JP2006275413A - 冷凍回路 - Google Patents

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孝俊 鳥畑
Koichi Yamamoto
剛一 山本
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Abstract


【課題】 電磁弁への不純物の侵入を防止する。
【解決手段】 冷凍回路30において、凝縮器32から出て電磁弁37A,37Bに向かう冷媒管路36の途中位置の内部に磁石75が嵌着される。磁石75は、中心孔76を有する比較的厚肉の環形状で、装着管72の内周に嵌着される。装着管72の両端に、冷媒管路36の両分断端71が内側に緊密に嵌合され、溶接等によって接続される。磁石75の中心孔76の口径dは、冷媒管路36の口径Dよりも小さく設定される。流通する冷媒中に混じった金属粉等の磁性不純物xは、磁石75に吸着されて捕捉される。オリフィス効果により磁石75の手前で冷媒の流速が落とされることで、不純物xがより確実に捕捉され、電磁弁37A,37Bへの不純物xの噛み込みが防止される。また冷媒の流速が落ちることで凝縮時間が長く取られ、冷媒の液化が促進される。
【選択図】 図6

Description

本発明は、電磁弁により冷媒の供給と停止とを制御する機能を備えた冷凍回路に関する。
従来、冷却貯蔵庫の一例として、圧縮機、凝縮器を含む共通の冷凍装置に対し、電磁弁、キャピラリチューブ及び蒸発器を直列接続した組が2組並列に循環接続されて、各蒸発器が独立した貯蔵室に配設され、電磁弁の開閉により各蒸発器への冷媒の供給と停止とを制御することで、各貯蔵室をそれぞれ異なった設定温度に冷却するようにしたものが知られている(例えば、特許文献1)。
特開2002−277081公報
ところで冷凍回路の冷媒中にはコンタミネーション(残留不純物)が混入している場合があり、通常はドライヤやストレイナに設けられたフィルタで除去するようになってはいるが、冷媒が流通する際の抵抗を考慮するとフィルタの目を細かくするには制限があり、よって細かいコンタミネーションの捕捉には限界がある。
一方、電磁弁は、文字通り電磁力によりプランジャを動作させて開閉するものであるため、上記の捕捉し切れなかったコンタミネーションのうち、特に金属粉等の磁性を有する不純物を呼び寄せる可能性が高く、例えば同不純物が弁座で噛み込んで完全に閉じ切れないといった事態を招くおそれがある。そうすると冷媒の洩れが生じて、設定温度を超えてもなお冷却が継続されるという問題が残り、その対策が切望されていた。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、電磁弁への不純物の侵入を防止するところにある。
上記の目的を達成するための手段として、請求項1の発明は、冷媒が流通する冷媒管路の途中に、冷媒の流通と停止とを制御する電磁弁を設けた冷凍回路において、前記冷媒管路内における前記電磁弁の上流位置には、前記冷媒管路の口径よりも小さい口径の通孔を有する磁石が嵌着されている構成としたところに特徴を有する。
請求項2の発明は、圧縮機、凝縮器を含む共通の冷凍装置に対し、電磁弁、減圧装置及び蒸発器を直列接続した組が複数並列に循環接続され、電磁弁の開閉により各蒸発器への冷媒の供給と停止とを独立して制御するようにした冷凍回路において、前記各電磁弁の入口に接続された分岐部の上流側の冷媒管路内には、前記冷媒管路の口径よりも小さい口径の通孔を有する磁石が嵌着されているところに特徴を有する。
請求項3の発明は、請求項2に記載のものにおいて、前記各電磁弁の入口に接続された接続管が立ち上げられて液溜め部が形成されるとともに、前記各接続管の上端側に前記分岐部が設けられているところに特徴を有する。
<請求項1の発明>
冷媒中に混じった金属粉等の磁性を有する不純物は、電磁弁の手前で磁石に吸着されて捕捉される。特に磁石が、冷媒管路の口径よりも小さい口径の通孔を有する形状であるから、オリフィス効果によって磁石の手前で冷媒の流速が落とされ、磁性不純物がより確実に捕捉される。その結果、電磁弁への磁性不純物の噛み込みが阻止され、正確に動作させることができる。また、オリフィス効果によって磁石の手前で冷媒の流速が落ちるということは、それだけ冷媒の凝縮時間が長く取れ、冷媒の液化を促進することができる。さらに、磁石の通孔の口径を変えることで、冷媒の液化状態を制御することができる。
<請求項2の発明>
金属粉等の磁性を有する不純物は、各電磁弁に分岐される手前の位置で磁石によって捕捉される。特に磁石が、冷媒管路の口径よりも小さい口径の通孔を有する形状であるから、オリフィス効果によって磁石の手前で冷媒の流速が落とされ、磁性不純物がより確実に捕捉される。もって各電磁弁への磁性不純物の噛み込みが阻止され、正確に動作させることができる。
また、オリフィス効果によって磁石の手前で冷媒の流速が落ちるということは、それだけ冷媒が凝縮器を流通する間の時間が長くなり、その結果冷媒の液化が促進される。したがって、減圧装置がキャピラリチューブの場合に、冷媒ガスが電磁弁からキャピラリチューブに行き難くなる。キャピラリチューブでは、冷媒ガスが混じるとそれが抵抗となって液冷媒が流通することの妨げとなり、言い換えると液冷媒の必要な流量が確保できなくて冷却不良に繋がるおそれがあるが、この発明では、冷媒の液化が促進されてキャピラリチューブに対して必要な量の液冷媒を供給することができ、所定の冷却性能を発揮させることができる。
減圧装置が膨張弁であった場合も、冷媒ガスが混じると膨張機能を損ねて冷却不良に繋がるおそれがあるが、確実に液冷媒が供給されることで正規の膨張機能を発揮することができる。
<請求項3の発明>
冷媒は電磁弁の入口から立ち上がった接続管に対して、上方から流し込まれる構造であるから、冷媒ガスが混じっていた場合にはそれを接続管の上方に逃がしつつ液冷媒のみが液溜め部に溜められ、そこから液冷媒が電磁弁を通って減圧装置へと導入される。ここで、立ち上がった接続管に落とし込まれる冷媒自体が、液化が促進された状態とされるから、液溜め部には多量の液冷媒が溜められる。そのためキャピラリチューブには、継続して液冷媒のみを供給することができて抵抗なく流通させることができ、結果、液冷媒の必要な流量をより確実に確保できて、安定した冷却性能を発揮することができる。膨張弁も正規の膨張機能を発揮できる。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
<実施形態1>
以下、本発明の実施形態1を図1ないし図7に基づいて説明する。この実施形態では、横型(テーブル型)の冷凍冷蔵庫を例示している。
図1ないし図3において、符号10は冷凍冷蔵庫の本体であって、前面に開口した横長の断熱箱体により構成され、底面の四隅に設けられた脚11によって支持されている。本体10の内部は、後付けされる断熱性の仕切壁12によって左右に仕切られ、左の相対的に狭い側が冷凍室14A、右の広い側が冷蔵室14Bとなっている。冷凍室14Aの前面の開口には揺動式の断熱扉15が、冷蔵室14Bの前面の開口には観音開き式の断熱扉16がそれぞれ装着されている。
本体10の正面から見た左側部には、機械室18が設けられている。機械室18は、側面、背面及び底面にパネルが張られ、また本体10側から延出された天板19が配されることで、前面が開口した箱形に形成されている。
機械室18内の上部の奥側には、冷凍室14Aと連通した断熱性の蒸発器室20Aが張り出し形成されているとともに、その下方には、後記する冷凍ユニット63が出し入れ可能に収納される収納スペース21が設けられている。また仕切壁12の冷蔵室14B側の面には、ダクト23を張ることで別の蒸発器室20Bが形成されている。
冷凍回路30は、図4に示すように、圧縮機31の出口側に凝縮器ファン33付きの凝縮器32が接続され、その下流側に、ドライヤ34とストレイナ35とが順次に接続されている。ストレイナ35の下流側の冷媒管路36には、電磁弁37A,37Bと、キャピラリチューブ38A,38Bと、蒸発器39A,39Bとを直列接続した冷凍側と冷蔵側との冷媒流通配管40A,40Bが並列に設けられ、圧縮機31の入口側に還流接続されている。ここで、冷凍側のキャピラリチューブ38Aの方が、冷蔵側のキャピラリチューブ38Bよりも長さが大きく取られている。
図3に示すように、冷凍側の蒸発器39Aが、冷凍室14A側の蒸発器室20A内に庫内ファン41Aとともに装備され、冷蔵側の蒸発器39Bが、冷蔵室14B側の蒸発器室20B内に、同様に庫内ファン41Bとともに装備されている。
ストレイナ35の下流側の冷媒管路36に対して両電磁弁37A,37Bを接続する部分の構造は、以下のようである。電磁弁37A,37Bは同様の構造であって、図4の左側(冷凍側)の電磁弁37Aを例に採ると、図5の実線に示すように、常には可動鉄心43(プランジャ)に設けられた弁体44がコイルばね45の付勢力で弁口46を閉じており、一方コイル47に通電して励磁すると、同図の鎖線に示すように、可動鉄心43がコイルばね45の付勢力に抗して固定鉄心48側に吸引されることで弁口46が開放される構造である。
電磁弁37A,37Bは、入口ポートに嵌着された入口管49を互いに反対側を向けた姿勢で、かつ冷凍側の電磁弁37Aの方が冷蔵側の電磁弁37Bよりも低い位置に配される。
ストレイナ35の下流側の冷媒管路36は、図4に示すように、両電磁弁37A,37Bよりも高い位置まで立ち上げられたのち水平に曲げられ、さらに先端が下方に、ただし下端が所定角度(10°程度)同図の左側に振った姿勢に曲げられており、その先端にチーズ52(T字管)が取り付けられている。
一方、2本の接続管53A,53Bが備えられており、ともに縦管部54の上下両端に屈曲部55を設けた構造であるが、冷凍側の電磁弁37Aと接続される接続管53Aの縦管部54の方が、冷蔵側の電磁弁37Bと接続される接続管53Bのそれよりも、2倍程度長くされている。また、長い方の接続管53Aの上側の屈曲部55は右側に向けて下り勾配の姿勢に、一方、短い方の接続管53Bの上側の屈曲部55は、同じ角度で左側に向けて上り勾配の姿勢に形成されている。
長い方の接続管53Aの上下の屈曲部55が、チーズ52の横向きの一端(図4の左端)と、冷凍側の電磁弁37Aの入口管49とに接続され、短い方の接続管53Bの上下の屈曲部55が、チーズ52の反対向きの他端と、冷蔵側の電磁弁37Bの入口管49に接続されている。
上記した各接続管53A,53Bから対応する電磁弁37A,37Bの入口管49にわたる部分が、液冷媒を溜める液溜め部57A,57Bを構成しており、したがって冷凍側の液溜め部57Aの方が冷蔵側の液溜め部57Bよりも長さが大きく設定されている。なお、両接続管53A,53Bの上側の屈曲部55同士が、全体として右下がりの直線に繋がるような構造としたのは、所定スペース内において、冷凍側の接続管53Aの縦管部54と、冷蔵側の接続管53Bの縦管部54、すなわち冷凍側の液溜め部57Aと冷蔵側の液溜め部57Bの長さの差をより大きく採ることができるようにするためである。なお、上側の屈曲部55を傾斜させた場合、より冷媒を流したい方に冷媒を流すことができる。
また、各電磁弁37A,37Bの出口ポート50には、対応するキャピラリチューブ38A,38Bの端部に設けられた接続管56が接続されている。
冷凍回路30の構成部材のうち、圧縮機31、凝縮器32、凝縮器ファン33、ドライヤ34、ストレイナ35及び電磁弁37A,37Bは、図2に一部を示すように、基台60上に搭載されてユニット化されている。それに対して機械室18の収納スペース21の底面には、上記した基台60が出し入れ可能に載置される底板61が張られている。冷凍ユニット63を搭載した基台60は、収納スペース21の底板61上に前方から押し込まれ、ねじ64によって固定されている。
それとともに、冷凍回路30を形成するために、両蒸発器39A,39Bの入口側に接続されて引き出されたキャピラリチューブ38A,38Bが対応する電磁弁37A,37Bに接続されるとともに、両蒸発器39A,39Bの出口側から引き出された冷媒管路の合流管路42が、圧縮機31の入口側に接続されるようになっている。
機械室18の前面の開口には、前面パネル65が揺動開閉可能に装着されており、その下部側に、凝縮器32等を冷却すべく外気の吸気口66が形成されているとともに、同前面パネル65の上部における正面から見た左側縁側には、排気口67が開口されている。また、上部の右側の領域の裏面側には、各種電装品やマイクロコンピュータ等を格納したコントロールボックス68が取り付けられており、その前面は、前面パネル65に開口された窓孔69に臨んでいる。
さて、この実施形態では、上記の冷凍回路30において、ストレイナ35の下流側の冷媒管路36における水平部70の途中位置に、磁石75が嵌着されている。
そのため、図6に示すように、冷媒管路36の水平部70の途中位置が分断され、両分断端71の間に、磁石75が内嵌された装着管72が接続されている。詳細には、装着管72は冷媒管路36よりも一回り大きい金属パイプで、その両端に、分断端71が内嵌可能となっている。磁石75は、図7にも示すように、中心孔76を有する比較的厚肉の環形に形成され、装着管72の内周にほぼ緊密に嵌合可能となっている。
すなわち磁石75は、装着管72内の長さ方向のほぼ中央部に挿入され、磁石75の挿入位置の前後両側において、装着管72の管壁を内側に叩き出すことで係止部73が形成され、磁石75が軸線方向の移動が規制された状態で装着される。このように磁石75が装着された装着管72の両端に、冷媒管路36の分断端71が内側に緊密に嵌合され、溶接等によって接続されている。
ここで特筆すべきは、磁石75の中心孔76の口径dは、冷媒管路36の口径Dよりも小さく設定されている。
続いて、本実施形態の作用を説明する。
冷却運転中は、以下のような制御が行われる。冷凍室14Aと冷蔵室14Bとでは、それぞれ庫内サーミスタ(図示せず)によって庫内温度が検知され、庫内温度が予め設定された設定温度よりも高いと、対応する電磁弁37A,37Bが開放されるとともに庫内ファン41A,41Bが駆動される。電磁弁37A,37Bのいずれか一方が開放されれば、冷凍ユニット63(圧縮機31)が駆動される。
冷凍側の電磁弁37Aが開放されると、冷凍側の冷媒流通配管40Aを通る循環路が形成され、凝縮器32から吐出された液冷媒が電磁弁37Aからキャピラリチューブ38Aに流通し、膨張した液冷媒が蒸発器39Aで蒸発する。この間に、図3に示すように、冷凍室14A内の空気が吸込口78Aから蒸発器室20A内に吸引されて蒸発器39Aを通過する間に熱交換により冷気が生成され、この冷気が吹出口79Aから吹き出されるといった循環流が生ずることで冷凍室14A内が冷却される。
冷蔵室14B側の電磁弁37Bが開放された場合も、同じように冷蔵側の冷媒流通配管40Bを通る循環路が形成され、液冷媒が電磁弁37Bからキャピラリチューブ38Bに流通し、膨張した液冷媒が蒸発器39Bで蒸発する。この間に、冷蔵室14B内の空気が吸込口78Bから蒸発器室20B内に吸引されて蒸発器39Bを通過する間に熱交換により冷気が生成され、この冷気が吹出口79Bから吹き出されるといった循環流が生ずることにより冷蔵室14B内が冷却される。
なお、圧縮機31が駆動される間、併せて凝縮器ファン33が駆動され、機械室18の前面パネル65の吸気口66から外気が収納スペース21に取り込まれて、凝縮器32、圧縮機31等が冷却され、冷却に供した後の暖排気は、蒸発器室20Aの左側方のスペースに立ち上ったのち、前面パネル65の排気口67から機外前方に排出される。
冷凍室14Aと冷蔵室14Bにおいて、それぞれ庫内温度が設定温度よりも低くなると、電磁弁37A,37Bが閉じて冷媒の供給が停止するとともに庫内ファン41A,41Bが停止することで冷却動作が停止される。両電磁弁37A,37Bが閉じると、圧縮機31の運転も停止される。
端的には、冷凍室14Aと冷蔵室14Bでは、庫内温度が設定温度よりも高いか低いかによって対応する電磁弁37A,37Bが開閉制御され、各蒸発器39A,39Bへの冷媒の供給と停止とが制御されることによって、それぞれほぼ設定温度に冷却されるようになっている。
この間、冷媒中には各種コンタミネーションが混じる可能性があるが、特に金属粉等の磁性を有する不純物xは、図6に示すように、ストレイナ35の下流側の冷媒管路36における水平部70を流通する間に、磁石75に吸着されて捕捉される。特に磁石75が、冷媒管路36の口径Dよりも小さい口径dの中心孔76を有する形状であるから、オリフィス効果によって磁石75の手前で冷媒の流速が落とされ、磁性不純物xがより確実に捕捉される。その結果、電磁弁37A,37Bへの磁性不純物xの噛み込みが阻止され、閉弁不良等を起こすことなく正確に動作させることができる。したがって冷媒洩れが防止でき、冷凍室14A,冷蔵室14Bがいわゆる冷やし過ぎとなるおそれがない。
なお、磁性不純物xは、磁石75の上流側の端面に吸着されやすく、仮に中心孔76の孔面に吸着されたとしても、その不純物xは、ドライヤ34やストレイナ35のフィルタで捕捉できなかった小さなものに限られるから、磁石75の中心孔76を塞いで冷媒流通の抵抗が増すおそれはない。
また、キャピラリチューブ38A,38Bでの詰まり防止も期待できる。
上記のオリフィス効果によって磁石75の手前で冷媒の流速が落ちるということは、それだけ冷媒が凝縮器32を流通する間の時間が長くなり、冷媒の液化が促進される。
この実施形態では、両電磁弁37A,37Bの入口からそれぞれ接続管53A,53Bが立ち上げられ、その上端に凝縮器32から引き出された冷媒管路36がチーズ52を介して接続された構造となっていて、凝縮器32から流出された冷媒は、接続管53A,53B内を電磁弁37A,37Bに向けて落とし込まれる状態となる。そのため、仮に冷媒が冷媒ガスを含んだ気液混合のものであったとしても、混じった冷媒ガスが接続管53A,53Bの上方から冷媒管路36に向けて逃がされつつ、液冷媒のみが液溜め部57A,57Bに溜められるようになっているが、上記のように冷媒の液化が促進されることから、液溜め部57A,57Bには、例えばチーズ52の部分にまで達する程度に多量の液冷媒が溜められる。
そのためキャピラリチューブ38A,38Bには、継続して液冷媒のみを供給することができて抵抗なく流通させることができ、結果、液冷媒の必要な流量をより確実に確保できて、安定した冷却性能を発揮することができる。
<実施形態2>
次に、本発明の実施形態2を図8及び図9によって説明する。この実施形態では、磁石80の形状に変更が加えられている。
実施形態2の磁石80は、装着管72の内側にほぼ緊密に嵌る短寸の円筒形に形成され、ただしその中心孔81は、上流側から下流側に向けてその口径が次第に小さくなるテーパ状に形成されている。もちろん、中心孔81の出口側の口径dは、冷媒管路36の口径D(図6参照)よりも小さくなっている。その他の構造は、上記実施形態1と同様である。
実施形態2の磁石80を用いた場合、同様に冷媒中に混じった磁性を有する不純物xは、ストレイナ35の下流側の冷媒管路36における水平部70を流通する間に、同磁石80に吸着されて捕捉される。また、オリフィス効果によって磁石80の手前で冷媒の流速を落とすことができ、もって磁性不純物xをより確実に捕捉し、また冷媒の液化を促進することができるが、中心孔81は、その口径が出口に向けて漸減した形状であるから、冷媒の流通抵抗は比較的小さく抑えられる。
なお、図10の磁石85に示すように、その外周面形状についても、中心孔81の口径と同様に、上流側から下流側に向けて径が次第に小さくなるテーパ状としてもよい。
<関連技術>
図11に示すように、ストレイナ35の下流側における冷媒管路36の水平部70の途中位置に、磁性金属パイプから装着管90が接続され、この装着管90の外周に、厚肉の環形をなす磁石91を嵌着すると、特に、磁石91が嵌着された部分の装着管90の内面部分において、冷媒中に混じった磁性を有する不純物xを吸着して捕捉することができる。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(1)本発明は、電磁弁の入口側に液溜まり部を設けていないものにも同様に適用できる。この場合も、磁石を設けたことによるオリフィス効果で冷媒の液化が促進できるから、電磁弁に続くキャピラリチューブに対して十分な液冷媒を供給することができる。
(2)また本発明は、減圧装置として、キャピラリチューブに代えて膨張弁を用いたものにも適用できる。膨張弁では、ガス冷媒が混じると膨張機能を損ねて冷却不良に繋がるおそれがあるが、オリフィス効果に伴って確実に液冷媒を供給することにより、正規の膨張機能を発揮させることができる。
(3)さらに本発明は、除霜用のホットガスのバイパス管路に電磁弁を設けて、ホットガスの供給と停止を制御するもの等、要は電磁弁により冷媒の供給と停止とを制御する機能を備えた冷凍回路全般に広く適用することができる。
本発明の実施形態1に係る冷凍冷蔵庫の外観斜視図 機械室内の構造を示す斜視図 正面から見た断面図 冷凍回路の回路図 電磁弁の拡大断面図 磁石の配設部分の断面図 磁石の斜視図 実施形態2に係る磁石の配設部分の断面図 その磁石の斜視図 変形例に係る磁石の斜視図 関連技術に係る磁石の配設部分の断面図
符号の説明
30…冷凍回路 31…圧縮機 32…凝縮器 36…冷媒管路 37A,37B…電磁弁 38A,38B…キャピラリチューブ(減圧装置) 39A,39B…蒸発器 40A,40B…冷媒流通配管 52…チーズ(分岐部) 53A,53B…接続管 57A,57B…液溜め部 63…冷却ユニット(冷凍装置) 70…(冷媒管路36の)水平部 71…分断端 72…装着管 73…係止部 75…磁石 76…中心孔(通孔) 80…磁石 81…中心孔(通孔) 85…磁石

Claims (3)

  1. 冷媒が流通する冷媒管路の途中に、冷媒の流通と停止とを制御する電磁弁を設けた冷凍回路において、
    前記冷媒管路内における前記電磁弁の上流位置には、前記冷媒管路の口径よりも小さい口径の通孔を有する磁石が嵌着されていることを特徴とする冷凍回路。
  2. 圧縮機、凝縮器を含む共通の冷凍装置に対し、電磁弁、減圧装置及び蒸発器を直列接続した組が複数並列に循環接続され、電磁弁の開閉により各蒸発器への冷媒の供給と停止とを独立して制御するようにした冷凍回路において、
    前記各電磁弁の入口に接続された分岐部の上流側の冷媒管路内には、前記冷媒管路の口径よりも小さい口径の通孔を有する磁石が嵌着されていることを特徴とする冷凍回路。
  3. 前記各電磁弁の入口に接続された接続管が立ち上げられて液溜め部が形成されるとともに、前記各接続管の上端側に前記分岐部が設けられていることを特徴とする請求項2記載の冷凍回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012077950A (ja) * 2010-09-30 2012-04-19 Sanyo Electric Co Ltd 弁装置、及びそれを用いた吸収式冷凍機
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CN110405331A (zh) * 2019-07-16 2019-11-05 东莞市金瑞五金股份有限公司 一种电阻焊成型的储液器制造方法

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