(57)【要約】【課題】  中間圧部を有する圧縮機を適用した場合に、高効率の運転を実現できる冷凍装置及びこの冷凍装置を備えた冷蔵庫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、放熱器２、膨張弁３、気液分離器４及びこの気液分離器から出た液冷媒が流通する吸熱手段８、を備え、吸熱手段８から出た冷媒が圧縮機１の吸い込み口に導入可能に構成されると共に、気液分離器４で分離されるガス冷媒を圧縮機１の中間圧部に導入するための冷媒配管と、圧縮機１の中間圧冷媒を気液分離器４に導入する冷媒配管と、を備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間圧部を有する圧縮機と、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の減圧手段で減圧され気液混合状態の冷媒が流入してガス冷媒と液冷媒とに分離される気液分離器と、この気液分離器から出た液冷媒が流通する第２の減圧手段と第１の吸熱器とを含む吸熱手段と、を備え、
前記吸熱手段から出た冷媒が前記圧縮機の前記中間圧部より低圧側の吸い込み口に導入可能に構成される冷凍装置であって、
前記ガス冷媒を前記中間圧部に導入する第１の冷媒配管と、
前記圧縮機の中間圧冷媒を前記気液分離器に導入する第２の冷媒配管と、を備えたことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
前記第２の冷媒配管には、この冷媒配管中を流れる冷媒に含まれるオイルを分離するオイル分離器が備えられたことを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記オイル分離器で分離されたオイルを前記第１の冷媒配管に流通可能なオイル管路を備えたことを特徴とする請求項２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記吸熱手段は、第３の減圧手段と第２の吸熱器とを含む第１の吸熱手段と、この第１の吸熱手段と並列に備えられ第４の減圧手段と第３の吸熱器とを含む第２の吸熱手段と、を備え、
前記第１の吸熱手段から出た冷媒と前記第２の吸熱手段から出た冷媒とが合流した後、前記低圧側の吸い込み口に導入可能なように構成され、
前記第１の吸熱手段から出た冷媒が前記合流する前の冷媒配管には、前記第１の吸熱手段から出た冷媒を流通させる冷媒配管を切り換えるための切り換え手段が備えられ、この切換手段から分岐する一方の冷媒配管が、前記第１の冷媒配管に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記第２の吸熱器と前記第３の吸熱器とは選択的に異なる温度で機能することを特徴とする請求項４に記載の冷凍装置。
【請求項６】
前記第２の吸熱器よりも前記第３の吸熱器の方が低い温度で機能することを特徴とする請求項５に記載の冷凍装置。
【請求項７】
前記圧縮機は１段目の圧縮部で圧縮された冷媒を２段目の圧縮部で更に圧縮する２段圧縮機であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の冷凍装置。
【請求項８】
冷凍サイクルの高圧部が超臨界状態で運転されることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の冷凍装置。
【請求項９】
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乃至請求項８のいずれか一項に記載の冷凍装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９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、気液分離器で分離されたガス冷媒を圧縮機の中間圧部に導入可能な手段を備える冷凍装置及びこの冷凍装置を備えた冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、２段圧縮機、放熱器、減圧器及び気液分離器を備え、この気液分離器で分離されたガス冷媒を上記圧縮機の１段目と２段目との間の中間圧部に導入可能な手段を備える冷凍装置が知られている（特許文献１参照）。この種の冷凍装置では、上記気液分離器で分離されたガス冷媒を、ガスの状態のまま、上記圧縮機の中間圧部に導入するため、当該圧縮機における効率を向上させることができる。
【特許文献１】特開２００３−１０６６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、この種の冷凍装置においては、２段圧縮機の２段目に導入される冷媒温度が上昇して、当該圧縮機の運転効率が低下する場合があり、これにより冷凍サイクル全体の運転効率が低下するという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、中間圧部を有する圧縮機を適用した場合に、高効率の運転を実現できる冷凍装置及びこの冷凍装置を備えた冷蔵庫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】
【０００５】
本発明の冷凍装置は、中間圧部を有する圧縮機と、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の減圧手段で減圧され気液混合状態の冷媒が流入してガス冷媒と液冷媒とに分離される気液分離器と、この気液分離器から出た液冷媒が流通する第２の減圧手段と第１の吸熱器とを含む吸熱手段と、を備え、前記吸熱手段から出た冷媒が前記圧縮機の前記中間圧部より低圧側の吸い込み口に導入可能に構成される冷凍装置であって、前記ガス冷媒を前記中間圧部に導入する第１の冷媒配管と、前記圧縮機の中間圧冷媒を前記気液分離器に導入する第２の冷媒配管と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の冷凍装置において、前記第２の冷媒配管には、この冷媒配管中を流れる冷媒に含まれるオイルを分離するオイル分離器が備えられたことを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の冷凍装置において、前記オイル分離器で分離されたオイルを前記第１の冷媒配管に流通可能なオイル管路を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の冷凍装置は、  前記吸熱手段は、第３の減圧手段と第２の吸熱器とを含む第１の吸熱手段と、この第１の吸熱手段と並列に備えられ第４の減圧手段と第３の吸熱器とを含む第２の吸熱手段と、を備え、前記第１の吸熱手段から出た冷媒と前記第２の吸熱手段から出た冷媒とが合流した後、前記低圧側の吸い込み口に導入可能なように構成され、前記第１の吸熱手段から出た冷媒が前記合流する前の冷媒配管には、前記第１の吸熱手段から出た冷媒を流通させる冷媒配管を切り換えるための切り換え手段が備えられ、この切換手段から分岐する一方の冷媒配管が、前記第１の冷媒配管に接続されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の冷凍装置において、前記第２の吸熱器と前記第３の吸熱器とは選択的に異なる温度で機能することを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の冷凍装置において、前記第２の吸熱器よりも前記第３の吸熱器の方が低い温度で機能することを特徴とする。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の冷凍装置において、前記圧縮機は１段目の圧縮部で圧縮された冷媒を２段目の圧縮部で更に圧縮する２段圧縮機であることを特徴とする。
【００１２】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の冷凍装置において、冷凍サイクルの高圧部が超臨界状態で運転されることを特徴とする。
【００１３】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至請求項８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。
【００１４】
本発明の冷蔵庫は、請求項１乃至請求項９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】
【００１５】
本発明によれば、中間圧部を有する圧縮機を用いた場合に、圧縮機の運転効率の低下を抑制できる冷凍装置及び冷蔵庫が提供される。更に本発明によれば、吸熱手段へのオイル循環量を抑制すると共に圧縮機へのオイル供給量を維持可能な冷凍装置及び冷蔵庫が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
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。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膨張弁３と、この膨張弁３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、オイル分離器５を備え、気液分離器４で分離されたガス冷媒が流通する冷媒配管４Ｃが圧縮機１の中間圧部に接続され、吸熱手段８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。尚、気液分離器４と圧縮機１の中間圧部との間の冷媒配管４Ｃには逆止弁７が備えられると共に、吸熱手段８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、流路切り換え手段としての三方弁９１と、減圧手段としての第１キャピラリチューブ１２及びこの第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からの冷媒配管が接続される合流点９Ａと圧縮機１の吸い込み口と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の切り換えにより、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。一方、三方弁９１の切り換えにより、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。尚、この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の切り換えにより行う方法の他に、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、更には、これらの方法を組み合わせることで実現しても良い。
【００１９】
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。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。
【００２０】
膨張弁３は減圧手段として機能するものであり、絞りの程度を可変に構成される。そして、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ガス冷媒を発生させ、気液混合状態（ガス／液体の２相混合体）の冷媒を気液分離器４に入れることにより、当該気液分離器４での分離効率を変えることが可能になる。
【００２１】
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の吐出側冷媒配管には、中間冷却器１Ｃが備えられ、この中間冷却器１Ｃを経た冷媒配管５Ａがオイル分離器５に接続される。そして、オイル分離器５でオイルを分離されたガス冷媒は、図中実線矢印で示すように冷媒配管５Ｃにより気液分離器４に導入された後、冷媒配管４Ｃによって図中破線矢印で示すように２段圧縮部１Ｂの吸い込み口に導入される。尚、オイル分離器５で分離されたオイルは、例えば内部が毛細管により形成されるオイル管路５Ｂを流通し、合流点９Ｅにて冷媒配管４Ｃを流れるガス冷媒と混合されて２段圧縮部１Ｂの吸い込み口に流入する。
【００２２】
また、上述したように気液分離器４は、膨張弁３により減圧され中間圧とされた２相混合体の冷媒が流入されて、この２相混合体の冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離するものである。この気液分離器４では、冷媒配管４Ａから流入した２相混合体の冷媒が、気液分離器４内で気液分離され、一方のガス冷媒は冷媒配管４Ｃから流出し、他方の液冷媒は冷媒配管４Ｂから流出する。また、１段圧縮部１Ａから吐出された中間圧冷媒がオイル分離器５でオイルが分離された後、冷媒配管５Ｃから流入し、気液分離器４内で分離される上記ガス冷媒と混合されて冷媒配管４Ｃに流れるように構成されている。尚、上記の如く冷媒配管４Ｃは、気液分離器４で分離されたガス冷媒を圧縮機１の中間圧部に導入可能に接続されており、当該ガス冷媒は、冷媒配管４Ｃ内の差圧により破線矢印で示すように圧縮機１の２段圧縮部１Ｂの吸い込み口に導入される。
【００２３】
ここで、本実施例における圧縮機１について図２を参照して説明する。図２は圧縮機１の概略断面図である。この圧縮機１は、内部高圧型２段圧縮式ロータリコンプレッサであり、同圧縮機１は、上下両端が密閉された縦長略円筒状の密閉容器１１２を備え、この密閉容器１１２の底部をオイル溜めとしている。密閉容器１１２は、電動要素１１４と、電動要素１１４の回転軸１１６により駆動される第１圧縮部１Ａ及び第２圧縮部１Ｂから構成される回転圧縮部１１８と、を備え、その底部外面には当該圧縮機１を、例えば図示しない冷蔵庫筐体に固定するための脚部２１０が設けられている。
【００２４】
密閉容器１１２は、電動要素１１４及び回転圧縮部１１８とを収納する容器本体１１２Ａと、この容器本体１１２Ａの電動要素１１４側の端部を閉塞する略椀上のエンドキャップ（蓋体）１１２Ｂとで構成され、このエンドキャップ１１２Ｂには円形の取付孔１１２Ｄが形成されており、この取付孔１１２Ｄには電動要素１１４に電力を供給するためのターミナル１２０（配線を省略）が取り付けられている。
【００２５】
電動要素１１４は、密閉容器１１２の内周面に沿って環状に取り付けられたステータ１２２と、このステータ１２２の内側に若干の間隔を設けて挿入設置されたロータ１２４とを備える。このロータ１２４は中心を通り密閉容器１１２の軸心方向に延在する回転軸１１６に固定されている。ここで、ステータ１２２は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した図示しない積層体と、この積層体の歯部に直巻き方式により巻装されたステータコイル１２８とを有している。そして、ロータ１２４もステータ１２２と同様に電磁鋼板の積層体で形成され、この積層体内に永久磁石を挿入して形成されている。
【００２６】
また、回転軸１１６内にはオイル通路１８２が軸中心を貫通して鉛直方向に渡り設けられており、このオイル通路１８２の回転圧縮部１１８側の一端は密閉容器１１２底部のオイル溜めに開口しており、また電動要素１１４側の他端はエンドキャップ１１２Ｂ側にて開口している。尚、このオイル通路１８２は各段圧縮部１Ａ、１Ｂの摺動部にも連通し、同圧縮部１Ａ、１Ｂにオイル供給可能に構成されている。
【００２７】
回転圧縮部１８の１段圧縮部１Ａと２段圧縮部１Ｂは、第１及び第２のシリンダ１３８、１４０により構成され、これらシリンダ１３８、１４０間には中間仕切板１３６が狭持されている。また、各段圧縮部１Ａ、１Ｂは、それぞれ中間仕切板１３６の両側（図１では上下）に配置された第１及び第２のシリンダ１３８、１４０と、回転軸１１６に設けられ１８０度の位相差を持つ第１及び第２の偏心部１４２、１４４に嵌合され、第１及び第２のシリンダ１３８、１４０内を偏心回転する第１及び第２のローラ１４６、１４８と、これらローラ１４６、１４８にそれぞれ当接してシリンダ１３８、１４０内をそれぞれ低圧室側と高圧室側とに区画する第１及び第２のベーン１５０、１５２と、シリンダ１４０の電動要素１１４側の開口面とシリンダ１３８の電動要素１１４とは反対側の開口面をそれぞれ閉塞して回転軸１１６の軸受を兼用する支持部材１５４、１５６とから構成されている。
【００２８】
ベーン１５０、１５２の外側（図１では右側）には、ベーン１５０、１５２の外側端部に当接して、同ベーン１５０、１５２をローラ１４６、１４８側に付勢するスプリング１７４、１７６が設けられている。更に、スプリング１７４、１７６の密閉容器１１２側には金属製のプラグ２２２、２２３が設けられ、スプリング１７４、１７６の抜け止めの役目を果たす。また、第２のベーン１５２には図示しない背圧室が構成され、この背圧室にはシリンダ１４０内の高圧室側の圧力が背圧として印加される。
【００２９】
また、支持部材１５４、１５６には、一部を凹陥させ、この凹陥部をバッフル板２００及びカバー１６８にてそれぞれ閉塞することにより形成される吐出消音室１６２、１６４とが設けられている。即ち、吐出消音室１６２は支持部材１５４の凹陥部をバッフル板２００にて閉塞することにより、吐出消音室１６４は支持部材１５６の凹陥部をカバー１６８にて閉塞することにより形成されている。
【００３０】
吐出消音室１６２と密閉容器１１２内は、バッフル板２００を貫通して電動要素１１４側に開口する吐出管路２２１にて連通されており、この吐出管路２２１から２段圧縮部１Ｂで圧縮された高圧の冷媒ガスが密閉容器１１２内の電動要素１１４側に吐出される。このとき、冷媒ガス中には２段圧縮部１Ｂに供給されたオイルが混入しているが、このオイルも密閉容器１１２内の電動要素１１４側に吐出されることになる。そして、冷媒ガス中に混入したオイルは冷媒ガスから分離して密閉容器１１２内底部のオイル溜めに溜まる。
【００３１】
また、密閉容器１１２には冷媒ガスを１段圧縮部１Ａに導入するための冷媒導入管１９４と、１段圧縮部１Ａで圧縮され中間圧とされた冷媒ガスを密閉容器１１２外に吐出する中間冷媒吐出管１９２と、この中間冷媒吐出管１９２から吐出された中間圧冷媒が上述した如く、中間冷却器１Ｃ、オイル分離器５及び気液分離器４を介して圧縮機１の２段圧縮部１Ｂに導入する中間冷媒導入管１９３と、２段圧縮部１Ｂにより高圧に圧縮されて、上記したように吐出管路２２１で密閉容器１１２内に吐出された後の冷媒ガスを、圧縮機１から吐出するための冷媒吐出管１９６と、が挿入接続されている。
【００３２】
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１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、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。
【００３３】
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、即ち、２段圧縮部１Ｂの吐出側から放熱器２を経て膨張弁３の入口側まで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。
【００３４】
以上の構成により、本実施例における冷凍装置３０の動作について、図１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。
【００３５】
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。
【００３６】
本冷凍運転において、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、膨張弁３に至り、ここで減圧されてガス／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に導入される。そして上述の如く、この気液分離器４内で冷媒はガス冷媒と液冷媒に分離され、ガス冷媒は冷媒配管４Ｃに流通されて逆止弁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、冷媒配管４Ｂに流通されて三方弁９１に至る。そして、この液冷媒は、三方弁９１により第２キャピラリチューブ１３に流通され減圧される。その後、当該減圧された冷媒は、吸熱器１４にて蒸発して周囲から熱を吸収した後、圧縮機１の吸い込み口に戻る。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。
【００３７】
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を冷却する運転である。
【００３８】
本冷蔵運転では、上記冷凍運転時とは吸熱手段８の機能する温度帯が相違する。即ち、気液分離器４を出た液冷媒は、三方弁９１で第１キャピラリチューブ１２に流通されて減圧された後、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て各室２１、２２が冷却される。
【００３９】
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。
【００４０】
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、冷媒配管４Ｃを介して２段圧縮部１Ｂの吸い込み口に導入する構成としたため、圧縮機１における圧縮効率の低下を抑制できる。特に、本実施例の冷凍装置３０は、冷媒回路内に二酸化炭素冷媒が封入されているため、従来用いられているフロン系やＨＣ（炭化水素）系冷媒などに比べ、気液分離器４で分離されるガス及び液体の比率におけるガスの比率が多くなり、その多くのガス分を、圧縮機１の中間圧部に導入するので、冷凍サイクルの効率を更に向上できる。
【００４１】
また、１段圧縮部１Ａから吐出された中間圧冷媒は多量のオイルを含んでおり、これをそのまま気液分離器４に流入させると、当該気液分離器４内でオイルが分離され、この分離されたオイルが吸熱手段８に多量に流通することになり、吸熱器１４での冷却性能が著しく低下すると共に、圧縮機１の１段圧縮部１Ａと気液分離器４と吸熱手段８との間で多量のオイルが循環してしまい、２段圧縮部１Ｂへのオイル供給量が低下するという問題が発生する。
【００４２】
しかしながら、本実施例の冷凍装置３０は、１段圧縮部１Ａの吐出側にオイル分離器５を備え、ここで上記中間圧冷媒から分離されたオイルをオイル管路５Ｂにより合流点９Ｅにおいて、冷媒配管４Ｃ内を流通する冷媒と共に、２段圧縮部１Ｂに供給可能に構成されているため、上述の如き問題を回避し、１段圧縮部１Ａから中間圧冷媒と共に吐出されたオイルを２段圧縮部１Ｂに供給できる。
【００４３】
更には、本実施例の圧縮機１は、内部高圧型２段圧縮式ロータリコンプレッサであり、２段圧縮部１Ｂからのオイルを含む冷媒が吐出管路２２１により密閉容器１１２内に吐出されてから、冷媒吐出管１９６により吐出する構成としたため、吐出管路２２１から吐出された冷媒は、密閉容器１１２内でオイルが分離された後、冷媒吐出管１９６から吐出されるので、密閉容器１１２底部のオイル溜まりにおけるオイル量が極度に減少することが無くなり、各段圧縮部１Ａ、１Ｂを適切に潤滑できる。
【００４４】
ここで、オイル管路５Ｂ及び冷媒配管４Ｃでは、１段圧縮部１Ａの吐出側から２段圧縮部１Ｂの吸い込み口にかけての中間冷却器１Ｃ、冷媒配管５Ａ、５Ｃ、４Ｃ及び気液分離器４などによる圧力損失に起因して、２段圧縮部１Ｂの吸い込み口付近が最も低圧となっているため、当該２段圧縮部１Ｂへのオイル供給が円滑に行われる。
【００４５】
ところで、通常、膨張弁３で減圧された２相混合体の冷媒は、１段圧縮部１Ａから吐出され中間冷却器１Ｃで冷却された後の冷媒よりも温度が低い。しかしながら、本実施例では上述の如く、１段圧縮部１Ａから吐出され中間冷却器１Ｃで冷却された冷媒を、気液分離器４内に流入させた後、同気液分離器４で上記２相混合体から分離されたガス冷媒と混合するようにしたので、２段圧縮部１Ｂの吸入冷媒をより一層冷却することができ、圧縮機１の圧縮効率を向上することができる。
【００４６】
尚、冷凍装置３０は、膨張弁３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、膨張弁３の出口側と、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は、本冷凍サイクルにおける中間圧力部分となっている。
【００４７】
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３を参照して説明する。図３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。
【００４８】
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。
【００４９】
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】
【００５０】
次に図４を参照して、本発明の他の実施例を説明する。図４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とする。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。
【００５１】
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、逆止弁５３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。
【００５２】
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、吸熱器５７、５８が夫々異なる温度帯で機能するので、各吸熱器５７、５８からのダクト５７Ａ、５８Ａにより冷蔵室２１及び冷凍室２２を夫々選択的に冷却できる。これにより、温度帯の異なる冷凍運転及び冷蔵運転において、その運転温度に適した吸熱器を使用することができ、各運転における運転効率が向上する。
【００５３】
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５を参照して説明する。  図５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。
【００５４】
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。
【００５５】
以上から本実施例の冷蔵庫４０は、上記の如き冷凍装置５０を備えるため冷却性能と運転効率の向上が可能となる。
【実施例３】
【００５６】
次に図６を参照して本発明の更に他の実施例を説明する。図６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６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とする。本実施例の冷凍装置７０は、上記実施例２と比較した場合、三方弁９１を有さず、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、更に、流路切り換え手段としての三方弁９２を備え、この三方弁９２からの冷媒配管９２Ａが上記冷媒配管４Ｃに接続されている点が相違する。
【００５７】
第３の吸熱手段１０Ｂは、分岐点９Ｃからの冷媒が流通する減圧手段としての第１膨張弁６５と、冷蔵用の吸熱器５７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、減圧手段としての第２膨張弁６６と、冷凍用の吸熱器５８と、を含む。そして、吸熱器５７出口側の冷媒配管と、吸熱器５８出口側の冷媒配管とが、合流点９Ｄで接続された後、圧縮機１の吸い込み口に接続される。また、吸熱器５７と合流点９Ｄとの間には、三方弁９２が備えられ、吸熱器５７と三方弁との間には冷媒配管９Ｃが、また三方弁９２と合流点９Ｄとの間には冷媒配管９２Ｂが備えられ、更に三方弁９２の残り一方には冷媒配管９２Ａが接続されると共にこの冷媒配管９２Ａは、気液分離器４から２段圧縮部１Ｂの吸い込み口に接続される冷媒配管４Ｃに合流点９Ｆにて接続されている。
【００５８】
尚、第１及び第２膨張弁６５、６６は、上記膨張弁３と同様に絞りの程度を可変に構成されている。そして、これらの絞りの程度を変化させ、更には三方弁９２を切り換えることによって、本実施例の冷凍装置７０では、冷凍運転、冷蔵運転及び冷凍冷蔵運転が必要に応じて選択される。
【００５９】
まず冷凍運転につき説明する。この冷凍運転とは、上記実施例２と同様に、吸熱器５８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。本冷凍運転では、図示しない制御装置により、第１膨張弁６５は全閉とされ、第２膨張弁６６は同膨張弁６６を通過する液冷媒を所定量減圧し吸熱器５８を上記温度で機能させるのに適した開度とされると共に、三方弁９２は閉じられる。
【００６０】
本冷凍運転において、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、膨張弁３に至り、ここで減圧されてガス／液体の２相混合体となり、気液分離器４に冷媒配管４Ａから導入される。そして、この気液分離器４で分離された液冷媒は冷媒配管４Ｂにより分岐点９Ｃに至り、第２膨張弁６６で減圧された後、吸熱器５８で蒸発して周囲から吸熱する。その後、吸熱器５８を出た冷媒は、合流点９Ｄから逆止弁５３を経た後、１段圧縮部１Ａの吸い込み口に戻ることになる。これにより、本冷凍運転時には、冷凍室２２が冷却される。
【００６１】
次に冷蔵運転につき説明する。尚、この冷蔵運転とは、上記実施例２と同様に、上述した吸熱器５７を冷凍運転時よりも高い所定の温度（例えば、−５℃付近）で機能させて冷蔵室２１を冷却する運転である。本冷蔵運転では、図示しない制御装置により、第１膨張弁６５は同膨張弁６５を通過する液冷媒を所定量減圧し吸熱器５７を上記温度で機能させるのに適した開度とされ、第２膨張弁６６は全閉とされると共に、三方弁９２は冷媒配管９２Ｃ側と９２Ｂ側が連通するよう切り換えられる。即ち、三方弁９２の冷媒配管９２Ａ側が閉じられる。
【００６２】
本冷蔵運転においても、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。そして、放熱器２から出た冷媒は、膨張弁３に至り、ここで減圧されてガス／液体の２相混合体となり、気液分離器４に冷媒配管４Ａから導入される。そして、この気液分離器４で分離された液冷媒は冷媒配管４Ｂにより分岐点９Ｃに至り、第１膨張弁６５で減圧された後、吸熱器５７で蒸発して周囲から吸熱する。その後、吸熱器５７を出た冷媒は、三方弁９２により冷媒配管９Ｂに流通され、合流点９Ｄから逆止弁５３を経た後、１段圧縮部１Ａの吸い込み口に戻ることになる。これにより、本冷蔵運転時には、冷蔵室２１が冷却される。
【００６３】
更に冷凍冷蔵運転につき説明する。この冷凍冷蔵運転とは、吸熱器５７及び吸熱器５８を所定の温度（例えば、吸熱器５７を−５℃付近、吸熱器５８を−２６℃付近）で機能させて冷蔵室２１及び冷凍室２２を同時に冷却する運転である。本冷凍冷蔵運転では、図示しない制御装置により、第１膨張弁６５は全開、即ち第３の吸熱手段１０Ｂは気液分離器４等と同様に中間圧とされ、第２膨張弁６６は同膨張弁６６を通過する液冷媒を所定量減圧し吸熱器５８を上記温度で機能させるのに適した開度とされると共に、三方弁９２は冷媒配管９２Ｃ側と９２Ａ側が連通するよう切り換えられる。即ち、三方弁９２の冷媒配管９２Ｂ側が閉じられる。
【００６４】
本冷凍冷蔵運転においても、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。そして、放熱器２から出た冷媒は、膨張弁３に至り、ここで減圧されてガス／液体の２相混合体となり、気液分離器４に冷媒配管４Ａから導入される。そして、この気液分離器４で分離された液冷媒は分岐点９Ｃに至り、一方は第４の吸熱手段１１Ｂ側に流通して吸熱器５８で蒸発して周囲から吸熱した後、合流点９Ｄから逆止弁５３を経て１段圧縮部１Ａの吸い込み口に導入される。また、他方は第３の吸熱手段１０Ｂに流通して吸熱器５７で蒸発して周囲から吸熱した後、冷媒配管９２Ｃより三方弁９２に至り、この三方弁９２から冷媒配管９２Ａを介して、冷媒配管４Ｃ内を流れる気液分離器４で分離されたガス冷媒等と合流点９Ｆで混合される。そしてその後、逆止弁７を経て２段圧縮部１Ｂの吸い込み口に導入されることになる。これにより、本冷凍冷蔵運転時には、冷蔵室２１及び冷凍室２２が冷却される。
【００６５】
以上詳述した如く、本実施例の冷凍装置７０によれば、各吸熱手段１０Ｂ、１１Ｂを夫々単独で運転可能、即ち冷凍運転と冷蔵運転とを独立運転可能に構成したことにより、各室２１、２２のどちらか一方の室に高い負荷が加えられ、当該一方の室の集中した冷却が必要な場合にも、各運転を単独で行うことができ、冷凍サイクル効率と冷却能力を向上することができる。また、各室２１、２２を単独運転する必要の無い場合、若しくは冷蔵室２１及び冷凍室２２両室に高い負荷が加えられた場合などにおいても、上述した如き冷凍冷蔵運転を選択することにより、高い冷却能力を得ることができる。
【００６６】
尚、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ことは云うまでもない。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
尚、圧縮機１は上述したような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配管４Ｃ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ある。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【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】本発明の一実施例における圧縮機を示す概略断面図である。
【図３】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４】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５】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６】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。
【符号の説明】
【００７１】
１  圧縮機
２  放熱器
３、６５、６６  膨張弁
４  気液分離器
５  オイル分離器
７、５２、５３  逆止弁
８、１０、１０Ｂ、１１、１１Ｂ  吸熱手段
１２、１３  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
２３  選択手段
２６  制御装置
３０、５０、７０  冷凍装置
４０  冷蔵庫
４８、６３、６４  ファン
９１、９２  三方弁
１１２  密閉容器
１１４  電動要素
１１６  電動要素
１１８  回転圧縮部
【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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