が悪いものであった。

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、高いＥＥＲで、複数の蒸発温
度をもつ冷凍サイクルを運転できる冷凍サイクル装置を
提供することにある。

［発明の構成コ （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、この第２の蒸発器の出口側と冷凍
サイクルの蒸発器の出口側との間に流路切換路を連通接
続し、さらにこの流路切換路に流れる冷媒を制御して、
前記第２の蒸発器および前記冷凍サイクルの蒸発器のう
ちいずれか一方と前記低段側圧縮機部の吸込側とが連通
する方向へ流路を切換える流路切換弁を設ける。

（作用） この発明の冷凍ザイクル装置によると、第１の作用とし
て、流路切換弁の切換えにより、１つの冷凍サイクル回
路において、中間圧の冷媒は第２の蒸発器を循環し、低
圧の冷媒は冷凍サイクルの蒸発器を循環するサイクルを
構成していく。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。

また第２の作用として、流路切換弁の切換えにより、１
つの冷凍サイクル回路において、冷凍サイクルの蒸発器
、低段側圧縮機部、高段側圧縮機部、蒸発器を循環する
２段圧縮サイクル、あるいは第２の蒸発器、低段側圧縮
機部、高段側圧縮機部、蒸発器を循環する２段圧縮サイ
クルを構成して、少ない圧縮機の入力で、それぞれ異な
る作動温度の蒸発器を独立して蒸発させるようにもする
。

（実施例） 以下、この発明を第１図ないし第５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内にロータ
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口うおよびプレ
ートを設けた構造か用いられる。

そして、第１の圧縮機部３の吐出部と第２の圧縮機部４
の吸込部とが、貫通孔なとで構成された連絡流路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でいる。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、イン八−タ回路で制御され
る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冷凍（低温）用の減圧装置７および
冷凍（低温）用の蒸発器８（いずれも冷凍サイクル機器
）か順次接続され、冷凍サイクルを構成している。

一方、９は上記連絡流路５の途中部分と、凝縮器６およ
び減圧装置７間の冷媒管部分にバイパス接続されたバイ
パス路である。そして、このパイパス路９に、先の蒸発
器８とは作動温度か異なる冷蔵（高温）用の蒸発器１０
（第２の蒸発器に相当）か、キャピラリーチューブから
なる冷蔵（高温）用の減圧装置１１と共に介装されてい
る。また冷凍用の蒸発器８および冷蔵用の蒸発器１０の
出口側には、両者間をバイパスするように流路切換路１
２が連通接続されている。そして、この流路切換路１２
を含めた周辺の三ケ所、すなわち流路切換会名１２の接
続部から連絡流路５に至るバイパス路部分、流路切換路
１２．蒸発器８の出口部から流路切換路１２の接続部に
至る冷媒管部分に、それぞれ電磁三方弁１３，１４．１
５　（流路切換弁に相当）が介装されている。そして、
これら電磁二方弁１３，１４．１５は、制御部１６（マ
イクロコンピュータおよびその周辺回路よりなる）に接
続されていて、制御部１６に指令にしたがって流路を切
換えるようにしている。

詳しくは、制御部１６には、冷却作用に応じて、第１と
して電磁三方弁１３．１５を「開」、残る′電磁二方弁
１４を「閉」にする切換え、第２として電磁二方弁１３
．１４を「閉」、残る電磁三方弁１５を「開」にする切
換え、第３として電磁二方弁１３．１５を「閉」、残る
電磁二方弁１４を「開」にする切換えの３つが設定され
ている。そして、第１の流路切換えにより、冷凍用の蒸
発器８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１０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、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。また第２の
流路切換えにより、冷凍用の蒸発器８から出る冷媒のみ
を第１の圧縮機部３および第２の圧縮機部４を通して循
環させる、冷凍用の２段圧縮サイクルを構成するように
している。さらに、また第３の流路切換えにより、冷蔵
用の蒸発器１０から出る冷媒のみを流路切換路１２、第
１の圧縮機部３および第２の圧縮機部４を通じて循環さ
せる、冷蔵用の２段圧縮サイクルを構成するようにして
いる。なお、冷凍サイクル運転が停止するときは、いず
れの電磁三方弁１３〜１５も「閉」となるようになって
いる。

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。

冷凍室および冷蔵室の双方を冷却する場合、まず、制御
部１６の指令によって、電磁二方弁１３゜１５は「開」
に、電磁二方弁１４は「閉」に切換えられていく。その
後、ロータリコンプレッサの電動機部が励磁され、第１
および第２の圧縮機部３．４を駆動していく。これによ
り、第３図に示すように第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て圧縮（２段圧縮）されてい
く。またそれと同時にバイパス路９から冷媒か吸込まれ
、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で凝縮されていく。ついて、冷凍用の減圧
装置７で減圧されていく低圧の液冷媒が冷凍用の蒸発器
８へ供給され、また冷蔵用の減圧装置１１で減圧されて
いく中間圧の液冷媒が冷蔵用の蒸発器１０へ供給されて
いく。

これにより、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８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１０は中間圧に応した蒸発温度で蒸
発していくことになる。なお、冷蔵用の蒸発器１０で蒸
発した中間圧の冷媒は第２の圧縮機部４に吸込まれ、冷
凍用の蒸発器８て蒸発した低圧の冷媒は第１の圧縮機部
３に吸込まれる。

それ故、冷凍、冷蔵に最適な蒸発温度で蒸発させること
ができるから、効率の良い運転となる。・。

一方、冷凍室のみを冷却する場合は、制御部１６の指令
によって、電磁三方弁１３．１４は「閉」に、電磁三方
弁］５は「開」に切換えられる。そして、この状態から
先に述べたのと同様、ロータリコンプレッサー１の運転
が行なわれていく。すると、第４図に示すように第１の
圧縮機部３の吸込管３ａのみから冷媒が吸込まれていき
、第１の圧縮機部３および第２の圧縮機部４で圧縮（２
段圧縮）されていく。そして、凝縮器６で凝縮した２段
圧縮の冷媒が冷凍用の減圧装置７を通じ、冷凍用の蒸発
器８のみに供給されていく。

しかるに、冷凍サイクル回路の全体を使った２段圧縮サ
イクルで、蒸発器８を冷凍に最適な蒸発温度で蒸発させ
るから、その分、ロークリコンプレッサー１の負担が少
なくてすみ、高いＥＥＲを示す。

他方、冷蔵室のみを冷却する場合は、制御部１６の指令
によって、電磁二方弁１３１５は「閉」に、電磁三方弁
１４は「開」に切換えられる。そして、この状態から先
に述べたのと同様、ロータリコンプレッサー１の運転が
行なわれていく。すると、第５図に示すように第１の圧
縮機部３の吸込管３ａのみから冷媒が吸込まれていき、
第１の圧縮機部３および第２の圧縮機部４で圧縮（２段
圧縮）されていく。そして、凝縮器６で凝縮した２段圧
縮の冷媒が、今度は冷蔵用の減圧装置１１に導入され、
冷蔵用の蒸発器１０のみに供給されていく。ついで、冷
媒は蒸発器１０で蒸発し、その後、流路切換弁１２を通
じて、再び第１の圧縮機部３に吸込まれていく。

しかるに、冷凍サイクル回路の全体を使った２段圧縮サ
イクルで、蒸発器］０を冷蔵に最適な蒸発温度で蒸発さ
せるから、先の冷凍のときと同様、ロークリコンプレッ
サー１の負担が少なくてすみ、薗いＥＥＲを示す。

かくして、ＥＥＲに優れた高い効率で、冷凍サイクルを
運転することかできる。

なお、この発明は第１の実施例に限定されるものではな
く、第６図に示される第２の実施例、第７図に示される
第３の実施例のようにしてもよい。

すなわち、第２の実施例は、電磁二方弁１３〜１５てな
く、電磁三方弁２０．２１を用いて流路を切換えるよう
にしたものである。具体的には、流路切換路１２の接続
部に電磁三方弁２０．２１を介装している。そして、電
磁三方弁２ｏ　２１は、制御部１６の指令により、冷凍
室と冷蔵室とを冷却するときには電磁三方弁２ｏが「Ｈ
ｌ」で示す矢印方向、残る電磁三方弁２１が「Ｌｌ」で
示す矢印方向に切換えられ、冷凍室のみを冷却するとき
には電磁三方弁２０が「Ｈ３」で示す矢印方向、残る電
磁三方弁２１が「Ｌｌ」で示す矢印方向に切換えられる
。そして、さらに冷蔵室のみを冷却するときには電磁三
方弁２０が「Ｈ２」で示す矢印方向、残る電磁三方弁２
１が「Ｌ３」で示す矢印方向に切換えられるようになっ
ていて、第１の実施例中、第３図ないし第５図に示す冷
媒の流れを形成するようにしている。なお、運転停止ヒ
のときは、電磁三方弁２０が「Ｈ３」で示す矢印方向、
残る電磁三方弁２１が「Ｌ３」で示す矢印方向に切換え
られる。

また、第３の実施例は、ロータリコンプレッサ１の運転
停止中、凝縮器６の高温高圧の液冷媒が、冷凍用の蒸発
器８および冷蔵用の蒸発器１０に流れ込まないようにし
たものである。

具体的には、凝縮器６の出口側と、ロータリコンプレッ
サー１の吸込側、例えばバイパス路９の出口部分との間
に冷媒逃し路２５を連通接続し、この冷媒逃し路２５の
人口側の接続部に電磁三方弁２６を設ける。そして、制
御部１６を使って、電磁三方弁２６を、ロータリコンプ
レッサー１が運転しているときは「Ｓ】」で示す矢印方
向に切換え、ロークリコンプレッサー１が停止したとき
は「Ｓ２」で示す矢印の方向に切換えるようにしている
。また冷媒逃し路２５には、キャピラリーチューブで構
成される減圧装置２７が介装されていて、ロータリコン
プレッサー１が停止すると、電磁三方弁２６が「Ｓｌ」
から「Ｓ２」に切換わり、凝縮器６から流出しようとす
る高温高圧の冷媒を、冷媒逃し路２５を通して、第２の
圧縮機部４の吸込側に戻すようにしている（蒸発器８゜
１０の温度上昇を防ぐ）。なお、この冷媒は減圧装置２
７で減圧されていく。むろん、電磁三方弁２６でなく、
他の弁を用いて流路を切換えるようにしてもよい。

なお、第３の実施例は、この他、冷凍用の蒸発器８の出
口側と冷蔵用の蒸発器１０の出口側との間に、キャピラ
リーチューブからなる蒸発用の減圧装置２８が連通接続
されていて、先の実施例で述べた冷凍至および冷蔵室の
一方の冷却を行なう運転を停止したとき、高圧側から流
れ込む高温の冷媒を減圧装置２８て減圧して蒸発させる
ようにもしている（冷凍室、冷蔵室の不必要な温度上昇
を防ぐ）。

但し、第２および第３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、上述した実施例は、この発明を冷凍冷蔵庫に適用
したが、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にも適用してもよい。むろん
、四方弁を設けたヒートポンプ式の冷凍サイクル装置で
あってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、冷凍サイクルの
蒸発器を低圧の冷媒に応じた最適な蒸発温度で、第２の
蒸発器を中間圧の冷媒に応じた最適な蒸発温度で、それ
ぞれ蒸発させることができる。しかも、それに加えて、
冷凍サイクルの蒸発器、低段側圧縮機部、高段側圧縮機
部、蒸発器を循環する２段圧縮サイクル、あるいは第２
の蒸発器、低段側圧縮機部、高段側圧縮機部、蒸発器を
循環する２段圧縮サイクルを構成して、少ない圧縮機の
入力で、それぞれ蒸発器を蒸発させることもできる。

したがって、高いＥＥＲで、複数の蒸発温度をもつ冷凍
サイクルを運転できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図はこの発明の第１の実施例を示し、
第１図は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図ないし第５図は異なる冷媒
の流れを示す図、第６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７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８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９図はそのモリエル線図である。 １・・・ロークリコンブレッザ−（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
・・凝縮器、冷凍用の減圧装置、冷凍用の蒸発器（冷凍
サイクル機器）、９・・・ノ（イノくス路、］０・・・
冷蔵用の蒸発器（第２の蒸発器）、１１・・・冷蔵用の
減圧装置、１２・・・流路切換路、１３〜１５・・・電
磁二方弁（流路切換弁）、１６・・・制御部。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

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、この第２の蒸発器の出口
   側と前記冷凍サイクルの蒸発器の出口側との間に連通接
   続された流路切換路と、この流路切換路に流れる冷媒を
   制御して、前記第２の蒸発器および前記冷凍サイクルの
   蒸発器のうちのいずれか一方と前記低段側圧縮機部の吸
   込側とが連通する方向へ流路を切換える流路切換弁とを
   具備したことを特徴とする冷凍サイクル装置。