JP6860621B2

JP6860621B2 - 冷凍サイクル装置

Info

Publication number: JP6860621B2
Application number: JP2019123382A
Authority: JP
Inventors: 和明弘松; 福田　圭一; 圭一福田; 藤原　啓司; 啓司藤原; 藤岡　弘誉; 弘誉藤岡
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2019-07-02
Filing date: 2019-07-02
Publication date: 2021-04-14
Anticipated expiration: 2035-02-26
Also published as: JP2019158339A

Description

本発明は、冷媒を貯溜するアキュームレータを備えた冷凍サイクル装置に関する。

従来の冷蔵庫は特許文献１に開示される。この冷蔵庫は冷媒管を介して圧縮機、凝縮器、膨張器、蒸発器及びアキュームレータを順に接続して形成される冷凍サイクルを備えている。貯蔵室が所定の上限温度になると圧縮機の駆動により冷凍サイクルが運転され、蒸発器と熱交換して生成される冷気によって貯蔵室が冷却される。そして、貯蔵室が所定の下限温度になると圧縮機が停止され、圧縮機のオンオフによって貯蔵室が所定の温度範囲に維持される。

アキュームレータは容器の下端から冷媒管から成る挿入管が挿入され、上端に冷媒管から成る吸引管が導出される。蒸発器から気液二相冷媒が挿入管を介してアキュームレータに流入して気液分離され、液冷媒を容器内に貯溜してガス冷媒が吸引管を介して圧縮機に吸引される。挿入管には油戻し穴が設けられ、容器内に溜まる潤滑油は油戻し穴を介して挿入管に戻されて吸引管から流出する。

また、冷凍サイクルには蒸発器とアキュームレータとの間の冷媒管を下に凸に屈曲してトラップ部が形成される。圧縮機の停止時にトラップ部に液冷媒が溜まるため、蒸発器とアキュームレータとの間のガス冷媒の流動が抑制される。これにより、油戻し穴からガス冷媒が吐出されることによる流動音が低減される。

特開２００５−１２７６５５号公報（第３頁−第６頁、第３図）

しかしながら、上記従来の冷蔵庫によると、圧縮機が停止状態から駆動されるとアキュームレータ内の圧力が急激に下がる。このため、アキュームレータに貯溜される液冷媒が瞬時に突沸し、大きな騒音が発生する問題があった。

本発明は、液冷媒の突沸による騒音を低減することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、冷媒管を介して圧縮機、凝縮器、膨張器、蒸発器及びアキュームレータを順に接続して形成されており、前記圧縮機の駆動により冷媒が循環する回路を有し、前記アキュームレータと前記圧縮機とを接続する前記冷媒管の途中部が下に向いて形成されており、且つ前記圧縮機が停止されると液冷媒が滞留して塞がれるように形成されたトラップ部を備えている。

本発明によると、アキュームレータと圧縮機の間の冷媒管にトラップ部を設け、圧縮機の停止時にトラップ部の冷媒管が液冷媒によって塞がれる。これにより、圧縮機の駆動開始時にアキュームレータ内の急激な圧力低下が抑制される。従って、アキュームレータに貯溜される液冷媒の突沸による騒音の発生を防止することができる。

本発明の第１実施形態の冷蔵庫の側面断面図本発明の第１実施形態の冷蔵庫の冷凍サイクルを示す図本発明の第１実施形態の冷蔵庫のアキュームレータ及びトラップ部を示す正面図本発明の第１実施形態の冷蔵庫のトラップ部の要部を示す正面断面図図４のＡ−Ａ断面図本発明の第２実施形態の冷蔵庫のアキュームレータ及びトラップ部を示す正面図本発明の第３実施形態の冷蔵庫のアキュームレータ及びトラップ部を示す正面図本発明の第４実施形態の冷蔵庫のアキュームレータ及びトラップ部を示す正面図本発明の第５実施形態の冷蔵庫のアキュームレータ及びトラップ部を示す正面図本発明の第６実施形態の冷蔵庫のアキュームレータ及びトラップ部を示す正面図本発明の第７実施形態の冷蔵庫のアキュームレータ及びトラップ部を示す正面図本発明の第８実施形態の冷蔵庫のアキュームレータ及びトラップ部を示す正面図

＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は第１実施形態の冷蔵庫を示す側面断面図である。冷蔵庫１は断熱箱体２の上方から順に冷蔵室３、冷凍室４、野菜室５が設けられる。冷蔵室３、冷凍室４及び野菜室５はそれぞれ断熱扉３ａ、４ａ、５ａによって前面が開閉される。冷蔵室３は貯蔵物を冷蔵保存し、冷凍室４は貯蔵物を冷凍保存する。野菜室５は冷蔵室３よりも高温に維持され、野菜等の貯蔵物を冷蔵保存する。

冷蔵室３及び冷凍室４の背面にはダンパ１３を介して連通する冷気通路７、８が設けら
れる。冷気通路７には蒸発器２４及び送風ファン１２が配され、冷凍室４に臨む吐出口７ａが開口する。また、冷凍室４には冷気を冷気通路７に戻す戻り口（不図示）が設けられる。冷気通路８には冷蔵室３に臨む吐出口８ａが開口する。冷蔵室３には野菜室５に連通する連通路（不図示）が導出され、野菜室５には冷気を冷気通路７に戻す戻り口（不図示）が設けられる。

野菜室５の後方には機械室６が設けられ、機械室６内には圧縮機２１が設置される。圧縮機２１の駆動により冷凍サイクル２０（図２参照）が運転され、蒸発器２４により冷気が生成される。

図２は冷蔵庫１の冷凍サイクル２０を示す回路図である。冷凍サイクル２０は冷媒管２５を介して圧縮機２１、凝縮器２２、膨張器２３、蒸発器２４及びアキュームレータ３０が順に接続される。圧縮機２１の駆動により矢印Ｓ０に示すように冷媒が流通する。

圧縮機２１によって圧縮された高温高圧のガス冷媒は凝縮器２２で放熱しながら凝縮する。凝縮器２２で凝縮した高温の液冷媒はキャピラリチューブ等により形成された膨張器２３で膨張して低温低圧となり、蒸発器２４に送られる。蒸発器２４に流入する冷媒は冷気通路７（図１参照）を流通する空気との熱交換により吸熱しながら蒸発し、気液二相冷媒となって流出する。アキュームレータ３０に流入する気液二相冷媒は気液分離され、低温のガス冷媒が圧縮機２１に送られる。これにより、冷媒が循環して冷凍サイクル２０が運転される。

また、アキュームレータ３０と圧縮機２１との間には冷媒管２５により形成されるトラップ部４０が設けられる。図３はアキュームレータ３０及びトラップ部４０の正面図を示している。アキュームレータ３０は軸方向を鉛直に配して上下端を閉じた円筒状の容器３１を有している。容器３１の下端には冷媒管２５から成る挿入管３２が挿入され、上端には冷媒管２５から成る吸引管３３が導出される。

アキュームレータ３０には挿入管３２を介して気液二相冷媒が流入し、容器３１内に液冷媒を貯溜してガス冷媒が吸引管３３を介して流出する。これより、アキュームレータ３０によって冷媒が気液分離される。

挿入管３２の先端は吸引管３３に対して非対向となるように傾斜している。これにより、挿入管３２の先端から噴出される液冷媒が吸引管３３を介して圧縮機２１に流入することが抑制される。また、挿入管３２の下端部には油戻し穴３４が設けられる。油戻し穴３４は容器３１内に貯溜する液冷媒に含まれた潤滑油を挿入管３２内に戻す。挿入管３２から噴出される液冷媒の一部はミスト化され、吸引管３３に吸引される。この時、ミスト状の冷媒は気化してガス冷媒となり、ミスト状の冷媒に含まれる潤滑油は液相状態で圧縮機２１に戻される。

図４はトラップ部４０の詳細を示す正面断面図である。また、図５は図４のＡ−Ａ断面図を示している。トラップ部４０は冷媒管２５を下に凸に屈曲して形成され、鉛直に延びる上流部４１及び下流部４２の下端部を屈曲部４３により連結したＵ字状になっている。屈曲部４３は曲線状に屈曲して下端４３ａに極値点を形成する。

上記構成の冷蔵庫１において、冷凍室４が所定の上限温度になると圧縮機２１及び送風ファン１２が駆動される。送風ファン１２の駆動により冷気通路７に空気が流通し、冷気通路７を流通する空気が蒸発器２４と熱交換して冷気が生成される。吐出口７ａから冷凍室４に吐出される冷気は冷凍室４内を流通し、戻り口（不図示）を介して冷気通路７に戻る。これにより、冷凍室４の冷却が行われる。

また、冷蔵室３が所定の上限温度になると圧縮機２１及び送風ファン１２が駆動され、ダンパ１３が開かれる。これにより、冷気通路８に冷気が流通し、吐出口８ａから冷蔵室３に吐出される。冷蔵室３に吐出された冷気は冷蔵室３内を流通し、連通路を介して野菜室５に流入する。野菜室５に流入した冷気は野菜室５内を流通し、戻り口（不図示）を介して冷気通路７に戻る。これにより、冷蔵室３及び野菜室５の冷却が行われる。

そして、冷蔵室３及び冷凍室４が所定の下限温度になると圧縮機２１及び送風ファン１２が停止され、圧縮機２１のオンオフによって各貯蔵室が所定の温度範囲に維持される。

圧縮機２１が停止されると、アキュームレータ３０と圧縮機２１との間に残留するミスト状の液冷媒や、ガス冷媒が液化した液冷媒がトラップ部４０に滞留する。これにより、図４、図５に示すようにトラップ部４０は液冷媒Ｒの滞留によって下端４３ａを通る鉛直断面上で塞がれる。

圧縮機２１が停止状態から駆動されると、圧縮機２１の流入側の冷媒管２５（吸引管３３）の圧力が急激に低下する。この時、トラップ部４０に滞留する液冷媒Ｒが気化して体積膨張し、アキュームレータ３０内の急激な圧力低下が抑制される。このため、アキュームレータ３０に貯溜される液冷媒が瞬時に突沸することによる騒音の発生を防止することができる。

本実施形態によると、アキュームレータ３０と圧縮機２１の間の冷媒管２５を下に凸に屈曲したトラップ部４０を設け、圧縮機２１の停止時にトラップ部４０の冷媒管２５が液冷媒Ｒによって塞がれる。これにより、圧縮機２１の駆動開始時にアキュームレータ３０内の急激な圧力低下が抑制される。従って、アキュームレータ３０に貯溜される液冷媒の突沸による騒音の発生を防止することができる。

また、トラップ部４０の下端で冷媒管２５を水平に形成してもよいが、トラップ部４０の下端部で冷媒管２５が曲線状に屈曲するとより望ましい。トラップ部４０の下端の冷媒管２５が水平に長く形成されると、滞留する液冷媒Ｒの液面が冷媒管２５の管内の上端よりも下方に形成されて冷媒管２５が塞がれない場合が生じる。このため、本実施形態のように、トラップ部４０の屈曲部４３が曲線状に屈曲して下端４３ａに極値点を形成すると、冷媒管２５を液冷媒Ｒによって確実に塞ぐことができる。

＜第２実施形態＞
次に、図６は第２実施形態の冷蔵庫１のアキュームレータ３０及びトラップ部４０の正面図を示している。説明の便宜上、前述の図１〜図５に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は第１実施形態に対してトラップ部４０の形状が異なっている。その他の部分は第１実施形態と同一である。

トラップ部４０は冷媒管２５を鉛直に対して傾斜して配した上流部４１、下流部４２の下端部を屈曲部４３により連結してＶ字状に形成される。屈曲部４３は曲線状に屈曲して下端４３ａに極値点を形成する。これにより、トラップ部４０は冷媒管２５を下に凸に屈曲して形成される。

このため、第１実施形態と同様に、圧縮機２１の停止時にトラップ部４０の冷媒管２５が液冷媒Ｒによって塞がれる。従って、アキュームレータ３０に貯溜される液冷媒の突沸による騒音の発生を防止することができる。

＜第３実施形態＞
次に、図７は第３実施形態の冷蔵庫１のアキュームレータ３０及びトラップ部４０の正面図を示している。説明の便宜上、前述の図１〜図５に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は第１実施形態に対してトラップ部４０の形状が異なっている。その他の部分は第１実施形態と同一である。

トラップ部４０は冷媒管２５を鉛直に延びる上流部４１、下流部４２の下端部を環状に屈曲した屈曲部４３により連結して鍵穴状に形成される。屈曲部４３は曲線状に屈曲して下端４３ａに極値点を形成する。これにより、トラップ部４０は冷媒管２５を下に凸に屈曲して形成される。

＜第４実施形態＞
次に、図８は第４実施形態の冷蔵庫１のアキュームレータ３０及びトラップ部４０の正面図を示している。説明の便宜上、前述の図１〜図５に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は第１実施形態に対してトラップ部４０の形状が異なっている。その他の部分は第１実施形態と同一である。

トラップ部４０は上流端から下流端に連続した螺旋状の屈曲部４３を有し、屈曲部４３は曲線状に屈曲して下端４３ａに極値点を形成する。これにより、トラップ部４０は冷媒管２５を下に凸に屈曲して形成される。

＜第５実施形態＞
次に、図９は第５実施形態の冷蔵庫１のアキュームレータ３０及びトラップ部４０の正面図を示している。説明の便宜上、前述の図１〜図５に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は第１実施形態に対してアキュームレータ３０の形状が異なっている。その他の部分は第１実施形態と同一である。

アキュームレータ３０の容器３１は軸方向を鉛直に配した筒状に形成され、水平方向の長さＬ２が鉛直方向の長さＬ１よりも長くなっている。これにより、アキュームレータ３０に貯溜される液冷媒Ｒの液面の表面積を大きくすることができる。

圧縮機２１が停止されると、アキュームレータ３０に貯溜される液冷媒Ｒは蒸発により徐々に降温される。この時、液冷媒Ｒの液面の表面積が大きいため、蒸発量を大きくできる。このため、圧縮機２１の駆動時にアキュームレータ３０内の圧力低下により液冷媒Ｒの沸点が低下しても、液冷媒Ｒは予め降温されているため沸点との温度差を小さくできる。これにより、液冷媒Ｒの突沸を更に抑制することができる。

本実施形態によると、第１実施形態と同様に、圧縮機２１の停止時にトラップ部４０の冷媒管２５が液冷媒Ｒによって塞がれる。このため、アキュームレータ３０に貯溜される液冷媒の突沸による騒音の発生を防止することができる。

また、アキュームレータ３０の水平方向の長さＬ２が鉛直方向の長さＬ１よりも長いため、液冷媒Ｒの液面の表面積が増加して液冷媒Ｒの突沸が抑制される。従って、アキュー
ムレータ３０に貯溜される液冷媒の突沸による騒音の発生をより確実に防止することができる。

尚、本実施形態において、トラップ部４０を第２〜第４実施形態と同様に形成してもよい。

＜第６実施形態＞
次に、図１０は第６実施形態の冷蔵庫１のアキュームレータ３０及びトラップ部４０の正面図を示している。説明の便宜上、前述の図１〜図５に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は第１実施形態に対してアキュームレータ３０の形状が異なっている。その他の部分は第１実施形態と同一である。

アキュームレータ３０の容器３１は軸方向を水平に配した筒状に形成され、挿入管３２及び吸引管３３が容器３１から水平に延びる。尚、図１０は圧縮機２１の停止時を示しており、液冷媒Ｒの液面が吸引管３３よりも上方に配されて吸引管３３内に液冷媒Ｒが侵入している。また、アキュームレータ３０の水平方向の長さＬ２は鉛直方向の長さＬ１よりも長くなっている。

前述したように、圧縮機２１の駆動時にはトラップ部４０に滞留する液冷媒Ｒが気化して体積膨張し、上流部４１内の急激な圧力低下が抑制される。このため、アキュームレータ３０内の液冷媒Ｒの吸込みスピードが遅くなる。また、アキュームレータ３０の水平方向の長さＬ２が鉛直方向の長さＬ１よりも長いため、アキュームレータ３０に貯溜される液冷媒Ｒの液面の表面積を大きくすることができる。

また、アキュームレータ３０の水平方向の長さＬ２が鉛直方向の長さＬ１よりも長いため、液冷媒Ｒの液面の表面積が増加して液冷媒Ｒの突沸が抑制される。従って、アキュームレータ３０に貯溜される液冷媒の突沸による騒音の発生をより確実に防止することができる。

＜第７実施形態＞
次に、図１１は第７実施形態の冷蔵庫１のアキュームレータ３０及びトラップ部４０の正面図を示している。説明の便宜上、前述の図１０に示す第６実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は第６実施形態に対してアキュームレータ３０の形状が異なっている。その他の部分は第６実施形態と同一である。

アキュームレータ３０の容器３１は軸方向を水平に配した筒状に形成され、挿入管３２及び吸引管３３が容器３１から水平に延びる。挿入管３２は容器３１の下部に配され、挿入管３２の先端部分は吸引管３３よりも上方に配される。液冷媒Ｒの液面は圧縮機２１の停止時及び駆動時に吸引管３３よりも下方に配される。

アキュームレータ３０の水平方向の長さＬ２は鉛直方向の長さＬ１よりも長くなっている。これにより、アキュームレータ３０に貯溜される液冷媒Ｒの液面の表面積を大きくすることができ、液冷媒Ｒの突沸を抑制することができる。

本実施形態によると、第６実施形態と同様に、圧縮機２１の停止時にトラップ部４０の冷媒管２５が液冷媒Ｒによって塞がれる。また、アキュームレータ３０の水平方向の長さＬ２が鉛直方向の長さＬ１よりも長いため、液冷媒Ｒの液面の表面積が増加して液冷媒Ｒの突沸が抑制される。従って、アキュームレータ３０に貯溜される液冷媒の突沸による騒音の発生を防止することができる。

＜第８実施形態＞
次に、図１２は第８実施形態の冷蔵庫１のアキュームレータ３０及びトラップ部４０の正面図を示している。説明の便宜上、前述の図１〜図５に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は第１実施形態に対してアキュームレータ３０の形状が異なっている。その他の部分は第１実施形態と同一である。

アキュームレータ３０の容器３１はＬ字状に屈曲して形成され、下部に対して拡幅して水平方向の断面積の大きい拡幅部３５を上部に有している。吸引管３３は拡幅部３５から水平方向に導出される。アキュームレータ３０に貯溜される液冷媒Ｒの液面は圧縮機２１の停止時に拡幅部３５に配される。これにより、アキュームレータ３０に貯溜される液冷媒Ｒの液面の表面積を大きくすることができる。また、容器３１の水平方向の長さＬ２は鉛直方向の長さＬ１よりも長くなっている。

また、アキュームレータ３０が下部に対して水平方向の断面積の大きい拡幅部３５を有し、圧縮機２１の停止時に液冷媒Ｒの液面が拡幅部３５に配される。これにより、液冷媒Ｒの表面積が増加して液冷媒Ｒの突沸が抑制され、液冷媒Ｒの突沸による騒音の発生をより確実に防止することができる。

尚、本実施形態において、アキュームレータ３０の拡幅部３５がＬ字状の容器３１により形成されるが、Ｔ字状の容器３１により拡幅部３５を形成してもよい。また、トラップ部４０を第２〜第４実施形態と同様に形成してもよい。

上記のように、この発明の実施形態に係る冷蔵庫は、冷媒管を介して圧縮機、凝縮器、膨張器、蒸発器及びアキュームレータを順に接続し、圧縮機の駆動により冷媒が流通して冷凍サイクルを運転する冷蔵庫において、アキュームレータと圧縮機との間の冷媒管を下に凸に屈曲して形成されるトラップ部を設け、圧縮機の停止時にトラップ部が液冷媒の滞留によって塞がれるものである。例えば、トラップ部の下端部で冷媒管が曲線状に屈曲している。また例えば、トラップ部が冷媒管を螺旋状に屈曲して形成されている。また例えば、アキュームレータの水平方向の長さが鉛直方向の長さよりも長い。また例えば、アキュームレータが下部に対して水平方向の断面積の大きい拡幅部を上部に有し、圧縮機の停止時に液冷媒の液面が拡幅部に配される。

本発明によると、冷媒を貯溜するアキュームレータを備えた冷蔵庫に利用することができる。

１冷蔵庫
２断熱箱体
３冷蔵室
４冷凍室
５野菜室
６機械室
７、８冷気通路
１２送風機
１３ダンパ
２０冷凍サイクル
２１圧縮機
２２凝縮器
２３膨張器
２４蒸発器
２５冷媒管
３０アキュームレータ
３１容器
３５拡幅部
４０トラップ部
４１上流部
４２下流部
４３屈曲部

Claims

冷媒管を介して圧縮機、凝縮器、膨張器、蒸発器及びアキュームレータを順に接続して形成されており、前記圧縮機の駆動により冷媒が循環する回路を有し、
前記アキュームレータと前記圧縮機とを接続する前記冷媒管の途中部が下に向いて形成されており、且つ前記圧縮機が停止されると、前記途中部の冷媒が前記途中部で液化して、前記液化した液冷媒が前記途中部に滞留するトラップ部を備え、
前記途中部は、滞留した前記液冷媒によって塞がれる、冷凍サイクル装置。
前記トラップ部は、下端部が水平な部分のない曲線形状を有している請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
前記トラップ部は、前記アキュームレータから冷媒を流出させる吸引管よりも上方に設けられている前記冷媒管から下向きに延びる上流部と、上向きに延びる下流部と、前記上流部と前記下流部との間を接続する屈曲部とを有する請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置。
前記トラップ部は、前記圧縮機よりも上方に設けられた請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。
前記蒸発器が冷却を行う室内に設けられた請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。