(57)【要約】【課題】常に適量の冷媒が圧縮機４に注入できるようにして冷凍効率の低下を抑制する。【解決手段】凝縮器５で凝縮して液化した冷媒の一部を抽出する抽出管２９、吐出冷媒温度を検出する感温筒３４、吐出冷媒温度を検出する温度検出器３５、抽出管２９の途中に設けられて感温筒３４により開閉度が制御されるサーモバルブ３１、該サーモバルブ３１と並列に接続されたキャピラリーチューブ３２、該キャピラリーチューブ３２の流路を開閉するキャピ弁３３、圧縮機４の運転が開始されてからの時間を計時すると共に、圧縮機の運転時間が所定時間より短く、かつ、冷媒の温度が所定温度以上の場合にのみキャピ弁３３を開くように制御するキャピ弁制御部３６とを備えて、圧縮機４が定常運転にはいるとキャピラリーチューブ３２を閉じて冷凍効率の低下を抑制する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも冷媒を圧縮する圧縮機、冷媒を凝縮させる凝縮器を備えた冷凍回路において、
前記凝縮器で凝縮して液化した冷媒の一部を抽出する抽出管と、
前記圧縮機の吐出管に取付けられた感温筒と、
前記圧縮機から吐出された冷媒の温度を検出する温度検出器と、
前記抽出管の途中に設けられて、前記感温筒により開閉度が制御されるサーモバルブと、
該サーモバルブと並列に接続されたキャピラリーチューブと、
該キャピラリーチューブの入口又は出口に設けられて、当該キャピラリーチューブの流路を開閉するキャピ弁と、
前記圧縮機の運転が開始されてからの時間を計時すると共に、前記圧縮機の運転時間が所定時間より短く、かつ、冷媒の温度が所定温度以上の場合にのみ前記キャピ弁を開くように制御するキャピ弁制御部とを備えることを特徴とする冷凍回路。
【請求項２】
前記圧縮機が、固定歯と、該固定歯に当接して圧縮室を形成すると共に、当該固定歯に対して揺動して圧縮室の空間容積を変化させる揺動歯を備えたスクロール圧縮機で有ることを特徴とする請求項１記載の冷凍回路。
【請求項３】
前記凝縮器で凝縮することにより液化した冷媒を貯留するレシーバタンクを備え、前記抽出管が当該レシーバタンクから液化した冷媒を抽出することを特徴とする請求項１又は２記載の冷凍回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路中で液化した冷媒の一部を圧縮機に戻して、当該圧縮機における圧縮室等を冷却することにより圧縮効率を向上させた圧縮機を備える冷凍回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷凍回路では、冷媒を圧縮機で圧縮して回路中を循環させるようにしている。このとき、圧縮過程における冷媒の温度や圧縮室の温度が高くなると圧縮効率が低下したり、圧縮室を構成する部材の摩耗が激しくなったりする。
【０００３】
そこで、冷凍回路で液化した冷媒の一部を抽出して、当該圧縮機の圧縮室等を冷却する構成が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
図４は、冷凍回路中に設けられたレシーバタンク１０１（受液器）から液化した冷媒の一部を抽出して圧縮機１０２に供給することにより、当該圧縮機１０２における図示しない圧縮室等を冷却するようにした冷凍回路の部分構成図を示した図である。
【０００５】
圧縮機１０２で圧縮された冷媒は、凝縮器１０３で液化して、一旦レシーバタンク１０１に貯留された後に供出される。
【０００６】
そこで、抽出管１０４により液化した冷媒の一部を抽出して、サーモバルブ１０５を介して圧縮機１０２に注入するようになっている。
【０００７】
このサーモバルブ１０５の開度は、圧縮機１０２の吐出側配管１０６に設けられた感温筒１０７により制御されて、その開度に応じた冷媒量が圧縮機１０２に注入されるようになっている。
【０００８】
即ち、圧縮機１０２から吐出された冷媒の温度が高いことは、当該圧縮機１０２における圧縮室等の温度も高いことを意味している。圧縮室の温度が高いと、当該圧縮室に吸入された冷媒は、その熱で加熱されてしまうため、吸入量が少なくなってしまい圧縮効率が低下する。
【０００９】
そこで、かかる場合にはサーモバルブ１０５の開度を大きくして、圧縮機１０２への冷媒の注入量を多くし、当該冷媒の温度が低い場合にはサーモバルブ１０５の開度を小さくして、注入量を少なくするようにしている。
【００１０】
ところが、この感温筒１０７は内部にガスが封入されて、温度変化に応じてガスが体積変化するのを利用してサーモバルブ１０５の開度を制御する構成であるため、温度変化に対する応答が遅く、例えば圧縮機１０２の起動時等においては、室温から吐出冷媒の温度になるまで時間を要し（感温筒１０７等の構成部材がこの温度に達するまでの時間）、この間はサーモバルブ１０５の制御は適正に行えない。
【００１１】
このため、サーモバルブ１０５と並列にキャピラリーチューブ１０８が接続されて、かかる圧縮機１０２の起動時等においてサーモバルブ１０５が閉じている場合でもキャピラリーチューブ１０８を介して冷媒が注入できるようにしている。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００１−２８０７６０号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、キャピラリーチューブ１０８をサーモバルブ１０５に並列接続した構成では、後述するように過剰の冷媒が注入されてしまう場合が発生する不都合があった。
【００１４】
即ち、キャピラリーチューブ１０８は圧縮機１０２の運転開始時等において、感温筒１０７によるサーモバルブ１０５の制御の遅れを補う目的で設けられているが、当該キャピラリーチューブ１０８は細管であり、流量制御の機能を持たないため、キャピラリーチューブ１０８をサーモバルブ１０５に並列接続すると、常にこのキャピラリーチューブ１０８を介して冷媒が圧縮機１０２に供給されるようになる。
【００１５】
従って、圧縮機１０２が定常運転状態に達して、サーモバルブ１０５による注入冷媒量の制御が十分に行えるようになっても、当該キャピラリーチューブ１０８を介して冷媒が注入される。
【００１６】
かかるキャピラリーチューブ１０８を介して注入される冷媒は、圧縮機１０２の状態に関わらず注入されるので、当該圧縮機１０２に注入される冷媒量が過剰になる場合が生じ、その分冷凍回路で利用できる冷媒量が少なくなって冷凍効率を低下させてしまう。
【００１７】
そこで、本発明は、常に適量の冷媒が圧縮機に注入できるようにして、かかる冷凍効率の低下を抑制できるようにした冷凍回路を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、少なくとも冷媒を圧縮する圧縮機、冷媒を凝縮させる凝縮器を備えた冷凍回路において、凝縮器で凝縮して液化した冷媒の一部を抽出する抽出管と、圧縮機の吐出管に取付けられた感温筒と、圧縮機から吐出された冷媒の温度を検出する温度検出器と、抽出管の途中に設けられて、感温筒により開閉度が制御されるサーモバルブと、該サーモバルブと並列に接続されたキャピラリーチューブと、該キャピラリーチューブの入口又は出口に設けられて、当該キャピラリーチューブの流路を開閉するキャピ弁と、圧縮機の運転が開始されてからの時間を計時すると共に、圧縮機の運転時間が所定時間より短く、かつ、冷媒の温度が所定温度以上の場合にのみキャピ弁を開くように制御するキャピ弁制御部とを備えて、常に適量の冷媒が圧縮機に注入できるようにして、冷凍効率の低下を抑制できるようにしたことを特徴とする。
【００１９】
請求項２にかかる発明は、圧縮機が、固定歯と、該固定歯に当接して圧縮室を形成すると共に、当該固定歯に対して揺動して圧縮室の空間容積を変化させる揺動歯を備えたスクロール圧縮機で有ることを特徴とする。
【００２０】
請求項３にかかる発明は、凝縮器で凝縮することにより液化した冷媒を貯留するレシーバタンクを備え、抽出管が当該レシーバタンクから液化した冷媒を抽出することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図１は本発明に適用される冷凍回路の概略構成を示す図で、当該冷凍回路１は圧縮機４や凝縮器５等を備えて室外等に配設される室外ユニット２と、膨張弁６や蒸発器７等を備えて熱利用空間側に配設される室内ユニット３とを主要構成としている。
【００２２】
なお、本実施の形態では冷凍回路１により冷熱を利用する場合について説明するが、温熱を利用する場合も適用可能であることは言うまでもない。また、冷媒として従来から用いられているＨＦＣ冷媒等を例に説明するが二酸化炭素冷媒を用いても良い。
【００２３】
そして、室外ユニット２における圧縮機４で圧縮された冷媒は、凝縮器５で凝縮して液化する。液化された冷媒は、冷媒配管により室内ユニット３に送られ、膨張弁６で膨張されて蒸発器７で蒸発することにより冷熱を発生する。その後冷媒は冷媒配管により室外ユニット２に戻り圧縮機４で圧縮される。
【００２４】
図２は、このような室外ユニット２の構成を詳細に示した図である。また、図３は本発明の要部を示す図である。
【００２５】
当該室外ユニット２は、ストレーナ１１、アキュムレータ１２、圧縮機４、オイルセパレータ１３、凝縮器５、レシーバタンク１４、フィルタドライヤ１５等を備えて、冷媒はこの順序に循環する。
【００２６】
また、室外ユニット２は、冷媒注入装置２０を備えて、レシーバタンク１４に貯留されている液化冷媒の一部を圧縮機４に注入できるようになっている。
【００２７】
ストレーナ１１は、室内ユニット３から室外ユニット２に戻った冷媒に含まれる不純物（摩耗粉等のゴミ）を除去するものである。アキュムレータ１２は、ストレーナ１１からの冷媒を気液分離して、圧縮機４で液圧縮が起きないように、気体の冷媒のみを当該圧縮機４に供給できるようにするものである。
【００２８】
圧縮機４は、図示しない圧縮室やモータを備えて、当該モータの動力により圧縮室の空間容積を拡大してアキュムレータ１２から供給される気体の冷媒を吸気し、その後当該圧縮室の空間容積を縮小して冷媒を圧縮するものである。
【００２９】
この圧縮機４には、ケース内の圧力を検出する高圧センサ２１、低圧センサ２２及び高圧圧力計２３が設けられると共に、高圧センサ２１や低圧センサ２２に制御回路２４が接続されている。
【００３０】
そして、制御回路２４は低圧センサ２２からの信号に基づき当該圧縮機４の運転停止の制御を行い、また高圧センサ２１からの信号が所定レベルを超えたときに圧縮機４を強制停止させて予め設定された異常圧力以上にならないようにしている。このときの圧力は、高圧圧力計２３により視認可能になっている。
【００３１】
オイルセパレータ１３は、圧縮機４内における各種の摺動部（例えば、モータの回転軸や圧縮室を形成する複数の部材間の当接部）を潤滑した潤滑油のうち冷媒と共に吐出された潤滑油を分離するもので、分離された潤滑油は潤滑油戻管２５を介して圧縮機４に戻るようになっている。
【００３２】
凝縮器５は、圧縮されて高温高圧になった冷媒と外気とを熱交換させて、当該冷媒を凝縮させるもので、外気は送風機２６により送風されている。
【００３３】
なお、冷媒としてＨＦＣ冷媒等が用いられている場合には、冷媒はこの凝縮器５で凝縮することにより凝縮して液化する。
【００３４】
レシーバタンク１４は、凝縮器５で液化した冷媒を貯留するもので、室内ユニット３側での熱負荷の変動に対して過不足無く冷媒が供給できるようにしている。
【００３５】
このレシーバタンク１４には、可溶栓２７が設けられて、例えば室外ユニット２を収納する家屋が火災を起したような場合に、その熱で冷凍回路１中の冷媒が加熱されて破裂しないように、所定の温度（可溶栓２７の融点）になると溶融して冷凍回路１内の冷媒を大気に放出することで破裂を防止している。
【００３６】
フィルタドライヤ１５は、冷媒に水分が含まれていると室内ユニット３における蒸発器７で蒸発した際に、この水分が凍り、冷媒回路を詰らせたりしないように、当該水分を除去するものあり、モイスチャーインジケータ２８は循環する冷媒を視認するため等に用いられるものである。
【００３７】
また、冷媒注入装置２０は、抽出管２９、ストレーナ３０、サーモバルブ３１、キャピラリーチューブ３２、キャピ弁３３、感温筒３４、温度検出器３５、キャピ弁制御部３６、注入制御弁３７等を有して、先に述べたようにレシーバタンク１４に貯留されている液化冷媒の一部を圧縮機４に注入している。
【００３８】
抽出管２９は、レシーバタンク１４に接続されて、当該レシーバタンク１４に貯留されている液化した冷媒を抽出するものであり、ストレーナ３０は抽出した冷媒に含まれるゴミを除去するものである。
【００３９】
なお、抽出管２９は液化した冷媒の一部を抽出して圧縮機に注入できるようにするためのものであるため、レシーバタンク１４に接続するばかりでなく凝縮器５より室内ユニット３側の冷媒配管に接続しても良い。
【００４０】
このように、凝縮器５より室内ユニット３側の冷媒配管に接続する構成にすると、レシーバタンク１４を持たない冷凍回路においても本発明が適用可能になり、利用範囲が広まる利点がある。
【００４１】
感温筒３４は、圧縮機４の吐出管３８に密着して取付けられて、吐出冷媒の温度により体積膨張することにより温度を検出するものであり、サーモバルブ３１は感温筒３４の温度検出結果により弁の開度が制御されて圧縮機４に注入する冷媒量を制御するためのものである。
【００４２】
キャピラリーチューブ３２は、圧縮機４の起動時等におけるように感温筒３４によるサーモバルブ３１の制御の遅れを補う目的で、サーモバルブ３１に並列に接続されたものである。
【００４３】
キャピ弁３３は電磁弁等からなり、キャピラリーチューブ３２の流路に冷媒を流すか否かを制御するためにキャピラリーチューブ３２の入口又は出口に設けられている（図２では入口に設けている）。温度検出器３５は、圧縮機４からの吐出冷媒の温度を検出するものである。
【００４４】
キャピ弁制御部３６は、キャピ弁３３を制御するもので、温度検出器３５からの信号が当該キャピ弁制御部３６に入力して、圧縮機４が運転開始されてから所定時間内に吐出冷媒の温度が所定温度以上になると、キャピラリーチューブ３２にも冷媒が流れるようにし、当該条件以外のときはキャピラリーチューブ３２に冷媒が流れないように制御している。
【００４５】
なお、所定時間とは、サーモバルブ３１による冷媒注入制御が十分に行えるようになるまでの時間である。以下、この所定時間を所定時間Ｔｏと記載し、圧縮機４が運転開始してからの時間を運転時間Ｔと記載する。
【００４６】
また、所定温度とは圧縮機４への冷媒注入を開始する温度であって、これらは圧縮機４の容量等に応じて適宜設定される。以下、この所定温度を所定温度Ｈｏと記載し、圧縮機４からの吐出冷媒の温度を吐出冷媒温度Ｈと記載する。
【００４７】
注入制御弁３７は、電磁弁等からなり、圧縮機４の運転停止と連動して抽出管２９を開閉するものである。
【００４８】
このような構成で、圧縮機４の運転が開始されると、キャピ弁制御部３６は運転開始からの運転時間Ｔを計時すると共に、注入制御弁３７が開き、また温度検出器３５が吐出冷媒温度Ｈを検出する。
【００４９】
圧縮開始時においては、圧縮室等の温度は、当該圧縮室を形成する部材の熱容量等のため吐出冷媒の温度に比べ低いので、直ちにレシーバタンク１４から液化冷媒を当該圧縮機４に注入する必要がない。
【００５０】
そこで、キャピ弁制御部３６は、運転時間Ｔが所定時間Ｔｏより短く（Ｔ＜Ｔｏ）、吐出冷媒温度Ｈが所定温度Ｈｏより低い（Ｈ＜Ｈｏ）場合には、キャピ弁３３を閉じた状態にする。これによりキャピラリーチューブ３２を介してレシーバタンク１４から圧縮機４に冷媒は注入されない状態となる。
【００５１】
このような状態で、吐出冷媒温度Ｈは徐々に高くなり、ついには所定温度Ｈｏより高くなる（Ｈ≧Ｈｏ）。
【００５２】
このとき、感温筒３４は吐出冷媒温度Ｈを検出しているが、運転開始時には感温筒３４は室温であるため、当該感温筒３４の温度が吐出冷媒温度Ｈに達するまでの間は、サーモバルブ３１を十分に制御することができず、吐出冷媒温度Ｈに見合う冷媒量を当該サーモバルブ３１を介して圧縮機４に注入することができない。
【００５３】
そこで、キャピ弁制御部３６は、吐出冷媒温度Ｈが所定温度Ｈｏより高くなると（Ｈ≧Ｈｏ）、キャピ弁３３を開いた状態にする。これにより、サーモバルブ３１が閉じた状態でもキャピラリーチューブ３２を介してレシーバタンク１４から圧縮機４に冷媒が注入されるようになる。
【００５４】
次に、運転時間Ｔが所定時間Ｔｏに達すると（Ｔ≧Ｔｏ）、感温筒３４の温度も所定温度Ｈｏの近傍まで上昇して、サーモバルブ３１を十分に制御できる状態になるので、キャピ弁制御部３６はキャピ弁３３を閉じた状態にする。
【００５５】
これによりレシーバタンク１４からの液化冷媒は、キャピラリーチューブ３２を介して圧縮機４に注入されず、サーモバルブ３１を介してのみ注入されるようになる。
【００５６】
従って、圧縮機４の起動時にはキャピラリーチューブ３２を介して液化冷媒が注入され、当該圧縮機４が定常運転状態に達するとサーモバルブ３１のみを介して液化冷媒が注入されるようになって、過剰な液化冷媒の注入が防止でき、冷凍効率の低下が抑制できるようになる。
【００５７】
ところで、このような冷凍回路に適用される圧縮機４、スクロール圧縮機、ロータリ圧縮機、ピストン圧縮機等の種々の構成の圧縮機の適用が可能であるが、後述するようにスクロール圧縮機が特に好ましい。加えて、複数の圧縮室を備えて多段圧縮する圧縮機にも適用できることを付言する。
【００５８】
このスクロール圧縮機は、螺旋状の歯が鏡板に立設された固定歯及び揺動歯とを備えて、これら固定歯及び揺動歯が当接して圧縮室を形成すると共に、当該固定歯に対して揺動歯が揺動して圧縮室の空間容積を変化させることで、当該圧縮室内の冷媒を圧縮する。
【００５９】
このように揺動歯や固定歯の歯先が互いに当接摺動して、圧縮室の機密性を保ちながら圧縮室の空間容積を変化させる構成であるため、圧縮や摺動等により発生した熱は鏡板を伝達してケースに拡散し、そこから大気に凝縮され、他の構成の圧縮機より長い特徴がある。このため揺動歯や固定歯の冷却を効率的に行う必要があり、本発明が有用となる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、
少なくとも冷媒を圧縮する圧縮機、冷媒を凝縮させる凝縮器を備えた冷凍回路において、凝縮器で凝縮して液化した冷媒の一部を抽出する抽出管と、圧縮機の吐出管に取付けられた感温筒と、圧縮機から吐出された冷媒の温度を検出する温度検出器と、抽出管の途中に設けられて、感温筒により開閉度が制御されるサーモバルブと、該サーモバルブと並列に接続されたキャピラリーチューブと、該キャピラリーチューブの入口又は出口に設けられて、当該キャピラリーチューブの流路を開閉するキャピ弁と、圧縮機の運転が開始されてからの時間を計時すると共に、圧縮機の運転時間が所定時間より短く、かつ、冷媒の温度が所定温度以上の場合にのみキャピ弁を開くように制御するキャピ弁制御部とを備えたので、常に適量の冷媒が圧縮機に注入できるようになり冷凍効率の低下を抑制できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の説明に適用される冷凍回路の概略構成図である。
【図２】室外ユニットの詳細構成を示す図である。
【図３】発明の要部を示す図である。
【図４】従来の技術の説明に適用される冷凍回路の部分図である。
【符号の説明】
１  冷凍回路
２  室外ユニット
３  室内ユニット
４  圧縮機
５  凝縮器
１４  レシーバタンク
２０  冷媒注入装置
２９  抽出管
３０  ストレーナ
３１  サーモバルブ
３２  キャピラリーチューブ
３３  キャピ弁
３４  感温筒
３５  温度検出器
３６  キャピ弁制御部
３７  注入制御弁
３８  吐出管
【図１】
2004293800.tif 000003
【図２】
2004293800.tif 000004
【図３】
2004293800.tif 000005
【図４】
2004293800.tif 000006