JPH01179877A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は飽和温度検出回路友着する冷凍装置に関するも
のである。

（０）従来の技術 従来の冷凍装置は第１０図に示す如く、圧縮機ａから吐
出された高温高圧の冷媒は、四方弁すを通り凝縮器Ｃに
導かれ外部の熱と熱交換し、高圧の凝縮ン夜となる。該
凝縮ン夜は、膨弓長弁ｄｊこよって紋られ、低温低圧も
こなり蒸発器ｅｊこ導かれ蒸発する。蒸発器ｅで外部の
熱と熱交換した冷媒は気化し、圧縮機ａの吸入側に至る
。このように冷凍サイクルが形成されるが、通常、圧縮
機ａの吸入側の気体の温度は、吸入圧力の飽和温度より
わずかに高く保つことが望ましい。

そこで圧縮機ａの吸入側の温度を、吸入温度検出器りに
よって検出し、又、飽和温度検出器１によって吸入圧力
の飽和温度を検出し、その二つの信号を受けて沼度差調
整器Ｊが膨張弁ｄの開度を調整し圧縮機ａの吸入側の温
度を吸入圧力の飽和温度よりわずかに高くし適正な冷凍
サイクルを維持している。この吸入圧力の飽和温度を知
る従来の方法は、凝縮９によって凝縮した高圧の液冷媒
をキャピラリチューブｆで圧縮機ａの吸入側に導き、そ
こで蒸発させ、吸入圧力に相当する飽和温度を検出して
いた。

（ハ）発明が解決しようとする課題 従来の技術では、凝縮器によって凝縮した高圧の液冷媒
を、キャピラリチューブで圧縮機の吸入側に導き、そこ
で蒸発させることにより、飽和温度を検出していた。こ
れは、冷凍サイクルの高圧と低圧をバイパスすることで
あり、高圧の液を、直接低圧側で蒸発させるので飽和温
度を検出する為に使用される冷媒量は多く、運転効率の
低下を招き、又、圧縮機の停止時において、膨張弁を締
めても、キャピラリチューブを通じて冷媒の移動があり
低圧側に冷媒液の蓄積が起こり、圧縮機の起動時に、ン
夜圧縮に至る等の不都合を生ずる。本発明は上記に鑑み
てなされたもので、高圧液冷媒を直接、低圧側に導くこ
となく、又、少ない冷媒量により、蒸発器飽和温度と凝
縮器飽和温度を検出し、冷凍ザイクルの制御に供するこ
とを第一９６目的とし、さらに、冷媒回路の高圧側と低
圧側とを、膨張弁を締めることによって分離し、停止時
における冷媒の移動し乙よる課題を解決する乙とを第二
の目的とするものである。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は上記のような法部に着目してなされたもので、
圧縮機、四方弁、凝縮器、膨張弁、蒸発器を環状に接続
した冷凍装置において、凝縮器入口側から、凝縮器熱交
換部、凝縮器ン夜溜邪の上部、凝縮器液溜部の下部、凝
縮器キャピラリチューブを順次接続し、凝縮器出口と膨
張弁入口間の配管しこ至るように構成した凝縮器飽和温
度検出回路と、膨張弁出口と蒸発器入口間の配管から、
蒸発器キャピラリチューブ、蒸発器液溜部の下部、蒸発
器液溜部の上部、蒸発器熱交換部を順次接続し、蒸発器
出口側に至るように構成した蒸発器飽和温度検出回路を
有する冷凍装置を提供しようとするものである。

（ホ）作用 次に、この冷凍装置の作用比ついて第１図に示す基本回
路構成図に基づいて説明する。図中、実線矢印で示す冷
媒の流れを、冷媒サイクルの代表例とすると、圧縮機１
から吐出された高温高圧の冷媒は、四方弁２を通り、凝
縮器３に導かれ、外部の熱と熱交換し、高圧の凝縮液と
なり、凝縮器３の出口に至る。この時、凝縮器飽和温度
検出回路は、凝縮器３の出入口間に並列に接続されてい
るので、凝縮器飽和温度検出回路にも、四方弁２と凝縮
器３を結ぶ配管から分流した高温高圧の気体冷媒が流入
する。この冷媒は、凝縮器熱交換部６にて外部の熱と熱
交換し、気液混合状態となって凝縮器液溜部７の上部か
ら流人する。

凝縮器液溜部７の下部には、凝縮器キャピラリチューブ
８が接続されており、気液混合状態の冷媒は、凝縮器３
と膨張弁４を結ぶ配管に流出する。

この凝縮器飽和温度検出回路を流れる冷媒の流量は凝縮
器飽和温度検出回路の出入口間の圧力と、凝縮器キャピ
ラリチューブ８の長さ、内径、及び凝縮器キャピラリチ
ューブ８に流人する冷媒の乾き度で決定される。

又、凝縮器キャピラリチューブ８は乾き度の大きい冷媒
では大きな抵抗となり、乾き度の小さい冷媒では小さな
抵抗となる。これは凝縮器液溜部７に滞留する冷媒を一
定の気液混合状態にする効果を奏する。

この様に冷媒が気液混合状態を保ちつつ流人流出してい
る凝縮器液溜部７の温度は凝縮器３の飽和温度を示すこ
ととなる。

又、凝縮器３により凝縮した高圧の液冷媒は、膨張弁４
により紋られ、低温低圧の気液混合状態となり蒸発器５
内に流人し、該蒸発器５内で蒸発し気体となり、蒸発器
５の出口に至る。

この時、蒸発器飽和温度検出回路にも、膨張弁４と蒸発
器５を結ぶ配管から分流した気液混合状態の冷媒が流入
する。この冷媒は、蒸発器キャピラリチューブ９を通り
、蒸発器液溜部１０の下部より蒸発器液溜部１０内に流
入する。

この蒸発器飽和温度検出回路辻温れる冷媒の流量は、蒸
発器飽和温度検出回路の出入口間の圧力と、蒸発器キャ
ピラリチューブ９の長さ、内径、及び蒸発器キャピラリ
チューブ９に流人する冷媒の乾き度で決定される。

又、蒸発器キャピラリチューブ９に導かれた気液混合状
態の冷媒が、蒸発器キャピラリチューブ９の内径に比べ
十分に大きい径の蒸発器液溜部１０に流人する時、流速
は極めて低下し、それが為に冷媒は気体と液体に分離し
、液冷媒は、その重量のゆえζこ蒸発器）夜溜部１０の
下部に蓄積し、気体冷媒は蒸発器液溜部１０の上部に移
動する。蒸発器液溜部１０の下部に蓄積しだ液冷媒が増
加してくると、蒸発器キャピラリチューブ９より蒸発器
液溜部１０に流人してくる）９謀にとって抵抗となり、
流人が抑制される。これは蒸発器液溜部１θ内の液）令
謀の量を一定しこする効果を奏する。

又、蒸発器液溜部１０の上部には蒸発器熱交換部１１が
接続されている為に、蒸発器液溜部１０内の圧力は、蒸
発器５と四方弁２　Ｑ、＝ぶ配管内の圧力と同一となり
、蒸発器液溜１１０内の液冷媒は該配管内の圧力で蒸発
し蒸発器液溜部１０の温度は、蒸発器飽和温度を示すこ
ととなる。また蒸発器５の出口の冷媒は四方弁２を通り
圧縮機１の吸入側に至る。

以上の様に圧縮機１から吐出した冷媒が該圧縮機１の吸
入側ζこ循環する冷凍サイクルを形成している。なお以
上の説明は図面第１図において、実線矢印で示ず冷媒の
流れの冷凍サイクルについて行なったが、四方弁２によ
って冷媒の流れを破線矢印で示す冷凍サイクルに切り換
えると、冷媒の流れ、及び冷凍サイクルを構成している
機能は逆転するが、作用は同様であり、各々の飽和温度
検出回路は可逆的動作を行なうので、破線矢印で示す冷
凍サイクルについての説明は省略する。

（へ）実施例 以下、本発明の実施例を図面に基ついて詳述ずれは、第
２図は、圧縮機１、四方弁２、凝縮器３、膨張弁４、蒸
発器５ここより一層１成される空気調和機の冷媒回路で
あり、実線矢印は、冷房運転の冷媒の循環を示し、＠線
矢印は、暖房運転の冷媒の循環を示す。膨張弁４として
は、電気信号によって、その弁開度が調節可能な機構を
具備する可逆式膨張弁である。第３図は、膨張弁の一種
である電気式膨張弁の一例を示すもので、ステッピング
モーター１１の回転動作は、ギア部１２に伝達されギア
ｇＰＪ１２の出力シャフトに嵌合接続された駆動ネジ１
３の回転動作はネジにより上下運動に変換される。駆動
ネジ１３の先端は弁１４の上端に対しピボット軸受状に
接触しており、駆動ネジ１３の上下動が該弁１４を開閉
する。

弁１４は弁本体１５にベローズ１６にとって気密に絹み
付けられている。

上記のごとく構成された冷凍回路において、四方弁２と
凝縮器３を結ぶ配管乞こ接続された凝縮器熱交換部６は
外部の熱と熱交換するように裸管の断熱されていない導
管であり、凝縮器３と熱交換する外部の熱と同じ雰囲気
におかれている。

凝縮器熱交換部６の内部に、圧縮機１より吐出された高
温のガス冷媒′ｂ疫禿人すると外部の熱と熱交換し、高
温のカスの一部は液化し、凝縮器熱交換部６と連接する
凝縮器ン夜溜部７の上部から凝縮器液溜部７内に流人す
る。該凝縮器熱交換部６での熱交換量が多いほど液化す
る冷媒量は多くなり、凝縮器液溜ｇｉＰＪ７に流人する
液冷媒も増加する。

凝縮器液溜部７の下部には凝縮器キャピラリチューブ８
が連接されており、該凝縮器キャピラリチューブ８は凝
縮器３の出口と膨張弁４の人口間の配管に接続されてい
る。よって凝縮器ン夜溜部７内に滞留する液冷媒は凝縮
器キャピラリチューブ８を通って、凝縮器３の出口と膨
張弁４の人口間の配管に流出する。

このとき、凝縮器キャピラリチューブ８は、液冷媒に対
しては小さな抵抗となり冷媒の流量は多いが、冷媒中の
気相域が増加するに従って凝縮器キャピラリチューブ８
の抵抗は増加し冷媒の流量は減少する。したがって凝縮
器液溜部部６での熱交換量の多少にかかわらず凝縮器ン
夜溜部７内冷媒は、一定の気液混合状態となり、該凝縮
器液溜部７の温度は凝縮器飽和温度を示すこととなる。

なお凝縮器熱交換部６の高温冷媒の取入口は四方弁２と
凝縮器３の間に設置される分配器の一部から取り出して
もよく、凝縮器キャピラリチューブ８の出口は、凝縮器
３と膨張弁４の間に設置される分配器の一部に接続して
もよい。

また膨張弁４と蒸発器５の間の配管に接続された蒸発器
キャピラリチューブ９には、膨張弁４を出た冷媒が分流
し、該冷媒は蒸発器キャピラリチューブ９を通り、蒸発
器ン夜溜部１０の下部より流入するが蒸発器キャピラリ
チューブ９の内径に比べ蒸発器液溜部１０の内径は十分
に大きいので、流入する冷媒の流速は極めて低下し、そ
れが為に冷媒は気体と液体に分離し、液冷媒は、その重
量のゆえここ蒸発器液溜部１ｏの下部に蓄積し、気体冷
媒は蒸発器液溜部１ｏの上部に移動する。

蒸発器液溜部１０の下部に蓄積した液冷媒が増加してく
ると、蒸発器キャピラリチューブ９より蒸発器液溜部１
０内に流人してくる冷媒にとって抵抗となり、流人が抑
制される。

これは蒸発器液溜部１０内のン夜冷謀の量を一定にする
効果を奏する。

また、蒸発器液溜ｇｉＰＪ１０の上部には蒸発器熱交換
部１１が接続されている為に、蒸発器液溜部１０内の圧
力は、蒸発器５と四方弁２を結ぶ配管内の圧力と同一と
なり、蒸発器液溜部１０内の液冷媒は該配管内の圧力で
蒸発し蒸発器液溜部１０の温度は、蒸発器飽和温度を示
すこととなる。

なお蒸発器キャピラリチューブ９の取り入れ口は、膨張
弁４と蒸発器５の配管の間ｔこ設置される分配器の一部
から取り出してもよく、蒸発器熱交換部１１の出口は蒸
発器５と四方弁２の間の配管に設置される分配器の一部
に接続してもよい。

又、凝縮器液溜部７にはサーミスタ等により温度を検知
する凝縮器飽和温度検出器１３を密接し、凝縮器飽和温
度に対応した電気信号を発生させる。

又、蒸発器液溜部１０にはサーミスタ等により温度を検
知する蒸発器飽和温度検出器１４を密接し、蒸発器飽和
温度に対応した電気信号を発生させる。

又、圧縮機１の吸入側の配管には、サーミスタ等により
温度を検知する吸入ガス温度検出器１５を密接し、吸入
ガス温度に対応した電気信号を発生させる。

このように発生させた凝縮器飽和温度、蒸発器飽和温度
、吸入ガス温度の信号を、電気式膨張弁駆動回路１２に
人力し、実線矢印で示す冷房運転時においては、蒸発器
飽和温度検出器１４の信号と吸入ガス温度検出器１５の
信号の差が一定となるように電気式膨張弁駆動回路１２
より電気式膨張弁４に信号を送り、電気式膨張弁４の弁
を開閉することにより、スーパーピーＨＩＪ御を行なう
。

さらに＠線矢印で示す暖房運転時；こおいては、蒸発器
５は凝縮器乙こなり、凝縮器３は蒸発器となり、その機
能は逆転し冷媒の流れも逆転するので、凝縮器飽和温度
検出器１３の信号が蒸発器飽和温度の信号となりその信
号と吸入ガス温度検出器１５の信号の差が一定となるよ
うに上記同様スーパーヒート制御を行なう。

第４図は他の実施例であり、凝縮器熱交換部６と蒸発器
熱交換部１１を密接させ各々の熱を熱交換することしこ
より外部の熱と熱交換せずども検出回路の機能を兼ねた
ものであり、凝縮器飽和温度と蒸発器飽和温度を集中し
て検出できるので飽和温度検出回路の構成を簡素化でき
るなどの効果を奏する。

第５図は他の実施例であり、膨張弁４と蒸発器５０間の
配管から蒸発器キャピラリチューブ９を接続する配管の
間に第二の蒸発器熱交換部１６を設け、該第二の熱交換
部１６を冷凍回路中の高温部配管に密接させ、第二の蒸
発器熱交換部１６中を流れるン合好を加鰯きすることこ
こより、Ｊ亥ン合謀の乾き度を増加させ、蒸発器キャピ
ラリチューブ９を流れる冷媒量を抑制し、蒸発器液溜部
１０に流人する冷媒量を適正なものとする効果を奏する
。

第６図は他の実施例であり、凝縮器キャピラリチューブ
８と蒸発器キャピラリチューブ９とを密接させ凝縮器キ
ャピラリチューブ８により蒸発器キャピラリチューブ９
中を流れる冷媒を加熱することにより、該冷媒の乾き度
を増加させ、蒸発器キャピラリチューブ９を流れる冷媒
量を抑制し、蒸発器液溜部１０に流人する冷媒量を適正
なものとする効果を奏する。

第７図は他の実施例であり、膨張弁４と蒸発器５の間の
配管から蒸発器キャピラリチューブ９を接続する配管の
間に第二の熱交換部１６を設け、該第二の熱交換１１１
６を冷媒回路中の高温部配管に密接させ、第二の蒸発器
熱交換部１６を流れるン令謀をカロ匁）することにより
、該ン令謀の乾き度を増加させ、蒸発器キャピラリチュ
ーブ９を流れる冷媒量を抑制し、蒸発器液溜部１０に流
入する冷媒量を適正なものとする効巣妥奏する。

第８図は他の実施例であり、膨張弁４の出口と蒸発器５
の人口の間の配管に接続された蒸発器飽和温度検出回路
の取出口と、膨張弁４の間に、第二の膨張弁１７を設は
膨張弁４の開度により第二の膨張弁１７の人口の圧力を
調整し適正なスーパーヒート制御を行なうものであり、
膨張弁４の出口と、第二の膨張弁１７の間の配管を延長
し、さらに蒸発器５と四方弁２０間を結ぶ配管を延長す
ることも自由である。

第９図は他の実施例であり、膨張弁４の出口と蒸発器５
の人口の間の配管に接続された蒸発器飽和温度検出回路
の取出口と、蒸発器５の人口の間に第二のＨｊ張弁Ｉ７
を設け、膨張弁４の開度により第二の膨張弁１７の人口
の圧力を調整し適正なスーパーヒート制御を行なうもの
であり、蒸発器飽和温度検出回路の取出口と第二の膨張
弁１７の人口の間の配管を延長し、さらに蒸発器５と四
方弁２０間を結ぶ配管を延長することも自由である。

（ト）発明の効果 以上の説明により明らかなように、本発明による蒸発器
飽和温度検出器はン夜溜部を設げているので、無駄な液
冷媒の低圧側への流出を防止し、ざらに液溜部に供給す
べき冷媒は、低圧側へ蒸発する冷媒量を補給するのみで
よい。したがって、従来の如き高圧のン夜冷媒を直接低
圧側に噴出させ、その液冷媒の蒸発により飽和温度を検
出する方法に比べ、はるかに少ない冷媒量であり、冷凍
サイクル中の、飽和温度検出の為に使用される冷媒によ
るバイパス量を抑えられ運転効率の向上が図れる。また
凝縮器飽和温度と蒸発器飽和温度を検出可能としたこと
で）９凍サイクルの冷媒の状態を知る二とができ、検出
した凝縮器飽和温度と蒸発器飽和温度を利用し、高圧維
持制御、スーパーヒート制御等広範囲の用途がある。ま
た、凝縮器飽和温度検出回路と蒸発器飽和温度検出回路
は同一の構成であり、冷媒の流れ方向によって凝縮器飽
和温度検出回路としても蒸発器飽和温度検出回路として
も作用するので飽和温度検出回路が簡単（−こ″構成で
きる。特に、制御手段にマイクロコンピュータ−等の電
子回路を使用する時、該電子回路への人力として、飽和
温度を知る為の圧力変換器が不要となり、サーミスタ等
の温度検出器のみで冷媒の状態を知り得るので、該電子
回路への人力が簡素化されるなどの効果を奏する。さら
にこの発明によれは、冷媒回路を膨張弁を境に高圧側と
低圧側に完全に分離出来るので、膨張弁を締めることに
より、圧縮機の停止時において、特に蒸発器側が低温の
状態にあり、凝縮器側が高温の状態であった場合、均圧
動作による冷媒の蒸発器側への冷媒の移動の他に、温度
による冷媒の移動もあり、蒸発器側には液冷媒の蓄積が
起こり、圧縮機の再起動時に液圧縮に至る等の弊害を未
然に防止し得る等、冷凍サイクルの適正な運転に著しい
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の冷凍装置の基本回路構成図、第２図は
本発明の一実施例を示す回路構成図、第３図１４電気式
膨張弁の構成のしｔｌｌを示す特許出願人　　東洋キャ
リア工業株式会社−Ｎ　ｎ寸０■ト■ 凶 の 脈

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機、四方弁、凝縮器、膨張弁、蒸発器を環状
   に接続した冷凍装置において、凝縮器入口側から、凝縮
   器熱交換部、凝縮器液溜部の上部、凝縮器液溜部の下部
   、凝縮器キャピラリチューブを順次接続し、凝縮器出口
   と膨張弁入口間の配管に至るように構成した凝縮器飽和
   温度検出回路と、膨張弁出口と蒸発器入口間の配管から
   、蒸発器キャピラリチューブ、蒸発器液溜部の下部、蒸
   発器液溜部の上部、蒸発器熱交換部を順次接続し、蒸発
   器出口側に至るように構成した蒸発器飽和温度検出回路
   を有することを特徴とする冷凍装置。
2. （２）凝縮器飽和温度検出回路における凝縮器熱交換部
   と、蒸発器飽和温度検出回路における蒸発器熱交換部と
   を接触させたことを特徴とする請求項（１）記載の冷凍
   装置。
3. （３）蒸発器飽和温度検出回路において膨張弁出口と蒸
   発器入口間の配管から、蒸発器キャピラリチューブの間
   に、第二の蒸発器熱交換部を設けたことを特徴とする請
   求項（２）記載の冷凍装置。
4. （４）凝縮器飽和温度検出回路における凝縮器キャピラ
   リチューブと蒸発器飽和温度検出回路における蒸発器キ
   ャピラリチューブとを接触させたことを特徴とする請求
   項（２）又は（３）記載の冷凍装置。
5. （５）膨張弁出口と蒸発器入口間の配管に接続された蒸
   発器飽和温度検出回路の取出口と、該膨張弁出口の間に
   、第二の膨張弁を設けたことを特徴とする請求項（１）
   記載の冷凍装置。
6. （６）膨張弁出口と蒸発器入口間の配管に接続された蒸
   発器飽和温度検出回路の取出口と、該蒸発器入口の間に
   、第二の膨張弁を設けたことを特徴とする請求項（２）
   又は（３）又は（４）記載の冷凍装置。