JPS6230690Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は減圧器としてキヤピラリーチユーブを
使用しながらも、冷凍回路中の冷媒循環量を増減
調節することができて使用運転範囲の拡大をはか
り得る新規な構造の冷凍装置に関する。

冷凍回路における冷媒制御用としてキヤピラリ
ーチユーブを用いたものは膨張弁利用方式に比し
て構造簡単であり、かつ低コストにおさまるとこ
ろから汎用装置に好適なものであり、例えば実公
昭55−23161号公報に開示されるように公知であ
る。

この公報に記載のものは、利用側コイルと熱源
側コイルとを接続する液管中に設けたキヤピラリ
ーチユーブを第１段と第２段とに区分し、この第
１段と第２段のキヤピラリーチユーブの間の配管
中に気液分離器を介設し、第１段キヤピラリーチ
ユーブで減圧された冷媒を前記気液分離器内で液
とガスとに分離し、液を第２段キヤピラリーチユ
ーブ側へ流通せしめる一方、前記ガスを減圧後ア
キユムレータ内に流通せしめるようにしたもので
ある。

しかしながらこの公知装置では殊に暖房時の外
気温度が低い状態やアンロード運転時などの湿り
運転の際に、冷媒循環量を減少する方向に制御す
ることができないために、使用運転範囲をさらに
拡大する点において十分とはいえない。

例えば外気温度が低いときの暖房運転に際し
て、利用側では高温度の空気や水が得たいのに対
して熱源側では蒸発温度が低くなつて、冷凍回路
における高低圧差が大となるためにキヤピラリー
チユーブでは冷媒が多く流れる傾向となり、湿り
運転がより一層進んできて圧縮機に液が戻るなど
の問題があつた。

このようにキヤピラリーチユーブを減圧器とし
て利用する形式の冷凍装置では使用範囲が狭く
て、最悪の場合には運転停止が余儀なくされるに
至る問題があつたのに鑑みて、本考案はかかる欠
陥を排除し得て使用運転範囲の拡大化をはかるこ
とが可能なこの種装置を提供するべく案出するに
至つたものである。

しかして本考案は従来装置における如きキヤピ
ラリーチユーブを使用して或る程度の冷媒循環量
調節を可能としたものにおいて、気液分離器と前
記第２段キヤピラリーチユーブとの間の配管中に
熱交換コイルを設け、この熱交換コイルをアキユ
ムレータ内に配設した構成としたものである。

かかる構成とした本考案は、湿り運転になると
アキユムレータ内の熱交換コイルの熱交換量が小
さくなつて少量のガスを含んだ液冷媒が第２段キ
ヤピラリーチユーブを流通するようになるので冷
媒循環量が減少するように自己制御可能となり液
戻りを起さないようにし得る。

以下に本考案の具体的内容について添付図面を
参照しつつ詳細に説明する。

第１図において、１は圧縮機、２は凝縮器とし
て作用する利用側コイル、３は蒸発器として作用
する熱源側コイルであつて、両コイル２，３を接
続する液管中には減圧器としてキヤピラリーチユ
ーブを配設してなる簡易構造形をなす暖房用冷凍
装置に形成している。

キヤピラリーチユーブは、利用側コイル２の方
から第１段キヤピラリーチユーブ４Ａと第２段キ
ヤピラリーチユーブ４Ｂとの直列関係になる如き
２段階に区分している。そして蒸発器となる熱源
側コイル３の出口の冷媒が乾き度0.8〜0.9になる
ごとく設計時に減圧量を設定するものである。

５はアキユムレータであつて、熱交換コイル６
を容器内の下部に収納し、液面が変動する冷媒液
に対し全部が浸漬し、また、一部が液面部の沸騰
領域に介在し得るように配設してなることによ
り、熱交換形のアキユムレータに形成せしめてい
る。

７は気液分離器であつて、側壁に入口７ａ、頂
壁および底壁に夫々出口７ｂ，７ｃを有する構造
をなし、入口７ａから流入した冷媒を容器内で液
相、ガス相に分離し、冷媒液は底壁の出口７ｃか
ら、冷媒ガスは頂壁の出口７ｂから夫々送り出す
ようになつている。

上述の各機器を構成要素となしている暖房用冷
凍装置は、前記アキユムレータ５の容器側を圧縮
機１の吸入口に至る低圧管路中に介設する一方、
第１段キヤピラリーチユーブ４Ａと第２段キヤピ
ラリーチユーブ４Ｂとを接続する管路中、気液分
離器７を上流側に、前記熱交換コイル６を下流側
にそれぞれ位置するごとく介設せしめている。

さらに、利用側コイル２の出口から熱源側コイ
ル３の入口に至る冷媒系統中には第１段キヤピラ
リーチユーブ４Ａ→気液分離器７の入口７ａ→該
分離器７内→同じく底壁の出口７ｃ→熱交換コイ
ル６→第２段キヤピラリーチユーブ４Ｂの直列回
路を形成すると共に、気液分離器７と熱交換形ア
キユムレータ５とに対して、前記頂壁の出口７ｂ
からアキユムレータ７の容器内へ連絡する冷媒配
管１４を設けて、該配管中１４中に減圧器として
のキヤピラリーチユーブ１０を介設している。

なお、８は前記アキユムレータ５内に溜つてい
る潤滑油を圧縮機１の架構内に戻すための油戻し
器であり、また９は該油し器８を経た潤滑油、冷
媒液の混合流体を加熱するための熱交換器であつ
て、冷媒液を過熱してガスに転じさせ圧縮機１へ
過熱度５℃のガスをもどすために設けたものであ
る。

上述の構成になる冷凍装置は第１図において、
冷媒が実線矢示した流れとなり、利用側コイル２
では冷媒の凝縮熱によつて水あるいは空気が加熱
され、暖房用熱源として利用される。

その際、利用側コイル２で熱交換した後の高圧
冷媒は少量の冷媒ガスを含んだ高圧冷媒液であつ
て、第１段キヤピラリーチユーブ４Ａで減圧され
た後、気液分離器７に至り、ここで液分とガス分
とに分離され、液分（実際には少量のガスが含ま
れている）は熱交換コイル６内で周囲の低圧冷媒
により過冷却された後、第２段キヤピラリーチユ
ーブ４Ｂに至り、さらに減圧されて熱源側コイル
３に流入し、ここで外気と熱交換して蒸発し、ガ
スとなつてアキユムレータ５に至り、熱交換コイ
ル６内の冷媒液により過熱された後、圧縮機１に
吸入され、この冷媒循環が成される。

一方、気液分離器７内のガス分は冷媒配管１４
を通り、減圧器１０で減圧後、アキユムレータ５
に流入し利用側コイル３から流れ込んだ冷媒ガス
と合流して、圧縮機１に戻される。

このときの各部における冷媒の状態イ〜ヌは第
３図のモリエル線図に示している通りであり、例
えば外気が７℃位の普通の状態の運転時は気液分
離器７内の冷媒液量は少なくて（破線図示）冷媒
循環量が大であり、一方、前記アキユムレータ５
内では、熱交換コイル６が、該アキユムレータ５
内の液面位置（点線図示）に合致し、液の沸騰に
よる熱交換状態を呈し、熱貫流率Ｋが大となり、
高圧冷媒の過冷却が促進されるので熱源側コイル
３の熱交換能力が増す結果、安定かつ能力のある
運転が可能となる。

これに対し、外気温低下時には、熱源側コイル
３では蒸発しにくくなることから、未蒸発の液冷
媒がアキユムレータ５内に貯溜され液面が実線の
如く上昇する。このため熱交換コイル６が液中に
浸漬する。従つて液が沸騰蒸発しにくくなるため
熱交換コイル６の熱貫流率Ｋが小さくなる。この
ことは気液分離器７からの液冷媒が冷却されにく
くなることである。このため前記した如く液冷媒
中に含まれている少量のガスが完全に液化するこ
となくガスのまま熱交換コイル６を流通して第２
段キヤピラリーチユーブ４Ｂに到達することにな
り、これにより普通の運転時に比して第２段キヤ
ピラリーチユーブ４Ｂを通る液冷媒量が少量とな
る。このため、この分だけ液冷媒が自動的に気液
分離器７内に貯溜されることとなり（実線図
示）、従つて冷媒循環量が減少するのである。こ
の場合、気液分離器７内のガスは、冷媒配管１４
を通り減圧器１０で減圧され、アキユムレータ５
に流入するため、前記液冷媒は気液分離器７内に
迅速に貯溜されるのである。このように、自動的
に冷媒循環量を減らすために安定した湿り運転が
行われる。

上述した例は暖房専用冷凍装置であるが、暖房
と冷房とが可能なヒートポンプ冷凍機に適用した
ものを第２図によつて説明すると、第１図々示冷
凍機における各部材１〜１０および１４に加え
て、冷房と暖房との運転条件による循環冷媒量の
差（冷房が暖房に比し多くなる）を調整するため
の冷媒量調整器１１と、四路切換弁１２と、熱交
換器１３と、冷房用第２段キヤピラリーチユーブ
４Ｃとを冷凍回路中に設けている。

冷媒量調整器１１は暖房時に低圧冷媒が、冷房
時に高圧冷媒が切り換つて流れるガス管との熱交
換可能に設けた容器を、熱交換コイル６と第２段
キヤピラリーチユーブ４Ｂとを連絡する配管中に
介設している。

四路切換弁１２は冷房サイクルと暖房サイクル
との切換えを行う公知の切換弁である。

熱交換器１３は第１段キヤピラリーチユーブ４
Ａに流入する高圧冷媒液と、気液分離器７からキ
ヤピラリーチユーブ１０に至る高圧ガスとの間で
熱交換を行わせるために設けたもので、気液分離
器７内の液面が過度に上昇し、冷媒配管１４中を
液冷媒が流通したときにガス化してアキユムレー
タ５に流入させるようにしたものである。

冷房用第２段キヤピラリーチユーブ４Ｃは熱交
換コイル６の出口と利用側コイル２の暖房時出
口・冷房時入口となる液管接続側とを接続する配
管中に設けて、冷房運転時において、前記第２段
キヤピラリーチユーブ４Ｂが不作動となるので、
第１段キヤピラリーチユーブ４Ａに対し直列的に
接続するための冷房専用キヤピラリーチユーブで
ある。

この冷暖房用冷凍装置は、暖房運転時には冷媒
が実線矢示の流れとなり、圧縮機１→四路切換弁
１２→利用側コイル２→熱交換器９→熱交換器１
３→第１段キヤピラリーチユーブ４Ａ→気液分離
器７→熱交換コイル６→冷媒量調整器１１→第２
段キヤピラリーチユーブ４Ｂ→熱源側コイル３→
四路切換弁１２→アキユムレータ５→油戻し器８
→熱交換器９→圧縮機の暖房サイクルを形成す
る。

一方、冷房運転時には、冷媒が破線矢示の流れ
となり、圧縮機１→四路切換弁１２→熱源側コイ
ル３→熱交換器９→熱交換器１３→第１段キヤピ
ラリーチユーブ４Ａ→気液分離器７→熱交換コイ
ル６→冷房専用キヤピラリーチユーブ４Ｃ→利用
側コイル２→四路切換弁１２→アキユムレータ５
→油戻し器８→熱交換器９→圧縮機１の冷房サイ
クルを形成する。

暖房時における気液分離器７およびアキユムレ
ータ５の役割りは冷房時においても同様に発揮さ
れるものであり、一方、冷媒量調整器１１は冷・
暖差の冷媒量を吸収する他に、湿り運転時にも冷
暖差の冷媒量を確保すると共に、冷房サイクルに
よるデフロスト運転の場合に調整した冷媒量を速
やかに冷凍サイクル内に流出する上に機能する。

また熱交換器１３は第１段キヤピラリーチユー
ブ４Ａの入口側における過冷却をとると共に、湿
り運転時に気液分離器７内により多くの冷媒液を
溜める機能を有している。

この装置の各部における冷媒の状態イ〜タ（但
し暖房時）は第４図のモリエル線図に示している
通りである。

本考案は以上述べたように、第１段キヤピラリ
ーチユーブ４Ａによつて減圧され、かつ気液分離
器７によつて分離された冷媒液を送ることができ
るので冷凍効果を高めて冷凍能力を上昇させ、一
方、湿り運転になるとアキユムレータ５内の熱交
換コイル６の熱交換量が小さくなるために、少量
のガスを含んだ液冷媒が第２段キヤピラリーチユ
ーブ（４Ｂあるいは４Ｃ）を流通するようにな
り、従つて冷媒循環量が減少するように自己制御
できるので、湿り運転の場合でも液戻りを解消し
得る安定運転が行なえ、使用運転範囲を拡大し得
る利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案の各実施例に係る
冷凍装置の配管系統図、第３図および第４図は
夫々第１図および第２図に図示する冷凍装置の特
性を表わすモリエル線図である。 １……圧縮機、２……利用側コイル、３……熱
源側コイル、４Ａ……第１段キヤピラリーチユー
ブ、４Ｂ……第２段キヤピラリーチユーブ、５…
…熱交換形アキユムレータ、６……熱交換コイ
ル、７……気液分離器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 利用側コイル２と熱源側コイル３とを接続する
   液管中に設けたキヤピラリーチユーブを第１段キ
   ヤピラリーチユーブ４Ａと第２段キヤピラリーチ
   ユーブ（４Ｂあるいは４Ｃ）との直列関係になる
   如く２段階に区分し、第１段キヤピラリーチユー
   ブ４Ａと第２段キヤピラリーチユーブ（４Ｂある
   いは４Ｃ）とを接続する管路中に、気液分離器７
   を介設せしめて、第１段キヤピラリーチユーブ４
   Ａで減圧された冷媒を前記気液分離器７内で冷媒
   液と冷媒ガスに分離し、冷媒液を第２段キヤピラ
   リーチユーブ（４Ｂあるいは４Ｃ）に流通せしめ
   る一方、前記気液分離器７内の冷媒ガスを減圧
   後、アキユムレータ５内に流通せしめる冷媒配管
   １４を設けた冷凍装置において、前記気液分離器
   ７と前記第２段キヤピラリーチユーブ（４Ｂある
   いは４Ｃ）との間の配管中に熱交換コイル６を設
   け、この熱交換コイル６をアキユムレータ５内に
   配設したことを特徴とする冷凍装置。