(57)【要約】【課題】圧力損失が小さく、冷媒流量を極力減じることなく冷媒の膨張を行うことができ、エンタルピ差をより大きくするとともに、冷媒温度を低くすることによって大きな冷凍能力と高い効率を確保することができる冷凍装置を提供すること。【解決手段】圧縮機１、凝縮器２、膨張機構１０及び蒸発器３を冷媒配管４〜８で接続して構成される冷凍装置において、前記膨張機構１０をボルテックスチューブ１２を含んで構成し、該ボルテックスチューブ１２に前記凝縮器２からの高圧冷媒を導入してその内部で渦流を発生させ、該渦流によって発生する負圧によって前記蒸発器３からの低温ガス冷媒をボルテックスチューブ１２内に吸引し、該低温ガス冷媒と前記高圧冷媒とをミキシングして低温液冷媒と高温ガス冷媒とに熱分離し、低温液冷媒を前記蒸発器３に導入し、高温ガス冷媒を前記圧縮機１に導入するようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、膨張機構及び蒸発器を冷媒配管で接続して構成される冷凍装置において、
前記膨張機構をボルテックスチューブを含んで構成し、該ボルテックスチューブに前記凝縮器からの高圧冷媒を導入してその内部で渦流を発生させ、該渦流によって発生する負圧によって前記蒸発器からの低温ガス冷媒をボルテックスチューブ内に吸引し、該低温ガス冷媒と前記高圧冷媒とをミキシングして低温液冷媒と高温ガス冷媒とに熱分離し、低温液冷媒を前記蒸発器に導入し、高温ガス冷媒を前記圧縮機に導入するようにしたことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
前記凝縮器と前記膨張機構とを接続する冷媒配管にプレ膨張弁を設けたことを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記プレ膨張弁の開度を前記蒸発器からの低温ガス冷媒の温度に基づいて制御することを特徴とする請求項２記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記膨張機構において熱分離された低温液冷媒の一部を高温ガス冷媒とミキシングして前記圧縮機に導入するようにしたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルテックスチューブを利用した膨張機構を用いた冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、膨張機構及び蒸発器を冷媒配管で接続して構成され、凝縮器において凝縮した高圧液冷媒を膨張機構によって膨張させて減圧し、この減圧された低圧液冷媒を蒸発器で蒸発させ、そのときの蒸発潜熱によって冷却を行うものである。
【０００３】
ところで、斯かる冷凍装置の膨張機構としては、今までは膨張弁やキャピラリーチューブ等の絞り機構を利用するものが主流であるが、その他としては高速ジェット噴流によって液冷媒を膨張させるエジェクタ、ボルテックスチューブを利用するもの等が知られている。
【０００４】
絞り機構を利用した一例としては、冷媒配管に膨張弁を設け、この膨張弁の開度を調節することによって冷媒の膨張の程度を調整するようにしたものであって、冷媒の温度や圧力を基準として膨張弁の開度を調節するものが一般的である。尚、膨張弁の開度を調節する手段としては、モータを使用するものや液体の体積が温度によって変化することを利用するもの等が知られている。
【０００５】
又、キャピラリーチューブは細管の管路抵抗による絞り作用を利用したものであって、冷媒の膨張の程度はほぼ一定である。
【０００６】
更に、エジェクタを用いる方式は、ノズルと拡大管及びベンチュリで構成される装置によって高圧冷媒をノズルからジェット噴射し、蒸発器にて蒸発したガス冷媒をベンチュリ効果によって吸引し、吸引したガス冷媒と基本的には液冷媒であるジェット噴流とをミキシングしながら拡大管の断面積変化に伴う圧力降下によって冷媒を膨張させるものである。
【０００７】
一方、冷凍サイクルにおける膨張機構にボルテックスチューブを利用したものとしては、ボルテックスチューブを用いた冷凍サイクル冷凍機等が特許文献１，２等において提案されている。
【特許文献１】特開平８−３０３８７９号公報
【特許文献２】特開平８−３１３０７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、冷凍装置の冷凍能力は熱量として冷媒の持つエンタルピ差と冷媒流量の積で表され、どこまで冷やせるかは冷媒温度に係わる。つまり、冷凍能力を大きくしつつ低温まで冷却するためには、利用することができるエンタルピ差を大きくし、且つ、冷媒を低温にする必要があり、そのために冷媒を絞って大きく膨張させる必要があるが、冷媒の膨張を大きくすれば冷媒流量が少なくなり、期待する程は冷凍能力が大きくならないという問題がある。
【０００９】
膨張機構として絞り機構を利用するものは、膨張弁で冷媒の流量を減少させることによって冷媒を膨張させるものであるため、必然的に圧力損失が大きく、冷媒温度を下げると冷媒循環量が減少するという特性を持っている。このため、圧力損失が大きい分だけ多くの動力を必要とするという欠点がある。又、膨張弁の開閉により絞り量を調節するものであるため、膨張弁の開閉機構とこれを駆動するためのアクチュエータが必要であり、故障の機会が多いという欠点も有している。
【００１０】
更に、絞り機構により冷媒流量を減じることによって冷媒の膨張を行うものであるため、冷媒温度をより低くしようとすると、冷媒の流量を一層減じることになる。
【００１１】
又、膨張機構としてキャピラリーチューブを用いる方式では、キャピラリーチューブはそもそも細管であって可動部品を有さないために故障の機会は少ないものの、管路抵抗による絞り作用を利用したものであるため、絞り機構を用いたものと本質的には同じであり、管路抵抗は流速の関数であるために負荷変動に対する追従性が大幅に劣るという特性を有している。  
更に、高速ジェット噴流によって冷媒を膨張をさせるエジェクタ方式は、基本的には絞り機構に頼っていないために圧力損失は小さく、高効率であると言われているが、エジェクタと気液分離器の２つの構成要素から成り立っているために容積が大きくなるという欠点を有している。
【００１２】
又、前記特許文献１，２において提案されている冷凍装置は、何れもボルテックスチューブでの渦流を熱分離の手段として利用しているものの、汎用の冷凍サイクルには利用しづらいという問題を有している。ボルテックスチューブは、渦流によって高温と低温に熱分離するものであり、一次冷媒を２分して低温冷媒を生成するために低温冷媒の流量が減少するという欠点を有している。しかも、ボルテックスチューブから出た高温冷媒を凝縮器の上流に戻す構成が採用されているため、圧力の低い方から高い方へ冷媒を戻すという矛盾がある。
【００１３】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、圧力損失が小さく、冷媒流量を極力減じることなく冷媒の膨張を行うことができ、エンタルピ差をより大きくするとともに、冷媒温度を低くすることによって大きな冷凍能力と高い効率を確保することができる冷凍装置を提供することである。
【００１４】
又、本発明の第２の目的は、耐久性に優れ、多種多様な冷媒に適用することができる膨張機構を備えた安価な冷凍装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、圧縮機、凝縮器、膨張機構及び蒸発器を冷媒配管で順次接続して構成される冷凍装置において、前記膨張機構をボルテックスチューブを含んで構成し、該ボルテックスチューブに前記凝縮器からの高圧冷媒を導入してその内部で渦流を発生させ、該渦流によって発生する負圧によって前記蒸発器からの低温ガス冷媒をボルテックスチューブ内に吸引し、該低温ガス冷媒と前記高圧冷媒とをミキシングして低温液冷媒と高温ガス冷媒とに熱分離し、低温液冷媒を前記蒸発器に導入し、高温ガス冷媒を前記圧縮機に導入するようにしたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記凝縮器と前記膨張機構とを接続する冷媒配管にプレ膨張弁を設けたことを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記プレ膨張弁の開度を前記蒸発器からの低温ガス冷媒の温度に基づいて制御することを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記膨張機構において熱分離された低温液冷媒の一部を高温ガス冷媒とミキシングして前記圧縮機に導入するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１記載の発明によれば、ボルテックスチューブによる膨張と熱分離及び気液分離機能によって冷媒を等エントロピ膨張させる膨張機構を用いたため、該膨張機構での冷媒の圧力損失が小さく抑えられ、蒸発器へ供給する冷媒の流量を極力減じることなく、冷媒のエンタルピ差をより大きく、且つ、冷媒温度を低くすることができ、冷凍能力が大きくて効率の高い冷凍装置を得ることができる。
【００２０】
又、膨張機構には可動部が存在しないため、該膨張機構の耐久性が高められるとともに、膨張機構において膨張と気液分離を同時に行うようにしたため、冷凍装置の小型化と低コスト化が実現される。
【００２１】
更に、膨張機構は多種多様な冷媒に適用することができ、この膨張機構を用いても、従来の冷凍サイクルを殆どそのまま使用することができるため、現在稼働中の冷凍装置を冷凍能力が大きい高効率なものに改良することも容易に可能である。
【００２２】
請求項２記載の発明によれば、凝縮器と膨張機構とを接続する冷媒配管にプレ膨張弁を設けたため、凝縮器で凝縮した液冷媒は、プレ膨張弁にて断熱膨張した後に膨張機構へと導入される。このため、膨張機構に流入する冷媒の体積が増大することとなり、膨張機構のボルテックスチューブ内に接線方向に噴き出す冷媒の流速も増大し、この結果、ボルテックスチューブ内での渦流の流速が増大し、渦流の中心部の負圧も大きくなり、ボルテックスチューブへと吸い込まれる低温ガス冷媒の流量が増え、蒸発器へと導かれて冷却に供せられる冷媒の量が増えるため、冷凍能力が高められる。
【００２３】
又、凝縮器で凝縮した液冷媒がプレ膨張弁にて断熱膨張してその温度が降下するため、膨張機構へと導入される冷媒の温度も降下し、ボルテックス効果によって生じる低温冷媒の温度も下がり、当該冷凍装置の冷凍能力と効率が一層高められる。
【００２４】
請求項３記載の発明によれば、プレ膨張弁の開度を蒸発器からの低温ガス冷媒の温度に基づいて制御するようにしたため、低温液冷媒が蒸発器で蒸発し切れず、液冷媒のまま膨張機構に戻されるという不具合の発生が防がれる。
【００２５】
請求項４記載の発明によれば、プレ膨張弁を設置した等の理由で膨張機構から圧縮機に導入される高温ガス冷媒がより高温・高圧になって圧縮機の負荷が増大するような場合には、膨張機構において熱分離された低温液冷媒の一部を高温ガス冷媒とミキシングすることによって、圧縮機に導入される冷媒の温度を下げることができ、これによって圧縮機の負荷を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２７】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の冷媒回路図、図２は膨張機構の断面図である。
【００２８】
本実施の形態に係る冷凍装置は、図１に示すように、圧縮機１、送風機２ａを含む凝縮器２、送風機３ａを含む蒸発器３及び膨張機構１０を冷媒配管４，５，６，７，８で接続して閉回路である２つの冷媒循環回路Ａ，Ｂを形成することによって構成されている。ここで、冷媒循環回路Ａは、圧縮機１と凝縮器２及び膨張機構１０を冷媒配管４，５，８で接続して構成され、冷媒循環回路Ｂは、膨張機構１０と蒸発器３とを冷媒配管６，７で接続して構成されている。
【００２９】
ここで、上記膨張機構１０の構成の詳細を図２に基づいて説明する。
【００３０】
膨張機構１０は、円筒状の外筒１１内にボルテックスチューブ１２を同心的に組み込んで構成されており、このボルテックスチューブ１２は、その上部外周がリング状の支持板１３によって外筒１１の内周面に支持されている。そして、外筒１１内は、前記支持板１３とその下方に配されたリング状のバッフル板１４とで上方からチャンバＳ１、膨張室Ｓ２、液冷媒貯留室Ｓ３とに区画されており、前記ボルテックスチューブ１２の下端は膨張室Ｓ２内に開口している。
【００３１】
又、ボルテックスチューブ１２は、その上端開口部がカバー１５によって覆われるとともに、上端外周部には、前記チャンバＳ１に開口する複数のノズル１６が接線方向に設けられている。そして、ボルテックスチューブ１２の上部中心部には、吸込管１７が外筒１１の上壁及び前記カバー１５を貫通して上方から挿入されており、この吸込管１７の下端はボルテックスチューブ１２の内部に開口している。
【００３２】
更に、外筒１１の外周部にはチャンバＳ１に開口するポート１８と膨張室Ｓ２に開口するポート１９が設けられ、外筒１１の下端中心部には液冷媒貯留室Ｓ３に開口するポート２０が設けられている。
【００３３】
而して、図１に示すように、前記圧縮機１の吐出側から導出する冷媒配管４は、前記凝縮器２の入口側に接続され、凝縮器２の出口側から導出する冷媒配管５は、前記膨張機構１０のポート１８に接続されている。又、膨張機構１０のポート２０から導出する冷媒配管６は、前記蒸発器３の入口側に接続され、蒸発器３の出口側から導出する冷媒配管７は、膨張機構１０の前記吸込管１７に接続されている。そして、膨張機構１０のポート１９から導出する冷媒配管８は、圧縮機１の吸入側に接続されている。
【００３４】
次に、以上の構成を有する冷凍装置の作用を図３に示すモリエル線図を参照しながら以下に説明する。
【００３５】
圧縮機１が駆動源ある不図示の電動モータによって駆動されると、該圧縮機１によってガス冷媒が圧縮され、図３にａにて示す状態（圧力Ｐ2 、エンタルピｉ2 ）の高温・高圧のガス冷媒が冷媒配管４へと吐出され、このガス冷媒は、冷媒配管４を通って凝縮器２へと導入される。
【００３６】
凝縮器２では、高温・高圧のガス冷媒が外気に凝縮熱Ｑ2 を放出して図３のａ→ｂへと状態変化して液化し、図３にｂにて示す状態（圧力Ｐ2 、エンタルピｉ3 ）の液冷媒となる。尚、このときの放熱量（凝縮熱）Ｑ2 は（ｉ2 −ｉ3 ）で表される。
【００３７】
そして、上述のように凝縮器２において液化した高圧の液冷媒は、冷媒配管５を通って膨張機構１０のポート１８から外筒１１内のチャンバＳ１内に導入される。この膨張機構１０においては、チャンバＳ１内に導入された高圧の液冷媒は、複数のノズル１６からボルテックスチューブ１２内に接線方向に噴き出してボルテックスチューブ１２の内壁面を高速で回転する渦流を形成する。前記渦が形成されるボルテックスチューブ１２内においては、壁面静圧が上昇する反面、中央部は負圧状態となり、この中央部が真空ポンプとして作用し、後述のように蒸発器３において蒸発して図３にｄにて示す状態（圧力Ｐ1 、エンタルピｉ1 ）の低温・低圧のガス冷媒が冷媒配管７を通って吸込管１７からボルテックスチューブ１２内へと吸引され、このガス冷媒は、図３のｄ→ｂへと状態変化し、ボルテックスチューブ１２内で渦流を形成する液冷媒とミキシングされる。
【００３８】
上述のようにミキシングされた冷媒は、ボルテックスチューブ１２内で渦流を形成するが、その運動エネルギーは外周部で大きく、中心部で小さい。つまり、ボルテックスチューブ１２内では、中心部の流速が小さい渦が形成され、この渦流を形成する冷媒は、ボルテックス効果によって高温冷媒と低温冷媒に熱分離される。そして、ボルテックスチューブ１２内の渦は、外筒１１内の膨張室Ｓ２に流出すると、該膨張室Ｓ２で等エントピ膨張して急激に流速を落としながら図３のｂ→ｃへと状態変化し、遠心分離作用によって気液分離されて状態ｃ（圧力Ｐ1 、エンタルピｉ4 ）の液冷媒とガス冷媒となる。尚、膨張機構として膨張弁等の絞りを用いる場合には、冷媒は図３のｂ→ｃ’（圧力Ｐ1 、エンタルピｉ3 ）へと状態変化する断熱膨張（等エンタルピ膨張）を行う。
【００３９】
而して、膨張機構１０において、低温・低圧の液冷媒は、バッフル板１４を通過して液冷媒貯留室Ｓ２に貯留されるとともに、外筒１１の下端に開口するポート２０から冷媒配管６を通って蒸発器３へと導入される。そして、蒸発器３においては、低温・低圧の液冷媒が周囲から蒸発熱Ｑ1 を奪って図３のｃ→ｄへと状態変化して気化し、状態ｄ（圧力Ｐ１ 、エンダルピｉ1 ）のガス冷媒となる。
【００４０】
ここで、蒸発器３における液冷媒の蒸発によって冷却が行われ、蒸発時の吸熱量（蒸発潜熱）Ｑ1 は（ｉ1 −ｉ4 ）で表されるが、膨張機構として膨張弁等の絞りを用いた場合には前述のように冷媒は図３のｂ→ｃ’（圧力Ｐ1 、エンタルピｉ3 ）へと状態変化する断熱膨張（等エンタルピ膨張）を行う。これに対して、本実施の形態では、前述のように冷媒は膨張機構１０において等エントロピ膨張して図３のｂ→ｃ（圧力Ｐ1 、エンタルピｉ4 ）へと状態変化するため、図示のΔｉ（＝ｉ3 −ｉ4 ）だけ吸熱量Ｑ2 が増え、その分だけ当該冷凍装置の冷凍能力が高められる。
【００４１】
そして、蒸発器３において蒸発したガス冷媒は、前述のように膨張機構１０のボルテックスチューブ１２の中心部に発生する負圧に引かれて冷媒配管７を流れ、膨張機構１０の吸込管１７からボルテックスチューブ１２内へと吸引され、前述のようにボルテックスチューブ１２内で渦流を形成する液冷媒とミキシングされ、以後、前記と同様の動作を繰り返す。従って、冷媒循環回路Ｂにおいては、冷媒は、図３に示すｃ→ｄ→ｂの経路を繰り返す。但し、ｂは吸込管１７の位置を示すもので、ｄ（圧力Ｐ1 、エンダルピｉ1 ）からｂ（圧力Ｐ2 、エンタルピｉ3 ）への状態変化を示すものではない。
【００４２】
他方、膨張機構１０において、渦流の運動エネルギーの大きな外周部の高温のガス冷媒は、バッフル板１４に衝突して跳ね返され、運動エネルギーを失って昇温及び昇圧されて図３のｃ→ｅ（圧力Ｐ1 ’、エンタルピｉ1 ’）へと状態変化し、外筒１１の側部に開口するポート１９から冷媒配管８を通って圧縮機１の吸入側に戻される。但し、この経路間では外部との熱交換はなされない。そして、圧縮機１においては、図３の状態ｅ（圧力Ｐ1 ’、エンタルピｉ1 ’）の高温ガス冷媒は、圧縮機１によって圧縮されて図３のｅ→ａ（圧力Ｐ2 、エンタルピｉ2 ）へと状態変化し、以後、前記と同様の作用を繰り返す。
【００４３】
ここで、圧縮機１の所要動力（電動モータ出力）Ｌは、図３において（ｉ2 −ｉ1 ’）で表され、この所要動力Ｌは、蒸発器３において蒸発したガス冷媒をそのまま圧縮機１に戻す従来の冷凍装置の所要動力Ｌ’（＝ｉ2 −ｉ1 ）に比して図３に示すΔＬ（＝ｉ1 ’−ｉ1 ）だけ小さく抑えられる。
【００４４】
而して、本発明に係る冷凍装置においては、以上説明した冷凍サイクルが繰り返され、蒸発器３での冷媒の蒸発に伴う吸熱によって所要の冷凍が行われるが、本実施の形態によれば、以下のような効果が得られる。
【００４５】
即ち、本実施の形態では、ボルテックスチューブ１２による膨張と熱分離及び気液分離機能によって冷媒を等エントロピ膨張させる膨張機構１０を用いたため、該膨張機構１０での冷媒の圧力損失が小さく抑えられ、蒸発器３へ供給する冷媒の流量を極力減じることなく、冷媒のエンタルピ差をより大きく、且つ、冷媒温度を低くすることができ、冷凍能力が大きくて効率の高い冷凍装置を得ることができる。
【００４６】
尚、ボルテックスチューブは、一次冷媒の流量を約２分することによって高温冷媒と低温冷媒を生成するものであるため、一般的には冷却に使用され得る冷媒の量は圧縮機から吐出される冷媒の量よりも少なくなるという欠点を有するが、本実施の形態では、蒸発器３において蒸発したガス冷媒をボルテックスチューブ１２内の中心部に発生する負圧によってボルテックスチューブ１２に吸引して戻すようにしたため、ボルテックスチューブ１２内の冷媒流量が増大し、蒸発器３において冷却に供せられる冷媒の量が減少することがないという効果が得られる。
【００４７】
又、膨張機構１０には可動部が存在しないため、該膨張機構１０の耐久性が高められるとともに、膨張機構１０において膨張と気液分離を同時に行うようにしたため、冷凍装置の小型化と低コスト化が実現される。
【００４８】
更に、膨張機構１０は多種多様な冷媒に適用することができ、この膨張機構１０を用いても、従来の冷凍サイクルを殆どそのまま使用することができるため、現在稼働中の冷凍装置を冷凍能力が大きい高効率なものに改良することも容易に可能である。
【００４９】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図４及び図５に基づいて説明する。
【００５０】
図４は本実施の形態に係る冷凍装置の冷媒回路図、図５は同冷凍装置における冷媒の状態変化を示すモリエル線図であり、これらの図においては図１〜図３に示したものと同一要素には同一符号を付し、以下、それらについての再度の説明は省略する。
【００５１】
本実施の形態は、図４に示すように、冷媒配管５の途中にプレ膨張弁２１を設け、このプレ膨張弁２１の開度を、蒸発器３の二次側である冷媒配管７に設けた温度検出器２２によって検知される冷媒温度に基づいて制御するようにしたことを特徴としており、他の構成は実施の形態１に係る冷凍装置のそれと同じである。
【００５２】
而して、本実施の形態に係る冷凍装置によれば、凝縮器２で凝縮した液冷媒は、プレ膨張弁２１にて断熱膨張して図５に示すｂ→ｆ（圧力Ｐ2 ’、エンタルピｉ3 ）へと状態変化した後、膨張機構１０へと導入される。このため、膨張機構１０に流入する冷媒の体積が増大することとなり、膨張機構１０のノズル１６からボルテックスチューブ１２内に接線方向に噴き出す冷媒の流速も増大する。この結果、ボルテックスチューブ１２内での渦流の流速が増大し、渦流の中心部の負圧も大きくなり、吸込管１７からボルテックスチューブ１２へと吸い込まれるガス冷媒の流量が増え、蒸発器３へと導かれて冷却に供せられる冷媒の量が増えるため、当該冷凍装置の冷凍能力が高められる。つまり、図５に示すｃ→ｄ→ｆの経路を繰り返しながら冷媒循環回路Ｂを循環する冷媒の流量が増大して当該冷凍装置の冷凍能力が高められる。但し、ｄは吸込管１７の位置を示すもので、ｄ（圧力Ｐ1 、エンタルピｉ1 ）からｆ（圧力Ｐ2 ’、エンタルピｉ3 ）への状態変化を示すものではない。
【００５３】
又、凝縮器２で凝縮した液冷媒がプレ膨張弁２１にて断熱膨張してその温度が降下するため、膨張機構１０へと導入される冷媒の温度も降下し、ボルテックス効果によって生じる低温冷媒の温度も下がり、当該冷凍装置の冷凍能力と効率が一層高められる。つまり、プレ膨張弁２１を設置することによって冷媒循環回路Ｂの冷媒の循環量を増やすとともに、蒸発器３に導入される冷媒の温度も下げることができるため、当該冷凍装置の冷凍能力と効率を一層高めることができる。尚、プレ膨張弁２１の開度を、蒸発器３の二次側である冷媒配管７に設けた温度検出器２２によって検出される冷媒温度に基づいて制御するようにしたため、冷媒が蒸発器３で蒸発し切れず、液冷媒のまま膨張機構１０に戻されるという不具合の発生を防ぐことができる。
【００５４】
＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３を図６に基づいて説明する。
【００５５】
図６は本実施の形態に係る冷凍装置の冷媒回路図であり、本図においては図４に示したものと同一要素には同一符号を付し、以下、それらについての再度の説明は省略する。
【００５６】
本実施の形態は、図６に示すように、膨張機構１０の外筒１１内の下部に形成された液冷媒貯留室Ｓ３から延びるバイパス管２３を冷媒配管８の途中に接続し、膨張機構１０のバッフル板１４を通過して液冷媒貯留室Ｓ３に貯留された低温液冷媒の一部をバイパス管２３から冷媒配管８へと供給して該冷媒配管８を流れる高温ガス冷媒とミキシングし、ミキシングによって温度が下がった冷媒を冷媒配管８から圧縮機１の吸入側へと戻すよう構成したことを特徴としており、他の構成は図４に示した前記実施の形態２に係る冷凍装置のそれと同じである。
【００５７】
而して、図４に示した実施の形態２に係る冷凍装置においては、プレ膨張弁２１を設置したため、前述のように膨張機構１０のボルテックスチューブ１２内の渦流が高速になり、ボルテックス効果が増大し、より低温の冷媒の生成が可能になる反面、同時に冷媒配管８を通って圧縮機１に戻る冷媒はより高温・高圧になって圧縮機１の負荷が増大する。
【００５８】
そこで、本実施の形態に係る冷凍装置では、冷媒配管８を流れる高温ガス冷媒にバイパス管２３からの低温液冷媒をミキシングするようにしたため、圧縮機１に戻される冷媒の温度が下がり、これによって圧縮機１の負荷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の冷媒回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の膨張機構の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る冷凍装置における冷媒の状態変化を示すモリエル線図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る冷凍装置の冷媒回路図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る冷凍装置における冷媒の状態変化を示すモリエル線図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る冷凍装置の冷媒回路図である。
【符号の説明】
【００６０】
１          圧縮機
２          凝縮器
２ａ        凝縮器の送風機
３          蒸発器
３ａ        蒸発器の送風機
４〜８      冷媒配管
１０        膨張機構
１１        外筒
１２        ボルテックスチューブ
１３        支持板
１４        バッフル板
１５        カバー
１６        ノズル
１７        吸込管
１８〜２０  ポート
２１        プレ膨張弁
２２        温度検出器
２３        バイパス管
Ａ，Ｂ      冷媒循環回路
Ｓ１        チャンバ
Ｓ２        膨張室
Ｓ３        液冷媒貯留室
【図１】
2007309544.tif 000003
【図２】
2007309544.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007309544.tif 000006
【図５】
2007309544.tif 000007
【図６】
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