JP3656027B2 - 冷蔵庫 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、2段圧縮コンプレッサを用いて2つの蒸発器に冷媒を送る冷凍サイクルを有する冷蔵庫に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
2段圧縮コンプレッサと2つの蒸発器を持つ冷凍サイクルを有する冷蔵庫として、特許第2865844号公報には図12に示すような構成を持つものが提案されている。
【0003】
この従来の冷凍サイクル100の各段階は以下の通りである。
【0004】
(1)2段圧縮コンプレッサ102の高圧側吐出口から吐出された高圧ガス冷媒が、凝縮器104内部で凝縮され、ガス冷媒と液冷媒よりなる高圧の二相冷媒となる。
【0005】
(2)この高圧二相冷媒は、高圧側キャピラリチューブ106で減圧され中間圧の二相冷媒となって冷蔵室用蒸発器(以下、Rエバという)108に入る。
【0006】
(3)Rエバ108内部で冷媒は一部蒸発し、二相状態で気液分離器110に入り、液冷媒とガス冷媒に分離される。
【0007】
(4)気液分離器110で分離されたガス冷媒は、中間圧サクションパイプ112を経て2段圧縮コンプレッサ102の中間圧側吸込口に戻る。
【0008】
(5)気液分離器110内部で分離された液冷媒は、低圧側キャピラリチューブ114で減圧され、低圧の二相冷媒となって冷凍室用蒸発器(以下、Fエバという)116に入る。
【0009】
(6)Fエバ116内部で冷媒は蒸発してガス冷媒となって、低圧サクションパイプ118を経て2段圧縮コンプレッサ102の低圧側吸込口に戻る。
【0010】
上記各段階の中で、(4)の段階において、気液分離器110からのガス冷媒が中間圧サクションパイプ112を経て2段圧縮コンプレッサ102に戻る途中で、高圧側キャピラリチューブ106と熱交換を行っている。また、(6)の段階において、Fエバ116から低圧サクションパイプ118を経て2段圧縮コンプレッサ102に戻る途中で、高圧側キャピラリチューブ106と低圧サクションパイプ118とを熱交換させている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の冷凍サイクル100においては、高圧側キャピラリチューブ106を2つの部分に分けて、まず、第1の部分106aで中間圧サクションパイプ112と熱交換を行い、その後、第2の部分106bで低圧サクションパイプ118と熱交換を行うようになっている。このように、高圧側キャピラリチューブ106の上流と下流とで異なるサクションパイプ112,118と熱交換を行うように構成しているため、図13に示すように、2本のサクションパイプ112,118がキャピラリチューブ106によって繋げられた状態で配設され、しかも、両サクションパイプ112,118には、熱交換が行われていない領域Xが相当長存在する。
【0012】
そのため、冷蔵庫の製造中にサクションパイプ112,118がねじれてキャピラリチューブ106に負荷がかかり、それによりキャピラリチューブ106が破損してしまう場合がある。
【0013】
また、サクションパイプ112,118とキャピラリチューブ106との間で十分に熱交換を行うためにはある程度の接触長さが必要であるが、上記のように熱交換していない領域Xが存在するため、サクションパイプへの熱回収が不十分であるという問題がある。キャピラリチューブの長さには蒸発圧力の設定による制約があるため、上記従来のように2つの部分に分けて熱交換を行う場合には、熱回収のための十分な接触長を確保することができない。
【0014】
このように熱回収が十分でないと、冷凍サイクルの冷凍能力が不足するだけでなく、サクションパイプ112,118がコンプレッサ102に戻るときの冷媒温度が低くなり、機械室においてサクションパイプの露付き問題も生じる。
【0015】
本発明は、上記の問題点に鑑み、サクションパイプへの熱回収を向上させて冷凍性能を向上するとともに、製造性にも優れる冷蔵庫を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明の冷蔵庫は、2段圧縮コンプレッサ、凝縮器、冷蔵室用蒸発器、冷凍室用蒸発器、気液分離器を接続してなる冷凍サイクルを有する冷蔵庫において、2段圧縮コンプレッサの高圧側吐出口から吐出された冷媒が、凝縮器、高圧側キャピラリチューブ、冷蔵室用蒸発器を経て気液分離器に流入し、この気液分離器で分離されたガス冷媒が、中間圧サクションパイプを経て2段圧縮コンプレッサの中間圧側吸込口から吸い込まれ、前記気液分離器で分離された液冷媒が、絞り手段、冷凍室用蒸発器、低圧サクションパイプを経て2段圧縮コンプレッサの低圧側吸込口から吸い込まれるように冷凍サイクルを構成し、前記中間圧サクションパイプと前記低圧サクションパイプとを密着させて配設し、この密着配設部において前記高圧側キャピラリチューブを両サクションパイプと熱伝導関係に配置したことを特徴とする。
【0017】
これにより、低圧サクションパイプと中間圧サクションパイプ共に高圧側キャピラリチューブとの間で熱交換するための長さを十分確保することができる。そのため、熱回収が十分に行われて冷凍能力の性能向上が図られる。また、2本のサクションパイプを束ねてその部分にキャピラリチューブを当接配置させているので、製造時にサクションパイプがねじれてもキャピラリチューブには負荷がかからず、従って、キャピラリチューブの破損を防止することができ、製造性が向上する。
【0018】
本発明の冷蔵庫は、更に、前記凝縮器の出口側で分岐して前記冷凍室用蒸発器の手前で合流するバイパス経路と、凝縮器から出た冷媒の流れを高圧側キャピラリチューブかバイパス経路かに切替可能な冷媒切替手段とを備え、前記バイパス経路にバイパスキャピラリチューブを設けて、該バイパスキャピラリチューブを前記密着配設部において前記低圧サクションパイプのみに当接配置して該低圧サクションパイプと熱伝導関係に配置したことを特徴とする。
【0019】
上記冷凍サイクルにおいては、冷蔵室用蒸発器と冷凍室用蒸発器との負荷バランスが崩れたとき、特に冷凍室内の温度が上昇し冷凍室用蒸発器の温度が上昇したときに、冷凍室用蒸発器に冷媒が流れず、冷蔵室用蒸発器から中間圧サクションパイプのみに冷媒が流れる、いわゆる片流れ状態となる場合がある。かかる片流れ状態は、上記のようにバイパス経路を設けて冷凍室用蒸発器に強制的に冷媒を流すことにより防止することができる。そして、このように冷凍室用蒸発器に強制的に冷媒を流している場合にも、上記のようにバイパスキャピラリチューブをサクションパイプと熱伝導関係に配置したことから、熱交換を行って冷凍性能を向上することができる。
【0020】
このようにバイパス経路を用いて冷凍室用蒸発器に強制的に冷媒を流している場合、中間圧サクションパイプには冷媒が流れないため熱交換させる必要がない。そのため、バイパスキャピラリチューブを低圧サクションパイプのみに当接配置させて、低圧サクションパイプとだけ熱交換させることにより、低圧サクションパイプにおける熱回収が増やすことができる。
【0021】
本発明の冷蔵庫においては、前記絞り手段が低圧側キャピラリチューブであり、この低圧側キャピラリチューブを前記低圧サクションパイプと熱伝導関係に配置してもよい。この場合、低圧側キャピラリチューブと低圧サクションパイプとの間で熱交換を行うことができるため、冷凍室用蒸発器の冷凍能力を向上することができる。
【0022】
本発明の冷蔵庫においては、前記気液分離器を前記冷凍室用蒸発器よりも高い位置に設置し、気液分離器の液冷媒出口から冷凍室用蒸発器の入口までの配管を上方に立ち上げることなく配設することが好ましい。これにより、気液分離器から冷凍室用蒸発器に効率的に液冷媒を流すことができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【0024】
(第1の実施例(参考例))
図1は本発明の第1の実施例に係る冷蔵庫1の冷凍サイクル10の構成図を示し、図2は冷凍サイクル10のモリエル線図であり、図3は冷蔵庫1の縦断面図である。
【0025】
まず、冷蔵庫1の構造を図3に基づいて説明する。冷蔵庫内部は、上段から冷蔵室2、野菜室3、製氷室4、冷凍室5が設けられている。冷凍室5の背面にある機械室6には、2段圧縮コンプレッサ12が設けられている。また、製氷室4の背面には、製氷室4と冷凍室5を冷却するためのFエバ(冷凍室用蒸発器)26が設けられている。さらに、野菜室3の背面には、冷蔵室2と野菜室3を冷却するためのRエバ(冷蔵室用蒸発器)18が設けられている。
【0026】
次に、図1の冷凍サイクルの構造及び動作状態を図2のモリエル線図を参考にしながら説明していく。
【0027】
(1)コンプレッサ12によって圧縮された冷媒は高圧側吐出口から吐出される(図1及び図2のaの状態)。
【0028】
(2)高圧ガス冷媒は、凝縮器14内部で凝縮され、液冷媒とガス冷媒が存在する二相冷媒となって吐出される(bの状態)。
【0029】
(3)この高圧二相冷媒は、高圧側キャピラリチューブ16で減圧され(約0.5MPa)、中間圧の二相冷媒となってRエバ18に入る(cの状態)。
【0030】
(4)Rエバ18内部で冷媒は一部蒸発し、二相状態で気液分離器20に入り、液冷媒とガス冷媒に分離される(dの状態)。
【0031】
(5)気液分離器20で分離されたガス冷媒(fの状態)は、中間圧サクションパイプ22を経てコンプレッサ12の中間圧側吸込口に入り、低圧冷媒と混じる(kの状態)。
【0032】
(6)気液分離器20で分離された液冷媒(eの状態)は、低圧側キャピラリチューブ24で減圧され(約0.15MPa)、低圧の二相冷媒となってFエバ26に入る(gの状態)。
【0033】
(7)Fエバ26内部で冷媒は蒸発しガス冷媒となり(hの状態)、Fエバ26から流出したガス冷媒は低圧サクションパイプ28を経てコンプレッサ12の低圧側吸込口に入る(iの状態)。
【0034】
(8)コンプレッサ12内部において、低圧側吸込口から吸い込まれた低圧冷媒は、低圧側圧縮室30で中間圧まで加圧され(jの状態)、中間圧側吸込口から吸い込まれた中間圧冷媒と合流及び混合し(kの状態)、高圧側圧縮室32で高圧まで加圧され、高圧側吐出口から吐出される。
【0035】
かかる基本構造において、中間圧サクションパイプ22と低圧サクションパイプ28とは、互いに並行に密着させて配設されており、これにより両者間で熱交換できるようになっている。詳細には、図4(a)及び(b)に示すように、2本のサクションパイプ22,28を半田などの方法で溶接することにより、長手方向に沿って密着し結合されている。
【0036】
また、この中間圧サクションパイプ22と低圧サクションパイプ28との密着配設部34の略全域にわたって、高圧側キャピラリチューブ16が両サクションパイプ22,28と熱伝導関係に配置されている。詳細には、図4(b)に示すように、キャピラリチューブ16は、両サクションパイプ22,28と当接するように、両者22,28の間、即ち、両サクションパイプ22,28を接触させることで形成される窪みに埋め込むように設置されている。
【0037】
ここで、高圧側キャピラリチューブ16と両サクションパイプ22,28とは、冷媒の流れ方向が反対方向となるように設定されており、これにより、熱交換の効率を向上している。
【0038】
このような熱交換させるための構成を追加したことにより、上記(3)の段階において、高圧側キャピラリチューブ16を流れる温度の高い冷媒が、温度の低い中間圧サクションパイプ22及び低圧サクションパイプ28との間で熱交換されることにより冷やされる。また、上記(5)の段階において、中間圧サクションパイプ22を流れる温度の低い冷媒が、温度の高い高圧側キャピラリチューブ16との間で熱交換されることにより温められる。また、上記(7)の段階において、低圧サクションパイプ28を流れる更に温度の低い冷媒が、温度の高い高圧側キャピラリチューブ16との間で熱交換されることにより温められる。ここで、低圧サクションパイプ28と中間圧サクションパイプ22の出口温度は、上記のように高圧側キャピラリチューブ16、中間圧サクションパイプ22及び低圧サクションパイプ28の三者間で熱交換可能に配されていることから、同じ温度になっている。
【0039】
以上説明した本実施例の冷凍サイクル10によれば、2本のサクションパイプ22,28を密着させ、その密着配設部34において高圧側キャピラリチューブ16を両サクションパイプ22,28と熱交換できるように配置しているので、両サクションパイプ22,28ともにキャピラリチューブ16との間で熱交換するための長さが十分確保されている。そのため、熱回収が十分に行われ、冷凍能力が高い。また、熱回収が十分であるため、サクションパイプ22,28のコンプレッサ12への戻り温度も高く、そのため、機械室6でのサクションパイプ22,28の露付きを防止することができる。
【0040】
また、本実施例では、2本のサクションパイプ22,28を束ねてその部分にキャピラリチューブ16を当接配置させているので、製造時にキャピラリチューブ16に破損するような負荷がかからない。そのため、製造性にも優れる。
【0041】
(第2の実施例(参考例))
第2の実施例を図5,6に基づいて説明する。
【0042】
本実施例と第1の実施例との異なる点は、本実施例の冷凍サイクル40では、低圧側キャピラリチューブ24と低圧サクションパイプ28との間で熱交換を行うようにしている点である。
【0043】
詳細には、本実施例では、低圧サクションパイプ28における上記密着配設部34よりも上流側に低圧側キャピラリチューブ24を当接配置して、両者間で熱交換42できるように構成している。ここで、低圧側キャピラリチューブ24と低圧サクションパイプ28とは、冷媒の流れ方向が反対方向となるように設定されており、これにより熱交換の効率を向上している。
【0044】
図6には、サクションパイプ22,28をストレートにして両キャピラリ16,24との位置関係を示している。低圧側キャピラリチューブ24は、図2に示すように、高圧側キャピラリチューブ16に比べて絞る圧力が小さいため、長さが短い。そのため、図6に示すように、低圧サクションパイプ28を若干長くしてその延長部に低圧側キャピラリチューブ24を取り付ければよい。
【0045】
本実施例であると、低圧サクションパイプ28での熱回収を多くすることができるので、Fエバ26の冷凍性能を更に向上することができる。
【0046】
(第3の実施例(参考例))
第3の実施例を図7,8に基づいて説明する。
【0047】
本実施例と第1の実施例との異なる点は、本実施例の冷凍サイクル50では、Fエバ26に強制的に冷媒を流すためのバイパス経路52を設けた点にある。
【0048】
詳細には、本実施例では、凝縮器14の出口側で分岐してFエバ26の手前、即ち低圧側キャピラリチューブ24の出口側で合流するバイパス経路52を設けている。そして、分岐部には三方弁54を設けて、凝縮器14から出た冷媒の流れを高圧側キャピラリチューブ16かバイパス経路52かに切替可能に構成している。
【0049】
バイパス経路52には、高圧側キャピラリチューブ16の絞り量と低圧側キャピラリチューブ24の絞り量とを合計した絞り量を持つバイパスキャピラリチューブ56が設けられている。そして、このバイパスキャピラリチューブ56が、上記した両サクションパイプ22,28の密着配設部34の略全域にわたって両サクションパイプ22,28と熱伝導関係に配置されている。詳細には、図8に示すように、バイパスキャピラリチューブ56は、両サクションパイプ22,28と当接するように、両者22,28の間、即ち、高圧側キャピラリチューブ16を取り付けた窪みと反対側の窪みに埋め込むように設置されている。
【0050】
本実施例の冷凍サイクル50においては、Rエバ18とFエバ26との負荷バランスが崩れたときは、三方弁54によりバイパス経路52側に冷媒の流れを切り替えてFエバ26のみに冷媒を流す。また、冬場など室内温度が低下した場合に冷蔵室2,3を冷却する必要はないが、冷凍室4,5を冷却する必要がある場合にも、バイパス経路52からFエバ26のみに冷媒を流す。このような場合でも、バイパスキャピラリチューブ56をサクションパイプ22,28と熱伝導関係に配置したことから、バイパスキャピラリチューブ56は中間圧サクションパイプ22に熱を放出することができ、また、低圧サクションパイプ28への熱回収が可能となり、従って冷凍性能を向上することができる。
【0051】
(第4の実施例)
第4の実施例は、第3の実施例とはサクションパイプへのバイパスキャピラリチューブ56の取り付け方が異なる。
【0052】
すなわち、本実施例では、図9に示すように、高圧側キャピラリチューブ16は中間圧サクションパイプ22と低圧サクションパイプ28との中間に位置しているが、バイパスキャピラリチューブ56は、低圧サクションパイプ28のみに当接するように、低圧サクションパイプ28側に取り付けられている。
【0053】
これにより、バイパス経路52を用いてFエバ26のみを運転した場合に、中間圧サクションパイプ22への熱放出がなくなって低圧サクションパイプ28への熱回収が増えるため、Fエバ26の冷凍能力を更に向上することができる。
【0054】
(第5の実施例)
第5の実施例を図10に基づいて説明する。
【0055】
本実施例と第3の実施例との異なる点は、本実施例の冷凍サイクル60では、低圧側キャピラリチューブ24と低圧サクションパイプ28との間で熱交換を行うようにしている点である。
【0056】
すなわち、本実施例では、低圧サクションパイプ28における上記密着配設部34よりも上流側に低圧側キャピラリチューブ24を当接配置して、両者間で熱交換42できるように構成している。そのため、低圧サクションパイプ28での熱回収を多くすることができ、Fエバ26の冷凍性能を更に向上することができる。
【0057】
(第6の実施例)
第6の実施例を図11に基づいて説明する。
【0058】
本実施例は、第5の実施例の冷凍サイクル60における各構成要素の冷蔵庫への配設例に係るものである。
【0059】
上記各実施例の冷凍サイクルにおいては、Rエバ18からの冷媒を気液分離器20でガス冷媒と液冷媒に分離させて、ガス冷媒をコンプレッサ12に戻し、液冷媒を低圧側のFエバ26に流して、Rエバ18とFエバ26の連続運転を行うものである。そのため、Fエバ26に効率的に液冷媒を流すためには、気液分離器20とFエバ26との位置、及び、その間の冷媒配管の配設の仕方が重要となる。
【0060】
そこで、本実施例では、図11に示すように、気液分離器20をFエバ26よりも高い位置に設置し、気液分離器20の液冷媒出口から低圧側キャピラリチューブ24を経てFエバ26の入口までの冷媒配管を上方に立ち上げることなく配設している。すなわち、気液分離器20の液冷媒出口から出た配管は、下方に傾斜しながらFエバ26まで接続されており、水平に延びることはあっても、上方に向かって傾斜することはないように形成されている。なお、該配管は、好ましくは水平に延びる部分もないように、常に下方に傾斜させることである。
【0061】
このように気液分離器20とFエバ26とをつなぐ配管をFエバ26に向かって下方に傾斜をつけることにより、気液分離器20から出た液冷媒が重力場に逆らわずFエバ26に流れやすい。
【0062】
また、Fエバ26の除霜後、気液分離器20と低圧側キャピラリチューブ24とFエバ26はガス冷媒で充填された状態となる。この状態から運転を再開してFエバ26に液冷媒を流す場合に、上記のように傾斜していることから、液冷媒が流れやすく、しかも、経路内のガス冷媒が抜けやすいので、Fエバ26による冷凍運転の復帰が早くなる。
【0063】
なお、図11において、符号62は背面パイプを、符号64は底面コンデンサを、符号66は放熱パイプを示しており、これら三者により凝縮器14が構成されている。また、符号68はアキュムレータを示している。
【0064】
【発明の効果】
本発明によれば、中間圧サクションパイプと低圧サクションパイプを密着し、そこに高圧側キャピラリチューブを両サクションパイプと熱伝導関係に配置したので、両サクションパイプともにキャピラリチューブとの間で熱交換するための長さを十分確保することができる。そのため、熱回収が十分に行われて冷凍能力の性能向上が図られる。また、製造時にキャピラリチューブが破損するような負荷がかからず、従って製造性にも優れる。また、バイパスキャピラリチューブを中間圧サクションパイプと低圧サクションパイプとの密着配設部において低圧サクションパイプのみに当接配置させたことにより、低圧サクションパイプにおける熱回収を増やすことができ、冷凍室用蒸発器の冷凍能力を更に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す冷凍サイクルの説明図である。
【図2】図1の冷凍サイクルにおけるモリエル線図である。
【図3】冷蔵庫の縦断面図である。
【図4】(a)は図1の冷凍サイクルにおけるサクションパイプの斜視図であり、(b)はその要部拡大図である。
【図5】第2の実施例の冷凍サイクルの説明図である。
【図6】図5の冷凍サイクルにおけるサクションパイプとキャピラリチューブとの位置関係を示す説明図である。
【図7】第3の実施例の冷凍サイクルの説明図である。
【図8】図7の冷凍サイクルにおけるサクションパイプの要部拡大斜視図である。
【図9】第4の実施例におけるサクションパイプの要部拡大斜視図である。
【図10】第5の実施例の冷凍サイクルの説明図である。
【図11】第6の実施例における冷蔵庫の断面概略図である。
【図12】従来の冷凍サイクルの説明図である。
【図13】図12の冷凍サイクルにおけるサクションパイプの斜視図である。
【符号の説明】
10,40,50,60…冷凍サイクル
12…2段圧縮コンプレッサ
14…凝縮器
16…高圧側キャピラリチューブ
18…冷蔵室用蒸発器(Rエバ)
20…気液分離器
22…中間圧サクションパイプ
24…低圧側キャピラリチューブ
26…冷蔵室用蒸発器(Rエバ)
28…低圧サクションパイプ
34…密着配設部
52…バイパス経路
54…三方弁
56…バイパスキャピラリチューブ
Claims (3)
- 2段圧縮コンプレッサ、凝縮器、冷蔵室用蒸発器、冷凍室用蒸発器、気液分離器を接続してなる冷凍サイクルを有する冷蔵庫において、
2段圧縮コンプレッサの高圧側吐出口から吐出された冷媒が、凝縮器、高圧側キャピラリチューブ、冷蔵室用蒸発器を経て気液分離器に流入し、
この気液分離器で分離されたガス冷媒が、中間圧サクションパイプを経て2段圧縮コンプレッサの中間圧側吸込口から吸い込まれ、
前記気液分離器で分離された液冷媒が、絞り手段、冷凍室用蒸発器、低圧サクションパイプを経て2段圧縮コンプレッサの低圧側吸込口から吸い込まれるように冷凍サイクルを構成し、
前記中間圧サクションパイプと前記低圧サクションパイプとを密着させて配設し、この密着配設部において前記高圧側キャピラリチューブを両サクションパイプと熱伝導関係に配置し、
前記凝縮器の出口側で分岐して前記冷凍室用蒸発器の手前で合流するバイパス経路と、凝縮器から出た冷媒の流れを高圧側キャピラリチューブかバイパス経路かに切替可能な冷媒切替手段とを設けるとともに、前記バイパス経路にバイパスキャピラリチューブを設けて、
該バイパスキャピラリチューブを前記密着配設部において前記低圧サクションパイプのみに当接配置して該低圧サクションパイプと熱伝導関係に配置した
ことを特徴とする冷蔵庫。 - 前記絞り手段が低圧側キャピラリチューブであり、
この低圧側キャピラリチューブを前記低圧サクションパイプと熱伝導関係に配置した
ことを特徴とする請求項1記載の冷蔵庫。 - 前記気液分離器を前記冷凍室用蒸発器よりも高い位置に設置し、
気液分離器の液冷媒出口から冷凍室用蒸発器の入口までの配管を上方に立ち上げることなく配設した
ことを特徴とする請求項1又は2記載の冷蔵庫。
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