JPS61165555A - 冷凍冷房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、家庭用、自動車用の冷房装置に用いて有効な
、ガスインジェクション機構を有する冷凍サイクルに関
する。

〔従来の技術〕

従来、冷凍サイクルの能力向上を図るために、減圧手段
の下流に気液分離器を配設し、この気液分離器によって
分離されたガス冷媒を圧縮機へ戻すことによって有効冷
媒量を増加させるいわゆるガスインジェクション回路が
知られている。

このようなガスインジェクション冷凍サイクルにおいて
は、凝縮器側へは蒸発器側よりもガスインジェクション
回路によって付加された冷媒の量だけ多くの冷媒が流れ
ることになるので凝縮器側に過負荷がかかる原因ともな
り、これを避けるために、凝縮器の大型化をはかる必要
があった。

これに対して特開昭５４−７５６４９に開示されている
ように、気液分離器と圧縮機を結ぶガスインジェクショ
ン用配管の途中から分岐するハイバス回路を設け、この
バイパス回路途中に二方弁を配設して、この二方弁のオ
ン−オフ作動による開閉によってガスインジェクション
流量を制御する機構を有する方式が提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記公知技術においては、二方弁の開閉
がオン−オフ作動で行われるため急激な冷房能力の変化
が生じやすく不快感を与えるという欠点があり、さらに
高負荷時には、通常の冷凍サイクルと変わりがないため
冷房能力不足が生じるという問題点もあった。

そこで本発明は、凝縮器の大容量化をすることなくガス
インジェクション機構によって冷凍サイクルの高効率化
を図ると同時に、従来技術のように二方弁を含むバイパ
ス回路を設けた構成とすることによって発生する問題点
を解決することを目的とする。

〔問題点を解決するだめの手段〕

上記目的に対し°ζ本発明は、圧縮機、凝縮器、第１減
圧手段、気液分離器、第２減圧手段、蒸発器を冷媒配管
で順次接続し、前記気液分離器によって分離されたガス
冷媒を、前記圧縮機にインジェクションさせるガスイン
ジェクション冷凍サイクルにおいて、前記気液分離器と
前記圧縮機を接続するガスインジェクション配管途中に
流量調節弁を設け、前記流量調節弁を、圧縮機吐出側の
圧力の増大につれて連続的に圧縮機へのガス冷媒のイン
ジェクション流量を減少させるように制御するという技
術的手段を採用する。

〔作用〕

上記技術的手段の作用を説明すると、圧縮機の吐出側の
圧力が高い高負荷時には、その圧力に応じて流量調節弁
を流れるガス冷媒を連続的に少なくするように制御し、
ガスインジェクション流量を制限することによって凝縮
器にかかる圧力の増大を緩和すると同時になめらかに冷
房能力を変換させることができ、また圧縮機の吐出側の
圧力か低い場合には、圧力に応じて流量調節弁を流れる
ガス冷媒を連続的に増大させ気液分離器で分離されたガ
ス冷媒を圧縮機へインジェクションし有効冷媒を増大さ
せることによって冷凍サイクルの効率を向上させること
ができる。

〔実施例〕

以下本発明を家庭用冷房装置に用いた実施例について説
明する。第２図は、本発明のガスインジェクション冷凍
サイクルを説明する回路図である。

１は冷媒の圧縮吐出を行う圧縮機で、モータの駆動力を
受けてロータがシリンダ内を回転して冷媒の圧縮を行う
回転型の圧縮機を用いている。２は圧縮機１より吐出さ
れた高温高圧の気体冷媒を凝縮させる凝縮器、６は第１
減圧手段であるキャピラリーチューブ３を通過した冷媒
のガス冷媒と液冷媒とを分離する気液分離器、８は第２
減圧手段である膨張弁４で減圧された冷媒を蒸発させる
蒸発器である。なお、第１減圧手段であるキャピラリー
チューブ３は膨張弁あるいはオリフィスでもよく、また
第２減圧手段である膨張弁４はキャピラリーチューブあ
るいはオリフィスであってもよい。また気液分離器６の
上部のガス冷媒部分から分岐し、圧縮機ｌのシリンダの
うち、吸入行程部と圧縮行程部との中間領域のシリンダ
に開口するガスインジェクション配管９が設けられガス
インジェクションサイクルを形成する。そしてこの配管
９の途中には、流量調節弁ｌＯが設けられており、流量
調節弁１０へは配管１８によって圧縮機１の吐出側圧力
が導かれている。次に流量調節弁１０の具体的構造を第
１図の断面図に従って説明する。１１は本体で、冷媒流
路部とパワーエレメントを内蔵するためのシリンダ部の
２つの部分よりなる。１２は弁でこの弁１２と弁座２２
の間隙によって圧縮機１ヘインジエクシヨンされる冷媒
量が決まる。弁１２には作動枠１４が連結されており作
動枠１４の他端にはスプリングリテーナ１３が取付けら
れている。さらにスプリングリテーナ１３には、ばね手
段であるプレッシャスプリングＩ９が当接しており＃１
２を開く方向にばね力が加えられる。プレッシャスプリ
ング１９の他端を押さえるプレッシャスプリング保持板
１５は、圧力調節ネジ１６を介してハンドル１７と接続
されており、ハンドル１７を回転させることによりプレ
ッシャスプリング保持板１５は、本体１１のシリンダ内
部を移動し、プレッシャスプリング１９の圧縮率を変え
る。スプリングリテーナ１３にはシリンダ内空間を、２
つの気室２１ａおよび２１ｂに隔てるために、スプリン
グリテーナ１３とシリンダ内壁面とを気密的に分離する
伸縮自在のベローズ２０が設けられている。また圧縮機
１の吐出側の配管から分岐した圧力導入配管１８の他端
１８ａは、気室２１ｂに接続され開口している。

また本体１１には配管９ａ、９ｂが弁１２の流量調節を
行う流路に開口して接続されており、９ａの他端は気液
分離器６の上部のガス冷媒部分に接続され、９ｂの他端
は圧縮機１の吸入行程部と圧縮行程部の中間領域のシリ
ンダに開口している。

次に上記構成においてその作動を説明する。

圧縮機１によって圧縮され高温高圧となった冷媒ガスは
、凝縮器２に送られて冷却され液化し、次に液化冷媒は
キャピラリーチューブ３によって減圧されて気液分離器
６にはいる。気液分離器６で分離された液冷媒は、膨張
弁４で減圧され、さらに蒸発器８で気化して低温低圧の
ガス冷媒となって圧縮機１の吸入口に吸入される。一方
、気液分離器６で分離されたガス冷媒は配管９を通って
圧縮機１の吸入行程部と圧縮行程部との中間領域にイン
ジェクションされる。

以上は通常のガスインジェクション冷凍サイクルの作動
であるが、以下前記サイクルにおける流量調節弁１０の
作動について説明する。圧縮機ｌの吐出側の圧力が高い
高負荷時には、このときの圧力が、圧縮機１の吐出側か
ら分岐した圧力導入配管１８によって、流量調節弁■０
の気室２１ｂに導かれ、この圧力がプレフシヤスプリン
グ１９の押し付は力に勝ってスプリングリテーナ１３を
押し上げる。これによって作動環１４を介して弁１２と
弁座２２との間隙がせばめられるために、インジェクシ
ョンされるガス冷媒が少なくなり、ガスインジェクショ
ンによって凝縮器２にかかる高圧力が緩和される。一方
、圧縮機１の吐出圧力が低い場合には、プレッシャスプ
リング１９の反発力が気室２１ｂ内の圧力に勝ってスプ
リングリテーナ１３を押し下げ、弁１２と弁座２２との
間隙を広げてインジェクション流量を増加させ、有効冷
媒量が増加するので冷凍サイクルの効率が向上する。な
お、プレッシャスプリング１９の反発力はハンドル１７
を回しプレッシャスプリング保持板１５を移動させるこ
とによって任意に設定することができる。

第３図は、ガスインジェクション機構を有しない通常の
冷凍サイクル（曲線ａ）、従来の技術の如くガスインジ
ェクション配管に、バイパス回路を設は二方弁によって
オン−オフ制御するガスインジェクション冷凍サイクル
（曲線ｂ）、および本発明のガスインジェクション冷凍
サイクル（曲線Ｃ）のそれぞれについて冷房能力と負荷
の関係について説明する特性図である。負荷の増大につ
れて冷房能力が増加するが、ガスインジェクション機構
を有する冷凍サイクル（曲線すおよびＣ）は、ガスイン
ジェクションによって有効冷媒が増加するため通常の冷
凍サイクル（曲線ａ）よりも冷房能力の増加割合は大き
い。しかし負荷が増大して、冷凍サイクル全体の設計最
高圧力を考慮してガスインジェクションを停止すべき高
負荷時（図中α点）になると、オン−オフ制御を利用し
たサイクル（曲線ｂ）は、ガスインジェクション機構を
停止するために急激に、曲線ａまで降下し、以後曲線ａ
と一致する曲線となる。一方、本発明のガスインジェク
ション冷凍サイクルでは、徐々にガスインジェクション
機構を制御していき、高負荷時でも有効にガスインジェ
クション流量を制御して、高い冷房能力を維持すること
ができる。

本発明は、以上の実施例に限定されるものではなく、広
く応用できる。例えば第４図に断面図を示す如く、プレ
ッシャスプリング１９を引っ張りバネとして使用するよ
うに変型することもできる。

この場合配管１８ａは、プレッシャスプリング１９を含
む気室２１ａ側に開口し、弁２３と弁座２４の間隙は、
作動枠１４が押し下げられたとき縮まるように構成され
ている必要がある。また上記実施例では、圧縮機吐出側
の圧力を圧力導入配管１８によって導き、この圧力を利
用して機械式に弁開度を変化させる方法を用いていたが
、圧力を圧力センサ等の手段によって検出し、この信号
にもとづいて弁開度を制御できる例えばステンプモータ
式の電磁弁等を使用することも可能である。このとき弁
開度を細かく制御することによってほぼ連続的にガスイ
ンジェクション流量を変化させることができる。また上
記第１の実施例は家庭用の冷房装置に用いたものであっ
たが、自動車用の冷房装置に用いることも可能であり、
また、家庭用のヒートポンプサイクルを持った冷暖房装
置にも応用できる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明においては、気液分離器と圧
縮機とを接続するガスインジェクション配管の途中に、
流量調節弁を設け、この流量用調節弁を圧縮機吐出側の
高圧圧力が増大するにつれて、流量調節弁を流れるガス
冷媒の量を連続的に減少させるように制御する構成とし
たことによって、オン−オフ制御によるバイパス回路を
設けた場合に発生する冷房能力の急激な変化による不快
を解消し、同時に高負荷時の冷房能力の低下をも防止す
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の流量調節弁の構造を示す断面図、第
２図は、第１図の流量調節弁を使用したガスインジェク
ション冷凍サイクルの回路図、第３図は、冷凍サイクル
の冷房能力と負荷の関係を説明する特性図、第４図は、
流量調節弁の他の実施例の構造を示す断面図である。 ９・・・ガスインジェクション配管、１０・・・流量調
節弁、１２・・・弁、１３・・・スプリングリテーナ、
１８・・・圧力導入配管、１９・・・プレッシャスプリ
ング。 ２０・・・ベローズ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機、凝縮器、第１減圧手段、気液分離器、第２減圧
   手段、蒸発器を冷媒配管で順次接続し、前記気液分離器
   によって分離されたガス冷媒を、前記圧縮機にインジェ
   クションさせるガスインジェクション冷凍サイクルにお
   いて、前記気液分離器と前記圧縮機を接続するガスイン
   ジェクション配管途中に流量調節弁を設け、前記流量調
   節弁を、前記圧縮機吐出側の圧力の増大につれて前記圧
   縮機へのガス冷媒のインジェクション流量を連続的に減
   少させるように制御することを特徴とする冷凍冷房装置
   。