JP2013061124A

JP2013061124A - 冷却装置

Info

Publication number: JP2013061124A
Application number: JP2011200459A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Torimasu; 宏樹取枡
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2013-04-04

Abstract

【課題】密閉型圧縮機を用いた冷却装置において、冷却装置の消費電力量を低減させ、また、密閉型圧縮機を始動させる際に必要なトルクを小さくし、より始動性能の良い冷却装置を提供する。
【解決手段】密閉型圧縮機１１５の吐出管１１４と凝縮器１１６との間と、凝縮器１１６と膨張機構１１８との間と、蒸発器１１９と密閉型圧縮機１１５の吸入管１２１との間に、弁機構１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃを設けることで、冷却装置の消費電力量を低減させることができ、また、密閉型圧縮機を始動させる際に必要なトルクを小さくすることで、より始動性能の良い冷却装置を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷蔵庫などのように、密閉型圧縮機を用いた冷却装置に関するものである。

従来の密閉型圧縮機を用いた冷却装置については、冷媒を圧縮する密閉型圧縮機と、前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記冷媒を膨張させる膨張機構と、前記冷媒を蒸発させる蒸発器とを備えたものが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら上記従来の密閉型圧縮機を用いた冷却装置を説明する。

図４は、従来の密閉型圧縮機を用いた冷却装置の冷凍サイクル図である。

図４において、交流誘導電動機１を駆動源とする密閉型圧縮機１５は、低温・低圧の冷媒ガス１２を圧縮し、高温・高圧の冷媒ガス１２を吐出して凝縮器１６に送る。凝縮器１６に送られた冷媒ガス１２は、その熱を空気中に放出しながら高温・高圧の冷媒液となり乾燥器１７を経て、膨張機構１８（例えば膨張弁またはキャピラリチューブ）に送られる。膨張機構１８を通過する高温・高圧の冷媒液は絞り効果により低温・低圧の湿り蒸気となり蒸発器１９へ送られる。蒸発器１９に入った湿り蒸気状の冷媒ガス１２は、周囲から熱を吸収して蒸発し、蒸発器１９を出た低温・低圧の冷媒ガス１２は、密閉型圧縮機１５に吸込まれ、以下同じサイクルが繰り返される。

蒸発器１９は、冷凍室や冷蔵室（図示せず）に設置されており、空気を冷却し、冷凍室や冷蔵室に循環させている。

特開２００２−３３２９６４号公報

しかしながら、上記従来の構成では、冷凍室や冷蔵室が十分冷却され、密閉型圧縮機を停止させた際に、一旦圧縮した冷媒ガスが膨張してロスが発生し、冷却装置の消費電力量が大きくなってしまうという課題を有していた。また、密閉型圧縮機の停止により、蒸発器１９より高い温度の冷媒ガスが流れ込むことで、蒸発器１９の温度が高くなってしまい、冷凍室や冷蔵室の温度が上昇してしまうという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、密閉型圧縮機の吐出管と凝縮器との間と、凝縮器と膨張機構との間と、蒸発器と密閉型圧縮機の吸入管との間に、それぞれ弁機構を備えた冷却装置とするもので、冷却装置の消費電力量を低減させ、冷凍室や冷蔵室の温度の上昇を防止し、併せて始動性能の良い冷却装置を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の冷却装置は、密閉型圧縮機の吐出管と凝縮器との間と、凝縮器と膨張機構との間と、蒸発器と密閉型圧縮機の吸入管との間に、それぞれ弁機構を備えたもので、冷却装置の消費電力量を低減させるという作用を有する。

本発明の冷却装置は、密閉型圧縮機の吐出管と凝縮器との間と、凝縮器と膨張機構との間と、蒸発器と密閉型圧縮機の吸入管との間に、それぞれ弁機構を備えることで、冷却装置の消費電力量を低減させることができ、また、密閉型圧縮機が始動する際に必要な交流誘導電動機のトルクを小さくすることで、より始動性能の良い冷却装置を提供することができるものである。

本発明の実施の形態１における冷却装置の冷凍サイクル図本発明の実施の形態２における冷却装置の冷凍サイクル図本発明の実施の形態３における冷却装置の冷凍サイクル図従来の密閉型圧縮機を用いた冷却装置の冷凍サイクル図

請求項１に記載の発明は、冷媒を圧縮する密閉型圧縮機と、前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記冷媒を膨張させる膨張機構と、前記冷媒を蒸発させる蒸発器を、配管により環状に連結した冷凍サイクルにおいて、前記密閉型圧縮機の吐出管と前記凝縮器との間と、前記凝縮器と前記膨張機構との間と、前記蒸発器と前記密閉型圧縮機の吸入管との間に、それぞれ弁機構を設けたものである。

かかる構成とすることにより、一旦圧縮した冷媒ガスが膨張して発生するロスを低減することができ、消費電力量が低い冷却装置を提供することができる。また、密閉型圧縮機が始動する際に、必要な交流誘導電動機のトルクを小さくすることができ、より始動性能の良い冷却装置を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記蒸発器と前記密閉型圧縮機の吸入管との間に設けた前記弁機構と並列に、キャピラリチューブを設けたものである。

請求項３に記載の発明は、冷媒を圧縮する密閉型圧縮機と、前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記冷媒を膨張させる膨張機構と、前記冷媒を蒸発させる蒸発器を、配管により環状に連結した冷凍サイクルにおいて、前記密閉型圧縮機の吐出管と前記凝縮器との間と、前記凝縮器と前記膨張機構との間に、それぞれ弁機構を備え、前記蒸発器と前記密閉型圧縮機の吸入管との間に、圧力調整装置を設けたものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機を用いた冷却装置の冷凍サイクル図である。

図１において、交流誘導電動機１０１は、密閉容器１０２の内部にスプリング１０３により弾性支持されている。この交流誘導電動機１０１は、固定子１０４と回転子１０５とにより構成される。ブロック１０６は、固定子１０４に固定されている。ブロック１０６に支持されたクランク軸１０７は、回転子１０５の回転を、ブロック１０６に設けられたシリンダ１０８内を往復運動するピストン１０９にコンロッド１１０、ピストンピン１１１を介して伝達する。シリンダ１０８内で圧縮された冷媒ガス１１２は、吐出ライン１１３を通して、密閉容器１０２に設けられた吐出管１１４へ導かれ、密閉型圧縮機１１５外へ排出される。

吐出管１１４より排出された冷媒ガス１１２は、冷凍サイクルを構成する凝縮器１１６、乾燥器１１７、膨張機構１１８（例えば、膨張弁またはキャピラリチューブ）、蒸発器１１９を順次経由して密閉容器１０２に設けられた吸入管１２１に回収される。

冷凍機油１２２は、密閉容器１０２の底部に貯溜されており、密閉型圧縮機１１５の各摺動部を潤滑する。

電源１２３は、交流誘導電動機１０１に電気を供給し、密閉型圧縮機１１５を運転させる。

制御装置１２４は、弁機構１２０ａ（例えば、電磁弁）、弁機構１２０ｂ（例えば、電磁弁）、弁機構１２０ｃ（例えば、電磁弁あるいは逆止弁）と電源１２３を制御し、開閉やオン・オフの切り替えを行う。

以上のように構成される密閉型圧縮機を用いた冷却装置について、以下その動作、作用を説明する。

交流誘導電動機１０１に電源１２３から電気が供給されると、回転子１０５が回転し、クランク軸１０７が回転駆動される。このとき、クランク軸１０７の偏芯回転運動がコンロッド１１０を介してピストン１０９に伝わることで、ピストン１０９はシリンダ１０８内を往復運動する。

ピストン１０９の往復運動に伴って密閉容器１０２内の冷媒ガス１１２は、シリンダ１０８内へ吸入されるとともに、低圧の冷媒ガス１１２が、冷却サイクルから吸入管１２１を通って密閉容器１０２内に流入する。

シリンダ１０８内へ吸入された冷媒ガス１１２は、ピストン１０９の往復運動によって圧縮され、吐出ライン１１３を通って吐出管１１４から凝縮器１１６へ吐出される。

凝縮器１１６に送られた冷媒ガス１１２は、その熱を空気中に放出しながら高温・高圧の冷媒液となり、乾燥器１１７を経て膨張機構１１８に送られる。膨張機構１１８を通過する高温・高圧の冷媒液は、絞り効果によって低温・低圧の湿り蒸気となり、蒸発器１１９へ送られる。蒸発器１１９に入った湿り蒸気状の冷媒ガス１１２は、周囲から熱を吸収して蒸発し、蒸発器１１９を出た低温・低圧の冷媒ガス１１２は、密閉型圧縮機１１５に吸込まれ、以下同じサイクルが繰り返される。

ここで、制御装置１２４は、弁機構１２０ａ、弁機構１２０ｂ、弁機構１２０ｃと電源１２３を制御し、開閉やオン・オフの切り替えを行う。密閉型圧縮機１１５が停止する際には、弁機構１２０ａ、弁機構１２０ｂ、弁機構１２０ｃを閉じ、密閉型圧縮機１１５が始動する際には、弁機構１２０ａ、弁機構１２０ｂ、弁機構１２０ｃを開ける。従って、
密閉型圧縮機１１５が停止している際には、冷媒ガス１１２の無駄な膨張や移動を極力防ぐことができる。

その結果、密閉型圧縮機１１５が停止している間の冷媒ガス１１２のロスを小さくすることができ、冷却装置の消費電力量を低減させることができる。また、密閉型圧縮機１１５の停止により、蒸発器１１９より高い温度の冷媒ガスが流れ込むことで、蒸発器１１９の温度が高くなってしまうことを防止し、冷凍室や冷蔵室の温度の上昇を防止することができる。

さらに、密閉型圧縮機１１５が始動してから一定時間経過した後に、弁機構１２０ｃを開けるようにすることで、密閉型圧縮機１１５に作用する負荷が小さくなり、密閉型圧縮機１１５の始動時に必要な交流誘導電動機１０１のトルクを小さくすることができ、始動性能の良い冷却装置を提供することができる。

また、電源１２３の電圧が通常の定格電圧よりも低くなった場合に、制御装置１２４が弁機構１２０ｃを閉じ、密閉型圧縮機１１５に流れ込む冷媒ガス１１２の量を制限することで、密閉型圧縮機１１５が通常運転中に異常停止することを防止することができる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における密閉型圧縮機を用いた冷却装置の冷凍サイクル図である。

図２において、交流誘導電動機２０１は、密閉容器２０２の内部にスプリング２０３により弾性支持されている。この交流誘導電動機２０１は、固定子２０４と回転子２０５とにより構成される。ブロック２０６は、固定子２０４に固定されている。ブロック２０６に支持されたクランク軸２０７は、回転子２０５の回転を、ブロック２０６に設けられたシリンダ２０８内を往復運動するピストン２０９にコンロッド２１０、ピストンピン２１１を介して伝達する。シリンダ２０８内で圧縮された冷媒ガス２１２は、吐出ライン２１３を通して、密閉容器２０２に設けられた吐出管２１４へ導かれ、密閉型圧縮機２１５外へ排出される。

吐出管２１４より排出された冷媒ガス２１２は、冷凍サイクルを構成する凝縮器２１６、乾燥器２１７、膨張機構２１８（例えば、膨張弁またはキャピラリチューブ）、蒸発器２１９、弁機構２２０ｃ（例えば、電磁弁あるいは逆止弁）、キャピラリチューブ２２０ｄを順次経由して密閉容器２０２に設けられた吸入管２２１に回収される。

冷凍機油２２２は、密閉容器２０２の底部に貯溜されており、密閉型圧縮機２１５の各摺動部を潤滑する。

電源２２３は、交流誘導電動機２０１に電気を供給し、密閉型圧縮機２１５を運転させる。

制御装置２２４は、弁機構２２０ａ（例えば、電磁弁）、弁機構２２０ｂ（例えば、電磁弁）、弁機構２２０ｃと電源２２３を制御し、開閉やオン・オフの切り替えを行う。

交流誘導電動機２０１に電源２２３から電気が供給されると、回転子２０５が回転し、クランク軸２０７が回転駆動される。このとき、クランク軸２０７の偏芯回転運動がコン
ロッド２１０を介してピストン２０９に伝わることで、ピストン２０９はシリンダ２０８内を往復運動する。

ピストン２０９の往復運動に伴って密閉容器２０２内の冷媒ガス２１２は、シリンダ２０８内へ吸入されるとともに、低圧の冷媒ガス２１２が、冷却サイクルから吸入管２２１を通って密閉容器２０２内に流入する。

シリンダ２０８内へ吸入された冷媒ガス２１２は、ピストン２０９の往復運動によって圧縮され、吐出ライン２１３を通って吐出管２１４から凝縮器２１６へ吐出される。

凝縮器２１６に送られた冷媒ガス２１２は、その熱を空気中に放出しながら高温・高圧の冷媒液となり、乾燥器２１７を経て膨張機構２１８に送られる。膨張機構２１８を通過する高温・高圧の冷媒液は、絞り効果によって低温・低圧の湿り蒸気となり、蒸発器２１９へ送られる。蒸発器２１９に入った湿り蒸気状の冷媒ガス２１２は、周囲から熱を吸収して蒸発し、蒸発器２１９を出た低温・低圧の冷媒ガス２１２は、密閉型圧縮機２１５が始動する際には、キャピラリチューブ２２０ｄを経由し、密閉型圧縮機２１５が通常運転する際には、キャピラリチューブ２２０ｄと弁機構２２０ｃを経由して密閉型圧縮機２１５に吸込まれ、以下同じサイクルが繰り返される。

ここで、制御装置２２４は、弁機構２２０ａ、弁機構２２０ｂ、弁機構２２０ｃと電源２２３を制御し、開閉やオン・オフの切り替えを行う。密閉型圧縮機２１５が停止する際には、弁機構２２０ａ、弁機構２２０ｂ、弁機構２２０ｃを閉じ、密閉型圧縮機２１５が始動する際には、弁機構２２０ａ、弁機構２２０ｂ、弁機構２２０ｃを開ける。従って、密閉型圧縮機２１５が停止している際には、冷媒ガス２１２の無駄な膨張や移動を極力防ぐことができる。

その結果、密閉型圧縮機２１５が停止している間の冷媒ガス２１２のロスを小さくすることができ、冷却装置の消費電力量を低減させることができる。また、密閉型圧縮機２１５の停止により、蒸発器２１９より高い温度の冷媒ガスが流れ込むことで、蒸発器２１９の温度が高くなってしまうことを防止し、冷凍室や冷蔵室の温度の上昇を防止することができる。

さらに、密閉型圧縮機２１５が始動してから一定時間経過した後に、弁機構２２０ｃを開けるようにすることで、密閉型圧縮機２１５に作用する負荷が小さくなり、密閉型圧縮機２１５の始動時に必要な交流誘導電動機２０１のトルクを小さくすることができ、始動性能の良い冷却装置を提供することができる。

また、電源２２３の電圧が通常の定格電圧よりも低くなった場合に、制御装置２２４が弁機構２２０ｃを閉じ、密閉型圧縮機２１５に流れ込む冷媒ガス２１２の量を制限することで、密閉型圧縮機２１５が通常運転中に異常停止することを防止することができる。

（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における密閉型圧縮機を用いた冷却装置の冷凍サイクル図である。

図３において、交流誘導電動機３０１は、密閉容器３０２の内部にスプリング３０３により弾性支持されている。この交流誘導電動機３０１は、固定子３０４と回転子３０５とにより構成される。ブロック３０６は、固定子３０４に固定されている。ブロック３０６に支持されたクランク軸３０７は、回転子３０５の回転を、ブロック３０６に設けられたシリンダ３０８内を往復運動するピストン３０９にコンロッド３１０、ピストンピン３１
１を介して伝達する。シリンダ３０８内で圧縮された冷媒ガス３１２は、吐出ライン３１３を通して、密閉容器３０２に設けられた吐出管３１４へ導かれ、密閉型圧縮機３１５外へ排出される。

吐出管３１４より排出された冷媒ガス３１２は、冷凍サイクルを構成する凝縮器３１６、乾燥器３１７、膨張機構３１８（例えば、膨張弁またはキャピラリチューブ）、蒸発器３１９、圧力調整装置（例えば電子式膨張弁またはレギュレーター）３２０ｃを順次経由して密閉容器３０２に設けられた吸入管３２１に回収される。

冷凍機油３２２は、密閉容器３０２の底部に貯溜されており、密閉型圧縮機３１５の各摺動部を潤滑する。

電源３２３は、交流誘導電動機３０１に電気を供給し、密閉型圧縮機３１５を運転させる。

制御装置３２４は、弁機構３２０ａ（例えば、電磁弁）、弁機構３２０ｂ（例えば、電磁弁）、圧力調整装置３２０ｃと電源３２３を制御し、開閉やオン・オフの切り替えを行う。

以上のように構成された密閉型圧縮機を用いた冷却装置について、以下その動作、作用を説明する。

交流誘導電動機３０１に電源３２３から電気が供給されると、回転子３０５が回転し、クランク軸３０７が回転駆動される。このとき、クランク軸３０７の偏芯回転運動がコンロッド３１０を介してピストン３０９に伝わることで、ピストン３０９はシリンダ３０８内を往復運動する。

ピストン３０９の往復運動に伴って密閉容器３０２内の冷媒ガス３１２は、シリンダ３０８内へ吸入されるとともに、低圧の冷媒ガス３１２が、冷却サイクルから吸入管３２１を通って密閉容器３０２内に流入する。

シリンダ３０８内へ吸入された冷媒ガス３１２は、ピストン３０９の往復運動によって圧縮され、吐出ライン３１３を通って吐出管３１４から凝縮器３１６へ吐出される。

凝縮器３１６に送られた冷媒ガス３１２は、その熱を空気中に放出しながら高温・高圧の冷媒液となり、乾燥器３１７を経て膨張機構３１８に送られる。膨張機構３１８を通過する高温・高圧の冷媒液は、絞り効果によって低温・低圧の湿り蒸気となり、蒸発器３１９へ送られる。蒸発器３１９に入った湿り蒸気状の冷媒ガス３１２は、周囲から熱を吸収して蒸発し、蒸発器３１９を出た低温・低圧の冷媒ガス３１２は、圧力調整装置３２０ｃを経由して密閉型圧縮機３１５に吸込まれ、以下同じサイクルが繰り返される。

ここで、制御装置３２４は、弁機構３２０ａ、弁機構３２０ｂ、圧力調整装置３２０ｃを制御し、開閉やオン・オフの切り替えを行う。密閉型圧縮機３１５が停止する際には、弁機構３２０ａ、弁機構３２０ｂ、圧力調整装置３２０ｃを閉じ、密閉型圧縮機３１５が始動する際には、弁機構３２０ａ、弁機構３２０ｂ、圧力調整装置３２０ｃを開ける。従って、密閉型圧縮機３１５が停止している際には、冷媒ガス３１２の無駄な膨張や移動を極力防ぐことができる。

その結果、密閉型圧縮機３１５が停止している間の冷媒ガス３１２のロスを小さくすることができ、冷却装置の消費電力量を低減させることができる。また、密閉型圧縮機３１
５の停止により、蒸発器３１９より高い温度の冷媒ガスが流れ込むことで、蒸発器３１９の温度が高くなってしまうことを防止し、冷凍室や冷蔵室の温度の上昇を防止することができる。

さらに、密閉型圧縮機３１５が始動してから一定時間経過した後に、圧力調整装置３２０ｃを開けるようにすることで、密閉型圧縮機３１５に作用する負荷が小さくなり、密閉型圧縮機３１５の始動時に必要な交流誘導電動機３０１のトルクを小さくすることができ、始動性能の良い冷却装置を提供することができる。

また、電源３２３の電圧が通常の定格電圧よりも低くなった場合に、制御装置３２４が圧力調整装置３２０ｃを閉じ、密閉型圧縮機３１５に流れ込む冷媒ガス３１２の量を制限することで、密閉型圧縮機３１５が通常運転中に異常停止することを防止することができる。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機を用いた冷却装置は、冷却装置の消費電力量を低減させることができ、また、密閉型圧縮機が始動する際に必要な交流誘導電動機のトルクを小さくすることで、より始動性能の良い冷却装置を提供することができる。したがって、家庭用冷蔵庫を初めとして、除湿機やショーケース、自販機等の冷凍サイクルを用いたあらゆる用途に適用することができる。

１１４、２１４、３１４吐出管
１１５、２１５、３１５密閉型圧縮機
１１６、２１６、３１６凝縮器
１１７、２１７、３１７乾燥器
１１８、２１８、３１８膨張機構
１１９、２１９、３１９蒸発器
１２０ａ、２２０ａ、３２０ａ弁機構
１２０ｂ、２２０ｂ、３２０ｂ弁機構
１２０ｃ、２２０ｃ弁機構
１２１、２２１、３２１吸入管
２２０ｄキャピラリチューブ
３２０ｃ圧力調整装置

Claims

冷媒を圧縮する密閉型圧縮機と、前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記冷媒を膨張させる膨張機構と、前記冷媒を蒸発させる蒸発器を、配管により環状に連結した冷凍サイクルにおいて、前記密閉型圧縮機の吐出管と前記凝縮器との間と、前記凝縮器と前記膨張機構との間と、前記蒸発器と前記密閉型圧縮機の吸入管との間に、それぞれ弁機構を設けた冷却装置。
前記蒸発器と前記密閉型圧縮機の吸入管との間に設けた前記弁機構と並列に、キャピラリチューブを設けた請求項１に記載の冷却装置。
冷媒を圧縮する密閉型圧縮機と、前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記冷媒を膨張させる膨張機構と、前記冷媒を蒸発させる蒸発器を、配管により環状に連結した冷凍サイクルにおいて、前記密閉型圧縮機の吐出管と前記凝縮器との間と、前記凝縮器と前記膨張機構との間に、それぞれ弁機構を備え、前記蒸発器と前記密閉型圧縮機の吸入管との間に、圧力調整装置を設けた冷却装置。