JPS6238626B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷凍装置にかかり、特に冷凍室と冷蔵
室のような２つまたはそれ以上の異なつた温度の
室を有し、それらの各室をそれぞれ独立して冷却
し得るようにした冷蔵庫の如き冷凍装置に関す
る。

一般に、上述のようにそれぞれ異なつた温度に
冷却する必要がある冷凍室および冷蔵室を有する
冷蔵庫においては、上記各室をそれぞれ別個に冷
却するため、各室にそれぞれ専用の冷凍室用蒸発
器或は冷蔵室用蒸発器を設け、それらを結ぶ配管
中に設けられた電磁弁の開閉によつて上記両蒸発
器に冷媒を流したり或はその一方のみに冷媒を流
す等の制御を行なつている。

ところが、このようなものにおいては電磁弁の
ような機械的な可動部を有する弁装置を必要と
し、しかもそれらの弁装置は断熱壁中に埋設する
関係上、一旦組立てた後はその保守点検が不可能
であり、冷蔵庫としての寿命と信頼性が必ずしも
十分でない等の問題点があり、また構造上からも
高価なものとなる等の不都合がある。

そこで、最近機械的可動部分がなく、簡単な構
造で冷媒の流れに対して弁作用を行なわせる気泡
ポンプを使用した冷蔵庫が提案されている。

本発明は上記気泡ポンプによつて冷媒の切換え
を行なうようにしたものにおいて、その切換が確
実に行なわれ不作動中の蒸発器への冷媒の洩出が
確実に防止されるようにした冷凍装置を提供する
ことを目的とする。

以下、添付図面を参照して本発明の一実施例に
ついて説明する。

第１図において、符号１は圧縮機であつて、そ
の圧縮機１で圧縮された冷媒の高温ガスはコンデ
ンサ２で凝縮されキヤピラリチユーブ等からなる
圧力調整器３を経て液体タンク４に溜められる。

上記液体タンク４内には、第３図に示すよう
に、Ｕ字状導管５の一端が底壁を貫通して適宜高
さまで突設されており、そのＵ字状導管５の他端
はアキユムレータ６の底部に開口せしめられてい
る。上記アキユムレータ６にはさらにその底壁を
貫通し所定高さ位置で開口する導管７が装着され
ており、その導管７がキヤピラリチユーブの如き
圧力調整器８を経て冷蔵室用蒸発器９に連接され
ている（第１図）。上記冷蔵室用蒸発器９にはさ
らに連結管１０を介して冷凍室用蒸発器１１が連
接され、この冷凍室用蒸発器１１が前記圧縮機１
の吸込側に接続された一つの閉サイクルが構成さ
れている。

前記液体タンク４には、さらにもう一つのＵ字
状の導管１２の一端がその底部に開口せしめられ
ており、そのＵ字状の導管１２の他端側垂直立上
り部１２ａは前記アキユムレータ６に連接された
導管７の頂端より上方まで延び、そこで逆Ｕ字状
に屈曲され、管継手１３を介して導管１４に接続
されている。その導管１４にはその途中にキヤピ
ラリチユーブの如き圧力調整器１５が設けられて
おり、さらにその導管１４は前記冷蔵室用蒸発器
９と冷凍室用蒸発器１１とを結ぶ連結管１０の途
中に接続されている。

ところで、上記Ｕ字状の導管１２の管継手１３
側垂直立上り部１２ａの下方部外周には気泡ポン
プヒータ１６が巻装されており、さらに前記アキ
ユムレータ６および管継手１３はそれぞれ均圧管
１７，１８を介して液体タンク４に接続されてい
る。

第２図は上記装置の電気制御回路図であつて、
除霜スイツチ２０が接点ａ側に接し、かつ冷凍室
コントロールスイツチ２１がON状態の場合に圧
縮機１が駆動され、冷蔵室の温度が所定温度以下
になり冷蔵室コントロールスイツチ２２がON状
態になると気泡ポンプヒータ１６、連結管ヒータ
２３、樋ヒータ２４に通電され、冷凍室が所定温
度に冷却され冷凍室コントロールスイツチ２１が
OFFとなると、圧縮機１の駆動が停止される。
また、除霜スイツチ２０を接点ｂ側に切り換える
と従来の冷蔵庫と全く同様に除霜ヒータ２５およ
び除霜感熱管ヒータ２６に通電される。なお、図
中符号２７は除霜検知バイメタル、２８はドアス
イツチ、２９は庫内灯、３０は排水口ヒータ、３
１は冷凍室コントロールスイツチヒータ、３２は
ヒユーズである。

しかして、冷蔵室および冷凍室の両室がそれぞ
れ所定の温度に達せず、所定の温度以上の場合に
は冷凍室コントロールスイツチ２１がONとな
り、冷蔵室コントロールスイツチ２２がOFF状
態にある。したがつて、気泡ポンプヒータ１６が
オフ状態のまま圧縮機１が駆動される。このよう
にして圧縮機が駆動されると、この圧縮機によつ
て圧縮され、その後コンデンサ２によつて凝縮さ
れた冷媒が液体タンク４に内に溜まる。液体タン
ク４に液冷媒が溜まりその液面が上昇すると、そ
の液冷媒がＵ字状導管５を経てアキユムレータ６
内に流入し、さらに導管７および圧力調整器８を
経て冷蔵室用蒸発器９および冷凍室用蒸発器１１
を順次流通し、上記両蒸発器９，１１によつてそ
れぞれ冷蔵室および冷凍室の冷却が行なわれる。

この状態においては、他方のＵ字状の導管１２
にも液冷媒は流入するが、液体タンク４、アキユ
ムレータ６および管継手１３はそれぞれ均圧管１
７，１８によつて連通されており、液体タンク
４、アキユムレータ６およびＵ字状の導管１２内
の液面は同一となつており、しかもＵ字状の導管
１２の垂直立上り部１２ａの頂部が前記アキユム
レータ６に開口された導管７の開口部より上方ま
で延びているので、液冷媒が管継手１３を経て導
管１４側へ流入することはない（第３図）。

こゝで、冷蔵室が所定温度まで冷却されると、
冷蔵室コントロールスイツチ２２がON側に切り
換り、気泡ポンプヒータ１６に通電される。気泡
ポンプヒータ１６に通電され立上り管部１２ａが
加熱されると、立上り管部１２ａ内部の液状冷媒
が沸騰して冷媒蒸気からなる気泡が発生し、その
気泡によるポンプ作用によつて液冷媒が押し上げ
られ（第４図）、立上り管部１２ａの頂部から管
継手１３に溢流し、その溢流した液冷媒が導管１
４、圧力調整器１５を経て冷凍室用蒸発器１１に
流入し、冷凍室の冷却作用が行なわれる。

一方このとき、液体タンク４内の液冷媒は気泡
ポンプ作用によつて冷凍室用蒸発器１１側に流れ
るため、液体タンク４内の液面が下がり、アキユ
ムレータ６側への液冷媒の流れが止まり、冷蔵室
用蒸発器９へ液冷媒が流れることはなく、冷蔵室
の冷却は中断される。

以後、冷凍室の温度の上下に応じて圧縮機１の
駆動停止が繰り返され、その間冷蔵室の温度が所
定以上になると、冷蔵室コントロールスイツチ２
２がOFF側に切り換り、気泡ポンプの作動が停
止し、前述のように液冷媒はアキユムレータ６を
経て冷蔵用蒸発器および冷凍用蒸発器を順次流れ
両室の冷却作用を行なう。

ところで、前述のように気泡ポンプヒータ１６
に通電されるとそのヒータによつて液冷媒の一部
が加温されガス化し、このガス（気泡）が浮上す
ることにより液冷媒が表面張力により気泡との間
にはさまれて同時に浮上し、結局液冷媒の汲み上
げが行なわれる。

ところが、第５図に示すように、気泡ポンプを
構成する垂直立上り管１２ａの頂端部に形成され
た逆Ｕ字状部分の内側曲率半径が大きいと、屈曲
部頂点附近で気泡が上面に屈平状に拡がり遊離
し、その気泡によつて持ち上げられて来た液冷媒
の一部が管の彎曲部を乗りきれずに逆流する。し
たがつて、ポンプ効率が低下し、所要量の液冷媒
の汲み上げを行なうことができない等の不都合が
ある。

そこで、種々の内径の管を使用し屈曲部内側曲
率半径Ｒを変化せしめ、上記冷媒の逆流が発生す
る曲率半径を測定した結果、上記逆流発生点にお
ける管内径Ｄと上記曲率半径Ｒとの関係は第７図
に示す通りであることがわかり、その関係は Ｒ＝−10.34×ln（0.056×Ｄ−0.112） …(1) で表わされる。したがつて、屈曲部曲率半径とし
ては各Ｄに対して上記式で算出されるＲより小さ
い値とすればよい。

一方、立上り管の径を小さくした場合、内径
2.5mm以下では十分冷凍装置として作動しなかつ
た。これは2.5mm以下の内径を有する管では径が
細すぎ管抵抗が大きく十分液が上昇しないためと
思われる。したがつて、立上り管の内径Ｄは2.5
mm以上であることが必要である。しかしてこのよ
うに立上り管の頂端屈曲部の曲率半径を前記(1)式
で算出された値以下にすると、頂端近傍部の気泡
が扁平状に拡がることが殆どなく、第６図に示す
ように、気泡によつて持ち上げられて来た液冷媒
は気泡と気泡との間にはさまれた状態で屈曲部を
移動し、その殆どが下流側に移動され、常に所望
量の液冷媒を所定の蒸発器側に移送せしめること
ができる。

以上説明したように、本発明は気泡ポンプを構
成する立上り管の頂部に形成した逆Ｕ字状部分の
内側曲率半径を前記(1)式で算出した値以下とした
ので、気泡によつて持ち上げられた液冷媒の逆流
現象を殆ど防止することができ、そのポンプ効率
を向上でき、高出力のヒータを使用して消費電力
を多くする必要もなく、所定の蒸発器に対し十分
な冷媒を供給でき当該蒸発器の冷却効率を十分維
持せしめることができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の冷凍装置の冷凍サイクル図、
第２図はその電気制御回路図、第３図および第４
図は気泡ポンプ構成部の拡大図であり、第３図は
気泡ポンプ不作用時、第４図は気泡ポンプ作用時
を示す説明図、第５図および第６図はそれぞれ気
泡ポンプの頂端部における作動説面図、第７図は
冷媒の逆流発生点における管内径と曲率半径との
関係線図である。 １…圧縮機、２…コンデンサ、４…液体タン
ク、６…アキユムレータ、８，１５…圧力調整
器、９…冷蔵室用蒸発器、１１…冷凍室用蒸発
器、１６…気泡ポンプヒータ、１７，１８…均圧
管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数個の蒸発器を有し、圧縮機によつて吐出
   された液冷媒を気泡ポンプのオン・オフ制御によ
   つて上記複数個の蒸発器のうち一部の蒸発器の方
   に供給したり或はそれをバイパスせしめるように
   した冷凍装置において、上記気泡ポンプを構成す
   る立上り管の頂端部を逆Ｕ字状に屈曲せしめると
   ともに、その屈曲部内側曲率半径Ｒを上記立上り
   管の内径Ｄに対して、 Ｒ＝−10.34×ln（0.056×Ｄ−0.112） （こゝでＤ≧2.5） なる式で算出される値以下としたことを特徴とす
   る冷凍装置。