JPS6057162A - 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】 本発明は主に空気調和装置に用いられる蒸発圧縮式冷凍
装置に関する。

第１図に示す如く冷媒圧縮機１と、冷媒凝縮器２と、冷
媒のレシーバ９と、冷媒の減圧装置３と、冷媒の蒸発器
４とを冷媒流路管で連結し冷媒の閉サイクルを形成する
冷凍装置が知られている。従来この冷凍装置の減圧装置
としては、自動温度膨張弁、定圧圧力膨張弁、電動式絞
り弁などの可変絞り弁か、またはキャピラリチューブ、
オリフィス、ノズルなど固定絞り弁が用いられている。

しかるにキャビラリヂコーブまたは固定絞り弁は、定格
運転条件において蒸発器出口の冷媒の過熱度が最適にな
るよう冷媒流量が設定されているが、定格運転と巽なっ
た条ｆ１で運転すると、冷凍サイクルは湿り運転あるい
は過熱運転となり、効率が悪いため自動車など運転条（
’Ｉの変動の大きい冷凍装置用どしては不適当であった
。また可変絞り弁においても、自動温度膨張弁を用いれ
ば、蒸発器の出口側の冷媒の過熱は制御されるが、低負
荷時になれば第７図の点線に示されるように蒸発温度が
下がって、蒸発器に霜がつくようになり、定圧圧力膨張
弁を用いれば蒸発圧力は一定に保たれるが、低負荷にと
ｒると第８図の点線に示すように蒸発型出［ｉ側の冷媒
の過熱が適正に制御できず、湿り圧縮になり圧縮機の耐
久性を損なわせやすかった。さらに上記２種類の可変絞
り弁の組合わせにおいても、変化させることができるの
は弁開度だけであるため、自動車用冷凍装置など圧縮機
の回転数が大きく変化する場合蒸発器４の圧力を一定に
保ちつつ過熱度を適正に保つことはできなかった。

本発明の目的は、各！！０荷変動に対応して、減圧装置
の流動特性を自動内口つ最適に調整でき、蒸発器の圧力
を一定に保ちつつ、過熱度も適正に保持できる冷凍装置
の提供にある。

本発明の冷凍装置は、冷媒圧縮機と、冷媒凝縮器と、冷
媒の減圧装置と、冷媒蒸発装置とを備え、冷媒の閉サイ
クルを形成してなる冷媒装置において、減圧装置を冷媒
の流れの上流側に設けたキャピラリヂコーブとその下流
側に定圧圧力膨張弁を直列接続し、蒸発器から圧縮機の
間の冷媒ど熱交換可能な冷媒の液溜容器を設＋−Ｊ　、
該液溜容器内と上記の減圧装置ｎの下流を連絡管で導通
したことを構成とする。

この構成により本発明の冷凍装置はつぎの効果を奏する
。

イ）各種負荷変動に対応して、減圧装置内の冷媒の流動
特性を自動的かつ最適に調整できるため、蒸発器の圧力
を一定に保ちつつ冷媒の過熱も適正に保持できる。

口）圧縮機へ吸入される冷媒の過熱度を常に適正に保つ
ことができるため圧縮機１の液圧縮を防止することがで
き、これにＪ：り信頼性が向上する。

つぎに本発明を第２図に示す第１実施例に基づき説明す
る。

第２図は自動■トの空気調和装置に用いられる冷凍装置
を示す。１は自動車エンジンにＪ：り電磁クラッチ１１
を介して断続的に駆すノされる冷媒圧縮機、２はエンジ
ンルーム前部など外気との接触性が良い部所に装着され
た凝縮器、２１はイの送風ファン、３は減圧装置であり
、本実施例では矢印に示す冷媒流の方向に対して」二流
側に配された一１ヤビラリヂューブ３１と、下流側に配
された本実施例では第３図に示す公知の定圧圧力膨張弁
３２である絞り弁との直列接続により構成される複合式
減圧装置とされている。４は車室の前部の空気調和ダウ
１〜内に配される蒸発器、４１はその送風ファン、５は
冷媒液溜容器であり、該容器５は冷凍サイクルの余剰冷
媒を十分に収容することができる容量を有し、また該容
器５には蒸発器４と圧縮機１の吸入口１２−５＝ とを連絡する冷媒流路管４２が貫通され蒸発器４から圧
縮□１に流動する冷媒と前記容器５内の冷媒とが十分に
熱交換するように構成されている。この熱交換の速さが
不十分な場合は冷媒液溜容器５の内部で冷媒流路管４２
の外周にフィンを設けるなどして熱交換率の速さを向上
さける。６は前記冷媒液溜容器５と減圧装置３の下流側
の冷媒流路管３３とを連絡する連絡管であり運転中常に
減圧装置３の下流側の液冷媒の流通する部分と、前記冷
媒液溜容器５との間で液冷媒の流動ができるよう連通し
ている。

つぎにこの冷凍装置の作用を説明する。

運転時における冷凍１ノ−イクルは、矢印方向で示され
、冷媒圧縮機１→凝縮器２→キヤビラリチコーブ３１→
定圧圧力膨張弁３２→蒸発器４→圧縮機１のように流動
して構成される。つまり冷凍サイクルは、自動車エンジ
ン（図示せず）により電磁クラッチ１１を介して駆動さ
れ液冷媒である作動流体を冷媒圧縮機１で圧縮して、圧
縮された冷媒は自６一 動車エンジンルーム前部など外気との接触性が良い部所
に装着された凝縮器２へ導かれ、送風ファン２１むとに
より冷却液化され、液化された冷媒は減圧装＠３で断熱
膨張して減圧され、室内の蒸発器４に供給される。蒸発
器４では送風ファン４１による送風との熱交換がなされ
、熱交換された冷媒は再び冷媒圧縮機１で圧縮され−１
：記冷凍勺イクルを繰り返す。

蒸発器４の出口冷媒が湿り状態の時を考えると、冷媒液
溜容器５内の冷媒は蒸発器４の出口冷媒温石と同じにな
るため、冷媒液溜容器５の内部は定圧圧力膨張弁３２の
下流冷媒よりも冷媒液溜容器５内部の圧力が低くなり、
連絡管６にり冷媒が冷媒液溜容器５の内部に移動する。

これにより凝縮器２内部の液冷媒が減少し、凝縮器２の
出口での冷媒の圧力と過冷却度が減少し、減圧装置３内
の冷媒の流路抵抗が増加し、冷媒流量が適正なところま
Ｃ減少して平衡し、蒸発器４の出口冷媒の過熱度が一定
に保たれる。蒸発器４の出口冷媒が過大７− な過熱状態にある時は、冷媒流路管４２との熱交換によ
り冷媒液溜容器５の内部が過熱されて該容器５の内圧が
上昇するため液冷媒が減圧装置３の下流の冷媒流路管に
押し出される。これにより凝縮器２では冷ｔｓ昆が増え
凝縮圧力と、適冷７Ｊ１度が増す。従って減圧装置３の
冷媒の流路抵抗が減少し、冷媒流量が適正なところまで
増加し蒸発器４では出口冷媒の過熱が押えられて、過熱
度は一定に保たれる。以上のようなフィードバック制御
にｊ；つて、蒸発器４の出口冷ｔＪ１．は蒸発器４での
冷媒の圧力損失分を過熱度ととらえイれを一定に確保す
る。

またキャピラリチューブ３１の流路抵抗は、キャピラリ
デユープ３１の入［１の過冷却度に比例し、それは凝縮
器２の冷Ｗ、量で左右されるという性質を使っていて減
圧装＠３のうち第１段の減圧をキャピラリチューブ３１
で行い、第２段の減圧を定圧圧ツノ膨脹分３２で行い、
冷媒液溜容器５、連絡管６による冷媒流量調整機構を付
加することにより、各種角筒変動に対応して蒸発器４の
圧力と、過熱度を８− 一定に保つという冷凍装置が可能どなった。

絞り弁は第３図に示した定圧圧力膨張弁３２に限らず、
たとえば第４図に示ｔｆｆｉ気ヒータ３４Δにより弁開
度が可変可能の電気駆動式絞り弁３４を用いてもｊ：い
。この場合は圧縮１ｍ　１の能力が大幅に変化するｊ：
うな容準可変型圧縮機を用いた場合、圧縮機１の容量を
例えｔま稼動している気筒数で変化させたり、圧縮機駆
動用電動モーターの電源周波数の変化で行なう場合、そ
の気筒数あるいは、電源周波数に対応させあらかじめ電
気駆動によって絞り弁の間閉僚を対応させておく。さら
に蒸発器４の出口冷媒の過熱度を、冷ｌＩＩ液溜容器５
、連絡管６、キャピラリデユープ３１の系からなる冷媒
量制御によって一定に保たれるＪ、う制御さぜる。絞り
弁に第５図に示すノズル３５や第６図に示すオリフィス
３６のような固定絞り弁を用いることもできる。第１０
図のａに見るようにキャピラリデユープ３１は、過冷却
度から乾き度の範囲にわたって冷媒流量が比例するが、
その変化度は小さい。第１９− ０図のｂのノズル式固定絞り弁やオリフィス式固定絞り
弁は過冷却度が上っても冷媒流量が変化しないが、乾き
度の範囲においては、冷媒流ｍの変化が大きい。そこで
上流側にキャピラリチューブ３１を用い、下流側の絞り
弁にノズル式固定絞りまたはオリフィス式固定絞り弁を
使うことによってキャピラリチューブ３１の入口に入る
冷媒の過冷却度の変化によって冷媒流量の変化の大きい
減圧装置にすることができる。キャピラリチューブ３１
の部分では過冷却の状態で入った冷媒がキャピラリチュ
ーブ３１の出口では乾き度をもった状態まで減圧される
。これによってキャピラリチューブ３１人口の過冷却度
が小さい場合は、次のノズル式固定絞り弁またはオリフ
ィス式固定絞り弁に入る冷媒の乾き変も大きくなってい
るので、冷媒流■が小さくなる。このようにして第１０
図Ｃの組合せ減圧装置のような特性をもたせることがで
きる。これに前述した冷媒液溜容器５、連絡管６系より
なる冷！ｌｌ量制御によって過熱度が一定に保たれる。

１０− この減圧装置を用いれば広い範囲で冷媒流量に対応する
ことができる。

第１１図と第１２図は本実施例を冷媒運転時と暖房運転
時にお（Ｊる冷媒の流れ方向を換える四方弁７と、冷房
運転時おにび暖房運転時に交互に開閉する逆止弁８ａ、
　８１）を持つピー１〜ポンフ式冷凍装置に適用した実
施例を示づ。

第１１図は本発明の第２実施例を示し、第１図と同一符
号は同一物を示す。７は電磁式の四方弁（切換弁）、８
ａは暖房運転時に開成する逆止弁、８ｂは冷房運転時に
開成する逆止弁を示す。この冷凍装置は、冷房運転時に
おける冷凍す゛イクルは実線矢印で示した方向に冷媒が
流れ、圧縮機１→四方弁７→凝縮器２→逆止弁８ａ→キ
ャビラリチコーブ３１→絞り弁３０→逆ＩＩ弁８ａ→蒸
発器４−）四方弁７→圧縮機１のにうに構成される。こ
れは第２図の冷凍サイクル時同様減圧装置の」−流にキ
ャピラリチューブ３１、下流に絞り弁３０を組合わせた
減圧装置を用い、圧縮機１人口側冷媒配管と熱交換可能
なように付設した冷媒液溜容器５ど該減圧装置出口側冷
媒配管とを冷媒が導通する本発明の装置を有するもので
、この冷凍装置ｉ￥Ｊ：り蒸発器４の圧力と過熱度を一
定に保つことが可能である。また暖房運転時の冷凍サイ
クルは破線矢印で示した方向に冷媒が流れ、圧縮機１→
四方弁７→蒸発器４−→逆止弁８ｂ→キャピラリヂコー
ブ３１→絞り弁３０→逆止弁８ｂ→凝縮器２→四方弁７
→圧縮機１のように構成される。このとき、冷媒液溜容
器５は、圧縮機吸入冷媒と熱交換し、連絡管６を連通し
た冷媒は該減圧装置を流出した低圧液冷奴に流通するの
で、冷媒液溜容器５は上記冷房時同様に作用するもので
ある。

第１２図は本発明の第３実施例を示し、冷房運転時にお
Ｇ−Ｊる冷凍サイクルは実線矢印で示した方向に冷媒が
流れ、圧縮機１→四方弁７→凝縮器２→キャピラリチュ
ーブ３１→絞り弁３ｏ→逆止弁８ａ→蒸発器４→四方弁
７→圧縮機１のＪ：うに構成される。これは上記の第２
実施例とは減圧装置を冷房運転時と暖房運転時とそれぞ
れ専用にさせた点が異なる構成で、効用は上記第１実施
例および第２実施例と同様である。また暖房運転時の冷
凍サイクルは破線矢印で示された方向に冷媒が流れ、圧
縮機１→四方弁７−→蒸発器４−→キＶビラリヂコーブ
３１→逆止弁８ｂ−＋凝縮器２→四方弁１→圧縮機１の
ように構成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の冷凍装置の冷媒回路図、第２図は本発明
の第１実施例にかかる冷凍装置の冷媒回路図、第３図は
定圧圧力膨張弁の断面図、第４図は電気駆動式絞り弁の
一種である熱雷膨張弁の断面図、第５図はノズル式固定
絞り弁の断面図、第６図はオリフィス式固定絞り弁の断
面図、第７図、第８図、第９図は縦軸に圧力（Ｐ）、横
軸にエンタルピ（ｉ）ｒ表わされたモリエル線図であり
、第７図は自動温度膨張弁を表わし、第８図は定圧圧力
膨張弁を表わし、第９図は本発明を表わすグラフ、第１
０図は、縦軸に冷媒流量（ｋＭｈ　）、１３− 横軸に乾き度（％）および過冷却度（’Ｃ）で表された
減圧装置の能力を表わすグラフ、第１１図は本発明の第
２実施例にかがる冷凍装置の冷媒回路図、第１２図は本
発明の第３実施例にががる冷凍装置の冷媒回路図である
。 図中　１・・・圧縮機　２・・・凝縮器　３・・・減圧
装置３１・・・キャピラリチューブ　３０・・・絞り弁
　３２・・・定圧圧力膨張弁　４・・・蒸発器　５・・
・冷媒液溜容器６・・・連絡管 代理人　石黒健ニ ー１４＝ 第７区　第８図 第９図　第１０図 第１１図 第１２図 乾き列【　サブクール度

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）冷媒圧縮機と、冷媒凝縮器と、冷媒の減圧装置と、
   冷媒蒸発器とを備え、冷媒の閉サイクルを形成してなる
   冷凍装置において、 減圧装置を冷媒の流れの上流側に設けたキャピラリチュ
   ーブどぞの下流側に直列接続した絞り弁とで構成し、前
   記蒸発器から前記圧縮機の間の冷媒と熱交挽回ＯＬに冷
   媒の液溜容器を設（）、該液溜容器内と前記減圧装置の
   下流とを連絡管で連結したことを特徴とする冷凍装置。 ２）絞り弁が定圧圧力膨張弁であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の冷凍装置。 ３）絞り弁が電気駆動式絞り弁であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の冷凍装置。 ４）絞り弁がノズル式固定絞り弁であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の冷凍装置。 ５）絞り弁がＡリフイス式固定絞り弁であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の冷凍装置。