JPS61197960A - 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方式を存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
分離された蒸発器に送られても冷凍仕事に寄与しないガ
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方式が知られている
。

、〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記従来技術においてｉ、蒸発器の温度
が低く冷凍負荷が小さい時等に、気液分離器内が液冷媒
で満たされた場合には、この液冷媒がガスインジェクシ
ョン流路を通って圧縮機内に吸入され、液圧縮を起こす
ことによって圧縮機が破損するという問題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明は、上記のような問題点を解決するため
に、ガスインジェクション冷凍サイクルにおいて、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
管中を液冷媒が流れたとき、冷媒通過流路をしぼること
によって減圧してガス状冷媒とする減圧手段を、ガスイ
ンジェクション配管途中に設けるという手段を採用する
。

〔作用〕

上記手段による作用を説明すると、気液分離器に液冷媒
が満たされ、気液分離器５内に開口するガスインジェク
ション配管中に液冷媒が吸入されると、減圧手段の冷媒
通過流路がしぼられ、このしぼり部を液冷媒が通過する
ことによって減圧され、ガス冷媒となって圧縮機の吸入
口から吸入されるために、圧縮機の液圧縮がおこらず圧
縮機の破損を回避できる。

〔実施例〕

以下本発明を図に示す実施例について説明する。

第１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。１ａは圧縮機１に組込まれて
いる複数個の冷媒圧縮用シリンダーの一部であってガス
インジェクション用シリンダである。１ｂは残りのシリ
ンダーで通常の冷凍サイクルにおける冷媒圧縮を行うシ
リンダーである。

３は凝縮器、４は第１減圧手段でありこの場合はキャピ
ラリーチューブを用いている。５は気液分離器であって
内部には、気液分離板６が設けられている。７は、第２
減圧手段たる温度作動式あるいはキャピラリーチューブ
式の膨張弁、８は蒸発器、９は気液分離器５内のガス冷
媒をシリンダー１ａ内に還流させるためのガスインジェ
クション配管である。

１０は、本発明の要部をなす減圧手段であり、前記ガス
インジェクション配管９の途中に設けられている。この
減圧手段の第１の実施例の形状を第２図に従って詳細に
開示する。本体１１のダイヤフラム部１２に設けられた
ダイヤフラム１３によって仕切られたダイヤフラム室１
４と、前記凝縮器３の出口側の配管とは、圧力導入管１
５によって接続されている。ダイヤフラム１３には、作
動環１６が接続され、作動環１６の先端には球弁１７が
設けられている。球弁１７にはさらにスプリングコイル
１８がプレート１８ａを介して当接しており、球弁１７
を弁座１９におしつける向きにそのバネ力が付勢されて
いる。球弁１７と弁座１９との間のすき間すなわち弁開
度は、ダイヤフラム室１４の圧力と、冷媒通過流路２０
内の圧力が等しくなったときに、しぼられ液冷媒の減圧
を行うように調節されている。なお入口２１は気液分離
器５の上部に接続され、出口２２は圧縮機１のガスイン
ジェクションシリンダ１ａの吸入口に接続されている。

また本実施例に用いた圧縮機ｌの構造を第３図に示す断
面図に従って詳細に説明する。本実施例に用いた圧縮機
１は、１０個のシリンダを備えた斜板式圧縮機であって
、３０はセンタハウジング、３１と３２はフロントおよ
びリヤハウジング、３３はハウジング内の中央部に形成
された斜板室であり、３４は斜板、３５は斜板３４の回
転用シャフトである。３６は斜板３４がシャフト３５の
軸方向に対して斜めに回転する動きを受けて前後動する
ピストンであって、シャフト３５の周りを取り囲むよう
にして５本設けられている。斜板３４の周縁部にはピス
トン３６に設けた凹溝３６ａ内に位置し、斜板３４の動
きをピストン３６にスムーズに伝達させるためのシュー
３７とボール３８が両者の間に介在させである。３９お
よび４ｏはピストン３６の前後端面と、センタハウジン
グ３０内に形成されたシリンダー壁面４１とに囲まれて
形成された、それぞれリヤおよびフロントシリンダー室
であって、各５室ずつ合計１０室が設けられている。

シリンダー室３９および４０のピストン上死点に近接し
たシリンダー壁面４１には、弾性金属板で形成された吸
入弁４２を設けた冷媒吸入口４３および４４が開口して
おり、それぞれフロントおよびリヤハウジング３１．３
２内に形成された吸入ボート４５および４６に連なって
いる。そして冷媒吸入口４３はポート４５を経てハウジ
ングに組付けられている蒸発器８からの冷媒配管の接続
口４７に、また冷媒吸入口４４はポート４６を経てガス
インジェクション管９の接続口４８に連通している。そ
れぞれのシリンダーで圧縮された気相冷媒は吐出ポート
４９を経て図示しない吐出口から吐出される。５０は圧
縮機の潤滑油用オイルポンプ、５１はオイルパンである
。

次に本発明の冷凍サイクルの作動について第４図のモリ
エル線図をもとにして説明する。蒸発器８において冷凍
仕事を終えた気相冷媒は、第４図（ａｌのモリエル線図
上のＡ点の状態のもとに圧ｗｉ機に組込まれた複数個の
シリンダーの内の一部のシリンダー１ｂに吸入され圧縮
を受けてＢ点の状態に到り、ついで凝縮器３を通過する
ことによってＣ状態に達し、この時、冷媒圧は圧縮機か
ら吐出された時点と同じＰ）ｌを保っている。ついで減
圧装置としてのキャピラリチューブ４に通人させられる
ことによって冷媒はＤ状態、すなわちＰＭにまで減圧さ
れると共に、一部の冷媒の気化に伴って冷却され、液相
冷媒はＥ点の状態にまで移行する。そしてさらに膨張弁
７を通過することによって膨張した冷媒はＦの状態、す
なわちＰＬのもとに蒸発器８の入口に到達し、蒸発器８
内で冷凍仕事を行うことによってその出口部ではＡ点の
状態に復帰する。

一方、気液分離器５内で分別された気相冷媒は、０点の
状態でインジェクション管９を経て圧縮機の一部のシリ
ンダー、第１図ではｌａの、また第３図に示された圧縮
機ではフロントシリンダー室４０の冷媒吸入口４４に到
り、圧縮されてＨの状態に到達し、保有圧もシリンダー
１ｂまたはりヤシリンダ−室３９から吐出される冷媒と
同一水準のＰＨにまで高められ、シリンダー１ｂからの
冷媒と合流して圧縮機の吐出ボートに送り出される。

ここで、第１減圧手段４で発生した気相冷媒は、冷媒と
しての冷却仕事、つまり液相から気相に変化する際に気
化の潜熱を外界から吸収する仕事を行う能力を全く持た
ず、このような気相冷媒をさらに膨張弁７に通人させて
いたずらに容積を増大させることの不合理を避け、気液
分離器５で分別された段階の比重量がより大きい状態の
ままで圧縮機に戻すことによって、圧縮機に還流してく
る気相冷媒量を減らすことができるのである。したがっ
て圧縮機の冷媒吸入能力にゆとりを生じ、結局のところ
圧縮機を大型化した如き効果が得られることになる。

以上のガスインジェクション冷凍サイクルにおいて、気
液分離器５が液冷媒で充たされていない通常の状態にお
いては、第４図（ａｌに示すように凝縮器出口圧力ＰＩ
（と気液分離器内圧力ＰＭの圧力差ΔＰは大きいため、
減圧手段１０のダイヤフラム１３は下方へ押され、弁開
度が大きく保たれている。従って通常のガスインジェク
ション冷凍サイクルが形成されている。

冷媒過充填により気液分離器５内が液冷媒で満たされた
場合には、第４図Ｔｂ）に示すように気液分離器内圧力
Ｐ？ｌは上昇するため、凝縮器出口部圧力ＰＨとの圧力
差ΔＰは小さくなり、ダイヤフラム１３は上方へ押され
ることにより弁開度を小さくし、気液分離器５から吸入
される液冷媒は一旦減圧されガス化した後圧縮機のガス
インジェクションシリンダー１ａに吸入される。

（第４図（ｂｌ、Ｄ−Ｅ−Ｈの径路をとる）なお、冷房
能力があまり必要でない低負荷時においては高圧圧力Ｐ
Ｈが小さくなるため、ＰＨとＰＭの圧力差ΔＰも小さく
なり、減圧手段１０の弁開度も小さくなり、インジェク
ションガス量を減少させ能力が制御される。（第４図（
Ｃ１、Ｇ−１が減圧過程） また、通常冷凍サイクル始動時には高低圧差すなわちｐ
ＨとＰＬの差圧が小さいため膨張弁７前後の圧力差も小
さくなり、膨張弁７を通過する冷媒流量は小さくなるが
、ガスインジェクションサイクルを付加することにより
、膨張弁７の前後の圧力差はさらに小さくなり冷媒流量
が下がるために、冷凍サイクルの立ち上がり性能が低下
するという問題があった。本発明においては、このよう
な圧力差の小さい始動時には減圧装置１０によってイン
ジェクション管９が閉じられるので、膨張弁７の入口の
圧力を大きく下げることがなくなりガスインジェクショ
ン冷凍サイクルにおいて助長されていたこの問題点を緩
和させることができるというメリットもある。

本発明は、以上の実施例に限定されるものではなく種々
変型可能である。例えば、減圧手段１０は第５図に示す
如く、第１の実施例に用いたダイヤフラムにかわってベ
ローズ６０を用いたものであってもよい。ベローズ６０
は金属製であり、圧力導入管１５がベローズ６０の内部
に開口し圧力を伝達し、その他の部分は密封されている
。また作動桿１６がベローズ６０の下面に溶接等によっ
て接続されている。

また、第６図に示すように、通常の場合（図の実線）は
、凝縮器出口温度ＴＩとインジェクション配管内温度Ｔ
Ｍは異なる（ＴＨ＞ＴＭ　）が、気液分離器内が液冷媒
で充たされた場合（図の点Ｍ）は、凝縮器出口温度ＴＨ
とインジェクション配管内温度ＴＭは等しくなる（ＴＨ
＝ＴＭ　）ので、第７図に示すごとく、凝縮器出口温度
ＴＭを、凝縮器出口配管に設けたセンサ７０で、インジ
ェクション管内温度ＴＭをインジェクション配管９に設
けたセンサ７１で検出し、これらの信号を制御回路７２
に入れて、ＴＨ＝ＴＭとなった場合（あるいはＴｌｌと
ＴＭの温度差ΔＴ＝ＴＨ−ＴＭがある範囲に入った場合
、たとえば、０６６１５５℃）には、電磁弁７３に通電
し、弁開度を小さくするようにしてもよい。

電磁弁７３は、第８図に示すように、通電されるとコイ
ル７４に電流が流れ、プランジャ７５が電磁力により、
下方に移動し、ニードル弁又は球弁７７と、弁座７８の
すき間で構成される弁開度を小さくする。

プランジャ７５は、ストッパ７６で最下端でも弁は完全
には閉じないよう構成されている。なおここで７９は、
弁７７を上方に押し戻すように付勢されたスプリングコ
イルである。

また本発明に使用し得る圧縮機は、第１の実施例に作用
した多気筒斜板式の圧縮機に限定されず、レシプロ型圧
縮機やベーン式等の回転式圧縮機にも適用できることは
いうまでもない。しかしながら、特に上記多気筒斜板式
の圧縮機の一部のシリンダをガスインジェクションシリ
ンダとして使用する場合には、ガスインジェクションに
用いられるシリンダの容量が小さいため、液圧縮によっ
て破損する可能性が高く、本発明の適用はより効果的と
なる。

また、上記第１の実施例において圧力導入管１５は、凝
縮器３と、第１＄ｉ圧手段との間に開口していたが、圧
縮機ｌの吐出口と凝縮器３の間に開口してもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明においては、ガスインジェク
ション冷凍サイクルの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中を液冷媒が流れたときに、
冷媒流路をしぼることによって減圧してガス状冷媒とす
る減圧手段を、前記ガスインジェクション配管途中に設
けたことによって、気液分離器に液冷媒が満たされたと
き、ガスインジェクション配管中に吸入された液冷媒が
減圧ガス化されることによって、圧縮機内でおこる液圧
縮を有効に回避することができ、圧縮機の破損を防止す
ることが可能となるというすぐれた効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のガスインジェクション冷凍サイクル
゛の冷媒回路を説明するサイクル図、第２図は、第１図
における減圧手段１０の内部構造を説明する断面図、第
３図は、第１図における圧縮機の内部構造を説明する断
面図、第４図（ａｌ、（ｂｌ、（Ｃ１は、ガスインジェ
クション冷凍サイクルの作動を説明するモリエル線図、
第５図は、本発明の減圧手段１０の第２の実施例の構造
を説明する断面図、第６図は冷凍サイクル中のモリエル
線図中の温度を説明する特性図、第７図は、本発明の第
３の実施例を説明するサイクル図、第８図は、第７図に
おける電磁弁７３の構造を説明する断面図である。 ■・・・圧縮機、ｌａ・・・ガスインジェクションシリ
ンダ、３・・・凝縮器、４・・・第１減圧手段、５・・
・気液分離器、７・・・第２？ＪＩｉ圧手段、８・・・
蒸発器、９・・・ガスインジェクション配管、１０・・
・減圧手段、１５・・・圧力導入管。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆 第１図 １ａ’＋力゛スインシ’、７ｐｓンンリンタ゛１５；斥
カ県入管 第６図 ＴＨ 第７図 第８図

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
   圧器、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
   ェクション配管中を液冷媒が流れたとき、冷媒通過流路
   をしぼることによって減圧してガス状冷媒とする減圧手
   段を、前記ガスインジェクション配管途中に設けたこと
   を特徴とする冷凍冷房装置。