JP2709881B2 - 冷凍サイクル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インジェクション
回路を設けた冷凍サイクルの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧縮式の冷凍サイクルは、一般に、コン
プレッサでガス冷媒を圧縮し、これを配管路を通じてコ
ンデンサ及び蒸発器に順に流してコンプレッサに還流さ
せるようになっており、コンデンサにおいて圧縮冷媒を
冷却して液化し、蒸発器において液冷媒を蒸発させて冷
却作用を行わせる。ここで、コンプレッサはガス冷媒を
高圧に圧縮するため高温度になり易く、その過熱防止の
ために種々の冷却手段が考えられている。

【０００３】その一例としていわゆるインジェクション
回路がある。これは、図３に示す構成である。すなわ
ち、コンプレッサ１、コンデンサ２及び蒸発器３を備え
て本来の冷凍サイクル回路が構成されると共に、コンデ
ンサ２とコンプレッサ１の吸入側との間を蒸発器３をバ
イパスしてインジェクション用キャピラリチューブ４に
て連結し、液冷媒の一部をそのキャピラリチューブ４を
通してコンプレッサ１の吸入側に供給するのである。こ
の構成とすると、コンプレッサ１の密閉容器内に液冷媒
が吐出され、これが密閉容器内で気化することによりコ
ンプレッサ１内部を冷却するのである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、過熱防止に
必要な液冷媒の供給量は、液冷媒の全量から見れば微小
な割合であり、これを適切な量に制御することは容易で
はない。液冷媒の供給量が少なければコンプレッサの過
熱を招き、多過ぎれば過冷却となってコンプレッサの霜
付き現象やリキッドバック現象が発生してしまう。そこ
で、従来よりインジェクション回路を設ける場合には、
何度も実機試験を繰り返して適切な内径のキャピラリチ
ューブ４を選定するようにしているが、そのキャピラリ
チューブ４の内径は一般に１mm以下となり、且つ、長い
全長が必要になる。このため、キャピラリチューブ４の
流路に液冷媒中に混入した異物が詰まって液冷媒の流通
を阻害し、これがためにコンプレッサ１の過熱に至った
り、機種毎に特別なキャピラリチューブ４が必要になっ
て部品管理上の困難や製造工数の増大等を招いたりする
という問題があった。

【０００５】これを避けるために、図４に示すように、
インジェクション用キャピラリチューブ４の入口に電磁
弁５を設けると共に、コンプレッサ１の温度を測定する
温度センサ６を設け、コンプレッサ１の温度が上昇した
ときには温度測定回路７からの信号に基づき電磁弁５を
開放することにより、キャピラリチューブ４を通して液
冷媒をコンプレッサ１内に吐出する構成とすることも考
えられている。しかし、これでは温度センサ６、温度測
定回路７及び電磁弁５が必要になるから製造コストが大
きく上昇してしまうという欠点がある。そこで、本発明
は、簡単な構成で適切な量の液冷媒をコンプレッサに供
給でき、もってその過熱を防止できる冷凍サイクルを提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの手段として、本発明の冷凍サイクルは、コンプレッ
サで圧縮した冷媒を配管路を通じてコンデンサ及び蒸発
器に順に流して前記コンプレッサに還流させ、前記コン
デンサにおいて圧縮冷媒を冷却して液化すると共に、前
記蒸発器において液冷媒を蒸発させて冷却作用を行わせ
るようにしたものにおいて、前記液冷媒を、前記蒸発器
をバイパスさせて前記コンプレッサに供給することによ
り前記コンプレッサを冷却する１本のインジェクション
用キャピラリチューブを設け、このインジェクション用
キャピラリチューブの一部を前記配管路の高温部に伝熱
的に接触させ、かつその接触部分の前後の寸法が、必要
とされる前記コンプレッサへの液冷媒の戻し量に応じて
設定してあるところに特徴を有する。

【０００７】

【作用】インジェクション用キャピラリチューブの一部
が配管路の高温部に伝熱的に接触されているから、その
配管路の高温部から熱を受けてキャピラリチューブ内の
液冷媒が局部的に気化する。このため、インジェクショ
ン用キャピラリチューブの内径を微小に設定しなくと
も、その流路抵抗を増大させることができるようにな
り、流路に異物が詰まることを防止できる。しかも、イ
ンジェクション用キャピラリチューブは配管路の高温部
を利用して加熱するものであるから、専用のヒータを用
いるものに比べて構造が簡単になり、製造コストも安価
になる。

【０００８】またインジェクション用キャピラリチュー
ブ内のうちで、高温部との接触部分よりも下流側にはガ
ス冷媒が多量に存在することになるため、１本のキャピ
ラリチューブのうちの流出側に近い部分を高温部に接触
させた場合には、流路抵抗が比較的小さくなると共にキ
ャピラリチューブ内の比体積が小さくなって液冷媒の戻
し量が多く、逆に、キャピラリチューブのうちの流入側
に近い部分を高温部に接触させた場合には、流路抵抗が
大きくなると共にキャピラリチューブ内の比体積が大き
くなって液冷媒の戻し量が減少するという作用を呈す
る。したがって、１本のインジェクション用キャピラリ
チューブの一部を高温部に接触するに当たり、その接触
部分を長さ方向に沿って変えるだけで流路抵抗を制御す
ることができ、共通のキャピラリチューブを使用しなが
らも、各機種の冷凍サイクルに対応した適切な液冷媒の
戻し量を得ることができる。

【０００９】

【発明の効果】このように本発明の冷凍サイクルによれ
ば、インジェクション用キャピラリチューブを配管路の
高温部に伝熱的に接触させるという極めて簡単な構成で
ありながら、コンプレッサに適切な量の液冷媒を供給し
てこれを適切に冷却できる。しかも、機種が異なっても
共通の１本のキャピラリチューブを使用しながら、接触
部分の位置を長さ方向に沿って機種毎に異ならせるとい
う簡単な構造でもって、各冷凍サイクルの仕様に対応し
た適切な液冷媒の戻し量を得ることができ、部品の共通
化により製造コストを安価にできるという優れた効果を
得ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図１及び図２を参照して説明する。本実施形態の冷凍
サイクルは、図１に示すように、コンプレッサ１１、コ
ンデンサ１２、膨張弁１３及び蒸発器１４を備え、これ
らが配管路１５にて順に接続されている。コンプレッサ
１１はフロン等のガス冷媒を圧縮し、コンデンサ１２は
コンプレッサ１１にて圧縮された冷媒を冷却させて液化
し、蒸発器１４は液冷媒を蒸発させて冷却作用を起こさ
せ、膨張弁１３はコンデンサ１２と蒸発器１４との間に
あって圧力差を確保する。なお、蒸発器１４の冷媒流出
側には感熱部１６が設けられ、ここが所定温度以下に低
下すると膨張弁１３が閉じられるようになっているさ
て、前記コンデンサ１２の冷媒流出側とコンプレッサ１
１のサクションパイプ１５ｂとの間にはインジェクショ
ン用キャピラリチューブ１７が接続され、これにて蒸発
器１４がバイパスされた形態となっている。そして、こ
のキャピラリチューブ１７の途中部位は、上記配管路１
５の高温部に相当するコンプレッサ１１の吐出管１５ａ
の所定部位に沿わされ、ここで半田１８により伝熱的に
接触されている。

【００１１】上記構成によれば、冷凍サイクル内の冷媒
はコンプレッサ１１にて圧縮され、コンデンサ１２にて
液化され、大部分が蒸発器１４に供給されここで冷却作
用を発揮する。そして、蒸発器１４にて気化した冷媒は
サクションパイプ１５ｂからコンプレッサ１１に吸引さ
れ、再度圧縮されるというように循環する。また、液冷
媒の一部はインジェクション用キャピラリチューブ１７
を通ってコンプレッサ１１内に供給され、ここで気化し
てコンプレッサ１１を冷却し、その過熱を防止する。と
ころで、インジェクション用キャピラリチューブ１７の
一部はコンプレッサ１１の吐出管１５ａに伝熱的に接触
されている。そして、この吐出管１５ａにはコンプレッ
サ１１にて圧縮された高温の冷媒が流れているから、イ
ンジェクション用キャピラリチューブ１７内を流れる液
冷媒は、吐出管１５ａ側からの熱を受け、キャピラリチ
ューブ１７の吐出管１５ａとの接触部分で瞬間的に気化
してフラッシュガスとなる。このため、キャピラリチュ
ーブ１７内の流路抵抗が大きく増大すると共に、キャピ
ラリチューブ１７内の冷媒の比体積が著しく増大する。
このことは、このインジェクション用キャピラリチュー
ブ１７の内径が比較的太くとも、液冷媒の流量を小さく
できることを意味する。

【００１２】従って、本実施形態では、異物の詰まり難
い太い内径で且つ比較的短いキャピラリチューブ１７を
使用しながら、適切な流量となるように液冷媒の流量を
絞ることができる。太く短いキャピラリチューブ１７を
使用できることは、その流路詰まりに起因して液冷媒の
流れ阻害を発生させ、ひいてはコンプレッサ１１の過熱
に至ることを防止できることを意味する。また、液冷媒
の流量を適切に絞ることができることは、過冷却による
霜付き現象やリキッドバック現象を防止できることを意
味する。また、そのキャピラリチューブ１７の液冷媒の
流路抵抗、ひいてはコンプレッサ１１への液冷媒の供給
量は、キャピラリチューブ１７と吐出管１５ａとの接触
状態によって変化させることができる。すなわち、キャ
ピラリチューブ１７を配管路１５のより高温度部分に接
触させれば流路抵抗が大きくなってコンプレッサ１１へ
の液冷媒の供給量が減少し、より低温度部分に接触させ
れば液冷媒の供給量が増大することになる。また、同一
温度部分に接触させる場合でも、キャピラリチューブ１
７と配管路１５との接触面積を大きくすれば流路抵抗が
大きくなってコンプレッサ１１への液冷媒の供給量が減
少し、接触面積を小さくすれば流路抵抗が小さくなって
液冷媒の供給量が増大することになる。更に、キャピラ
リチューブ１７内のうち吐出管１５ａとの接触部分より
も下流側にはガス冷媒が多量に存在することになるた
め、図２（Ａ）に示すようにキャピラリチューブ１７の
流出側に近い部分を吐出管１５ａに接触させる場合に
は、流路抵抗が比較的小さくなると共にキャピラリチュ
ーブ１７内の比体積が小さくなって液冷媒の供給量が多
く、逆に、図２（Ｂ）に示すようにキャピラリチューブ
１７の流入側に近い部分を吐出管１５ａに接触させる場
合には、流路抵抗が大きくなると共にキャピラリチュー
ブ１７内の比体積が大きくなって液冷媒の供給量が減少
する。

【００１３】従って、同一内径且つ同一長さのキャピラ
リチューブを使用しても、キャピラリチューブ１７と吐
出管１５ａとの接触状態を機種に応じて調節すれば、そ
の機種にとって最も適切な液冷媒の供給量を確保するこ
とができる。このことは、機種毎に専用のインジェクシ
ョン用キャピラリチューブを使用する従来の構成とは異
なり、このインジェクション用キャピラリチューブ１７
を各機種について共通に使用できることを意味し、部品
種類が減少して部品管理が容易になり、組立作業も共通
になって組立作業が容易になることを意味する。これに
て、総じて従来の構成に比べて製造コストを低下させる
ことができるようになる。

【００１４】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、インジェクション用キャピラリチューブ
１７を必ずしもコンプレッサ１１の吐出管１５ａに接触
させなくとも、例えばコンプレッサ１１のケースやコン
デンサ１２に接触させてもよく、要するに、冷凍サイク
ルの配管路の適当な高温部に接触させればよい。また、
接触形態としては、必ずしも半田付けによらずとも、例
えばアルミニューム等の金属板や金属箔にてインジェク
ション用キャピラリチューブと配管路とを伝熱可能に連
結するようにしてもよい。その他、本発明は上記し且つ
図面に示す実施形態に限定されるものではなく、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
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態を示す冷凍サイクルの配
管図

【図２】 コンプレッサの吐出パイプとインジェクショ
ン用キャピラリチューブの一部を示す側面図

【図３】 従来の冷凍サイクルの一例を示す配管図

【図４】 従来の冷凍サイクルの異なる例を示す配管図

【符号の説明】

１１…コンプレッサ １２…コンデンサ １３…膨張弁
１４…蒸発器 １５…配管路 １７…インジェクショ
ン用キャピラリチューブ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンプレッサで圧縮した冷媒を配管路を
   通じてコンデンサ及び蒸発器に順に流して前記コンプレ
   ッサに還流させ、前記コンデンサにおいて圧縮冷媒を冷
   却して液化すると共に、前記蒸発器において液冷媒を蒸
   発させて冷却作用を行わせるようにしたものにおいて、 前記液冷媒を、前記蒸発器をバイパスさせて前記コンプ
   レッサに供給することにより前記コンプレッサを冷却す
   る１本のインジェクション用キャピラリチューブを設
   け、このインジェクション用キャピラリチューブの一部
   を前記配管路の高温部に伝熱的に接触させ、かつその接
   触部分の前後の寸法が、必要とされる前記コンプレッサ
   への液冷媒の戻し量に応じて設定してあることを特徴と
   する冷凍サイクル。