(57)【要約】【課題】レシーバタンク１４からの冷媒の一部を抽出して圧縮機に注入する際に、注入量を制御する電子膨張弁３７を設けると共に、冷凍回路が運転停止した際に当該電子膨張弁３７に逆圧がかかり損傷を与えないようにする。【解決手段】レシーバタンク１４に貯留されている液化した冷媒の一部を抽出する抽出管２９と、圧縮機４から吐出された冷媒の温度を検出する温度検出器３５と、抽出管２９の途中に設けられて、温度検出器３５の検出結果に基づき弁の開度が制御される電子膨張弁３７と、圧縮機４と電子膨張弁３７との間の抽出管２９に設けられて、圧縮機４側の圧力が電子膨張弁３７側の圧力より高くなった場合には弁を閉じる逆止弁３１とを設ける。これにより、冷凍回路が停止しているときであっても、電子膨張弁３７に逆圧がかかり損傷を与えないようにする。【選択図】      図２
2004293799.tif 000002
【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、前記温度検出器の検出結果に基づき弁の開度が制御される電子膨張弁と、
前記圧縮機と電子膨張弁との間の前記抽出管に設けられて、前記電子膨張弁から前記圧縮機へのみ冷媒を流す逆止弁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、ストレーナ１０８でその冷媒に含まれる不純物（摩耗粉等のゴミ）を除去した後に電子膨張弁１０５により流量を制御して圧縮機１０２に注入するようになっている。
【０００７】
電子膨張弁１０５の開度制御は、圧縮機１０２からの吐出冷媒温度を検出する温度検出器からの信号に基づき制御器１０７が行う。
【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、かかる場合には制御器１０７は電子膨張弁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電子膨張弁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】
このような電子膨張弁１０５の構成としては種々提案され、例えば図５及び図６に示すようなものがある（特許文献１，２参照）。
【００１１】
図５に示す電子膨張弁は、円錐形状の弁体１１１、ロータ１１２、ステータ１１３、ケース１１４、雄ねじ部１１５、支持板１１６、第１配管１１７、第２配管１１８、弁座１１９等を備えて、ロータ１１２とステータ１１３とによりモータが構成され、雄ねじ部１１５と支持板１１６とは螺合している。
【００１２】
これにより、モータの回転に応じて支持板１１６に螺合している雄ねじ部１１５が進退して、その先端の弁体１１１が弁座１１９と離接する。
【００１３】
このとき、第１配管から冷媒が流入して、弁体１１１と弁座１１９との隙間で流量調整されながら、当該隙間を通過する際に膨張して第２配管から流出する。
【００１４】
また、図６に示す電子膨張弁は、ソレノイドコイル１２１、固定鉄心１２８、ストッパ１２９、可動鉄心１２２、ピストン１２３、復帰バネ１２４、ノズル１２５、細穴１２６、絞り穴１２７、連通穴１３０等を備えている。なお、細穴１２６は複数設けられ、各細穴１２６の穴位置はそれぞれ異なる位置に設定されている。
【００１５】
そして、可動鉄心１２２は、ソレノイドコイル１２１により磁力を受けて進退し、これにより当該可動鉄心１２２の先端に固着されたピストン１２３がノズル１２５に挿入される挿入量に応じて複数の細穴１２６の閉塞状態が調整されるようになっている。
【００１６】
冷媒は、固定鉄心１２８から流入し、絞り穴１２７及び細穴１２６を通り連通穴１３０に流入し、この連通穴１３０からストッパ１２９を経て流出する。
【００１７】
絞り穴１２７を通過する際に冷媒は絞られ、また細穴１２６の閉塞状態に応じて流量が制御される。
【００１８】
【特許文献１】
特開平１０−８９５２３号公報
【特許文献２】
特開平１０−１６０２９０号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示すような構成では、冷凍回路が運転停止した際等において電子膨張弁に加わる圧力関係が逆転してしまい、当該電子膨張弁に損傷を与えてしまう場合があった。
【００２０】
即ち、図５に示すような構成の電子膨張弁では、第１配管１１７側がレシーバタンク１０１に接続され、第２配管１１８側が圧縮機に接続される構成であり、第１配管１１７が第２配管１１８より高圧になっている。
【００２１】
ところが、冷凍回路が停止された状態では、第２配管１１８が第１配管１１７より高圧になる場合があり、かかる場合には、圧縮機１０２からの圧力により弁体１１１がロータ１１２側に力を受ける。
【００２２】
このとき弁体１１１に設けられている雄ねじ部１１５は支持板１１６と螺合しているので、当該雄ねじ部１１５は移動することができないが、大きな圧力が圧縮機１０２から作用すると、その力により雄ねじ部１１５と支持板１１６との螺合が強制的に解除されてしまい、雄ねじ部１１５や支持板１１６のネジ山がつぶれたり傷ついたりして損傷を受けてしまうことがある。
【００２３】
また、図６に示すような構成の電子膨張弁では、固定鉄心１２８側がレシーバタンク１０１に接続され、ストッパ１２９側が圧縮機に接続される構成であり、固定鉄心１２８側がストッパ１２９側より高圧になっている。
【００２４】
ところが、冷凍回路が停止された状態では、ストッパ１２９側が固定鉄心１２８側より高圧になる場合があり、かかる場合には圧縮機１０２からの圧力により可動鉄心１２２が固定鉄心１２８側に力を受けて、ピストン１２３は復帰バネ１２４に抗してノズル１２５に押込まれるようになる。
【００２５】
このとき、冷媒の流れはストッパ１２９側からノズル１２５側に流れるため、当該冷媒に圧縮機１０２内において発生した摩耗粉等のゴミがあると、このゴミがノズル１２５とピストン１２３の間に挟まりピストン１２３を傷つけたり、当該ピストン１２３の動きを悪くしたりすることがある。
【００２６】
そこで、本発明は、冷凍回路が停止しているときであっても、電子膨張弁が損傷を受けないようにした冷凍回路を提供することを目的とする。
【００２７】
【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、温度検出器の検出結果に基づき弁の開度が制御される電子膨張弁と、圧縮機と電子膨張弁との間の抽出管に設けられて、電子膨張弁から圧縮機へのみ冷媒を流す逆止弁とを備えて、冷凍回路が停止しているときであっても、電子膨張弁が損傷を受けないようにしたことを特徴とする。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
【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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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等するために用いられるものである。
【００４６】
また、冷媒注入装置２０は、抽出管２９、ストレーナ３０、逆止弁３１、温度検出器３５、制御器３６、電子膨張弁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。
【００４７】
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。
【００４８】
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の出口冷媒配管に接続しても良い。
【００４９】
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。
【００５０】
電子膨張弁３７は、図５や図６等の公知の電子膨張弁で、圧縮機４の運転停止と連動して抽出管２９を開閉し、かつ、当該圧縮機４に供給される冷媒を絞ると共に流量調整するものである。
【００５１】
温度検出器３５は、圧縮機４から吐出される冷媒の温度を検出するものであり、その出力は制御器３６に入力して吐出冷媒の温度に応じて電子膨張弁３７の開度を調整する。また、冷凍回路の運転が停止された場合には、電子膨張弁３７を全閉状態にする。
【００５２】
逆止弁３１は、電子膨張弁３７から圧縮機４へのみ冷媒を流すものであり、冷凍回路の運転が停止された場合等において、電子膨張弁３７の圧縮機４側の圧力がレシーバタンク１４側の圧力より大きくなるような場合に、弁が閉じて当該圧力関係がそのまま電子膨張弁３７に加わらないようにするものである。
【００５３】
このような構成で、圧縮機４の運転が開始されると、制御器３６は温度検出器３５からの信号に基づき電子膨張弁３７の開度を制御する。
【００５４】
例えば、圧縮機４からの吐出冷媒温度が高いときには、電子膨張弁３７の開度を大きくして、圧縮機４に注入する冷媒量を多くし、逆に圧縮機４からの吐出冷媒温度が低いときには、電子膨張弁３７の開度を小さくして、圧縮機４に注入する冷媒量を少なくする。
【００５５】
また、圧縮機４が停止したときには、電子膨張弁３７を全閉状態にする。
【００５６】
このとき、電子膨張弁３７の圧縮機４側の圧力がレシーバタンク１４側の圧力より大きくなるような場合でも、逆止弁３１が弁を閉じることにより逆圧が電子膨張弁３７に加わらないようにする。
【００５７】
従って、電子膨張弁３７に逆圧が係ることにより当該電子膨張弁３７に損傷が発生するのを防止することが可能になり、信頼性が向上すると共に寿命が長くなる。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、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、温度検出器の検出結果に基づき弁の開度が制御される電子膨張弁と、圧縮機と電子膨張弁との間の抽出管に設けられて、電子膨張弁から圧縮機へのみ冷媒を流す逆止弁とを備えたので、冷凍回路が停止しているときであっても、電子膨張弁が損傷を受けないようになり信頼性が向上すると共に寿命が長くなる。
【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。
【図５】従来の技術の説明に適用される電子膨張弁の構成を示す図である。
【図６】図５に代る電子膨張弁の構成を示す図である。
【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  逆止弁
３５  温度検出器
３６  制御器
３７  電子膨張弁
【図１】
2004293799.tif 000003
【図２】
2004293799.tif 000004
【図３】
2004293799.tif 000005
【図４】
2004293799.tif 000006
【図５】
2004293799.tif 000007
【図６】
2004293799.tif 000008