JP2005061760A - 冷凍回路 - Google Patents

Abstract

【目的】冷媒の流動音や配管の振動が発生することを防止する冷却回路を提供することを目的とする。
【構成】電磁弁９と膨張弁１１との間に絞り部材１０を設け、絞り部材１０には細孔状に設けられた減流部２５を形成するとともに、電磁弁９と膨張弁１１とにそれぞれ配管２０、２１により接続される第１連結部２６及び第２連結部２７の口径より減流部２５の口径を小さくして、電磁弁９から流入する冷媒の流量を減少させるように構成した。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電磁弁にて回路を閉止することで圧縮機の運転停止を行う冷凍回路に関し、特に電磁弁と膨張弁との間に絞り部材を設けることにより、電磁弁の開弁時の冷媒による流動音や配管の振動の発生を押えることが可能な冷凍回路に関するものである。

従来より、冷凍回路においては、圧縮機を停止させる際に電磁弁にて回路を閉止した後に圧縮機を停止させるいわゆるポンプダウン制御が行われている。ポンプダウン制御によれば、圧縮機の起動の際に圧縮機にかかる負担を軽減させることができ、冷媒液の戻りの防止や除霜効率を上昇させることができる。
しかし、圧縮機の起動の際に電磁弁を開口させると、冷媒が高圧側から低圧側に一気に流れ、その流入により電磁弁と膨張弁との間にある低圧冷媒が急激に圧縮されることで、冷媒の流動音や配管の振動が発生する。そこで、この音と振動の発生防止の方法としては、
（１）特開平５−２６５４０号公報及び特開昭６１−５３４７３号公報には、膨張弁と凝縮器との間の水平配管に、配管断面積が拡大する形状を持つ配管や中央部をバルジ加工により膨張させた消音室を設けることにより、配管内を流れる冷媒の流速を減速させ、膨張弁に起因する冷媒流動音並びに膨張弁前後の配管の振動を低減することができる消音装置が記載されている。
（２）実開平２−１００１７４号公報には、圧縮機から吐出された脈動冷媒ガスを膨張させるための空洞内に冷媒ガスの温度により変形してその流路を増減させる感温部材を配置する消音装置が記載されている。
特開平５−２６５４０号公報（第２〜３頁、第１図） 特開昭６１−５３４７３号公報（第２〜３頁、第１図） 実開平２−１００１７４号公報（第１頁、第１図）

しかしながら、従来の冷凍回路の消音方法の内、特開平５−２６５４０号公報及び特開昭６１−５３４７３号公報に記載された消音装置では、配管の径に比べて拡径した容器を配置するので、配置スペースが装置内に別途必要となる点から小型の装置には採用しずらい点がある。また、拡径した容器は配管の両端を絞り加工することにより形成するのが一般的であるが、絞り加工を行うと、絞り部分及びその周辺部分と他の部分との間において配管の肉厚に差異が生じ、部品のバラツキが発生する虞がある。そして、部品のバラツキが生じた状態において冷媒が流れると、そのバラツキによって振動が発生する。更に、冷媒は圧縮機から間欠的に流されることで、配管の中を脈動しつつ流れているが、部品バラツキによる振動と冷媒の脈動とのリズムが一致すると大きな音が発生する虞がある。
また、実開平２−１００１７４号公報に記載された消音装置では、可動部により流量を低減させているが、可動を設けた空洞内は冷媒により非常に高圧になるので、可動部が加圧されて消耗しやすく寿命が短くなる。また、可動部を設けることはコストの上昇を招くことになる。
本発明は、前記従来の技術における問題点を解消するためになされたものであり、絞り部材により電磁弁の開弁時に流れる冷媒の流量を減少させることで、冷媒の流入により電磁弁と膨張弁との間にある低圧冷媒が急激に圧縮されることなく、冷媒流動音や配管の振動が発生することを防止できるとともに、従来に比べ装置内部の設置スペースを別途取ることなく、且つ可動部を必要としないので耐久性の低下やコストアップの虞もない冷凍回路を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため請求項１に係る冷凍回路によれば、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機より圧縮された冷媒の凝縮を行う凝縮器と、前記凝縮器により液化した冷媒が気化される冷却器とを配管により連結した冷凍回路において、前記凝縮器と前記冷却器との間にて前記配管に設けられ、冷媒の流量を調整する電磁弁と、前記電磁弁の下流側に設けられ、液化した冷媒を減圧膨張させる膨張弁とを有し、前記電磁弁と前記膨張弁との間に、冷媒の流量を減少させる絞り部材を備えたことを特徴とする。

また、請求項２に係る冷凍回路は、請求項１に記載の冷凍回路において、前記絞り部材は、前記電磁弁側に接続される第１連結部と、前記膨張弁側に連結される第２連結部と、前記第１連結部及び第２連結部との間に位置する減流部とを備え、前記減流部の口径は、前記第１連結部及び第２連結部の口径より小さくしたことを特徴とする。

また、請求項３に係る冷凍回路は、請求項２に記載の冷凍回路において、前記絞り部材は、前記第１連結部及び第２連結部と前記減流部との間において、傾斜部を有することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、冷媒の流量を調整する電磁弁と、液化した冷媒を減圧膨張させる膨張弁との間に、冷媒の流量を減少させる絞り部材を備えたので、ポンプダウン制御において電磁弁を開弁した際に一気に流れ出す冷媒の流量を、絞り部材により減少させることができる。従って、冷媒の流入により電磁弁と膨張弁との間にある低圧冷媒が急激に圧縮されることなく、圧縮された冷媒による流動音や配管の振動の発生を防止することができる。また、絞り部材を用いているので、装置内のわずかなスペースでの設置が可能である。

また、請求項２に記載の発明によれば、絞り部材の電磁弁側に接続される第１連結部と膨張弁側に連結される第２連結部との間に位置する減流部の口径を、第１連結部及び第２連結部の口径より小さくしたので、第１連結部より流入した冷媒の流量を減流部にて減少させることができるとともに、絞り部材は減流部の口径を減少させることによって構成されているので、小型化が可能である。従って、絞り部材のための別途設置スペースをほとんど必要とすることなく、小型の装置にも設置が可能である。また、可動部や制御部が不要であるので、耐久性も高く、コストアップも少ない。

更に、請求項３に記載の発明によれば、絞り部材が第１連結部及び第２連結部と減流部との間において傾斜部を有するので、口径が異なる第１連結部及び第２連結部と減流部との境界にて冷媒の乱流が発生することを防止できる。従って、絞り部材を設けたことによって冷媒の流れが妨げられることはなく、冷却性能が落ちることがない。また、絞り部材にかかる負荷も減少し、耐久性も向上させることができる。

以下、本発明に係る冷凍回路を冷凍機１につき具体化した実施形態について図面を参照して具体的に説明する。図１は、本実施形態に係る冷凍機の内部構造を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る冷凍回路の概略構成図である。
本実施形態に係る冷凍機１は室内機３と室外機４とに分離して設置され、圧縮機５、凝縮器６、液溜め７、ドライヤ８、電磁弁９、絞り部材１０、膨張弁１１、冷却器１２、低圧スイッチ１３、アキュムレータ１４を順次、冷媒配管１５で接続して冷凍機１における冷凍回路２が構成されている。

冷凍回路２において、冷媒は、先ず圧縮機５において低温低圧の冷媒が圧縮され高温高圧の冷媒蒸気となり、冷媒配管１５を介して凝縮器６へ流入し、凝縮器６で外気や冷水によって冷却されて凝縮し、高圧液冷媒となる。その後、液化された冷媒は液溜め７に蓄えられ、蓄えられた液冷媒は、冷媒配管１５を通してドライヤ８、電磁弁９及び絞り部材１０を経由し、膨張弁１１に送られる。
ドライヤ８においては冷媒の湿分等が除去され、また電磁弁９は弁開度を電気的に制御することで、冷媒の流量の調整ができる。また、絞り部材１０は細孔状に形成された減流部２５を有し、冷媒の流量を減少させるものである（図３参照）。尚、絞り部材１０の詳細については後述する。

膨張弁１１は冷媒を減圧、膨張し、気化しやすい状態にされて冷却器１２に送られる。そして、冷却器１２に送られた低温低圧の冷媒は、冷却器１２の周囲から熱を奪って気化し、低圧スイッチ１３が配置された低圧配管１６を経て、アキュムレータ１４を通して再び圧縮機５へと戻る。
低圧スイッチ１３は、低圧配管１６に接続されており、低圧配管１６内の圧力（圧縮機の吸入側の圧力）を測定し、一定値以下の圧力であった場合に圧縮機５の駆動を停止させるものである。また、アキュムレータ１４は、液戻り防止容器であり、液状の冷媒が圧縮機５に吸入されるのを防止し、気化された冷媒のみを圧縮機５に供給する。

以上のように構成された冷凍回路２においては、運転中に冷凍機１内部で十分な低温を得られた際に、電磁弁９を閉じることで上記冷凍回路２のラインを閉止して圧縮機５の運転を停止させるいわゆるポンプダウン制御が行われる。
ポンプダウン制御により圧縮機５を停止させる際には、先ず電磁弁９を全閉させ、冷凍回路１を圧縮機５と凝縮器１２との間で遮断させる。この状態で圧縮機５の運転が続行されるため、圧縮機５の吸入側１７の冷却器１２内部及び圧縮機５吸入側１７の冷媒配管１５内の冷媒は凝縮器６側（室外機４側）へと運ばれ、圧縮機５の吸入側１７の圧力は次第に低下する。そして、低圧配管１６内の圧力が、一定値以下の圧力となると、低圧スイッチ１３により圧縮機５の駆動を停止させる。その結果、電磁弁９の入口側１８には高圧冷媒が封入され、出口側１９は低圧の気相冷媒雰囲気となる。

そして、次に圧縮機５を駆動させる際には、電磁弁９に通電し開弁させ冷媒を冷却器１２側（室内機３側）へと流す。その結果、圧縮機５の吸入側１７の圧力は上昇し、凝縮器６側の圧力と圧縮機５の吸入側１７の圧力とが均衡になると低圧スイッチが復帰し、圧縮機５が起動する。
以上のような、ポンプダウン制御を行うことにより、圧縮機５の起動時における圧縮機５の負担の軽減、冷媒液の戻りの防止、除霜効率の上昇などの効果を得ることができる。

しかし、圧縮機５の駆動のため電磁弁９を開弁する際に、冷媒が高圧側（電磁弁の入口側１８）から低圧側（電磁弁の出口側１９）に一気に流れると、その冷媒の流入により電磁弁９と膨張弁１１との間にある低圧冷媒が急激に圧縮されるので、圧縮された冷媒による流動音や配管の振動等が発生する。しかし、本実施形態においては電磁弁９と膨張弁１１との間に絞り部材１０を設けることで電磁弁９の開弁時に流れる冷媒の流量を減少させることで、流動音や配管の振動の発生を防止している。

以下に、絞り部材１０の詳細について図３及び図４を用いて説明する。図３は本実施形態に係る絞り部材の断面図である。図４は本実施形態に係る絞り部材の正面図である。
絞り部材１０は、真鍮により形成され、本実施形態に係る冷凍回路２において電磁弁９と膨張弁１１との間に配置されている。絞り部材１０のそれぞれ左右部には第１連結部２６と第２連結部２７とを有し、第１連結部２６は電磁弁９に接続される配管２０と溶接により連結され、第２連結部２７は膨張弁１１に接続される配管２１と溶接により連結されている。そして第１連結部２６及び第２連結部２７との間には細孔状に形成された減流部２５が設けられている。減流部２５の口径Ｒ１は第１連結部２６及び第２連結部２７の口径Ｒ２より小さくなるように形成されている。更に、減流部２５と第１連結部２６及び第２連結部２７との間にできる段差部にはそれぞれ傾斜部２８、２９が形成され、第１連結部２６側から流入した冷媒は、傾斜部２８を介して減流部２５に導かれ、また、減流部２５から傾斜部２９を介して第２連結部２７に流出される。

ここで、減流部２５の口径Ｒ１は第１連結部２６及び第２連結部２７の口径Ｒ２より小さくなるように形成されているので、第１連結部２６から減流部２５を冷媒が通過する際に冷媒の流量が減少される。従って、電磁弁９を開弁する際に、高圧側（電磁弁の入口側１８）から低圧側（電磁弁の出口側１９）に流れる冷媒の流量を減流部２５にて減少させ、冷媒の圧縮により発生する冷媒流動音や配管の振動を防止することができる。また、減流部２５と第１連結部２６及び第２連結部２７との間にできる段差部を無くすように傾斜部２８、２９を形成したことで、口径の異なる段差部分に冷媒が衝突することで発生する虞のある冷媒の乱流を防止する。それにより、絞り部材１０を設けたことによっては、冷媒の流れが妨げられることなく、冷凍回路２の冷却性能が落ちることもない。更に、水流抵抗を減らすことで絞り部材１０にかかる負荷を減少させ、耐久性も向上させることができる。

また、減流部２５の口径Ｒ１は電磁弁開放時の電磁弁９の口径よりも小さく、膨張弁１１の口径よりも大きくなるように設定されている。減流部２５の口径が電磁弁９の口径よりも大きくすると、絞り部材１０による上記の絞り効果が期待できず、また膨張弁１１の口径以下とすると減流部２５が膨張弁１１と同じ役割をすることとなり、冷凍回路２の冷却性能が落ちる虞がある為である。
更に、絞り部材１０を電磁弁９と絞り部材１０との間において電磁弁９側よりに配置することで、電磁弁９と絞り部材１０との距離が短くなり、電磁弁１１を開口した際に電磁弁９と絞り部材１０との間で圧縮される低圧冷媒が少なくなるので、流動音や配管の振動の発生をより効果的に防止することができる。

以上にて説明した通り本実施形態に係る冷凍回路２では、電磁弁９と膨張弁１１との間に絞り部材１０を設け、絞り部材１０には細孔状に設けられた減流部２５を形成するとともに、電磁弁９と膨張弁１１とにそれぞれ配管２０、２１により接続される第１連結部２６及び第２連結部２７の口径より減流部２５の口径を小さくし、電磁弁９から流入する冷媒の流量を減少させるようにしたので、電磁弁９を開弁する際に、高圧側（電磁弁の入口側１８）から低圧側（電磁弁の出口側１９）に流れる冷媒の流量を減流部２５にて減少させ、電磁弁９と膨張弁１１との間の冷媒の圧縮により発生する冷媒流動音や配管の振動を防止することができる。
更に、減流部２５と第１連結部２６及び第２連結部２７との間にはそれぞれ傾斜部２８、２９が形成されているので、口径の異なる段差部分に冷媒が衝突することで発生する虞のある冷媒の乱流を防止することができる。従って、絞り部材１０を設けたことによって、冷媒の流れが妨げられることなく、冷凍回路２の冷却性能が落ちることもない。更に、水流抵抗を減らすことで絞り部材１０にかかる負荷を減少させ、耐久性も向上させることができる。また、絞り部材１０は真鍮により成形されているので、配管１５に溶接しやすくコストも安価である。

尚、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
例えば、本実施形態では冷媒の減圧機構として膨張弁を使用しているが、膨張弁の変わりにキャピラリーチューブを使用することも可能である。

本実施形態に係る冷凍機の内部構造を示す斜視図である。 本実施形態に係る冷凍回路の概略構成図である。 本実施形態に係る絞り部材の断面図である。 図４は本実施形態に係る絞り部材の正面図である。

符号の説明

２………冷凍回路 ５………圧縮機 ６………凝縮器
９………電磁弁 １０………絞り部材 １１………膨張弁
１２………冷却器 １５………冷媒配管 ２５………減流部

Claims (3)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
   前記圧縮機より圧縮された冷媒の凝縮を行う凝縮器と、
   前記凝縮器により液化した冷媒が気化される冷却器とを配管により連結した冷凍回路において、
   前記凝縮器と前記冷却器との間にて前記配管に設けられ、冷媒の流量を調整する電磁弁と、
   前記電磁弁の下流側に設けられ、液化した冷媒を減圧膨張させる膨張弁とを有し、
   前記電磁弁と前記膨張弁との間に、冷媒の流量を減少させる絞り部材を備えたことを特徴とする冷凍回路。
2. 前記絞り部材は、前記電磁弁側に接続される第１連結部と、
   前記膨張弁側に連結される第２連結部と、
   前記第１連結部及び第２連結部との間に位置する減流部とを備え、
   前記減流部の口径は、前記第１連結部及び第２連結部の口径より小さくしたことを特徴とする請求項１に記載の冷凍回路。
3. 前記絞り部材は、前記第１連結部及び第２連結部と前記減流部との間において、傾斜部を有することを特徴とする請求項２に記載の冷凍回路。
   
   

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