JPH063326B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、１つの圧縮機にて、３つの異なる冷却温度が
得られる冷凍サイクル装置に関するもので、例えば車両
用冷房、冷蔵、冷凍装置として好適なものである。

〔従来の技術〕

本出願人においては、特開昭５８−１１３７０号公報等
にて車室の冷房用蒸発器と冷蔵用蒸発器の蒸発圧力を異
ならせることにより、冷房作用と冷蔵作用を両立するよ
うにした冷凍サイクル装置を先に提案している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の従来装置は、いずれも２つの蒸発器における蒸発
圧力を変えて、２温度を得るものであったが、近年、車
両においてもキャンプなどのレジャー用途が拡大される
傾向にあり、その結果冷蔵庫に冷蔵用と冷凍用の２つの
蒸発器を設置して、冷蔵庫内で２つの異なる冷却温度を
得ることが要望されるようになっている。

そこで、本発明は上記点に鑑み、３つの異なる冷却温度
を独立に設定し得る冷凍サイクル装置を提供するこを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、 (a)少なくとも第１の吸入口、第２の吸入口、および第
３の吸入口を独立に設け、前記３つの吸入口からそれぞ
れ吸入された冷媒を圧縮し、１つの吐出口から吐出する
ように構成された圧縮機と、 (b)この圧縮機より吐出されたガス冷媒を液冷媒に凝縮
するように設けられた凝縮器と、 (c)この凝縮器の冷媒出口側と前記第１の吸入口との間
に設けられた第１の減圧装置および第１の蒸発器と、 (d)前記凝縮器の冷媒出口側と前記第２の吸入口との間
に設けられた第２の減圧装置および第２の蒸発器と、 (e)前記凝縮器の冷媒出口側と前記第３の吸入口との間
に設けられた第３の減圧装置および第３の蒸発器とを具
備し、 (f)前記第１の減圧装置、第２の減圧装置および第３の
減圧装置は、第１の蒸発器、第２の蒸発器、第３の蒸発
器の順に蒸発圧力が低くなるように構成されており、 (g)前記圧縮機には、前記第２の吸入口から吸入された
冷媒をその圧縮前に前記第１の吸入口から吸入された圧
力の高い冷媒と混合する連通機構、および前記第３の吸
入口から吸入された冷媒をその圧縮前に前記第１の吸入
口から吸入された圧力の高い冷媒と混合する連通機構 を備えるという技術的手段を採用する。

〔作用〕

上記技術的手段によれば、圧縮機に独立に設けた第１〜
第３の吸入口に、第１〜第３の減圧装置によりそれれ設
定された圧力の異なる冷媒を吸入することができ、その
ため第１〜第３の減圧装置下流に接続された蒸発器にお
ける蒸発圧力がそれぞれ異なる圧力となり、各蒸発器に
より冷却温度が異なるものとなる。

本発明の好ましい実施例においては、第１の蒸発器が冷
房作用を果たし、第２の蒸発器が冷蔵作用を果たし、第
３の蒸発器が冷凍作用を果たし、冷房→冷蔵→冷凍の順
に冷却温度が低くなる。

また、第２、第３の吸入口から吸入された冷媒をその圧
縮前に第１の吸入口から吸入された圧力の高い冷媒と混
合する連通機構を圧縮機に備えているため、第２、３の
吸入口を独立に設けているにもかかわらず、第１の吸入
口からの冷媒流量を実質的に増加でき、従って、第１の
蒸発器における冷却能力（例えば冷房能力）を高めるこ
とができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図に示す具体的な図に示す実施例に基づ
いて詳しく説明する。

第１図は、車室冷房と物品の冷蔵冷凍を同時に行う自動
車用冷凍サイクル装置に用いた場合の具体的な一実施例
の構成を示す冷凍サイクル図である。圧縮機２１は、電
磁クラッチ２０を介して図示しない自動車エンジンの駆
動軸に結合される。この圧縮機２１は、１０気筒の斜板
式であり、そのうち８気筒を冷房用の圧縮部２１ａとし
て構成し、残り２気筒のうち１気筒を冷蔵用の圧縮部２
１ｂとして構成し、残り１気筒を冷凍用の圧縮部２１ｃ
として構成している。この場合、圧縮機２１の各圧縮機
部２１ａ、２１ｂ、２１ｃにはそれぞれ冷房用吸入口２
１ｄ、冷蔵用吸入口２１ｅ、冷凍用吸入口２１ｆが独立
に設けられている。また、冷房用圧縮部２１ａと冷蔵用
圧縮部２１ｂは、第１連通路２１ｇによって連通され、
冷房用圧縮部２１ａと冷凍用圧縮部２１ｃは、第２連通
路２１ｈによって連通され、各吸入口２１ｄ、２１ｅ、
２１ｆからそれぞれ吸入された圧力の異なる冷媒（Ｒ１
２）は、各圧縮部にて圧縮される前に連通路２１ｇおよ
び連通路２１ｈによって連通され、冷房用冷媒の圧力ま
で高められた後、各圧縮部にてそれぞれ圧縮され、共通
の吐出口２１ｉから吐出されるようになっている。

次に、上記圧縮機２１の具体的な構成を第２図〜第７図
により説明すると、本実施例の圧縮機２１は、自動車エ
ンジンにより電磁クラッチ２０を介して、駆動されるシ
ャフト２１０の回転力を斜板２１１によってピストン２
１２の往復運動に変換する斜板式のものであって、斜板
２１１はシャフト２１０にキー止めされてそれと一体に
回転する。斜板２１１の回転はシュー２１３およびボー
ル２１４を介してピストン２１２に伝達される。このピ
ストン２１２は５個あり、その表面はテフロンのような
樹脂系材料でコーティングされている。これらのピスト
ン２１２はシリンダブロック２１５に形成されている５
つのシリンダボア（第３図ではそのうちの１つのボア２
１６を示している）内の軸方向に往復可動に配設されて
いる。ピストン２１２の両端面がシリンダボア２１６と
協働して１０個のシリンダ（気筒室）２１７、２１７
ａ、２１７ｂを形成し、それら１０個のシリンダのうち
の１個のシリンダ２１７ａ（第３図、第４図参照）が前
記第１図における冷蔵用圧縮部２１ｂを構成し、別の１
個のシリンダ２１７ｂ（第４図参照）が冷凍用圧縮部２
１ｃを構成し、残り８個のシリンダ２１７が冷房用圧縮
部２１ａを構成している。シリンダブロック２１５の中
央にはシャフト２１０用の軸孔と斜板２１１を収容して
している斜板室２１８とが形成されており、この斜板室
２１８はシリンダボア２１６と連通している。一方、シ
リンダブロック２１５内の下部には通常：潤滑油で充満
しているオイルチャンバ２１９も形成されている。

シリンダブロック２１６の両端面には、環状のバルブプ
レート２２０および弾性金属板から形成された吸入弁２
２１を介して、端板２２２および２２３が取付けられ、
これらの部品２１５、２２０、２２１、２２２、２２３
がスルーボルト２２４によって互いに締め付け固定され
ている。左、右のバルブプレート２２０、２２０には吸
入ボート２２５がそれぞれ５個形成されていて、これら
の吸入ポート２２５がそれぞれ吸入弁２２１を介して１
０個のシリンダ２１７、２１７ａ、２１７ｂと連通可能
となっている。

両方の端板２２２と２２３は同様な構造のものである
が、一方の端板２２２に第１副吸入口である冷蔵用吸入
口２１ｅおよび第２副吸入口である冷凍用吸入口２１ｆ
が形成され、他方の端板２２３にはシャフト２１０が回
転自在に貫通する中央孔２２６がある点で互いに異なっ
ている。この両端板２２２、２２３は皿状の形状であ
り、その内側面にはそれぞれ略円形の仕切壁２２７、２
２８が軸方向に突設され、この仕切壁２２７、２２８の
内側が吐出室２２９となっており、また、仕切壁２２
７、２２８と各端面２２２、２２３の外周壁との間に吸
入室２３１が形成されている。端板２２２は、仕切壁２
２７とは別の仕切壁２３３及び２４０を有し、この仕切
壁２３３、２４０によって冷蔵用副吸入室２３４と冷凍
用副吸入室２４１を吸入室２３１から仕切っている（第
４図参照）点においても端板２２３と異なる。冷蔵用副
吸入室２３４には前記冷蔵用吸入口２１ｅが、また冷凍
用副吸入室２４１には冷凍用吸入口２１ｆがそれぞれ開
口している。この副吸入室２３４、２４１は、それぞれ
シリンダ２１７ａ、２１７ｂと対応する吸入ポート２２
５を介してこのシリンダ２１７ａ、２１７ｂと連通し、
一方吸入室２３１は残余の全シリンダ２１７と連通す
る。左右のバルブプレート２２０、２２０には５つのシ
リンダにそれぞれ対応する５つの吐出ポート２３５が設
けられており、これらの吐出ポート２３５は図示しない
吐出弁によって開閉され、これが開かれた時は吐出室２
２９に連通する。この吐出室２２９は第４図の通路２３
６を介して第１図、第２図の吐出２１ｉと連通する。

以上の説明から明らかなように、冷蔵用副吸入室２３４
と連通可能な１個のシリンダ２１７ａが冷蔵用の副圧縮
部２１ｂを構成し、また冷凍用副吸入室２４１と連通可
能な１個のシリンダ２１７ｂが冷凍用圧縮部２１ｃを構
成し、他の８個のシリンダ２１７が冷房用の主圧縮部２
１ａを構成している。主吸入口である冷房用吸入口２１
ｄは第２図、第３図に示すようにシリンダブロック２１
５の外周面上部に設けられており、かつ後述の構造によ
り斜板室２１８と連通している。斜板室２１８はスルー
ボルト２２４とボルト孔２２４ａとの間隙により形成さ
れた通路を介して左、右の吸入室２３１と連通する。従
って、斜板室２１８から吸入室２３１に流入した冷媒は
吸入ポート２２５を通ってシリンダ２１７ａ、２１７ｂ
以外の全シリンダ２１７に吸入される。一方、冷蔵用吸
入口２１ｅから冷蔵用副吸入室２３４に流入した冷媒は
シリンダ２１７ａに対応する吸入ポート２２５を通って
このシリンダ２１７ａ、すなわち冷蔵用副圧縮部２１ｂ
に吸入される。同様に、冷凍用吸入口２１ｆから冷凍用
副吸入室２４１に流入した冷媒はシリンダ２１７ｂに対
応する吸入ポート２２５を通って、このシリンダ２１７
ｂ、すなわち冷蔵用副圧縮部２１ｃに吸入される。

冷房用吸入口２１ｄと斜板室２１８とを連通させるため
に、各シリンダボア２１６の内面にはこのシリンダボア
２１６の軸方向中央部に連通溝２３７が形成されてお
り、この溝２３７はシリンダボア２１６内のピストン２
１２の周りの１部分にわたって円周方向に延びる環状を
なしている。この連通溝２３７が斜板室２１８に直接開
口すると共に、図示しない連通孔を介して上記冷房用吸
入口２１ｄに連通している。

なお、圧縮機２１の吐出口２１ｉは第２図に示すように
冷房用吸入口２１ｄと並んだ状態でシリンダブロック２
１５の外側面上部に設けられており、この吐出口２１ｉ
が第４図、第５図に示される通路２３６を介して、左右
の端板２２２、２２３内の吐出室２２９、２２９と連通
している。

第１図において示した冷蔵用連通路２１ｇは、冷蔵用副
圧縮部２１ｂを構成するシリンダ２１７ａ内のピストン
２１２の下死点近傍の位置においてこのシリンダ２１７
ａの内周面にその全周にわたって形成された円周方向の
環状溝２３８を有し、この溝２３８はピストン２１２を
囲んでシリンダ２１７ａの周壁内に円周方向に相互に隔
てて穿設された複数の軸方向の連通孔２３９（第５図）
を介して斜板室２１８および連通溝２３７に常時連通し
ている。従って、シリンダ２１７ａ内のピストン２１２
が第３図の矢印Ｇ方向に動いて冷蔵用吸入口２１ｅから
の低圧冷媒を副吸入室２３４、吸入ポート２２５を介し
て吸込み、しかる後ピストン２２が下死点付近に達し
て、円周方向環状溝２３８をシリンダ２１７ａに開口さ
せると、今後は冷房用の低圧冷媒が溝２３７および斜板
室２１８から連通路２１ｇをなす連通孔２３９、環状溝
２３８を通ってシリンダ２１７ａに流入して、このシリ
ンダ２１７ａ内の冷蔵用低圧冷媒と混ざり合う。こで、
冷蔵用低圧冷媒の圧力を1.2kg／cm²Ｇ、冷房用の低圧冷
媒の圧力を2.5kg／cm²Ｇとすると、シリンダ２１７ａ内
に連通路２１ｇを介して冷房用低圧冷媒が流入して冷蔵
用低圧冷媒と混ざり合った時には、このシリンダ２１７
ａ内の冷媒の圧力は主圧縮部２１ａを構成する他のシリ
ンダ２１７の圧縮開始時点における圧力、即ち、2.5kg
／cm²Ｇとほぼ等しくなる。

上記と同様の構成が冷凍用連通路２１ｈにも採用されて
おり、冷凍用副圧縮部２１ｃを構成するシリンダ２１７
ｂ内のピストン２１２の下死点近傍の位置においてこの
シリンダ２１７ｂの内周面にその全周にわたって円周方
向の環状溝（図示せず、前記環状２３８と同じ）を形成
し、この環状溝は、ピストン２１２を囲んでシリンダ２
１７ｂの周壁内に円周方向に相互に隔てて穿設された複
数の軸方向の連通孔２４２（第５図）を介して斜板室２
１８および連通溝２３７に常時連通している。従って、
シリンダ２１７ｂ内のピストン２１２が第３図の矢印Ｇ
方向に動いて冷凍用吸入口２１ｆからの低圧冷媒を副吸
入室２４１、吸入ポート２２５を介して吸込んだ後、ピ
ストン２１２が下死点付近に達して、円周方向の環状溝
がシリンダ２１７ｂに開口すると、今後は冷房用の低圧
冷媒が溝２３７および斜板室２１８から連通路２１ｈを
なす連通孔２４２及び環状溝を通ってシリンダ２１７ｂ
に流入して、このシリンダ２１７ｂ内の冷凍用低圧冷媒
と混り合う。ここで、冷凍用低圧冷媒の圧力を例えば0.
5kg／cm²Ｇとすると、シリンダ２１７ｂ内に連通路２１
ｈを介して冷房用低圧冷媒が流入して冷凍用低圧冷媒と
混り合った時には、このシリンダ２１７ｂ内の冷媒圧力
は冷房用主圧縮部２１ａを構成する他のシリンダ２１７
の圧縮開始時点における圧力（2.5kg／cm²Ｇ）とほぼ等
しくなる。

以上のことから、冷蔵冷凍用シリンダ２１７ａ、２１７
ｂ内の圧縮工程は冷房用の他のシリンダ２１７の圧縮開
始圧力とほぼ同じ圧力から始まり、圧縮された冷媒は共
通の吐出室２２９に吐出されて他のシリンダ２１７から
吐出された冷媒と合流し、通路２３６を経て第１図、第
２図の吐出口２１ｉから凝縮器２２に向けて吐出され
る。

従って、冷蔵冷凍用圧縮部２１ｂ、２１ｃもピストンに
よる冷媒の圧縮は冷房用圧縮部２１ａと同じ圧力の状態
から圧縮すればよいため、圧縮機２１は、それぞれ異な
る吸入圧力の状態から、圧縮をする場合に比べ省動力と
なる。

ところで、前述した円周方向の環状溝２３８（以下、便
宜上「スリット」と呼ぶ）を通って冷蔵冷凍用シリンダ
２１７ａ、２１７ｂに入る冷房用低圧冷媒の流入量（こ
れを「スリット流入率」と呼ぶ）と、冷蔵冷凍用副吸入
口２１ｅ、２１ｆからシリンダ２１７ａ、２１７ｂ内に
吸入される冷蔵冷凍用低圧冷媒の流入量（これを「体積
効率と呼ぶ）はスリット２３８の幅、すなわち、シリン
ダ２１７ａ、２１７ｂの軸方向寸法ｌ（第６図）で決定
される。第７図はこの点に関する種々の実験の結果を示
すもので、実験においてはスリット２３８をシリンダ２
１７ａ、２１７ｂの内面の全周ににわたって設け、スリ
ット幅ｌをそれぞれ種々変化させてみた。ここで、ピス
トン２１２のストロークに対するスリット２３８の幅ｌ
の比を１００倍したものを「スリット開口比」と呼び、
このスリット開口比を第７図の横軸にとっている。

第７図から明らかなように、冷蔵側及び冷凍側の体積効
率（低圧冷媒の流入量）はスリット開口比の増加に伴っ
て減少するので、この減少を抑えるにはスリット幅ｌは
短い方が良く、一方、スリット流入率（スリット２３８
から流入する冷房用低圧冷媒の流入量）は、スリツト開
口比の増加に伴って増加はするが、この増加はそれぞれ
スリット開口比のある値の点で終り、それ以上は増加し
ない（この点を「飽和点」と呼ぶ）。従って、シリンダ
２１７ａ、２１７ｂの吸入行程の途中においてピストン
２１２の移動によってスリット２３８がシリンダ２１７
ａ、２１７ｂに対して開くこととによって生じる体積効
率の減少を最小限に抑えかつスリツト流入率を十分に確
保するためには、スリット２３８をシリンダ２１７ａ、
２１７ｂの内面の全周にわたって設けると共にスリット
開口率を冷蔵側は約1.6％〜2.4％の範囲に、また冷凍側
は2.0％〜2.8％の範囲に、設定するのが最適であること
が第７図から明らかである。

上記圧縮機２１の吐出口２１ｉは、第１図に示すように
凝縮器２２に接続され、凝縮器２２の吐出側はレシーバ
２３に接続されている。レシーバ２３の吐出側には冷房
用減圧装置、本例では温度作動式膨張弁２４、およびこ
れに接続する冷房用蒸発器２５が設けられており、この
蒸発器２５の空気上流側には、冷房用空気の送風ファン
５０が配設されている。蒸発器２５の冷媒出口側には冷
房用吸入配管４５によって圧縮機２１の冷房用吸入口２
１ｄに接続されている。

一方、冷蔵用冷却ユニット２６は、前記の冷房用膨張弁
２４および蒸発器２５と並列に設けられており、この冷
蔵用ユニット２６は、冷蔵用減圧装置の具体例である定
圧膨張弁２７と、これに接続する冷蔵用蒸発器２８ａ
と、冷媒ガスを圧縮機吸入側への一方向にのみ通過させ
る逆止弁２９とを有している。この逆止弁２９の吐出側
は、冷蔵用吸入配管４６によっ前記圧縮機２１の冷蔵用
吸入口２１ｅに接続されている。前記定圧膨張弁２７は
その下流圧力すなわち冷蔵用蒸発器２８ａ内の圧力が設
定圧力例えば1.2kg／cm²Ｇ以下に低下すると開弁するも
のである。

上記冷蔵用冷却ユニット２６に並列して、冷凍用の冷却
ユニット３０が設けられており、この冷凍用冷却ユニッ
ト３０は、冷凍用減圧装置の具体例である定圧膨張弁３
１と、これに接続する冷凍用蒸発器３２ａと、冷媒ガス
を圧縮機吸入側への一方向にのみ通過させる逆止弁３３
とを有している。この逆止弁３３の吐出側は、配管４７
によって前記圧縮機２１の冷凍用吸入口２１ｆに接続さ
れている。また、定圧膨張弁３１はその下流圧力すなわ
ち冷凍用蒸発器３２ａ内の圧力が設定圧力例えば0.5kg
／cm²Ｇ以下に低下すると開弁するものである。

なお、前記冷房用吸入配管４５と冷蔵用吸入配管４６を
直結する連通路４９には電磁弁４８ａが設置され、この
電磁弁４８の開弁により上記両配管４５、４６が連通す
るようになっている。

同様に、前記冷房用吸入配管４５と冷凍用吸入配管４７
を直結する連通路５０には電磁弁４８ｂが設けられ、こ
の電磁弁４８ｂの開弁により吸入配管４５と４７が連通
するようになっている。

また、冷蔵用蒸発器２８ａは蓄冷剤２８ｂが満たされた
蓄冷器３５の内に収められており、同様に冷凍用蒸発器
３２ａは蓄冷剤３２ｂが満たされた蓄冷器３６の内に収
められており、その詳細構造は後述する。

次に、上記のように構成される冷凍サイクル装置の電気
回路について説明すると、１は車載バッテリであり、こ
のバッテリ１には冷房用スイッチ２を介して冷房用制御
回路３が接続されている。４は冷蔵庫スイッチであり、
冷房用スイッチ２を介してバッテリ１に接続されてお
り、そして冷蔵庫スイッチ４には、冷蔵庫制御回路５が
接続されている。６は冷房用蒸発器２５の空気吹出側に
取付けられた温度センサで、サーミスタよりなり、冷房
用制御回路３に接続されている。この温度センサ６は冷
房用蒸発器２５の凍結を防止するために吹上空気温度が
設定温度以下になると抵抗値が増大し、冷房用制御回路
３はこの抵抗値の変化を判別し、電磁クラッチ２０への
通電をオフし、圧縮機２１を停止させるようになってい
る。

７は冷蔵用蒸発器２８ａが収められた蓄冷器３５の外表
面温度を感知するように取付けられた温度センサで、サ
ーミスタよりなる。８は冷凍用蒸発器３２ａが収められ
た蓄冷器３６の外表面温度を感知するように取付けられ
た温度センサで、サーミスタよりなる、これら両温度セ
ンサ７、８は共に冷蔵庫制御回路５に接続されている。

電磁弁４８ａおよび４８ｂはいずれも冷蔵庫制御回路５
からの出力信号により開閉制御されるようになってお
り、そしてこの両電磁弁４８ａおよび４８ｂとして、本
例では通電されたときに閉じ、通電が遮断されたときに
開く構造のものを用いている。また、冷蔵庫制御回路５
は温度センサ７、８の検出する温度に基づき、ランプ、
ＬＥＤ等の表示装置９、１０を点燈させるようになてい
る。

前述した冷蔵用蒸発器２８ａを収納する冷蔵用蓄冷器３
５および冷凍用蒸発器３２ａを収納する冷凍用蓄冷器３
６は１つの冷凍冷蔵庫内に設置されるものであり、次に
この冷凍冷蔵庫の構造を第８図、第９図により説明する
と、本発明による冷凍冷蔵庫６０は例えばトラツクの車
室内において運転席７１の後方に位置する仮眠用後部座
席７２の上部壁面に図示しないブラケットにより取付け
られている。冷凍冷蔵庫６０のケース６１の前面にはド
ア６２が開閉自在に設けられている。冷凍冷蔵庫６０の
ケース６１はポリエチレンまたはポリプロピレンなどか
らなる２重の樹脂製部材を用いたいわゆる２重壁構造の
箱体であって、断熱性向上のために２重壁構造の間には
硬質ポリウレタンなどの断熱材を注入してある。ドア６
２も同様に２重壁構造と硬質ポリウレタンなどの断熱材
とを組み合わせた構造であって、図示しないヒンジによ
り開閉自在にケース６１と連結されている。冷蔵庫６０
のケース内部には熱伝導性に優れた硬質部材よりなる仕
切板６３により上下方向に仕切られている。仕切板６３
の上側とされた庫内の左側上部に前記ケース６１と同様
な２重の樹脂製部材を用い、内部には樹脂製の断熱材が
注入された断熱部材よりなる冷凍庫６４が設置され、冷
凍庫６４にはこれと同様な２重壁構造と硬質ポリウレタ
ンなどの断熱部材とを組み合わせたドア６５がヒンジに
より開閉自在に連結されている。冷凍庫６４内の奥方に
はステンレスやアルミニウムなどの熱伝導性および耐食
性に優れた部材より形成され、内部に適度の容量を有し
冷凍用蓄冷器３６が配置されている。冷凍用蓄冷器３６
の内部には、冷凍温度を長時間維持すべく冷凍用蓄冷材
３２ｂとして例えば−１１℃の融点を備えた塩化カリウ
ム１９．７％共晶溶液が４００ｇ封入されるとともに、
銅パイプ等を蛇行状に折曲した冷凍用冷媒蒸発器３２ａ
が配置されている、冷凍用冷媒蒸発器３２ａの冷媒入口
側には定圧膨張弁３１が設けられ、冷媒出口側には逆止
弁３３が設けられ、冷凍用蓄冷器３６を除く冷凍庫６４
の内部は仕切板６６により上下に仕切られており、上側
および下側に分割された空間は被冷凍物Ａを収納するス
ペースとされる。一方、前述した仕切板６３の上側の室
の右側奥方には前記冷凍用蓄冷器３６と同様に熱伝導性
および耐食性に優れた部材より形成され、内部に適度の
容量を有する冷蔵用蓄冷器３６が設置されており、この
冷蔵用蓄冷器３５の内部には冷蔵用蓄冷材２８ｂとして
水が１０００ｇ封入されていると共に、パイプ等により
折曲げられ蛇行状に形成された冷蔵用冷媒蒸発器２８ａ
が設置されている。冷蔵用冷媒蒸発器２８ａの冷媒入口
側には、定圧膨張弁２７が設けられ、冷媒出口側には逆
支弁２９が設けられている。冷凍庫６４および冷蔵用蓄
冷器３５を除くケース６１内部は被冷蔵物Ｂを収納する
スペースとする。ケース６１の内部から外部へ４本の冷
媒配管が導出されており、第１図の電磁弁４８ａ、４８
ｂはケース６１の外部において適宜の場所に設置されて
いる。

次に、上記構成において本実施例の作動を説明する。い
ま、自動車用エンジンが作動しているときに、冷房用ス
イッチ２を入れると、冷房用制御回路３を介して電磁ク
ラッチ２０の励磁コイルに電流が流れて、電磁クラッチ
２０が接続されるので、エンジンの駆動力が圧縮機２１
に伝達され、圧縮機２１は回転し、冷媒ガスの圧縮を行
う。

上記状態において、冷蔵庫スイッチ４の開閉、および蓄
冷、２８ｂ、３２ｂの凍結、未凍結の各場合について順
次説明する。

まず最初に、冷蔵庫スイッチ４を閉じている場合で、か
つ蓄冷材２８ｂ、３２ｂが共に凍結していない場合につ
いて述べる。

ここで、蓄冷材２８ｂ、３２ｂの凍結度合は、蓄冷器３
５、３６の表面温度がそれぞれ−２℃、−１２℃以下で
あれば十分に凍結していることが実験より判明している
ので、上記−２℃、−１２℃をそれぞれ制御回路５にお
いて設定温度として定め、この設定温度と温度センサ
７、８の検出温度とを制御回路５内の比較器にて比較判
断して、蓄冷材２８ｂ、３２ｂの凍結有無を判断する。
そして、蓄冷材２８ｂ、３２ｂが凍結していない時に
は、上記比較器の出力により２個の電磁弁４８ａ、４８
ｂに通電して、この電磁弁４８ａ、４８ｂを常時閉弁状
態とする。

圧縮機２１より吐出された冷媒ガスは、凝縮器２２によ
り冷却されて凝縮し、レシーバ２３に液化冷媒がたくわ
えられる。この液化冷媒は冷房用の温度作動式膨張弁２
４、冷蔵用の定圧膨張弁２７および冷凍用定圧膨張弁３
１の作用により減圧して、低温低圧の気液二相冷媒とな
り、その後蒸発器２５、２８ａ、３２ａにおいて蒸発
し、周囲の熱を奪う。そして、冷房用蒸発器２５を通過
した冷媒は配管４５を経て冷房用吸入口２１ｄより圧縮
機２１に吸入される。一方、冷蔵用蒸発器２８ａを通過
した冷媒は逆止弁２９、配管４６を経て冷蔵用吸入口２
１ｅに吸入され、また冷凍用蒸発器３２ａを通過した冷
媒は逆止弁３３、配管４７を経て冷凍用吸入口２１ｆよ
り圧縮機２１に吸入される。ここで、冷蔵および冷凍用
圧縮部２１ｂ、２１ｃは前述した通り吸入工程の終わり
で、連通路２１ｇ、２１ｈによって冷房用圧縮部２１ａ
に連通して、冷房用蒸発器２５を経た冷媒の圧力（例え
ば２５kg／cm²Ｇ）まで圧力が上昇するので、圧縮機２
１の全気筒は全て圧力が2.5kg／cm²Ｇの冷媒を圧縮す
る。そして、冷蔵用冷却ユニット２６に供給された冷媒
は、定圧膨張弁２７（設定圧1.2kg／cm²Ｇ）の作用によ
り、冷蔵用蒸発器２８ａ内において蒸発圧力1.2kg／cm²
Ｇ、蒸発温度−１０．５℃の状態となり、蓄冷器３５内
の蓄冷剤２８ｂが次第に凍結される。また、冷凍用冷却
ユニット３０に供給された冷媒は、定圧膨張弁３１の作
用により、冷凍用蒸発器３２ａ内において蒸発圧力0.5k
g／cm²Ｇ、蒸発温度−２１℃の状態になり、蓄冷器３６
内の蓄冷剤３２ｂが次第に凍結される。また、冷房用蒸
発器２５において膨張弁２４の作用により通常の冷房負
荷の下では蒸発圧力2.5kg／cm²Ｇ、蒸発温度４℃の状態
となる。

第１０図は本発明による冷凍サイクルのモリエル線図で
あって、９０は冷房用蒸発器２５における蒸発圧力を示
し、９１は冷蔵用蒸発器２８ａにおける蒸発圧力を示
し、９２は冷凍用蒸発器３２ａにおける蒸発圧力を示
す。

次に、冷蔵庫スイッチ４を閉じている場合で、かつ冷凍
用蓄冷剤３２ｂだけが十分に凍結している場合、すなわ
ち冷凍用蓄冷器３６の外表面温度が−１２℃以下のとき
について述べる。このときは、温度センサ８の検出信号
を制御回路５内の比較器が判別して電磁弁４８ｂへの通
電を遮断し、電磁弁４８ｂを常に開いたままとする。ま
た、電磁弁４８ａは閉弁したままである。電磁弁４８ｂ
の開弁により連結部５０を介して圧縮機２１の冷凍用副
吸入口２１ｆに冷房側の冷媒（圧力は2.5kg／cm²Ｇ）が
流入するので、冷凍用定圧膨張弁３１が閉じ、冷凍用冷
却ユニット３０に冷媒が流れなくなる。一方、冷蔵用蒸
発器２８ａには冷媒が流れ、冷蔵用蓄冷剤２８ｂの凍結
を行う。また、制御回路５は上記電磁弁４８ｂへの通電
を遮断すると共に、冷凍用表示装置１０に通電して点灯
することにより、冷凍用蓄冷剤３２ｂの凍結終了を表示
する。

なお、冷凍用蒸発器３２ａの下流には、逆止弁３３が配
設されているので、冷房側の冷媒が配管４７を通って冷
凍用蒸発器３２ａ内の圧力を急激に上昇させるというこ
とはない。

次に、冷蔵庫スイッチ４を閉じている場合で、かつ冷蔵
用蓄剤剤２８ｂだけ十分に凍結している場合、すなわち
冷蔵用蓄冷器３５の表面温度が−２℃以下のときについ
て述べる。このときは、温度センサ７の検出信号に応じ
て制御回路５が電磁弁４８ａへの通電を遮断し、この電
磁弁４８ａを開く。これにより、連通路４９を介して圧
縮機２１の冷蔵用副吸入口２１ｅに冷房側の冷媒が流入
するので、冷蔵用定圧膨張弁２７が閉じ、冷蔵用冷却ユ
ニット２６に冷媒が流れなくなる。一方、冷凍用蒸発器
２８ａには冷媒が流れ、冷凍用蓄冷剤３２ｂの凍結を行
う。制御回路５は冷蔵用蓄冷器３５の外表面温度が設定
温度（−２℃）以下に低下すると、温度センサ７の検出
信号を比較判別して、冷蔵用表示装置９を点灯させ、冷
蔵用蓄冷剤２８ｂの凍結終了を表示する。このときも、
逆止弁２９によって冷房側の冷媒が冷蔵用蒸発器２８ａ
内に逆流することを阻止する。

最後に、冷蔵庫スイッチ４を閉じている場合で、かつ蓄
冷剤２８ｂ、３２ｂが両方とも十分に凍結している場
合、すなわち冷蔵用蓄冷器３５の外表面温度が−２℃以
下で、冷凍用蓄冷器３６の外表面温度が−１２℃以下の
とき、あるいは冷蔵庫スイッチ４を開いている場合につ
いて述べる。

この場合は、冷蔵用冷却ユニット２６および冷凍用冷却
ユニット３０に冷媒を流す必要がないので、制御回路５
の出力信号により電磁弁４８ａ、４８ｂをいずれも開弁
して連通路４９、５０を介して配管４５を配管４６、４
７に連通する。これにより、冷房側の冷媒が連通路４
９、５０、配管４６、４７を経て、冷蔵、冷凍用吸入口
２１ｅ、２１ｆから冷蔵用圧縮部２１ｂ、冷凍用圧縮部
２１ｃにも流入するので、圧縮機２１の全気筒を冷房用
に用いることができる。このとき、冷蔵用、冷凍用蒸発
器２８ａ、３２ａの下流にはそれぞれ逆止弁２９、３３
が配設されているので、冷房用蒸発器２５を通った冷媒
ガスが冷蔵用、冷凍用蒸発器２８ａ、３２ａ内に逆流し
て、この蒸発器２８ａ、３２ａ内の圧力を急激に上昇さ
せるということはない。一方、定圧膨張弁２７、３１は
低圧側圧力が各々設定圧力1.2、0.5kg／cm²Ｇより高く
なると自動的に閉じるので冷媒の供給を止める。このと
き、表示装置９、１０は共に点灯して、蓄冷剤２８ｂ、
３２ｂの凍結終了を表示する。

また、自動車用空調装置においては、周知のごとく種々
の信号により圧縮機２１が断続制御されるが、この断続
制御により圧縮機２１が停止した場合には、冷房用の蒸
発器２５内の蒸発圧力は次第に上昇するが、上記と同様
にして冷凍冷蔵用の蒸発器２８ａ、３２ａ内の圧力は上
昇しない。

以上のように、冷凍サイクルを運転し、蓄冷剤２８ｂ、
３２ｂを凍結させておくことにより、駐車時などの冷凍
サイクル停止時にも、庫内の温度は融解潜熱により低く
保たれ、内容物を低い温度の状態で維持できる。

なお、上記の説明において、冷蔵庫制御回路５の具体的
構成の図示を省略したが、この制御回路５を、周知の比
較器、論理回路等を組み合わせて容易に構成できること
は当業者にとって自明である。

本発明は上述の実施例に限定されることなく、種々の態
様で幅広く実施可能であり、以下代表的な変形例を列記
する。

(1)圧縮機２１として斜板式の多気筒のものを使用する
場合に、冷蔵および冷凍用圧縮部２１ｂ、２１ｃはそれ
ぞれ１気筒のみでなく、冷凍冷蔵庫に必要な能力に応じ
て適宜増加させてもよいことはもちろんである。

(2)また、圧縮機２１は上記のような斜板式の多気筒の
ものの他に、ベーン型圧縮機についても適用できる。そ
の場合、ロータの回転方向に沿って吸入圧力の低い順に
冷凍用吸入口２１ｆ、冷蔵用吸入口２１ｅ冷房用吸入口
２１ｄを順次開口すれば、それぞれの圧縮部２１ｃ、２
１ｂ、２１ａは全て最も高い吸入圧2.5kg／cm²Ｇになっ
た状態で冷媒の圧縮を開始することが可能となる。

(3)冷凍および冷蔵用の蓄冷剤２８ｂ、３２ｂの凍結度
合を検出する温度センサ７、８は、冷凍および冷凍庫内
温度を検出してもよく、また温度センサ７、８として、
サーミスタ代わりにリードスイッチ等を用いた温度スイ
ッチを用いてもよい。

(4)冷凍冷蔵側の減圧装置としては、定圧膨張弁２７、
３１以外に温度作動式の通常の膨張弁、あるいは電磁弁
と固定絞りの組合せ等を使用できる。

(5)冷房用制御回路３および冷蔵庫制御回路５は一体化
してもよく、またこの両回路3.5をディジタル演算処理
を行うマイクロコンピュータを用いて構成してもよい。

(6)定圧膨張弁２７、３１の設定圧は、庫内を冷却した
い温度および蓄冷剤２８ｂ、３２ｂの凍結温度等によ
り、自由に変更し得る。

(7)蓄冷剤２８ｂ、３２ｂとしては、何を用いてもよ
く、また蓄冷器３５、３６内に蓄冷剤２８ｂ、３２を満
たし、その中に蒸発器配管を浸す方式に限らず、アルミ
箔や樹脂製の変形容易な薄肉袋体内に密封された蓄冷剤
を用い、この蓄冷剤を蒸発器２８ａ、３２ａの配管に圧
着する構造としてもよい。

(8)蒸発器２８ａ、３２ａは蓄冷剤２８ｂ、３２ｂを冷
却するものに限らず、庫内空気を直接冷却するものにも
適用でき、その場合、庫内ファンの使用の有無は問わな
い。

(9)第１図の冷凍サイクルでは、冷蔵庫側に冷蔵用およ
び冷凍用の２つの冷却ユニット２６、３０を有している
が、これらと並列に電磁弁、定圧膨張弁、蒸発器、逆止
弁およびその接続配管を設けた冷却ユニットを更に追加
してもよく、冷却ユニットの数は何ら限定するものでは
ない。

(10)電磁弁４８ａ、４８ｂの代わりに、圧電素子の変位
により弁体の開閉を行う電気制御弁とか、モータ作動式
の弁を用いることもでき、要は電気制御弁であればどの
ような弁でも使用できる。

(11)また、前述の実施例では、冷房、冷蔵、冷凍の３機
能を得る場合について説明したが、本発明は機能を必要
としない用途にも適用可能であり、例えば、単一の冷蔵
庫において、三つ以上の異なる冷却温度（蒸発圧力）を
設定する場合などに、本発明は有効に実施できる。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、１つの圧縮機、１つ
の凝縮器を共通利用する簡単な冷凍サイクルでもって、
３つの異なる冷却温度を得ることができるという優れた
効果がある。

しかも、第１〜第３の３つの吸入口２１ｄ、２１ｅ、２
１ｆを独立に設けているにもかかわらず、第２、第３の
吸入口２１ｅ、２１ｆから吸入された冷媒に対してその
圧縮前に第１の吸入口２１ｄからの圧力の高い冷媒を混
入するようにしているから、第１の吸入口２１ｄからの
冷媒流量を実質的に増加でき、第１の蒸発器における冷
却能力（例えば冷房能力）を高めることができる。換言
すれば、第２、第３の蒸発器による冷却作用（例えば冷
蔵冷凍作用）を得ているにもかかわらず、第１の蒸発器
による冷却能力（例えば冷房能力）の低下を僅かにする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

図面はすべて本発明の実施例を示すものであって、第１
図は本発明の冷凍サイクル図で、電気回路を含んでい
る。第２図は第１図の圧縮機２１の要部破断斜視図、第
３図は同圧縮機２１の縦断面図、第４図は第３図の部分
断面側面図、第５図は第３図のＡ−Ａ矢視断面図、第６
図は第５図のＢ−Ｂ矢視断面図、第７図は本発明におけ
る圧縮機の連通機構の作動説明図、第８図は冷凍冷蔵庫
の取付位置を例示する車室内の部分斜視図、第９図は冷
凍冷蔵庫の開ドア状態における透視斜視図、第１０図は
冷凍サイクルのモリエル線図である。 ２１…圧縮機，２１ｉ…吐出口，２１ｄ…冷房用吸入口
（第１の吸入口），２１ｅ…冷蔵用吸入口（第２の吸入
口），２１ｆ…冷凍用吸入口（第３の吸入口），２１
ｇ，２１ｈ…連通機構，２２…凝縮器，２４…冷房用減
圧装置（第１の減圧装置），２５…冷房用蒸発器（第１
の蒸発器），２７…冷蔵用減圧装置（第２の減圧装
置），２８ａ…冷蔵用蒸発器（第２の蒸発器），３１…
冷凍用減圧装置（第３の減圧装置），３２ａ…冷凍用蒸
発器（第３の蒸発器）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】(a)少なくとも第１の吸入口、第２の吸入
   口、および第３の吸入口を独立に設け、前記３つの吸入
   口からそれぞれ吸入された冷媒を圧縮し、１つの吐出口
   から吐出するように構成された圧縮機と、 (b)この圧縮機より吐出されたガス冷媒を液冷媒に凝縮
   するように設けられた凝縮器と、 (c)この凝縮器の冷媒出口側と前記第１の吸入口との間
   に設けられた第１の減圧装置および第１の蒸発器と、 (d)前記凝縮器の冷媒出口側と前記第２の吸入口との間
   に設けられた第２の減圧装置および第２の蒸発器と、 (e)前記凝縮器の冷媒出口側と前記第３の吸入口との間
   に設けられた第３の減圧装置および第３の蒸発器とを具
   備し、 (f)前記第１の減圧装置、第２の減圧装置および第３の
   減圧装置は、第１の蒸発器、第２の蒸発器、第３の蒸発
   器の順に蒸発圧力が低くなるように構成されており、 (g)前記圧縮機には、前記第２の吸入口から吸入された
   冷媒をその圧縮前に前記第１の吸入口から吸入された圧
   力の高い冷媒と混合する連通機構、および前記第３の吸
   入口から吸入された冷媒をその圧縮前に前記第１の吸入
   口から吸入された圧力の高い冷媒と混合する連通機構が
   備えられているとを特徴とする冷凍サイクル装置。