JP3010908B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ホットガスによるデフ
ロストを周期的に行わせる場合に、圧縮機が潤滑油不足
によって過熱焼損するのを未然に防止するようにした冷
凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧縮機の吐出ガス温度や潤滑油温度を下
げるために、冷媒液を冷凍回路中にインジェクションす
るインジェクション回路が設けられる冷凍装置は、たと
えば特開昭５９−２１７４５８号公報によって公知であ
る。そのような冷凍装置について、図２に構造の概要が
示される。冷凍装置は、圧縮機１、四路切換弁２、凝縮
器３、感温膨張弁からなる膨張機構４、蒸発器５および
アキュムレータ８を備え、さらにデフロストキャピラリ
７を備えて、正冷凍サイクルによる冷凍運転と逆冷凍サ
イクルによるデフロスト運転とが切換わって行われる冷
凍回路が形成される。圧縮機１としてスクロール圧縮機
が使用され、該圧縮機１は、吐出口が油分離器６を介し
て四路切換弁２の流入ポートに接続され、吸入口がアキ
ュムレータ８の出口に接続される。アキュムレータ８
は、入口が四路切換弁２の流出ポートに接続される。一
方、油分離器６は、油取り出し口がキャピラリ３３を有
する管路等を経由してアキュムレータ８の出口側に接続
される。凝縮器３は、冷却時入口側となるコイル端部が
四路切換弁２の第１切換ポートに接続され、冷却時出口
側となるコイル端部がデフロストキャピラリ７の一端部
に接続される。デフロストキャピラリ７は、他端部がド
ライア１１、フィルタ１２を直列に介して有する高圧冷
媒液ラインによって感温膨張弁４の入口に接続される。
このデフロストキャピラリ７に対して、逆止弁９とレシ
ーバ１０とを直列に接続して有する管路が並列に接続さ
れる。感温膨張弁４は、出口が蒸発器５の冷却時入口側
となるコイル端部に接続される。この膨張弁４に対して
逆止弁１３が並列に接続される。蒸発器５は、冷却時出
口側となるコイル端部が逆止弁１４を介して四路切換弁
２の第２切換ポートに接続される。前記高圧逆止弁１４
に対して、ドレンパンヒータ１７、庫内ファン用ヒータ
１６，１６、逆止弁１５を直列に介して有するヒータ管
路が並列に接続される。

【０００３】図２において、２つのインジェクション回
路１９，２０が冷媒液ラインから導き出される。一方の
インジェクション回路１９は、細管３９中に電磁弁４０
が介設されて、該電磁弁４０の開放によって高圧冷媒液
ラインを流れる冷媒液の少量を導き、スクロール圧縮機
からなる圧縮機１のスクロール中間部（中間圧力部とな
る）に冷媒液をインジェクションし、スクロール内の圧
縮ガスを冷却するように作動する。

【０００４】他方のインジェクション回路２０は、電磁
弁４１とキャピラリ４２とが直列接続される冷媒管路に
形成され、電磁弁４１の開放によって冷媒液の少量を導
き、キャピラリ４２で減圧した後、アキュムレータ８の
冷媒流入側に接続される冷媒ガス吸入ライン中に、冷媒
液をインジェクションすることによってアキュムレータ
８内に溜まっている潤滑油を冷却するように作動する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記両インジェクショ
ン回路は、冷凍運転中に吐出ガスの圧力または温度が異
常上昇するような場合に、電磁弁４０，４１が開放さ
れ、それ以外のときは閉止されるように制御される。こ
の冷凍装置において、庫内で蒸発器に着霜してその量が
多くなってくると、蒸発器の熱交換能力が下がって湿り
運転になるので膨張弁で実現される膨張機構４が絞ら
れ、その結果、冷媒循環量が少なくなり、冷媒液で冷却
される圧縮機１が冷却され難くなって温度上昇する。ま
た、冷媒の循環に伴い冷凍回路中に流れる潤滑油が圧縮
機１に戻らなくなってアキュムレータ８内に溜まったま
まとなり、潤滑油量の不足によって圧縮機１が過熱し、
焼損する問題がある。このような現象は周期的にデフロ
ストを行わせる冷凍装置の場合に多く表れる。

【０００６】本発明の目的は、庫内側での着霜量増加に
伴って生じる冷媒循環量不足の際に、圧縮機が過熱する
のを未然に防いで安定冷凍運転を果たさせる冷凍装置を
提供することである。

【０００７】

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、冷凍サイクル
を周期的にデフロストサイクルに切換えてホットガスに
よるデフロストを行わせる冷凍装置において、第１電磁
弁２６と第１キャピラリ２７とが直列に接続して設けら
れ、膨張機構４の冷媒流入側に接続される高圧冷媒液ラ
イン３６の冷媒液を導き、第１キャピラリ２７で減圧し
て冷媒ガス吸入ライン３１中にインジェクションする第
１インジェクション回路２５と、デフロスト周期の直前
に吸入圧力が低下すると、デフロスト開始時点まで第１
電磁弁２６を開放させる電磁弁制御手段と、前記高圧冷
媒液ライン３６の冷媒液を導き、第２キャピラリ２１で
減圧して圧縮機１の中間圧力部にインジェクションする
第２インジェクション回路１９と、前記高圧冷媒液ライ
ン３６の冷媒液を導き、第３キャピラリ２２で減圧し
て、蒸発器５の冷媒流出側に接続される冷媒ガス吸入ラ
イン３１中にインジェクションする第３インジェクショ
ン回路２０と、前記第２インジェクション回路１９，２
０に共用させ、第２キャピラリ２１および第３キャピラ
リ２２に対し上流側で直列接続して設けられ、圧縮機１
の冷媒運転中は開放させる第２電磁弁１８とを含むこと
を特徴とする冷凍装置である。

【０００９】

【作用】本発明に従えば、デフロスト周期の直前に着霜
量増加に伴って吸入圧力が低下してくると、前記電磁弁
制御手段が作動して第１電磁弁２６が開放する。これに
よって、第１インジェクション回路２５を経て、冷媒液
が減圧されて冷媒ガス吸入ライン３１中に液インジェク
ションするため、圧縮機１に戻る冷媒量が多くなり、ア
キュムレータなどの冷媒溜まり部に停溜している潤滑油
が圧縮機１側に戻されるとともに、低圧圧力の低下も回
復してくる。デフロストが開始されると第１電磁弁２６
が閉じられて、所定能力の下でのデフロストが行われ
る。

【００１０】また本発明によれば、冷凍運転中は第２、
第３両インジェクション回路１９，２０が同時に作動し
て、第２インジェクション回路１９の液インジェクショ
ン作用によって、吐出冷媒ガス温度の異常上昇が抑制さ
れる。また第３インジェクション回路２０による冷媒液
インジェクション作用によって、低圧吸入ライン中のた
とえばアキュムレータなど冷媒液貯留部分に存在する潤
滑油の温度上昇が抑えられる。

【００１１】圧縮機１停止時に第２電磁弁１８を閉じさ
せて、両インジェクション回路１９，２０が非作動状態
となっているときに、第２電磁弁１８にたとえわずかな
洩れが生じることがあっても、第２インジェクション回
路１９の圧縮機１接続側の中間圧力の方が、第３インジ
ェクション回路２０の吸入ライン接続側の低圧圧力に比
して高いために、圧縮機１に溜まっている冷媒液は、第
２インジェクション回路１９から第３インジェクション
回路２０に向けて圧力差で流動し、また、冷媒ガスも同
じように流動する。したがって圧縮機１には冷媒液が溜
まらなく、起動に際して液圧縮が生じなく、安全運転が
可能である。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明の実施例の冷凍装置における
冷凍回路図である。図１図示の冷凍装置は、圧縮機１、
四路切換弁２、凝縮器３、感温膨張弁からなる膨張機構
４、蒸発器５およびアキュムレータ８を備え、さらにデ
フロストキャピラリ７を備えて、正冷凍サイクルによる
冷凍運転と逆冷凍サイクルによるデフロスト運転とが切
換わって行われる冷凍回路が形成される。

【００１３】圧縮機１としてスクロール圧縮機が使用さ
れ、該圧縮機１は、吐出口が油分離器６を介して有する
管路２９によって四路切換弁２の流入ポートに接続さ
れ、吸入口が管路３０によってアキュムレータ８の出口
に接続される。アキュムレータ８は、入口が管路３１で
実現される冷媒ガス吸入ラインによって四路切換弁２の
流出ポートに接続される。一方、油分離器６は、油取り
出し口がキャピラリ３３を有する管路３２によってアキ
ュムレータ８の出口側に接続される。

【００１４】凝縮器３は、冷却時入口側となるコイル端
部が管路３４によって四路切換弁２の第１切換ポートに
接続され、冷却時出口側となるコイル端部が管路３５に
よってデフロストキャピラリ７の一端部に接続される。
デフロストキャピラリ７は、他端部がドライア１１、フ
ィルタ１２を直列に介して有する管路３６で実現される
高圧冷媒液ラインによって感温膨張弁４の入口に接続さ
れる。このデフロストキャピラリ７に対して、逆止弁９
とレシーバ１０とを直列に接続して有する管路が並列に
接続される。

【００１５】感温膨張弁４は、出口が管路３７によって
蒸発器５の冷却時入口側となるコイル端部に接続され
る。この膨張弁４に対して逆止弁１３が並列に接続され
る。蒸発器５は、冷却時出口側となるコイル端部が逆止
弁１４を介して有する管路３８によって四路切換弁２の
第２切換ポートに接続される。前記逆止弁１４に対し
て、ドレンパンヒータ１７、庫内ファン用ヒータ１６，
１６、逆止弁１５を直列に介して有するヒータ管路が並
列に接続される。前記高圧冷媒液ライン３６は、途中の
デフロストキャピラリ７とドライア１１との間の液管か
ら２本の管路が分岐して取り出される。それら各管路に
第１電磁弁２６と第２電磁弁１８との各入口がそれぞれ
接続される。第１電磁弁２６は、出口が第１キャピラリ
２７の流入側に接続され、第２電磁弁１８は、出口が第
２キャピラリ２１の流入側と第３キャピラリ２２の流入
側とに接続される。

【００１６】第１電磁弁２６と第１キャピラリ２７との
直列接続になる配管路は、第１インジェクション回路２
５を形成していて、第１キャピラリ２７の流出側端部
が、冷媒ガス吸入ライン中のたとえば管路３１のアキュ
ムレータ８入口部寄りに分岐接続される。

【００１７】一方、第２キャピラリ２１を備える配管路
は、第２インジェクション回路１９を形成し、第２キャ
ピラリ２１の流出側端部が、スクロール圧縮機１におけ
るスクロールの中間圧力部に接続される。

【００１８】第３キャピラリ２２を備える配管路は、第
３インジェクション回路２０を形成し、第３キャピラリ
２１の流出側端部が、第１インジェクション回路と同様
に冷媒ガス吸入ライン３１のアキュムレータ８入口部寄
りに分岐接続される。

【００１９】圧縮機１の吸入口に接続される冷媒ガス吸
入ライン３１には、保護用の低圧圧力スイッチ４３およ
び制御用の低圧圧力スイッチ４４の圧力検出部がそれぞ
れ接続されていて、保護用の低圧圧力スイッチ４３は、
冷媒ガス吸入ライン３１内の圧力が設定値以下になった
とき、圧縮機１を停止させるための出力を発生し、制御
用の低圧圧力スイッチ４４は、冷媒ガス吸入ライン３１
内の圧力が保護用の低圧圧力スイッチ４３の前記設定値
よりも高い所定値以下になったとき、第１電磁弁２６を
開放するための出力を発生する。この保護用の低圧圧力
スイッチ４３が電磁弁制御手段における構成要素を成す
ものである。

【００２０】上記実施例の冷凍装置は、冷凍運転中にお
いて、周期的に、たとえば１〜２時間の一定時間毎にホ
ットガスの熱を利用するデフロスト運転が行われる。冷
凍運転は、四路切換弁２を図１に示される実線示弁操作
にすることによって行われる。すなわち、圧縮機１、油
分離器６、四路切換弁２、凝縮器３、逆止弁９、レシー
バ１０、ドライア１１、フィルタ１３、感温膨張弁４、
蒸発器５、逆止弁１４、四路切換弁２、アキュムレータ
８、圧縮機１の冷凍サイクルが形成されて、庫内ファン
２４，２４の回転に伴って流動する室内空気は蒸発器５
の蒸発潜熱によって低温に冷却され、一方、凝縮器３で
は、高圧冷媒ガスが室外ファン２３の回転に伴って流動
する室外空気との間で凝縮潜熱を熱交換して凝縮液化す
る。

【００２１】一方、蒸発器５のデフロストを行わせる場
合は、四路切換弁２を破線示弁操作に切換えることによ
って、圧縮機１、油分離器６、四路切換弁２、逆止弁１
５、庫内ファン用ヒータ１６、ドレンパンヒータ１７、
蒸発器５、逆止弁１３、フィルタ１２、ドライア１１、
デフロストキャピラリ７、凝縮器３、四路切換弁２、ア
キュムレータ６、圧縮機１のデフロストサイクルが形成
され、蒸発器５側ではホットガスの顕・潜熱によるデフ
ロストが行われる。

【００２２】冷凍運転が行われていて、圧縮機１が運転
している間は、第２電磁弁１８を開放して第２、３イン
ジェクション回路１９，２０を作動させる。第２インジ
ェクション１９は、高圧冷媒液ライン３６を流れる冷媒
液の一部を導いて第２キャピラリ２１で中間圧力に減圧
して、この減圧された冷媒液をスクロール圧縮機１のス
クロール中間圧部にインジェクションさせる。この液イ
ンジェクションによって圧縮機１内の吐出冷媒の温度異
常上昇は抑えられる。

【００２３】一方、第３インジェクション回路２０は、
高圧冷媒液ライン３６を流れる冷媒液の一部を導き、第
３キャピラリ２２で低圧圧力に減圧し、この減圧された
冷媒液をアキュムレータ８内にインジェクションさせ
る。この液インジェクションによる冷却作用によって、
管路３２を経てアキュムレータ８内に送りこまれた潤滑
油は温度が低下する。温度低下した潤滑油は、管路３０
を流れる低圧冷媒ガスに導かれて圧縮機１に送られる。

【００２４】圧縮機１が停止した場合は、第２電磁弁１
８は閉じられる。第２電磁弁１８の閉弁によって両イン
ジェクション回路１９，２０のインジェクション作用は
行われなくなる。この場合、前述したように、両インジ
ェクション回路１９，２０間の圧力差によって圧縮機１
側の冷媒はアキュムレータ８に移動する。

【００２５】このように第２電磁弁１８は、圧縮機１が
運転している間は開放させるが、吐出ガス温度が低下す
るほど異常温度である場合は閉弁させるようにすること
が望ましい。

【００２６】なお、第３インジェクション回路２０は、
蒸発器５の出口と圧縮機１吸入側とを接続する吸入ライ
ン中の任意の個所に接続すればよいが、液冷媒を一時的
に溜めるアキュムレータ８の流入側に接続することが潤
滑油の冷却効果を高める上で好ましい。

【００２７】冷凍運転が一定時間行われると周期的なデ
フロスト運転に切換えられる。デフロスト運転に入る直
前においては、蒸発器５に霜が相当量付着しているため
に、熱交換能力が低下した状態になっており、したがっ
て、低圧圧力が低下し、かつ、膨張弁４が全閉に近く絞
られていて、冷媒循環量が少なくなる。この低圧圧力の
低下を制御用の圧力スイッチ４３が検出して、これによ
って第１電磁弁２６が開放するので、高圧冷媒液ライン
３６中の冷媒液は第１インジェクション回路２５を経て
減圧されながらアキュムレータ８内に流れ込み、これに
よって圧縮機１に吸入される冷媒は増量し、低圧圧力が
回復するとともに、圧縮機１に戻される潤滑油の量も増
してくるために、圧縮機１の過熱は防止される。

【００２８】なお、制御用の低圧圧力スイッチ４３によ
って行われる第１電磁弁２６の開閉制御は、所定周期に
達してデフロスト運転に切換えられた時点でリセットさ
れ、第１電磁弁２６は閉止して冷媒液のバイパスは行わ
れなくなり、本来のホットガスによるデフロスト運転が
安定して行われる。

【００２９】上記実施例において第２，３インジェクシ
ョン回路１９，２０は冷凍運転中の圧縮機１運転中を通
じて作動させてもよいが、圧縮機１のケーシング内底部
の潤滑油の温度、圧縮機１のモータコイル温度または吐
出冷媒ガスの温度が高くなったときに、第２電磁弁１８
を開放させて両インジェクション回路１９，２０を作動
させるようにしてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、周期的に
行うデフロスト運転の直前の冷凍運転時に、冷凍装置の
低圧圧力が着霜によって低下した場合、第１インジェク
ション回路２５によって冷媒液を低圧吸入ラインにバイ
パスする。したがって、冷媒循環量の不足に起因する圧
縮機１の油不足、圧力低下ならびに過熱は解消されて、
安定したデフロスト運転が可能である。

【００３１】また本発明によれば、圧縮機１運転中は、
第２インジェクション回路１９と第３インジェクション
回路２０とが共にインジェクション作動するために、圧
縮機１における吐出ガス温度の異常上昇が抑えられると
ともに、圧縮機１に戻す潤滑油の温度を下げることが可
能である。また、圧縮機１停止時には、第２電磁弁１８
が閉じられていても、第２，３両インジェクション回路
１９，２０が直列に接続されているので、圧縮機１シリ
ンダ内の冷媒を両インジェクション回路１９，２０を経
て吸入ライン側に流動することができ、その後の圧縮機
１起動の際の液圧縮を防止して安全運転が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の冷凍装置における冷凍回路
図である。

【図２】従来の冷凍装置における冷凍回路図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ３ 凝縮器 ４ 膨張機構 ５ 蒸発器 １８ 第２電磁弁 １９ 第２インジェクション回路 ２０ 第３インジェクション回路 ２１ 第２キャピラリ ２２ 第３キャピラリ ２５ 第１インジェクション回路 ２６ 第１電磁弁 ２７ 第１キャピラリ ３１ 冷媒ガス吸入ライン ３６ 高圧冷媒液ライン ４３ 低圧圧力スイッチ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷凍サイクルを周期的にデフロストサイ
   クルに切換えてホットガスによるデフロストを行わせる
   冷凍装置において、 第１電磁弁２６と第１キャピラリ２７とが直列に接続し
   て設けられ、膨張機構４の冷媒流入側に接続される高圧
   冷媒液ライン３６の冷媒液を導き、第１キャピラリ２７
   で減圧して冷媒ガス吸入ライン３１中にインジェクショ
   ンする第１インジェクション回路２５と、 デフロスト周期の直前に吸入圧力が低下すると、デフロ
   スト開始時点まで第１電磁弁２６を開放させる電磁弁制
   御手段と、 前記高圧冷媒液ライン３６の冷媒液を導き、第２キャピ
   ラリ２１で減圧して圧縮機１の中間圧力部にインジェク
   ションする第２インジェクション回路１９と、 前記高圧冷媒液ライン３６の冷媒液を導き、第３キャピ
   ラリ２２で減圧して、蒸発器５の冷媒流出側に接続され
   る冷媒ガス吸入ライン３１中にインジェクションする第
   ３インジェクション回路２０と、 前記第２インジェクション回路１９，２０に共用させ、
   第２キャピラリ２１および第３キャピラリ２２に対し上
   流側で直列接続して設けられ、圧縮機１の冷媒運転中は
   開放させる第２電磁弁１８とを含むことを特徴とする冷
   凍装置。