JPH0138234B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高圧容器型の密閉圧縮機を用いる冷蔵
庫等の冷凍装置用の流体制御弁に関する。

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、一部は冷凍機油中に溶解
して密閉容器中に滞留しているのである。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
はガス状態で、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→サクションライン→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
ー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、このロータリー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装蔵庫に取りつ
けてJIS Ｃ 9607 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ものであ
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
デンサ出口で設け冷凍装置の運転に連動して開閉
する手法であるが、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流体制御弁
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、本発明の冷凍装置用流体制御弁５（以下単に
流体制御弁という）の高圧回路５ａ、キヤピラリ
ーチユーブ６、エバポレータ７、流体制御弁５の
低圧回路５ｂ、サクシヨンライン８、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を含む上方に位置した第
１の弁装置５Ａと低圧回路５ｂを含む下方に位置
した第２の弁装置５Ｂを略垂直に配設している。
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９と、これまた略中空円筒
状の低圧側ケーシング１０とで外殻１１を形成し
両者９，１０を一体化して気密を保持している。
１２は前記外殻１１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１２の下端中央部にはベロ
ーズ１２を図中上方に向つて付勢するコイルバネ
１３を設けてある。１４はコイルバネ１３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１２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１４にはベ
ローズ１２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１４ａ，１４ａ……および
外周部にはネジ１４ｂが設けてある。このリテイ
ナー１４はケーシング９の内面に設けたネジ部９
ｄにねじ込んで前記バネ１３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９は入口管９ａと出口管９ｂと
弁座９ｃを有し、略中央には円柱状のプランジヤ
１５が上下に摺動自在に収納されている。前記プ
ランジヤ１５の上端中央部にはボール弁よりなる
高圧弁１６がカシメにより固定され高圧側弁装置
１７を形成している。プランジヤ１５の下端には
プランジヤ１５とベローズ１２とを連結的に取り
つけるための凹部１５ａを設け、ベローズ１２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１６の弁座９ｃへ
の求心のため隙間１５ｂ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１０にも
入口管１０ａ、出口管１０ｂ、弁座１０ｃを有
し、略中央には外縁部にガス通路を形成する切り
欠き１８ａを設けたリーフ弁よりなる低圧弁１８
を移動自在に収納している。前記低圧弁１８の上
方には低圧弁１８の過度の動きを規制するストツ
パ１９を低圧側ケーシング１０に圧入固定して低
圧側弁装置２０を形成している。

次に上記流体制御弁を冷凍装置の組み込んだと
きの作用について述べる。第１図は冷凍装置が運
転中の状態図で表わしたもので、冷凍装置の高圧
側は通常の高圧であり、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１２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１３を押し下げ、リテイナー１４に当るまで伸
張している。従つて高圧弁１６はベローズ１２に
一体的に取りつけられたプランジヤ１５により、
弁座９ｃ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１３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１７は
開路状態になつている。一方低圧側弁装置２０の
低圧弁１８はエバポレータ７より流入するガス流
により吹き上げられて弁座１０ｃと離れ、ストツ
パ１９に当接する。ガスは低圧弁１８の外縁部の
切に欠き１８ａとストツパ１９の隙間より図中矢
印ａで示す如く支障なく流れ低圧側弁装置２０は
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、流体制御弁５の低
圧回路５ｂ、サクシヨンライン８、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
止によりエバポレータ７よりのガス流が停止する
ので、流体制御弁５の低圧回路５ｂ内の低圧弁１
８は自重で落下し弁座１０ｃに当接して低圧側弁
装置２０を閉路状態にする。その結果、ロータリ
ーコンプレツサ１よりの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密閉容器２内のスーパーヒ
ートガスは圧縮要素３の図示しないシリンダ室に
流入し、さらにサクシヨンライン８へと流入し、
流体制御弁５の低圧回路５ｂに流入する（図中矢
印ｂ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５ａ，５ｂの圧力が近似になるとベローズ
１２の下方に設けたコイルバネ１３の付勢力が両
回路５ａ，５ｂの圧力差によりベローズ１２に発
生する力に打ち勝つてプランジヤ１５が押し上げ
られ高圧弁装置１７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１２を上方に付勢するコイルバネ
１３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低圧側弁装置２
０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５
ｂの圧力は急激に上昇する。この時、高圧側弁装
置１７はまだ開路状態でありコンデンサ４と高圧
回路５ａ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１２に作
用する高圧回路５ａと低圧回路５ｂとの差圧ΔP
とベローズ１２の有効面積Ｓによつて発生する力
F_P（F_P＝ΔP×Ｓ）に対してコイルバネ１３の付
勢力F_Cが大きくなりプランジヤ１５が押し上げ
られ高圧側弁装置１７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
で高圧回路５ａの出口管９ａの圧力は急激に低下
する。この圧力低下によりボール弁１６は更に弁
座９ｃ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１７
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の大きさにも
よる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１７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１７を
閉弁させることである。しかし前記高圧側弁装置
１７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１７を閉弁させるに十分な
圧力差が得られず、前記高圧側弁装置１７はロー
タリーコンプレツサ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１３のバネ定数ｋ製造
上のバラツキに対応する付勢力の調節と製造工程
における精密は調整検査が必要であるが、これに
ついては第４図を用いて後述する。また冷凍装置
の起動時には低圧回路５ｂの圧力は瞬時に低圧と
なりベローズ１２は下方に引き下げられ、プラン
ジヤ１５を介してベローズ１２に一体となつたボ
ール弁１６は下降し、高圧側弁装置１７が開弁し
正常な冷凍作用を行う。

次に本発明の主要旨をなすコイルバネ１３の付
勢力の調節と製造工程における精密な調整、検査
について第４図を用いて説明する。３０は検査用
圧縮空気を製造するエアポンプで圧力調整弁３
１、流体制御弁５の高圧側弁装置１７、抵抗管３
３、流量計３４を順次連結し、圧力調整装置３１
と高圧側弁装置１７との間に圧力計３２を連結し
てなり、流体制御弁５は低圧側弁装置２０を組み
込んでいない半完成品である。この装置にて前記
差圧ΔPの設定値２±0.2Kg／cm²にて高圧側弁装置
１７が開閉するようにリテイナー１４を調節す
る。一例を説明すると圧力調整装置１３により圧
力計３２の圧力を2.2Kg／cm²−Ｇに調整し、リテ
イナー１４の回転調整により流量計３４に所定流
量が流れることにより弁開を確認し、次に圧力調
整装置３１により圧力を1.8Kg／cm²に下げて流量
計３４の流量が規定値以下となり弁閉を確認すれ
ば調整完了となる。以上の様に完成前に精密な差
圧ΔPの調節と検査を行なえる。

以上の様に本発明の流体制御弁はコンデンサと
キヤピラリーチユーブ等の減圧器の間に前記流体
制御弁の高圧側弁装置を接続し、チエツクバルブ
機能を有する低圧側弁装置はエバポレータとロー
タリーコンプレツサの間のサクシヨンラインに接
続し、前記高圧側弁装置は低圧回路の圧力が低い
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、冷凍装置が停止中にはチ
エツクバルブ機能を有する低圧側弁装置がただち
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と共に、前記両弁装置
を熱交換的に一体に形成しているのでエバポレー
タを流出した排冷熱である温度の低いスーパーヒ
ートガスによりコンデンサより流出する液冷媒の
過冷却を行い冷凍効果の増大が図れ、更に若干の
省電力化となる。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、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。

更にまた、流体制御弁の高圧回路と低圧回路の
差圧ΔPにより高圧側弁装置の開閉を規制する差
圧調整は圧力応動素子および高圧側弁装置が一体
的に取り付けられた外殻に設けられ、低圧側弁装
置が組み込まれていない状態で調節、検査が可能
なので非常に正確に、簡便に差圧ΔPが設定でき
るのでロータリーコンプレツサが停止直後のコン
デンサより液冷媒が流出中に必ず高圧側弁装置を
閉弁し、スーパーヒートガスがエバポレータに混
入流出するような恐れを全くないなどの利点を有
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用流体制御弁を用い
た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、第４図は
流体制御弁の高圧側弁装置のバネ付勢力の調整、
検査方法の一例を示す図である。 ５……冷凍装置用流体制御弁、５Ａ……第１の
弁装置、５Ｂ……第２の弁装置、１２……圧力応
動素子（ベローズ）、１３……バネ、１４……調
節部材（リテイナー）、１５ｂ……隙間、１６…
…高圧弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 各々独立した第１の弁装置と第２の弁装置を
   一体的に構成し、前記第１の弁装置と前記第２の
   弁装置は圧力応動素子にて区画され、前記第１の
   弁装置の高圧弁は前記圧力応動素子に連結され、
   前記圧力応動素子は前記第１の弁装置に設けた調
   節部材を介して支持したバネにより、前記高圧弁
   を閉鎖する方向に付勢されており、前記第２の弁
   装置は逆止弁動作を行なう冷凍装置用流体制御
   弁。 ２ 前記第１の弁装置を上部に、前記第２の弁装
   置を下部に配設し、前記第２の弁装置は板状弁ま
   たはボール弁などの重量による付勢により逆止弁
   動作を行なう特許請求の範囲第１項記載の冷凍装
   置用流体制御弁。 ３ 前記高圧弁と前記圧力応動素子とは極力な隙
   間を設けて連結した特許請求の範囲第１項記載の
   冷凍装置用流体制御弁。