(57)【要約】【課題】圧縮機に対して冷凍機油の戻り量を確保する。【解決手段】圧縮機１から吐出された冷媒および冷凍機油をそれぞれ分離して冷媒を冷媒循環経路の放熱器２側に供給する一方、圧力を減圧しつつ冷凍機油を冷媒循環経路の圧縮機１の入口側に供給する。これにより、圧縮機に対して冷凍機油の戻り量を確保することが可能になる。さらに、冷媒循環経路内での冷凍機油の循環量が少なくなるので放熱器２、蒸発器４、および内部熱交換器１４などにおいて熱交換効率が向上する。また、圧力が高くなるほど冷凍機油の戻り量が多くなるため、高圧側の圧力が緩和されるので効率の高い最適な冷媒の循環運転の範囲が広がる。【選択図】        図１
2005331232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から供給される冷媒を放熱させる放熱器と、前記放熱器から供給される冷媒の流量を調節する絞り部と、前記絞り部から供給される冷媒を蒸発させて前記圧縮機に帰還させる蒸発器と有した冷媒循環経路を形成した冷媒冷却回路において、
前記冷媒循環経路の高圧側に設けてあり、前記圧縮機から吐出された冷媒および冷凍機油をそれぞれ分離して冷媒を前記冷媒循環経路の高圧側に供給する一方、圧力を減圧しつつ冷凍機油を前記冷媒循環経路の低圧側に供給する冷凍機油戻し手段を備えたことを特徴とする冷媒冷却回路。
【請求項２】
前記冷凍機油戻し手段は、
上下方向に長手状にして設けた分離室の上下方向の中途部に前記圧縮機から吐出された冷媒および冷凍機油を導入し、前記分離室の上端側から冷媒を導出する一方、前記分離室の下端側から冷凍機油を導出するノズル部と、
前記ノズル部の下端側に接続してあり前記分離室から導出した冷凍機油を一時滞留する滞留部と、
前記滞留部から前記冷媒循環経路の低圧側に接続してあり圧力を減圧する減圧部と
を有してなることを特徴とする請求項１に記載の冷媒冷却回路。
【請求項３】
前記減圧部は、抵抗配管からなることを特徴とする請求項２に記載の冷媒冷却回路。
【請求項４】
前記減圧部は、電磁弁を有する長さの異なる複数の抵抗配管からなり、前記各電磁弁を選択的に開閉することにより前記各抵抗配管による減圧抵抗を可変することを特徴とする請求項２に記載の冷媒冷却回路。
【請求項５】
前記圧縮機は、第１圧縮機で圧縮した冷媒をさらに第２圧縮機で圧縮するものであり、前記冷凍機油戻し手段は、前記第２圧縮機の出口側に設けてあり、分離した冷凍機油を前記第１圧縮機の入口側、または前記第１圧縮機と前記第２圧縮機との間に供給することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の冷媒冷却回路。
【請求項６】
前記冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の冷媒冷却回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば断熱筐体の庫内の冷却を行うための冷媒循環経路を形成する冷媒冷却回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動販売機、冷蔵庫、冷凍ショーケース・冷蔵ショーケース、あるいは飲料ディスペンサなどの断熱筐体の冷却庫内を冷却するための冷媒冷却回路が知られている。冷媒冷却回路は、主に圧縮機、放熱器、絞り部、蒸発器を経て冷媒を循環する冷媒循環経路を形成してある。そして、冷媒冷却回路を循環する冷媒としては、地球環境に対する影響の少ない冷媒が使用してある。例えば、不燃性、安全性、不腐食性を有し、さらにオゾン層への影響が少ないなどの点で、二酸化炭素を冷媒として使用してある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−５３０７０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、冷媒冷却回路の冷媒として二酸化炭素を使用すると、当該二酸化炭素の臨界温度が約３１℃と低いことから、従前の冷媒（例えばＨＦＣ冷媒（ハイドロフルオロカーボン））を使用したときと比較してはるかに圧力が高くなる。このため、圧縮機の内部における摩擦、冷媒漏れなどを防止する冷凍機油には粘度の高いものが使用される。しかし、圧縮機では、その内部に冷凍機油を完全に封止することが困難であり、冷媒循環経路の循環運転時に圧縮機から冷凍機油が吐出されることになる。すなわち、圧縮機から吐出した冷凍機油を、放熱器、絞り部、蒸発器を介して再び圧縮機に戻すことになる。
【０００５】
しかしながら、従来の冷媒冷却回路では、放熱器および蒸発器において冷凍機油が滞留するため、圧縮機から吐出した冷凍機油を冷媒循環経路に循環させて圧縮機に戻すことが難しい。これは、上述したように粘度の高い冷凍機油が使用され、かつ、二酸化炭素と冷凍機油との相溶性が悪いことによる。これにより、放熱器および蒸発器などでの熱交換率が低下してしまう。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みて、圧縮機に対して冷凍機油の戻り量を確保することができる冷媒冷却回路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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る冷媒冷却回路は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から供給される冷媒を放熱させる放熱器と、前記放熱器から供給される冷媒の流量を調節する絞り部と、前記絞り部から供給される冷媒を蒸発させて前記圧縮機に帰還させる蒸発器と有した冷媒循環経路を形成した冷媒冷却回路において、前記冷媒循環経路の高圧側に設けてあり、前記圧縮機から吐出された冷媒および冷凍機油をそれぞれ分離して冷媒を前記冷媒循環経路の高圧側に供給する一方、圧力を減圧しつつ冷凍機油を前記冷媒循環経路の低圧側に供給する冷凍機油戻し手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２に係る冷媒冷却回路は、上記請求項１において、前記冷凍機油戻し手段は、上下方向に長手状にして設けた分離室の上下方向の中途部に前記圧縮機から吐出された冷媒および冷凍機油を導入し、前記分離室の上端側から冷媒を導出する一方、前記分離室の下端側から冷凍機油を導出するノズル部と、前記ノズル部の下端側に接続してあり前記分離室から導出した冷凍機油を一時滞留する滞留部と、前記滞留部から前記冷媒循環経路の低圧側に接続してあり圧力を減圧する減圧部とを有してなることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項３に係る冷媒冷却回路は、上記請求項２において、前記減圧部は、抵抗配管からなることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項４に係る冷媒冷却回路は、上記請求項２において、前記減圧部は、電磁弁を有する長さの異なる複数の抵抗配管からなり、前記各電磁弁を選択的に開閉することにより前記各抵抗配管による減圧抵抗を可変することを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項５に係る冷媒冷却回路は、上記請求項１〜４のいずれか一つにおいて、前記圧縮機は、第１圧縮機で圧縮した冷媒をさらに第２圧縮機で圧縮するものであり、前記冷凍機油戻し手段は、前記第２圧縮機の出口側に設けてあり、分離した冷凍機油を前記第１圧縮機の入口側、または前記第１圧縮機と前記第２圧縮機との間に供給することを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項６に係る冷媒冷却回路は、上記請求項１〜５のいずれか一つにおいて、前記冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る冷媒冷却回路は、冷凍機油戻し手段によって、圧縮機から吐出された冷媒および冷凍機油をそれぞれ分離して冷媒を冷媒循環経路の高圧側に供給する一方、圧力を減圧しつつ冷凍機油を冷媒循環経路の低圧側に供給する。これにより、圧縮機に対して冷凍機油の戻り量を確保することができる。さらに、冷媒循環経路内での冷凍機油の循環量が少なくなるので放熱器および蒸発器などにおいて熱交換効率を向上することができる。また、圧力が高くなるほど冷凍機油の戻り量が多くなるため、高圧側の圧力が緩和されるので効率の高い最適な冷媒の循環運転の範囲を広げることができる。
【００１４】
また、圧力を減圧する減圧部が抵抗配管からなる構成のため、安価で設置容積の小さい構成で上記効果を得ることが可能になる。さらに、減圧部が電磁弁を有する長さの異なる複数の抵抗配管からなり当該各電磁弁を選択的に開閉して各抵抗配管による減圧抵抗を可変すれば、効率の高い最適な冷媒の循環運転の範囲をさらに広げることができる。
【００１５】
特に、本発明の内部熱交換器は、冷媒として二酸化炭素を用いて冷媒循環経路が比較的高圧状態になる冷媒冷却回路に有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る冷媒冷却回路の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００１７】
図１は本発明に係る冷媒冷却回路の一実施例を示す概略図である。図１に示すように、本実施例における冷媒冷却回路は、主に、圧縮機１、ガスクーラー（放熱器）２、電子膨張弁（絞り部）３、蒸発器４を接続して、冷媒を循環可能な冷媒循環経路を形成したものである。また、冷媒は、本実施例では、例えば二酸化炭素を使用してある。二酸化炭素は、不燃性、安全性、不腐食性を有し、さらにオゾン層への影響が少ない冷媒である。
【００１８】
圧縮機１は、蒸発器４から帰還される二酸化炭素を圧縮して高温高圧の状態とするものである。圧縮機１は、本実施例では、中間熱交換器１０を使用して２段階の圧縮動作を実行する。具体的に、圧縮機１は、２段階の圧縮動作において、１段階目の圧縮動作を行う第１圧縮機１ａと、２段階目の圧縮動作を行う第２圧縮機１ｂとの間に中間熱交換器１０を設けてある。そして、中間熱交換器１０は、第１圧縮機１ａによる１段階目の圧縮動作の後に、第１圧縮機１ａが圧縮した状態の二酸化炭素を冷却して第２圧縮機１ｂに戻す。このように、圧縮機１は、中間熱交換器１０を介して２段階の圧縮動作を実行することで、低消費電力で高圧縮効率を得て二酸化炭素を所望とする高温高圧の状態に圧縮することが可能になる。なお、本実施例では、第１圧縮機１ａでの１段階目の圧縮によって二酸化炭素を約６ＭＰａに圧縮し、第２圧縮機１ｂでの２段階目の圧縮によって二酸化炭素を約９ＭＰａに圧縮する。
【００１９】
なお、圧縮機１としては、レシプロ圧縮機、ロータリー圧縮機、スクロール圧縮機、或いは、これらの圧縮能力を調整可能なインバータ圧縮機などがある。そして、冷媒冷却回路を配設する対象、環境、あるいは、冷媒冷却回路のコストなどに見合う圧縮機を適宜適用すればよい。
【００２０】
ガスクーラー２は、圧縮機１から供給される高温高圧の二酸化炭素を、放熱させて二酸化炭素を液化するためのものである。本実施例におけるガスクーラー２は、例えば銅管とアルミフィンとで構成したフィンチューブタイプのものを使用してある。このガスクーラー２には、ファン２１が設けてある。ファン２１は、ガスクーラー２を送風するためのものであり、ファンモータ２２によって駆動される。
【００２１】
電子膨張弁３は、ガスクーラー２から供給される二酸化炭素を減圧し、蒸発温度および流量を制御するためのものである。
【００２２】
蒸発器４は、電子膨張弁３から供給される液体の二酸化炭素が蒸発したとき、周囲の熱を吸収することによって周囲温度を冷却するためのものである。本実施例における蒸発器４は、例えば銅管とアルミフィンとで構成したフィンチューブタイプのものを使用してある。この蒸発器４には、ファン４１が設けてある。ファン４１は、蒸発器４を送風するためのものであり、ファンモータ４２によって駆動される。
【００２３】
蒸発器４は、例えば自動販売機、冷蔵庫、冷凍ショーケース・冷蔵ショーケース、あるいは飲料ディスペンサなどにおける断熱筐体の冷却庫の内部に配置してある。特に、本実施例では、例えば自動販売機において、複数（実施例では３室）の冷却庫（商品収納庫）をそれぞれ独立して冷却するために、各冷却庫内に蒸発器４（４ａ，４ｂ，４ｃ）をそれぞれ配置してある。すなわち、蒸発器４ａ，４ｂ，４ｃは、電子膨張弁３から３方に分岐したそれぞれの経路に接続してある。また、前記各経路において各蒸発器４ａ，４ｂ，４ｃの入口側には、各電磁弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃがそれぞれ設けてある。そして、各電磁弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃを選択的に開放することで、各蒸発器４ａ，４ｂ，４ｃに電子膨張弁３からの二酸化炭素が供給される。また、各蒸発器４ａ，４ｂ，４ｃの出口側の経路は、互いに集合して圧縮機１の第１圧縮機１ａに接続してある。なお、本実施例における電磁弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、その入口側と出口側との圧力差（例えば入口側が高圧で出力側が低圧）、およびバネ弾性力を利用することによって弁体を弁座に当接させるよう助勢して閉鎖状態になり、この状態から電磁コイル部に通電されると弁体が弁座から離間されて開放状態になる構成のものが採用してある。
【００２４】
また、電子膨張弁３から各蒸発器４ａ，４ｂ，４ｃに至る各経路であって、各電磁弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃと各蒸発器４ａ，４ｂ，４ｃとの間には、それぞれ減圧手段１３ａ，１３ｂ，１３ｃが設けてある。減圧手段１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、電磁弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃと蒸発器４ａ，４ｂ，４ｃとの間の経路中に圧力抵抗を付与する絞りとして作用する。本実施例における減圧手段１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、前記各経路中に設けたオリフィスとして形成してある。なお、減圧手段１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、経路中に圧力抵抗を付与する絞りとして作用するものであればオリフィスに限定されない。
【００２５】
なお、蒸発器４の周辺部の温度は、蒸発器４が周辺部の熱を吸収することによって低下する。冷凍サイクルとしては、蒸発器４で吸収した蒸発熱を捨てる必要があるが、蒸発器４を設けた断熱筐体の庫内は、外部の気温よりかなり低い温度になっており、低温部から奪った熱を高温の外部へ直接捨てることができない。そこで、圧縮機１は、蒸発器４の蒸発熱を外部の気温より高い温度にして捨てるため、蒸発器４から供給される二酸化炭素を高温高圧の蒸気に変換する役目を担っている。
【００２６】
また、断熱筐体の冷却庫の内部に設けた蒸発器４に関し、冷媒循環経路への冷媒の循環運転時に伴って結露水などが排水として発生する。そして、排水は、冷却庫の外部であって圧縮機１およびガスクーラー２などを配した部位にある蒸発手段１５に導かれる。この蒸発手段１５は、圧縮機１（第２圧縮機１ｂ）とガスクーラー２との間であって、後述するオイルセパレータ１１の出口側からガスクーラー２の入口側の間の経路に設けてある。図には明示しないが、蒸発手段１５は、排水を導かれる蒸発皿と、当該蒸発皿の内方に配置した蒸発パイプと、当該蒸発パイプに関わる吸水性の蒸発シートとを有している。蒸発パイプは、オイルセパレータ１１の出口側からガスクーラー２の入口側の間の経路に接続してあって、圧縮機１から吐出した高温高圧の二酸化炭素が通過する。すなわち、蒸発皿に導かれた排水は、高温高圧の二酸化炭素が通過する蒸発パイプによって加熱され、蒸発シートに吸収されて蒸発する。このとき、排水によって蒸発パイプに通過する二酸化炭素を予冷する。
【００２７】
ところで、二酸化炭素を冷媒として使用したとき、外気温が高温となる夏場などでは、ガスクーラー２の温度が二酸化炭素の臨界温度（約３１℃）を越える場合がある。この場合、ガスクーラー２において二酸化炭素が気化したままで液化しなくなる超臨界圧力の状態となる。一方、蒸発器４を通過した二酸化炭素は、全て気化していることが望ましい。蒸発器４を通過した二酸化炭素が一部液化したままで圧縮機１に供給されると、圧縮機１は液圧縮を起こしてシリンダーを破損してしまうおそれがある。
【００２８】
そこで、ガスクーラー２と電子膨張弁３との間、蒸発器４と圧縮機１（第１圧縮機１ａ）との間に内部熱交換器１４を設けてある。図には明示しないが、内部熱交換器１４の内部では、ガスクーラー２と電子膨張弁３との間の冷媒管路と、蒸発器４と圧縮機１との間の冷媒管路とが、互いに熱交換可能な距離を有して非接触向流するように配設してある。これにより、ガスクーラー２から得られる二酸化炭素は、液化しやすくなる。一方、圧縮機１には、蒸発器４から気化した二酸化炭素が供給される。
【００２９】
また、上記冷媒循環経路について、圧縮機１にはオイルセパレータ（冷凍機油戻し手段）１１が接続してある。図２はオイルセパレータのノズル部および滞留部を示す平面図、図３はオイルセパレータのノズル部および滞留部を示す正面図、図４はオイルセパレータのノズル部および滞留部を示す斜視図、図５はオイルセパレータの減圧部を示す斜視図である。
【００３０】
冷凍機油は、圧縮機１の内部における摩擦、冷媒漏れなどを防止するが、この冷凍機油を圧縮機１の内部で完全に封止することが困難である。特に、上記のごとく圧縮機１によって二酸化炭素を高圧に圧縮しており、この圧力が従前の冷媒（例えばＨＦＣ冷媒（ハイドロフルオロカーボン））を使用したときと比較してはるかに高圧であるので、圧縮機１からの冷凍機油の吐出量は多くなる。オイルセパレータ１１は、圧縮機１から吐出した冷凍機油を冷媒循環経路の高圧側から低圧側に戻すためのものである。冷媒循環経路の高圧側とは、圧縮機１の出口側（圧縮後）からガスクーラー２を経て電子膨張弁３の入口側までの間である。また、冷媒循環経路の低圧側とは、電子膨張弁３の出口側から蒸発器４を経て圧縮機１の入口側（圧縮前）までの間である。なお、上述したように圧縮機１を第１圧縮機１ａおよび第２圧縮機１ｂで構成して２段階の圧縮動作を行う場合において、冷媒循環経路の高圧側とは、第２圧縮機１ｂの出口側（圧縮後）からガスクーラー２を経て電子膨張弁３の入口側までの間であり、冷媒循環経路の低圧側とは、電子膨張弁３の出口側から蒸発器４を経て第２圧縮機１ｂの入口側（圧縮前）までの間である。すなわち、冷媒循環経路の低圧側は、第１圧縮機１ａと第２圧縮機１ｂとの間であって、第１圧縮機１ａから中間熱交換器１０を介して第２圧縮機１ｂに至り中間圧となる経路を含む。
【００３１】
図２〜図５に示すように、オイルセパレータ１１は、ノズル部１１１、滞留部１１２、および減圧部１１３を有してなる。
【００３２】
図２〜図４に示すように、ノズル部１１１は、上下方向に長手状に形成したノズル本体１１１Ａを有してある。ノズル本体１１１Ａの内部には、下端が開口する形態で、上下方向に長手状にして設けた分離室１１１Ｂが形成してある。分離室１１１Ｂは、本実施例ではφ１２．０ｍｍで上下方向の長さが１０５．０ｍｍとしてある。
【００３３】
分離室１１１Ｂの上下方向の中途部には、導入管１１１Ｃが接続してある。導入管１１１Ｃは、ノズル本体１１１Ａの外部と分離室１１１Ｂの内部との間に連通してある。この導入管１１１Ｃは、ノズル本体１１１Ａの外部に略水平方向に延在してある。導入管１１１Ｃは、本実施例ではノズル本体１１１Ａの下端から５０．０ｍｍの高さの位置に設けてあって、内径φ３．１６ｍｍとしてあり、前記冷媒循環経路の高圧側であって圧縮機１（第２圧縮機１ｂ）の出口側に接続してある。
【００３４】
分離室１１１Ｂの上端側には、冷媒導出管１１１Ｄが接続してある。冷媒導出管１１１Ｄは、ノズル本体１１１Ａの外部と分離室１１１Ｂの内部との間に連通してある。この冷媒導出管１１１Ｄは、ノズル本体１１１Ａの外部に略水平方向に延在してある。冷媒導出管１１１Ｄは、本実施例ではノズル本体１１１Ａの下端から１００．０ｍｍの高さの位置に設けてあって、内径φ３．１６ｍｍとしてあり、前記冷媒循環経路の高圧側であって放熱器２の入口側に接続してある。
【００３５】
なお、分離室１１１Ｂの上端には、側方に向けて細径（本実施例ではφ１．０ｍｍ）の孔部１１１Ｅが設けてある。この孔部１１１Ｅには、接続管１１１Ｆが接続してある。この接続管１１１Ｆの延在部分には、圧力を測る圧力スイッチ（図示せず）が設けてある。
【００３６】
図２〜図４に示すように、滞留部１１２は、導入管１１１Ｃおよび冷媒導出管１１１Ｄよりも細径の抵抗配管（キャピラリチューブなど）をなし、分離室１１１Ｂの下端に接続してある。分離室１１１Ｂの下端には、その開口に嵌合する態様でジョイント１１１Ｇが設けてあり、当該ジョイント１１１Ｇを介して滞留部１１２がノズル本体１１１Ａの外部に延在してある。滞留部１１２は、ノズル本体１１１Ａの下端から下方に向かって延在しつつ略Ｕ字状に湾曲して上方に向かって延在してある。この滞留部１１２には、減圧部１１３が接続してある。
【００３７】
図５に示すように、減圧部１１３は、細径（本実施例では内径φ０．８ｍｍ）で長尺（本実施例では２５００ｍｍ）の抵抗配管をなし、当該抵抗配管を上下方向に螺旋状に形成してなる。減圧部１１３は、その上端側を滞留部１１２の延在端部に接続してあり、その下端側を前記冷媒循環経路の低圧側であって圧縮機１（第１圧縮機１ａ）の入口側に接続してある。
【００３８】
以下、二酸化炭素を冷媒として使用する本発明の冷媒冷却回路の動作について説明する。なお、冷媒冷却回路の以下の動作において、電磁弁１２ａのみが開放状態で、他の電磁弁１２ｂ，１２ｃが閉塞状態であることとする。
【００３９】
冷却庫にある蒸発器４ａから帰還された二酸化炭素は、内部熱交換器１４を介して第１圧縮機１ａに吸引されて低圧圧縮（約６ＭＰａに圧縮）される。第１圧縮機１ａから吐出された二酸化炭素は、中間熱交換器１０を経て冷却された後に第２圧縮機１ｂに吸引されて高圧圧縮（約９ＭＰａに圧縮）される。
【００４０】
このとき、第２圧縮機１ｂから二酸化炭素と共に吐出された冷凍機油は、オイルセパレータ１１によって再び第２圧縮機１ｂの入口側に戻される。具体的に、オイルセパレータ１１では、第２圧縮機１ｂから吐出された冷媒および冷凍機油を導入管１１１Ｃから径の大きい分離室１１１Ｂの内部に導入する。分離室１１１Ｂの内部では、気化した冷媒が上方に流動し、比重の重い冷凍機油が下方に流動する。これにより、冷媒と冷凍機油とが分離されることになる。そして、上方に流動した冷媒は、冷媒導出管１１１Ｄより分離室１１１Ｂの外部に導出されて蒸発手段１５に至る。一方、下方に流動した冷凍機油は、滞留部１１２に一時滞留する。これにより、冷媒が滞留部１１２側に至る事態を抑止することになる。そして、滞留部１１２に滞留した冷凍機油は、減圧部１１３を介して圧力を減圧されつつ第２圧縮機１ｂの入口側に至る。このように、オイルセパレータ１１は、圧縮機１において、第２圧縮機１ｂの出口側と、第１圧縮機１ａの入口側との間に接続してあり、第２圧縮機１ｂから吐出した冷凍機油を第１圧縮機１ａに戻す。なお、上記オイルセパレータ１１は、冷媒循環経路の循環運転中では、常に冷凍機油を圧縮機１に戻している。
【００４１】
次いで、第２圧縮機１ｂから吐出された二酸化炭素は、蒸発手段１５で予冷されて、ガスクーラー２に送られる。ガスクーラー２に送られた二酸化炭素は、放熱されて液化して、内部熱交換器１４を介して電子膨張弁３に至る。
【００４２】
次いで、電子膨張弁３において、二酸化炭素は、減圧されて蒸発温度および流量を制御される。その後、二酸化炭素は、開放状態にある電磁弁１２ａを経て、減圧手段１３ａを介して蒸発器４ａに至る。
【００４３】
最後に、蒸発器４ａに供給された二酸化炭素は、吸熱して加熱蒸気として気化される。二酸化炭素の吸熱によって蒸発器４ａを設けた冷却庫の内部が独立して冷却されることになる。そして、二酸化炭素は、蒸発器４ａから内部熱交換器１４を介して第１圧縮機１ａに吸引されて帰還して循環運転が行われる。
【００４４】
上記二酸化炭素の循環運転において、閉鎖状態にしてある電磁弁１２ｂ，１２ｃを有した経路に設けた蒸発器４ｂ，４ｃは、上記循環運転が実行されている冷媒循環経路の蒸発器４ａと出口側が集合してある。このため、従前では電磁弁１２ａのみが開放状態である場合に、閉塞状態の電磁弁１２ｂ，１２ｃの入口側と出口側との圧力差がほぼ等しくなる。しかし、本実施例では、各電磁弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃと、各蒸発器４ａ，４ｂ，４ｃとの間の経路に減圧手段１３ａ，１３ｂ，１３ｃがそれぞれ設けてある。このため、閉鎖状態の電磁弁１２ｂ，１２ｃを有した経路では、減圧手段１３ｂ，１３ｃが経路中に圧力抵抗を付与する絞りとして作用するため、閉鎖状態の電磁弁１２ｂ，１２ｃの出口側が低圧になり入口側が高圧になる。これにより、閉鎖状態にある電磁弁１２ｂ，１２ｃの入口側と出口側との間に圧力差が生じ、入口側と出口側との圧力差によって電磁弁１２ｂ，１２ｃの閉塞状態が助勢されるので、当該電磁弁１２ｂ，１２ｃの閉鎖状態が維持される。
【００４５】
また、上記二酸化炭素の循環運転において、オイルセパレータ１１では、第２圧縮機１ｂから吐出された冷媒および冷凍機油をそれぞれ分離して冷媒を冷媒循環経路の放熱器２側（高圧側）に供給する一方、圧力を減圧しつつ冷凍機油を冷媒循環経路の第１圧縮機１ａの入口側（低圧側）に供給する。これにより、特に二酸化炭素を冷媒として高圧となる冷媒冷却回路において粘度の高い冷凍機油を使用しても圧縮機１に対して冷凍機油の戻り量を確保することが可能になる。さらに、冷媒循環経路内での冷凍機油の循環量が少なくなるので放熱器２、蒸発器４、および内部熱交換器１４などにおいて熱交換効率を向上することが可能になる。また、圧力が高くなるほど冷凍機油の戻り量が多くなるため、高圧側の圧力が緩和されるので効率の高い最適な冷媒の循環運転の範囲を広げることが可能になる。また、減圧部１１３が抵抗配管からなる構成のため、安価で設置容積の小さい構成で上記効果を得ることが可能になる。
【００４６】
なお、上述した実施例において、オイルセパレータ１１の減圧部１１３は、以下の構成としてもよい。図には明示しないが、減圧部１１３を、電磁弁を有する長さの異なる複数の抵抗配管として構成する。そして、各電磁弁を選択的に開閉することにより各抵抗配管による減圧抵抗を可変する。これにより、効率の高い最適な冷媒の循環運転の範囲をさらに広げることが可能になる。
【００４７】
また、図には明示しないが、減圧部１１３を、電子膨張弁を有する抵抗配管からなる構成としてもよい。そして、電子膨張弁の開度を選択的に変更することにより各抵抗配管による減圧抵抗を可変する。これにより、効率の高い最適な冷媒の循環運転の範囲を細かに調節することが可能になる。
【００４８】
また、上述した実施例では、オイルセパレータ１１を圧縮機１と放熱器２との間の冷媒循環経路の高圧側に設けてあり、分離した冷凍機油を圧縮機１（第１圧縮機１ａ）の入口側に供給しているがこの限りでなく、必要に応じて、分離した冷凍機油を例えば第２圧縮機１ｂの入口側である冷媒循環経路の低圧側に供給する構成としてもよい。なお、本実施例において、第２圧縮機１ｂの入口側とは、第１圧縮機１ａと第２圧縮機１ｂとの間であって、第１圧縮機１ａから中間熱交換器１０を介して第２圧縮機１ｂに至る経路を示す。また、冷媒循環経路の低圧側として、分離した冷凍機油を圧縮機１（第１圧縮機１ａまたは第２圧縮機１ｂ）の圧縮前の部位に直接供給してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る冷媒冷却回路の一実施例を示す概略図である。
【図２】オイルセパレータのノズル部および滞留部を示す平面図である。
【図３】オイルセパレータのノズル部および滞留部を示す正面図である。
【図４】オイルセパレータのノズル部および滞留部を示す斜視図である。
【図５】オイルセパレータの減圧部を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
１    圧縮機
１ａ    第１圧縮機
１ｂ    第２圧縮機
２    ガスクーラー（放熱器）
２１    ファン
２２    ファンモータ
３    電子膨張弁（絞り部）
４（４ａ，４ｂ，４ｃ）    蒸発器
４１    ファン
４２    ファンモータ
１０    中間熱交換器
１１    オイルセパレータ（冷凍機油戻し手段）
１１１    ノズル部
１１１Ａ    ノズル本体
１１１Ｂ    分離室
１１１Ｃ    導入管
１１１Ｄ    冷媒導出管
１１１Ｅ    孔部
１１１Ｆ    接続管
１１１Ｇ    ジョイント
１１２    滞留部
１１３    減圧部
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ    電磁弁
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ    減圧手段
１４    内部熱交換器
１５    蒸発手段
【図１】
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【図２】
2005331232.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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