JPH0120695B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高圧容器型の密閉型圧縮機を用いる冷
蔵庫等の小形冷凍装置に関する。

一般的なロータリーコンプレツサの如く高圧容
器型の密閉圧縮機（以下ロータリーコンプレツサ
と呼ぶ）を採用する小形冷凍装置においては、密
閉容器内が高圧側になるために一般のレシプロコ
ンプレツサの如く低圧容器型の密閉圧縮機（以下
レシプロコンプレツサと呼ぶ）に比べて冷凍装置
に封入する冷媒量が大巾に増加する。その一例と
して、普及型冷凍冷蔵庫ではレシプロ型の冷媒封
入量150ｇ程度に対して、ロータリー型では約250
ｇ程度となり50％以上の大巾な増加となる。この
冷媒の増加分100ｇのうち一部は高温高圧のスー
パーヒートガスとして、他は冷凍機油中に溶解し
て密閉容器中に滞留しているこれらの高温高圧の
冷媒は冷凍装置の温度調節器の働きにより冷凍装
置の停止時にはスーパーヒートガス状態で、冷凍
機油中に溶解しているものは気化して密閉容器内
の高温部分で加熱され、高温高圧のスーパーヒー
トガスとなりエバポレータに流入する。その第１
流路として密閉容器→コンデンサ→キヤピラリー
チユーブ→エバポレータへと流入し、コンデンサ
で放熱されるので常温のスーパーヒートガスとし
て流入するが、エバポレータとの温度差は非常に
大きく、従つてエバポレータを加熱し大きな熱負
荷となる欠点があつた。また、第２流路として密
閉容器→圧縮要素のシリンダ室→サクシヨンライ
ン→エバポレータへと高温高圧のスーパーヒート
ガスのまま流入しエバポレータを加熱し、これま
た大きな熱負荷となる欠点があつた。なおこの、
密閉容器内の高温高圧ガスがシリンダ室に流入す
るのは、現存するロータリコンプレツサが金属面
接触によるメカニカルシールにてシリンダ室を構
成しているためである。すなわち、このロータリ
コンプレツサを用いた冷凍装置は以上の如く高温
高圧のスーパーヒートガスが多量にエバポレータ
に流入して大きな熱負荷となるものであつた。そ
のため従来のレシプロコンプレツサに比べて約20
％程度効率の高いロータリーコンプレツサを実際
に冷凍冷蔵庫に取りつけてJIS C9607電気冷蔵庫
及び電気冷凍庫の消費電力試験にて測定した場合
には効果は大巾に減少し、約５％程度の節電量で
しかないのであつた。この消費電力量の低減量を
ロータリーコンプレツサの効率向上相当分に引き
上げるためには、前記第１、第２流路よりエバポ
レータに流入する多量のスーパーヒートガスを阻
止することである。現在一部に用いられている方
法は前記第２流路を改善する方法で、冷凍装置の
サクシヨンラインにチエツクバルブを設ける方法
であるが、前記第１流路は未改良であるためその
効果は小さく、消費電力量の低減は５％程度向上
するのみで合計10％程度の効果である。また前記
第１流路を改善する方法として考えられる方法
は、電磁弁をコンデンサ出口に設け冷凍装置の運
転に連動して開閉する手法があるが、電磁弁は高
価であり、動作時に騒音が発生し、またこの電磁
弁の制御回路が必要で電気回路が複雑となり、そ
れ自身が電力を消費するなどの欠点を有している
ものであつた。

本発明は以上の欠点に鑑みて、安価で、電気的
な制御を必要とせず、静粛で、かつロータリーコ
ンプレツサ単体の効率向上と同等以上の高効率化
を冷凍装置として図らんとするための冷凍装置を
提供せんとするものである。

以下に本発明の一実施例について説明する。１
はロータリーコンプレツサ等の高圧容器タイプの
密閉圧縮機（以下ロータリーコンプレツサとい
う）で、密閉容器２と圧縮要素３と図示しない電
動要素で構成されている。また、このロータリー
コンプレツサ１は内部に停止時低圧側を閉路する
逆止弁を備えていないものである。そして、冷凍
装置は、ロータリーコンプレツサ１、コンデンサ
４、冷凍装置用の流体制御弁５の高圧回路５ａ、
キヤピラリーチユーブ６等の減圧器６（以下キヤ
ピラリーチユーブ６という）、エバポレータ７、
逆止弁８、サクシヨンライン９、ロータリーコン
プレツサ１を順次環状に連結して成る。流体制御
弁５は高圧回路５ａを含む高圧側弁装置５Ａと低
圧回路５ｂを有し、低圧回路５ｂはサクシヨンラ
イン９に連結している。そして、流体制御弁５は
各々独立した略中空円筒状の高圧側ケーシング１
０と、これまた略中空円筒状の低圧側ケーシング
１１とで外殻１２を形成し両者９，１０を一体化
して気密を保持している。１３は前記外殻１２内
において高圧回路５ａと低圧回路５ｂとに仕切
り、前記２回路の圧力に応動して伸縮する圧力応
動素子（以下ベローズという）である。ベローズ
１３の下端中央部にはベローズ１３を図中上方に
向つて付勢するコイルバネ１４を設けてある。１
５はコイルバネ１４の下端を保持する調節部材
（以下リテイナーという）であり、ベローズ１３
の過度の動きを規制するとともに破損を防止す
る。このリテイナー１５にはベローズ１３が低圧
回路５ｂの圧力を正しく感知するための複数個の
小孔１５ａ，１５ａ……および外周部にはネジ１
５ｂが設けてある。このリテイナー１５は高圧側
ケーシング１０の内面に設けたネジ部１０ａにね
じ込んで前記コイルバネ１４の付勢力の所定の値
に調節した後適当な方法で固定している。一方、
高圧側ケーシング１０は入口管１０ａと出口管１
０ｂと弁座１０ｃを有し、略中央には円柱状のプ
ランジヤ１６が上下に摺動自在に収納されてい
る。前記プランジヤ１６の上端中央部にはボール
弁よりなる高圧弁１７がカシメにより固定され高
圧側弁装置５Ａを形成している。プランジヤ１６
の下端にはプランジヤ１６とベローズ１３とを連
結的に取り付けるための凹部１６ａを設け、ベロ
ーズ１３をサイジング加工にて連結的に狭着支持
している。なお、前記サイジングは高圧弁１７の
弁座１０ｃへの求心のため隙間１６ｂを設けてサ
イジング加工を行なつている。また低圧側ケーシ
ング１１にも入口管１１ａ、を有している。

次に上記流体制御弁を冷凍装置に組み込んだと
きの作用について述べる。第１図は冷凍装置が運
転中の状態図を表わしたもので、冷凍装置の高圧
側は通常の高圧力であり、低圧側も通常の低圧力
であるため流体制御弁５のベローズ１３は高圧回
路５ａと低圧回路５ｂとの圧力差によつてコイル
バネ１４を押し下げ、リテイナー１５に当るまで
伸張している。従つて高圧弁１７はベローズ１３
に一体的に取りつけられたプランジヤ１６によ
り、弁座１０ｃに高圧回路５ａとエバポレータ７
内の圧力差とコイルバネ１４の付勢力の和によつ
て吸着されていたのが引き離されて高圧側弁装置
５Ａは開路状態になつている。一方、逆止弁８は
エバポレータ７より流入するガス流により開路状
態となつている。従つて、ロータリーコンプレツ
サ１より吐出された冷媒ガスはコンデンサ４、流
体制御弁５の高圧回路５ａ、キヤピラリーチユー
ブ６、エバポレータ７、逆止弁８、サクシヨンラ
イン９、ロータリーコンプレツサ１へと支障なく
流れて冷凍作用を行う。

次に冷凍装置の停止中の状態について第２図を
用いて説明する。ロータリーコンプレツサ１の停
止により密閉容器２内の高温高圧ガスが圧縮要素
３の図示しないシリンダ室を経てサクシヨンライ
ン９に流入し、逆流状態となるので逆止弁８は閉
路状態となる。その結果、ロータリーコンプレツ
サ１よりスーパーヒートガスがエバポレータ７へ
と逆流、流入するのを防止する。更に時間が経過
するとサクシヨンライン９に連結された流体制御
弁５の低圧回路５ｂに流入する（図中矢印ａで示
す）ので低圧回路５ｂ内の圧力は急激に上昇し、
高圧回路５ａの圧力と近似となる。前記両回路５
ａ，５ｂの圧力が近似になるとベローズ１３の下
方に設けたコイルバネ１４の付勢力が両回路５
ａ，５ｂの圧力差によりベローズ１３に発生する
力に打ち勝つてプランジヤ１６が押し上げられ高
圧側弁装置５Ａは閉路状態となり、コンデンサ４
よりのスーパーヒートガスのエバポレータ７への
流入を防止する。

更にベローズ１３を上方に付勢するコイルバネ
１４と前記コイルバネの付勢力を調節するリテイ
ナー１５の作用について第３図の冷凍装置の圧力
変化図を用いて説明する。図において、ロータリ
ーコンプレツサ１が停止すると同時に逆止弁８は
閉路状態となりロータリーコンプレツサ１より逆
流するスーパーヒートガスにより低圧回路５ｂの
圧力は急激に上昇する。この時、高圧側弁装置５
Ａはまだ開路状態でありコンデンサ４と高圧側弁
装置５Ａの出口管１０ｂの圧力は等しく徐々に降
下する。この停止後の微小時間ｔが経過するとベ
ローズ１３に作用する高圧回路５ａと低圧回路５
ｂとの差圧ΔPとベローズ１３の有効面積Ｓによ
つて発生する力E_P（E_P＝ΔP×Ｓ）に対してコイ
ルバネ１４の付勢力F_Cが大きくなりプランジヤ
１６が押し上げられ高圧側弁装置５Ａは閉路状態
となる。この時点より高圧回路５ａに流入する冷
媒が停止するので高圧側弁装置５Ａの出口管１０
ｂの圧力は急激に低下する。この圧力低下により
高圧弁１７は更に弁座１０ｃに吸着され、洩れは
低減する。なおロータリーコンプレツサ１が停止
後は高圧側弁装置５Ａが閉路する迄の微小時間ｔ
は約30秒以下である必要がある。この30秒以下と
いうのは冷凍装置の大きさや、ロータリーコンプ
レツサ１の大きさによるものが冷凍装置が停止後
より約45秒〜１分程度はコンデンサ４で凝縮され
た液冷媒がキヤピラリーチユーブ６へ流入し正常
な冷凍作用を行うので、それ以前に高圧側弁装置
５Ａを閉弁すれば良いためである。そのために
は、前記微小時間ｔをできるだけ小さくすること
が必要であり、このためには前記差圧ΔPが大き
な時に高圧側弁装置５Ａを閉弁させることであ
る。しかし前記高圧側弁装置５Ａを閉弁させる差
圧ΔPを大きく設定しすぎると、冬季の如く気温
の低い時には運転中のコンデンサ４の圧力とエバ
ポレータ７の圧力との差は小さいので高圧側弁装
置５Ａを開弁させるに十分な圧力差が得られず、
前記高圧側弁装置５Ａはロータリコンプレツサ１
の運転いかんにかかわらず閉弁したままとなり冷
凍作用不能状態となつてしまう。家庭用冷凍冷蔵
庫での理想的な差圧ΔPの設定値は２±0.2Kg／cm²
程度と非常に小さい範囲である。従つてコイルバ
ネ１４のバネ定数ｋの製造上のバラツキに対応す
る付勢力の調節が必要である。また冷凍装置の起
動時には低回路５ｂの圧力は瞬時に低圧となりベ
ローズ１３は下方に引き下げられ、プランジヤ１
６を介してベローズ１３に一体となつた高圧弁１
７は下降し、高圧側弁装置５Ａが開弁し正常な冷
凍作用を行う。

以上の様に本発明の冷凍装置はキヤピラリチユ
ーブ等の減圧器の上流側に前記流体制御弁の高圧
回路を含む高圧側弁装置を接続し、逆止弁をエバ
ポレータの下流側に接続し、流体制御弁の低圧回
路は前記逆止弁の下流側に接続し、高圧側弁装置
は低回路の圧力が低い時に開弁し、高い時は閉弁
するようにその圧力に応動するようにしているの
で冷凍装置が運転中は通常の冷媒循環を行い、冷
凍装置が停止時には逆止弁がただちに閉弁すると
同時に低圧回路の圧力が急上昇し高圧側弁装置を
液冷媒が減圧装置へ流出している微小時間中に閉
弁するので、密閉容器内およびコンデンサ内のス
ーパーヒートガスがサクシヨンラインおよび減圧
装置を介してエバポレータに流入するのを防止す
る。従つて流体制御弁の無いものに比べて節電効
果を大とすることができロータリーコンプレツサ
の効率向上に見合つた冷凍装置としての効率向上
が実現できる。また電磁弁で制御するものに比べ
て安価であり、さらに、制御する電力も必要とせ
ず、電気的な制御回路も不要で余分な電気配線も
必要とせず、又なめらかな動作を行うので騒音が
発生しないなどの特徴を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の冷凍装置の一実施例を示す断
面図、第２図は第１図相当の停止中の流体制御弁
の要部断面図、第３図は第１図の冷凍装置の圧力
変化図である。 １……密閉圧縮機、４……コンデンサ、６……
減圧器、７……エバポレータ、８……逆止弁、９
……サクシヨンライン、５……流体制御弁、５ｂ
……低圧回路、５ａ……高圧回路、５Ａ……高圧
側弁装置、１３……圧力応動素子、１５……調整
部材、１４……バネ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高圧容器形の密閉圧縮機、コンデンサ、減圧
   器、エバポレータ、逆止弁を介設したサクシヨン
   ライン、並びに流体制御弁を備え、前記流体制御
   弁は低圧回路と、高圧側弁装置を有する高圧回路
   と、前記高圧回路と前記低圧回路を区画し、かつ
   両回路圧力差にて作動する圧力応動素子と、を有
   し前記高圧側弁装置は前記圧力応動素子に連結さ
   れ、前記圧力応動素子は調節部材を介して支持し
   たバネにより前記高圧側弁装置を閉鎖する方向に
   付勢されており、また前記低圧回路は逆止弁の下
   流側に、前記高圧回路は前記減圧装置の上流側に
   連通してなる冷凍装置。