(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に、吸込冷媒を吸込圧力から中間圧力に圧縮する前段圧縮部とこの前段圧縮部からの前記中間圧力の冷媒を吐出圧力に圧縮する後段圧縮部とからなる圧縮部を有し、前記密閉容器内の圧力が前記中間圧力と等しく設定された密閉型圧縮機を備えた冷凍装置において、
前記中間圧力を検出する圧力検出装置と、
前記圧縮部を前記後段圧縮部のみの運転、又は前記前段圧縮部及び前記後段圧縮部の運転のいずれかに切り替える切替装置と、
前記圧力検出装置により検出した前記中間圧力が所定圧力に達したとき、前記切替装置を制御し、前記圧縮部の運転を前記後段圧縮部のみの運転とする制御装置とを備えたことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
前記切替装置は、前記前段圧縮部の冷媒吸込側に設けた第一吸込回路と、前記後段圧縮部の冷媒吸込側に設けた第二吸込回路とからなり、
前記圧力検出装置により検出した前記中間圧力が所定圧力に達したとき、前記制御装置が、前記第一吸込回路への前記吸込冷媒の流入を停止する制御と前記第二吸込回路に前記吸込冷媒を流入させる制御とを行い、前記圧縮部の運転を前記後段圧縮部のみの運転とすることを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
密閉容器内に、吸込冷媒を吸込圧力から中間圧力に圧縮する前段圧縮部とこの前段圧縮部からの前記中間圧力の冷媒を吐出圧力に圧縮する後段圧縮部とからなる圧縮部を有し、前記密閉容器内の圧力が前記中間圧力と等しく設定された密閉型圧縮機を備えた冷凍装置において、
前記中間圧力を検出する圧力検出装置と、
前記密閉型圧縮機の冷却をオンオフ制御可能とする冷却装置と、
前記圧力検出装置により検出した前記中間圧力が所定圧力に達したとき、前記冷却装置をオン制御する制御装置とを備えたことを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
前記冷却装置は、前記密閉型圧縮機を水冷することを特徴とする請求項３に記載の冷凍装置。
【請求項５】
密閉容器内に、吸込冷媒を吸込圧力から中間圧力に圧縮する前段圧縮部とこの前段圧縮部からの前記中間圧力の冷媒を吐出圧力に圧縮する後段圧縮部とからなる圧縮部を有し、前記密閉容器内の圧力が前記中間圧力と等しく設定された密閉型圧縮機と、前記密閉型圧縮機からの高圧冷媒と外部からの給水とを熱交換させる冷媒対水熱交換器と、この冷媒対水熱交換器へ給水する給水回路とを備えた冷凍装置において、
前記中間圧力を検出する圧力検出装置と、
前記密閉型圧縮機の冷却をオンオフ制御可能とする冷却装置と、
前記圧力検出装置により検出した前記中間圧力が所定圧力に達したとき、前記冷却装置をオン制御する制御装置とを備え、
前記冷却装置は、前記給水回路から給水を導く導水回路と、前記導水回路で導いた給水により前記密閉型圧縮機を水冷する水冷回路とを有することを特徴とする冷凍装置。
【請求項６】
前記冷却装置は、前記水冷回路で前記密閉型圧縮機の冷却に使用した給水を前記給水回路へ引き戻す引戻回路を備えたことを特徴とする請求項５に記載の冷凍装置。
【請求項７】
前記冷媒が、二酸化炭素冷媒であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉型圧縮機を用いた冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷凍装置で用いられる冷媒として、フロン冷媒が用いられているが、当該冷媒には、塩素基が含まれておりオゾン層の破壊原因であることが判明しており、これに代わる冷媒として、自然冷媒である二酸化炭素冷媒の利用がある。
【０００３】
一般に、冷媒の圧縮部が１段の密閉型圧縮機は、電動機部を冷却するために圧縮した冷媒ガスを密閉容器内に吐出し、外部へ吐出する構造であり、密閉容器内圧力は吐出圧力となる。
【０００４】
二酸化炭素冷媒を冷凍装置で使用した場合、フロン冷媒よりも高い動作圧力を必要とするため、密閉型圧縮機の密閉容器内の圧力が高くなる。
【０００５】
そこで、この密閉型圧縮機の密閉容器内の圧力を低減させるため、複数段の圧縮部を有する密閉型圧縮機で、密閉型圧縮機の密閉容器内の圧力を、吸込圧力と吐出圧力との中間圧力としたものがある。
【０００６】
また、この種の冷凍装置では、冷媒の熱を利用して給湯可能にした冷媒対水熱交換器を備えたものがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、例えば冷凍装置に備えた冷媒対水熱交換器の給水温度や外気温度が高くなると、密閉型圧縮機への冷媒の吸込圧力が上昇し、密閉型圧縮機の密閉容器内の圧力が高くなる。これが高くなると、保護機構の動作によって密閉型圧縮機の運転が停止するという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、密閉型圧縮機の密閉容器内の圧力が所定圧力を超えて高くなることを防止して、連続的に運転することができる密閉型圧縮機を用いた冷凍装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、密閉容器内に、吸込冷媒を吸込圧力から中間圧力に圧縮する前段圧縮部とこの前段圧縮部からの前記中間圧力の冷媒を吐出圧力に圧縮する後段圧縮部とからなる圧縮部を有し、前記密閉容器内の圧力が前記中間圧力と等しく設定された密閉型圧縮機を備えた冷凍装置において、前記中間圧力を検出する圧力検出装置と、前記圧縮部を前記後段圧縮部のみの運転、又は前記前段圧縮部及び前記後段圧縮部の運転のいずれかに切り替える切替装置と、前記圧力検出装置により検出した前記中間圧力が所定圧力に達したとき、前記切替装置を制御し、前記圧縮部の運転を前記後段圧縮部のみの運転とする制御装置とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１記載の発明には、次の作用がある。
【００１１】
密閉型圧縮機の密閉容器内の中間圧力が所定圧力に達したとき、圧縮部の運転を後段圧縮部のみの運転に切り替えることによって密閉容器内の圧力を低下させ、所定圧力を超えて高くなることを防止できる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記切替装置は、前記前段圧縮部の冷媒吸込側に設けた第一吸込回路と、前記後段圧縮部の冷媒吸込側に設けた第二吸込回路とからなり、前記圧力検出装置により検出した前記中間圧力が所定圧力に達したとき、前記制御装置が、前記第一吸込回路への前記吸込冷媒の流入を停止する制御と前記第二吸込回路に前記吸込冷媒を流入させる制御とを行い、前記圧縮部の運転を前記後段圧縮部のみの運転とすることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２記載の発明には、次の作用がある。
【００１４】
密閉型圧縮機の密閉容器内の中間圧力が所定圧力に達したとき、第一吸込回路への流入を遮断し第二吸込回路のみに吸込冷媒を流入させることにより圧縮部の運転を後段圧縮部のみの運転に切り替えることによって密閉容器内の圧力を低下させ、所定圧力を超えて高くなることを防止できる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、密閉容器内に、吸込冷媒を吸込圧力から中間圧力に圧縮する前段圧縮部とこの前段圧縮部からの前記中間圧力の冷媒を吐出圧力に圧縮する後段圧縮部とからなる圧縮部を有し、前記密閉容器内の圧力が前記中間圧力と等しく設定された密閉型圧縮機を備えた冷凍装置において、前記中間圧力を検出する圧力検出装置と、前記密閉型圧縮機の冷却をオンオフ制御可能とする冷却装置と、前記圧力検出装置により検出した前記中間圧力が所定圧力に達したとき、前記冷却装置をオン制御する制御装置とを備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項３記載の発明には、次の作用がある。
【００１７】
密閉型圧縮機の密閉容器内の中間圧力が所定圧力に達したとき、冷却装置により密閉型圧縮機を冷却し、密閉容器内の冷媒の温度を低下させることによって密閉型圧縮機の密閉容器内の圧力を低下させ、所定圧力を超えて高くなることを防止できる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記冷却装置は、前記密閉型圧縮機を水冷することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項４記載の発明には、次の作用がある。
【００２０】
密閉型圧縮機の密閉容器内の中間圧力が所定圧力に達したとき、密閉型圧縮機を水冷し、密閉容器内の冷媒の温度を低下させることによって密閉型圧縮機の密閉容器内の圧力を低下させ、所定圧力を超えて高くなることを防止できる。
【００２１】
請求項５記載の発明は、密閉容器内に、吸込冷媒を吸込圧力から中間圧力に圧縮する前段圧縮部とこの前段圧縮部からの前記中間圧力の冷媒を吐出圧力に圧縮する後段圧縮部とからなる圧縮部を有し、前記密閉容器内の圧力が前記中間圧力と等しく設定された密閉型圧縮機と、前記密閉型圧縮機からの高圧冷媒と外部からの給水とを熱交換させる冷媒対水熱交換器と、この冷媒対水熱交換器へ給水する給水回路とを備えた冷凍装置において、前記中間圧力を検出する圧力検出装置と、前記密閉型圧縮機の冷却をオンオフ制御可能とする冷却装置と、前記圧力検出装置により検出した前記中間圧力が所定圧力に達したとき、前記冷却装置をオン制御する制御装置とを備え、前記冷却装置は、前記給水回路から給水を導く導水回路と、前記導水回路で導いた給水により前記密閉型圧縮機を水冷する水冷回路とを有することを特徴とするものである。
【００２２】
請求項５記載の発明には、次の作用がある。
【００２３】
密閉型圧縮機の密閉容器内の中間圧力が所定圧力に達したとき、冷媒対水熱交換器の給水回路から導水して密閉型圧縮機を水冷し、密閉容器内の冷媒の温度を低下させることによって密閉型圧縮機の密閉容器内の圧力を低下させ、所定圧力を超えて高くなることを防止できる。
【００２４】
請求項６記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記冷却装置は、前記水冷回路で前記密閉型圧縮機の冷却に使用した給水を前記給水回路へ引き戻す引戻回路を備えたことを特徴とするものである。
【００２５】
請求項６記載の発明には、次の作用がある。
【００２６】
密閉型圧縮機の密閉容器内の中間圧力が所定圧力に達したとき、冷媒対水熱交換器の給水側から導水して密閉型圧縮機を水冷した水を冷媒対水熱交換器の給水側へ引き戻して冷媒対水熱交換器へ給水し、密閉容器内の冷媒の温度を低下させることによって密閉型圧縮機の密閉容器内の圧力を低下させ、所定圧力を超えて高くなることを防止できる。
【００２７】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の発明において、前記冷媒が、二酸化炭素冷媒であることを特徴とするものである。
【００２８】
請求項７記載の発明には、次の作用がある。
【００２９】
冷媒として、フロン冷媒よりも高い動作圧力を必要とする二酸化炭素冷媒を用いた場合において、密閉型圧縮機の密閉容器内の中間圧力が所定圧力に達したとき、密閉容器内の中間圧力を低下させ所定圧力を超えて高くなることを防止できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３１】
なお、本発明の実施の形態にかかる冷凍装置では、冷媒として自然冷媒である二酸化炭素冷媒を用いる場合について説明する。
【００３２】
〔Ａ〕第１の実施の形態
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる冷凍装置の冷媒回路図である。
【００３３】
１は冷凍装置を示し、この冷凍装置１は、吸込冷媒を１段階圧縮または２段階圧縮する密閉型圧縮機２と、この密閉型圧縮機２より吐出される高圧冷媒と外部からの給水とを熱交換させる冷媒対水熱交換器３と、この冷媒対水熱交換器３により熱交換された冷媒を膨張させる膨張弁４と、この膨張弁４により膨張された冷媒と外気等とを熱交換させる蒸発器５と、この蒸発器５により熱交換された冷媒の気液分離を行うアキュムレータ６と、密閉型圧縮機２の吸込冷媒の１段階圧縮と２段階圧縮とを切り替える切替装置７とを有してなる。
【００３４】
また、この冷凍装置１は、密閉型圧縮機２の密閉容器内の圧力を検出する圧力検出装置８を有しており、この圧力検出装置８の検出結果に応じて切替装置７を制御する制御装置９が設けられている。この圧力検出装置８は圧力センサである。
【００３５】
密閉型圧縮機２は、図２に示すように、密閉容器１０を有し、その密閉容器１０の内部には、電動機部１１と、圧縮部１２とが備えられている。圧縮部１２は、前段圧縮部１３と後段圧縮部１４とからなる。前段圧縮部１３には冷媒の吸込口１３ａと吐出口１３ｂとが設けられ、後段圧縮部１４には冷媒の吸込口１４ａと吐出口１４ｂとが設けられている。前段圧縮部１３の吸込口１３ａには吸込冷媒を導く第一吸込配管１５が接続される。前段圧縮部１３の吐出口１３ｂには前段圧縮部１３で圧縮された冷媒を密閉容器１０の内部に吐出させる通路配管１６が設けられており、この通路配管１６には前段圧縮部１３の吐出口１３ａへの冷媒の逆流を防ぐ逆止弁１７が設けられている。
【００３６】
後段圧縮部１４の吸込口１４ａは密閉容器１０の内部に配置され、密閉容器１０の内部の冷媒は後段圧縮部１４の吸込口１４ａから吸い込まれる。後段圧縮部１４の吐出口１４ｂには吐出配管１８が接続され、後段圧縮部１４により圧縮された冷媒が吐出される。密閉容器１０には、吸込冷媒を導く第二吸込配管１９が接続される。
【００３７】
切替装置７は、第一吸込回路３１と、第二吸込回路３２とで構成される。第一吸込回路３１は第一吸込配管１５に接続され、第二吸込回路３２は第二吸込配管１９に接続される。第一吸込回路３１は電磁弁４１を有しており、この電磁弁４１の開閉によって前段圧縮部１３への吸込冷媒の吸込が制御される。第二吸込回路３２は電磁弁４２を有しており、この電磁弁４２の開閉によって密閉容器１０への吸込冷媒の吸込が制御される。
【００３８】
密閉容器１０の内部の圧力は、吸込冷媒の吸込圧力Ｐ１と後段圧縮部１４により圧縮された冷媒の吐出圧力Ｐ２との中間圧力Ｐ３となる。
【００３９】
上記構成において、例えば夏季では、冷媒対水熱交換器３の給水温度および外気温度が高くなる。或いはいずれか一方の温度が高くなる。この状態で、冷凍装置１を運転した場合、密閉型圧縮機２への冷媒の吸込圧力Ｐ１は上昇し、前段圧縮部１３で圧縮された冷媒の中間圧力Ｐ３が上昇する。
【００４０】
通常、この中間圧力Ｐ３が上昇すると、密閉圧縮機２の保護機構（図示せず）が動作して密閉型圧縮機２の運転を停止させる。
【００４１】
本実施形態では、圧力検出装置８である圧力センサにより密閉容器１０の内部の中間圧力Ｐ３が検出される。制御装置９は、圧力検出装置８である圧力センサの検出結果に応じて、第一吸込回路３１の電磁弁４１と第二吸込回路３２の電磁弁４２との弁の開閉を制御する。
【００４２】
通常の運転では、制御装置９により第一吸込回路３１の電磁弁４１を開く制御がされ、第二吸込回路３２の電磁弁４２を閉じる制御がされる。この制御により吸込圧力Ｐ１である吸込冷媒は前段圧縮部１３により圧縮され、中間圧力Ｐ３の冷媒が通路配管１６を通過して密閉容器１０の内部に吐出される。この冷媒は更に後段圧縮部１４により圧縮され、吐出圧力Ｐ２となって吐出される。すなわち密閉型圧縮機２は２段階圧縮運転となる。
【００４３】
密閉容器１０の内部の中間圧力Ｐ３が所定圧力に達したとき、制御装置９により第一吸込回路３１の電磁弁４１を閉じる制御がされ、第二吸込回路３２の電磁弁４２を開く制御がされる。この制御により前段圧縮部１３には吸込冷媒の流入が遮断され、密閉容器１０に吸込圧力Ｐ１である吸込冷媒が流入される。前段圧縮部１３の吐出口１３ｂへの冷媒の流入は逆止弁１７によって防止される。この密閉容器１０の内部の冷媒は、後段圧縮部１４によって圧縮され後段圧縮部１４の吐出口１４ｂより吐出される。前段圧縮部１３による圧縮運転は行われず、密閉型圧縮機２は後段圧縮部１４のみの１段階圧縮運転となるので、吐出圧力Ｐ２は低下する。そして、密閉容器１０の内部の圧力は吸込圧力Ｐ１である吸込冷媒の流入によって低下する。
【００４４】
従って、密閉型圧縮機２の密閉容器１０の圧力が所定圧力を超えて高くなることを防止できる。よって、密閉型圧縮機２の保護機構（図示せず）が動作して運転を停止させることがなく、密閉型圧縮機２を用いた冷凍装置１を連続的に運転することができる。
【００４５】
〔Ｂ〕第２の実施の形態
図３は本発明の第２の実施の形態にかかる冷凍装置の冷媒回路図であり、図４は本発明の第２の実施の形態にかかる密閉型圧縮機の断面図である。この第２の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００４６】
図３において、１０１は第２の実施の形態の冷凍装置を示す。この冷凍装置１０１において、吸込冷媒を２段階圧縮する密閉型圧縮機１０２と、外部から冷媒対水熱交換器３へ給水する給水回路５１と、密閉型圧縮機１０２を冷却する冷却装置５２とを備えて構成される。
【００４７】
給水回路５１は電磁弁６１を備えて構成される。冷却装置５２は、導水回路６２と水冷回路６３と引戻回路６４とで構成される。給水が導水回路６２により給水回路５１の電磁弁６１の上流側から導かれる。導水回路６２は電磁弁６５を備えて構成される。密閉型圧縮機１０２が水冷回路６３により導水回路６２で導かれた給水で水冷される。水冷回路６３は水冷管６６を備えて構成される。水冷管６６（図４）は密閉型圧縮機１０２の外周に螺旋状に密着して固着される。水冷管６６で密閉型圧縮機１０２の冷却に使用された給水が引戻回路６４により給水回路５１の電磁弁６１の下流側へ引き戻される。
【００４８】
密閉容器１０の内部の中間圧力Ｐ３が密閉容器１０の内部の圧力を検出する圧力検出装置８である圧力センサにより検出される。この検出結果に応じて、給水回路５１の電磁弁６１と導水回路６２の電磁弁６５との弁開閉制御を行うことによって密閉型圧縮機１０２の冷却をオンオフ制御する制御装置７１が設けられている。
【００４９】
本実施形態では、密閉型圧縮機１０２への冷媒の吸込圧力Ｐ１が上昇したとき、前段圧縮部１３で圧縮された冷媒の中間圧力Ｐ３も上昇する。
【００５０】
通常の運転では、制御装置７１により給水回路５１の電磁弁６１を開け、導水回路６２の電磁弁６５を閉めるオフ制御がされる。このオフ制御により給水は給水回路５１の電磁弁６１を通過し、直接冷媒対水熱交換器３へ供給される。
【００５１】
吸込圧力Ｐ１である吸込冷媒は前段圧縮部１３により圧縮され、中間圧力Ｐ３の冷媒が通路配管１６を通過して密閉容器１０の内部に吐出される。この冷媒は更に後段圧縮部１４により圧縮され、吐出圧力Ｐ２となって吐出される。
【００５２】
密閉容器１０の内部の中間圧力Ｐ３が所定圧力に達したとき、制御装置７１により給水回路５１の電磁弁６１を閉じ、導水回路６２の電磁弁６５を開けるオン制御がされる。このオン制御によって、冷却装置５２の導水回路６２、水冷回路６３、引戻回路６４の順に給水が流れ、密閉型圧縮機１０２は水冷回路６３の水冷管６６により水冷される。
【００５３】
密閉型圧縮機１０２が水冷されることにより、密閉容器１０の内部の冷媒は冷却され、密閉容器１０の内部の中間圧力Ｐ３が低下する。
【００５４】
従って、これによっても、密閉型圧縮機１０２の密閉容器１０の圧力が所定圧力を超えて高くなることを防止できる。よって、密閉型圧縮機１０２の保護機構（図示せず）が動作して運転を停止させることがなく、密閉型圧縮機１０２を用いた冷凍装置１を連続的に運転することができる。
【００５５】
以上、一実施の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はない。
【００５６】
給水回路５１の電磁弁６１と導水回路６２の電磁弁６５とによって給水の流入方向を制御し密閉型圧縮機１０２を冷却する場合を説明したが、導水回路６２の電磁弁６５の省略は可能である。冷却装置５２は水の抵抗が大きく、電磁弁６１が開状態のときは、給水が主にこの電磁弁６１を通過して流れ、電磁弁６１が閉状態のときは、給水が冷却装置５２の方へ流れるからである。
【００５７】
また、給水回路５１の電磁弁６１と導水回路６２の電磁弁６５とを設ける代わりに、給水回路５１と導水回路６２との分岐点に三方弁（図示せず）を設け、制御装置７１によりこの三方弁を制御することによって、給水の流入方向を制御してもよい。
【００５８】
【発明の効果】
本発明では、密閉型圧縮機の密閉容器の圧力が所定圧力を超えて高くなることを防止して、密閉型圧縮機の運転を停止させることなく、密閉型圧縮機を用いた冷凍装置を連続的に運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る冷凍装置の第１の実施の形態を示す回路図である。
【図２】第１の実施の形態における密閉型圧縮機の断面図である。
【図３】本発明に係る冷凍装置の第２の実施の形態を示す回路図である。
【図４】第２の実施の形態における密閉型圧縮機の断面図である。
【符号の説明】
１  冷凍装置
２  密閉型圧縮機
３  冷媒対水熱交換器
４  膨張弁
５  蒸発器
６  アキュムレータ
７  切替装置
８  圧力検出装置
９  制御装置
１０  密閉容器
１１  電動機部
１２  圧縮部
１３  前段圧縮部
１３ａ  吸込口
１３ｂ  吐出口
１４  後段圧縮部
１４ａ  吸込口
１４ｂ  吐出口
３１  第一吸込回路
３２  第二吸込回路
５１  給水回路
５２  冷却装置
６２  導水回路
６３  水冷回路
６４  引戻回路
７１  制御装置
１０１  冷凍装置
１０２  密閉型圧縮機
【図１】
0004678642.tif 000002
【図２】
0004678642.tif 000003
【図３】
0004678642.tif 000004
【図４】
0004678642.tif 000005