特許 6301101 ２段圧縮サイクル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6301101

(24)【登録日】2018年3月9日

(45)【発行日】2018年3月28日

(54)【発明の名称】２段圧縮サイクル

(51)【国際特許分類】

   F25B 1/00 20060101AFI20180319BHJP

   F25B 43/02 20060101ALI20180319BHJP

   F25B 1/10 20060101ALI20180319BHJP

【ＦＩ】

   F25B1/00 387L

   F25B1/00 387K

   F25B43/02 A

   F25B1/10 B

   F25B1/00 331Z

【請求項の数】7

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-216944(P2013-216944)

(22)【出願日】2013年10月18日

(65)【公開番号】特開2015-78804(P2015-78804A)

(43)【公開日】2015年4月23日

【審査請求日】2016年9月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】516299338

【氏名又は名称】三菱重工サーマルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】宮本 善彰

(72)【発明者】

【氏名】木全 央幸

(72)【発明者】

【氏名】堀田 陽平

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 創

【審査官】 小原 一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０１４３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０８７５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０８０５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／００７１４０７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０７−１９０５２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５０−０６４８０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４９−０４７９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３４６４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２６０２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００２３９７８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０２−２６４１６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ １／００ − １／１０

Ｆ２５Ｂ ４３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

低段側圧縮機と高段側圧縮機とが直列に配置され、前記高段側圧縮機の吐出側にオイルセパレータが設けられている２段圧縮サイクルにおいて、
前記オイルセパレータから前記低段側圧縮機および前記高段側圧縮機に対して各々独立した第１油戻し回路および第２油戻し回路が設けられ、
前記低段側圧縮機への前記第１油戻し回路の油戻し量をＶ１、前記高段側圧縮機への前記第２油戻し回路の油戻し量をＶ２としたとき、Ｖ１＞Ｖ２とされていることを特徴とする２段圧縮サイクル。

【請求項2】

前記低段側圧縮機の吐出配管に切替え手段が設けられ、該切替え手段を介して前記低段側圧縮機で圧縮された冷媒ガスを、吐出バイパス回路により前記高段側圧縮機をバイパスして前記オイルセパレータに導くことにより、前記低段側圧縮機の単独運転による単段圧縮運転と、２段圧縮運転とに切替え可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の２段圧縮サイクル。

【請求項3】

前記低段側圧縮機の吐出配管に切替え手段が設けられ、該切替え手段を介して前記低段側圧縮機の吸入側から低圧冷媒ガスを、吸入バイパス回路により前記低段側圧縮機をバイパスして前記高段側圧縮機に吸入させることにより、前記高段側圧縮機の単独運転による単段圧縮運転と、２段圧縮運転とに切替え可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の２段圧縮サイクル。

【請求項4】

前記第１油戻し回路および前記第２油戻し回路に、それぞれ第１電磁弁および第２電磁弁が設けられ、前記低段側圧縮機または前記高段側圧縮機の単独運転時、停止側圧縮機への油戻し回路が閉鎖可能とされていることを特徴とする請求項２または３に記載の２段圧縮サイクル。

【請求項5】

前記低段側圧縮機で圧縮された冷媒ガスを前記高段側圧縮機に導く前記低段側圧縮機の吐出配管中に、インタークーラが設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の２段圧縮サイクル。

【請求項6】

前記インタークーラが、エバポレータに対して熱交換可能に配設されていることを特徴とする請求項５に記載の２段圧縮サイクル。

【請求項7】

前記第１油戻し回路には、油戻し量を調整するための第１キャピラリチューブが設けられ、
前記第２油戻し回路には、油戻し量を調整するための第２キャピラリチューブが設けられ、
前記第１キャピラリチューブの絞り量≦前記第２キャピラリチューブの絞り量とすることにより、Ｖ１＞Ｖ２となるよう構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の２段圧縮サイクル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、低段側圧縮機と高段側圧縮機とが直列に配置されている２段圧縮サイクルに関するものである。

【背景技術】

【0002】

２台の圧縮機を直列に接続し、低段側圧縮機で圧縮された冷媒ガスを高段側圧縮機によって吸込み、２段圧縮する２段圧縮サイクルにおいては、一方の圧縮機に油が溜り込むのを防止するため、各圧縮機の吐出側にそれぞれオイルセパレータを設置し、該オイルセパレータで分離された油を各々の圧縮機に戻すように構成したり、あるいは各圧縮機間に均油配管を設けたりしている。

【0003】

一方、特許文献１には、高段側圧縮機の吐出配管に単一のオイルセパレータを設置し、該オイルセパレータから低段側圧縮機および高段側圧縮機に対して各々油戻し回路を設けることにより、圧力差に影響されずに各々の圧縮機に油を戻し、各圧縮機におけるオイルレベルのアンバランスを解消するとともに、高段側圧縮機と低段側圧縮機との間に第２油戻し回路を設けることにより、低段側圧縮機と高段側圧縮機との間のオイルレベルのアンバランスをより小さくするようにしたものが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平７−２６０２６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の如く、各圧縮機の吐出側にそれぞれオイルセパレータを設けたもの、あるいは各圧縮機間に均油配管を設けたものでは、複数のオイルセパレータが必要であり、構成や均油制御が複雑となり、コストアップとなる等の課題を有する。一方、特許文献１に示すものでは、単一のオイルセパレータを設置するだけでよく、構成の簡素化を図ることができるが、各圧縮機でのオイルレベルのアンバランスを解消するには、各油戻し回路の油戻し量の微妙な調整が不可欠であり、アンバランスをより小さくするため、両圧縮機間に第２油戻し回路を設けなければならない等の課題があった。

【0006】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、低段側圧縮機と高段側圧縮機との間での均油の必要が一切なく、構成を簡素化することができるとともに、低段側圧縮機および高段側圧縮機の双方において、共に油面を確実に確保することができる２段圧縮サイクル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】

上記した課題を解決するために、本発明の２段圧縮サイクルは以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる２段圧縮サイクルは、低段側圧縮機と高段側圧縮機とが直列に配置され、前記高段側圧縮機の吐出側にオイルセパレータが設けられている２段圧縮サイクルにおいて、前記オイルセパレータから前記低段側圧縮機および前記高段側圧縮機に対して各々独立した第１油戻し回路および第２油戻し回路が設けられ、前記低段側圧縮機への前記第１油戻し回路の油戻し量をＶ１、前記高段側圧縮機への前記第２油戻し回路の油戻し量をＶ２としたとき、Ｖ１＞Ｖ２とされていることを特徴とする。

【0008】

本発明によれば、低段側圧縮機と高段側圧縮機とが直列に配置された２段圧縮サイクルにあって、高段側圧縮機の吐出側にオイルセパレータを設け、そのオイルセパレータから低段側圧縮機および高段側圧縮機に対して各々独立した第１油戻し回路および第２油戻し回路を設けるとともに、低段側圧縮機への第１油戻し回路の油戻し量をＶ１、高段側圧縮機への第２油戻し回路の油戻し量をＶ２としたとき、Ｖ１＞Ｖ２としているため、高段側圧縮機の吐出側に設けられているオイルセパレータで分離された油を、第１油戻し回路を介して低段側圧縮機に、また第２油戻し回路を介して高段側圧縮機に戻すことにより、低段側圧縮機および高段側圧縮機でそれぞれ一定量の油面を確保することができ、しかも高段側圧縮機への油戻し量Ｖ２よりも低段側圧縮機への油戻し量Ｖ１を多く（Ｖ１＞Ｖ２）することにより、低段側圧縮機から高段側圧縮機を経てオイルセパレータに循環する油の量を多くすることができ、これによって、高段側圧縮機での油面の確保を容易化することができる。また、低段側圧縮機、高段側圧縮機およびオイルセパレータ間において、その「差圧ΔＰ１＝ＨＰ（高圧）−ＬＰ（低圧）」が、「差圧ΔＰ２＝ＨＰ（高圧）−ＭＰ（中間圧）」よりも必ず大きくなることから、例えば油戻し量を調整するキャピラリチューブを同一チューブとしても、油戻し量を必ず「Ｖ１＞Ｖ２」にできる等、第１油戻し回路および第２油戻し回路間の油戻し量の調整を容易化することができる。従って、低段側圧縮機と高段側圧縮機との間での均油の必要が一切なく、油戻し回路の構成を簡素化することができるとともに、低段側圧縮機、高段側圧縮機の双方共に必要な油面を確実に確保することができる。

【0009】

さらに、本発明の２段圧縮サイクルは、上記の２段圧縮サイクルにおいて、前記低段側圧縮機の吐出配管に切替え手段が設けられ、該切替え手段を介して前記低段側圧縮機で圧縮された冷媒ガスを、吐出バイパス回路により前記高段側圧縮機をバイパスして前記オイルセパレータに導くことにより、前記低段側圧縮機の単独運転による単段圧縮運転と、２段圧縮運転とに切替え可能とされていることを特徴とする。

【0010】

本発明によれば、低段側圧縮機の吐出配管に切替え手段が設けられ、その切替え手段を介して低段側圧縮機で圧縮された冷媒ガスを、吐出バイパス回路により高段側圧縮機をバイパスしてオイルセパレータに導くことにより、低段側圧縮機の単独運転による単段圧縮運転と、２段圧縮運転とに切替え可能とされているため、低段側圧縮機の吐出配管に設けられている切替え手段を切替え、低段側圧縮機によって圧縮された冷媒ガスを、吐出バイパス回路により高段側圧縮機をバイパスしてオイルセパレータに導くことにより、２段圧縮サイクルを低段側圧縮機の単独運転による単段圧縮サイクルに切替えて運転することができる。従って、運転状況により２段圧縮サイクルによる高差圧運転が不要となり、単段圧縮で運転した方が効率の良い運転ができる場合、負荷に対応させて低段側圧縮機による単段圧縮運転に簡易に切替え運転することが可能となる。

【0011】

さらに、本発明の２段圧縮サイクルは、上記の２段圧縮サイクルにおいて、前記低段側圧縮機の吐出配管に切替え手段が設けられ、該切替え手段を介して前記低段側圧縮機の吸入側から低圧冷媒ガスを、吸入バイパス回路により前記低段側圧縮機をバイパスして前記高段側圧縮機に吸入させることにより、前記高段側圧縮機の単独運転による単段圧縮運転と、２段圧縮運転とに切替え可能とされていることを特徴とする。

【0012】

本発明によれば、低段側圧縮機の吐出配管に切替え手段が設けられ、その切替え手段を介して低段側圧縮機の吸入側から低圧冷媒ガスを、吸入バイパス回路により低段側圧縮機をバイパスして高段側圧縮機に吸入させることにより、高段側圧縮機の単独運転による単段圧縮運転と、２段圧縮運転とに切替え可能とされているため、低段側圧縮機の吐出配管に設けられている切替え手段を切替え、低段側圧縮機の吸入側から低圧冷媒ガスを、吸入バイパス回路により低段側圧縮機をバイパスして高段側圧縮機に吸入させて圧縮することにより、２段圧縮サイクルを高段側圧縮機の単独運転による単段圧縮サイクルに切替えて運転することができる。従って、運転状況により２段圧縮サイクルによる高差圧運転が不要となり、単段圧縮で運転した方が効率の良い運転ができる場合、負荷に対応させて高段側圧縮機による単段圧縮運転に簡易に切替え運転することが可能となる。

【0013】

さらに、本発明の２段圧縮サイクルは、上述のいずれかの２段圧縮サイクルにおいて、前記第１油戻し回路および前記第２油戻し回路に、それぞれ第１電磁弁および第２電磁弁が設けられ、前記低段側圧縮機または前記高段側圧縮機の単独運転時、停止側圧縮機への油戻し回路が閉鎖可能とされていることを特徴とする。

【0014】

本発明によれば、第１油戻し回路および前記第２油戻し回路に、それぞれ第１電磁弁および第２電磁弁が設けられ、低段側圧縮機または高段側圧縮機の単独運転時、停止側圧縮機への油戻し回路が閉鎖可能とされているため、低段側圧縮機または高段側圧縮機の単独運転時、停止側圧縮機への油戻し回路に設けられている電磁弁を閉じることにより、停止側圧縮機に対する油の溜まり込みを防止することができる。従って、低段側圧縮機または高段側圧縮機を単独運転した場合でも、運転側圧縮機において確実に油面を確保することができる。

【0015】

さらに、本発明の２段圧縮サイクルは、上述のいずれかの２段圧縮サイクルにおいて、前記低段側圧縮機で圧縮された冷媒ガスを前記高段側圧縮機に導く前記低段側圧縮機の吐出配管中に、インタークーラが設けられていることを特徴とする。

【0016】

本発明によれば、低段側圧縮機で圧縮された冷媒ガスを高段側圧縮機に導く低段側圧縮機の吐出配管中に、インタークーラが設けられているため、２段圧縮する際、低段側圧縮機で圧縮された冷媒ガスを、インタークーラにより冷却して高段側圧縮機に吸入させることができる。従って、高段側圧縮機での圧縮効率を高め、２段圧縮サイクルのＣＯＰを向上することができる。

【0017】

さらに、本発明の２段圧縮サイクルは、上記の２段圧縮サイクルにおいて、前記インタークーラが、エバポレータに対して熱交換可能に配設されていることを特徴とする。

【0018】

本発明によれば、インタークーラが、エバポレータに対して熱交換可能に配設されているため、低段側圧縮機からの吐出冷媒ガスをインタークーラによりエバポレータの蒸発熱を熱源として必要かつ十分に冷却することができる。従って、低段側圧縮機からの吐出冷媒ガスを確実に冷却し、高段側圧縮機での圧縮効率を高めることができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によると、高段側圧縮機の吐出側に設けられているオイルセパレータで分離された油を、第１油戻し回路を介して低段側圧縮機に、また第２油戻し回路を介して高段側圧縮機に戻すことにより、低段側圧縮機および高段側圧縮機でそれぞれ一定量の油面を確保することができ、しかも高段側圧縮機への油戻し量Ｖ２よりも低段側圧縮機への油戻し量Ｖ１を多く（Ｖ１＞Ｖ２）することにより、低段側圧縮機から高段側圧縮機を経てオイルセパレータに循環する油の量を多くすることができ、これによって、高段側圧縮機での油面の確保を容易化することができる。また、低段側圧縮機、高段側圧縮機およびオイルセパレータ間において、その「差圧ΔＰ１＝ＨＰ（高圧）−ＬＰ（低圧）」が、「差圧ΔＰ２＝ＨＰ（高圧）−ＭＰ（中間圧）」よりも必ず大きくなることから、例えば油戻し量を調整するキャピラリチューブを同一チューブとしても、油戻し量を必ず「Ｖ１＞Ｖ２」にできる等、第１油戻し回路および第２油戻し回路間の油戻し量の調整を容易化することができるため、低段側圧縮機と高段側圧縮機との間での均油の必要が一切なく、油戻し回路の構成を簡素化することができるとともに、低段側圧縮機、高段側圧縮機の双方共に必要な油面を確実に確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の第１実施形態に係る２段圧縮サイクルの構成図である。

【図2】本発明の第２実施形態に係る２段圧縮サイクルの構成図である。

【図3】本発明の第３実施形態に係る２段圧縮サイクルの構成図である。

【図4】図３に示す２段圧縮サイクルのＰ−ｈ線図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１を用いて説明する。
図１には、本実施形態に係る２段圧縮サイクルの圧縮機周りの構成図が示されている。
本実施形態に係る２段圧縮サイクル１は、ＣＯ２冷媒を用いた冷凍サイクル中に低段側圧縮機２と高段側圧縮機３とが直列に接続された構成とされている。この低段側圧縮機２および高段側圧縮機３は、その密閉ハウジング内に油溜りを有する如何なる構成あるいは形式の圧縮機であってもよい。

【0022】

低段側圧縮機２には、エバポレータ（図示省略）の出口冷媒配管４Ａに設けられているアキュームレータ５を経て低圧ガス冷媒を吸入する吸入配管４Ｂが接続されている。この低段側圧縮機２は、吐出配管４Ｃを介して高段側圧縮機３に接続されており、高段側圧縮機３は、低段側圧縮機２で圧縮された中間圧の冷媒ガスを吸入して２段圧縮する構成とされている。高段側圧縮機３で圧縮された高圧冷媒ガスは、高段側吐出配管４Ｄ、逆止弁６を経てオイルセパレータ７に導かれ、冷媒ガス中の油を分離した後、高圧ガス配管４Ｅを介して図示省略されたコンデンサに導かれるようになっている。

【0023】

また、低段側圧縮機２の吐出配管４Ｃには、三方弁等からなる切替え手段８が設けられており、この切替え手段８の切替えにより、低段側圧縮機２で圧縮された冷媒ガスをそのまま高段側圧縮機３に吸入させて２段圧縮サイクルにより高差圧運転を行うか、もしくは低段側圧縮機２で圧縮された冷媒ガスを、高段側圧縮機３をバイパスして吐出バイパス回路９および逆止弁１０を経てオイルセパレータ７に導くことにより、低段側圧縮機２のみによる単段圧縮運転を行うかの切替えが可能な構成とされている。

【0024】

オイルセパレータ７は、高段側圧縮機３からの高段側吐出配管４Ｄと吐出バイパス回路９との合流点より下流側に設置されており、高段側圧縮機３または低段側圧縮機２から吐出される冷媒ガス中に含まれている油を分離し、その油を低段側圧縮機２および高段側圧縮機３に戻す機能を有するものである。なお、このオイルセパレータ７としては、遠心分離方式等の公知のオイルセパレータ７を用いることができる。

【0025】

オイルセパレータ７の底部には、低段側圧縮機２および高段側圧縮機３に対して油を戻すための独立した第１油戻し回路１１および第２油戻し回路１２が接続されている。この第１油戻し回路１１および第２油戻し回路１２は、低段側圧縮機２および高段側圧縮機３内の油溜めに接続してもよいし、低段側圧縮機２および高段側圧縮機３の吸入配管、すなわち低段側圧縮機２の吸入配管となる吸入配管４Ｂおよび高段側圧縮機３の吸入配管となる低段側圧縮機２からの吐出配管４Ｃに接続するようにしてもよい。

【0026】

さらに、第１および第２油戻し回路１１，１２中には、低段側圧縮機２および高段側圧縮機３の運転・停止に対応して開閉される第１電磁弁１３および第２電磁弁１４と、油戻し量を調整する流量調整用第１キャピラリチューブ１５および第２キャピラリチューブ１６とが設けられている。この第１および第２油戻し回路１１，１２の油戻し量は、低段側圧縮機２への第１油戻し回路１１の油戻し量をＶ１、高段側圧縮機３への第２油戻し回路１２の油戻し量をＶ２としたとき、「Ｖ１＞Ｖ２」となるように設定されている。

【0027】

第１および第２油戻し回路１１，１２の油戻し量を「Ｖ１＞Ｖ２」とするには、低段側圧縮機２、高段側圧縮機３およびオイルセパレータ７間において、その「差圧ΔＰ１＝ＨＰ（高圧）−ＬＰ（低圧）」が、「差圧ΔＰ２＝ＨＰ（高圧）−ＭＰ（中間圧）」よりも必ず大きくなることから、油戻し量を調整する第１および第２キャピラリチューブ１５，１６を同一のチューブとしても、油戻し量を必ず「Ｖ１＞Ｖ２」とすることができる等、第１および第２キャピラリチューブ１５，１６による絞り量を、「第１キャピラリチューブ１５の絞り量≦第２キャピラリチューブ１６の絞り量」とすれば、必ず「Ｖ１＞Ｖ２」とすることができる。

【0028】

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
上記２段圧縮サイクル１を２段圧縮運転する場合、吐出配管４Ｃ中の切替え手段（三方弁）８を高段側圧縮機３側に切替えておけばよく、これによって、アキュームレータ５を介して低段側圧縮機２に吸入された低圧ガス冷媒は、低段側圧縮機２により中間圧に圧縮されて吐出配管４Ｃに吐出され、切替え手段（三方弁）８を介して高段側圧縮機３に導かれる。この中間圧の冷媒ガスは、高段側圧縮機３によって２段圧縮され、高圧ガスとして高段側吐出配管４Ｄに吐出された後、逆止弁６を経てオイルセパレータ７に送り込まれることになる。

【0029】

オイルセパレータ７に送り込まれた高圧冷媒ガスは、オイルセパレータ７内でガス中に含まれる油が遠心分離された後、高圧ガス配管４Ｅを介して図示省略されたコンデンサに導かれることによって、冷凍サイクル内を循環する。一方、オイルセパレータ７で冷媒ガス中から分離された油は、第１電磁弁１３および第２電磁弁１４が共に開とされていることから、第１油戻し回路１１および第２油戻し回路１２を介して低段側圧縮機２および高段側圧縮機３に戻される。

【0030】

この第１油戻し回路１１および第２油戻し回路１２を介して低段側圧縮機２および高段側圧縮機３に戻される油の量Ｖ１，Ｖ２は、流量調整用の第１キャピラリチューブ１５および第２キャピラリチューブ１６を同一のキャピラリチューブとする等により、その絞り量を「第１キャピラリチューブ１５の絞り量≦第２キャピラリチューブ１６の絞り量」としているため、必ず「Ｖ１＞Ｖ２」となる。

【0031】

つまり、低段側圧縮機２、高段側圧縮機３およびオイルセパレータ７間において、その「差圧ΔＰ１＝ＨＰ（高圧）−ＬＰ（低圧）」が、「差圧ΔＰ２＝ＨＰ（高圧）−ＭＰ（中間圧）」よりも必ず大きくなることから、流量調整用の第１キャピラリチューブ１５および第２キャピラリチューブ１６の絞り量を上記の如く設定しておくことによって、第１油戻し回路１１および第２油戻し回路１２による低段側圧縮機２および高段側圧縮機３への油戻し量を必ず「Ｖ１＞Ｖ２」とすることができる。

【0032】

然して、本実施形態によると、高段側圧縮機３の吐出側に設けられているオイルセパレータ７で分離された油を、第１油戻し回路１１を介して低段側圧縮機２に、また第２油戻し回路１２を介して高段側圧縮機３に戻すことにより、低段側圧縮機２および高段側圧縮機３でそれぞれ一定量の油面を確保することができ、しかも高段側圧縮機３への油戻し量Ｖ２よりも低段側圧縮機２への油戻し量Ｖ１を多く（Ｖ１＞Ｖ２）することにより、低段側圧縮機２から高段側圧縮機３に吐出される油の量を多くすることができる。

【0033】

このため、高段側圧縮機３での油面の確保を容易化することができる一方、第１油戻し回路１１および第２油戻し回路１２間の油戻し量の調整を容易化することができる。これにより、低段側圧縮機２と高段側圧縮機３との間での均油の必要が一切なく、油戻し回路１１，１２の構成を簡素化することができるとともに、低段側圧縮機２、高段側圧縮機３の双方共に必要な油面を確実に確保することができる。

【0034】

また、本実施形態においては、２段圧縮サイクル１の低段側圧縮機２の吐出配管４Ｃに切替え手段（三方弁）８が設けられ、その切替え手段８を介して低段側圧縮機２で圧縮された冷媒ガスを、吐出バイパス回路９により高段側圧縮機３をバイパスしてオイルセパレータ７に導くことにより、低段側圧縮機２の単独運転による単段圧縮運転と、２段圧縮運転とに切替え可能とされているため、低段側圧縮機２の吐出配管４Ｃに設けられている切替え手段８を切替え、低段側圧縮機２によって圧縮された冷媒ガスを、吐出バイパス回路９により高段側圧縮機３をバイパスしてオイルセパレータ７に導くことにより、２段圧縮サイクル１を低段側圧縮機２の単独運転による単段圧縮サイクルに切替えて運転することができる。

【0035】

従って、運転状況により２段圧縮サイクル１による高差圧運転が不要となり、単段圧縮で運転した方が効率の良い運転ができる場合、負荷に対応させて低段側圧縮機２による単段圧縮運転に簡易に切替え運転することが可能となる。例えば、この２段圧縮サイクル１を給湯用のヒートポンプに適用した場合、沸く上げ運転時には、２段圧縮サイクルにより運転し、沸く上げ完了後の保温運転時には、単段圧縮サイクルに切替えて運転する。あるいは、ヒートポンプ式の冷暖房機等に適用した場合、低外気温時等により高差圧運転が求められる冬期においては、２段圧縮サイクルにより運転し、中間期（春、秋）には、単段圧縮サイクルに切替えて運転する。

【0036】

さらに、本実施形態では、第１油戻し回路１１および第２油戻し回路１２に、それぞれ第１電磁弁１３および第２電磁弁１４が設けられ、低段側圧縮機２の単独運転時、停止側圧縮機（高段側圧縮機３）への油戻し回路１２が閉鎖可能とされているため、低段側圧縮機２の単独運転時、高段側圧縮機３への油戻し回路１２に設けられている電磁弁１４を閉じることにより、高段側圧縮機３に対する油の溜まり込みを防止することができる。これによって、低段側圧縮機２を単独運転した場合でも、運転側の圧縮機において確実に油面を確保することができる。

【0037】

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図２を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、単段圧縮運転時、高段側圧縮機３が単独運転可能とされている点が異なる。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態においては、２段圧縮サイクル１を単段圧縮運転する際、高段側圧縮機３による単独運転に切替えられるようにするため、第１実施形態での吐出バイパス回路９に代えて、図２に示されるように、低段側圧縮機２の吐出配管４Ｃに設けられている切替え手段（三方弁）８Ａに、吸入配管４Ｂから分岐された吸入バイパス回路１７を接続し、高段側圧縮機３の単独運転時、吸入配管４Ｂからの低圧冷媒ガスを吸入バイパス回路１７により低段側圧縮機２をバイパスして直接高段側圧縮機３に吸入させることができる構成としている。

【0038】

上記のように、低段側圧縮機２と高段側圧縮機３とを直列に接続した２段圧縮サイクル１において、低段側圧縮機２の吐出配管４Ｃに切替え手段（三方弁）８Ａを設け、その切替え手段８を介して低段側圧縮機２の吸入配管４Ｂ側から低圧冷媒ガスを、吸入バイパス回路１７により低段側圧縮機２をバイパスして直接高段側圧縮機３に吸入させることができる構成とすることにより、２段圧縮サイクル１を高段側圧縮機３の単独運転による単段圧縮サイクルに切替えて運転することができる。

【0039】

従って、運転状況により２段圧縮サイクル１による高能力運転が不要となり、単段圧縮で運転した方が効率の良い運転ができる場合、負荷に対応させて高段側圧縮機３による単段圧縮運転に簡易に切替え運転することが可能となる。

【0040】

また、第１油戻し回路１１および第２油戻し回路１２に、第１電磁弁１３および第２電磁弁１４が設けられ、高段側圧縮機３の単独運転時、停止側圧縮機（低段側圧縮機２）への油戻し回路１１が閉鎖可能とされているため、高段側圧縮機３の単独運転時、低段側圧縮機２への油戻し回路１１に設けられている電磁弁１３を閉じることにより、低段側圧縮機２に対する油の溜まり込みを防止することができる。これによって、高段側圧縮機３を単独運転した場合でも、運転側の圧縮機において確実に油面を確保することができる。

【0041】

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図３および図４を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、２段圧縮サイクル時、低段側圧縮機２により圧縮された中間圧の冷媒ガスを、インタークーラ１８で冷却して高段側圧縮機３に吸入させる構成としている点が異なる。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態においては、図３に示されるように、低段側圧縮機２により圧縮され、切替え手段（三方弁）８および吐出配管４Ｃを介して高段側圧縮機３に導かれる中間圧の冷媒ガスを、エバポレータ１９と熱交換可能に配設されているインタークーラ１８を経て高段側圧縮機３に吸入させる構成としている。

【0042】

上記の如く、低段側圧縮機２で圧縮された冷媒ガスを高段側圧縮機３に導く低段側圧縮機２の吐出配管４Ｃ中に、インタークーラ１８を設けた構成とすることにより、低圧の冷媒ガスを２段圧縮する際、図４に示されるように、低段側圧縮機２により圧縮された中間圧の冷媒ガスを、インタークーラ１８により冷却して高段側圧縮機３に吸入させることができる。従って、高段側圧縮機３での圧縮効率を高め、２段圧縮サイクル１のＣＯＰを向上することができる。

【0043】

特に、インタークーラ１８をエバポレータ１９と熱交換可能に配設しているため、低段側圧縮機２からの吐出冷媒ガスをインタークーラ１８によりエバポレータ１９の蒸発熱を熱源として必要かつ十分に冷却することができ、これによって、低段側圧縮機２からの吐出冷媒ガスを確実に冷却し、高段側圧縮機３での圧縮効率を高めることができる。

【0044】

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、図１に示すサイクル構成により、低段側圧縮機２を単段圧縮運転可能とし、図２に示すサイクル構成により、高段側圧縮機３を単段圧縮運転可能としているが、１つのサイクル構成中で低段側圧縮機２または高段側圧縮機３の何れかを選択的に単段圧縮運転可能な構成としてもよいことはもちろんである。

【0045】

また、２段圧縮サイクルと単段圧縮サイクルとの切替え手段に三方弁を用いた例について説明したが、切替え手段８は、三方弁に限らず、２個の電磁弁の組み合わせ等による切替え手段によって代替することができる。
さらに、インタークーラ１８は、エバポレータ１９と熱交換されるものに限らず、低圧冷媒配管４Ａ等と熱交換されるように構成してもよい。

【符号の説明】

【0046】

１ ２段圧縮サイクル
２ 低段側圧縮機
３ 高段側圧縮機
４Ｂ 吸入配管
４Ｃ 吐出配管
４Ｄ 高段側吐出配管
７ オイルセパレータ
８，８Ａ 切替え手段（三方弁）
９ 吐出バイパス回路
１１ 第１油戻し回路
１２ 第２油戻し回路
１３ 第１電磁弁
１４ 第２電磁弁
１５ 第１キャピラリチューブ
１６ 第２キャピラリチューブ
１７ 吸入バイパス回路
１８ インタークーラ
１９ エバポレータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】