JPH1089784A - 気液混合膨張弁 - Google Patents

気液混合膨張弁

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JPH1089784A
JPH1089784A JP8262365A JP26236596A JPH1089784A JP H1089784 A JPH1089784 A JP H1089784A JP 8262365 A JP8262365 A JP 8262365A JP 26236596 A JP26236596 A JP 26236596A JP H1089784 A JPH1089784 A JP H1089784A
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裕 牧田
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2341/00Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 塩素を含まない新冷媒を用いても、蒸発器等
の内部に付着し滞留するオイルを簡単な手段で確実に、
しかも冷凍効率を極力低下させることなく回収すること
ができるようにし、オイル戻しをよくするために、機能
機器をバイパス回路に移し、主流路に抵抗となるものを
なくし、流速を高めることを課題とする。 【解決手段】 膨張弁7出口にベンチュリ管形をした内
筒26と外筒27を連結し、内筒を膨張弁出口と連通
し、内筒と外筒の間隙を膨張弁側で閉塞し、該間隙に圧
縮機2出口からの冷媒をバイパス管13で連結して膨張
弁からの液化冷媒と混合する気液混合部を構成し、バイ
パス管には、蒸発器16出口圧力に応動して開閉する定
圧弁14を設けたことにより、主流路の抵抗を少なく
し、流速を高めた気液混合膨張弁を構成したものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エアコン等の冷凍
回路において、膨張弁からの低温低圧の液化冷媒中に、
圧縮機からの高温高圧ガスを混合するための気液混合膨
張弁に関する。
【0002】
【従来の技術】エアコン等の冷凍回路においては、圧縮
機の内部及び駆動機構のために潤滑油が供給され、その
一部のオイルは冷媒に混合され、冷媒と共に冷媒回路中
を循環している。しかしながら、冷媒中に混合したオイ
ルは、圧縮機以外の冷媒回路中ではその存在は好ましく
なく、特に蒸発器等に付着すると熱交換効率が低下し、
冷凍効率が低下する。
【0003】そのため、特に膨張弁出口から蒸発器入口
に至る流路は、オイルの滞留を防ぐ配管の工夫、曲げを
工夫して流体の圧力損失を少なくして流速を高める等の
処置が取られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】近年、環境対策として
特定のフロンの規制で、自己摺動性に結びつくといわれ
る塩素の結合する冷媒がなくなり、冷凍機油を圧縮機に
効率よく戻すことは、市場の命題であり、オイル戻しに
傾注するところが多い。
【0005】ところが、膨張弁出口から蒸発器入口に至
る主流路に、オイルの滞留を防ぐ機器が設置されたり、
配管の工夫、曲げを工夫してみても、冷媒の流れの抵抗
となって、圧力低下、流速降下による熱交換不足、オイ
ル戻り不足となるため、その対策が重要な研究課題とな
っている。
【0006】したがって、本発明は、塩素を含まない新
冷媒を用いても、蒸発器等の内部に付着し滞留するオイ
ルを、簡単な手段で確実に、しかも冷凍効率を極力低下
させることなく回収することができるようにし、オイル
戻しをよくするために、機能機器をバイパス回路に移
し、主流路に抵抗となるものをなくし、流速を高めるこ
とを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、膨張弁出口にベンチュリ管形をした内筒と
外筒を連結し、内筒を膨張弁出口と連通し、内筒と外筒
の間隙を膨張弁側で閉塞し、該間隙に圧縮機出口からの
冷媒をバイパス管で連結して膨張弁からの液化冷媒と混
合する気液混合部を構成し、バイパス管には、蒸発器出
口圧力に応動して開閉する定圧弁を設けたことにより、
主流路の抵抗を少なくし、流速を高めた気液混合膨張弁
を構成したものである。
【0008】本発明は上記のように構成したので、膨張
弁出口より流出した新冷媒はベンチュリ管の内筒を流
れ、一方、混合器の内筒と外筒の間隙には圧縮機出口か
らのガス冷媒が噴出され、膨張弁側は閉塞されているの
で、膨張弁とは反対側に高速で流出し、その作用により
膨張弁からの液冷媒を吸引しつつ混合する。
【0009】バイパス管の定圧弁は、蒸発器出口圧力に
応じて開閉するので、負荷に応じて圧縮機出口からのガ
ス圧力は調整され、調整された気液混合部からの混合冷
媒は、蒸発器内に付着滞留しているオイルを冷媒と共に
流出させる。
【0010】また、温度式膨張弁は、混合冷媒が蒸発器
に流入することにより、過熱度が大きくなるが、感温筒
が過熱され、主弁が開き過熱度が調整される。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面に沿って説
明する。図1は本発明の気液混合膨張弁1を用いた冷凍
回路の概要を示し、圧縮機2で圧縮された高圧高温の冷
媒ガスは、圧縮機吐出口3から管路4を介して凝縮器5
に入り、凝縮して液化冷媒となり、管路6を介して膨張
弁7の流入口8に入る。この冷媒は、膨張弁7の弁体9
の開口量により制御されて流出口10から流出する。流
出口10に連通した出口管11には混合器12が連結さ
れ、この混合器12で圧縮器吐出口に連通した管路4か
ら分岐するバイパス管路13から後述する定圧弁14を
介して供給される高温高圧の冷媒ガスと混合する。この
気液混合した冷媒ガスは、管路15を介して蒸発器16
に入り、この冷凍回路が冷房作動中には室内の空気と熱
交換して冷房作用をなし、温度の上昇した冷媒ガスは管
路17を介して再び圧縮機2に戻り、圧縮機2の吸入口
18から吸入され再び圧縮される。
【0012】上記冷媒循環路において、図2に示すよう
に、膨張弁7は従来のものと同様に、弁体9はスプリン
グ20により常時下方から上方に付勢されたダイヤフラ
ム21に固定されたロッド22に連結しており、ダイヤ
フラム21の上側室23には、蒸発器16の出口からの
管路17に接触して設けた感温筒24の温度により体積
変化する気体を連結管25を介して導いている。それに
より、蒸発器での負荷が大きいときは、蒸発器出口温度
が上昇しているので感温筒内は高温で高圧となり、連結
管25内の気体を介してダイヤフラムの上側室23は高
圧となるので、ダイヤフラム21はスプリング20に抗
してロッド22とともに弁体8を降下させ、膨張弁を解
放してより多くの冷媒を流出させて負荷に対応する。
【0013】混合器12は内筒26と外筒27の2重管
構造をなし、内筒26の上流側端部は出口管11の管端
内面に嵌合し、外筒27の上流側端部は出口管11の管
端外面に嵌合しており、それにより内筒26と外筒27
の間隙28は、その上流部分において閉じられている。
内筒26の内面の中間部分30は縮径してベンチュリを
形成しており、内筒26と外筒27の間隙28の上流部
にはガス導入口31を備えている。ガス導入口31は定
圧弁14の流出口32と連通しており、定圧弁14の流
入口33はバイパス管13と連通し、定圧弁14の流入
口33と流出口32との間には定圧弁体34を備えてい
る。定圧弁体34はダイヤフラム35によりロッド36
を介して作動され、ダイヤフラム35はスプリング37
により定圧弁体34を常時開方向に付勢している。
【0014】定圧弁体14には、蒸発器16の出口管路
17の冷媒ガスを導入する圧力管38が連通口40に連
通され、連通口40からの蒸発器出口の冷媒ガス圧力は
ダイヤフラム35のスプリング37とは反対側の室に導
入され、スプリング37に抗して定圧弁体34を閉方向
に付勢している。この圧力管38はさらにバイパスして
前記膨張弁7の連通口41にも連通し、連通口41から
の蒸発器出口の冷媒ガス圧力はダイヤフラム21の下側
室に導入され、そのガス圧が上昇すると弁体9を閉鎖す
るように作用し、前記連結管25内の感温筒24の温度
による主制御系に対して補正制御を行っている。
【0015】上記構成をなす気液混合膨張弁において、
混合器12及び定圧弁14を除いた部分において、上記
従来のものと同様の冷凍サイクルを行うので、その説明
は省略する。この冷凍機の作動中において、負荷の少な
い状態においては、蒸発器16からの冷媒ガスは低圧で
あり、したがって、定圧弁14のダイヤフラム35の上
側の室の圧力は低下し、ダイヤフラムはスプリング37
の力によりロッド36を介して定圧弁体34を図中上方
に押圧して開弁する。それにより圧縮機2の吐出口3か
ら管路4を通る高温高圧ガスは、バイパス管13を介し
て定圧弁14の流入口33から流出口34に流出し、略
一定圧となって混合機12のガス導入口31から間隙2
8に入り、混合器12の出口に高速で流出する。この高
速のガスの運動エネルギーにより、混合器12の内筒2
6に膨張弁7から流出した液体分を多く含んだ冷媒を、
内筒26の中間部30のベンチュリ部分で加速しつつ吸
引し、混合器12の出口部分で前記定圧弁14を通った
気体冷媒と混合し、管路15を通って蒸発器16に入
る。
【0016】このような冷凍機において、圧縮機2で
は、冷媒ガスの圧縮機内部の潤滑のため、またその駆動
機構部分の潤滑のためオイルが供給され、その潤滑油の
一部は冷媒ガスと共に冷凍回路中を循環する。この循環
するオイルは、特に蒸発器16内の管壁に付着し、ある
いは内部に滞留しようとする。しかしながら、冷凍機の
ほとんど負荷のない状態の時に、上記のように、膨張弁
7からの冷媒より高温高圧の冷媒ガスが、膨張弁7から
の主流路の冷媒ガスに混合するので、蒸発器16に入る
冷媒ガスが従来のものより高温高圧となり、蒸発器16
内に付着あるいは滞留しているオイルをミスト状にして
冷媒中に均一に混合させ、圧縮機2に戻す。それによ
り、冷媒回路中のオイルを充分に圧縮機に戻すことがで
き、圧縮機2内のオイル切れは防止される。この時、蒸
発器16内には従来の冷媒よりも高温高圧の冷媒が供給
されることとなるが、冷凍機に所定以上の負荷がかかっ
ているときには蒸発器16の出口圧力が所定値より高い
ので、定圧弁14のダイヤフラム35はスプリング37
に抗して上方に押圧され、ロッド36を介して定圧弁体
34を閉鎖するので、混合器12にはバイパス管13内
のガスは導入されず、冷凍機が充分に低負荷状態の時の
み定圧弁体34が開弁するので、冷凍機としての作動に
影響することはない。
【0017】近年環境対策として特定フロンの規制が行
われており、従来の塩素が含まれた冷媒は使用できなく
なっているが、従来の塩素を含んだ冷媒は、冷凍機の使
用中に内部の鉄と反応して自己潤滑性を有する塩化鉄が
生じ、オイルが蒸発器等に滞留してオイルが少なくなっ
ても焼き付き等の損傷が防止されるのに対して、新冷媒
と称される冷媒には塩素を含んでいないので、このよう
な自己潤滑性を期待できないが、本発明によると、蒸発
器の内部等に付着あるいは滞留するオイルを確実に圧縮
機に戻すことができるので、新冷媒を使用するに際して
の問題を解決することができる。また、従来の塩素を含
んだ冷媒は粘度が低く、内部の管路部分に付着する率が
少ない特性を有しており、蒸発器等に滞留するオイルの
絶対量も少ない傾向があったが、塩素を含まない冷媒を
用いると、塩素を含んだ冷媒より粘性が高くなるものが
多く、そのため塩素を含んだ冷媒は、冷媒管路内壁に付
着する量が高くなり、圧縮機に戻るオイル量が少なくな
ることの対策としても有効である。
【0018】
【発明の効果】本発明は、上記のように構成したので、
塩素を含まない冷媒を用いても、蒸発器等の内部に付着
し滞留するオイルを、簡単な手段で確実に、しかも冷凍
効率を極力低下させることなく回収することができる。
【0019】オイル戻しをよくするための機能機器をバ
イパス回路に移し、膨張弁出口から蒸発器入口に至る主
流路に抵抗となるものをなくしたので、流速を高めるこ
とができる。
【0020】バイパス管の定圧弁は、蒸発器出口圧力に
応じて開閉するので、負荷に応じて圧縮機出口からのガ
ス圧力は調整され、調整された気液混合部からの混合冷
媒は、蒸発器内に付着滞留しているオイルを冷媒と共に
流出させることができる。
【0021】膨張弁は、蒸発器出口の冷媒温度に応じて
流出する媒体で開方向に付勢されるダイヤフラムに蒸発
器出口の冷媒圧力を対抗させ、混合冷媒が蒸発器に流入
するので、感温筒が過熱され主弁が開き、過熱度を調整
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を用いた冷凍回路を示す概略図
である。
【図2】同冷凍回路の気液混合膨張弁部分の拡大断面図
である。
【符号の説明】
1 気液混合膨張弁 2 圧縮機 3 圧縮機吐出口 5 凝縮器 7 膨張弁 8 流入口 9 弁体 10 流出口 11 出口管 12 混合器 13 バイパス管路 14 定圧弁 16 蒸発器 18 吸入口 20 スプリング 21 ダイヤフラム 23 上側室 24 感温筒 26 内筒 27 外筒 28 間隙 31 ガス導入口 32 流出口 33 流入口 34 定圧弁体 35 ダイヤフラム 37 スプリング

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 膨張弁出口にベンチュリ管形をした内筒
    と外筒を連結し、内筒を膨張弁出口と連通し、内筒と外
    筒の間隙を膨張弁側で閉塞し、該間隙に圧縮機出口から
    の冷媒をバイパス管で連結して膨張弁からの液化冷媒と
    混合する気液混合部を構成し、バイパス管には、蒸発器
    出口圧力に応動して開閉する定圧弁を設けたことによ
    り、主流路の抵抗を少なくし、流速を高めたことを特徴
    とする気液混合膨張弁。
  2. 【請求項2】 定圧弁はスプリングで弁体を開方向に付
    勢するダイヤフラムに、蒸発器出口の冷媒圧力を対抗さ
    せたものである請求項1記載の気液混合膨張弁。
  3. 【請求項3】 膨張弁は、蒸発器出口の冷媒温度に応じ
    て膨張する媒体で開方向に付勢されるダイヤフラムに、
    蒸発器出口の冷媒圧力を対抗させたものである請求項1
    又は請求項2記載の気液混合膨張弁。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107642873A (zh) * 2017-10-31 2018-01-30 海信(山东)空调有限公司 一种空调及其启动时电子膨胀阀开度控制方法
KR102890551B1 (ko) * 2025-04-02 2025-11-25 동주에이피 주식회사 핫가스 순환형 재킷이 구비된 팽창밸브를 포함하는 초저온 냉동시스템
KR102890554B1 (ko) * 2025-04-02 2025-11-25 동주에이피 주식회사 핫가스 혼입형 재킷이 구비된 팽창밸브 및 이를 포함하는 초저온 냉동시스템

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KR102890554B1 (ko) * 2025-04-02 2025-11-25 동주에이피 주식회사 핫가스 혼입형 재킷이 구비된 팽창밸브 및 이를 포함하는 초저온 냉동시스템

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