(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一段目で中間圧に圧縮された冷媒を二段目の吸込みポートに直接導く第一の経路と、一段目で中間圧に圧縮された冷媒をシェルケース内に吐出し、このシェルケース内を通して二段目の吸込みポートに導く第二の経路とを有し、各経路を通して二段目の吸込みポートに導かれた中間圧の冷媒を、この二段目で高圧に圧縮して吐出する構成を有した二段圧縮型圧縮機において、
上記第一の経路に二段目の吸込みポートに直接導かれる冷媒量を調整する調整弁を設けたことを特徴とする二段圧縮型圧縮機。
【請求項２】
二段圧縮型圧縮機であって、一段目で中間圧に圧縮された冷媒を二段目の吸込みポートに直接導く第一の経路と、一段目で中間圧に圧縮された冷媒をシェルケース内に吐出し、このシェルケース内を通して二段目の吸込みポートに導く第二の経路とを有し、各経路を通して二段目の吸込みポートに導かれた中間圧の冷媒を、この二段目で高圧に圧縮して吐出する構成を有した二段圧縮型圧縮機を備えた冷凍装置において、
上記第一の経路に二段目の吸込みポートに直接導かれる冷媒量を調整する調整弁を設けたことを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】
二段目の吐出ポートから吐出された高圧冷媒を蒸発器に供給する除霜経路を有し、この除霜経路を通じた除霜運転時に上記調整弁を閉じる手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の冷凍装置。
【請求項４】
二段圧縮型圧縮機であって、一段目で中間圧に圧縮された冷媒を二段目の吸込みポートに直接導く第一の経路と、一段目で中間圧に圧縮された冷媒をシェルケース内に吐出し、このシェルケース内を通して二段目の吸込みポートに導く第二の経路とを有し、各経路を通して二段目の吸込みポートに導かれた中間圧の冷媒を、この二段目で高圧に圧縮して吐出する構成を有した二段圧縮型圧縮機を備えた冷凍装置において、
上記二段目の吸込みポートに吸い込まれる中間圧冷媒の一部を蒸発器に供給する除霜経路を備えたことを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二段圧縮型圧縮機およびそれを用いた冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、一段目で中間圧に圧縮された冷媒を二段目の吸込みポートに直接導く第一の経路と、一段目で中間圧に圧縮された冷媒をシェルケース内に吐出し、このシェルケース内を通して二段目の吸込みポートに導く第二の経路とを有し、各経路を通して二段目の吸込みポートに導かれた中間圧の冷媒を、この二段目で高圧に圧縮して吐出する構成を有した二段圧縮型圧縮機が知られている。
【０００３】
この二段圧縮型圧縮機においては、第一の経路を通して二段目の吸込みポートに導かれた冷媒と、第二の経路を通して二段目の吸込みポートに導かれた冷媒とで、オイル混合比率が異なるのが一般的であり、第一の経路を経た場合、第二の経路を経た場合に比べてオイル混合比率が高くなる。
【０００４】
この二段圧縮型圧縮機の使用形態によっては圧縮機からの吐出冷媒に対するオイル混合比率を加減することが必要になる場合がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の二段圧縮型圧縮機では、吐出された冷媒に対するオイル混合比率を加減することができないという問題がある。
【０００６】
例えば、この二段圧縮型圧縮機が冷凍装置に使用され、この冷凍装置が屋外に設置された場合、冬期等において、蒸発器の除霜運転が必要になる。
【０００７】
この場合の除霜運転では、圧縮機から吐出された冷媒を、凝縮器および減圧装置をバイパスして蒸発器に直接的に供給し、この蒸発器を冷媒熱により加熱して除霜するホットガス除霜が一般的である。
【０００８】
このホットガス除霜を行う場合、高圧ガスを低圧側蒸発器に供給することになるため、高低圧差の減少によって冷媒を圧縮する仕事が減少する代わりにオイルが汲み出され、圧縮機からのオイル吐出量が増大する。この場合の圧縮機が、従来の二段圧縮型圧縮機であった場合、吐出冷媒に対するオイル混合比率を加減することができないため、オイル吐出量が増大しすぎて、通常運転再開時の圧縮機性能が低下するという問題がある。
【０００９】
一方、二段圧縮型圧縮機が使用された冷凍装置において、上記高圧ガスが低圧側の蒸発器に供給されてホットガス除霜運転が行われた場合、高圧側の熱交換器に冷媒の流れがなくなり、その温度が低下するため、通常運転再開時の定常運転に移行するまでの時間が長くかかるという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、吐出冷媒に対するオイル混合比率を調整することができる二段圧縮型圧縮機およびそれを用いた冷凍装置を提供することにある。
【００１１】
また、ホットガス除霜運転が行われた場合、その除霜運転終了後に、通常運転再開時の定常運転に移行するまでの時間短縮を図ることのできる二段圧縮型圧縮機を用いた冷凍装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、一段目で中間圧に圧縮された冷媒を二段目の吸込みポートに直接導く第一の経路と、一段目で中間圧に圧縮された冷媒をシェルケース内に吐出し、このシェルケース内を通して二段目の吸込みポートに導く第二の経路とを有し、各経路を通して二段目の吸込みポートに導かれた中間圧の冷媒を、この二段目で高圧に圧縮して吐出する構成を有した二段圧縮型圧縮機において、上記第一の経路に二段目の吸込みポートに直接導かれる冷媒量を調整する調整弁を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、二段圧縮型圧縮機であって、一段目で中間圧に圧縮された冷媒を二段目の吸込みポートに直接導く第一の経路と、一段目で中間圧に圧縮された冷媒をシェルケース内に吐出し、このシェルケース内を通して二段目の吸込みポートに導く第二の経路とを有し、各経路を通して二段目の吸込みポートに導かれた中間圧の冷媒を、この二段目で高圧に圧縮して吐出する構成を有した二段圧縮型圧縮機を備えた冷凍装置において、上記第一の経路に二段目の吸込みポートに直接導かれる冷媒量を調整する調整弁を設けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のものにおいて、二段目の吐出ポートから吐出された高圧冷媒を蒸発器に供給する除霜経路を有し、この除霜経路を通じた除霜運転時に上記調整弁を閉じる手段を備えたことを特徴とする。
【００１５】
これらの発明では、第一の経路に二段目の吸込みポートに直接導かれる冷媒量を調整する調整弁を設けたために、例えば、この調整弁の弁開度を絞り気味にすれば、第一の経路を流れる冷媒量が減って、第二の経路を流れる冷媒量が増大する。この第二の経路を流れる冷媒に対するオイル混合比率は、第一の冷媒経路を流れる冷媒のそれよりも小さいため、圧縮機の二段目の吐出ポートから吐出される全体のオイル量が減少する。これに対し、調整弁の弁開度を開き気味にすれば、第一の経路を流れる冷媒量が増大し、それに伴って、第二の経路を流れる冷媒量が減少する。この場合、圧縮機の二段目の吐出ポートから吐出される全体のオイル量が増大する。
【００１６】
請求項４記載の発明は、二段圧縮型圧縮機であって、一段目で中間圧に圧縮された冷媒を二段目の吸込みポートに直接導く第一の経路と、一段目で中間圧に圧縮された冷媒をシェルケース内に吐出し、このシェルケース内を通して二段目の吸込みポートに導く第二の経路とを有し、各経路を通して二段目の吸込みポートに導かれた中間圧の冷媒を、この二段目で高圧に圧縮して吐出する構成を有した二段圧縮型圧縮機を備えた冷凍装置において、上記二段目の吸込みポートに吸い込まれる中間圧冷媒の一部を蒸発器に供給する除霜経路を備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
本発明では、二段目の吸込みポートに吸い込まれる中間圧冷媒の一部を蒸発器に供給する除霜経路を備えたため、除霜運転時に、残りの中間圧冷媒を二段目で圧縮して、その高圧冷媒を高圧側熱交換器に流せば、除霜運転時における高圧側熱交換器の温度低下が少なくなり、従って、通常運転再開時の定常運転に移行するまでの時間を短縮できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、二段圧縮型ロータリー式圧縮機を示す。この圧縮機１はシェルケース１１の内部に電動機部１２と、この電動機部１２により駆動される圧縮部１３とを有して構成されている。この圧縮部１３は二段圧縮の構成を有し、一段目の圧縮部１５と二段目の圧縮部１７とからなる。
【００２０】
一段目の圧縮部１５の吸込みポート１５Ａから吸い込まれた冷媒は、この圧縮部１５で中間圧Ｐ１に圧縮された後、第一の吐出ポート１５Ｂから管路１９を通って二段目の圧縮部１７の吸込みポート１７Ａに直接導かれる（第一の経路）と共に、第二の吐出ポート１５Ｃから一旦シェルケース１１内に吐出され、このシェルケース１１内を経た後、管路２１を通って二段目の圧縮部１７の吸込みポート１７Ａに導かれる（第二の経路）。
【００２１】
そして、各経路（管路１９、２１が合流した管路２３）を通った中間圧の冷媒は、圧縮部１７で高圧Ｐ２に圧縮されて吐出される。
【００２２】
この二段圧縮型圧縮機１においては、第一の経路１９、２３を通して二段目の吸込みポート１７Ａに導かれた冷媒と、それとは別の第二の経路２１、２３を通して二段目の吸込みポート１７Ａに導かれた冷媒とで、潤滑用オイルの混合比率が異なるのが一般的である。第一の経路を経た場合、第二の経路を経た場合に比べてオイル混合比率が高くなる。
【００２３】
本実施形態では、第一の経路を構成する管路１９に、二段目の吸込みポート１７Ａに直接導かれる冷媒量を調整する調整弁２５が設けられ、この調整弁２５の弁開度を制御することにより、圧縮機１の二段目の吐出ポート１７Ｂから吐出される全体のオイル量が調整される。
【００２４】
例えば、この調整弁２５の弁開度を絞り気味にすれば、第一の経路１９、２３を流れる冷媒量が減って、第二の経路２１、２３を流れる冷媒量が増大する。この第二の経路２１、２３を流れる冷媒に対するオイル混合比率は、第一の冷媒経路１９、２３を流れる冷媒のそれよりも小さいため、圧縮機１の二段目の吐出ポート１７Ｂから吐出される全体のオイル量が減少する。
【００２５】
これに対し、調整弁２５の弁開度を開き気味にすれば、第一の経路１９、２３を流れる冷媒量が増大し、それに伴って、第二の経路２１、２３を流れる冷媒量が減少する。この場合には、圧縮機１の二段目の吐出ポート１７Ｂから吐出される全体のオイル量が増大する。
【００２６】
上記構成によれば、二段圧縮型圧縮機１からの吐出冷媒に対するオイル混合比率を加減することが可能になる。
【００２７】
図２は、上記二段圧縮型圧縮機１を使用した冷凍装置を示す。この圧縮機１には、実線で示す冷媒配管を介して、ガスクーラ（高圧側熱交換器）３、減圧装置（膨張弁）５、蒸発器（低圧側熱交換器）７が順に接続されて、冷凍サイクルが構成されている。この冷凍サイクルにはＣＯ２冷媒が使用される。ＣＯ２冷媒はオゾン破壊係数が０で、地球温暖化係数が１であるため、環境への負荷が小さく、毒性、可燃性がなく安全で安価である。
【００２８】
上記ガスクーラ３は、ＣＯ２冷媒が流れる冷媒コイル９と、水が流れる水コイル１０とからなり、この水コイル１０は水配管を介して図示を省略した貯湯タンクに接続されている。水配管には図示を省略した循環ポンプが接続され、この循環ポンプが駆動されて貯湯タンクの水がガスクーラ３を循環し、ここで加熱されて貯湯タンクに貯湯される。
【００２９】
この冷凍装置は、冷凍機ユニットとして屋外に設置されており、蒸発器７に付着した霜を除去するための除霜運転が必要になる。この場合の除霜運転は、圧縮機１から吐出された高圧Ｐ２の冷媒を、ガスクーラ３および膨張弁５をバイパスするバイパス管３３を通じて蒸発器７に供給し、これを加熱することにより行われる（除霜経路）。この除霜運転では、バイパス管３３に設けられた通常時閉の除霜用電磁弁３５が開かれる。
【００３０】
通常、ホットガス除霜が行われる場合、圧縮機１から吐出された高圧ガスを低圧側蒸発器７に直接供給することになるため、高低圧差の減少によって圧縮機１のオイル吐出量が増大する。これが増大すると、オイル不足状態となって、通常運転再開時の圧縮機性能が低下する。
【００３１】
本実施形態では、オイル吐出量の増大を抑制するために、除霜運転時に管路１９に設けた調整弁２５が閉じられる。
【００３２】
この調整弁２５が完全に閉じられた場合、冷媒は、第一の経路１９、２３を流れなくなり、すべての冷媒がシェルケース１１内を経て、第二の経路２１、２３を流れる。第二の経路２１、２３を流れる冷媒のオイル混合比率は、第一の冷媒経路１９、２３を流れる冷媒のそれよりも小さいため、二段目の吐出ポート１７Ｂから吐出される全体のオイル量が減少する。
【００３３】
従って、除霜運転時にオイル不足状態となることが少なく、通常運転再開時の圧縮機性能の維持が図られる。
【００３４】
図３は、冷凍装置の別の実施形態を示す。
【００３５】
この実施形態では、二段目の吸込みポート１７Ａに吸い込まれる中間圧Ｐ１の冷媒の一部を蒸発器７に供給するバイパス管３７が設けられ（除霜経路）、このバイパス管３５には除霜用電磁弁３９が設けられる。
【００３６】
そして、ホットガス除霜運転時には、この除霜用電磁弁３９が開かれ、二段目の吸込みポート１７Ａに吸い込まれる中間圧Ｐ１冷媒の一部が、蒸発器７に直接供給されると共に、残りの中間圧Ｐ１冷媒は二段目で圧縮されて、その高圧Ｐ２冷媒がガスクーラ３に流される。
【００３７】
本実施形態では、図２に示すものと比較した場合、ガスクーラ３への経路とホットガス除霜経路とが別々に形成されるため、除霜運転しながら高圧Ｐ２冷媒をガスクーラ３に導くことができるため、除霜運転時におけるガスクーラ３の温度低下が少なくなり、従って、通常運転再開時の定常運転に移行するまでの時間を短縮することができる。
【００３８】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものでないことは明らかである。
【００３９】
例えば、調整弁２５は弁開度がリニアに開閉制御される電動弁であってもよいし、オン・オフ制御弁であってもよい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明では、第一の経路に二段目の吸込みポートに直接導かれる冷媒量を調整する調整弁を設けたため、この調整弁の調整によって、二段目から吐出されるオイル量を調整することができる。
【００４１】
本発明では、二段目の吸込みポートに吸い込まれる中間圧冷媒の一部を蒸発器に供給する除霜経路を備えたため、除霜運転時に残りの中間圧冷媒を二段目で圧縮して、その高圧冷媒を高圧側熱交換器に流せば除霜運転時における高圧側熱交換器の温度低下が少なくなり、従って、通常運転再開時の定常運転に移行するまでの時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による二段圧縮型圧縮機の一実施形態を示す図である。
【図２】二段圧縮型圧縮機を用いた冷凍装置の一実施形態を示す回路図である。
【図３】二段圧縮型圧縮機を用いた冷凍装置の別の実施形態を示す回路図である。
【符号の説明】
１  圧縮機
３  ガスクーラ
５  減圧装置
７  蒸発器
９  冷媒コイル
１０  水コイル
１１  シェルケース
１３  圧縮部
１５  一段目の圧縮部
１５Ａ  吸込みポート
１７  二段目の圧縮部
１７Ａ  吸込みポート
１９  管路
Ｐ１  中間圧
Ｐ２  高圧
【図１】
0003594570.tif 000002
【図２】
0003594570.tif 000003
【図３】
0003594570.tif 000004