JP2000179995A - 冷媒回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オイルが大量に逆流する事を極力防止すると
共に、小型化を図る事を目的とした。 【解決手段】 ロータリコンプレッサ１９、凝縮器２
０、蒸発器５、１１にて冷凍サイクルを構成する冷媒回
路において、前記ロータリコンプレッサ１９の吸込側に
接続され、ロータリコンプレッサ１９本体に一体に設け
た気液分離器２３を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍サイクルを構
成する冷媒回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明に先行する従来技術として、特公
平７−５２０５９号（Ｆ２５Ｄ ２１／０６）の低温シ
ョーケースの制御装置には、冷却運転と除霜運転とが行
われる低温ショーケースの制御装置が開示されており、
この低温ショーケースの制御装置には、一般的な冷媒回
路が開示されている。

【０００３】従来の冷媒回路において、圧縮機のサクシ
ョン側、即ち吸込側に気液分離器が冷媒配管を介して接
続され、更にこの気液分離器と蒸発器の間には、逆流防
止用の逆止弁が取り付けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、市場の要求によ
り、冷却ユニットの小型化が進んでおり、その方法とし
ては、各部品の小型化により対応していた。しかしなが
ら、圧縮機、気液分離器、逆止弁などを、それぞれ冷媒
配管を介して接続する従来の構造では、冷却ユニットの
小型化の限界に近づいており、更なる小型化への解決策
が求められている。

【０００５】更に、上述の様な構造であると、圧縮機と
逆止弁の間に気液分離器が位置すると共に、圧縮機、逆
止弁間に距離があるため、この間の容積が増加し、圧縮
機停止時に大量のオイルが冷媒配管や気液分離器に逆流
する問題がある。

【０００６】冷媒配管や気液分離器に大量のオイルや冷
媒が溜まると、当然圧縮機内のオイル、冷媒量が減って
しまうため、圧縮機のフリクションロスや金属摩耗、始
動性低下による圧縮機の消費電力増加などの原因とな
る。

【０００７】また、逆止弁は圧縮機とサクション配管の
圧力差により閉じる構造であるため、圧縮機と逆止弁と
の間に距離があると、逆止弁の閉動作にタイムラグが生
じ、逆流したオイルや冷媒が蒸発器に流れてしまう事と
なる。この様に、冷媒やオイルが蒸発器に逆流すると、
蒸発器の温度上昇、及びそれに伴う庫内の温度上昇など
問題となっていた。

【０００８】本発明は、上述した様な問題点に鑑みてな
されたもので、オイルが大量に逆流する事を極力防止す
ると共に、小型化を図る事を目的とした冷媒回路を提供
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、本発明の請求項１では、圧縮機、凝縮
器、蒸発器にて冷凍サイクルを構成する冷媒回路におい
て、前記圧縮機の吸込側に接続され、圧縮機本体に一体
に設けられた気液分離器を備える冷媒回路を提供する。

【００１０】このため、圧縮機と気液分離器との間を結
ぶ冷媒配管を極力短くする事ができる。

【００１１】また、請求項２の発明では、気液分離器と
圧縮機との間であって、且つ圧縮機本体に一体に設けら
れた逆止弁を備えた請求項１記載の冷媒回路を提供す
る。

【００１２】このため、逆流するオイルは圧縮機と逆止
弁との間の冷媒配管に溜まるだけであり、圧縮機からの
オイルの逆流を極力防止する事ができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１４】図１は低温ショーケースの縦断面図、図２
は冷媒回路図、図３は本発明の実施形態を示す圧縮機ユ
ニットの側面図、図４は本発明の他の実施形態を示す圧
縮機ユニットの側面図である。

【００１５】図１に示す１は前面に商品の収納及び取出
用の開口３を形成した断熱箱体２にて本体を構成してな
る開放形の低温ショーケースで、前記断熱箱体２内の背
壁より所定の間隔を存して設けられた断熱性の第１区画
板４と、この第１区画板４より内方に、所定の間隔を存
して設けられた金属製の第２区画板１０とを備えてい
る。

【００１６】そして、前記断熱箱体２の背壁と第１区画
板４とで外層７を形成し、第１区画板４と第２区画板１
０とで内層１３を形成するものである。

【００１７】前記外層７の背部区域には、プレートフィ
ン型蒸発器である外層用熱交換器５が設けられ、下部区
域の前部には、軸流型の外層用送風機６が設けられてい
る。更に、外層７の上前端部には、前記開口３に沿って
位置するが外層用吹出口８が形成され、外層７の下前端
部には、開口３に沿って位置し、外層用吹出口８に相対
向する外層用吸込口９が形成されている。

【００１８】また、前記内層１３の背部区域にもプレー
トフィン型蒸発器である内層用熱交換器１１が設けられ
ており、この内層用熱交換器１１は前記外層用熱交換器
５より下方に位置するものである。更に、下部区域には
軸流型の内層用送風機１２が設けられている。更にま
た、前記開口３の上縁であって、且つ前記外層用吹出口
８の内方には、内層用吹出口１４が並設されており、前
記開口３の下縁であって、且つ前記外層用吸込口９の内
方には、前記内層吹出口１４に相対向する内層用吸込口
１５が並設されている。

【００１９】更に、前記断熱箱体２の左右側壁及び前記
第２区画板１０によって貯蔵室１７が画成されており、
この貯蔵室１７には複数段の棚１６が配設されている。

【００２０】また、前記第１区画板４には内層１３側に
開くダンパ４Ａと、このダンパ４Ａにより閉塞される窓
４Ｃが形成されている。このダンパ４Ａは、減速機構を
備えたギヤモータＭやこのギアモータＭの回転運動を往
復直線運動に変換する細長いアームＡ等からなる駆動装
置にて開閉されるものである。

【００２１】更に、このダンパ４Ａは、金属板に断熱シ
ートを粘着した板状であり、内層用熱交換器１１からみ
て循環空気の流れ方向下流側に設けられ、開放時、その
先端が第２区画板１０に当接するものである。

【００２２】また、図２に示す１８は、前記低温ショー
ケースを冷却するための冷却装置で、冷媒を圧縮して吐
出する圧縮機（本実施形態では、圧力の高いロータリコ
ンプレッサとする）１９を備える圧縮機ユニット５０
と、水冷または空冷式の凝縮器２０と、受液器２１と、
感温部２２Ａを有する膨張弁等からなる減圧弁２２と、
内層用熱交換器１１とを備え、これらを高圧ガス管２
４、高圧液管２５、第１低圧液管２６、低圧ガス管２７
で環状に接続している。

【００２３】また、外層用熱交換器５は前記内層用熱交
換器１１と並列に設けられており、この外層用熱交換器
５は、前記高圧液管２５の途中に接続される高圧液枝管
２８、感温部２９Ａを有する膨張弁等からなる減圧弁２
９、第２低圧液管３０、前記低圧ガス管２７の途中に接
続される低圧ガス枝管３１にて接続されているものであ
る。

【００２４】３２は高圧冷媒を内層用熱交換器１１に導
くバイパス回路で、第１及び第２両バイパス管３２Ａ、
３２Ｂからなるものである。

【００２５】第１バイパス管３２Ａの入口は、前記凝縮
器２０と受液器２１との間の高圧液管２５中に接続さ
れ、出口は前記受液器２１と減圧弁２２との間の高圧液
管２５に接続される。この際、第１バイパス管３２Ａの
出口は受液器２１側に接続する事が望ましい。

【００２６】また、第２バイパス管３２Ｂの入口は、前
記第１バイパス管３２Ａの出口と前記減圧弁２２との間
の高圧液管２５中に接続され、出口は前記第１低圧液管
２６の途中に接続されている。

【００２７】この様に、第１バイパス管３２Ａの出口
と、第２バイパス管３２Ｂの入口とを高圧液管２５に接
続することにより、この高圧液管２５の一部は共用管路
２５Ａとなり、バイパス回路３２の一部を構成する事に
なる。

【００２８】３３は前記内層用熱交換器１１の除霜運転
時、この内層用熱交換器１１の高圧液冷媒を外層用熱交
換器５に導く連絡管で、その入口は前記内層用熱交換器
１１と前記圧縮機ユニット５０との間の低圧ガス管２７
中に接続され、出口は前記高圧液枝管２８の途中に接続
されている。

【００２９】３４〜３９は必要に応じて開閉され、循環
冷媒の流路を切り換える第１乃至第６電磁弁である。

【００３０】第１電磁弁３４は、減圧弁２２と、共用管
２５Ａとの間の高圧液管２５中に設けられており、内層
用熱交換器１１の冷却運転時及び内層用熱交換器１１及
び外層用熱交換器５の冷却運転時には開放され、内層用
熱交換器１１の除霜運転時及びポンプダウン運転時には
閉塞される。

【００３１】また、前記第２電磁弁３５は、連絡管３３
の入口と、低圧ガス枝管３１の出口との間の低圧ガス管
２７中に設けられており、その開閉動作は前記第１電磁
弁３４と同じである。

【００３２】また、第３電磁弁３６は、第２バイパス管
３２Ｂ中に設けられており、内層用熱交換器１１の除霜
運転時のみ開放される。

【００３３】また、第４電磁弁３７は、連絡管３３の出
口と、減圧弁２９との間の高圧液枝管２８中に設けられ
ており、内層用熱交換器１１の冷却運転時以外に開放さ
れる。

【００３４】また、第５電磁弁３８は、第１バイパス管
３２Ａ中に設けられており、その開閉動作は第３電磁弁
３６と同じであり、内層用熱交換器１１の除霜運転時の
み開放される。

【００３５】また、第６電磁弁３９は受液器２１と、共
用管路２５Ａとの間の高圧液管２５中に設けられてお
り、その開閉動作は前記第１電磁弁３４及び第２電磁弁
３５と同じである。

【００３６】４０は前記バイパス管３２Ａの入口と、受
液器２１との間の高圧液管２５中に設けられた逆止弁
で、内層用熱交換器１１の除霜運転時、前記受液器２１
内の貯留冷媒がバイパス回路３２を流れる高圧冷媒によ
りエジェクタ効果によって第１バイパス管３２Ａの入口
方向に逆流するのを阻止する。

【００３７】４１は前記連絡管３３中に設けられた逆止
弁で、内層用熱交換器１１や内層用、外層用両熱交換器
１１、５の冷却運転時、高圧液管２５又は及び高圧液枝
管２８を通過中の高圧液冷媒が連絡管３３から低圧ガス
管２７に流れる事を阻止する。

【００３８】前記冷凍装置１８は、上述の如く構成され
ており、図２の鎖線１８Ａで示す部分は、前記低温ショ
ーケース１の底部であって、且つ断熱箱体２外に設けら
れた機械室５６に収納される凝縮ユニットで、鎖線１８
Ｂで示す部分は、低温ショーケース１の断熱箱体２内に
設けられる冷却ユニットである。

【００３９】また、４２はメインタイマ４３を内蔵した
マイクロコンピュータからなる制御装置で、前記第１乃
至第６電磁弁３４〜３９及びギアモータＭを所定時間動
作させるための開または閉信号を各信号ラインａ〜ｇか
ら送る事により、冷却運転、２エバ冷却運転、除霜運
転、ポンプダウン運転が順次繰り返し行われる。

【００４０】４４は除霜運転時に開放される第３電磁弁
３６の信号ラインｃに接続されたサブタイマで、第３電
磁弁３６の開時間、即ち通電運転をカウントする。この
サブタイマ４４でカウントされた時間は表示装置４５に
て表示される。

【００４１】４６は前記第１、第２両電磁弁３４、３５
の開、閉を制御する温度検出器で、その検出部４７は内
層１３の吹出口１４の風下に配置され、内層用熱交換器
１１で熱交換された冷気の温度を検出し、この検出温度
に基づいて前記第１、第２両電磁弁３４、３５の通電、
非通電、即ち開、閉動作を行わせる。尚、第１、第２両
電磁弁３４、３５の開閉動作は温度検出器４６よりもメ
インタイマ４３の方が優先されるよう予め設定されてい
る。

【００４２】４８は除霜復帰サーモスタットで、前記内
層用熱交換器１１の風下側または図２に示す如く低圧ガ
ス管２７に配置されており、例えば＋２℃の温度で第
３、第５両電磁弁３６、３８を閉とする。尚、この第
３、第５両電磁弁３６、３８の開動作はメインタイマ４
３からの信号に基づいて行われる。

【００４３】以下、本発明の要部について図３を参照し
て説明する。

【００４４】図３は前記圧縮機ユニット５０を示してお
り、この圧縮機ユニット５０は、ロータリコンプレッサ
１９に逆止弁５１と気液分離器２３とを一体に設けてな
るものであり、気液分離器２３に低圧ガス管２７が接続
されている。

【００４５】この気液分離器２３は、縦置きのロータリ
コンプレッサ１９に対して、縦方向に延在して設けられ
ており、気液分離器２３の冷媒入口側を上、冷媒出口側
を下としている。

【００４６】そして、気液分離器２３本体は、ロータリ
コンプレッサ１９に溶接固定された金属バンド５２にて
固定され、ロータリコンプレッサ１９と一体となってい
る。この金属バンド５２はネジ部５３が設けられてお
り、ネジ部５３を締める事により気液分離器２３を挟持
固定するものである。

【００４７】また、この気液分離器２３の冷媒出口側、
即ち下側には、Ｕ字状の冷媒配管５４が接続されてお
り、この冷媒配管５４には、前記気液分離器２３と平行
に設置された逆止弁５１が接続されている。

【００４８】即ち、前記気液分離器２３と逆止弁５１と
はロータリコンプレッサ１９の軸方向と同方向に取り付
けられるものである。

【００４９】更に、この逆止弁５１の出口側、即ち上側
にはＵ字状の逆止弁冷媒配管５５が接続され、この逆止
弁冷媒配管５５はロータリコンプレッサ１９のサクショ
ン側、即ち吸込側に接続されている。

【００５０】この様に、気液分離器２３をロータリコン
プレッサ１９に一体的に取り付けた事により、気液分離
器２３とロータリコンプレッサ１９の間を結ぶ冷媒配管
５４、５５を極力短くする事ができる。従って、圧縮機
ユニット５０を小型に構成する事ができる。

【００５１】また、ロータリコンプレッサ１９と気液分
離器２３の間に逆止弁５１が設けられており、逆止弁５
１はすぐに反応して閉じるため、ロータリコンプレッサ
１９から冷媒やオイルが逆流しても、気液分離器２３ま
で逆流するオイルや冷媒量を少なくする事ができる。こ
のため、ロータリコンプレッサ１９再起動時、ロータリ
コンプレッサ１９へ最適な量のオイルを供給する事がで
きる。

【００５２】次に図４を参照して他の実施形態を説明す
る。

【００５３】これは、左右並列に設置した気液分離器２
３Ａ、２３Ｂを備え、これらの気液分離器２３Ａ、２３
Ｂ間に逆止弁５１を並設した構造である。

【００５４】この２つの気液分離器２３Ａ、２３Ｂも金
属バンド５２にてロータリコンプレッサ１９に挟持固定
するものである。

【００５５】以上の如き構成で、以下に低温ショーケー
ス１の運転について説明する。

【００５６】先ず、冷却運転時、ダンパ４Ａは閉じてお
り、図１に示す如く内層１３及び外層７はそれぞれ独立
した経路となっている。このとき、第１、第２及び第６
各電磁弁３４、３５、３９が開、第３、第４及び第５各
電磁弁３６、３７、３８が閉となっている。

【００５７】かかる状態で前記ロータリコンプレッサ１
９を稼働させると、冷媒は図２実線矢印で示す如く、ロ
ータリコンプレッサ１９−凝縮器２０−受液器２１−第
６電磁弁３９−第１電磁弁３４−減圧弁２２−内層用熱
交換器１１−第２電磁弁３５−気液分離器２３（又は２
３Ａ）−逆止弁５１−（気液分離器２３Ｂ）−ロータリ
コンプレッサ１９と流れる。この間、凝縮器２０で凝縮
液化し、減圧弁２２で減圧、内層用熱交換器１１で蒸発
気化される。

【００５８】この冷却運転では、内層用送風機１２でも
って内層１３を通過する循環空気は、内層用熱交換器１
１（例えば−１５℃）と熱交換し、低温（例えば−６
℃）となって、実線矢印に示す如く、開口３から前記貯
蔵室１７を低温（例えば−４℃）に保つエアカーテンＣ
Ａを形成するものである。

【００５９】この間、第１、第２両電磁弁３４、３５は
貯蔵室１７の温度を検出する温度検出器４６によって同
時に開閉を繰り返し、貯蔵室１７の温度を適温（氷温）
に維持する。

【００６０】ここで、氷温とは、０℃以下で貯蔵物品が
凍結しない温度帯であり、本実施形態では約−２℃であ
る。

【００６１】一方、外層用送風機６でもって外層７を通
過中の循環空気は、図１中実線矢印の如く、前述した冷
たいエアカーテンＣＡの外側に沿って流れ、エアカーテ
ンＣＡの外気との接触を阻止する保護エアカーテンＧＡ
を形成するものである。

【００６２】冷却運転の進行するに伴い、内層用熱交換
器１１への着霜が多くなると、制御装置４２からの信号
で第４電磁弁３７が開き、第１電磁弁３４からの液冷媒
の一部は高圧液枝管２８に分流される。

【００６３】この分流された液冷媒は、減圧弁２９で減
圧され、蒸発器となる外層用熱交換器５で蒸発気化して
低圧ガス枝管３１を通り、低圧ガス管２７に流れ、内層
用熱交換器１１を通過した低圧ガス冷媒と合流し、ロー
タリコンプレッサ１９に流れる図２中一点鎖線で示す第
２の冷凍サイクルを形成する。

【００６４】この第２の冷凍サイクルは、冷却運転終了
前、即ち冷却運転から除霜運転に切り換わる直前に数十
秒乃至数分間にわたって行われる。この運転によって、
外層７の循環空気は外層用熱交換器５と熱交換して、内
層１３を循環する冷却空気とほぼ同じか若干高い温度
（−４℃前後）に維持される。

【００６５】この冷却運転中、制御装置４２から除霜開
始信号が出力されると、第１、第２及び第６各電磁弁３
４、３５、３９が閉まり、第３及び第５両電磁弁３６、
３８が開くと共に、ダンパ４Ａが図１中鎖線の如く開く
事により、除霜運転に切り換わる。

【００６６】除霜運転は、サブタイマ４４が駆動して除
霜時間のカウントを開始し、凝縮器２０からの高圧冷
媒、即ち高圧の気液混合冷媒が、バイパス回路３２−内
層用熱交換器１１−連絡管３３−第４電磁弁３７−減圧
弁２９−外層用熱交換器５−気液分離器２３（又は２３
Ａ）−逆止弁５１−（気液分離器２３Ｂ）−ロータリコ
ンプレッサ１９と流れ、図１中２点鎖線で示す第３の冷
凍サイクルを形成する。

【００６７】この第３の冷凍サイクルは、例えば１０分
乃至２０分間行われる内層用熱交換器１１の除霜運転
で、バイパス回路３２からの高圧気液混合冷媒が内層用
熱交換器１１を流れ、その顕熱でもって内層用熱交換器
１１の霜を徐々に溶かすものである。

【００６８】一方、この内層用熱交換器１１を通過する
循環空気はダンパ４Ａにより内層１３から窓４Ｃを通過
して外層７に導入される。そして、図１中鎖線矢印に示
す如く、外層用熱交換器５と熱交換して−４℃前後の温
度に冷却された循環空気は、外層用吹出口８から開口３
に向けて吹き出され、冷却運転時と同様にエアカーテン
ＭＡを形成し、内層用吸込口１５から内層１３に帰還す
る。

【００６９】除霜運転の進行に伴い内層用熱交換器１１
の霜が溶け内層１３の温度が上昇すると、第１、第２及
び第６各電磁弁３４、３５、３９の閉状態が継続したま
まで、除霜サーモスタット４８が作動し、第３及び第５
両電磁弁３６、３８が閉じて、サブタイマ４４のカウン
トが終了する。

【００７０】同時に除霜熱源となる高圧の気液混合冷媒
が内層用熱交換器１１に供給されなくなり、内層用熱交
換器１１内の残留液冷媒（一部飽和ガスを含む）を受液
器２１に回収するポンプダウン運転が行われる。

【００７１】ポンプダウン運転は、図２中太線で示す如
く、連絡管３３、第４電磁弁３７、減圧弁２９を通り外
層用熱交換器５を経て気液分離器２３、逆止弁５１、ロ
ータリコンプレッサ１９、凝縮器２０、受液器２１と流
れ、この受液器２１に高圧液冷媒として貯留される。

【００７２】また、このポンプダウン運転は、内層用熱
交換器１１の除霜運転の終了に伴い数分間行われるもの
で、この間、内層用熱交換器１１内の冷媒のうち飽和ガ
ス、液冷媒と順次外層用熱交換器５に吸引される事によ
り、内層用熱交換器１１でその一部が蒸発気化し、その
蒸発潜熱でもって内層用熱交換器１１に冷却作用を付与
する。

【００７３】更に、液冷媒のままで減圧弁２９から外層
用熱交換器５に流れた冷媒は、低圧液冷媒となって、こ
の外層用熱交換器５を通過するうちに、蒸発気化し、こ
の蒸発潜熱でもって外層用熱交換器５に冷却作用を付与
する。また、このポンプダウン運転は、内層用熱交換器
１１に付着した露切り時間でもある。

【００７４】そして、このポンプダウン運転の終了に伴
い、第４電磁弁３７が閉じ、第１、第２及び第６各電磁
弁３４、３５、３９が開き、図２実線矢印に示す冷却運
転に移行する。

【００７５】

【発明の効果】 以上詳述した如く、請求項１の発明に
よると、圧縮機と気液分離器とを一つのユニットとし、
圧縮機と気液分離器との間を結ぶ冷媒配管を極力短くす
る事ができるため、小型化を図る事ができる。

【００７６】また、請求項２の発明によると、圧縮機と
気液分離器との間に逆止弁を設けたため、オイルや冷媒
が寝込む容量を少なくする事ができ、圧縮機始動時に適
量のオイルを供給できる。このため、始動性が良好とな
り、金属摩耗やフリクションロスの低減を図る事ができ
る。

【００７７】更に、オイルが蒸発器に流入する事を極力
防止するため、蒸発器温度や庫内温度上昇などを極力防
止するこができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】低温ショーケースの縦断面図である。

【図２】冷媒回路図である。

【図３】本発明の実施形態を示す圧縮機ユニットの側面
図である。

【図４】本発明の他の実施形態を示す圧縮機ユニットの
側面図である。

【符号の説明】

１ 低温ショーケース １９ 圧縮機（ロータリコンプレッサ） ２３ 気液分離器 ５０ 圧縮機ユニット ５１ 逆止弁 ５２ 金属バンド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、凝縮器、蒸発器にて冷凍サイク
   ルを構成する冷媒回路において、 前記圧縮機の吸込側に接続され、圧縮機本体に一体に設
   けた気液分離器を備えることを特徴とする冷媒回路。
2. 【請求項２】 気液分離器と圧縮機との間であって、且
   つ圧縮機本体に一体に設けられた逆止弁を備えたことを
   特徴とする請求項１記載の冷媒回路。