(57)【要約】【課題】  二酸化炭素等の冷媒を用いた場合にも乾燥剤の破砕を抑制することができる冷凍装置、冷蔵庫及びこれらの冷凍サイクル中に設けられる気液分離器を提供することを目的とする。【解決手段】  冷凍装置３０は、圧縮機１と、この圧縮機１の吐出側に接続される放熱器２と、この放熱器２の出口側に接続される減圧手段と、この減圧手段の出口側に接続される吸熱器１４と、を備え、前記吸熱器１４から出た冷媒が前記圧縮機１の吸い込み口に導入されるように構成され、前記減圧手段は、第１の減圧手段３１と第２の減圧手段１２又は１３とを含み、この第１の減圧手段１５と第２の減圧手段１２又１３との間に、気液分離器４を備えたことを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、この圧縮機の吐出側に接続される放熱器と、この放熱器の出口側に接続される第１の減圧手段と、この第１の減圧手段と直列に接続される第２の減圧手段と、この第２の減圧手段の出口側に接続される吸熱器と、を含む冷凍サイクルを備えた冷凍装置において、
前記第１の減圧手段の出口側と前記第２の減圧手段の入口側との間に、冷媒中の水分を吸着するための吸着手段を備えたことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
ガスと液体の混合冷媒が導入され内部でガスと液体の分離が行われる容器と、この容器内に前記冷媒を導入するための導入管と、前記容器内で分離されたガス冷媒が流出する第１の出口管と、前記容器内で分離された液冷媒が流出する第２の出口管と、を備え、
前記容器内には、冷媒中の水分を吸着するための吸着部を備えたことを特徴とする気液分離器。
【請求項３】
圧縮機と、この圧縮機の吐出側に接続される放熱器と、この放熱器の出口側に接続される第１の減圧手段と、この第１の減圧手段と直列に接続される第２の減圧手段と、この第２の減圧手段の出口側に接続される吸熱器と、を含む冷凍サイクルを備えた冷凍装置において、
前記第１の減圧手段の出口側と前記第２の減圧手段の入口側との間に、請求項２に記載の気液分離器を備えたことを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
前記圧縮機は中間圧部を有し、
前記気液分離器の第１の出口管を前記中間圧部に接続したことを特徴とする請求項３に記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記冷凍サイクルの高圧部が超臨界圧力で運転されることを特徴とする請求項１、請求項３又は請求項４のいずれか一項に記載の冷凍装置。
【請求項６】
冷媒として二酸化炭素を用いたことを特徴とする請求項１、請求項３、請求項４又は請求項５のいずれか一項に記載の冷凍装置。
【請求項７】
請求項１、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６のいずれか一項に記載の冷凍装置を備えたことを特徴とする冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷媒中の水分吸着手段を備えた冷凍装置、冷蔵庫及びこれらの冷凍サイクル中に設けられ気液混合冷媒の気液分離を行う気液分離器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、圧縮機等を備えた冷凍サイクルを有する冷凍装置において、冷凍サイクル中に混入している水分により配管内部が凍結することがあり、これにより冷凍サイクルの信頼性が低下する場合がある。このような冷凍装置において、上記の如き凍結を防止する手段として、冷凍サイクル中に水分除去手段としてのドライヤを配置することが知られている。
【０００３】
特許文献１には圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器などを備えた冷凍装置において、冷凍サイクルの高圧側である凝縮器出口側と膨張弁入口側との間に、冷媒中に混入した水分を除去するためのゼオライト等を充填したドライヤを配置することが記載されている。
【特許文献１】特開平１１−２１５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の冷凍装置において、例えば高圧側が超臨界圧で運転されることがある二酸化炭素等を冷媒として用いる場合がある。このような二酸化炭素冷媒を用いた冷凍装置においては、冷凍サイクルの高圧側がＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）等の冷媒に比べてより高温、高圧となるため、上記従来の如く冷凍サイクルの高圧側にドライヤを設けた場合には、当該ドライヤ内部に充填された乾燥剤が破砕する恐れがあった。
【０００５】
そこで本発明は、二酸化炭素等の冷媒を用いた場合にも乾燥剤の破砕を抑制することができる冷凍装置、冷蔵庫及びこれらの冷凍サイクル中に設けられる気液分離器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の冷凍装置は、圧縮機と、この圧縮機の吐出側に接続される放熱器と、この放熱器の出口側に接続される第１の減圧手段と、この第１の減圧手段と直列に接続される第２の減圧手段と、この第２の減圧手段の出口側に接続される吸熱器と、を含む冷凍サイクルを備えた冷凍装置において、前記第１の減圧手段の出口側と前記第２の減圧手段の入口側との間に、冷媒中の水分を吸着するための吸着手段を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の気液分離器は、ガスと液体の混合冷媒が導入され内部でガスと液体の分離が行われる容器と、この容器内に前記冷媒を導入するための導入管と、前記容器内で分離されたガス冷媒が流出する第１の出口管と、前記容器内で分離された液冷媒が流出する第２の出口管と、を備え、前記容器内には、冷媒中の水分を吸着するための吸着部を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の冷凍装置は、圧縮機と、この圧縮機の吐出側に接続される放熱器と、この放熱器の出口側に接続される第１の減圧手段と、この第１の減圧手段と直列に接続される第２の減圧手段と、この第２の減圧手段の出口側に接続される吸熱器と、を含む冷凍サイクルを備えた冷凍装置において、前記第１の減圧手段の出口側と前記第２の減圧手段の入口側との間に、請求項２に記載の気液分離器を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の冷凍装置において、前記圧縮機は中間圧部を有し、前記気液分離器の第１の出口管を前記中間圧部に接続したことを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１、請求項３又は請求項４のいずれか一項に記載の冷凍装置において、前記冷凍サイクルの高圧部が超臨界圧力で運転されることを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項１、請求項３、請求項４又は請求項５のいずれか一項に記載の冷凍装置において、冷媒として二酸化炭素を用いたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の冷蔵庫は、請求項１、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６のいずれか一項に記載の冷凍装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、二酸化炭素等の冷媒を用いた場合にも乾燥剤の破砕を抑制することができる冷凍装置、冷蔵庫が提供される。更に本発明によれば、吸熱器において熱交換に寄与しない冷媒の気相成分が多い場合でも性能向上できる冷凍装置、冷蔵庫及びこれらの冷凍サイクル中に設ける気液分離器が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、二酸化炭素等の冷媒を用いた場合にも乾燥剤の破砕を抑制可能な冷凍装置、冷蔵庫及びこれらの冷凍サイクル中に設けられる気液分離器を提供するものである。以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明の一実施例を図面に基づき詳述する。図１は、本発明の一実施例としての冷凍装置の冷媒回路図を示している。
【００１６】
冷凍装置３０は、圧縮機１と、この圧縮機１の吐出側に接続される放熱器２と、この放熱器２の出口側に接続される第３キャピラリチューブ３１と、この第３キャピラリチューブ３１の出口側に接続される気液分離器４と、この気液分離器で分離された液冷媒が流通する吸熱手段８と、この吸熱手段８から出た冷媒と第３キャピラリチューブ３１付近の冷媒とを熱交換可能に構成される第１熱交換器１５と、を備え、気液分離器４で分離されたガス冷媒が流れる冷媒導入管６が圧縮機１の中間圧部に、第１熱交換器１５の出口側が圧縮機１の吸い込み口に接続されて冷凍サイクルが構成されている。
【００１７】
また、気液分離器４と圧縮機１の中間圧部との間の冷媒導入管６には逆止弁７が備えられると共に、第１熱交換器１５と圧縮機１の吸い込み口との間には逆止弁５３が備えられている。
【００１８】
吸熱手段８は、三方弁９１と、第１キャピラリチューブ１２と、この第１キャピラリチューブ１２と並列に設けられ第１のキャピラリチューブ１２よりも抵抗値の大きい第２キャピラリチューブ１３と、これら第１及び第２キャピラリチューブ１２、１３からの冷媒配管が合流する合流点９Ａの後に接続された吸熱器１４と、を含む。この吸熱手段８は選択的に異なる温度帯で機能するものであり、気液分離器４から出た液冷媒が三方弁９１の切り換えによって、第１キャピラリチューブ１２側に冷媒が流れると吸熱器１４を流れる冷媒の流量が増加して冷蔵運転が行われる。
【００１９】
一方、三方弁９１の切り換えによって、第２キャピラリチューブ１３側に冷媒が流れると吸熱器１４を流れる冷媒の流量が低下して冷凍運転が行われる。
【００２０】
尚、このような冷蔵運転及び冷凍運転の切り換えは、上記の如く第１及び第２キャピラリチューブ１２、１３の切り換えによる方法の他に、圧縮機１の回転数を変化させることで、吸熱器１４を流れる冷媒の流量を制御することによっても可能であり、更にこれらの方法を組み合わせることで実現しても良い。
【００２１】
また冷凍装置３０は、吸熱器１４で発生する冷気を図示しないファンにより送風し、異なる温度帯で制御される複数の室（冷蔵室２１、冷凍室２２）に選択的に導く選択手段２３を備えて構成される。
【００２２】
この選択手段２３は、送風ダクト２４と切換ダンパ２５とを含み、この切換ダンパ２５と、冷蔵室２１との間にはダクト５７Ａが、冷凍室２２との間にはダクト５８Ａが備えられる。また切換ダンパ２５には、制御装置２６が接続されている。この制御装置２６は、上述した三方弁９１に接続されており、例えば、冷凍運転時には三方弁９１を第２キャピラリチューブ１３側に切り換えると共に、切換ダンパ２５をダクト５８Ａに冷風が流れるように切り換えて冷凍室２２に冷風を導入し、冷蔵運転時には三方弁９１を第１キャピラリチューブ１２側に切り換えると共に、切換ダンパ２５をダクト５７Ａに冷風が流れるように切り換えて冷蔵室２１に冷風を導入する。
【００２３】
圧縮機１は２段圧縮機であり、密閉容器内に１段圧縮部１Ａと２段圧縮部１Ｂとを含み、１段圧縮部１Ａと２段圧縮部１Ｂとを接続する前記密閉容器外の冷媒配管上に中間冷却器１Ｃが備えられる。
【００２４】
また、上述したように冷媒導入管６は、気液分離器４で分離されたガス冷媒を圧縮機１の中間圧部、即ち中間冷却器１Ｃと２段圧縮部１Ｂとの間に導入可能に接続される。尚、この分離されたガス冷媒は冷媒導入管６内の差圧により破線矢印で示すように圧縮機１の中間圧部に導入される。尚、この圧縮機１は２段圧縮機に限定するものではなく、例えば、１段圧縮機であれば冷媒導入管６は１段圧縮機の中間圧部に戻せばよい。また、複数台の圧縮機を接続した構成でも可能でよい。
【００２５】
ここで、気液分離器４について図２を参照して説明する。図２は気液分離器４の概略断面図である。
【００２６】
気液分離器４は、略円柱状の中空体で形成されている容器８０と、第１吸着部８１Ａと、この第１吸着部８１Ａの上下に設けられ当該吸着部８１Ａを容器８０内で固定するための支持部材８１Ｂ、８１Ｃと、第２吸着部８２Ａと、この第２吸着部８２Ａの上下に設けられ当該吸着部８２Ａを容器８０内で固定するための支持部材８２Ｂ、８２Ｃと、を含む。そして、容器８０は、側面には放熱器２を出た気液混合状態の冷媒を導入するための冷媒配管４Ａが、天面には気液分離器４で分離されたガス冷媒が流出し圧縮機１の中間圧部に接続される冷媒導入管６が、底面には気液分離器４で分離された液冷媒が流出し三方弁９１に接続される冷媒配管４Ｂが、取付けされている。尚、分離された液冷媒は、容器８０内の下部から、冷媒配管４Ｂにかけた部分に溜まることになる。
【００２７】
第１及び第２吸着部８１Ａ、８２Ａは、冷媒中に混入した水分を吸着除去するためのものであり、所謂乾燥剤としての活性アルミナ、ゼオライト若しくはモレキュラーシーブなどが充填されている。また、支持部材８１Ｂ、８１Ｃ、８２Ｂ、８２Ｃは、上記吸着部８１Ａ、８２Ａの流出が防止でき且つ冷媒を流通可能に構成されるものであれば良く、例えば金属メッシュや樹脂メッシュなどが用いられる。
【００２８】
そして、本実施例の冷凍装置３０には冷媒として環境負荷が小さく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である二酸化炭素冷媒（ＣＯ2）が封入されている。また圧縮機２の潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、ＰＡＧ（ポリアルキレングリコール）、ＰＯＥ（ポリオールエステル）等が使用される。
【００２９】
このように冷凍装置３０では冷媒として二酸化炭素を用いているため、例えば外気温が二酸化炭素の臨界温度（約＋３１℃）以上となった場合に、冷凍サイクルの高圧部は超臨界状態となり、これにより冷凍装置３０は遷臨界サイクルとして運転される。
【００３０】
尚、本実施例では、図１中、２段圧縮部１Ｂの吐出側から放熱器２を経て、第３キャピラリチューブ３１入口までが冷凍装置３０の冷凍サイクルの高圧部として運転され、また１段圧縮部１Ａの吐出側から中間冷却器１Ｃを経て２段圧縮部１Ｂの吸い込み口まで、並びに第３キャピラリチューブ３１出口から気液分離器４を経て２段圧縮部１Ｂの吸い込み口まで、及び三方弁９１までが冷凍装置３０の冷凍サイクルの中間圧部として運転される。そして、三方弁９１出口から吸熱手段８及び第１熱交換器１５を経て１段圧縮部１Ａの吸い込み口までが冷凍装置３０の冷凍サイクルの低圧部として運転されることになる。
【００３１】
以上の構成により、本実施例の冷凍装置３０の動作について、図１及び図２を参照して説明する。冷凍装置３０は、第２キャピラリチューブ１３を主として使用する冷凍運転と、第１キャピラリチューブ１２を主として使用する冷蔵運転と、が必要に応じて選択される。
【００３２】
まず冷凍運転につき説明する。尚、この冷凍運転とは、吸熱器１４を所定の温度（例えば、−２６℃付近）で機能させて冷凍室２２を冷却する運転である。
【００３３】
本実施例において圧縮機１が運転されると、圧縮機１から吐出された冷媒は、放熱器２で放熱して冷却される。その後、放熱器２から出た冷媒は、第３キャピラリチューブ３１に至り、ここで減圧されて気液混合状態（ガス／液体の２相混合体）となり、気液分離器４の冷媒配管４Ａから同気液分離器４の容器８０内に導入される。この容器８０内で冷媒はガス冷媒と液冷媒に分離され、ガス冷媒は図２中破線矢印で示すように第２吸着部８２Ａを通過して冷媒導入管６に流通し、逆止弁７を経た後、圧縮機１の中間圧部に導入される。他方、気液分離器４で分離された液冷媒は図２中一点鎖線矢印で示すように第１吸着部８１Ａを通過して冷媒配管４Ｂに流通され吸熱手段８に至ることになる。
【００３４】
尚、冷凍装置３０は第３キャピラリチューブ３１と第１又は第２キャピラリチューブ１２、１３とで２段膨張を行う構成であるので、第３キャピラリチューブ３１出口側と、第１及び第２キャピラリチューブ１２、１３入口側との間と、圧縮機１の１段圧縮部１Ａの吐出側と２段圧縮部１Ｂの吸い込み側との間及び冷媒導入管６においては、本冷凍サイクルにおける中間圧力部分となっている。
【００３５】
そして、吸熱手段８の三方弁９１で第２キャピラリチューブ１３側に液冷媒が流通され、この液冷媒は吸熱器１４にて蒸発し周囲から熱を吸収した後、第１熱交換器１５で第３キャピラリチューブ３１付近の冷媒と熱効果して温められて圧縮機１の吸い込み口に戻ることになる。尚、冷凍運転時には、制御装置２６により切換ダンパ２５はダクト５８Ａ側に冷風が流通するように切り換えられているので、冷凍室２２が冷却される。
【００３６】
次に冷蔵運転につき説明する。尚、この冷蔵運転とは、上述した吸熱器１４を上記冷凍運転時よりも高い温度（例えば、−５℃付近）で機能させて冷蔵室２１を集中的に冷却する運転である。
【００３７】
冷蔵運転時には、上記冷凍運転時とは吸熱手段８での選択温度帯が相違する。即ち、気液分離器４を出た液冷媒は、吸熱手段８の三方弁９１で第１キャピラリチューブ１２側に流通された後、吸熱器１４にて蒸発し周囲から熱を吸収する。尚、本冷蔵運転時には、制御装置２６により切換ダンパ２５はダクト５７Ａ側に冷風が流通するように切り換えられているので、冷蔵室２１が冷却されることになる。本実施例の冷凍装置３０では、冷凍運転時、冷蔵運転時共に以上の如き冷凍サイクルが形成される。
【００３８】
尚、冷凍装置３０において、気液分離器４で分離されたガス冷媒は、これを吸熱手段８に循環させたとしても、冷却に使用することができず、これを１段圧縮部１Ａの吸い込み口に戻すことは、圧縮機１における圧縮効率を低下させる。
【００３９】
そこで、本実施例では、気液分離器４で分離されたガス冷媒を、圧縮機１の中間圧部、即ち、中間冷却器１Ｃと２段圧縮部１Ｂとの間に導入するため、圧縮機１における圧縮効率を向上させることができる。特に、本実施例では、冷媒回路内に二酸化炭素冷媒が封入されているため、気液分離器４で分離されるガス及び液体の比率において、フロン系冷媒等に比べ、ガス分が多くなり、その多くのガス分を、圧縮機１の中間圧部に導入することで、より高い効率の向上を図ることができるようになる。
【００４０】
更に本実施例においては、上述のように気液分離器４の容器８０内に乾燥剤としての第１及び第２吸着部８１Ａ、８２Ａを有することにより、気液分離器４がドライヤ一体型の構造とされているので、従来のように冷凍サイクル中に別体にドライヤを設けること無く、冷媒中の水分を気液分離器４において吸着除去できるようになり、配管内の凍結を防止することができると共に、部品点数の削減やコスト低減も可能となる。
【００４１】
また冷凍装置３０は冷媒として二酸化炭素を用いているが、このように二酸化炭素を冷媒として用いた場合には、冷凍サイクルの高圧側、本実施例では圧縮機１の吐出側から第３キャピラリチューブ３１の入口側までの間が、従来の如きＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒或いはＨＣ（炭化水素）冷媒と比較して非常に高圧となり、この高圧部にドライヤを配置する場合にはその耐圧性能が要求されるが、本実施例では、ドライヤ一体型の気液分離器４を中間圧部に配置する構成としているため、容器８０の耐圧性能を抑えることができると共に、高温且つ高圧な冷媒による乾燥剤（吸着部）の破砕を防止することができる。また、冷凍装置３０では、気液分離器４の第１及び第２吸着部８１Ａ、８２Ａをガス冷媒や液冷媒が通過するので、これら吸着部での整流作用により気液分離器４内での液溜まり部分の液面が安定しやすくなる。
【００４２】
尚、以上の説明では、気液分離器として、図２に示す気液分離器４について説明したが、図３及び図４に示すような構造も適用可能である。
【００４３】
図３は他の構造の気液分離器４−２の概略断面図である。この場合は、上記気液分離器４と比較して、第２吸着部８２Ａと、支持部材８２Ｂ、８２Ｃを有していない点が相違する。また図４は更に他の構造の気液分離器４−３の概略断面図である。この場合は、上記気液分離器４と比較して、第１吸着部８１Ａと、支持部材８１Ｂ、８１Ｃを有していない点が相違する。これら気液分離器４−２、４−３は、上記気液分離器４と比較して、コスト低減が可能となり、使用状態や使用条件によっては有効となることは云うまでもない。
【００４４】
次に本実施例の冷凍装置３０の冷蔵庫への適用例について図５を参照して説明する。図５は、冷凍装置３０を備えた冷蔵庫の概略構成図を示している。
【００４５】
この冷蔵庫４０は、上段に冷蔵室４１を備え、下段に冷凍室４２を備えて構成されている。この冷凍室４２の奥部には、庫内仕切り壁４３が設けられ、この庫内仕切り壁４３で仕切られた風路４４内には、上述した吸熱器１４が設置されている。上記風路４４の入口Ａには、第１切換ダンパ４５が配置され、この第１切換ダンパ４５は、風路４４の入口Ａを閉じる位置（破線位置）と、開く位置（実線位置）との間において切り換えられる。また、冷蔵庫４０の背壁４７には、背側風路４６が形成され、第１切換ダンパ４５が、破線
位置に切り換えられた場合、この背側風路４６を介して、風路４４の入口Ａと冷蔵室４１とが連通する。また、上記風路４４の出口Ｂには、ファン４８と第２切換ダンパ４９が配置され、この第２切換ダンパ４９は、風路４４の出口Ｂを閉じる位置（破線位置）と、開く位置（実線位置）との間で切り換えられ、この実線位置では、第２切換ダンパ４９が中間仕切り壁５０の開口５１を塞ぐ。
【００４６】
以上の構成により、冷凍運転時には、第１切換ダンパ４５を風路４４の入口Ａを開く位置（実線位置）にし、第２切換ダンパ４９を風路４４の出口Ｂを開く位置（実線位置）にすることにより、冷凍室４２内の空気を循環して吸熱器１４により冷却する。また、冷蔵運転時には、第１切換ダンパ４５を風路４４の入口Ａを閉じる位置（破線位置）にし、第２切換ダンパ４９を風路４４の出口Ｂを閉じる位置（破線位置）にすることにより、冷蔵室４１内の空気を背側風路４６を介して循環し、吸熱器１４により冷却する。
【実施例２】
【００４７】
次に図６を参照して、本発明の他の実施例を説明する。図６はこの場合の冷凍装置５０の冷媒回路図を示している。本実施例において上記実施例１と同符号が付されているものは、同一若しくは同様の機能又は効果を奏するものである。本実施例では、上記実施例１と比較した場合、吸熱手段８の代わりに、三方弁９１の出口側に、第１の吸熱手段１０と、これと並列に設けられた第２の吸熱手段１１とを備えている点が相違する。
【００４８】
第１の吸熱手段１０は、第１キャピラリチューブ１２と、この第１キャピラリチューブ１２と直列に備えられた第１吸熱器５７と、を含む。また第２の吸熱手段１１は、第２キャピラリチューブ１３と、この第２キャピラリチューブ１３と直列に備えられた第２吸熱器５８と、逆止弁５２と、を含む。そして、第１及び第２の吸熱手段１０、１１の出口側の冷媒配管が合流点９Ｂで合流した後、上記実施例１の冷凍装置３０と同様、第１熱交換器１５と、逆止弁５３とを介して圧縮機１の吸い込み口に接続される。また、第１の吸熱手段１０と第２の吸熱手段１１とは、互いに選択的に異なる温度帯で機能するものである。
【００４９】
以上、本実施例の冷凍装置５０は第１及び第２の吸熱手段１０、１１を備えているので、各吸熱器５７、５８にて、夫々ダクト５７Ａ、５８Ａにより冷蔵室２１及び冷凍室２２を選択的に冷却することができ、温度帯の異なる冷凍運転及び冷蔵運転において、その温度に適した吸熱器を使用することができるようになり、各運転の運転効率の向上が期待できる。
【００５０】
次に本実施例の冷凍装置５０の冷蔵庫への適用例について図７を参照して説明する。
【００５１】
図７は本実施例の冷凍装置５０を備えた冷蔵庫の概略構成図を示している。この冷蔵庫４０は、上段に冷蔵室４１を備え、下段に冷凍室４２を備えて構成されている。そして、各室４１、４２の奥部には、夫々庫内仕切り壁６１、６２が設けられ、この庫内仕切り壁６１、６２で仕切られた風路４４内には、上述した吸熱器５７、５８、並びにファン６３、６４が設置される。本構成では、冷蔵運転及び冷凍運転のサーモオン、サーモオフに従い、第１の吸熱手段１０及び第２の吸熱手段１１を切り換え、いずれか一方の吸熱器５７、５８に冷媒を流し、それに対応したファン６３、６４を駆動する。吸熱器５７に冷媒が流れる場合には冷蔵室４１に冷風が供給され、吸熱器５８に冷媒が流れる場合には冷凍室４２に冷風が供給される。
【００５２】
以上から本実施例の冷蔵庫４０は、上記の如き冷凍装置５０を備えるため高い冷却性能と高効率運転が可能となる。
【実施例３】
【００５３】
次に図８を参照して本発明の更に他の実施例を説明する。図８は、この場合の冷凍装置７０の冷媒回路図を示している。尚、図８において上記実施例１、２と同符号が付されているものは、同一若しくは同様の機能又は効果を奏するものである。本実施例の冷凍装置７０は、上記実施例２と比較した場合、第１及び第２の吸熱手段１０、１１の代わりに、第３及び第４の吸熱手段１０Ｂ、１１Ｂを備えている点が相違する。
【００５４】
第３の吸熱手段１０Ｂは、分岐点９Ｃからの冷媒が流通する第１キャピラリチューブ１２と、第１キャピラリチューブ１２に直列に設けられた第１膨張弁６５と、冷蔵用の吸熱器５７と、この吸熱器５７から出た冷媒と第１キャピラリチューブ１２付近の冷媒とを熱交換可能に設けられた第１熱交換器１７と、を含む。また、第４の吸熱手段１１Ｂは、前記第３の吸熱手段１０Ｂと並列に設けられ、減圧器３と、気液分離器４と、この気液分離器４からの冷媒が流通する第２キャピラリチューブ１３と、この第２キャピラリチューブ１３に直列に設けられた第２膨張弁６６と、冷凍用の吸熱器５８と、この吸熱器５８から出た冷媒と第２キャピラリチューブ１３付近の冷媒とを熱交換可能に設けられた第２熱交換器１８と、を含む。そして、吸熱器５８の出口側と第２熱交換器１８との間には逆止弁５２が備えられている。
【００５５】
また第３の吸熱手段１０Ｂと第４の吸熱手段１１Ｂとは、互いに選択的に異なる温度帯で機能するものであり、放熱器２からの冷媒配管が、分岐点９Ｃにて分岐し、一方が第３の吸熱手段１０Ｂ、他方が第４の吸熱手段１１Ｂとして夫々が並列に備えられ、圧縮機１の吸い込み口手前の合流点９Ｄにて再び合流する。
【００５６】
ここで、減圧器３は絞りの程度を可変に構成される。この絞りの程度を変えることで、冷媒が気液分離器４に至るまでに所定の圧力に低下させて気液分離器４に導入することにより、当該気液分離器４でのガス及び液体の比率を変えることが可能になる。尚、第１膨張弁６５及び第２膨張弁６６も減圧器３と同様に絞りの程度を可変に構成される。
【００５７】
そして、第３及び第４の吸熱手段１０Ｂ、１１Ｂは上述の如き構成を備えるため、例えば減圧器３を全閉して第１膨張弁６５を開いた場合には第１キャピラリチューブ１２側、即ち第３の吸熱手段１０Ｂにのみ冷媒が流通し、その逆に第１膨張弁６５を全閉して減圧器３及び第２膨張弁６６とを開いた場合には第２キャピラリチューブ側、即ち第４の吸熱手段１１Ｂのみに冷媒が流通する。
【００５８】
ここで、吸熱器５７を経た冷媒は、上述の第１キャピラリチューブ１２の付近に設置された第１熱交換器１７を経由し、この第１熱交換器１７で第１キャピラリチューブ１２付近の冷媒と熱交換した後、圧縮機１の吸い込み口に戻される。また、吸熱器５８を経た冷媒は、逆止弁５２を経て、上述の第２キャピラリチューブ１３の付近に設置された第２熱交換器１８を経由し、この第２熱交換器１８で第２キャピラリチューブ１３付近の冷媒と熱交換した後に、圧縮機１の吸い込み口に戻される。
【００５９】
本実施例においても、気液分離器４で分離されたガス冷媒は、これを第２キャピラリチューブ１３等の第４の吸熱手段１１Ｂに循環させたとしても、冷却に使用することができず、これを１段圧縮部１Ａの吸い込みに戻すことは、圧縮機１における圧縮効率を低下させる。そこで、気液分離器４で分離されたガス冷媒を、圧縮機１の中間圧部、即ち中間冷却器１Ｃと２段圧縮部１Ｂとの間に導入するため、圧縮機１における圧縮効率を向上させることができる。
【００６０】
ここで、冷凍装置７０は、冷蔵運転時には第３の吸熱手段１０Ｂに冷媒を流通させる構成としたため、気液分離器４で分離されたガス冷媒を、圧縮機１の中間圧部に導入する冷媒導入管６の機能を利用できなくなる。しかしながら、この冷蔵運転時には、冷凍運転時に比較して気液分離器４におけるガス冷媒の発生量が少ないため、減圧器３及び冷媒導入管６等の動作を停止したとしても、運転効率の低下幅が抑制される。
【００６１】
本実施例の冷凍装置７０は上記実施例２の冷凍装置５０と同様に、冷蔵庫に適用することが可能である。
【実施例４】
【００６２】
図９を参照して本発明の第４の実施例を説明する。図９は、この場合の冷凍装置９０の冷媒回路図を示している。尚、図９において上記各実施例と同符号が付されているものは、同一若しくは同様の機能又は効果を奏するものである。本実施例の冷凍装置９０は、上記実施例１と比較した場合、第３キャピラリチューブ３１の出口側と、気液分離器４の入口側との間の冷媒配管４Ｃに、ドライヤ９５を備えている点が相違する。
【００６３】
ドライヤ９５は、略円柱状の中空体で形成されている容器の内部に、冷凍サイクル中の水分除去手段としての吸着部を備えるものである。この吸着部としては、上記気液分離器４内に封入される乾燥剤としての活性アルミナ、ゼオライト若しくはモレキュラーシーブなどが用いられる。
【００６４】
このように冷凍装置９０では、ドライヤ９５を備える構成としたため、気液分離器４として図１０に示すような構造の気液分離器４−４を適用することが可能である。
【００６５】
図１０は、気液分離器４−４の概略断面図である。この気液分離器４−４は、上記気液分離器４、４−１、４−２及び４−３とは比較すると、密閉容器８０内に吸着部を有していない点が相違し、これにより、気液分離器のコストを低減することができる。
【００６６】
以上のように、本実施例によれば冷媒として二酸化炭素を用いる構成であるため、圧縮冷凍サイクルの高圧部が、従来の如きＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒或いはＨＣ（炭化水素）冷媒と比較して非常に高圧となるが、本実施例の冷凍装置９０では、第３キャピラリチューブ３１を備えて２段膨張サイクルを形成し、冷凍サイクルの中間圧部にドライヤ９５を備える構成としているため、高温且つ高圧な冷媒による乾燥剤の破砕を防止して、冷媒中の水分除去を行うことができる。
【００６７】
尚、本実施例の冷凍装置９０においては、気液分離器４−４の代わりに、上記気液分離器４、４−１、４−２及び４−３を適用可能である。この場合には、コスト上昇等の問題はあるが、冷凍サイクルの水分除去能力が向上し、冷凍装置９０の使用状態や使用条件によっては有効となることは云うまでもない。
【００６８】
また本実施例の冷凍装置９０は上記各実施例と同様、冷蔵庫に適用可能である。
【００６９】
以上、上記各実施例により本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、種々の変更実施が可能である。例えば、上記各実施例では、冷媒回路中に二酸化炭素冷媒を封入しているが、これに限定されるものではなく、それ以外のフロン系冷媒等を封入したものにも適用可能である。
【００７０】
また、上記各実施例においては、必要に応じて、キャピラリチューブは膨張弁に、膨張弁はキャピラリチューブに変更することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の冷凍装置の一実施例を示す冷媒回路図である。
【図２】本発明の気液分離器の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の気液分離器の他の例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の気液分離器の更に他の例を示す概略断面図である。
【図５】本発明の一実施例の冷凍装置の冷蔵庫への適用例を示す概略構成図である。
【図６】本発明の他の実施例の冷凍装置を示す冷媒回路図である。
【図７】本発明の他の実施例の冷凍装置の冷蔵庫への適用例を示す概略構成図である。
【図８】本発明の更に他の実施例の冷凍装置を示す冷媒回路図である。
【図９】本発明の第４の実施例の冷凍装置を示す冷媒回路図である。
【図１０】本発明の第４の実施例の冷凍装置に適用可能な気液分離器を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  圧縮機
２  放熱器
３  減圧器
４  気液分離器
６  冷媒導入管
７、５２、５３  逆止弁
８、１０、１０Ｂ、１１Ｂ  吸熱手段
１２、１３、３１  キャピラリチューブ
１４、５７、５８  吸熱器
２１、４１  冷蔵室
２２、４２  冷凍室
３０、５０、７０、９０  冷凍装置
４０  冷蔵庫
４８、６３、６４  ファン
６５、６６  膨張弁
８０  容器
８１Ａ、８２Ａ  吸着部
９１  三方弁
９５  ドライヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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