JP2644576B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 周知の冷凍装置は、閉じた直列の流れとなる様に、蒸
発器、該蒸発器から冷媒を引出す圧縮機、該圧縮機によ
って圧縮された冷媒を凝縮させる復水器、及び普通は毛
細管と呼ばれていて、蒸発器に対する冷媒の流れを制御
する管状限流手段を含んでいる。毛細管が、その中を通
る冷媒の流れを制限することにより、復水器と蒸発器の
間に所望の差圧を保ち、この目的の為、その内径は蒸発
器の入口側の端を形成する導管の内径より大幅に小さ
い。毛細管と蒸発器の入口側の端との間の直径の差の
為、毛細管と蒸発器の入口側の端の中間にあって、その
各々に結合されて、渡り区間として作用するジャンパ・
チューブを設けるのが普通である。ジャンパ・チューブ
を毛細管に結合する時の１つの問題は、それらを漏れが
全くない様に結合しなければならないことであり、毛細
管の直径が非常に小さい為、ろう付けの様な金属結合作
業は、２つの管を結合する為にろう付け作業に使われる
合金又は融剤が、毛細管の開口を詰まらせたり、或いは
冷凍装置の中に合金又は融剤を持込まない様にしなけれ
ばならない。

毛細管から出て来る冷媒は液体又はガス又は両者の混
合物の形をしていることがある。冷媒が毛細管から出て
来る時、その一部分は、蒸発器内の一層低い圧力状態で
蒸発するのが普通である。この蒸発によって起る沸騰性
の乱流並びに音速に近い様な冷媒の出口速度が、冷凍装
置を運転する時の主な騒音源になる。冷蔵庫にある様な
冷凍装置の運転では、この騒音が非常にうるさいことが
ある。特に、冷凍装置の運転を停止した後、冷凍装置の
圧力が等化しつゝある時に発生される騒音がうるさい。
その時間の間、圧縮機及びファンはオフになっており、
その為、騒音を隠す助けにならない。

この発明では、毛細管を出て行く冷媒によって生ずる
騒音を抑圧する構造装置を提供する。この構造装置は、
毛細管とジャンパ・チューブの間の金属結合作業の間、
毛細管の出口側の端が詰まることをも防止する。

発明の要約 復水器、管状の入口を持つ蒸発器、及び復水器から蒸
発器への冷媒の流れを制御すると共に、復水器と蒸発器
の間に所望の範囲の差圧を保つのに十分な限流部を持つ
毛細管形限流装置を有する冷媒装置に於て、毛細管の出
口側の端を復水器の入口に接続るジャンパ・チューブを
設ける。ジャンパ・チューブは少なくとも５つの順次の
管状区間で構成され、その中には、毛細管の外径よりも
僅かに大きい内径を持つ第１の区間が含まれる。ジャン
パ・チューブの第２の区間は円錐形であって、第１の区
間と流体の流れが連通し、第１の区間から遠ざかる向き
に増加する直径を持っている。ジャンパ・チューブの第
３の区間が、第２の区間と流体の流れが連通し、毛細管
の外径よりも大幅に大きい内径を持っている。ジャンパ
・チューブの第４の区間は円錐形であって、第３の区間
と流体の流れが連通し、第３の区間から遠ざかる向きに
増加する直系を持っている。ジャンパ・チューブの第５
の区間が第４の区間と流体の流れが連通し、第３の区間
より大きい直径を持っている。毛細管がジャンパ・チュ
ーブの第１及び第２の区間を通抜けて、第３の区間の長
さの12乃至88％の距離だけ第３の区間に入り込み、適当
な手段、普通は金属結合作業により、ジャンパ・チュー
ブの第１の区間に固定される。

上に述べた構成を用いると、圧力を徐々に低下させる
ことにより、冷媒の膨張が制御されると共に、毛細管の
端の振動が減少するが、その両方が騒音を抑圧するのに
寄与する。更に、金属結合作業の間、毛細管の出口が詰
まらず、冷凍装置は金属結合作業に使われる材料によっ
て汚染されない。

好ましい実施例の説明 第１図には、圧縮機１、復水器２、毛細管３の様な管
状限流装置、この発明の改良された接続手段又はジャン
パ・チューブ４、及び蒸発器５を閉じた直列の流れとな
る様に接続して構成される冷凍装置が図式的に示されて
いる。この装置を運転する時、圧縮機１が蒸発器５から
冷媒蒸気を吸込み、圧縮された冷媒を復水器２に吐出す
る。復水器２内で凝縮した高圧の冷媒が毛細管３を通っ
て蒸発器５へ通過する。毛細管３が、蒸発器への液体冷
媒の流れを大幅に制限し、こうして復水器と蒸発器の間
に所望の範囲の差圧を保つが、これは周知である。

この差圧を保つ為、毛細管３の内径は、蒸発器５の入
口側の端６を含む冷凍装置の残りの流体通路よりも大幅
に小さい。特に家庭用冷蔵庫に使われる様なこう云う形
式の従来公知の冷凍装置では、毛細管３の出口側の端
は、毛細管の外面と蒸発器の入口の内面の間の空間を詰
める適当な手段を用いて、蒸発器の入口側の端６に直接
的に、又は蒸発器の管又は導管と略同じ直径を持つ適当
な制限作用のない管状接続部に接続していた。この様な
直接接続を用いると、比較的細い毛細管の出口側の端か
ら、音速に近い比較的高い速度で、液体又はガス又はそ
の混合物の形をした冷媒が出て来る。更にこの冷媒が毛
細管から、圧縮機の吸込み圧力で動作する蒸発器の直径
の一層大きい導管へ出て来る時、液体冷媒の若干がこの
一層低い圧力でフラッシュ作用によってガスになり、蒸
発器の入口に乱流性の、騒音を発生する流れを生ずる。
この騒音は吼える様な音と云うことが出来、場合によっ
ては、毛細管に対してガス及び液体の塊を交代的に供給
する復水器を使うことによって起ると考えられるが、ポ
ップ・コーンと同様な比較的大きな跳ねる音を伴う。

この様な吼える騒音及び跳ねる音をなくす１つの手段
が、米国特許第3,531,947号に記載されている。この場
合、毛細管の出口と蒸発器の入口の間の接続体は、複数
個の入れ子の管状セグメント又は区間で構成されてい
る。然し、この米国特許に記載される発明は、金属結合
作業に使われる材料によって、毛細管の端が詰まる惧れ
を伴わずに、入れ子の管状セグメントの第１の区間に毛
細管３を結合するにはどうするかと云う問題を取上げた
ものではない。この米国特許では、毛細管が、毛細管の
外径と略同じ一定の直径を持つ区間の中に挿入され、毛
細管は第１の入れ子の区間の長さに比べて、短かな距離
だけ挿入されていることが認められよう。おそらく毛細
管ははんだ付け又はろう付けによって第１の区間に結合
される。この米国特許に記載される様な装置では、金属
結合作業に使われる材料によって、毛細管の出口を詰ま
らせる惧れがある。

次に特に第２図及び第３図について説明すると、この
発明のジャンパ・チューブ４の形が詳しく示されてい
る。ジャンパ・チューブは少なくとも５つの順次の管状
区間で構成され、第３図の垂直線Ａ及びＢの間に示す第
１の区間10は、毛細管３の外径よりも若干大きい内径を
持っており、この為毛細管と第１の区間10の間が事実上
密なはめ合せになっている。ジャンパ・チューブの第２
の区間12は円錐形であって、第１の区間10と流体の流れ
が連通し、第１の区間から遠ざかる向きに長さ方向に直
径が増加する。第２の区間が第３図の垂直線Ｂ及びＣの
間に示されている。第３の区間14が垂直線Ｃ及びＤの間
に配置されていて、第２の区間12と流体の流れが連通
し、毛細管の外径より大幅に大きい内径を持っている。
垂直線Ｄ及びＥの間の第４の区間16は円錐形であって、
第３の区間14と流体の流れが連通し、第３の区間14から
遠ざかる向きに長さ方向に直径が増加する。第５の区間
18が第４の区間16と流体の流れが連通し、第３の区間14
よりも大きい直径を持ち、垂直線Ｅ及びＦの間を伸びて
いる。この様なジャンパ・チューブを製造する時、例え
ばその一部分を第３図に示す様な一層小さい直径にスエ
ージすることにより、１本の管から各セグメントを形成
するのが有利である。

この発明では、毛細管３の前側末端20、即ち毛細管の
出口開口を、第３の区間の長さの12％乃至88％の距離だ
け、ジャンパ・チューブ４の第３の区間14の中に挿入し
てから、毛細管３をジャンパ・チューブ４の第１の区間
10に結合することが重要であることが判った。その理由
は、こう云う範囲内に挿入すると、騒音が減少し、金属
結合作業に使われる材料が毛細管を詰まらせることがな
いことが判ったからである。金属結合手段は普通はろう
付け又ははんだ付け作業であり、これは毛細管とジャン
パ・チューブの間の接触区域を加熱し、金属合金を加
え、それが溶融して面を濡らし又はそれと合金化し、そ
の後その場所で凍結して継目を形成する。結合作業が、
冷凍装置に悪影響を持つ様な漏れを継目に全く作らない
ことが重要である。この目的の為、普通は両方とも銅で
あるが、毛細管及びジャンパ・チューブの金属が結合用
の金属合金を容易に受入れて漏れのない継目を作る様
に、接触区域にある毛細管及びジャンパ・チューブの面
を準備する融剤を使うのが普通である。毛細管の末端20
の出口直径が非常に小さい為、金属結合作業に使われる
材料が誤って末端20に到達して、毛細管の端を詰まらせ
たり又は部分的にも詰まらせることがない様にすること
が重要である。従って、毛細管３の末端20は、毛細管の
外径より大幅に大きい直径を持つジャンパ・チューブの
第３の区間の中まで、十分に挿入することが重要であ
る。この構成により、金属結合作業の何れかの材料が、
第１の区間10を越えてジャンパ・チューブの中に入り込
んでも、それは単に毛細管の周りの第２の区間12の中、
おそらくは、第３図に示す様に、毛細管の末端20と垂直
線Ｃの間にある第３の区間14の最初の部分に溜まるに過
ぎない。毛細管の末端20を挿入するのが、第３の区間14
の長さの12％未満である場合、金属結合作業の材料によ
って毛細管が詰まる可能性が幾分あることが判った。他
方、毛細管の末端20が第３の区間14の長さの88％を越え
て入り込むと、毛細管の支持されていない端が過度に振
動して、騒音の原因になる為、騒音の減少の点でそれ程
の効果がないことが判った。公称距離が第３図の垂直線
Ｎとして示されている。これは第３の区間14の長さの12
乃至88％の範囲の中央を表わす。第３の区間14に対する
最適の挿入距離は、最小値12％として示した垂直線と第
３図の垂直線Ｎの間である。上に述べた騒音の抑圧及び
毛細管が詰まらないことゝ云う望ましい特性を達成する
為には、ジャンパ・チューブ４の第３の区間14の内径に
対する毛細管３の外径の比が一定にとゞまることが重要
である。更に、ジャンパ・チューブの区間２及び３の合
計の長さに対する毛細管の外径の比も一定にとゞまるべ
きであることが判った。

この発明を実施する為のジャンパ・チューブ及び毛細
管の好ましい組合せの典型的な例が、第３図に示されて
いる。ジャンパ・チューブは、騒音の抑圧作用が最適に
なると共に、金属結合作業に使われる材料によって毛細
管３の末端20が詰まることを防止する様に設計されてい
る。図示の構成では、毛細管３の外径が0.081吋であ
り、内径が0.031吋である。第１の区間の長さが0.25吋
である。第３の区間14は内径が0.150吋で、区間２及び
３の合計の長さが1.25吋である。区間５は外径が0.290
吋、内径が0.234吋である。従って、上に述べた比を使
うと、ジャンパ・チューブの第３の区間14の内径は、毛
細管３の外径の大体1.8倍の大きさにすべきである。更
に、ジャンパ・チューブ４の区間２及び３の合計の長さ
は、毛細管３の外径の約15倍にすべきである。

この発明の好ましい実施例と考えられるものを特許法
に従って記載したが、当業者であれば、この発明の範囲
内で種々の変更を加えることが出来ることは明らかであ
ろう。従って、特許請求の範囲の記載は、この発明の範
囲内に属するこの様な全ての変更を包括するものである
ことを承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を用いた閉冷凍装置の略図、 第２図は第１図の冷凍装置の一部分を形成する接続手段
の一部分を断面で示した拡大斜視図、 第３図は第１図の冷凍装置の一部分を形成する接続手段
を著しく拡大した断面図である。 主な符号の説明 2:復水器 3:毛細管 4:ジャンパ・チューブ 5:蒸発器 6:入口 10乃至16:第１乃至第５の区間

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】復水器、管状入口を持つ蒸発器、及び前記
   復水器から前記蒸発器への冷媒の流れを制御し、前記復
   水器及び前記蒸発器の間に所望の範囲の差圧を保つのに
   十分な限流部を持つ毛細管限流装置を持つ冷凍装置に於
   て、 前記毛細管の出口側の端を前記蒸発器の入口に接続する
   ジャンパ・チューブを有し、該ジャンパ・チューブは、
   前記毛細管の外径より若干大きい内径を持つ第１の区
   間、円錐形であって、前記第１の区間と流体の流れが連
   通し、前記第１の区間から遠ざかる向きに直径が増加す
   る第２の区間、該第２の区間と流体の流れが連通し、前
   記毛細管の外径より大幅に大きい内径を持つ第３の区
   間、円錐形であって、前記第３の区間と流体の流れが連
   通し、該第３の区間から遠ざかる向きに直径が増加する
   第４の区間、及び該第４の区間と流体の流れが連通し、
   前記第３の区間よりも大きい直径を持つ第５の区間を含
   む少なくとも５つの順次の管状区間を有し、 前記毛細管が前記ジャンパ・チューブの第１及び第２の
   区間を通抜けて、該第３の区間の長さの12％乃至88％の
   距離にわたって前記第３の区間に入り込み、適当な手段
   によって前記ジャンパ・チューブの第１の区間に固定さ
   れている冷凍装置。
2. 【請求項２】前記ジャンパ・チューブの第３の区間の内
   径が前記毛細管の外径の大体1.8倍である請求項１記載
   の冷凍装置。
3. 【請求項３】前記毛細管が、２つの管を濡らし、その後
   凍結させて両者を一緒に結合する金属合金を加熱するこ
   と等の金属結合手段によってジャンパ・チューブに固定
   されている請求項１記載の冷凍装置。
4. 【請求項４】前記ジャンパ・チューブの第２及び第３の
   区間の合計の長さが前記毛細管の外径の大体15倍である
   請求項１記載の冷凍装置。