| 【発明の名称】 |
冷凍サイクル |
| 【発明者】 |
【氏名】笹部 茂
【氏名】境 寿和
【氏名】野末 章浩
【氏名】石田 貴規
【氏名】平塚 聡
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| 【要約】 |
【課題】冷媒に炭化水素を用いた冷蔵庫，エアコン等の冷凍サイクルにおいて、溶接不良等によって冷凍サイクル内に空気が混入した場合において、防爆に対する信頼性を向上することを目的とする。
【解決手段】圧縮機１と凝縮器２と膨張機構３と蒸発器４からなる冷凍サイクルにおいて、還元鉄あるいは活性炭からなる酸素吸着剤７と、酸素吸着剤７を収納するケース８と、冷凍サイクル内の酸素を透過し酸素吸着剤７と冷凍サイクルを仕切る透過板９を設けることにより、溶接不良等によって冷凍サイクル内に空気が混入した場合において、圧縮機１内の炭化水素に対する酸素濃度が爆発範囲に達することを防止でき、圧縮機１内の電動機の固定子（図示せず）で火花が生じた場合でも炭化水素に引火して爆発することを防止でき、防爆に対する高い信頼性を有する冷凍サイクルが得られる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 圧縮機と凝縮器と膨張機構と蒸発器から形成され、冷媒として炭化水素を用いた冷凍サイクルにおいて、還元鉄あるいは活性炭から成る酸素吸着剤と、前記酸素吸着剤を収納するケースと、冷凍サイクル内の酸素を透過し前記酸素吸着剤と冷凍サイクルとを仕切る透過板とから構成される酸素吸収装置を接続してなる冷凍サイクル。
【請求項２】 酸素吸収装置を凝縮器の出口の上部に接続してなる請求項１記載の冷凍サイクル。
【請求項３】 粒径が０．０１ｍｍ以上の粒状の酸素吸着剤と、前記酸素吸着剤の粒径よりも小さい金属メッシュからなる透過板とを備えた請求項１または請求項２記載の冷凍サイクル。
【請求項４】 粒径が０．０１μｍ以上の粉状の酸素吸着剤と、気孔径が前記酸素吸着剤の粉径以下であるＰＴＦＥ，ＰＦＡ等の耐熱性，耐薬品性に優れた高分子化合物のフィルターから成る透過板とを備えた請求項１または請求項２記載の冷凍サイクル。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒として炭化水素を用いた冷蔵庫，エアコン等の冷凍サイクルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、炭化水素を用いた冷凍サイクルは特開平８−１４６７５号公報に記載されたものが知られている。図５に従来の冷凍サイクルの構造を示しており、１は圧縮機、２は凝縮器、３は膨張機構、４は蒸発器である。
【０００３】次に従来の冷凍サイクルの動作について説明する。固定子と回転子からなる電動機（図示せず）を内蔵した圧縮機１で圧縮された冷媒ガスは凝縮器２で凝縮し膨張機構３で減圧され蒸発器４で蒸発する。蒸発した冷媒は圧縮機１に送り返され冷凍サイクル内を循環している。この冷凍サイクルにおいて、圧縮機１が運転中には、冷凍サイクル内の圧力は圧縮機１の出口から膨張機構３の入口まで正圧になり膨張機構３の出口から圧縮機１の入口まで負圧となる。また、圧縮機１が停止中には、冷凍サイクル内の圧力は均一に正圧で平衡になる。
【０００４】したがって、冷凍サイクルの膨張機構３の出口から圧縮機１の入口までの冷媒の流路となる配管に溶接不良等によってピンホールが生じた場合、圧縮機１の運転中に膨張機構３の出口から圧縮機１の入口までの冷凍サイクル内の圧力が負圧になるためピンホールから冷凍サイクル内に多量の空気が混入する。この混入した空気は可燃性冷媒である炭化水素と共に圧縮機１の運転にしたがって圧縮機１内に吸入される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の構成では、圧縮機１内の混入空気中の酸素に対する炭化水素の濃度が炭化水素の爆発範囲内に達した場合、電動機の固定子から出る火花で圧縮機１内で引火し爆発する可能性があり、その防爆構造に対する高い信頼性が要求されている。
【０００６】本発明は、このような冷凍サイクルにおいて、溶接不良等によって冷凍サイクル内に空気が混入した場合において、防爆に対する信頼性を向上することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するために本発明の冷凍サイクルは、還元鉄あるいは活性炭から成る酸素吸着剤と、酸素吸着剤を収納するケースと、冷凍サイクル内の酸素を透過し酸素吸着剤と冷凍サイクルとを仕切る透過板とから構成される酸素吸収装置を接続したものである。
【０００８】この本発明によれば、溶接不良等によって冷凍サイクル内に空気が混入した場合において、防爆に対する高い信頼性を有する冷凍サイクルが得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明は、圧縮機と凝縮器と膨張機構と蒸発器から形成され、冷媒として炭化水素を用いた冷凍サイクルにおいて、還元鉄あるいは活性炭から成る酸素吸着剤と、前記酸素吸着剤を収納するケースと、冷凍サイクル内の酸素を透過し前記酸素吸着剤と冷凍サイクルとを仕切る透過板とから構成される酸素吸収装置を接続して成る冷凍サイクルであり、溶接不良等によって冷凍サイクル内に空気が混入した場合、冷媒とともに酸素吸収装置に送り込まれた混入空気中の酸素が酸素吸着剤と反応して吸収され、圧縮機内の炭化水素に対する酸素の濃度が爆発範囲に達することを防止するという作用を有する。
【００１０】請求項２に記載の発明は、酸素吸収装置を凝縮器の出口の上部に接続して成る請求項１記載の冷凍サイクルであり、凝縮器の出口ではほとんどの冷媒が液化し、気相中では混入した空気の濃度が高くなっているため、酸素吸着剤での酸素の吸収率をさらに向上するという作用を有する。
【００１１】請求項３に記載の発明は、粒径が０．０１ｍｍ以上の粒状の酸素吸着剤と、前記酸素吸着剤の粒径よりも小さい金属メッシュから成る透過板とを備えた請求項１あるいは請求項２記載の冷凍サイクルであり、酸素吸着剤が粒状であるため酸素吸着剤間の空隙が大きく酸素吸収装置内の冷媒の流動性が確保できるとともに、透過板に比較的安価な金属メッシュを用いても酸素吸着剤が酸素吸収装置外へ出て膨張機構のつまりや圧縮機の摩耗といった冷凍サイクルへの悪影響を防止できるため低コストで取り扱い性の良い冷凍サイクルを提供できる。
【００１２】請求項４に記載の発明は、粉径が０．０１μｍ以上の粉状の酸素吸着剤と、気孔径が前記酸素吸着剤の粉径以下であるＰＴＦＥ，ＰＦＡ等の耐熱性，耐薬品性に優れた高分子化合物のフィルターから成る透過板とを備えた請求項１あるいは請求項２記載の冷凍サイクルであり、酸素吸収装置に粉径が０．０１μｍ以上の粉状の酸素吸着剤を用いることで表面積を大きくすることで酸素吸着剤での酸素の吸収効率をさらに向上するという作用を有する。
【００１３】以下、本発明の実施の形態について、図１から図４を用いて説明する。
【００１４】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１による冷凍サイクルの回路図である。図１において、１は圧縮機、２は凝縮器、３は膨張機構、４は蒸発器、６は酸素吸収装置である。酸素吸収装置６において、７は酸素吸着剤である還元鉄、８は還元鉄７を収納するケース、９は還元鉄７と冷凍サイクルとを仕切る透過板であり、冷凍サイクル内の酸素を透過する。冷凍サイクルの冷媒としては炭化水素のイソブタンが使用されている。
【００１５】以上のように構成された冷凍サイクルについて、以下その動作を説明する。
【００１６】圧縮機１で圧縮されたイソブタンは凝縮器２で凝縮し膨張機構３で減圧され蒸発器４で蒸発する。蒸発したイソブタンは圧縮機１に送り返され冷凍サイクル内を循環する。この動作によって断熱箱体５内を冷却し圧縮機１の運転，停止の繰り返しで温度調節される。
【００１７】このとき、圧縮機１が運転中には、冷凍サイクル内の圧力は圧縮機１の出口から膨張機構３の入口までは正圧になり膨張機構３の出口から圧縮機１の入口までは負圧となる。また、圧縮機１が停止中には、冷凍サイクル内の圧力は均一に正圧で平衡になる。
【００１８】ここで、冷凍サイクルの膨張機構３の出口から圧縮機１の入口までの冷媒の流路となる配管に溶接不良等によってピンホールが生じた場合、圧縮機１の運転中に膨張機構３の出口から圧縮機１の入口までの冷凍サイクル内の圧力が負圧になるためピンホールから冷凍サイクル内に多量の空気が混入する。
【００１９】この混入した空気は可燃性冷媒である炭化水素と共に圧縮機１の運転にしたがって酸素吸収装置６の透過板を通じてケース８内へ持ち込まれる。そして、混入した空気中の酸素はケース８内に収納された還元鉄７と反応して吸収される。
【００２０】したがって、圧縮機１内の炭化水素に対する酸素濃度が爆発範囲に達することを防止でき、圧縮機１内の電動機の固定子（図示せず）で火花が生じた場合でも炭化水素に引火して爆発することを防止できる。
【００２１】なお、以上の説明では、酸素吸着剤として還元鉄７による場合を説明したが、活性炭を用いても同様の効果が得られる。
【００２２】（実施の形態２）図２は本発明の実施の形態２による冷凍サイクルの回路図である。図２において、１は圧縮機、２は凝縮器、３は膨張機構、４は蒸発器、６は酸素吸収装置であり凝縮器２の出口の上部に設けられている。酸素吸収装置６において、７は還元鉄からなる酸素吸着剤、８は酸素吸着剤である還元鉄７を収納するケース、９は透過板である。
【００２３】以上のように構成された冷凍サイクルについて、以下その動作を説明する。
【００２４】冷凍サイクルの膨張機構３の出口から圧縮機１の入口までの冷媒の流路となる配管に溶接不良等によってピンホールが生じた場合、圧縮機１の運転中に膨張機構３の出口から圧縮機１の入口までの冷凍サイクル内の圧力が負圧になるためピンホールから冷凍サイクル内に多量の空気が混入する。
【００２５】この混入した空気は可燃性冷媒である炭化水素とともに圧縮機１で圧縮され凝縮器２へ送り込まれる。凝縮器２の出口では、ほとんどの炭化水素は凝縮し液化する一方で空気は凝縮せず気相中の空気の濃度は高くなる。そして、この空気の濃度の高いガスは凝縮器２の出口の上部すなわち気相側に設けた酸素吸収装置６内に貯留される。また、液化した炭化水素がほとんど膨張機構３へ送られ、圧縮機１へ還流する空気量が低減される。
【００２６】そして、酸素吸収装置６内に貯留された高濃度の空気中の酸素はケース８内の還元鉄７と反応して吸収され、酸素の吸収効率をさらに向上することができる。
【００２７】（実施の形態３）図３は本発明の実施の形態３による冷凍サイクルの回路図である。図３において、１は圧縮機、２は凝縮器、３は膨張機構、４は蒸発器、６は酸素吸収装置であり凝縮器２の出口の上部に設けられている。酸素吸収装置６において、１０は粒径０．０１ｍｍ以上の粒状の還元鉄からなる酸素吸着剤である。８は酸素吸着剤を収納するケース、１１は酸素吸着剤の粒径よりも小さい金属メッシュからなる透過板である。
【００２８】以上のように構成された冷凍サイクルについて、以下その動作を説明する。
【００２９】冷凍サイクル内に多量の空気が混入した場合、混入した空気は可燃性冷媒である炭化水素と共に圧縮機１の運転にしたがって酸素吸収装置６内へ持ち込まれる。そして、混入した空気中の酸素はケース８内に収納された酸素吸着剤１０と反応して吸収される。
【００３０】ここで、酸素吸着剤１０は粒径０．０１ｍｍ以上の粒状であるため、液化した冷媒が酸素吸収装置６内を円滑に通過できる。また、透過板１１に金属メッシュを用いても酸素吸着剤１０が酸素吸収装置６外へ出て膨張機構３のつまりや圧縮機１の摩耗といった冷凍サイクルへの悪影響がない。
【００３１】したがって、冷凍サイクルに適した防爆構造を提供することができる。
【００３２】なお、本実施の形態では、通常の金属メッシュの目開きで用いるため、酸素吸着剤１０の粒径は０．０１ｍｍ以上とした。
【００３３】（実施の形態４）図４の本発明の実施の形態４による冷凍サイクルの回路図である。図４において、１は圧縮機、２は凝縮器、３は膨張機構、４は蒸発器、６は酸素吸収装置であり凝縮器２の出口の上部に設けられている。酸素吸収装置６において、１２は粉径０．０１μｍ以上の粉状の還元鉄からなる酸素吸着剤である。８は酸素吸着剤を収納するケース、１３は気孔径が酸素吸着剤の粉径以下のＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエチレン）フィルターからなる透過板である。
【００３４】以上のように構成された冷凍サイクルについて、以下その動作を説明する。
【００３５】冷凍サイクル内に多量の空気が混入した場合、混入した空気は可燃性冷媒である炭化水素と共に圧縮機１の運転にしたがって酸素吸収装置６内へ持ち込まれる。そして、混入した空気中の酸素はケース８内に収納された酸素吸着剤１２と反応して吸収される。
【００３６】ここで、酸素吸着剤１２は粉径０．０１μｍ以上の粉状であるため、混入した空気中の酸素と反応する表面積が大きくなり、反応する酸素量が多くなる。また、透過板１３は気孔径が酸素吸着剤１２の粉径以下のＰＴＦＥフィルターを用いているため酸素吸着剤１２が酸素吸収装置６外へ出て膨張機構３のつまりや圧縮機１の摩耗といった冷凍サイクルへの悪影響がない。
【００３７】したがって、酸素の吸収効率をさらに向上でき冷凍サイクルに適した防爆構造を提供することができる。
【００３８】なお、本実施の形態では、酸素吸収装置６内での圧縮機１内の潤滑油及び冷媒の流動性上、酸素吸着剤の粉径は０．０１μｍ以上とした。
【００３９】また、透過板１３はＰＴＦＥフィルターで構成したが、ＰＦＡ（ボリテトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体）等の耐熱性，耐薬品性にすぐれた他の高分子化合物でもよい。
【００４０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、溶接不良等によって冷凍サイクル内に空気が混入した場合において、圧縮機内の炭化水素に対する酸素濃度が爆発範囲に達することを防止でき、圧縮機内の電動機の固定子で火花が生じた場合でも炭化水素に引火して爆発することを防止でき、防爆に対する高い信頼性を有する冷凍サイクルが得られる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４４８８
【氏名又は名称】松下冷機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年５月１１日（１９９９．５．１１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９７４４５
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３２０９１１（Ｐ２０００−３２０９１１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１１月２４日（２０００．１１．２４） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１２９６２２ |
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