(57)【要約】  【課題】温度式膨張弁を用いた冷却ユニットは、温度式膨張弁の特性上、圧縮機停止後弁が閉じ、圧縮機停止中も、高低の差圧が保たれたままとなり、圧縮機の再起動時、大きな起動負荷となり、起動不良が発生することや、この対応のために大きなトルクのモータを使う必要がある。  【解決手段】温度式膨張弁３の感温部８を、圧縮機１に近い低圧配管１０に熱伝達可能となるように設置することで、圧縮機１の停止中における感温部８の温度上昇を促進し、これに伴って温度式膨張弁３を開弁し、圧縮機１の再起動時における冷凍サイクル中の高圧側と低圧側の差圧を小さくすることによって、圧縮機１の小さな出力での起動を可能とし、起動時の消費電力の低減化を可能とするものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、凝縮器と、温度式膨張弁と、蒸発器を環状に接続した冷凍サイクルと、前記圧縮機と凝縮器を設置した機械室と、前記蒸発器と温度式膨張弁を設置した冷却室と、前記蒸発器と圧縮機の間の低圧配管に熱交換的に設置した前記温度式膨張弁の感温部を具備し、前記圧縮機の熱が前記低圧配管を介して前記感温部へ伝達されるようにした冷却ユニット。
【請求項２】
前記感温部を、前記低圧配管における圧縮機寄りに取付けた請求項１に記載の冷却ユニット。
【請求項３】
前記凝縮器と前記温度式膨張弁を接続する高圧液管と、前記蒸発器と前記圧縮機を接続する低圧配管を熱交換的に配設した熱交換部を形成し、前記感温部を前記熱交換部と圧縮機の間の低圧配管に設置した請求項１または２に記載の冷却ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品貯蔵庫等の熱源として搭載され、冷凍サイクルに温度式膨張弁を用いた小型の冷却ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、温度式膨張弁を用いた冷却ユニットは、温度式膨張弁の特性上、圧縮機停止中には閉弁し、高低圧間の圧力差が長く保たれるという特性がある。これにより、停止時の高温の冷媒が蒸発器に流入することを防止し、停止中の熱負荷を減少させるという効果があった。
【０００３】
しかしながら、近年、省エネの必要性より圧縮機の消費電力を下げるため、圧縮機の電動機の出力は必要最小限に抑制され、これにより、圧縮機の起動時高低圧間の圧力差が無いことが要求されている。このため、冷凍サイクルの効率化に有効な温度式膨張弁の採用が困難であり、また圧力差により起動が不能な場合があった。
【０００４】
図３に示すように、冷媒の循環経路は、冷媒の流れる方向に沿って、圧縮機１０１、凝縮器１０２、温度式膨張弁１０３、および蒸発器１０４を順次環状に接続した冷凍サイクルであって、感温部１０５が、蒸発器１０４の出口に取付けられている。また同時に、ヒータ１０６が、感温部１０５に取付けられている。
【０００５】
そして、温度調節手段（図示せず）により、圧縮機１０１が停止すると、ヒータ１０６は通電され、感温部１０５を加熱して温度式膨張弁１０３が開弁するように動作させる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】実開昭５８−１６５５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
冷却ユニットは、上述したように、圧縮機１０１の停止中に、ヒータ１０６に通電し、温度式膨張弁１０３の感温部１０５を加熱することにより、温度式膨張弁１０３を開弁させる。これにより、圧縮機１０１の高低差圧を小さくして、圧縮機１０１の再起動を容易にするが、かかる動作は、圧縮機１０１が停止中であるにもかかわらずヒータ１０６へ通電を行うため、消費電力の増大を招くという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、温度式膨張弁の感温部を加熱するヒータを用いなくても温度式膨張弁の開動作を行えるようにし、消費電力を少なくして圧縮機の再起動が行えるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、温度式膨張弁の感温部を、圧縮機の低圧配管に熱伝達可能に取付けたものである。
【０００９】
これにより、圧縮機停止中に、圧縮機からの熱伝達および、圧力平衡による冷媒移動により、感温部が加熱されるものである。
【００１０】
したがって、圧縮機の運転中においては、低圧配管中の冷媒温度を検知して、適切な膨張弁開度を保ち、圧縮機停止後は、冷媒が流れないため、高温状態にある圧縮機からの熱伝達により、感温部の温度が上昇し、これに伴って温度式膨張弁が開弁し、冷媒の圧力平衡が促進される。これにより、より少ない電動機の出力で圧縮機の再起動が可能となるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の冷却ユニットは、圧縮機の再起動時には、温度式膨張弁が開動作状態にあるため、圧縮機の再起動が小さな出力で円滑に行え、また、温度式膨張弁の開動作にあたり、加熱用のヒータ等への通電を要しないため、消費電力を抑制することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、圧縮機と、凝縮器と、温度式膨張弁と、蒸発器を環状に接続した冷凍サイクルと、前記圧縮機と凝縮器を設置した機械室と、前記蒸発器と温度式膨張弁を設置した冷却室と、前記蒸発器と圧縮機の間の低圧配管に熱交換的に設置した前記温度式膨張弁の感温部を具備し、前記圧縮機の熱が前記低圧配管を介して前記感温部へ伝達されるようにしたものである。
【００１３】
かかる構成とすることにより、圧縮機停止後、蒸発器より冷媒流が途絶えることに伴い、高温の圧縮機からの熱伝達によって感温部取付け位置の温度が上昇し、これを感温部が検知することにより、温度式膨張弁が徐々に開弁し、圧力平衡を促進することによって圧縮機の再起動を小さな出力で行うことができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記感温部を、前記低圧配管における圧縮機寄りに取付けたものである。
【００１５】
かかる構成とすることにより、温度式膨張弁の感温部は、より圧縮機の熱伝達の影響が受け易くなり、さらに高温の機械室温度を受けることによって温度式膨張弁の開弁動作が促進され、短時間の停止によっても圧縮機の再起動を容易にすることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記凝縮器と前記温度式膨張弁を接続する高圧液管と、前記蒸発器と前記圧縮機を接続する低圧配管を熱交換的に配設した熱交換部を形成し、前記感温部を前記熱交換部と圧縮機の間の低圧配管に設置したものである。
【００１７】
かかる構成とすることにより、圧縮機停止時においても、高温状態にある高圧配管と、低温状態にある低圧配管の間で熱移動がおこり、感温部取付け位置の温度上昇を速やかに行うことができ、これに伴って充分に温度式膨張弁の開弁が促進でき、冷凍サイクル中の圧力平衡を迅速に行うことができる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明するが、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における冷却ユニットの冷凍サイクル図である。
【００２０】
図１において、冷却ユニットは、内部が隔壁７によって冷却室５と機械室６に区画されている。また、冷凍サイクルは、圧縮機１、凝縮器２、温度式膨張弁３、蒸発器４を配管によって環状に連結することにより形成されている。そして、温度式膨張弁３と蒸発器４は、冷却室５に配置され、圧縮機１と凝縮器２は、機械室６に配置されている。
【００２１】
さらに、圧縮機１は、冷媒の吸入側である低圧配管１０と、圧縮冷媒の吐出側である高圧配管１１を具備し、低圧配管１０は、蒸発器４と接続され、高圧管１１は、凝縮器２と接続されている。
【００２２】
また、温度式膨張弁３の感温部８は、キャピラリチューブ９により、温度式膨張弁３と接続され、低圧配管１０に取付けられている。そして、感温部８の取付け位置は、隔壁７よりも圧縮機１に近い低圧配管１０上に設けられた取付け部１０ａに熱交換的に配設されている。
【００２３】
さらに、例客室５および機械室６それぞれにおいて、凝縮器用送風機１２、蒸発器用送風機１３が、それぞれ凝縮器２，蒸発器４の近傍に設置されている。
【００２４】
次に上記構成からなる冷却システムの動作について説明する。
【００２５】
圧縮機１の駆動に伴い、圧縮機１で圧縮された冷媒は、凝縮器２へと流れ、ここで凝縮器用送風機１２の送風作用によって熱交換が促進され、凝縮を完了し、過冷却冷媒となって温度式膨張弁３に流入する。
【００２６】
温度式膨張弁８を通過する際に冷媒は、ここで減圧膨張し、蒸発器４へ流れ、ここで蒸発して低圧配管１０を通り、圧縮機１に戻る。
【００２７】
上記冷媒が循環する状態において、感温部８は、低圧配管１０における取付け部１０ａの冷媒過熱度を検知し、周知の如くキャピラリチューブ９を介してガス圧力で温度式膨張弁３へ検知結果を伝達する。温度式膨張弁３は、前述のガス圧力に応じて弁体（図示せず）の開度を調節し、所定の冷媒過熱度となるように冷媒流量を調節する。
【００２８】
圧縮機１等の運転を制御する温度制御手段（図示せず）により、圧縮機１が停止すると、冷凍サイクル内の冷媒の流れが停止する。この時、取付け部１０ａの冷媒は飽和状態となり、感温部８は、運転停止直後のこの部分の過冷却度を適切と検知する。温度式膨張弁３は、圧縮機１の運転如何に関わらず、温度式膨張弁３部の圧力と、感温部８の取付け位置、すなわち、蒸発器４の出口側の温度より冷媒過熱度を検知し、所定の過熱度となるように弁を閉じていく。
【００２９】
したがって、停止時の圧力平衡に必要な凝縮器２に代表される高圧側から、蒸発器４に代表される低圧側への冷媒の移動が困難になり、高低圧間の差圧が保たれてしまう。
【００３０】
圧縮機１の停止時間の経過により、運転中高温であった圧縮機１から運転中低温であった低圧配管１０へ熱伝達により熱移動がおこる。これにより感温部８の取付け部１０ａの温度も徐々に上昇する。この時、取付け部１０ａは、機械室６内に位置するため、周囲の空気温度が高く、低圧配管１０の温度上昇を妨げることはない。
【００３１】
このとき、温度式膨張弁３の圧力は、自身が閉弁しているため、低温の冷却室５の温度に相当する飽和圧力となっている。したがって、感温部８の温度が上昇すると、見かけ上当該位置での過熱度が増加していることとなり、温度式膨張弁３は、徐々に開弁し、これに伴って高圧側の冷媒が低圧側に移動していく。かかる動作により、高圧配管１１と低圧配管１０の圧力差は小さくなっていく。
【００３２】
したがって、圧縮機１の再起動時には、高低圧の圧力差が極めて小さくなり、圧縮機１の再起動の障害となる要因は取り除かれた状態となる。その結果、小さい出力で圧縮機１を起動することが可能となり、圧縮機１の効率および冷凍サイクルの効率を高めることが可能となる。
【００３３】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における冷凍サイクル図である。なお、先の実施の形態１と同じ構成要件については同一の符号を付し、ここでは実施の形態１と相違するところを主体に説明する。
【００３４】
実施の形態１と相違するところは、凝縮器２と温度式膨張弁３をつなぐ高圧液管（高圧配管）１５の一部を低圧配管１０と接触するように引き回し、その接触部を熱交管部１４とした構成が相違している。そして、取付け部１０ａは、低圧配管１０上の熱交換部１４と圧縮機１の間に配置している。
【００３５】
次に上記構成からなる冷却システムの動作について説明する。ここでは、先の実施の形態１と異なる圧縮機１の停止後における動作を主体に説明する。
【００３６】
圧縮機１の停止後、温度式膨張弁３部の圧力が上昇する。これにより、取付け部１０ａにおける見かけ上の冷媒過熱度は、温度式膨張弁３の設定冷媒過熱度よりも小さくなるため、温度式膨張弁３は、圧縮機１の停止中にもかかわらず冷媒流量を減じるために閉弁していく。
【００３７】
時間の経過により、運転中高温であった圧縮機１から運転中低温であった低圧配管１０へ熱伝達により熱移動がおこる。これにより感温部８の取付け部１０ａの温度も徐々に上昇する。
【００３８】
また同時に、熱交換部１４を経由して、高圧液管１５からの熱も移動し、さらに取付け部１０ａの温度の上昇を促進する。この時、取付け部１０ａは、機械室６内に位置するため、周囲の空気温度が高く、低圧配管１０の温度上昇を妨げることはない。したがって、圧縮機１の再起動時には、高低圧の圧力差が極めて小さくなり、圧縮機１の再起動の障害となる要因は取り除かれた状態となる。
【００３９】
また、このときにおける温度式膨張弁３の圧力は、自身が閉弁しているため、低温の冷却室５の温度に相当する飽和圧力となっている。このため、感温部８の温度が上昇すると、見かけ上当該位置での過熱度が増加していることとなり、温度式膨張弁３は、徐々に開弁し、高圧の冷媒が低圧側に移動していく。かかる動作により、高圧配管１１と低圧配管１０の圧力差は小さくなっていく。
【００４０】
その結果、小さい出力で圧縮機１を起動することが可能となり、圧縮機１の効率及び冷凍サイクルの効率を高めることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、温度式膨張弁を用いた冷却ユニットに低トルクのモータを使用した圧縮機を用いることを可能にするもので、特性上停止時に閉弁し、停止中も高低圧の差圧を保つ温度膨張弁を採用することにより、低消費電力で、さらに温度式膨張弁によって絞り量が最適化されることで、冷却システム効率も向上し、省エネルギー化に多大な効果が期待できることから、冷蔵庫等の貯蔵装置あるいは自動販売機等のように、家電用機器から産業用機器まで広範囲に亘って利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態１における冷却ユニットの冷凍サイクル図
【図２】本発明の実施の形態２における冷却ユニットの冷凍サイクル図
【図３】従来例を示す冷却システムの冷凍サイクル図
【符号の説明】
【００４３】
１    圧縮機
２    凝縮器
３    温度式膨張弁
４    蒸発器
５    冷却室
６    機械室
８    感温部
１０    低圧配管
１０ａ  取付け部
１１    高圧配管
１４    熱交換部
１５    高圧液管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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