(57)【要約】【課題】ＤＭＥとＣ０２の混合冷媒を用いた場合でも、圧縮機の吐出ガス温度を低下できるようにする。【解決手段】電動機部３を備えた密閉ケース１ａと、この密閉ケース１ａ内に設けられ、電動機部３により回転駆動されるもので、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）と二酸化炭素（Ｃ０２）とからなる混合冷媒を圧縮して吐出する第１の圧縮機構２Ｂ、及びこの第１の圧縮機構２Ｂから吐出される吐出冷媒を吸い込んで圧縮する第２の圧縮機構２Ａを有してなる圧縮機部２とを具備する。【選択図】図２
2007154726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機部を備えた密閉ケースと、
この密閉ケース内に設けられ、前記電動機部により回転駆動されるもので、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）と二酸化炭素（Ｃ０２）とからなる混合冷媒を圧縮して吐出する第１の圧縮機構、及びこの第１の圧縮機構から吐出される吐出冷媒を吸い込んで圧縮する第２の圧縮機構を有してなる圧縮機部と
を具備することを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項２】
前記第２の圧縮機構の容積は前記第１の圧縮機構の容積の３０〜８０％であることを特徴とする請求項１記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
前記第１の圧縮機構から吐出される混合冷媒を前記密閉ケース内に排出し、この密閉ケース内に排出された冷媒を前記第２の圧縮機構に吸込ませることを特徴とする請求項２記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
前記請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の密閉型圧縮機と、
この密閉型圧縮機に冷媒管を介して順次、放熱器、膨張装置及び蒸発器を接続して構成される冷凍サイクル回路と、
前記密閉型圧縮機の第１の圧縮機構から吐出されて第２の圧縮機構に向かう吐出冷媒をその途中で冷却する冷却手段と
を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記冷却手段は、前記第１の圧縮機構の吐出側と前記第２の圧縮機構の吸込側とを接続し、中途部を前記密閉型圧縮機から外部に延出する接続管と、
この接続管の中途部に設けられ、前記第１の圧縮機構から吐出された吐出冷媒を空気によって冷却する熱交換器と
を具備することを特徴とする請求項４記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記放熱器に水を導いて冷媒と熱交換させて温水を生成する水回路を備え、
前記冷却手段は、前記第１の圧縮機構の吐出側と前記第２の圧縮機構の吸込側とを接続し、中途部を前記密閉型圧縮機から外部に延出する接続管と、
この接続管の中途部に設けられ、前記第１の圧縮機構から吐出された吐出冷媒を前記水回路の水を利用して冷却する熱交換器と
を具備することを特徴とする請求項４記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記冷却手段は、前記第１の圧縮機構の吐出側と前記第２の圧縮機構の吸込側とを接続し、中途部を前記密閉型圧縮機から外部に延出する接続管と、
この接続管の中途部に設けられ、前記第１の圧縮機構から吐出された吐出冷媒を前記蒸発器の下流側を流れる冷媒を利用して冷却する熱交換器と
を具備することを特徴とする請求項４記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記冷却手段は、前記放熱器と前記蒸発器とを接続する冷媒管の中途部に設けられた気液分離器と、
この気液分離器と前記第１の圧縮機構の吐出側とを接続し、前記気液分離器で分離されたガス冷媒を前記第１の圧縮機構の吐出側に供給する供給管とを具備することを特徴とする請求項４記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
放熱器が超臨界領域で作動することを特徴とする請求項４記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、空気調和装置、冷凍機、ヒートポンプ式給湯機などの冷凍サイクル装置及びこの冷凍サイクル装置に用いられる密閉型圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温度化への懸念から、自然冷媒を利用した冷凍サイクルの開発が盛んに行われており、給湯の分野では、従来のガス給湯機よりも高効率なヒートポンプを利用したＣ０２冷媒の給湯ヒートポンプシステムが商品化されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
しかしながら、Ｃ０２冷媒は、動作圧力が非常に高いため、安全性確保のために耐圧の強化などの対策が必要となっており、システムコストが高くなるという欠点を有している。
【０００４】
そこで、Ｃ０２にＤＭＥ（ジメチルエーテル）を加えることにより動作圧力を低下させて耐圧強化などの対策を不要にしたものが考えられている。
【特許文献１】特開２００１−２０１１７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来においては、ＤＭＥとＣ０２の混合冷媒を用いる冷凍サイクル装置は、その物性上、圧縮機の吐出ガス温度が高いという特性を持つ。このため、給湯利用や、空調の過負荷状態では、圧縮機の許容限度を超えてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情を着目してなされたもので、ＤＭＥとＣ０２の混合冷媒を用いた場合でも、圧縮機の吐出ガス温度を低下できるようにした密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置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】
上記課題を解決するため、本発明の密閉型圧縮機は、電動機部を備えた密閉ケースと、この密閉ケース内に設けられ、前記電動機部により回転駆動されるもので、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）と二酸化炭素（Ｃ０２）とからなる混合冷媒を圧縮して吐出する第１の圧縮機構、及びこの第１の圧縮機構から吐出される吐出冷媒を吸い込んで圧縮する第２の圧縮機構を有してなる圧縮機部とを具備する。
【０００８】
本発明の冷凍サイクル装置は、上記密閉型圧縮機と、この密閉型圧縮機に冷媒管を介して順次、放熱器、膨張装置及び蒸発器を接続して構成される冷凍サイクル回路と、前記密閉型圧縮機の第１の圧縮機構から吐出されて第２の圧縮機構に向かう吐出冷媒をその途中で冷却する冷却手段とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、圧縮機から吐出される吐出冷媒ガスの温度を低下でき、信頼性の高い圧縮機を実現できるとともに、高温給湯や過負荷状態での運転が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面に示す実施の形態を参照して本発明を詳細に説明する。  
図１は、本発明の第１の実施の形態である冷凍サイクル装置を示すものである。
【００１１】
図１中１は密閉型圧縮機で、この密閉型圧縮機１には冷媒管Ｐを介して放熱器（給湯などでは水・冷媒熱交換器に相当）２２、膨張装置２３、及び蒸発器２４が接続されて冷凍サイクル回路Ｓが構成されている。冷媒としては、ＤＭＥとＣ０２を混合してなる混合冷媒が作動流体として用いられている。
【００１２】
また、蒸発器２４の前面部にはファン２６が設けられ、放熱器２２には水回路２５が接続されている。密閉型圧縮機１は後で詳しく述べるように、第１の圧縮機構としての下部圧縮機構２Ｂと、第２の圧縮機構としての上部圧縮機構２Ａを備えてなる。
【００１３】
下部圧縮機構２Ｂの吐出側と上部圧縮機構２Ａの吸込側とは接続管３１ａを介して接続されている。この接続管３１ａの中途部は密閉型圧縮機１の外部に延ばされ、この接続管３１ａの中途部には熱交換器３２ａが設けられている。熱交換器３２ａは蒸発器２４の背面側に対向されている。なお、熱交換器３２ａと蒸発器２４とはフィンを共有させて一体的に構成しても良い。
【００１４】
図２は密閉型圧縮機１の内部構成を示す断面図である。
【００１５】
図２中１ａは密閉ケースで、この密閉ケース１ａ内の下部側には圧縮機部２、上部側には電動機部３が収容されている。これら圧縮機部２と電動機部３は、回転軸４を介して連結されている。  
電動機部３は、密閉ケース１ａの内面に固定されるステータ５と、このステータ５の内側に所定の間隙を存して配置され、かつ上記回転軸４が介挿されるロータ６とを備えている。
【００１６】
圧縮機部２は、第１の圧縮機構としての下部圧縮機構２Ｂと、第２の圧縮機構としての上部圧縮機構２Ａとから構成される。これら圧縮機構２Ａ，２Ｂは、回転軸４の下部に、中間仕切り板７を介して上下に配設される上部シリンダ８Ａと、下部シリンダ８Ｂをそれぞれ備えている。  
上部シリンダ８Ａの上面に主軸受９が重ねられ、バルブカバーａとともに取付けボルトを介して上部シリンダ８Ａに取付け固定される。上記主軸受９は、上部シリンダ８Ａに直接取付けられるフランジ部９ａと、このフランジ部９ａの中心位置に設けられ上記回転軸４の中間部を枢支するボス部９ｂとが一体成形される。
【００１７】
上記主軸受９におけるフランジ部９ａの上記バルブカバーａで覆われる所定部位には凹部１０ａが設けられ、この凹部１０ａに上部吐出弁１１ａが取付けられる。上記凹部１０ａの底面とフランジ部９ａ底面（下面）との間に亘って上部吐出ポート１２ａが設けられ、この上部吐出ポート１２ａは上部吐出弁１１ａによって開閉されるようになっている。
【００１８】
一方、下部シリンダ８Ｂの下面に副軸受１３が取付けられ、バルブカバーｂとともに取付けボルトを介して下部シリンダ８Ｂに取付け固定される。副軸受１３は、下部シリンダ８Ｂに直接取付けられるフランジ部１３ａと、このフランジ部の中心位置に設けられ上記回転軸４の下部を枢支するボス部１３ｂとが一体成形される。
【００１９】
上記副軸受１３におけるフランジ部１３ａの上記バルブカバーｂで覆われる所定部位には凹部１０ｂが設けられ、この凹部１０ｂに下部吐出弁１１ｂが取付けられる。そして、上記凹部１０ｂの底面とフランジ部１３ａの底面（上面）との間に亘って下部吐出ポート１２ｂが設けられ、この下部吐出ポート１２ｂは上記下部吐出弁１１ｂによって開閉されるようになっている。
【００２０】
一方、上記回転軸４は上下のシリンダ８Ａ，８Ｂの内部を貫通するとともに、略１８０°の位相差をもって形成される２つの偏心部４ａ，４ｂを一体に備えている。各偏心部４ａ，４ｂは異なる直径をなし、各シリンダ８Ａ，８Ｂの内径部に位置するよう組立てられる。各偏心部４ａ，４ｂの周面には、異なる直径をなす偏心ローラ１４ａ，１４ｂが嵌合される。
【００２１】
上部シリンダ８Ａと下部シリンダ８Ｂは、上記中間仕切り板７と主軸受９および副軸受１３で上下面が区画され、内部に上部シリンダ室１５ａと、下部シリンダ室１５ｂが形成される。上下のシリンダ室１５ａ，１５ｂは異なる直径および高さ寸法に形成され、各シリンダ室１５ａ，１５ｂに上記偏心ローラ１４ａ，１４ｂがそれぞれ偏心回転自在に収容される。上部シリンダ室１５ａの排除容積は下部シリンダ室１５ｂの排除容積の３０〜８０パーセントに設定されている。
【００２２】
さらに、各シリンダ８Ａ，８Ｂには、上下のシリンダ室１５ａ，１５ｂと連通するブレード室１６ａ，１６ｂが設けられている。各ブレード室１６ａ，１６ｂには、ブレード１７ａ，１７ｂが上部シリンダ室１５ａと下部シリンダ室１５ｂに対してそれぞれ突没自在に収容される。  
ところで、アキュームレータ２７の底部には吸込み用の冷媒管Ｐａの一端部が接続され、この冷媒管Ｐａの他端部は密閉ケース１ａを貫通して下部シリンダ８Ｂに設けられる吸込み孔に接続されている。また、上記した接続管３１ａの一端部は下部シリンダ８Ｂの下部吐出弁１１側に接続され、他端部は、上部シリンダ８Ａの吸込み孔に接続されている。
【００２３】
この構成により、下部シリンダ８Ｂに吸い込まれて圧縮された冷媒ガスは接続管３１ａを介して上部シリンダ８Ａに吸い込まれて再度、圧縮されるようになっている。このように冷媒ガスを多段で圧縮することにより、圧縮時の冷媒ガスの漏れ量を低減でき、また圧縮機構を支える軸受の負荷のピーク値を下げることができる。
【００２４】
従って、単段で圧縮する時と同じ流量，同じ差圧力条件で動作させた場合と比較して圧縮機に必要となる動力を低減できる。よって、圧縮機や、吐出ガス冷媒の温度を低下させることができ、信頼性の高い圧縮機を実現できるようになっている。
【００２５】
また、下部圧縮機構２Ｂの排除容積に対する上部圧縮機構２Ａの排除容積の比を０．３から０．８の範囲とする理由を説明する。
【００２６】
１段目の圧縮を行う下部圧縮機構２Ｂの吸込圧力をＰｓ、２段目の圧縮を行う上部圧縮機構の吐出圧力をＰｄ、中間部の圧力（下部圧縮機構２Ｂの吐出圧力＝上部圧縮機構の吸込圧力）をＰｍとすると、その中間圧力は、１段目の圧縮を行う下部圧縮機構２Ｂの圧縮比（Ｐｍ／Ｐｓ）と２段目の圧縮を行う上部圧縮機構の圧縮比（Ｐｄ／Ｐｍ）を等しくしたときに最も機械効率が良くなると考えられる。
【００２７】
したがって、  Ｐｍ／Ｐｓ＝Ｐｄ／Ｐｍ  の関係が成り立てば良いことになる。このときＰｍは、
Ｐｍ=（Ｐｓ×Ｐｄ）０．５  ・・・（１）
で求められる。
【００２８】
また、圧縮動作は、ポリトロープ変化となるため、１段目となる下部圧縮機構２Ｂの排除容積をＶ１、２段目となる上部圧縮機構２Ａの排除容積をＶ２とすると、
Ｐｓ×（Ｖ１）ｎ  ＝Ｐｍ×（Ｖ２）ｎ  ・・・（２）
の関係が成立する。ｎはポリトロープ指数で通常１．１から１．３で表される。
【００２９】
式（２）より、
（Ｖ２）ｎ／ （Ｖ１）ｎ  ＝Ｐｓ／Ｐｍ・・・（２）´  
（１）、（２）´より、Ｖ２/Ｖ１＝(Ｐｓ/Ｐｄ)(１／２ｎ)・・・（３）
と導かれる。よって、効率が最も高くなる下部圧縮機構２Ｂの排除容積に対する上部圧縮機構２Ａの排除容積の比を求めることができる。
【００３０】
Ｐｄ/Ｐｓを圧縮機全体における圧縮比と称するが、図３は、ポリトロープ指数ｎを１．３とし、Ｐｓ／Ｐｄを横軸に、（３）式から求まる圧縮機効率の最も高い排除容積比Ｖ２/Ｖ１を縦軸に示した特性図を示したものである。本実施態様の冷凍サイクル装置のおいては、運転条件によって圧縮比は２〜１６程度の範囲で変化するが、圧縮比２の場合で効率が最も高くなる排除容積比Ｖ２/Ｖ１は０．７７、圧縮比１６の場合で、排除容積比Ｖ２/Ｖ１は０．３４となることが分かる。
【００３１】
図４に、サイクル条件を同じにして、横軸に排除容積比、縦軸に実際に運転した場合の圧縮機効率を示す。ここで圧縮機効率とは、理論仕事を実際の圧縮機の運転に要した入力仕事で割った値である。図４から分かるように排除容積比Ｖ２/Ｖ１が０．３から０．８の範囲においては、効率が比較的高い状態を維持できることが分かる。したがって、排除容積比Ｖ２/Ｖ１を０．３から０．８にすることにより、圧縮機や吐出冷媒の温度を下げて使用することができ、信頼性の高い冷凍サイクル装置を実現できる。  以上のように、下部圧縮機構２Ｂの排除容積に対する上部圧縮機構２Ａの排除容積の比を０．３から０．８の範囲とすることにより、圧縮機への入力低減が可能となり、より一層、高効率で、高信頼性の圧縮機を実現できる。
【００３２】
なお、下部圧縮機構２Ｂから吐出する冷媒吐出ガスを密閉ケース１ａ内に排出し、この密閉ケース１ａ内の冷媒ガスを上部圧縮機構２Ａに導く構成としても良い。すなわち、上部圧縮機構２Ａの吸込側と接続管３１ａとは、密閉ケース１ａ内空間を介して接続しても良い。このことは、後述する第２の実施形態〜第４の実施形態においても同様である。
【００３３】
これによれば、圧縮機全体の温度を低い状態に保つことができ、高効率、高信頼性の圧縮機を実現できる。
【００３４】
次に、上記したように構成される密閉型圧縮機１の動作と、冷凍サイクル装置の動作について説明する。
【００３５】
密閉型圧縮機１の電動機部３ヘ運転開始信号が送信されると、回転軸４が回転駆動され、圧縮機部２を構成する上部圧縮機構２Ａと下部圧縮機構２Ｂが同時に作用する。  
すなわち、偏心ローラ１４ａ，１４ｂはそれぞれ上部シリンダ室１５ａと下部シリンダ室１５ｂ内で偏心回転を行う。下部圧縮機構２Ｂにおいては、ブレード１７ｂがばね部材２１によって常に弾性的に押圧付勢されるところから、ブレード１７ｂの先端縁が偏心ローラ１４ｂの周壁に摺接して下部シリンダ室１５ｂ内を吸込み室と圧縮室に二分する。
【００３６】
冷媒ガスはアキュームレータ２８から吸込み冷媒管Ｐａを介して下部シリンダ室１５ｂに吸込まれる。  
偏心ローラ１４ｂの偏心回転にともなって下部シリンダ室１５ｂの内周面に対する転接位置が移動し、ブレード１７ｂで区画される圧縮室の容積が減少する。したがって、先にシリンダ室１５ｂに導かれたガスが徐々に圧縮される。回転軸４が継続して回転され、下部シリンダ室１５ｂにおける圧縮室の容量がさらに減少してガスが圧縮され、所定圧まで上昇したところで下部吐出弁１１ｂが開放する。この開放により吐出される高圧ガスは接続管３１ａを介して上部シリンダ８Ａの吸込み孔に送られて上部シリンダ室１５ａ内に吸引されて上述したような圧縮作用が行われる。この圧縮により冷媒ガスが所定圧まで上昇したところで上部吐出弁１１ａが開放して密閉ケース１ａ内に吐出され、さらに密閉ケース１ａの上部に接続される冷媒管Ｐに導かれる。
【００３７】
冷媒管Ｐに導かれた高圧ガスは放熱器２２において水回路２５の水を加熱して水の温度変化に類似した形で対向流的に温度を低下して凝縮し、ついで、膨張装置２３で断熱膨張して蒸発器２４で蒸発する。蒸発器２４で蒸発し低圧化した冷媒は図１に示すアキュームレータ２８に導かれて気液分離され、吸込み冷媒管Ｐａを介して下部圧縮機構２Ｂに形成される下部シリンダ室１５ｂに導かれて圧縮される。以後、順次同様に冷媒が流されて冷凍サイクルの運転が継続される。
【００３８】
ところで、この冷凍サイクルの運転時には、下部圧縮機構２Ｂの下部シリンダ８Ｂの吐出弁１１ｂの開放によって吐出される冷媒ガスは接続管３１ａを介して熱交換器３２ａに送られる。この熱交換器３２ａに送られた冷媒ガスはファン２６の回転によって送風される空気によって冷却されその温度が低下されてから上部圧縮機構２Ａの上部シリンダ８Ａに吸引されて圧縮される。
【００３９】
このように、下部圧縮機構２Ｂから吐出された冷媒ガスを空気で冷却することにより、図５の冷凍サイクル装置のサイクル状態を示すＴＳ線図からも分かるように、上部圧縮機構２Ａに吸い込まれる冷媒温度が下がり、上部圧縮機構２Ａから吐出される吐出冷媒の温度を低下させることができ、高温給湯や、過負荷状態での運転が可能となる。
【００４０】
なお、図１では熱交換器３２ａを風上側に配置し、放熱された熱を間接回収する構成としているが、熱回収の必要がなければこの構成をとる必要はない。
【００４１】
図６は本発明の第２の実施の形態である冷凍サイクル装置を示す構成図である。
【００４２】
なお、上記した第１の実施の形態で示した部分と同一部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
【００４３】
この冷凍サイクル装置は、ヒートポンプ給湯システム仕様で、ＤＭＥとＣ０２の混合冷媒を作動流体としている。この冷凍サイクル装置における水回路２５の放熱器２２の上流側には調整弁３５が設けられ、この調整弁３５の上流側と下流側とはバイパス管３６によってバイパスされている。このバイパス管３６の中途部は接続管３１ｂの熱交換器３２ｂに接続されている。なお、熱交換器３２ｂは放熱器２２と一体形成しても良い。
【００４４】
上記した構成において、下部圧縮機構２Ｂから吐出されたＤＭＥ／Ｃ０２混合冷媒ガスは、熱交換器３２ｂ内にて、バイパス管３６によって分流された水と熱交換しながら、温度が低下されて上部圧縮機構２Ａに吸い込まれる。熱交換器３２ｂ内で加熱されたバイパス管３６の水は、調整弁３５を通過した水と合流して放熱器２２に流入し、この放熱器２２で加熱されて温水となる。
【００４５】
一方、上部圧縮機構２Ａから吐出された冷媒は、放熱器２２にて水の温度変化に類似した形で対向流的に温度が低下する。この冷媒は、膨張装置２３に送られて低温、低圧状態になった後、蒸発器２４にて蒸発し、再び下部圧縮機構２Ｂに吸い込まれる。
【００４６】
この第２の実施の形態によれば、下部圧縮機構２Ｂから流出した冷媒を給湯用の水で冷却するため、図７の冷凍サイクル装置のサイクル状態を示すＰＨ線図からも分かるように熱を無駄に捨てることなく下部圧縮機構２Ｂより吐き出される冷媒温度を低下させることができる。
【００４７】
図８は本発明の第３の実施の形態である冷凍サイクル装置を示す構成図である。
【００４８】
なお、上記した第１の実施の形態で示した部分と同一部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
【００４９】
この第３の実施の形態では、下部圧縮機構２Ｂと上部圧縮機構２Ａとを接続する接続管３１ｃの中途部に設けられる熱交換器３２ｃに蒸発器２４の下流側の冷媒管Ｐが接続されている。
【００５０】
上記した構成において、下部圧縮機構２Ｂから吐出されたＤＭＥ／Ｃ０２混合冷媒ガスは、熱交換器３２ｃ内にて蒸発器２４より流出してくる冷媒と熱交換して、その温度が低下した後、上部圧縮機構２Ａへと吸い込まれて圧縮される。この圧縮された冷媒は上部圧縮機構２Ａから吐き出されて放熱器２２に送られる。この放熱器２２に送られた冷媒は水回路２５によって送られてくる水と熱交換して温度が低下される。この温度が低下された冷媒は膨張装置２３に送られ、ここで、低温、低圧状態にされたのち、蒸発器２４にて一部が蒸発し熱交換器２４で完全に蒸発した後、再び下部圧縮機構２Ｂに吸い込まれる。
【００５１】
この第３の実施の形態によれば、ＤＭＥ／Ｃ０２混合冷媒がもつ蒸発に伴う温度上昇の特性を利用して、蒸発器２４の入口での蒸発温度を上げて、蒸発器２４より２相状態の冷媒を流出させ、この冷媒と下部圧縮機構２Ｂから流出した冷媒を熱交換させるため、図９のＴＳ線図にも示すように、上部圧縮機構２Ａに吸い込まれる冷媒温度を下げて、上部圧縮機構２Ａから吐出される冷媒の吐出温度を低下させることができる。
【００５２】
なお、冷凍サイクル内で熱交換させること自体は、効率低下を伴うものの、蒸発温度を上昇させているため、サイクル全体の効率は低下させずに済む。
【００５３】
図１０は本発明の第４の実施の形態である冷凍サイクル装置を示す構成図である。
【００５４】
なお、上記した第１の実施の形態で示した部分と同一部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
【００５５】
この第４の実施の形態では、放熱器２２と蒸発器２４とを接続する冷媒管Ｐの中途部に、冷媒の流れる方向に沿って第１の膨張装置２３ａ、気液分離器４０、及び第２の膨張装置２３ｂが配設されている。気液分離器４０と圧縮機１の下部圧縮機構２Ｂの吐出側とは供給管としての接続管４１を介して接続されている。
【００５６】
上記した構成において、気液分離器４０で分離された冷媒ガスは接続管４１を介して下部圧縮機構２Ｂの吐出側に流され、下部圧縮機構２Ｂから吐出された冷媒ガスと混合する。この混合により、下部圧縮機構２Ｂから吐出された冷媒ガスの温度が低下されて上部圧縮機構２Ａに吸い込まれて圧縮される。この圧縮により上部圧縮機構２Ａから吐出される冷媒は、放熱器２２にて放熱しながら温度を低下し、膨張装置２３ａにて中温、中庄状態にされた後、気液分離器４０に流入する。気液分離器４０にて分離された液冷媒については、膨張装置２３ｂを経て蒸発器２４に送られて蒸発した後、再び下部圧縮機構２Ｂに吸い込まれて圧縮される。
【００５７】
この第４の実施の形態では、下部圧縮機構２Ｂから吐出した冷媒と、図１１のＰＨ線図にも示すように気液分離器４０で分離されたエンタルピーが低いガス冷媒を混合するため、上部圧縮機構２Ａに吸い込まれる冷媒の温度が低下され、上部圧縮機構２Ａの冷媒吐出温度を低下させることができる。
【００５８】
なお、この第４の実施の形態では、気液分離器４０で分離された飽和ガス冷媒を下部圧縮機構２Ｂから吐出した冷媒に対して混合させたが、これに限れらることなく、気液分離器４０の液冷媒の一部を混合させるなどして利用してもよい。
【００５９】
なお、上記各実施の形態においては、圧縮機から吐出された高圧側の冷媒が放熱器により凝縮される例で説明したが、本発明は高圧側の冷媒が凝縮状態となるものに限らず、より高い圧力で超臨界状態、すなわち、圧縮機からの吐出冷媒の状態がＰＨ線図上における飽和液線と飽和蒸気線との交点における圧力と温度以上となるものであって、放熱器が超臨界領域で作動するも良い。本発明は、このような場合においても圧縮機から吐出される吐出冷媒ガスの温度を低下でき、信頼性の高い圧縮機を実現できるとともに、高温給湯や過負荷状態での運転が可能となる。
【００６０】
なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施形態である冷凍サイクル装置を示す構成図。
【図２】図１の冷凍サイクル装置の密閉型圧縮機を示す内部構成図。
【図３】圧縮比と排除容積比の関係を示す図。
【図４】排除容積比と圧縮機効率の関係を示す図。
【図５】図１の冷凍サイクル装置のサイクル状態を示すＴＳ線図。
【図６】本発明の第２の実施形態である冷凍サイクル装置を示す構成図。
【図７】図６の冷凍サイクル装置のサイクル状態を示すＰＨ線図。
【図８】本発明の第３の実施形態である冷凍サイクル装置を示す構成図。
【図９】図８の冷凍サイクル装置のサイクル状態を示すＴＳ線図。
【図１０】本発明の第４の実施形態である冷凍サイクル装置を示す構成図。
【図１１】図１０の冷凍サイクル装置のサイクル状態を示すＰＨ線図。
【符号の説明】
【００６２】
Ｐ…冷媒管、Ｓ…冷凍サイクル回路、１…密閉型圧縮機、１ａ…密閉ケース、２Ａ…上部圧縮機構（第１の圧縮機構）、２Ｂ…下部圧縮機構（第２の圧縮機構）、３…電動機部、２２…放熱器、２４…蒸発器、２５…水回路、３１ａ〜３１ｃ…接続管（冷却手段）、熱交換器（冷却手段）、４０…気液分離器、４１…接続管（供給管）。
【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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【図１１】
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